移动网络运营商需要O-RAN来向5G演进
文章作者:Jessy Cavazos
测试解决方案提供广泛的能力来覆盖来自不同供应商的无线电单元，这对于成功的O-RAN互操作性测试是至关重要的。
5G是开放无线接入网络(O-RAN)迁移背后的关键驱动力。随着5G和移动运营商需要采用基于标准的网络来提高资源利用率，网络密度将呈指数级增长。此外，现有的网络基础设施和传统前沿技术无法满足5G带来的需求和带宽增长。移动网络运营商需要O-RAN来向5G演进。
同时，虚拟化和软件定义网络(SDN)等创新技术也已经成熟。这些技术现在可以集成到无线电接入网络中。通过O-RAN，移动网络运营商可以最大化其网络性能，优化其资本和运营支出(CAPEX/OPEX)。例如，通过采用O-RAN技术，乐天移动预计将节省30%的资本支出和28%的运营成本(文献1)。
O-RAN为移动网络运营商提供了巨大的潜力。一个开放的网络通过引入新参与者来促进创新，而且这些网络也是基于标准的，能够实现来自不同供应商的设备之间的互操作性。
O-RAN范式
在为网络构建提供更大灵活性的同时，O-RAN也代表了移动网络运营商的范式转变。到目前为止，基站是来自单一网络供应商的单一实体，所以它作为一个单元进行测试。使用O-RAN，基站由来自不同供应商的不同组件组成;甚至子组件也可能来自不同的供应商。
O-RAN的主要组成部分包括:
- 中心单元(O-CU)，它处理网络和用户设备之间协议的数据包数据收敛协议(PDCP)层。
- 分布式单元(O-DU)，它处理媒体接入层(MAC)、无线电链路层(RLC)和高物理层(H-PHY)。
- 无线电单元(O-RU)，执行快速傅里叶变换(FFT)，一些波束形成和预编码。
- RAN智能控制器(RIC)，包括从o - du、O-CUs和O-RUs收集信息的非实时RIC，执行分析，并使用机器学习(ML)和人工智能(AI)生成针对这些网元的建议，以优化RAN;以及将命令推送到网络元素的接近实时的RIC。
图1O-RAN包含各种组件。
移动网络运营商需要将这些元素组合在一起，并确保来自不同供应商的组件能够无缝地相互协作。尽管规范很详细，但仍有解释的空间，这带来了挑战。
摘要测试挑战
尽管互操作性测试对于所有O-RAN组件都是必要的，但从这个角度来看，DUs带来了重大挑战。在启动时，管理平面(M-plane)实现可能会导致问题，因为DU在执行M-plane时需要某些参数，如果不满足这些条件，则会停止工作。这可能是一个重大的挑战，因为帮助管理无线电单元的YANG模型具有超过6000个参数，其中不到3%是强制性的，而且网络供应商也实施自定义协议。
对于启动序列，O-RAN规范也有很大的灵活性。有些用户会跳过get-schema过程，或者如果RU的行为与他们的期望不同就停止工作。
DU单元也可以停止运行，如果某些协议选项缺失。例如，如果动态主机配置协议(DHCP)选项不是它们所期望的那样，一些DUs就会停止操作。
O-RAN规范包括许多控制平面(c平面)和用户空间(u平面)的实现，这些平面的映射将根据RU的类型而变化。DUs设计用于特定RU类型、波束形成模型和压缩率。DU通常支持“A类”O-RUs(非预编码无线电单元)或“B类”O-RUs(支持调制压缩的预编码单元)。它们通常也只支持一种波束形成模型——预定义的、基于权重的、属性的或信道——而且每个模型都有特定的方法和选项。
所有这些选项对于创新都是很好的，但是从测试的角度来看，协议实现的多样性带来了重大的挑战。此外，验证前端时间是至关重要的。O-RU需要与DU紧密同步，以实现TDD (time division duplexing)、MIMO(多输入多输出)、多ru载波聚合等功能。
最后，多用户MIMO (MU-MIMO)需要与O-DU供应商密切合作。O-RAN联盟已经通过O-RAN接口实现了通信标准化，但探测参考信号(SRS)和波束权重的使用仍是供应商特有的。
O-RAN测试解决方案和用例
为了克服这些挑战，您将需要一个测试解决方案，该解决方案提供广泛的功能，以覆盖来自不同供应商的RUs。m平面的灵活性要求模拟来自不同RUs的多个行为。根据o - ran . wg4 . cus0 -v05.00规范，您的测试解决方案还需要支持A类和B类O-RUs和同步平面(s -平面)特性，这样您就可以验证前端同步。与特定的实现保持一致需要支持波束形成和MU-MIMO适应。
图2展示了使用真正的演进包核心(EPC)网络进行5G非独立(NSA) O-DU测试的可能配置。
图2RU模拟器和流量发生器使5G NSA O-DU测试成为可能。
在此配置中，RU模拟器通过前端eCPRI接口连接到DU，并通过X2接口使用LTE锚点连接到CU。模拟器使用S1-AP接口连接到核心网络。流量生成器为网络提供负载。
对于5G独立(SA)测试，配置可以简单得多，因为RU模拟器不需要模拟eNB (图3）.RU模拟器只使用eCPRI接口连接到DU。
图3RU模拟器和流量生成器为5G SA O-DU测试提供了更简单的配置。
然而，完整的O-DU测试需要环绕测试。图4展示了在5G NSA环境中使用模拟EPC进行环绕式O-DU测试的示例配置。
图4RU模拟器连接到核心网络模拟器，以实现在5G NSA环境下的O-DU环绕测试。
RU模拟器通过eCPRI接口连接到DU，通过X2接口通过LTE锚点连接到CU，但是使用S1-AP接口连接到模拟核心网络的模拟器。
图5展示了模拟5G核心网络的5G SA设置。如图2所示，RU模拟器使用eCPRI接口连接到DU，但模拟器模拟5G核心网络。
图5RU模拟器和核心网模拟器实现了5G SA环境下的O-DU测试。
克服O-DU互操作性测试的挑战
“O-RAN”运动的势头正在增强。基于O-RAN标准建造设备的公司正在快速改进该规范。O-RAN带来的更大的灵活性也代表了移动网络运营商的范式转变，现在需要将各种网络元素组合在一起。确保来自不同供应商的组件无缝地协同工作已经成为重中之重。互操作性测试具有挑战性，特别是对于DU，因为协议实现的高度灵活性和需要与RU紧密同步。测试解决方案提供广泛的能力来覆盖来自不同供应商的RUs，这对于O-DU互操作性测试的成功是至关重要的。
有关O-RAN挑战和解决方案的更多信息，请访问Keysight O-RAN页面．
本文最初发表于经济日报．
杰西卡是Keysight行业解决方案营销团队的一部分。
参考
- Mobile World Live网络研讨会“Open RAN为什么有意义:来自现实世界经验的事实”，2021年3月11日。
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