Sfetcu, Nicolae (2025), Rețeaua de Acces Radio (RAN) în contextul tehnologiei 5G, IT & C, 4:3, 33-50, DOI: 10.58679/IT54871, https://www.internetmobile.ro/reteaua-de-acces-radio-ran-in-contextul-tehnologiei-5g/

Radio Access Network (RAN) in the Context of 5G Technology

Abstract

The Radio Access Network (RAN) is the essential component of any mobile network, providing the radio link between the user equipment (UE) and the core network. In parallel with the virtualization trend, the Open RAN movement has emerged, aiming at opening RAN interfaces and multi-vendor interoperability. 5G and future (6G) networks will increasingly merge the cloud with radio, with operators adopting hybrid models in which part of the RAN is virtualized and open, initially coexisting with traditional equipment.

Keywords: Radio Access Network, RAN, mobile networks, Open RAN, 5G, 5G architecture, New Radio

Rezumat

Rețeaua de Acces Radio (RAN) reprezintă componenta esențială a oricărei rețele mobile, asigurând legătura radio dintre echipamentele utilizatorilor (UE) și rețeaua de bază (core). În paralel cu tendința de virtualizare, a apărut și mișcarea Open RAN, care vizează deschiderea interfețelor RAN și interoperabilitatea multi-vendor. Rețelele 5G și viitoare (6G) vor îmbina tot mai mult cloud-ul cu radio-ul, operatorii adoptând modele hibride în care o parte a RAN-ului este virtualizată și deschisă, conviețuind inițial cu echipamente tradiționale.

Cuvinte cheie: Rețeaua de Acces Radio, RAN, rețele mobile, Open RAN, 5G, arhitectura 5G, Noul Radio

IT & C, Volumul 4, Numărul 3, Septembrie 2025, pp. 33-50
ISSN 2821 – 8469, ISSN – L 2821 – 8469, DOI: 10.58679/IT54871
URL: https://www.internetmobile.ro/reteaua-de-acces-radio-ran-in-contextul-tehnologiei-5g/
© 2025 Nicolae SFETCU. Responsabilitatea conținutului, interpretărilor și opiniilor exprimate revine exclusiv autorilor.

Rețeaua de Acces Radio (RAN) în contextul tehnologiei 5G

Nicolae SFETCU[1]
nicolae@sfetcu.com

[1] Cercetător – Academia Română (Comitetul Român de Istoria și Filosofia Științei și Tehnicii (CRIFST) , Divizia de Istoria Științei (DIS)), ORCID: 0000-0002-0162-9973

Introducere

Orchestrarea de management și rețea (Management and Network Orchestration, MANO) a fost integrată cu zoom-in-ul NFV. Acest lucru se datorează faptului că funcțiile utilizate sunt acoperite complet în zoom-in-ul NFV. (ENISA 2019) (Sfetcu 2022)

Noul radio (New Radio, NR) 5G este standardul interfeței fără fir (wireless) 5G. 5G New Radio este setat să furnizeze servicii mobile de bandă largă mai rapide și mai receptive și să extindă tehnologia mobilă pentru a se conecta și a sprijini o multitudine de industrii noi.

Rețeaua de Acces Radio (RAN) reprezintă componenta esențială a oricărei rețele mobile, asigurând legătura radio dintre echipamentele utilizatorilor (UE) și rețeaua de bază (core). Importanța RAN este reflectată și economic – se estimează că circa 70% din costurile totale ale unei rețele mobile provin din segmentul RAN (Intel 2025). Odată cu introducerea tehnologiei 5G, arhitectura RAN a suferit transformări majore pentru a răspunde cerințelor sporite de viteză, capacitate și latență scăzută ale noii generații de comunicații. Acest eseu oferă o prezentare generală a conceptului de RAN și a rolului său în arhitectura 5G, descrie elementele cheie ale rețelei 5G RAN, explică tranziția de la RAN-ul tradițional la forme moderne precum RAN virtualizat (vRAN) și RAN deschis (Open RAN, O-RAN) și analizează implicațiile acestor evoluții asupra performanței, costurilor și interoperabilității rețelelor mobile. Lucrarea se bazează pe standarde oficiale (precum specificațiile 3GPP), pe literatură academică și pe surse industriale actuale din perioada 2020–2025, pentru a oferi o perspectivă actualizată și academică asupra subiectului.

RAN și rolul său în arhitectura 5G

În termeni generali, RAN reprezintă ansamblul de stații de bază și legături radio care permit dispozitivelor mobile să acceseze serviciile rețelei. În arhitectura 5G, denumită și NG-RAN (Next Generation RAN), principala entitate este stația de bază de generație nouă gNB (gNodeB) (3GPP 2022). gNB-ul asigură interfața radio denumită „NR-Uu” către utilizatori și se conectează la nucleul 5G (5GC) prin intermediul interfețelor standardizate către rețea (cum ar fi N2/N3, reunite conceptual sub denumirea de punct de referință „NG”) (3GPP 2022). Din perspectiva funcțională, RAN înglobează toate straturile protocolare radio – de la stratul fizic (L1) și stratul legătură de date (L2, incluzând sub-straturi precum MAC, RLC, PDCP) până la stratul de control radio (L3, cu protocolul RRC) – permițând gestionarea resurselor radio, transmiterea datelor utilizatorilor și menținerea conexiunilor cu dispozitivele mobile.

