O-RAN，真的会成功吗？

在不久之前的MWC2019上海展上，很多厂商展示了自家的O-RAN产品，相信大家都有看到。

作为诞生还不到两年的一种新型技术架构，O-RAN的崛起速度确实非常惊人，吸引了行业内外的广泛关注。

那么，O-RAN到底是什么呢？它有什么特别之处？为什么越来越多的厂家会追捧这项技术？

今天这篇文章，小枣君就给大家详细介绍一下它的来龙去脉。

    O-RAN的诞生背景    

O-RAN的O，是指Open（开放）的意思。RAN呢，就是无线接入网（Radio Access Network）。

关于RAN，小枣君之前介绍过无数次了，它是移动通信网络三大组成部分之一，专门用来把用户“接入”到网络里面来的相关设备。我们常说的基站，就是RAN的主要组成部分。

承载网、接入网、核心网相互协作，最终构成了移动通信网络。

众所周知，从1G到4G，移动通信网络相关厂商的分工是非常明确的——设备商负责研发和制造设备，卖给运营商，并帮助运营商搭建网络。运营商负责运营网络，提供移动通信服务给用户，赚取利润。

早期的时候，移动通信行业的技术和资金门槛很高，通信设备的研发制造难度很大。所以，只有少部分厂商有资格参与这个游戏。而这些厂商研发的设备，基本上都是“黑盒子”。

什么是“黑盒子”？“黑盒子”就是一个封闭的、对外不可见的系统。它能够实现相应的功能，但除了制造者之外，别人不知道它的内部工作原理和实现方式。

和“黑盒子”想对应的，就是“白盒子”。

“白盒子”是一个透明的、可视的系统。它也能够实现相应的功能，但它的内部原理是开放给所有人的，接口和协议是标准化的。所有厂家都可以参照标准化文档，做出这样的系统。

早期厂商走“黑盒”路线的主要原因，是为了保护知识产权，构建竞争壁垒，同时也为了提升产品的稳定性。（毕竟都是他自家做的，有问题他负责到底。）

随着通信技术的普及，越来越多的设备厂商开始加入这个行业。

设备越来越多，某一家公司想要“全包”就不太现实了。

为了方便相互之间的对接，通信行业就开始推动通信标准统一，推动技术开放，推动黑盒“解耦”。

解耦

所谓“解耦”，就是划清界限。将原来紧密结合的系统进行拆分，把子系统之间的联系说明清楚，制定成统一的接口协议。

从1G到4G，通信系统的整体演进趋势，就是解耦。一方面是控制面和媒体面解耦，另一方面是软件和硬件解耦。

注：控制面可以简单理解为系统里的管理类信令消息。媒体面就是用户的语音、上网数据报文。

移动通信系统三大组成部分里， 核心网的解耦做得最早，速度最快，也最为彻底。因为核心网的功能主要还是基于软件为主，而且大部分设备之前用的x86处理器芯片。

现在我们所说的核心网虚拟化，就是解耦的一种方式。也就是将原来的专用硬件，换成x86通用服务器，然后通过OpenStack这样的虚拟化平台，实现软硬件彻底解耦。

通用硬件服务器，也称为COTS服务器

COTS，Commercial Off-The-Shelf，商用现成品

承载网方面，也在朝虚拟化、解耦合的方向发展。SDN（软件定义网络），其实就是控制面和媒体面的解耦。IDC数据中心里面很多交换机也在提“白盒化”。

而接入网，因为涉及到大量的天线、射频、基带处理等复杂功能，这类硬件都是专有且独特的，所以白盒化的难度最大，不容易进行解耦改造。

4G接入网的主要设备

即便如此，运营商们仍然没有打算放过接入网，甚至把它作为解耦的最主要目标。为什么呢？

说白了，还是为了钱。

无线网络建设一直是运营商TCO（Total Cost of Ownership，拥有总成本）的最主要部分，大致占比在60%～70%。

现如今，运营商们刚刚完成了对4G网络的巨大投资，还没有能够收回成本，马上又要启动5G网络的建设，当然会对建网成本非常敏感。

而5G网络相比4G网络，频段更高，覆盖更弱，所以，基站数量会大幅增加。

因此，运营商迫切希望5G基站的价格能尽可能地降到更低。

对运营商们来说，如果找不到新的收入增长点，就只能拼成本了。

作为中国最大的通信运营商，中国移动一直都是网络开放化最积极的推动者之一。尤其在接入网解耦和白盒化方面，移动的诉求最为强烈。

早在2009年，中国移动就牵头推出了C-RAN架构。

C-RAN，就是Centralized RAN，集中化无线接入网。简单来说，C-RAN就是将以前的传统RAN进行解耦，将一部分功能（主要是BBU）进行集中，以此实现云化，降低能耗和基础设施投入。

