摆脱特有系统软件的束缚:5G互联网的对外开放之

2021-04-15 21:57 jianzhan

摆脱特有系统软件的束缚:5G互联网的对外开放之路


摆脱特有系统软件的束缚:5G互联网的对外开放之路 5G互联网与4G LTE有实质上的不一样,为经营商带来了很大的灵便性。

伴随着技术性的持续变化,特有无线网络接入互联网的时期正在慢慢消退。经营商期待能在减少成本费的另外提升灵便性,其必须易于布署且经济发展实惠的互联网和互联网组件,这也致使全部制造行业从4G专用硬件配置和特有手机软件刚开始转为安裝在COTS硬件配置服务平台上的对外开放手机软件栈。

4G的特有组件

从关键网和RAN的角度看来待无线网络互联网的话,关键网包含技术骨干网、城域网和地区网(图1)。初期,互联网应用固定不动互换机和路由器器来传送数据信息,现如今关键网在RAN的边沿汇聚数据信息,RAN将汇聚的数据信息传送到无线网络电塔。

图1.无线网络互联网由联接到汇聚互联网和互联网关键的无线网络接入网构成

4G互联网在1GHz至4GHz的频带上运作,每座发射塔都配置了1个基带模块(BBU),从关键网搜集数据信息,并将其传输到远程控制无线网络电模块(RRU)。

4G在很大水平上是根据运作特有手机软件栈的自定硬件配置来完成的,这类方式针对4G互联网来讲是能够接纳的,可是考虑到到5G和所需成本费,经营商早已下手开发设计开源系统处理计划方案。5G的总体目标是可交换的COTS ARM或运作开源系统手机软件栈的x86服务器。

5G互联网

5G互联网与4G LTE有实质上的不一样,频段上,5G遮盖了从6GHz到300GHz的频段。因为频率越高,数据信号散播全过程中的衰减系数也越大,因此5G互联网的基站密度将更高。

5G将4G BBU拆分成无线网络模块(RU)、遍布式模块(DU)和集中化式模块(CU)(图2)。解耦这些作用为经营商带来了很大的灵便性,由于它们能够依据必须将RU、DU和CU布署在不一样的部位,比如,规定低边沿延迟时间的互联网能够将RU、CU和DU1起布署在边沿,这将最大程度地提升远端联接客户运用程序流程的特性。此外,1个DU能够为好几个RU出示服务,从而减少了互联网成本费,另外在可接纳的最大延迟时间范畴内出示了充足的特性。对于不一样的销售市场和地域,经营商能够布署不一样的构架。

图2.在5G互联网中,能够将BBU溶解为RU、DU和CU

下图更深层次地展现了5G互联网的硬件配置和互连。

图3. 5G互联网将基带模块分成RU,DU和CU

5G RU包括1个RF发射器和1个LO PHY控制模块,一般做为1个为数据信息检修口理提升的FPGA或ASIC完成,它能够出示小于1毫秒的延迟时间,RU和DU之间便是前传。

DU的无线网络数据信息包根据前传路由协议与RU开展来回传送。DU的关键构成一部分是无线网络路由协议操纵器(RLC)、新闻媒体浏览操纵器(MAC)和HI PHY。MAC集成化了与RLC通讯的手机软件和与PHY通讯的硬件配置控制模块。它能够整合诸如GPU或FPGA之类的硬件配置加快器,而且能够在延迟时间小于5毫秒的状况下运作。DU根据F1中传插口联接到CU 。1个DU COTS完成将包含1个带有硬件配置加快PCIe卡的服务器机箱和1个开源系统的MAC/RLC栈。

CU由1个操纵平面(CP)和1个客户平面(UP)构成。该配备与LTE相近,使得5G互联网与4G LTE互联网的集成化整合更为非常容易,此外它还为5G RAN配备出示了灵便性。CP和UP做为CU的1一部分联接在CU box 中,它们能够以大概10毫秒的延迟时间运作。

RAN智能化操纵器(RIC)坐落于CU的上游,该作用将无线网络互联网虚似化为1系列可由上游关键操纵器浏览的作用。

向对外开放的变化

RU、DU和CU包括SDN或虚似RAN(vRAN)所需的全部作用和插口。可是,关键的互联网编排和全自动化层的确必须手机软件来管理方法步骤。LTE互联网根据特有的硬件配置和手机软件来管理方法此每日任务。因为5G的成本费限定,经营商刚开始找寻运用COTS硬件配置的规范化开源系统计划方案。因而,出現了这几个重要的开源系统新项目:Akraino Edge Stack、O-RAN同盟、ONAP和OCP,此外最近也新创立了1个机构叫OpenRAN政策同盟。

Akraino Edge Stack

Akraino Edge Stack于2018年推出,潜心于为互联网边沿开发设计对外开放式手机软件栈,已经变成LF Edge方案的1一部分。该机构强调控制模块化设计方案,适用手机软件组件的重用。这些堆栈被称为Akraino蓝图,服务于边沿云基本构架的各个非空子集,包含公司边沿、over-the-top-edge、供货商边沿和经营商边沿。当安裝在 裸机 服务器上时,该蓝图将设备变换为特殊于运用程序流程的机器设备。

