5G白盒化室內(nèi)小基站將成為接入網(wǎng)開放的突破口

近年來，倡導(dǎo)接入網(wǎng)開放的O-RAN聯(lián)盟逐漸吸引了全球運營商的目光，其目標是實現(xiàn)無線接入網(wǎng)接口開放化、硬件白盒化、軟件開源化、網(wǎng)絡(luò)智能化，以此打破傳統(tǒng)封閉的無線接入網(wǎng)（RAN）構(gòu)架，降低RAN部署成本，提升RAN敏捷性和加速創(chuàng)新。但O-RAN的發(fā)展不能一蹴而就，需要長遠的目標和持之以恒的動力，而5G正是一個契機，可以將5G室內(nèi)有源小基站作為O-RAN階段性工作推進的突破口。

作為O-RAN聯(lián)盟的15家董事會公司之一，中國電信緊抓5G發(fā)展機遇，積極推動白盒化室內(nèi)小基站等相關(guān)研究并取得了突破性進展；作為O-RAN WG7白盒硬件子組關(guān)于白盒基站場景及基站類型分析的標準報告人，中國電信牽頭組織全球多家公司完成了O-RAN第一個白盒化硬件標準；2019年世界移動通信大會（MWC）期間，聯(lián)合英特爾、新華三首次展示了完整的基于開放無線接入網(wǎng)概念的5G白盒化室內(nèi)小基站原型機。

O-RAN核心目標需要階段性推進

O-RAN聯(lián)盟目標及核心特征有4個方面：實現(xiàn)RAN側(cè)接口開放化、硬件白盒化、軟件開源化以及網(wǎng)絡(luò)智能化，以此打破傳統(tǒng)封閉的RAN構(gòu)架，降低RAN部署成本，提升RAN敏捷性和加速創(chuàng)新。在推進4點發(fā)展目標相關(guān)工作中，預(yù)期的實現(xiàn)時間存在一定的先后順序。如在網(wǎng)絡(luò)智能化方面，O-RAN提倡的AI和大數(shù)據(jù)處理目前處于技術(shù)收斂階段，很難快速地在實際網(wǎng)絡(luò)中得到明顯的驗證，需要深耕；其次，在接入網(wǎng)上實現(xiàn)軟件開源，也還尚需時日。

不過，通過O-RAN近期發(fā)布的開放前傳接口規(guī)范以及運營商對設(shè)備研發(fā)的推動力等，不難看出接口開放化以及硬件白盒化取得了階段性成果。雖然O-RAN的發(fā)展過程可能不會一帆風(fēng)順，但方向和前景是正確的，最終可讓運營商及其用戶受益。

硬件白盒化聚焦5G室內(nèi)覆蓋場景

“白盒化”的概念在服務(wù)器、交換機等IT領(lǐng)域出現(xiàn)較早。2018年3月，AT&T宣布計劃在未來幾年內(nèi)，實現(xiàn)在基站內(nèi)部署6萬個“白盒”路由器的目標，這標志著硬件白盒化概念即將出現(xiàn)在通信商用網(wǎng)絡(luò)中。目前在無線接入網(wǎng)領(lǐng)域，全球多家主流運營商也已經(jīng)在考慮白盒化的問題。2017年11月，TIP組織成立了OpenRAN工作組，以研發(fā)基于通用處理平臺和解耦軟件的無線接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心目標。沃達豐和西班牙電信于2018年6月對OpenRAN發(fā)出采購信息邀請書，主要內(nèi)容是面向2G/3G/4G無線解決方案的開源計劃，并計劃進行規(guī)模性試點。2019年伊始，日本樂天移動首批4G基站開通，這家新晉運營商計劃以全IT化的方式建設(shè)4G/5G網(wǎng)絡(luò)，在無線側(cè)將基站虛擬化、白盒化，以建成一張端到端的云原生移動網(wǎng)絡(luò)。

從以上信息可以看出，接入網(wǎng)開放是一個備受認可的技術(shù)發(fā)展方向，2018年成立的O-RAN聯(lián)盟正是為了RAN智能化、開放化和白盒化而生；從另一個方面來看，O-RAN聯(lián)盟在5G商用前夕成立，又將白盒化與5G形成天然的耦合關(guān)系。在5G時代，無線流量的快速增長以及不斷涌現(xiàn)的多樣化業(yè)務(wù)需求，給5G部署帶來了巨大挑戰(zhàn)，更為高效和靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)成為5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的關(guān)鍵，5G的大帶寬、高復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)極大增加建網(wǎng)成本，需要在做網(wǎng)絡(luò)“加法”的同時，也要在成本上能做到“減法”；另外，5G時代業(yè)務(wù)應(yīng)用的快速迭代需求也為網(wǎng)絡(luò)軟硬件解耦以及O-RAN提供了成長的契機。那么，這也就要求運營商引入新技術(shù)、通過新方案來減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本投入，增強網(wǎng)絡(luò)活力，在全球5G研究領(lǐng)域取得領(lǐng)先優(yōu)勢。

