CN113347609A - 一种无线智能控制平台 - Google Patents

Abstract

一种无线智能控制平台，所述平台包括以下功能模块：数据库、xApp管理、xApp间通信、数据接收、数据采集管理、QoS策略/控制下发、策略结果管理、E2、O1、A1接口、E2接口封装/解析、算法/模型管理、安全性管理，其中所述各个模块之间独立，以API的形式将上述功能模块提供给xAPP，其中，所述API包括：数据库API、xApp间通信机制API、xApp订阅管理API、xApp状态管理API、E2接口封装与解析API、安全性管理API、数据接收API、和QoS策略下发API，其中，数据接收API用于对外提供收集的基站数据，QoS策略下发API用于将xApp生成的QoS策略下发到基站。本发明采用开放式设计，将应用所需的基本功能全部抽象成平台接口，大大减少了应用开发成本。

Description

一种无线智能控制平台

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种无线智能控制平台。

背景技术

未来移动通信网络发展的两个核心特点是开放与智能。开放主要实现对RAN功能分解和接口标准化，软件定义RAN体系结构，建立一个开放的、与特定的设备供应商无关的RAN环境；智能是采用人工智能技术，赋予无线网络一定的智能，使得在复杂组网环境下实现高效自动化的网络管理和频谱资源的高效利用，在降低现有无线资源管理及调度复杂度的同时提升无线网络的性能和降低无线网络的能耗。2018年6月，O-RAN联盟正式成立，作为多家运营商联合发起的行业标准，O-RAN一直致力于推动5G无线接入网向更开放、更智能的方向演进。通过网元虚拟化、硬件白盒化、网络接口标准化等多种方式，打破传统通信行业的固有模式，提高了灵活度，为网络运营商提供更多选择。

传统基站中，参数配置一直是比较难实现的部分，尤其是5G系统，协议支持的配置参数更多，灵活性更强。为了适配不同的物理环境，需要具备经验的人员对基站进行参数配置，才能发挥基站性能、提升用户体验。因此，能够对无线资源进行智能化控制，成为了实现基站规模性部署的关键技术。O-RAN针对这个问题引入了人工智能的技术，在架构中加入了Near-RT RIC(Near Real-Time Radio Intelligent Controller)近实时智能控制器和Non-RT RIC(Non Real-Time Radio Intelligent Controller)非实时智能控制器两个组件，并定义了一系列接口，用于对基站进行智能化管理。

在当前行业中存在一些无线资源的智能化管理方案，但是每个方案都是针对特定的应用场景来设计的，当应用场景改变时，就需要更改相应应用场景的测量数据项、配置参数项、机器学习模型等系统模块及组件，无法避免对已有系统架构的重构，费时费力，扩展性很差。总的来说，缺少能够灵活应对各种无线智能应用的平台系统。

发明内容

本发明针对上述问题，根据本发明的第一方面，提出一种无线智能控制平台，所述平台包括以下功能模块：数据库、xApp管理、xApp间通信、数据接收、数据采集管理、QoS策略/控制下发、策略结果管理、E2、O1、A1接口、E2接口封装/解析、算法/模型管理、安全性管理，其中所述各个模块之间独立，以API的形式将上述功能模块提供给xAPP，

其中，所述API包括：数据库API、xApp间通信机制API、xApp订阅管理API、xApp状态管理API、E2接口封装与解析API、安全性管理API、数据接收API、和QoS策略下发API，其中，数据接收API用于对外提供收集的基站数据，QoS策略下发API用于将xApp生成的QoS策略下发到基站。

在本发明的一个实施例中，其中还包括向xAPP提供学习算法或模型文件，以动态加载学习算法或模型，所述学习算法或模型文件保存在专属的模型库中。

在本发明的一个实施例中，其中还包括使用GUI界面以用于用户观察系统信息，所述系统信息包括xApp管理、数据接收、QoS策略、数据库。

根据本发明的第二方面，提出一种用于本发明的无线智能控制平台的数据收集方法，其中，数据接收API包括数据集订阅API，所述方法包括：

1)xApp调用该数据集订阅API，所述数据集订阅API的入参包括xApp所需的数据集信息和接收数据的回调函数，其中所述xApp所需的数据集信息包括小区和用户索引、上报周期、数据集定义；

