Báo Cáo Toàn Diện về Open RAN: Kiến trúc, Triển khai và Tương lai Mạng Viễn thông

Báo Cáo Toàn Diện về Open RAN: Kiến trúc, Triển khai và Tương lai Mạng Viễn thông

Phần I: Cuộc Cách mạng Open RAN - Các Nguyên tắc và Kiến trúc Cốt lõi

Chương 1: Giới thiệu về Open RAN

1.1. Phá vỡ Mô hình RAN Truyền thống

Mạng truy cập vô tuyến (Radio Access Network - RAN) là thành phần thiết yếu kết nối thiết bị của người dùng cuối với mạng lõi của nhà khai thác. Trong nhiều thập kỷ, kiến trúc RAN đã tuân theo một mô hình truyền thống, đặc trưng bởi các hệ thống nguyên khối, độc quyền từ một nhà cung cấp duy nhất, trong đó phần cứng và phần mềm được tích hợp chặt chẽ thông qua các giao diện độc quyền. Mô hình này, mặc dù đã được chứng minh về hiệu năng, nhưng lại tạo ra một rào cản lớn được gọi là "sự khóa chặt của nhà cung cấp" (vendor lock-in). Các nhà khai thác mạng di động (MNO) bị giới hạn trong việc lựa chọn thiết bị, đối mặt với chi phí cao, tính linh hoạt kém và chu kỳ đổi mới chậm chạp, vì bất kỳ nâng cấp nào cũng thường đòi hỏi phải thay thế toàn bộ hệ thống từ cùng một nhà cung cấp.  

Để giải quyết những hạn chế này, một phong trào mang tính cách mạng trong ngành viễn thông đã ra đời: Open RAN. Đây là một sự chuyển dịch mô hình toàn diện hướng tới các kiến trúc RAN mở, có khả năng tương tác, thông minh và được ảo hóa. Mục tiêu cốt lõi của Open RAN là tạo ra một hệ sinh thái đa nhà cung cấp, nơi các nhà khai thác có thể kết hợp các thành phần tốt nhất từ nhiều nhà sản xuất khác nhau, qua đó thúc đẩy cạnh tranh, giảm chi phí và tăng tốc độ đổi mới.  

Để hiểu rõ hơn về bối cảnh này, việc làm rõ các thuật ngữ liên quan là rất quan trọng. Mặc dù thường được sử dụng thay thế cho nhau, chúng có những sắc thái riêng biệt :  

• Open RAN: Là thuật ngữ chung của ngành, chỉ phong trào hướng tới các kiến trúc mạng truy cập vô tuyến mở. Nó bao gồm các giao diện mở có khả năng tương tác, ảo hóa, và được hỗ trợ bởi dữ liệu lớn và Trí tuệ Nhân tạo (AI).  
• O-RAN: Đề cập cụ thể đến Liên minh O-RAN (O-RAN Alliance) và các đặc tả kỹ thuật do tổ chức này đưa ra.  
• OpenRAN: Đề cập đến các sáng kiến do nhóm dự án OpenRAN của Telecom Infra Project (TIP) thúc đẩy.  

Sự thay đổi này không chỉ là một bước tiến về mặt kỹ thuật mà còn là một cuộc cách mạng về mặt chiến lược kinh doanh. Nó chuyển giao quyền kiểm soát từ một số ít nhà cung cấp thiết bị truyền thống sang cho các nhà khai thác mạng, cho phép họ xây dựng và vận hành mạng lưới một cách linh hoạt và hiệu quả hơn để đáp ứng các yêu cầu đa dạng của kỷ nguyên 5G và xa hơn nữa.  

1.2. Các Nguyên tắc Nền tảng

Open RAN được xây dựng dựa trên bốn nguyên tắc nền tảng, phối hợp với nhau để tạo ra một kiến trúc mạng linh hoạt và hiệu quả:

• Phân tách (Disaggregation): Đây là nguyên tắc cơ bản nhất, bao gồm việc tách rời các thành phần phần cứng và phần mềm của RAN. Trong kiến trúc truyền thống, Khối xử lý băng gốc (Baseband Unit - BBU) là một thiết bị nguyên khối. Open RAN phân tách BBU thành hai đơn vị logic riêng biệt: Khối Tập trung (Centralized Unit - CU) và Khối Phân tán (Distributed Unit - DU), tách biệt hoàn toàn với Khối Vô tuyến (Radio Unit - RU). Sự phân tách này cho phép mỗi thành phần được phát triển và nâng cấp độc lập.  
• Giao diện Mở (Open Interfaces): Để các thành phần được phân tách từ nhiều nhà cung cấp khác nhau có thể hoạt động cùng nhau, việc tiêu chuẩn hóa các giao diện kết nối giữa chúng là bắt buộc. Các giao diện mở, như Open Fronthaul (kết nối RU và DU), Midhaul (kết nối DU và CU), và Backhaul (kết nối CU với mạng lõi), đảm bảo khả năng tương tác, là nền tảng để phá vỡ sự khóa chặt của nhà cung cấp.  
• Trí tuệ hóa (Intelligence): Open RAN đưa trí thông minh và khả năng tự động hóa vào mạng lưới thông qua hai thành phần mới: Bộ điều khiển RAN Thông minh (RAN Intelligent Controller - RIC) và Khung Quản lý và Điều phối Dịch vụ (Service Management and Orchestration - SMO). Các thành phần này cho phép tối ưu hóa và điều khiển mạng dựa trên dữ liệu, sử dụng các thuật toán Trí tuệ Nhân tạo (AI) và Học máy (ML), biến RAN từ một hệ thống tĩnh thành một nền tảng có khả năng tự học và thích ứng.  
• Ảo hóa (Virtualization): Nguyên tắc này liên quan đến việc tách phần mềm RAN khỏi phần cứng độc quyền, cho phép nó chạy trên các phần cứng thương mại phổ thông (Commercial-Off-The-Shelf - COTS). Đây là khái niệm cốt lõi của RAN ảo hóa (vRAN) và RAN dựa trên đám mây (Cloud RAN), giúp giảm chi phí đầu tư và tăng tính linh hoạt trong việc triển khai và mở rộng quy mô mạng.  

1.3. Lịch sử Hình thành và Vai trò của các Tổ chức Chủ chốt

Hành trình tiến tới Open RAN là một quá trình tiến hóa. Trong mạng 4G/LTE, các nhà cung cấp đã bắt đầu phân tách trạm gốc thành các Khối Vô tuyến Từ xa (Remote Radio Heads - RRH) và các Khối Xử lý Băng gốc (BBU), tạo ra kiến trúc RAN phân tán (D-RAN). Tuy nhiên, các giao diện giữa những thành phần này vẫn hoàn toàn độc quyền. Mong muốn về một sự cởi mở thực sự đã thúc đẩy sự ra đời của các sáng kiến tiên phong như Diễn đàn xRAN (xRAN Forum) và Liên minh C-RAN (C-RAN Alliance).  

Một bước ngoặt quan trọng xảy ra vào tháng 2 năm 2018 tại Đại hội Di động Thế giới (Mobile World Congress), khi Liên minh O-RAN (O-RAN Alliance) được chính thức thành lập thông qua sự hợp nhất của Diễn đàn xRAN và Liên minh C-RAN. Liên minh được sáng lập bởi năm nhà khai thác mạng hàng đầu thế giới: AT&T, China Mobile, Deutsche Telekom, NTT DOCOMO và Orange. Sứ mệnh của O-RAN Alliance là định hình lại ngành công nghiệp RAN theo hướng thông minh hơn, mở hơn, ảo hóa và có khả năng tương tác hoàn toàn. Ngày nay, đây là một cộng đồng toàn cầu với hơn 286 thành viên, bao gồm các nhà khai thác, nhà cung cấp, và các viện nghiên cứu. O-RAN Alliance chịu trách nhiệm phát triển các đặc tả kỹ thuật chi tiết, phát hành phần mềm nguồn mở cho RAN, và tổ chức các sự kiện kiểm thử (PlugFests) định kỳ để thúc đẩy việc tích hợp và xác thực các giải pháp đa nhà cung cấp.  

Song song với O-RAN Alliance, Telecom Infra Project (TIP) cũng đóng một vai trò quan trọng. TIP là một sáng kiến hợp tác toàn cầu nhằm mục đích đẩy nhanh tốc độ đổi mới trong cơ sở hạ tầng viễn thông. Nhóm dự án OpenRAN của TIP tập trung vào việc xác định và xây dựng các giải pháp RAN cho tất cả các thế hệ mạng (2G, 3G, 4G, 5G) dựa trên phần cứng và phần mềm trung lập với nhà cung cấp.  

Sự ra đời và phát triển của các tổ chức này, được thúc đẩy bởi chính các nhà khai thác mạng, cho thấy Open RAN không chỉ là một xu hướng công nghệ mà còn là một yêu cầu chiến lược cấp thiết. Nó phản ánh sự thay đổi cơ bản trong động lực của chuỗi cung ứng viễn thông, nơi các nhà khai thác đang giành lại quyền kiểm soát để xây dựng các mạng lưới của tương lai một cách hiệu quả và bền vững hơn.

