傳統基地台的技術、資源和設備都掌握在少數國際大廠手中，Open RAN打破軟硬體高度整合常態，開放架構的垂直分層與台灣資通訊科技產業結構接近，適合台廠投入發展，提供值得把握的轉型升級良機。
2019年4月全球第一個5G商用網路開台，歷經2020年新冠肺炎蔓延全球，但並未減緩其產業化的腳步，更在開放架構趨勢帶領之下，各項新興應用持續開花結果，興起一波產業5G化風潮，對於電信營運商而言，5G各項傳輸規格大幅提升，使用頻段逐漸往高頻發展，必須透過更多基礎建設的投資與部署，來擴充服務層級與提升服務品質。而除了基礎建設布建所帶來的財政負擔之外，5G的諸多功能也讓網路管理朝向軟體虛擬化與雲端化發展，於是解構接取網路黑盒子呼聲興起，無線接取網路(Radio Access Network, RAN)潘朵拉的盒子逐漸被打開。
圖1 4G與5G RAN分層架構與介面
傳統基地台的技術、資源和設備都掌握在少數大廠手中，如今Open RAN打破過去軟硬體高度整合的常態，將整個架構分成無線電單元(Radio Unit, RU)、分布單元(Distributed Unit, DU)、中央單元(Central Unit, CU)等分層硬體，與不同層之間的傳輸介面、控制/管理軟體等，在標準化與開放過程中，需要更多產業合作與溝通。電信營運商希望透過開放架構達成網路虛擬化與降低設備成本的目標，網通與伺服器業者則希望能開創新藍海市場，然而，Open RAN也造成設備、技術和軟體百花齊放，在建置RAN方面增加了系統整合的困難，且標準與技術尚未成熟，從技術發展到商業模式都有許多問題需要解決。
5G開放架構產業活動熱絡
5G開放架構的相關產業活動在2020年第二季之後逐漸加溫，包括最主要的推動組織O-RAN聯盟(O-RAN Alliance)與開放性無線接取網路政策聯盟(Open RAN Policy Coalition)、開放無線網路測試與集成中心(Open Test and Integration Center, OTIC)、電信基礎架構專案(Telecom Infra Project, TIP)等單位各自投入不同層面的軟硬體開放。甚至連開放網路基金會(Open Networking Foundation, ONF)、Linux基金會(Linux Foundation)、GSMA這些不是以5G開放架構為初衷的組織都積極投入，相關議題熱門程度可見一斑。
O-RAN聯盟近期的動態，可以說是科技產業的焦點之一，截至2020年7月，已經吸引包括26家電信營運商在內的200多家廠商成為會員，明泰科技技術長蔡文濬指出，通用公共無線介面(Common Public Radio Interface, CPRI)與FAPI(Functional Application Platform Interface)這兩個重要的介面已經標準化成為開放架構的eCPRI與nFAPI。針對5G開放之路的產業合作也日益頻繁，ONF宣布成立軟體定義無線電接取網路(Software Defined Radio Access Network, SD-RAN)專案，打造開放原始碼軟體平台。
O-RAN聯盟更積極地與GSMA達成合作，宣稱將共同努力協調開放的聯網生態系統，以及為網路解決方案訂定產業藍圖，讓接取網路對市場新進者來說盡可能的開放且具彈性。另外，也與TIP攜手，投入電信資料處理設備的標準化工作。另一方面，台灣更由政府主導，聯合國內外網通廠商於桃園青埔打造5G開放網路實驗測試平台，於8月7日正式啟用，將提供免費檢測的測試環境，讓通過該實驗室認可的網通業者，加速5G開放產品落地。
5G開放架構提升效率/速度/彈性
5G開放架構還在起步階段，但是產業趨勢已經成形，NEC全球業務事業群行銷溝通資深經理荷川取陽子(Nikawadori Yoko)表示，部署Open RAN可以迅速引進服務至市場、提高運作效率(Operational Efficiency)並透過多元供應商，來組裝一個具有效率、速度和彈性的網路系統，也可以協助電信營運商從通訊服務供應商(CSP)轉型為數位服務供應商(DSP)。
由於開放架構容許多元供應商，RAN內部各單元設備元件將不再倚賴單一設備商，經由不同廠商協力開發，生產模式轉變成開放生態系統(Open Ecosystem Approach)取向，擁有更開放、彈性和更符合成本需求的環境。荷川取指出，NEC想要建造的是真5G環境，不僅利用開放架構生態系統，同時也打造了一套5G垂直產業鍊事業平台(5G Vertical Business Platform)，從網路層(5G Ready Network Ecosystem)、混合雲生態層(Hybrid Cloud Ecosystem)到服務層(Digital Service for Business Users)，由下至上提供不同層面的解決方案。
NEC身為樂天行動RU設備的供應商，不僅提供RU設備，也提供整體網路的解決方案，同時承擔了系統整合的工作，必須整合多家廠商元件來組裝，且須分擔供應商的責任，若發生問題時，則需要提出對應策略。陽子說，Open RAN雖然開放了每一層的架構，但NEC都是遵照O-RAN聯盟標準來生產設備，因此與其他供應商在互連互通方面沒有太大問題，同時透過合作與內部連結測試，不僅在產品技術方面能更接近彼此，且可以擴展商業領域，增加商業合作的可能性。
