CN116998203A - 云化的mac调度器 - Google Patents

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Abstract

一些实施例提供了一种用于在介质访问控制(MAC)调度器应用处在云中执行无线电接入网络(RAN)功能的方法，该介质访问控制(MAC)调度器应用在部署于云中的主机计算机上的机器上执行。该方法经由RAN智能控制器(RIC)从第一RAN组件接收数据。该方法使用接收的数据生成MAC调度输出。该方法经由RIC向第二RAN组件提供MAC调度输出。

Description

云化的MAC调度器
对先前申请的权益的要求
本申请要求于2021年3月5日提交的美国临时专利申请63/157,351的权益；于2021年3月5日提交的美国临时专利申请63/157,600；于2021年4月19日提交的美国临时专利申请63/176,859；以及于2021年4月27日提交的美国临时专利申请63/180,627的权益。美国临时专利申请63/157,351、63/157,600、63/176,859和63/180,627通过引用并入本文。
背景技术
在电信网络中，无线电接入网络(RAN)随着电信标准的每次迭代执行越来越多的功能。即，为了实现5G相对于先前标准的优势，5G RAN执行各种附加功能。这些RAN功能位于用户设备和核心网络之间，因此常常在计算能力会受到限制的基站(例如，蜂窝塔)上执行。
发明内容
一些实施例提供了用于将开放无线电接入(O-RAN)网络中的介质访问控制(MAC)调度器和/或用户级追踪操作卸载到在部署于云中的主机计算机(例如，软件定义的数据中心)上的机器上执行的一组应用的方法。这些应用经由分布式近实时RAN智能控制器(RIC)从O-RAN组件(例如，分布式单元(O-DU)和/或集中式单元(O-CU)组件)接收数据，并使用接收到的数据来执行它们各自的操作。例如，(一个或多个)MAC调度器应用生成MAC调度输出(例如，与至少一个5G用户相关)，而(一个或多个)用户级追踪应用生成与至少一个5G用户的流量性能相关的信息。在一些实施例中，(一个或多个)MAC调度器应用经由RIC将生成的MAC调度输出提供回RAN，而(一个或多个)用户级追踪应用向RIC提供数据(例如，供包括(一个或多个)MAC调度程序应用在内的另一个应用使用)。
在一些实施例中，为了使得应用能够与RIC交互，机器(例如，VM、容器等)被部署在主机计算机上。在每个机器上，部署了控制平面应用(例如，MAC调度器应用、用户级追踪应用、其它控制平面应用)。此外，每个机器上配置了RIC软件开发套件(SDK)，以用作同一机器上的控制平面应用与RAN之间的接口。RIC SDK提供一组连接性API(例如，框架)，应用(例如，控制平面应用)可以通过这组连接性API与分布式近实时(RT)RIC通信。在一些实施例中，每个机器上的RIC框架包括为控制平面应用建立到一组E2节点的网络连接的一组网络连接性过程。
除了经由RIC框架与DU和/或CU(就这些组件和RIC之间的E2接口而言，也被称为E2节点)通信之外，在一些实施例中，控制平面应用还与RIC的网络元素连接。在一些实施例中，这些网络元素可以包括提供对RIC的共享SDL存储装置的访问的至少一个共享数据层(SDL)元素。一些实施例将SDL高速缓存部署在与控制平面应用相同的主机计算机上(例如，在同一机器上或在其上部署控制平面应用的机器外部的主机计算机上)并且使用这个高速缓存来处理控制平面应用的SDL存储装置访问请求的至少子集。在一些实施例中，在同一主机计算机上执行的多个控制平面应用使用该主机计算机上的共用SDL高速缓存。在一些实施例中，存储在SDL高速缓存中的数据与存储在SDL存储装置(例如，数据库)中的数据同步。当RIC框架无法通过SDL高速缓存处理SDL访问请求时，RIC或RIC框架将SDL访问请求转发到SDL存储装置。
在一些实施例中，通过RIC，RIC框架还将控制平面应用连接到在其它机器上执行的其它控制平面应用(部署在不同的主机计算机上或同一主机计算机上)。例如，一些实施例部署几个RIC以在几个主机计算机上执行从而实现用作控制平面应用之间的通信接口的分布式RIC。
为了从E2节点接收数据，在一些实施例中，应用经由RIC向E2节点订阅特定类型的数据。应用向RIC发送订阅请求(例如，经由一组连接性API)，RIC记录该请求并生成订阅请求以经由E2接口发送。RIC将这个订阅请求发送到正确的E2节点(或如果信息应当从多个E2节点接收，则为一组E2节点，诸如不同基站处的一组DU)，并存储订阅转发信息。当E2节点将订阅确认发送回RIC时，RIC使用订阅转发信息向正确的应用提供确认。
所存储的订阅转发信息还被RIC用来基于对(一个或多个)正确应用的订阅来路由从E2节点接收的运行时数据并且将输出数据(例如，由MAC调度器应用生成)路由到正确的E2节点。当一个或多个应用通过E2节点订阅特定类型的数据时，该节点将数据发送到RIC(例如，当数据变得可用时)。RIC使用订阅转发信息将数据路由到订阅该数据的任何应用。
来自MAC调度器和用户级追踪应用的输出数据可以被发送回E2节点(例如，应用从其接收到数据的同一E2节点或不同的E2节点)或另一个应用。例如，利用云数据中心中可用的比无线基站更强大的处理能力，许多MAC调度器应用执行以前由DU处置的功能。在这种情况下，MAC调度器应用基于从DU接收的数据生成其输出，并将输出发送回RIC。RIC使用存储的转发信息将输出数据正确转发到DU，以供DU用于执行RAN功能(例如，针对连接到基站的移动设备的波束赋形)。
