NexRAN：POWDER中的闭环RAN切片-一个自上而下的开源开放RAN用例

17→NexRAN：POWDER中的闭环RAN切片-一个自上而下的开源开放RAN用例犹他大学Universityofjohnsond@cs.utah.edu美国犹他州盐湖城犹他大学UniversityofUtahdmaas@cs.utah.edu美国犹他州盐湖城犹他大学Universityofkobus@cs.utah.edu美国犹他州盐湖城摘要与早期的“网络软件化”努力非常相似，开放RAN概念准备对无线电接入网络（RAN）的实现和操作方式产生变革性影响。RAN生态系统固有的复杂性及其快速发展的事实使Open RAN成为用例、系统实现、安全性等方面的丰富研究领域。然而，同样的复杂性阻碍了研究工作。具体来说，缺乏端到端的开源软件和与Open RAN生态系统相关的完全开发的用例。此外，要真正推进最先进的技术，需要在现实的无线环境中探索用例。 本文描述了我们通过在POWDER移动和无线研究平台中实现NexRAN（一个自上而下的开源Open RAN用例）来解决这些缺点的努力。具体而言，NexRAN允许在O-RAN生态系统中实现RAN切片的闭环控制RAN切片在srsRAN开源移动性堆栈中实现，并通过自定义服务模型暴露于NexRANxApp，该xApp在O-RAN联盟的RAN智能控制器（RIC）上执行NexRANxApp通过读取RAN元素的当前状态（使用O-RAN关键性能测量（KPM）服务模型）并通过自定义切片服务模型控制切片行为，实现RAN切片的策略驱动闭环我们在POWDER平台中演示和评估NexRAN，并开源了我们实现的所有方面，以实现对该领域的研究。CCS概念•移动网络;网络体系结构;网络实验.关键词开放RAN，RAN切片，闭环RAN控制，无线测试平台ACM参考格式：大卫·约翰逊，达斯汀·马斯，还有范德默尔。2022年 NexRAN：POWDER中的闭环RAN切片-一个自上而下的开源开放RAN用例。在第15届ACM无线网络测试床研讨会上允许制作本作品的全部或部分数字或硬拷贝供个人或课堂使用，无需付费，前提是复制品不以营利或商业利益为目的制作或分发，并且复制品在第一页上带有此通知和完整的引用。必须尊重作者以外的其他人所拥有的本作品组件的版权。允许用信用进行提取 复制，或重新发布，张贴在服务器上或重新分发到列表，需要事先特定的许可和/或费用。 请求权限请发邮件至permissions@acm.org。WiNTECH©2022版权归所有者/作者所有。出版权授权给ACM。ACM ISBN 978-1-4503-8703-3/22/01。- 是的- 是的十五块https://doi.org/10.1145/3477086.3480842实验评估&Characterization（WiNTECH '21），2022年1月31日至2月4日，新奥尔 良 ， 洛 杉 矶 ， 美 国 。 ACM ， 美 国 纽 约 州 纽 约 市 ， 7 页 。https://doi.org/10.1145/3477086.34808421引言网络功能的“软件化”--软件定义网络、网络功能虚拟化、网络可编程性、网络虚拟化--在过去十年中从根本上改变了网络，现在也被应用于一般的移动网络，特别是无线电接入网络（RAN）。具体而言，“开放RAN”概念已从早期的研究原型[ 15 ]发展为具有广泛行业参与的RAN生态系统固有的复杂性，加上RAN功能本身正在迅速发展的事实，表明开放RAN是一个广泛的新兴研究领域，在适用用例、频谱管理、系统实现、安全性等方面存在开放问题。然而，这种固有的复杂性阻碍了这一领域的研究效率首先，缺乏开源框架来引导这一领域的研究工作例如，O-RAN联盟确实通过O-RAN 软件社区提供开源软件[22]。 