2)基站根据订阅信息中的上报周期，定时上报数据。

在本发明的一个实施例中，，所述步骤1)还包括：

将入参的订阅信息进行过滤，将合法的订阅以及对应的回调函数存下来，并调用E2接口封装API；

E2接口封装会将输入信息打包成标准E2消息向基站发出。

在本发明的一个实施例中，，其中所述步骤2)包括：

监听到E2消息后调用E2接口解析API进行解析，解析的结果一份通过数据存储功能存储到数据库中，一份通过数据分发模块匹配回调函数将数据传给API调用者，数据库保留接口，供其它模块访问。

在本发明的一个实施例中，其中，所述过滤包括：基站对数据集的订阅信息进行冲突管理，确定所订阅的数据集是否包含在基站支持的数据集之内，退回非法的订阅请求。

在本发明的一个实施例中，其中，数据接收API还包括数据集更新API，入参为更新过的数据集信息，基站确定数据集是否合法，在数据集合法的情况下更新xApp的对应数据集，用于之后的数据接收。

根据本发明的第三方面，提出一种用于本发明的无线智能控制平台的QoS策略下发方法，所述方法包括：

1)xApp调用QoS策略下发API，所述QoS策略下发API的输入为QoS策略，输出为策略配置结果；

2)基站根据API输入的QoS策略进行配置，并向xApp返回配置结果。

在本发明的一个实施例中，所述步骤1)包括：

调用E2接口封装API，将QoS策略打包成E2消息向基站发出；

所述步骤2)包括：

监听到E2消息后调用E2接口解析API进行解析，将配置结果提供给API调用者。

在本发明的一个实施例中，所述步骤2)还包括：基站完成QoS策略配置将配置结果返回后，返回的结果通过E2解析功能传给xApp和UI界面的显示窗口。

根据本发明的第四方面，提出一种计算机可读存储介质，其中存储有一个或者多个计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时用于实现用于本发明的无线智能控制平台的数据收集方法和QoS策略下发方法。

根据本发明的第五方面，提出一种计算系统，包括：存储装置、以及一个或者多个处理器；其中，所述存储装置用于存储一个或者多个计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时用于实现用于本发明的无线智能控制平台的数据收集方法和QoS策略下发方法。

本发明是针对各类无线网络智能应用(xApp)设计的平台，采用开放式设计，将应用所需的基本功能全部抽象成平台接口，让应用开发者可以完全投入在应用算法研究中，不需要对传输协议、数据库、通信方式过多了解，大大减少了应用开发成本。同时，可视化界面还能显示平台和应用的各种信息，方便管理和维护。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例提供的无线智能控制平台架构图。

图2为本发明实施例提供的xApp使用API示意图。

图3为本发明实施例提供的部署环境示意图。

图4为本发明实施例提供的无线智能控制平台数据接收功能流程图。

图5为本发明实施例提供的无线智能控制平台QoS策略下发功能流程图。

具体实施方式

针对背景技术中提出的问题，发明人进行了研究，在O-RAN规范和Near-RT RIC基础上，提出了一种开放、灵活、通用、可扩展的无线智能控制平台系统解决方案。基于该平台，可以引入人工智能和大数据分析技术，满足垂直行业多样化的业务服务需求，对网络进行无线能力定制，平台的开放性、扩展性和可定制化框架设计是O-RAN WG3组标准化的重要目标。该平台可以很有效的灵活支持各种无线智能应用，支撑学界和业界开展无线网络智能化网元研究和无线智能应用研究。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

1.平台模块化设计

平台功能按照模块划分，包括数据库、xApp管理、xApp间通信、数据接收、数据采集管理、QoS策略/控制下发、策略结果管理、E2、O1、A1接口、E2接口封装/解析、算法/模型管理、安全性管理等等。模块的功能独立，模块间设计松耦合，针对不同应用场景，根据应用的特点及功能需求进行模块的选择和适配，当某些模块的功能不需要时，可通过对配置文件的修改和裁剪，降低系统复杂性，使系统更加轻量化。

2.接口封装标准化

所有平台模块的功能都体现在接口，最大程度屏蔽底层实现。平台的功能将会以Open API的形式提供，在开发xApp的过程中，要根据xApp所需实现的功能，调用相应API，完成数据的收集和/或处理和/或配置下发。接口总共分成两类：基本功能API和应用类API，基本功能API的内部实现与O-RAN标准基本一致，例如E2 Termination，用于对O-RAN内部网元的无线资源进行控制，包含了E2协议消息的封装、解析等基本功能。应用类API是在基本功能API的基础上封装，并加入了一定的流程控制，能够提供给xApp开发者更方便、更直接的接口使用。比如数据接收模块，其中融合了Conflict Mitigation、xApp SubscriptionMgmt和Messaging Infrastructure的部分功能，并且对性能进行了优化，能够在短时间内接收大量的基站性能数据，达到近实时性管理的目标。

