O-RAN的参考架构及如何切分RAN
移动通信领域的“开放”趋势越来越明显，o-ran绝对是近两年移动通信行业最火的名词之一。o-ran联盟由中国移动、at＆t、德国电信、ntt docomo和orange五家运营商于2018年2月发起成立，由原来的c-ran联盟和xran论坛合并而成，其中，c-ran联盟主要由中国企业组成，xran论坛主要由at＆t、ntt docomo等美日韩和欧洲企业组成。
仅成立2年多的o-ran联盟发展飞速，目前由160多家从事无线接入网络（ran）行业的移动运营商、供应商及研究学术机构组成。o-ran联盟的使命是重塑整个行业，使其朝着更加智能、开放、虚拟化和完全可互操作的移动网络方向发展。
o-ran发展趋势：标准化+开源
oran有三大关键原则：第一个原则，引导产业的演进方向，一是开放接口，可支持异厂家设备的互操作；二是通过虚拟化方式构建无线接入网，实现基于大数据的智能无线网络。第二个原则，积极并充分利用通用平台，减少对私有平台的依赖。第三个原则，制定、推进接口及相关api标准化定义，探索开源解决方案。
用通俗的语言解释一下这三个规则，o-ran正在推动以下四个方向：网络智能化、接口开放化、硬件通用化和软件开源化。相当于原来是黑盒子的硬件，现在全部转变成为通用标准化产品，其中的软件代码也变为开源。
这可能就意味着，未来某个现网的单一厂家设备无论数量再多，也不是无可替代的；卖家无需打包采购同一家厂商的软硬件产品，而是充分利用通用平台、减少对私有平台的依赖，制定、推进接口及相关api标准化定义，探索开源解决方案，也意味着“标准化”将成为趋势。
随着开放通用化硬件，网络功能软硬解耦后硬件将通用化，运营商独立性将更高，而不再像现在总是被设备商左右。这一趋势也给传统上不提供网络硬件的中小企业带来全新的机会，鼓励他们创新发展，一些互联网企业、软件厂商、it厂商或将成为市场新玩家。创新技术越多，选择越多，意味着部署新网络的成本也就有可能降低。
o-ran的参考架构及如何切分ran
从技术标准来看，o-ran并非是革命，并非要推翻3gpp， 而是对3gpp标准尝试性的探索和引导。o-ran系统架构的基本原则，引领行业走向开放、可互操作的接口、ran虚拟化、大数据和支持人工智能。最大限度地使用通用的、现成的硬件和软件平台，最大限度地减少专有硬件。指定开放的api和接口，推动标准化组织酌情采纳它们，并在适当的地方探索开源。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。
o-ran的参考架构，说明了如何构建与o-ran兼容的ran。
o-ran提出的概念以及架构均基于ran切分这一概念。就功能而言，ran有8种切分方式，每种方式分别对不同的协议层进行切分，这样协议栈的不同部分就可以在不同的硬件上进行处理。图4总结了这八种选项。
.ran切分选项
o-ran建议使用选项7-2。如图4所示，此选项将物理层（phy）切分为高低层。如果使用选项7-2，在上行链路（ul），cp去除、快速傅立叶变换（fft）、数字波束成形（如果适用）和预过滤（仅适用于prach（物理随机接入信道））功能在ru中执行，而物理层的其余处理均在du中进行。在下行链路（dl），逆fft（ifft）、cp添加、预编码功能和数字波束形成（如果适用）在ru中进行，而phy的其余处理均在du中进行。选项8切分方式沿用了2g、3g和4g使用的通用公共无线电接口（cpri）。而使用7-2切分方式，可减少du和ru之间的流量。o-ran指定了一个7-2切分的版本。
在o-ran的两个目标中，其中一个是建立更开放的生态系统，这就需要定义一个新的前传接口。在七个o-ran工作组中，工作组4 （wg4）就是专门负责定义此接口。该工作组称为开放式前传接口工作组，其目标是“提供真正开放的前传接口，以实现多厂商du-rru互操作。” 图5显示了建议的du-ru接口如何在不同平面上交换信息。虽然这七种不同的流量（再加上额外的管理（m）平面流量）看似非常复杂，但从更高的层面来看，四个平面（控制、用户、同步和管理）其实只使用了三种数据类型（iq数据、定时和同步数据、命令和控制信息）。
低层前传数据流
关于如何切分ran由于篇幅有限，欢迎通过文末二维码下载完整的ni o-ran技术白皮书，非常详细的介绍关于如何切分ran。
互操作性测试（iot）
