چگونه تجزیه، شبکه‌های جعبه سفید و مجازی‌سازی بازارهای تجهیزات مخابراتی سنتی را تغییر می‌دهند

مقدمه: دگرگونی معماری سنتی RAN

برای دهه‌ها، صنعت شبکه دسترسی رادیویی (RAN) تحت تسلط چند فروشنده عمده تجهیزات مخابراتی بوده است که راه‌حل‌های اختصاصی کاملی از جمله واحدهای باند پایه (BBU)، واحدهای رادیویی راه دور (RRU)، آنتن‌ها و سیستم‌های مدیریت شبکه ارائه می‌دهند.

معماری سنتی RAN به شدت بر سخت افزار و نرم افزار یکپارچه شده تکیه داشت. یک اپراتور تلفن همراه معمولاً کل سیستم را از یک فروشنده خریداری می‌کند و بهینه‌سازی عملکرد را تضمین می‌کند اما چالش‌هایی مانند هزینه‌های بالای استقرار، انعطاف‌پذیری محدود و وابستگی به فروشنده ایجاد می‌کند.

با توسعه سریع شبکه های 5G، محاسبات ابری و فناوری های لبه، صنعت وارد مرحله جدیدی می شود:RAN را باز کنید (شبکه دسترسی رادیویی باز).

Open RAN قصد دارد با معرفی اکوسیستم بسته را بشکندجداسازی سخت افزار-نرم افزار، رابط های باز، مجازی سازی و قابلیت همکاری چند فروشنده. این تحول نقش تجهیزات BBU و RRU را تغییر می دهد و فرصت ها و چالش های جدیدی را برای تولید کنندگان تجهیزات مخابراتی سنتی ایجاد می کند.

1. Open RAN چیست؟

Open RAN یک ابتکار صنعتی است که برای ایجاد معماری شبکه تلفن همراه انعطاف‌پذیرتر و بازتر طراحی شده است.

ایده اصلی ساده است:

سخت افزار شبکه را از عملکردهای نرم افزاری جدا کنید و به تجهیزات تولیدکنندگان مختلف اجازه دهید از طریق رابط های استاندارد شده با هم کار کنند.

در سیستم های RAN سنتی:

• نرم افزار BBU + RRU + معمولاً توسط یک فروشنده ارائه می شود.

• سخت افزار و نرم افزار عمیقاً یکپارچه شده اند.

• اپراتورها انتخاب های محدودی دارند.

در سیستم های Open RAN:

• واحدهای رادیویی (RU)، واحدهای توزیع شده (DU) و واحدهای متمرکز (CU) می توانند از تامین کنندگان مختلف تهیه شوند.

• توابع شبکه می توانند بر روی پلتفرم های محاسباتی همه منظوره اجرا شوند.

• رابط های باز قابلیت همکاری بین اجزای مختلف را امکان پذیر می کند.

هدف ایجاد یک اکوسیستم مخابراتی رقابتی تر، مقیاس پذیرتر و مقرون به صرفه تر است.

2. تکامل از RAN سنتی به RAN باز

معماری سنتی RAN

یک RAN معمولی عمدتاً شامل موارد زیر است:

BBU (واحد باند پایه)

BBU مسئول موارد زیر است:

• پردازش سیگنال

• مدیریت منابع رادیویی

• توابع کنترل شبکه

• برنامه ریزی انتقال داده ها

RRU (واحد رادیویی از راه دور)

RRU کنترل می کند:

• تبدیل فرکانس رادیویی

• تقویت سیگنال

• انتقال و دریافت بی سیم

در شبکه های سنتی:

BBU + RRU + نرم افزار اختصاصی = راه حل کامل RAN

این مدل عملکرد عالی را ارائه می دهد اما قفل فروشنده را ایجاد می کند.

معماری RAN را باز کنید

Open RAN توابع سنتی BBU را به اجزای نرم افزاری کوچکتر تقسیم می کند:

RU (واحد رادیویی)

معادل RRU سنتی که مسئول پردازش RF است.