在一些实施例中，当一个应用(例如，用户级追踪应用)将其输出数据发送到另一个应用时，这个通信通过RIC框架发生。如果第一应用将其输出数据直接发送到另一个应用，那么在一些实施例中，RIC框架的消息传递基础设施处理这个通信。但是，在其它情况下，输出数据由第一应用存储到SDL存储装置中。这允许其它应用根据需要经由SDL检索数据。
MAC调度器应用的不同示例包括特定于UE的波束赋形权重应用、UE射频(RF)状况预测应用、以及多用户多输入多输出(MU-MIMO)配对建议应用。这些应用中的每一个都从DU接收特定类型的数据(经由E2接口和RIC框架)并向DU提供其输出数据。这些应用还可以从其它源(例如，其它应用，诸如用户级追踪应用)接收其它信息(例如，执行比DU处可用的更复杂的操作)。
对于特定于UE的波束赋形权重应用，在一些实施例中，DU暴露用于提供上行链路探测参考信号(UL SRS)信道响应矩阵的报告接口，UL SRS信道响应矩阵是由这个应用执行的权重计算函数的输入。波束赋形权重应用计算特定于UE的波束赋形矩阵，该特定于UE的波束赋形矩阵经由暴露的控制接口提供给DU。
对于UE RF状况预测应用，在一些实施例中，DU暴露用于提供下行链路(DL)信道状况报告的报告接口，该DL信道状况报告是由这个应用执行的RF状况预测功能的输入。UE RF状况预测应用计算针对下一个调度窗口预测的DL信道状况(例如，包括DL信号干扰噪声比(SINR)、预编码器矩阵指示符(PMI)和秩)，该预测的DL信道状况经由暴露的控制接口被提供给DU。
对于MU-MIMO配对建议应用，在一些实施例中，DU暴露用于提供特定于UE的波束赋形矩阵的报告接口，该特定于UE的波束赋形矩阵是由这个应用执行的配对建议功能的输入。MU-MIMO配对建议应用计算UE配对建议和SINR影响评估，UE配对建议和SINR影响评估经由暴露的控制接口被提供给DU。
一些实施例的用户级追踪应用生成与至少一个用户的流量性能和/或用户配置相关的信息。这个追踪数据可以被用作其它应用和/或E2节点处的各种控制平面算法(包括MAC调度器操作、参数设置应用等中的一些或全部)的输入。这些追踪应用可以(i)跟踪小区中的用户行为，(ii)跟踪用户RF状况，(iii)跟踪不同层(MAC、无线电链路控制(RLC)、分组数据汇聚协议(PDCP))中的用户数据流量性能，和/或(iv)跟踪用户RF资源消耗。
对于用户级追踪应用，在一些实施例中，DU暴露报告接口以向用户级追踪操作提供各种度量。这些度量可以包括所选择的无线电资源控制(RRC)消息、MAC/RLC/PDCP流量总量和性能、RF状况和RF资源消耗。在一些实施例中，基于用户行为和/或周期性报告来触发通过这些接口到RIC的消息。追踪操作跟踪上面指出的各种用户数据，并且可以将这个信息要么提供回E2节点要么提供给在RIC上操作的其它控制应用(例如，MAC调度器应用)。例如，这些应用可能会对从用户级追踪应用接收到的用户数据性能执行分析、确定某些性能不足，并修改RAN处理用户流量的方式。
前面的概述旨在用作对本发明的一些实施例的简要介绍。这并不意味着是对本文档中公开的所有创造性主题的介绍或概述。下面的具体实施方式和具体实施方式中参考的附图将进一步描述发明内容中描述的实施例以及其它实施例。因而，为了理解本文档描述的所有实施例，需要对发明内容、具体实施方式和附图进行全面审查。而且，要求保护的主题不受发明内容、具体实施方式和附图中说明性细节的限制，而是由所附权利要求限定，因为要求保护的主题可以以其它特定形式实施而不背离主题的精神。
附图说明
本发明的新颖特征在所附权利要求中得到阐述。但是，为了解释的目的，在以下附图中阐述了本发明的几个实施例。
图1图示了根据一些实施例的O-RAN体系架构的示例。
图2图示了根据一些实施例的非实时RIC和近实时RIC这两者的组件的深入视图。
图3图示了一些实施例的O-RAN体系架构的另一个视图，具有近实时RIC的更深入视图。
图4图示了在一些实施例中RIC SDK在执行控制平面应用的机器上的部署。
图5图示了一些实施例部署几个RIC以在几个主机计算机上执行从而实现包括图3和图4中所示的RIC组件的分布式近RT RIC。
图6图示了在一个主机计算机上执行的RIC以及两个控制平面应用在其上执行的两个机器。
图7图示了在两个主机计算机上执行的两个RIC以及两个控制平面应用和两个RICSDK在其上执行的两个机器。
图8图示了在第一主机计算机上执行以连接在两个其它主机计算机上操作的两个机器上执行的两个控制平面应用的RIC。
图9图示了在第一主机计算机上执行以连接在两个机器上执行的两个控制平面应用的RIC，其中一个机器在第一主机计算机上操作，而另一个机器在另一个主机计算机上操作。
图10图示了一些实施例的分布式近RT RIC平台所支持的不同标准指定的API的示例。
图11图示了其中SDL高速缓存是在与其控制平面应用相同的机器上执行的每个RIC SDK的一部分的实施例。
图12图示了控制或边缘应用的示例，这些控制或边缘应用具有对其主机计算机的硬件加速器的直通访问以执行它们的计算中的一些或全部。
图13图示了在一些实施例中响应于O-RAN组件指示CP或边缘应用执行要求应用使用其主机计算机的硬件加速器的操作而执行的过程。
图14图示了基于来自E2节点的数据执行操作的应用。
图15图示了控制或边缘应用的另一个示例，这些控制或边缘应用具有对其主机计算机的硬件加速器的直通访问以执行它们的计算中的一些(或全部)。
图16图示了CP或边缘应用的又一个示例，这些应用具有对其主机计算机的硬件加速器的直通访问以执行它们的一些或全部计算。
图17图示了一些实施例用来部署O-RAN应用的过程，这些O-RAN应用具有对其主机计算机的硬件加速器的直接、直通访问。
图18图示了CP或边缘应用的示例，这些CP或边缘应用具有对由在其主机计算机上执行的管理程序定义的虚拟硬件加速器的直通访问。
