《中立主机网络:为5G及以后解锁新机遇》

  • 来源专题:新一代信息技术
  • 编译者: isticzz2022
  • 发布时间:2024-08-19
  •        “世界正朝着日益互联的趋势发展,我们对无线网络的需求正以前所未有的速度增长。随着5G成为各行业数字化转型的支柱,传统的网络部署模式正在被拉伸到极限。进入中性主机网络(NHN),这是一种经过充分测试的方法,有望以更高效、更具成本效益的方式满足对更好连接和覆盖的日益增长的需求。在《5G及以后的中性主机机会》一书中,5G Americas探讨了NHN不仅是一种新兴趋势,它们代表了一个87亿美元的重大市场机会,可能会重新定义电信格局。”——5G美洲公关与技术副总裁Viet Nguyen(2024年8月)


    什么是中立主机网络?

          中性主机网络(NHN)是共享的无线基础设施,允许多个网络提供商在从公共场所到私营企业的各个部门提供连接和覆盖。从本质上讲,NHN体现了共享原则:不是每个移动网络运营商(MNO)都部署自己的独立基础设施,而是一个NHN可以为多个运营商提供服务,从而减少冗余,降低成本,提高服务质量。这种共享方法在部署单个网络的成本过高的地方尤其有益,例如在为大型场馆、人口密度低的农村地区或具有特殊连接需求的工业场所构建系统时。

          NHN模型是灵活的,支持不同级别的基础设施共享。这可以从基本的站点共享,即不同的移动网络运营商将其设备集中在同一站点,到更集成的模型,如共享无线接入网络(RAN),运营商不仅共享物理站点,还共享无线设备和频谱。这种灵活性使NHN能够根据所在地和相关利益方的具体需求进行定制,使其成为应对现代连接各种挑战的通用解决方案。

          NHN利用5G的关键优势之一:提供网络切片的能力。网络切片是一种虚拟化技术,可以在共享的物理网络基础设施上创建多个虚拟网络(切片)。下图显示了切片如何在共享的中立主机环境中运行。





          如前所述,全球NHN市场有望大幅增长,到2028年预计价值将达到87亿美元。这一增长是由几个关键趋势推动的。首先,各行业对改善连接的需求日益增长,这促使移动网络运营商和企业探索新的网络部署模式。制造业、教育、医疗保健和零售业等行业对可靠、高容量无线网络的需求都在激增。例如,在制造业中,公司正在采用NHN来支持工业4.0应用程序的连接需求,这些应用程序需要高水平的可靠性和低延迟。同样,教育机构正在利用NHN在庞大的校园内提供无缝连接,支持在当今教育环境中变得至关重要的数字学习工具。

           其次,主要移动网络运营商的新企业资助产品使NHN能够在以前没有优先考虑的地点部署。这些产品使企业能够在网络基础设施的部署中发挥更积极的作用,为NHN的安装提供资金,以换取更好的连接和覆盖。这种模式对在网络覆盖率低的地区运营的企业特别有吸引力,因为它允许他们增强连接,而无需等待移动网络运营商对其位置进行优先级排序。如下表所示,在企业资助的产品中,当涉及到中性主机机会时,不同的企业生态系统参与者可以参与其中。

          NHN的经济效益也推动了它们的采用。通过共享基础设施,NHN可以显著降低网络部署成本。在当今的经济环境下,这一点尤为重要,移动网络运营商在满足日益增长的连接需求的同时,面临着越来越大的减少资本支出的压力。NHN提供了一种实现这种平衡的方法,提供了一个经济高效的解决方案,可以扩展以满足不同环境的需求。例如,根据行业估计,能源占网络运营支出的40%,与传统的单一运营商部署相比,共享NHN解决方案可以将这一比例降低30%。

    网络架构的转变:

           网络共享架构的演变是NHN日益普及的核心。传统的网络部署模型,如分布式天线系统(DAS),长期以来一直被用于扩展大型建筑和其他具有挑战性的环境中的覆盖范围。然而,这些系统通常昂贵且难以部署,导致人们转向更灵活、更具成本效益的解决方案,如小型蜂窝和开放式RAN。

