5G O-AN小基站反映了什么現(xiàn)象

O-RAN產(chǎn)業(yè)界最近動(dòng)作不斷，2019年11月9日，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通攜手成立開(kāi)放無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（O-RAN）測(cè)試與集成中心（OTIC）。2019年11月中旬，沃達(dá)豐宣布了一項(xiàng)覆蓋歐洲14個(gè)國(guó)家、超過(guò)10萬(wàn)個(gè)站點(diǎn)和4億人口的OpenRAN招標(biāo)計(jì)劃。而在2019年12月初，O-RAN聯(lián)盟聯(lián)合Linux基金會(huì)又發(fā)布了O-RAN開(kāi)源社區(qū)的第一個(gè)版本Amber。

這一系列動(dòng)作無(wú)疑加速了O-RAN產(chǎn)業(yè)商用落地的進(jìn)程。為探究這些動(dòng)作對(duì)O-RAN小基站產(chǎn)業(yè)的影響，首先需要剖析小基站在4G時(shí)代推廣受困的原因，進(jìn)而探討5G新需求下的小基站特點(diǎn)，再根據(jù)O-RAN的推進(jìn)策略分析其對(duì)小基站帶來(lái)的影響，最后總結(jié)當(dāng)前5G O-RAN小基站的落地挑戰(zhàn)和后續(xù)研發(fā)方向。

4G到5G，小基站迎來(lái)發(fā)展高峰

回顧4G時(shí)代小基站的發(fā)展和應(yīng)用歷史，可以總結(jié)出4G小基站并未大規(guī)模應(yīng)用的幾個(gè)主要因素。

首先，4G小基站沒(méi)有把握好商用需求的節(jié)奏，能力規(guī)劃單一、缺少靈活性，限制了小基站的應(yīng)用場(chǎng)景。在4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以宏基站為主，室內(nèi)覆蓋多采用DAS或者宏基站穿透覆蓋的方法，有源拉遠(yuǎn)式小基站或一體化小基站僅作為補(bǔ)盲站小批量應(yīng)用。而在4G建設(shè)的中后期，網(wǎng)絡(luò)容量需求上升，4G小基站（擴(kuò)展型皮基站）受限于單小區(qū)容量的限制和單頻點(diǎn)的設(shè)計(jì)限制，不能很好地滿足容量覆蓋的需求。

其次，小基站缺少統(tǒng)一管理能力，運(yùn)維能力跟不上。由于4G小基站廠商數(shù)量多，設(shè)備能力良莠不齊，缺少統(tǒng)一管理配置能力，造成不同廠商的協(xié)同配置存在困難，增加了運(yùn)維監(jiān)管的難度。例如，不同廠商間小區(qū)切換參數(shù)配置不合理，造成切換成功率等KPI指標(biāo)惡化。

最后，小基站過(guò)低的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)降低了整體競(jìng)爭(zhēng)力，壓縮廠商研發(fā)投入，也在一定程度上降低了設(shè)備的可靠性。

雖然傳統(tǒng)4G小基站存在一定的問(wèn)題，但通過(guò)現(xiàn)網(wǎng)多省的調(diào)研，依然存在大量的中等價(jià)值場(chǎng)景（覆蓋面積中等、人流密集度不大，如咖啡廳、健身房、餐廳、地下車庫(kù)等）有著非常明確的小基站覆蓋需求。尤其是5G重點(diǎn)拓展廣闊的垂直行業(yè)市場(chǎng)及龐大的家庭市場(chǎng)，對(duì)小基站提出了廣泛的需求。通過(guò)總結(jié)過(guò)往經(jīng)驗(yàn)，5G小基站規(guī)劃既需要考慮低成本目標(biāo)，又需要兼顧設(shè)備空口能力靈活性、可靠性，與邊緣應(yīng)用的結(jié)合以及網(wǎng)絡(luò)管理能力的提升。

