5G時代來臨 Open RAN帶來更好的元件多樣性
- 林稼弘／新竹訊
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作為移動通信的全新時代，5G定義了三大場景，分別是增強型移動寬頻(EMBB)，超可靠的低延遲通信(URLLC)，以及大規模機器通信(mMTC)。這些場景均需利用RAN架構的靈活性與可程式設計性來適應各種垂直應用。為了滿足不同的應用需求，尤其是對於以前從未在4G中開發過的URLLC和mMTC來說，SDN(軟體定義型網路)以及NFV(網路功能虛擬化)應運而生。
SDN和NFV可以通過網路切片實現資源的動態分配，從而高效地創立滿足應用需求的架構。此外，標準化為RAN元件之間的介面和協定引入了開放性和互通性，這正是Open RAN發展的良機。
O-RAN意為開放式的無線接入網(Open Radio Access Network)，讓RAN元件之間的介面和協定變得開放和可交互操作。營運商可以選擇滿足其需求的不同設備進行組合並部署網路，而不會被限制使用傳統供應商提供的產品。同時，O-RAN標準是對3GPP、ONAP和ETSI標準的補充，旨在為現有的3GPP RAN介面創建更簡單的互通性。
RAN目前被視為一個軟硬體集成平台，而O-RAN將創建一個多供應商解決方案，允許使用開放介面或網路虛擬化在軟硬體之間進行分離或分解，託管控制軟體並通過無線方式進行空中下載(OTA)更新。
Open RAN架構的目標是為如下介面與新功能賦予標準化：基帶單元和射頻單元的信號處理模組、CU控制平面和CU資料平面、與硬體分離的軟體(CU/DU)、為RAN使用通用處理器，允許不同來源的軟體在同一硬體平台上運行、標準處理器(如x86、Arm CPU和GPU)均可在Open軟體上運行。
為實現上述目標，業界在2018年成立了O-RAN聯盟並逐漸擴大規模，目前吸引了近30家運營商和200多家供應商。作為較新成立的組織，O-RAN聯盟以3GPP標準為基礎並著手創建專門針對RAN的擴展標準，旨在為如何構建全新的RAN解決方案提供詳細的指導建議，以允許來自不同供應商的零部件可協同使用。此外，O-RAN聯盟正在定義此前並未被3GPP標準指定的全新介面協定。
5G服務範圍正在逐漸擴展，同時也變得越發多樣，目前市場上已經出現了O-RAN的商業實例。在日本，NEC目前正在為樂天移動的完全虛擬雲原生移動網路提供5G射頻單元(RU)，兩家公司還在共同開發容器化5G SA核心網。
與此同時，樂天移動與NEC正在擴大合作範圍，不僅限於日本，他們還為全球市場上符合O-RAN標準的Open RAN系統提供5G與4G射頻和工程服務，從而加速樂天通信平台(RCP)的全球化擴張。
亞洲以外的其他地區同樣在高速推進Open RAN。沃達豐與高通聯手宣布將為更多設備供應商制定技術藍圖，以助力其使用O-RAN技術部署未來的5G網路。這一舉動旨在為中小型公司降低准入門檻，推動網路設備供應商的多元化。
在標準化方面，即使設備供應商聲稱遵循相同的標準，但仍需要確保不同供應商之間的相容性。因此，相容性進行實際測試是非常有必要的。台灣經濟部(MOEA)與思科(Cisco)合作推出了全新的5G開放實驗室，以應對快速成長的5G白盒網路設備市場。
台灣的製造商可以使用5G開放實驗室訪問思科基於雲的移動網路，以此來開發自己的5G電信設備平台，例如小型基站、網路交換機、數據機和物聯網設備等。簡而言之，通過O-RAN標準與開放實驗室，系統設計人員可以更靈活地選擇5G相關的產品與設備，而不受指定平台的限制。樂天移動的研究表明，這將加速5G的部署，並將成本降低20%以上。
以RU架構為例，如圖所示，RU可分為兩個主要部分：FPGA板與RF模組。其中，RF模組專用於高頻處理，如收發器、PA以及被動元件；FPGA板由FPGA、快閃記憶體等傳統IC組成，負責所有的基頻處理。由於O-RAN的標準化，系統設計人員可以更靈活地選擇供應商，而不受捆綁產品的限制。目前市面上流行的RU架構大多配備DDR2/3或LPDDR2，容量約為1-2GB。
與最新的LPDDR5相比，LPDDR2或DDR2/3的容量更小，適合輕計算應用。在RU架構中，基頻處理既不需要8GB以上的商品市場主流產品的高容量，也不需要伺服器級應用必須配備的高頻寬。因此，選擇更具經濟效益的LPDDR2或DDR2/3可以降低RU的部署成本。
華邦電子擁有自建晶圓廠，是可同時提供DRAM和NOR/NAND快閃記憶體的四大IC製造商之一。華邦的DRAM產品線包括SDRAM、DDR2/3和LPDDR2/4/4x，容量從16Mb到4Gb，可滿足汽車市場對記憶體的嚴格要求，並提供長期服務。華邦LPDDR4/4x DRAM系列容量為1-4Gb，採用自主研發的25nm製成，資料傳輸速度可達4266Mbps，同時除了晶粒封裝外，目前還提供車規級200BGA封裝。
