Оперативность, качество, доступные цены!
info@smart-sps.ru

Москва, ул. 6-я Радиальная, д.9​

Сети радиодоступа O-RAN

 

5G - ключевая движущая сила перехода к открытым сетям радиодоступа (O-RAN). Уплотнение сети 5G  будет расти экспоненциально, и операторы мобильной связи должны будут внедрять новые стандарты сети для улучшения использования ресурсов. Кроме того, существующая сетевая инфраструктура и традиционные передовые технологии просто не в состоянии удовлетворить возросший спрос и пропускную способность, возникающие в связи с 5G. Спасти ситуацию может внедрение сетей O-RAN для перехода на 5G.

Параллельно развивались такие инновационные технологии, как виртуализация и программно-определяемые сети (SDN). Эти технологии теперь могут быть интегрированы в сети радиодоступа. С помощью O-RAN операторы мобильных сетей могут максимизировать производительность своих сетей и оптимизировать свои капитальные и эксплуатационные расходы (CAPEX/OPEX). Например, Rakuten Mobile рассчитывает сэкономить 30% на капитальных затратах и ​​28% на операционных затратах за счет перехода на O-RAN.

O-RAN предлагает операторам мобильной связи значительный потенциал. Открытая сеть способствует инновациям, открывая дорогу новым участникам, и эти сети также основаны на стандартах, что обеспечивает возможность взаимодействия между оборудованием от разных поставщиков.

 

Парадигма O-RAN

 

Обеспечивая большую гибкость построения сетей, O-RAN также представляет собой изменение парадигмы для операторов мобильных сетей. До сих пор базовая станция представляла собой единый объект, поставляемый одним поставщиком сети, поэтому она тестировалась как единое целое. В O-RAN базовая станция состоит из разных компонентов от разных поставщиков.

 

Основные компоненты O-RAN включают:

·         Центральный блок (O-CU), который обрабатывает уровень протокола конвергенции пакетных данных (PDCP) протокола между сетью и пользовательским оборудованием.

 

·         Распределенный блок (O-DU), который обрабатывает уровень доступа к среде (MAC), уровень радиоканала (RLC) и высокий физический уровень (H-PHY).

 

·         Радиоблок (O-RU), который выполняет быстрое преобразование Фурье (FFT), некоторое формирование диаграммы направленности и предварительное кодирование.

 

·         Интеллектуальные контроллеры RAN (RIC), которые включают RIC не в реальном времени, который собирает информацию из O-DU, O-CU и O-RU, выполняет аналитику и использует машинное обучение (ML) и искусственный интеллект (AI) и RIC, работающий в реальном времени, который передает команды сетевым элементам.

Рис. 1. O-RAN включает в себя различные компоненты

 

Операторам мобильных сетей необходимо собрать эти элементы вместе и обеспечить бесперебойную работу компонентов, которые они получают от разных поставщиков. Несмотря на то, что существующие спецификации детализированы, есть место для интерпретации, что создает проблемы.

 

Проблемы тестирования O-DU

 

Хотя тестирование совместимости необходимо для всех компонентов O-RAN, с этой точки зрения DU представляют собой серьезные проблемы. Для начала реализация управления (M-plane) может вызвать проблемы, потому что DU ожидает определенных параметров при реализации M-плоскости и прекращает работу, если эти условия не выполняются. Это может быть серьезной проблемой, потому что модели YANG, которые помогают управлять радиоустройствами, имеют более 6000 параметров, из которых менее 3% являются обязательными, а поставщики сетей также реализуют специальные протоколы.

Кроме того, существует большая гибкость в спецификации O-RAN для последовательности вызова. Некоторые DU пропускают процесс получения схемы или перестают работать, если поведение RU отличается от их ожиданий.

Блоки DU также могут прекратить работу, если отсутствуют определенные параметры протокола. Например, некоторые DU прекращают работу, если параметры протокола динамической конфигурации хоста (DHCP) не соответствуют их ожиданиям.