这些代码库提供O-RAN“控制栈”，但它们本身并不为现有RAN实现提供必要的O-RAN支持（例如， 支持O-RAN的eNodeB/gNodeB）。其次，相关的是，这些开源框架中当前可用的示例用例仍在开发中（例如，业务导向、准入控制等），或者在功能上受限（例如，RAN度量收集）。因此，从业人员很难理解开放RAN方法所支持的完整端到端功能。第三，虽然人们对开放式RAN方法的潜力达成了普遍共识，但开发能够真正推进最新技术水平的用例需要在现实的无线环境中进行探索和测试，以探索和验证开放式RAN架构及其支持的应用本文描述了我们通过实现NexRAN来解决这些缺点的努力，NexRAN是POWDER移动和无线研究平台中自上而下的开源Open RAN用例[12]。具体而言，NexRAN允许在O-RAN生态系统中实现RAN切片的闭环控制。 RAN切片在srsRAN开源移动性堆栈中实现，并通过自定义服务模型暴露给NexRAN xApp，后者在O-RAN联盟的RAN智能控制器（RIC）上执行。我们的RAN切片实现方式实现了一种切片形式，其中不同的切片共享相同的频带，UE可以显式地WiNTECH大卫·约翰逊，达斯汀·马斯，范德默尔18UEUE基站中的切片感知调度器实现与每个切片相关联的RAN资源NexRAN xApp通过读取RAN元件的当前状态（使用标准O-RAN关键性能测量（KPM）服务模型）并经由自定义切片服务模型控制切片行为来实现RAN切片的策略驱动闭环控制。我们在POWDER平台中演示和评估NexRAN，并开源了我们实现的所有方面，以实现对该领域的研究。据我们所知，我们在NexRAN上的工作代表了O-RAN xApp的第一个自上而下的开源实现我们作出以下具体贡献：我们在开源srsRAN代码库中实现了O-RAN E2代理，以允许srsRAN用作O-RAN环境中的底层移动功能我们在srsRAN中开发RAN切片，并通过（自定义）服务模型将其暴露给O-RAN环境我们开发了一个RAN切片xApp，它执行闭环RAN切片控制，作为在开放RAN生态系统中控制RAN功能的自上而下的示例我们评估我们的实施粉末平台上，说明该平台我们开源了我们所有的努力，包括使我们的实验能够重复的POWDER配置文件，作为开放RAN相关研究的构建块2背景：O-RANO-RAN架构描述了用于RAN资源控制的模型，其在上层由编排和自动化组件（例如，策略、配置和非实时RAN 智能控制器（RIC））。这些组件通过A1接口控制并与近实时RIC通信近实时 RIC 提 供 对 RAN 节 点 （ 例如 ， eNodeB/gNodeB 、 RU/DU等）。其核心服务集可通过自定义第三方xApp进行扩展，这些xApp被实例化为云服务，并具有与RAN节点的低延迟连接xApp通过E2接口与RIC及其管理的RAN节点通信。E2应用协议（E2AP）[24]定义了RAN节点和xApp的几个消息传递过程。 xApp可以通过指定每订阅触发器（与事件匹配的条件）来订阅在RAN节点处发生的事件。订阅请求包含在被触发时要运行的服务动作的列表，并且当被触发时，那些动作可以报告数据或提供RAN过程开始的通知（例如，X2切换）作为指示消息。xApp还可以向RAN节点发送异步控制请求消息，从而提供配置或请求服务。 控制消息还可以恢复或修改在发送指示时已经停止的RAN过程。一般的E2AP消息过程可以通过服务模型抽象进行扩展：服务模型（通常缩写为E2SM）[25]将RAN语义和控制暴露给xApp。例如，关键性能测量（KPM）服务模型[26]支持提供定期指标报告的订阅。大多数E2AP消息过程都包含一个不透明字段，该字段携带特定于服务模型的内容。xApp和RAN节点支持图1：NexRANOpen RAN开源RAN切片然后，相同的服务模型可以交换通知和控制消息。3NEXRAN设计和实现图1提供了NexRAN开放RAN框架的概述-我们通过结合O-RAN软件社区和srsRAN。