O-RAN: Towards an Open and Smart RAN

Table of Contents

Acknowledgements

開放性

智能

軟件定義

開放式接口

白盒硬件

開源軟件

O-RAN參考架構

DU和RRU功能定義

F1/W1/E1/X2/Xn interfaces

白盒硬件工作組


Acknowledgements

Special thanks must be given to the numerous people contributing to the White Paper, including

TSC Co-chairs as the co-editors: Chih-Lin I and Sachin Katti

Major contributors: Claudio Coletti, William Diego, Ran Duan, Saeed
Ghassemzadeh, Dhruv Gupta, Jinri Huang, Kaustubh Joshi, Ryusuke Matsukawa, Lucian Suciu, Junshuai Sun, Qi Sun, Anil Umesh, Kai Yan

Major reviewers: Sadayuki Abeta, Cagatay Buyukkoc, Chunfeng Cui, Sandeep Gupta, Xinli Hou, Hank Kafka, Petr Ledl, Yang Liu, Philippe Lucas, Paul Smith, Yingying Wang, Fengyi Yang, Yannan Yuan, Meng Zhang

開放性

沒有開放性,我們無法將服務敏捷性和雲規模經濟性帶給RAN。 開放的接口對於使較小的供應商和運營商介紹自己的服務或定製網絡以滿足他們自己的獨特需求至關重要。 開放式界面還支持多供應商部署,從而實現更具競爭力和活力的供應商生態系統。 同樣,開源軟件和硬件參考設計可實現更快,更民主和無需許可的創新

智能

隨着5G的到來,緻密化以及功能更豐富,要求更高的應用,網絡將變得越來越複雜。 爲了控制這種複雜性,我們不能使用傳統的人力密集型方法來部署,優化和運行網絡。 相反,網絡必須是自動駕駛的,它們應該能夠利用基於學習的新技術來自動化網絡的運行功能並降低運營成本。 O-RAN聯盟將努力利用新興的深度學習技術將情報嵌入RAN體系結構的每一層。 嵌入式智能應用於組件和網絡級別,可實現動態本地無線電資源分配並優化整個網絡的效率。 結合開放接口,可以實現AI優化的閉環自動化,這將爲網絡運營開創一個新紀元。

軟件定義

啓用AI的RAN智能控制器。 O-RAN體系結構的關鍵原理是擴展SDN概念,即將控制平面(CP)從用戶平面(UP)解耦到RAN,同時引入嵌入式智能。 這擴展了通過E1接口在3GPP中開發的CU的CP / UP拆分,並通過引入具有層次結構(非RT和近RT)的RAN智能控制器(RIC)進一步增強了具有嵌入式智能的傳統RRM功能。 A1和E2接口。

開放式接口

O-RAN參考架構建立在多個解耦RAN組件之間的一組關鍵接口上。 這些包括增強的3GPP接口(F1,W1,E1,X2,Xn),以實現真正的多供應商互操作性。 其他O-RAN聯盟指定的接口包括DU和RRU之間的開放式前傳接口,E2接口以及業務流程/ NMS層之間的A1接口,其中包含非實時RIC(RIC non-RT)功能和eNB / gNB 包含近實時RIC(RIC near-RT)函數。

白盒硬件

爲了充分利用開放計算平臺方法提供的規模經濟,O-RAN聯盟參考設計將指定高性能,頻譜和能源效率高的白盒基站硬件。 參考平臺支持分離的方法,並提供用於BBU和RRU的硬件和軟件體系結構的詳細原理圖。

開源軟件

O-RAN聯盟瞭解價值並支持開源社區的目標。 O-RAN體系結構的許多組件將通過現有社區作爲開源交付。 這些組件包括:RAN智能控制器,協議棧,PHY層處理和虛擬化平臺。 O-RAN開源軟件框架不僅將實現事實上的接口,包括F1 / W1 / E1 / E2 / X2 / Xn,而且還有望爲具有嵌入式智能功能的下一代RRM提供參考設計,以實現RIC 。

