開放式虛擬5G無線接入網(wǎng)絡(luò)（RAN）最近受到了廣泛關(guān)注，因?yàn)樗拇笠苿釉O(shè)備供應(yīng)商中的兩家已經(jīng)宣布他們現(xiàn)在支持開放式虛擬RAN解決方案。這對那些希望在5G網(wǎng)絡(luò)中看到更多競爭和靈活性的運(yùn)營商來說是個好消息。

迄今為止，開放的解決方案都依賴于商用現(xiàn)貨（COTS）硬件，例如標(biāo)準(zhǔn)的x86 cpu和標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口卡（NICs）。O-RAN聯(lián)盟和電信基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目（TIP）等組織的工作正在為開放接口和白盒實(shí)現(xiàn)制定規(guī)范，這些規(guī)范可以滿足現(xiàn)在和將來5G RAN的性能要求。

在whitebox實(shí)現(xiàn)中，有一個方面得到了顯著改進(jìn)，那就是時(shí)間同步。對端到端延遲的更嚴(yán)格要求以及天線和基站密度的增加意味著定時(shí)同步和準(zhǔn)確度已成為關(guān)鍵能力，到目前為止，COTS硬件還沒有完全具備這種能力。

雖然有許多COTS硬件支持IEEE 1588v2精確時(shí)間協(xié)議（PTP），但對于載波聚合和類似的用例，5G需要支持最小65ns的時(shí)間同步精度。為了確保這種精度水平，建議使用PTP和同步以太網(wǎng)等精確頻率同步技術(shù)，以確保物理層和協(xié)議層的同步。這將是更重要的，因?yàn)槲覀儗⑾蚋哳l率的無線電頻譜，如毫米波（mmWave）與大型MIMO天線配置。

作為O-RAN聯(lián)盟和TIP的積極成員，矽om是為數(shù)不多的擁有開發(fā)和提供開放5G虛擬RAN解決方案給全球電信運(yùn)營商的經(jīng)驗(yàn)的公司之一。基于英特爾技術(shù)的硅om解決方案包括中央單元（CU）和分布式單元（DU）白盒設(shè)備，這將是5G虛擬運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵體積組件。作為先驅(qū)者，我們對開放虛擬解決方案的成功在今天和未來都需要什么提供了一些有價(jià)值的見解。

硅om目前正在與全球一級運(yùn)營商進(jìn)行解決方案評估。運(yùn)營商對基于COTS硬件的開放式解決方案表現(xiàn)出了極大的興趣，并且是O-RAN聯(lián)盟和TIP的積極成員。然而，運(yùn)營商有必須滿足的嚴(yán)格要求，特別是在時(shí)間同步方面。運(yùn)營商也有獨(dú)特的需求，這取決于他們現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施、需要支持的服務(wù)以及為了滿足他們的商業(yè)目標(biāo)而需要做出的權(quán)衡。這意味著基于COTS硬件的解決方案也需要靈活，能夠適應(yīng)不同的運(yùn)營商情況。

5G經(jīng)常被忽略的一個方面是其廣泛的范圍。5G設(shè)計(jì)能夠提供的所有解決方案和潛力將需要幾年的時(shí)間（如果不是10年的話）才能實(shí)現(xiàn)。這不可避免地意味著5G解決方案需要能夠滿足當(dāng)前的需求以及未來仍在出現(xiàn)的需求。

例如，目前的5G部署被稱為“非單機(jī)”，因?yàn)樗鼈內(nèi)匀灰蕾?a target="_blank">4G LTE核心，但5G“單機(jī)”部署指日可見，帶來了新的需求。這將包括更多使用智能控制器的網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)現(xiàn)，如O-RAN聯(lián)盟架構(gòu)中定義的“近實(shí)時(shí)”和“非實(shí)時(shí)”控制器。新的無線接口，如5G mmWave正在部署，帶來了新的需求。許多推動5G設(shè)計(jì)和架構(gòu)的服務(wù)，比如大規(guī)模的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和超可靠的低延遲服務(wù)，還沒有大規(guī)模部署。

這意味著需要將大量的靈活性和適應(yīng)性構(gòu)建到5G運(yùn)行產(chǎn)品中，以適應(yīng)未來不可預(yù)見的需求。5G架構(gòu)，特別是RAN架構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了靈活性。像O-RAN Alliance和TIP這樣的組織通過定義部署開放虛擬RAN解決方案所需的開放接口和控制器，增加了額外的價(jià)值。然而，在這一層之下仍然有硬件，這些虛擬軟件解決方案部署在硬件上，這是適應(yīng)不同需求和環(huán)境的靈活性的關(guān)鍵所在。

例如，為了最大限度地利用虛擬CU和DU實(shí)現(xiàn)提供的靈活性，必須能夠在運(yùn)行中將這些函數(shù)部署到不同的位置。DU可以靠近RAN邊緣的無線電單元（RU）和天線，或者它可以與CU一起位于移動邊緣云的中心位置，或者在兩者之間的任何點(diǎn)。要使該功能正常運(yùn)行，支持它的硬件必須具有適當(dāng)?shù)挠?jì)算能力、存儲、RAM和加速和卸載技術(shù)，以確保無縫性能。

