Funktionsaufteilung ist mittlerweile nichts Neues mehr. Sein Konzept wurde erstmals in 3GPP R14 erwähnt. 3GPP R15 veröffentlichte die Definition und führte neue Begriffe, Schnittstellen und Funktionsmodule ein.

Aber warum funktionieren Ru, Du und Cu im offenen Lauf?Ist das Konzept der Spaltung so wichtig geworden?

In diesem Artikel erfahren Sie umfassend, was, was, wie und wann.

 Warum  Die frühere Run-Architektur (2G, 3G und 4G) basierte auf „monolithischen“ Bausteinen und es gab kaum Interaktion zwischen logischen Knoten. In der Anfangsphase der Forschung zu neuen Funksystemen (NR) geht man jedoch davon aus, dass die Aufteilung des GNB (logischer NR-Knoten) zwischen Zentraleinheit (Cu) und verteilter Einheit (DU) Flexibilität bringen kann.
 
 Flexible Hardware und Software ermöglichen eine skalierbare, kostengünstige Netzwerkbereitstellung, vorausgesetzt, dass Hardware- und Softwarekomponenten zusammenarbeiten und mit verschiedenen Anbietern kombiniert werden können. Die getrennte Architektur (zwischen zentralen und verteilten Einheiten) ermöglicht die Koordination von Leistungsmerkmalen, Lastmanagement, Echtzeit-Leistungsoptimierung und kann an verschiedene Anwendungsfälle und zu unterstützende QoS (z. B. Spiele, Sprache, Video) angepasst werden.
 
 

Warum übernimmt Open Ran eine separate Architektur?

Die folgende Abbildung zeigt die aktuelle Branchensicht. Nokia glaubt, dass die einzig wirksame Aufteilung die zwischen Ru und Du ist, und weist darauf hin, dass die Zeit zeigen wird, ob die Integration von Du eines Anbieters und Cu eines anderen Anbieters zu Flexibilität und niedrigen Kosten führen wird.  
 
 
 Abschluss: Wenn die Schnittstelle zwischen Hardware- und Softwarekomponenten offen ist, können durch Funktionssplitting Kosten gespart werden.  
 
 
 In der 5g-Ran-Architektur ist die BBU-Funktion in zwei Funktionseinheiten unterteilt: die verteilte Einheit (DU), die für die Verarbeitung von Hoch-Echtzeitprotokollen verantwortlich ist, und die Zentraleinheit (Cu), die für die Verarbeitung von Nicht-Echtzeitprotokollen, RRC, PDCP und anderen verantwortlich ist High-Level-Protokolle.  
 
 Bei 5g c-ran können Dus Server und zugehörige Software je nach Verfügbarkeit der Übertragung und der Weiterleitungsschnittstelle am Standort selbst oder in der Edge-Cloud (Rechenzentrum oder Zentrale) gehostet werden. Der Server und die zugehörige Software des Cu können am selben Standort wie der Du platziert oder im regionalen Cloud-Rechenzentrum gehostet werden. Die tatsächliche Aufteilung zwischen Du und Ru kann je nach spezifischem Anwendungsfall und Implementierung variieren.  
 
 
 RU  : eine Funkeinheit, die für die Handhabung von DFE und einigen Funktionen der PHY-Schicht verantwortlich ist. Die wichtigsten Überlegungen bei der Gestaltung sind Größe, Gewicht und Stromverbrauch.
 
 DU  : Die verteilte Einheit in der Nähe von Ru übernimmt hauptsächlich RLC-, MAC- und einige PHY-Layer-Funktionen. Der logische Knoten enthält eine Teilmenge von ENB/GNB-Funktionen, abhängig von der Funktionsaufteilungsoption, und sein Betrieb wird vom Cu gesteuert.
 
 CU  : die zentrale Einheit, die für die Handhabung von RRC, PDCP und anderen High-Level-Protokollen verantwortlich ist. GNB besteht aus einem Cu und einem Du, die über die fs-c- und fs-u-Schnittstellen von CP bzw. up mit Cu verbunden sind. Ein Cu mit mehreren DUS unterstützt mehrere GNBS. Die Trennungsarchitektur ermöglicht es dem 5g-Netzwerk, je nach Mid-Stream-Verfügbarkeit und Netzwerkdesign unterschiedliche Protokollstapelverteilungen zwischen Cu und Du zu verwenden. Der Cu kann mehrere DUS zentral über die Zwischenübertragungsschnittstelle verwalten.
 
 Die zentralisierte Basisbandbereitstellung ermöglicht den Lastausgleich zwischen verschiedenen Rus, weshalb Du in den meisten Fällen mit Ru gepaart wird, um alle intensiven Verarbeitungsaufgaben auszuführen. Edge-zentrierte Basisbandverarbeitung sorgt für geringe Latenz, nahtlose Mobilität mit Echtzeit-Interferenzmanagement und optimale Ressourcenoptimierung.  
 Die Branche geht davon aus, dass die zugrunde liegende Schnittstelle, die Ru und Du verbindet, die geringste Verzögerung bietet und die Vorwärtsverzögerung auf 100 Mikrosekunden begrenzt ist.
 
