5G NR — 开放的 RAN

Posted 2021-10-10 范桂飓

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文章目录

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• 5G RAN 的开放组织
• • O-RAN 联盟
  • TIP
  • OSA
  • OS-RAN
• 5G RAN 的开放体系
• 5G RAN 的开放之路
• • 架构开放
  • 功能开放
  • 接口开放
  • 数据开放
  • 运营模式开放
• 开放 5G RAN 部署情况

5G RAN 的开放组织

O-RAN 联盟

O-RAN 联盟，由运营商主导，于 2018 年 2 月发起成立，由 C-RAN 联盟（以中国企业为主）和 xRAN 论坛（以美日韩和欧洲企业为主）合并而成。该组织推动 RAN 接口开放化、硬件白盒化、软件开源化、网络智能化，打破传统封闭的 RAN 架构，降低 RAN 部署成本，提升 RAN 敏捷性和加速创新。主要工作是开发标准，作为 3GPP 标准的补充，包括 9 大工作组，确保多个供应商设备相互操作。

TIP

TIP（Telecom Infra Project 电信基础设施项目）Facebook 于 2016 年发起成立，目前已有超过 500 家成员，包括运营商、设备上、芯片商、IT 商和系统集成商。关注基站软件和硬件的具体实施。

TIP 采用 O-RAN 制定的标准通过开源软件和开放的通用硬件来模块化地建立基站，引入 AI/ML 相关技术，对 RAN 系统进行智能化地控制。

OSA

OSA（OpenAirInterface 软件联盟）成立于 2014 年，由欧洲 EURECOM 公司创建，是法国的一家非营利软件基金会，其推出的 OAI（Open Air Interface）开源软件系统，通过软件无线电（SDR）的方式实现通信系统。

OS-RAN

OS-RAN 联盟（开源无线电联盟），在科技部高技术研究发展中心指导下，由北京邮电大学联合 10 家创始单位发起成立，是国家重点研发计划 “基于开源生态的无线协作环境” 项目孵化的开源组织，致力于联合国内开源无线产业各方，推动中国开源无线技术研究、技术社区建设、开源产业发展。

5G RAN 的开放体系

3GPP R15 引入了 CU 和 DU 分离的 RAN 架构，定义了 CU-CP（控制面）和 CU-UP（用户面）之间的 E1 接口，以及 CU 与 DU 之间 F1 接口。

而 O-RAN 则进一步开放前传接口，在管理层和 RAN 引入了非实时 RIC 和近实时 RIC 控制器，新增了 A1、E2、O1、O2 等接口。

5G RAN 的开放之路

架构开放

• 开放的云平台，区域云和边缘云，区域云上可以承载 RIC，边缘云可以承载 CU、DU。
• 多功能云基站，基于开放云平台的基站，可以实现多种网络功能的部署，实现资源的统一管理和编排。

功能开放

按照处理功能、实时性要求、功能模块之间的关系，将基站 BBU 拆分为 DU 和 CU，将 RRU 与天线融合为 AAU，引入无线控制器 RIC，包括非实时部分和近实时。

• 非实时 RIC 一般作为网管 SMO 的一部分。
• 近实时 RIC 作为基站系统内部组成部分。

接口开放

• 前传接口的开放，DU 和 RU 间前传接口的用户面、控制面、管理面和同步面的开放；基站设备间接口的开放，包括 CU-DU 间 F1 接口、CU-CP 和 CU-UP 间 E1、基站间 X2/Xn 接口的开放。

• 控制接口的开放，在基站控制面构建开放的标准化接口，基站功能满足 3GPP 标准，利用开放接口对基站进行配置和管理，非实时 RIC 和近实时 RIC 间采用 A1 接口、近实时 RIC 和 CU/DU 间采用 E2 接口。

数据开放

R15 引入了 NWDAF（数据感知分析网元），通过手机用户连接管理、移动性管理、会话管理、接入的业务等信息，对不同类型用户进行评估和分析，构建用户画像，确定用户的移动轨迹和业务使用习惯，以及预测用户行为。5G 网络基于分析和预测数据，优化用户移动性管理参数和无线资源管理参数等。