Arhitectura RAN în 5G

Zoom-in arhitectura RAN. Sursa (3GPP 2020c)

Arhitectura de bază descrisă de 5G-PPP care face trimitere la specificațiile 3GPP Release 16 pe NG-RAN identifică drept o inovație principală divizarea interfeței F1 în unitate centralizată (Centralized Unit, CU) și unitate distribuită (Distributed Unit, DU), cu un protocol de adaptare a datelor de serviciu (Service Data Adaptation Protocol, SDAP) . Arhitectura SDAP include un protocol de conversie a pachetelor de date (Packet Data Conversion Protocol, PDCP) situat în CU și un control de legătură prin radio aerian (Air Radio Link Control, ARLC) situat în DU. Versiunea 16 adaugă acces integrat și backhaul (integrated access and backhaul, IAB) la setul de instrumente 5G. IAB permite stațiilor de bază să ofere atât acces wireless pentru dispozitive, cât și conectivitate wireless pentru rețeaua de alimentare (backhaul), care poate înlocui temporar sau permanent cablurile backhaul. (ENISA 2019) (Sfetcu 2022)

Un alt aspect cheie al NG-RAN este capacitatea de a oferi acoperire cu celule mici mai multor operatori „ca serviciu” în arhitectura pe două niveluri. Aceste niveluri sunt în sprijinul cazurilor de utilizare 5G menționate anterior, care oferă servicii de latență scăzută și putere mare de procesare. Structura arhitecturii rețelei de acces radio (Radio Access Network, RAN) este prezentată în figură (3GPP 2020c).

Spre deosebire de generațiile anterioare, arhitectura RAN în 5G este proiectată cu o mai mare flexibilitate. Specificațiile 3GPP permit divizarea funcțională a gNB în două unități logice: o Unitate Centrală (CU) și una sau mai multe Unități Distribuite (DU), interconectate prin interfața standardizată F1 (3GPP 2022). Această împărțire modulară constituie baza noii arhitecturi. gNB-CU gestionează funcțiile de nivel înalt (nivel 3, de control), în timp ce gNB-DU se ocupă de procesarea de nivel fizic și nivel 2 (funcții de bază de bandă radio). Cu alte cuvinte, DU acoperă funcții critice în timp real precum codare/decodare, programare radio (scheduling), procesare MIMO și beamforming, luând decizii la nivel de sub-milisecundă privind alocarea resurselor radio în celulă (Köpsell et al. 2022). Pe de altă parte, CU – un nod nou introdus în 5G, absent ca entitate separată în 4G – realizează funcțiile de nivel 3, incluzând controlul conexiunilor și mobilității terminalelor (Köpsell et al. 2022). CU este de obicei divizată intern în plan de control (CU-CP) și plan de utilizator (CU-UP), comunicând între ele prin interfața E1 (Köpsell et al. 2022). CU-CP și CU-UP se conectează la DU prin interfețele F1-C și F1-U (control, respectiv utilizator) (Köpsell et al. 2022). De asemenea, unitatea centrală face legătura cu rețeaua de bază 5G: CU-CP se conectează la funcția de control al accesului și mobilității (AMF) prin interfața NG-C, iar CU-UP se conectează la funcția de plan de utilizator (UPF) prin NG-U (Köpsell et al. 2022). Această separare a planurilor de control și utilizator – parte din paradigma CUPS (Control and User Plane Separation) – oferă flexibilitate sporită operatorilor, permițând dimensionarea independentă a capacității de semnalizare versus trafic de date, în funcție de necesități(Köpsell et al. 2022).

Un aspect important de menționat este că standardul 3GPP pentru 5G nu specifică în mod explicit o unitate radio separată (RRU sau Remote Radio Unit) și interfața dintre aceasta și DU. Implementarea interfeței dintre componentele de radiofrecvență și straturile fizice este lăsată la latitudinea furnizorilor (Köpsell et al. 2022). În practică, în RAN-urile tradiționale, stațiile de bază pot consta dintr-o unitate de bandă de bază (Baseband Unit, echivalentul DU) aflată la sol și module radio la nivelul antenelor (RRU) conectate prin legături proprietare de tip fronthaul (e.g. CPRI). Această abordare a dus însă la medii închise, proprietare, unde echipamentele radio și de bandă de bază de la un producător nu erau interoperabile cu cele ale altuia. În contextul 5G, împărțirea gNB în CU/DU, deși opțională, a deschis calea către inovații arhitecturale care adresează tocmai aceste limitări, după cum se va vedea în secțiunile următoare.

Elementele arhitecturii RAN

Element – Scurtă descriere (ENISA 2019) (Sfetcu 2022)

Echipament utilizator (User Equipment, UE) – Permite unui utilizator accesul la serviciile de rețea. Echipamentul utilizator este subdivizat în domeniul UICC și domeniul ME (Echipament mobil). Domeniul ME poate fi în continuare împărțit în una sau mai multe componente Mobile Termination (MT) și Terminal Equipment (TE) care arată conectivitatea între mai multe grupuri funcționale.
gNB – Următoarea generație Node/Base Station este un nod care furnizează terminări ale protocoalelor plan utilizator NR și plan control către UE și conectat prin interfața NG la 5GC.
Unitate distribuită gNB (gNB-DU) – GNB-DU este un nod logic care găzduiește straturile RLC, MAC și PHY ale gNB sau en-gNB, iar funcționarea sa este controlată parțial de gNB-CU. Un gNB-DU acceptă una sau mai multe celule. O celulă este acceptată de un singur gNB-DU. gNB-DU termină interfața F1 conectată cu gNB-CU.
Unitate centrală gNB (gNB-CU) – gNB-Central Unit (CU) este un nod logic care găzduiește protocoale RRC, SDAP și PDCP ale protocoalelor gNB sau RRC și PDCP ale en-gNB care controlează funcționarea unuia sau mai multor gNB-DU. GNB-CU termină interfața F1 conectată cu gNB-DU.
Xn – Xn este o interfață de rețea între nodurile NG-RAN; 3GPP TS 38.420 (3GPP 2020c) specifică principiile și aspectele generale ale interfeței Xn.
Interfața NG – GNB-urile sunt conectate prin intermediul interfețelor NG la 5G Core, mai precis la AMF (Access and Mobility Management Function) prin intermediul interfeței NG-C și la UPF (User Plane Function) prin intermediul interfeței NG- U.
NR Uu – Noua interfață aeriană unificată radio (New Radio Unified Air Interface, NR-Uu) este interfața radio dintre rețeaua mobilă și cea de acces radio.
Donator IAB – gNB care oferă acces de rețea la UE prin intermediul unei rețele backhaul și linkuri de acces (3GPP 2020c).
Nod IAB – Nod RAN care acceptă legături noi de acces radio către UE și legături backhaul New Radio către noduri părinte și noduri copil. Nodul IAB nu acceptă backhauling prin LTE.
Strat non-acces (Non Access Stratum, NAS) – NAS este un strat funcțional în stiva de protocol dintre UE și Core Network. Protocolul (NAS) pentru sistemul 5G (definit în 3GPP TS 24.501).
Strat de acces (Access Stratum, AS) – AS este un strat funcțional în stiva de protocol dintre UE și RAN responsabil pentru transportul datelor prin conexiunea fără fir și gestionarea resurselor radio.
F1 – Interfața F1 oferă mijloace pentru interconectarea unui gNB-CU și a unui gNB-DU al unui gNB într-un NG-RAN, sau pentru interconectarea unui gNB-CU și a unui gNB-DU al unui en-gNB într-un E-UTRAN. Facilitează funcționarea perfectă a unui gNB-CU și a unui gNB-DU furnizate de diferiți producători (3GPP 2020c).

