Sự phân chia, mạng hộp trắng và ảo hóa đang định hình lại thị trường thiết bị viễn thông truyền thống như thế nào

Giới thiệu: Sự chuyển đổi của kiến ​​trúc RAN truyền thống

Trong nhiều thập kỷ, ngành Mạng truy cập vô tuyến (RAN) đã bị thống trị bởi một số nhà cung cấp thiết bị viễn thông lớn cung cấp các giải pháp độc quyền hoàn chỉnh, bao gồm thiết bị băng cơ sở (BBU), thiết bị vô tuyến từ xa (RRU), ăng-ten và hệ thống quản lý mạng.

Kiến trúc RAN truyền thống chủ yếu dựa vào phần cứng và phần mềm được tích hợp chặt chẽ. Nhà khai thác di động thường mua toàn bộ hệ thống từ một nhà cung cấp duy nhất, đảm bảo tối ưu hóa hiệu suất nhưng tạo ra những thách thức như chi phí triển khai cao, tính linh hoạt hạn chế và sự phụ thuộc vào nhà cung cấp.

Với sự phát triển nhanh chóng của mạng 5G, điện toán đám mây và công nghệ biên, ngành này đang bước vào một giai đoạn mới:RAN mở (Mạng truy cập vô tuyến mở).

Open RAN nhằm mục đích phá vỡ hệ sinh thái khép kín bằng cách giới thiệutách rời phần cứng-phần mềm, giao diện mở, ảo hóa và khả năng tương tác của nhiều nhà cung cấp. Sự chuyển đổi này đang làm thay đổi vai trò của thiết bị BBU và RRU, đồng thời tạo ra những cơ hội và thách thức mới cho các nhà sản xuất thiết bị viễn thông truyền thống.

1. RAN mở là gì?

Open RAN là một sáng kiến ​​công nghiệp được thiết kế nhằm tạo ra kiến ​​trúc mạng di động mở và linh hoạt hơn.

Ý tưởng cốt lõi rất đơn giản:

Tách phần cứng mạng khỏi các chức năng phần mềm và cho phép thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau hoạt động cùng nhau thông qua các giao diện được tiêu chuẩn hóa.

Trong các hệ thống RAN truyền thống:

• Phần mềm BBU + RRU + thường được cung cấp bởi một nhà cung cấp.

• Phần cứng và phần mềm được tích hợp sâu sắc.

• Các nhà khai thác có sự lựa chọn hạn chế.

Trong hệ thống RAN mở:

• Các thiết bị vô tuyến (RU), thiết bị phân phối (DU) và thiết bị tập trung (CU) có thể đến từ các nhà cung cấp khác nhau.

• Các chức năng mạng có thể chạy trên nền tảng điện toán đa năng.

• Giao diện mở cho phép khả năng tương tác giữa các thành phần khác nhau.

Mục tiêu là tạo ra một hệ sinh thái viễn thông cạnh tranh hơn, có thể mở rộng và tiết kiệm chi phí hơn.

2. Sự phát triển từ RAN truyền thống sang RAN mở

Kiến trúc RAN truyền thống

Một RAN thông thường bao gồm chủ yếu:

BBU (Đơn vị băng cơ sở)

BBU có trách nhiệm:

• Xử lý tín hiệu

• Quản lý tài nguyên vô tuyến

• Chức năng điều khiển mạng

• Lập kế hoạch truyền dữ liệu

RRU (Đơn vị vô tuyến từ xa)

RRU xử lý:

• Chuyển đổi tần số vô tuyến

• Khuếch đại tín hiệu

• Truyền và thu không dây

Trong các mạng truyền thống:

BBU + RRU + phần mềm độc quyền = giải pháp RAN hoàn chỉnh

Mô hình này cung cấp hiệu suất tuyệt vời nhưng tạo ra sự ràng buộc với nhà cung cấp.

Kiến trúc RAN mở

RAN mở chia các chức năng BBU truyền thống thành các thành phần dựa trên phần mềm nhỏ hơn:

RU (Đơn vị vô tuyến)

Tương đương với RRU truyền thống, chịu trách nhiệm xử lý RF.