Chương 2: Phân tích sâu Kiến trúc Phân tách của Open RAN

Kiến trúc Open RAN được định hình bởi nguyên tắc phân tách, phá vỡ trạm gốc nguyên khối truyền thống thành các thành phần chức năng có thể tương tác với nhau. Việc hiểu rõ vai trò của từng thành phần và các giao diện kết nối chúng là chìa khóa để nắm bắt được toàn bộ mô hình.

2.1. Các Thành phần Chính

Kiến trúc phân tách của O-RAN bao gồm ba khối xây dựng chính, mở rộng từ các khái niệm do 3GPP định nghĩa:

• O-RU (Open Radio Unit - Khối Vô tuyến Mở): Đây là thành phần xử lý các tín hiệu tần số vô tuyến (RF). Chức năng chính của nó là phát và thu sóng vô tuyến, khuếch đại, và số hóa các tín hiệu này. Trong kiến trúc O-RAN, O-RU không chỉ thực hiện các chức năng RF mà còn bao gồm cả các chức năng của lớp vật lý thấp (Low-PHY), chẳng hạn như biến đổi Fourier nhanh (FFT/iFFT) và trích xuất PRACH. O-RU thường được đặt gần hoặc tích hợp vào ăng-ten tại thực địa.  
• O-DU (Open Distributed Unit - Khối Phân tán Mở): O-DU là một nút logic chịu trách nhiệm quản lý các chức năng thời gian thực của lớp dưới trong chồng giao thức. Cụ thể, nó xử lý các lớp Điều khiển Liên kết Vô tuyến (Radio Link Control - RLC), Điều khiển Truy cập Môi trường (Medium Access Control - MAC), và phần trên của lớp vật lý (High-PHY). Do yêu cầu độ trễ rất thấp cho các chức năng này, O-DU thường được đặt tại hoặc gần trạm phát sóng, gần với O-RU.  
• O-CU (Open Centralized Unit - Khối Tập trung Mở): O-CU là một nút logic chạy các chức năng không yêu cầu thời gian thực của lớp trên trong chồng giao thức. Nó có thể được đặt xa hơn so với trạm phát sóng, thường là tại một trung tâm dữ liệu biên (edge data center) hoặc trung tâm dữ liệu khu vực. O-CU được phân chia thành hai thành phần logic nhỏ hơn:  
• O-CU-CP (Control Plane - Mặt phẳng Điều khiển): Quản lý lớp Điều khiển Tài nguyên Vô tuyến (Radio Resource Control - RRC) và phần mặt phẳng điều khiển của giao thức Giao thức Hội tụ Dữ liệu Gói (Packet Data Convergence Protocol - PDCP). Nó chịu trách nhiệm về báo hiệu và quản lý kết nối.  
• O-CU-UP (User Plane - Mặt phẳng Người dùng): Quản lý phần mặt phẳng người dùng của giao thức PDCP và Giao thức Thích ứng Dữ liệu Dịch vụ (Service Data Adaptation Protocol - SDAP). Nó chịu trách nhiệm xử lý và chuyển tiếp dữ liệu của người dùng.  

Sự phân tách này cho phép các nhà khai thác tối ưu hóa việc triển khai mạng. Các chức năng yêu cầu độ trễ thấp (O-DU) có thể được giữ ở biên, trong khi các chức năng ít nhạy cảm hơn về độ trễ (O-CU) có thể được tập trung hóa để tận dụng lợi ích của việc gộp tài nguyên và ảo hóa trên quy mô lớn.

2.2. Phân chia Chức năng và Giao diện

Khả năng tương tác giữa các thành phần O-RU, O-DU và O-CU từ các nhà cung cấp khác nhau phụ thuộc hoàn toàn vào các giao diện mở và được tiêu chuẩn hóa.

• Phân chia Chức năng (Functional Split): 3GPP đã định nghĩa tám tùy chọn phân chia chức năng khác nhau giữa các thành phần RAN, mỗi tùy chọn mang lại sự cân bằng khác nhau giữa băng thông fronthaul, độ trễ và lợi ích của việc tập trung hóa. Việc lựa chọn một điểm phân chia cụ thể là một quyết định kỹ thuật cơ bản, ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí và hiệu suất mạng.  
• Tùy chọn Phân chia 7-2x của O-RAN: Liên minh O-RAN đã tiêu chuẩn hóa Tùy chọn 7-2x cho giao diện fronthaul. Đây là một loại "phân chia lớp dưới" (lower-layer split), trong đó các chức năng High-PHY được đặt tại O-DU, còn các chức năng Low-PHY và xử lý RF được đặt tại O-RU. Lựa chọn này được coi là một sự thỏa hiệp thực tế, giúp giảm thiểu yêu cầu băng thông trên giao diện fronthaul (một yếu tố chi phí quan trọng) mà vẫn cho phép phân tách đủ chức năng để tạo ra một thị trường cạnh tranh cho cả O-RU và O-DU.  
• Các Giao diện Mở Chính:
• Open Fronthaul (O-FH): Đây là giao diện quan trọng nhất, kết nối O-RU và O-DU. Nó cho phép một nhà khai thác mua O-RU từ nhà cung cấp A và O-DU từ nhà cung cấp B. Giao diện này sử dụng giao thức eCPRI (enhanced Common Public Radio Interface) để truyền dữ liệu. Nhóm công tác WG4 của O-RAN chịu trách nhiệm phát triển đặc tả cho giao diện này.  
• Giao diện F1 (Midhaul): Giao diện này kết nối O-DU và O-CU, được tiêu chuẩn hóa bởi 3GPP. Nó được chia thành F1-C (mặt phẳng điều khiển) và F1-U (mặt phẳng người dùng), cho phép mở rộng quy mô độc lập cho báo hiệu và dữ liệu người dùng.  
• Các Giao diện Khác: Kiến trúc O-RAN cũng tích hợp các giao diện tiêu chuẩn khác như X2/Xn để hỗ trợ chuyển giao giữa các trạm RAN và NG/S1 để kết nối với mạng lõi 5G/4G.  

Sự thành công của đặc tả giao diện Open Fronthaul là một chỉ số trực tiếp cho sự thành công của toàn bộ tầm nhìn Open RAN đa nhà cung cấp. Mức độ trưởng thành và việc áp dụng rộng rãi giao diện này là những cột mốc quan trọng đối với hệ sinh thái.

Bảng 1: Các thành phần và chức năng của kiến trúc O-RAN

Thành phần	Chức năng chính	Các lớp giao thức được lưu trữ	Các giao diện chính
O-RU	Xử lý tần số vô tuyến (RF), truyền và nhận tín hiệu	Low-PHY, RF Processing	Open Fronthaul (đến O-DU), O1 (đến SMO)
O-DU	Xử lý băng gốc thời gian thực	RLC, MAC, High-PHY	Open Fronthaul (đến O-RU), F1 (đến O-CU), E2 (đến Near-RT RIC), O1 (đến SMO)
O-CU-CP	Quản lý mặt phẳng điều khiển, báo hiệu	RRC, PDCP-Control	F1-C (đến O-DU), E1 (đến O-CU-UP), E2 (đến Near-RT RIC), NG-C (đến Core), O1 (đến SMO)
O-CU-UP	Quản lý mặt phẳng người dùng, chuyển tiếp dữ liệu	SDAP, PDCP-User	F1-U (đến O-DU), E1 (đến O-CU-CP), NG-U (đến Core), O1 (đến SMO)
Near-RT RIC	Tối ưu hóa RAN gần thời gian thực (10ms - 1s)	Lưu trữ các xApp	E2 (đến O-DU/O-CU), A1 (từ Non-RT RIC), O1 (đến SMO)
Non-RT RIC	Tối ưu hóa RAN phi thời gian thực (> 1s), quản lý chính sách, đào tạo AI/ML	Lưu trữ các rApp	A1 (đến Near-RT RIC), R1 (trong SMO)
SMO	Quản lý và điều phối mạng đầu cuối	Tích hợp Non-RT RIC	O1 (đến các nút RAN), O2 (đến O-Cloud), R1

Xuất sang Trang tính

Chương 3: Bộ não của Mạng - Bộ điều khiển RAN Thông minh (RIC)

Nếu việc phân tách và các giao diện mở là bộ xương của Open RAN, thì Bộ điều khiển RAN Thông minh (RAN Intelligent Controller - RIC) chính là bộ não. Đây là thành phần mang lại khả năng lập trình, tự động hóa và trí tuệ nhân tạo, biến RAN từ một mạng truy cập đơn thuần thành một nền tảng có thể tối ưu hóa động.  

3.1. Kiến trúc Hai lớp: Non-RT RIC và Near-RT RIC

RIC là một thành phần được định nghĩa bằng phần mềm, chịu trách nhiệm kiểm soát và tối ưu hóa các chức năng của RAN. O-RAN đã thiết kế một kiến trúc RIC hai lớp một cách có chủ đích để phân tách giữa trí tuệ chiến lược, yêu cầu nhiều dữ liệu (hoạt động phi thời gian thực) và khả năng điều khiển chiến thuật, yêu cầu độ trễ thấp (hoạt động gần thời gian thực). Sự phân tách này là yếu tố quan trọng để xây dựng một mạng lưới thông minh có thể mở rộng và quản lý được.  

