开放无线接入网(ORAN)是一个已经发展了一段时间的概念，旨在开放接口，使无线接入网更加灵活和厂商中立。然而，尽管有一些成功的绿地试验，ORAN似乎还没有准备好进行全面的商业部署。技术成熟度、安全性和能源效率等几个因素是现有原因的新附加因素。RAN市场上的传统OEM厂商限制了其缠绕组件的互操作性，迫使运营商陷入供应商锁定。运营商必须依赖一家独家供应商的端到端设备。因此，如果没有实施开放的互操作性标准，新供应商进入任何级别的RAN市场都是具有挑战性的。开放式RAN为5G网络的建设和运营提供了更灵活、更经济、更创新的方法。

ORAN硬件和部署的挑战

gndeb被分为中央单元(CU)、分布式单元(DU)和无线电单元(RU)，在ORAN规范中称为O-CU、O-DU和O-RU。CU进一步分为两个逻辑组件，一个用于控制平面(CP)，一个用于用户平面(UP)。这种逻辑分割允许在网络的不同位置和不同的硬件平台上部署不同的功能。管理多供应商组件环境中涉及的技术复杂性和快速技术创新，以及在ORAN中寻求t恤大小的定制部署是关键因素。t恤分级是一种基于特定用户群或网络容量定制ORAN软件和网络硬件基础设施的方法。对于运营商来说，使用这些组件集成各种场景以进行有效的预集成部署似乎是一个遥远的梦想。考虑到部署的便利性，单一供应商集成的基础设施在今天更加实用。大多数商业ORAN部署都依赖于硬件，一些选定的OEM供应商产品与硬件加速器相结合，以管理x86通用处理器(GPP)硬件的性能不足。

ORAN旨在利用GPP硬件卡加速射频物理层，但目前的GPP硬件无法满足基带处理的性能问题。在这里，我们不能在GPP硬件中插入专门的AMD或ARM芯片组来管理基带数据处理和性能。ORAN硬件体系结构也要求网络和软件分离以符合开放体系结构标准，但是这种基带处理不能在GPP和SPP硬件之间交叉移植，反之亦然。这些限制使得运营商很难部署ORAN来支持硬件和软件的分离。

另一方面，5G的机会之窗正在慢慢关闭，鉴于欧洲电信公司面临严峻的财务状况，它们正朝着部署5G Advanced或6G的概念迈进。尽管3GPP、TIP、Open Air Interface、ORAN Alliance和Open RAN Policy Coalition等论坛都在努力解决ORAN集成问题，但进展缓慢。大多数已经部署ORAN的电信公司仍然坚持传统的OEM供应商解决方案，与高度互操作性的硬件和软件分离的想法相去甚远。

简化技术流程ORAN系统集成

ORAN规范旨在通过即插即用式部署组件简化系统集成。然而，运营商要么自己集成，要么寻找智能系统集成商来设计或集成t恤大小的RAN。从设计技能的角度来看，缺乏能够自定义设计具有互操作性的ORAN实现的熟练资源。一个开放的RAN系统就是使用在供应商中立的GPP硬件中实现的开放接口规范构建一个分解的、软件定义的、虚拟化的功能。然而，5G ORAN在全面商用部署之前还有很长的路要走。采用更高的带宽和MIMO(大规模输入，大规模输出)需要一个更高效和增强的CPRI(公共无线电接口)接口，具有更多的功能拆分，以减少整体前传(FH)带宽需求。

进化的挑战之一公共无线电接口(eCPRI)规范的一个特点是，它没有被定义为一个开放的、可互操作的接口。因此，这就要求DU(分布式单元)和RU(无线单元)从同一供应商处采购，以实现无缝集成。然而，从ORAN设计的角度来看，理想情况下，支持ORAN分布式单元(o-DU)和ORAN无线电单元(o-RU)的开放前端传输接口应该来自不同的供应商。采用基于开放前端的解决方案和进行商业部署的一个基本先决条件是使性能和功能达到与集成解决方案相当的水平。因此，分解解决方案必须支持宽带宽、多频带和高输出功率需求、低延迟、低功耗以及网络共享、动态频谱共享等功能需求。