DU (Đơn vị phân phối)

Xử lý các chức năng xử lý băng cơ sở thời gian thực.

CU (Đơn vị tập trung)

Cung cấp khả năng xử lý và kiểm soát mạng lớp cao hơn.

Kiến trúc trở thành:

RU + DU + CU + Giao diện mở

Điều này cho phép các nhà khai thác trộn và kết hợp các sản phẩm từ các nhà cung cấp khác nhau.

3. Tách rời phần cứng-phần mềm: Sự thay đổi cốt lõi

Một trong những thay đổi lớn nhất mà Open RAN mang lại là sự tách biệt giữa phần cứng và phần mềm.

Mô hình truyền thống

Một nhà cung cấp viễn thông cung cấp:

• Phần cứng tùy chỉnh

• Chip độc quyền

• Hệ điều hành độc quyền

• Phần mềm mạng tích hợp

Người vận hành phụ thuộc nhiều vào một nhà cung cấp để nâng cấp và bảo trì.

Mở mô hình RAN

Các chức năng mạng trở thành các ứng dụng phần mềm chạy trên nền tảng phần cứng được tiêu chuẩn hóa.

Ví dụ:

• Xử lý băng cơ sở có thể chạy trên các máy chủ thương mại.

• Trí thông minh mạng có thể được quản lý thông qua nền tảng đám mây.

• Nâng cấp phần mềm có thể được triển khai mà không cần thay thế thiết bị vật lý.

Cách tiếp cận này tương tự như sự chuyển đổi được thấy trong ngành CNTT, nơi điện toán đám mây thay thế các hệ thống phần cứng chuyên dụng truyền thống.

4. Thiết bị hộp trắng: Cơ hội mới cho phần cứng viễn thông

Mạng hộp trắng đề cập đến các thiết bị phần cứng được xây dựng bằng cách sử dụng các thành phần được tiêu chuẩn hóa mà không có hạn chế về độc quyền.

Trong môi trường Open RAN, giải pháp hộp trắng cho phép người vận hành mua:

• Phần cứng máy tính tiêu chuẩn

• Phần mềm nguồn mở

• Thiết bị vô tuyến độc lập

thay vì mua một hệ thống độc quyền hoàn chỉnh.

Ưu điểm của White-Box RAN

1. Chi phí phần cứng thấp hơn

Các nhà khai thác có thể chọn nhà cung cấp phần cứng hiệu quả về mặt chi phí thay vì chỉ dựa vào các gã khổng lồ viễn thông truyền thống.

2. Tính linh hoạt của chuỗi cung ứng lớn hơn

Người vận hành có thể tránh sự phụ thuộc vào một nhà cung cấp duy nhất.

3. Đổi mới nhanh hơn

Các nhà phát triển phần mềm có thể cải thiện chức năng mạng một cách độc lập với các nhà sản xuất phần cứng.

Tuy nhiên, RAN hộp trắng cũng đưa ra những thách thức:

• Độ phức tạp tích hợp cao hơn

• Quản lý mạng đòi hỏi khắt khe hơn

• Cần năng lực kỹ thuật mạnh mẽ hơn

Người vận hành phải chịu trách nhiệm cao hơn trong việc tích hợp và tối ưu hóa hệ thống.

5. Giao diện mở: Phá vỡ rào cản của nhà cung cấp

Giao diện mở là nền tảng của Open RAN.

Giao diện quan trọng nhất làGiao diện Fronthaul mở, kết nối RU và DU.