• Non-Real-Time RIC (Non-RT RIC - Bộ điều khiển RIC phi thời gian thực):
• Chức năng: Cho phép các vòng điều khiển phi thời gian thực, với thời gian phản hồi lớn hơn 1 giây. Nó xử lý các chức năng cấp cao như quản lý dịch vụ và chính sách, phân tích dữ liệu RAN trên diện rộng, và quan trọng nhất là đào tạo các mô hình AI/ML.  
• Vị trí: Non-RT RIC là một phần của Khung Quản lý và Điều phối Dịch vụ (SMO), được đặt tại trung tâm mạng của nhà khai thác. Vị trí này cho phép nó truy cập vào một lượng lớn dữ liệu từ toàn bộ mạng cũng như các nguồn dữ liệu bên ngoài (ví dụ: thông tin thời tiết, sự kiện giao thông, lịch hoạt động của trung tâm thương mại) để đưa ra các quyết định tối ưu hóa ở cấp độ vĩ mô.  
• Vai trò: Non-RT RIC hoạt động như "bộ não chiến lược". Nó phân tích dữ liệu lịch sử và bối cảnh để tạo ra các chính sách, thông tin bổ sung và các mô hình AI/ML đã được huấn luyện, sau đó gửi chúng xuống cho Near-RT RIC thông qua giao diện A1 để thực thi.  
• Near-Real-Time RIC (Near-RT RIC - Bộ điều khiển RIC gần thời gian thực):
• Chức năng: Cho phép các vòng điều khiển gần thời gian thực, với chu kỳ từ 10 mili giây đến 1 giây. Nó đưa ra các quyết định tối ưu hóa chi tiết cho các chức năng như quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM), quản lý di động (chuyển giao), và kiểm soát chất lượng dịch vụ (QoS).  
• Vị trí: Để đáp ứng yêu cầu về độ trễ thấp, Near-RT RIC được triển khai gần biên mạng hơn, thường là trong một đám mây biên của nhà mạng (telco edge cloud) hoặc đám mây khu vực.  
• Vai trò: Near-RT RIC hoạt động như "hệ thần kinh chiến thuật". Nó nhận chính sách từ Non-RT RIC, thu thập dữ liệu hiệu suất gần thời gian thực (như KPI, các phép đo) từ các nút RAN (O-CU, O-DU) thông qua giao diện E2, và thực hiện các hành động điều khiển tức thời. Nó cũng gửi phản hồi về chính sách trở lại Non-RT RIC.  

Kiến trúc hai lớp này cho phép mạng vừa có được trí tuệ sâu sắc, dài hạn, vừa có khả năng phản ứng nhanh nhạy, ngắn hạn.

3.2. Hệ sinh thái Ứng dụng: rApps và xApps

Một trong những đổi mới mạnh mẽ nhất của RIC là nó hoạt động như một nền tảng mở, tương tự như một "cửa hàng ứng dụng" (app store), cho phép các ứng dụng của bên thứ ba kiểm soát và nâng cao hiệu suất của RAN. Điều này phá vỡ mô hình truyền thống nơi toàn bộ trí tuệ được tích hợp sẵn bởi một nhà cung cấp duy nhất.  

• rApps (non-real-time Applications - Ứng dụng phi thời gian thực): Đây là các ứng dụng được lưu trữ và chạy trên Non-RT RIC. Chúng là các microservice chuyên dụng thực hiện các tác vụ phi thời gian thực như tối ưu hóa lưu lượng trên toàn mạng, tối ưu hóa việc tiết kiệm năng lượng trên quy mô lớn, hoặc huấn luyện các mô hình ML phức tạp.  
• xApps (near-real-time Applications - Ứng dụng gần thời gian thực): Đây là các ứng dụng được lưu trữ và chạy trên Near-RT RIC. Chúng thực hiện các hành động điều khiển gần thời gian thực dựa trên dữ liệu mạng trực tiếp. Ví dụ bao gồm các xApp để cân bằng tải giữa các cell, quản lý nhiễu động, đảm bảo chất lượng cho các lát cắt mạng (network slicing), hoặc điều hướng lưu lượng một cách thông minh.  

Mô hình rApp/xApp này là cơ chế chính để tạo ra doanh thu từ Open RAN ngoài việc cung cấp kết nối đơn thuần. Nó thúc đẩy một hệ sinh thái cạnh tranh của các nhà cung cấp phần mềm chuyên dụng và cho phép các nhà khai thác tạo ra và triển khai các dịch vụ mới, khác biệt hóa (ví dụ: các lát cắt mạng có độ trễ cực thấp được đảm bảo cho khách hàng doanh nghiệp) để tạo ra các nguồn doanh thu mới, một mục tiêu quan trọng của 5G.  

3.3. Các Giao diện Điều khiển Chính

Sự phối hợp giữa hai lớp RIC và các nút RAN được thực hiện thông qua các giao diện điều khiển được tiêu chuẩn hóa:

• Giao diện A1: Đây là giao diện kết nối giữa Non-RT RIC và Near-RT RIC. Non-RT RIC sử dụng giao diện này để gửi các chính sách (ví dụ: "ưu tiên lưu lượng cho người dùng VIP") và thông tin bổ sung (enrichment information) để định hướng hành vi của các xApp chạy trên Near-RT RIC.  
• Giao diện E2: Đây là giao diện kết nối giữa Near-RT RIC và các nút O-RAN (O-CU-CP, O-CU-UP, O-DU). Near-RT RIC sử dụng giao diện này cho hai mục đích chính: (1)  

thu thập dữ liệu gần thời gian thực từ mạng (ví dụ: tải cell, chất lượng tín hiệu của người dùng) và (2) gửi các lệnh điều khiển đến các nút mạng để thực thi các quyết định tối ưu hóa. Giao diện E2 và các mô hình dịch vụ liên quan (E2 Service Models - E2SM) định nghĩa chính xác loại dữ liệu nào có thể được thu thập và những chức năng nào có thể được kiểm soát.  

Các giao diện A1 và E2 là những đường dẫn truyền thông thiết yếu, cho phép kiến trúc điều khiển phân cấp này hoạt động một cách hiệu quả, biến Open RAN thành một nền tảng thực sự thông minh và có thể lập trình.

Chương 4: Quản lý và Điều phối Dịch vụ (SMO)

Để quản lý sự phức tạp của một mạng lưới được phân tách và đa nhà cung cấp, O-RAN Alliance đã định nghĩa một lớp quản lý bao trùm được gọi là Khung Quản lý và Điều phối Dịch vụ (Service Management and Orchestration - SMO). SMO không chỉ là một hệ thống quản lý, mà là một nền tảng tự động hóa toàn diện, đóng vai trò trung tâm điều hành cho toàn bộ hệ sinh thái Open RAN.

4.1. Vai trò của SMO trong Tự động hóa

Trong một mạng RAN truyền thống, việc quản lý thường được thực hiện bởi Hệ thống Quản lý Phần tử (Element Management System - EMS) độc quyền của từng nhà cung cấp. Trong môi trường Open RAN đa nhà cung cấp, việc sử dụng nhiều EMS riêng lẻ sẽ tạo ra một cơn ác mộng vận hành, làm tiêu tan mọi lợi ích về chi phí. Do đó, SMO được thiết kế như một khung làm việc duy nhất, mở, để quản lý toàn bộ môi trường không đồng nhất này.  

• Khung SMO: Đây là một nền tảng logic chịu trách nhiệm quản lý và điều phối đầu cuối (end-to-end) cho RAN. Nó giám sát toàn bộ vòng đời của các chức năng mạng, từ việc triển khai, cấu hình, theo dõi hiệu suất, cho đến tối ưu hóa và gỡ lỗi.  
• Điều khiển Tập trung: SMO cung cấp một điểm quan sát và kiểm soát tập trung cho mạng Open RAN, giúp đơn giản hóa việc vận hành. Nó tuân thủ các tiêu chuẩn công nghiệp từ các tổ chức như 3GPP và TM Forum (TMF) để đảm bảo tính nhất quán.  
• Tự động hóa và CI/CD: Mục tiêu chính của SMO là đạt được mức độ tự động hóa cao, bao gồm cả việc cấp phép không chạm (zero-touch provisioning) và triển khai các đường ống Tích hợp Liên tục/Triển khai Liên tục (CI/CD). Điều này thay đổi hoàn toàn mô hình vận hành, chuyển từ cấu hình thủ công, phản ứng sang quản lý tự động, dựa trên phần mềm.  

4.2. Tích hợp Non-RT RIC và Quản lý Mạng

Mối quan hệ giữa SMO và RIC là một phần không thể thiếu trong kiến trúc thông minh của O-RAN.

