实现虚拟化 RAN， 灵活架构必不可少

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执行概要

为灵活支持多种新用例和垂直行业应用，运营商正在实现其网络从核心到边缘的转型。运营商们为各种 5G 和边缘服务构建基础设施的选择有很多。无线接入网 (RAN) 的部署方案包括工作负载优化型 RAN 和虚拟化 RAN 两种选择。二者可以共存，从而实现敏捷且经济高效的下一代 5G 云原生 RAN。

对于选择将移动网络云化的运营商来说，这被认为是最具变革性的技术之一。长久以来，通信服务提供商 (CoSP) 一直在寻求敏捷而又经济高效的途径来构建和维护网络基础设施。基于标准的解聚解决方案能有效帮助 CoSP 降低运营支出和资本支出，同时帮助他们更经济地提供连接。

受 IT 行业开放性的启发，移动运营商希望基于标准的服务器技术能帮助他们更快速地开发和部署电信网络。网络虚拟化是移动网络运营商应对移动数据流量激增以及包括物联网设备在内的无线连接增长的一种途径。

软件定义网络 (SDN) 和网络功能虚拟化 (NFV) 是实现这一网络转型的两大核心技术。SDN 和 NFV 技术不仅让 4G 变得更加高效和更具竞争力，它们也是 5G 不可或缺的一部分。此外，标准组织“第三代合作伙伴计划 (3GPP)” 已经在 5G 第二阶段标准 R16 中采纳了能够实现会话管理控制功能和用户平面功能灵活部署的基于软件的架构。

但是，实现向开放网络的转变非朝夕之事。运营商必须通过增密网络和扩容以及同时管理其有限的频谱资产，来审慎地适应网络流量的增长。

让网络变得更加分散化的过程可能令人望而却步。根据 2019 年 11 月 GSMA Intelligence 开展的 2020 年网络转型调查 (Network Transformation 2020)，有 82％ 的运营商认为开放网络技术的商业部署非常重要，25％ 的运营商表示他们目前正在部署这些类型的技术。GSMA Intelligence 在调查中询问了来自全球各地运营商的 100 位网络基础设施决策者。

尽管这种转变势必存在技术和运营挑战，但一些运营商仍致力诉诸这种面向软件的新型网络架构。要实现这些改变，供应商和运营商需要齐心协力。

全球运营商 AT&T 公开承诺，到 2020 年底，将对公司 75% 的网络实现虚拟化。AT＆T 技术规划和工程设计高级副总裁 Scott Mair 在 2020 年 1 月的一篇博客中写道：“到 2020 年底，我们有望用软件控制 75％ 的核心网络功能，并且这个目标已经快要达成。如今，将我们的核心网络的各个元素连接在一起的基础设施中的数据流量 100% 由 SDN 提供支持。”

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虚拟化 RAN 的优势 对于更大范围的网络虚拟化趋势，RAN 虚拟化 (vRAN) 是一大关键因素。并且，它正在成为 RAN 架构路线图的重要组成部分。 开放 RAN 为实施支持新用例和新服务的创新技术奠定了基础，让运营商能够更轻松地部署和维护网络。 另外，它还对更多潜在的供应商敞开了大门，因为它可以帮助运营商使用商用现成 (COTS) 硬件，以及部署

诸如负载均衡和流量定向这类之前需要与特定硬件捆绑的新工具。 Heavy Reading 首席分析师 Gabriel Brown 表示：“有了开放无线接入网 (Open RAN)，就可以更轻松、更快速地向市场引入无线技术的新功能和全新创新成果，以及向市场引入新用例。”Brown 还预计，这项技术将颠覆市场。 根据 GSMA Intelligence 对移动运营商的调查，vRAN 尚处于早期阶段，大多数运营商

(35％) 表示他们仍处于规划该技术的阶段。 大约 18％ 的人表示他们没有部署 vRAN 的计划，另有 18％ 的人表示他们处于测试阶段，而 17％ 的人表示在进行初步商业部署。 只有 12％ 的人表示他们已经大规模部署 vRAN。

