【SDR】srsLTE安装、运行及测试

前言

       进入研究生阶段，就开始从事软件无线电（SDR）方向的学习及研究，到目前为止，接触过Amarisoft LTE100、Openairinterface、srsLTE、OpenBTS等SDR系统。实验室师兄们在基于OpenAirInterface(OAI)平台上做过较多的开发，也积累了相关的经验，想进一步了解SDR技术的，可以参考http://blog.csdn.net/jxwxg/article/details/53446841（实验室大牛写的SDR基本原理，简洁易懂）。

       OAI 功能非常强大，其按照3GPP LTE协议实现了UE、eNB以及EPC全协议栈的功能，目前已经支持到Release10版本，且在不断更新中。但是，OAI平台功能太过复杂，从而导致其运行及配置的时候，都比较麻烦，比如OAI EPC的运行，需要分别单独运行HSS、MME以及SPGW三个模块，且配置也是需要单独进行配置的，所以过程上，比较繁琐。

       接触SRS，是在去年年初，当时srsLTE只开源了全协议栈的UE，eNB，还包括一个下行的PDSCH，没有EPC的功能，而且其srsUE、srseNB运行的时候，必须要接EPC，所以使用起来，还需要找第三方的EPC才能够使用，但是在2018年，srs开源了EPC模块，且配置及使用非常简单，即不再需要使用第三方的EPC，即可搭建完整的LTESDR系统。

       下面对srsLTE的功能、环境搭建以及配置进行一个整体上的介绍~

srsLTE简介

       srsLTE是由爱尔兰SoftwareRadioSystems (SRS)公司开发实现的免费开源LTE SDR平台，在AGPLv3 license许可下发布，并且在实现中使用了OpenLTE的相关功能。SrsLTE的开源过程大致经历了三个阶段：

（1）srsLTE包含全协议栈的UE（srsUE）以及一个物理层下行链路的收发链路，该阶段可以使用第三方（如OAI）的eNB以及EPC来搭建LTE SDR系统；

（2）srsLTE开源了srseNB，即srs具备了全协议栈的eNB以及UE，没有EPC，因此需要使用第三方（如Amarisoft）的EPC，搭建LTE SDR的整个网络，实验室师兄有进行过该阶段的性能测试，可以参考http://blog.csdn.net/jxwxg/article/details/73603577；

（3）srsLTE开源了srsEPC，即核心网功能，且一如往常的代码简洁，配置简单，使用方便，到目前为止，既可以通过srsLTE搭建完整的LTE网络。

目前的srsLTE开源代码在Github上管理，链接为https://github.com/srsLTE/srsLTE，其代码主要分为三个模块，即srsUE、srseNB、srsEPC，另外还包括一些底层的库函数：

       srsUE：实现了物理层到IP层的LTE SDR平台；

       srseNB：全协议栈的LTE eNodeB SDR平台；

       srsEPC：轻量级的LTE核心网实现平台，包括HSS、MME以及S/P-GW；

       lib：一套模块化的通用库，包括PHY、MAC、RLC、NAS、S1AP以及GW各层。

下面简单介绍srsLTE整个模块的性能特征，主要包含以下四个部分：

       srsLTE共有特征：

            （1）支持Realease8(兼容一些Realease9的功能)；

            （2）支持FDD；

            （3） 测试带宽：1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz以及20MHz；

            （4） 传输模式1（单天线），2（发射分集），3（CCD），4（闭环空间复用）；

            （5）采用指令集对Turbo编译码进行加速；

            （6）命令行跟踪测试指标；

            （7）详细的配置文件等。

      srsUE主要特征：

            （1）支持UE的小区搜索及同步的过程；

            （2）软件USIM支持XOR以及Milenge两种鉴权算法；

            （3）虚拟网卡tun_srsue建立网络连接；

            （4）与商用基站以及SDR商用基站、核心网进行适配测试，如Amarisoft LTE10。

      srseNB主要特征：

            （1）MAC层采用轮询调度算法；

            （2）支持周期性及非周期性的CQI反馈；

            （3）标准的S1AP以及GTP-U接口；

            （4）目前已经通过商用终端测试，如LG Nexus5、LG Nexus4、HuaWei P9/P9lite以及Huawei dongles:E3276\ E398等。

       srsEPC是单一、轻量级的LTE 核心网实现，其包括下面三个部分：

            （1）MME（MobilityManagement Entity）,标准的S1AP以及GTP-U接口；

            （2）S/P-GW，标准的连接虚拟网卡的SGi接口；

            （3）HSS（HomeSubscriber Server），使用CSV文件格式进行用户数据配置。

       射频通用设备支持USRPB210、USRP X300、bladeRF以及LimeSDR。

srsLTE环境搭建

       对比于前期的srsLTE安装（http://blog.csdn.net/jxwxg/article/details/73771212），目前srsLTE安装都包含在一个文件夹中，因此只需要借助cmake、make等工具进行编译，安装即可，以下简单介绍安装步骤：

系统安装

       srsLTE运行在Ubuntu系统上，之前在14.04以及17.04系统上均安装成功，所以Ubuntu系统的选择，可以是14.04及以上，计算机配置的话，最好能够i7 CPU，主频越高越好。系统的安装推荐使用U盘制作启动盘，然后进行安装即可，要注意安装的时候分区。下面以Ubuntu14.04来进行介绍。

