ה-TCO (עלות בעלות כוללת) של וירטואליזציה RAN (רשת אנטנות) בתשתיות מפעילי סלולר
מאת: יאן הוד, 22.10.20, 15:45

שימוש ב-vRAN (RAN וירטואלי - Virtual Radio Access Network) הוא נקודת החלטה אסטרטגית בעתידן של רשתות 5G, מאחר שהן צפויות לספק עלות בעלות כוללת (TCO) נמוכה יותר וגמישות וזריזות מוגברות.
 
אפליקציות למשחקי 3D בסמארטפונים, כלי רכב אוטונומיים, אינטרנט של דברים (IoT) תעשייתי, ניתוחים רפואיים מרחוק, מכוניות חכמות, וערים חכמות - ארכיטקטורות רשתות ה-5G של מפעילי סלולר, מתכוננות לאפשר את אלה ומקרי שימוש סלולריים מתקדמים אחרים, כאשר אלה יהיו זמינים.

5G תומכת בקישוריות מהירה, צורכת מעט הספק ובעלת שיהוי (Latency) נמוך מאוד. זאת, עבור מימוש הפוטנציאל של תרחישים רבים, שמסופקים עם אוטומציה והביצועים הנדרשים בארכיטקטורות מבוזרות מוטות-ענן (Cloud-native).

ספקי שירותי תקשורת (CSPs) צריכים לקבל החלטות משמעותיות ביותר עם הגידול בקיבולת השירות של רשתותיהם הניידות, וכאשר תוכניותיהם עבור ארכיטקטורת 5G לובשות צורה.

תשתיות מערכת וירטואליות תהיינה יותר ויותר קריטיות, החל מאתרי תפעול ליבה מרכזיים עד לקצה (Edge) הארגוני ואתרי יישומי רשת גישת רדיו (רשת אנטנות) (Radio Access Network-RAN).

RAN וירטואלי (vRAN) מציע פונקציות dashboard הפועלות כפונקציות רשת וירטואלית (VNFs) או פונקציות Cloud-native (CNFs) על חומרה סטנדרטית. שימוש ב-vRAN הוא נקודת החלטה אסטרטגית בעתידן של רשתות 5G, מאחר שהן צפויות לספק עלות בעלות כוללת (TCO) נמוכה יותר וגמישות וזריזות מוגברות.

מפעילים מחליטים האם הם צריכים להתחיל את פריסות vRAN שלהם ברשתות 4G/LTE קיימות כאמצעי לשיפור מצבם הכספי עכשיו, והם בודקים איך יוכלו לזכות ביתרונות מורחבים ע"י יישום גישה זאת להאצת פריסות תשתיות 5G שלהם.

יתרונות כלכליים בליבת הרשת
רד האט עבדה עם גוף המחקר ACG Reseach על מחקר, שנועד לקבוע איזה מודל פריסה מציע ל-CSPs (ספקי שירותי תקשורת) את היתרונות הגדולים ביותר. בוצעה השוואת TCO (עלות בעלות כוללת) בין 2 תרחישים להרצת ליבת מנות 4G העוברת וירטואליזציה (vPEC), והטמעת תת מערכת IP מולטימדיה וירטואלית (vIMS), פריסת הטמנה של פתרונות נפרדים רבים משתלבים אנכית (ורטיקלית), מול פריסה  של שירותים ויישומים בענן המשתלבים אופקית (הוריזונטלית).

להשוואת התשתיות נעשה שימוש במנוע אנליטיקה עסקית (BAE) של ACG Research. המודל התבסס על רשת מייצגת של מפעיל סלולר ארצי מ-Tier1 ב3- אזורים מטרופוליטניים בארה"ב, עם כ-12 מיליון מנויים ו-5,000 תאים סלולריים בין אזורים עירוניים וכפריים.

כדי להגיע ל-TCO נותחו הוצאות הוניות (CapEx) וגם הוצאות תפעוליות (OpEx) של כל חלופה במהלך 5 שנים. הוצאות הוניות לא היו שונות בין 2 המודלים, אבל ההוצאות התפעוליות היו שונות משמעתית.

4 תשתיות, שתוכננו והורדו בנפרד, יצרו את התרחיש של מערכות נפרדות (סילו). ניהול ואבטחת 4 מערכות, קבלת מספר גדול יותר של רישיונות תוכנות תשתית וירטואליות, והתקנת והשקת חומרה חדשה בפתרון, שתוכנן אנכית, יצרו הרבה יותר הוצאות הוניות מאשר בתרחיש השני.

בניגוד לכך, התשתית האופקית יעילה יותר ב-41% מאשר זו של פריסת  מערכים נפרדים, ולפי הניתוח ה-TCO במהלך 5 שנים נמוך ב30%-.