3.算法/模型管理功能

本发明提供的无线智能控制平台具备加载不同xApp的功能，xApp基于平台提供的接口进行开发，即可在平台上运行和管理。开发者开发好的xApp，使用平台安装和加载xApp，xApp所实现的功能可根据业务场景定制开发。有部分xApp需要使用机器学习的算法或模型，为了易于管理，本发明提供专门管理机器学习算法或模型文件的功能模块，可扩展支持xApp开发框架，支持算法/模型的动态装载，实现灵活替换算法/模型的目的；算法库统一管理的架构设计，扩展支持xApp调用算法库里的各类算法。开发者将机器学习算法或模型以文件的形式保存在专属的模型库中，模型文件的属性包括自定义标签、所属xApp索引、所需数据集和可配置项、有效性等等。用户可通过平台界面或xApp内部逻辑功能，动态加载模型，不会对当前正在平台运行的其它xApp产生影响。

无线智能控制平台中的算法/模型库管理模块实现对算法/模型库的统一管理，架构设计方面：一、该模块提供接口给用户界面，方便用户将需要的算法/模型添加到算法/模型库中，不需要的算法/模型从算法/模型库中进行删除，以及其他一些针对算法/模型库的管理操作功能(比如更新、备份等)。二、该模块与xApp进行交互，xApp启动时通过与该模块的接口动态调用加载算法/模型库中所需要的算法/模型。

4.GUI

本发明提供丰富的GUI界面，包括xApp管理、数据接收、QoS策略、数据库等多个界面，界面的数据来源是平台的各个模块，能够让用户方便地观察到系统的所有信息，支持图形可视化的测试交互及结果汇总。GUI使用python的Tkinter库进行编写，具备良好的兼容性，可以在目前流行的大多数的平台上运行。

本发明是针对各类无线网络智能应用(xApp)设计的平台，采用开放式设计，将应用所需的基本功能全部抽象成平台接口，让应用开发者可以完全投入在应用算法研究中，不需要对传输协议、数据库、通信方式过多了解，大大减少了应用开发成本。同时，可视化界面还能显示平台和应用的各种信息，方便管理和维护。

如图1所示，本发明实施例提供的无线智能控制平台架构如下：

●运行环境：平台软件运行在x86通用服务器上，通过Linux操作系统与底层交互。

●UI界面：提供包括xApp管理、数据接收、QoS策略、数据库等多个管理界面，用于对平台功能以及xApp状态进行查看。

●无线智控平台内部模块划分如下：

◆xApp管理：收集xApp的基本信息和运行状态；

◆xApp间通信机制：用于xApp间交互通信的功能模块；

◆数据库：提供多个数据库用于存储不同类别的数据，例如UE数据、小区数据等

◆数据接收：提供xApp定制所需数据集和接收数据的功能，包括接收订阅服务、冲突管理、数据分发、数据存储

◆数据采集管理：对于数据接收的订阅信息进行管理

◆QoS策略/控制下发：将QoS策略打包并通过E2接口下发，并收集配置结果

◆策略结果管理：对于QoS策略的内容和状态进行管理

◆E2接口封装/解析：符合O-RAN标准的E2接口封装和解析功能

◆算法/模型管理：管理xApp所属的算法/模型文件

◆安全性管理：对xApp能使用的基站资源进行保护

◆O1、A1接口封装/解析：符合O-RAN规范的O1、A1接口封装和解析功能

以下介绍的是本实施例的开发和部署部分。

如图2所示，无线智能控制平台的功能将会以API的形式提供，在开发xApp的过程中，要根据xApp所需实现的功能，调用相应API，完成数据的收集、处理和配置下发。本发明实施例需要使用的API，xApp开发者根据自身xApp需要实现的功能进行开发，开发过程中除内部逻辑外，所有对外交互都可通过平台提供的API实现。本实施例使用的API接口是python语言编写的，易于上手，同时对于机器学习来说，python语言提供了丰富的库，降低了开发难度，缩短了开发周期。本实施例的xApp涉及到的API共有两类，分为基本功能类和应用类。

