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我们的基站,我们的RAN,正迎来一场开放化、智能化变革

2019-11-11 19:45:20    创事记 微博 作者:   

你一定玩过手游,那你知道手持式游戏机的发展史吗?

最早的手持式游戏机始于上个世纪80年代,只能玩一个或几个限定的游戏,官方不支持更换软件,要玩新的游戏就得另外购买游戏机。

如今这种游戏机已成为记忆,我们都用智能手机玩游戏了。智能手机可以随时下载和体验不同的新游戏,不必再像过去那样需重新购买专用游戏机。

我们的无线接入网(RAN),我们的基站,也在经历类似的变革。

未来的无线接入网,也需要像智能手机一样,软硬件是分开的,可以基于通用的硬件平台和开放的接口开发不同的APP应用,从而激发服务创新,培育出更庞大、更具活力的产业生态。

这个无线接入网,叫O-RAN,即开放式RAN。

O-RAN,绝对是近两年移动通信行业最火的名词之一。就在几天前,它再次成为业界关注的焦点。

O-RAN联盟成立于2018年2月,于2019年9月召开了第一次工作组会议,如今又成立了开放无线网络测试与集成中心,可以说进展速度之快超出了预期。

所以,是时候来详细聊一聊O-RAN了!

O-RAN联盟由中国移动、AT&T、德国电信、NTT DOCOMO和Orange五家运营商于2018年2月发起成立,由原来的C-RAN联盟和xRAN论坛合并而成,其中,C-RAN联盟主要由中国企业组成,xRAN论坛主要由AT&T、NTT DOCOMO等美日韩和欧洲企业组成。

截至2019年3月,O-RAN联盟已有21家运营商和超过55个贡献者成员。

▲O-RAN运营商成员

▲O-RAN贡献者成员

  O-RAN愿景:开放与智能  

通过提升无线接入网(RAN)的开放性和智能化,使能移动通信网络软件化、虚拟化、灵活化、智能化和更节能,这是O-RAN的愿景。

开放

指通过开放和标准化的接口、虚拟化的网元,让无线接入网像玩积木一样实现模块化组网,使能无线接入网部署成本更低、功能扩展更灵活,并通过开源软件和统一的硬件参考架构使能无线产业生态更具活力,激发更多创新。

接口开放化可实现来自不同供应商的组件之间的互操作性,从而可引入更多的供应商,激发市场竞争活力。

接口开放化还能引入丰富的应用和服务,比如引入人工智能提升网络自动化水平,与边缘计算配合创新服务等。

网元虚拟化指解耦传统软硬件一体的专用通信设备,将功能软件运行于通用硬件平台,以降低RAN部署成本,提升RAN的扩展灵活性,并实现根据不同的业务场景按需定制网络。

智能

就是基于网元实时信息收集和AI技术来构建一个更智能的网络。

5G时代的网络更复杂,支持的业务更加多样化,传统人肉运维和网优模式难以持续,基于AI驱动的网络自动化至关重要,为此,O-RAN联盟希望将基于AI的网络自动化与O-RAN开放式接口相结合,以开创网络运维运营新纪元。

  O-RAN参考架构  

参考架构是O-RAN联盟所有工作的基石,其主要包括三层:

non-RT RIC

非实时RAN智能控制器

non-RT,non-Real Time,非实时;RIC,RAN Intelligent Controller,RAN智能控制器。

RAN智能控制器分为非实时和近实时两层,非实时指时延大于1秒,近实时指时延小于1秒。

非实时RAN智能控制器位于网络管理平台,执行策略管理、RAN分析和基于AI的功能管理,它通过开放和标准化的A1接口连接近实时RAN智能控制器。

near-RT RIC

近实时RAN智能控制器

近实时RAN智能控制器通常位于基站(eNB或gNB)侧,负责基于AI的无线资源管理,以及提供QoS管理和无缝切换控制等新功能。

近实时RAN智能控制器北向通过A1接口与非实时RAN智能控制器连接,南向通过E2接口与CU(中央单元)和O-DU(分布式单元)连接。

多RAT CU协议栈

Multi-RAT CU Protocol Stack,多RAT CU协议栈,该功能层支持各种协议栈,包括4G和5G无线接入技术。

多RAT CU协议栈支持虚拟化,支持3GPP定义的F1/W1/E1/X2/Xn接口,并负责执行来自非实时RAN智能控制器的命令。

O-DU和O-RU

先来解释一下,CU、DU和RU的区别。

4G基站由BBU和RRU组成,而5G基站演进为CU、DU和RU三级架构。

CU,集中单元,由原BBU的非实时部分分隔而来,主要负责非实时L2和RRC等功能;DU,分布单元,主要负责实时L2功能和部分物理层功能;RU,无线单元,是原BBU的部分物理层处理功能与原RRU的合并。

O-DU和O-RU,就是O-RAN架构下的分布单元和无线单元,负责实时L2功能、基带信号和无线射频信号处理。

O-DU和O-RU之间是O-RAN联盟定义的开放的前传接口。

众所周知,传统DU和RU单元之间的前传接口是由厂家深度定制的,因此,DU和RU都来自同一家设备商,但O-RAN架构下,O-DU和O-RU之间是开放的前传接口,这意味着DU可以来自A厂家,RU可以来自B或C厂家,实现多厂家模块化组站。

  八大工作组  

O-RAN联盟由八大工作组(WG)组成,分别负责不同领域的技术研究。

WG1:负责研究用例和整体架构。

WG2:负责研究非实时RIC和A1接口,主要研究支持编排和自动化等的网络管理平台

WG3:负责研究近实时RIC和E2接口,即基于大数据和机器学习优化无线连接管理、移动性管理、QoS管理和干扰管理等

WG4:负责研究开放式前传,即实现不同供应商提供的基带处理器和无线设备之间的互操作性。

WG5:负责研究开放的F1/W1/E1/X2/Xn接口,即以3GPP定义的F1/W1/E1/X2/Xn接口为目标,实现不同供应商之间的互操作性。

F1和E1是基站内部接口,X2是eNB和gNB之间的接口,Xn是gNB之间的接口。接口的开放与统一是实现多供应商模块化组站的关键。通常,这些接口的设计具有较高的自由度,不同厂家的实现方式可能不一样,比如对接口的参数解释不一致,在集成多供应商组件时,会因此而导致网络连接性能下降。WG5的工作就是弄清楚不同厂家的接口参数解释。

WG6:负责云化与编排,即负责RAN虚拟化,解耦传统RAN软硬件,再将RAN软件运行于通用硬件平台。

WG7:负责硬件白盒化,即基于统一的参考设计来构建通用的硬件平台。

WG8:负责软件开源化,即以开源形式提供RAN软件。

本文参考:

From C-RAN To O-RAN,中国移动研究院

O-RAN: Towards an Open and Smart RAN,O-RAN联盟

O-RAN Alliance Standardization Trends,NTT DOCOMO

Opening the RAN:Goals and Challenges,Orange

(声明:本文仅代表作者观点,不代表新浪网立场。)

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