Skip to content

WG1: Use Cases and Overall Architecture

WG1 (Use Cases and Overall Architecture Work Group) là nhóm làm việc của O-RAN Alliance định nghĩa kiến trúc tổng thể của O-RAN và các use case mà kiến trúc này phải đáp ứng. Trang này trình bày phạm vi của WG1, các thành phần và giao diện trong kiến trúc O-RAN, các vòng điều khiển theo thang thời gian, quy trình đi từ use case tới yêu cầu cho các nhóm khác, và bộ tài liệu của WG1. Cách 3GPP chia CU, DU, RU và lý do O-RAN chọn split 7.2x nằm ở RAN Architecture & Splits.

Phạm vi của WG1

WG1 chia công việc thành ba task group:

Task group Phạm vi
Architecture Kiến trúc tổng thể của O-RAN: các thành phần, chức năng và giao diện giữa chúng
Network Slicing Use case, yêu cầu và phần mở rộng giao diện để hỗ trợ network slicing (chia một mạng vật lý thành nhiều mạng logic với đặc tính khác nhau)
Use Cases Xác định và mô tả các use case mà kiến trúc O-RAN cho phép

WG1 không đặc tả chi tiết giao thức của từng giao diện. Mỗi giao diện do một WG khác đặc tả, WG1 chỉ xác định vị trí và vai trò của giao diện trong kiến trúc. Vì vậy tài liệu kiến trúc của WG1 là điểm bắt đầu để biết một chủ đề thuộc WG nào.

Thành phần của kiến trúc O-RAN

Kiến trúc O-RAN giữ nguyên các nút logic của 3GPP (CU, DU) và thêm các thành phần điều khiển, quản lý và hạ tầng:

Thành phần Vai trò
SMO (Service Management and Orchestration) Hệ thống quản lý và điều phối: cấu hình, lỗi, hiệu năng của các network function, quản lý hạ tầng cloud
Non-RT RIC (Non-Real-Time RAN Intelligent Controller) Nằm trong SMO, tối ưu RAN ở thang thời gian từ một giây trở lên, huấn luyện model, sinh chính sách cho Near-RT RIC
rApp Ứng dụng chạy trên Non-RT RIC
Near-RT RIC (Near-Real-Time RIC) Điều khiển RAN ở thang thời gian từ khoảng 10 ms tới 1 s qua giao diện E2
xApp Ứng dụng chạy trên Near-RT RIC
O-CU-CP, O-CU-UP Central unit của 3GPP (control plane và user plane), theo profile của O-RAN
O-DU Distributed unit: MAC, RLC, High-PHY
O-RU Radio unit: Low-PHY và RF, nối với O-DU qua Open Fronthaul
O-Cloud Hạ tầng cloud chạy các network function của O-RAN, xem WG6: Cloudification and Orchestration

Các giao diện, kèm nhóm đặc tả:

Giao diện Nối giữa Mục đích Nhóm đặc tả
A1 Non-RT RIC và Near-RT RIC Chính sách, thông tin bổ trợ (enrichment information), quản lý model WG2
R1 rApp và nền tảng Non-RT RIC API để rApp dùng dịch vụ của SMO và Non-RT RIC WG2
E2 Near-RT RIC và O-CU, O-DU (gọi chung là E2 node) Thu thập số liệu và điều khiển chức năng RAN WG3
O1 SMO và các network function Quản lý cấu hình, lỗi, hiệu năng WG10
O2 SMO và O-Cloud Quản lý hạ tầng và triển khai network function WG6
Open Fronthaul O-DU và O-RU (M-plane có thể nối từ SMO) CUS-plane và M-plane WG4, xem WG4
F1, E1, Xn, X2, NG Theo định nghĩa của 3GPP Giao diện 3GPP, O-RAN bổ sung profile cho đa nhà cung cấp 3GPP, WG5

