5G是向開放無線電接入網絡（O-RAN）遷移的主要推動力。隨著5G的發(fā)展，網絡密度將成倍增加，移動運營商需要采用基于標準的網絡來提高資源利用率。此外，現(xiàn)有的網絡基礎設施和傳統(tǒng)的前傳技術只是無法解決5G帶來的不斷增長的需求和帶寬。移動網絡運營商需要O-RAN才能發(fā)展到5G。

同時，諸如虛擬化和軟件定義網絡（SDN）之類的創(chuàng)新技術已經成熟。這些技術現(xiàn)在可以集成到無線電接入網絡中。借助O-RAN，移動網絡運營商可以最大化其網絡性能，并優(yōu)化其資本和運營支出（CAPEX / OPEX）。例如，Rakuten Mobile希望通過遷移到O-RAN來節(jié)省30％的CAPEX和28％的OPEX（參考文獻1）。

O-RAN為移動網絡運營商提供了巨大的潛力。開放的網絡通過引入新的參與者來促進創(chuàng)新，這些網絡也是基于標準的，從而可以使不同供應商的設備之間實現(xiàn)互操作性。

O-RAN范式

O-RAN在提供更大的網絡構建靈活性的同時，也代表了移動網絡運營商的范式轉變。到目前為止，基站是來自單個網絡供應商的單個實體，因此已作為一個單元進行了測試。使用O-RAN，基站由來自不同供應商的不同組件組成。甚至子組件也可能來自不同的供應商。

O-RAN的主要組件包括：

中央單元（O-CU），負責處理網絡和用戶設備之間協(xié)議的分組數(shù)據匯聚協(xié)議（PDCP）層。

分布式單元（O-DU），用于處理媒體訪問層（MAC），無線電鏈路層（RLC）和高級物理（H-PHY）層。

執(zhí)行快速傅立葉變換（FFT），一些波束成形和預編碼的無線電單元（O-RU）。

RAN智能控制器（RIC）包括非實時RIC，該RIC從O-DU，O-CU和O-RU收集信息，執(zhí)行分析并使用機器學習（ML）和人工智能（AI） ）針對這些網絡元素生成建議以優(yōu)化RAN；以及將命令推送到網元的近實時RIC。

圖1 O-RAN包含各種組件。

移動網絡運營商需要將這些元素放在一起，并確保他們從不同供應商處獲得的組件能夠無縫地相互配合。盡管詳細的規(guī)范已經詳細說明，但仍有解釋的余地??，也帶來了挑戰(zhàn)。

O-DU測試挑戰(zhàn)

盡管所有O-RAN組件都必須進行互操作性測試，但從這個角度來看，DU仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。首先，管理平面（M平面）的實現(xiàn)可能會引起問題，因為DU在實現(xiàn)M平面時會期望某些參數(shù)，并且在不滿足這些條件時會停止工作。這可能是一個巨大的挑戰(zhàn)，因為幫助管理無線電單元的YANG模型具有6，000多個參數(shù)，其中少于3％是必選參數(shù)，并且網絡供應商還實現(xiàn)了自定義協(xié)議。

O-RAN規(guī)范中的啟動順序也有很大的靈活性。如果RU行為與預期不同，某些DU會跳過get-schema流程或停止工作。

如果缺少某些協(xié)議選項，DU設備也可以停止運行。例如，如果動態(tài)主機配置協(xié)議（DHCP）選項與預期的不完全相同，則某些DU將停止運行。

O-RAN規(guī)范包括控制平面（C平面）和用戶位置（U平面）的許多實現(xiàn)，這些平面的映射將根據RU的類型而變化。DU設計用于特定的RU類型，波束成形模型和壓縮率。DU通常支持作為非預編碼無線電單元的“類別A” O-RU或作為支持調制壓縮的預編碼單元的“類別B” O-RU。它們通常還僅支持一個波束成形模型-預定義的，基于權重的，屬性或通道-每個模型都有特定的方法和選項。

所有這些選項都非常適合創(chuàng)新，但是從測試的角度來看，各種協(xié)議實現(xiàn)方式都帶來了巨大的挑戰(zhàn)。此外，驗證前傳時間至關重要。O-RU需要與DU緊密同步，以實現(xiàn)諸如時分雙工（TDD），多輸入/多輸出（MIMO）和多RU載波聚合等功能。

最后，多用戶MIMO（MU-MIMO）需要與O-DU供應商緊密合作。O-RAN聯(lián)盟已經通過O-RAN接口實現(xiàn)了標準化的通信，但是使用探測參考信號（SRS）和波束權重仍然是特定于供應商的。

O-RAN測試解決方案和用例

為了克服這些挑戰(zhàn)，您將需要一個測試解決方案，該解決方案應提供廣泛的功能，以涵蓋來自不同供應商的RU。M平面的靈活性要求模擬來自不同RU的多種行為。根據O-RAN.WG4.CUS.0-v05.00規(guī)范，您的測試解決方案還需要同時支持A類和B類O-RU和同步平面（S平面）功能，因此您可以驗證前傳同步。與特定的實現(xiàn)保持一致需要支持波束成形和MU-MIMO自適應。

圖2顯示了使用真實演進型分組核心（EPC）網絡進行5G非獨立（NSA）O-DU測試的可能配置。

圖2 RU模擬器和流量生成器支持5G NSA O-DU測試。

在此配置中，RU仿真器通過前傳eCPRI接口連接到DU，并使用X2接口上的LTE錨連接到CU。模擬器使用S1-AP接口連接到核心網絡。流量生成器提供網絡上的負載。

對于5G獨立（SA）測試，配置可以更簡單，因為RU模擬器不需要仿真eNB（圖3）。RU模擬器僅使用eCPRI接口連接到DU。

圖3 RU模擬器和流量生成器為5G SA O-DU測試提供了更簡單的配置。

但是，完整的O-DU測試需要環(huán)繞測試。圖4顯示了在5G NSA環(huán)境中使用模擬EPC進行環(huán)繞式O-DU測試的示例配置。

圖4 RU模擬器連接到核心網絡模擬器，以在5G NSA環(huán)境中啟用O-DU環(huán)繞測試。

RU仿真器通過eCPRI接口連接到DU，并通過X2接口通過LTE錨連接到CU，但是使用S1-AP接口連接到仿真核心網絡的仿真器。

圖5顯示了具有模擬5G核心網絡的5G SA的設置。如圖2所示，RU模擬器使用eCPRI接口連接到DU，但是模擬器模擬5G核心網絡。

圖5 RU模擬器和核心網絡模擬器可在5G SA環(huán)境中進行O-DU測試。

克服O-DU互操作性測試挑戰(zhàn)

O-RAN運動正在蓬勃發(fā)展。建立基于O-RAN標準的設備的公司正在導致對該規(guī)范的快速改進。O-RAN帶來的更大靈活性也代表了現(xiàn)在需要將各種網絡元素放在一起的移動網絡運營商的范式轉變。確保來自不同供應商的組件能夠無縫協(xié)同工作已成為當務之急?；ゲ僮餍詼y試可能具有挑戰(zhàn)性，特別是對于DU，這是因為協(xié)議實現(xiàn)具有高度靈活性以及需要與RU緊密同步。測試解決方案具有廣泛的功能，可以覆蓋來自不同供應商的RU，這對于在O-DU互操作性測試中取得成功至關重要。

編輯：hfy