Mi az Open RAN?

A

“Az Open RAN egy koncept a hardver és a szofver szétbontására, nyilt szoftverek és nyílt interfészek létrehozása a vezeték nélküli távközlésben.”

(Parallelwireless)

A

Open RAN Koncept

Az Open RAN (Open Radio Access Network) egy olyan olyan továbbfejlesztett RAN architektúra, amely a RAN-t több nyitott, független eszközre osztja a szintén nyilt interfészek által. A cél az, hogy az üzemeltető megvásárolhassa ezeket a hardvereket és szoftver elemeket a különböző beszállítóktól szabadon kiválasztva a számára legjobban megfelelő opciót. Ez új alternativát ad az üzemeltetőknek, hogy hálózati eszközeiket a fejlesztéseik során a jelenlegi piacot domináló nagy gyártók mellett újabb piaci szereplők eszközeivel egészitsék ki

Az Open RAN egy nyílt, intelligens és nagy rugalmasságú virtualizált platformon telepített rádió hálózatot jelent. Az Open RAN egyrészt a hardver és a szoftver szétválasztásáról szól, ahol általános célú hardver és nyilt szoftver standard processzoron fut és nyitott interfészeket használ, másrészt arról, hogy nyílt interfészeket alkalmaz ezen funkciók és hálózati elemek között. Mindez a hálózati eszközök hardvereinek és rajtuk futó szofverek keverhetőségét nyújtja.
Az Open-RAN az O-RAN Alliance által kidolgozott szabványokon alapul, amely globális szövetség, amelyet 2018-ban alapítottak a követelmények és szabványok meghatározására. Az O-RAN négy funkcionális blokkra épül:

Az Open RAN technológia a specifikációk alkalmazása alapján teszi lehetővé a RAN szoftver- és hardver komponenseinek létrehozását, ezzel biztosítva az egyes összetevők közötti együttműködést. Ezáltal a távközlési hálózatok üzemeltetői kiválaszthatják és kombinálhatják a számukra legmegfelelőbb hálózati megoldásokat, abban a tudatban, hogy az összetevők probléma mentesen fognak együtt működni egymással, illetve a hálózat korábbi hagyományos RAN összetevőivel is. Ezt az olyan szabványok és specifikációk garantálják amiket az O-RAN Szövetség fejleszt és ellenőriz.

A hagyományos RAN BaseBand egysége (BBU) az Open RAN-ban központi egységre (CU), és distributed egységre (DU) oszlik meg. Ezek között nyíilt interfések tartják a kapcsolatot. A DU nyílt fronthaulon keresztül kapcsolódik a rádióegységhez (RU)

1.ábra. Átmenet a Hagyományos RAN Technológiaból az Open RAN Technológiába

Az Open RAN architektúrája hasonló a hagyományos 3GPP iáltal definiált hálózati architektúrához, de az Open RAN-ban ezeket a hálózati entitásokat a nyílt interfészeknek köszönhetően különböző gyártók fejleszthetik, egymástól függetlenül, de szigorú specifikációk szerint. Ezen kívül a RAN intelligens controler (RIC) kikerül a CU és DU egységeiből. A RIC lehetővé teszi a felügyeleti interfészek gyors és flexibilis elérését, mint a rádió erőforrás menedzsment (RRM) vagy az automatikus hálózat konfiguráció (SON) funkciókat, amelyek a rádióerőforrásokat és a hálózat működését szabályozzák. Az Open RAN-ban itt találhatóak a hálózat automatizálására szolgáló mesterséges intelligencia (AI) modellek is.

Az O-RAN specifikációi a következőkkel foglalkoznak:

• Funkconális Disaggregáció: A RAN szétválasztása az említett funkciókra (CU, DU, RU, RIC), valamint a RAN interfészek megnyitása.
• Nyílt ökoszisztéma: Olyan nyílt ökoszisztéma létrehozása, ahol különböző gyártók adják a CU és DU és a RIC-t , szintén mások a funkcionalitás fejlesztők (rApp / xApp fejlesztők), és mások az integrátorok is, akik a teljes rendszert felépitik és az üzemeltető rendelkezésére bocsátják végül.
• SW and HW disaggregáció: A SW leválasztása az HW-ről, mely a hálózat üzemeltetői számára számos lehetőséget kínál a különböző HW-szolgáltatók más SW-szolgáltatókkal való keverésére, hogy rugalmasabbá és költséghatékonyabbá tegyék RAN-jukat.
• RIC mangement: Intelligens menedzsment, amit a RIC tesz lehetővé, a mesterésges intelligencia beágyazásával AI modellek és különféle speciális RRM funkciók segítségével, mint például a Traffic Steering, Mobility Management, Interference Management stb…

A

Az Open-RAN Architectura Eszközei

Az Open RAN architekturát alapvetően három eszköz alkotja: RU (Rádio Unit), DU (Distributed Unit) és CU (Central Unit).

