برمجية الشبكات ودور شبكات الوصول الراديوي (RAN)

توسّع ديناميكيات المحاكاة الافتراضية للشبكة المكوّن البرمجي للشبكات ليشمل جميع طبقاتها. فهو ينقل المعلومات من الشبكة الأساسية إلى شبكة الوصول الراديوي (RAN)، الأقرب إلى المستخدمين. مما يجعل استخدام الموارد أكثر كفاءة ويسهّل التنسيق الديناميكي لخدمات الشبكة. يقدم هذا التطور نهجين مفاهيميين يساهمان في تحويل النظام الايكولوجي.

شبكة RAN الافتراضية: غالباً ما ترتبط بشبكة الوصول إلى الراديو السحابي

تتيح المحاكاة الافتراضية لشبكة الراديو (RAN) للمشغلين نشر وظائف الراديو، مثل وحدة التحكم في شبكة الراديو (RNC)، في شكل وظائف الشبكة الافتراضية (VNFs). يتم تثبيت مكونات البرامج هذه في كل موقع لإدارة الشبكات وتحسينها بطريقة قابلة للقياس.

يتكرّر استخدام المحاكاة الافتراضية لنشر CloudRAN (C-RAN) بشكل دائم، وهي بنية تتمركز فيها وظائف RAN في عدد قليل من مراكز البيانات (سحابات الحافة) بدلاً من استضافتها في آلاف المواقع. من ثم  يتم نشر هذه الوظائف، مثل gNodeB (محطة الجيل الخامس الأساسية)، على شكل وظائف الشبكة الافتراضية VNFs على البنية التحتية للحوسبة السحابية.

يؤدي الاعتماد المشترك لشبكتي vRAN وC-RAN إلى زيادة السعة وخفض زمن الوصول. ومع ذلك، فإن هذا الأمر لا يحرر المشغلين من الحلول الخاصة ، حيث تبقى المكونات التي يقدمها المزودون غير متوافقة مع بعضها إلى حد كبير.

مشغلون عدّة من حول العالم  قاموا بنشر مشاريع CloudRAN:

- قامت شركة China Mobile (الصين) بعمليات نشر لتحسين أداء الشبكة على نطاق واسع.

- أطلقت شركة AT&T (الولايات المتحدة الأميركية) مبادرة "Network Cloud" لإضفاء الطابع الافتراضي على وظائف الشبكة، بما في ذلك RAN.

- عملت شركة SK Telecom (كوريا الجنوبية) على مشاريع CloudRAN لتحسين كفاءة شبكات الجيلين الرابع والخامس الخاصة بها.

- قامت شركة Deutsche Telekom (ألمانيا) بتجربة المحاكاة الافتراضية لشبكة RAN ومعماريات CloudRAN لتحسين شبكاتها.

- قامت شركة Verizon (الولايات المتحدة الأميركية) باستكشاف المحاكاة الافتراضية لشبكة RAN لتعزيز مرونة شبكاتها وقابلية التوسع فيها.

تفكيك شبكة RAN: تمكين شبكات الاتصال اللاسلكية المفتوحة OpenRAN

يمثل تفكيك شبكة RAN مرحلة أكثر تقدماً. فإن هذه العملية تساهم بجمع مكونات RAN لمجموعة أجهزة وبرامج متعددة بالاضافة إلى واجهات مفتوحة في ما بينها. يعتبر هذا الأمر أساساً لنشر الجيل الخامس، حيث يتم فصل المعدات الراديوية عن وحدات معالجة الإشارات وبرامج التحكم. وقد أدى هذا التطور الكبير للوصول إلى المفهوم المبتكر  OpenRAN - وهي بنية تعتمد على معايير مفتوحة تهدف إلى ضمان الاتصال وتتيح قابلية التشغيل البيني بين مكونات RAN من مختلف المزودين. سيوفر هذا النهج للمشغلين مستوى أعلى من المرونة، مما يسمح لهم باختيار الكتلة القياسية التي تناسب احتياجاتهم وتحدد ميزانياتهم ​​لكل مكوّن، بدلاً من اختيار الحلول المغلقة المنبثقة من عدد محدود من الشركات المصنعة الخاصة.

ظهور لاعبين جدد والتوجه نحو التقييس

يعيد مفهوم OpenRAN رسم معالم قطاع الاتصالات من جديد. في حين يسعى مزودو المعدات التقليدية إلى الحفاظ على حصصهم الحالية في السوق من خلال الحلول الافتراضية المغلقة، يشارك اللاعبون الجدد في تصنيف RAN. بدورها تستعد الشركات الناشئة ومزودة البرامج لتوفير وظائف الأجهزة والبرامج. وتعمل شركات مثل Altiostar وMavenir وParallel Wireless بنشاط على حلول OpenRAN.