在努力完善前传接口的同时，wg4还必须考虑如何对接口进行测试。如果系统包含不同硬件供应商提供的du和ru，就要求系统集成商和供应商要具有适当的du和ru接口验证能力。此类测试通常称为互操作性测试。o-ran正在研究如何测试与o-ran兼容的系统。
o-ran测试设置，主动（左）和被动（右）
o-ran简图显示了使用o-ran-cu（o-cu）和ue对o-ran-du （o-du）和o-ran-ru （o-ru）进行测试的系统配置，该配置可以用于实验室仿真，也可以商用。其中有一个测试点用于测试cu和du之间的接口，还有一个测试点测试ru rf输入/输出，但是待测设备（dut）却是du和ru的组合。这时如果使用主动激励，不会对du和ru之间的前传接口进行测试，该测试仅在被动监测时才可能进行。o-ran当前正在研究如何测试前传接口。
前传接口可以执行两种主动测试：协议测试和参数测试。o-ran已经证明，在进行测试用例验证和故障分析时，需要进行协议测试。在开发过程中，必须拥有能够对设计进行验证的测试工具，这样才能确保正确连接其他（来源：ni o-ran技术白皮书）兼容o-ran的设备。在设计完成且du和ru进入验证和生产阶段后，就需要进行参数测试，以确保每个单元均按预期运行。
e2e du-ru测试系统示例
对于ru测试系统，cu和du之间的e1接口无需进行测试。ru测试系统必须能够模拟cu和du的功能，并且能够监测前传接口。根据所需的测试级别，可以将测试ue或ue仿真器添加到系统，来搭建完整的端到端（e2e）测试系统。ni可提供基于其软件无线电（sdr）和fpga硬件的5g nr ip。下面的图7中展示了一个e2e测试系统示例。
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oran有三大关键原则：第一个原则，引导产业的演进方向，一是开放接口，可支持异厂家设备的互操作；二是通过虚拟化方式构建无线接入网，实现基于大数据的智能无线网络。第二个原则，积极并充分利用通用平台，减少对私有平台的依赖。第三个原则，制定、推进接口及相关api标准化定义，探索开源解决方案。
用通俗的语言解释一下这三个规则，o-ran正在推动以下四个方向：网络智能化、接口开放化、硬件通用化和软件开源化。相当于原来是黑盒子的硬件，现在全部转变成为通用标准化产品，其中的软件代码也变为开源。
这可能就意味着，未来某个现网的单一厂家设备无论数量再多，也不是无可替代的；卖家无需打包采购同一家厂商的软硬件产品，而是充分利用通用平台、减少对私有平台的依赖，制定、推进接口及相关api标准化定义，探索开源解决方案，也意味着“标准化”将成为趋势。
随着开放通用化硬件，网络功能软硬解耦后硬件将通用化，运营商独立性将更高，而不再像现在总是被设备商左右。这一趋势也给传统上不提供网络硬件的中小企业带来全新的机会，鼓励他们创新发展，一些互联网企业、软件厂商、it厂商或将成为市场新玩家。创新技术越多，选择越多，意味着部署新网络的成本也就有可能降低。
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从技术标准来看，o-ran并非是革命，并非要推翻3gpp， 而是对3gpp标准尝试性的探索和引导。o-ran系统架构的基本原则，引领行业走向开放、可互操作的接口、ran虚拟化、大数据和支持人工智能。最大限度地使用通用的、现成的硬件和软件平台，最大限度地减少专有硬件。指定开放的api和接口，推动标准化组织酌情采纳它们，并在适当的地方探索开源。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。
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.ran切分选项
o-ran建议使用选项7-2。如图4所示，此选项将物理层（phy）切分为高低层。如果使用选项7-2，在上行链路（ul），cp去除、快速傅立叶变换（fft）、数字波束成形（如果适用）和预过滤（仅适用于prach（物理随机接入信道））功能在ru中执行，而物理层的其余处理均在du中进行。在下行链路（dl），逆fft（ifft）、cp添加、预编码功能和数字波束形成（如果适用）在ru中进行，而phy的其余处理均在du中进行。选项8切分方式沿用了2g、3g和4g使用的通用公共无线电接口（cpri）。而使用7-2切分方式，可减少du和ru之间的流量。o-ran指定了一个7-2切分的版本。
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