O-RAN-kompatibilis eszközök tesztelése
A mobilhálózat-üzemeltetők folyamatosan keresik a módokat, hogy javítsák előfizetőik hálózati élményét, ugyanakkor hatékonyabbá, nagyobb teljesítményűvé és költséghatékonyabbá tegyék hálózataikat. Jelenleg az üzemeltetők a nyílt rádiós hozzáférési hálózatra (Open RAN) összpontosítanak, mivel az költséghatékonyabb és gyorsabb RAN-t ígér, amely a 4G, 5G és az 5G-n túli hálózatokhoz is használható.
A nyílt interfészek, a kereskedelmi forgalomban kapható hardverek és esetleg a nyílt forráskódú szoftverek felhasználására tervezett Open RAN-ek (nyílt rádiós hozzáférési hálózatok) számos előnnyel járnak. Ezek közé tartoznak az alacsonyabb költségek. Csökkenthető a tőkebefektetés a többszállítós ökoszisztéma által biztosított méretgazdaságosságnak köszönhetően, míg a működési költség szintén csökken, mivel a RAN-automatizáláshoz tanulásalapú technológiákat használnak.
Az alacsonyabb RAN-költségek lehetővé teszik a mobilszolgáltatók számára, hogy költségérzékenyebb 5G hálózathasználati eseteket szolgáljanak ki, például vidéki piacokon vagy magán 5G hálózatokon. A nyílt RAN olyan API-kat (Application Programming Interface) is használhat, amelyek könnyen beilleszthetők a piac új belépői által kifejlesztett nyílt rendszerekbe.
Az Open RAN jobb hatékonyságot és teljesítményt kínál a valós idejű és nem valós idejű RAN intelligens vezérlők (RIC) által elért jobb rádióerőforrás-kezelésnek köszönhetően. A hálózati képességek bővítését az Open RAN felhő natív infrastruktúrája és az Agile Continuous Integration, Continuous Test és Continuous Deployment módszerek (CI/CT/CD) használata is leegyszerűsíti.
Az Open RAN építőkockái
Az Open RAN az LTE vagy az 5G használatával telepíthető, és a hagyományos bázisállomás-hardvert és -szoftvert nyílt központi egységre (O-CU), nyílt elosztott egységre (O-DU) és nyílt rádiós egységre (O-RU) osztja, mindezt nyílt interfészekkel. (1. ábra)
1. ábra A RAN fejlődése
A mérnököknek meg kell érteniük egy ilyen felosztás következményeit, különösen az Open Fronthaul Interface (O-FH) O-RU és O-DU rétegekben. Például egy hagyományos bázisállomáson a rádióadást általában az éteren keresztül küldik (OTA). Open RAN esetén először IQ-adatként halad át az O-FH-n, mielőtt OTA-t küldene.
Az intelligens rádióvezérlők felszabadítják a teljesen automatizált hálózatban rejlő lehetőségeket. Az O-RAN ALLIANCE (O-RAN) által javasolt architektúra kereskedelmi forgalomban kapható hardvert és virtualizált szoftvert használ, hogy számos hierarchikus felhőalapú telepítési lehetőséget adjon az üzemeltetők számára. Az Open RAN nyújtja a felhőkeretrendszert, amely segít az üzemeltetőknek automatizálni az O-RAN-alapú rádióhozzáférési hálózatok telepítését és rendelkezésre bocsátását.
Az O-RAN-architektúra virtualizált hálózati funkciókból (VNF) és/vagy fizikai hálózati funkciókból (PNF) áll. Tartalmaz továbbá egy SMO (Service Management and Orchestration) keretrendszert a hálózati funkciók kezelésére.
Az O-RAN ALLIANCE által irányított tesztrendszer
A vezető globális szolgáltatók által létrehozott O-RAN ALLIANCE nyílt szabványokat és interfészeket határoz meg az O-RU, az O-DU és az O-CU közötti együttműködéshez. (2. ábra) Az O-RAN ALLIANCE-nak nyílt tesztelési és integrációs központok (OTIC) néven ismert tesztlaborjai vannak. Számos teszt- és mérésszolgáltató vesz részt az ezekben a központokban tartott rendezvényeken, hogy segítsenek a nyílt RAN ellenőrzésére és telepítésére szolgáló tesztmegoldások kifejlesztésében.
