O-RAN O-Cloud 介紹

 O-Cloud 簡介

O-Cloud 是一個雲計算平台,這個平台整合了架設 O-RAN 基站所需的各種物理基礎設備節點(Node),用於託管 O-RAN 的相關網路功能,此外,O-Cloud 也支援軟體組件(例如:操作系統 (OS)、虛擬機監視器 (Virtual Machine Monitor)、Container Runtime 等...)以及適當管理功能和編排功能(Orchestration functions)。

O-Cloud 物理基礎設備節點是什麼? 

  • O-cloud 物理基礎設備節點 (Physical infrastructure nodes)包含像是:CPU、BIOS、記憶體、儲存(storage)、主機版管理控制器(BMC)、網卡(NIC)等... 
  • 未看先猜,未來 node 也會包含像是有硬體加速器、軟體定義硬體(SDH)、Switch 等...

O-RAN 的相關網路功能是什麼?

例如:Near-RT RIC、O-CU-CP、O-CU-UP 和 O-DU

有關什麼是 適當管理功能和編排功能(Orchestration functions),本文下段有進一步著墨~

與 O-Cloud 連接的介面

O-RAN 的高級架構(High Level Architecture;HLA)

上圖顯示了 O-RAN 架構中主要的四個介面
  • A1介面
  • O1介面
  • Open Fronthaul M-plane 開放前傳 M-plane 介面
  • O2介面:SMO(服務管理和編排)透過 O2介面連接 O-Cloud

O-Cloud 通知介面(Notification interface)

  • 可使 O-RAN Network Function(如:Near-RT RIC、O-CU-CP、O-CU-UP 和 O-DU)接收來自 O-Cloud 的相關通知。
  • O-Cloud 通知介面允許事件消費者 (Event Consumers) 可以從 O-Cloud 訂閱事件/狀態。
    • (事件消費者:如部署在 O-Cloud 上的 O-DU)
  • 雲基礎設施 (Cloud Infrastructure) 將會提供事件生產者(Event Producer)啟用(cloud workloads),用來接收可能只有基礎設施知道的事件/狀態。

O-Cloud 管理、編排以及工作流管理介紹

標題原文:O-Cloud Management, Orchestration and Workflow Management
  • SMO 利用與 O-Cloud 連接的 O2 介面,提供用於管理 O-Clouds 的功能,支援平台 (platform) 和應用程序元件(Application Elements) 的編排,以及工作流管理 (workflow management)。
  • O2 介面支援 (Cloud Infrastructure) 雲基礎設施的管理,O2 介面也可以使用分配給 RAN 的雲資源 (Cloud Resource)。

O-Cloud O2 介面具備的功能

Working Group 6 負責制定 O2 介面的完整標準以及規範,在規範當中的示範功能 (example functionality) 將會被支援(廢話),但不限於下述內容:
  • O-Cloud 資源的發現和管理 (Discovery and administration)
  • O-Cloud 的水平縮放、水平擴展 (Scale-In, Scale-Out for O-Cloud)
  • O-Cloud的FCAPS(PM、CM、FM、通訊監控(Communication Surveillance))
  • O-Cloud的軟體管理
  • 創建、刪除已部署的O-Cloud 資源或其他已分配的相關資源
  • O-Cloud 資源的水平縮放、水平擴展
  • 部署和分配的 O-Cloud 資源的 FCAPS(PM、FM)
  • 部署的軟體管理

O-Cloud 中所謂適當的管理功能和編排功能

進一步敘述第一段 O-Cloud 簡介中提到的,適當管理功能和編排功能(Orchestration functions),如下列:
  • 導出 O2 介面給Cloud 和工作負載管理(workload management),用來提供以下功能
    (如:Infrastructure Discovery, Registration, Software Lifecycle Management, Workload Lifecycle Management, Fault Management, Performance Management, and Configuration Management, etc,.)
  • 將 O-RAN 加速器抽象層(Accelerator Abstraction Layer,AAL) 的API,導入由硬體加速器管理的 O-RAN 工作負載。(看不懂這三小對不對,[註1])
  • 導出 O-Cloud 通知介面(Notification interface) 給 O-RAN工作負載workloads,用於提供關鍵通知(如:PTP 同步狀態)。
  • 未來 O-Cloud 會因應一種或多種部署場景的需求,進行相關的技術演進。
  • RU 的虛擬化(O-RU)有待於未來研究。(等你來研究~)

註釋

註1:為了將 O-RAN 容器化網路功能或虛擬化的網路功能(如:O-CU 和 O-DU),能夠與硬體完全解耦,O-RAN Working Group 6 制定了標準的加速抽象層 (AAL)的 API 介面,使得(如:PHY功能、加密算法等…計算密集型功能),得以卸載到硬體加速器上,交由硬體加速器處理這些功能。
那為什麼這樣做呢?因為通常我們在實作時,會把 O-CU 和 O-DU 當成是在 VM 或 Container 上跑的軟體,而在實際執行 Cloud stack (VM)時,想當然爾 高速通訊對於延遲是很敏感的,而且是計算密集的(compute-intensive),並且使用通用的 CPU 來執行相隊來說比較耗電。

不同網路功能組件 O-RU、O-DU、O-CU 要執行的功能很不同

不同網路功能組件(如:RU 跟 CU)對於底層硬體需求也很不一樣,常見就像 RU 要做 FFT,CU 要做 PDCP 或其他進程。因此 O-RAN Working Group 6 就制定標準的 AAL API介面,這個 API介面隱藏了硬體差異,同時讓計算密集型功能等功能,得以卸載給硬體加速器(交由硬體加速器來處理這些功能),進一步優化 O-RAN 容器化網路功能或需虛擬網路功能的效能。

補充:AAL API介面隱藏硬體差異:就是讓 O-RAN 網路功能 O-CU、O-DU 以為我們都在同一艘船上,都在同一個硬體上面跑。


AAL、硬體加速器,這是一個很好的研究領域啦!有興趣的話,嘿嘿你聽過 DPDK 嗎?

本文部分內容是以抽象、類比的方式進行描述,這麼做是為了使讀者能夠理解具體的情形。若覺得有不精確的地方,歡迎留言指教,有任何想法,或是對於 O-RAN 有興趣的話,歡迎與我聯繫,可以共同討論交流~;現在時間 20:07 先打到這邊,我先來吃飯~

聯絡資訊(蔡秀吉)

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