российский разработчик и производитель базовых станций 5G и LTE на основе архитектуры Open RAN

Программное обеспечение базовых станций Open RAN 4G

Руководство оператора

РУДБ.26.30.11.150.01.103.34

Аннотация

  • Основные сведения для обращения оператора к функциональным возможностям программного обеспечения (ПО) базовых станций (БС) Open RAN 4G.
  • Раздел «Назначение программы» содержит:
    • Сведения о назначении программы.
    • Информацию о технической архитектуре и функциональных характеристиках, достаточную для понимания функций программы и её эксплуатации.
  • Раздел «Условия выполнения программы» включает:
    • Состав аппаратных средств.
    • Состав программных средств, необходимых для выполнения программы.
  • Раздел «Выполнение программы» описывает:
    • Действия оператора для загрузки, запуска, выполнения и завершения программы.

Содержание

  • 1. Назначение программы
    • 1.1. Общие сведения о назначении
    • 1.2. Описание технической архитектуры
    • 1.3. Описание функциональных характеристик
      • 1.3.1. Выполняемые функции
      • 1.3.2. Описание функциональных модулей
        • 1.3.2.1. Модуль MAC
        • 1.3.2.2. Модуль RLC
        • 1.3.2.3. Модуль PDCP
        • 1.3.2.4. Модуль RRC
      • 1.3.3. Программные интерфейсы
        • 1.3.3.1. S1
        • 1.3.3.2. X2
  • 2. Условия выполнения программы
    • 2.1. Требуемый состав аппаратных средств
    • 2.2. Требуемый состав программных средств
  • 3. Выполнение программы
    • 3.1. Установка программы
      • 3.1.1. Действия перед установкой
      • 3.1.2. Порядок установки и подготовки к работе
      • 3.1.3. Установка службы TSync и подготовка её к работе
      • 3.1.4. Установка функциональных модулей
      • 3.1.5. Установка лицензии
    • 3.2. Порядок работы ПО
      • 3.2.1. Запуск
      • 3.2.2. Отслеживание состояния служб
      • 3.2.3. Остановка
      • 3.2.4. Работа с журналами

1. Назначение программы

1.1 Общие сведения о назначении

  • ПО БС Open RAN 4G поддерживает работу цифрового модуля (Baseband Unit, BBU) БС 4G (4G BBU) и связывает с 4G BBU:
    • приёмопередающие модули БС Open RAN 4G (со встроенным ПО стека протоколов 4G LTE L1-LowPHY);
    • опорную сеть (Evolved Packet Core, EPC);
    • другие БС.
  • ПО БС Open RAN 4G поддерживает уровни стека протоколов БС 4G LTE:
    • верхний подуровень физического уровня L1 (L1-HighPHY);
    • уровень управления доступом к среде (Medium Access Control, MAC);
    • уровень радиоканала (Radio Link Control, RLC);
    • уровень протокола конвергенции пакетных данных (Packet Data Сonvergence Protocol, PDCP);
    • уровень управления радиоресурсами (Radio Resource Control, RRC).

1.2 Описание технической архитектуры

  • Архитектура ПО БС Open RAN 4G построена на принципе разделения компонентов по функциональным модулям согласно уровням стека протоколов БС 4G LTE.
  • Архитектура ПО БС Open RAN 4G предусматривает функциональные модули четырёх уровней. Они перечислены в таблице 1.
Таблица 1. Функциональные модули и ссылки на описание их характеристик
Модуль Подпункт Страница
MAC 1.3.2.1 9
RLC 1.3.2.2 9
PDCP 1.3.2.3 10
RRC 1.3.2.4 11
  • Все четыре модуля устанавливаются на единую платформу, соответствующую условиям, приведённым в разделе 2 настоящего руководства.
  • Порядок установки приведён в пункте 3.1.4 настоящего руководства.
  • Функциональные характеристики модулей описаны в п. 1.3.2 настоящего руководства в подпунктах, указанных в таблице 1.