Elemente de noutate

În timp ce o parte semnificativă a îmbunătățirilor versiunii 16 implică într-o anumită măsură 5G-RAN, următoarele îmbunătățiri aduse de versiunea 16 a specificației 3GPP sunt direct relevante pentru 5G-RAN (ENISA 2019) (Sfetcu 2022):

Acces integrat și backhaul (IAB)

Una dintre provocările majore 5G pentru operatorii care doresc să extindă acoperirea rețelei este costul implementării stațiilor de bază. Gama limitată de semnale mmWave pentru instalațiile de backhaul din fibră optică pentru a deservi aceste stații de bază poate face ca implementarea mmWave să fie costisitoare. Accesul integrat și backhaul (Integrated access and backhaul, IAB) abordează direct această problemă. Stațiile de bază IAB oferă atât acces wireless pentru dispozitive, cât și conectivitate wireless backhaul, eliminând astfel nevoia de backhauluri cablate. Operatorii pot recurge la aceste capacități pentru a accelera densificarea și a instala fibra pentru a crește capacitatea de backhaul într-un moment ulterior, pe măsură ce crește cererea.

Îmbunătățiri cu intrări multiple și ieșiri multiple (MIMO)

Îmbunătățirile cu intrări multiple și ieșiri multiple (Multiple-input and multiple-output, MIMO) cresc capacitatea unei legături radio utilizând antene de transmisie multiple și receptoare multiple. Îmbunătățirile multi-utilizator cu intrări multiple și ieșiri multiple (MU-MIMO) includ asistență pentru mai multe puncte de transmisie și recepție (multi-TRP) și gestionare îmbunătățită cu mai multe fascicule pentru o fiabilitate sporită a legăturilor. Îmbunătățirile vizează, de asemenea, reducerea raportului de vârf la medie și o acoperire îmbunătățită la marginea rețelei.

Procedură simplificată de acces aleatoriu

Versiunea 16 introduce o procedură simplificată de acces aleatoriu. Acest lucru reduce numărul de interacțiuni între UE și rețea în timpul configurării conexiunii și reluării conexiunii, permițând astfel o latență mai mică a planului de control. În cazul modului conectat, o cantitate mică de date poate fi trimisă prin procedura RACH în 2 pași, permițând astfel o latență mai mică pentru datele UL UP pentru UE-urile cu mod conectat.

Suport pentru rețea privată pentru NG-RAN

Al doilea proiect Versiunea 16 care vizează extinderea acoperirii 5G dincolo de rețelele mobile publice tradiționale implică un sprijin îmbunătățit în arhitectura sistemului pentru rețelele private. Rețelele private utilizează stații de bază dedicate care sunt gestionate independent, implementează controale de securitate și confidențialitate personalizate și oferă optimizări pentru aplicații locale, cum ar fi latența redusă sau controlul fluxului de date. Rețelele private vizează direct noi cazuri de utilizare, cum ar fi IoT industrial.

Economisire energie UE

Durata de viață a bateriei UE este un aspect important al experienței utilizatorului. Studiul economiei de energie Rel-16 UE a arătat un câștig substanțial de economisire a energiei în comparație cu caracteristicile considerate Rel-15 NR. Elementul de lucru al economisirii energiei UE în NR include tehnici de economisire a energiei, cum ar fi adaptarea DRX, programarea încrucișată și adaptarea maximă a stratului MIMO în starea CONECTAT, tranziția rapidă în afara stării CONECTATE și măsurătorile RRM (gestionarea resurselor radio) reduse în stare pasivă / inactive (3GPP 2020a).

Acces bazat pe NR la spectrul fără licență

Pentru a extinde acoperirea 5G, 3GPP a finalizat două proiecte în versiunea 16, care sunt cheie pentru noile cazuri de utilizare pe verticală. Una dintre ele este 5G NR-U, care permite 5G să funcționeze în spectru fără licență. Acesta definește două moduri de funcționare, NR-U ancorat care necesită o ancoră în spectru licențiat sau partajat și NR-U independent care utilizează doar spectru fără licență.

Rețea sensibilă la timp (TSN)

Ca parte a efortului pentru 5G de a sprijini noile cazuri de utilizare din Industria 4.0, cum ar fi automatizarea fabricii, 5G RAN Release 16 a adăugat suport pentru integrarea TSN care poate asigura livrarea în timp a pachetelor de date.

Geolocalizare de precizie

3GPP suportă caracteristicile serviciului de localizare, pentru a permite dezvoltarea de servicii noi și inovatoare bazate pe locație. Specificațiile 5G permit identificarea și raportarea locației curente a terminalului utilizatorului și punerea informațiilor la dispoziția utilizatorului, ME, operatorului de rețea, furnizorului de servicii, furnizorilor de servicii cu valoare adăugată și pentru operațiunile interne PLMN (3GPP 2020b). Îmbunătățirile în poziționarea de înaltă precizie aduse de 5G NR Release 16, îndeplinesc obiectivele de precizie de 3 metri în interior și 10 metri în aer liber.

