Funkcionális Felosztás az Open RAN-ban 1.

A

A rádió hálózatokra vonatkozó szabványok lehetőséget kínálnak a gyártóknak és hálózat üzemeltetőknek a hálózati funkciók helyének meghatározására. Ezek a funkcionális felosztási lehetőségek a hálózati szolgáltatásoktól és a rendelkezésre álló transport hálózattól függenek.
Az open RAN hálózatok lehetőséget kínálnak arra, hogy a hálózati funkciókat a hálózatban különböző helyeken helyezzék el. A funkcionális felosztási opció flexibilis hálózat optimalizálást tesz lehetővé az üzemeltetők számára.

Az 5G és Open RAN Logikai Funkciói

Az 5G NR hálózat szétbontása három logikai funkciót definiál (RU, DU és CU) és ezek között a funkciók között pedig új interfészeket is meghatároz. Az Open RAN előtti hálózatokban leggyakrabban a backhaul transportra volt szükség és csak elenyésző számban kellett a fronthaul transport. Az Open RAN a backhaul mettel már front (Fronthaul) és középső (Midhaul) transport hálózatot is definiál . Ezek a nyílt interfészek növelik a rugalmasságot és méretezhetőséget, ami új lehetőségeket nyit a hálózati architektúrában.
Az Open RAN elosztja a baseband processzing funkciókat a logikai elemek között (DU és CU) és leválasztja a rádió egységet (RU). A 3GPP több felosztási opciót is meghatároz, melyeket a hálózati funkciók közötti felosztásnak neveznek. A felosztások meghatározzák, hogy a logikai funkciók hogyan kapcsolódnak egymáshoz, és milyen konkrét tevékenységeket végeznek.

A hálózat kiépítésekor az üzemeltetők az általuk nyújtott szolgáltatások és a rendelkezésre álló transport hálózatok jellmzői alapján a legjobb funkcionális felosztást választhatják. A távközlési berendezések gyártói pedig eldönthetik, hogy melyik opció támogatja a legjobban az általuk megcélzott piacokat. Egyetlen funkcionális felosztás sem felel meg minden forgatókönyvnek, így nem mindig egyszerű meghatározni, hogy melyik lehetőség kínálja a legjobb megoldást. A felosztási opcióknak köszönhetően azonban lehetőség van a felosztások közül kiválasztani az adott architektúra vagy szolgáltatás számára legmegfelelőbb alternatívát. Igy macro cellák számára vagy small cellák számára is kiválaszthatóak a megfelelő felosztási opciók.

3GPP felosztási opciók

A 3GPP összesen 8 funkcionális felosztási opciót határoz meg a 38.801 számú szabványban, az alábbiak szerint:

Az alábbi ábra mutatja a 3GPP szerinti 8 Funkcionális Felosztási opció elhelyezkedését a protokol szintek között.

Source: Intel

1.ábra. 3GPP szerinti 8 Funkcionális Felosztási opció

A funkcionális felosztási opciók meghatározásakor a felosztások a fronthaul és midhaul interfészekre vonatkoznak ahol a protokolok magasabb szintű funkciói a CU és a DU között választhatók szét mig az alacsonyabb szintű protokolok a DU és RU között oszlanak meg. A gyakorlatban az üzemeltetők és gyártók a CU és a DU között azt a felosztást preferálják leginkább, ahol a CU tárolja az RRC és a PDCP funkcionalitást, mig a DU az RLC és MAC funkcionalitást, a PHY funkció pedig megosztott a DU és RU között.
A 3GPP által meghatározott nyolc fő funkcionális felosztási opción belül az option 7 abban különbözik a többi opciótól, hogy itt 3 sub-opció is definiált: 7-1, 7-2 és 7-3 .

Funkcionális Felosztások DRAN és CRAN Hálózatokban

Az alábbi architektúrák (2.ábra.) összehasonlitást mutatnak be az distributed RAN (DRAN) és központosított RAN (CRAN) között a funkcionális felosztására. A DRAN hálózat az, ahol a BBU vagy teljesen integrálva van a rádió toronyban, vagy integrálva van egy elosztóhelyen a torony közelében. A CRAN a központosított RAN hálózatban a BBU a rádió toronytól távol a központi hálózat CN közelében helyezkedik el.

2.ábra. DRAN és CRAN funkionális felosztási lehetőségei

A 2.ábrán látható, hogy a DRAN hálózatnál az elsó esetben a BBU az RU-val együtt a rádió toronyban vagy közelében helyezkedik el és nincs Fronthaul interfész a két egység között. Az egyetlen interfész a Backhaul a BBU és CN (core network) között. Itt nincs funkcionális felosztás a hálózati funkciók között.

A DRAN hálózat második példájánál a BBU már az RU-tól külön helyezkedik el és Fronthaul köti őket össze. A 3GPP szerinti option 2 felosztás szerint a Layer 1 és Layer 2 protkolok az RU-ban mig a Layer 3 protokolok a BBU-ban helyezkednek el. A BBU-t a CN-el a Backhaul köti ossze.

A DRAN harmadik példája az option 7 felosztást mutatja. Az RU és BBU között a felosztás az option 7 szerint történik ahol a a Layer 1 (PHY) alsó és felső szintre van kettéválasztva és a felső PHY protokol szint a BBU-ban az also pedig az RU-ban helyezkedik el.

A CRAN példában a BBU és RU között az option 7 felosztás látható mig a BBU-n belül a DU és CU között az option 2 felosztás látható, ami a RLC és PDCP protokolok között választja szét a DU-t a CU-tól.

A CRAN utolsó példája pedig egy centralizaált BBU megoldást mutat ahol a BBU a CN-el együtt helyezkedik el és az RU felé a Fronthaulon az option 7 felosztást alkalmazták.

A fenti példák mutatják, hogy hasonló opciók alkalmazhatóak mind a DRAN és a CRAN esetében a különbség csak a felosztás helyét illetően van.

A CRAN-nál a DU-nak az RU-hoz közeli elhelyezésénél a DU és CU között egy midhaul interfészre is szükség van ahol a funkcionális felosztás leggyakrabban az option 2.

A DRAN esetén mivel a BBU tartalmazza a DU-t és CU-t is egyban igy nincs midhaul és nyilt funkcionális felosztás közöttük.