• Non-RT RIC là một phần của SMO: Non-RT RIC không phải là một thực thể độc lập mà là một thành phần chức năng được tích hợp bên trong khung SMO. Sự tích hợp chặt chẽ này cho phép Non-RT RIC tận dụng khả năng quan sát rộng và năng lực điều phối của SMO để đưa ra các quyết định thông minh và chiến lược hơn.  
• Các Giao diện O1 và O2: Để thực hiện vai trò của mình, SMO sử dụng hai giao diện chính:
• Giao diện O1: Đây là giao diện quản lý, kết nối SMO với các phần tử mạng O-RAN (bao gồm O-CU, O-DU, O-RU và cả Near-RT RIC). Giao diện này được sử dụng cho các chức năng quản lý FCAPS (Fault, Configuration, Accounting, Performance, Security - Lỗi, Cấu hình, Kế toán, Hiệu suất, Bảo mật).  
• Giao diện O2: Giao diện này kết nối SMO với O-Cloud, là nền tảng cơ sở hạ tầng đám mây nơi các chức năng RAN ảo hóa được lưu trữ. SMO sử dụng O2 để quản lý và điều phối các tài nguyên ảo hóa (như máy ảo, container) cho các chức năng RAN.  

Việc chuyển đổi sang một nền tảng điều phối tập trung, tự động và thông minh như SMO không chỉ là một sự tiện lợi; nó là một điều kiện tiên quyết để vận hành một mạng Open RAN ở quy mô lớn. Nó biến đổi mô hình vận hành từ việc khắc phục sự cố một cách phản ứng sang việc đảm bảo dịch vụ một cách chủ động và tự động, điều này là cần thiết để quản lý hiệu quả sự phức tạp vốn có của một kiến trúc mở và đa nhà cung cấp.

Phần II: Các Mô hình Thiết kế và Chiến lược Triển khai Open RAN

Sự ra đời của Open RAN được thúc đẩy bởi hai công nghệ hỗ trợ chính: ảo hóa và các nguyên tắc dựa trên đám mây (cloud-native). Việc hiểu rõ các mô hình triển khai này và cách chúng so sánh với nhau giúp các nhà khai thác mạng lựa chọn chiến lược phù hợp nhất cho bối cảnh cụ thể của họ.

Chương 5: Virtualized RAN (vRAN) - Nền tảng cho sự Linh hoạt

vRAN là bước đi đầu tiên và cơ bản nhất trong hành trình hướng tới một mạng RAN hoàn toàn mở. Nó giải quyết một trong những vấn đề cốt lõi của RAN truyền thống: sự phụ thuộc vào phần cứng độc quyền.

5.1. Tách rời Phần cứng và Phần mềm

• Định nghĩa vRAN: RAN ảo hóa (Virtualized RAN - vRAN) là một mô hình triển khai trong đó các chức năng băng gốc của RAN (trước đây là BBU, nay là CU và DU) được ảo hóa và chạy dưới dạng phần mềm trên các máy chủ phần cứng thương mại phổ thông (COTS). Thay vì mua các BBU chuyên dụng đắt tiền, các nhà khai thác có thể sử dụng các máy chủ tiêu chuẩn từ các nhà cung cấp như Dell hay HP.  
• Lợi ích chính: Lợi ích cốt lõi của vRAN là nó phá vỡ sự gắn kết chặt chẽ giữa phần mềm RAN và phần cứng độc quyền. Điều này cho phép các nhà khai thác tận dụng hiệu quả kinh tế theo quy mô và chu kỳ phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp máy chủ CNTT, dẫn đến việc giảm đáng kể chi phí vốn (CapEx) và chi phí vận hành (OpEx).  

5.2. Lợi ích và Hạn chế của Kiến trúc vRAN

vRAN mang lại nhiều lợi ích quan trọng, nhưng cũng có những hạn chế cố hữu nếu chỉ được triển khai một cách riêng lẻ.

• Lợi ích:
• Linh hoạt và Khả năng mở rộng: Các nhà khai thác có thể dễ dàng mở rộng dung lượng mạng bằng cách bổ sung thêm tài nguyên máy chủ COTS thay vì phải triển khai các thiết bị độc quyền mới.  
• Tập trung hóa và Gộp tài nguyên (Resource Pooling): vRAN là công nghệ nền tảng cho RAN Tập trung (Centralized RAN - C-RAN). Nó cho phép tập trung hóa các chức năng băng gốc tại một số ít địa điểm, nơi tài nguyên xử lý có thể được gộp lại và phân bổ động cho nhiều trạm phát sóng khác nhau, từ đó cải thiện đáng kể hiệu quả sử dụng tài nguyên.  
• Nâng cấp nhanh hơn: Các chức năng mạng có thể được nâng cấp thông qua phần mềm, giúp rút ngắn thời gian đưa các tính năng mới ra thị trường.  
• Hạn chế:
• vRAN "Đóng": Điều quan trọng cần lưu ý là vRAN không tự động đảm bảo các giao diện mở. Nhiều mô hình triển khai vRAN ban đầu thực chất là các giải pháp từ một nhà cung cấp duy nhất. Trong trường hợp này, phần mềm vCU/vDU và phần cứng O-RU vật lý vẫn phải đến từ cùng một nhà cung cấp do giao diện fronthaul giữa chúng vẫn là độc quyền.  
• Sự khóa chặt của nhà cung cấp vẫn tồn tại: Mặc dù vRAN phá vỡ sự khóa chặt giữa phần cứng và phần mềm, nó vẫn có thể duy trì sự khóa chặt trong hệ sinh thái của một nhà cung cấp duy nhất.  

Do đó, vRAN là một bước tiến cần thiết nhưng chưa đủ để hiện thực hóa toàn bộ tầm nhìn của Open RAN. Nó giải quyết vấn đề phụ thuộc vào phần cứng nhưng chưa giải quyết được vấn đề tương tác đa nhà cung cấp. Đối với nhiều nhà khai thác hiện hữu (brownfield), việc triển khai "vRAN một nhà cung cấp" được xem là một bước đi an toàn, ít rủi ro hơn để làm quen với công nghệ ảo hóa trước khi tiến tới một mô hình hoàn toàn mở. Điều này giải thích tại sao một số dự báo thị trường cho thấy các giải pháp vRAN một nhà cung cấp sẽ chiếm ưu thế trong ngắn hạn.  

Chương 6: Cloud-Native RAN (Cloud RAN) - Tối ưu hóa cho Đám mây

Nếu vRAN là việc đưa phần mềm RAN lên các máy chủ thông thường, thì Cloud RAN (hay RAN dựa trên đám mây) là bước tiến hóa tiếp theo: tái kiến trúc phần mềm đó để tận dụng tối đa các nguyên tắc và công nghệ của điện toán đám mây hiện đại.

6.1. Áp dụng các Nguyên tắc Cloud-Native

• Định nghĩa Cloud RAN: Cloud RAN là một vRAN được thiết kế để trở thành "cloud-native". Nó không chỉ đơn thuần là ảo hóa (chạy trong một máy ảo - VM), mà còn là việc tái kiến trúc lại phần mềm RAN để khai thác triệt để các lợi thế của môi trường đám mây.  
• Các công nghệ Cloud-Native chính:
• Microservices: Thay vì một ứng dụng phần mềm nguyên khối lớn, các chức năng RAN (như CU hoặc DU) được chia nhỏ thành các dịch vụ độc lập, dễ quản lý.  
• Containers (ví dụ: Docker): Các microservice và các thành phần phụ thuộc của chúng được đóng gói vào các đơn vị nhẹ, di động được gọi là container. Các container này được quản lý bởi các nền tảng điều phối như Kubernetes.  
• CI/CD (Continuous Integration/Continuous Deployment): Tự động hóa quy trình xây dựng, kiểm thử và triển khai các bản cập nhật phần mềm. Điều này cho phép các nhà khai thác tung ra các tính năng mới và các bản vá lỗi một cách nhanh chóng và liên tục.  

6.2. Lợi ích về Khả năng Mở rộng, Tự động hóa và Phục hồi

Việc áp dụng các nguyên tắc cloud-native mang lại những lợi ích vượt trội so với vRAN truyền thống:

• Khả năng mở rộng nâng cao: Các microservice có thể được mở rộng quy mô một cách độc lập. Ví dụ, nếu mặt phẳng điều khiển bị quá tải, chỉ cần tăng số lượng container cho microservice CU-CP mà không cần phải mở rộng toàn bộ chức năng CU, giúp tiết kiệm tài nguyên hơn nhiều.  
• Tự động hóa cao hơn: Sự kết hợp giữa container và Kubernetes cho phép quản lý vòng đời tự động, bao gồm triển khai, mở rộng quy mô, và tự phục hồi (tự động khởi động lại các container bị lỗi).  
• Tăng cường khả năng phục hồi: Nếu một microservice gặp sự cố, nó có thể được khởi động lại nhanh chóng mà không làm sập toàn bộ chức năng mạng. Điều này cải thiện đáng kể độ tin cậy của mạng.  
• Độc lập với nền tảng: Một Cloud RAN thực sự cloud-native có thể được triển khai trên bất kỳ môi trường đám mây nào—đám mây riêng, đám mây công cộng, hoặc hybrid—mang lại sự linh hoạt tối đa cho nhà khai thác.  

