Open RAN – jeden z trendów czy prawdziwa szansa rozwoju branży?

Open RAN (ang. Radio Access Networks) nie jest technologią, a raczej trwającą zmianą w architekturze sieci mobilnych, sieci RAN, która umożliwia budowanie sieci przy użyciu komponentów pochodzących od różnych producentów.

W przeszłości, ze względu na sposób projektowania sieci RAN, bardzo trudno było znaleźć rozwiązanie, które zawierałoby komponenty pochodzące od różnych dostawców. W efekcie segment RAN przez wiele lat charakteryzował się brakiem innowacji w wysoce skoncentrowanym/zamkniętym ekosystemie i wysokimi kosztami w zakresie inwestycji i utrzymania.

Brak otwartości standardów ograniczał innowacyjność w branży i utrzymywał wysokie koszty zapewnienia coraz większej przepustowości sieci. Zmniejszenie marginesu zysku operatorów zaowocowało współpracą mającą na celu zmniejszenie kosztów operacyjnych działalności i zwiększenie zysków, przy jednoczesnym zapewnieniu wysokiej jakości świadczonych usług. W ciągu ostatnich kilku lat nastąpił znaczący ruch w kierunku modelu nazywanego Open RAN, nowego sposobu budowania sieci radiowych opartego na otwartej infrastrukturze.

Skrót tłumaczony jest dosłownie i oznacza otwarte sieci dostępu radiowego. Kluczową koncepcją Open RAN jest otwarcie protokołów i interfejsów między elementami składowymi w sieci RAN: sprzętem i oprogramowaniem.

W tradycyjnych sieciach RAN, dostawcy usług telekomunikacyjnych zazwyczaj korzystają z kompletnych rozwiązań jednego producenta, które obejmują sprzęt i oprogramowanie. Open RAN idzie o krok dalej, umożliwiając operatorom korzystanie z różnych dostawców dla poszczególnych komponentów sieci radiowej. Żeby w pełni wyjaśnić definicję Open RAN, należy wyjść od definicji sieci RAN i sposobu jej działania.

Sieć dostępu radiowego, sieć RAN, jest częścią bezprzewodowego systemu telekomunikacyjnego. Odpowiada za bezpośrednią łączność między urządzeniami końcowymi a siecią rdzeniową operatora.

Sieć RAN składa się ze stacji bazowych wyposażonych w anteny, jednostki radiowe i kontrolery, które łączą urządzenia (telefon komórkowy, komputer lub dowolne zdalnie sterowane urządzenie), z innymi częściami sieci za pośrednictwem łącza radiowego. Gdy urządzenie jest podłączone do sieci RAN, zadaniem stacji bazowej jest przesyłanie ruchu urządzenia (głos, dane, wideo) do sieci rdzeniowej operatora telekomunikacyjnego.

Działanie sieci RAN

Architektury RAN starszej generacji są oparte na prostych blokach konstrukcyjnych składających się z zastrzeżonych, zamkniętych interfejsów między jednostką radiową (RU, ang. Radio Unit), a jednostkami pasma podstawowego (BBU, ang. Baseband Unit).

W sieci RAN jednostka radiowa (RU) przetwarza cyfrowe sygnały radiowe oraz nadaje, odbiera i konwertuje sygnały dla stacji bazowej RAN. Kiedy RU odbiera informacje o sygnale z anten, komunikuje się z jednostką pasma podstawowego (BBU) za pomocą wspólnego publicznego interfejsu radiowego (CPRI, ang. Common Public Radio Interface). BBU pobiera informacje o sygnale i przetwarza je, aby można je było przesłać do sieci rdzeniowej. Dane wracają do użytkownika w procesie odwrotnym.

Typowa sieć RAN wykorzystuje zastrzeżone interfejsy między jednostkami radiowymi i pasmem podstawowym. Oznacza to, że dostawca usług jest przywiązany do tego konkretnego dostawcy urządzeń radiowych i pasma podstawowego. Nie jest on w stanie użyć komponentów pochodzących od różnych dostawców w celu uzyskania optymalnego funkcjonalnie i kosztowo rozwiązania.

W celu uzyskania optymalnego funkcjonalnie i kosztowo

Działanie sieci Open RAN

Obecnie generacje mobilne, 3G, 4G (LTE) i 5G, są zbudowane na otwartym i globalnym standardzie określonym przez 3GPP (3rd Generation Partnership Project). W ramach ciągłego rozwoju standardów telekomunikacyjnych projekt 3GPP wraz z wydaniem specyfikacji Rel-15 (pierwsza wersja 5G ) wprowadził rozproszoną sieć RAN. Stację bazową podzielono na:

• jednostkę radiową (Radio Unit, RU),
• jednostkę rozproszoną (Distributed Unit, DU),
• jednostkę scentralizowaną (Centralised Unit, CU).