图19图示了在分布式近实时RIC之上操作的一组MAC调度器应用的数据流。
图20概念性地图示了分布式近实时RIC从E2节点向应用提供订阅数据的一些实施例的过程。
图21概念性地图示了分布式近实时RIC向一个或多个E2节点提供由应用输出的数据的一些实施例的过程。
图22图示了用户级追踪应用以及在分布式近实时RIC之上操作的其它应用的数据流。
图23概念性地图示了利用其实现本发明的一些实施例的电子系统。
具体实施方式
在本发明的以下详细描述中，阐述和描述了本发明的许多细节、示例和实施例。但是，对于本领域技术人员来说将清楚和明显的是，本发明不限于所阐述的实施例并且可以在没有讨论的一些具体细节和示例的情况下实践本发明。
如今，存在将RAN实现为O-RAN(即，用于允许RAN元件和接口的互操作性的标准)的推动。图1图示了根据一些实施例的O-RAN体系架构100的示例。O-RAN体系架构100包括具有非实时RIC 105的服务管理和编排框架(SMO)110、近实时RAN智能控制器(RIC)115、开放中央单元控制平面(O-CU-CP)120、开放中央单元用户平面(O-CU-UP)125、开放分布式单元(O-DU)130、开放无线电单元(O-RU)135和O-云140。O-CU-CP 120、O-CU-UP 125和O-DU 130在下文中可以统称为受管理的功能120-130。
如标准中所定义的，在一些实施例中，SMO 110包括允许SMO经由开放接口150连接到并管理RIC 115、受管理的功能120-130以及O-云140的集成结构。与这些元件不同，在一些实施例中，O-RU 135不由SMO 110管理，而是由O-DU 130管理，如虚线160所指示的。在一些实施例中，O-RU 135处理并向O-DU 130发送射频。
在一些实施例中，受管理的功能120-130是各自托管一组协议的逻辑节点。例如，根据O-RAN标准，在一些实施例中，O-CU-CP 120包括诸如无线资源控制(RRC)和分组数据汇聚协议(PDCP)的控制平面部分之类的协议，而O-CU-UP 125包括诸如服务数据适配协议(SDAP)以及PDCP的用户平面部分之类的协议。
两个RIC各自适于特定的控制环和时延要求。近实时RIC(近RT RIC)115以10毫秒至1秒的时间周期提供开放集中式单元(O-CU)和开放分布式单元(O-DU)的编程控制。另一方面，非实时RIC(非RT RIC)105提供可以经由近RT RIC 115或者经由到RAN节点的直接连接在RAN中实现的更高层策略。非RT RIC被用于超过1秒的控制环。每个RIC 105或115用作RAN控制应用在其上执行的平台。这些应用可以由与RIC供应商不同的第三方供应商开发。这些应用被称为“xApps”(对于近RT RIC 115)和“rApps”(对于非RT RIC 105)。
在一些实施例中，近实时RIC 115是使用通过接口155的通信和数据收集以便控制受管理的功能120-130的几个功能的逻辑聚合。在一些实施例中，非实时RIC 105使用机器学习和模型训练以便管理和优化受管理的功能120-130。在这些实施例中的一些当中，近RTRIC 115也使用机器学习。
在一些实施例中，O-云140负责创建和托管虚拟网络功能(VNF)以供近RT RIC 115和受管理的功能120-130使用。在一些实施例中，DU负责用户调度的每时隙决策并且包括执行MAC控制辅助和用户级追踪的RAN调度器。为了增加云中可用的计算能力(即，与通常执行RAN功能的基站相比)，RIC在一个或多个公共和/或私有云数据中心中实现，并实现MAC调度和用户级追踪，从而将这些功能从DU卸载到RIC。在一些实施例中，接口155使得RAN能够向RIC处的功能提供输入，并且至少在一些实施例中，接收由RIC处的这些功能计算出的输出。
图2图示了非实时RIC 201和近实时RIC 202两者的组件的深入视图。RIC 201和202中的每一个包括各自的一组分析功能210和212以及各自的一组优化功能214和216，它们各自用虚线示出以指示它们是现有组件。除了这些现有组件之外，近实时优化功能216还包括两个新组件，即，MAC控制辅助器220和用户级追踪器222，用实线示出以在视觉上将它们与现有组件区分开。在一些实施例中，这些组件是更大的MIMO组件的一部分(例如，连同MU-MIMO UE配对器和预编码器)。
在一些实施例中，MAC控制辅助器220可以包括各种功能，诸如(1)基于UL SRS信道信号接收的特定于用户装备(UE)的波束赋形权重计算，(2)UE射频(RF)状况预测，以及(3)基于特定于UE的波束的MAC调度器的多用户多输入多输出(MU-MIMO)配对建议。对于这些功能中的每一个，一些实施例暴露报告接口(其从DU向RIC提供该功能的输入数据)和控制接口(其从RIC向DU提供该功能的输出数据)。
在一些实施例中，用户级追踪器222产生与用户配置和流量性能相关的L1/L2/L3级信息。这个追踪数据可以被用作各种控制算法(包括MAC调度器、参数设置等)的输入。用户级追踪器222可以包括追踪操作，追踪操作可以(i)跟踪小区中的用户行为，(ii)跟踪用户RF状况，(iii)跟踪不同层(MAC、无线电链路控制(RLC)、分组数据汇聚协议(PDCP))中的用户数据流量性能，以及(iv)跟踪用户RF资源消耗。
