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O-RAN 차세대 프론트홀 적합성 테스트 (키사이트 기술백서)
O-RAN Next-Generation Fronthaul Conformance Testing
January 17, 2022 | By Keysight Technologies
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기술 백서 목차

 

1. Open RAN으로 향하는 길

2. 적합성 및 상호 운용성 테스트

적합성 테스트의 이점

3. 테스트 과제

프론트홀 적합성 테스트

O-DU 적합성 테스트

O-RU 적합성 테스트

O-RU 적합성 테스트 설정

전도성 테스트 고려사항

OTA 테스트

4. 적합한 테스트 선택 방법

O-DU 에뮬레이터

신호 소스

신호 분석기

테스트 시퀀서

5. 3GPP 테스트와의 관계

6. 키사이트 O-RAN 프론트홀 테스트 솔루션

7. 요약

 

 

1. Open RAN으로 향하는 길
 

4G 이전 세대에서 무선 접속망(R AN)을 배포할 때에는 동일한 벤더의 공유형 독점 네트워크 장비에 의존해야 했습니다. 전통적으로 다중 벤더 네트워크의 경우 다양한 벤더의 장비를 네트워크의 여러 부분에 배포했습니다. 


하지만 여러 벤더의 장비가 다중 벤더 네트워크의 특정한 부분에서 제대로 조합되지 않는 경우가 많았습니다. 다수의 서비스 제공자가 이러한 부분을 단일 벤더 "영역"이라고 부릅니다. 


이에 따라 무선 장치(RU) 제조업체는 베이스밴드 장치(BBU)의 제조업체와 동일해야 했습니다. 이러한 디바이스들은 한데 모여 LTE의 eNodeB(eNB)를 구성했습니다.


O-RAN Alliance의 주도하에 전 세계의 서비스 제공자들이 5G Open RAN의 채택을 추진하고 있습니다. O-RAN Alliance가 정의한 5G RAN 아키텍처는 단일 벤더, 하드웨어 중심이었던 RAN을 여러 섹션으로 분해합니다. 상호 운용 가능한 표준들이 이러한 섹션 간의 접점을 정확하게 정의합니다.

 

따라서 서비스 제공자는 여러 벤더의 구성요소를 다양하게 조합하여 다음과 같은 이점을 활용할 수 있습니다.

  • 가상화: 프론트홀 인터페이스가 독점 일반 공용 무선 인터페이스(CPRI)에서 개방형 이더넷으로 전환되고 있습니다. 이더넷을 통해 프론트홀 트래픽의 일반 규격 네트워킹 장비를 사용한 물리적 노드 간 전환을 가능하게 만들어 가상화를 수행할 수 있습니다. 그 결과 트래픽이 여분의 용량이 있는 노드와 새로운 베이스밴드 프로세싱 스타트업 인스턴스로 전달됩니다.
  • 가격: 시장 내 경쟁은 비용을 낮춥니다.
  • 혁신: 이전에는 기존의 eNB와 상호 운용이 불가하여 소규모 무선 벤더가 네트워크 시장에 진입할 수 없었습니다. 서비스 제공자는 해당 벤더의 eNB를 사용하지 않을 경우 소규모 벤더가 제공하는 혁신 기술을 배포할 수 없었습니다. 소규모 벤더는 완전한 R AN을 구축할 수 있는 리소스가 부족합니다. 개방형 인터페이스로 이 문제를 해결할 수 있습니다.
  • 혁신 속도: 소규모 기업은 대규모 기업보다 이동 속도가 빠릅니다. 이동 통신 사업자들은 소규모 기업들의 참여를 장려하여 혁신을 가속하고자 합니다.
  • 제어 역량 향상: 새로운 네트워크 요소의 가상화를 통해 독점 인터페이스 없이 더 많은 맞춤화를 진행할 수 있습니다.

새로운 5G O-RAN과 많은 경우의 LTE는 다음과 같은 세 가지 요소로 구성되어 있습니다.

