参考:O-RAN.WG1.O-RAN-Architecture-Description


目录

  • 1. 设计目标
  • 2. 基本原则
  • 3. 整体架构
  • 3. 1 接口介绍
  • 3. 2 网元介绍
  • 3.2.1 SMO
  • 3.2.2 Non-RT RIC
  • 3.2.3 Near-RT RIC
  • 3.2.4 O-RAN网络功能
  • 3.2.5 O-Cloud
  • 3.2.6 NG Core
  • 4. 控制类型


1. 设计目标

O-RAN致力于搭建一个开放的(Open)、智能化的(Intelligent)、虚拟化的(Virtualized)、各厂商产品可互操作的(Fully Interoperable)无线接入网络架构,其目标概况如下:

  • 接口开放化:所有逻辑网元和逻辑功能的接口都开放,各厂家逻辑网元能够互操作。O-RAN定义开放的API和接口,并推动标准组织尽可能地采纳它。
  • 网络智能化:基于大数据(Big Data)技术和人工智能(AI)技术,对RAN进行智能化的配置、维护、控制、管理等。
  • 硬件通用化:最大限度地使用通用地硬件设备,尽可能地减少专业硬件设备。
  • 开源化
  • 网络功能虚拟化

2. 基本原则

O-RAN的架构和接口规范应尽可能与3GPP架构和接口规范一致。

3. 整体架构

fabric网络架构原理 ran网络架构_O-RAN


从上图可以看出,O-RAN整体架构主要包括8个网元类型和6个接口类型,下面小节进行详细介绍。

3. 1 接口介绍

接口

简要介绍

A1

SMO中Non-RT RIC和Near-RT RIC之间的接口,A1接口支持3种服务类型:


🍀 策略管理服务

🍀 信息服务

🍀 ML模型管理服务

O1

Open 1接口,SMO和O-RAN内部网元之间的接口,用于SMO对Near-RT RIC和O-RAN内部网元进行智能化的配置和管理,主要功能包括:


🍀 性能管理Performance Management,PM

🍀 配置管理Configuration Management ,CM

🍀 故障管理Fault Management,FM

🍀 文件管理:File Management

🍀 通信监视(心跳)

🍀 信令跟踪

🍀 无线网络功能发现:Physical Network Function (PNF) Discovery

🍀 PNF软件管理


其中,O-RAN内部网元可以是:O-CUCP、O-CUUP、O-CU、O-DU、O-RU、O-eNB等

O2

Open 2接口,SMO和O-Cloud之间的接口,用于管理O-Cloud之上运行的各个O-RAN网络服务节点进行智能化的配置和管理, 主要包括:


🍀 O-Cloud的发现和管理

🍀 O-Cloud的扩容和缩容

🍀 O-Cloud的FCAPS(性能管理、配置管理、故障管理、通信监视)等

🍀 Cloud平台的软件管理

🍀 O-Cloud资源的创建、删除、分配

🍀 O-Cloud资源的扩容、缩容

🍀 O-Cloud资源的FCAPS(性能管理、故障管理)

🍀 软件部署管理

Open Fronthaul Interface

SMO和O-RU之间的接口,用于管理O-RU,其中包括:CUS(Control User Synchronization)面、和M面。在Hybrid模式下,SMO使用Open Fronthaul M-Plane接口来实施FCAPS功能,主要包括的功能:“启动”安装、软件管理、配置管理、性能管理、故障管理、文件管理等。。


1. 在5G系统规范中,Fronthaul M-Plane接口是DU和RU之间的管理接口。在DU和RU之间,3GPP只对数据面CPRI和eCPRI接口进行了规范,但未对管理面进行规范,这个接口各个厂商自行定义。为了现有产品向后兼容,因此O-RAN定义了该接口,希望各厂商可以开放各自的Fronthaul M-Plane接口


2. O1接口也可以控制O-RU,即O-RU有两组管理接口。当两组接口都使能时,称为Hybrid模式(混合模式)

O-Cloud Notification Interface

O-Cloud通知接口。

NG

3GPP定义的5G RAN和5G Core之间的接口。

3. 2 网元介绍

3.2.1 SMO

SMO, Service Management and Orchestration, 服务管理和编排。在服务提供商网络中,SMO主要负责:RAN管理、核心网管理、传输管理、端到端管理。在O-RAN的架构中,SMO主要负责RAN管理,包括如下3个功能:

  • O-RAN OAM:无线接入网的OAM FCAPS功能:Fault(故障管理)、 Configuration(配置管理)、 Accounting、 Performance(性能管理)、Security(安全管理)。
  • 基于Non-RT RIC的RAN优化
  • O-Cloud OAM:云基础设施的管理、编排、workflow管理

SMO各个功能模块的关系如下图所示。使能rApp的功能在SMO范围内,但超过Non-RT RIC,是表明R1服务可以是来自Non-RT RIC,也可以是来自SMO其它模块。

fabric网络架构原理 ran网络架构_性能管理_02




:SMO怎么看都像是传统的网管,但又与传统的网管不同。有人说,为了体现O-RAN网管和传统网管的不同,体现O-RAN运营的高度智能化、网络功能的服务化和可定制化,所以取了这么一个高大上的名字:SMO

3.2.2 Non-RT RIC

Non-RT RIC部署在SMO内,其主要职责是:

  • 通过A1接口,向Near-RT RIC提供策略、ML模型管理、大量的信息,从而实现智能化的RAN优化
  • 通过R1接口,使能rApp功能。rApp可通过A1、O1、O2、Open FH M-Plane接口,收集信息并采取行动,以达到RAN优化的目的。

3.2.3 Near-RT RIC

Near-RT RIC主要基于E2 Node收集的数据向基站提供近实时的(10 ms - 1s)无线资源控制和优化。

3.2.4 O-RAN网络功能

O-RAN网络内部包含的网元有:O-CUCP、O-CUUP、(或者O-CU)、O-DU、O-eNB、O-RU等,其功能在3GPP定义的标准网元的基础上进行了开放性的扩展,以支持智能化控制。其中,开放性扩展的接口包括:E2、O1、Open FH CUS-Plane、Open FH M-Plane。

fabric网络架构原理 ran网络架构_Cloud_03

3.2.5 O-Cloud

O-Cloud是一个开放的云基础设施平台,包括:

  • 物理基础设施节点:满足O-RAN相关功能要求的物理资源
  • 软件组件:如操作系统、虚拟机、实时容器等
  • 管理和编排功能
  • O-RAN基础设施节点管理:支持O-RAN O2接口,提供O-RAN基础设施节点发现、注册、软件生命周期管理、工作负载生命周期管理、故障管理、性能管理、配置管理等。
  • 硬件加速卡管理:支持 O-RAN AAL(Accelerator Abstraction Layer) API。
  • O-Cloud通知管理:支持O-Cloud Notification接口,以向O-RAN网元同步一些关键信息,如PTP同步状态。

RU还未做到虚拟化,O-RU的虚拟化是未来进一步研究的方向之一。

fabric网络架构原理 ran网络架构_系统架构_04

3.2.6 NG Core

就是3GPP定义的5G核心网,没什么好说的。

4. 控制类型

fabric网络架构原理 ran网络架构_性能管理_05

O-RAN控制根据控制实时性的程度分为以下三种:

  • 非实时控制:控制环的时延 ≥ 1s
  • 近实时控制: ≥ 10ms,且 < 1s
  • 实时控制: < 10ms ,DU对RU的控制