Autor: Sundara Venkatesh, Market Development, Anritsu
Los operadores de redes móviles intentan mejorar constantemente la experiencia de uso de la red a sus abonados, y al mismo tiempo hacen que sus redes sean más eficientes, rentables y ofrezcan unas mayores prestaciones.
En la actualidad, los operadores se centran en Open RAN (Open Radio Access Network) ya que promete una RAN (red de acceso por radio) más rentable y ágil que se puede utilizar para redes 4G, 5G y posteriores.
Su diseño basado en interfaces abiertas, hardware convencional y, posiblemente, software de código abierto, hace que Open RAN proporcione numerosas ventajas. Entre ellas se encuentran sus menores costes: los gastos en capital se pueden reducir gracias a las economías de escala ofrecidas por un ecosistema formado por múltiples proveedores, mientras que los gastos operativos también disminuyen gracias al uso de tecnologías basadas en aprendizaje para automatizar la RAN.
Los menores costes de la RAN permiten a los operadores móviles cubrir casos de uso de la red 5G más sensibles al coste, como por ejemplo mercados rurales o redes 5G privadas. Open RAN también puede utilizar API listas para ser conectadas a los sistemas desarrollados por nuevos agentes del mercado.
Open RAN aumenta los niveles de eficiencia y rendimiento gracias a su mejor gestión de los recursos de radio por medio de controladores RIC (RAN Intelligent Controllers) que pueden ser o no en tiempo real. La ampliación de la capacidad de la red también se ve simplificada mediante el uso de la infraestructura nativa en la nube de Open RAN y al uso de métodos ágiles CI/CT/CD (Continuous Integration / Continuous Test / Continuous Deployment) para integración, pruebas y despliegue.
Bloques funcionales de Open RAN
Open RAN, que se puede desplegar con LTE o 5G, divide el hardware y el software de la estación base en tres unidades, denominadas O-CU (Open-Centralized Unit), O-DU (Open-Distributed Unit) y O-RU (Open-Radio Unit), todas ellas con interfaces abiertas.
Figura 1. Evolución de la RAN.
Los ingenieros deben conocer las implicaciones que tiene esta división, concretamente en las capas O-RU y O-DU conectadas a través de la interfaz O-FH (Open Fronthaul Interface). Por ejemplo, la radio es una estación base tradicional se suele enviar por el aire (over-the-air, OTA). Con Open RAN, se transmite primero como datos de IQ a través de la O-FH antes de ser enviada por el aire.
Los controladores de radio inteligentes aprovechan al máximo el potencial de una red totalmente automatizada. La arquitectura propuesta por la O-RAN ALLIANCE (O-RAN) utiliza hardware comercial y software virtualizado para ofrecer numerosas opciones de despliegue jerárquico en la nube a los operadores. Open RAN proporciona un entorno en la nube que ayuda a los operadores a automatizar el despliegue y el suministro de redes de acceso por radio basados en O-RAN.
La arquitectura O-RAN está constituida por funciones virtualizadas o VNF (Virtualized Network Functions) y/o funciones físicas o PNF (Physical Network Functions). También incluye un entorno SMO (Service Management and Orchestration) para gestionar las funciones de la red.
Fuente: Documento de referencia de la O-RAN ALLIANCE: ”O-RAN: Towards an Open and Smart RAN,” p.10.
Figura 2. Arquitectura de O-RAN.
Prueba guiada por la O-RAN ALLIANCE
La O-RAN ALLIANCE, que está formada por algunos de los mayores operadores mundiales, define estándares e interfaces de tipo abierto para interoperabilidad entre O-RU, O-DU y O-CU. La O-RAN ALLIANCE dispone de laboratorios de pruebas denominados Open Testing and Integration Centers (OTIC). Varios proveedores de soluciones de prueba y medida colaboran en estos centros para ayudar a desarrollar soluciones de prueba destinadas a la verificación y el despliegue de Open RAN.
La O-RAN ALLIANCE ofrece procedimientos para obtener la certificación y las credenciales de los equipos de los proveedores, garantizando así su conformidad, interoperabilidad y rendimiento basándose en las especificaciones. La certificación se aplica de acuerdo con pruebas de conformidad para confirmar que cada dispositivo de prueba o DUT (device-under-test) cumpla la especificación técnica de O-RAN.
Se pueden adquirir dos credenciales: pruebas de interoperabilidad (IOT) y de extremo a extremo (E2E), en las que participan varios DUT de diversos proveedores. Las IOT evalúan la interoperabilidad de pares de DUT que utilizan las especificaciones de prueba de interoperabilidad de O-RAN.
La credencial de integración del sistema E2E se define como una evaluación de la integración del sistema de extremo a extremo de grupos del DUT, que se implementan de acuerdo con interfaces O-RAN utilizando las especificaciones de pruebas E2E de O-RAN.
Los requisitos y los métodos de prueba E2E son similares a una estación base monolítica pero con secuencias de prueba adicionales como la verificación O-FH; la verificación de la interfaz de RF es la misma que las especificaciones de prueba 3GPP BTS.
Configuración de prueba “integral” para la O-RU y la O-DU como par de subsistemas de prueba
Fuente: ”O-RAN End-to-End System Testing Framework Specification 1.0,” p. 34.
Figura 3. Configuración de prueba E2E para subsistemas O-RU y O-DU.
Entre las funciones de emulación de la red se encuentran un simulador de UE para pruebas funcionales/de carga, garantizando así un entorno para evaluar y comprobar de manera exhaustiva antes de iniciar la comprobación del sistema E2E.
