Was ist Open RAN?

Ein RAN ist Teil eines Mobilfunknetzes. Es besteht aus Basisstationen mit Antennen, Radio Units und Controllern, die Geräte wie Mobiltelefone, Computer oder ferngesteuerte Maschinen über eine Funkverbindung miteinander verbinden. Wenn ein Gerät mit dem RAN verbunden ist, überträgt die Basisstation den Datenverkehr des Gerätes (Sprache, Daten, Video) an das Corenetz (Core Network, CN) des Serviceanbieters.

Eine einfache RAN-Basisstation besteht aus den folgenden Elementen:

• Antennen wandeln elektrische Signale in Funkwellen um.
• Radio Units wandeln digitale Informationen in Signale um, die drahtlos übertragen werden, und sorgen dafür, dass Übertragungen im korrekten Frequenzband mit der benötigten Leistungsstufe erfolgen.
• Controller bieten Signalverarbeitungsfunktionen und verwenden meist eine Kombination aus benutzerdefinierter Elektronik und Software, um drahtlose Kommunikationen zu ermöglichen. Controller verbinden die Basisstation mit dem Corenetz eines Serviceanbieters.

Im Zuge der fortlaufenden Entwicklung von Telekommunikationsstandards, die stabile Umgebungen vorantreiben, hat das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) RAN als Teil seiner Release 15-Spezifikationen in 3 Hauptbereiche unterteilt bzw. disaggregiert:

• Die Radio Unit (RU)
• Die Distributed Unit (DU)
• Die Centralized Unit (CU)

Die RU kann in die Antenne integriert oder daneben platziert werden. Die DU und die CU sind computergestützte Teile, die digitale Signale über das Netzwerk senden. Aufgrund der Teilung oder Disaggregation kann die DU näher an der RU und die CU näher am Corenetz platziert werden. Das geteilte oder disaggregierte RAN präferiert dennoch nur einen Einzelanbieter-Ansatz.

Das Open RAN-Modell, das von der O-RAN-Alliance vorgestellt wurde, beinhaltet unter anderem eine offene Fronthaul-Schnittstelle zwischen der RU und der DU, wodurch ein anbieterübergreifendes RAN-Modell ermöglicht wird. 

Früher war es aufgrund des Designs von RANs schwierig, eine RAN-Lösung mit verschiedenen Elementen von verschiedenen Anbietern zu finden.

RAN-Disaggregation, Cloudifizierung und die Einführung von Open RAN ermöglichen die Verwendung einer Open Source-Philosophie. So können Serviceanbieter die verschiedenen Elemente (RU, DU und CU) von verschiedenen Anbietern auswählen, die zu ihren eigenen besonderen Umgebungen und Ansprüchen passen. Da 5G-Netze die Komplexität und Größe von RANs signifikant erhöhen, ist diese Art von Lösungsflexibilität unabdingbar für die nächste Generation von Innovation in Mobilfunknetzen.

Im Zuge der RAN-Evolution gibt es mehrere Begriffe, welche die verschiedenen Standards, Technologien und Architekturen beschreiben. Virtualisiertes RAN (vRAN) und Cloud RAN sind ähnliche, aber leicht unterschiedliche Konzeptansätze für RAN.

vRAN im Vergleich zu Cloud RAN

• vRAN meint die Entkopplung von RAN-Software von der zugrunde liegenden Hardware und führt Elemente des RAN als Software anstatt als Hardware aus. Jedoch bedeutet diese Virtualisierung nicht unbedingt, dass das vRAN die O-RAN-Spezifikationen erfüllt. Außerdem bedeutet es nicht, dass verschiedene Komponenten von unterschiedlichen Anbietern miteinander kombiniert werden können.
• Cloud RAN ist ein auf cloudnativer Technologie basiertes vRAN, das Microservices und containerbasierte Technologie sowie eine Cloud-Plattform beinhalten kann, die DU- und CU-Workloads hostet. Auch ein Cloud RAN erfüllt nicht unbedingt die O-RAN-Spezifikationen und bedeutet nicht, dass verschiedene Komponenten von unterschiedlichen Anbietern miteinander kombiniert werden können.

Open RAN, O-RAN und OpenRAN: Ein Vergleich

Open RAN, O-RAN und OpenRAN sind Begriffe, die oft synonym verwendet werden, aber eigentlich unterschiedliche Bedeutungen haben:

• Open RAN ist ein allgemeiner Begriff, der eine Branchenentwicklung sowie Open RAN-Technologie und -Architekturen innerhalb der Netzwerke von Serviceanbietern beschreibt.
• O-RAN bezieht sich auf die O-RAN-Alliance und die von ihr festgelegten Standards, welche die 3GPP-Spezifikationen um die Definition neuer, offener Schnittstellen und Profile ergänzt.
• OpenRAN ist ein von Telecom Infra Project (TIP) initiiertes Projekt, das Input von 3GPP und den Spezifikationen der O-RAN-Alliance vereinigt.