2. ábra O-RAN-architektúra
Forrás: O-RAN ALLIANCE WHITE PAPER, „O-RAN: Towards an Open and Smart RAN,” 10. oldal
Az O-RAN ALLIANCE eljárásokkal szolgál a szállítói berendezések tanúsítására és minősítésére – ezek biztosítják a berendezések megfelelőségét, együttműködési képességét és teljesítményét a specifikációk alapján. A tanúsítást megfelelőségi tesztekkel alkalmazzák annak igazolására, hogy egy egyedi tesztelés alatt álló eszköz (DUT) megfelel-e az O-RAN műszaki specifikációnak.
Két tanúsítvány – az interoperabilitási tesztek (IOT) és a végpontok közötti (E2E) tesztek alapján– szerezhető be. Ezek több DUT-t tartalmaznak különböző szállítóktól. Az IOT az O-RAN interoperabilitási teszt specifikációi segítségével értékeli a DUT-párok interoperabilitását.
Az E2E rendszerintegrációs tanúsítvány a DUT-csoportok végpontok közötti rendszerintegrációjának értékelése, amelyek az O-RAN interfészeknek megfelelően O-RAN E2E tesztspecifikációkat használnak. (3. ábra) Az E2E tesztkövetelmények és -módszerek hasonlóak a monolitikus bázisállomásokhoz, de további tesztsorozatokkal, amelyek magukban foglalják az O-FH ellenőrzést – az RF interfész ellenőrzése megegyezik a 3GPP BTS tesztspecifikációival.
3. ábra E2E tesztkonfiguráció az O-RU és O-DU alrendszerekhez
„Wrap-around” vizsgálati elrendezés az O-RU és az O-DU mint vizsgált alrendszerpár számára
Forrás: „O-RAN End-to-End System Testing Framework Specification 1.0”, 34. oldal
Az emulált hálózati funkciók közé tartozik az UE szimulátor a funkcionális/terhelési tesztekhez, amely keretet biztosít a „Wrap-around” értékeléshez és teszteléshez az E2E rendszertesztelés megkezdése előtt.
A „Wrap-around” tesztelés az O-RU és az O-DU ellenőrzésére szolgál, és magában foglalja a releváns alrendszerek referencia-tesztplatformjainak emulálását vagy használatát az O-RAN telepítési tervben meghatározott valós környezetek létrehozásához. A referencia-tesztplatformok lehetnek kereskedelmi célokra tervezett alrendszerek vagy tesztalkalmazások, amelyek a Wrap-around (átfogó) tesztbeállítás támogatására szolgálnak.
A referencia-tesztplatformnak vagy tesztalkalmazásnak képesnek kell lennie a „teljes sebességű” online működésre a KPI-k mérésére. Az offline teszteszköz képes O-RU megfelelőségi teszteket végezni, de nem interoperabilitási és E2E KPI teszteket.
Az O-RAN tesztelése kihívásokat jelent
Az Open RAN sikeres megvalósításához átfogó tesztelési stratégiát kell kidolgozni. Ez kihívást jelent a nyílt környezet és a méretben és tapasztalatban eltérő szereplők sokasága miatt. Az Open RAN elemeknek és hálózatoknak legalább meg kell felelniük az 5G monolitikus rendszerek teljesítményének.
Azok a tesztmegoldás-szolgáltatók, akik aktív tagjai az O-RAN ALLIANCE-nak, jobban megérthetik a specifikációkat, a nyílt szoftverfejlesztést, a tesztelési igényeket és az integrációt.
Az elvégzendő vizsgálatok között szerepel:
- RU RF teljesítményteszt – Követi a 3GPP követelményeit az RU rádióelemek RF paraméteres értékeinek ellenőrzéséhez.
- O-FH megfelelőségi teszt – Ellenőrzi az O-RU O-FH interfésznek való megfelelőségét és az O-RU kapcsolódó teljesítményét.
- O-FH interoperabilitási teszt – Ellenőrzi a különböző O-RU és O-DU szállítók/megvalósítások közötti együttműködést.
