Wat is vRAN (gevirtualiseerde radiotoegangsnetwerken)?

17 juni 2024

Virtual Radio Access Network (vRAN) is een innovatieve benadering voor het bouwen en beheren van mobiele netwerken. Door te ontkoppelen hardware en software, vRAN maakt meer mogelijk flexbare en schaalbare netwerkarchitecturen. Het maakt gebruik van virtualisatietechnologieën om netwerkfuncties standaard uit te voeren servers in plaats van gespecialiseerde hardware, waardoor de efficiëntie wordt verbeterd en de kosten worden verlaagd.

Wat is vRAN

Wat is RAN?

Radio Access Network (RAN) is een cruciaal onderdeel van mobiele telecommunicatiesystemen dat individuele apparaten via radioverbindingen met andere delen van een netwerk verbindt. Het omvat de verschillende technologieën en apparatuur die worden gebruikt om draadloze communicatie tussen apparaten van eindgebruikers, zoals smartphones en tablets, te vergemakkelijken, en het kernnetwerk, dat bredere connectiviteit en diensten biedt. Een typische RAN-opstelling omvat basisstations en antennes verspreid over een geografisch gebied. Deze beheren en verzenden signalen van en naar gebruikersapparaten, waardoor gegevensoverdracht en communicatie mogelijk zijn.

De efficiëntie en prestaties van een RAN zijn cruciaal voor de algehele kwaliteit van de dienstverlening die gebruikers ervaren. Het verzorgt de complexe processen van het moduleren en demoduleren van radiosignalen, het beheren van frequenties en het garanderen van veilige en stabiele verbindingen terwijl gebruikers zich door verschillende dekkingsgebieden bewegen.

De vooruitgang op het gebied van RAN-technologie, zoals de ontwikkeling van 4G- en 5G-netwerken, is aanzienlijk toegenomen dataoverdracht snelheden, verlaagd latencyen verbeterde netwerkbetrouwbaarheid, waardoor een breed scala aan toepassingen van eenvoudige spraakoproepen tot snelle internettoegang en opkomende technologieën zoals de Internet of Things (IoT).

Wat is vRAN?

Virtual Radio Access Network (vRAN) is een transformatieve technologie in de telecommunicatie-industrie die de hardware- en softwarecomponenten van een traditioneel Radio Access Network (RAN) scheidt. Door gebruik te maken van virtualisatietechnologieën maakt vRAN de inzet van netwerkfuncties voor algemene doeleinden mogelijk servers in plaats van te vertrouwen op eigen, gespecialiseerde hardware. Deze ontkoppeling maakt meer mogelijk flexvermogen, schaalbaarheiden kostenefficiëntie bij netwerkbeheer en -exploitatie.

In een vRAN-architectuur worden de basisbandfuncties, die doorgaans worden afgehandeld door gespecialiseerde hardware in traditionele RAN's, gevirtualiseerd en uitgevoerd als software op commerciële off-the-shelf (COTS) serverS. Deze aanpak maakt eenvoudigere updates en upgrades mogelijk, omdat softwarewijzigingen kunnen worden aangebracht zonder dat de onderliggende hardware hoeft te worden aangepast. Bovendien ondersteunt vRAN gecentraliseerd beheer en orkestratie van netwerkbronnen, wat de mogelijkheid vergroot om netwerkcapaciteit dynamisch toe te wijzen en te optimaliseren op basis van de realtime vraag.

vRAN-functies

Virtual Radio Access Network (vRAN) biedt verschillende belangrijke functies die de flexibiliteit, efficiëntie en schaalbaarheid van mobiele netwerken:

  • Gevirtualiseerde basisbandverwerking. Basisbandfuncties, die traditioneel op speciale hardware worden uitgevoerd, worden geïmplementeerd als software die op algemene doeleinden draait servers.
  • Gecentraliseerde en gedistribueerde eenheden. De vRAN-architectuur omvat Distributed Units (DU's) voor real-time verwerking en Centralized Units (CU's) voor niet-real-time functies, waardoor het netwerk wordt verbeterd flexibiliteit.
  • Softwaregedefinieerde netwerkintegratie (SDN). vRAN maakt gebruik van SDN om netwerkverkeersstromen dynamisch te beheren en te optimaliseren, waardoor een efficiënt gebruik van bronnen wordt gegarandeerd.
  • Virtualisatie van netwerkfuncties (NFV). Maakt gebruik van NFV voor het implementeren en beheren van virtuele netwerkfuncties (VNF's) op commerciële kant-en-klare (COTS) hardware, waardoor de afhankelijkheid van gespecialiseerde apparatuur wordt verminderd.
  • Schaalbare architectuur. Het modulaire karakter van vRAN maakt het eenvoudig schalen van netwerkbronnen mogelijk op basis van de vraag, waardoor verschillende werklasten en gebruikersdichtheden worden ondersteund.
  • Fronthaul- en backhaul-scheiding. Een duidelijke scheiding tussen fronthaul (het verbinden van RRU's met DU's) en backhaul (het verbinden van DU's met CU's) vereenvoudigt het netwerkontwerp en -beheer.
  • Geautomatiseerd netwerkbeheer. Bevat geavanceerde orkestratie- en automatiseringstools om netwerkactiviteiten, implementaties en onderhoud te stroomlijnen.
  • Interoperabiliteit. Ondersteunt de interoperabiliteit met verschillende leveranciers en technologieën, bevordert een ecosysteem van meerdere leveranciers en vermindert de kosten vendor lock-in.

