手机行业在重塑网络运动中的冲突

我们都被告知，5G无线技术将提供惊人的功能和服务。但这并不便宜。当所有这些都说了，做了，5G部署将耗资近1万亿美元在接下来的五年里．这些巨大的费用将主要由网络运营商和公司承担美国电话电报公司(AT&T)，中国移动，德国电信，沃达丰(Vodafone)以及全球数十家为客户提供移动电话服务的运营商。面对如此巨大的成本，这些运营商提出了一个非常合理的问题:我们如何才能让它更便宜、更灵活?

他们的答案是:让不同公司的网络组件混搭成为可能，目的是促进更多竞争，压低价格。与此同时，它们在无线网络应该如何建设的问题上引发了业界的分歧。它们的对手——有时是不情愿的合作伙伴——是少数几家能够提供网络运营商多年来一直在购买和部署的硬件的电信设备供应商。

这些供应商最初反对这个名为Open RAN的方案，因为他们认为如果实施，它将损害(如果不是摧毁)他们现有的业务模式。但面对运营商们的集体力量，他们大声疾呼要一种新的方式来构建无线网络，这些供应商的选择很少，没有一个很有吸引力。一些人试图为Open RAN的发展设定条件，而另一些人则继续拖着脚步，冒着被甩在后面的风险。

支撑5G等一代无线网络的技术，从最初的想法到完全实现硬件，可能需要10年或更长时间。相比之下，Open RAN几乎是在一夜之间出现的。在不到三年的时间里，这个想法已经从一个概念发展到在世界各地进行多次大规模部署。它的支持者认为，它将孕育巨大的创新，并降低无线接入的成本。批评者说，它将威胁到基本的网络安全，并可能导致灾难。无论如何，这都是通信行业的一个分水岭，没有回头路可走。

一般来说,无线接入网(RAN)是连接终端设备(如手机)和更大的有线核心网的框架。蜂窝基站或塔是RAN最常见的例子。其他种类的基站，比如在5G网络中短距离发送和接收信号的小基站，也符合要求。

为了充当这个链接，RAN执行几个步骤。例如，当你用手机打电话给另一个城市的朋友或家人时，你需要在手机信号塔的范围内。所以第一步是让手机信号塔的天线接收到手机信号。其次，无线电把模拟信号转换成数字信号。第三，一个称为基带单元的组件处理信号，纠正错误，最后将其传输到核心网络。在RAN中，这些组件(天线、无线电和基带单元)可以被视为(而且通常是)独立的技术块。

如果您将无线电和基带单元彼此分开，并独立开发和构造它们，您仍然需要确保它们能够一起工作。换句话说，您需要它们的接口是兼容的。如果没有这种兼容性，数据在从无线电移动到基带单元时可能会被混淆或丢失，反之亦然。在最坏的情况下，具有不兼容接口的无线电和基带单元将根本无法一起工作。一个功能性RAN需要在这两个组件之间有一个公共接口。然而，令人惊讶的是，目前还不能保证由一个厂商生产的无线电将与另一个厂商生产的基带单元互操作。

RAN接口标准的规范，就像所有蜂窝网络的规范一样，是由第三代伙伴计划．基诺Masini他说，3GPP的许多规范，包括那些覆盖接口的规范，在设计时都考虑到了互操作性。然而，Masini，他也是标准化的主要研究员爱立信他补充说，没有什么可以阻止供应商用额外的专有技术“补充”标准化接口。许多厂商就是这么做的——Masini说这并不会限制厂商的互操作性。

其他业内人士则不这么认为。“两诺基亚爱立信正在使用3GPP接口，这应该是标准的。Eugina乔丹他是公司的营销副总裁平行的无线这家总部位于新罕布什尔州的公司正在开发开放RAN技术。但“这些接口并不是开放的，因为每个供应商都有自己的风格，”她补充道。这些特定于供应商的调整大多发生在用于将无线电连接到基带单元的软件和编程语言中。Jordan表示，这些调整主要采取供应商定义无线电参数的形式，这些参数在3GPP标准中有意留空，以供未来开发。