Tranziția de la RAN tradițional la RAN virtual (vRAN)

RAN tradițional

Arhitectura RAN convențională, utilizată pe scară largă până la 4G, este caracterizată de implementări monolitice: stația de bază includea hardware și software specializat, adesea proprietar, instalat la fiecare sit celular. Fiecare celulă era deservită de o unitate de bandă de bază dedicată (cu procesoare de semnal specializate) și una sau mai multe unități radio (amplificatoare și emițătoare RF conectate la antene). În această configurație, fiecare stație de bază funcționa autonom, iar interfețele dintre componente (de exemplu legătura dintre unitatea de bază și capul radio) erau de obicei proprietare (ex. protocolul CPRI), impunând operatorului să achiziționeze tot lanțul radio de la un singur furnizor. Această dependență de un singur vendor (vendor lock-in) limita flexibilitatea rețelelor și inovația multi-furnizor.

Virtualizarea RAN (vRAN)

Odată cu creșterea cerințelor 5G și progresul tehnologiilor cloud, operatorii și industria au început să adopte RAN virtualizat (vRAN), cunoscut și ca Cloud RAN. Conceptul de vRAN presupune decuplarea funcțiilor RAN de hardware-ul dedicat și rularea lor ca procese software pe infrastructură de tip cloud sau pe hardware comercial standard (COTS – commercial off-the-shelf) (Ericsson 2025). Altfel spus, funcțiile de bandă de bază ale stațiilor de bază devin mașini virtuale sau containere software care pot rula pe servere general-purpose, fie în centre de date centralizate, fie la marginea rețelei, fie chiar în cloud public, în proximitatea siturilor radio (Ericsson 2025). Această transformare aduce numeroase avantaje: operatorii pot scala resursele RAN în mod elastic (alocând mai multă putere de calcul anumitor zone atunci când cererea crește), pot actualiza și îmbunătăți rețeaua prin upgrade-uri software frecvente și pot obține economii prin sharing de hardware între mai multe celule (pooling de resurse) și prin folosirea unor echipamente IT standard, mai ieftine. Ericsson descrie Cloud RAN ca fiind o soluție nativ-cloud menită să permită implementări de rețea mai flexibile, scalabile și eficiente, decuplând hardware-ul de software și permițând operatorilor să-și dinamizeze modul de desfășurare, operare și upgradare a rețelei (Ericsson 2025). Prin virtualizare, operatorii pot obține o agilitate sporită a rețelei, reducând totodată costurile operaționale și îmbunătățind performanța și fiabilitatea (Ericsson 2025).

Un exemplu timpuriu al potențialului vRAN este implementarea operatorului Rakuten Mobile (Japonia), prima rețea mobilă majoră construită integral pe arhitectură cloud și open RAN (lansată în 2020). Prin abordarea sa de Open vRAN (RAN virtualizat și deschis), Rakuten a raportat economii notabile – de ordinul 30–40% la cheltuieli de capital (CAPEX) și ~30% la cheltuieli operaționale (OPEX) comparativ cu rețelele tradiționale mobile bazate pe hardware dedicat (Kapko 2020) (ITU-AMDIT 2024). Beneficiile vRAN decurg din economiile de scală ale ecosistemului IT (utilizarea de platforme hardware comune, mai multe opțiuni de furnizori de software) și din posibilitatea de automatizare extinsă a operațiunilor (prin instrumente de orchestrare și gestionare centralizată a funcțiilor virtualizate). Un studiu economic menționa că virtualizarea completă a RAN ar putea aduce economii de până la ~44% din costul total de proprietate (TCO) al rețelei (Intel 2025). Desigur, trecerea la vRAN nu este lipsită de provocări: procesarea semnalelor radio în timp real impune cerințe stringente asupra latenței și puterii de calcul, necesitând adesea acceleratori hardware specializați (ex. plăci FPGA sau ASIC pentru funcțiile fizice). De aceea, în practică, unele funcții de timp real (precum procesarea fizică de nivel 1) pot rula pe infrastructură la marginea rețelei (edge cloud) sau pe servere cu accelerare, în timp ce funcțiile de control de nivel superior pot fi centralizate în cloud. Cu toate acestea, pe măsura maturizării tehnologiei, marile companii de echipamente (Ericsson, Nokia, Samsung etc.) și operatorii au început să ofere soluții comerciale de Cloud RAN care demonstrează că virtualizarea RAN este fezabilă fără penalizări majore de performanță, deschizând calea către rețele mobile mai suple și inovative.

Open RAN (RAN deschis) – concept și arhitectură

În paralel cu tendința de virtualizare, a apărut și mișcarea Open RAN, care vizează deschiderea interfețelor RAN și interoperabilitatea multi-vendor. Open RAN nu este un standard 3GPP propriu-zis, ci un concept promovat inițial de operatori și concretizat prin specificațiile O-RAN Alliance – un consorțiu internațional înființat în 2018 de un grup de mari operatori (AT&T, China Mobile, Deutsche Telekom, Orange, etc.) cu scopul de a crea o arhitectură RAN deschisă și inteligentă. Pe scurt, Open RAN constă în disaggregarea arhitecturii tradițional monolitice a rețelei radio mobile (furnizate de un singur producător) în componente separabile, interconectate prin interfețe standardizate, astfel încât diferiți furnizori să poată contribui cu componente interoperabile într-o soluție comună (Orange 2024). Se urmărește astfel spargerea dependenței de un singur vendor și crearea unui ecosistem mai competitiv și inovativ, în care echipamentele radio, unitățile de bandă de bază și funcțiile de control să poată proveni de la producători diferiți, dar să funcționeze împreună armonios.

