我国当前5G O-RAN小基站的落地情况与发展方向分析

O-RAN产业界最近动作不断，2019年11月9日，中国移动、中国电信、中国联通携手成立开放无线网络（O-RAN）测试与集成中心（OTIC）。2019年11月中旬，沃达丰宣布了一项覆盖欧洲14个国家、超过10万个站点和4亿人口的OpenRAN招标计划。而在2019年12月初，O-RAN联盟联合Linux基金会又发布了O-RAN开源社区的第一个版本Amber。

这一系列动作无疑加速了O-RAN产业商用落地的进程。为探究这些动作对O-RAN小基站产业的影响，首先需要剖析小基站在4G时代推广受困的原因，进而探讨5G新需求下的小基站特点，再根据O-RAN的推进策略分析其对小基站带来的影响，最后总结当前5G O-RAN小基站的落地挑战和后续研发方向。

4G到5G，小基站迎来发展高峰

回顾4G时代小基站的发展和应用历史，可以总结出4G小基站并未大规模应用的几个主要因素。

首先，4G小基站没有把握好商用需求的节奏，能力规划单一、缺少灵活性，限制了小基站的应用场景。在4G网络建设初期，网络建设以宏基站为主，室内覆盖多采用DAS或者宏基站穿透覆盖的方法，有源拉远式小基站或一体化小基站仅作为补盲站小批量应用。而在4G建设的中后期，网络容量需求上升，4G小基站（扩展型皮基站）受限于单小区容量的限制和单频点的设计限制，不能很好地满足容量覆盖的需求。

其次，小基站缺少统一管理能力，运维能力跟不上。由于4G小基站厂商数量多，设备能力良莠不齐，缺少统一管理配置能力，造成不同厂商的协同配置存在困难，增加了运维监管的难度。例如，不同厂商间小区切换参数配置不合理，造成切换成功率等KPI指标恶化。

最后，小基站过低的价格竞争降低了整体竞争力，压缩厂商研发投入，也在一定程度上降低了设备的可靠性。

虽然传统4G小基站存在一定的问题，但通过现网多省的调研，依然存在大量的中等价值场景（覆盖面积中等、人流密集度不大，如咖啡厅、健身房、餐厅、地下车库等）有着非常明确的小基站覆盖需求。尤其是5G重点拓展广阔的垂直行业市场及庞大的家庭市场，对小基站提出了广泛的需求。通过总结过往经验，5G小基站规划既需要考虑低成本目标，又需要兼顾设备空口能力灵活性、可靠性，与边缘应用的结合以及网络管理能力的提升。

5G网络建设的核心在于服务大众、融入百业，支持国民经济高速发展对于信息通信系统的需求，相较于4G在多个方面的技术需求都不尽相同。首先，5G网络需要满足垂直行业的需求，对空口能力的要求不同，连接可靠性、延迟需求、连接密度、上下行带宽需求都需要基站设备有针对性地空口能力定制研发；其次，5G小基站设备需要考虑端到端的NFV云化设计需求，以支持UPF下沉和MEC业务共部署的场景；最后，在公网覆盖方面，5G小基站不仅要支持中等价值室内覆盖场景，也需要进一步拓展支持家庭级覆盖场景，与家庭宽带及智慧家庭融合发展，其安全性高、无缝移动、业务感知有保障等诸多优势将会促成5G家庭室内覆盖需求进一步上升。这些差异化需求对5G小基站既是机遇，也是挑战。

O-RAN助力5G小基站繁荣

O-RAN开放架构的核心本质是将无线主设备切割成标准的软硬件模块，通过独立研发和规模效应实现每一个子系统的低成本生产及灵活选择，最后通过集成商统一集成各个子系统，并面向运营商提供交付、运维、支撑等服务，最终构建安全、可靠的无线网络。