יתרונות כלכליים בקצה
כדי להדגים את היתרונות הכלכליים של רכיבים וירטואליים ב-RAN, נבנה מודל מחזור חיים של RAN מבוזרת קונבנציונלית (DRAN), לעומת פריסת 4G vRAN בסביבת מפעיל סלולרי מ-Tier1. המודל לקח בחשבון רכיבי RAN נפרדים מבחינת הארכיטקטורה והטופולוגיה מליבת רשת הסלולר. הרשת הייצוגית תומכת ב-10 מיליון מנויים, ויש לה 12,000 אתרי רדיו קיימים. ההשערה הייתה, שבמהלך מחזור חיים של 5 שנים, העלייה בתעבורה תגדיל את הכיסוי של הרשת באזורים עירוניים, פרבריים וכפריים, מה שידרוש הרחבה של 11,000 תאי רדיו נוספים.

במודל זה ל-DRAN היו הוצאות הוניות ותפעוליות גבוהות יותר מאשר ל-vRAN, מה שהביא ל-TCO גדולה יותר. לאופציית ה-DRAN היו הוצאות הוניות כפולות לעומת ה-vRAN, בעיקר בשל העלות של ציוד BBU בכל אתר תא ב-DRAN, בהשוואה עם העלות של תשתית ה-vRAN לעיבוד BBU בפחות אתרי שרתים.

ב-DRAN היו הוצאות תפעוליות גדולות יותר בשל שכר דירה לאתרים, תחזוקת BBU, עלויות סיבים אופטיים, ועלויות חשמל וקירור גבוהות יותר בהשוואה לשטח הפיזי הקטן יותר ועלויות נמוכות יותר של תכנון ה-vRAN.

לסיכום, ארכיטקטורות vRAN ריכוזיות צפויות לספק TCO נמוכה עד ב-44% בהשוואה ל-RANs קונבנציונליות שמבוזרות. אם כל אתרי התאים הקיימים והעתידיים יהיו וירטואליים, מפעילים צפויים ליהנות משיפור משמעותי של 27% ב-TCO, אפילו אם יבחרו לבצע וירטואליזציה רק של אתרים בגידול.

צעדים חכמים לעתיד ה- 5G
כאשר 5G תלך ותבשיל, נהיה מסוגלים לבחון את עלויות התפעול והפריסה ביתר פירוט, ובדומה לכך לנתח את יתרונותיה הכלכליים. עם זאת אנו מאמינים, שבניית 5G על תשתיות וירטואליות מבוזרות מבוססות-ענן, בשימוש ביישומי קונטיינרים לקישוריות ומיקרו-שרתים מודולריים, רק תסייע להגדיל את הערך של פלטפורמות ענן פתוח אופקיות.

בכל שלב בו נמצאים מפעילים במסע שלהם אל 5G, עליהם להיות מודעים לכך, שבנייה ותמיכה באוסף משלהם של רכיבי תוכנת קוד פתוח מהקהילה, עלולות לגרום לעלויות משמעותיות נוספות וסיכונים, בהשוואה לפריסת פתרונות קוד פתוח נתמכים במלואם.
ניתוחים כלכליים, שבוצעו במקביל למחקרים, שבוצעו ותוארו כאן, מראים, שהשימוש בפתרונות קוד פתוח של רד האט עבור פריסות ענן לתחום הטלקום, מאפשר יתרונות TCO של עד 35% לעומת גישות של 'עשה זאת בעצמך'.

טימו יוקיאהו Timo Jokiaho)), (בתמונה משמאל), מנהל תחום טכנולוגיות טלקום בחברת רד האט לאזור EMEA (אירופה, מזרח תיכון ואפריקה): "החברה ממשיכה לדגול בארכיטקטורת O-RAN הפתוחה ובמודל שלה. האסטרטגיה הזו להרחקת הענן ההיברידי הפתוח אל קצה הרשת (Edge), מתואמת עם מטרות הארגונים האחרים המעורבים בנושא.

החברה השקיעה מאמצים בכוונון טכנולוגיית פלטפורמת NFVI (תשתית וירטואליזציית פונקציות רשת), כמו פלטפורמת Red Hat OpenStack, עבור פריסות RAN ספציפיות למודלים של O-RAN. אנו עובדים עם שותפים ולקוחות רבים בניסויים ופריסות של O-RAN גם ב-EMEA ומקווים, שנוכל לדווח בקרוב על ההצלחות.

אנו גם ממוקדים בקידום פלטפורמת ubernetes Kהארגונית שלנו - OpenShift. כך, שתתאים לדרישות של מודל O-RAN. זאת, כדי לאפשר לתעשייה לבנות פונקציות רשת עבור קונטיינרים (Container-native) היכולות להתרחב  (Scale) באופן שקוף וחלק ברחבי רשת, מהליבה עד הקצה (edge)".

אינפוגרפיקה של התפתחות עולם ה-RNA (ר"ת: Radio Access Network) - כאן.
 
מאת: יאן הוד, אוקטובר 2020.
טכנולוג ראשי לעסקי ספקי שירותים גלובליים בחברת רד האט

למתעניינים ולאנשי מקצוע בתחום: שני מחקרים ממש טריים לגבי עתיד ה-O-RAN:

א. מחקר של חברת המחקרים Reaserach 451 - כאן.

ב. מחקר של חברת המחקרים Rethink Technology Research - כאן או מכאן.