除此之外，樂天行動在RU設備部署方面，捨棄了過去傳統大型設備商，轉向與NEC合作來開發，但面對過去技術與規格由大型設備商把持的障礙，陽子說明，NEC從3G/4G時代就投入電信設備射頻模組的技術開發，具有長期生產技術能力和合作夥伴，不會有產品技術斷層與銜接問題。
Open RAN軟硬體標準化難度高
過去2G/3G的接取網路技術難度相對較低，通常是整合建置於同一個架構，到4G LTE時代複雜度提升，架構區分為前端的遠端射頻頭端(Remote Radio Heads, RRH)和後端的基頻單元(Baseband Unit, BBU)；到了5G更分為RU、DU、CU的三層架構(圖1)，開放架構就是要把這部分的軟硬體與交換介面全部標準化與開放，工研院資通所副所長丁邦安(圖2)表示，O-RAN聯盟將這三層架構標準化稱為O-CU、O-DU、O-RU。
圖2 工研院資通所副所長丁邦安認為開放架構就是要把O-CU、O-DU、O-RU的軟硬體與交換介面全部標準化與開放。
丁邦安進一步說明，O-CU負責協定的分組資料彙聚協定(PDCP)層。O-DU負責所有基頻處理、調度、無線鏈路控制(RLC)、媒體存取控制(MAC)和實體層(PHY)。O-RU則是負責實體層處理的元件，包括無線發射器和接收器的類比元件。另外，O-CU是集中化和虛擬化的，通常運行在x86的電腦/伺服器上；O-DU通常是一個虛擬化元件，O-DU的虛擬化需要以FPGA或GPU的形式提供一些硬體加速。
而除了硬體的開放之外，介面標準化也是關鍵之一，蔡文濬說，溝通O-RU與O-DU的eCPRI介面，以及O-DU與O-CU間的nFAPI介面已經標準化完成，設備商可以將自家的設備連接測試互連互通的狀況。辰隆科技總經理婁道生則強調，互連互通只是開放架構的第一步，電信設備系統穩定度非常重要，過去電信設備要求的服務水準是五個9或六個9，現階段設備的對接互通才是問題的開始。蔡文濬補充，RU跟DU之間的訊號時序同步敏感度很高，另外，光是訊號一致性問題就需要不少時間調整、測試。
明泰科技多年來在網通領域深入耕耘，針對5G開放架構已經練兵多時，然而要從網通產業跨進電信領域依舊不是一件簡單的事，蔡文濬直言，5G基礎專利的權利金大概1億元起跳，再加上投入的研發團隊與時間成本，投入門檻絕對超過5億元，該公司甚至自行開發L1 PHY實體層晶片；另外，設備研發完成後要讓CU、RU、DU可以互連互通至少要磨半年到一年，系統運作能穩定又要一~二年，這些投入都在在說明RAN投資的複雜性與高門檻。
台灣產業體質健全應把握轉型升級契機
台灣科技產業多年來透過垂直分工創造高效率的生產模式，Arm首席應用工程師黃彥欽(圖3)說，台灣硬體供應鏈已經發展得非常健全，在5G開放架構趨勢下有新的商機，OEM、ODM廠商也都會因此受惠。軟體部分，因應更多數據產生，預計催生更多的軟體服務，例如現在常用的Uber、Uber Eat，都是因為4G而產生的新應用。隨著5G普及，相關新興應用也將應運而生。軟體是台廠可以多加著墨、並且產生更多附加價值的部分。
圖3 Arm首席應用工程師黃彥欽表示台灣硬體供應鏈發展健全，適合投入5G開放架構。
架構封閉與開放最大的差別就在多樣性與彈性。對電信營運商來說，代表供應商的選擇及彈性變多了。當選擇性與彈性增加，很多廠商如Marvell、NXP、Qualcomm這些大型IC公司都會進入，Arm應用工程總監徐達勇(圖4)指出，Arm是IP公司，提供一個生態系與不同的IP選擇。如果只有限定某幾家設備供應商，CPU選擇就會根據廠商自身的考量，CPU的選項也許也不需要那麼多。但選擇變多了，廠商就可以去找更能精確符合需求的解決方案，對市場應該是個健康的發展，對Arm來說也代表更多商機。
圖4 Arm應用工程總監徐達勇指出5G開放架構讓選擇變多了，對市場是個健康的發展。
以前網通大廠只能跟幾家主要通訊設備商進行採購，這樣的採購除了不見得完全符合需求外，在升級及維護上可能也都不夠即時、需要花些時間。而回顧伺服器產業發展的軌跡，以往雲端服務業者只能向幾家大廠購買，但目前的伺服器也都白牌化了。黃彥欽表示，RAN開放架構的狀況也類似，在伺服器廠部分，5G的CU/DU很多是網路功能虛擬化，透過虛擬化將應用與服務布建上去，是很直接的應用延展。而網通廠商部分，通訊系統相當複雜，RU更是5G建設的重要元件且具有較高門檻，台灣網通廠有一定的技術強度，這部分較其他廠商相對有較多優勢。
台灣廠商在3G、4G時代，沒有掌握技術發展脈動，加上軟硬整合的架構不利台灣產業結構，因而在代工訂單之外，幾乎沒有建立甚麼產業優勢。5G開放架構提供台灣一個扭轉過去10多年在行動通訊產業劣勢的大好機會，不但緊跟技術標準發展動態，開放架構的垂直分層也與台灣產業結構接近，產業基礎幾乎是全球最具優勢的地區，硬體產業鏈完整。不過，台灣在軟體與通訊技術深水區還是相對弱勢，更應設法結合產業力量共同突破，掌握此一得來不易的產業轉型升級契機。