Всем привет! На связи ЦК RnD Блока ИТ, и мы хотим рассказать вам об исследованиях, ведущихся в МТС. Сегодня поговорим о концепции Open RAN и о том, почему она важна для МТС. Её много обсуждают в последние годы, не раз упоминал о ней и президент МТС Вячеслав Николаев.
Что такое Open RAN?
RAN — это Radio Access Network, сеть радиодоступа. Самый известный и распространённый элемент RAN — базовые станции (БС) сотовой связи. Те самые, которые обеспечивают покрытие и передают данные смартфонам.
Традиционно все компоненты базовой станции создаёт один производитель и поставляет оператору как единое целое. Это удобно с точки зрения интеграции, но доставляет массу проблем, как и любой vendor lock-in. Оператор становится полностью зависим от производителя и не может по своему желанию обновлять аппаратную конфигурацию БС. Принципиально невозможно заменить или подключить новый компонент БС от другого производителя. Со временем возникают проблемы с поддержкой существующего оборудования. Возможности гибкой настройки ограничены тем, что заложил производитель.
В таких условиях у производителя фактически нет конкурентов, и он вправе устанавливать любую цену за свои услуги по обновлению оборудования, чем и стремится воспользоваться. По этим причинам телеком-операторы по всему миру хотели более открытых стандартов, по которым компоненты базовых станций могут взаимодействовать между собой, что обеспечивает взаимозаменяемость компонентов от разных производителей, создаёт конкурентную среду и способствует уменьшению стоимости создания и владения сетью мобильной связи.
Ещё один тренд в мире (в том числе в мире телекома) — виртуализация инфраструктуры и перевод вычислений на стандартное «железо». Другими словами, часть работы БС по обработке данных можно вести не на специализированных (малотиражных и дорогих) платах, а на типовых серверах из ЦОДа. Понятно, что при таком подходе меняется не только «железо», но и ПО. И при переводе БС на обычные серверы также нужно менять и встроенное ПО. А так как инициатива изначально подразумевает взаимозаменяемость всех компонентов БС, то необходимо понимать, как части БС от разных производителей будут взаимодействовать друг с другом. На этот вопрос и отвечает Open RAN.
Open RAN — это инициатива в мобильном телекоме по разделению функционала БС на аппаратное и программное обеспечения и созданию открытых интерфейсов между ними. Основой являются протоколы и стандарты для взаимодействия компонентов БС между собой. Самый известный разработчик таких стандартов — международный альянс O-RAN.
Также встречаются производные термины. OpenRAN применяется к группам Telecom Infra Project (TIP) или в качестве хештега. O-RAN и oRAN — когда речь идёт об O-RAN Alliance или также как хештег.
Open RAN предполагает наличие открытых стандартов на программно-аппаратные интерфейсы между сетевыми функциями сети радиодоступа. Почему «сетевыми функциями», а не «компонентами БС»? Термин «сетевая функция» возник из архитектурной платформы, основанной на сервисах (Service-Based Architecture, SBA). В отличие от традиционных сетевых объектов (аппаратный блок сетевого модуля BBU, аппаратно-программная платформа авторизации пользователей и так далее), в SBA все сетевые элементы представляют собой сетевые функции, наделённые определённым функционалом. Это позволяет абстрагироваться от конкретной реализации функционала — он может быть представлен как в виде аппаратного решения, так и в виде программы. Аппаратная реализация называется физической сетевой функцией PNF (Physical Network Function), программная реализация — виртуальной сетевой функцией VNF (Virtual Network Function).
Новые системы управления сетью RAN, оптимизация
Переход на новые стандарты — это не только уход от вендорозависимости. Поскольку глобальное использование сетей сотовой связи продолжает расти, способы построения телекоммуникационных систем должны меняться, чтобы не отставать. Хотя стандарт 5G обеспечивает увеличение пропускной способности сетей сотовой связи и направлен на решение новых задач, многие сценарии использования 5G не могут быть реализованы без развития сети. В частности, вариант использования со сверхнадёжной малой задержкой (URLLC, Ultra Reliable and Low Latency Communications) требует, чтобы сеть обеспечивала определённую задержку, что невозможно без модернизации сети радиодоступа.