- Végpontok közötti rendszertesztelés – Biztosítja az alrendszer és az E2E teljesítményét a KPI-k ellen.
- Nyílt X-Haul szállítási hálózat tesztelése (valós világ I&M teszt) – Biztosítja a szállítási hálózat követelményeit.
A 4. ábra egy konfigurációt mutat be az O-RAN Fronthaul megfelelőségének tesztelésére. Az O-RU az O-RU tesztberendezéshez (TER) csatlakozik, amely körülveszi a DUT-t, és csatlakozik a fronthaul interfészhez és a rádiós interfészhez a mérések elvégzéséhez.
4. ábra O-RAN Fronthaul megfelelőségi tesztkonfiguráció
Forrás: „O-RAN Conformance Test Specification 6.0”, 22. oldal
A TER három fő összetevőből áll: egy CUSM-Plane Emulator (CUSM-E), egy jelanalizátor és egy jelgenerátor az RF mérések elvégzésére.
A TER összegyűjti az RF jeleket a DUT-tól (Downlink: DL), és RF jeleket küld a DUT vevőnek (Uplink: UL) a rádióinterfészen. A DL adatfolyam kiértékelése az RF tartományban lévő jelanalizátor által az O-RU által kisugárzott adatok alapján történik. Az UL adatfolyam kiértékelése a CUSM-E által vett jelgenerátor által az RF tartományban kibocsátott adatok alapján történik.
A tesztek végrehajtásakor a mérnököknek tisztában kell lenniük az Open RAN-ökoszisztémára jellemző szempontokkal.
Ezek közé tartozik:
- A DU+RU kombinációk széles választéka számos tesztesethez vezet.
- A többszállítós RAN sok gyártó- és kezelői tesztmérnök számára újdonság.
- A külső integrátorokkal való partnerség előnyös az E2E tesztmegoldás megcélzásához a szóban forgó kulcsszereplők alapján.
- Egyezőségi, megfelelőségi és interoperabilitási tanúsítványok szükségesek az ellátási láncban.
- A kapacitás, a teljesítmény és a megfelelőség tesztelése nyílt RAN-csomópontok, interfészek és RF csatornák emulációjával támogatja a kulcsfontosságú üzembe helyezési KPI-ket.
- A térszinkronizálás reprodukálásának nehézségei, késleltetési és teljesítményproblémák a laborban.
- A többszörös felhasználási esetek speciális méréseket/vizsgálatokat igényelhetnek.
- Olyan tesztmegoldások szükségesek, amelyek integrálják az Open RAN-t a meglévő barnamezős megvalósításba.
Az Open RAN-architektúrát különböző vertikális iparágakban használják, különböző szintű testreszabással. A piacra lépő nagyszámú új céggel együtt biztosítanunk kell, hogy az elemek zökkenőmentesen működjenek együtt. Automatizált tesztelésre van szükség a bonyolultság csökkentése, valamint a tesztelési költségek ellenőrzése és a piacra kerülési idő csökkentése érdekében.
A szabványokkal teljesen integrált tesztmegoldások, amelyek néhány billentyűleütéssel elvégezhetik a teszteket, biztosítják a szükséges pontosságot, ismételhetőséget és sebességet. A rugalmas platformok, amelyek támogatják a frissítéseket a specifikációk fejlődésével, szintén előnyösek az Open RAN számára.
Szintén hasznosak a szoftveralapú megoldások, amelyek automatikusan frissítik a 3GPP teszteseteket a teszteszközökben, így időt és pénzt takarítanak meg az éles tesztkörnyezetek számára.
Az Open RAN-architektúra olyan nyitott környezetet hozhat létre, amely rugalmasságot, intelligenciát és költséghatékonyságot ad a 4G és 5G hálózatokhoz, és célja az intelligensebb, innovatívabb és költséghatékonyabb mobil infrastruktúra kiépítése.
Ahhoz, hogy az Open RAN széles körben elterjedt legyen, hangtesztre van szükség az Open RAN kompatibilitás és a hálózat biztonsága érdekében.
Szerző: Sundara Venkatesh – Market Development, Anritsu
