開放式虛擬5G無線接入網絡（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宣布他們現在支持開放式虛擬RAN解決方案。這對那些希望在5G網絡中看到更多競爭和靈活性的運營商來說是個好消息。

迄今為止，開放的解決方案都依賴于商用現貨（COTS）硬件，例如標準的x86 cpu和標準的以太網網絡接口卡（NICs）。O-RAN聯盟和電信基礎設施項目（TIP）等組織的工作正在為開放接口和白盒實現制定規范，這些規范可以滿足現在和將來5G RAN的性能要求。

在whitebox實現中，有一個方面得到了顯著改進，那就是時間同步。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準確度已成為關鍵能力，到目前為止，COTS硬件還沒有完全具備這種能力。

雖然有許多COTS硬件支持IEEE 1588v2精確時間協議（PTP），但對于載波聚合和類似的用例，5G需要支持最小65ns的時間同步精度。為了確保這種精度水平，建議使用PTP和同步以太網等精確頻率同步技術，以確保物理層和協議層的同步。這將是更重要的，因為我們將向更高頻率的無線電頻譜，如毫米波（mmWave）與大型MIMO天線配置。

作為O-RAN聯盟和TIP的積極成員，矽om是為數不多的擁有開發和提供開放5G虛擬RAN解決方案給全球電信運營商的經驗的公司之一。基于英特爾技術的硅om解決方案包括中央單元（CU）和分布式單元（DU）白盒設備，這將是5G虛擬運行網絡的關鍵體積組件。作為先驅者，我們對開放虛擬解決方案的成功在今天和未來都需要什么提供了一些有價值的見解。

硅om目前正在與全球一級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出了極大的興趣，并且是O-RAN聯盟和TIP的積極成員。然而，運營商有必須滿足的嚴格要求，特別是在時間同步方面。運營商也有獨特的需求，這取決于他們現有的基礎設施、需要支持的服務以及為了滿足他們的商業目標而需要做出的權衡。這意味著基于COTS硬件的解決方案也需要靈活，能夠適應不同的運營商情況。

5G經常被忽略的一個方面是其廣泛的范圍。5G設計能夠提供的所有解決方案和潛力將需要幾年的時間（如果不是10年的話）才能實現。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以及未來仍在出現的需求。

例如，目前的5G部署被稱為“非單機”，因為它們仍然依賴4G LTE核心，但5G“單機”部署指日可見，帶來了新的需求。這將包括更多使用智能控制器的網絡切片實現，如O-RAN聯盟架構中定義的“近實時”和“非實時”控制器。新的無線接口，如5G mmWave正在部署，帶來了新的需求。許多推動5G設計和架構的服務，比如大規模的工業物聯網和超可靠的低延遲服務，還沒有大規模部署。

這意味著需要將大量的靈活性和適應性構建到5G運行產品中，以適應未來不可預見的需求。5G架構，特別是RAN架構，在設計時考慮到了靈活性。像O-RAN Alliance和TIP這樣的組織通過定義部署開放虛擬RAN解決方案所需的開放接口和控制器，增加了額外的價值。然而，在這一層之下仍然有硬件，這些虛擬軟件解決方案部署在硬件上，這是適應不同需求和環境的靈活性的關鍵所在。

例如，為了最大限度地利用虛擬CU和DU實現提供的靈活性，必須能夠在運行中將這些函數部署到不同的位置。DU可以靠近RAN邊緣的無線電單元（RU）和天線，或者它可以與CU一起位于移動邊緣云的中心位置，或者在兩者之間的任何點。要使該功能正常運行，支持它的硬件必須具有適當的計算能力、存儲、RAM和加速和卸載技術，以確保無縫性能。

正是這些見解促使Silicom開發了基于Intel技術的廣泛的whitebox和NIC解決方案組合，這些解決方案不僅可以適應各種部署方案，而且還可以適應運營商對所需軟件和硬件組件的偏好。

Silicom提供了一個開放的虛擬RAN-CU和DU的完整白盒實現，可以根據客戶需求進行調整和定制。例如，whitebox隨Silicom CU和DU虛擬參考軟件一起提供，但它可以替換為其他供應商的軟件，如Intel?FlexRAN參考解決方案。此外，whitebox設備硬件可以定制，以適應更強大的CPU或額外的CPU節點、額外的RAM或存儲。Silicom的所有白盒都由Silicom網絡接口卡（NICs）供電，網卡也提供了廣泛的選項，從標準以太網NICs到FPGA加速NICs，可以完全或部分卸載CU和DU功能。

Silicom解決方案的一個與眾不同的特性是時間同步支持。Silicom為IEEE1588v2 PTP提供全面支持，電信配置文件擴展到由ITU-T在G.8272、G.8273和G.8275標準中定義的PTP。這使得Silicom whitebox可以充當網絡中的電信主時鐘（T-GM）、邊界時鐘（T-BC）和時間從時鐘（T-SC）。Silicom Whitebox還可以作為主參考時鐘（PRTC Class B），目前僅在交換機和專用時間同步設備中可用，最大時間誤差為40納秒。

當這些PTP功能與同步以太網相結合時，可以以極高的精度支持廣泛的時間同步部署選項。根據ITU-82G標準為以太網和以太網82G提供獨特的解決方案。這包括根據G.8264部署同步以太網設備時鐘（G.8262 EEC）和以太網同步消息通道（ESMC）。這允許在使用PTP的協議層和使用同步以太網的物理層進行同步，其中PTP電信邊界時鐘（T-BC）使用同步以太網設備時鐘（EEC）進行同步。

將PTP和同步以太網相結合可以降低最大時間間隔錯誤（MTIE），其中Silicom能夠在1.5微秒的MTIE下保持數小時的性能。

全面的時間同步支持還導致RAN的合理化，從而減少需要部署的設備。例如，如果需要將多個ru連接到DU，則需要一個Fronthaul網關交換機，因為它具有必要的時間同步功能。然而，由于Silicom DU whitebox支持廣泛的時間同步選項，因此可以直接在DU中刪除Fronthaul網關和聚合ru。這可以大大節省運行成本。

高精度時間同步功能的可用性意味著基于COTS硬件的開放式解決方案現在無論從性能還是成本角度都是可行的。當這與擴展和定制白盒硬件以滿足特定要求的能力結合在一起時，它為運營商提供了一個解決方案，既能滿足當前的需求，又能適應未來的需求。

5G的部署才剛剛開始，預計未來將支持更高要求的服務和需求。如今，運營商正在探索whitebox和NIC產品，以在其網絡中實現開放式虛擬RAN解決方案。其中許多試驗都是基于軟件運行在基于Intel的X86設備上，并帶有時間同步以太網NIC。但也有用于加速前向糾錯（FEC）功能的FPGA nic，以及根據O-RAN聯盟定義的7.2劃分，DU和無線單元之間的開放式前端接口的第1層卸載。隨著部署要求更高的服務，預計將有更多的卸載和加速來滿足性能需求。

隨著Silicom開發的開放虛擬RAN whitebox中全面時間同步支持的實現，開放COTS硬件實現5G部署所需性能水平的最后一個障礙已經消除。運營商現在可以考慮基于COTS的開放虛擬RAN解決方案，以滿足其當前和未來5G部署需求。
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