• RU: Ez a rádiós hardveregység, amely az antennára küldött és az antennáról küldött rádiójeleket digitális jellé alakítja. Kezeli a digitális front end-et (DFE) és az alsó PHY réteget, valamint a digitális beamforming funkciót.

• DU: Az elosztott egység szoftvere, amelyet a helyszínen telepítenek egy COTS hardveren. A DU-szoftvert lehet az RU közelében telepíteni vagy attól távol és a CU-val egyben is. A DU kezeli az RLC-t, a MAC-t és a PHY-réteg egyes részeit.

• CU: A központi egység főként RRC, SDAP és PDCP protokollrétegeket foglal magában, és a nem valós idejű RRC, PDCP protokollverem funkciókért felel.

A CU telepíthető a felhőben is, hogy támogassa a Core Network UPF-t és az cloud computing funkcióit. A CU-t és DU-t az F1 interfész köti össze. Egy CU-hoz egy vagy több DU is kapcsolódhat.

2.ábra. Basic Open RAN Architectura az O-RAN alapján

A

A RIC Funkciója Open RAN-ban

Az Open RAN architektúrán belül az egyik központi komponens a RAN Intelligent Controller (RIC), amely nyílt hosting platformot biztosít, és a RAN funkciók vezérléséért és optimalizálásáért felelős. A RIC pontosabb és hatékonyabb kontrol és optimalizálási folyamatok érdekében az AI/ML-t is alkalmazza a döntéshozatali funkcióiba.

A RIC két tipusa működik együtt, egymast kiegészitve: közel valós idejű (Near-Real Time RIC) és nem valós idejű (Non-Real Time RIC).

A közel valós idejű RIC (Near-Real Time RIC) több RAN elemet vezérel egyidőben, beleértve a CU-kat és a DU-kat, és olyan hálózatoptimalizálási műveleteket hajt végre, amelyek egy másodperc alatt zajlanak.

A nem valós idejű RIC (Non-Real Time RIC) a hálózatkezelési feladatok elvégzésében segit, és az 1 másodpercnél hosszabb vezérlőhurkoknál működik.

Lényegében a Non-RT RIC biztosítja a Near-RT RIC számára a hálózati és előfizetői adatokat az AI-alapú ajánlások mellett, míg az utóbbi valós idejű optimalizálást biztosít a mobilitás kezeléséhez. Ezenkívül a Non-RT RIC magas szintű minőségbiztosítást nyújt a mért és elért QoE eredmények figyelésével.

3.ábra. RIC Intelligent Controller az O-RAN alapján

A

A Funkcionális Split az Open RAN-ban

Az O-RAN javasolt koncepciói és architektúrái funkcionálisan osztott RAN koncepciót használnak. Nyolc ismert módszer létezik a RAN funkcionális felosztására, ami processzálás valamilyen felosztását éri el a Protokol Stack különböző rétegei között. Az alábbi ábra a nyolc lehetőséget foglalja össze.

Source: NGNM

4.ábra. RAN Split Options

Az O-RAN a 7-2 opció használatát javasolja, amely egy felső PHY rétegre és egy alsó PHY rétegre osztja fel a PHY Layer 1 réteget.

source: Small Cells Forum

5.ábra. Open RAN Functional Split 7.2

A

Az Open RAN Előnyei

Az Open RAN a hálózat üzemeltetők számára számos előnyt jelent.

Lehetőség speciális beszállitók számára
A belépési korlátok lebontása lehetővé teszi az üzemeltető számára, hogy több speciális beszállítóval működjön együtt. Szoftver területen ez inkább releváns, mert a hálózat intelligensebbé válásával speciálisabb megoldásokra van szükség.

Az innováció
A gyártók és fejlesztők közötti verseny ösztönzi az innovációt.

Energiahatékonyság
Az Open RAN inteligens megoldásai lehetővé teszik az energiahatékonysági növelését.

A

Összefoglalva

Az Open RAN a virtualizált hálózatok nyílt interfészek használatával történő megvalósitása általános célú hardveren nyílt szoftverkörnyezetben. Ez nagyobb rugalmasságot tesz lehetővé a hagyományos RAN architektúrákhoz képest, valamint OPEX és CAPEX megtakarításokat biztosít, miközben elősegíti az innovációt.

Az Open RAN lebontja a hagyományos monolit rendszerű RAN hálózatot, hogy helyette egy flexibilisebb, nagyob diverzifikációt megengedő és innovativ megoldást nyújtson. Az Open RAN technológia új lehetőséget ad a szolgáltatók kezébe, hogy hálózatukat modernizálják általános célú hardvereken nyilt forráskódú szoftvereket futtató eszközökkel és innovatív AI/ML alapú inteligens vezérlők segitségével magas szinvonalú szolgáltatást nyujtsanak előfietőiknek.

Hagyományos RAN

Open RAN