Hoe werkt vRAN?

In een vRAN-opstelling worden de basisbandverwerkingsfuncties van een traditioneel RAN, die taken uitvoeren zoals codering, decodering en signaalverwerking, gevirtualiseerd. Deze functies worden geïmplementeerd als virtuele netwerkfuncties (VNF's) die voor algemene doeleinden worden uitgevoerd servers in data centers of aan de netwerkrand. Deze virtualisatie maakt dynamische toewijzing van bronnen mogelijk, wat betekent dat het netwerk kan op- of afschalen op basis van de vraag en het gebruik van beschikbare bronnen kan optimaliseren.

De vRAN-architectuur bestaat doorgaans uit drie hoofdcomponenten:

  1. Radio-eenheden op afstand (RRU's). Dit zijn de fysieke radio-eenheden die op de cellocaties achterblijven en verantwoordelijk zijn voor het verzenden en ontvangen van radiosignalen van en naar gebruikersapparaten.
  2. Gedistribueerde eenheden (DU's). Deze eenheden verwerken real-time basisbandverwerkingsfuncties en worden vaak dichter bij de cellocaties ingezet om aan de latentievereisten te voldoen. Ze draaien op COTS-hardware en kunnen centraal worden beheerd.
  3. Gecentraliseerde eenheden (CU's). Deze eenheden beheren niet-realtime functies zoals protocolverwerking op een hogere laag en netwerkbeheer. Ze bevinden zich doorgaans in een gecentraliseerd gebied data centers, waarbij gebruik wordt gemaakt van de kracht van gecentraliseerde verwerking en coördinatie.

Door gebruik te maken van softwaregedefinieerde netwerken (SDN) en netwerkfunctiesvirtualisatie (NFV), stelt vRAN mobiele operators in staat de netwerkprestaties te optimaliseren, de operationele kosten te verlagen en de implementatie van nieuwe diensten te versnellen. De flexDe kwaliteit van vRAN ondersteunt ook de integratie van nieuwe technologieën en gebruiksscenario’s, zoals 5G en edge computing, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor meer innovatieve en responsieve mobiele netwerken.

vRAN-voordelen

Virtual Radio Access Network (vRAN) biedt verschillende belangrijke voordelen die het netwerk verbeteren flexibiliteit, efficiëntie en schaalbaarheid. Hier worden de belangrijkste voordelen uitgelegd:

  • Kost efficiëntie. Door gebruik te maken van commerciële kant-en-klare hardware en door de afhankelijkheid van bedrijfseigen oplossingen te verminderen, verlaagt vRAN beide hoofdstad en operationele uitgaven. Deze verschuiving naar gestandaardiseerde hardware verlaagt de initiële investerings- en onderhoudskosten.
  • Schaalbaarheid. vRAN maakt dynamisch scaling van netwerkbronnen op basis van de vraag. Exploitanten kunnen de capaciteit eenvoudig vergroten of verkleinen om aan de behoeften van de gebruiker te voldoen, waardoor een efficiënt gebruik van middelen en een betere afhandeling van verkeersfluctuaties wordt gegarandeerd.
  • Flexibiliteit. De ontkoppeling van hardware en software maakt meer mogelijk flexvaardigheden op het gebied van netwerkbeheer. Netwerkfuncties kunnen worden bijgewerkt, geüpgraded of opnieuw geconfigureerd via softwarewijzigingen zonder dat fysieke hardwareaanpassingen nodig zijn.
  • Gecentraliseerd beheer. vRAN ondersteunt gecentraliseerde controle en orkestratie, waardoor een efficiënte implementatie van updates, probleemoplossing en optimalisatie over het hele netwerk mogelijk is.
  • Verbeterd gebruik van hulpbronnen. Virtualisatie maakt een efficiënter gebruik van netwerkbronnen mogelijk. Meerdere virtuele netwerkfuncties kunnen op hetzelfde fysieke netwerk worden uitgevoerd server, waardoor het hardwaregebruik wordt geoptimaliseerd en verspilling wordt verminderd.
  • Snellere implementatie. Softwaregedefinieerde netwerkfuncties maken een snellere implementatie van nieuwe services en functies mogelijk. Deze flexibiliteit is cruciaal in een snel evoluerend telecomlandschap, waar tijdige introductie van diensten een concurrentievoordeel kan zijn.
  • Verbeterde netwerkprestaties. vRAN kan de netwerkprestaties optimaliseren via geavanceerde algoritmen en realtime analyses. Het kan bronnen dynamisch toewijzen en verkeer effectiever beheren, wat leidt tot verbeterde gebruikerservaringen.
  • Ondersteuning voor geavanceerde technologieën. vRAN is een integraal onderdeel van de inzet van 5G-netwerken en maakt geavanceerde functies mogelijk, zoals netwerk-slicing en edge computing. Network slicing maakt het mogelijk om meerdere virtuele netwerken op dezelfde fysieke infrastructuur te creëren, elk afgestemd op specifieke applicaties of diensten.
  • Verminderde latentie. Integratie met edge computing maakt dataverwerking dichter bij de eindgebruiker mogelijk, waardoor er minder kosten zijn latency en het verbeteren van de prestaties voor toepassingen die realtime verwerking vereisen, zoals autonome voertuigen en augmented reality.
  • Energie-efficiëntie. Door het gebruik van hulpbronnen te optimaliseren en efficiëntere netwerkoperaties mogelijk te maken, dragen vRAN's bij aan een lager energieverbruik en ondersteunen ze groenere en duurzamere netwerkinfrastructuren.
  • Toekomstbestendig. Het op software gebaseerde karakter van vRAN zorgt ervoor dat operators nieuwe functies en standaarden kunnen implementeren via software-updates in plaats van hardwarewijzigingen, waardoor netwerken kunnen evolueren met de technologische vooruitgang.
  • Verbeterde beveiliging. Gecentraliseerd beheer en op software gebaseerde controles maken de implementatie van geavanceerde beveiligingsmaatregelen mogelijk. Operators kunnen snel reageren op beveiligingsbedreigingen en kwetsbaarheden, waardoor een robuuste bescherming van het netwerk wordt gegarandeerd.