Cloud-native là kiến trúc mục tiêu cuối cùng cho phần mềm RAN. Nó hoàn thiện hành trình phân tách bắt đầu từ vRAN, không chỉ tách phần cứng và phần mềm, mà còn tách chính các thành phần phần mềm ra khỏi nhau. Đây chính là yếu tố cho phép đạt được sự linh hoạt và tự động hóa ở "quy mô web" mà các nhà khai thác mong muốn, tương tự như cách các công ty công nghệ lớn như Google hay Amazon quản lý các ứng dụng khổng lồ của họ. Do đó, Cloud RAN không chỉ là một lựa chọn triển khai; nó là một triết lý vận hành cần thiết để hiện thực hóa đầy đủ lời hứa về một mạng 5G/6G có thể lập trình và tự động.  

Chương 7: So sánh các Mô hình Triển khai

Sự đa dạng của các kiến trúc RAN mới có thể gây nhầm lẫn. Việc so sánh trực tiếp các mô hình này và xem xét các yếu tố chiến lược ảnh hưởng đến việc lựa chọn của nhà khai thác là rất quan trọng để đưa ra quyết định đúng đắn.

7.1. Phân tích So sánh Chi tiết: Traditional RAN vs. vRAN vs. Open RAN

Bảng dưới đây cung cấp một cái nhìn tổng quan, so sánh các kiến trúc RAN trên nhiều phương diện quan trọng, tổng hợp các thông tin đã phân tích ở các chương trước.

Bảng 2: Phân tích so sánh các kiến trúc RAN

Đặc điểm	Traditional RAN (Truyền thống)	vRAN (Một nhà cung cấp)	Open RAN (Đa nhà cung cấp)
Kiến trúc	Nguyên khối, tích hợp chặt chẽ	Phân tách phần mềm/phần cứng	Phân tách hoàn toàn (HW/SW, CU/DU/RU)
Giao diện chính	Độc quyền	Fronthaul độc quyền, các giao diện khác có thể chuẩn hóa	Mở/Tiêu chuẩn hóa (Open Fronthaul, F1, E2, A1, O1)
Mô hình nhà cung cấp	Một nhà cung cấp (khóa chặt)	Một nhà cung cấp (vẫn có thể khóa chặt)	Đa nhà cung cấp (best-of-breed)
Phần cứng	Chuyên dụng, độc quyền	COTS cho băng gốc, RU độc quyền	COTS cho băng gốc và tiềm năng cho RU
Thiết kế phần mềm	Tích hợp sâu vào phần cứng	Ảo hóa (thường là VM)	Cloud-native (container, microservices)
Mức độ tự động hóa	Thấp, chủ yếu thủ công	Trung bình, tự động hóa một phần	Cao, hướng tới tự động hóa toàn diện (SMO, RIC)
Lợi ích chính	Hiệu năng đã được chứng minh, trách nhiệm rõ ràng	Giảm chi phí phần cứng, linh hoạt hơn	Đa dạng nhà cung cấp, đổi mới nhanh, tiềm năng TCO thấp
Thách thức chính	Chi phí cao, đổi mới chậm, khóa chặt	Vẫn còn khóa chặt nhà cung cấp, tích hợp hạn chế	Tích hợp hệ thống phức tạp, đảm bảo hiệu năng và an ninh

Phân tích này cho thấy rõ sự tiến hóa từ một hệ thống đóng, cứng nhắc sang một hệ thống mở, linh hoạt và thông minh. Traditional RAN đại diện cho quá khứ, với sự ổn định nhưng thiếu linh hoạt. vRAN một nhà cung cấp là một bước đệm quan trọng, mang lại lợi ích về chi phí phần cứng nhưng chưa giải quyết triệt để vấn đề khóa chặt. Open RAN đa nhà cung cấp là tầm nhìn cuối cùng, hứa hẹn sự tự do và đổi mới tối đa nhưng đi kèm với những thách thức vận hành đáng kể.

7.2. Lựa chọn Chiến lược Phù hợp: Greenfield vs. Brownfield

Lựa chọn kiến trúc RAN không chỉ phụ thuộc vào công nghệ mà còn bị ảnh hưởng sâu sắc bởi bối cảnh triển khai của nhà khai thác. Đây là yếu tố quyết định lớn nhất đến chiến lược và lộ trình áp dụng Open RAN.

• Triển khai Greenfield (Mạng xây mới): Các nhà khai thác xây dựng mạng lưới hoàn toàn mới, không bị ràng buộc bởi cơ sở hạ tầng cũ. Các ví dụ điển hình là Rakuten Mobile ở Nhật Bản và DISH Wireless ở Mỹ.  
• Ưu điểm: Họ có toàn quyền tự do để áp dụng kiến trúc Open RAN cloud-native, đa nhà cung cấp ngay từ đầu. Họ có thể thiết kế một mô hình vận hành tinh gọn, dựa trên tự động hóa và CI/CD mà không cần lo lắng về việc tích hợp với các hệ thống kế thừa.  
• Thách thức: Thách thức chính của họ là làm cho công nghệ mới hoạt động ổn định ở quy mô lớn và chứng minh được hiệu năng tương đương hoặc vượt trội so với các mạng truyền thống.
• Triển khai Brownfield (Mạng hiện hữu): Các nhà khai thác tích hợp Open RAN vào một mạng lưới truyền thống đang hoạt động. Đây là trường hợp của hầu hết các nhà khai thác lớn trên thế giới như Vodafone, Telefónica, và Deutsche Telekom.  
• Thách thức: Đây là một kịch bản phức tạp hơn nhiều. Mối quan tâm hàng đầu là giảm thiểu rủi ro và đảm bảo rằng công nghệ mới không làm gián đoạn các dịch vụ hiện có đang tạo ra doanh thu. Họ phải quản lý sự tương tác phức tạp giữa các thành phần Open RAN mới và hàng ngàn thiết bị kế thừa.  
• Chiến lược: Do đó, các nhà khai thác brownfield thường áp dụng một chiến lược theo từng giai đoạn:

1.    Bắt đầu nhỏ: Thử nghiệm trong phòng lab, sau đó triển khai ở các khu vực ít quan trọng hơn như vùng nông thôn hoặc cho các mạng riêng của doanh nghiệp để tích lũy kinh nghiệm.  

2.    Giảm thiểu rủi ro tích hợp: Ban đầu có thể triển khai vRAN/Open RAN từ một nhà cung cấp duy nhất để làm quen với mô hình vận hành mới mà không phải đối mặt ngay với sự phức tạp của việc tích hợp đa nhà cung cấp.  

3.    Mở rộng dần: Khi hệ sinh thái trưởng thành và đội ngũ kỹ sư nội bộ đã có đủ kỹ năng, họ sẽ dần dần đưa thêm các nhà cung cấp khác vào mạng lưới của mình.  

Đối với các nhà khai thác brownfield, Open RAN không phải là một sự thay thế công nghệ đơn thuần, mà là một quá trình chuyển đổi dài hạn về con người, quy trình và công nghệ. Thách thức của họ không chỉ nằm ở việc tích hợp kỹ thuật mà còn ở việc thay đổi văn hóa và tổ chức. Điều này giải thích tại sao họ có cách tiếp cận thận trọng và theo từng giai đoạn hơn so với chiến lược "tất cả trong một" của các nhà khai thác greenfield.

Phần III: Open RAN trong Thực tế - Lợi ích, Thách thức và Các Trường hợp Điển hình

Sau khi phân tích các nguyên tắc và kiến trúc, phần này sẽ đi sâu vào việc áp dụng Open RAN trong thế giới thực, đánh giá một cách cân bằng những lợi ích đã được chứng minh và những thách thức còn tồn tại, đồng thời xem xét các trường hợp triển khai tiên phong trên toàn cầu.

Chương 8: Phân tích Lợi ích và Thách thức

Open RAN mang lại những lợi ích chiến lược to lớn, nhưng cũng đi kèm với những thách thức đáng kể mà các nhà khai thác phải đối mặt và vượt qua. Có một sự căng thẳng cố hữu giữa lợi ích và thách thức: chính hành động mở cửa mạng lưới để đạt được sự đa dạng và đổi mới lại trực tiếp tạo ra những phức tạp về tích hợp, hiệu năng và an ninh.

8.1. Lợi ích Chiến lược

• Đa dạng hóa Nhà cung cấp và Giảm Phụ thuộc: Đây là lợi ích được nhắc đến nhiều nhất và là động lực chính thúc đẩy Open RAN. Các giao diện mở cho phép các nhà khai thác lựa chọn và kết hợp các thành phần tốt nhất từ nhiều nhà cung cấp khác nhau (best-of-breed). Điều này không chỉ phá vỡ thế độc quyền của một vài nhà cung cấp lớn mà còn tạo ra một chuỗi cung ứng linh hoạt và cạnh tranh hơn, giảm thiểu rủi ro phụ thuộc vào một nguồn cung duy nhất.  
• Giảm Tổng chi phí Sở hữu (TCO): Open RAN hứa hẹn giảm TCO thông qua nhiều cơ chế. Thứ nhất, sự cạnh tranh gia tăng giữa các nhà cung cấp giúp giảm giá thành thiết bị. Thứ hai, việc sử dụng phần cứng COTS có chi phí thấp hơn đáng kể so với các thiết bị độc quyền. Cuối cùng, khả năng tự động hóa cao và việc gộp tài nguyên tập trung giúp cải thiện hiệu quả vận hành và giảm chi phí. Một số phân tích đã chỉ ra tiềm năng giảm chi phí vòng đời của RAN lên tới 42% so với RAN truyền thống.  
• Thúc đẩy Đổi mới và Linh hoạt: Bằng cách mở ra các giao diện và tạo ra các nền tảng có thể lập trình như RIC, Open RAN tạo điều kiện cho một hệ sinh thái rộng lớn các nhà phát triển phần mềm tham gia vào việc tạo ra các ứng dụng và dịch vụ mới (xApps/rApps). Điều này giúp tăng tốc độ đổi mới, cho phép các nhà khai thác triển khai các tính năng mới nhanh hơn thông qua các mô hình CI/CD, đáp ứng linh hoạt hơn với nhu cầu của thị trường.  

