Arhitektura 5G radijske pristupne mreže prema standardu O-RAN

diplomski rad

• Naslov (engleski): Architecture of 5G radio access networks as defined by the O-RAN standard
• Autor: Luka Stanec
• Mentor: Željko Ilić (mentor)
• Član povjerenstva: Željko Ilić (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Gordan Šišul (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Adrian Satja Kurdija (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet elektrotehnike i računarstva; Zagreb
• Datum i država obrane: 2022-06-28, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Računarstvo
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Elektrotehnika

Sažetak

Razvojem arhitekture mobilnih mreža kroz generacije postepeno su se mijenjale fizičke
lokacije komponenti kao i funkcionalnosti koje su one izvršavale. Tako su s vremenom
mreže iz monolitnih, zatvorenih sustava izgrađenih od namjenskog hardvera pretvorile u
sve otvorenije, distribuirane i softverski definirane sustave kakve vidimo danas u 4G i 5G
mrežama. Ova evolucija nije zaobišla ni RAN segment mreže pa tako danas možemo
vidjeti različite inicijative usmjerene na standardizaciju, među kojima je najistaknutiji
O-RAN Alliance. Ovaj pokret, kao i organizaciju istog imena, osnovale su globalno vodeće
kompanije iz područja telekomunikacija kako bi stvorile skup standarda koji definiraju
RAN mrežu kao skup interoperabilnih komponenti koje komuniciraju putem
standardiziranih sučelja. Ovakvim pristupom se teleoperaterima omogućuje da grade i
integriraju vlastite mreže korištenjem bilo koje kombinacije komponenti različitih
proizvođača. Pogonsku logiku O-RAN mreže pružaju dvije komponente, a to su Near-RT
RIC i Non-RT RIC koje nadziru rad svih mrežnih komponenti kroz zatvorene upravljačke
petlje reda veličine nekoliko milisekundi za Near-RT RIC, odnosno nekoliko sekundi za
Non-RT RIC. Pošto se radi o mreži čije funkcije su skoro isključivo softverske, iste su
pogodne za izvršavanje na COTS poslužiteljima, međusobno povezanim putem Interneta.
Povijesno gledano, RAN mreže bile su zatvoreni sustavi, povezani vlastitom optičkom
infrastrukturom te kao takve nisu bile integrirane s Internetskom mrežom. Kako bi se
omogućilo korištenje Interneta kao transportne mreže za RAN bilo je potrebno uvođenje
novog eCPRI transportnog protokola koji je prenosiv putem paketskih mreža kao što su
Ethernet ili UDP/IP. Ova unaprjeđenja imaju za cilj smanjiti ukupnu cijenu izgradnje i
održavanja mobilnih mreža te dugoročno povećati konkurentnost i ubrzati razvoj novih
tehnologija u ovom području.

Sažetak (engleski)

With the evolution of mobile network architectures throughout the generations, physical
locations of their various components, as well as functionality provided by them, were
evolving as well. As time went on mobile networks turned from monolithic, closed down
systems running on dedicated hardware into more open, distributed and software defined
systems the likes of which we can observe in today's 4G and 5G networks. This evolution
hasn’t foregone the RAN segment of the network, so today we can see various
movements focused on standardisation of the RAN network, most noteworthy of which is
the O-RAN Alliance. This movement, and the organisation behind it, have been founded
by the leading global telecom operators with the goal of creating a set of standards
defining the RAN network as a set of interoperable components communicating over
standardised interfaces. This in turn gives operators the ability to build and integrate their
own networks using off the shelf components procured from vendors of their choice. The
logic powering an O-RAN network is provided by two components, that being Near-RT
RIC and Non-RT RIC, which are tasked with overseeing the network operations through
their internal closed control loops which have execution periods in the range of a few
milliseconds for Near-RT RIC and over a second for the Non-RT RIC. Since all the
functions of an O-RAN network are intended to be software based, they can be executed
on COTS servers provided by hyperscalers, located in distributed datacenters and
connected over the public Internet. Therein lies a problem, because historically, RAN
networks have been closed system connected using a dedicated fibre optic network
infrastructure and as such were not directly connected to the Internet. To allow for the
Internet to serve as a transport network for the RAN, a new eCPRI transport protocol had
to be implemented, one which could be carried over packed based networks such as
Ethernet or UDP/IP. All the aforementioned improvements have the end goal of lowering
the CAPEX and OPEX costs for telecom operators as well as providing for a more
competitive marketplace driving further technological advancements in this space.

• Ključne riječi: O-RAN; COTS; virtualizacija; standardizacija; interoperabilnost; eCPRI
• Ključne riječi (engleski): O-RAN; COTS; virtualization; standardisation; interoperability; eCPRI
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:680013
• Studijski program: Naziv: Informacijska i komunikacijska tehnologija; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra inženjer/inženjerka informacijske i komunikacijske tehnologije (mag. ing. inf. et comm. techn.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Zatvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2023-01-13 16:08:28