1.3 Описание функциональных характеристик

1.3.1 Выполняемые функции

Основные функции ПО БС Open RAN 4G:

  • при обмене данными с EPC через интерфейс S1:
    • установка соединения (S1 Setup);
    • выделение ресурсов для взаимодействия с абонентским оборудованием (E-RAB Setup);
    • функции для работы с контекстом взаимодействия с абонентским оборудованием:
      • формирование контекста (Initial Context Setup);
      • изменение контекста (UE Context Modification);
      • завершение работы с абонентским оборудованием в данном контексте (UE Context Release Request);
    • извещение EPC о характеристиках оборудования абонента (UE Capability Info Indication);
    • передача данных на уровне Non-access stratum (NAS):
      • извещение EPC о первом сообщении, полученном с абонентского оборудования (Initial UE Message);
      • передача сообщений от EPC абонентскому оборудованию (Downlink NAS Transport);
      • передача сообщений от абонентского оборудования в сторону EPC (Uplink NAS Transport);
  • при взаимодействии с приёмопередающими модулями:
    • передача пользовательских и управляющих данных по физическим каналам:
      • произвольного доступа (PRACH);
      • передачи данных абонентскому оборудованию (PDSCH);
      • приёма данных от абонентского оборудования (PUSCH);
    • функции синхронизации по протоколу точного времени (Precision Time Protocol, PTP);
    • функции управления приёмопередающим модулем:
      • присвоение приёмопередающему модуля IP-адреса в виртуальной локальной вычислительной сети (VLAN), предназначенной для управления приёмопередающими модулями;
      • настройка сетевых параметров приёмопередающих модулей для обмена пользовательскими и управляющими данными с ними;
      • настройка конфигурации приёмопередающего модуля для одной несущей;
      • активация несущей;
      • деактивация несущей;
      • сбор данных о состоянии приёмопередающего модуля (наличие сообщений об ошибках, состояние синхронизации);
      • автоматическое конфигурирование приёмопередающего модуля с применением настроенного файла конфигурации.
  • при взаимодействии с абонентским оборудованием — функции, поддерживающие:
    • различные конфигурации антенн, включая однопотоковую передачу 1T2R c двумя пространственными каналами UL Receive Diversity, 2T2R и 4T4R;
    • различные виды модуляции канала передатчиков, включая QPSK, QAM16, QAM64, QAM256;
    • различные виды модуляции приёмников, включая QPSK, QAM16, QAM64;
    • полосы частотного канала шириной 5, 10, 15, 20 МГц;
  • планирование радиоресурсов с производительностью не менее 4 абонентских устройств на один интервал времени передачи;
  • функции поддержки голосовых звонков по стандарту VoLTE;
  • функции одновременной работы нескольких приёмопередающих модулей (RU Multicell);
  • криптографические функции Null, AES, Snow 3G;
  • функции конфигурирования посредством текстовых конфигурационных файлов и системы локального управления базовыми станциями EMS.
1.3.2 Описание функциональных модулей
1.3.2.1 Модуль MAC

Функции уровня MAC:

  • использование сервисов физического уровня для отправки и получения данных по различным логическим каналам;
  • предоставление услуг уровню радиоканала (см. «Модуль RLC») для отправки и получения данных по различным логическим каналам;
  • планирование радиоресурсов передатчика и приёмника и управление процессами гибридного автоматического запроса повторной передачи (Hybrid automatic repeat request, HARQ) на приёмнике и передатчике;
  • управление мощностью и адаптации линии связи во взаимодействии с физическим уровнем;
  • реализация процедуры произвольного доступа (Random Access Chanel, RACH);
  • мультиплексирование и демультиплексирование данных по различным логическим каналам.
1.3.2.2 Модуль RLC

Функции уровня RLC:

