5G O-RAN戰火擴大延燒。5G已成為各國數位轉型的必備條件，而滿足這項技術的背後須具備開放、彈性與低成本的建置，O-RAN設計架構因此應運而生，吸引上下游廠商爭相投入其中。
5G對於各國都有著相當重要的戰略意義，影響著各國數位轉型與ICT發展，使各國寄予厚望。不過相較於4G以前的通訊技術，5G的通訊特性、應用場景，以及所需要的技術範疇門檻高於過去的通訊技術許多，包含軟硬解耦、開放、網路功能軟體化、雲端化、自動化協作等都是絕對必要的選項。
然而目前的商用5G方案，特別是基地台技術仍掌握於少數幾家電信設備廠商，如諾基亞(Nokia)、愛立信(Ericsson)與華為等，對於5G所應具備的彈性化、快速傳輸等因素多少產生一些限制，未能充分展現到5G帶來的優勢。加上受限於供應商數量有限，價格也成為關鍵議題，對於更快速普及各地，包括偏遠地區，都造成負面影響。
也因如此，相關供應鏈深刻感受到無線接取網路(Radio Access Network, RAN)需要更為開放與動態彈性，以及引入更多參與者，才能真正實現5G的願景。從實際的行動來看，已有許多電信商、國際組織都在推動Open RAN，目的就是為了實現開放、低成本的行動接取網路以降低Vendor-lock-in，並提供彈性靈活服務。
Open RAN探討範疇大體包括無線基地台、前傳(Fronthaul)與後傳網路，以及Radio Access Network的協作管理，其探討的議題包括硬體白盒化、網路功能軟體化及雲化、介面開放化與RAN運作智慧化等。
中華電信研究院副院長楊慧琪(圖1)表示，目前推動Open RAN的重要國際組織包括TIP、O-RAN Alliance及Open RAN Policy Coalition政策聯盟。TIP在2017發起OpenRAN Project，原本關注重點在發展基於通用平台和軟硬解耦的RAN技術(廣達、中磊都有參與)，希望可以節降RAN成本，讓許多偏遠地區也可以受惠。
圖1 中華電信研究院副院長楊慧琪表示，O-RAN是目前推動Open RAN的主要領導組織，將有望帶動全球5G網路建置朝開放的架構邁進。
O-RAN則是致力於RAN開放和智慧化，包括致力推動RAN虛擬化、開放介面標準化、支援大數據的RAN介面發展，並盡量利用常見的商用硬體(COTS)和商用晶片以減少專有硬體，並根據需要推動標準化，及發展開源軟體。而Open RAN Policy Coalition是業者透過政治力遊說政府扶植Open RAN，以助美企重返通訊產業領導地位，主要是政府力量主導而非技術面的支援。
楊慧琪指出，從技術角度來看，因O-RAN推動開放網路介面標準化，且TIP OpenRAN Project也會和O-RAN同步協力，因此O-RAN為目前推動Open RAN最重要的國際組織。
5G RAN時脈同步設計
Silicon Labs時脈產品事業部亞太區業務開發資深經理葉之謙(圖2)表示，5G的基地台之間的溝通過程中，若時間出現有空隙或重疊，容易出現斷訊或延遲等問題，因此需要有更高效、更低延遲的無線接入網路，以實現基地台之間的同步溝通，進而推動對更高效的時脈方案需求。
圖2 Silicon Labs時脈產品事業部亞太區業務開發資深經理葉之謙表示，時間同步對於5G RAN訊號完整度與反應速度都極為重要。
葉之謙談到，在4G時期，天線與基地台會直接連線，而到了5G時期，基地台的聯網可能會透過衛星的時鐘索取時間源傳送到不同的基地台，也因此墊高光纖聯網到基地台的市場，透過光纖數據傳輸的方式將時間傳送到基地台，也就是IEEE 1588精確時間協定的核心。
IEEE 1588透過將精確日時(Time-of-day)訊號分配至封包網路，為5G基礎設施提供精確的網路同步。採用1588解決方案能消除GPS時間同步在成本、可靠度、視線等方面的問題，並可促成各種新型5G服務，提供更高的頻寬連結，並將基地台之間的干擾降至最低。
事實上，對於IEEE 1588封包網路同步時脈的運用，已經不局限於通訊網路領域，而是擴及越來越廣泛的新興應用，而這些系統設計人員對時脈和同步方面的經驗可能不足。工程師們面臨的關鍵設計挑戰在於優化IEEE 1588系統級性能，這則受到板級(Board Level)硬體/軟體設計以及網路耗損(如負載流量改變引起的封包延遲變化)的共同影響。
