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
- 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 |