5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的核心在于服務(wù)大眾、融入百業(yè)，支持國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展對(duì)于信息通信系統(tǒng)的需求，相較于4G在多個(gè)方面的技術(shù)需求都不盡相同。首先，5G網(wǎng)絡(luò)需要滿足垂直行業(yè)的需求，對(duì)空口能力的要求不同，連接可靠性、延遲需求、連接密度、上下行帶寬需求都需要基站設(shè)備有針對(duì)性地空口能力定制研發(fā);其次，5G小基站設(shè)備需要考慮端到端的NFV云化設(shè)計(jì)需求，以支持UPF下沉和MEC業(yè)務(wù)共部署的場(chǎng)景;最后，在公網(wǎng)覆蓋方面，5G小基站不僅要支持中等價(jià)值室內(nèi)覆蓋場(chǎng)景，也需要進(jìn)一步拓展支持家庭級(jí)覆蓋場(chǎng)景，與家庭寬帶及智慧家庭融合發(fā)展，其安全性高、無(wú)縫移動(dòng)、業(yè)務(wù)感知有保障等諸多優(yōu)勢(shì)將會(huì)促成5G家庭室內(nèi)覆蓋需求進(jìn)一步上升。這些差異化需求對(duì)5G小基站既是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。

O-RAN開(kāi)放架構(gòu)的核心本質(zhì)是將無(wú)線主設(shè)備切割成標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件模塊，通過(guò)獨(dú)立研發(fā)和規(guī)模效應(yīng)實(shí)現(xiàn)每一個(gè)子系統(tǒng)的低成本生產(chǎn)及靈活選擇，最后通過(guò)集成商統(tǒng)一集成各個(gè)子系統(tǒng)，并面向運(yùn)營(yíng)商提供交付、運(yùn)維、支撐等服務(wù)，最終構(gòu)建安全、可靠的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

O-RAN開(kāi)放架構(gòu)首先會(huì)應(yīng)用到小基站場(chǎng)景，相較于宏基站，小基站設(shè)備的復(fù)雜度低，對(duì)無(wú)線空口能力的要求也相對(duì)簡(jiǎn)單，這降低了小基站架構(gòu)開(kāi)放的難度。O-RAN聯(lián)盟已經(jīng)發(fā)布了多項(xiàng)技術(shù)規(guī)范，通過(guò)對(duì)5G小基站應(yīng)用場(chǎng)景的分析，優(yōu)選引用前傳接口規(guī)范和硬件加速器接口API規(guī)范，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)RRU/BBU間前傳解耦、BBU側(cè)的軟硬件解耦，并引入了統(tǒng)一的網(wǎng)管OMC軟件。這將會(huì)從5個(gè)方面影響小基站的規(guī)模應(yīng)用。

第一，降低小基站設(shè)備的綜合成本。小基站統(tǒng)一硬件平臺(tái)后的大批量生產(chǎn)直接降低了硬件采購(gòu)成本，將促進(jìn)垂直行業(yè)及家庭的大規(guī)模應(yīng)用，相較于傳統(tǒng)專網(wǎng)設(shè)備的高價(jià)格，這將降低行業(yè)整體成本。

第二，硬件可靠性大幅上升。O-RAN聯(lián)盟在制訂開(kāi)放接口標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，也啟動(dòng)了OTIC開(kāi)放測(cè)試與集成中心等測(cè)試組織，通過(guò)制定并執(zhí)行高標(biāo)準(zhǔn)要求的測(cè)試規(guī)范，尤其對(duì)硬件子系統(tǒng)在接口一致性、硬件功能/性能、可靠性等方面進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試，可保障硬件的整體能力，從硬件基礎(chǔ)上保障了系統(tǒng)集成后的整體指標(biāo)。

第三，軟件功能靈活多樣。在硬件追求統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，軟硬件解耦給了上層協(xié)議棧軟件更加靈活的配置選擇，給邊緣應(yīng)用提供了靈活可擴(kuò)展的統(tǒng)一平臺(tái)，可以針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于空口能力的差異化要求，定制化研發(fā)無(wú)線資源調(diào)度算法和物理層處理算法，實(shí)現(xiàn)按需提供差異化空口服務(wù)，提供靈活多樣的邊緣應(yīng)用，為2B業(yè)務(wù)/家庭業(yè)務(wù)等創(chuàng)造基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)條件。