葉之謙表示，對於IEEE 1588不熟的工程人員，Silicon Lab提供軟硬體整合的模組加速其產品開發製造，上層的AccuTime軟體將有助於解決封包延遲變化。針對希望打造全新設計的廠商，則是提供硬體晶片搭配軟體方案，目前已有恩智浦、賽靈思在旗下的處理器平台搭載Silicon Labs的IEEE 1588晶片。
O-RAN架構已開始擴大發酵，除陸續有電信業者宣布導入外，相關設備互通測試也如火如荼展開，而儀器商也早已準備就緒迎戰接下來的測試需求。 O-RAN架構的重組，讓所有介面能夠透過標準化eCPRI進行互通，進一步帶出前傳的架構，也就是所謂的OFH。透過O-RAN的前傳接口，然後在PHY層將L-PHY與H-PHY拆成兩個區塊，使設計上可兼顧相容與開放性。
終端/核心網路量測逐一擊破
然而在測試上面，如何解決終端至核心網路的測試呢？是德科技大中華區應用工程部總經理陳俊宇(圖3)提到，在射頻上的測試通常會採用傳統的頻譜分析儀與偵測訊號源的設備進行量測。若是要進行RU、DU、CU個別子系統的測試，則通常會採用包圍測試方式，在前/後開放的介面，利用模擬器包圍的方式進行模擬測試。前後的測試都是採用儀表的概念進行，因此如果要測試端對端傳輸，則需要具備核心網模擬的功能。
圖3 是德科技大中華區應用工程部總經理陳俊宇表示，終端裝置到核心網路的量測可透過包圍測試的方式，模擬O-RAN網路的效能。
陳俊宇談到，考量商用核心網可能缺乏獨立性，因此是德科技推出儀表等級的核心網解決方案，避免使用商用核心網時，造成效能不一致的狀況發生，例如單一廠商的CU與自家的核心網路搭配通常效能比較好，導致使用者使用上的心態感受網路設計並非如想像中的開放。
而在終端模擬上，是德科技則是提供終端模擬器進行測試，用來模擬一台或多台終端的傳輸效能，利用同步或各種循序的方式與基地台做互動(如同時向基地台發出附加要求(Attach Request)、傳輸資料等)，以觀察整體終端的效能。此為包容性測試，也從終端到核心網的測試，能將整個基地台包圍起來做測試，可謂是完整的端對端(End-to-End)測試概念。
O-RAN將基地台設備解構，把軟體和硬體拆分開來，讓電信業者能採用基於開放標準的硬體架構，從而大幅降低成本，同時提高創新研發以及供應商選擇的彈性。O-RAN的發展可望為台廠創造出新的機會，特別是5G專網的建置，已成為許多廠商初期部署的重要領域。根據GSMA報告顯示，目前全球已有三百多家企業導入專網，其中不乏採用開放網路、私有網路，以及混合網路的方案建置各自的專網。
迎戰多元網路架構仁寶推三大專網方案
仁寶電腦5G專網總監莊弘毅(圖4)表示，規畫專網有很多種選擇，可以跟公網合作使用授權頻段，或者是用專用頻段的網路分享，透過網路切片方式確保服務層級協定(Service Level Agreement, SLA)。以仁寶來說，針對專網主要提供三種類型服務，一種是從核心網路到RAN一手包辦的完整解決方案，第二種則是與設備廠商(如思科)合作，將設備商的核心網路建置在仁寶機房內，再透過雲端網路提供在地化的專網服務，最後一種則是與電信業者合作，由電信商提供核心網路，搭配仁寶的RAN方案建置。
圖4 仁寶電腦5G專網總監莊弘毅表示，專網建置非常多元，主要會是以客製化的形式，依照不同環境量身打造出對應的方案。
莊弘毅提到，專網顧名思義就是擁有專用的網路，由於網路不與公眾的電信用戶共用，故可保障安全及可靠性，同時還能針對每個場域進行客製化組態，例如有些場景可能對於超低延遲要求較高、有些則對於可靠性或頻寬的要求較高，能因不同場域的喜好設計出專用的網路環境。例如像是醫院這種類型的應用，希望內部的資料僅停留在醫院內，通常都採用核心網路到RAN的完整方案建置。
5G O-RAN的發展風潮勢不可擋，台灣的政府與產業也積極推動相關的基礎建設。如日前由經濟部主導，於桃園青埔推出全台首座「5G開放式架構網路實驗平台」，期能提供一開放環境供台灣廠商測試其開放網路產品，促進台灣5G產業發展，預期於2021年第一季也將進一步導入5G SA網路建置。