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O-RAN雲原生自動化的發展與挑戰

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本文整理並逐一說明目前電信產業雲原生轉型,可能會面臨到的眾多挑戰,此外,說明為何電信產業已經引入了雲原生技術,卻仍舊無法真正地享受到雲原生轉型所帶來的各項好處。期望鼓勵更多莘莘學子投入 O-RAN 領域研發新議題,以助我國在半導體領域之外,再創國際新巔峰! Cloud RAN Automation 發展的現況和議題 1. 命令式機制在 RAN Automation 中的缺點 目前,要實現 RAN Automation,會需要先制定用於優化 Policy 以及觸發執行 Policy 的門檻(threshold) 。這些 Policy 可以用來自動調整 Network Function 的 Configuration 參數,以俾提高網路的效能,或讓佈署在 O-Cloud 上的 NFs 可以根據資源的負載狀況自動進行 scale-out、scale-in。 但由於目前的 NFs 仍是採用經典的 CNF、VNF,因此需要撰寫 helm chart 或 docker compose 來執行用於優化 Policy。然而,helm chart 和 docker compose 這些工具都還屬於命令式機制(imperative programming),這是一種開發人員早已制定好,明確要求 RAN 需執行的步驟,而非根據即時情況自動做出的決定;綜合以上所述,我們了解目前要實現 RAN Close loop Automation ,可以說是非常繁瑣。 2. 採用 Helm chart 部署 RAN 的侷限性 使用 Helm chart 部署 O-RAN 時存在一些侷限性。例如 Helm chart 的可重複利用率較低,因為它通常是針對特定使用場景來定制的,而且通常只會在 Day 1 部署時使用。而 RAN 這種東西,是需要長期維護的,而且部署在不同的使用場景(Scenario) 的 RAN,就必須有不同的 Helm chart,並且當服務需要升級時,就還會需要使用另一組 Helm chart 來進行升級和管理。 以台灣任一電信業者為例,它們通常會需要佈署大量的 RAN(基地台)在不同地點,因此僅 Day 1 的部署就會生成大量的 Helm chart。並且隨著時間的推移,管理和維護這些 Helm chart 的成本都會變得非常高昂。 用熱力學的概念來總結的話,就是說,想用 He

生成式AI將電信業推向新紀元

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電信產業如何應用生成式 AI? 究竟電信產業該如何引入生成式 AI (Generative AI),來解決業界長久以來的痛點呢?秀吉現在就報給你知! 前言 這個學年來捷克訪問,無法實體參與  Google Cloud Summit Taipei ,但身為國外的 GDSC Lead ,進修和教學還是責無旁貸,畢竟人生的樂趣在學習,人生的收穫在於奉獻 www 所以就忙裡偷閒在國外補檔一下  Google Cloud Summit Taipei | (中華電信)解析 Next’23 最新雲端技術 ;可能是因為主題安排或是時間關係,這場演講比較像是產品成果發表,技術偏少。 但沒關係,本篇文章將科普電信業引入生成式 AI 的魅力在哪?,同時針對演講中提到的 Data Cloud 服務應用與挑戰 做進一步的說明和科普。 簡而言之,這是一篇科普文,所以即使你沒聽過演講也看得懂 (廢話結束,以下正文) 電信產業如何應用生成式 AI 電信產業究竟如何應用生成式 AI,主要可以分成兩大使用範例(Use Cases): Customer Automation (用戶自動化) Network Automation (網路自動化) 一般人經常使用到的生成式 AI,大多都是 大型語言模型 (Large language model;LLM) ,那麼隨著越來越多人的使用和媒體的炒作,民眾對生成式 AI 衍生服務的接受度也將逐漸增加,而這點對於電信業者來說,是個非常好的機會,為什麼我會這樣說呢?讓我們繼續看下去! Customer Automation(用戶自動化) 對於絕大部分天然呆的台灣用戶來說:「電信供應商的好壞,在於客戶服務!」 所以只要將客服的體驗優化好,萬事皆好談! 以中華電信為例,它擁有全台 90% 的固網業務以及 1300萬個門號用戶;對於一間擁有如此龐大用戶的電信業者,最重要的就是導入生成式 AI(如:語音辨識模型、對話模型),用來實現 用戶自動化(Customer Automation) ,和以下目標: 更快解決客戶遇到的問題 減少客服中心收到的來電 確保電信業真的有善用自家強大的科技技術,實現用戶個人化的電信服務 所以台灣四大電信業者正面臨一個龐大的機會,透過導入生成式 AI 實現用戶自動化,即可徹底改變現狀(例如:使用機器學習來分析客訴情況的描述、處理客戶查詢等問題),同

