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從日本樂天打造雲原生網路看5G網路白盒化趨勢
 

【作者: 鍾曉君】   2019年04月08日 星期一

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圖一 : 面對隨之而來5G商用世代,營運商必須能夠活用更複雜的網路與資源管理、打造更靈活彈性的網路架構。(source:Verdict)
圖一 : 面對隨之而來5G商用世代,營運商必須能夠活用更複雜的網路與資源管理、打造更靈活彈性的網路架構。(source:Verdict)

2018年4月,日本電子商務龍頭樂天正式獲得日本政府許可,以「樂天行動」之姿進入原為NTT DoCoMo、KDDI及Softbank寡佔的日本行動通訊市場。樂天預計投資6,000億日圓部署自有4G行動通訊基礎建設,並於2019年10月開始提供服務。


然而,對樂天行動而言,作為日本IT電子商務巨頭,過去僅是扮演租用日本電信業者網路、批發門號的MVNO角色的樂天,如何順利轉型為實質意義的電信業者,首先面對的挑戰就是行動通訊基礎網路的布建。相較於三大競爭對手已擁有一定的網路基礎設施能量,樂天的行動網路建設可說是從無到有,故需要縝密且審慎的評估其投資布局,尤其傳統行動通訊網路建設中核心網端必須透過大量的專用網路進行部署,耗費的成本極其可觀。


為此,2019年1月18日,樂天行動首次宣布將建設全球第一張「雲原生平台(Cloud Native Platform)」行動通訊網路;2月3日於東京郊區與包含Cisco、Nokia、Altiostar、Intel、Red Hat、OKI、Fujitsu、Ciena、NEC / Netcracker、Qualcomm、Mavenir、Tech Mahindra、Allot、Innoeye、Viavi和台灣的廣達、中磊等合作夥伴,進行實證測試。此驗證中,實現了藉由4G雲原生網路,透過樂天Viber通訊軟體進行語音與視訊通話服務。此試驗現階段已擴展至關東地區與日本西部的大都會中心,召集10,000名 友好測試用戶,進行體驗測試,下一階段將進行語音網路的相關驗證。


隨後,樂天於2月12日召開的法說會中正式提出,該公司將打造全球第一個端到端自動化、可編程、5G就緒的「一切由虛擬化技術和通用伺服器構成的行動通訊網路」之目標,期望未來可藉此提供確保穩定性,可擴展性和靈活性之行動服務,且可達到有效管理成本之目的。



圖二 : 樂天在無線接取端網路的策略不僅走向虛擬化,更是朝開放化與白盒化邁進。(source:Tech Dose Daily)
圖二 : 樂天在無線接取端網路的策略不僅走向虛擬化,更是朝開放化與白盒化邁進。(source:Tech Dose Daily)

樂天認為透過全虛擬化網路部署,使原預計2025年前6,000億日圓的4G網路投資金額可望下調;並且指出此張網路的優勢在於,未來可透過升級4G基地台軟體方式,進行5G訊號的處理,而在基地台的規格配置中,也將採用包含256 QAM和4×4 MIMO等需求。因此,面對5G商用腳步逼近,樂天集團也可快速的因應。


樂天為實現全網虛擬化,初期針對目前部署4G網路所選擇的設備供應合作夥伴不僅有具備豐富經驗的國際大廠、也不乏積極創新、願意擁抱新技術的業者。


例如,專精於通訊軟體研發的美國新創公司Altiostar主要提供虛擬化雲端基頻處理單元(Virtual Broadband Base Unit,vBBU),該公司開發的5G虛擬化無線接取網路(Radio Access Network,RAN)軟體解決方案,支持開放式介面,可協助樂天未來透過軟體升級方式演進為5G網路;搭配Nokia提供的虛擬化無線寬頻頭端設備(Virtual Remote Radio Unit,vRRH),架構出樂天行動的無線接取端網路。


而從前述可發現,樂天在無線接取端網路的策略不僅走向虛擬化,更是朝開放化與白盒化邁進。首先在虛擬化方面,樂天改變傳統專用BBU的軟硬體架構,直接在通用伺服器(COTS)中運行虛擬化的網路功能軟體,實現了網路功能軟體化。


由於過往傳統無線接取網路架構、介面是封閉的,既有供應商的設備皆配置自身專用軟體、硬體也高度專業化,造成不同供應商之間的硬體設備難以互通,這也使得電信營運商往往受到傳統設備供應商的束縛、不但難以降低網路部署成本,也阻礙網路創新彈性化的發展。


為了降低網路部署成本、加速網路建設速度,樂天將開放化視為實現目標的主要手段之一。因此,樂天將Ericsson與華為等傳統網路設備供應大廠從供應商名單中排除,反而選擇積極發展虛擬化RAN技術與設備的Nokia與Altiostar兩業者,提供樂天具備開放化介面、開源軟體功能的基地台設備,以擺脫過去被傳統設備供應商專用硬體綁定的狀態。換句話說,樂天現階段進行布建的4G LTE RRH射頻端等基地台設備已然白盒化。