  • предоставление услуг уровню конвергенции пакетных данных (см. «Модуль PDCP») для передачи сообщений управления и данных на интерфейсе между абонентским оборудованием и БС;
  • отправка сообщений абонентскому оборудованию и получение от него сообщений с использованием функций MAC и планировщика;
  • реализация трёх режимов управления радиоканалом:
    • прозрачного режима (transparent mode), в котором с пакетами данных не совершается никаких действий;
    • режима без подтверждения (unacknowledged mode), в котором при передаче осуществляется разбиение и объединение PDCP-пакетов в зависимости от условий, определяемых уровнем MAC, а при приёме — исправление порядка следования RLC-пакетов и восстановление исходных PDCP-пакетов;
    • режима с подтверждением (acknowledged mode), обеспечивающего передачу данных по радиоканалу без ошибок;
  • сопоставление радиоканала с логическим каналом при взаимодействии с уровнем MAC на интерфейсе между абонентским оборудованием и БС.
1.3.2.3 Модуль PDCP

Функции уровня PDCP:

  • предоставление услуг по передаче управляющих и информационных сообщений между абонентским оборудованием и БС;
  • отправка и получение сообщений между абонентским оборудованием и БС с использованием функций уровня RLC;
  • взаимодействие с аппаратными ускорителями для сжатия и распаковки заголовков, шифрования, а также защиты целостности.
1.3.2.4 Модуль RRC

Функции уровня RRC:

  • обработка сигнализации на интерфейсе между абонентским оборудованием и БС;
  • предоставление услуг компонентам ПО БС Open RAN 4G для отправки и получения сигнальных сообщений на интерфейсе между абонентским оборудованием и БС;
  • реализация кодирования и декодирования для сообщений RRC на интерфейсе между абонентским оборудованием и БС;
  • отправка управляющих сообщений абонентскому оборудованию с использованием услуг уровней PDCP, RLC и MAC;
  • настройка протоколов плоскости данных, таких как PDCP, RLC и MAC.
1.3.3 Программные интерфейсы
1.3.3.1 S1

Программный интерфейс S1 поддерживает следующие функции:

  • обработка сигнализации на интерфейсе между БС и EPC;
  • предоставление услуг компонентам ПО БС Open RAN 4G для отправки и получения сообщений между БС и EPC;
  • реализация кодирования и декодирования сигнальных сообщений на интерфейсе между БС и EPC;
  • передача сообщений между БС и EPC с использованием протокола передачи с управлением потоком (Stream Control Transmission Protocol, SCTP).

Сведения о поддерживаемых сообщениях интерфейса S1 приведены в табл. 2 ниже.

Таблица 2. Поддерживаемые сообщения интерфейса S1
Процедура/Функция Сообщение
Handover Preparation HANDOVER REQUIRED, HANDOVER COMMAND, HANDOVER PREPARATION FAILURE
Handover Resource Allocation HANDOVER REQUEST, HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE, HANDOVER FAILURE
Path Switch Request PATH SWITCH REQUEST, PATH SWITCH REQUEST ACKNOWLEDGE, PATH SWITCH REQUEST FAILURE
Handover Cancellation HANDOVER CANCEL, HANDOVER CANCEL ACKNOWLEDGE
E-RAB Setup E-RAB SETUP REQUEST, E-RAB SETUP RESPONSE
E-RAB Modify E-RAB MODIFY REQUEST, E-RAB MODIFY RESPONSE
E-RAB Release E-RAB RELEASE COMMAND, E-RAB RELEASE RESPONSE
Initial Context Setup INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST, INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE, INITIAL CONTEXT SETUP FAILURE
Reset RESET, RESET ACKNOWLEDGE
S1 Setup S1 SETUP REQUEST, S1 SETUP RESPONSE, S1 SETUP FAILURE
UE Context Release UE CONTEXT RELEASE COMMAND, UE CONTEXT RELEASE COMPLETE
UE Context Modification UE CONTEXT MODIFICATION REQUEST, UE CONTEXT MODIFICATION RESPONSE, UE CONTEXT MODIFICATION FAILURE
eNB Configuration Update ENB CONFIGURATION UPDATE, ENB CONFIGURATION UPDATE ACKNOWLEDGE, ENB CONFIGURATION UPDATE FAILURE
MME Configuration Update MME CONFIGURATION UPDATE, MME CONFIGURATION UPDATE ACKNOWLEDGE, MME CONFIGURATION UPDATE FAILURE
Write-Replace Warning WRITE-REPLACE WARNING REQUEST, WRITE-REPLACE WARNING RESPONSE
Kill KILL REQUEST, KILL RESPONSE
UE Radio Capability Match UE RADIO CAPABILITY MATCH REQUEST, UE RADIO CAPABILITY MATCH RESPONSE
1.3.3.2 X2