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vRAN 组织加速部署 最初，为了加快 vRAN 的开发和商用，许多倡议组织应运而生。 电信基础设施项目 (Telecom Infra Project, TIP) 是一个由 Facebook 发起的联盟，旨在加速网络技术的开发和部署。TIP 下辖的 OpenRAN 小组致力于定义和构建基于供应商中立的通用硬件和软件定义技术的 RAN 解决方案。 此外还有一个 O-RAN 联盟，由 22 家移动运营商和 117 家供应商以及研发机构组成。该联盟已发布了 18 本规范和 3 套面向开放无线接入网的白盒参考设计。 在 2019 年 12 月，O-RAN 联盟根据其最近发布的接口规范举行了一次Plugfest峰会，以演示网络设备的多供应商互操作性。此次插拔大会同时在亚洲、北美和欧洲举行，主会场设在北京。包括京信通信、英特尔、联想和中兴在内的 70 多家公司参加了在北京举行的大会。

为帮助验证其开放接口规范，中国移动、中国电信和中国联通创建了“开放无线网络测试和集成中心 (OTIC)”。OTIC 的目标是加快 O RAN 产品的实施，以及帮助构建全球性的 O -RAN 生态系统。另外，中国的这些移动运营商还将引入第三方专业测试实验室，例如中国泰尔实验室。 美国运营商 AT＆T 参与了实现 RAN 的这一新方法，去年该公司与 O-RAN 联盟合作开发了开放接口。AT＆T Labs 总裁兼 AT&T 首席技术官 Andre Feutsch 在 O-RAN 联盟的一次会议上表示：“采用开放接口的企业将开辟新机遇、创造新型服务并在构建未来网络方面拥有更富竞争力的选择。”

欧洲运营商 Telefonica、Vodafone 和 Deutsche Telekom 也在推进开放无线接入网领域的工作。 2019 年 5 月，Telefonica 通过一家名为 Internet para Todos 的批量业务运营商在秘鲁启动了开放无线接入网技术的商业部署。2020 年 3 月，该运营商宣布与 Altiostar、Gigatera Communications、英特尔、AMD 和赛灵思合作，共同开发面向 4G 和 5G 的开放无线接入网技术。这些公司计划于 2020 年晚些时候在英国、德国、西班牙和巴西启动开放无线接入网试点。

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Telefonica 与这些公司的合作侧重于分布单元 (DU)。在使用英特尔的 FlexRAN 软件参考平台（有关 FlexRAN 的更多详情见下文）、基于英特尔® 至强® 处理器的服务器以及通过基于 O-RAN 前传规范的开放接口连接的适当远程无线单元 (RRU) 的基带无线功能中，分布式单元便是其中的一部分。

此外，2019 年 11 月 Vodafone 还要求供应商为整个欧洲范围内超过 100,000 个站点部署开放无线接入网技术而提出报价。在去年于阿姆斯特丹举行的电信基础设施项目 (TIP) 峰会的一次媒体活动上，Vodafone 网络战略和架构主管 Santiago Tenorio 邀请了开放无线接入网供应商和现有 RAN 供应商提交

报价。Tenorio 表示：“站点数量大大超过 100,000 个，无论是 2G、3G、4G 还是 5G 技术，我们都在招标。我们邀请了欧洲的现有供应商，也邀请了开放无线接入网供应商。” Deutsche Telekom 德国电信 宣布与 VMware 合作，共同开发面向 4G 和 5G 网络的基于 O-RAN 标准的开放 vRAN 平台。 该平台基于英特尔的 FlexRAN 架构，由 VMware 和英特尔构建。它将在位于波恩的 Deutsche Telekom 总部进行测试和验证。参与合作的其他合作伙伴包括 Mavenir 和 Cohere Technologies。