Andere soorten RAN

Hier zijn andere soorten Radio Access Networks (RAN), samen met hun uitleg:

  • Traditioneel RAN (TRAN). In een traditioneel RAN heeft elke cellocatie zijn eigen speciale hardware voor basisbandverwerking, radio-eenheden en antennes. Deze systemen zijn vaak bedrijfseigen, wat betekent dat apparatuur van verschillende leveranciers mogelijk niet compatibel is.
  • Gecentraliseerd RAN (C-RAN). Deze architectuur centraliseert de basisbandverwerkingsfuncties op een centrale locatie, terwijl de radio-eenheden en antennes verspreid blijven over het dekkingsgebied. De centralisatie zorgt voor een efficiënter gebruik van hulpbronnen en eenvoudiger netwerkbeheer.
  • Open RAN (O-RAN). Open RAN is een initiatief om een ​​opener en interoperabeler RAN-ecosysteem te creëren. Het richt zich op het definiëren van open interfaces en standaarden tussen verschillende RAN-componenten, waardoor apparatuur van verschillende leveranciers naadloos kan samenwerken.
  • Gedistribueerde RAN (D-RAN). In een gedistribueerd RAN zijn de basisbandverwerkingseenheden en radio-eenheden op elke cellocatie gecolocaliseerd. Deze opstelling biedt een lage latentie en hoge prestaties, omdat de basisbandverwerking dicht bij de radio-eenheden plaatsvindt.
  • Cloud RAN. Vergelijkbaar met gecentraliseerd RAN, Cloud RAN centraliseert ook basisbandverwerkingsfuncties, maar maakt daar gebruik van cloud computergebruik technologieën om dit te doen. Door het gebruiken van cloud infrastructuur, Cloud RAN kan een grotere schaalbaarheid bereiken flexibiliteit.
  • Hybride RAN. Hybride RAN combineert elementen van zowel gecentraliseerde als gedistribueerde RAN-architecturen. Het stelt operators in staat de beste aanpak te kiezen voor verschillende delen van het netwerk, waardoor een evenwicht ontstaat tussen prestaties en efficiëntie.
  • Kleine cel-RAN. Dit type RAN maakt gebruik van kleine celbasisstations om dekking en capaciteit te bieden in specifieke gebieden, zoals dichtbevolkte stedelijke omgevingen of binnenlocaties. Kleine cellen vullen het macrocelnetwerk aan door de dekking te verbeteren en de capaciteit te vergroten daar waar deze het meest nodig is.
  • Macro-RAN. Macro RAN verwijst naar de traditionele grote zendmasten die een groot dekkingsgebied bieden. Macrocellen zijn essentieel voor het bieden van uitgebreide dekking en het verwerken van grote aantallen verbindingen.

Anastasia
Spasojević
Anastazija is een ervaren contentschrijver met kennis en passie voor cloud computergebruik, informatietechnologie en onlinebeveiliging. Bij phoenixNAP, richt ze zich op het beantwoorden van brandende vragen over het waarborgen van de robuustheid en veiligheid van gegevens voor alle deelnemers aan het digitale landschap.