 Es ist zu beachten, dass die Du/Cu-Aufspaltung kaum von der Art der Infrastruktur beeinflusst wird. Bei der neuen Schnittstelle handelt es sich hauptsächlich um die F1-Schnittstelle zwischen Du und Cu. Sie müssen zwischen verschiedenen Anbietern interoperabel sein, um Open Run wirklich zu realisieren. Mittelstrecke verbindet Cu und Du.
 
 Der 4G/5G-Kern ist über Backhaul mit dem Cu verbunden, und der 5G-Kern kann höchstens 200 km vom Cu entfernt sein.  
 
 
   Für verzögerungsempfindliche Dienste, basierend auf der entsprechenden Präambelverfügbarkeit,  Mac-Phy-Splitting ist die bevorzugte Lösung.  In der geteilten Architektur der Option 7 verarbeitet Du Module mit RRC/PDCP/RLC/Mac und höheren PHY-Funktionen, während Ru Module mit niedrigeren Phy- und RF-Funktionen verwaltet. Die Cu-Funktion kann auf demselben Server wie die Du-Funktion eingebettet sein oder zusammen mit dem Openran-Controller oder Aggregator als virtualisierte Aggregationseinheit in das Netzwerk übertragen werden.  
 
 
 Split 8 ist eine CPRI-Schnittstelle, die auf Industriestandards basiert. Bei der Verkehrsaufteilung 8 werden alle Funktionen außer RF (von der PHY- zur RRC-Schicht) von Du verarbeitet, während sich die RF-Schicht im Radio befindet.
 
 Diese Aufteilung ist bei 2G und 3G sehr effektiv. Bei 2G und 3G ist die Verkehrsrate viel niedriger, was auf X86-Servern problemlos erreicht werden kann, während Betreiber kostenoptimiertes Ru verwenden können. Die Verbesserung des traditionellen Split-8 besteht darin, dass Ru nun die traditionelle CPRI-Schnittstelle verwenden muss, die durch ecpri zwischen Ru und Du ersetzt wird, damit Ru mehrere Technologien auf derselben FH-Schnittstelle ausführen kann.
 
 Dieser Ansatz ermöglicht die Aggregation des Datenverkehrs von der Ru-Zentralisierung aus, um eine nahtlose Migration vom traditionellen LTE-Ökosystem zum NR-Ökosystem zu erreichen.  
 
 
 Ran Du liegt zwischen Ru und Cu und führt die Echtzeit-L2-Funktion (Basisbandverarbeitung) aus. In der Arbeitsgruppe der O-RAN-Allianz wird Du vorgeschlagen, das mehrschichtige Ru zu unterstützen. Um digitale Signale korrekt zu verarbeiten und den Netzwerkverkehr zu beschleunigen, kann FPGA verwendet werden. Obwohl Hardwarebeschleunigung als notwendige Voraussetzung für 5G angesehen wird, ist sie in früheren Technologien wie 2G, 3G und sogar 4G nicht so notwendig.  
 
 
 Auch Hardwarebeschleuniger rund um FPGA und GPU haben Aufmerksamkeit erregt, um die echtzeitempfindliche Verarbeitung am unteren Rand des 5g-Funkbasisbands zu beschleunigen. Ericsson und Nokia untersuchen GPU-basierte Beschleunigung für einige VRAN-Workloads, insbesondere 5G M-Mimo und KI.  
 
wichtigste Schlussfolgerungen: Für unterschiedliche Anwendungsfälle gelten unterschiedliche Aufteilungen.  
 
 Wann  Wie neue Funkfunktionen (NR) in der Architektur aufgeteilt werden, hängt von einigen Faktoren im Zusammenhang mit dem Funknetzwerk-Bereitstellungsschema und den erwarteten Support-Anwendungsfällen ab. Es gibt drei Schlüsselelemente:  
 
 

1. Für jeden Dienst (z. B. geringe Latenz und hoher Durchsatz in städtischen Gebieten) und Echtzeit-/Nicht-Echtzeitanwendungen muss eine spezifische QoS-Unterstützung bereitgestellt werden.
   

2. Unterstützen Sie die Lastanforderungen einer bestimmten Benutzerdichte und bestimmter geografischer Gebiete.
   

3. Verfügbare Transportnetze mit unterschiedlichen Leistungsniveaus.

 
 Um die getrennte Architektur vollständig nutzen zu können, müssen alle Lösungen 2G-, 3G-, 4G- und 5g-Basisbandfunktionen unterstützen. Um die besten Verzögerungsunterstützungsanforderungen zu erfüllen, sollte die von der Hardware getrennte Basisbandfunktion auf NFVI oder als Container bereitgestellt werden. MNOS kann jede VM-Anforderung oder Orchestrierung nutzen, um diese Funktionsaufteilungen zu ermöglichen.  
 
   
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