Massive Beams Vision on a Truly Open and Modular Radio Unit for Open RAN

Summary

このプレゼンテーションでは、オープンRAN（Oran）における無線ユニット（RU）のモジュール化と標準化の必要性について議論されています。Oranのアーキテクチャは、中央ユニット（CU）、分散ユニット（DU）、およびRUという3つの主要なコンポーネントに分解され、これらをモジュール化する提案がなされました。さらに、これらのモジュールが標準化されたインターフェースを介して接続されることで、柔軟でスケーラブルなソリューションが提供され、業界全体でのハードウェアおよびソフトウェアの標準化の重要性が強調されています。特に、モジュールのテストとキャリブレーションに関する課題についても言及され、OCP（Open Compute Project）やLinux Foundationとの協力の可能性が示唆されています。

Takeaways

• 😀 Oranは、3GPPで定義されたGENODE BをCU、DU、RUの3つのブロックに分割し、これらの間のインターフェースを定義している。
• 😀 Oranは、フロントホールの帯域幅と仮想化・クラウド化のバランスを慎重に選んでおり、完全なクラウド化は実現していない。
• 😀 オペレーターの要求に基づき、様々なシナリオに応じたOranテストベッドが運用されており、特にブランデンブルクの試験では3つのシナリオが使用されている。
• 😀 シナリオ1では、DUとCUが同じサイトに配置され、主にマイクロ波バックホールを使用しており、帯域幅は限られている。
• 😀 完全なクラウド化されたシナリオでは、最小の基地局サイズを実現し、リソースのプール機能やハンドオーバーの高速化、干渉管理が可能になる。
• 😀 Oranでは、ラジオユニット内のインターフェースやハードウェアは標準化されており、モジュール化に向けたアプローチが進められている。
• 😀 提案されているラジオモジュールは、コンピュートモジュール、トランシーバーモジュール、フロントモジュールの3つで、これらは標準化されたシグナリングで接続される。
• 😀 トランシーバーモジュールとコンピュートモジュールのインターフェースは、すでに業界で標準化されているJ20/204BやEthernet（IEEE 82.3）を使用している。
• 😀 フロントモジュールは、異なる帯域や送信パワーに対応するため、特定の設計が必要であり、モジュール化は最も困難な部分である。
• 😀 小型セル、マクロセルなど、異なる基地局のニーズに応じたモジュール設計が進められており、最初の段階では小型セルがターゲットとなっている。
• 😀 ソフトウェア面では、Oranはオープンソースソフトウェアの使用を進めており、特に同期プレーンとMプレーンはオープンソース化されているが、APIの標準化が求められている。

Q & A

ORAN（オープンRAN）とは何ですか？

ORANは、従来のRAN（Radio Access Network）を3つの主要なコンポーネント（CU、DU、RU）に分割することによって、通信ネットワークの柔軟性と拡張性を向上させることを目的としたアーキテクチャです。これにより、異なるベンダーの機器が連携できるようになり、ネットワークの管理がより効率的になります。

ORANでのフロントホールとミッドホールの役割は何ですか？

フロントホールは、RU（Radio Unit）とDU（Distributed Unit）の間で通信を行うインターフェースであり、ミッドホールはCU（Central Unit）とDUの間を接続する役割を持っています。これらのインターフェースは、ネットワークのデータ伝送速度や帯域幅、仮想化やクラウド化の要求に基づいて設計されています。

ORANのフロントホールが直面する主な課題は何ですか？

ORANのフロントホールは、ネットワークの仮想化やクラウド化による帯域幅の増加と、それに伴う物理的な制約とのバランスを取る必要があります。特に、クラウド環境での計算処理を要求する場合、フロントホールの帯域幅が爆発的に増加し、従来の接続方法では対応が難しくなります。

ORANの小型セル（small cell）設計の特徴は何ですか？

小型セルは、プライベートネットワークやキャンパスネットワークでよく使用され、比較的少ない出力を持つセルです。ORANでは、コンピュートモジュール、トランシーバーモジュール、フロントエンドモジュールがそれぞれ標準化されたインターフェースを通じて接続され、最小のセルサイズと必要な機能を提供します。

ORANでのトランシーバーモジュールはどのように機能しますか？

トランシーバーモジュールは、アナログ機能を提供し、3GPPの定義に従って信号を処理します。これには、伝送マスク、クレストファクター削減、デジタル歪み補償（DPD）などの機能が含まれ、これらは各トランシーバーモジュールによって標準化されたインターフェース（例：JESD204B/C）を使用して接続されます。

ORANのフロントエンドモジュールを標準化する上での課題は何ですか？

フロントエンドモジュールは、周波数範囲や電力出力の違い（例：FDDとTDD、異なる周波数帯域など）によって多様な設計が求められます。これにより、標準化が非常に難しく、さまざまな周波数帯に対応するためには専用のモジュールを用意する必要があります。

ORANにおけるソフトウェアとAPIの標準化はどのように進められていますか？

ORANでは、コンピュートモジュール上でLinuxオープンソースソフトウェアを利用して、同期プレーンや管理プレーン（M-plane）を処理しています。しかし、MLane（メンテナンスプレーン）のインターフェースやソフトウェアの標準化にはさらに努力が必要です。これには、ソフトウェアとハードウェアの間の統一されたAPIが求められます。

ORANのソフトウェアで使用されているオープンソース技術は何ですか？

ORANの同期プレーンでは、PTP4l（Precision Time Protocol）などのオープンソースソフトウェアが使用されており、これによりプライベートネットワークや小規模なセルでも十分な同期精度が確保できます。MLaneに関しては、Linux Foundationの取り組みが進行中です。

ORANにおける校正とテストの問題に関してはどのように対処していますか？

初期のORANモジュラーラジオ設計では、小型セルがターゲットとされており、デジタルビームフォーミングはDU側で行われます。そのため、RU側での校正が不要です。しかし、マクロセルや大規模なシステムでは、複雑な校正が必要となり、将来的にはこれを解決するための技術が求められます。

ORANのモジュラーラジオがOCP（Open Compute Project）とどのように関係していますか？

ORANのモジュラーラジオ設計は、OCPのようなオープンな標準化プロジェクトと連携して進められるべきです。OCPはサーバーハードウェアの標準化に成功しており、ORANのモジュール化とインターフェース標準化にも適用できる可能性があります。