為強化其無線接取端的虛擬化能量,樂天更進一步於2月12日的法說會中宣告對Altiostar進行戰略投資,協助Altiostar利用此一輪融資來擴展其4G和5G的虛擬無線接取網路(vRAN)解決方案發展,並且將聯合Intel、Qualcomm等大廠,以及ODM業者一同合作,參與解決方案的研發設計,期望進一步開發出一套屬於樂天的開放生態體系。


從日本樂天作為新進電信營運商身份,開始規劃並進行行動通訊網路基礎建設部署策略可發現,樂天期望建立一個以軟體快速創新的網路,並以雲端運算的速度進行擴展,同時憑藉樂天既有IT技術背景和營運創新方面的文化切入行動通訊市場,實現豐富內容、提升用戶體驗,創造企業新價值。



圖三 : 在雲原生平台部署網路的主軸規劃下,樂天從核心網到接取網端都將採用通用的硬體設備與虛擬化基礎設施,邁向全網雲端虛擬化。(source:iStock)
圖三 : 在雲原生平台部署網路的主軸規劃下,樂天從核心網到接取網端都將採用通用的硬體設備與虛擬化基礎設施,邁向全網雲端虛擬化。(source:iStock)

在雲原生平台部署網路的主軸規劃下,代表樂天行動將正式走向與傳統電信業者全然不同的網路布建之路,從核心網到接取網端都將採用通用的硬體設備與虛擬化基礎設施,邁向全網雲端虛擬化。尤其是RAN的開放化、軟體化和虛擬化,更是顛覆傳統行動通訊網路架構的布網模式,將有助於甫進入行動通訊市場,正要增加網路覆蓋率的樂天,能夠以更快速、低成本的方式,且易於升級為5G的方式,大量布建基地台,且更彈性化、智慧化地結合既有IT服務能量,發展創新的行動通訊服務,並透過創新的行動邊緣運算(MEC)架構實現未來面向5G世代的各類大頻寬、低延遲、大連結的應用。


樂天推動無線接取網路端藉由開放化、開源軟體化和虛擬化的方式部署策略,亦是現階段國際主要電信營運商正致力發展的方向。


尤其,面對隨之而來5G商用世代,營運商必須能夠活用更複雜的網路與資源管理、打造更靈活彈性的網路架構,以提升創新的速度,為其客戶提供更靈活的服務和先進的功能,以進一步拓展營利能力。


然而為了實現此目標,營運商將面對未來5G網路建設的巨大投資與維運成本壓力,尤其是RAN端占比最高。電信營運商希望能藉由導入新技術解決方案、革新網路布建模式、降低網路建設難度,從而顯著降低部署和營運成本。為此,近年來不乏致力於推動開放網路發展的組織、論壇或聯盟,諸如OpenRAN計畫、TIP聯盟、xRAN論壇等。


直到2018年2月,由營運商促成的O-RAN聯盟應運而生。此聯盟由中國移動主導的C-RAN聯盟與原成員即包含AT&T、Verizon、DT、KDDI、NTT、SKT、Telstra等國際主要營運商的xRAN論壇合併而成,扮演著將RAN的開放性推向新境界的重要角色。


C-RAN聯盟初衷是希望通過C-RAN將通用CPU導入RAN領域,協助營運商節省基地台站點和機房資源,簡化無線接取網路,以降低能耗,減輕CAPEX和OPEX負擔,提升網路傳輸容量。而2016年10月成立的xRAN論壇則是期望改變傳統基地台模式,實現RAN控制面與用戶面的解耦,並建構基於軟體並可在通用硬體設備上運作的基地台棧(eNB Stack),以及提供開放的RAN南北向介面。


而從C-RAN聯盟與xRAN論壇背景來看,主導者為電信營運商的O-RAN聯盟期望以營運商的影響力,推動RAN走向開放、可互通的介面,促使RAN虛擬化,以及大數據驅動的RAN智慧化,並且由引入人工智慧等技術,促使營運商得以在未來複雜的網路布建環境下,更自動化且高效率的執行頻譜資源應用與設備管理。並且制訂標準化API與介面,促使標準組織(如3GPP)適時採用,並適當地採用開源軟體。


為此,O-RAN聯盟組成7個專注於RAN開放式架構和介面特定領域工作小組,專注於軟體定義、以人工智慧驅動的RAN智慧控制器、RAN虛擬化、開放介面、白盒硬體設備、開源軟體等面向。使O-RAN的參考架構將RAN建立在虛擬化網路元件、白盒硬體和標準化介面的基礎之上,提供支援通用且基於開源軟體之開放式架構產品,作為營運商下一代無線網路設施的基礎,並打造完全支持並與3GPP和其他產業標準組織推廣的標準互補、開放、互通的供應鏈生態系統。


換句話說,營運商期望反客為主,藉由將無線接取網路端引導至開放性,模組化、可編程性、具互通操作介面,並思考未來能大量採用現成通用、白盒化硬體設備,擺脫被傳統通訊設備大廠專用設備產品之桎梏。


(本文作者為資策會MIC資深產業分析師)


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