基本功能类为xApp以及应用类API提供运行的基本功能，包括：

数据库

xApp间通信机制

xApp订阅管理

xApp状态管理

E2接口封装、解析

安全性管理

应用类API，包括：

数据接收

QoS策略下发

数据接收API可以对基站数据进行收集，QoS策略下发能将生成的QoS策略下发到基站。无线智能控制平台还会对xApp本身进行管理，保证其状态是可查可配的。

如图3所示，本发明实施例需要的测试配套设备。由于无线智能控制平台的接口设计是依照O-RAN标准接口来实现的，所以配套的基站必须要支持E2协议，以及E2协议所涉及的RAN功能。基站所需业务相关的配套设备包括业务服务器、终端、核心网(CN)以及其它一切进行业务测试需要的软硬件。

基站：包括CU-CP、CU-UP、DU、RU等软硬件，具备完整的基站功能，完成L1/L2/L3协议功能，执行网管或无线智控平台的相关数据采集配置并上报采集的数据，以及执行无线智控平台的控制策略，调整无线资源的分配，按需提供空口能力。其中软件部分运行在x86服务器上；

无线智能控制平台：提供平台及一系列基本功能用于运行第三方的xApp应用，每个应用都能定义它所需要的数据及其来源，可对基站进行近实时性的管理，可根据需求部署在基站的服务器或者单独的服务器上；

核心网CN：使用基站的配套核心网；

业务服务器、终端：作为配套系统，配合基站和无线智能控制平台进行业务测试验证。

开发和部署工作完成后，具体流程实施步骤如下：

如图4所示，本发明实施例数据接收功能是无线智能控制平台中负责从基站中收集数据的模块，需要调用平台提供的数据接收API，数据集订阅API的入参包括xApp所需的数据集信息(包括小区和用户索引、上报周期、数据集定义等)和接收数据的回调函数。其中，数据集定义指的是对所需要采集的具体数据项进行定义，格式为字符串集合，可根据xApp的需求灵活定义。

xApp调用该数据集订阅API后，数据接收模块首先会对数据集的订阅信息进行冲突管理，模块内会对订阅信息进行过滤，保证所订阅的数据集包含在基站支持的数据集之内，非法的订阅请求会被退回，合法的订阅请求会根据xApp的索引信息将数据集和回调函数存储起来，便于数据分发。

随后，订阅信息会通过E2接口封装API打包成标准的E2消息发送给基站侧，订阅成功后，基站会根据订阅信息中的上报周期，定时上报数据。平台收到的消息会通过E2接口解析API解析成json格式的数据，分成两份进行不同处理。一份根据之前存储的xApp信息找到对应回调函数，将数据回传给xApp，另一份存入数据库，以供界面查看。

当需要增加、删除或者取消数据集的订阅时，可以使用数据集更新API，入参为更新过的数据集信息，数据接收模块仍会进行冲突管理，如果数据集合法会更新xApp的对应数据集，用于之后的数据接收。

数据接收模块内部原理如下：

-将入参的订阅信息传给xApp订阅冲突管理，模块内会对订阅信息进行过滤，将合法的订阅以及对应的回调函数存下来，并调用E2接口封装API

-E2接口封装会将输入信息打包成标准E2消息向基站发出

-监听到E2消息后调用E2接口解析API进行解析，解析的结果一份通过数据存储功能存储到数据库中，一份通过数据分发模块匹配回调函数将数据传给API调用者。数据库保留接口，供其它模块访问。

如图5所示，本发明实施例的数据接收功能需要调用平台提供的QoS策略下发API，QoS策略下发模块是无线智能控制平台中负责向基站配置QoS策略的模块，提供的API的输入为QoS策略，输出为策略配置结果，xApp需要调用该API完成对QoS策略下发功能。策略信息可以通过策略结果管理在UI界面上呈现。

QoS策略配置API的入参为json格式的策略信息，xApp调用该接口后，QoS策略下发模块会将策略信息打包成E2消息发给基站。基站完成QoS策略配置后会将配置结果返回，返回的结果通过E2解析功能传给xApp和UI界面的显示窗口。

QoS策略下发模块内部原理如下：

-调用E2接口封装API，将QoS策略打包成E2消息向基站发出

-监听到E2消息后调用E2接口解析API进行解析，将配置结果提供给API调用者

本实施例实现了承载符合O-RAN规范的无线智能应用的平台，为实现和验证更多无线智能化应用的管理方案提供了一种开放、灵活、通用、可扩展的系统解决方案，加速了行业发展。

