A evolução do O-RAN RIC (Fórum do Leitor)

A Aliança O-RAN foi desenvolvida para impulsionar avanços em RAN, separando o plano de gerenciamento e controle do plano de processamento de dados do usuário

A tecnologia 3GPP Radio Entry Community (RAN) evoluiu da segunda para a terceira, quarta e quinta gerações, para aumentar significativamente a eficiência da interface aérea, ao mesmo tempo que suporta novos serviços. Durante esse período, as implantações comerciais de RAN aumentaram globalmente à medida que as operadoras se apressavam em expandir a capacidade da rede para atender à crescente demanda de rendimento dos usuários.

Embora as implementações comerciais aumentassem significativamente, as operações e os esforços de gestão estavam a tornar-se exponencialmente complicados. A falta de interfaces abertas e soluções proprietárias de fornecedores impediu os ganhos potenciais de Rede de automação e auto-organização (SON) de ser plenamente realizado.

Isso levou a indústria, impulsionada principalmente por operadoras de rede, a formar a Aliança O-RAN para impulsionar avanços em RAN, separando o plano de gerenciamento e controle do plano de processamento de dados do usuário. Esta nova arquitetura RAN desagregada e aberta, utilizando tecnologias de nuvem orientadas por software program, aproveitando interfaces abertas, inteligência e automação, lançou as bases para capacitar os operadores de rede para gerenciar e operar suas redes com eficiência, sem serem limitados por soluções proprietárias de fornecedores.

A pedra angular da arquitetura Open RAN, o RAN Clever Controller (RIC), traz inteligência synthetic para a rede de acesso sem fio, aproveitando análises avançadas e aprendizado de máquina para tomar decisões baseadas em dados. Esta capacidade permite estratégias de otimização mais sofisticadas, manutenção preditiva e ajustes automatizados de rede.

Figura 1. Visão geral da arquitetura O-RAN

Impulsionado pelas diferentes escalas de tempo necessárias para ajustes e modificações em tempo actual que impactam o comportamento da rede a longo prazo, o RIC é dividido em duas plataformas:

• Non-Actual-Time RIC (Non-RT RIC) fornece gerenciamento baseado em políticas e planejamento e otimização de rede de longo prazo; ele opera em escalas de tempo superiores a 1 segundo.

• O RIC em tempo quase actual (Close to-RT RIC) oferece controle dinâmico e otimização de recursos de rádio, ao mesmo tempo em que toma decisões rápidas na escala de tempo de 10 milissegundos a 1 segundo.

Para eliminar a dependência do fornecedor, ambas as plataformas RIC dependem de interfaces abertas que utilizam protocolos e modelos de dados abertos disponíveis publicamente e amplamente adotados. Para lógica de negócios (rApps) entregue pelo RIC Não-RT, o paradigma REST (Representational State Switch) é seguido para as interfaces R1, A1 e O1, enquanto para lógica de engenharia de tempo crítico (xApps), entregue pelo RIC Close to-RT , o SCTP (Stream Management Transmission Protocol) é utilizado na interface E2.

Além disso, recursos de MLOps como pipeline de dados, gerenciamento de modelo, treinamento e funções de inferência também são suportados pelo RIC, permitindo controle e operações de rede nativas de IA.

Casos de uso e implementações

Com o objetivo de melhorar a eficiência operacional, o desempenho da rede e a interoperabilidade entre fornecedores, vários casos de uso foram definidos e demonstrados em eventos como o Cellular World Congress (MWC), a Linux Networking Basis (LNF) e o Fórum RIC da Administração Nacional de Telecomunicações e Informações (NTIA).

Essas demonstrações abrangem:

• Utilização e otimização de recursos de rádio, incluindo cobertura, capacidade, otimização, balanceamento de carga, direcionamento de tráfego e otimização de recursos de fatia
• Otimização da qualidade da experiência
• Economia de energia
• Compartilhamento de espectro
• Verticais (ou seja, UAV, V2X)

Além disso, para apresentar novos casos de uso, avançar no desenvolvimento e promover a interoperabilidade entre as implementações RIC, rApp e xApp sobem ao palco, duas vezes por ano durante os O-RAN World PlugFests semestrais. CableLabs é um laboratório anfitrião participante desde 2021, impulsionando a inovação e a padronização em redes de acesso de rádio.