网络感知产生包大小、周期等大数据信息构建业务特征，无线智能控制实时预测无线 SLA、OoE 满足状态，并基于预测利用无线业务保障策略优化能力进行调度策略优化，实时保障用户业务体验。面向行业 OT 对无线网络的差异化、定制化能力要求，通过开放 API 接口面向业务应用提供网络和管理能力开放，使能第三方应用的部署，从而构建开放无线智能应用生态。

终端参数的定制或优化，预测用户行为，优化用户移动性管理参数和无线资源管理参数；网络切片的优化，构建网络切片画像，优化网络切片资源分配和网络切片选择策略；业务路径优化，构建业务画像，确定业务的 QoE 和业务路径、5G QoS 等内在关联，优化业务路径（优化 UPF 选择）、业务路由（优化 URSP）、5G 边缘计算、业务对应 5G QoS 等。

另一方面，通过数据开放，业务可以主动感知网络，预测无线空口状态（如用户速率、时延、抖动）从而实时调整，例如：云游戏、VR 的码率优化，更好的匹配网络状态，保障用户流畅的业务体验。RIC 的 xAPP 应用，通过获取外部 MEC 应用的业务时长、业务周期等信息来进一步优化其无线资源的配置。对于外部应用 APP，需要获取无线侧的信息（如：小区信息、QoS 参数、UE 手机位置）进一步优化其业务性能。

运营模式开放

5G RAN 支持多运营商接入，支持多业务接入，多租户接入。通过切片技术以及虚拟化技术。将不同要求的功能模块 部署到不同的位置，实现 QoS 优化。支持多运营商共建共享基站资源，降低建网成本。

近实时 RIC 中包含多个 xAPP，xAPP 可以由第三方独立部署，通过 AI 推理模型和策略与不同的 RAN 功能关联。

国内，三大运营商基于开放式架构，将网络能力进一步拆分、组合、封装，形成产品支撑千行百业的发展。

电信基于开放架构制定了云改数转战略，为行业客户打造一体化定制融合服务，推出了 “致远、比邻、如翼” 三类服务模式，实现云网一体、按需定制。其推出的自研小站，综合考虑了蓝牙/UWB 等多种接入方式，支持高精度定位算法，BBU 采用全云化架构，支持无线网络能力开放为行业客户提供室内定位，网络能力动态调度等服务。

移动基于开放架构推出了 “优享、专享、尊享” 三种模式，构建了 5G 专网产品体系 1.0，支撑 5G 专网产品体系和重点客户发展。

开放 5G RAN 部署情况

日本乐天：2020 年开始使用 ALtiostar、Airspan、诺基亚等公司的产品推出了多供应商开放网络。诺基亚开放其接口支持 ALtiostar 的软件，软件运行于 Quanta 的通用硬件，虚拟环境来自 Cisco。

DOCOMO：2019 年 9 月基于 O-RAN 开放前传和 X2 首次实现了多供应商 4G、5G 基站互操作，2020 年 9 月引入5 G O-CU/DU，以及 O-RU，2021 年 3 月退出 Open RAN 生态系统，与合作伙伴一起推动向海外电信运营商提供 Open RAN。

欧洲，德国电信、Orange、西班牙电信和沃达丰 2021 年 5 月联合发布了《Open RAN 系统的优先技术要求清单》，计划从 2022 年开始大规模部署 Open RAN。分步实施，阶段部署，确保开放 RAN 与同类最佳的传统 RAN 解决方案达到同等水平。其中沃达丰已于 2021 年 6 月开始启动部署欧洲首个 Open RAN 商用网络（农村场景）。

截至 2021 年第一季度，全球已有 23 家运营商公开声明在网络中采用无线云网络。预计到 2025 年，全球运营商无线云网络将覆盖 52.5% 的用户。