加快基地台部署速度　O-RAN自動化軟體設計眉角多(1)

2024-05-03

開放式無線電存取網路(O-RAN)將RAN拆分為RU、DU、CU，大幅提升基地台部署彈性，而多元的部署方案也大幅提高布建基地台的時間成本。在此情況下．自動化方案將有助於縮減整體部署流程。

服務供應商能否成功部署5G，取決於基礎設施的策略架構規畫。如今，自動化在複雜和重複性的業務流程中備受青睞，就開放式無線電存取網路(O-RAN)部署而言，自動化在加快流程方面發揮關鍵作用，將原本需要數天才能完成的流程縮短至數小時。雖然網路傳輸中所使用的路由器可進行零接觸配置(ZTP)，但創建包括基地台在內的整個網路需要花費時間精力，在多個元件之間進行協調。本文將深入探討透過自動化和協調進行基地台配置的關鍵考量。

O-RAN及其組成單元介紹

O-RAN聯盟(O-RAN Alliance)^[1]將其相關工作劃分為專門的工作小組(WG)，包括：架構和用例(WG1)，負責定義開放和標準化的無線電存取網路(RAN)介面；RAN智慧控制器(RIC)(WG2)，著重開發智慧且可程式的RAN；用例和部署方案(WG3)，確定實際部署方案；營運、管理和維護(OAM)(WG4)，負責O-RAN網路管理；安全(WG5)，確保網路安全；整合和測試(WG6)，管理互操作性；白牌硬體工作小組(WG7)，規範標準化硬體元件。這些工作小組致力於實現O-RAN聯盟的目標，即打造開放、智慧且可互操作的RAN架構，以提高無線網路效率。

5G RAN由三個基本元件組成^[2]：無線電單元(RU)、分布單元(DU)和中央單元(CU)。這些單元可以運行於商用現成(COTS)硬體或雲端伺服器。5G傳輸網路由前傳(Frontfual)、中程(Midhaul)和回程(Backhaul)網路組成，其中CU便透過回程網路連接至核心網路。根據網路傳輸可用性和具體要求，營運商的部署方案各不相同。通常將考慮四種RAN部署方案(圖1)：

獨立的RU、DU和CU(Type 1)：RU透過前傳網路連接至運行於雲端
(或遠端硬體裝置)的DU，DU則透過中程網路連接至運行於遠端硬體裝置的CU。
獨立RU，DU和CU共址(Co-located)(Type 2)：在這種情況下，不存在中程網路。
RU和DU共址(Type 3)：DU位於基地台內，透過中程網路與CU進行連接。
整合RU、DU和CU(Type 4)：這種配置通常用於小型基地台和熱點(Hotspot)，透過回程網路直接連接至核心網路。

此外，還可以採用混合配置，讓只有RU的基地台能夠連接到另一個基地台，接著再連接到聚合器DU，實現多樣化的部署選項。

O-RAN提供多種部署方案，而不同服務供應商的選擇也各有差異。例如，樂天(Rakuten)選用Type 2，即獨立RU和運行於相同硬體的DU和CU^[3]，而Dish所採用的方案則更似乎更接近Type 3^[4]。服務供應商常常會根據環境需求，選用適合的部署方案，例如，供應商可能將以Type 1作為多數地區的首選方案，在網路壅塞地區則採用Type 4部署方案。

除了場域需求，具體採用哪些部署方案也和服務供應商的要求限制和技術能力息息相關。供應商將評估需求和自身資源，選用合適的部署類型或採用混合方案。RAN的部署模式十分多元，包括雲端RAN、C-RAN、CU/DU分割(Split)和D-RAN等，提供多種可選選項^[5]。

O-RAN部署實際案例參考

初步了解O-RAN的部署架構之後，接下來分享為美國一家新興5G服務供應商開發自動化解決方案的經驗。以下討論的案例中，基地台由基地台路由器(CSR)、裸機伺服器(Bare-metal Server)和無線電單元等設備組成。裸機伺服器在基地台中運行DU，透過CSR和供應商邊緣路由器(PE Router)之間建立的傳輸鏈路連接至CU，CU則運行在雲端之上。

此為綠地(Greenfield)部署案例，需要配置的規模達數千個，每個基地台的生命週期涉及多個設備供應商，並且需要雲端原生部署方案。儘管路由器支援ZTP，但仍需要進行延伸配置，如IPAM保留、傳輸建立、裸機伺服器配置和其他類似任務。要進行如此大規模的基地台配置，自動化至關重要。考慮到這一點，解決方案需要具備可擴展性、雲端運行功能，並且能夠支援多供應商的設備整合和軟體定義網路。

該網路配置所採用的解決方案為基於微型服務(Microservices)、雲端原生的主協調器(Primary Orchestrator)，也就是大型協調器(Macro-orchestrator)，可在不同微型協調器之間分派任務並與多個設備供應商進行整合，用於庫存、IPAM、RAN管理等。圖2為解決方案的架構及其元件。

解決方案的組成部分：作為基於微型服務的架構，API閘道器(API Gateway)是各微型服務的入口點(Entry Point)，可以輕鬆整合身分驗證和授權。工作流引擎(Workflow Engine)是大型協調器的核心，負責在對微型協調器進行協調的同時，遵循定義的業務流程。微型協調器針對特定用例，能夠直接與基礎設施進行互動，根據給定要求進行分配或配置。其他微型服務(圖2橘底部分)可實現模組化、可重用性、里程碑管理等。整合器微型服務提供了與外部實體(External Entities)互動的統一API，因此可以在外部實體發生變化的時候，確保微型服務不受影響。帶有客製化儀表板的使用者介面(UI)可對業務流程和基礎設施進行生命週期管理和監控。協調器採用API優先的方法建構，使第三方系統能夠輕鬆觸發任務並監控流程。除了前述組成部分，目錄管理器(Catalog Manager)也十分值得關注，不過其不在本文的討論範圍之內。目錄管理器將業務用例與工作流、使用者介面元件和里程碑整合在一起，可透過單一視窗來觸發、覆蓋(Override)和監控解決方案流程。

參考資料

[1] About O-RAN ALLIANCE. (https://www.o-ran.org/about).

[2] ITU-T, (2018, February 9), GSTR-TN5G: Transport network support of IMT-2020/5G. Telecommunication Standardization Sector of ITU, Section 5.

[3] A. K. U and G. Gundu Hallur, "Economic and Technical Implications of Implementation of OpenRAN by RAKUTEN MOBILE,” 2022 International Conference on Decision Aid Sciences and Applications (DASA), Chiangrai, Thailand, 2022, pp. 959-964, doi: 10.1109/DASA54658.2022.9764985.

[4] AWS, “Telco Meets AWS Cloud: Deploying DISH’s 5G Network in AWS Cloud” (https://aws.amazon.com/blogs/industries/telco-meets-aws-cloud-deploying-dishs-5g-network-in-aws-cloud/).

[5] 5 O-RAN ALLIANCE. (2023) O-RAN Working Group 6 (Cloudification and Orchestration) Cloud Architecture and Deployment Scenarios for O-RAN Virtualized RAN (https://www.o-ran.org/specifications).

加快基地台部署速度　O-RAN自動化軟體設計眉角多(1)

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