图3图示了一些实施例的O-RAN体系架构的另一个视图，具有近实时RIC的更深入视图。体系架构300包括具有非实时RIC 310的SMO 305、分布式近实时RIC 315和E2节点320(例如，O-DU和/或O-CU节点)。分布式近实时RIC 315包括消息传递基础设施340、一组服务(例如，350、352、354和356)、共享数据层360、数据库370以及一组终止接口(例如，380、382和384)。如图所示，一组嵌入式应用(例如，330、332和334)使用这个分布式近RT RIC 315。如下文进一步描述的，在一些实施例中，分布式近RT RIC 315由在多个主机计算机上执行的多个RIC实现。
如图所示，该组服务包括冲突缓解服务350、应用订阅管理服务352、管理服务354和安全性服务356。此外，该组终止接口包括将SMO 305连接到近实时RIC 315的O1终止接口380、将非实时RIC 310连接到近实时RIC 315的A1终止接口382、以及将E2节点320连接到近实时RIC 315的E2终止接口384。在一些实施例中，每个应用代表近RT RIC 315的使用从E2节点320发送的数据的各种功能。
在一些实施例中，框架300的目标是卸载计算密集型的近实时功能，并将结果提供回O-DU(例如，经由与E2节点320的E2接口)。在一些实施例中，结果可以被用于辅助或增强MAC层中的实时决策。
在执行控制平面应用的每个机器(例如，每个VM或集群(Pod))上，一些实施例将RIC SDK配置为用作机器上的控制平面应用与RAN的一组一个或多个元素之间的接口。在一些实施例中，RIC SDK提供一组连接性API(例如，框架)，应用可以通过这组连接性API与由两个或更多个近实时RIC实现的分布式近实时(RT)RIC通信。在一些实施例中，此类应用的示例包括xApp以及其它控制平面和边缘应用。在O-RAN中，xApp执行控制平面、监视和数据处理操作。下面关于图4和图6-20的讨论涉及控制平面应用(例如，415、615、620、715、720等)。在一些实施例中，这些控制平面应用是O-RAN系统中的xApp。
图4图示了在一些实施例中RIC SDK 405在执行控制平面应用415的机器410上的部署。如图所示，一个或多个机器410在一个或多个数据中心中的几个主机计算机407中的每一个上执行。在一些实施例中，每个机器410上的RIC SDK 405包括一组网络连接性过程，这组网络连接性过程建立到用于控制平面应用的该组RAN元素(例如，E2节点320、共享数据层360、管理服务354、SMO 305等)的网络连接。RIC SDK过程允许其计算机上的控制平面应用放弃执行网络连接性操作。在一些实施例中，每个机器的每个RIC SDK的一组网络连接性过程建立并维护机器与由机器的控制平面应用使用的一组RAN元素之间的网络连接，并处置去往和来自用于控制平面应用的一组RAN元素的数据分组运输。
每个机器上的控制平面应用通过高级API 420与一组RAN元素通信，RIC SDK将高级API 420转换成低级API 425。在一些实施例中，低级API调用425的至少子集由标准指定主体指定。而且，在一些实施例中，高级API 420以高级编程语言(例如，C++)进行，而低级API调用包括建立和维持网络连接以及通过这些连接传递数据分组的低级调用。
在一些实施例中，RIC SDK与其机器上的控制平面应用连接的一组RAN元素包括由不同RAN供应商和/或开发商生产和/或开发的RAN元素。在一些实施例中，这些RAN元素包括RAN的CU 430和DU 435。而且，这个SDK通过低级的、标准指定的E2接口与CU和DU通信，而机器上的控制平面应用则使用高级API调用通过RIC SDK与CU和DU通信。在一些实施例中，高级API调用指定高级应用层处的不包括低级传输或网络操作的E2接口操作。
联合地或可替代地，RIC SDK与其机器410上的控制平面应用415连接的一组RAN元素包括RIC的网络元素。再次，在一些实施例中，这些网络元素包括由不同RAN供应商和/或开发商生产和/或开发的RAN元素。在一些实施例中，这些RIC元素包括共享数据层(SDL)360、数据路径输入/输出(I/O)元素、以及一些实施例中的应用和管理服务352和354。图5图示了一些实施例部署多个近RT RIC 505以在几个主机计算机510上执行，从而实现包括图3和图4中所示的RIC组件的分布式近RT RIC 500。在一些实施例中，一个RIC 505在还执行控制平面应用415的每个主机计算机上执行。在其它实施例中，控制平面应用415可以在不执行RIC的主机计算机上执行。例如，在一些实施例中，一个或多个控制平面应用在具有图形处理单元(GPU)的一个或多个主机计算机上执行，而RIC不在这样的主机计算机上执行，因为它们不需要GPU的处理能力。
通过分布式近RT RIC，RIC SDK还将其控制平面应用连接到在其它机器上执行的其它控制平面应用。换句话说，在一些实施例中，RIC SDK和分布式近RT RIC用作控制平面应用之间的通信接口。在一些实施例中，不同的控制平面应用由不同的应用开发人员开发，不同的应用开发人员使用共用的一组RIC API通过分布式近RT RIC彼此通信。在这些实施例中的一些当中，分布式近RT RIC在其将API调用从一个控制应用转发到另一个控制应用时将一个或多个参数添加到API调用。
图6-11图示了RIC体系架构的几个示例，其中RIC SDK和分布式近RT RIC建立控制平面应用之间的通信接口。这些体系架构在一些实施例中是互斥的，而在其它实施例中，这些体系架构中的两个或更多个被联合使用。图6图示了在一个主机计算机605上执行的近RTRIC 600以及两个控制平面(CP)应用615和620在其上执行的两个机器610和612。通过在机器610和612上执行的RIC SDK 602和604，RIC 600从CP应用615接收API调用，并将API调用转发到CP应用620，并且将对这些API调用的响应从第二CP应用620传递到第一CP应用615。它还将API调用从第二CP应用620传递到第一CP应用615，并将响应从第一CP应用615传递到第二CP应用620。