  • O-RAN 중앙 장치(O-CU)는 RAN의 구성요소로 중앙화 및 가상화되어 있습니다. 해당 프로토콜의 패킷 데이터 변환 프로토콜(PDCP) 계층을 담당합니다. 북향 인터페이스는 코어에 대한 백홀 네트워크이며 남향 인터페이스는 F1 인터페이스입니다.
  • O-RAN 분산 장치(O-DU)는 모든 베이스밴드 프로세싱, 스케줄링, 무선 링크 제어(RLC), MAC, 물리 계층(PHY)의 상단 계층을 담당하는 구성요소입니다. F1이 북향 인터페이스이고 O-RAN 프론트홀이 남향 인터페이스입니다. 이러한 구성요소의 가상화는 일반적이지만 FPGA나 그래픽 처리 장치(GPU)와 같은 가속기 형태의 하드웨어 지원을 필요로 합니다.
  • O-RAN 무선 장치(O-RU)는 PHY 계층 프로세싱의 하단 계층(예: 고속 푸리에 변환(FFT) / 역 고속 푸리에 변환(IFFT), 빔 포밍)을 담당하는 구성요소로 여기에는 무선 송신기와 수신기의 아날로그 구성요소가 포함됩니다. O-RU를 가상화할 수 있는 희박한 가능성이 존재하지만 O-RAN Alliance의 한 작업 그룹은 규격 구성요소를 사용한 “화이트 박스” 무선 구현을 계획하고 있습니다. 이러한 무선 구현을 통해 모두가 독점 구성요소 없이 무선을 구축할 수 있다는 점이 가상화와 다릅니다.

그림 1은 3GPP가 gNodeB(gNB)라고 부르는 O-CU, O-DU, O-RU 통합을 보여 줍니다.

 

 
그림 1. gNB의 프로토콜 스택

 

 

2. 적합성 및 상호운용성 테스트 (Conformance and Interoperability Testing)

 

새로운 Open RAN을 구축하려면 엄격한 테스트 요구사항이 필요합니다. 과거에는 eNB를 3GPP의 요구사항에 따라 하나의 완전한 독립체로 테스트하는 정도면 충분했습니다. 


필요한 테스트 지점은 UE와 백홀 인터페이스에 초점을 맞추었습니다. Open RAN과 분산형 RAN이 도입됨에 따라 이제 표준을 준수하기 위해 각 구성요소를 따로 테스트해야 합니다. 


또한 상호운용성을 위해 구성요소의 조합을 테스트하는 것도 중요합니다. 적합성과 상호 운용성 테스트는 성능 문제를 해결하기 위해 반드시 수행해야 합니다. 보통 모든 요소가 필요한 인터페이스 사양을 준수하는지 확인하기 위해 적합성 테스트를 먼저 완료합니다.


그 다음에 모든 요소가 함께 잘 작동하는지 확인하기 위해 상호 운용성 테스트를 진행합니다.
 

적합성 테스트를 수행하지 않고 상호 운용성 테스트에만 의존하는 것은 차량 제조업체가 테스트하지 않은 부품을 사용해 차량을 조립하고 차량의 시동이 걸리고 주행이 가능한지만 테스트하는 것과 같습니다.
 

적합성 테스트는 각각의 구성요소에 개별적으로 초점을 맞춥니다. 개별적으로 테스트하는 경우 테스트 장비가 주변의 네트워크 요소를 에뮬레이션하여 프로토콜의 모든 기능을 확인할 수 있어야 합니다. 
 

이 접근법을 사용하면 상호 운용성 테스트만 진행했을 때는 얻을 수 없는 이점을 얻을 수 있습니다. 이러한 테스트는 Open RAN에서의 배포와 관련된 리스크를 줄여 줍니다.

 

적합성 테스트의 이점

  • 테스트 중인 디바이스(DUT)를 명시된 용량의 한계까지 몰아붙입니다.
  • 프로토콜 기능을 통해 인터페이스와 기능이 예상대로 잘 작동하는지 테스트합니다.
  • 상호 운용성 테스트에서는 불가능한 네거티브 테스트를 수행하여 어플리케이션이 올바르게 작동하고 있는지 확인합니다.

 

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