第四，統(tǒng)一OMC管理能力。統(tǒng)一OMC管理能力可避免小基站廠商間設(shè)備配置差異造成的無(wú)線協(xié)同困難，其核心是增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)商對(duì)配置管理的掌控，而統(tǒng)一南向接口后，通過(guò)運(yùn)營(yíng)商自研OMC或統(tǒng)一采購(gòu)OMC軟件，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)配置和監(jiān)管，可大幅降低O-RAN小基站的入網(wǎng)難度。

第五，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力。分割為多個(gè)子系統(tǒng)后的O-RAN小基站設(shè)備將會(huì)形成術(shù)業(yè)專攻的局面，在硬件方面，將會(huì)凸顯硬件器件的研發(fā)能力和供應(yīng)鏈管理能力，打破以往局限在少數(shù)廠商手中的芯片設(shè)計(jì)研發(fā)壟斷;在軟件方面，軟件供應(yīng)商將會(huì)專注于算法研發(fā)和優(yōu)化。

而傳統(tǒng)集成商將會(huì)轉(zhuǎn)型，其將聚焦在整體解決方案的選型搭配以及現(xiàn)網(wǎng)交付、支撐等綜合能力上，特別是在成本控制上。由于O-RAN開(kāi)放架構(gòu)是從硬件的生產(chǎn)環(huán)節(jié)通過(guò)增強(qiáng)供應(yīng)鏈管理降低生產(chǎn)環(huán)節(jié)的成本，因此留給系統(tǒng)集成商的利潤(rùn)空間不降反增，有力地保護(hù)了小基站集成商的研發(fā)投入。在面向垂直行業(yè)的碎片化需求時(shí)，新興的跨界集成商利用自身已有的行業(yè)能力，轉(zhuǎn)型成為新型集成商，快速切入垂直行業(yè)領(lǐng)域，促成繁榮的5G產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

O-RAN開(kāi)放架構(gòu)帶來(lái)的5方面技術(shù)優(yōu)勢(shì)，既解決了4G時(shí)代小基站推廣落地的困難，也滿足了5G應(yīng)用場(chǎng)景的新增需求，在靈活性和低成本方面具有較大優(yōu)勢(shì)。

但目前O-RAN產(chǎn)業(yè)的推進(jìn)仍存在問(wèn)題和挑戰(zhàn)。首先，開(kāi)放計(jì)算平臺(tái)單一，目前可以選擇的成熟開(kāi)放架構(gòu)計(jì)算平臺(tái)只有x86.以ARM或其它CPU為核心的計(jì)算平臺(tái)還存在計(jì)算能力短板，且成熟度不足以支持基站的設(shè)計(jì)和研發(fā)。其次，加速器芯片選型單一，產(chǎn)業(yè)大多選擇FPGA為基礎(chǔ)加速器芯片，從功耗和綜合成本上，相較于ASIC和SoC還有比較大的差距。再次，小基站覆蓋場(chǎng)景單一，目前整體方案均以傳統(tǒng)室分為主要場(chǎng)景，而街道站型、室外熱點(diǎn)覆蓋、垂直行業(yè)及家庭覆蓋場(chǎng)景等都需要在后續(xù)的O-RAN產(chǎn)業(yè)推進(jìn)中進(jìn)一步考慮。最后，小基站軟硬件功能切分的方案單一，大多數(shù)產(chǎn)業(yè)公司均以FlexRAN的參考設(shè)計(jì)為原型設(shè)計(jì)小基站系統(tǒng)，遵從最簡(jiǎn)功能卸載思路，但在功耗和靈活性的平衡上，還需要隨著O-RAN的推廣應(yīng)用不斷修正。

通過(guò)O-RAN產(chǎn)業(yè)界的不懈努力，相信可以克服挑戰(zhàn)，迎來(lái)小基站產(chǎn)業(yè)的繁榮與多樣化，助力實(shí)現(xiàn)“5G改變社會(huì)”的美好愿景。

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