Программный интерфейс X2 поддерживает следующие функции:

  • обработка сигнализации на интерфейсе между БС;
  • компонентам ПО БС Open RAN 4G для отправки и получения сообщений между БС;
  • реализация кодирования и декодирования для сигнальных сообщений на интерфейсе между БС;
  • передача сообщений между БС с использованием протокола SCTP.
Таблица 3. Поддерживаемые сообщения интерфейса X2
Процедура/Функция Сообщение
Setup Procedure SETUP REQUEST, SETUP REQUEST ACKNOWLEDGE, SETUP REQUEST FAILURE
Reset Procedure RESET REQUEST, RESET REQUEST ACKNOWLEDGE, RESET REQUEST FAILURE
eNB Config Update Procedure ENODEB CONFIG UPDATE REQUEST, ENODEB CONFIG UPDATE REQUEST ACKNOWLEDGE, ENODEB CONFIG UPDATE REQUEST FAILURE
Resource Management Procedure RESOURCE STATUS UPDATE REQUEST, RESOURCE STATUS UPDATE REQUEST ACKNOWLEDGE, RESOURCE STATUS UPDATE REQUEST FAILURE, RESOURCE STATUS UPDATE INDICATION
Mobility Setting Change Procedure MOBILITY CHANGE REQUEST, MOBILITY CHANGE ACKNOWLEDGE, MOBILITY CHANGE FAILURE
Cell Activation Procedure CELL ACTIVATION REQUEST, CELL ACTIVATION RESPONSE, CELL ACTIVATION FAILURE
Radio Link Failure Indication RLF INDICATION
Handover Report HANDOVER REPORT
Load Management LOAD INDICATION
Error Indication ERROR INDICATION
Handover Preparation HANDOVER REQUEST, HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE, HANDOVER PREPARATION FAILURE
Handover Cancel HANDOVER CANCEL
SN Status Transfer SN STATUS TRANSFER
UE Context Release UE CONTEXT RELEASE

2. УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОГРАММЫ

2.1 Требуемый состав аппаратных средств

  • Характеристики аппаратных средств для работы ПО БС Open RAN 4G должны соответствовать характеристикам компонентов приведённого ниже комплекта или превосходить их.
  • Состав комплекта:
    • компоненты 4G BBU:
      • процессор Intel Xeon 4314;
      • оперативная память: 8 модулей по 32 ГБ (двухранговая в исполнении Industrial, с поддержкой коррекции ошибок ECC);
      • жёсткий диск SSD NVMe формата М.2 на 480 ГБ (MLC в исполнении Industrial);
      • акселератор функций FEC на базе Intel ACC100;
      • сетевая карта синхронизации Silicom STS4 (P425G410G8TS81-XR);
    • приёмопередающий модуль БС 4G, поддерживающий взаимодействие с 4G BBU по протоколу Open RAN LTE 7.2a CUSM-Plane;
    • ГНСС-антенна;
    • комплект сетевых, интерфейсных кабелей и кабелей питания, а также трансиверов Intel SFP+ 10G, в количестве, обеспечивающим соединение компонентов БС.
  • Пример оборудования для применения в качестве 4G BBU:
    • цифровой модуль БС IRT-CDU200-G1-4314A РУДБ.466539.001
  • К 4G BBU может подключаться один или несколько приёмопередающих модулей. ПО БС Open RAN 4G не накладывает ограничение на количество приёмопередающих модулей, которые можно подключить к 4G BBU. Но это количество ограничивается возможностями оборудования 4G BBU. Рекомендуется подключать не более 11 приёмопередающих модулей к одному 4G BBU.
  • Примеры приёмопередающих модулей для применения в составе БС 4G:
    • IRT-ORU-N3-4T4R-46 РУДБ.464421.003;
    • IRT-ORU-N20-2T2R-46 РУДБ.464421.004.