RAN truyền thống:

RRU ↔ BBU (Giao diện độc quyền)

Mở RAN:

RU ↔ DU (Giao diện mở được tiêu chuẩn hóa)

Lợi ích bao gồm:

• Khả năng tương thích của nhiều nhà cung cấp

• Mở rộng mạng dễ dàng hơn

• Giảm chi phí thay thế thiết bị

• Hệ sinh thái nhà cung cấp cạnh tranh hơn

Đối với các nhà khai thác viễn thông, điều này có nghĩa là họ có thể chọn:

• RU từ một nhà cung cấp

• Phần mềm DU từ nhà cung cấp khác

• Cơ sở hạ tầng đám mây từ nhà cung cấp thứ ba

6. Tác động đến các nhà cung cấp thiết bị viễn thông truyền thống

RAN mở tạo ra cả cơ hội và áp lực cho các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông lâu đời.

Các nhà cung cấp truyền thống lớn trong lịch sử đã kiểm soát hệ sinh thái RAN hoàn chỉnh thông qua các giải pháp tích hợp.

Việc chuyển sang Open RAN sẽ thay đổi mô hình kinh doanh của họ.

Thử thách

1. Giảm sự khác biệt về phần cứng

Khi phần cứng được tiêu chuẩn hóa, lợi thế cạnh tranh sẽ chuyển từ:

• Thiết kế phần cứng độc quyền

theo hướng:

• Khả năng phần mềm

• Tối ưu hóa mạng

• Chất lượng dịch vụ

2. Cạnh tranh gia tăng

Giao diện mở cho phép các công ty mới, nhà cung cấp đám mây và công ty phần mềm tham gia vào thị trường viễn thông.

Các đối thủ cạnh tranh tiềm năng bao gồm:

• Các công ty điện toán đám mây

• Nhà sản xuất chất bán dẫn

• Nhà cung cấp phần mềm mạng

3. Thay đổi mô hình doanh thu

Các nhà cung cấp truyền thống có thể thấy áp lực về lợi nhuận thiết bị vì các nhà khai thác có nhiều lựa chọn nhà cung cấp hơn.

Tăng trưởng trong tương lai có thể phụ thuộc nhiều hơn vào:

• Cấp phép phần mềm

• Nền tảng quản lý mạng

• Dịch vụ chuyên nghiệp

7. Cơ hội được tạo bởi Open RAN

Bất chấp những thách thức, Open RAN tạo ra những cơ hội đáng kể.

Dành cho nhà khai thác viễn thông

RAN mở cho phép:

• Chi phí triển khai thấp hơn

• Mở rộng mạng linh hoạt

• Nâng cấp công nghệ nhanh hơn

• Giảm sự phụ thuộc vào nhà cung cấp

Dành cho nhà cung cấp thiết bị mới

Các công ty chuyên:

• Công nghệ vô tuyến

• Phần mềm mạng

• Cơ sở hạ tầng đám mây

• Điện toán biên

có thể tham gia vào thị trường viễn thông.

Dành cho nhà sản xuất phần cứng

Nhu cầu về:

• Các thành phần RF hiệu suất cao

• Mô-đun RRU/RU nâng cao

• Thiết bị vô tuyến tiết kiệm năng lượng

sẽ tiếp tục phát triển khi các nhà khai thác triển khai thêm mạng 5G.

8. Tương lai của thiết bị BBU và RRU

Mặc dù Open RAN thay đổi kiến ​​trúc nhưng thiết bị BBU và RRU sẽ không biến mất.

Thay vào đó, vai trò của họ sẽ phát triển.

Tiến hóa RRU → Đơn vị vô tuyến thông minh

RRU trong tương lai sẽ trở thành:

• Được xác định bằng phần mềm nhiều hơn

• Tiết kiệm năng lượng hơn

• Dễ dàng tích hợp hơn

Các công nghệ mới bao gồm:

• MIMO lớn

• Chip RF tiên tiến

• Tối ưu hóa dựa trên AI

Tiến hóa BBU → Xử lý băng cơ sở dựa trên đám mây

BBU vật lý truyền thống sẽ dần dần chuyển đổi thành:

• Chức năng mạng ảo hóa

• Nền tảng phần mềm gốc đám mây

• Ứng dụng điện toán biên

Baseband trong tương lai sẽ ít về hộp phần cứng hơn và nhiều hơn về phần mềm thông minh.