Спецификации O-RAN включают множество реализаций для плоскости управления (C-plane) и места пользователя (U-plane), и отображение этих плоскостей будет меняться в зависимости от типа RU. DU предназначены для работы с конкретным типом RU, моделью формирования луча и степенью сжатия. DU обычно поддерживает либо O-RU «категории A», которые не являются блоками радиосвязи без предварительного кодирования, либо O-RU «категории B», которые являются блоками предварительного кодирования, которые поддерживают сжатие модуляции. Они также обычно поддерживают только одну модель формирования луча - предопределенную, основанную на весе, атрибуте или канале - и каждая модель имеет определенные методы и параметры.

Все эти варианты отлично подходят для инноваций, но разнообразие реализаций протоколов создает значительную проблему с точки зрения тестирования. Кроме того, критически важна проверка сроков выполнения работ. O-RU должен быть тесно синхронизирован с DU для таких функций, как дуплекс с временным разделением (TDD), множественный вход / множественный выход (MIMO) и агрегация несущих с множеством RU.

Наконец, многопользовательский MIMO (MU-MIMO) требует тесного сотрудничества с поставщиком O-DU. Альянс O-RAN стандартизировал обмен данными через интерфейс O-RAN, но использование зондирующего опорного сигнала (SRS) и диаграммы направленности луча зависит от производителя.


Решения для тестирования O-RAN и сценарии использования

Чтобы преодолеть эти проблемы, вам понадобится тестовое решение, которое предоставляет широкие возможности для охвата RU от разных поставщиков. Гибкость M-плоскости требует симуляции нескольких поведений от разных RU. Ваше тестовое решение должно поддерживать O-RU категорий A и B, а также функции плоскости синхронизации (S-plane) в соответствии со спецификацией O-RAN.WG4.CUS.0-v05.00, чтобы вы могли проверить синхронизацию. Согласование с конкретными реализациями требует поддержки формирования диаграммы направленности и адаптации MU-MIMO.

На рисунке 2 показана возможная конфигурация для тестирования неавтономного (NSA) O-DU 5G с использованием реальной развитой сети с пакетным ядром (EPC).

Рис. 2 Симулятор RU и генератор трафика позволяют тестировать 5G NSA O-DU

 

В этой конфигурации имитатор RU подключается к DU через интерфейс eCPRI предварительной передачи и использует привязку LTE через интерфейс X2 для подключения к CU. Симулятор использует интерфейс S1-AP для подключения к базовой сети. Генератор трафика обеспечивает нагрузку на сеть.

Для автономного (SA) тестирования 5G конфигурация может быть намного проще, поскольку симулятору RU не нужно имитировать eNB (рисунок 3). Имитатор RU просто подключается к DU с помощью интерфейса eCPRI.

Рис. 3. Имитатор RU и генератор трафика обеспечивают более простую конфигурацию для тестирования 5G SA O-DU

 

Однако полное тестирование O-DU требует циклического тестирования. На рисунке 4 показан пример конфигурации для циклического тестирования O-DU с имитацией EPC в контексте 5G NSA.

Рис. 4.  Имитатор RU подключается к имитатору базовой сети, чтобы обеспечить сквозное тестирование O-DU в среде 5G NSA

 

Имитатор RU подключается к DU через интерфейс eCPRI и к CU через привязку LTE интерфейсом X2, но использует интерфейс S1-AP для подключения к имитатору базовой сетью.

На рисунке 5 показана установка для 5G SA с имитацией базовой сети 5G. Как показано на рисунке 2, имитатор RU подключается к DU с помощью интерфейса eCPRI, имитирующий базовую сеть 5G.

Рис. 5.  Имитатор RU и симулятор базовой сети позволяют тестировать O-DU в среде 5G SA.


Решение проблем тестирования совместимости O-DU

 

Движение O-RAN набирает обороты. Компании, производящие оборудование на основе стандартов O-RAN, стремятся к быстрому совершенствованию технических характеристик. Повышенная гибкость, обеспечиваемая O-RAN, также представляет собой смену парадигмы для операторов мобильных сетей, которым теперь необходимо объединить различные сетевые элементы. Обеспечение бесперебойной работы компонентов, полученных от разных поставщиков, стало главным приоритетом. Тестирование совместимости может быть сложной задачей, особенно для DU из-за высокой гибкости в реализации протокола и необходимости жесткой синхронизации с RU. Решения для тестирования, которые предоставляют широкие возможности для охвата RU от разных поставщиков, имеют решающее значение для успешного тестирования функциональной совместимости O-DU.

 

Источник: www.edn.com