DU (واحد توزیع شده)

عملکردهای پردازش بیس باند بلادرنگ را مدیریت می کند.

CU (واحد متمرکز)

پردازش و کنترل شبکه لایه بالاتر را فراهم می کند.

معماری تبدیل می شود:

RU + DU + CU + رابط های باز

این به اپراتورها اجازه می دهد تا محصولات را از تامین کنندگان مختلف ترکیب و مطابقت دهند.

3. جداسازی سخت افزار-نرم افزار: تغییر اصلی

یکی از بزرگترین تغییرات ایجاد شده توسط Open RAN جداسازی سخت افزار و نرم افزار است.

مدل سنتی

یک فروشنده مخابراتی ارائه می دهد:

• سخت افزار سفارشی

• تراشه های اختصاصی

• سیستم عامل های اختصاصی

• نرم افزار شبکه یکپارچه

اپراتورها برای ارتقا و نگهداری به شدت به یک تامین کننده وابسته هستند.

مدل RAN را باز کنید

توابع شبکه به برنامه های نرم افزاری در حال اجرا بر روی پلت فرم های سخت افزاری استاندارد تبدیل می شوند.

به عنوان مثال:

• پردازش باند پایه می تواند بر روی سرورهای تجاری اجرا شود.

• هوش شبکه را می توان از طریق پلتفرم های ابری مدیریت کرد.

• ارتقای نرم افزار را می توان بدون جایگزینی تجهیزات فیزیکی اجرا کرد.

این رویکرد شبیه تحولی است که در صنعت فناوری اطلاعات مشاهده می شود، جایی که رایانش ابری جایگزین سیستم های سخت افزاری اختصاصی سنتی شد.

4. تجهیزات جعبه سفید: یک فرصت جدید برای سخت افزار مخابرات

شبکه‌های جعبه سفید به دستگاه‌های سخت‌افزاری اطلاق می‌شود که با استفاده از اجزای استاندارد شده بدون محدودیت‌های اختصاصی ساخته شده‌اند.

در محیط‌های Open RAN، راه‌حل‌های جعبه سفید به اپراتورها امکان خرید موارد زیر را می‌دهند:

• سخت افزار محاسباتی استاندارد

• نرم افزار متن باز

• تجهیزات رادیویی مستقل

به جای خرید یک سیستم کامل اختصاصی.

مزایای White-Box RAN

1. کاهش هزینه های سخت افزاری

اپراتورها می توانند به جای تکیه بر غول های مخابراتی سنتی، تامین کنندگان سخت افزاری مقرون به صرفه را انتخاب کنند.

2. انعطاف پذیری بیشتر در زنجیره تامین

اپراتورها می توانند از وابستگی به یک فروشنده اجتناب کنند.

3. نوآوری سریعتر

توسعه دهندگان نرم افزار می توانند عملکردهای شبکه را به طور مستقل از سازندگان سخت افزار بهبود بخشند.

با این حال، جعبه سفید RAN چالش هایی را نیز معرفی می کند:

• پیچیدگی ادغام بالاتر

• مدیریت شبکه نیازمندتر

• نیاز به قابلیت های فنی قوی تر

اپراتورها باید مسئولیت بیشتری برای یکپارچه سازی و بهینه سازی سیستم بر عهده بگیرند.

5. رابط های باز: شکستن موانع فروشنده

رابط های باز پایه و اساس Open RAN هستند.

مهمترین رابط کاربری استرابط Fronthaul را باز کنید، که RU و DU را به هم متصل می کند.