管理有效的ORAN硬件部署

所有RAN组件之间需要保持一致，以确保与所有Open RAN技术需求的互操作性。跨所有RAN组件的一致方法需要严格遵守标准和规范。不一致性方面的微小变化可能会影响RAN的稳定性和性能。尽管ORAN规范的目标是简化系统集成，但它们最终还是试图在即插即用环境中部署ORAN。电信运营商必须自己进行集成，或者寻找一个熟练的系统集成商，以供应商中立的基于硬件的方法实现ORAN。硬件基站的分解意味着通过必要的软件、硬件和平面生态系统的分离进行重新聚合，并基于电信运营商能够负担得起的优化成本模型。然而，由于ORAN离商业部署还有很长的路要走，电信公司可能需要继续依赖传统的供应商解决方案，或者对ORAN部署采取谨慎的方法。O-RAN联盟在网络的各个部分之间开发了可互操作的接口。然而，这些标准过于开放;因此，我们将需要混合系统工程和集成商来设计、开发和集成Open RAN子组件。 In Massive Input Massive Output (MIMO), Rx (receiver) and Tx (transmitter) antennas are stuffed into the frame and placed with more transmitters and receivers. Performance is seen to improve when hardware and software are tightly coupled.

技术比较:GPP、FPGA、ASIC

x86- gpp设计具有高时钟速率，以实现大指令集的顺序操作。通常，它们的时钟速率比FPGA(现场可编程门阵列)实现高6到15倍，比GPU高6到8倍。x86- gpp以处理和解决通用问题而闻名。每种体系结构对于与其指令和数据粒度相匹配的问题都是最有效的。对于32位数据映射到给定工业标准体系结构(Industry Standard Architecture, ISA)中可用的指令，并且没有比现有ISA实现提供的更多的固有并行性的问题，通用CPU是很好的选择。

相比之下，ASIC (专用集成电路实现可以精确匹配适合问题的数据类型、指令和空间并行性，具有显著的优势，但效率低下，因为它必须做出许多最坏情况的假设，例如，无论问题实例的大小，它总是实现相同数量的处理元素。FPGA以10到22倍的价格继承了ASIC实现的所有优点。对于某些特定的应用程序，FPGA可以通过其针对问题实例定制硬件的能力来弥补这一点。

迈向混合asic解决方案

目前在开放RAN部署中使用经济高效的基于x86的GPP硬件是造成开放架构RAN系统效率低下和性能相关问题的部分原因。基于这一结论，我们建议使用由asic和FPGA组成的混合硬件支持作为硬件加速器来支持GPP硬件，以管理RU和DU单元之间更有效的基带处理。ASIC芯片组硬件在基带处理方面表现出更好的性能，并且比使用GPP硬件或芯片加速器更便宜。这意味着asic可以比GPP硬件或fpga运行得更快、更高效。asic可以针对基带硬件处理任务进行定制，并且只保留ORAN基带设计所需的资源，不会浪费。 

总之,RUs通常在fpga和ASIC板上实现，并部署在RF天线附近。由于其高度一般化的特性，FPGA加速器传统上是耗电器件。相比之下，ASIC加速器是建立在现代技术平台上的，它消耗的能量非常少，以至于它可能只使用收集的能量来驱动一个项目来管理CU和DU白盒硬件。智能硬件功能可用于提高无线电性能，使其网络吞吐量增加一倍，并降低总体成本。

作者简介

Joe是Cyient技术办公室的网络工程和解决方案开发主管，专注于电信网络。他也是IEEE的高级会员，ACM会员，并为电信技术标准化和遵从性的各种论坛工作。他致力于工程解决方案，拥有强大的跨领域专业知识，并通过提供设计和开发系统的专业知识帮助客户实现商业价值，以改善网络体验，为客户提供竞争优势，从而确保高生产力和客户盈利能力。他在领导运营商和企业网络、电信网络工程(网络分解、软件化、虚拟化和无线和光网络容器化)方面拥有丰富的经验。管理无线电技术，ORAN工程和发展，跨域网络协调器，具有人工智能和数据科学算法的无线电智能控制器，OSS和BSS系统集成以及工程和实施可持续网络商业模式的数字准备。