La comprobación “integral” se utiliza para verificar la O-RU y la O-DU e incluye la emulación o el uso de plataformas de prueba de referencia para los subsistemas correspondientes con el fin de crear entornos del mundo real tal como se definen en los modelos de despliegue de O-RAN. Las plataformas de prueba de referencia pueden ser subsistemas diseñados para fines comerciales o aplicaciones de prueba, que se utilizan para la configuración de prueba integral.
La plataforma de prueba de referencia, o aplicación de prueba, debería ser capaz de funcionar en línea a “máxima velocidad” para medir parámetros clave (KPI). Una herramienta de prueba sin conexión puede realizar pruebas de conformidad de la O-RU pero no pruebas de interoperabilidad y de KPI de E2E.
Dificultades de la comprobación de O-RAN
Para implementar Open RAN con éxito se debe desarrollar una estrategia de comprobación exhaustiva. Esto resulta complicado debido al entorno abierto y a la multitud de participantes con sus diversos niveles de tamaño y experiencia. Como mínimo, los elementos y las redes Open RAN deben alcanzar el rendimiento de los sistemas monolíticos 5G.
Los proveedores de soluciones de prueba que son miembros activos de la O-RAN ALLIANCE pueden conocer así mucho mejor las especificaciones, el desarrollo de software de código abierto, las necesidades de comprobación y la integración.
Entre las pruebas que se deben efectuar se encuentran:
- Prueba de conformidad de RF de la RU – Sigue los requisitos 3GPP para verificar los valores paramétricos de RF de los elementos de radio de la RU.
- Prueba de conformidad de O-FH – Verifica la conformidad de la O-RU con la interfaz O-FH y el rendimiento de la O-RU.
- Prueba de interoperabilidad de O-FH – Verifica la interoperabilidad entre diferentes suministradores e implementaciones de O-RU y O-DU.
- Comprobación del sistema de extremo a extremo – Asegura el rendimiento del subsistema y de E2E tomando como referencia los KPI.
- Comprobación de la red de transporte Open X-Haul (prueba en el mundo real y de instalación y mantenimiento) – Garantiza el cumplimiento de los requisitos de la red de transporte.
Fuente: ”O-RAN Conformance Test Specification 6.0,” p. 22.
Figura 4. Configuración de prueba de conformidad del fronthaul de O-RAN.
La Figura 4 muestra una configuración para comprobar la conformidad del fronthaul de O-RAN. La O-RU está conectada a la O-RU del equipo de prueba (TER), que rodea al DUT y se conecta a la interfaz del fronthaul, y la interfaz de radio para tomar las medidas.
La TER tiene tres componentes principales: un emulador de CUSM-Plane (CUSM-E), un analizador de señal y un generador de señal para efectuar las medidas de RF.
La TER recoge señales de RF procedentes del DUT (Downlink: DL) y envía señales de RF al receptor del DUT (Uplink: UL) en la interfaz de radio. El flujo de datos del DL se evalúa en función de lo que recibe el analizador de señal en el dominio de RF tal como es radiado por la O-RU. El flujo de datos de UL se evalúa en función de lo que emite el generador de señal en el dominio de RF tal como es recibido por el CUSM-E.
Al realizar las pruebas, los ingenieros deben tener en cuenta aspectos específicos del ecosistema Open RAN.
Entre ellos se encuentran los siguientes:
- La gran variedad de combinaciones DU+RU ofrece numerosos casos de prueba
- La RAN multiproveedor es nueva para los ingenieros de prueba de muchos proveedores y operadores
- La colaboración con integradores externos es beneficiosa para la solución de prueba E2E
- Se necesitan certificaciones de conformidad, cumplimiento e interoperabilidad en la cadena de suministro
- La comprobación de la capacidad, el rendimiento y el cumplimiento con emulación de nodos, interfaces y canales de RF de Open RAN permite conocer los principales KPI de su despliegue
- Dificultad de reproducir la sincronización de campo, la latencia y los problemas de rendimiento en el laboratorio
- Los diversos casos de uso pueden exigir medidas y comprobaciones específicas
- Necesitan soluciones de prueba que integran Open RAN en sistemas ya existentes
La arquitectura Open RAN se utiliza en diferentes sectores verticales y con diferentes niveles de personalización. Dado el gran número de nuevas empresas que entran en el mercado, es preciso garantizar que los elementos funcionen a la perfección de manera conjunta. La comprobación automática es necesaria para reducir la complejidad, los costes de prueba de control y el plazo de comercialización.
Las soluciones de prueba que están completamente integradas con los estándares y pueden efectuar las pruebas con rapidez ofrecen la exactitud, la repetibilidad y la velocidad requeridas. Las plataformas flexibles que permiten ser actualizadas a medida que evolucionan las especificaciones también son beneficiosas para Open RAN.
También resultan útiles las soluciones basadas en software que actualizan automáticamente los casos de prueba 3GPP en herramientas de prueba ya que ahorran tiempo y dinero en los entornos de prueba de producción.
La arquitectura Open RAN puede crear un entorno abierto que añade flexibilidad, inteligencia y rentabilidad a las redes 4G y 5G para facilitar la construcción de una infraestructura móvil más inteligente, innovadora y rentable.
Garantizar un amplio grado de adopción de Open RAN exige una comprobación detallada con el fin de garantizar la compatibilidad de Open RAN y la seguridad de la red.
- Open RAN
https://www.anritsu.com/en-gb/test-measurement/solutions/ran-testing/open-ran?ran-testing