Arhitectura O-RAN

Specificațiile O-RAN Alliance extind arhitectura 3GPP NG-RAN, introducând noi componente și interfețe deschise. În viziunea O-RAN, stația de bază gNB este împărțită explicit în trei unități principale deschise: O-CU (Open Central Unit), O-DU (Open Distributed Unit) și O-RU (Open Radio Unit) (Mohsin et al. 2021). Acestea corespund, în linii mari, componentelor CU, DU și unității radio (RRU) din arhitectura 3GPP, dar cu O- în față pentru a evidenția openness-ul (deschiderea) soluției (Mohsin et al. 2021). Interfețele dintre aceste unități sunt standardizate în O-RAN: de exemplu, interfața de fronthaul dintre O-DU și O-RU (care în 3GPP nu era specificată) este definită de O-RAN Alliance pe baza opțiunii de divizare 7-2x a 3GPP (Mohsin et al. 2021). Această Open Fronthaul Interface permite conectarea radio-urilor și unităților distribuite de la producători diferiți, asigurând interoperabilitatea. De asemenea, interfața dintre O-CU și O-DU rămâne F1 (așa cum e definită de 3GPP), iar interfața dintre părțile de control și user plane din O-CU este E1 – ambele fiind deschise pentru implementare multi-vendor. Toate aceste eforturi urmăresc realizarea unui RAN care să fie multi-vendor și interoperabil by design, dar și mai flexibil și inteligent, capabil să se adapteze cerințelor rețelei în mod autonom.

Inteligența în RAN

Un pilon central al viziunii O-RAN (reflectat și de acronimul care sugerează Open & Smart RAN) este adăugarea de inteligență programabilă în rețeaua de acces radio. O-RAN Alliance introduce două componente noi denumite RAN Intelligent Controller (RIC), menite să optimizeze dinamic funcționarea RAN cu ajutorul algoritmilor de inteligență artificială și învățare automată (AI/ML). RIC-urile există în două variante: un Non-Real-Time RIC (non-RT RIC), care operează la nivel de rețea și servicii, cu orizont de timp mai mare de 1 secundă, și un Near-Real-Time RIC (near-RT RIC), care acționează la nivelul RAN cu latențe de ordinul 10 ms până la 1 s (Köpsell et al. 2022). Non-RT RIC este de obicei integrat în cadrul unei funcții de management și orchestrare a serviciilor (SMO – Service Management and Orchestration) și are rolul de a efectua analize pe termen lung, de a defini politici de optimizare și de a antrena modele AI/ML pe baza datelor colectate din RAN (Köpsell et al. 2022). El transmite aceste recomandări către near-RT RIC prin interfața A1 (Köpsell et al. 2022). Near-RT RIC, la rândul său, interacționează direct cu elementele RAN (O-CU, O-DU) prin interfața E2 (Köpsell et al. 2022) și poate găzdui aplicații de control denumite xApps (executate cu latențe restrânse). Near-RT RIC poate astfel ajusta parametri ai rețelei aproape în timp real – de exemplu, poate optimiza alocarea resurselor radio sau configurațiile de handover – însă funcțiile ultra-critice cu latențe sub 10 ms (precum controlul buclei fizice, scheduling-ul de milisecunde) rămân localizate pe DU din considerente de timp real strict (Köpsell et al. 2022). Prin această arhitectură pe două niveluri de control, O-RAN urmărește să creeze un RAN inteligent, în care deciziile sunt luate pe baza unor volume mari de date și algoritmi, permițând adaptarea rețelei la condiții variabile de trafic, interferență, mobilitate etc. În plus, toate aceste funcții sunt realizate printr-un cadru deschis, permițând operatorilor să implementeze propriile algoritmi sau să încorporeze inovații de la terți sub formă de xApp/rApp, ceea ce era dificil în rețelele tradiționale închise.

Pe ansamblu, principiile O-RAN pot fi rezumate ca fiind deschiderea și inteligența: rețeaua devine mai deschisă (open interfaces) și mai programabilă/automată (AI-driven). Un articol de sinteză subliniază că O-RAN promovează o arhitectură radio software-driven, virtualizată, flexibilă, inteligentă și eficientă energetic, creând un ecosistem în care RAN-ul devine multi-vendor, interoperabil și autonom (Mohsin et al. 2021). Astfel, tranziția către O-RAN nu înseamnă doar schimbarea unor interfețe, ci o mutație de paradigmă spre un RAN orientat spre inovare accelerată și diversitate a furnizorilor, menținând totodată (sau chiar îmbunătățind) performanța și eficiența.

Implicații asupra performanței, costurilor și interoperabilității

Performanță și capacitate

Unul dintre primele semne de întrebare legate de noile arhitecturi RAN (virtualizate și deschise) a fost impactul acestora asupra performanței rețelei. RAN-ul este partea cea mai sensibilă la latență a rețelei mobile – operațiuni precum programarea pachetelor pe canal radio, codarea canalului sau controlul puterii de emisie necesită reacții în timp real (ordine de microsecunde sau milisecunde). Virtualizarea acestor funcții pe infrastructură de cloud sau separarea componentelor RAN prin interfețe deschise ridică provocări tehnice: latența adițională a rețelei de transport între DU și RU, eventualele pierderi de optimizare față de o soluție integrată și necesitatea de a folosi procesoare generice în locul circuitelor dedicate pot introduce penalizări de performanță. Totuși, experiențele din teren și evoluția tehnologică recentă indică faptul că vRAN și O-RAN pot atinge performanțe comparabile cu ale RAN-ului tradițional. Un pilot derulat de Orange în 2023 (pe 10 site-uri radio Open RAN în mediul rural) a arătat că indicatorii de performanță monitorizați (debit, capacitate, latență) au fost la un nivel echivalent cu RAN-ul clasic, stabilitatea fiind similară, iar consumul energetic radio s-a menținut și el comparabil (Orange 2024). Aceasta sugerează că, cel puțin în scenarii bine dimensionate, Open RAN poate oferi performanțe de nivel carrier-grade, îndeplinind cerințele 5G. Desigur, menținerea performanței impune investiții în optimizarea software și, uneori, în hardware adițional: de exemplu, multe soluții vRAN utilizează plăci de accelerare (ex. pe DU) pentru a asigura capacitatea de procesare a semnalului (de exemplu, pentru implementarea MIMO masiv sau a canalelor de bandă largă mmWave). De asemenea, rețeaua de transport (fronthaul) dintre RU și DU în scenariile Cloud RAN trebuie să fie una de foarte mare viteză și latență scăzută (ideal fibră dedicată), altfel performanța radio ar avea de suferit. În ansamblu însă, progresele din domeniu (atât la nivel academic, cât și industrial) indică faptul că orice deficit inițial de performanță al vRAN/O-RAN tinde să fie eliminat prin îmbunătățiri continue în algoritmi, optimizări de software și upgrade-uri de hardware. Marile companii de telecomunicații colaborează deja cu furnizori IT (inclusiv hyperscalers) pentru a asigura că platformele cloud pot susține funcțiile RAN in timp real (Orange 2024). Prin urmare, pe termen mediu, ne așteptăm ca performanța să nu mai fie un impediment major în adoptarea pe scară largă a RAN-ului virtualizat și deschis.