           小型蜂窝是现代NHN的关键组成部分,为提高特定地区的覆盖率和容量提供了一种紧凑且可扩展的解决方案。与覆盖大地理区域的传统宏蜂窝不同,小蜂窝的设计目的是在高流量区域或信号渗透较差的位置提供有针对性的覆盖。这使得它们非常适合在NHN中使用,可以部署在特定场所提供覆盖或填补现有网络中的空白。

           开放RAN是NHN演进中的另一个重要发展。通过解耦RAN的硬件和软件组件,Open RAN允许运营商混合使用来自不同供应商的设备,从而降低成本并提高灵活性。这对NHN尤其有益,因为混合和匹配组件的能力可以帮助优化性能并降低部署成本。Open RAN还支持虚拟化,允许网络功能在通用硬件上运行,而不是在专用设备上运行。这进一步降低了成本,并使NHN更容易扩展以满足不断变化的需求。

           从传统DAS向这些更现代的架构的过渡是由对更高效率和更低成本的需求驱动的。随着NHN市场的持续增长,采用这些新技术将是其成功的关键。

    挑战与机遇:

           虽然NHN的潜力是显而易见的,但其广泛采用并非没有挑战。最重大的挑战之一是DAS设备销售的下降,这是由向小电池方法的转变所驱动的。虽然小型蜂窝提供了许多优势,但它们也带来了挑战,特别是在网络管理和协调方面。部署大量小型蜂窝需要仔细规划,以避免干扰并确保无缝覆盖,特别是在密集的城市环境中。

           尽管存在这些挑战,但NHN也面临着重大机遇。私有网络的发展就是这样一个机会。企业和工业场所越来越多地采用专用网络,这通常需要与公共网络分开的专用基础设施。NHN通过提供可以支持专用和公共网络的共享基础设施来满足这一需求。这不仅降低了成本,而且使企业更容易管理其网络,因为他们可以依靠单一提供商来满足所有的连接需求。

           共享频谱的可用性,如美国的公民宽带无线电服务(CBRS),是推动NHN采用的另一个因素。共享频谱允许多个用户访问同一频带,从而可以在没有专用频谱的地区部署NHN。这在城市地区尤为重要,因为那里的频谱经常短缺。

           企业对自带设备(BYOD)政策的需求不断增长,也促进了NHN的采用。随着越来越多的员工使用个人设备工作,对强大可靠的室内覆盖的需求变得至关重要。NHN为这一挑战提供了一种解决方案,提供了支持BYOD政策所需的覆盖范围,同时减轻了公共网络的压力。

    展望未来:为6G做准备

          展望未来,很明显,NHN将在向6G的过渡中发挥关键作用。随着5G网络通过5G Advanced发展,6G的规划已经在进行中,NHN的设计需要考虑到未来。这意味着支持预计在未来几年出现的新技术和应用。

          6G预期的关键应用之一是沉浸式远程呈现,它将允许用户实时与远程环境交互,创造超现实的体验。这将需要极低的延迟和高带宽,这两者都可以由NHN支持。同样,数字孪生涉及创建物理系统的虚拟模型,将需要NHN提供的强大可靠的连接。

          6G的另一个重要考虑因素是需要新的频段。随着对无线连接的需求不断增长,将需要新的频段来支持增加的流量。NHN的设计需要支持这些新频段,确保它们在市场发展过程中保持相关性。

    小结:

          中性主机网络不仅仅是一种趋势,它们是未来连接的关键组成部分。通过提供共享基础设施解决方案,NHN有可能缩小连接差距,特别是在服务不足的地区,同时降低成本并提高服务质量。然而,在这个市场上取得成功需要仔细考虑正确的技术、明确的经济逻辑和整个供应链的合作。随着我们继续驾驭这一不断变化的格局,创新、标准化和伙伴关系的重要性怎么强调都不为过。期待着看到无线蜂窝生态系统如何释放NHN的全部潜力,并确保所有人都能实现5G及以后的好处。