Jednostkę pasma podstawowego (BBU) rozdzielono na jednostkę rozproszoną (DU) i jednostkę scentralizowaną (CU). Ponadto 3GPP nie określiło, w jaki sposób mają być realizowane funkcje sieciowe. Zapewniło to operatorom elastyczność wdrażania tradycyjnej lub zwirtualizowanej sieci RAN.

Kluczową koncepcją w architekturze Open RAN jest interfejs między jednostką radiową, rozproszoną i scentralizowaną. Model Open RAN wprowadzony przez O-RAN Alliance obejmuje między innymi otwarty interfejs typu fronthaul między RU i DU, co pozwala na wykorzystanie modelu RAN obejmującego wielu dostawców.

Operatorzy telekomunikacyjni są zainteresowani Open RAN ze względu na potencjalne korzyści, jakie przynosi w zakresie zarządzania siecią oraz optymalizację kosztów zarówno inwestycyjnych (CAPEX) jak i operacyjnych (OPEX). Open RAN pozwala nie tylko uniknąć tak powszechnego w tradycyjnych sieciach uzależnienia od dostawców urządzeń, ale również umożliwia wprowadzanie „najlepszych w swojej klasie” rozwiązań sieciowych.

Korzyści płynące z wdrożenia Open RAN są najbardziej widoczne w sieciach 5G. Koncepcja ta może być rozwiązaniem dla problematycznego rozwoju 5G w Polsce i nie tylko. Operatorzy telekomunikacyjni od dawna borykają się z wysokimi kosztami infrastruktury, a problem stał się jeszcze większy wraz z przyśpieszeniem wdrażania sieci 5G. Ze względu na swoją charakterystykę techniczną, sieci 5G wymagają znacznie większej liczby stacji bazowych, aby zapewnić zasięg porównywalny z sieciami komórkowymi poprzednich generacji. To ogromna inwestycja, więc rozwiązanie obniżające nakłady finansowe – jak Open RAN – jest przyjmowane przychylnie.

Jak zawsze w przypadku nowych koncepcji otwierających dotychczas hermetyczne rozwiązania, pojawiaj się szereg obaw. Są one podnoszone zarówno przez producentów klasycznych rozwiązań RAN, jak i operatorów telekomunikacyjnych.

Bezproblemowa interoperacyjność między sprzętem i oprogramowaniem różnych dostawców wymaga powszechnego przyjęcia tej koncepcji. Pociąga to za sobą szereg wyzwań. Począwszy od zmiany sposobu myślenia o sieci RAN, poprzez radykalne zmiany w dotychczas stosowanym modelu dostarczania rozwiązań, kończąc na eliminacji obaw związanych z jakością usług świadczonych w nowym modelu warstwy RAN.

Klasycznym przykładem podnoszonym przy okazji każdej decentralizacji technologii jest kwestia szybkiego zdiagnozowania problemu w środowisku składającym się z rozwiązań różnych producentów. Zdaniem sceptyków nie tylko sama diagnoza problemu się wydłuża ze względu na większą liczbę rozwiązań różnych producentów, które należy zweryfikować, ale również będą występowały przypadki przerzucania się odpowiedzialnością przez producentów za zaistniałą sytuację. W klasycznym podejściu tego typu sytuacje nie występują, gdyż mamy jednego producenta danego systemu RAN.

Za każdym razem, gdy pojawia się nowa technologia z tak obiecującym potencjałem, możemy zastanawiać się czy obietnice są prawdziwe. Odpowiedzi otrzymamy jedynie wtedy jedynie, kiedy otwarte interfejsy i elementy RAN zostaną szeroko rozpowszechnione przez operatorów telekomunikacyjnych. Obecnie jedyną siecią Open RAN wykorzystywaną na dużą skalę, która w całości ma zastosowaną technologię Open RAN, jest sieć firmy Rakuten w Japonii.

Podobnie jak miało to miejsce dla każdej nowej technologii, można spodziewać się wzrostu popularności koncepcji Open RAN wraz ze wzrostem dostępności rozwiązań oraz publikowaniem pozytywnych rezultatów wdrożenia tej koncepcji w sieciach operatorskich. Jednym z czynników wspierających wdrożenie Open RAN będą systemy orkiestracji konfiguracji i usług, które pozwolą operatorom przezwyciężyć ich obawy i zapewnią pełną interoperacyjność warstwy RAN.

Jeżeli temat zarządzania siecią RAN jest dla Ciebie interesujący, polecamy również inny artykuł na naszym blogu: Zarządzanie transmisją danych do stacji bazowych w sieci RAN.