以上参照示出根据本申请实施例的方法、装置(系统)和/或计算机程序产品的框图和/或流程图描述本申请。应理解，可以通过计算机程序指令来实现框图和/或流程图示图的一个块以及框图和/或流程图示图的块的组合。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机的处理器和/或其它可编程数据处理装置，以产生机器，使得经由计算机处理器和/或其它可编程数据处理装置执行的指令创建用于实现框图和/或流程图块中所指定的功能/动作的方法。

相应地，还可以用硬件和/或软件(包括固件、驻留软件、微码等)来实施本申请。更进一步地，本申请可以采取计算机可使用或计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，其具有在介质中实现的计算机可使用或计算机可读程序代码，以由指令执行系统来使用或结合指令执行系统而使用。在本申请上下文中，计算机可使用或计算机可读介质可以是任意介质，其可以包含、存储、通信、传输、或传送程序，以由指令执行系统、装置或设备使用，或结合指令执行系统、装置或设备使用。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种无线智能控制平台，所述平台包括以下功能模块：数据库、xApp管理、xApp间通信、数据接收、数据采集管理、QoS策略/控制下发、策略结果管理、E2、O1、A1接口、E2接口封装/解析、算法/模型管理、安全性管理，其中所述各个模块之间独立，以API的形式将上述功能模块提供给xAPP，

其中，所述API包括：数据库API、xApp间通信机制API、xApp订阅管理API、xApp状态管理API、E2接口封装与解析API、安全性管理API、数据接收API、和QoS策略下发API，其中，数据接收API用于对外提供收集的基站数据，QoS策略下发API用于将xApp生成的QoS策略下发到基站。

2.根据权利要求1所述的平台，其中还包括向xAPP提供学习算法或模型文件，以动态加载学习算法或模型，所述学习算法或模型文件保存在专属的模型库中。

3.根据权利要求1所述的平台，其中还包括使用GUI界面以用于用户观察系统信息，所述系统信息包括xApp管理、数据接收、QoS策略、数据库。

4.一种用于权利要求1-3之一所述平台的数据收集方法，其中，数据接收API包括数据集订阅API，所述方法包括：

1)xApp调用该数据集订阅API，所述数据集订阅API的入参包括xApp所需的数据集信息和接收数据的回调函数，其中所述xApp所需的数据集信息包括小区和用户索引、上报周期、数据集定义；

2)基站根据订阅信息中的上报周期，定时上报数据。

5.根据权利要求4所述的方法，所述步骤1)还包括：

将入参的订阅信息进行过滤，将合法的订阅以及对应的回调函数存下来，并调用E2接口封装API；

E2接口封装会将输入信息打包成标准E2消息向基站发出。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述步骤2)包括：

监听到E2消息后调用E2接口解析API进行解析，解析的结果一份通过数据存储功能存储到数据库中，一份通过数据分发模块匹配回调函数将数据传给API调用者，数据库保留接口，供其它模块访问。

7.根据权利要求5-6之一所述的方法，其中，所述过滤包括：基站对数据集的订阅信息进行冲突管理，确定所订阅的数据集是否包含在基站支持的数据集之内，退回非法的订阅请求。

8.根据权利要求4所述的方法，其中，数据接收API还包括数据集更新API，入参为更新过的数据集信息，基站确定数据集是否合法，在数据集合法的情况下更新xApp的对应数据集，用于之后的数据接收。

9.一种用于权利要求1-3之一所述平台的QoS策略下发方法，所述方法包括：

1)xApp调用QoS策略下发API，所述QoS策略下发API的输入为QoS策略，输出为策略配置结果；

2)基站根据API输入的QoS策略进行配置，并向xApp返回配置结果。

10.根据权利要求9所述的方法，所述步骤1)包括：

调用E2接口封装API，将QoS策略打包成E2消息向基站发出；

所述步骤2)包括：

监听到E2消息后调用E2接口解析API进行解析，将配置结果提供给API调用者。

11.根据权利要求10所述的方法，所述步骤2)还包括：基站完成QoS策略配置将配置结果返回后，返回的结果通过E2解析功能传给xApp和UI界面的显示窗口。

12.一种计算机可读存储介质，其中存储有一个或者多个计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时用于实现如权利要求4-11任意一项所述的方法。

13.一种计算系统，包括：

存储装置、以及一个或者多个处理器；

其中，所述存储装置用于存储一个或者多个计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时用于实现如权利要求4-11任意一项所述的方法。

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