  • 原文来源:https://www.5gamericas.org/neutral-host-networks-unlocking-new-opportunities-for-5g-and-beyond/
相关报告
  • 《商用4年后,5G市场又迎新机遇》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2023-07-10
    • 近日,工信部印发《工业互联网专项工作组2023年工作计划》,计划推动不少于3000家企业建设5G工厂,建成不少于300家5G工厂,打造30个试点标杆。5G全连接工厂,是指利用5G技术集成的工业互联网基础设施网络,为了实现5G+工业互联网,需要新建或改造工厂生产现场的不同场景。改造5G工厂,意味着更多5G设备将进入工厂,而每一个全新的5G设备都是对5G相关芯片的需求。在这样的背景下,5G芯片市场有望迎来新一轮的增长。 01  5G基站相关芯片市场 作为5G网络的数字基础设施,发展5G基站是推广5G的重中之重。根据工信部数据,截至2023年4月底我国5G基站总数达273.3万个。具备千兆网络服务能力的10G PON端口数达1880万个,比上年末净增357万个。 根据《电信业采购供应链发展报告》,在云网建设芯片供应市场方面,目前国内5G基站等设备所需芯片的供应主要来自中国国内,占比近90%;而射频PA等器件由日、欧厂商供应。 5G基站基带芯片 基带芯片是指用来将模拟信号转化为基带信号(数字信号),或对接收到的基带信号进行解码的芯片。目前华为和中兴具备5G基站基带芯片的设计能力,且产品性能强劲。虽然面临国外其他产品的竞争,但可以满足国内运营商的需求。不过国内5G基站基带芯片的瓶颈主要在制造环节,华为与中兴的5G基站基带芯片均依赖于台积电的7nm制程。 基站功率放大器 功率放大器(PA,Power Amplifier)是射频模块的重要组成部分,负责发射通道的射频信号放大。总体来看,基站PA基本由国外厂商垄断,这些领先厂商大多采取的是IDM模式,具有全方位的领先优势。国内厂商主要靠收购和自主研发,设计环节参与企业较少;在材料、工艺、制造环节国内厂商已有布局。 目前虽然有很多厂商在推进,但还很少有量产的成熟产品,其原因除了发展晚、门槛高之外,市场空间小(跟手机PA市场相比)也是其一。随着5G网络的大规模建设,特别是大规模MIMO技术的应用,基站PA的需求量将大增,或将能加快国产化进程。 5G基站功率放大器主要有三种:基于硅的横向扩散金属氧化物半导体(Si LDMOS)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN),分别代表第一、二、三代半导体材料。其中LDMOS与GaN功率放大器适用于宏基站,GaAs功率放大器适用于小基站。LDMOS功率放大器仅在3.5GHz频率范围内有效,而GaN功率放大器则能有效满足5G的高功率、高通信频段和高效率等要求。 LDMOS是一种成熟且价格低廉的技术,在4G基站市场上率先领先。LDMOS 适用于较低频段,一些移动运营商正在为 5G 部署低频段和高频段。LDMOS功率放大器市场主要由飞思卡尔(Freescale)、恩智浦(NXP)、英飞凌(Infineon)垄断。2015年NXP收购Freescale,同时将其射频部门出售给北京建广资本,后者将其改组为Ampleon公司,由此,中国成功突破了基站PA领域的技术空白。 GaAs功率放大器的主要厂家有Skyworks、Qorvo、Broadcom、日本村田,国内暂无厂商研发成功5G基站GaAs PA。国内产业研究所有研发,处于刚起步阶段。 GaN功率放大器的主要国外厂家有住友电工、Cree、Qorvo 和 MACOM,其中住友电工与Cree是行业龙头,市场占有率均超过30%,住友电工还是华为GaN 射频器件最大供应商。国内厂商苏州能讯发布了适合5G移动通信的GaN功放管,针对无线通信基站进行了特殊优化,易于设计成Doherty架构的宽带功率放大器。2021年9月,优镓科技宣布全方位射频功率多芯片模块(MCM)产品组合将全面上市,支持开发用于5G基站的大规模MIMO有源天线系统。Yole 称,到2025 年,GaN RF 市场总额将从 7.4 亿美元增加到超过 20 亿美元,复合年增长率为 12%。 基站射频开关、低噪声放大器 射频开关(Switch)与低噪声放大器(LNA,Low Noise Amplifier)也是射频模块的重要组成部分,射频开关用于实现射频信号接收与发射的切换、不同频段的切换。LNA负责接收端信号放大。 基站射频开关与LNA市场主要由国外Skyworks、Qorvo、Broadcom、村田、NXP等主导。国内厂家以手机侧产品为主,鲜有基站侧产品,其中卓胜微是国产射频开关和LNA的领导者。