În prezent, operatorii se concentrează pe rețeaua Open RAN (Open Radio Access Network), deoarece aceasta promite o rețea RAN mai rentabilă și mai agilă, care poate fi utilizată pentru rețelele 4G, 5G și dincolo de 5G.
Figura 1: Evoluția RAN.
Proiectată pornind de la utilizarea interfețelor deschise, a hardware-ului comercial (COTS) și, eventual, a software-ului cu sursă deschisă, Open RAN oferă o serie de avantaje. Printre acestea se numără costurile mai mici. CAPEX (Capital Expenditure − Cheltuieli de capital) se poate reduce datorită economiilor de scară oferite de un ecosistem cu mai mulți furnizori, în timp ce OPEX (Operațional Expenditure − Cheltuieli de exploatare) scade, de asemenea, datorită utilizării tehnologiilor bazate pe învățare pentru a activa automatizarea RAN.
Costurile RAN mai mici permit operatorilor de telefonie mobilă să deservească cazuri de utilizare a rețelelor 5G mai sensibile la costuri, de exemplu, piețele rurale sau rețelele 5G private. De asemenea, Open RAN poate utiliza API-uri care se pot conecta cu ușurință la sistemele deschise dezvoltate de noii intrați pe piață.
Open RAN oferă eficiență și performanță îmbunătățite datorită unei mai bune gestionări a resurselor radio realizate prin intermediul controlerelor inteligente RAN (RIC − RAN Intelligent Controllers) în timp real și în afara timpului real. Extinderea capabilităților rețelei este, de asemenea, simplificată datorită infrastructurii native în cloud a Open RAN și a utilizării metodelor CI/CT/CD (Continuous Integration, Continuous Test și Continuous Deployment).
Elementele constitutive ale Open RAN
Open RAN poate fi implementată folosind fie LTE, fie 5G, și împarte hardware-ul și software-ul tradițional al stațiilor de bază în Open-Centralized Unit (O-CU), Open-Distributed Unit (O-DU) și Open-Radio Unit (O-RU), toate cu interfețe deschise.
Inginerii trebuie să înțeleagă implicațiile unei astfel de divizări, în special la nivelurile O-RU și O-DU conectate prin intermediul interfeței O-FH (Open Fronthaul Interface). De exemplu, în cazul unei stații de bază tradiționale, transmisia radio se face, de obicei, pe calea aerului (OTA − Over-the-Air). În cazul Open RAN, aceasta călătorește mai întâi ca date IQ prin O-FH înainte de a fi trimisă OTA.
Figura 2: Arhitectura O-RAN. (Sursa imaginii: O-RAN ALLIANCE WHITE PAPER, “O-RAN: Towards an Open and Smart RAN”, p.10.)
Controlerele radio inteligente exploatează potențialul unei rețele complet automatizate. Arhitectura propusă de O-RAN ALLIANCE (O-RAN) utilizează hardware COTS și software virtualizat pentru a oferi operatorilor numeroase opțiuni de implementare ierarhică în cloud. Open RAN oferă cadrul cloud pentru a ajuta operatorii să automatizeze implementarea și furnizarea de rețele de acces radio bazate pe O-RAN.
Arhitectura O-RAN constă în funcții de rețea virtualizate VNF (Virtualized Network Functions) și/sau funcții de rețea fizice PNF (Physical Network Functions). De asemenea, este inclus un cadru SMO (Service Management and Orchestration) pentru gestionarea funcțiilor de rețea.
Regim de testare ghidat de O-RAN ALLIANCE
Formată de unii dintre cei mai importanți operatori globali, O-RAN ALLIANCE definește standarde deschise și interfețe pentru interoperabilitatea între O-RU, O-DU și O-CU. O-RAN ALLIANCE dispune de laboratoare de testare cunoscute sub numele de Centre deschise de testare și integrare (OTIC − Open Testing and Integration Centers). O serie de furnizori de testare și măsurare participă la evenimentele organizate în aceste centre pentru a contribui la dezvoltarea de soluții de testare pentru verificarea și implementarea Open RAN.
O-RAN ALLIANCE oferă proceduri pentru certificarea și etichetarea echipamentelor furnizorilor − acestea asigură conformitatea, interoperabilitatea și performanța echipamentelor pe baza specificațiilor. Certificarea se aplică cu ajutorul testelor de conformitate pentru a dovedi că un dispozitiv individual supus testării (DUT) îndeplinește specificațiile tehnice O-RAN.
Se pot obține două certificări − teste de interoperabilitate (IOT) și teste end-to-end (E2E). Acestea implică mai multe DUT-uri de la diferiți furnizori. IOT evaluează interoperabilitatea perechilor DUT folosind specificațiile testului de interoperabilitate O-RAN.
Figura 3: Configurația de testare E2E pentru subsistemele O-RU și O-DU. (Sursa imaginii: “O-RAN End-to-End System Testing Framework Specification 1.0”, p. 34.)
Certificarea de integrare a sistemului E2E este definită ca o evaluare a integrării sistemului end-to-end a grupurilor de DUT care sunt implementate în conformitate cu interfețele O-RAN, utilizând specificațiile de testare O-RAN E2E.
Cerințele și metodele de testare E2E sunt similare cu cele ale unei stații de bază monolitice, dar cu secvențe de testare suplimentare care includ verificarea O-FH – verificarea interfeței RF este identică cu cea din specificațiile de testare 3GPP BTS.
