高精度5G白盒解决方案让基于COTS的开放式虚拟运行成为可能

2020-10-10 17:30   来源: 互联网    阅读次数:3597

开放式虚拟5G无线接入网络(RAN)最近受到了广泛关注,因为四大移动设备供应商中的两家已经宣布他们现在支持开放式虚拟RAN解决方案。这对那些希望在5G网络中看到更多竞争和灵活性的运营商来说是个好消息。



到目前为止,开放解决方案一直依赖商用 Spot(Cots) 硬件,如标准 x86cpu 和标准以太网网络接口卡(NICs)。Oran 联盟和电信基础设施项目(TIP) 等组织正在开发符合 5 GRAN 现在和将来性能要求的开放接口和白盒实现规范。


白盒实现的一个显著改进是时间同步。对端到端延迟的更严格要求以及天线和基站密度的增加意味着定时同步和



精确度已成为一项关键能力,到目前为止,COTS硬件中还没有完全提供这种能力。


虽然许多COTS硬件支持IEEE1588v2精确时间协议(PTP),但对于载波聚合和类似的用例,5G需要支持最小65 ns的时间同步精度。为了确保这种精度,建议使用PTP和同步以太网等精确频率同步技术来确保物理层和协议层之间的同步。这将更加重要,因为我们将配置更高的频率无线电频谱,例如毫米波(MmWave)和大型MIMO天线。


作为O-ran联盟和TIP的积极成员,硅om公司是少数几家在开发和向全球电信运营商提供开放式5G虚拟RAN解决方案方面具有经验的公司之一。基于Intel技术的硅om解决方案包括中央单元(CU)和分布式单元(DU)白盒设备,它们将是5G虚拟运行网络的关键卷组件。作为先驱,我们对开放虚拟解决方案的成功现在和未来的成功提供了一些宝贵的见解。


硅om目前正在与世界各地一流的运营商进行解决方案评估。运营商对基于cots硬件的开放式解决方案表现出极大兴趣,并且是o-ran联盟和TIP的活跃成员。然而,运营商必须满足严格的要求,尤其是在时间同步方面。运营商也有独特的需求,这取决于它们现有的基础设施、需要支持的服务,以及它们为实现业务目标而需要进行的权衡。这意味着基于cots硬件的解决方案也需要灵活,适应不同的运营商情况。


5G的一个经常被忽视的方面是它的广泛性。5G设计所能提供的所有解决方案和潜力,如果不是10年,也需要数年才能实现。这不可避免地意味着,5G解决方案需要能够满足当前的需求,也需要满足未来仍在出现的需求。


例如,当前的5G部署称为"非独立部署",因为它们仍然依赖于4GLTE核心,但是5G"独立"部署是可见的,并带来了新的需求。这将包括更多使用智能控制器的网络切片实现,例如在O-ran联盟架构中定义的"近实时"和"非实时"控制器。新的无线接口(如5 GmmWave)正在部署中,从而产生了新的需求。许多驱动5G设计和架构的服务,如大规模工业物联网和超可靠的低延迟服务,尚未大规模部署。


这意味着,需要在5G运行的产品中内置大量的灵活性和适应性,以满足未来不可预见的需求。5G体系结构,特别是RAN体系结构,是在考虑灵活性的情况下设计的。O-RANAlliance和TIP等组织通过定义部署开放虚拟运行解决方案所需的开放接口和控制器来增加额外的价值。然而,这一层下面还有硬件,这些虚拟软件解决方案被部署在硬件上,这是灵活适应不同需求和环境的关键。


例如,为了最大限度地发挥虚拟CU和DU实现所提供的灵活性,您必须能够在运行时将这些功能部署到不同的位置。du可以位于无线电单元(RU)和天线的RAN边缘附近,也可以位于移动边缘云的中心,也可以位于两者之间的任意一点。要使这一功能正常工作,支持它的硬件必须具有适当的计算能力、存储、RAM、加速和卸载技术,以确保无缝性能。


正是这些洞察力促使Silicom开发了一系列基于Intel技术的白盒和NIC解决方案,这些解决方案不仅能够适应各种部署场景,而且还能适应运营商对所需软硬件组件的偏好。



Silicom提供了开放的虚拟RAN-CU和DU的完整白盒实现,可以根据客户的需要进行调整和定制。例如,Whitebox提供了SilicomCU和DU虚拟参考软件,但它可以被其他供应商的软件所取代,例如Intel≥FlexRAN参考解决方案。此外,还可以定制白盒设备硬件,以适应更强大的CPU或额外的CPU节点、额外的RAM或存储。Silicom的所有白盒都由Silicom网络接口卡(NIC)供电,网卡还提供各种选项,从标准以太网NIC到FPGA加速NIC,到完全或部分卸载CU和DU功能。


Silicom解决方案的一个显著特点是时间同步支持。Silicom提供对IEEE1588v2PTP的全面支持,电信配置文件扩展到国际电联-T在G.8272、G.8273和G.8275标准中定义的PTP。这使得SilicomWhite ebox可以充当电信主时钟(T-GM)、边界时钟(T-BC)和网络中的时间从时钟(T-SC)。SilicomWhitebox也可以用作主要参考时钟(PRTCClassB),目前只能在交换机和专用时间设备中使用,最大时间误差为40纳秒。


当这些PTP特性与同步以太网相结合时,可以以极高的精度支持范围广泛的时间同步部署选项。根据ITU-82g标准为以太网和以太网82g提供独特的解决方案,这包括根据G.8H.264部署同步以太网设备时钟(G.8262EEC)和以太网同步消息信道(ESMC)。这允许协议层使用PTP进行同步,在物理层使用同步以太网,其中PTP电信边界时钟(T-BC)使用同步以太网设备时钟(EEC)。


将PTP与同步以太网相结合可以减少最大间隔误差(MTIE),Silicom可以在MTIE的1.5微秒内维持性能数小时。

高精度5G白盒解决方案使基于COTS的开放式虚拟运行变得可行

全面的时间同步支持也使RAN合理化,从而减少了需要部署的设备数量。例如,如果需要将多个RU连接到DU,则需要一个Fronthaul网关交换机,因为它具有必要的时间同步功能。然而,由于SilicomDUwiebox支持范围广泛的时间同步选项,您可以删除Fronthaul网关并直接从DU聚合RU。这可以极大地节省操作成本。


高精度时间同步的提供意味着基于COTS硬件的开放解决方案在性能和成本上都是可行的。结合扩展和定制白盒硬件以满足特定需求的能力,它为运营商提供了一种不仅满足当前需求,而且适应未来需求的解决方案。


他说:"5G的部署才刚刚开始,可望在未来支持更高需求的服务和需求。今天,运营商正在探索Whitebox和NIC产品,以便在他们的网络中实现开放的虚拟RAN解决方案。其中许多实验都是基于运行在基于Intel的X86设备上的带有时间同步以太网NIC的软件。然而,也有FPGAnic,用于加速前向纠错(FEC)功能和根据O-ran联盟定义的7.2划分DU和无线单元之间的开放前端接口的第1层卸载。随着要求更高的服务的部署,预计更多的卸载和加速将满足性能要求。


通过在Silicom开发的开放虚拟RANWhitebox中实现全职同步支持,5G部署的开放COTS硬件实现所需的性能水平的最后障碍已经消除。运营商现在可以考虑基于COTS的开放虚拟运行解决方案,以满足其当前和未来的5G部署需求。




责任编辑:萤莹香草钟
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