Tendências emergentes e direções futuras

Olhando para o futuro, vários temas importantes estão começando a moldar o cenário do Controlador Inteligente RAN.

• Aproveite os avanços de ponta em IA/ML. Esforços recentes de padronização permitem a exposição de fluxos de trabalho de aprendizado de máquina, como treinamento de modelo, registro e implantação nas interfaces R1 e A1, permitindo o gerenciamento independente do ciclo de vida entre a lógica do aplicativo (rApp, xApp) e modelos de ML. Como resultado, os engenheiros podem iterar o treinamento do modelo sem modificar o código do aplicativo subjacente, levando a uma iteração do modelo mais rápida. Isso também simplifica atualizações e substituições de modelos, sem afetar a base de código do aplicativo. Ao dissociar o aprendizado de máquina da lógica de aplicação, as operadoras podem aproveitar os avanços mais recentes em inteligência synthetic e aprendizado de máquina para implantar recursos aprimorados, como manutenção preditiva e, em última análise, gerenciamento de rede autônomo, mais cedo.
• Maior interoperabilidade entre fornecedores. Embora a maioria dos casos de uso de RIC ainda seja implementada em soluções de fornecedor único, há uma demanda crescente dentro do programa de certificação e emblemas O-RAN para finalizar os critérios de certificação, incluindo segurança, para as interfaces A1, R1 e E2. Isto facilitará o desenvolvimento de um ecossistema robusto de vários fornecedores para xApps e rApps, capacitando as operadoras a selecionar as melhores soluções adaptadas às suas necessidades específicas de rede.
• Espectro compartilhado. Os desafios existentes de gerenciamento de espectro compartilhado em CBRS e bandas futuras como 3,1 GHz poderiam ser abordados pelo RIC, permitindo o compartilhamento dinâmico e eficiente do espectro entre o governo e o setor privado por meio de xApps, rApps e potencialmente dApps aprovados pelo regulador (quando o controle sub-ms de recursos de rádio é obrigatório).
• Conectividade perfeita Na rede do futuro, também descrita em Visão tecnológica da CableLabsos usuários poderão acessar informações em qualquer lugar, em qualquer dispositivo, independentemente da tecnologia de acesso subjacente. Para fornecer esta conectividade contínua, os prestadores de serviços evoluirão para além dos acordos de roaming tradicionais para oferecer serviços de acesso integrado. Prevemos que a evolução futura do RIC desempenhará um papel importante na orquestração e coordenação de recursos em ambientes de rede diversos e heterogêneos, adaptados a um perfil de QoE de usuário ou aplicativo.

Desafios e questões em aberto

Apesar do progresso significativo na padronização, testes e demonstrações ao vivo nos últimos anos, o RIC ainda enfrenta desafios para fornecer as eficiências operacionais de que os operadores necessitam urgentemente. As principais áreas que requerem atenção são:

• Desafios de implantação: A implantação generalizada de recursos de rádio 4G e 5G em {hardware} e software program proprietários do fornecedor criou uma barreira significativa para o RIC. Implantação. A falta de um caminho claro de migração desses sistemas legados, combinada com o longo ciclo de atualização de {hardware} de banda base, dificulta a transição para a arquitetura Open RAN.
• Preocupações de segurança relacionadas com a IA e as ameaças que podem representar para as operações de rede. Os modelos de ML precisarão de salvaguardas para evitar mau comportamento. Além disso, pode ser necessário um repositório confiável onde essas aplicações possam ser verificadas quanto à conformidade, interoperabilidade e segurança.
• Falta de conjuntos de dados abertos publicamente disponíveis para treinar modelos de ML que potencializariam rApps e xApps.

Conclusão

À medida que a cloudificação e a softwarização continuam a transformar a indústria sem fio, o controlador inteligente de rádio (RIC) evoluído será um componente-chave das futuras redes de rádio, possibilitadas por um ecossistema robusto e interoperável de vários fornecedores, aproveitando a IA/ML para oferecer conectividade onipresente e contínua, ao mesmo tempo que desbloqueia as oportunidades ocultas do espectro compartilhado.