Funcțiile de rețea emulate includ un simulator UE pentru testele funcționale/de sarcină, asigurând un cadru pentru evaluarea și testarea cuprinzătoare înainte de începerea testării sistemului E2E.
Testarea “Wrap-around” este utilizată pentru a verifica O-RU și O-DU și implică emularea sau utilizarea unor platforme de testare de referință pentru subsistemele relevante pentru a crea medii reale, așa cum sunt definite în O-RAN Deployment Blueprint. Platformele de testare de referință pot fi subsisteme create în scopuri comerciale sau aplicații de testare, care sunt utilizate pentru a sprijini configurația de testare “wrap-around”.
Platforma de testare de referință sau aplicația de testare ar trebui să fie capabilă să opereze online la “viteză maximă” pentru a măsura indicatorii KPI. Un instrument de testare offline poate efectua teste de conformitate O-RU, dar nu și teste de interoperabilitate și teste E2E KPI.
Testarea O-RAN ridică provocări
Pentru a implementa cu succes o rețea Open RAN, trebuie elaborată o strategie de testare cuprinzătoare. Acest lucru reprezintă o provocare din cauza mediului deschis și a multitudinii de actori care variază ca mărime și experiență. Cel puțin, elementele și rețelele Open RAN trebuie să atingă performanța sistemelor monolitice 5G.
Furnizorii de soluții de testare care sunt membri activi ai O-RAN ALLIANCE pot obține o mai bună înțelegere a specificațiilor, a dezvoltării de software deschis, a nevoilor de testare și integrare.
Printre testele care trebuie efectuate se numără:
- Test de performanță RF RU – Urmează cerințele 3GPP pentru a verifica valorile parametrice RF ale elementelor radio RU.
- Test de conformitate O-FH – Verifică conformitatea O-RU cu interfața O-FH și performanțele aferente ale O-RU.
- Test de interoperabilitate O-FH – Verifică interoperabilitatea între diferiți furnizori/impletări O-RU și O-DU.
- Testarea sistemului de la un capăt la altul – Asigură performanța subsistemului și a E2E în raport cu indicatorii KPI.
- Testarea rețelei de transport Open X-Haul (test I&M în condiții reale) – Asigură cerințele rețelei de transport.
Figura 4: Configurația testului de conformitate O-RAN Fronthaul. (Sursa: “O-RAN Conformance Test Specification 6.0”, p. 22.)
Figura 4 prezintă o configurație pentru testarea conformității O-RAN fronthaul. O-RU este conectată la echipamentul de testare O-RU (TER), care încadrează DUT și se conectează la interfața fronthaul și la interfața radio pentru a face măsurători.
TER are trei componente principale − un emulator de plan CUSM (CUSM-E), un analizor de semnal și un generator de semnal pentru efectuarea măsurătorilor RF.
TER colectează semnale RF de la DUT (Downlink: DL) și trimite semnale RF către receptorul DUT (Uplink: UL) la interfața radio. Fluxul de date DL este evaluat pe baza a ceea ce este recepționat de analizorul de semnal în domeniul RF, așa cum este radiat de O-RU. Fluxul de date UL este evaluat pe baza a ceea ce este emis de generatorul de semnal în domeniul RF, așa cum este recepționat de CUSM-E.
Atunci când efectuează teste, inginerii trebuie să fie conștienți de considerațiile specifice ecosistemului Open RAN.
Printre acestea se numără:
- Gama largă de combinații DU+RU conduce la numeroase cazuri de testare.
- RAN multi-furnizor este ceva nou pentru mulți furnizori și ingineri de testare.
- Asocierea cu integratori terți este benefică pentru a viza soluția de testare E2E bazată pe principalii jucători în cauză.
- Certificări de conformitate, compatibilitate și interoperabilitate necesare în lanțul de aprovizionare.
- Testele de capacitate, performanță și conformitate cu emularea nodurilor, interfețelor și canalelor RF Open RAN susțin principalii indicatori KPI de implementare.
- Dificultatea reproducerii în laborator a problemelor de sincronizare, latență și performanță din teren.
- Cazurile de utilizare multiple pot necesita măsurători/testări specifice.
- Necesită soluții de testare care să integreze Open RAN în implementarea existentă de tip brownfield.
Arhitectura Open RAN este utilizată în diverse industrii verticale, cu niveluri variate de personalizare. Combinată cu un număr mare de companii noi care intră pe piață, trebuie să ne asigurăm că elementele funcționează împreună fără probleme. Testarea automatizată este necesară pentru a reduce complexitatea, precum și pentru a controla costurile de testare și a reduce timpul de lansare pe piață.
Soluțiile de testare, care sunt complet integrate cu standardele și pot efectua testele prin câteva apăsări de taste, oferă acuratețea, repetabilitatea și viteza necesare. Platformele flexibile care acceptă actualizări pe măsură ce evoluează specificațiile sunt, de asemenea, benefice pentru Open RAN.
De asemenea, sunt utile soluțiile bazate pe software care actualizează automat cazurile de testare 3GPP în instrumentele de testare, economisind timp și bani pentru mediile de testare în producție.
Arhitectura Open RAN poate crea un mediu deschis care adaugă flexibilitate, inteligență și eficiență din punct de vedere al costurilor pentru rețelele 4G și 5G și își propune să contribuie la construirea unei infrastructuri mobile mai inteligente, inovatoare și rentabile.
Asigurarea adoptării pe scară largă a Open RAN necesită teste solide pentru a garanta compatibilitatea Open RAN și securitatea rețelei.
Author: Sundara Venkatesh, Market Development, Anritsu