O-RAN开放架构首先会应用到小基站场景，相较于宏基站，小基站设备的复杂度低，对无线空口能力的要求也相对简单，这降低了小基站架构开放的难度。O-RAN联盟已经发布了多项技术规范，通过对5G小基站应用场景的分析，优选引用前传接口规范和硬件加速器接口API规范，推动实现RRU/BBU间前传解耦、BBU侧的软硬件解耦，并引入了统一的网管OMC软件。这将会从5个方面影响小基站的规模应用。

第一，降低小基站设备的综合成本。小基站统一硬件平台后的大批量生产直接降低了硬件采购成本，将促进垂直行业及家庭的大规模应用，相较于传统专网设备的高价格，这将降低行业整体成本。

第二，硬件可靠性大幅上升。O-RAN联盟在制订开放接口标准的同时，也启动了OTIC开放测试与集成中心等测试组织，通过制定并执行高标准要求的测试规范，尤其对硬件子系统在接口一致性、硬件功能/性能、可靠性等方面进行严格的测试，可保障硬件的整体能力，从硬件基础上保障了系统集成后的整体指标。

第三，软件功能灵活多样。在硬件追求统一的基础上，软硬件解耦给了上层协议栈软件更加灵活的配置选择，给边缘应用提供了灵活可扩展的统一平台，可以针对不同应用场景对于空口能力的差异化要求，定制化研发无线资源调度算法和物理层处理算法，实现按需提供差异化空口服务，提供灵活多样的边缘应用，为2B业务/家庭业务等创造基础网络条件。

第四，统一OMC管理能力。统一OMC管理能力可避免小基站厂商间设备配置差异造成的无线协同困难，其核心是增强运营商对配置管理的掌控，而统一南向接口后，通过运营商自研OMC或统一采购OMC软件，实现统一网络配置和监管，可大幅降低O-RAN小基站的入网难度。

第五，增强产业整体竞争力。分割为多个子系统后的O-RAN小基站设备将会形成术业专攻的局面，在硬件方面，将会凸显硬件器件的研发能力和供应链管理能力，打破以往局限在少数厂商手中的芯片设计研发垄断；在软件方面，软件供应商将会专注于算法研发和优化。

而传统集成商将会转型，其将聚焦在整体解决方案的选型搭配以及现网交付、支撑等综合能力上，特别是在成本控制上。由于O-RAN开放架构是从硬件的生产环节通过增强供应链管理降低生产环节的成本，因此留给系统集成商的利润空间不降反增，有力地保护了小基站集成商的研发投入。在面向垂直行业的碎片化需求时，新兴的跨界集成商利用自身已有的行业能力，转型成为新型集成商，快速切入垂直行业领域，促成繁荣的5G产业生态。

O-RAN开放架构带来的5方面技术优势，既解决了4G时代小基站推广落地的困难，也满足了5G应用场景的新增需求，在灵活性和低成本方面具有较大优势。

但目前O-RAN产业的推进仍存在问题和挑战。首先，开放计算平台单一，目前可以选择的成熟开放架构计算平台只有x86，以ARM或其它CPU为核心的计算平台还存在计算能力短板，且成熟度不足以支持基站的设计和研发。其次，加速器芯片选型单一，产业大多选择FPGA为基础加速器芯片，从功耗和综合成本上，相较于ASIC和SoC还有比较大的差距。再次，小基站覆盖场景单一，目前整体方案均以传统室分为主要场景，而街道站型、室外热点覆盖、垂直行业及家庭覆盖场景等都需要在后续的O-RAN产业推进中进一步考虑。最后，小基站软硬件功能切分的方案单一，大多数产业公司均以FlexRAN的参考设计为原型设计小基站系统，遵从最简功能卸载思路，但在功耗和灵活性的平衡上，还需要随着O-RAN的推广应用不断修正。

通过O-RAN产业界的不懈努力，相信可以克服挑战，迎来小基站产业的繁荣与多样化，助力实现“5G改变社会”的美好愿景。
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