OpenRAN Explainer: ¿por qué las interfaces deben estar abiertas?

Una pregunta que surge a menudo en las discusiones de OpenRAN es la siguiente: ¿por qué necesitamos el enfoque de OpenRAN si las redes utilizan interfaces basadas en 3GPP, que ya están abiertas y estandarizadas? Aquí está nuestra explicación.

Comencemos por mirar la arquitectura inalámbrica básica. Usando 4G/LTE como ejemplo, las dos interfaces en la RAN son:

• La interfaz de aire, también conocida como interfaz Uu o LTE-Uu que utiliza el protocolo RRC
• La interfaz S1, entre la RAN y el Core

En teoría, ambas interfaces están estandarizadas por 3GPP y abiertas. Sin embargo, la red 4G simplificada tiene dos interfaces más que son la razón clave por la que comenzó el movimiento OpenRAN.

Echemos un vistazo a los dos componentes principales de la RAN virtualizada. El software BBU virtualizado (DU/CU) que se ejecuta en servidores COTS y Remote Radio Head (RRH) o RU. La interfaz entre ellos se conoce como fronthaul y utiliza el protocolo CPRI. Este protocolo generalmente tiene una implementación específica del proveedor y no está abierto, lo que significa que no permite mezclar y combinar componentes, lo que dificulta la interoperabilidad. La falta de interoperabilidad provoca el bloqueo del proveedor.

Papel de la interfaz X2

La segunda interfaz a considerar es la interfaz X2. Aunque ha sido definido por 3GPP, es una interfaz opcional. X2 es útil para una red 4G, ya que es esencial para que las redes de múltiples proveedores funcionen sin problemas, especialmente para administrar la interferencia entre diferentes radios.

Muchos proveedores de RAN tradicionales no implementaron intencionalmente esto inicialmente y, cuando lo hicieron, usaron muchos mensajes propietarios en esta interfaz. Esto aseguró que las redes multi-proveedores fueran difíciles de implementar para un operador y básicamente un operador móvil MNO estaba atado nuevamente a un proveedor específico.

Como se sabe, todas las implementaciones de 5G de hoy son implementaciones de 5G NSA (no independientes, por sus siglas en ingles). Lo que esto significa en términos simples es que la nueva radio 5G se usa para la red de acceso, pero solo funciona en conjunto con la red de acceso 4G LTE y una red de core 4G (EPC).

Por lo tanto, si las interfaces X2 no están abiertas, los operadores se ven obligados a implementar 5G hoy utilizando sus proveedores 4G LTE existentes, por lo que el bloqueo continúa también en 5G.

Las interfaces abiertas resultan muy útiles en tal escenario para permitir la diversidad de proveedores, y esta es la razón por la que el movimiento OpenRAN sigue siendo necesario a pesar de que tenemos interfaces 3GPP bien definidas para muchas conexiones diferentes, ya sea una interfaz de aire, o una conexión a la red de core y al mundo exterior. Open RAN permite la interoperabilidad de proveedores.

Opciones de interfaces para que los operadores de redes móviles creen una red Open RAN abierta

La opción uno es que sus proveedores abran interfaces entre los componentes de RAN como la radio y el software BBU/DU/CU. El mejor ejemplo de esto es Nokia en la implementación de Rakuten, cuando abrieron sus radios al software de otro proveedor. Sin embargo, no hay garantía de que los proveedores tradicionales continúen abriendo sus radios al software de otros proveedores. Aquí es donde entra TIP, creando un ecosistema de proveedores de hardware y software, iniciando “Festivales de Conectividad”, desarrollando modelos y promoviendo, educando e implementando OpenRAN a nivel mundial.

La opción dos es utilizar interfaces definidas por O-RAN Alliance, que se formó después de la fusión de las alianzas C-RAN y XRAN. En la actualidad, cuenta con más de 160 operadores móviles, proveedores e instituciones académicas y de investigación que operan en la industria de redes de acceso por radio. La O-RAN Alliance publica nuevas especificaciones de RAN, lanza software abierto para RAN y apoya a sus miembros en la integración y prueba de sus implementaciones. La O-RAN Alliance desarrolla, impulsa y hace cumplir los estándares para garantizar que los equipos de varios proveedores, como RUs y software DU/CU, interoperen entre sí. O-RAN Alliance crea estándares donde no hay ninguno disponible, por ejemplo, las especificaciones de Fronthaul para los splits funcionales de RAN para garantizar la interoperabilidad. Además, crea perfiles para pruebas de interoperabilidad donde los estándares están disponibles —por ejemplo, la interfaz X2—.

En 2020, TIP y O-RAN Alliance anunciaron un acuerdo de enlace para garantizar su alineación en el desarrollo de soluciones Open RAN interoperables. Dado que TIP es independiente de las especificaciones que utiliza para crear las soluciones que buscan los proveedores de servicios, tiene que trabajar con varios organismos de normalización para garantizar un funcionamiento sin problemas. Pero el acuerdo de enlace con O-RAN Alliance permite compartir información, hacer referencia a especificaciones y realizar pruebas conjuntas y esfuerzos de integración. Si se observa el documento “TIP OpenRAN 5G NR Base Station Platform requirements”, se verá referencias normativas a las especificaciones de O-RAN Alliance. Dentro de TIP, solo las empresas que son miembros tanto de TIP como de O-RAN Alliance pueden participar en cualquier discusión relacionada con las especificaciones de O-RAN.

La opción tres es específicamente para small cells. Small Cell Forum, o SCF, ha creado su propio ecosistema de Open RAN. Recientemente, se han centrado mucho en la creación de interfaces abiertas. A principios de este año, ampliaron el conjunto de especificaciones que lanzaron el año pasado, para permitir que las small cells se construyan pieza por pieza utilizando componentes de diferentes proveedores, con el fin de abordar fácilmente la mezcla diversa de casos de uso de 5G. Estas interfaces abiertas se denominan FAPI y nFAPI, que significa “functional application platform interface” (interfaz de plataforma de aplicación funcional). FAPI ayuda a los proveedores de equipos a mezclar software PHY y MAC de diferentes proveedores a través de esta interfaz FAPI abierta. Entonces, FAPI es una interfaz “interna”. Por otro lado, nFAPI, o más específicamente 5G-nFAPI, es una interfaz de red y se encuentra entre una DU y una CU de una solución de red de small cells RAN dividida. Esto ayudará a los arquitectos de redes al permitirles mezclar unidades distribuidas y centrales de diferentes proveedores. En resumen, el SCF nFAPI está habilitando el ecosistema Open RAN a su manera al permitir que cualquier CU/DU de small cells se conecte a cualquier unidad de radio de small cells o S-RU.

Los operadores de redes móviles globales se están dando cuenta de los beneficios económicos que solo se pueden realizar plenamente cuando las interfaces están abiertas. La industria está creando equipos y se está enfocando en la innovación y los compromisos en la arquitectura OpenRAN, ya sea mediante la apertura de interfaces 3GPP o utilizando interfaces comunes y abiertas de O-RAN Alliance o Small Cell Forum. Mientras que los operadores de redes móviles anteriores solían comprar hardware y software juntos de un proveedor específico, ahora están dividiendo los pedidos de hardware y software, y las interfaces abiertas les permiten hacerlo. Esto elimina el bloqueo del proveedor y da como resultado reducciones significativas de capex y opex, y despliegues más rápidos.