2.2 Требуемый состав программных средств

Требования ПО БС Open RAN 4G к составу программных средств:

  • специализированная сборка операционной системы Linux Ubuntu версии 22.04.4 LTS, включающая все приведённые в табл. 4 необходимые библиотеки и утилиты, обеспечивающие функционирование основного ПО (поставщик — ООО «Иртея»);
  • RT Linux kernel версии ubuntu-realtime-5.15.0.1022.22;
  • настроенная работа Hugepages;
  • для корректной работы на 4G BBU с сетевой картой Silicom STS4 — служба TSync, готовая к выполнению в среде указанных выше программных средств.
Таблица 4. Зависимости
Название Версия Лицензия
openssl 1.1.1g OpenSSL-SSLeay
dpdk 22.11.0 The 3-Clause BSD License (основные компоненты и драйверы)
GNU Library General Public License Version 2 (компоненты ядра)
libwls 23.07 Apache-2.0
pf_bb_config 23.07 Apache-2.0
oneapi 2023 The 3-Clause BSD License
ipsec 1.3 The 3-Clause BSD License
libcsoap 1.1 GNU Library General Public License Version 2
kb_getc - Pete Wilson KBHIT.C License
(www.roma1.infn.it/~dagos/PED_09-10/kbhit.c)
pugixml 1.14 MIT License
cmake 3.17.5 The 3-Clause BSD License
gcc 9.3.0 GPL-3 + addition under section 7 of an exception described in the “GCC Runtime Library Exception, version 3.1”

3. Выполнение программы

3.1 Установка программы

3.1.1 Действия перед установкой

Перед установкой ПО БС Open RAN 4G запросите у представителей ООО «Иртея» архивы:

  • SilTSync_install-Х.Х.Х.Х-xxxx_xxxx.tar.gz;
  • eNB.tar.gz.
3.1.2 Порядок установки и подготовки к работе

Установка и подготовка ПО БС Open RAN 4G к работе выполняется в три этапа:

  • установка TSync из архива SilTSync_install-Х.Х.Х.Х-xxxx_xx7xx.tar.gz (см. п. 3.1.3);
  • установка функциональных модулей из пакета eNB.tar.gz (см. п. 3.1.4);
  • установка лицензии (см. п. 3.1.5).
3.1.3 Установка службы TSync и подготовка её к работе

Для установки службы TSync и подготовки её к работе:

  • запросите у представителей ООО «Иртея» архив SilTSync_install-Х.Х.Х.Х-xxxx_xxxx.tar.gz, загрузите его на 4G BBU и выполните следующие команды:

  • 
        tar xvf SilTSync_install-Х.Х.Х.Х-xxxx_xxxx.tar.gz
        cd SilTSync-Х.Х.Х.Х
        sudo apt-get install alien
        sudo alien *.rpm
        sudo dpkg -i *.deb
        sudo apt remove gpsd-devel
        sudo apt install linuxptp libgps-dev libusb-dev libbluetooth-dev
    
    
  • отредактируйте файл /usr/sbin/tsyncd-run.sh, закомментировав строки 206—210.
  • 
        #if [ `cat /etc/os-release | grep -w "ID" |cut -d '=' -f2` = "photon" ]; then 
            #check_sw libusb-devel
        #else
            #check_sw libusb-devel 
        #fi
    
    
  • запуск службы TSync и проверку корректности её работы выполняйте по инструкциям, приведённым подразделе 3.2 настоящего руководства
  • в случае появления ошибок при запуске tsyncd в связи с отсутствием некоторых библиотек, установленных в системе, перенесите *.so файлы вручную (при необходимости создавая символьные ссылки):
  • 
        /usr/lib64/libbluetooth.so.3 -> /usr/lib64/libbluetooth.so.3.18.15
        /usr/lib64/libgps.so.29 -> /usr/lib64/libgps.so.29.0.0
    
    
3.1.4 Установка функциональных модулей
  • Убедитесь в том, что установлена служба TSync (см. п. 3.1.3);
  • Распакуйте архив eNB.tar.gz командой:
  • 
        tar -xzvf eNB.tar.gz
    
    
  • Выполните следующие команды, чтобы настроить разрешения для распакованных файлов:
  • 
        cd eNB
        chmod +x *.run
        chmod +x install.sh
    
    
  • Запустите установку ПО, выполнив следующую команду:
  • 
        ./install.sh
    
    
  • Выберите в меню тип установки 3 - eNB install;
  • Дождитесь сообщения:
  • 
        Installation script complete successfully.
    