8.2. Thách thức Cốt lõi

• Tích hợp Hệ thống Đa nhà cung cấp: Đây được coi là thách thức lớn nhất của Open RAN. Việc đảm bảo các thành phần từ các nhà cung cấp khác nhau hoạt động trơn tru với nhau là một công việc vô cùng phức tạp, tốn thời gian và chi phí. Trách nhiệm tích hợp hệ thống, vốn trước đây thuộc về nhà cung cấp duy nhất, giờ đây được chuyển sang cho nhà khai thác hoặc một nhà tích hợp hệ thống bên thứ ba. Khi có sự cố xảy ra, việc xác định nguyên nhân gốc rễ—liệu đó là lỗi của O-RU từ nhà cung cấp A, O-DU từ nhà cung cấp B, hay giao diện giữa chúng—trở nên khó khăn hơn nhiều, làm phức tạp hóa vấn đề quy trách nhiệm.  
• Đảm bảo Hiệu năng Tương đương: Một mối quan tâm lớn là liệu một hệ thống Open RAN đa nhà cung cấp có thể đạt được hiệu năng (thông lượng, độ trễ, độ tin cậy) tương đương với các hệ thống RAN truyền thống được tối ưu hóa cao hay không. Điều này đặc biệt khó khăn đối với các trường hợp sử dụng đòi hỏi cao như Massive MIMO trong các khu vực đô thị đông đúc, nơi sự tối ưu hóa chặt chẽ giữa phần cứng và phần mềm là rất quan trọng.  
• An ninh Mạng trong Môi trường Mở: Kiến trúc phân tách và các giao diện mở tạo ra một bề mặt tấn công (attack surface) lớn hơn, với nhiều điểm xâm nhập tiềm tàng hơn cho các tác nhân độc hại. Việc quản lý an ninh trên một chuỗi cung ứng đa nhà cung cấp cũng phức tạp hơn. Tuy nhiên, cộng đồng Open RAN đang tích cực giải quyết vấn đề này thông qua các chiến lược như:  
• Kiến trúc Zero Trust (ZTA): Nguyên tắc "không tin tưởng bất cứ ai", yêu cầu xác thực liên tục mọi yêu cầu và phân đoạn mạng để ngăn chặn sự lây lan của các cuộc tấn công.  
• Tăng cường Giám sát: Các giao diện mở cũng mang lại lợi ích là tăng khả năng quan sát sâu hơn vào hoạt động của mạng, giúp phát hiện các mối đe dọa nhanh hơn.  
• An ninh theo Thiết kế (Security by Design): Tích hợp các biện pháp kiểm soát an ninh vào mọi giai đoạn của quá trình phát triển và triển khai.  
• Sự trưởng thành của Hệ sinh thái: Mặc dù đang phát triển nhanh chóng, hệ sinh thái các nhà cung cấp giải pháp Open RAN đã được kiểm chứng thực tế vẫn còn non trẻ so với các nhà cung cấp truyền thống. Sự thiếu kinh nghiệm và quy mô có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy và khả năng hỗ trợ của các giải pháp.  

Hành trình triển khai Open RAN là một sự cân bằng tinh tế. Các nhà khai thác phải đầu tư vào các kỹ năng mới, công cụ mới (tự động hóa, kiểm thử) và quy trình mới (tích hợp hệ thống, an ninh) để quản lý các thách thức, nhằm khai thác được những lợi ích to lớn mà kiến trúc này hứa hẹn.

Chương 9: Nghiên cứu Tình huống - Các Nhà mạng Tiên phong

Lý thuyết về Open RAN chỉ trở nên có ý nghĩa khi được chứng minh bằng các ví dụ thực tế. Việc phân tích chiến lược, kết quả và bài học kinh nghiệm từ các nhà khai thác tiên phong trên thế giới cung cấp những hiểu biết vô giá về tiềm năng và thực tế của Open RAN.

9.1. Rakuten Mobile (Nhật Bản): Triển khai Greenfield, Cloud-Native hoàn toàn

• Cách tiếp cận: Rakuten Mobile đã đi vào lịch sử khi xây dựng mạng di động quốc gia đầu tiên trên thế giới hoàn toàn dựa trên kiến trúc Open RAN ảo hóa và cloud-native. Là một nhà khai thác greenfield, họ có lợi thế là không phải đối phó với bất kỳ cơ sở hạ tầng kế thừa nào.  
• Công nghệ và Đối tác: Họ đã áp dụng một hệ sinh thái đa nhà cung cấp ngay từ đầu, sử dụng rộng rãi công nghệ ảo hóa và container. Sau đó, Rakuten Symphony được thành lập để đóng gói và xuất khẩu chuyên môn cũng như bộ phần mềm này ra toàn cầu.  
• Kết quả: Rakuten đã chứng minh khả năng xây dựng mạng lưới nhanh chóng (chỉ trong 18 tháng) và tiết kiệm đáng kể TCO. Gần đây, họ đã triển khai một nền tảng RIC trên toàn quốc để tối ưu hóa mạng lưới, với mục tiêu giảm 15-20% mức tiêu thụ điện năng thông qua điều khiển bằng AI. Họ cũng đã minh bạch hóa dữ liệu hiệu suất để chứng minh tính khả thi của mô hình ngay cả trong các môi trường đô thị dày đặc.  
• Bài học: Kinh nghiệm của Rakuten đã chứng minh rằng một mạng Open RAN cloud-native, đa nhà cung cấp có thể được xây dựng ở quy mô lớn. Tuy nhiên, thành công của họ thường được xem là một trường hợp đặc biệt, khó có thể lặp lại một cách dễ dàng đối với các nhà khai thác brownfield đang vận hành các mạng hiện hữu.  

9.2. DISH Wireless (Mỹ): Xây dựng mạng 5G SA Open RAN từ đầu

• Cách tiếp cận: DISH là một nhà khai thác greenfield khác, xây dựng một mạng 5G độc lập (Standalone - SA) hoàn toàn dựa trên các đặc tả của O-RAN. Một điểm đáng chú ý là DISH đã tự mình đảm nhận vai trò nhà tích hợp hệ thống, một nhiệm vụ vô cùng lớn.  
• Công nghệ và Đối tác: DISH đã tận dụng một hệ sinh thái đa dạng, bao gồm Dell cung cấp cơ sở hạ tầng phần cứng , Mavenir và Fujitsu cung cấp các thành phần RAN. Họ cũng sử dụng mạnh mẽ các nguyên tắc cloud-native và truyền dữ liệu thời gian thực (với Confluent) để tạo ra một mạng lưới có thể lập trình.  
• Kết quả: DISH đã đáp ứng các mốc quan trọng về vùng phủ sóng do FCC đặt ra, phủ sóng hơn 70% dân số Mỹ (tương đương 246 triệu người) với hơn 15.000 trạm phát sóng. Chi phí triển khai được dự báo sẽ thấp hơn đáng kể so với các mạng truyền thống. Các kiểm tra độc lập cho thấy hiệu suất mạng đã cải thiện đáng kể theo thời gian, đặc biệt là tốc độ tải xuống. DISH cũng đã được trao một khoản tài trợ 50 triệu USD từ NTIA để thành lập một trung tâm kiểm thử Open RAN (ORCID).  
• Bài học: Trường hợp của DISH khẳng định tính khả thi của mô hình Open RAN greenfield trong một thị trường lớn và phức tạp. Nó nhấn mạnh vai trò quan trọng của nhà khai thác với tư cách là nhà tích hợp hệ thống và tầm quan trọng của việc liên tục cải tiến và tối ưu hóa hiệu suất sau khi ra mắt.

