[论文解读] Prototyping Next-Generation O-RAN Research Testbeds with SDRs

Pratheek S. Upadhyaya, Aly Sabri Abdalla+3 more|arXiv (Cornell University)|May 26, 2022

Advanced MIMO Systems Optimization被引用 23

一句话总结

描述使用开源软件（srsRAN）和SDR硬件构建端到端的O-RAN研究测试床，将 near-RT RIC 通过 E2 集成，并展示 xApps 实现。

ABSTRACT

Open RAN (O-RAN) defines an emerging cellular radio access network (RAN) architecture for future 6G wireless networks, emphasizing openness and intelligence which are considered the foundations of future 6G wireless networks. While the inherent complexity and flexibility of the RAN give rise to many new research problems, progress in developing solutions is hampered due to the lack of end-to-end, fully developed platforms that can help in pursuing use cases in realistic environments. This has motivated the formation of open-source frameworks available to the wireless community. However, the rapid evolution of dedicated platforms and solutions utilizing various software-based technologies often leaves questions regarding the interoperability and interactions between the components in the framework. This article shows how to build a software-defined radio testbed featuring an open-source 5G system that can interact with the near-real-time (near-RT) RAN intelligent controller (RIC) of the O-RAN architecture through standard interfaces. We focus on the O-RAN E2 interface interactions and outline the procedure to enable a RAN system with E2 capabilities. We demonstrate the working of two xApps on the testbed with detailed E2 message exchange procedures and their role in controlling next-generation RANs.

研究动机与目标

• 促使需要端到端、开放、可编程的 RAN 测试床，以实现逼真的 6G 研究。
• 描述一个以 SDR 与 srsRAN 构建的具体、开源的符合 O-RAN 标准的测试床。
• 展示 E2 接口的集成以及与 xApps 的 near-real-time RIC 交互。
• 提供部署指南和开源资源以复现该测试床。

提出的方法

• 使用 srsRAN 构建面向 LTE/5G NSA 的软件定义无线电测试床，并与来自 OSC 的 near-RT RIC 集成。
• 使用 E2AP ASN.1 编码实现 E2 接口，并通过 E2 代理在 SCTP 上将 eNB/gNB 连接到 near-RT RIC。
• 将 near-RT RIC 部署为基于 Kubernetes 的微服务，并配备用于 RRM 控制和数据收集的 xApps。
• 通过部署 KPIMON（KPI 监控）和一个 RAN Slicing xApp 演示 xApps，以跨切片控制资源。
• 使用标准 O-RAN 接口（E2、O1/A1 中介）和开源组件以实现端到端闭环控制。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何使用开源软件和 SDR 硬件构建端到端的 O-RAN 研究测试床？
• RQ2 将 E2 接口与如 srsRAN 之类的软件 RAN 集成并连接到 near-RT RIC 的实际步骤是什么？
• RQ3 xApps 如何通过 E2 与 RAN 功能交互，在类真实的测试床中执行监控和控制任务？
• RQ4 在此类测试床中实现 RAN 切片和 KPI 报告可以获得哪些可行性和性能方面的见解？

主要发现

• 展示了一个可工作的符合 O-RAN 的测试床，通过 E2 接口将 srsRAN 与 near-RT RIC 连接。
• E2 设置、订阅和 INDICATION 工作流是通过 ASN.1 编码和基于 SCTP 的信令来显示的。
• KPIMON xApp 展示了通过 E2 消息将 KPI 收集和报告流从 RAN 发送到 near-RT RIC 的过程。
• RAN Slicing xApp 演示了对每个切片资源分配的异步控制以及相应的 UE 吞吐量变化。
• 该架构强调模块化、虚拟化和开源组件，以在实验室和类似生产的环境中实现可重复的研究。