关于C-RAN，可以看这里：链接。

传统RAN与C-RAN

除了中国移动之外，美国运营商AT&T也是网络开放的积极推动者。而AT&T牵头搞出来的组织，是xRAN论坛。

此外，还有vRAN、OpenRAN、Open vRAN等很多组织，都在打RAN的主意。

而我们今天所说的O-RAN，它背后的主要推手O-RAN联盟，就是C-RAN联盟和xRAN论坛合并之后的产物。

    O-RAN联盟    

2018年2月，西班牙巴塞罗那MWC世界移动大会期间，中国移动、美国AT&T、德国电信、日本NTT DOCOMO和法国Orange五家运营商，共同联合发起了O-RAN联盟。

到了6月，上海MWC世界移动大会期间，来自中国移动、美国AT&T、德国电信、日本NTT DOCOMO、法国Orange、印度Bharti Airtel、中国电信、韩国SKT和KT、新加坡Singtel、西班牙Telefonica和澳大利亚Telstra等12家运营商的CTO及代表们，共同出席会议并签署文件，宣告O-RAN联盟正式成立。

截至目前，成立仅一年多的O-RAN联盟已有超过100家成员企业，其中包括21家全球主要电信运营商和82家贡献者产业链企业。

产业链企业里面，既有像高通、英特尔这样的芯片企业，也有像联想、浪潮这样的IT企业。就连诺基亚、爱立信、中兴、中信科这样的设备商企业，也位列其中。国内加入联盟的企业，还包括BaiCells佰才邦，CertusNet赛特斯，Comba京信、AsiaInfo亚信等。

组织架构方面，O-RAN联盟的最高决策机构是董事会，董事会成员是各运营商CTO级别的领导。董事会内部设了执行委员会，负责商讨各类重要事务，同时向董事会提出建议、安排会议等。

执行委员会下面设立了技术管理委员会（TSC），负责O-RAN的各项技术相关的讨论和研究。技术指导委员会的联合主席是斯坦福大学教授Sachin Katti博士和中国移动研究院首席科学家易芝玲。

再往下，就是O-RAN联盟的8个工作组，其中有6个技术工作组，还有1个TSC工作组和1个运营商工作组。

值得一提的是，中国移动的专家担任了多个工作组的主席角色，体现了移动在O-RAN联盟中的主导身份。

O-RAN联盟的愿景，就是打造“开放”、“开源”与“智能”的高灵活、低成本无线网络。

具体来说，就是实现RAN接入网的“新四化”：

• 接口开放化

实现原有封闭接口的开放，降低区域性单一厂商的依赖性，鼓励创新，降低成本。

• 软件开源化

推动无线协议栈开源，共享代码，降低研发成本，让产业企业把更多精力聚焦在核心算法和差异化功能软件的研发上。

• 硬件白盒化

正如前面所说，就是将传统BBU硬件用通用COTS服务器代替。而RRU部分，引入软件定义无线电技术和通用硬件，进行代替。这样可以吸引更多中小企业参与竞争。

• 网络智能化

AI是O-RAN的一个重要努力方向。RAN开放和解耦之后，可以引入大数据、人工智能等方法，实现复杂组网环境下的高效运维管理，提升频谱资源的利用率，降低网络能耗。

    O-RAN需要面对的问题    

O-RAN承载着运营商们的美好愿景，但是它到底能不能成功，还是需要进行理性思考的。

现阶段摆在O-RAN面前的问题很多，归纳来说，分为以下几点：

1. 能耗问题

前面我们提到硬件白盒化，使用COTS通用硬件。这类硬件服务器的功能很强大，什么都能算，因为它使用的是X86处理器这样的通用芯片。

但稍微懂一点IT的同学都知道，我们除了使用通用芯片之外，还会用FPGA和ASIC进行计算。FPGA和ASIC，都可以称为专用芯片。

FPGA，就是可编程集成电路。它可以通过硬件编程来改变内部芯片的逻辑结构，但软件是深度定制的，本质上其实就是专用芯片。

ASIC，即专用集成电路。顾名思义，它是为专业用途而定制的芯片，其绝大部分软件算法都固化于硅片，特点是“软硬件一体化”。

它们之间的优势对比，如下图所示：

简单来说，通用芯片能完成的功能是多样化的，灵活的，但是功耗更高。而ASIC能完成特定的运算功能，作用比较单一，不过能耗很低。FPGA，介于通用芯片和ASIC之间。

这几年很火的比特币挖矿，其实就是一个例子。

以前，我们用PC（X86通用芯片）挖矿，后来越挖难度越大，算力不够。于是，我们开始使用显卡（GPU）去挖矿。再后来，显卡的能耗太高，挖出来的币值还抵不上电费，就开始采用FPGA和ASIC集群阵列挖矿了。

ASIC集群矿机

接入网这边的运算主要是实时信号的处理，更偏向于专用运算，所以采用ASIC是最合适的方式。

如果采用全通用芯片的纯白盒，那么延迟会更高，抖动也会更大。所以，大部分厂商搞O-RAN，会采用通用芯片+FPGA的架构。

但这种架构依然解决不了能耗的问题。

根据加拿大多伦多大学的研究成果表明：同等算力情况下，FPGA能耗是ASIC的12倍。据此推测，白盒设备采用通用CPU+FPGA的架构，相比于专有硬件采用一体化高集成的ASIC芯片，运行LTE业务能耗要高10倍以上。