9.3. Vodafone (Châu Âu): Kinh nghiệm triển khai Brownfield và các bài học thực tế

• Cách tiếp cận: Là một nhà khai thác brownfield điển hình, Vodafone áp dụng một chiến lược theo từng giai đoạn. Họ đã cam kết 30% số cột phát sóng ở châu Âu sẽ dựa trên công nghệ Open RAN vào năm 2030. Họ bắt đầu với các thử nghiệm và triển khai ban đầu tại Vương quốc Anh, sau đó mở rộng sang các thị trường khác như Romania và Ý.  
• Công nghệ và Đối tác: Vodafone hợp tác với một loạt các đối tác đa dạng, bao gồm Samsung, Dell, NEC, Intel, Nokia và Arm, thể hiện cam kết mạnh mẽ với một hệ sinh thái mở.  
• Kết quả: Vodafone báo cáo rằng hiệu suất của Open RAN trong các thử nghiệm thực địa hiện đã vượt qua các thiết bị kế thừa, ngay cả đối với các trường hợp sử dụng Massive MIMO. Cụm thử nghiệm "Golden Cluster" tại Anh đã cung cấp những bài học quan trọng về sản phẩm và quy trình vận hành. Dựa trên đó, họ đã tạo ra một "gói" triển khai tích hợp sẵn, có thể tái sử dụng để đẩy nhanh việc triển khai ở các quốc gia khác.  
• Bài học: Vodafone chứng minh rằng Open RAN có thể được tích hợp thành công vào một mạng brownfield và có thể đạt được hiệu năng tương đương. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xác thực kỹ lưỡng (thông qua các "Golden Cluster") và tạo ra các gói triển khai được tiêu chuẩn hóa để quản lý sự phức tạp và mở rộng quy mô. Họ cũng thừa nhận rằng hệ sinh thái cần có quy mô và sự đầu tư từ các nhà khai thác để phát triển bền vững.  

9.4. Telefónica (Toàn cầu): Chiến lược triển khai theo giai đoạn và khám phá Public Cloud

• Cách tiếp cận: Telefónica cũng theo đuổi một chiến lược theo giai đoạn, với mục tiêu 50% tăng trưởng mạng vô tuyến dựa trên Open RAN vào năm 2025. Họ đã bắt đầu với các thử nghiệm tại Đức, Anh, Tây Ban Nha và Brazil.  
• Công nghệ và Đối tác: Telefónica hợp tác với NEC với vai trò là nhà tích hợp hệ thống chính, cùng với các đối tác khác như Altiostar, RedHat và IBM. Đáng chú ý, họ đang tích cực khám phá việc sử dụng đám mây công cộng (AWS) kết hợp với giải pháp Cloud RAN của Nokia để xác thực hiệu suất và hiệu quả vận hành.  
• Kết quả: Họ đã triển khai thành công các địa điểm thử nghiệm trực tiếp tại nhiều quốc gia. Cuộc thử nghiệm trên đám mây công cộng đã thực hiện thành công một cuộc gọi 5G SA trên kiến trúc hybrid, chứng minh tính khả thi của việc chạy các workload RAN trên cả cơ sở hạ tầng tại chỗ và đám mây công cộng.  
• Bài học: Telefónica cho thấy một cam kết rõ ràng từ một nhà khai thác brownfield lớn trong việc tiến tới triển khai quy mô lớn. Việc họ khám phá đám mây công cộng là một bước đi nhìn xa trông rộng, kiểm tra các giới hạn về nơi các chức năng RAN có thể được lưu trữ để tối đa hóa tính linh hoạt và tận dụng chuyên môn cũng như hiệu quả kinh tế của các nhà cung cấp đám mây.

Bảng 3: Tóm tắt các dự án triển khai Open RAN của các nhà mạng lớn

Nhà khai thác	Chiến lược Triển khai	Đối tác chính	Công nghệ Triển khai	Kết quả & KPI	Bài học & Thách thức
Rakuten Mobile	Greenfield, Cloud-Native	Đa nhà cung cấp, Rakuten Symphony	Open RAN ảo hóa hoàn toàn, Container, RIC	Xây dựng mạng nhanh, TCO thấp, tiết kiệm năng lượng 15-20% với RIC	Mô hình khó lặp lại cho brownfield, chứng minh hiệu năng ở quy mô lớn
DISH Wireless	Greenfield, 5G SA	Dell, Mavenir, Fujitsu, Confluent	O-RAN SA, Cloud-Native, tự tích hợp hệ thống	Phủ sóng >70% dân số Mỹ, chi phí thấp, hiệu năng cải thiện	Vai trò tích hợp hệ thống phức tạp, hiệu năng uplink cần cải thiện
Vodafone	Brownfield, theo giai đoạn (30% vào 2030)	Samsung, Dell, Intel, NEC, Nokia	Open RAN đa nhà cung cấp, Massive MIMO, vRAN	Hiệu năng tương đương/vượt trội legacy, gói triển khai tái sử dụng	Tích hợp phức tạp, cần xác thực kỹ lưỡng, cần nuôi dưỡng hệ sinh thái
Telefónica	Brownfield, theo giai đoạn (50% tăng trưởng vào 2025)	NEC, AWS, Nokia, Altiostar	Open RAN, khám phá Public Cloud (AWS)	Triển khai thành công các pilot, cuộc gọi 5G SA trên hybrid cloud	Cam kết triển khai quy mô lớn, khám phá các mô hình triển khai linh hoạt nhất

Phần IV: Tầm nhìn Tương lai - Vai trò của Open RAN trong 5G Advanced và 6G

Cuộc cách mạng Open RAN không chỉ dừng lại ở việc tối ưu hóa các mạng 5G hiện tại. Các nguyên tắc cốt lõi của nó—đặc biệt là sự tích hợp sâu của Trí tuệ Nhân tạo và khả năng lập trình—đang định hình một cách cơ bản kiến trúc của các mạng di động thế hệ tiếp theo.

Chương 10: Tích hợp Trí tuệ Nhân tạo và Học máy (AI/ML)

AI/ML không phải là một tính năng bổ sung cho Open RAN; nó là một nguyên tắc thiết kế cốt lõi, hiện thực hóa trụ cột "Trí tuệ hóa" của kiến trúc này. RIC chính là khung làm việc được tiêu chuẩn hóa để biến AI từ một khái niệm lý thuyết thành một thực tế có thể triển khai trong một môi trường đa nhà cung cấp.

10.1. AI-RAN: Tối ưu hóa Mạng lưới Thông minh

Sự hội tụ giữa AI và RAN, thường được gọi là AI-RAN, đang biến đổi hoạt động của mạng lưới theo nhiều cách. Các nhà phân tích phân biệt ba cách tiếp cận chính :  

• AI for RAN (AI cho RAN): Sử dụng các mô hình AI/ML để cải thiện trực tiếp các khả năng của RAN. Điều này bao gồm việc tối ưu hóa hiệu suất phổ tần, quản lý chùm tia (beamforming) một cách thông minh, và giảm thiểu nhiễu một cách chủ động.  
• AI on RAN (AI trên RAN): Tận dụng cơ sở hạ tầng RAN, đặc biệt là tại các vị trí biên (edge), để lưu trữ và chạy các dịch vụ và ứng dụng AI. Điều này mở ra các cơ hội doanh thu mới cho các nhà khai thác, chẳng hạn như phân tích video cho thành phố thông minh hoặc tự động hóa cho các nhà máy công nghiệp.  
• AI and RAN (AI và RAN): Sử dụng một cơ sở hạ tầng đám mây chung để chạy đồng thời cả các workload của RAN và các workload AI khác. Mục tiêu là tối đa hóa việc sử dụng phần cứng, từ đó giảm TCO tổng thể.  

10.2. Các Ứng dụng AI/ML trên Nền tảng RIC

RIC là nền tảng trung tâm cho việc triển khai AI/ML trong RAN. Quy trình làm việc của ML trong kiến trúc O-RAN thường bao gồm việc huấn luyện mô hình (thường diễn ra ở Non-RT RIC/SMO, nơi có nhiều dữ liệu và năng lực tính toán) và suy luận mô hình (có thể diễn ra ở Non-RT RIC, Near-RT RIC, hoặc thậm chí ở O-DU, tùy thuộc vào yêu cầu độ trễ).  

Một số trường hợp sử dụng AI/ML điển hình và có tác động lớn bao gồm:

• Tiết kiệm Năng lượng: Dự đoán lưu lượng truy cập để tự động bật/tắt các cell sóng trong những giờ thấp điểm, giúp giảm đáng kể chi phí điện năng. Rakuten đặt mục tiêu tiết kiệm 15-20% điện năng nhờ ứng dụng này.  
• Điều hướng Lưu lượng và Cân bằng Tải: Di chuyển người dùng một cách thông minh giữa các cell hoặc các băng tần khác nhau để tối ưu hóa hiệu suất toàn mạng và tránh tắc nghẽn.  
• Tối ưu hóa Massive MIMO: Sử dụng AI để điều khiển chùm tia và phân bổ tài nguyên một cách hiệu quả hơn, đặc biệt trong môi trường phức tạp.  
• Bảo trì Dự đoán: Phân tích dữ liệu hoạt động để xác định các dấu hiệu suy giảm của phần cứng và dự đoán các sự cố hỏng hóc trước khi chúng xảy ra, giúp giảm thời gian chết của mạng.  
• Phát hiện Bất thường: Tăng cường an ninh bằng cách sử dụng AI để xác định các hành vi mạng bất thường có thể là dấu hiệu của một cuộc tấn công.  

Việc dân chủ hóa việc sử dụng AI trong mạng lưới, cho phép các nhà khai thác lựa chọn các ứng dụng AI tốt nhất từ một hệ sinh thái đa dạng, là một trong những lợi ích biến đổi sâu sắc nhất của Open RAN.