O-RAN OAM Use Case(O-RAN Network Planning)用例介紹

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本用例主要說明在 O-RAN Network Planning(網路規劃)和部署的過程中,如何使用 TE&IV 服務供應商提供的批次上傳服務。 透過 Network Planning(網路規劃),使得 CSP(雲端服務供應商)能有效地設計、管理和最佳化網路。此外,進行 Network Planning 和 Network Design 的目的,也是為了確保新(世代)的電信網路,能以最佳效益來運行,並有足夠的網路容量和可靠性,以滿足用戶和營運商(operator)的需求。 隨著用於部署的雲原生技術(如:容器化、微服務)高速發展,網路規劃、設計、部署到實現的開發週期已經大大縮短。 庫存(Inventory) 會透過儲存和提供有關 Network Planning 的資訊,來支援Network Planning 的流程。TE&IV 服務[註1] 可將網路資料批次上傳至庫存(Inventory),從而簡化大規模規劃和部署網路的過程。 [註1] TE&IV 服務(Topology Exposure and Inventory Management):代表測試、評估和整合性的驗證。主要用於將新網路技術和服務部署到生產環境之前,對其進行測試、評估和驗證的流程。TE&IV 是網路生命週期管理流程的重要環節,因為它有助於確保新技術和服務能夠滿足用戶的需求,並確保它們能與現有網路基礎設施無縫整合。 備註:用於批次上傳至庫存(Inventory)資料的檔案格式,取決於通用拓撲結構和 Inventory Model,這部分本規範沒有涉及。 本用例涉及的實體(Entities)/資源(Resource) SMO Framework:用於支援 PNFs 的部屬。 OAM Functions:用於管理 NF 的配置(Provisioning of NFs),和庫存物件[註2]的狀態。 NFO:用來與 O-Cloud 進行互動,執行 NF 的生命週期管理(LCM)。 TE&IV Service Producer:可批次上傳庫存中的 Data。 O-Cloud:與 SMO 進行互動,以佈署 NFs。 [註2] 庫存物件,所謂 O-RAN 的庫存物件,大致可分為兩大類: 實體庫存物件:包括基站、無線射頻天線等…硬體組件。 邏輯清單物件:包括虛擬網路功能 (VNF

SDR Platform -低軌衛星地面接收站的解決方案

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SDR Platform 指的是用來實現軟體無線電(Software Defined Radio,SDR)的硬體和軟體系統,SDR Platform 可以用來實現各種衛星的操作功能,(如:遙測接收、遙控指令傳輸和頻譜監測...)總而言之 SDR Platform 是一種靈活、高效益的衛星與地面接收站通訊的解決方案。 而軟體無線電(SDR) 呢,它是一種使用軟體來控制 RF 訊號處理的無線電。它比傳統無線電靈活度還要高,並且適應性更強,因為通常傳統無線電都是為了連接特定頻率,或是特定調製方案(modulation scheme)的來專門進行設計的。 以下簡介通用無線電系統的硬體設備及其職責: 通用無線電系統的 Physical Layer 處理和硬體設備示意圖 資料來源:A Software-Defined Baseband for Satellite Ground Operations 上圖最左邊橘色的部分,即是無線電系統前端的接收天線。無論你是用 Phased array、Control Plane Receiver 或是 User plane Receiver 一旦接收衛星通訊訊號之後,必然需要再進行後端處理,讓衛星訊號得以轉換成地面行動通訊訊號以供使用。 由於不同軌道的衛星會使用不同的通訊頻段(如:X, S, Ka, Ku band ...),所以傳統無線電系統的設計方式,會依據不同的頻段來設計 專門的接收器 、專門的 Up/Down Converter ,甚至可以說專為特定頻段 專門 設計了整套無線電系統 。 地面接收站接收到特定頻段之後,就會需要進行降頻處理,藉由將高頻的衛星通訊訊號降到中頻或是基頻,最後再經過基頻的系統處理,(上圖右邊藍色部分)將訊號轉換成 OSI 第三層(TCP/IP的網路層) 的 IP,後端就可以透過像是 Gateway 等設備,再介接電信基站、Wi-Fi Router、乙太網路,以供使用! 基於硬體 的衛星地面接收站整體運行的架構圖 資料來源:A Software-Defined Baseband for Satellite Ground Operations 像這類傳統基於硬體的衛星地面接收站,就會需要針對不同的衛星頻段(如:X band, S band )來設計不同硬體和處理方式,雖然它看起來是一套系統,但是其實整合度不是很好,

