5G到来前，聊聊O-RAN

姚刚

从去年开始，“5G即将来临”的呼声越来越大，这个原本只是移动通信领域的概念，已经变成了全民关注的话题。而作为5G技术体系的重要基础技术支撑之一，O-RAN也频频成为业界的热点。不过对于移动通信行业之外的人来说，O-RAN就略显陌生了。

O-RAN全称Open-RadioAccessNetwork，中文意思为开放式无线接入网。它是目前业界较为公认，能够实现5G普及化的无线接入解决方案之一，本质概念就是用软件实现5G乃至未来无线网络接入的关键部分。虽然O-RAN概念诞生才不过两年多时间，但是它对推动5G技术有着重要的作用。

什么是RAN

在介绍O-RAN之前，我们先来了解移动通信系统的构成，它一般由以下几部分构成：

RAN可以被理解为一个大家更为熟悉的概念——基站，它在移动通信系统中主要负责无线信号的接入。在整个移动通信系统建设与运营成本当中，它要占据60%以上，因此对它的改进，是当前5G技术推进的焦点。

RAN由基带单元（BBU）、射频远端单元（RRU）、天馈系统三部分组成。

RAN的发展

在最早期的RAN中，BBU、RRU再加上配套供电设备等，都是被设备商通过专用软硬件集成在一起。这种集成设备被称为“黑盒”，其意思为这是一个封闭的，对外不可见的系统。它能够实现相应的功能，但除了制造者之外，别人不知道它的内部工作原理和实现方式。

设备商制造“黑盒”的目的，是为了保护知识产权，构建竞争壁垒，同时也为了提升产品的稳定性。但是，随着移动通信应用的普及，“黑盒”RAN设备不可拆分，而且不同品牌型号设备无法互相兼容的缺点，让RAN建设以及运营维护成本过高。运营商们开始推动RAN设备的硬件“白盒”化。与“黑盒”相反，“白盒”通过用一些通用硬件代替专用设备，让设备可拆分，内部可视。

除了硬件的“白盒”化外，RAN还进行了以下改进，以求进一步降低成本，增加灵活性。

值得一提的是，早在2009年，中国移动曾经就牵头推出了C-RAN，并与其他一些运营商共同组建了C-RAN联盟。到了2018年，C-RAN联盟与美国运营商AT&T牵头成立xRAN论坛合并，成立了O-RAN联盟。中国移动、中国电信、美国AT&T、德国电信、日本NTTDOCOMO、韩国SKT和KT等多个国家和地区的运营商都是联盟成员。

除了O-RAN联盟之外，还有其他组织也在推动O-RAN技术的发展，其中影响力较大的有TIP（全称TelecomInfrastructureProject，电信基础设施）项目。TIP是2016年Facebook、Google、诺基亚联合部分电信运营商发起的电信基础设施开源项目，共同研发开放的、开源的、共享的电信网络，其中就包括名为“OpenRAN”的无线接入技术项目组。

这两个组织的目标一致——实现O-RAN技术的成熟商业化运用。它们的技术路线与产业生态也类似，只不过侧重点略有不同：TIP的OpenRAN侧重于设备研发端;而O-RAN联盟侧重于工作架构和业务需求，属于应用端。这两个组织在2019年已经达成了伙伴关系，以确保它们在开发5GRAN解决方案时，通过共享资源，保持研究方向一致又避免重复性研究，以此降低研发成本。

RAN的未来

和所有颠覆式创新技术一样，O-RAN仍然存在大量缺陷，其中最突出的有三大问题：

性能不足

在硬件層面，O-RAN技术用通用芯片代替原有的专用芯片。原有的专用芯片因为采用的深度定制软件，所以在信号传输速率、避免延迟以及防抖动各方面处理性能更强，而且能耗更低。相比起来，通用芯片方案虽然灵活，但是性能低、效率低，功耗高。这样一来，O-RAN设备首先要解决基本性能达标的问题。

可靠性不够

为了满足基本性能指标，O-RAN的解决方案不得不增加设备冗余。同时因为允许不同厂商硬件软件互联互通，会导致兼容性问题，这样一来，系统整体可靠性面临更大的挑战。

运营维护复杂

采用O-RAN技术会增加设备供应商的数量，这就让移动网络在后期维护和运营中，面临不同的厂家之间协作与责任划分的问题。大量协调工作将影响设备安装工期，增加成本。

当然，上面三个问题并非无解。

首先，随着通信软硬件技术的不断进步，通用芯片的性能会进一步提升。不同设备的兼容稳定性也会随着标准化技术的推进以及设备厂商的优胜劣汰而越来越成熟，时间总是会站在新兴技术一边。

其次，多个厂商协作导致的兼容性以及运营维护复杂的问题，可以通过厂家的协作磨合以及政府、行业协会制定相关标准化规则来解决。其实早在1G、2G移动通信年代，中国无线通信运营商就面临过运维复杂性问题：当时国内的无线通信网七国八制，集成全球各个主要厂家的设备。不过经历了磨合的阵痛之后，这些问题最后都得到了解决。