图7图示了在两个主机计算机705和707上执行的两个近RT RIC 700和701以及两个机器710和712，两个控制平面应用715和720以及两个RIC SDK 702和704在这两个机器710和712上执行。如图所示，从第一CP应用715到第二CP应用720的API调用通过第一RICSDK 702、第一RIC 700、第二RIC 701和第二RIC SDK 704被转发。第二CP应用到第一CP应用715的对这些API调用的响应从第二RIC SDK 704、第二RIC 701、第一RIC 700和第一RICSDK 702经过相反路径。
从第二CP应用720到第一CP应用715的API调用通过第二RIC SDK 704、第二RIC701、第一RIC 700和第一RIC SDK 702被转发，而从第一CP应用715到第二CP应用720的对这些API调用的响应通过第一RIC SDK 702、第一RIC 700、第二RIC 701和第二RIC SDK 704被转发。
图8图示了在第一主机计算机805上执行以连接在两个其它主机计算机806和807上操作的两个机器810和812上执行的两个控制平面应用815和820的近RT RIC 800。通过在机器810和812上执行的RIC SDK 802和804，RIC 800从CP应用815接收API调用，并将API调用转发到CP应用820，并且将对这些API调用的响应从第二CP应用820传递到第一CP应用815。它还将API调用从第二CP应用820传递到第一CP应用815，并将响应从第一CP应用815传递到第二CP应用820。
图9图示了在第一主机计算机905上执行以连接在两个机器910和912上执行的两个控制平面应用915和920的近RT RIC 900，这两个机器910和912中的一个机器在主机计算机905上操作，而另一个机器在主机计算机906上操作。通过在机器910和912上执行的RICSDK 902和904，RIC 900从CP应用915接收API调用，并将API调用转发到CP应用920，并且将对这些API调用的响应从第二CP应用920传递到第一CP应用915。通过这些SDK 902和904，RIC 900还将API调用从第二CP应用920传递到第一CP应用915，并将响应从第一CP应用915传递到第二CP应用920。
图10图示了一些实施例的分布式近RT RIC平台所支持的不同标准指定的API的示例。如图所示，在一些实施例中，分布式近RT RIC平台1000使用由O-RAN标准指定主体指定的E2接口、O1接口和A1接口。它使用E2 API与E2 O-RAN节点(诸如O-CU-CP 1002、O-CU-UP1004和O-DU 1006)通信。它还使用A1 API与非实时RIC平台1008通信，并使用O1 API与SMO1010通信。
对于这些E2、A1和O1 API中的每一个，RIC SDK 1015为控制平面应用1020提供高级对等API，控制平面应用1020使用RIC SDK和分布式近RT RIC 1000平台来与E2通信节点1002-1006、非实时RIC平台1008和SMO 1010通信。图10用撇号将用于E2、O1和A1接口的这些高级对等API指定为E2'API调用、O1'API调用和A1'API调用。这些高级对等API不是由标准主体指定的，而是RIC SDK和/或分布式近RT RIC转换成标准指定的API调用的API。
图10还示出了几个内部RIC API，用于允许控制平面应用1020通过RIC SDK和分布式近RT RIC彼此通信，并且与分布式近RT RIC的一个或多个元素(例如，共享数据层(SDL)360、数据路径输入/输出(I/O)元素、以及应用和管理服务352和354)通信。
启用API是在一些实施例中用来允许控制平面应用1020彼此通信的API。如上面参考图6-9所描述的，在一些实施例中，这些API通过分布式近RT RIC传递。在其它实施例中，这些API允许控制平面应用的RIC SDK直接彼此通信，而不需要经过分布式近RT RIC的任何其它组件。为此，图10包括两个控制平面应用1020的RIC SDK 1015之间的虚线以指示在一些实施例中这些应用的RIC SDK 1015彼此直接通信。
在一些实施例中，启用API包括注册API、服务发现API以及应用间通信API。通过提供它们的网络标识符(例如，它们的网络地址和可用的L4端口)并提供它们的功能性(例如，执行信道预测)，注册API被应用1020(例如，xApps)用来将它们自己介绍给其它应用1020。服务发现API允许控制平面应用1020(例如，xApp)查询服务目录(例如，分布式近RT RIC的服务目录)以寻找提供特定服务的其它控制平面应用(例如，其它xApp)。应用间通信API允许控制平面应用彼此通信以传递数据和/或请求某些操作。
一些实施例将SDL高速缓存部署在与控制平面应用相同的主机计算机上，并且使用这个高速缓存来处理控制平面应用的SDL存储装置访问请求的至少子集。在一些实施例中，控制平面应用和SDL高速缓存在在主机计算机上执行的机器上操作。在其它实施例中，SDL高速缓存在同一主机计算机上但在控制平面应用在其上执行的机器外部操作。在这些实施例中的一些当中，在同一主机计算机上执行的多个控制平面应用使用该主机计算机上的共用SDL高速缓存。
在一些实施例中，SDL高速缓存是在与控制平面应用相同的主机计算机上执行的RIC的一部分。在其它实施例中，SDL高速缓存是在与控制平面应用相同的机器上执行的RICSDK的一部分。在这些实施例中的任一个中，RIC或RIC SDK的同步过程将存储在SDL高速缓存中的数据与存储在SDL存储装置中的数据同步。