Akraino致力于打造可加快RAN布署的5G电信机器设备,现阶段正在开发设计好几个经营商的蓝图。该机构近期公布了Akraino无线网络电边沿云(REC)蓝图,为管理方法、编排和全自动化层出示了与vRAN互动的基础组件。

REC在Linux CentOS发售版上运作,与管理方法和监控手机软件1起工作中,这些手机软件包括在Kuberes中并由Kuberes管理方法。堆栈将裸机服务器虚似化,便于将其抽象性为手机软件服务。顶层操纵层能够启用这些API,从而使其可以与互联网层的数据信息平面开展互动。

O-RAN同盟

O-RAN同盟致力于完成1个对外开放、智能化的RAN。同盟正在开发设计对外开放式虚似化互联网元素,如对外开放式DU和对外开放式CU。与Akraino1样,关键在于搭建可重用和规范化的控制模块化参照设计方案。这类方式不但加速了集成化和布署的速率,并且还使开发设计人员能够绕过撰写通用性作用的编码块,从而使她们腾出時间开展自主创新。

O-RAN的工作中与Akraino蓝图的开发设计密不可分有关,其观念是Akraino的蓝图对硬件配置层开展抽象性,随后O-RAN / ONAP手机软件栈在该层之上运作并与API开展互动(图4)。

图4.对外开放的5G互联网由O-RAN、ONAP和Akraino手机软件组件构成

O-RAN处理的重要手机软件开发设计之1是RAN智能化操纵器(RIC),RIC在5G关键的RAN操纵器与接入网之间出示了插口,从而完成了对策驱动器的闭环控制全自动化。RIC是将RU、DU和CU变换为vRAN的插口构件,可出示更快、更灵巧的服务布署和可程序编写性。

RIC与CU坐落于同1部位,它根据回程联接到关键网的编排和全自动化堆栈,并根据中传联接到CU和DU。它将运作在Akraino REC的蓝图之上,该蓝图历经提升以最大水平地降低了RIC和DU / CU之间的延迟时间(图5)。Akraino REC与坐落于关键网边沿的地区操纵器集成化在1起,可将REC自动式布署到边沿站点。

图5.可使用Akraino Radio Edge Cloud(REC)蓝图完成O-RAN的RAN智能化操纵器(RIC)

ONAP

5G互联网将适用各种各样迥然不一样要求的运用程序流程。比如,挪动机器设备上的流新闻媒体视頻对延迟时间沒有很大的要求,但将会必须具备很高的挪动性;智能化加工厂不容易挪动,但规定尽量低的延迟时间;全自动驾驶轿车遭遇着超高靠谱性和超低延迟时间的双向挑戰。自然也有1些别的的要素,包含带宽和成本费等。合理地服务于这些多样化的运用程序流程必须虚似化互联网的工作能力,这样互联网便可以做为互联网切成片的结合,每一个互联网切成片都可以以动态性地再次配备,以出示每一个运用程序流程所需的服务品质。

到现阶段为止探讨的搭建块出示了1种建立互联网切成片的方式,可是它们必须1个坐落于关键的顶级操纵构造来编排和管理方法服务。ONAP是Linux基金会举办的1个开源系统互联网新项目,旨在处理这1要求。

ONAP针对5G布署相当关键,它适用互联网服务的编排、全自动化和端到端性命周期管理方法。它十分繁杂且测算量很大,仅运作1个ONAP案例就必须140个核心和140 GB的RAM。ONAP与RAN的插口如图6所示。

图6.手机软件服务和插口组成了5G互联网关键

OCP

在互联网全球中建立互实际操作性必须规范化外形规格和插口。OCP的起动便是以便创建硬件配置标准来完成这1规范化。OCP将要推出的标准之1是openEDGE机箱(图7)。其低功耗规定和解决密度都对于电信和边沿运用开展了提升。

图7. 根据Open Compute Project规范设计方案的openEDGE机箱

OpenRAN政策同盟

近日,31个海外著名经营商和技术性企业在美国创立了Open RAN政策同盟(OpenRAN Policy Coalition),营销推广对外开放定义RAN。

Open RAN政策同盟的组员包含AT T、亚马逊互联网服务、Facebook、谷歌、IBM、英特尔、微软、高通、乐天挪动、3星电子器件美国、Telefonica、Verizon和沃达丰等。

Open RAN政策同盟的总体目标是为别的致力于技术性规范的Open RAN机构(比如O-RAN同盟和TIP新项目)出示以政策为管理中心的适用。

5G有希望带来极大的特性提高,从压根上更改全世界通讯,为电信经营商出示了造就新销售市场和消費者服务的机遇。以便在5G中获得取得成功,经营商必须改善互联网机器设备,使其具备灵便性、低成本费和迅速的发售時间。对外开放的5G硬件配置和手机软件能够协助实际上现这些总体目标。

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