基于5G大带宽、多天线、低时延等特点，这一能耗差距甚至可能达到20倍以上。

前面我们说华为没有加入O-RAN，其中主要的原因之一，就是华为经过测试验证，发现4G基站使用搭载英特尔CPU的白盒硬件的表现，功耗要高出10倍。

2. 设备可靠性问题

除了能耗之外，白盒硬件还会带来因为可靠性不足导致的成本问题。

通常来说，运营商网络的可用性级别必须达到6个9的标准，也就是99.9999%。但是目前来看，白盒硬件无法做到这一级别，只能达到5个9的标准，也就是99.999%。

如果要满足可用性要求，则必须增加设备冗余备份。这就造成了设备成本的增加，还包括铁塔公司那边的租金成本增加。

铁塔公司是根据设备尺寸、重量和数量进行收费的

硬件白盒化带来的成本优势被进一步削弱。

3. 维护责任问题

基站白盒化还会牵扯出责任划分问题，这是一个不可忽视的隐性问题。

软硬件分离解耦之后，同一个基站系统可能包括不同厂商的软件和硬件。这样一来，就会很难分清安装和维护时的责任划分。

众所周知，以前一两家厂商的时候，扯皮都是家常便饭。换成N家厂商，肯定会闹得鸡犬不宁。安装阶段，扯皮将严重影响设备安装的工期，增加成本。维护阶段，扯皮还会增加故障的恢复时间。

作为甲方，运营商需要对这样的局面做好心理准备。

综上所述，O-RAN并非完美。运营商为CAPEX大幅下降而兴奋的同时，必须正视随之而来的OPEX增长。

运营商的综合成本 = CAPEX + OPEX。

CAPEX，Capital Expenditure，资本性支出。可以理解为建网成本。

OPEX，Operating Expense，营运支出。可以理解为维护成本。

如果在CAPEX上节省下来的钱，最终又要在OPEX上吐出去，那么O-RAN显然是没有意义的。

    关于O-RAN的深入思考    

回过头来，我们总结一下O-RAN背后的利益关系。

O-RAN的本质，就是运营商和设备商之间的利益博弈。

运营商大力推动O-RAN发展的主要目的，是为了打破传统设备商的技术封闭，构建更开放的生态，让更多企业参与到接入网设备的研发和制造中，从而增加议价能力，降低设备成本。

而问题的关键在于：

基站接入网这块市场，是否仍然存在暴利？值不值得运营商一怼再怼？

是不是吸引更多小公司入场，就一定是好事？成本一定能降低？还是说只是又多了一堆炮灰？

白菜价的白盒基站，是不是真的能省钱？是不是能够提供既安全又稳定的服务？

这些问题，我觉得都是值得思考的。

小枣君个人觉得，O-RAN联盟看似门庭若市，但里面的每个人都有自己的小算盘。

运营商推O-RAN，主要是拿它作为向设备商压价的砝码，同时也是对设备商长期不满情绪的一种宣泄。

天线厂商做O-RAN，主要是扩大自己的产品线，避免被边缘化，也是为了和大型设备商竞争。现在大型设备商几乎是什么都做，触角越伸越远，而细分产品设备商的日子越来越难过，急需一些反制的能力。

IT厂商做O-RAN，更多是为了挤进通信这个庞大的市场。同时，如果能切入接入网，将非常有利于自家边缘计算产品的发展。

中小型初创企业做O-RAN，更多是为了服务中小运营商，还有对成本敏感，对稳定性和性能不敏感的偏远地区，以及经济欠发达地区。他们可以通过O-RAN，在大型设备商不care的地方，抢一点市场份额。此外，搞白盒基站，可以迎合资本市场追捧5G的需要，提升估值，上市变现。

至于传统设备商的“加入”，其实更多是在态度上的支持，对甲方表示尊重，再则也是密切关注这个潜在竞争对手的动态，至于具体有没有出力，大家是心知肚明的。

在O-RAN的具体落地方面，虽然已有厂商做出了产品，但迄今为止，除了日本乐天这个新进入通信领域的小运营商之外，没有其它任何一家大型运营商批量使用白盒基站。国内5G建网在即，我相信三大运营商也不会此时对白盒基站进行大规模集采，更不可能贸然中止和传统设备商之间的合作。

总而言之，O-RAN所倡导的开放生态，肯定是未来通信网络发展的趋势。但想要短期内获得成功，是绝对不可能的。不管是从技术的角度来看，还是从生态的角度来看，O-RAN都还有很长的路要走。

还是那句老话，时间终会告诉我们所有问题的答案。我们所需要做的，就是耐心等待。

—— 全文完 ——