冲破专有体系的桎梏：5G收集的开放之路

跟着技能的不绝变迁，专有无线接入收集的期间正在逐渐消散。运营商但愿能在低落本钱的同时增进机动性，其必要易于陈设且经济实惠的收集和收集组件，这也导致整个行业从4G专用硬件和专有软件开始转向安装在COTS硬件平台上的开放软件栈。

4G的专有组件

从焦点网和RAN的角度来对待无线收集的话，焦点网包罗主干网、城域网和地区网（图1）。早期，收集行使牢靠互换机和路由器来传输数据，现在焦点网在RAN的边沿聚合数据，RAN将聚合的数据传输到无线电塔。

图1.无线收集由毗连到聚合收集和收集焦点的无线接入网构成

4G收集在1GHz至4GHz的频带上运行，每座发射塔都配备了一个基带单位（BBU），从焦点网网络数据，并将其传送到长途无线电单位（RRU）。

4G在很洪流平上是通过运行专有软件栈的自界说硬件来实现的，这种要领对付4G收集来说是可以接管的，可是思量到5G以及所需本钱，运营商已经着手开拓开源办理方案。5G的方针是可交流的COTS ARM或运行开源软件栈的x86处事器。

5G收集

5G收集与4G LTE有本质上的差异，频段上，5G包围了从6GHz到300GHz的频段。因为频率越高，信号撒播进程中的衰减也越大，以是5G收集的基站密度将更高。

5G将4G BBU拆分为无线单位（RU）、漫衍式单位（DU）和齐集式单位（CU）（图2）。解耦这些成果为运营商带来了很大的机动性，由于它们可以按照必要将RU、DU和CU陈设在差异的位置，譬喻，要求低边沿耽误的收集可以将RU、CU和DU一路陈设在边沿，这将最大限度地进步远端毗连用户应用措施的机能。其它，一个DU可觉得多个RU提供处事，从而低落了收集本钱，同时在可接管的最大耽误范畴内提供了足够的机能。针对差异的市场和地域，运营商可以陈设差异的架构。

图2.在5G收集中，可以将BBU解析为RU、DU和CU

下图更深入地展示了5G收集的硬件和互连。

图3. 5G收集将基带单位分为RU，DU和CU

5G RU包括一个RF发射器和一个LO PHY模块，凡是作为一个为数据包揽理优化的FPGA或ASIC实现，它可以提供小于1毫秒的耽误，RU和DU之间就是前传。

DU的无线数据包通过前传链路与RU举办来回传输。DU的首要构成部门是无线链路节制器（RLC）、媒领会见节制器（MAC）和HI PHY。MAC集成了与RLC通讯的软件和与PHY通讯的硬件模块。它可以整合诸如GPU或FPGA之类的硬件加快器，而且可以在耽误小于5毫秒的环境下运行。DU通过F1中传接口毗连到CU 。一个DU COTS实现将包罗一个带有硬件加快PCIe卡的处事器机箱和一个开源的MAC/RLC栈。

CU由一个节制平面（CP）和一个用户平面（UP）构成。该设置与LTE相同，使得5G收集与4G LTE收集的集成整合越发轻易，其它它还为5G RAN设置提供了机动性。CP和UP作为CU的一部门毗连在CU box 中，它们可以以约莫10毫秒的耽误运行。

RAN智能节制器（RIC）位于CU的上游，该成果将无线收集假造化为一系列可由上游焦点节制器会见的成果。

向开放的转变

RU、DU和CU包括SDN或假造RAN（vRAN）所需的全部成果和接口。可是，焦点的收集编排和自动化层确实必要软件来打点流程。LTE收集通过专有的硬件和软件来打点此使命。因为5G的本钱限定，运营商开始探求操作COTS硬件的尺度化开源方案。于是，呈现了这几个要害的开源项目：Akraino Edge Stack、O-RAN同盟、ONAP和OCP，其它近期也新创立了一个组织叫OpenRAN政策同盟。

Akraino Edge Stack

Akraino Edge Stack于2018年推出，专注于为收集边沿开拓开放式软件栈，现已成为LF Edge打算的一部门。该组织夸大模块化计划，支持软件组件的重用。这些仓库被称为Akraino蓝图，处事于边沿云基本架构的各个子集，包罗企业边沿、over-the-top-edge、供给商边沿和运营商边沿。当安装在“裸机”处事器上时，该蓝图将呆板转换为特定于应用措施的装备。

Akraino致力于打造可加快RAN陈设的5G电信装备，今朝正在开拓多个运营商的蓝图。该组织最近宣布了Akraino无线电边沿云（REC）蓝图，为打点、编排和自动化层提供了与vRAN交互的根基组件。

REC在Linux CentOS刊行版上运行，与打点和监督软件一路事变，这些软件包括在Kubernetes中并由Kubernetes打点。仓库将裸机处事器假造化，以便将其抽象为软件处事。上层节制层可以挪用这些API，从而使其可以或许与收集层的数据平面举办交互。

O-RAN同盟

O-RAN同盟致力于实现一个开放、智能的RAN。同盟正在开拓开放式假造化收集元素，如开放式DU和开放式CU。与Akraino一样，重点在于构建可重用和尺度化的模块化参考计划。这种要领不只加速了集成和陈设的速率，并且还使开拓职员可以跳过编写通用成果的代码块，从而使他们腾出时刻举办创新。

O-RAN的事变与Akraino蓝图的开拓细密相干，其头脑是Akraino的蓝图对硬件层举办抽象，然后O-RAN / ONAP软件栈在该层之上运行并与API举办交互（图4）。

图4.开放的5G收集由O-RAN、ONAP和Akraino软件组件构成

O-RAN办理的要害软件开拓之一是RAN智能节制器（RIC），RIC在5G焦点的RAN节制器与接入网之间提供了接口，从而实现了计策驱动的闭环自动化。RIC是将RU、DU和CU转换为vRAN的接口部件，可提供更快、更火速的处事陈设和可编程性。

（编辑：湖南网）

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