高精度5G白盒解決方案讓基于COTS的開放式虛擬運行成為可能
開放式虛擬5G無線接入網(wǎng)絡（RAN）最近受到了廣泛關注，因為四大移動設備供應商中的兩家已經(jīng)宣布他們現(xiàn)在支持開放式虛擬RAN解決方案。這對那些希望在5G網(wǎng)絡中看到更多競爭和靈活性的運營商來說是個好消息。
到目前為止，開放解決方案一直依賴商用 Spot(Cots) 硬件，如標準 x86cpu 和標準以太網(wǎng)網(wǎng)絡接口卡（NICs)。Oran 聯(lián)盟和電信基礎設施項目（TIP) 等組織正在開發(fā)符合 5 GRAN 現(xiàn)在和將來性能要求的開放接口和白盒實現(xiàn)規(guī)范。
白盒實現(xiàn)的一個顯著改進是時間同步。對端到端延遲的更嚴格要求以及天線和基站密度的增加意味著定時同步和
精確度已成為一項關鍵能力，到目前為止，COTS硬件中還沒有完全提供這種能力。
雖然許多COTS硬件支持IEEE1588v2精確時間協(xié)議(PTP)，但對于載波聚合和類似的用例，5G需要支持最小65 ns的時間同步精度。為了確保這種精度，建議使用PTP和同步以太網(wǎng)等精確頻率同步技術來確保物理層和協(xié)議層之間的同步。這將更加重要，因為我們將配置更高的頻率無線電頻譜，例如毫米波(MmWave)和大型MIMO天線。
作為O-ran聯(lián)盟和TIP的積極成員，硅om公司是少數(shù)幾家在開發(fā)和向全球電信運營商提供開放式5G虛擬RAN解決方案方面具有經(jīng)驗的公司之一。基于Intel技術的硅om解決方案包括中央單元(CU)和分布式單元(DU)白盒設備，它們將是5G虛擬運行網(wǎng)絡的關鍵卷組件。作為先驅，我們對開放虛擬解決方案的成功現(xiàn)在和未來的成功提供了一些寶貴的見解。
硅om目前正在與世界各地一流的運營商進行解決方案評估。運營商對基于cots硬件的開放式解決方案表現(xiàn)出極大興趣，并且是o-ran聯(lián)盟和TIP的活躍成員。然而，運營商必須滿足嚴格的要求，尤其是在時間同步方面。運營商也有獨特的需求，這取決于它們現(xiàn)有的基礎設施、需要支持的服務，以及它們?yōu)閷崿F(xiàn)業(yè)務目標而需要進行的權衡。這意味著基于cots硬件的解決方案也需要靈活，適應不同的運營商情況。
5G的一個經(jīng)常被忽視的方面是它的廣泛性。5G設計所能提供的所有解決方案和潛力，如果不是10年，也需要數(shù)年才能實現(xiàn)。這不可避免地意味著，5G解決方案需要能夠滿足當前的需求，也需要滿足未來仍在出現(xiàn)的需求。
例如，當前的5G部署稱為"非獨立部署"，因為它們?nèi)匀灰蕾囉?GLTE核心，但是5G"獨立"部署是可見的，并帶來了新的需求。這將包括更多使用智能控制器的網(wǎng)絡切片實現(xiàn)，例如在O-ran聯(lián)盟架構中定義的"近實時"和"非實時"控制器。新的無線接口(如5 GmmWave)正在部署中，從而產(chǎn)生了新的需求。許多驅動5G設計和架構的服務，如大規(guī)模工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和超可靠的低延遲服務，尚未大規(guī)模部署。
這意味著，需要在5G運行的產(chǎn)品中內(nèi)置大量的靈活性和適應性，以滿足未來不可預見的需求。5G體系結構，特別是RAN體系結構，是在考慮靈活性的情況下設計的。O-RANAlliance和TIP等組織通過定義部署開放虛擬運行解決方案所需的開放接口和控制器來增加額外的價值。然而，這一層下面還有硬件，這些虛擬軟件解決方案被部署在硬件上，這是靈活適應不同需求和環(huán)境的關鍵。
例如，為了最大限度地發(fā)揮虛擬CU和DU實現(xiàn)所提供的靈活性，您必須能夠在運行時將這些功能部署到不同的位置。du可以位于無線電單元(RU)和天線的RAN邊緣附近，也可以位于移動邊緣云的中心，也可以位于兩者之間的任意一點。要使這一功能正常工作，支持它的硬件必須具有適當?shù)挠嬎隳芰Α⒋鎯ΑAM、加速和卸載技術，以確保無縫性能。