正是這些見解促使Silicom開發(fā)了基于Intel技術(shù)的廣泛的whitebox和NIC解決方案組合，這些解決方案不僅可以適應(yīng)各種部署方案，而且還可以適應(yīng)運(yùn)營商對所需軟件和硬件組件的偏好。

Silicom提供了一個開放的虛擬RAN-CU和DU的完整白盒實(shí)現(xiàn)，可以根據(jù)客戶需求進(jìn)行調(diào)整和定制。例如，whitebox隨Silicom CU和DU虛擬參考軟件一起提供，但它可以替換為其他供應(yīng)商的軟件，如Intel?FlexRAN參考解決方案。此外，whitebox設(shè)備硬件可以定制，以適應(yīng)更強(qiáng)大的CPU或額外的CPU節(jié)點(diǎn)、額外的RAM或存儲。Silicom的所有白盒都由Silicom網(wǎng)絡(luò)接口卡（NICs）供電，網(wǎng)卡也提供了廣泛的選項(xiàng)，從標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)NICs到FPGA加速NICs，可以完全或部分卸載CU和DU功能。

Silicom解決方案的一個與眾不同的特性是時(shí)間同步支持。Silicom為IEEE1588v2 PTP提供全面支持，電信配置文件擴(kuò)展到由ITU-T在G.8272、G.8273和G.8275標(biāo)準(zhǔn)中定義的PTP。這使得Silicom whitebox可以充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的電信主時(shí)鐘（T-GM）、邊界時(shí)鐘（T-BC）和時(shí)間從時(shí)鐘（T-SC）。Silicom Whitebox還可以作為主參考時(shí)鐘（PRTC Class B），目前僅在交換機(jī)和專用時(shí)間同步設(shè)備中可用，最大時(shí)間誤差為40納秒。

當(dāng)這些PTP功能與同步以太網(wǎng)相結(jié)合時(shí)，可以以極高的精度支持廣泛的時(shí)間同步部署選項(xiàng)。根據(jù)ITU-82G標(biāo)準(zhǔn)為以太網(wǎng)和以太網(wǎng)82G提供獨(dú)特的解決方案。這包括根據(jù)G.8264部署同步以太網(wǎng)設(shè)備時(shí)鐘（G.8262 EEC）和以太網(wǎng)同步消息通道（ESMC）。這允許在使用PTP的協(xié)議層和使用同步以太網(wǎng)的物理層進(jìn)行同步，其中PTP電信邊界時(shí)鐘（T-BC）使用同步以太網(wǎng)設(shè)備時(shí)鐘（EEC）進(jìn)行同步。

將PTP和同步以太網(wǎng)相結(jié)合可以降低最大時(shí)間間隔錯誤（MTIE），其中Silicom能夠在1.5微秒的MTIE下保持?jǐn)?shù)小時(shí)的性能。

全面的時(shí)間同步支持還導(dǎo)致RAN的合理化，從而減少需要部署的設(shè)備。例如，如果需要將多個ru連接到DU，則需要一個Fronthaul網(wǎng)關(guān)交換機(jī)，因?yàn)樗哂斜匾臅r(shí)間同步功能。然而，由于Silicom DU whitebox支持廣泛的時(shí)間同步選項(xiàng)，因此可以直接在DU中刪除Fronthaul網(wǎng)關(guān)和聚合ru。這可以大大節(jié)省運(yùn)行成本。

高精度時(shí)間同步功能的可用性意味著基于COTS硬件的開放式解決方案現(xiàn)在無論從性能還是成本角度都是可行的。當(dāng)這與擴(kuò)展和定制白盒硬件以滿足特定要求的能力結(jié)合在一起時(shí)，它為運(yùn)營商提供了一個解決方案，既能滿足當(dāng)前的需求，又能適應(yīng)未來的需求。

5G的部署才剛剛開始，預(yù)計(jì)未來將支持更高要求的服務(wù)和需求。如今，運(yùn)營商正在探索whitebox和NIC產(chǎn)品，以在其網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)開放式虛擬RAN解決方案。其中許多試驗(yàn)都是基于軟件運(yùn)行在基于Intel的X86設(shè)備上，并帶有時(shí)間同步以太網(wǎng)NIC。但也有用于加速前向糾錯（FEC）功能的FPGA nic，以及根據(jù)O-RAN聯(lián)盟定義的7.2劃分，DU和無線單元之間的開放式前端接口的第1層卸載。隨著部署要求更高的服務(wù)，預(yù)計(jì)將有更多的卸載和加速來滿足性能需求。

隨著Silicom開發(fā)的開放虛擬RAN whitebox中全面時(shí)間同步支持的實(shí)現(xiàn)，開放COTS硬件實(shí)現(xiàn)5G部署所需性能水平的最后一個障礙已經(jīng)消除。運(yùn)營商現(xiàn)在可以考慮基于COTS的開放虛擬RAN解決方案，以滿足其當(dāng)前和未來5G部署需求。
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