O-RAN 延迟测试

背景介绍

Parallel Wireless 为移动运营商提供唯一统一的全 G（5G/4G/3G/2G）软件支持的本地 OpenRAN (ORAN) 解决方案。该公司与全球 50 多家领先运营商合作，并被 Telefonica 和 Vodafone 评为表现最佳的供应商。Parallel Wireless 在多技术、开放式虚拟化 RAN 解决方案方面的创新和卓越表现已获得 65 个以上的行业奖项。

Parallel Wireless 的技术旨在通过基于 GPP 的基带处理平台、无线电硬件、软件和简化的业务模式实现开放的互操作性，以支持当前和未来的所有 Gs，为最终用户提供更好的统一服务，并大大降低移动运营商的总体拥有成本。

通过分解硬件和软件，Parallel Wireless 的软件平台可帮助移动运营商扩展其传统网络并使之现代化，从而支持所有 G 技术的用户。Parallel Wireless 行业领先的开放式 vRAN 解决方案由 COTS vBBU、基于 OpenRAN 的 RRU、OpenRAN 控制器和网络软件套件组成。

挑战

在传统的无线接入网（RAN）部署中，基带单元（BBU）与远程无线单元（RRU）位于同一地点。由于 RRU 和 BBU 之间的距离很短，延迟通常不是问题。

在 5G ORAN 架构中，BBU 分成一个分配单元 (DU)，处理与无线单元 (RU) 的实时 L1 和 L2 通信，以及一个中央单元 (CU)，处理与回程网络的高层通信。出于成本和灵活性的考虑，一个 CU 可以为多个 DU 服务，而一个 DU 可以为多个 RU 服务。这也意味着 RU、DU 和 CU 可能相距数十公里，因此延迟可能成为一个挑战。

作为统一 ORAN 系统的供应商，Parallel Wireless 自然希望测试不同硬件、软件配置以及设备间光纤长度的延迟性能。"Parallel Wireless Nano Cell 系统工程团队负责人 Sergey Antoniuk 说："传输基础设施和长光纤是我们集中部署战略的重要组成部分，因此 Parallel Wireless 需要进行大量投资和研究，以确定如何才能正确代表实时部署。"最后，我们决定购买一条 20 千米长的光纤电缆，并在实验室中使用，"他补充道。

"谢尔盖解释说："长光纤可以很好地验证 20 千米长度的性能，但它无法让我们对系统进行挑战，我们意识到我们遗漏了很多数据。

"例如，"他补充说，"我们想知道在任何标准配置下，RRU 和 BBU 之间的距离有多远。

另一个课题是研究通过调整配置可以增加多少距离"。

要获得更多光纤长度的性能数据，一个看似显而易见的方法是购买多条不同长度的光纤电缆。然而，这种解决方案过于昂贵和耗时，因为需要大量光缆，而且必须为每个测试案例手动连接和断开光缆。每次断开光缆连接时，链路都会断开，无法模拟真实情况，而且光缆很脆弱，每次操作都有损坏的风险。最后，光缆不能只影响部分流量，这意味着特定光缆上的全部流量都会受到光纤长度的影响。

解决方案

Parallel Wireless 决定需要一个延迟仿真器，并与Xena Networks 合作使用 Xena Chimera 网络模拟器在其实验室中使用。

Chimera 可模拟各种网络损伤，如延迟、抖动、数据包和端口损伤、灵活分布和 BW 整形。所有损伤均支持五种以太网速度：100GE、50GE、40GE、25GE 和 10GE。这种独特的灵活性是通过两个物理收发器盒实现的，这两个收发器盒均支持 QSFP28 和 QSFP+ 收发器。这种多功能解决方案可为实验室网络设备之间的流量提供一致、准确、定义明确且可重复的损伤。

Chimera Chimera 可通过基于图形用户界面的 XenaManager 软件轻松控制。

Chimera 如上图所示，在 Parallel Wireless 实验室的 4G RRU 和 BBU 设备之间安装了一个模拟网络。通常情况下，每个位置都有多个无线单元，而连接这些单元和 BBU 位置的只有一条光纤。因此，在 RRU 端使用交换机聚合来自不同 RU 的流量，并在 BBU 端进行分解。小区带宽为 10 MHz。使用 Iperf 生成流量，并对每种配置进行 60s 测试。

"谢尔盖-安东纽克说："安装和配置Chimera 的速度非常快"，他还解释说："在我们获得Xena Chimera 大约两周后，我们就可以在 2-3 天的工作时间内收集到数据，而这是我们用其他任何方法都无法实现的。

Parallel Wireless 使用Chimera 逐步增加每种系统配置的延迟，直至服务中断。这种细粒度的延迟测试是其他任何方式都无法实现的。由于在测试过程中无需重新连接电缆，因此测试可以非常快速地完成，而无需在每次改变延迟时中断链路。使用Chimera 作为网络模拟器的另一个好处是可以远程进行测试。

工作成果是一个二维矩阵，映射出性能与延迟以及每种配置的最大可能延迟。除了性能映射，Chimera 还使 Parallel wireless 能够研究系统如何应对延迟的急剧变化。在实际网络中，由于地震或电缆附近的施工活动等原因导致光纤突然（部分）损坏时，这种情况很容易发生。

通过Chimera 进行的大量网络损伤测试，Parallel Wireless 能够制定更准确的产品规格，从而提供优于竞争对手的解决方案。此外，利用收集到的损伤数据，Parallel Wireless 现在可以为客户提供更好的部署前支持，通过数据驱动的决策，指导客户选择适用于特定网络场景的准确配置。

成果

在 OpenRAN 网络中，RRU 和 BBU 可能相距数十公里，因此延迟成为一项挑战。Parallel Wireless 为移动运营商提供统一的全 G (5G/4G/3G/2G) 原生 OpenRAN (ORAN) 解决方案。他们需要绘制出各种系统配置的最大延迟图，以便为客户提供最佳指导。他们还希望研究通过调整系统配置可以将最大延迟提高多少。

Xena Chimera 网络模拟器用于模拟 RRU 和 BBU 之间不同长度的光纤链路。仅用了几天时间，Parallel Wireless 就利用 作为网络模拟器收集到了所需的所有延迟数据。这是任何其他方法都无法实现的。Chimera

通过Chimera 获得的数据使 Parallel Wireless 能够完善产品规格，并在系统规划阶段为客户提供卓越的指导。

展望未来，他们预计Chimera 将用于开发过程中的研发测试以及产品新版本的回归测试。Xena的脚本工具提供的自动化功能可能会用于在生产测试中整合一些典型的延迟案例。此外，他们还希望扩展测试，在特定数据流中引入延迟，这样只有部分数据会受到延迟的影响，从而测试延迟对不同服务的影响。