正是這些洞察力促使Silicom開發(fā)了一系列基于Intel技術的白盒和NIC解決方案，這些解決方案不僅能夠適應各種部署場景，而且還能適應運營商對所需軟硬件組件的偏好。
Silicom提供了開放的虛擬RAN-CU和DU的完整白盒實現(xiàn)，可以根據(jù)客戶的需要進行調整和定制。例如，Whitebox提供了SilicomCU和DU虛擬參考軟件，但它可以被其他供應商的軟件所取代，例如Intel≥FlexRAN參考解決方案。此外，還可以定制白盒設備硬件，以適應更強大的CPU或額外的CPU節(jié)點、額外的RAM或存儲。Silicom的所有白盒都由Silicom網(wǎng)絡接口卡(NIC)供電，網(wǎng)卡還提供各種選項，從標準以太網(wǎng)NIC到FPGA加速NIC，到完全或部分卸載CU和DU功能。
Silicom解決方案的一個顯著特點是時間同步支持。Silicom提供對IEEE1588v2PTP的全面支持，電信配置文件擴展到國際電聯(lián)-T在G.8272、G.8273和G.8275標準中定義的PTP。這使得SilicomWhite ebox可以充當電信主時鐘(T-GM)、邊界時鐘(T-BC)和網(wǎng)絡中的時間從時鐘(T-SC)。SilicomWhitebox也可以用作主要參考時鐘(PRTCClassB)，目前只能在交換機和專用時間設備中使用，最大時間誤差為40納秒。
當這些PTP特性與同步以太網(wǎng)相結合時，可以以極高的精度支持范圍廣泛的時間同步部署選項。根據(jù)ITU-82g標準為以太網(wǎng)和以太網(wǎng)82g提供獨特的解決方案，這包括根據(jù)G.8H.264部署同步以太網(wǎng)設備時鐘(G.8262EEC)和以太網(wǎng)同步消息信道(ESMC)。這允許協(xié)議層使用PTP進行同步，在物理層使用同步以太網(wǎng)，其中PTP電信邊界時鐘(T-BC)使用同步以太網(wǎng)設備時鐘(EEC)。
將PTP與同步以太網(wǎng)相結合可以減少最大間隔誤差(MTIE)，Silicom可以在MTIE的1.5微秒內(nèi)維持性能數(shù)小時。
全面的時間同步支持也使RAN合理化，從而減少了需要部署的設備數(shù)量。例如，如果需要將多個RU連接到DU，則需要一個Fronthaul網(wǎng)關交換機，因為它具有必要的時間同步功能。然而，由于SilicomDUwiebox支持范圍廣泛的時間同步選項，您可以刪除Fronthaul網(wǎng)關并直接從DU聚合RU。這可以極大地節(jié)省操作成本。
高精度時間同步的提供意味著基于COTS硬件的開放解決方案在性能和成本上都是可行的。結合擴展和定制白盒硬件以滿足特定需求的能力，它為運營商提供了一種不僅滿足當前需求，而且適應未來需求的解決方案。
他說："5G的部署才剛剛開始，可望在未來支持更高需求的服務和需求。今天，運營商正在探索Whitebox和NIC產(chǎn)品，以便在他們的網(wǎng)絡中實現(xiàn)開放的虛擬RAN解決方案。其中許多實驗都是基于運行在基于Intel的X86設備上的帶有時間同步以太網(wǎng)NIC的軟件。然而，也有FPGAnic，用于加速前向糾錯(FEC)功能和根據(jù)O-ran聯(lián)盟定義的7.2劃分DU和無線單元之間的開放前端接口的第1層卸載。隨著要求更高的服務的部署，預計更多的卸載和加速將滿足性能要求。
通過在Silicom開發(fā)的開放虛擬RANWhitebox中實現(xiàn)全職同步支持，5G部署的開放COTS硬件實現(xiàn)所需的性能水平的最后障礙已經(jīng)消除。運營商現(xiàn)在可以考慮基于COTS的開放虛擬運行解決方案，以滿足其當前和未來的5G部署需求。