Die O-RAN-Alliance ist die Hauptorganisation, die offene Schnittstellen der RAN-Architektur definiert. Das Ziel von O-RAN ist es, die verteilten oder disaggregierten Komponenten in verschiedenen Arbeitsgruppen (Working Groups, WG) zu definieren, die von WG1 bis WG9 reichen. Wenn eine Organisation sagt, dass ihre Lösung Open RAN-konform ist, bedeutet es oftmals, dass sie O-RAN-konform ist, da die meisten Open RAN-Lösungen O-RAN-Standards einhalten.

Probleme mit vRAN und Cloud RAN, wenn diese nicht Open RAN sind

Warum sind die Unterschiede zwischen vRAN, Cloud RAN und O-RAN-zertifiziertem Open RAN wichtig? Weil die Entscheidung für ein Cloud RAN oder vRAN, das nicht offen ist, bedeuten könnte, dass Ihr Netzwerk nicht flexibel genug für die Evolution zu 5G ist.

Die größten Vorteile des O-RAN-zertifizierten Open RAN sind die Möglichkeit, auf verschiedene Anbieter zurückgreifen und bessere Lösungen für die verschiedenen Aspekt Ihres Netzwerks finden zu können sowie die Tools, mit denen Sie Engpässe lösen.

Anbietervielfalt

Ein Einzelanbieter-Ansatz kann zur Stolperfalle werden. RAN-Lösungen können proprietär, nicht interoperabel, nicht O-RAN-konform oder nicht für das Netzwerk geeignet sein, das Sie aufbauen möchten.

Engpässe

Die vRAN- oder Cloud RAN-Systeme mancher Anbieter können aus bestimmten Teilen bestehen, und selbst wenn diese Teile disaggregiert sind, können sie in realen Szenarien Engpässe und Ineffektivitäten aufweisen. 

Erstklassige Lösungen

Beim Aufbau eines Netzwerks aus disaggregierten Komponenten verwenden effiziente Netzwerke erstklassige Lösungen für die einzelnen RAN-Komponenten. Die beste RU-Lösung für das Netzwerk kann beispielsweise von einer Organisation hergestellt werden, die nicht die beste CU-Lösung für Ihr Netzwerk oder sogar gar keine CU-Lösung anbietet.

Mit einem Open RAN-Netzwerk, das unter Einhaltung der O-RAN-Spezifikationen entwickelt wurde, können Sie frei auswählen, welche Lösungen am besten für welchen Teil Ihres Netzwerks geeignet sind und müssen sich nicht für ein Gesamtpaket von einem einzelnen Anbieter entscheiden.

5G-Netze

Warum also ist diese Effizienz in disaggregierten Netzwerkkomponenten so wichtig? Weil 5G-Netze unglaublich komplex sind, in großem Umfang aufgebaut werden und nicht nur eine riesige Bandbreite, sondern auch eine beständige Zuverlässigkeit haben müssen.

Wenn die auf 5G basierenden Innovationen der nächsten Generation Reaktionszeiten vom Netzwerk benötigen, die in Millisekunden gemessen werden, dann müssen die einzelnen Teile des Netzwerks eine erstklassige Performance aufweisen.

Red Hat setzt sich weiterhin für die Open RAN-Architektur und das Open RAN-Modell ein.

Die Evolution des RAN ist stark von einer Cloud-Plattform abhängig, die mehrere RAN-Funktionen unterstützt und das gesamte Serviceanbieter-Netzwerk abdecken kann. Red Hat konzentriert sich darauf, seine umfassende Kubernetes-Plattform für Unternehmen, Red Hat® OpenShift®, so zu verbessern, dass sie den Anforderungen von Open RAN entspricht. Mit dieser Plattform kann die Branche cloudnative Netzwerkfunktionen entwickeln, die sich in einem Netzwerk vom Core bis hin zum Netzwerkrand nahtlos skalieren lassen.

Red Hat OpenShift unterstützt Serviceanbieter dabei, die Wirtschaftlichkeit der Cloud voll auszuschöpfen und neue Services schneller bereitzustellen. Mithilfe eines GitOps-Frameworks sind Zero-Touch-Deployments und -Operationen möglich. So kann Red Hat OpenShift die Abläufe von Serviceanbietern durch vereinfachte Workflows optimieren und die Gesamtbetriebskosten (TCO) senken.

Diese Vorteile werden durch das umfassende Partnernetzwerk von Red Hat ergänzt, das für Wahlfreiheit sorgt. Serviceanbieter können also je nach Bedarf ihre ausgewählten Softwarefunktionen sowie Hardware von anderen Anbietern beziehen.

Weiterhin engagiert sich Red Hat auch über Red Hat OpenShift hinaus für Open RAN, indem es an den Organisationen und Projekten teilnimmt, die den Standard definieren. Red Hat verfolgt den Fortschritt von 6 der 10 Working Groups der O-RAN-Alliance und arbeitet mit dem Open RAN von Telecom Infra Project (TIP) zusammen, um die Einführung offener Compute-Hardware zu beschleunigen.