在一些实施例中，SDL存储装置在与控制平面应用在其上执行的主机计算机不同的主机计算机上操作，而在其它实施例中，SDL存储装置的至少一部分在与控制平面应用在其上执行的主机计算机相同的主机计算机上操作。而且，在一些实施例中，当RIC SDK无法通过SDL高速缓存处理SDL访问请求时，RIC或RIC SDK将SDL访问请求从控制平面应用转发到SDL存储装置。例如，当SDL高速缓存不存储控制平面应用请求的数据时，RIC或RIC SDK无法通过SDL高速缓存处理SDL访问请求。
图11图示了其中SDL高速缓存1102是在与其控制平面应用1110相同的机器1105上执行的每个RIC SDK 1100的一部分的实施例。如图所示，RIC SDK 1100包括查询管理器112和同步服务1127，查询管理器112处理来自CP应用1110的SDL请求，同步服务1127将存储在SDL高速缓存1102中的数据与存储在分布式近RT RIC 1130的SDL 1155的SDL存储装置1150中的数据同步。在这个示例中，SDL存储装置1150在与控制平面应用1110在其上执行的主机计算机不同的主机计算机上操作。但是，在其它实施例中，SDL存储装置1150的至少一部分在控制平面应用1110在其上执行的同一主机计算机上操作。
当控制平面应用1110使用高级API调用来对SDL存储装置读取或写入数据时，RICSDK 1100的查询管理器1125首先确定正被读取或写入的数据记录是否存储在SDL高速缓存1102中。如果是，那么查询管理器1125从这个记录读取或向这个记录写入。当这个操作是写入操作时，同步服务1127将新数据实时或批量地写入SDL存储装置1150。另一方面，当RICSDK 1100的查询管理器1125确定正被读取或写入的数据记录没有存储在SDL高速缓存1102中时，它将API调用传递到分布式近RT RIC的SDL层以执行所请求的读取或写入操作。在一些实施例中，当传递这个API调用时，RIC SDK 1100修改这个调用的格式和/或修改随这个调用提供的参数。
一些实施例提供了用于将O-RAN(开放无线电接入网络)中的操作卸载到在软件定义的数据中心(SDDC)中具有硬件加速器的主机计算机上执行的控制平面(CP)或边缘应用上的各种方法。例如，在具有硬件加速器的主机计算机上执行的机器上操作的CP或边缘应用处，一些实施例的方法从O-RAN E2单元接收数据，它必须针对该数据执行操作。该方法使用机器的驱动器直接与硬件加速器通信以指示硬件加速器执行与操作相关联的一组计算。这个驱动器允许与硬件加速器的通信绕过在主机的驱动器和硬件加速器之间执行的一组中间驱动器。通过这个驱动器，在一些实施例中应用接收计算结果，然后将计算结果提供给一个或多个O-RAN组件(例如，给提供了数据的E2单元、另一个E2单元或另一个xApp)。
图12-18图示了用于将O-RAN操作卸载到CP或边缘应用的几个不同实施例，这些CP或边缘应用具有对其主机计算机的硬件加速器的直通访问。这种硬件加速器的示例包括图形处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和结构化ASIC。
图12图示了CP或边缘应用1202的示例，CP或边缘应用1202具有对其主机计算机1210的硬件加速器1250的直通访问以执行其计算中的一些或全部。如图所示，每个应用1202在集群1204上执行，集群1204具有加速器驱动器1212，加速器驱动器1212具有对其主机计算机1210的加速器1250的直接、直通访问。每个集群1204在VM 1206内操作(即，在VM1206上执行)，VM 1206进而在主机计算机的管理程序1208上执行。
在一些实施例中，集群是可以在Kubernetes中创建和管理的小型可部署计算单元。集群包括一组一个或多个具有共享存储和网络资源的容器、以及如何运行容器的规范。在一些实施例中，集群的内容总是被共同定位和共同调度，并在共享上下文中运行。集群对特定于应用的逻辑主机计算机进行建模；它包含一个或多个彼此通信的应用容器。在一些实施例中，集群的共享上下文是一组操作系统命名空间(例如，Linux cgroup)。在集群的上下文中，各个应用可以适用进一步的子隔离。
每个集群的加速器驱动器1212具有对硬件加速器的直接访问1250，并且这个访问绕过VM 1206的硬件加速器驱动器1214和1216以及管理程序1208。在一些实施例中，管理程序1208在主机计算机1210的操作系统(未示出)之上执行。在这些实施例中，每个集群的加速器驱动器1212对硬件加速器1250的直接访问也绕过操作系统的硬件加速器驱动器。
为了与硬件加速器通信，在一些实施例中，每个应用1202通过在其集群上执行的RIC SDK 1230进行通信。例如，在一些实施例中，每个应用1202使用RIC SDK 1230的高级API来与硬件加速器1250通信。RIC SDK 1230然后将高级API转换成与机器的驱动器1212通信所需的低级API，机器的驱动器1212进而将通信中继到硬件加速器1250。低级API由与硬件加速器1250的销售相关联的第一公司提供，而RIC SDK 1230由与RIC SDK 1230的分销相关联的第二公司提供。在一些实施例中，由RIC SDK 1230使用的低级API是在与硬件加速器1250相关联的API库1232中指定的API。
图13图示了实现一些实施例的方法的过程1300。响应于O-RAN组件指示CP或边缘应用执行要求应用使用其主机计算机的硬件加速器的操作而执行过程1300。下面将参考图14描述这个过程1300，图14图示了应用1202基于从E2节点1450接收的数据来执行操作。