Chương 11: Open RAN là Nền tảng cho 6G

Những khoản đầu tư và nỗ lực vượt qua thách thức của Open RAN ngày hôm nay thực chất là một sự chuẩn bị cho tương lai của 6G. Ngành công nghiệp đang xây dựng nền tảng kiến trúc và chuyên môn vận hành cần thiết ngay từ bây giờ, để không phải bắt đầu lại từ đầu khi các tiêu chuẩn 6G được hoàn thiện.

11.1. Kiến trúc Linh hoạt Đáp ứng Yêu cầu của 6G

• Tầm nhìn 6G: 6G được kỳ vọng sẽ vượt xa 5G, mang đến các ứng dụng đột phá như giao tiếp ba chiều (holographic communication), bản sao số (digital twins), và internet xúc giác (tactile internet). Để làm được điều đó, 6G sẽ yêu cầu hiệu năng cực cao, kiến trúc được thiết kế nguyên bản cho AI (AI-native), và sự tích hợp liền mạch giữa các mạng mặt đất (terrestrial networks) và mạng phi mặt đất (non-terrestrial networks - NTN) như vệ tinh.  
• Open RAN là Điều kiện tiên quyết: Kiến trúc nguyên khối, cứng nhắc của RAN truyền thống không thể đáp ứng được sự linh hoạt và khả năng lập trình mà 6G yêu cầu. Các nguyên tắc cốt lõi của Open RAN—phân tách, ảo hóa, giao diện mở, và điều khiển bằng AI—được xem là những khối xây dựng cơ bản và không thể thiếu cho 6G.  
• Hỗ trợ các Công nghệ 6G: Bản chất có thể lập trình của Open RAN sẽ rất quan trọng để quản lý các công nghệ 6G mới như truyền thông và cảm biến tích hợp (JCAS), chia sẻ phổ tần động trong các băng tần sub-THz mới, và các kiến trúc AI-native. Mô hình kiến trúc này vốn đã sẵn sàng cho tương lai; khi 6G ra đời, nó sẽ chủ yếu là một bản nâng cấp phần mềm và việc triển khai các ứng dụng AI mới trên khung Open RAN hiện có, thay vì một cuộc đại tu phần cứng toàn diện.  

11.2. Tầm nhìn của O-RAN Alliance và các Nhóm Nghiên cứu

Các tổ chức tiêu chuẩn hóa đang tích cực định hình vai trò của Open RAN trong tương lai của 6G.

• Hợp tác với 3GPP: O-RAN Alliance đang làm việc chặt chẽ với 3GPP để phối hợp các nỗ lực, đảm bảo một tầm nhìn thống nhất cho sự tiến hóa lên 6G, tránh sự phân mảnh và trùng lặp công việc.  
• Nhóm Nghiên cứu Thế hệ Tiếp theo (nGRG): O-RAN Alliance đã thành lập nhóm nGRG (next Generation Research Group) để nghiên cứu và định hình một cách chuyên biệt sự phát triển của các đặc tả O-RAN nhằm hỗ trợ 6G.  
• Sự tiến hóa của RIC: RIC được kỳ vọng sẽ phát triển thành một bộ điều khiển AI-native mạnh mẽ hơn, hoạt động như một "cửa hàng ứng dụng" tinh vi cho RAN 6G, cho phép các chức năng mạng chuyên dụng và tự động hóa cao.  
• Liên minh AI-RAN (AI-RAN Alliance): Một tổ chức mới, bổ sung cho O-RAN Alliance, tập trung đặc biệt vào việc thúc đẩy các công nghệ RAN được hỗ trợ bởi AI, với trọng tâm mạnh mẽ vào 6G. Liên minh này hướng tới việc hợp tác với O-RAN Alliance để thúc đẩy sự đổi mới chung.  

Các nhà khai thác đang thúc đẩy Open RAN ngày hôm nay đang thực hiện một nước cờ chiến lược dài hạn. Họ đang xây dựng một mạng lưới không chỉ mở cho 5G, mà còn linh hoạt và có thể thích ứng cho 6G và xa hơn nữa, thay đổi một cách cơ bản bài toán kinh tế của việc nâng cấp mạng qua các thế hệ.

Chương 12: Kết luận và Khuyến nghị Chiến lược

Báo cáo này đã cung cấp một phân tích toàn diện về Open RAN, từ các nguyên tắc cơ bản, kiến trúc phân tách, đến các mô hình triển khai và ứng dụng thực tế. Các phát hiện chính cho thấy một bức tranh nhiều mặt về một cuộc cách mạng đang diễn ra trong ngành viễn thông.

12.1. Tổng kết các Phát hiện Chính

• Open RAN là một sự chuyển dịch chiến lược: Đây không chỉ là một công nghệ mới mà là một sự thay đổi cơ bản, do kinh doanh thúc đẩy, hướng tới một kiến trúc mạng mở, thông minh và ảo hóa.
• Lợi ích và Thách thức song hành: Các lợi ích cốt lõi—đa dạng hóa nhà cung cấp, giảm chi phí và thúc đẩy đổi mới—là rất lớn, nhưng chúng bị đối trọng bởi những thách thức lớn về tích hợp hệ thống, đảm bảo hiệu năng và an ninh.
• Hành trình tiến hóa: Đối với các nhà khai thác brownfield, hành trình này là một quá trình tiến hóa, đòi hỏi phải cân bằng giữa rủi ro và lợi ích, thường bắt đầu với các triển khai quy mô nhỏ hoặc vRAN một nhà cung cấp. Trong khi đó, các nhà khai thác greenfield đã chứng minh tính khả thi của mô hình ở quy mô lớn.
• Trí tuệ là chìa khóa: RIC và SMO là những yếu tố then chốt cho phép tự động hóa và trí tuệ hóa, biến đổi mô hình vận hành mạng và tạo ra các cơ hội doanh thu mới.
• Nền tảng cho tương lai: Các nguyên tắc của Open RAN đang đặt nền móng kiến trúc thiết yếu cho sự phát triển của mạng 6G trong tương lai.

12.2. Đánh giá Triển vọng và Khuyến nghị

Open RAN đại diện cho tương lai của mạng truy cập vô tuyến. Đối với các bên liên quan trong hệ sinh thái viễn thông Việt Nam, việc nắm bắt và chuẩn bị cho xu hướng này là rất quan trọng.

• Đối với các Nhà khai thác Mạng Việt Nam:
• Xây dựng Chiến lược theo Giai đoạn: Tránh cách tiếp cận "tất cả hoặc không có gì". Nên bắt đầu với các thử nghiệm trong phòng lab (tham gia các PlugFests, sử dụng các Trung tâm Kiểm thử và Tích hợp Mở - OTIC) và các triển khai quy mô nhỏ ở các khu vực ít quan trọng hơn (ví dụ: vùng nông thôn, mạng riêng) để xây dựng năng lực nội bộ.
• Đầu tư vào Kỹ năng: Sự chuyển đổi sang Open RAN đòi hỏi các kỹ năng mới về điện toán đám mây, phát triển phần mềm (DevOps, CI/CD), phân tích dữ liệu và tích hợp hệ thống đa nhà cung cấp. Việc đào tạo và phát triển nguồn nhân lực là yếu tố sống còn.
• Ưu tiên Tự động hóa: Nắm bắt sớm các khái niệm về SMO và RIC. Sự phức tạp của mạng đa nhà cung cấp chỉ có thể được quản lý hiệu quả thông qua mức độ tự động hóa cao.
• Tham gia vào Hệ sinh thái: Tích cực tham gia vào các hoạt động của O-RAN Alliance và TIP để có thể tác động đến các tiêu chuẩn và xây dựng mối quan hệ với một tập hợp đa dạng các nhà cung cấp.
• Đối với Hệ sinh thái Rộng lớn hơn (Cơ quan quản lý, Nhà cung cấp, Viện nghiên cứu):
• Thúc đẩy Hệ sinh thái Địa phương: Khuyến khích R&D, phát triển phần mềm (đặc biệt là xApps/rApps) và năng lực tích hợp hệ thống trong nước để hỗ trợ các dự án triển khai Open RAN.
• Tiêu chuẩn hóa và Kiểm thử: Hỗ trợ việc thành lập các trung tâm OTIC trong nước hoặc khu vực để tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm thử khả năng tương tác đa nhà cung cấp.
• Tập trung vào An ninh: Thúc đẩy việc áp dụng Kiến trúc Zero Trust và các nguyên tắc "an ninh theo thiết kế" như là các thực hành tốt nhất cho cơ sở hạ tầng viễn thông quốc gia.

Open RAN không còn là một câu hỏi "nếu", mà là "khi nào và như thế nào". Bằng cách tiếp cận một cách chiến lược, có kế hoạch và đầu tư đúng đắn vào con người và công nghệ, các bên liên quan tại Việt Nam có thể khai thác tiềm năng của cuộc cách mạng này để xây dựng các mạng lưới viễn thông linh hoạt, hiệu quả và sẵn sàng cho tương lai.