卓胜微于2020年布局5G基站射频芯片,计划投入16.4亿元,分两期用5年时间研发5G通信基站射频器件并实现产业化。2022年,卓胜微在投资者关系问答中表示,公司采用GaAs工艺的射频低噪声放大器产品及RF SOI工艺的射频开关产品已在通信基站领域实现客户端小批量出货。 光通信芯片 光通信芯片主要指激光器芯片(LDChip)和探测器芯片(PD Chip),分别负责电信号转换为光信号、光信号转换为电信号,是光模块最核心的功能芯片。激光器芯片根据发光类型和调制类型主要可分为三种:DFB、EML和VCSEL, 探测器芯片主要有两种类型:PIN、APD。根据传输速率可分为10G、25G、50G芯片,5G网络建设需要25G以上的高端芯片。 目前低端10G光芯片市场已处于完全竞争格局,国内30余家企业具备研发能力。高端25G及以上光芯片市场长期由外企垄断,美国II-VI拥有业界最先进的64GEML光芯片,博通、Neophotonics拥有56G光芯片,三菱电机拥有28G EML光芯片,Lumentum、住友电工拥有25G光芯片。国内华为海思、光迅科技、武汉敏芯、陕西源杰已量产25G光芯片,海信宽带、华工科技、索尔思也即将实现25G光芯片的量产。 国内光芯片企业主要集中在10G及以下中低速率激光器芯片市场,在25G及以上高速率激光器芯片市场缺乏竞争力,大部分厂商仍在研发或小规模试产阶段,国产化率仅约5%。 其中,在25G光芯片领域,国内部分厂商已成功量产,50G及以上光芯片市场完全由国外一线厂商垄断,国内龙头处于攻关阶段,仅有部分样品正在测试阶段,未来2-3年有望批量生产。 申港证券表示,5G设备升级和相关应用落地以及大量数据中心设备更新和新数据中心落地将持续推动光芯片市场规模的增长,预计2026年我国光芯片市场规模有望扩大至29.97亿美元。 02 赋能千行百业,5G市场的未来 根据GSMA(全球移动通信系统协会)发布的《中国移动经济发展2023》年度报告,中国5G连接数在2022年底已超过全球总量的60%,作为世界上最大的5G市场,2025年,中国将成为首个5G连接数达到10亿的市场;到2030年,中国的5G连接数将达16亿,占比接近全球总数的三分之一。这样的数字意味着,5G市场的潜力仍待发掘。 5G市场的第一个动力是更广的覆盖面积。在城市的地面上,也许我们已经习惯了5G网络的覆盖,但在地下仍有5G发展的空间。中国电信上海公司积极推进地铁区间隧道的5G建设,在轨道交通4号线创新性打造“设备上车+高速无线回传”的5G新型车地系统覆盖方案,目前已经在4号线外圈宜山路站至蓝村路站开通试点,地铁车厢内业务峰值速率突破2.1Gbps,均值速率达到1.7Gbps。 5G市场的第二个动力是更丰富的应用。除了让网速更快,5G网络的潜力更在于为不同的行业带来革命性的变革。5G已经在矿山、港口、电力、工厂等多行业实现了规模复制。截至5月底,中国移动已打造全球最大规模5G网络,建成超162万个5G基站,5G套餐客户数达6.98亿,5G行业应用案例超2.3万个。在电力领域,中国联通联合天津华电结合5G专网及相关平台应用,打造了“京津冀地区首个5G智慧电厂”;在工业领域,中国联通为长安汽车打造的5G+边缘控制平台首次突破5G核心制造环节,改变了传统生产系统,为长安汽车生产管理带来了巨大价值;在医疗领域,5G让医生在浙江为新疆的病人进行了一台台复杂且成功的手术。 智慧城市、智慧医疗、智能矿山等一系列典型案例,是5G市场让人期待的未来。5G发展成就,不仅体现在大规模的市场、覆盖能力和连接数,更为重要的是,5G在垂直行业上的创新应用可圈可点,这为数字经济发展注入动力。 03 5G扩展小基站已经实现100%国产化 我国5G商用四年以来,实现了独立组网、共建共享、虚拟专网等关键功能。在看到5G市场的潜力的同时,我们也自然会期待国内产业链的相关厂商可以提升国产化水平。 近日,中国电信研究院发布消息称,5G扩展型小基站国产化pRRU研发取得成功,芯片和器件国产化率达100%,实现了小基站产品国产化研发的“首个里程碑”,推动了小基站设备国产芯片的应用和发展。北京力通通信的射频收发芯片、南京创芯慧联的DFE芯片等。 中国电信5G扩展型小基站国产化pRRU项目团队自主完成了产品技术方案、芯片选型、原理图、PCB设计等硬件研发工作,开发了DFE嵌入式软件代码,成功实现了pRRU整机国产化芯片器件的集成应用。目前,项目团队已成功打通BBU、HUB和国产化pRRU的端到端业务,完成了实验室测试,典型射频指标如EVM、ACLR、接收机灵敏度等均满足行标和企标要求。 相信扩展型小基站的100%国产化只是国内5G相关芯片国产化的第一个里程碑,我们期待未来更多5G国产芯片的应用和发展。
  • 《网络切片:5G网络与服务》

