RAN

Több szolgáltató is megkezdte hálózatának felhőalapú környezetbe való migrálását virtualizációval. A virtualizáció a központi hálózatokban kezdődött a vEPC-vel ami a SW-nek a HW-től való elválásának a formája. A központi hálózat virtualizálását a RAN hálózatok virtualizálása és felhóbe helyezése követte. A Cloud-Native alapú 5G teljes előnyeinek elérése érdekében, amely nagyobb szolgáltatási agilitást, erőforrás-rugalmasságot és skálázhatóságot biztosít, a hálózat üzemeltetők megkezdték a RAN összetevők felhőbe (Cloud) való áthelyezését. A vRAN a RAN egy olyan változata, amelyben a digitális funkciók egy része vagy mindegyike szoftverbe van implementálva egy felhőplatformon. De amig a vRAN-t továbbra is egyetlen gyártó HW és SW eszközei alkotják, addig az Open RAN támogatja a különböző gyártók által gyártott hardver és szoftver elemeket. Mindezt úgy éri el, hogy nyílt interfészeket használ a hálózati elemek között.

Az OpenRAN-t támogató üzemeltetők és szervezetek célja, hogy csökkentsék az új gyártók piacralépésének akadályait és hogy fokozzák a versenyt széles innovációs bázis megteremtésével.

RAN – vRAN – Cloud RAN – Open RAN

A hagyományos RAN hálózatok általában egyeten gyártó által szállitott és implementált hálózatok. Az eszközök, mint Rádió egység (RU) a Base Band egység (BBU) és a központi egység (CN) mind célhardver alapú eszközök amint a gyártó speciális célra tervezett és gyártott, igy más célra nem felhasználható. A BBU HW-t nem lehet RU vagy CN hardverként használni és forditva sem. Ezeken a HW eszközökön futó szoftverek is speciálisan a célra tervezettek és csak a célnak megfelelően használhatóak. Egy BBU SW nem fog a CN HW-en működni, sem a RU-n futni.
Ezek a jellemzők máris megmutatják a hagyományos RAN hálózatok limitáltságát. Az előnyei ezeknek a hálózati eszközöknek, hogy kipróbált és jól működő eszközök magas megbizhatósággal és a sajat gyártó ökoszisztémáján belül jól együtt működnek.

vRAN

A vRAN a hagyományos RAN hálózat elemeit használja de itt már az eszközök (BBU , RU , CN) HW-ek és a rajtuk futó SW-ek szétválasztásra kerültek. Ezt disaggregációnak nevezik. A vRAN (virtuális RAN) eszközök HW-e már nem szükségszerűen cél hardver hanem egy általános célű x86 HW is lehet. Ezt nevezik CoTS HW-nek (Commercial of The Shelf). A CoTS HW-en futó SW már nem cél hardverhez kötött de célszoftver, a tervezett funkciót látja el. Az RAN eszközök virtualizálását „Network Function Virtualization”-nek (NFV) nevezik. A virtualizált hálózati funkcókat (Virtual Network Function) már a felhőbe is lehet helyezni ezzel HW eszközt megtakaritva és üzemeltetési költséget csökkentve .
A vRAN előtt a 4G központi hálózatot (CN) virtualizálták és helyezték a felhőbe, ez a vEPC (virtuális EPC). A vRAN és vEPC azonban még mindig egyetlen gyártó által gyártott és zárt interfészekkel rendelkező hálózat.