2020 年 2 月，TIP 和 O-RAN 联盟这两家开放无线接入网倡议组织决定携手合作，以确保它们在开发 5G RAN 解决方案领域保持一致和避免重复工作。这两家组织都声称此举并非合并，而是在开放无线接入网领域的“合作”。 但这两家组织将在一个领域共享资源，即组建位于柏林的 O -RAN OTIC 和 TIP 社区联合实验室。这两家组织已经就该实验室与 Deutsche Telekom 进行合作，并测试新的 5G 新无线平台解决方案。 在 O-RAN 联盟运营商的资源和 TIP 网络经验的强强联合之下，这项合作将更快速地推进开放无线接入网测试和部署。

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英特尔的 FlexRAN 解决方案助力发展 软件对于 5G RAN 部署取得成功至关重要。对于想要实施 vRAN 的运营商，英特尔创建了 FlexRAN 软件参考架构，该架构旨在加快开发速度。FlexRAN 采用可扩展的平台设计，支持运营商灵活迁移到云就绪型网络。

借助 FlexRAN，客户可以在基于英特尔® 架构的平台上构建全面虚拟化的云原生 4G 和 5G RAN，来用于室内 5G 和宏基站部署等各种用例。这可以在无线网络中从边缘到核心的任意部分上实现。

由新一代英特尔® 至强® 可扩展处理器以及英特尔® FPGA 或英特尔® eASIC™ 加速技术支持的FlexRAN 可以高效地实现无线接入工作负载。英特尔® 至强® 可扩展处理器为无线 RAN 带来更高的效率，并帮助运营商优化 5G 领域必要的数据处理。

由于严格的 TTI 时序限制，成功部署 RAN L1 是虚拟化的主要障碍之一。FlexRAN 则利用操作系统的实时功能来实现这一目标。FlexRAN SDK 还涵盖 BBU 池框架和网络切片框架，它们充当了 LTE、5GNR Sub6 和 mmWave 参考 PHY 管道的构建模块。此外，FlexRAN 还支持 L2/L3 参考 PHY 实施，利用英特尔® 架构、英特尔® 高级矢量扩展 512 技术（英特尔® AVX-512 技术）并行指令集以及与 NFV 和 DPDK 技术的紧密集成等优势，帮助客户优化 PHY 解决方案，从而提升模块性能和提高每个内核的效率。

目前，全球有 80 多家公司能提供 FlexRAN 解决方案许可。其中一家便是康宁，该公司与英特尔合作开发新型虚拟平台，该平台采用了 FlexRAN 参考软件架构，帮助移动运营商和企业加速和简化建筑物内 5G 部署。室内 5G 覆盖率对运营商非常重要。在 2019 年 GSMA Intelligence 对网络运营商开展的调查中，发现 20％ 的运营商将建筑物内的 5G 覆盖率作为 RAN 投资的重中之重，13％ 的运营商将其视为第二高的优先要务，这表明许多运营商更加敏锐地专注于企业客户。

在亚太地区，则有 28％ 的运营商认为建筑物内的 5G 覆盖是 5G RAN 领域的首要投资重点。 康宁的平台将其无线连接产品组合与第二代英特尔® 至强® 可扩展处理器、英特尔的 FlexRAN 参考软件、英特尔® FPGA 可编程加速卡 N3000 以及英特尔® 以太网网络适配器 700 系列 (10/25/40Gb) 融于一体。 该虚拟平台将于今年上市，康宁已经向包括主要运营商在内的多家公司展示该技术。