O-RAN WG7白盒硬件子組已完成白盒硬件的場景分析，其中室內(nèi)覆蓋場景是國內(nèi)運營商聚焦且重點關(guān)注的場景，其識別出的基站形態(tài)包括基帶處理單元、交換機及射頻處理單元，也就是說國內(nèi)的白盒基站將主要面向室內(nèi)覆蓋場景進行設(shè)計。之所以這樣設(shè)計，主要有兩方面原因：在5G時代，因為高頻段的損耗問題，室內(nèi)有源小基站將會得到大量應(yīng)用，給無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運維帶來了巨大壓力，運營商需要通過采用新技術(shù)、新方案，以降低無線接入網(wǎng)絡(luò)的綜合成本；相比于宏基站，室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)部署具有覆蓋半徑短、場景簡單和成本敏感等特點，一定程度上降低了對通信設(shè)備的性能指標要求。因此基站白盒化研究將首先聚焦在面向室內(nèi)覆蓋的小基站這一場景。

室內(nèi)有源小基站的白盒化可以包括兩個部分，即BBU的白盒化與RRU的白盒化。其中，BBU白盒化可以認為是基于通用服務(wù)器的基帶處理，引入了軟硬件解耦，使得硬件更加通用化吸引更多IT廠家，這樣使更為高效的資源管理方案以及更為靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的實現(xiàn)成為了可能，使得運營商能夠在5G時代提供更加靈活、快速的服務(wù)，有助于垂直行業(yè)應(yīng)用的快速迭代。另外，RRU的白盒化可以降低室內(nèi)有源小基站的射頻成本，通過在設(shè)備廠家間共享硬件設(shè)計實現(xiàn)關(guān)鍵器件選型的近似統(tǒng)一，核心芯片總使用量的規(guī)模效應(yīng)將攤薄設(shè)備的設(shè)計和研發(fā)成本，從而從源頭降低通信行業(yè)設(shè)備的硬件成本，同時RRU的白盒化有助于降低小基站市場門檻，使得更多廠商參與到生態(tài)鏈條中，逐步提高系統(tǒng)靈活度，從而可以針對不同應(yīng)用場景提供差異化的設(shè)備類型和服務(wù)，達到降低成本、實現(xiàn)個性化服務(wù)的目的。

白盒化小基站需要進一步成熟及論證

傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備由于處理復(fù)雜度、功耗、體積、承重、散熱等原因，均是采用硬件黑盒及軟件閉源的方式實現(xiàn)。面向5G，國內(nèi)更多小基站廠家將白盒化小基站作為研究方向，它們的加入可以豐富產(chǎn)品類型，有望降低室內(nèi)特定場景下的設(shè)備成本。基于通用處理器的BBU白盒化方案，預(yù)期能夠?qū)崿F(xiàn)5G室內(nèi)有源小基站的新形態(tài)，但這一新入者在設(shè)備性能、成本和功耗上都需要進一步評估論證；RRU白盒化可以通過公開射頻參考設(shè)計達到匯聚硬件選型需求及降低產(chǎn)品門檻的目的，有助于整體設(shè)備成本的下降，但性能指標需要測試驗證。但從長遠來看，BBU白盒化帶來的靈活度提高是未來網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的發(fā)展趨勢，隨著通用硬件的進一步發(fā)展，白盒化設(shè)備的成本和功耗可能進一步降低。除此之外，開放前傳接口也是接入網(wǎng)開放的途徑之一，其通過使用異廠商設(shè)備組網(wǎng)能夠擴大產(chǎn)業(yè)鏈選擇，促進競爭，但相比于單一廠商設(shè)備組網(wǎng)會帶來一定的故障定位及兼容性風(fēng)險，這需要相關(guān)廠商更好地設(shè)計設(shè)備運維和網(wǎng)管平臺來解決。

在5G部署場景中，面向室內(nèi)覆蓋的有源小基站可以作為接入網(wǎng)開放的突破口，通過基站設(shè)備的軟硬件解耦邁向更開放和智能的無線接入網(wǎng)。與傳統(tǒng)的黑盒設(shè)備相比，白盒小基站能夠逐步提高系統(tǒng)靈活度，實現(xiàn)針對不同應(yīng)用場景提供差異化設(shè)備類型和服務(wù)的部署，從而達到降低成本、實現(xiàn)個性化服務(wù)的目的。目前，小基站白盒化仍處于研究初期，為實現(xiàn)無線接入網(wǎng)產(chǎn)業(yè)更加開放、運營更加高效的美好愿景，當然還有許多未解決的問題值得研究與完善。