Vivimos en un mundo cambiado como resultado de la pandemia mundial. Los conceptos profundamente arraigados están cambiando rápidamente, desde la creación de espacios de trabajo en casa hasta la redefinición del funcionamiento de las redes. Se están logrando muchos avances en un período de tiempo extremadamente corto, un pequeño resultado positivo de un tiempo terrible.
Las tensiones entre EE. UU. y China están comenzando a afectar la infraestructura digital. Bajo la presión de la administración Trump, el Reino Unido y otras naciones se están moviendo hacia la prohibición de nuevos equipos Huawei en su infraestructura.
Las redes móviles parecen estar listas para la disrupción a través de tecnologías de software de código abierto, y el desarrollo avanza a un ritmo asombrosamente rápido.
Sin embargo, Estados Unidos se ha puesto al día en lo que respecta al desarrollo y la investigación de redes móviles, con estimaciones de Deloitte que sitúan la inversión de China en 24.000 millones de dólares por delante de las de Estados Unidos.
Estados Unidos está tratando de impulsar su propio ecosistema con varios esfuerzos, incluido el reciente programa DARPA de cuatro años en redes 4G y 5G: OPS-5G.
Estas iniciativas están creando una nueva mentalidad en la que las redes móviles y las RAN (redes de acceso por radio) están diseñadas para ser lo más definidas por software y agnósticas del hardware como sea posible.
Los operadores quieren alejarse del hardware propietario en las redes móviles que transportan datos entre el punto final (un teléfono inteligente de consumo) y los servicios de red, que operan en centros de datos. Esto facilitará el cambio de proveedores, ya sea por razones políticas o para ahorrar costos.
El proveedor más grande y exitoso en este espacio es Huawei, con hardware que es considerablemente menos costoso que rivales como Nokia y Ericsson.
El enfoque no es nada nuevo. Las tecnologías definidas por software han sido adoptadas por grandes actores como Facebook que ingresan a los mercados emergentes, para permitirles adoptar hardware "sin nombre" y reducir los costos.
Las tecnologías de redes definidas por software están evolucionando rápidamente a medida que los hiperescaladores persiguen ganancias de eficiencia mucho más allá del punto de rendimientos decrecientes, y esta mentalidad se ha acelerado mucho recientemente.
Algunos expertos esperan que el código abierto pueda resolver múltiples preocupaciones creadas por la cantidad mucho mayor de dispositivos conectados a redes 5G (incluida la seguridad, el uso compartido de recursos y el ancho de banda), así como abordar las influencias indebidas del gobierno sobre los proveedores al reducir la dependencia de estas redes en hardware propietario.
El RAN clásico
Para comprender cómo y por qué el código abierto debe ser beneficioso, debemos comprender el funcionamiento interno de la arquitectura tradicional de nuestras redes móviles actuales. ¿Qué sucede exactamente cuando accede a un servicio en particular desde su teléfono inteligente mientras usa datos móviles?
Una aplicación de red móvil tradicional se compone de otros tres subsistemas en red: la red de acceso, la red de transporte (a veces denominada backhaul) y la red central.
La red de acceso está formada por todos los equipos necesarios para que el teléfono móvil se conecte a la red del operador: torres de radio o antenas según cada generación de la red móvil. La red de transporte, o backhaul, está representada por todos los subsistemas que permiten que los datos se transporten a la red central del operador (centro de datos de lectura), donde se puede acceder a los servicios.
Como partes de la red móvil, la red de acceso y la red central se componen de hardware y software. La red central, que es el centro de datos del operador, ya se ha beneficiado de una gran cantidad de tecnologías de hardware y software de código abierto y, en general, los operadores del centro de datos se han beneficiado y aprovechado la interoperabilidad de los proveedores a través de interfaces abiertas y estandarizadas establecidas.
No se puede decir lo mismo de la red de acceso, que ha experimentado cambios en el diseño a medida que cada generación se adopta en masa. El hardware, el software y las interfaces patentados dominan las soluciones en este espacio: se puede considerar que un operador está encerrado dentro de un determinado ecosistema de proveedores.
Dentro de las redes heredadas como 2G y 3G, la red de acceso típica consistiría en antenas en la parte superior de un mástil conectadas a través de cables RF / coaxiales a una unidad de radio remota (RRU) y una unidad de banda base (BBU) ubicada cerca en la parte inferior de una banda base. (Figura 2a)
A medida que aumentaba el número de suscriptores móviles, también lo hacía la necesidad de un diseño más eficiente y confiable, siendo un problema principal la atenuación y dispersión de la señal a través de los cables de RF. Los últimos diseños de redes de acceso 3G y 4G utilizan una nueva pieza de hardware llamada cabezal de radio remoto (RRH) que reemplaza a la RRU en los diseños anteriores. Esto traduce las señales de radio en paquetes de datos mientras se ubica cerca en la parte superior del mástil. Los cables de fibra óptica llevan las señales a la unidad de banda base (Figura 2b).
Estas iteraciones de diseño fueron impulsadas principalmente por los propios proveedores, por lo tanto, las soluciones patentadas se diseñaron de arriba a abajo, con poca supervisión dada a la estandarización y transparencia de estas soluciones. Esto, a su vez, ha llevado a que los operadores se vean obligados a elegir un proveedor y seguir con ellos al implementar redes de acceso: software propietario que se ejecuta en hardware propietario, comunicándose entre sí a través de interfaces patentadas.