具体来说，我们向srsRAN添加了一个切片感知调度器和一个O-RAN E2代理，以及一个自定义xApp来控制切片。如图1所示，E2是将RIC与底层无线电设备（诸如eNodeB和gNodeB）连接的北向接口 E2 代理实现核心E2应用协议（E2AP），能够访问eNodeB的栈中的内部RAN组件以监视和修改RAN参数，并且支持E2服务模型以将RAN度量和控制导出到xApp。 NexRAN通过RESTful API向RAN切片管理器公开此功能。 切片管理器可以创建切片，将它们绑定/解除绑定到多个eNodeB，将UE绑定/解除绑定到那些切片，以及动态地修改切片资源分配。我们在下面的部分中使用自顶向下的方法描述我们的设计和实现。3.1xApp和Northbound API我们使用O-RAN软件社区提供的一些xApp 和RIC 消息路由器（RMR）框架库，在c++中开发了一个自定义NexRAN xApp。xApp实现NexRAN RAN切片服务模型，并使用扩展的KPM服务模型来获取用于自适应RAN 切片的度量（在第3.5节中进一步描述）。NexRANxApp为管理控制和监控提供了一个北向的RESTful接口它定义了几个主要对象：节点B、切片、UE，其中的每一个都可以被创建、更新和删除。 当在xApp中创建节点B时，xApp尝试通过E2协议订阅节点B的事件。 切片包含调度策略定义。管理员可以将切片绑定到节点B;这告诉节点B的调度器，切片及其相关联的UE应该根据切片的策略来调度。最后，管理员创建UE对象以向NexRAN通知可以连接到节点B的特定的已知IMSI。UE可以一次绑定到单个切片;这种绑定告诉调度器应该根据其父切片的调度来调度UENexRAN xAppRAN智能控制器（RIC）E2代理切片感知eNodeB调度器“RU + DU +演进分组核心（EPC）RAN切片管理器KPM服务模型RAN切片服务模型E2AP协议·····NexRAN：POWDER中的闭环RAN切片WiNTECH19比例A：B子帧分配三比二XBB一一X一BB一二比一XB一一BX一一B一一比一XB一B一XB一B一子帧号0123456789图2：两个切片（A，B）和三个不同比例份额的NexRAN子帧分配示例X表示优先化未识别UE的特殊子帧。政策在任何时间，UE可以与切片解除绑定，并且切片可以与节点B解除绑定。3.2RAN切片服务模型NexRAN服务模型将北向API映射到通用E2抽象和消息上-xApp将E2消息发送到节点B以响应北向API调用。大多数北向API创建或更新操作映射到E2控制消息。例如，切片创建、更新和删除映射到SliceConfig和SliceDelete控制消息，并且将UE绑定到切片映射和从切片映射解除绑定到SliceUeBindRequest和SliceUeUnbindRequest消息。可以通过SliceConfig消息修改每个切片的比例分配。 服务模型还响应于来自xApp的订阅而提供周期性E2指示消息;该指示包含绑定切片和在该节点B处活动的UE的列表。3.3E2代理我们扩展了srsRAN与E2代理，实现核心E2AP协议，并提供进一步扩展到新的E2服务模型的抽象。E2代理实现两个服务模型：NexRAN RAN切片服务模型和KPM服务模型的扩展。我们的KPM扩展在本质上是附加的，除了UE之外还通过切片索引度量，并且因此是向后兼容的。当srsRAN eNodeB切换时，E2代理连接到O-RAN RIC并运行E2建立过程以向RIC及其xApp通告其支持的服务模型的列表srsRAN是多线程的，它和E2代理将线程专用于特定任务。服务模型还可以根据需要产生它们自己的线程来实现异步通知，例如，定期报告指标或事件以响应xApp订阅的那些我们的E2代理提供标准O-RAN关键性能测量（KPM）服务模型[26]的实现以提供度量。