Cloud RAN

A Cloud RAN nem más mint a vRAN felhőbe telepített változata. Mostanra már szinte mindegyik nagyobb és ismert gyártónak van vRAN és vEPC eszköz készlete a felhőben való elhelyezésre.
A Cloud RAN hálózatok előnyei. hogy nincs HW költség, az üzemeltetési költség alacsony a megbizhatóság pedig magas. A SW a HW-től független, könnyen bővithető a hálózat, szükség esetén flexibilisen alakitható ha több erőforrásra van szükség.
A Cloud RAN hálózatokban megkülönböztetnek publikus felhőben elhelyezett vagy privát felhőben elhelyezett hálózatokat, illetve vannk még hybrid felhők is amik a két változat kombinációi. Ezeket a felhő típusokat a hálózat üzemeltetők úgy tudják kombinálni, hogy a felhasználói adat sikot (user plane) a privát mig a kontrol sikot (control plane) a publikus felhőben helyezhetik el. Erre akkor lehet a hálózat üzemeltetőknek szükségük, ha a helyi hatóságok magasabb ugyfél adat védelmet követelnek, mint amit a publikus felhő szolgáltató képes nyújtani. A felhasználói adat sik (user plane) és a kontrol sik (control plane) szétválasztása a virtualizació fontos része, ami további flexibilitást ad a hálózat üzemeltetőknek.
Mégtöbb flexibilitást ad, hogy a vBBU-t (ami tartalmazza a vDU és vCU funkciókat) a központi egység (vEPC) közelébe vagy a Rádió egység (RBS torony) közelébe helyezhetik el.
A Rádiós egység (RU) közelében elhelyezett vBBU-t az ugynevezett „Edge Cloud”-ba helyezik ilyen esetben. Ennek előnye az „Mobile Edge Computing” (MEC) funkciók kihasználása. Ez főleg „Mobile Privat Network” (MPN) esetekben hasznos ahol a nagy mennyiségű adatot célszerűbb helyben feldogozni vagy biztonsági okok miatt előnyosebb a vBBU közeli elhelyezése.
A Cloud RAN, hasonlóan a vRAN-hoz egyetlen gyártó által gyártott és zárt interfészekkel rendelkező hálózat.

Open RAN

Az Open RAN hozta el az igazi flexibilitást a hálózat üzemeltetőknek. Ez a hálózati architektúra már nem csak a RAN eszközök HW és SW szétválasztását (disaggregation) támogatja, hanem a RAN eszközök közötti interfészek megnyitását is. Mig a vRAN és a Cloud RAN is megállt a network funkciók virtualizálásánál és a funkciók közötti zárt interfészeket továbbra is a saját fejlesztéseik alapján a 3GPP szabványok figyelembe vételével gyártják addig az open RAN nyitott intefészeket használ. Ezek a nyitott interfészek a „disaggregált” hálózati eszközök között jelentik az igazi open RAN-t. Természetesen a user és control plane itt is szét van választva.
Az open RAN a nyitott interfészekkel és a gyártófüggetlen HW és SW eszközökkel a hálózat üzemeltetők előtt új lehetőségeket nyit. A technológia költséghatékony implementálása lehetővé teszi a távoli nehezen lefedhető területekre való szolgáltatás kiterjesztését vagy a nagy felhasználói sűrűségű helyek denszifikálását alacsony költségen.
Az open RAN támogatja a satelit transport hálózatokat is ami megkönnyiti a nagyon nehezen elérhető helyek felé is a szolgáltatást.
Az open RAN támogatja továbbá a multi-operátor konfigurációkat is mint a MORAN vagy a MOCN.

O-RAN

Az O-RAN Alliance (O-RAN) egy 2018-ban alapított globális szövetség, amely mára közel 30 szolgáltatóból és több mint 200 szállító cégből áll. Az O-RAN Alliance egy viszonylag új szervezet, amely a 3GPP szabványok alapján a RAN számára készít kiegészítéseket. A szövetség részletes terveket (blueprinteket) készít RAN megoldásokhoz, amelyek lehetővé teszik a különböző gyártóktól származó alkatrészek, mesterséges intelligencián alapuló szoftverek és a gépi tanulást lehetővé tevő mechanizmusok alkalmazását egyetlen hálózaton belül a hatékonyabb hálózatkezelés és orchesztráció érdekében.

Az O-RAN specifikációs munka technikai munkacsoportokra (WG) oszlik fel, amelyek a Műszaki Irányító Bizottság felügyelete alatt állnak. A munkacsoportok mindegyike lefedi az O-RAN architektúra egy részét. A munkacsoportok nyitva állnak a tagok és közreműködők előtt.

Konklúzió

A vRAN egy virtualizált hagyományos RAN hálózat, de nem Open RAN még ettől mert a hálózati elemek közötti intefészek még nem nyitottak.

A Cloud RAN egy felhőben telepített vRAN zárt interfészekkel, emiatt még nem ez sem Open RAN.

Open RAN egy vRAN vagy Could RAN hálózat, ami már nyitott interfészeket használ a hálózati eszközök között és ami támogatja a több gyártós beszállító környezetet HW és SW terén egyaránt.

O-RAN egy globális szövetség, amely a 3GPP alapján terveket és szabványokat készít az Open RAN hálózat számára, hogy a több gyártó által készytett HW-ek és SW-ek harmónikusan működjenek együtt a hálózaton belül.