OPEN RAN
Se han propuesto varias soluciones para abordar este problema, como la RAN en la nube (cRAN), la RAN virtual (vRAN) y OpenRAN; sin embargo, las implementaciones comerciales ampliamente disponibles de estas soluciones solo han comenzado a materializarse recientemente. El objetivo es interrumpir conceptos profundamente arraigados en la arquitectura de red, con la sugerencia radical de utilizar servidores estándar y emular todo lo que hace el hardware dedicado a través de tecnologías y estándares de software de código abierto.
Esto llega incluso a reemplazar la RRU mencionada anteriormente con soluciones de red definidas por software que se ejecutan en servidores comerciales listos para usar (COTS) y reemplazan las interfaces de comunicación propietarias entre la BBU y la RRU por otras estandarizadas de código abierto. Esto cambia efectivamente el diseño de la red de acceso para que se parezca más al de un centro de datos. Dados los avances en eficiencia y sostenibilidad que la estandarización ha permitido en el centro de datos, esta es al menos una idea intrigante para explorar.
Cualquier concepto nuevo tuvo éxito con el tiempo con resultados probados y con educación, pero los proveedores de RAN definidos por software están promocionando niveles increíbles de interrupción y reducción de costos.
Por ejemplo, el documento de preguntas frecuentes de Mavenir disponible públicamente afirma: "Lo que Mavenir puede hacer a través del software virtualizado con nuestros 3.300 empleados, Nokia y Ericsson necesitan más de 100.000 personas para lograrlo".
Es importante señalar que OpenRAN se aplica a todas las generaciones de redes móviles, incluidas las redes heredadas como 2G y 3G. El informe GSMA Mobile Economy 2020 predice que 4G representará el mayor despliegue de soluciones RAN disponibles comercialmente para 2025, pero se espera que las redes heredadas aún sirvan alrededor del 22 por ciento de la base total de suscriptores.
En teoría, un operador que ejecute sus redes móviles con tecnologías OpenRAN podría asignar recursos de manera más eficiente a medida que su base de usuarios cambia de generación en generación, cada funcionalidad se ofrece a través de un software que se ejecuta en servidores COTS que se pueden administrar a través de DCIM.
El secuestro político
Al igual que con cualquier tecnología que desee un impacto global, las organizaciones que apoyan este movimiento se han unido en lo que se conoce como OpenRAN Policy Coalition, que incluye a Intel, Mavenir, Qualcomm, AT&T, Vodafone, NTT y Cisco. El grupo está tratando de impulsar la adopción de "soluciones abiertas e interoperables en la Red de Acceso de Radio (RAN) como un medio para crear innovación, estimular la competencia y expandir la cadena de suministro de tecnologías inalámbricas avanzadas, incluido 5G".
Los fabricantes de hardware dentro de este espacio como Ericsson y Nokia se han unido recientemente, prometiendo apoyar la colaboración global en los desarrollos de OpenRAN. Sin embargo, los fabricantes de hardware podrían estar respaldando a dos caballos, ya que ambos han presionado en sus presentaciones recientes de la NTIA para obtener más subvenciones y apoyo para soluciones de hardware patentadas, mientras que al mismo tiempo solicitan fondos gubernamentales para el movimiento OpenRAN.
Todos estos movimientos apuntan a una visión politizada sesgada en el clima social actual, que presenta al movimiento OpenRAN como una respuesta a todas las preocupaciones de seguridad que vienen con los proveedores respaldados por el gobierno, además de ser un arma en la guerra comercial entre China y los Estados Unidos. A pesar de estas esperanzas, se trata de una tecnología emergente y aún faltan unos años para el lanzamiento masivo, si no más.
OpenRAN IRL
En escenarios de la vida real, OpenRAN necesita algunos años más para madurar lo suficiente como para adaptarse a las redes 5G basadas en hardware actuales. Mientras tanto, los proveedores de hardware están lanzando segundas generaciones o incluso terceras generaciones de ese hardware propietario. Más allá de las ganancias de eficiencia, estos vienen con características avanzadas como empalme de redes 5G, agregación de operadores y más, lo que mantiene el hardware patentado atractivo para los operadores.
La confiabilidad de OpenRAN aún no se ha probado exhaustivamente, ya que la única implementación disponible comercialmente acaba de verse en Japón con Rakuten como operador y Mavenir como proveedor de software como parte de una implementación 4G en todo el país.
Sin embargo, parece que OpenRAN permitió a Rakuten competir con jugadores establecidos como NTT DoCoMo y KDDI para ofrecer mejores servicios a aproximadamente la mitad del costo para el consumidor final.
Mirando hacia atrás, el software reemplazado por hardware se ha convertido en la norma a medida que avanza la tecnología. Las radios AM / FM anteriores necesitaban un equipo dedicado para filtrar la interferencia, sintonizar una frecuencia particular y decodificar la señal, etc., haciéndolas del tamaño de una caja de zapatos.
A medida que los diseños de CPU se volvieron más eficientes y crecieron en rendimiento, junto con el desarrollo de conjuntos de instrucciones altamente especializados, ahora puede sintonizar su estación de radio favorita directamente desde su teléfono inteligente.
¿Por qué no aplicar la misma mentalidad hacia las redes móviles? Parece que en el futuro las redes móviles estarán definidas por software y, a juzgar por los movimientos actuales, podrían ser totalmente abiertas.