O-RAN CNF Migration Attacks的解決方案

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隨著新世代行動通訊技術標準的不斷更新,為了追求更高的網路速度、更大的網路容量,適應更複雜的使用場景,同時還須兼顧設備成本、APRU 和敏捷性管理,電信網路架構的演進,引入了DevOps 概念。一路從 核心網路 (Core Network;CN) 開始著手,緊接著是 無線電接取網路(Radio Access Network;RAN),開始了一連串的開放原始碼、虛擬化,甚至是全雲原生 (Cloud-Native) 的遷移之旅。 電信網路產業朝向全雲原生的轉型已經開始(圖源:自製) 開放式無線電接取網路 (O-RAN) 的出現,驅動下世代行動通訊技術的高速發展,藉由其標準化的開放介面、新增支援 AI/ML Workflow 的 RAN 智慧控制器 (RIC) 、支援雲原生網路功能的部屬等…創新技術,為下世代電信網路管理帶來了新的機會,有望翻轉傳統電信生態圈。而其中「支援雲原生網路功能部屬」,也意味著 Cloud RAN 時代即將來臨,雲原生網路功能 (CNF) 儼然成為一種趨勢。 雲原生網路功能(CNF) 部屬帶來許多新機會的同時,也意味著我們也即將面臨新的電信資安挑戰。過去面對IT與OT的資安攻防,好厲駭學員早已做好備戰準備,但是現在新型態 CT (Communication Technology) 通訊資安的挑戰即將來臨,試問台灣好厲駭學員該如何處置,就讓我們接著看下去! 雲原生技術帶來的優點與資安威脅 近年來,雲原生技術的應用逐漸興起,不僅帶動了產業界的發展,雲轉型的概念也衍生了許多的商業機會,許多產業界紛紛投入大把資金,期望藉由引入雲原生技術以俾產業轉型順利,雲原生已然成為一股潮流! 承如前段提及,電信網路功能往 Cloud-Native 的過渡已經開始,那麼網路功能在雲原生的過程,勢必會面臨一些既存的 虛擬化/雲原生 資安威脅。 因此本專題海報將針對於 O-RAN O-Cloud 以及部屬在其上面的雲原生網路功能(CNF),可能會遇到的 Migration Attacks 資安威脅進行說明,並提出可能的解決方案。 O-RAN簡介 O-RAN 功能簡介(高級架構圖)圖源:自製 (由於網路功能雲原生已成趨勢,因此後段提及的NF已全部視為CNF) 首先進行 O-RAN 的簡介 SMO 會透過 O1介面進行 NFs 的配置管理,同時透過 O1 介面獲得來自 NFs 的

O-RAN OAM常見問答(FAQ)

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O-RAN 架構由哪些組件組成? (What components makes up the O-RAN architecture?) Ans: SMO、Non-RT RIC、Near-RT RIC、O-CU-CP、O-CU-UP、O-DU、O-RU、eNB、O-cloud OAM 功能的管理服務是什麼? (What are the Management Services of OAM function?) Ans: FCAPS Management OAM 功能有哪些特點? (What are the Management features of OAM function?) 追蹤並快速識別發出警報通知的組件所在以及警報的內容 (Trace and quickly identify problems) 監控狀態(Monitoring Status) 自我修復(Self-healing) OAM function 連接哪些介面? (Which interfaces are connected to the OAM function? ) O-Cloud: Via O2-IMS interface and O2-DMS interface O-RU: Via Open FH M-Plane interface. Other (Managed Elements;MEs): Via O1interface. 您認為 OAM 的哪些 feature/function 更重要? 原因又是什麼呢? (Do you think which feature/function of OAM is more important? And what is the reason?) Ans: Alarm notifications,因為它可以幫助服務供應商快速識別 O-RAN NF 發生了什麼問題。 搜尋開源平台(O-RAN SC 或 ONAP)是否可用於支援 OAM 功能? (Survey the open-source platform (O-RAN SC or ONAP) is available for OAM function?) 是的,MANO(ONAP)、NMS(上述的管理與編排系統在 O-RAN 中稱為 SMO)支持 OAM OAM 與 SMO的交互workflow 示意圖

O-RAN Onboarding Package 介紹

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O-RAN 架構中所提及的 Onboarding package 是一個檔案,其中包含了部署網路功能 (Network Function;NF) 所需的全部資訊。(包含:NF 的軟體、設置檔案(Configuration files)、註冊檔案(Registration file)[註1],和其他特定功能的工件(artifacts)) 注意事項:本文件著重於(網路功能)NF Onboarding Package 的介紹 當然 SMO 也有執行 xApp 和 rApp 的 Onboarding。   NF Onboarding Package Workflow 簡述 Onboarding Package 通常會以壓縮檔的格式(如:CSAR、ZIP)進行軟體交付(delivery),就是將 NF Onboarding package 傳送至 SMO(服務與管理編排系統)[註2],SMO 會透過 O2 介面連結 O-Cloud 並開始進行下一步的 NF 部屬。 參考資料: Ericsson ONAP xNF Onboarding SMO 會使用 Onboarding Package 中的資訊,來建立 NF 的部署計劃,而部署計劃指定了部署 NF 所需的資源(如:計算 (Compute)、儲存 (Storage) 和網路資源 (Network Resources)。除此之外,部署計劃還指定了部署 NF 需要執行的步驟(如:安裝軟體、配置 NF、啟動/執行 NF) 接下來,SMO 會執行部署計劃來部署 NF。一旦部署了 NF,SMO (NETCONF client) 就會記錄下所有部署的 NF 的資訊 (NETCONF server)。 使用 Onboarding Package 的優點: Onboarding Package 使 NF 的部署和管理都變得更加容易,因為 Onboarding Package 包含了部署 NF 所需的全部資訊,因此 SMO 不必辛苦從不同來源收集資訊,使部署過程更容易,同時也提高了部署過程的效率,更一致且更易於管理,且不容易出錯。 Onboarding Package 提高了 NF 部署的一致性,同時確保所有 NF 能以相同的方式部署,提高了 O-RAN 網路的魯棒性和效能。 註釋: [註1]:Onboarding package 其實也有一個