Um Open RAN zu verstehen, ist es hilfreich, zunächst ein allgemeines Verständnis davon zu erlangen, wie Netzwerke funktionieren und wie sie sich über mehrere Generationen hinweg entwickelt haben.

Das Mobilfunknetz bzw. das zellulare/drahtlose Netzwerk besteht aus zwei Domänen: dem Funkzugangsnetz (RAN) und dem Kernnetz. 

Das RAN (Rapid Area Network) bildet die letzte Verbindung zwischen dem Mobilfunknetz und dem Mobiltelefon. Es ist die sichtbare Komponente und umfasst die Antennen, die wir auf Mobilfunktürmen, Gebäuden oder Stadien sehen, sowie die Basisstationen. Wenn wir beispielsweise telefonieren oder eine Verbindung zu einem entfernten Server herstellen, um ein YouTube-Video anzusehen, sendet und empfängt die Antenne Signale von und zu unseren Mobiltelefonen oder anderen mobilen Endgeräten. Das Signal wird dann in der RAN-Basisstation digitalisiert und an das Mobilfunknetz weitergeleitet.

Das Kernnetz erfüllt zahlreiche Funktionen. Es bietet Zugriffskontrollen, um die Authentifizierung der Nutzer für die genutzten Dienste sicherzustellen, leitet Anrufe an das öffentliche Festnetz weiter, ermöglicht es den Betreibern, Gebühren für Anrufe und Datennutzung zu erheben, und verbindet die Nutzer über das Internet mit dem Rest der Welt. Darüber hinaus steuert es das Netzwerk, indem es Übergaben ermöglicht, wenn sich ein Nutzer vom Versorgungsgebiet eines Funkmastes zum nächsten bewegt.

 

Die Mobilfunknetze haben sich seit ihrer ersten Digitalisierung zur Schaffung von 2G rasant weiterentwickelt, und jede neue Generation hat einen qualitativen Wandel in der technischen Komplexität mit sich gebracht.

Obwohl es Netzbetreibern schon immer möglich war, für ihr Kernnetz einen und für das RAN einen anderen Anbieter zu wählen, wurde die Interoperabilität zwischen Geräten verschiedener RAN-Anbieter gegenüber allgemeinen Funktionsfähigkeiten priorisiert. Daher ist es bei aktuellen Lösungen schwierig, Funk- und Basisbandeinheiten unterschiedlicher Anbieter zu kombinieren; in den meisten Fällen werden sie vom selben Anbieter geliefert.

Open RAN beabsichtigt, diese Situation zu ändern und den Betreibern die Möglichkeit zu geben, Komponenten beliebig zu kombinieren.

 

Mit der Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Gerätehersteller konsolidierte sich die Branche um die Anbieter der leistungsstärksten Lösungen, oft mit proprietären Funktionen. Doch nun wünschen sich die Netzbetreiber ein vielfältigeres Anbieterumfeld und definieren ihre Anforderungen an die Netzwerkarchitektur, insbesondere für das RAN, neu. 

In einer Open-RAN-Umgebung ist das RAN in drei Hauptblöcke unterteilt:

• die Funkeinheit (RU)

• die verteilte Einheit (DU)

• die zentrale Einheit (CU)

Die RU (Remote Unit) dient der Übertragung, dem Empfang, der Verstärkung und der Digitalisierung von Funksignalen. Sie befindet sich in der Nähe der Antenne oder ist in diese integriert. DU (Distributed Unit) und CU (Compute Unit) sind die Komponenten der Basisstation, in denen die Datenverarbeitung stattfindet und die das digitalisierte Funksignal an das Netzwerk senden. Die DU befindet sich physisch in oder in der Nähe der RU, während die CU näher am Netzwerkkern liegen kann.

Das Kernkonzept von Open RAN ist die Öffnung der Protokolle und Schnittstellen zwischen den verschiedenen Komponenten (Funkgeräte, Hardware und Software) des RAN. Die O-RAN Alliance hat elf verschiedene Schnittstellen innerhalb des RAN definiert, darunter solche, die für Folgendes zuständig sind:

• „Fronthaul“ zwischen der Funkeinheit und der verteilten Einheit

• „Midhaul“ zwischen der verteilten Einheit und der zentralen Einheit

• „Backhaul“ verbindet das RAN mit dem Netzwerkkern

 

Ein weiteres Merkmal von Open RAN ist der RAN Intelligent Controller (RIC), der die Programmierbarkeit des RAN erweitert.

Vorteile von Open RAN

Eine offene Umgebung erweitert das Ökosystem, und mit mehr Anbietern, die die verschiedenen Blöcke bereitstellen, ergeben sich mehr Innovationen und mehr Optionen für die Betreiber. Sie können auch neue Dienste hinzufügen. Beispielsweise kann künstliche Intelligenz über das RIC eingeführt werden, um das Netzwerk in der Nähe eines Fußballstadions am Spieltag zu optimieren.