如图1所示，我们还实现了一个自定义的类似3GPP的服务模型，以将我们的RAN切片实现作为一组抽象和控制暴露给在RIC上执行的xApp。3.4片调度器eNodeB处的切片调度器使用由下式描述的切片定义来实现用于物理下行链路共享信道（PDSCH）上的数据的基于子帧的比例切片方法NexRAN服务模型，由切片管理器通过xApp提供除了被包括以保证尚未被识别并且与切片相关联的UE能够附着到网络的周期性特殊子帧之外，每个子帧对单个切片给予优先级。默认情况下，如果给定子帧中具有优先级的切片不消耗所有可用资源，则可以在来自优先级切片的UE之后调度来自其他切片的以循环方式调度切片，每个切片根据其分配份额每轮接收一个或多个连续子帧。 图2示出了使用几个示例份额的两切片场景的分配，其可以被描述为每轮分配给每个切片的子帧的比率A：B。标记为X的列表示周期性特殊子帧。当满足切片管理器定义的比例分配时，调度轮完成。通常，节点B不跟踪用于向核心网络标识订户的国际移动订户身份（IMSI）。此外，为了保护用户身份，尽可能少地通过空中传送IMSI;取而代之的是使用临时移动用户身份。同时，NexRANxApp使用IMSI识别属于每个切片的UE，并且完全不知道可能分别由核心 网 络 和 eNodeB 分 配 的 TMSI 和 无 线 电 网 络 临 时 标 识 符（RNTI）因此，它保持eNodeB被告知切片和相关联的IMSI，并且留给eNodeB来确定每个UE的身份（IMSI和TMSI），将该身份映射到其RNTI，并且然后如果TMSI和RNTI随时间改变则更新TMSI和RNTI。为了实现这一点，我们（1）使用srsRANEPC的新实例，使得UE在它们第一次附着时被强制发送它们的IMSI;以及（2）修改srsRANeNodeB以解码在UE和EPC之间传输的若干非接入层（NAS）消息，以便捕获在初始附着过程中发送的IMSI，然后随着时间的推移捕获和更新它们对应的TMSI我们添加了单个类，其负责（1）对来自E2代理的消息做出反应并更新切片配置;（2）生成用于当前切片配置的子帧分配;（3）对来自栈中较低层的接口做出反应并跟踪哪些临时UE身份属于每个切片;以及（4）向调度器提供在每个子帧中应当被优先化的RNTI的列表。调度器默认是工作保存的，这意味着首先调度属于优先级切片的UE，然后调度属于其他切片的UE，最后调度不与任何切片相关联的UE，只要存在剩余的资源块。在特殊子帧中，首先调度未识别的UE，随后是属于切片的UE，随后是不与任何切片相关联的UE。 每个类别中的UE在子帧内被循环调度。我们注意到，以子帧的粒度进行RAN切片并不是一个新颖的想法;[30]的作者在eNodeB处使用类似的方法来评估他们在模拟网络中的切片优化策略。我们在这方面的贡献是一个开源的基于子帧的切片调度器，它支持从上到下的RAN切片用例。WiNTECH大卫·约翰逊，达斯汀·马斯，范德默尔20SDR（B210）RF衰减器矩阵计算节点（nuc5300）切片1-吞吐量切片2-吞吐量切片1-共享切片2-共享3.5策略驱动的动态切片调度NexRANxApp允许管理员在每个切片的基础上配置比例分配调度程序，并提供分配策略扩展，xApp可以通过这些扩展动态修改切片资源分配。我们已经实现了两个这样的扩展：平衡切片吞吐量和切片节流。 这些扩展通过我们的扩展KPM服务模型监控每个UE和每个切片的吞吐量和其他指标，并根据策略和负载修改每个切片的比例分配。平衡切片吞吐量扩展尝试将切片驱动到相同的总吞吐量，如由PDCP层处的KPM服务模型所测量的 该机制对每个新的KPM报告中的所有自动均衡切片使用的总带宽求和，检查是否有任何切片偏离了相等的分布，如果是，则计算每个切片的新份额值（比例）。仅在报告节点B的可用PRB的至少30%被使用的情况下才调用该机制，使得低吞吐量切片不会被不公平地饥饿。