Costuri și eficiență economică

Reducerile de cost reprezintă unul dintre principalele motoare din spatele tranziției către vRAN și Open RAN. RAN-ul tradițional implică costuri mari atât de capital (echipamente hardware specializate la fiecare stație de bază) cât și operaționale (mentenanța multiplelor site-uri, consum energetic ridicat al echipamentelor dedicate, licențe software pe fiecare nod etc.). Prin virtualizare și deschidere, operatorii urmăresc optimizarea acestor costuri. Arhitecturile de tip vRAN permit utilizarea unei infrastructuri comune (centre de date telco cloud) pentru a deservi mai multe site-uri radio, sporind eficiența utilizării hardware-ului și reducând numărul total de echipamente fizice. De asemenea, adoptarea de hardware generic scade costurile unitare, datorită pieței largi de servere COTS. Open RAN, la rândul său, promite reducerea cheltuielilor de capital prin natura sa hardware-agnostică – operatorii pot evita blocarea într-o singură soluție proprietară costisitoare și pot alege componente de la furnizorul cu cel mai bun raport calitate/preț (ITU-AMDIT 2024). Această flexibilitate stimulează competiția între vendori, potențial ducând la scăderea prețurilor echipamentelor radio. Totodată, cheltuielile operaționale pot scădea semnificativ datorită automatizării și orchestrării centralizate pe care le aduce virtualizarea: procese de configurare, optimizare și mentenanță care înainte necesitau intervenții locale pot fi acum automatizate software (ITU-AMDIT 2024).

Cazul Rakuten Mobile este adesea citat ca dovadă a potențialului de economii: prin rețeaua sa 4G/5G construită pe principii Open RAN/vRAN, Rakuten a raportat o scădere cu ~40% a cheltuielilor de capital și ~30% a cheltuielilor operaționale față de o rețea tradițională echivalentă (Kapko 2020). Un raport al ITU menționează de asemenea că Rakuten a reușit o reducere de 30–40% a OPEX utilizând Open RAN (ITU-AMDIT 2024). Desigur, economiile efective pot varia între operatori și depind de scala implementării și de gradul de automatizare atins, însă tendința generală indică un TCO mai favorabil pentru rețelele ce implementează virtualizare și deschidere. Merită subliniat că pe termen scurt pot exista și costuri adiționale de tranziție: integrarea multor componente diferite poate necesita investiții în laboratoare de testare și noi competențe, iar performanța optimă poate necesita fine tuning și colaborare strânsă cu multiple părți. Cu toate acestea, pe termen lung, beneficiile economice cumulate – rezultate din eficiența operațională sporită, inovarea mai rapidă și evitarea monopolurilor de furnizori – sunt de așteptat să depășească costurile inițiale, făcând din vRAN și Open RAN o opțiune atractivă din punct de vedere al sustenabilității financiare a rețelelor.

Interoperabilitate și ecosistemul multi-vendor

Interoperabilitatea este, poate, cuvântul-cheie al conceptului Open RAN. Prin design, specificațiile O-RAN urmăresc ceea ce anterior era dificil de realizat: ca diferite componente ale RAN-ului – radio, unități distribuite, unități centrale, software de control – să poată fi alese dintr-o gama variată de producători și totuși să funcționeze împreună conform standardelor. În rețelele tradiționale, un operator care achiziționa stații de bază de la un anumit vendor era practic legat de acel vendor pentru orice upgrade sau extindere în acea zonă, deoarece echipamentele altui vendor nu erau compatibile direct (decât eventual la nivel de interfață către core sau X2/handovers între eNodeB-uri multi-vendor, aspecte relativ limitate). Open RAN eliberează operatorii de această dependență: de exemplu, un operator poate combina radio-uri de la un producător (O-RU) cu unități DU/CU virtualizate de la alt producător, integrând totul prin interfețe standard. Acest mediu multi-vendor are mai multe implicații pozitive. În primul rând, stimulează inovația – companii mai mici, specializate, pot contribui cu produse (de exemplu, un algoritm RIC inovator sau un radio eficient energetic) fără a fi excluse de un ecosistem închis (O-RAN 2018). În al doilea rând, oferă operatorului flexibilitate sporită în dezvoltarea rețelei: componentele pot fi înlocuite sau actualizate individual (de ex., se pot schimba doar unitățile radio pentru a suporta o bandă nouă, fără a înlocui întregul sistem) (Orange 2024). În al treilea rând, creează premizele unui cost mai redus per ansamblu, așa cum s-a discutat anterior, prin competiție și evitarea blocajului într-o singură soluție.

Totuși, interoperabilitatea multi-vendor vine și cu provocări. Integrarea componentelor heterogene necesită teste riguroase și standarde precise. O problemă practică este asigurarea compatibilității la nivel de implementare – chiar dacă interfața este standard, pot exista interpretări diferite sau opțiuni opționale care trebuie armonizate. De aceea, inițiative precum O-RAN Alliance Plugfests și centre de testare și integrare (OTIC – Open Testing and Integration Centres) joacă un rol vital în a valida interoperabilitatea înainte de implementări pe teren (Orange 2024). Operatorii mari, precum Orange, au înființat propriile laboratoare de integrare Open RAN pentru a certifica faptul că echipamente de la diverși furnizori funcționează împreună conform așteptărilor (Orange 2024). În plus, se profilează o nouă piață pentru integrarea de sistem: acolo unde operatorul nu dorește sau nu are capacitatea să integreze personal componentele diverse, pot interveni integratori terți care să livreze o soluție Open RAN la cheie. Orange notează că diversitatea de furnizori complică integrarea componentelor și că, inițial, e preferabil să se recurgă la soluții pre-integrate oferite de vendori sau parteneri, urmând ca pe măsură ce produsele se maturizează, integrarea să poată fi realizată și de terți sau intern (Orange 2024).