最终，这将导致每个供应商为了让操作人员感到舒适而构建的硬件与其他供应商过于不兼容。“我们看到3GPP规范的差距越来越大，”他说奥利维尔•西蒙他是哈佛大学的无线电创新总监橙色他是一家总部位于法国的运营商。Simon说，在3GPP指定的接口中，“你可以看到它们中的许多并不是真正开放的，因为它们不能在接口的两端实现多供应商合作。”

的O-RAN联盟Simon是其执行委员会成员，是致力于Open RAN规范的最大行业组织。该集团成立于2018年，当时美国电话电报公司、中国移动、德国电信、NTT Docomo而orange的加入则引领了Open RAN更多的行业发展。他说:“我认为，我们需要创建一个统一的、全球性的运营商声音，来推动这种分化和开放。萨钦Katti他是斯坦福大学副教授，也是O-RAN联盟技术指导委员会的联合主席之一。

O-RAN联盟成员希望Open RAN能够填补3GPP规范造成的空白。他们很快表示，他们不会试图取代3GPP规范。相反，他们认为Open RAN是一种必要的规范收紧，以防止大型供应商将其专有技术附加到接口上，从而将无线运营商锁定在单一供应商的网络中。通过强制开放接口，无线行业可以找到一种全新的方式来设计其网络。如果这些开放的界面能促进更多的竞争和更低的价格，那就更好了。

随着5G的早期部署正在世界各地进行的2019年无线产业集团GSM协会预计运营商将在5G基础设施、设备和网络技术上投入1.3万亿美元。RAN建设将消耗这些资本支出的最大份额。其中大部分支出将流向少数仍能提供完整的端到端网络的供应商。

“这一直是一个痛点，因为RAN是运营商部署中最昂贵的部分，”他说bloom Rajagopal他是微软公司技术与战略副总裁Mavenir这家总部位于德克萨斯州的公司提供端到端网络软件。“这几乎占了部署成本的60%到70%。”GSM协会预测，到2025年，运营商将在RAN上花费高达86%的资本预算。

毫不奇怪，有这么多钱在这条线上，运营商会尽一切可能避免任何由不兼容的硬件引起的惨败。避免这种灾难的最可靠的方法是从网络的一端到另一端都使用相同的供应商，从而避免任何不匹配接口的可能性。

另一个导致运营商不安的因素是，能够提供尖端端到端网络的公司越来越少。现在只有三家:爱立信、诺基亚和华为．这三个端到端供应商可以收取很高的价格，因为运营商基本上被锁定在他们的系统中。

即使新一代无线技术的到来，也没有为运营商创造一个更换供应商的明显机会。新一代无线网络保持向后兼容性，因此，例如，当5G手机不在任何5G蜂窝的范围内时，它可以在4G网络上运行。因此，随着运营商部署5G，他们大多坚持使用单一供应商的专有技术，以确保平稳过渡。主要的替代方案是放弃一切，为从头开始的新部署支付更多的费用。

无线行业有一个广泛的共识，那就是开放RAN使得从不同的供应商那里挑选不同的RAN组件成为可能。这种机会被称为分解，也将消除组件在插入时是否合作的压力。分解是不是一件好事取决于你问谁。

运营商当然喜欢它。菜一家电视和无线供应商，在开放RAN方面尤为积极。悉达多Chenumolu他描述了自己对这项技术的第一反应:“嘿，可能有什么东西可以让我们完全分解，”他说。“我不需要只依靠爱立信或诺基亚来提供收音机。”Dish已承诺使用Open RAN用于5G网络的地面部署今年在美国。

规模更小、更专业的供应商也对Open RAN能够给他们的业务带来的提升持乐观态度。为软件无线电系统Open RAN使公司更容易专注于开发新软件，而不用担心失去潜在客户，因为要将技术整合到更广泛的网络中。