切片节流扩展尝试防止切片在给定时间段内消耗过多带宽它 接 受 几 个 参 数 ： throttle_period 、 throttle_threshold 和throttled_share 。当 在 任 何 throttle_period 窗 口 内 超 过throttle_threshold吞吐量时，切片的共享将在throttle_period的持续时间内设置为throt- tled_share，并且当该时间段结束时，将删除限制。策略在限制期间保持其阈值计数，并且在throttle_period结束时不会重置每个时段的吞吐量。4评价我们在POWDER平台上评估了NexRAN 我们的评估特别侧重于说明我们实现的自上而下的闭环性质。 如前所述，NexRANxApp使用扩展KPM服务模型“读取”RAN相关测量，并通过NexRANRAN切片服务模型“写入”（控制）RAN切片。具体而言，NexRANxApp实现了第3.5节中描述的两个特定RAN控制策略RAN控制UESDR（B210）计算节点（nuc8559）UESDR（B210）计算节点（nuc8559）UEeNodeB + EPCUERAN控制计算节点（d740）受控射频环境UESDRUE（B210）eNodeB + EPC图3：实验装置26 102424960896228322076818704166405761451212448103848320625619241282640 0即，平衡切片之间的每切片吞吐量的策略，以及如果切片的总吞吐量在特定时间段内超过某个阈值则抑制切片的吞吐量的策略。4.1实验装置我们使用POWDER室内空中（OTA）实验室和POWDER控制的RF环境对NexRAN进行了评估图3显示了两种设置和每种配置中涉及的设备每个UE 都使用小型计算节点（ Intel NUC 8559 或5300）、NI B210 SDR和srsRAN（版本20.10.1）实现。 eNodeB是通过结合计算节点（Dell R740或NUC 5300）、NI X310或B210 SDR以及包含我们的RAN切片实现的srsRAN 20.10.1修改版本来实现的。计算节点还执行演进分组核心（EPC）网络。 这种“移动基础架构”由另一个计算节点（Dell R740）上执行的RIC和NexRAN xApp控制。（对于我们的评估，移动基础结构和RAN控制设置被实现为经由共享网络（VLAN）互连的两个单独的实验。0 100 200 300 400 500 600 700 800 900时间（秒）图4：NexRAN均衡切片吞吐量策略-室内OTA实验室连接.这种连接两个独立实验的POWDER功能在实验配置文件复杂时非常方便（如此处的情况），和/或可以独立使用或与其他配置文件组合使用。如图3所示，室内OTA实验室配置涉及一个eNodeB和四个UE，而受控RF环境设置具有两个UE和一个eNodeB。4.2评价结果图4显示了NexRAN在室内OTA实验室设置中的时间序列，并实现了平衡切片吞吐量策略。左侧的y轴显示了每个切片的聚合吞吐量。右边的y轴显示了每个切片的资源分配。(Our实现将切片分配表示为范围中的整数室内OTA实验室SDR（X31计算节点（d740）RicNexRAN xApp计算节点（d740）SDR（B210）计算节点（nuc8559）SDR（B210）计算节点（nuc8559）SDR（B210）计算节点（nuc5300）计算节点（nuc5300）RicNexRAN xApp分配共享MbpsNexRAN：POWDER中的闭环RAN切片WiNTECH21262422201816141210864200 100 200 300 400500时间（秒）1024960896832768704640576512448384320256192128640600 700 800 900262422201816141210864200 100 200 300 400500时间（秒）1024960896832768704640576512448384320256192128640600 700 800 900图5：NexRAN切片节流策略-室内OTA实验室0到1024这些每切片分配的比率确定分配给切片的无线电资源的份额例如，如果两个片获得相同的分配，例如，512：512或768：768，则切片将各自接收可用资源的一半。 