    
3.1.5 Установка лицензии

Лицензию устанавливайте на 4G BBU в следующем порядке:

  • Запустите исполняемый файл hardware_info для того, чтобы сгенерировать файл hwinfo_enb.txt:
  • 
        export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/lib/:/usr/local/gcc/9.3.0/lib64/
        cd /usr/local/bin/
        ./hardware_info hwinfo_enb.txt
    
    
  • Отправьте файл hwinfo_enb.txt представителю ООО «Иртея» и получите файл license.lic.
  • Переместите файл license.lic в директорию /usr/local/enb/bin/.

3.2 Порядок работы ПО

  • ПО БС Open RAN 4G работает в автоматизированном режиме с использованием механизма служб Linux.
  • В данном разделе описаны механизмы отслеживания состояния служб ПО БС Open RAN 4G.
  • Приведены команды для их остановки и запуска.
  • Рассмотрены механизмы регистрации событий.
  • Приведены команды для просмотра журналов в реальном времени.
3.2.1 Запуск
  • Запускайте TSync командой sudo systemctl start tsyncd
  • Для запуска ПО БС Open RAN 4G выполните следующую команду: sudo systemctl start enb
3.2.2 Отслеживание состояния служб
  • Отслеживайте состояние TSync командой sudo systemctl status tsyncd
  • Для отслеживания состояния ПО БС Open RAN 4G выполняйте следующую команду sudo systemctl status enb
  • Если служба работает корректно, то в результате выполнения команды должно появиться сообщение, включающее следующую строку:
  • 
        Active: active (running)
    
    
3.2.3 Остановка
  • Если необходимо остановить TSync, выполните команду: sudo systemctl stop tsyncd
  • Если необходимо остановить выполнение ПО БС Open RAN 4G, выполните следующую команду: sudo systemctl stop enb
3.2.4 Работа с журналами

Для просмотра журналов выполняйте следующую команду:


    tail -f /var/log/4G-eNB/console_enb*.log

Таблица 5. Перечень сокращений
Сокращение Расшифровка
4G Четвёртое поколение
4G BBU Цифровой модуль базовой станции четвёртого поколения
BBU Baseband Unit (модуль узкополосной передачи)
EPC Evolved Packet Core
HARQ Hybrid Automatic Repeat Request, гибридный автоматический запрос повторной передачи
MAC Medium Access Control, управление доступом к среде
NAS Non-Access Stratum
PDCP Packet Data Convergence Protocol, протокол конвергенции пакетных данных
PTP Precision Time Protocol, протокол точного времени
RACH Random Access Channel, канал произвольного доступа
RLC Radio Link Control
RRC Radio Resource Control
VLAN Virtual Local Area Network, виртуальная локальная вычислительная сеть
БС Базовая станция
ПО Программное обеспечение
© ООО «ИРТЕЯ», 2023-2024.

Информация о компании: ООО «ИРТЕЯ», ИНН: 9725046231.

115432, РОССИЯ, Г. МОСКВА, ВН.ТЕР.Г. МУНИЦИПАЛЬНЫЙ ОКРУГ ДАНИЛОВСКИЙ, АНДРОПОВА ПР-КТ, Д. 18, К. 9.

На сайте используются файлы куки (Cookie). Оставаясь на сайте, вы тем самым соглашаетесь на их использование. При их отключении средствами браузера функциональность сайта не изменится.
  • Наш сайт, как и большинство других, использует файлы cookie, чтобы стать лучше. Для это мы собираем обезличенную статистику для анализа и совершенствования наших услуг и сайтов.
  • С нашей политикой обработки персональных данных вы можете познакомиться на следующей странице: https://irteya.ru/privacy-policy
Согласен