Понимание O-RAN: архитектура, интерфейсы, алгоритмы, безопасность и исследовательские проблемы

Открытая сеть радиодоступа (RAN) и ее реализация в спецификациях альянса O-RAN призваны революционизировать телекоммуникационную экосистему. O-RAN предполагает виртуализированные сети радиодоступа, в которых дезагрегированные компоненты соединяются посредством открытых интерфейсов и оптимизируются интеллектуальными контроллерами. В результате формируется новая парадигма проектирования, развертывания и эксплуатации RAN: сети O-RAN могут создаваться на основе совместимых компонентов различных поставщиков и программно оптимизироваться посредством централизованного уровня абстракции и замкнутого управления на основе данных. Поэтому понимание O-RAN, ее архитектуры, интерфейсов и рабочих процессов имеет ключевое значение для исследователей и специалистов в области беспроводной связи. В этой статье представлен первый подробный учебный обзор O-RAN. Кроме того, обсуждаются основные исследовательские проблемы и рассматриваются ранние результаты исследований. Приводится углубленный анализ спецификаций O-RAN с описанием ее архитектуры, принципов проектирования и интерфейсов. Затем описывается, как интеллектуальные контроллеры радиосети O-RAN (RIC) могут использоваться для эффективного управления сетями радиодоступа, определенными 3GPP, и контроля над ними. На этой основе обсуждаются инновации и проблемы сетей O-RAN, включая рабочие процессы искусственного интеллекта (AI) и машинного обучения (ML), обеспечиваемые архитектурой и интерфейсами, а также вопросы безопасности и стандартизации. Наконец, рассматриваются экспериментальные исследовательские платформы, которые можно использовать для проектирования и тестирования сетей O-RAN, наряду с последними результатами исследований, и намечаются перспективные направления развития O-RAN.