În cele din urmă, standardizarea continuă este crucială pentru interoperabilitate. Organisme precum 3GPP și O-RAN Alliance lucrează complementar: 3GPP furnizează arhitectura de bază și specifică interfețele majore (NG, Xn, F1 etc.), în timp ce O-RAN Alliance detaliază interfețele noi (fronthaul 7-2x, A1, E2, O1) și referințele de implementare pentru RIC, O-Cloud ș.a. Colaborarea dintre standardizarea formală și comunitatea open-source (de exemplu, proiectele de referință O-RAN Software Community) contribuie la alinierea implementărilor. Rezultatul scontat este că, în viitorul apropiat, RAN-ul deschis va deveni un mediu la fel de fiabil precum cel tradițional, dar mult mai dinamic și ofertant ca ecosistem. Interoperabilitatea reală între echipamente de la multipli furnizori oferă operatorilor puterea de a alege soluțiile optime pentru fiecare componentă a rețelei și de a evolua rețeaua prin introducerea rapidă de noi funcționalități de la diverși dezvoltatori, ceea ce va accelera progresul tehnologic în domeniul rețelelor radio.

Considerații de securitate

În ultimii ani, un volum mare de literatură a dezvăluit numeroase probleme de securitate și confidențialitate în rețelele mobile 4G. Majoritatea atacurilor publicate la nivelul stratului 4G RAN implică Rogue Base Stations (RBSs) sau captori IMSI pentru a viza utilizatori individuali în timpul procedurii inițiale de atașare a UE la rețea sau atacuri paging utilizând funcția de paging IMSI. În astfel de atacuri, informațiile obținute pe IMSI pot fi utilizate ulterior pentru alte tipuri de atacuri (Rupprecht et al. 2018).

Tehnologiile 5G NR abordează și închid amenințările IMSI cunoscute, dar noile funcționalități din versiunea 16 aduc, de asemenea, considerente de securitate care fac obiectul unor studii deschise (ENISA 2019) (Sfetcu 2022):

Securitatea comunicării ultra-fiabile cu latență scăzută (URLLC)

URLLC trebuie să suporte atât fiabilitate ridicată, cât și latență scăzută. Pentru a asigura fiabilitatea ridicată, transmisia redundantă în 5GS este suportată pe mai multe căi de date ale planului utilizatorului. În consecință, mecanismele de securitate aplicabile pentru susținerea transmisiei redundante acoperă toate aspectele comunicării, inclusiv stabilirea sesiunii PDU, transferul etc. În ceea ce privește aspectul de latență scăzută, celelalte cerințe importante pentru URLLC includ monitorizarea QoS pentru a sprijini serviciul URLLC și optimizarea pentru procedura de transfer. Considerentele de securitate și în acest caz sunt acoperite. Aspecte suplimentare de securitate sunt legate de optimizarea planului de control și a planului utilizatorului pentru a asigura fiabilitatea ridicată și reducerea latenței (3GPP 2019b).

Componente conexe: gNB, interfețe: Uu, F1, Xn

Securitatea accesului integrat NR și backhaul

Un studiu este în curs la 3GPP pentru a identifica potențialele amenințări de securitate și vulnerabilități care sunt aplicabile noii arhitecturi IAB (3GPP 2019a). Problemele cheie de securitate includ descoperirea și mascarea topologiei, autentificarea nodului IAB pentru a preveni conectarea nodului IAB fals, și manipularea recuperării eșecului legăturii radio și securitatea interfeței F1.

Componente conexe: IAB Donor, IAB UE, interfață F1

Vulnerabilitate la bruierea radio

Ca orice rețea celulară fără fir, rețelele 5G sunt construite pe partajare deschisă în care mediul de comunicație este spațiul de frecvență liber, făcându-le predispuse la interferențe. Această vulnerabilitate poate fi utilizată de unele noduri adversare pentru a provoca interferențe intenționate și pentru a împiedica comunicarea utilizatorului legitim pe canale wireless specifice. 5G îmbunătățește rezistența împotriva atacurilor de bruiaj a 4G LTE, dar rămâne vulnerabilă la atacuri personalizate. Implementarea masivă a MIMO poate fi vulnerabilă la atacuri de bruiaj (Arjoune and Faruque 2020). Atacurile de bruiaj sunt o preocupare specială pentru aplicațiile critice pentru misiuni.

Componente conexe: Uu

Nerespectarea cerințelor generale de asigurare a securității

Securitatea 5G RAN se bazează pe actualizarea permanentă a cerințelor de asigurare a securității pentru componentele critice ale rețelei, cum ar fi gNB.

Cu toate acestea, va exista inevitabil un decalaj de actualizare a securității între noile cerințe de securitate și implementarea versiunilor actualizate ale funcțiilor de rețea în sistemele operaționale. Există doi factori majori în reducerea acestui decalaj: a) sensibilitatea furnizorilor la emiterea și validarea de noi versiuni ale funcțiilor de rețea care se adresează cerințelor actualizate și b) actualitatea și eficacitatea proceselor MNO pentru actualizarea sistemelor operaționale la versiunile recent lansate și evaluările SCAS.