Существующие системы управления сетью RAN в основном ориентированы на поставку информации операторам радиосети, которые оценивают эти данные, принимают решения и проводят необходимую реконфигурацию сети или готовят сценарии автоматизированного управления. С ростом сети и задействованием ранее не использованных гигагерцовых частотных диапазонов количество сетевых элементов увеличивается лавинообразно. Для управления такой сетью большой акцент делается на искусственный интеллект и машинное обучение.
Предлагается новая парадигма — сеть, управляемая «намерениями» (Intent-Based Network). В этом случае оператор просто предъявляет к сети какие-либо бизнес-требования — например, «уменьшить энергопотребление сети на 10%». «Намерения» показывают сети, куда нужно двигаться, но не говорят, как это делать. Это позволяет операторам радиосети сконцентрироваться на формулировке бизнес-требований к (сервисам) сети, а не на их реализации. Как двигаться к указанным целям — такая задача уже будет решаться системой управления сети в автоматическом режиме различными способами, главными из которых являются методы машинного обучения. Система управления будет постоянно отслеживать состояние сети, проверять на соответствие «намерениям» и реконфигурировать сеть при необходимости.
Отсутствие чётких инструкций, как изменять конфигурацию, позволяет системе управления использовать любые, даже самые неочевидные, способы достижения целей. Автоматизация позволит снизить количество ошибок из-за влияния человеческого фактора, абстрагироваться оператору от тонкостей управления сетевыми элементами разных производителей и типов. Система управления сама будет обеспечивать жизненный цикл конфигурации сети: проводить архивацию текущей конфигурации сети, автоматически откатываться на предыдущую конфигурацию в случае сбоев. Управление на основе намерений позволяет абстрагироваться от инфраструктуры сети, что даёт возможность сохранять цели при обновлении программно-аппаратного обеспечения сети или полной его замене.
При инициировании изменений в сети всегда есть риск деградации уровня сервиса. С другой стороны, подобные рискованные действия могут привести к более высокой марже. Уравновесить риски и потенциальную выгоду помогут намерения по управлению рисками. Они могут ограничивать риски деградации сервиса до требуемого уровня. Такие цели позволят сохранить баланс уровня рисков и доходности.
Благодаря автоматизации с обратной связью, которая включает в себя захват, преобразование и активацию бизнес-целей, сеть будет постоянно отслеживать метрики и корректировать конфигурацию, чтобы обеспечить соответствие бизнес-целям с минимальным вмешательством человека.
Исследования
Звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой? Конечно! В реальности мы описали цели парадигмы Open RAN, но её реализация — это огромный и очень сложный труд. Это не единожды завершённый проект, а постоянная работа над детализацией стандартов, разработкой и адаптацией софта и «железа» для работы по ним, интеграцией новых систем в имеющуюся огромную legacy-сеть оператора… В реальности каждый оператор и производитель оборудования в первую очередь заинтересован в развитии нужной ему части стандартов.
Поэтому для реализации такого подхода в МТС нам необходимо тоже погрузиться в эту тему, разрабатывать и внедрять подход к интеграции, который сможет работать и будет наиболее выгодным именно для нашей телеком-сети и нас как оператора. С честью можем сказать, что у нас не просто есть специалисты, которые могут вести эту работу, но и мы являемся, пожалуй, флагманом этого процесса в России. У этого, конечно, есть и обратная сторона — лидеру приходится тяжелее прочих, нужно не идти по проторённой тропе, а самому искать путь и прокладывать его. Иными словами, заниматься исследованиями и разработками, организацией которых и занимается наш центр RnD.
В следующих статьях мы расскажем подробнее о содержании концепций Open RAN и о работе, которую ведут специалисты МТС: исследователи, разработчики, программисты, инженеры и аналитики, — для того чтобы наша связь по-прежнему оставалась самой технологичной в России.