常用工具安装

       系统安装好之后，需要安装常用工具，如git、vim等，可以使用Ubuntu系统的apt-get进行安装，如安装git，使用以下命令即可：

sudo apt-get update
sudo apt-get install git

       当然，git安装完成之后，还需要进行配置，如配置用户及email等。

UHD安装

       硬件设备选择USRP B210，因此需要在系统上安装UHD驱动，目前UHD版本3.10.0.0对于OAI以及srsLTE的支持比较稳定，UHD的安装教程可以参考http://blog.csdn.net/jipengwang/article/details/79451729。

srsLTE依赖库安装

       在Ubuntu14.04系统上，执行以下命令即可：

 sudo apt-get install cmake libfftw3-dev libpolarssl-dev libboost-program-options-dev libboost-thread-dev libconfig++-dev libsctp-dev

       Ubuntu 17.04系统上，执行以下命令：      

sudo apt-get install cmake libfftw3-dev libmbedtls-dev libboost-program-options-dev libboost-thread-dev libconfig++-dev libsctp-dev

    另外，srs还提供了srsGUI库，可以用于在调试的时候，实时查看星座图及信号能量，其github链接为：https://github.com/srslte/srsgui，安装命令如下：

首先安装依赖库：

sudo apt-get install libboost-system-dev libboost-test-dev libboost-thread-dev libqwt-dev libqt4-dev

下载及安装命令如下：      

git clone https://github.com/suttonpd/srsgui.git
cd srsGUI
mkdir build
cd build
cmake ../
make
sudo make install
sudo ldconfig

srsLTE编译安装

       从github上clone代码，之后进行编译安装即可，命令如下:

git clone https://github.com/srsLTE/srsLTE
mkdir build
cd build
cmake ../
make
make test
sudo make install
sudo ldconfig

srsLTE运行

       srsLTE的运行参数均采用配置文件进行，即只需要在运行程序后面加上配置文件即可，配置参数在配置文件中进行，其中srsLTE对于UE、eNB、EPC均提供了对应的示例配置文件，其放置位置在对应的srsue、srsenb以及srsepc文件夹下，且命名方式为 *.example,如下图所示为srsenb下面的配置文件：

       在运行时，可以将这些配置文件复制，并修改文件名，如将drb.conf.example赋值，并命名为drb.conf。
       srseNB以及srsEPC可以运行在一台电脑上，也可以运行在两台不同的电脑上，但是需要保证两台机器之间的IP可达，并修改相关的配置文件；srsUE则需要运行在另一台电脑上。
执行sudo make install之后，就可以直接使用srsepc、srsenb以及srsue进行运行对应的模块，运行命令如下（假设目前位于srsLTE目录下）：

       （1）srsepc

cd srsepc/
sudo srsepc epc.conf

       （2）srsenb

   cd srsenb/

sudo srsenb enb.conf

       （3）srsue

   cd srsue

sudo srsue ue.conf

       如上图所示为srsLTE运行界面，其中srseNB以及srsUE的GUI界面可以在配置文件中进行配置，并且运行eNB的电脑，虚拟网卡名称为srs_spgw_sgi,地址为172.16.0.1，运行UE的虚拟网卡名称为tun_srsue，地址与eNB侧同网段，如下两图所示：

另外，在eNB及UE的运行终端中，可以输入t来实时查看snr、bler等性能指标参数，如下面两图所示：

srsLTE测试

ping命令测试

       在运行eNB及UE的电脑上，分别对虚拟网卡tun_srsue以及srs_spgw_sgi进行ping命令测试，如下两图所示：

iperf测试

       使用iperf进行灌包测试，以下测试为PRB=50，即带宽10MHz，首先进行下行灌包测试，之后进行上行灌包测试。

      （1）下行

       UE侧iperf命令为：

iperf –s –u –i 1

       eNB侧iperf命令为：   

iperf –c 172.16.0.4 –u –i 1 –b 30M –t 60

      eNB侧iperf灌包从10M开始，然后是20M，之后是30M，从下图可以看出，下行峰值速率基本在22Mbits/sec左右。

    （2）上行

     eNB侧iperf命令为：

   iperf –s –u –i 1

    UE侧iperf命令为：   

iperf –c 172.16.0.1 –u –i 1 –b 10M –t 60

    UE侧灌包从10M开始，之后是15M，然后是20M，可以看到上行峰值速率在14.7Mbps左右。

        根据上面的测试结果，还可以进行配置天线的增益来进行测试增益下的峰值速率，这里只是进行说明如何通过iperf进行速率的测试。

总结

       经过上面的介绍与演示，相信大家对于srsLTE的安装、运行以及测试有了一定的了解，之后有空会继续更新如何对配置文件进行修改以及探索srsLTE的更多功能。

参考文献

     [1] https://github.com/srsLTE/srsLTE

     [2] http://www.softwareradiosystems.com/

     [3] http://blog.csdn.net/jipengwang/article/details/79451729

     [4] http://blog.csdn.net/jxwxg/article/details/73603577

     [5] http://blog.csdn.net/jxwxg/article/details/53446841

     [6] http://blog.csdn.net/jxwxg/article/details/73771212