中國5G正式商用後，網路覆蓋和網路品質對整個行業而言至關重要。目前，5G網路已完成重點區域覆蓋。為了達成“用戶隨時隨地享受5G高速優質網路”的目標，還需進行廣覆蓋、室內覆蓋、熱點覆蓋等各種深度覆蓋的部署，而小基站無疑是滿足上述部署需求的重要解決方案之一。目前，基於開放架構的5G小基站技術逐漸興起，成為運營商在無線接入側實現智慧化、開放化、開源化部署的重要技術選擇。
5G小基站因挑戰而生
5G典型行業應用超過70%産生於室內。然而相對於4G來説，5G通信系統在室內覆蓋方面存在明顯的不足，原因主要在於以下三個方面。
第一，高頻段部署導致室內深度覆蓋難度大。為了滿足5G業務對超大頻寬的需求，5G網路宏站選擇在更高的C-Band頻段上部署。與4G網路相比，高頻段的宏站信號會面臨更高的路徑損耗問題，進而導致室內深度覆蓋不足。
第二，傳統室內分佈系統難以向5G演進。由於面臨頻段無法支援、設備更換難度大以及工程建設難度大等問題，傳統室內分佈系統難以滿足載波頻率在3GHz以上5G網路的覆蓋需求。既然平滑演進存在困難，那麼解決5G網路的室內覆蓋問題就需要另辟蹊徑。
第三，5G時代産生業務邊緣化處理的需求。5G時代業務將高度依賴邊緣部署的能力來實現大頻寬、低時延、廣連接方面的需求。而當前的網路結構在邊緣側不具備滿足5G業務需求的能力。
為了滿足5G網路深度覆蓋需求，解決高頻段覆蓋不足的問題，同時在邊緣側合理部署算力，5G小基站部署將全面展開。
開放源於IT與CT融合
基於開放架構的網路設備來源於網際網路企業在數據中心領域的嘗試。
早在2011年，Facebook就倡導成立數據中心硬體開源項目，從而掀起了網路設備白盒化的浪潮。近年來，以O-RAN（Open-Radio Access Networks）聯盟、TIP（Telecom Infra Project）為代表的聯盟組織不斷推動基於開放架構的基站設備標準化和試商用進程。2019年1月18日，日本樂天移動宣佈建設首張端到端雲原生行動通訊網，計劃以全IT化方式建設4G/5G網路，在無線側實現基站的虛擬化、白盒化。2020年2月5日，DARPA（美國國防部高級研究計劃局）在官網上發佈“開放可編程安全5G”（OPS-5G）項目意見徵集書。我國對於開放架構小基站技術也保持緊密跟蹤狀態，2019年11月，三大運營商成立開放無線網路測試與整合中心（OTIC），旨在推動基於開放架構的基站系統標準和商用能力驗證測試。
基於開放架構的5G小基站是IT産業和CT産業深度融合的産物。其技術特徵主要是將無線系統設備切分為標準子系統組件進行獨立研發，最終達到硬體加速器、通用COTS硬體平臺和RRU子系統的硬體獨立解耦，實現介面開放化、硬體白盒化、軟體開源化、網路智慧化。
基於開放架構的5G小基站從形態上看，主要包括基帶處理單元（BBU）、匯聚單元（HUB）和遠端射頻單元（RRU）。
基帶處理單元主要通過通用處理器、加速卡、基帶專用晶片等方式實現無線接入網1/2/3層協議棧、同步、前傳功能等。目前較為常見的處理方式是將實時性要求較高的信道編碼和前傳功能用FPGA或ASIC來實現，2/3層功能協議基於x86或ARM架構伺服器來實現。同時，在基帶處理單元引入軟硬體解耦，使用通用化硬體實現更高效、更靈活的架構，有利於運營商靈活部署和業務快速開發。
HUB主要用於級聯多個RRU，對數據進行分發和合併，實現信號同步、加/解壓縮以及前傳介面等功能。RRU主要實現射頻收發功能，包括前傳模組、電源模組、收發機模組、功放和濾波器等功能。HUB和RRU可以基於FPGA/ASIC來實現。目前HUB和RRU還是基於專用硬體來實現，隨著晶片技術的不斷成熟，採用晶片方式將實現減少成本、降低功耗的目標。
開放帶來成本優勢
基於開放架構的5G小基站受到業界的高度關注，2018年10月成立的ORAN聯盟也得到産業界的廣泛關注和認可。開放解耦一方面帶來了成本和部署上的優勢，另一方面也為系統整合和運營運維模式帶來了新的挑戰。目前，該聯盟正致力於開放介面規範的驗證，推進符合標準的産品更快地進入商業化使用階段。
運營商紛紛致力於白盒化基站的探索。中國移動聯合聯想、英特爾等企業打造了業界首個4G/5G O-RAN雙模雲化白盒小站方案。由此可見，運營商的網路變革正從核心網向接入網拓展，通過基於開放架構的小基站，運營商正在改變以往無線接入網領域軟硬體一體化、緊耦合的模式，向“智慧、開放、開源”的方向演進。開放架構除了有利於運營商降低5G網路建設成本之外，更重要的是網路會因此變得更加智慧，從而快速靈活響應業務需求。
開放引入全新挑戰
基於開放架構的5G小基站雖然具有一定的技術先進性，但仍然存在諸多挑戰。
從技術實現角度來看，基於開放架構的5G小基站底層對實時處理要求極高，通用硬體目前無法滿足對實時性、計算能力、時延的需求，因此RRU在較長一段時間內還將依賴專用硬體來實現。
從互聯互通角度來看，目前儘管已有聯盟組織制定了基帶處理單元和遠端單元之間的介面規範，但還是存在不同廠家産品不相容的問題，在商用化之前尚需大量的互聯互通測試。因此，基於開放架構的5G小基站距離商用部署還有一段路要走。
從資訊安全形度來看，基於開放架構的5G小基站更加複雜，帶來了網路設備虛擬化、軟體化、開源化、控制集中化及硬體通用化等新特性，引入了諸如資源隔離失效、集中控制失效、軟硬體漏洞等安全隱患。因此，需要從標準制定的初始階段即考慮安全性能方面的要求。
基於開放架構的5G小基站有利於降低網路建設成本，智慧化、開放化、開源化的特性使其更能滿足5G在快速業務部署、垂直行業應用以及邊緣覆蓋方面的需求，同時有助於形成行業生態。但是，由於該技術尚處於初始階段，在技術實現、互聯互通、資訊安全等方面存在挑戰，因此需要密切關注該技術的進一步發展。