    • 来源专题:宽带移动通信
    • 编译者:wangrk
    • 发布时间:2017-01-15
    • 该白皮书旨在描述网络切片的概念,探索端对端5G系统框架以构建定制网络切片,并讨论空中接口技术在网络切片中的应用。文件引发了对E2E网络切片长期技术路线图与解决方案的讨论与发展,不仅针对5G,还包括未来的更高技术。白皮书中内容如下:第二部分讨论了网络切片的作用、网络切片对5G的基本需求和运营商的收益。第三部分描述了端对端网络切片的系统构架。第四部分和第五部分则分别详细叙述了CN和RAN中的网络切片框架。第六部分对业务流程中体现的网络切片进行了全局描述。此外,运营商在网络切片中所面临的新机遇也在第七部分做出了讨论。最后,第八部分是对全文的总结归纳。 目录 1.0 引言………………………………………………… 2 2.0 网络切片之于5G…………………………………… 3 2.1 5G对网络切片的需求……………………………… 3 2.2 网络切片如何满足需求…………………………… 4 2.3 运营商收益………………………………………… 4 3.0 网络切片系统架构(E2E网络切片)…………… 5 4.0 CN中的网络切片…………………………………… 8 5.0 RAN中的网络切片………………………………… 10 6.0 网络切片的业务流程……………………………… 13 6.1 网络切片管理框架………………………………… 13 6.2 网络切片管理与ETSI NFV MANO………………… 16 6.3 网络切片管理……………………………………… 18 6.3.1 网络切片生命周期管理…………………………… 18 6.3.2 配置管理…………………………………………… 20 6.3.3 绩效管理…………………………………………… 20 7.0 网络切片带来新机遇………………………………… 23 7.1 切片技术变革………………………………………… 22 7.2 虚拟运营商服务……………………………………… 23 7.3 网络切片未来收益…………………………………… 23 8.0 结论…………………………………………………… 25 附录A:当前发展状况总结……………………………… 26 附录B:4G中的网络切片………………………………… 29 附录C:缩略词及其含义………………………………… 31 致谢………………………………………………………… 34