如果一个切片获得另一个切片的两倍分配，例如，512：256，则该切片将接收两倍的资源量。对于该实验，两个UE与两个切片中的每一个相关联 实验开始时没有使用平衡切片吞吐量策略。 如图4所示，每个切片以相等份额的可用RAN资源开始。在运行大约120秒时，平衡吞吐量策略被激活。此时，NexRAN调整资源分配以满足均衡吞吐量目标。结果表明，平衡的吞吐量目标是保持整个实验。图5显示了NexRAN在室内OTA实验室设置中的时间序列，并实现了切片节流策略。左侧的y轴再次显示了每个切片的总吞吐量，而右侧的y轴显示了每个切片的资源分配。在这个例子中，切片1服从切片节流策略，而切片2不服从。在实验的初始阶段，即，直到大约200秒，两个切片都获得一半的可用资源，并且xApp开始收集与切片1相关联的使用数据。 在200秒时，切片1超过其阈值，并且节流策略显著地减少其资源分配。在此期间，即，从200秒到500秒，在其资源分配保持不变的同时，由于竞争切片（切片1）被节流，切片2实现了高得多的吞吐量。节流周期在500秒结束，两个切片恢复到相等的资源共享，切片1再次实现比切片2更高的吞吐量。切片1的吞吐量始终受到监控，并且在运行的其余部分中重复相同的节流/非节流模式。图6显示了受控RF环境中NexRAN的时间序列，并实现了平衡切片吞吐量策略。左侧的y轴再次显示了聚合的每片吞吐量，而右侧的y轴显示了资源的每片分配。 在粉末控制的RF环境中，无线电之间的衰减可以通过编程控制。为图6：NexRAN平衡切片吞吐量策略-受控RF环境在该实验运行中，以0dB、20dB、0dB、20dB等的顺序修改与切片2相关联的UE和eNodeB之间的路径的衰减。 当衰减增加到20 dB时，NexRAN平衡吞吐量策略增加切片2的资源分配（以使其吞吐量与切片1的吞吐量平衡）。当衰减被重置为0 dB的资源分配的两个切片调整到近似奇偶校验。例如，在图6中，实验从所有RF路径的0 dB衰减开始，切片具有约17Mbps的平衡吞吐量。 在大约280秒处，衰减增加，并且在一段时间的调整之后，在大约380秒处，切片之间的吞吐量再次以大约15Mbps的（降低的）速率大致平衡。 在大约530秒处，衰减被重置为0dB，并且在一些调整之后，两个切片的吞吐量返回到大约17Mbps，等等。5体验和设计选择在本节中，我们将介绍我们的一些O-RAN设计选择和经验。将API映射到E2AP过程。 如第2节所述，E2 AP协议提供了与xApp 相关的若干过程样式：订 阅（当被 触发时， 其触发REPORT、INSERT或POLICY服务动作）;从xApp到RAN节点的异步控制请求;恢复或修改正在进行的RAN过程的控制请求;以及通知（指示消息）。核心E2AP并不打算成为xApp设计人员的扩展点（这是服务模型抽象的角色），因此在将NexRAN RESTful JSON北向API映射到E2接口时，我们有两个选择。首先，我们可以将节点B/切片和切片/UE绑定配置建模为具有POLICY操作的订阅请求，以及包含绑定信息的服务模型定义的不透明策略描述，并将此策略用作切片调度器的配置输入。第二（我们选择的），我们可以将每个绑定配置更改建模为切片1-吞吐量切片2-吞吐量切片1-共享切片2-共享Mbps切片1-吞吐量切片2-吞吐量切片1-共享切片2-共享分配共享Mbps分配共享WiNTECH大卫·约翰逊，达斯汀·马斯，范德默尔22向节点B发送新的控制请求这两种选择都有等效的错误处理机制和服务模型不透明的描述器字段来描述配置。