 

Obwohl RAN-Virtualisierung nicht mit Open RAN identisch ist, lässt sie sich parallel dazu implementieren und erhöht die Flexibilität des RAN erheblich. Was früher mit Hardware realisiert wurde, kann nun softwareseitig umgesetzt werden, wodurch die Markteintrittsbarrieren gesenkt werden. DU und CU sind im Prinzip Computer, auf denen Software läuft. Anstatt kundenspezifische Hardware zu verwenden, können sie nun virtualisiert und auf jedem beliebigen Cloud-Server ausgeführt werden, sofern dieser sich in der Nähe der Basisstation befindet, um die Latenz zu minimieren. Nokia nennt dies Cloud RAN. Die zugehörige Software ist identisch mit derjenigen, die auf der kundenspezifischen Hardware läuft, um Funktionsgleichheit zu gewährleisten und die Versionsverwaltung zu vereinfachen. 

 

Nokia ist ein starker Befürworter von Open RAN und war der größte Anbieter von Telekommunikationsausrüstung, der der O-RAN ALLIANCE und der Open RAN Policy Coalition beigetreten ist.

 

Nokia ist überzeugt, dass Offenheit der einzige Weg in die Zukunft ist. Offene Gemeinschaften fördern Innovation und gemeinsame Entwicklung. Open Source ermöglicht es uns, Innovationen zu teilen und wiederzuverwenden und unsere Anstrengungen auf das Wesentliche zu konzentrieren. Wir benötigen offene Schnittstellen und Zusammenarbeit, um den Netzwerkbetrieb zu vereinfachen, Analysen zu ermöglichen und neue Dienste schneller einzuführen.

Ressourcen:

Zu den RAN-Produkten von Nokia gehören:

• AirFrame Open-Edge-Server

• 'Fronthaul' AirFrame Portal

• AirScale-Aktivantennen

• AirScale-Basisstation

• AirScale Indoor-Funksystem

 

Schlüsselbegriffe

• Funkzugangsnetz (RAN) Das letzte Glied zwischen dem Netzwerk und dem Telefon. Es umfasst die Funkeinheit (RU), die verteilte Einheit (DU) und die zentrale Einheit (CU).

• Zentrales Netzwerk oder Netzwerkkern. Steuert das Netzwerk.

• Open RAN ist eine disaggregierte RAN-Funktionalität, die auf offenen Schnittstellenspezifikationen zwischen ihren Komponenten basiert. Sie lässt sich auf Hardware beliebiger Hersteller und mit softwaredefinierter Technologie unter Verwendung offener Schnittstellen und Standards der Community implementieren. Zu diesen offenen Schnittstellen gehören Fronthaul und Midhaul, die die verschiedenen Teile des RAN verbinden, sowie Backhaul, das das RAN mit dem Kernnetz verbindet.

 

• O-RAN. O-RAN bezeichnet die O-RAN Alliance bzw. deren Spezifikationen. Die O-RAN Alliance definiert mit ihren Spezifikationen die RAN-Infrastrukturen der nächsten Generation, basierend auf den Prinzipien der Intelligenz und Offenheit. Sie ist eine globale Gemeinschaft von rund 200 Mobilfunkbetreibern, Anbietern sowie Forschungs- und akademischen Einrichtungen im Bereich der Funkzugangsnetze (RAN). Ihre Mission ist die Neugestaltung des Sektors durch intelligentere, virtualisierte Netzwerkelemente, White-Label-Hardware und offene, standardisierte Schnittstellen. Der Begriff O-RAN bezieht sich auf die Schnittstellen und Architekturelemente gemäß den Spezifikationen der O-RAN Alliance.

• Die Open RAN Policy Coalition ist ein Zusammenschluss von Unternehmen, die sich für Richtlinien einsetzen, welche die Einführung offener und interoperabler Lösungen im Radio Access Network (RAN) fördern.

• Der RAN Intelligence Controller (RIC) ist ein neues Netzwerkelement, das die Einführung neuer Dienste in das Funknetz ermöglicht, beispielsweise Software zur Optimierung der Netzwerkleistung. Der RIC stellt eine API (Programmierschnittstelle) bereit, die die Kommunikation zwischen verschiedenen Programmen ermöglicht.

• Cloud RAN, oder vRAN, bezeichnet eine RAN-Implementierung in einer offeneren und flexibleren Architektur, die Netzwerkfunktionen auf Softwareplattformen basierend auf Allzweckprozessoren virtualisiert. vRAN ist mit seinen offenen Schnittstellen eine Komponente von Open RAN.

 

Diese neue Reihe von Benchmark-Berichten soll Journalisten und andere Kommentatoren über die Technologie informieren, die die Welt verbindet. Nur Nokia bietet weltweit ein umfassendes Portfolio an Netzwerkausrüstung, Software, Services und Lizenzoptionen. Dank unseres Engagements für Innovation und der preisgekrönten Nokia Bell Labs sind wir führend in der Entwicklung und dem Ausbau von 5G-Netzen.