不足为奇的是，剩下的三大硬件供应商持有不同的观点。今年2月,弗兰克Bouetard爱立信法国公司的首席执行官称Open RAN是一个“实验技术这款产品距离成熟还有数年时间，无法与爱立信的产品竞争。(爱立信拒绝就本文置评。)

但一些业内人士认为硬件制造商故意放慢了Open RAN的发展速度。“一些大型供应商，他们不断提出这样或那样的问题，”他说保罗·萨顿他是软件无线电系统公司的主管。“爱立信可能是反对Open RAN的一方，因为他们可能会失去最多的东西。”

并非所有大型供应商都在反击。例如，诺基亚就看到了机会。“我认为我们需要接受这样一个事实，即不管有没有我们，Open RAN都会发生。Thomas Barnett他是诺基亚移动网络战略和技术负责人。“在诺基亚，我们决定积极主动地占据领导地位，以抢占更好的市场份额。”日本运营商乐天的例如，开放RAN部署正在使用诺基亚的设备，诺基亚也在与德国电信合作部署Open RAN系统在德国纽勃兰登堡，今年晚些时候。

这并不是说诺基亚或其他供应商与运营商和软件无线电系统等专业供应商站在同一战线上。目前，仍有很多争论。爱立信和其他供应商认为，创造更开放的接口将不可避免在网络中创建更多的网络攻击点．运营商和其他开放RAN支持者反驳说，标准化接口将使行业更容易识别和修复漏洞。对于多少开放才算足够开放，或者RAN硬件元素应该分解多少，每个人似乎都有不同的看法。

在其最雄心勃勃的版本中，开放RAN将RAN分割成无线电和基带单元之外的更小的组件。支持这种程度的分解的人认为，通过允许公司高度专业化，它将把更多的供应商引入无线行业。例如，运营商可以只与供应商签订处理器合同，用于准备从核心网络接收到的数据进行无线传输。许多业内人士还表示，这种专门化将加速技术创新，因为它使得更换和部署一个新的RAN组件成为可能，而无需等待整个无线电或基带单元升级。“这可能是Open RAN可以提供的最光明的机会之一，”他说泰德·拉帕波特的创始董事纽约大学无线这是一个先进无线技术的研究中心。

无线行业的第一次尝试是受到5G规范本身的启发。这些规范将负责处理和向核心网络传输数据的基带单元拆分为两个更小的组件。其中一个组件是分布式单元，它接管了数据处理职责。另一个组件是集中式单元，它处理到核心网络的连接。以这种方式分割基带单元的优点是集中式单元不再需要位于基站本身。相反，一个单一的集中式单元可以位于本地服务器群中，为该地区的多个信号塔保持与核心网络的连接。

O-RAN联盟正在研究RAN中一些不同的“功能分裂”，以便在分布式单元和集中式单元之间的分裂之外，为分解创造更多的机会。在信号从核心网络到达到传输到手机之间的许多步骤中，每一个额外的分裂都会在某个地方产生一个分裂。这有点像午休:你可以早点吃午饭，这样就可以把很多责任转移到下午，或者工作几个小时再选择晚一点吃午饭。

一个重要的分裂被称为split 7.2x，它将信号编码和解码以及调制等责任交给分布式单元。在分叉的另一边，无线电负责一些光处理任务，如波束形成，它确定了传输的具体方向。无线电还负责将数字信号转换为模拟信号，反之亦然。

另一个分裂，分裂8，甚至把波束形成的责任转移到分布式单元，让无线电只负责转换信号。相比之下，Split 2将编码、解码、调制、波束形成，甚至更多的处理责任推给无线电，让分布式单元只负责在将数据传输到集中式单元之前将数据压缩到更少的比特数。

为多种类型的分割创建开放标准的目标是，运营商可以为他们正在构建的特定类型的网络购买更好的定制组件。例如，运营商可能会选择Split 8用于需要大量无线电的大规模部署。这种分割使无线电尽可能地“哑”，因此也尽可能地便宜，因为所有的处理都发生在集中的单元中。

