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5G時代來臨 Open RAN帶來更好的元件多樣性

  • 林稼弘新竹訊

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。華邦電子
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。華邦電子

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。