A hagyományos rádió hálózat (RAN) architektúrája monolitikus építőelemekre épül. Ezek a hálózatok kabinetekben baseband unitokat (BBU) tartalmaznak. A BBU-k az RF jel feldolgozását és a transport hálózaton történő továbbítását illetve a rádiós erőforrásokat menedzselik. Ez mostanra már egyre inkább változik és a rádió hálózat (RAN) architektúrája egyre nyitottabbá válik.
A telepítési architektúra szempontjából négy kulcsfontosságú RAN infrastruktúra konfiguráció létezik, ezek a D-RAN, C-RAN, vRAN és O-RAN.
A D-RAN az elosztott és a C-RAN a központosított architekt. A D-RAN klasszikus elrendezés, amelyben az RRU (Remote Radio Unit) és a BBU (Baseband Unit) minden rádióállomáson együtt található.
A C-RAN-ban több BBU egy helyen a “BBU hotelben” helyezkedik el, közös “pool” rendszert alkotva ezáltal erőforrásaik megoszthatóak egymás között.
Mindkét architektúra saját alkalmazásokat futtat speciális hardveren minden rádióállomáson, és annak összes funkciója egy helyen található, előre integrált szabadalmaztatott funkcióként, úgynevezett monolit rendszerben.
1.ábra. RAN evolúciója
Az 5G New-Radio (NR) legkorábbi releasek óta létezik a BBU szétválasztása, hogy a rádió egységen (RU) túli funkciókat distributed egységekre (DU-kra) és központosított (centralized) egységekre (CU-kra) bontják.
2. ábra. BBU szétválasztása distributed (DU) és centralized (CU) egységekre
A felosztás mellett a rugalmasság volt az egyik fontos érv, amely lehetővé teszi a hálózat üzemeltetők számára, hogy eldöntsék, hogyan helyezzék el ezeket a funkciókat és maximalizálják ezáltal a hálózat teljesítményét. A rugalmas hardver és szoftver megvalósítások méretezhető, költséghatékony hálózati telepítését teszik lehetővé. A korábbi RAN eszközök szétbontáshoz a hardver és szoftver összetevőknek interoperábilisnak kell lenniük, lehetővé téve a hálózat üzemeltetők számára, hogy a különböző gyártók egységeit keverhessék. Ezt az Open RAN az O-RAN szabványok kidolgozásával és alkalmazásával éri el.
Az Open RAN a horizontális nyitottságról szól amit nyitott interfészek tesznek lehetővé. A RAN funkciói ezeken a nyitott interfészeken kapcsolódnak egymáshoz, a rádióegység (RU) a DU-CU, a vezérlő (RIC) és az NMS/orchestrator. A rugalmasság kompromisszumokkal jár, hogy helyezkedjenek el az egyes hálózati funkciók. Az egyértelmű, hogy az RF funkcióknak az RU-ban kell lenniük, de a többi már flexibilis.
Az 5G specifikációk három fő kategóriára osztják a technológiát: enhanced mobile broadband (eMBB), ultra-low latency communication (URLLC) és massive MTC (mMTC). Az 5G-ben rugalmas, programozható (RAN) architektúra szükséges ahhoz, hogy megfeleljen a különféle vertikális alkalmazásoknak, amelyek ezeket a technológiákat használják. Annak érdekében, hogy megfeleljen a követelményeknek, különösen az URLLC és az mMTC követelményeinek, az 5G a szoftver definiált hálózat (SDN) és hálózati funkció vizualizáció (NFV) technolúgiákat egyesiti.
Az Open RAN lehetővé teszi az üzemeltetők számára, hogy kiválaszthassák és kombinálhassák a berendezéseket és a szoftvereket, hogy hálózataikat a hagyományos szállítói korlátok helyett költséghatékonyabban és flexibilesebben épithessék, bővithessék. Ezt a flexibilis és nyílt de együttmúködést az eszközök és szoftverek között a pontos és frissített szabványok biztositják. Ilyen szabvány rendszer az O-RAN. Az O-RAN specifikáció kiegészíti a 3GPP, ONAP és ETSI specifikációit és a meglévő 3GPP RAN interfészek közötti könnyebb interoperabilitás megteremtését biztositja.
O-RAN specifikáció olyan területekkel foglalkozik mint:
- Radio and the baseband processing block
- CU control plane és CU data plane.
- CU és DU szoftver és hardver szétválasztás – (CU and DU disaggregated sw from hw)
- Általános célú processzorok használata RAN-hoz, amely lehetővé teszi a különböző forrásokból származó szoftverek egyetlen hardverplatformon történő futtatását.
- Open szoftverek futása standard processzorokon (pl. x86, Arm CPU-k és GPU-k).
A jelenlegi hagyományos RAN-hoz képest, amelyet integrált platformként nyújtanak a gyártók, az Open RAN egy több beszállítóból álló RAN-rendszert hoz létre, amely a hardvert és a szoftvert nyitott interfészekkel és a hálózati funkciók virtualizációval bontja szét, valamint a hálózatokat vezérlő hosting szoftvert hoz létre. A 2. ábra összehasonlitja a hagyományos és a nyílt RAN hálózatokat.
3. ábra Hagyományos monolit és a nyílt Open RAN hálózat.
A hagyományos RAN megoldások feloldása és kompatibilitása érdekében a hálózatüzemeltetők, alkalmazásfejlesztők és rendszerintegrátorok együtt dolgoznak az Open RAN kezdeményezéseken. A virtuális Open RAN architektúra támogatjaaz intelligens rádió erőforrás szabályozást és hálózati automatizálást, csökkentve ezzel a hálózati integrációs és üzemeltetési költségeit. Az 5G hálózatok kiépítésének felgyorsulásával, a távközlési szolgáltatók az innovatív megoldásokat keresik, melyek költségcsökkenést nyújthatnak számukra.
Több korábbi riport is mutatja, hogy a teljes mobil halózati CaPex költségek kb. 70%-át a RAN hálózat kiépitése teszi ki. Az Open RAN ezeknek a költségeknek a csökkentését igéri olcsóbb eszközök nagyobb és diverzifikáltabb választékának nyújtásával a hálózatüzemeltetők számára. Mineközben az üzemeltetési költségek is csökkenhetnek az AI/ML alapú hálózat automatizálásnak és a “zero-touch” elven működő konfigurációs rendszereknek köszönhetően.
References: