5G是向開(kāi)放無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)（O-RAN）遷移的主要推動(dòng)力。隨著5G的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)密度將成倍增加，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商需要采用基于標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)來(lái)提高資源利用率。此外，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和傳統(tǒng)的前傳技術(shù)只是無(wú)法解決5G帶來(lái)的不斷增長(zhǎng)的需求和帶寬。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商需要O-RAN才能發(fā)展到5G。

同時(shí)，諸如虛擬化和軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）之類的創(chuàng)新技術(shù)已經(jīng)成熟。這些技術(shù)現(xiàn)在可以集成到無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)中。借助O-RAN，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可以最大化其網(wǎng)絡(luò)性能，并優(yōu)化其資本和運(yùn)營(yíng)支出（CAPEX / OPEX）。例如，Rakuten Mobile希望通過(guò)遷移到O-RAN來(lái)節(jié)省30％的CAPEX和28％的OPEX（參考文獻(xiàn)1）。

O-RAN為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供了巨大的潛力。開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)通過(guò)引入新的參與者來(lái)促進(jìn)創(chuàng)新，這些網(wǎng)絡(luò)也是基于標(biāo)準(zhǔn)的，從而可以使不同供應(yīng)商的設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)互操作性。

O-RAN范式

O-RAN在提供更大的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建靈活性的同時(shí)，也代表了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的范式轉(zhuǎn)變。到目前為止，基站是來(lái)自單個(gè)網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商的單個(gè)實(shí)體，因此已作為一個(gè)單元進(jìn)行了測(cè)試。使用O-RAN，基站由來(lái)自不同供應(yīng)商的不同組件組成。甚至子組件也可能來(lái)自不同的供應(yīng)商。

O-RAN的主要組件包括：

中央單元（O-CU），負(fù)責(zé)處理網(wǎng)絡(luò)和用戶設(shè)備之間協(xié)議的分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議（PDCP）層。

分布式單元（O-DU），用于處理媒體訪問(wèn)層（MAC），無(wú)線電鏈路層（RLC）和高級(jí)物理（H-PHY）層。

執(zhí)行快速傅立葉變換（FFT），一些波束成形和預(yù)編碼的無(wú)線電單元（O-RU）。

RAN智能控制器（RIC）包括非實(shí)時(shí)RIC，該RIC從O-DU，O-CU和O-RU收集信息，執(zhí)行分析并使用機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）和人工智能（AI） ）針對(duì)這些網(wǎng)絡(luò)元素生成建議以優(yōu)化RAN；以及將命令推送到網(wǎng)元的近實(shí)時(shí)RIC。

圖1 O-RAN包含各種組件。

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商需要將這些元素放在一起，并確保他們從不同供應(yīng)商處獲得的組件能夠無(wú)縫地相互配合。盡管詳細(xì)的規(guī)范已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明，但仍有解釋的余地??，也帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

O-DU測(cè)試挑戰(zhàn)

盡管所有O-RAN組件都必須進(jìn)行互操作性測(cè)試，但從這個(gè)角度來(lái)看，DU仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。首先，管理平面（M平面）的實(shí)現(xiàn)可能會(huì)引起問(wèn)題，因?yàn)镈U在實(shí)現(xiàn)M平面時(shí)會(huì)期望某些參數(shù)，并且在不滿足這些條件時(shí)會(huì)停止工作。這可能是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)閹椭芾頍o(wú)線電單元的YANG模型具有6，000多個(gè)參數(shù)，其中少于3％是必選參數(shù)，并且網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商還實(shí)現(xiàn)了自定義協(xié)議。

O-RAN規(guī)范中的啟動(dòng)順序也有很大的靈活性。如果RU行為與預(yù)期不同，某些DU會(huì)跳過(guò)get-schema流程或停止工作。

如果缺少某些協(xié)議選項(xiàng)，DU設(shè)備也可以停止運(yùn)行。例如，如果動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（DHCP）選項(xiàng)與預(yù)期的不完全相同，則某些DU將停止運(yùn)行。

O-RAN規(guī)范包括控制平面（C平面）和用戶位置（U平面）的許多實(shí)現(xiàn)，這些平面的映射將根據(jù)RU的類型而變化。DU設(shè)計(jì)用于特定的RU類型，波束成形模型和壓縮率。DU通常支持作為非預(yù)編碼無(wú)線電單元的“類別A” O-RU或作為支持調(diào)制壓縮的預(yù)編碼單元的“類別B” O-RU。它們通常還僅支持一個(gè)波束成形模型-預(yù)定義的，基于權(quán)重的，屬性或通道-每個(gè)模型都有特定的方法和選項(xiàng)。

所有這些選項(xiàng)都非常適合創(chuàng)新，但是從測(cè)試的角度來(lái)看，各種協(xié)議實(shí)現(xiàn)方式都帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。此外，驗(yàn)證前傳時(shí)間至關(guān)重要。O-RU需要與DU緊密同步，以實(shí)現(xiàn)諸如時(shí)分雙工（TDD），多輸入/多輸出（MIMO）和多RU載波聚合等功能。

最后，多用戶MIMO（MU-MIMO）需要與O-DU供應(yīng)商緊密合作。O-RAN聯(lián)盟已經(jīng)通過(guò)O-RAN接口實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化的通信，但是使用探測(cè)參考信號(hào)（SRS）和波束權(quán)重仍然是特定于供應(yīng)商的。

O-RAN測(cè)試解決方案和用例

為了克服這些挑戰(zhàn)，您將需要一個(gè)測(cè)試解決方案，該解決方案應(yīng)提供廣泛的功能，以涵蓋來(lái)自不同供應(yīng)商的RU。M平面的靈活性要求模擬來(lái)自不同RU的多種行為。根據(jù)O-RAN.WG4.CUS.0-v05.00規(guī)范，您的測(cè)試解決方案還需要同時(shí)支持A類和B類O-RU和同步平面（S平面）功能，因此您可以驗(yàn)證前傳同步。與特定的實(shí)現(xiàn)保持一致需要支持波束成形和MU-MIMO自適應(yīng)。

圖2顯示了使用真實(shí)演進(jìn)型分組核心（EPC）網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行5G非獨(dú)立（NSA）O-DU測(cè)試的可能配置。

圖2 RU模擬器和流量生成器支持5G NSA O-DU測(cè)試。

在此配置中，RU仿真器通過(guò)前傳eCPRI接口連接到DU，并使用X2接口上的LTE錨連接到CU。模擬器使用S1-AP接口連接到核心網(wǎng)絡(luò)。流量生成器提供網(wǎng)絡(luò)上的負(fù)載。

對(duì)于5G獨(dú)立（SA）測(cè)試，配置可以更簡(jiǎn)單，因?yàn)镽U模擬器不需要仿真eNB（圖3）。RU模擬器僅使用eCPRI接口連接到DU。

圖3 RU模擬器和流量生成器為5G SA O-DU測(cè)試提供了更簡(jiǎn)單的配置。

但是，完整的O-DU測(cè)試需要環(huán)繞測(cè)試。圖4顯示了在5G NSA環(huán)境中使用模擬EPC進(jìn)行環(huán)繞式O-DU測(cè)試的示例配置。

圖4 RU模擬器連接到核心網(wǎng)絡(luò)模擬器，以在5G NSA環(huán)境中啟用O-DU環(huán)繞測(cè)試。

RU仿真器通過(guò)eCPRI接口連接到DU，并通過(guò)X2接口通過(guò)LTE錨連接到CU，但是使用S1-AP接口連接到仿真核心網(wǎng)絡(luò)的仿真器。

圖5顯示了具有模擬5G核心網(wǎng)絡(luò)的5G SA的設(shè)置。如圖2所示，RU模擬器使用eCPRI接口連接到DU，但是模擬器模擬5G核心網(wǎng)絡(luò)。

圖5 RU模擬器和核心網(wǎng)絡(luò)模擬器可在5G SA環(huán)境中進(jìn)行O-DU測(cè)試。

克服O-DU互操作性測(cè)試挑戰(zhàn)

O-RAN運(yùn)動(dòng)正在蓬勃發(fā)展。建立基于O-RAN標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備的公司正在導(dǎo)致對(duì)該規(guī)范的快速改進(jìn)。O-RAN帶來(lái)的更大靈活性也代表了現(xiàn)在需要將各種網(wǎng)絡(luò)元素放在一起的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的范式轉(zhuǎn)變。確保來(lái)自不同供應(yīng)商的組件能夠無(wú)縫協(xié)同工作已成為當(dāng)務(wù)之急。互操作性測(cè)試可能具有挑戰(zhàn)性，特別是對(duì)于DU，這是因?yàn)閰f(xié)議實(shí)現(xiàn)具有高度靈活性以及需要與RU緊密同步。測(cè)試解決方案具有廣泛的功能，可以覆蓋來(lái)自不同供應(yīng)商的RU，這對(duì)于在O-DU互操作性測(cè)試中取得成功至關(guān)重要。

編輯：hfy