RAN سنتی:

RRU ↔ BBU (رابط اختصاصی)

RAN را باز کنید:

RU ↔ DU (رابط باز استاندارد)

مزایا عبارتند از:

• سازگاری چند فروشنده

• گسترش شبکه راحت تر

• کاهش هزینه های تعویض تجهیزات

• اکوسیستم تامین کننده رقابتی تر

برای اپراتورهای مخابراتی، این بدان معنی است که آنها می توانند انتخاب کنند:

• RU از یک فروشنده

• نرم افزار DU از یک فروشنده دیگر

• زیرساخت ابری از فروشنده سوم

6. تأثیر بر فروشندگان تجهیزات مخابراتی سنتی

Open RAN هم فرصت ها و هم فشار را برای تامین کنندگان تثبیت شده مخابرات ایجاد می کند.

فروشندگان عمده سنتی از لحاظ تاریخی اکوسیستم کامل RAN را از طریق راه حل های یکپارچه کنترل کرده اند.

تغییر به سمت Open RAN مدل کسب و کار آنها را تغییر می دهد.

چالش ها

1. کاهش تمایز سخت افزار

هنگامی که سخت افزار استاندارد می شود، مزیت های رقابتی از موارد زیر خارج می شود:

• طراحی سخت افزار اختصاصی

به سمت:

• قابلیت نرم افزار

• بهینه سازی شبکه

• کیفیت خدمات

2. افزایش رقابت

رابط های باز به شرکت های جدید، ارائه دهندگان ابر و شرکت های نرم افزاری اجازه می دهد تا وارد بازار مخابرات شوند.

رقبای بالقوه عبارتند از:

• شرکت های رایانش ابری

• تولید کنندگان نیمه هادی

• ارائه دهندگان نرم افزار شبکه

3. تغییر مدل های درآمد

فروشندگان سنتی ممکن است فشار بر حاشیه تجهیزات را ببینند زیرا اپراتورها گزینه های بیشتری برای تامین کنندگان دارند.

رشد آینده ممکن است بیشتر به موارد زیر بستگی داشته باشد:

• مجوز نرم افزار

• پلتفرم های مدیریت شبکه

• خدمات حرفه ای

7. فرصت های ایجاد شده توسط Open RAN

با وجود چالش ها، Open RAN فرصت های قابل توجهی ایجاد می کند.

برای اپراتورهای مخابراتی

Open RAN را فعال می کند:

• هزینه های استقرار کمتر

• گسترش شبکه انعطاف پذیر

• ارتقای فناوری سریعتر

• کاهش وابستگی فروشنده

برای تامین کنندگان تجهیزات جدید

شرکت های متخصص در:

• فناوری رادیویی

• نرم افزار شبکه

• زیرساخت های ابری

• محاسبات لبه

می تواند وارد بازار مخابرات شود.

برای سازندگان سخت افزار

تقاضا برای:

• قطعات RF با کارایی بالا

• ماژول های پیشرفته RRU/RU

• تجهیزات رادیویی کم مصرف

به رشد خود ادامه خواهد داد زیرا اپراتورها شبکه های 5G بیشتری را مستقر می کنند.

8. آینده تجهیزات BBU و RRU

اگرچه Open RAN معماری را تغییر می دهد، تجهیزات BBU و RRU ناپدید نمی شوند.

در عوض، نقش آنها تکامل خواهد یافت.

RRU Evolution ← واحد رادیویی هوشمند

RRU های آینده به این موارد تبدیل خواهند شد:

• بیشتر توسط نرم افزار تعریف شده است

• مصرف انرژی بیشتر

• ادغام راحت تر

فناوری های جدید عبارتند از:

• MIMO عظیم

• تراشه های RF پیشرفته

• بهینه سازی مبتنی بر هوش مصنوعی

BBU Evolution → پردازش باند پایه مبتنی بر ابر

BBU های فیزیکی سنتی به تدریج به موارد زیر تبدیل می شوند:

• توابع شبکه مجازی

• پلتفرم های نرم افزاری بومی ابری

• برنامه های محاسباتی لبه

بیس باند آینده کمتر در مورد جعبه های سخت افزاری و بیشتر در مورد هوش نرم افزاری خواهد بود.