Concluzie

Evoluția Rețelei de Acces Radio în era 5G reflectă efortul industriei de a răspunde unor cerințe tehnice stringente prin inovație arhitecturală și deschidere. De la modelul tradițional, închis și hardware-centric, RAN-ul a progresat către concepte de virtualizare și deschidere care îi conferă flexibilitate și inteligență sporite. Arhitectura 5G a introdus divizarea stației de bază (gNB) în unități modulare (CU/DU) și separarea planurilor de control și utilizator, punând bazele pentru implementări cloud-native. vRAN valorifică această modularitate, mutând funcțiile RAN pe infrastructură cloud și permițând operatorilor să își gestioneze rețeaua cu agilitate similară domeniului IT. Open RAN duce transformarea mai departe, eliminând barierele de interoperabilitate între vendori și adăugând mecanisme de optimizare automată a rețelei prin control intelligent. Implicațiile acestor evoluții sunt profunde: performanța rețelelor poate fi menținută sau chiar îmbunătățită prin distribuirea optimă a funcțiilor și utilizarea AI; costurile pot fi reduse pe termen lung datorită eficienței operaționale și a competiției din ecosistem; interoperabilitatea devine un catalizator al inovației, permițând apariția unui mediu divers de furnizori și soluții specializate.

În mod concret, se anticipează că rețelele 5G și viitoare (6G) vor îmbina tot mai mult cloud-ul cu radio-ul, operatorii adoptând modele hibride în care o parte a RAN-ului este virtualizată și deschisă, conviețuind inițial cu echipamente tradiționale. Pe măsură ce standardele se maturizează și demonstrațiile de succes (precum cele ale Rakuten, Dish, sau proiectele-pilot ale marilor operatori europeni) se înmulțesc, Open RAN și vRAN sunt pe cale să devină noua normă în industrie. Acest proces va necesita eforturi continue de standardizare, testare și asigurare a securității (un aspect nedezvoltat aici, dar esențial, având în vedere suprafața de atac extinsă în arhitecturile deschise). Per ansamblu, însă, direcția este clară: RAN-ul 5G evoluează dincolo de limitele impuse de vechile abordări, transformând rețeaua de acces radio într-o platformă flexibilă, programabilă și interoperabilă – un fundament necesar pentru viitoarele generații de rețele mobile. În concluzie, Rețeaua de Acces Radio în 5G nu este doar o componentă tehnologică, ci devine un vector de transformare a întregului ecosistem mobil, cu beneficii pentru operatori (eficiență și inovație), pentru industrie (competitivitate și noi oportunități) și, în final, pentru utilizatori (servicii mai performante și diversificate).

Bibliografie

3GPP. 2019a. “3GPP TR 33.824 V0.6.0 (2019-11).” https://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/33_series/33.824.
———. 2019b. “3GPP TR 33.825 V16.0.1 (2019-10).” https://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/33_series/33.825.
———. 2020a. “3GPP TR 21.916 V0.5.0 (2020-07).” 3GPP. https://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/33_series/33.501.
———. 2020b. “3GPP TS 22.071 V16.0.0 (2020-07).” https://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/22_series/22.071.
———. 2020c. “3GPP TS 38.401 V16.2.0 (2020-07).” https://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/38_series/.
———. 2022. “5G System Overview.” 2022. https://www.3gpp.org/technologies/5g-system-overview.
Arjoune, Youness, and Saleh Faruque. 2020. “Smart Jamming Attacks in 5G New Radio: A Review.” In 2020 10th Annual Computing and Communication Workshop and Conference (CCWC), 1010–15. https://doi.org/10.1109/CCWC47524.2020.9031175.
ENISA. 2019. “ENISA Threat Landscape for 5G Networks Report.” Report/Study. ENISA. 2019. https://www.enisa.europa.eu/publications/enisa-threat-landscape-report-for-5g-networks.
Ericsson. 2025. “Cloud RAN – 5G RAN – Virtually Everywhere.” Ericsson.Com. 2025. https://www.ericsson.com/en/ran/cloud.
Intel. 2025. “Intel Is Paving the Way for vRAN Transformation.” https://www.intel.fr/content/dam/www/central-libraries/us/en/documents/intel-vran-infographic-2021.pdf.
ITU-AMDIT. 2024. “Open RAN – Open, Secure and Trusted Networks.” https://www.itu.int/en/ITU-T/webinars/amd-iic/20240313/Documents/Diane%20Rinaldo.pdf.
Kapko, Matt. 2020. “Rakuten’s US Leader Defends Open RAN Platform.” December 14, 2020. https://www.sdxcentral.com/analysis/rakutens-us-leader-defends-open-ran-platform/.
Köpsell, Stefan, Andrey Ruzhanskiy, Andreas Hecker, Dirk Stachorra, and Norman Franchi. 2022. “Open-RAN Risk Analysis.” Federal Office for Information Security. 2022. https://www.bsi.bund.de/SharedDocs/Downloads/EN/BSI/Publications/Studies/5G/5GRAN-Risk-Analysis.html?nn=132646.
Mohsin, Mustafa, Jordi Mongay Batalla, Evangelos Pallis, George Mastorakis, Evangelos K. Markakis, and Constandinos X. Mavromoustakis. 2021. “On Analyzing Beamforming Implementation in O-RAN 5G.” Electronics 10 (17): 2162. https://doi.org/10.3390/electronics10172162.
O-RAN. 2018. “O-RAN: Towards an Open and Smart RAN.” https://assets-global.website-files.com/60b4ffd4ca081979751b5ed2/60e5afb502810a0947b3b9d0_O-RAN%2BWP%2BFInal%2B181017.pdf.
Orange. 2024. “Open RAN Now Ready for Large-Scale Deployment – Hello Future.” 2024. https://hellofuture.orange.com/en/open-ran-now-ready-for-large-scale-deployment/.
Rupprecht, David, Adrian Dabrowski, Thorsten Holz, Edgar Weippl, and Christina Pöpper. 2018. “On Security Research Towards Future Mobile Network Generations.” IEEE Communications Surveys & Tutorials 20 (3): 2518–42. https://doi.org/10.1109/COMST.2018.2820728.
Sfetcu, Nicolae. 2022. Rețele de comunicații 5G. MultiMedia Publishing.

Articol cu Acces Deschis (Open Access) distribuit în conformitate cu termenii licenței de atribuire Creative Commons CC BY SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/).