从技术上讲，仅使用硬件就可以将具有开放接口的分解RAN组合在一起，但是在软件中定义组件有一些优势。“我们的行业已经变得非常非常以硬件为中心，”他说Chih-Lin我他和斯坦福大学的卡蒂是O-RAN联盟技术指导委员会的联合主席。“我们的每一代网络基本上都依赖于特殊用途的硬件和紧密耦合的软件。所以每次我们需要进行升级，或新版本，或新的部分版本，都需要花费数年时间。”

为了摆脱以硬件为中心的态度，O-RAN联盟还鼓励无线行业将更多软件集成到RAN中。软件定义网络用可编程软件代替传统的硬件组件，更加灵活。升级虚拟组件可以非常简单，只需将新代码推送到基站。

对软件的重视也使行业有可能考虑全新的技术，其中最重要的是RAN智能控制器。RIC同时从数十个或数百个基站的RAN组件收集数据，并使用机器学习技术实时重新配置网络操作。它根据特定的手机发射塔是否承受着沉重的交通负荷，或者是否在可能影响信号的暴雨中传输而进行修改。RIC可以重新编程RAN的软件组件，以提供更好的服务。Dish的切努莫鲁说:“想象一下，我可以根据用户体验和用户的实时感受来调整我的网络。”“太棒了!”

自2018年成立以来，O-RAN联盟从最初的5个创始成员(都是运营商)迅速发展到超过260个成员。在三大供应商中，只有华为不是成员，理由是它认为Open RAN系统不能表现得像华为那样好公司的专有系统．其他Open RAN组织也在以类似的速度增长。的开放RAN政策联盟例如，该联盟成立于2020年5月，目前已有60多个成员致力于协调开放RAN开发和部署的全球政策。

乐天的工程师可以在短短8分钟内为Open RAN部署安装一个4G基站。

最近几个月，日本电商巨头乐天的子公司乐天移动(Rakuten Mobile)和Dish已承诺开放RAN，以广泛部署新的5G。在英国政府的授权下剥离所有华为组件总部位于英国的沃达丰(Vodafone)正在用openran等价物取代自己网络中的这些组件。由于类似的规定，美国当地的运营商，如爱达荷州内陆细胞，都在做同样的事情．

这些部署并不总是按计划进行。特别是乐天，当其Open RAN网络的性能与传统的端到端系统的性能不匹配时，它在一开始就遇到了一些挫折。然而，运营商仍持乐观态度还没有放弃．许多业内人士并不担心这类问题，他们认为，真正解决技术缺陷的唯一方法是大规模部署，看看哪些是有效的，哪些需要改进。

至于责任止于何处，仍有悬而未决的问题。当运营商从诺基亚(Nokia)、爱立信(Ericsson)或华为(Huawei)购买端到端系统时，它也知道在出现问题时可以依赖该供应商来支持网络。对于Open RAN部署则不是这样，在Open RAN部署中，没有单个供应商可能声称对互操作性问题负责。较大的运营商可能能够支持自己的Open RAN网络，但较小的运营商可能依赖于像Mavenir这样的公司，这些公司将自己定位为系统集成商。然而，批评人士认为，这种方法只是为没有专业知识或资源支持自己网络的运营商创建了另一种端到端供应商，并增加了额外的费用。

最后，Open RAN真正的考验可能会在实现下一代无线网络的时候到来。他说:“我认为6G将以Open RAN作为一个预先假设顾磊杰(Rajat普拉卡什他是高通无线研发部门的首席工程师。

这场运动将在多大程度上瓦解RAN，开放新的接口，甚至将新技术引入其中，还有待观察。重要的是，这场运动已经获得了巨大的势头。尽管该行业的一些角落仍有保留意见，但运营商和小规模供应商对这一想法给予了太多的重视，以至于这一运动最终会失败。Open RAN将继续存在。随着它的成熟，无线行业将开放一种新的经营方式。

本文发表在2021年5月的印刷版上，题为“5G第一英里的冲突”。