وتشارك هذه الجهات الفاعلة بنشاط في جهود التقييس التي وفّرها النظام الايكولوجي في السنوات الأخيرة لتنظيم شبكة RAN وتصنيفها وتطوير المعايير المفتوحة.

- تلعب منظمتان للتقييس، IEEE و3GPP، دوراً مهماً في وضع المعايير الفنية وتحديد مواصفاتها.

- يضم تحالف O-RAN، الذي تأسس في عام 2018 من قبل خمسة مشغلين، ومنهم  أورانج،  ثلاثين مشغلاً ومزوداً مثل نوكيا واريكسون ومزودي برامج آخرين. وباعتباره مؤيداً لتقسيم وانفتاح RAN، يركّز التحالف على تطوير المواصفات والمعايير المفتوحة.

OpenRAN: نشر نموذجي ومبادرات تجريبية

- استخدمت شركة Rakuten Mobile (اليابان)، الشركة الرائدة في مجال OpenRAN التجاري واسع النطاق، حلول OpenRAN لإنشاء شبكة الجيل الرابع والجيل الخامس بناءً على المعايير المفتوحة.

- في أوروبا، يرتكز اعتماد OpenRAN على عوامل مختلفة: اللوائح المحلية، ومتطلبات الشبكة المحددة، والفرص التجارية.

- في المملكة المتحدة، التزمت شركة Vodafone باعتماد OpenRAN لتنويع موردي RAN لديها وتحسين التكاليف.

- في إسبانيا، أجرت Telefónica مشاريع تجريبية وتتعاون مع العديد من الشركات لتطوير واختبار حلول OpenRAN.

- في فرنسا، قامت شركة Orange بتجربة OpenRAN كجزء من مشروعها التجريبي Pikeo وهي تتعاون مع آخرين لاستكشاف الحلول.

حلول تحولية

من خلال وظائفها الافتراضية والذكية والمصنفة والقابلة للبرمجة وللتشغيل البيني، ستوفر شبكة OpenRAN  للمشغلين فوائد قابلة للقياس من حيث المرونة وسرعة الحركة وقدرة التوسع والكفاءة وخفض التكلفة.

- ستمكنهم شبكة RAN المفتوحة من تحسين الخدمات الجديدة ونشرها بسرعة وبكلفة أقل، وتلبية المتطلبات المتطورة لشبكات الجيل الخامس.

- ستعمل مركزية معدات الشبكة على تحسين كفاءة الصيانة من خلال الإدارة المبسطة، وتقليل الزيارات إلى الموقع، والتحديثات بشكل أسرع، وتحسين الموارد.

- زيادة المنافسة بين المزودين على تنوعهم مما يعزز الابتكار، ويسهل تكامل التكنولوجيات والمعدات الجديدة.

- ستؤدي المحاكاة الافتراضية لشبكة RAN إلى خفض استهلاك الطاقة، وبالتالي خفض البصمة الكربونية للمشغل من خلال تحويل بعض ذكاء الشبكة إلى طبقة البرنامج. كما سيؤدي ذلك إلى خفض كمية الأجهزة المستهلكة للطاقة وتحسين موارد الشبكة من خلال التخصيص الديناميكي بناءً على الاحتياجات الفعلية للشبكة.

رفع الحذر

توفر برامج الشبكات على المدى الطويل، مزايا كبيرة من حيث الكفاءة التشغيلية والقدرة على تلبية احتياجات المستخدمين المتطورة. إنما تترافق مع تحديات فنية وبشرية يجب معالجتها.

- تشكل مسألة الأمن مصدر قلق كبير. فمع البرمجيات، تزداد نسبة الهجوم على الشبكات المفتوحة والمشتركة، مما يتطلب تعزيز التدابير الأمنية.

- تزيد إمكانية التشغيل البيني بين مختلف مكونات RAN من التعقيد. سيكون التنسيق الفعال  للشبكات الافتراضية ضرورياً  لضمان التشغيل المرن.

- يجب على المشغلين التأكد من أن حلولهم تلتزم بالمعايير المطلوبة لضمان إمكانية التشغيل البيني إلى جانب الأنظمة الأخرى.

- أخيراً، تطرح هذه التطورات تساؤلات عدّة حول تحويل المهارات وكيفية إدارة التغيير داخل الشركات. سيكون من الضروري تدريب الفرق وتكييفها للاستفادة الكاملة من المزايا التي توفرها برامج الشبكة.

يتيح فتح RAN والمحاكاة الافتراضية لوظائف الشبكة المجال  للاستفادة من أتمتة الشبكة مع اعتماد الذكاء الاصطناعي والتقنيات القائمة على التعلم الآلي. وتحفّز هذه التقنيات الابتكارات الثورية لكل من المشغلين والمستخدمين على حدّ سواء.