如图13中所示，当应用1202(在1305处)从在主机计算机1410上执行的O-RAN E2单元1450接收数据时，过程1300开始。在一些实施例中，应用1202从E2单元1450订阅数据，并且在1305处接收到的数据是响应于这个订阅。在一些实施例中，这个订阅是通过分布式近RT RIC 1440进行的。在一些实施例中，应用1202的主机计算机1210和1410以及E2单元1450在一个SDDC中操作。在其它实施例中，这两个主机计算机1210和1410在两个不同的物理位置操作。例如，主机计算机1210在第一位置操作，而主机计算机1410在靠近O-RAN的小区站点的第二位置操作。在一些实施例中，第二位置不具有带硬件加速器的计算机，该硬件加速器执行包括接收到的操作在内的复杂操作。
通过(1)由在主机计算机1210和1410上执行的近RT RIC 1440和1445形成的分布式近RT RIC 1480，以及(2)在其集群1204上执行的RIC SDK 1230，应用1202(在1305处)从E2单元1450接收数据。应用1202然后(在1310处)使用硬件加速器1250来执行与操作相关联的一组计算。
为了与硬件加速器1250通信，应用1202使用由RIC SDK 1230提供的高级API。RICSDK 1230然后将高级API转换成与硬件加速器1250相关联的API库1232中指定的低级API。这些低级API然后由集群的驱动器1212通过其对加速器1250的直接、直通访问而传送到硬件加速器1250，这绕过了VM 1206的驱动器1214和1216以及管理程序1208。通过这个驱动器1212、API库1232中指定的API以及RIC SDK 1230，应用1202还接收由硬件加速器1250执行的操作(例如，计算)的结果。
应用1202(在1315处)将其操作的结果提供给一个或多个O-RAN组件，诸如提供了启动过程1300的数据的E2单元1450或SDL存储装置。这个结果通过RIC SDK 1230和分布式近RT RIC 1480提供。在其它实施例中，应用1202(通过RIC SDK 1230)将其操作的结果提供给在与使用硬件加速器1250执行操作的应用相同的主机计算机上或在另一个主机计算机上执行的另一个O-RAN E2单元或机器上操作的一个或多个其它应用(除了提供该应用对其执行其操作的数据的E2单元以外的应用)。在1315之后过程1300结束。
其它实施例在其它部署设置中针对O-RAN控制或边缘应用使用直通访问。例如，图15图示了CP或边缘应用1502的另一个示例，CP或边缘应用1502具有对其主机计算机1510的硬件加速器1550的直通访问以执行其计算中的一些(或全部)。在这个示例中，每个应用1502(1)在集群1504上执行，集群1504在VM 1506上执行，并且(2)使用这个VM 1506的加速器驱动器1512，VM 1506具有对其主机计算机1510的加速器1550的直接、直通访问。VM 1506在在主机计算机1510上操作的管理程序1508之上执行。VM的加速器驱动器1512绕过管理程序1508的硬件加速器驱动器1516。在一些实施例中，管理程序1508在主机计算机1510的操作系统(未示出)之上执行。在这些实施例中，VM的加速器驱动器1512对硬件加速器1550的直接访问绕过操作系统的硬件加速器驱动器。
为了使用硬件加速器1550，在一些实施例中，每个应用1502使用(在其集群1504上执行的)RIC SDK 1530的高级API来与硬件加速器1550通信。RIC SDK 1530将高级API转换成与VM的驱动器1512通信所需的低级API，VM的驱动器1512进而将通信中继到硬件加速器1550。在一些实施例中，RIC SDK 1530使用的低级API是在与硬件加速器1550相关联的API库1532中指定的API。这个API库1532是VM 1506的驱动器接口的一部分。
图16图示了CP或边缘应用1602的又一个示例，CP或边缘应用1602具有对其主机计算机1610的硬件加速器1650的直通访问以执行其计算中的一些或全部。在这个示例中，每个应用1602(1)在VM 1604上执行，VM 1604在主机计算机1610上操作的管理程序1606上执行，并且(2)使用其VM 1604的加速器驱动器1612，加速器驱动器1612具有对其主机计算机1610的加速器1650的直接、直通访问。
VM的加速器驱动器1612绕过管理程序1606的硬件加速器驱动器1616。在一些实施例中，管理程序1606在主机计算机1610的操作系统(未示出)之上执行。在这些实施例中，VM的加速器驱动器1612对硬件加速器1650的直接访问绕过操作系统的硬件加速器驱动器。
为了使用硬件加速器1650，在一些实施例中，每个应用1602使用RIC SDK 1630(在其VM 1604上执行)的高级API来与硬件加速器1650通信。RIC SDK 1630将高级API转换成与VM的驱动器1612通信所需的低级API，VM的驱动器1612进而将通信中继到硬件加速器1650。在一些实施例中，RIC SDK 1630使用的低级API是在与硬件加速器1650相关联的API库1632中指定的API。这个API库1632是VM 1606的驱动器接口的一部分。
普通技术人员将认识到，在其它实施例中，针对O-RAN控制或边缘应用的直通访问被用在其它部署设置中。例如，其它实施例中的应用不是在集群上操作，而是在容器上操作。然后，这些实施例使用其集群或VM的硬件加速器驱动器对用于控制或边缘应用的硬件加速器进行直通访问。在这些实施例中的一些当中，控制或边缘应用通过其相关联的RICSDK与硬件加速器通信，并通过其相关联的RIC SDK以及连接O-RAN组件和应用的分布式近RT RIC来与其它O-RAN组件通信(以接收数据并提供其对数据的处理结果)。在一些实施例中，这些实施例中的控制或边缘应用执行与图13的过程1300类似的过程。