然而，我们对NexRAN要将此配置建模为具有POLICY服务操作的订阅，需要为每个策略更改执行SubscriptionDeleteRequest和SubscriptionRequest过程，尽管可能只有一个小的参数子集发生了更改。 将RESTful API映射到RAN节点的异步控制请求消息是NexRAN服务的更好匹配。定义服务模型。 虽然E2 AP协议是以3GPP风格（sn.1风格）定义的，并且由O-RAN联盟定义的服务模型也是类似定义的，但是服务模型定义对于E2 AP是不透明的。因此，如果要集成一个具有基于RESTfulJSON的API的现有系统，那么用JSON定义服务模型是有效的。在NexRAN系统中，我们发现公开一个RESTfulJSON北向API是最自然和方便的，但我们选择将此API映射到一个sn.1服务模型定义。目前，xApps必须实现基于sn.1的E2AP订阅和直接控制消息，而其他有用的服务模型（例如KPM和其他正在开发的服务模型）都是基于sn.1的，因此一致性是明智的，尽管可能比其他选择更痛苦。此外，E2 AP GPRS订阅服务动作被设计为中断现有的LTE/5G过程流，向订阅的xApp发送相关的发起消息，并在等待xApp可能修改过程流或响应时暂停过程;所有这些过程都是基于sn.1的。快速发展的景观。O-RAN RIC规范和参考软件仍在积极开发中。例如，在01.00版本之前，E2AP建立过程发起者从RIC改变为RAN。 KPM服务模型规范虽然已经很有用，但可以（而且肯定会）支持更广泛的有用度量，以及它们的附加索引（例如， KPM01.00通过QCI索引每UE字节计数器，并且xApp作者可能希望在以其他方式索引的度量上写入策略-NexRAN是一个示例）。 O-RAN联盟正在积极开发更多的服务模型规范，其中一些可能已经可以重用，以取代一些自定义的NexRAN服务模型组件。O-RAN软件社区提供的参考RIC系统是一个很好的试验场，但我们在实现中遇到了一些粗糙的边缘。例如，在内部，参考RIC使用RIC消息路由器（RMR）[27]在端点之间传递E2AP消息（例如，RIC微服务和xApp），并且RMR和E2AP消息之间至少存在一些混淆如果xApp希望并行触发多个订阅，并将订阅响应消息与相应的请求匹配;它必须设置RMR transaction id（xid）头字段;然后订阅响应携带此transaction id;因此可以进行匹配（截至cherry版本[28]）。否则，没有办法匹配;参考RIC在将原始订阅请求传递给RAN节点之前改变原始订阅请求中的requestor_id和instance_id位，使得其可以聚合订阅;但是然后不将回复“解复用”回xApp。根据我们的解读在E2AP规范中，这样的匹配应该仅基于订阅请求中的标识符是可能的6NEXRAN开源可用性为了实现我们通过努力实现开放RAN相关研究的目标，与NexRAN相关的所有软件都是公开可用的：(i) O-RAN RAN切片POWDER配置文件[5]，一个指定自动实例化本文描述的设置所需的硬件和软件资源的POWDER规范，(ii) 具有O-RAN E2 和切片感知调度器的srsRAN [8]，即，srsRAN代码库的一个分支，(iii) NexRAN xApp [4]，与KPM和RAN切片服务模型交互的xApp，(iv) E2核心代码库的POWDER分支，带有轻微的bug修复[6]，(v) kpimon xApp的POWDER分支，带有错误修复[7]。7相关工作我们的工作的主要贡献涉及使用RAN切片来实现作为自上而下的开源工件实现的闭环开放RAN用例，并在现实的RAN环境中对其进行评估因此，我们的工作与以前的RAN切片工作，其他开放RAN环境和用例，实现现实RAN 评估的研究平台（当然还有srsRAN [31]和O-RAN联盟[22]的开源堆栈，使我们的工作成为可能）。