OpenAirInterface，開源的 4G EPS 實現

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文章目錄

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• 前文列表
• OSA
• OpenAirInterface
• OAI 的仿真
• 物理信道仿真
• 系統級仿真
• OAI 的 SDR LTE
• 參考文檔

前文列表

《USRP B210 軟件定義的無線網絡支撐設備》

OSA

OSA（OpenAirInterface Software Alliance，OpenAirInterface 軟件聯盟）成立於 2014 年，由歐洲 EURECOM 公司創建，是法國的一家非營利軟件基金會，負責組織有關 OpenAirInterface（OAI）的活動、培訓和會議。OSA 與 EURECOM 的法律實體分開，旨在提供開源的 3GPP 標准核心網和無線接入網絡協議的生態系統，其當下的使命是為 5G 無線網絡的研究以及產品開發提供軟件和工具。

OpenAirInterface

目前，開源 SDR LTE 平台有 OAI，OpenLTE 和 srsLTE 等等，其中 OAI 里面最為完善的一個。OAI 可以與許多標准的 RF（射頻）硬件設備（e.g. Ettus USRP）結合使用，也可以與 EURECOM 定制化的 RF 硬件設備結合使用。此外，OAI 平台還包含了大量的仿真平台，用於對各種通信算法的驗證。

OpenAirInterface，又稱 OpenAirInterface5G，簡稱 OAI，是由 OSA 發起並維護的一個開源 SDR LTE 項目。根據 3GPP 的標准，在基於 Linux 操作系統的通用處理器（Intel x86/ARM）上實現了符合 Release 10 LTE 標准的 UE，eNB，MME，HSS，SGW 和 PGW。也就是說，OAI 完全實現了 LTE 協議的核心網（EPC）、基站（eNB）以及用戶終端（UE）三部分。

OAI 的主要功能有兩個，其中一個用來仿真，另一個則是用來做 SDR，以此實現通信系統：

• 仿真：主要是對物理層中的各個信道的仿真以及系統級仿真。
• SDR：軟件無線電。

OAI 的應用場景：

• 物理層鏈路仿真
• LTE 系統級仿真
• SDR LTE 系統
  • 無線安全研究
  • 通信新技術測試
  • 專業測試網絡搭建
• NB-IoT

OAI 的仿真

物理信道仿真

信道：無線信道是對無線通信中發送端和接收端之間通路的一種形象比喻，對於無線電波而言，它從發送端傳送到接收端，其間並沒有一個有形的連接，它的傳播路徑也有可能不只一條，我們為了形象地描述發送端與接收端之間的工作，可以想象兩者之間有一個看不見的道路銜接，把這條銜接通路稱為信道。

OAI 對物理信道的仿真包含 PDSCH，PDCCH，PBCH，PRACH，PUSCH，PUCCH 等信道。

• 實現目錄：openairinterface5g/openair1/SIMULATION/LTE_PHY
• 模擬目錄：cmake_targets/lte-simulators/build
• 測試用例目錄：$OPENAIR1_DIR/PHY/CODING/TESTBENCH

OAI 支持 6 個典型的物理層鏈路級仿真平台：

• pbchsim：PBCH（物理廣播信道），包含 PBCH 信道的收發流程。
• pdcchsim：DCI/PDCCH（下行控制信道），包含 PDCCH 信道的收發流程。
• prachsim：PRACH（隨機接入信道），包含 PRACH 信道的收發流程。
• pucchsim：PUCCH（上行控制信道），包含 PUCCH 信道的收發流程。
• ulsim：ULSCH/PUSCH（上行共享信道），包含 PUSCH 信道的收發流程。
• dlsim：DLSCH/PDSCH（下行共享信道），實際上，dlsim 也包含了 PDCCH 等信道的內容，所以 dlsim 更像是一個輕量級的 LTE 物理層系統系仿真平台。
• mbmssim：MCH/PMCH（物理多播信道）

系統級仿真

而系統級別的仿真包含了 LTE 整個協議棧的仿真，即除了物理層是假的之外，其它協議棧都是按照標准實現的。

• 實現目錄：openairinterface5g/targets/SIMU/USER/oaisim

oaisim 除了信道不經過空中接口外，跟一個完整的 LTE 系統基本沒有區別。不像其他 LTE 仿真平台，oaisim 盡可能的還原了 LTE 系統的所有細節。而且，oaisim 還可以連接核心網。

OAI 的 SDR LTE

OAI 的 SDR LTE 主要可以分為三種運行模式：

1. eNB + UE：兩者都只用到了物理層（PHY），MAC 及以上的層都沒有用到。適合用來驗證和實現物理層的算法。
   
2. eNB + UE without S1：兩者起到了 PHY，MAC，RLC 和 PDCP 層的功能。該模式下 OAI 會在 eNB 側和 UE 側各啟動一個虛擬網卡 oai0，可以直接進行業務傳輸。這種模式非常適合用來做全協議棧的數據傳輸測試，算法驗證等。因為沒有 EPC 的影響，開發起來比較靈活。
   
3. EPC + eNB + UE：該模式下，OAI 把 LTE 的整個協議棧都運行起來了。當然，也可以直接用商用終端（e.g. 手機，LTE 數據卡）接入 eNB，甚至可以通過 EPC 的 SPGW 連接互聯網。簡而言之，這就是一個完整的偽基站。
   

NOTE：上述三個運行模式都可以與其他的 SDR 平台互相兼容。比如使用 srsUE 替換 OAI UE，或者把 OAI 的 EPC 換成 Amarisoft MME。

參考文檔

https://blog.csdn.net/jxwxg/article/details/58130893
https://blog.csdn.net/jxwxg/article/details/61201578
https://blog.csdn.net/jxwxg/article/details/53574843
https://blog.csdn.net/prowc/article/details/75271052
https://blog.csdn.net/jxwxg/article/details/71436678