Real-time Coordinated Scheduling for Cloud Radio Access Networks in a Software-only Environment using the OpenAirInterface Platform

• Luis Felipe Ariza-Vesga ^[1] ; Johan Sebastian Eslava-Garzon ^[1]
  1. [1] Universidad Nacional de Colombia

     Universidad Nacional de Colombia

     Colombia

     
• Localización: Ingeniería y universidad, ISSN 0123-2126, Vol. 25, Nº 0, 2021
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Asignación coordinada de recursos en tiempo real para redes de acceso de radio en la nube en un ambiente de solo software usando la plataforma OpenAirInterface
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• Resumen
  • español

    El objetivo de este articulo es extender dentro de la plataforma OpenAirInterface la técnica de programación coordinada de recursos para reservar inteligentemente bloques de ellos entre los usuarios móviles y controlar la eficiencia energética, la rata de bits efectiva y la interferencia entre celdas para redes de acceso de radio en la nube (C-RAN en inglés). Esto es llevado a cabo modificando el código de programación de recursos de OpenAirInterface, incrementando la escalabilidad de las unidades de radio remotas (RRU en inglés) y empleando varios componentes de portadoras del centro en la nube de radio (RCC en inglés), cada uno de ellos con uno o más usuarios móviles (UE en inglés). El hardware utilizado se compone de procesadores de propósito general, puertos rápidos de transporte Ethernet y el software son metodologías en el dominio de la frecuencia recientemente desarrollados en un ambiente de solo software, donde el uso de la unidad de radio no es necesario. Sin embargo, la unidad de radio, que en este caso es el USRP B200 mini-i, y el usuario móvil (Samsung Galaxy S8) fueron considerados únicamente para propósitos de validación. Las emulaciones usando las metodologías en el dominio de la frecuencia, compatible para sistemas celulares de cuarta y quinta generación, permitió realizar emulaciones en tiempo real y reducir diez veces la complejidad el procesamiento de señales de canal de múltiples trayectorias comparado con las metodologías en el dominio del tiempo. Los resultados muestran que nosotros podemos emular una prueba de concepto en tiempo real de una programación coordinada y estática de recursos para una C-RAN compuesta por un RCC, tres RRUs y tres UEs. Al final, es evaluada la reproducibilidad y la escalabilidad de las redes sintéticas compuestas por un RRU y al menos un usuario móvil sin usar unidades de radio definidas por software, reduciendo las incertidumbres de prototipado del hardware físico y el precio total del experimento

  • English

    The objective of this paper is to extend into the OpenAirInterface platform the Coordinated Scheduling (CS) technique to allocate resource blocks among User Equipment (UE) in a wisely way and to control the energy efficiency, the throughput, and the inter-cell interference for Cloud Radio Access Networks (C-RANs). It is achieved by modifying the OpenAirInterface scheduler code, increasing the Remote Radio Unit (RRU) scalability, and employing some component carriers of the Radio Cloud Center (RCC), each one them with one or more UEs. The hardware utilized is composed of general-purpose processors and fast Ethernet transport ports, and the software is recent frequency-domain methodologies in a software-only environment where the use of radio units are not required. However, the USRP B200 mini-i radio unit and the UE (Samsung Galaxy S8) were considered only for validation purposes. The emulations using frequency-domain methodologies, compatible with fourth and fifth-generation cellular systems, allowed real-time emulations and reduced 10-fold the multipath channel’s signal processing complexity compared to time-domain methodologies. The results show we can emulate a real-time static coordinated scheduling proof-of-concept for one C-RAN composed of one RCC, three RRUs, and three UEs. In the end, it is evaluated the reproducibility and the scalability of synthetic networks composed of one RRU and at least one UE, without using software-defined radio units, reducing prototyping uncertainties of the physical hardware and the total price of the experiment