OpenAirInterface，开源的 4G EPS 实现

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《USRP B210 软件定义的无线网络支撑设备》

OSA

OSA（OpenAirInterface Software Alliance，OpenAirInterface 软件联盟）成立于 2014 年，由欧洲 EURECOM 公司创建，是法国的一家非营利软件基金会，负责组织有关 OpenAirInterface（OAI）的活动、培训和会议。OSA 与 EURECOM 的法律实体分开，旨在提供开源的 3GPP 标准核心网和无线接入网络协议的生态系统，其当下的使命是为 5G 无线网络的研究以及产品开发提供软件和工具。

OpenAirInterface

目前，开源 SDR LTE 平台有 OAI，OpenLTE 和 srsLTE 等等，其中 OAI 里面最为完善的一个。OAI 可以与许多标准的 RF（射频）硬件设备（e.g. Ettus USRP）结合使用，也可以与 EURECOM 定制化的 RF 硬件设备结合使用。此外，OAI 平台还包含了大量的仿真平台，用于对各种通信算法的验证。

OpenAirInterface，又称 OpenAirInterface5G，简称 OAI，是由 OSA 发起并维护的一个开源 SDR LTE 项目。根据 3GPP 的标准，在基于 Linux 操作系统的通用处理器（Intel x86/ARM）上实现了符合 Release 10 LTE 标准的 UE，eNB，MME，HSS，SGW 和 PGW。也就是说，OAI 完全实现了 LTE 协议的核心网（EPC）、基站（eNB）以及用户终端（UE）三部分。

OAI 的主要功能有两个，其中一个用来仿真，另一个则是用来做 SDR，以此实现通信系统：

• 仿真：主要是对物理层中的各个信道的仿真以及系统级仿真。
• SDR：软件无线电。

OAI 的应用场景：

• 物理层链路仿真
• LTE 系统级仿真
• SDR LTE 系统
  • 无线安全研究
  • 通信新技术测试
  • 专业测试网络搭建
• NB-IoT

OAI 的仿真

物理信道仿真

信道：无线信道是对无线通信中发送端和接收端之间通路的一种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，可以想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。

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

• 实现目录：openairinterface5g/openair1/SIMULATION/LTE_PHY
• 模拟目录：cmake_targets/lte-simulators/build
• 测试用例目录：$OPENAIR1_DIR/PHY/CODING/TESTBENCH

OAI 支持 6 个典型的物理层链路级仿真平台：

• pbchsim：PBCH（物理广播信道），包含 PBCH 信道的收发流程。
• pdcchsim：DCI/PDCCH（下行控制信道），包含 PDCCH 信道的收发流程。
• prachsim：PRACH（随机接入信道），包含 PRACH 信道的收发流程。
• pucchsim：PUCCH（上行控制信道），包含 PUCCH 信道的收发流程。
• ulsim：ULSCH/PUSCH（上行共享信道），包含 PUSCH 信道的收发流程。
• dlsim：DLSCH/PDSCH（下行共享信道），实际上，dlsim 也包含了 PDCCH 等信道的内容，所以 dlsim 更像是一个轻量级的 LTE 物理层系统系仿真平台。
• mbmssim：MCH/PMCH（物理多播信道）

系统级仿真

而系统级别的仿真包含了 LTE 整个协议栈的仿真，即除了物理层是假的之外，其它协议栈都是按照标准实现的。

• 实现目录：openairinterface5g/targets/SIMU/USER/oaisim

oaisim 除了信道不经过空中接口外，跟一个完整的 LTE 系统基本没有区别。不像其他 LTE 仿真平台，oaisim 尽可能的还原了 LTE 系统的所有细节。而且，oaisim 还可以连接核心网。

OAI 的 SDR LTE

OAI 的 SDR LTE 主要可以分为三种运行模式：

1. eNB + UE：两者都只用到了物理层（PHY），MAC 及以上的层都没有用到。适合用来验证和实现物理层的算法。
   
2. eNB + UE without S1：两者起到了 PHY，MAC，RLC 和 PDCP 层的功能。该模式下 OAI 会在 eNB 侧和 UE 侧各启动一个虚拟网卡 oai0，可以直接进行业务传输。这种模式非常适合用来做全协议栈的数据传输测试，算法验证等。因为没有 EPC 的影响，开发起来比较灵活。
   
3. EPC + eNB + UE：该模式下，OAI 把 LTE 的整个协议栈都运行起来了。当然，也可以直接用商用终端（e.g. 手机，LTE 数据卡）接入 eNB，甚至可以通过 EPC 的 SPGW 连接互联网。简而言之，这就是一个完整的伪基站。
   

NOTE：上述三个运行模式都可以与其他的 SDR 平台互相兼容。比如使用 srsUE 替换 OAI UE，或者把 OAI 的 EPC 换成 Amarisoft MME。

参考文档

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