O-RAN參考架構

O-RAN Alliance Reference Architecture

O-RAN參考架構旨在支持下一代RAN基礎架構。 O-RAN體系結構基於智能和開放性原則,是在開放硬件上構建虛擬化RAN的基礎,並具有嵌入式AI驅動的無線電控制,這一點已爲全球運營商所設想。 該架構基於定義明確的標準化接口,以實現開放的,可互操作的供應鏈生態系統,從而完全支持和補充3GPP和其他行業標準組織推動的標準。

DU和RRU功能定義

DU和RRU功能包括實時L2功能,基帶處理和射頻處理。

相關接口-DU和RRU之間的接口提供標準功能分段,包括DU-RRU較低層拆分接口(開放式前傳接口)和CU-DU較高層拆分接口(F1),可確保不同TEM之間的互操作性 。

F1/W1/E1/X2/Xn interfaces

HLS的定義引入了兩個新接口。 在版本3中爲3GPP指定的gNode B(gNB)/ gNB-CU功能分區的F1 / E1接口,在版本15中爲3GPP指定的eNode B(eNB)功能分區的W1接口。 應當注意的是,在中央RAN功能gNB-CU中,指定了控制平面和用戶平面的分割(CU-CP和CU-UP),這產生了一個稱爲E1的新接口。 此外,還指定了RAN節點之間的接口:X2接口,在eNB和eNB中的中央RAN功能之間或en-gNB(用於非獨立5G),而Xn接口,在ng-eNB的中央RAN功能之間(連接到的下一代eNB) NGCN)和/或gNB。

The White-box Hardware Workgroup

白盒硬件工作組

推廣白盒硬件是降低5G部署成本的潛在方法,這將使運營商和供應商受益。 該工作組的目標是指定併發布完整的參考設計,從而促進軟件和硬件平臺的分離。 當前,尚無開放接口基站參考設計架構,這使運營商和供應商無法開發用於在各種應用場景中優化其網絡操作的軟件。 因此,可以預見的是,該小組將研究所有相關內容以構建有價值的參考設計。

無線網絡的部署與應用場景密切相關。因此,該小組將首先確定所有應用場景,例如室內覆蓋,室外覆蓋以及室外到室內覆蓋。然後,確定每個場景相關的相關基站類別,例如6GHz / mmWave以下,單頻帶/多頻帶,SU / MU / FD-MIMO,IAB,Multi TRP等。暫定於2018年中期完成。

接下來,該小組將爲某些確定的基站類別指定並記錄詳細的參考架構和基站要求。參考架構應根據應用場景和部署成本,包括拆分式RRU-DU設計和集成式RRU-DU設計。工作組將定義每種用例場景及其體系結構的所有基站要求。這將包括一些參數,例如輸出功率,EIRP,帶寬,MIMO層,自動功耗降低等。這項工作計劃在2018年底完成。

然後,工作組將着手完成針對所有選定架構的5G基站設計,併爲所有RF組件(例如無源/有源天線系統,RF鏈(PA,濾波器),數字控制鏈,IF(數字/模擬)提供要求) ),硬件組件(例如參考COTS體系結構和其他組件,例如FPGA,DSP,ASIC,x86 / x64)以及軟件組件(例如控制/管理,3GPP定義的組件和3GPP透明組件,例如WG4拆分RRU / DU) 接口,數字波束成形,高級接收器)。 這項工作暫定於2019年第一季度開始,到2019年第三季度結束。 在此期間,小組還將嘗試完成功能分解,每個功能模塊的要求,關鍵組件的選擇和驗證,關鍵技術研究(例如DPD,波束成形等),初始POC和參考設計的認證。

最後,該小組將發佈有關白盒基站參考體系結構的詳細文檔和針對所考慮場景的詳細參考設計,並完成一種或兩種類型基站的完整白盒參考硬件設計。

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