RAN切片是一个相当好的研究主题，包括探索5G RAN的合理切片实现选项的相对较新的努力[13]，基于Orion LTE的RAN切片实现专注于每个切片的性能保证[14]，RAN切片资源的分析处理[33]，以及实现RAN切片而不修改基站路由器的早期努力[17]和WiMAX环境中的RAN切片[11]。除了这些研究工作之外，RAN切片还包括在3GPP正在进行的5G新无线电效果中[1]。在这些努力中，NexRAN切片与Orion努力最相关，Orion努力也专注于使用开源移动性堆栈的RAN切片的系统实现。在开放RAN环境方面，我们的工作特别利用了O-RAN联盟提供的开源生态系统[22]。O-RAN联盟是一个全球性的社区，吸引了来自移动运营商、供应商以及研究和学术机构的庞大且不断增长的成员。O-RAN还受到了xRAN论坛、思科开放式vRAN和电信基础设施项目（TIP）OpenRAN的影响早期，主要是学术性的，创建开放和可编程RAN环境的努力包括可编程RAN切片架构[18]和FlexRAN工作[15]，这是探索干净的软件定义RAN抽象的最早努力之一。FlexRAN也被采用到Mosaic-5G工作中[2]，该工作最近已被加入OpenAirInterface软件联盟。在学术研究方面，FlexRAN实现[2，15]是一个支持用例开发的流行平台[20]。 O-RAN联盟还发布了一份白皮书，描述了各种用例[23]。这些预期的用例中有一些非常复杂，例如，大规模MIMO的人工智能优化NexRAN：POWDER中的闭环RAN切片WiNTECH23服务质量（QoS）和体验质量（QoE）以及基于无人区域飞行器（UAV）的飞行路径的无线电资源分配。迄今为止，O-RAN联盟发布的最成熟的用例涉及流量导向，与NexRAN一样，它通过KPM服务模型进行监控，但RAN控制的细节（例如，切换以引导交通）仍在开发中此外，如我们之前所述，O-RAN软件通常不包括底层RAN功能的实现，限制了用例实现对从业者的有用性最后，在评估开放RAN相关研究的现实RAN环境方面，我们利用了POW-DER平台[32]中可用的受控RF环境和室内空中实验室，并使NexRAN作为POWDER配置文件[5]可用。存在许多无线测试平台，其中一些使用商业（黑匣子）设备[9，10]，其他类似于POWDER，提供SDR设备[16，21，29]。然而，据我们所知，POWDER在提供硬件和软件构建块以实现开放RAN相关研究方面是独一无二的。8结论在本文中，我们介绍了我们在NexRAN上的工作，这是一个使用srsRAN和O-RAN联盟源代码库开发的闭环RAN切片用例。据我们所知，NexRAN是第一个开源的自上而下的O-RAN用例。我们在POWDER移动和无线平台上评估了NexRAN 我们的主要目标是实现开放的RAN相关研究;为此，我们发布了所有NexRAN软件，包括在POWDER平台上复制本文所述工作的配置文件，作为开源。致谢我们感谢匿名的WiNTECH我们在POWDER测试平台提供的机器上进行了实验[12]。本材料基于国家科学基金会资助的工作，资助号为1827940。引用[1] 5G;关于新无线电接入技术的研究（3GPP TR 38.912版本14.1.0版本14）。3GPP技术报告。[2] Mosaic5G中的FlexRAN。 http://mosaic-5g.io/flexran/。[3] FCC就开放无线电接入网络征求意见https://www.fcc.gov/document/fcc-seeks-comment-open-radio-access-networks-0，2021年3月[4] NexRAN xApp。 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