Sơ đồ dưới đây lược bớt các giao diện 3GPP để tập trung vào phần O-RAN bổ sung:

flowchart TB
    subgraph SMO["SMO"]
        NRT["Non-RT RIC + rApp"]
    end
    RIC["Near-RT RIC + xApp"]
    CU["O-CU-CP / O-CU-UP"]
    DU["O-DU"]
    RU["O-RU"]
    OC["O-Cloud"]
    NRT -- A1 --> RIC
    RIC -- E2 --> CU
    RIC -- E2 --> DU
    SMO -- O1 --> CU
    SMO -- O1 --> DU
    SMO -- O2 --> OC
    CU -- F1 --> DU
    DU -- Open Fronthaul --> RU

Vòng điều khiển theo thang thời gian

Kiến trúc O-RAN chia việc điều khiển RAN thành các vòng điều khiển (control loop) theo thang thời gian phản hồi:

Vòng điều khiển Thang thời gian Nơi thực hiện Ví dụ
Non-real-time Từ 1 s trở lên Non-RT RIC trong SMO Huấn luyện model, chính sách tối ưu theo giờ hoặc theo ngày
Near-real-time Khoảng 10 ms tới 1 s Near-RT RIC Điều hướng lưu lượng (traffic steering), điều khiển handover, tiết kiệm năng lượng theo tải
Real-time Dưới 10 ms Trong O-DU Lập lịch theo slot, HARQ, beamforming

Vòng real-time nằm ngoài phạm vi của RIC vì deadline theo slot (0,5 ms ở subcarrier spacing 30 kHz) quá ngắn để đi qua một giao diện mạng. Phân tầng này quyết định một tính năng đặt ở đâu: một thuật toán cần phản ứng trong vài trăm ms có thể là xApp, còn một thuật toán phải quyết định theo từng slot thì vẫn nằm trong scheduler của O-DU.

Từ use case tới đặc tả

WG1 viết use case theo hai mức:

  1. Use Cases Analysis Report liệt kê và phân tích nhiều use case ở mức tổng quát: mục tiêu, các bên tham gia, lợi ích.
  2. Use Cases Detailed Specification chọn một số use case và mô tả chi tiết luồng hoạt động, dữ liệu cần thu thập và tác động lên từng thành phần, để các WG khác suy ra yêu cầu cho chức năng và giao diện của mình.

Ví dụ, use case tiết kiệm năng lượng (network energy saving, NES) bắt đầu từ WG1, sau đó trở thành yêu cầu cho A1 (WG2), service model của E2 (WG3), điều khiển nhánh thu phát trên M-plane (WG4) và test case (WG4). Một use case khác là Shared O-RU, một O-RU dùng chung cho nhiều O-DU hoặc nhiều nhà mạng, được bổ sung các use case con trong Use Cases Detailed Specification và kéo theo thay đổi trong CUS và M-plane của WG4.

Bộ tài liệu

Tài liệu Loại Nội dung
O-RAN Architecture Description (OAD) TS Các thành phần, giao diện, vòng điều khiển, định danh UE, kiến trúc bảo mật ở mức tổng thể
Use Cases Analysis Report TR Danh sách và phân tích use case
Use Cases Detailed Specification TS Mô tả chi tiết các use case được chọn
Slicing Architecture TS Kiến trúc network slicing trong O-RAN, gồm việc cung cấp khả năng quản lý slice cho trường hợp nhiều nhà mạng
Decoupled SMO Architecture TR Nghiên cứu tách SMO thành các dịch vụ độc lập

OAD được ETSI công bố lại dưới mã ETSI TS 103 982. Mỗi phiên bản OAD bổ sung các thành phần mới của kiến trúc; ví dụ v11.00 thêm giao diện R1 và API của Near-RT RIC, và mô tả O1 dưới dạng management service để thống nhất với WG10.

Todo

Kiểm chứng phiên bản hiện hành của OAD và các tài liệu use case trên specifications.o-ran.org, và đối chiếu thang thời gian của các vòng điều khiển với chính văn OAD.

Liên quan

Tài liệu tham khảo