FlexRAN 测试基础设施

测试 MAC 测试应用 单元测试

无线模式测试

FlexRAN LTE 参考 PHY 管道

FlexRAN 5G Sub6 参考 PHY 管道

FlexRAN 5G mmWave 参考 PHY 管道

FlexRAN 5G 参考 L2/3 支持库

FlexRAN SDK （面向 IA 指令集优化的模块级

内核）

FlexRAN BBU 池框架 （用于跨内核分发的任务导向

型软件架构）

网络切片框架和平台服务 （从无线资源和平台协调软件， 到充分利用的可切片 IA 组件）

NFVi（云原生 & 虚拟化） （WR Titanium 服务器、Redhat、CentOS）

英特尔® CPU （英特尔® 至强® 可扩展处理器）

英特尔® 网卡 （英特尔® Gb 级以太网控制器）

FlexRAN SDK （英特尔® FPGA/eASIC，

英特尔® QAT）

全面的英特尔产品组合 英特尔正为 5G 网络基础设施提供出色的产品组合，这些产品涵盖处理器、FPGA、结构化 ASIC、ASIC、交换机和以太网设备，可用于创建包括任何 RAN 部署方案在内的解决方案。 这些 vRAN 解决方案中采用了英特尔® 至强® 处理器。 英特尔最近还推出了首款基于英特尔® 架构的无线基站片上系统 (SoC)——英特尔凌动® P5900 处理器、英特尔首款面向 5G 网络加速方案的新一代结构化 ASIC（代号为 Diamond Mesa），以及英特尔首款面向 5G 网络优化的以太网 NIC。

FlexRan 的客户 全球各地的运营商都在使用英特尔的 FlexRAN 产品，其例数不胜数。 例如，为实现更高的灵活性、效率和成本效益，乐天目前正在日本部署全面虚拟化的云就绪移动网络。 在开发过程中，乐天使用了英特尔的 FlexRAN，英特尔® FPGA 可编程加速卡N3000 则作为硬件加速，其网络 vRAN 在基于英特尔® 至强® 处理器的服务器上运行。它支持 Altiostar 的无线接入技术和思科的核心网络软件，提供从 RAN 到核心的全面虚拟化网络。 乐天最近启动了商业规模的端到端云原生网络。该公司已宣布

了低成本不限价计划，并且乐天移动公司的首席技术官 Tareq Amin 去年九月对记者称，很多初期网络已完成部署，公司还构建了自己的 IP 主干网以及所有核心网络功能。当时他就表示，公司的虚拟 RAN 已经在运行 182 种虚拟网络功能 (VNF)。 此外，以太网交换机制造商 H3C 和京信通信也在使用英特尔面向 5G 的 FlexRAN 5G NR 兼容解决方案。 京信通信为全球运营商提供无线接入、天线和子系统。该公司提供全面的 5G 小型蜂窝解决方案，此类解决方案基于英特尔的 FlexRAN 架构并采用英特尔® FPGA。它还得到了英特尔® 至强® D 处理器的助力，可帮助运营商实现基于场景的室内 5G 覆盖。 京信通信于 2019 年推出了全球首款搭载云架构的商用 5G 小型蜂窝，其中包括一个接入单元 (AU)、一个扩展单元 (EU) 和一个远程单元 (RU)，这些单元均使用英特尔的技术。接入单元基于英特尔® 至强® D 处理器和英特尔® Stratix 10 FPGA，可进行四个载波的基带处理，每个载波的带宽为 100 MHz。扩展单元还使用英特尔® Arria 10 FPGA 来执行前传处理功能，而接入单元则使用英特尔® Cyclone 10 FPGA 来实现 DFE 功能。 在 2019 年上海举行的世界移动通信大会上，京信通信、英特尔和中国移动展示了该公司

的 5G 小型蜂窝技术。通过四个远程单元、一个基站单元和一个 5G CPE，该公司能够实现 3.5 Gbps 的总下行链路速度和超过 760 Mbps 的上行链路速度。 在基于云的领先而又成熟的小型蜂窝解决方案的基础之上，京信通信携手中国移动、中国电信和中国联通在十多个城市启动了大规模商业项目。 除了运营商市场，京信通信基于云的 5G 小型蜂窝解决方案还因其灵活的开放接口设计而广泛应用于垂直行业，例如广东省首个 5G+ 工业应用以及山东省的智能采矿项目。

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结论

运营商在支持各种各样的用例以及构建 RAN 方面有多种选择。基于虚拟化和云的技术能为接纳开放网络的运营商带来诸多效益。这些技术能帮助他们融合软硬件，在提供服务和响应消费者需求方面变得更加灵活自如。

借助能够提供面向未来的敏捷平台的英特尔的 FlexRAN 参考架构等创新成果，加上不断发展的生态系统之间的紧密协作，移动运营商将加快向 5G 及更高版本的转变。

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