上述对硬件加速器的直接、直通访问对于O-RAN来说相当有益。RIC旨在将过去经常嵌入在RAN软件(CU和DU)内的智能解耦，并将其移至云端。这样做的好处之一是在云中使用更先进的计算来进行xApp和边缘操作(例如，用于ML、深度学习、针对控制算法的强化学习等)。靠近小区站点的DU通常无法运行先进计算，原因是在每个小区站点放置GPU在经济上不可行，因为网络资本支出将非常高。
通过使用SDDC中的硬件加速器(例如，GPU、FPGA、eASIC、ASIC)，一些实施例在云中运行复杂的控制算法。此类xApp的示例包括上面所述的大规模MIMO波束赋形和多用户(MU)MIMO用户配对。一般而言，其计算可以受益于大规模并行化的任何xApp都将获得GPU或其它加速器的益处。ASIC的使用有利于信道解码/编码(turbo编码、LDPC编码等)。在一些实施例中，RIC通常与xApp位于同一工作器VM上。但是，在其它实施例中，RIC在不同的主机计算机上执行，使得需要GPU和其它硬件加速器的更多xApp可以在具有GPU和/或其它硬件加速器的主机上运行。
图17图示了一些实施例用来部署O-RAN应用的过程，O-RAN应用具有对其主机计算机的硬件加速器的直接直通访问。为了在主机计算机上安装应用，过程1700(在1705处)选择一组一个或多个安装文件，这组安装文件包括用于配置应用对主机计算机的硬件加速器的直通访问的描述。在一些实施例中，该组文件包括指定应用对其计算机的硬件加速器的直接、直通访问的一个描述文件。
过程1700使用(在1710处)该组安装文件基于与直通访问相关的描述来配置在主机计算机上执行的程序，以将来自与应用相关联的特定硬件加速器驱动器的调用传递到硬件加速器，而不经过在特定硬件加速器驱动器和硬件加速器之间在主机计算机上执行的硬件加速器的一组中间的一个或多个驱动器。这种配置允许应用在指示硬件加速器执行应用的操作并从硬件加速器接收操作结果时绕过该组中间的驱动器。
在一些实施例中，在1710处配置的程序是主机的操作系统，而在其它实施例中，它是在主机计算机上执行的管理程序。在其它实施例中，程序是虚拟机(VM)并且应用在在VM上执行的集群或容器上操作。过程1700(在1715处)通过处理在1705选择的剩余的一组安装文件来完成应用的安装，然后结束。在其它实施例中，过程1700执行程序的配置作为其最后的操作而不是作为其在1710处的第一个操作。在还有其它实施例中，它执行这个配置作为其中间的安装操作之一。
在执行选择和配置之前，一些实施例的部署过程将多个主机计算机中的主机计算机识别为应当在其上安装应用的计算机。一些实施例中的过程通过确定应用需要硬件加速器、识别各自包括硬件加速器的一组主机计算机以及从该组主机计算机中选择主机计算机来识别主机计算机。该过程通过以下操作选择主机计算机：(1)确定应用将需要与在所选择的主机计算机上执行的一组一个或多个其它应用通信，以及(2)当一组其它应用同时在主机计算机上执行时选择该主机计算机。应用与一组其它应用在所选择的主机计算机上的这种安装减少了应用与该组其它应用之间的通信延迟。
一些实施例使O-RAN控制或边缘应用的硬件加速器驱动器与由在与应用相同的主机计算机上执行的中间虚拟化应用(例如，管理程序)提供的虚拟化硬件加速器进行通信。例如，一些实施例的方法在主机计算机上部署虚拟化应用，用于在主机计算机上执行的几个机器之间共享主机计算机的资源。这个计算机具有第一组一个或多个物理硬件加速器。
该方法在几个机器上部署几个应用以针对一组O-RAN组件执行几个O-RAN相关操作。通过虚拟化应用，该方法定义由虚拟化应用映射到第一组物理硬件加速器的第二组两个或更多个虚拟硬件加速器。该方法为不同的应用指派不同的虚拟硬件加速器。该方法还配置应用以使用为其指派的虚拟硬件加速器来执行其操作。
在一些实施例中，所部署的机器是集群，并且应用被部署为在集群上执行。至少两个集群在在虚拟化应用之上执行的一个VM上执行。这个VM包括被配置为与用于在两个集群上执行的两个应用的两个不同的虚拟硬件加速器通信的硬件加速器驱动器。在其它实施例中，多个集群在在虚拟化应用之上执行的一个VM上执行，并且每个集群具有被配置为与指派给该驱动器的虚拟硬件加速器通信的硬件加速器驱动器。
图18图示了CP或边缘应用1802的示例，CP或边缘应用1802具有对由在它们的主机计算机1810上执行的管理程序1808定义的虚拟硬件加速器1852和1854的直通访问，以便执行它们的一些或全部计算。如图所示，每个应用1802在集群1804上执行，集群1804具有对虚拟加速器1852或1854进行直接、直通访问的加速器驱动器1812。每个集群1804在VM 1806内操作(即，在VM 1806上执行)，VM 1806进而在主机计算机1810的管理程序1808之上执行。
每个集群的加速器驱动器1812具有对虚拟加速器1852或1854的直接访问，并且这种访问绕过VM 1806的加速器驱动器1814和1816以及管理程序1808。在一些实施例中，管理程序1808在主机计算机1810的操作系统(未示出)之上执行。在这些实施例中，每个集群的加速器驱动器1812对虚拟加速器1852或1854的直接访问也绕过操作系统的硬件加速器驱动器。
如图所示，虚拟加速器1852和1854通过管理程序1808的加速器管理器1860与硬件加速器1850通信。加速器管理器1860允许虚拟加速器1852和1854(以及进而其相关联的应用1802)共享一个硬件加速器1850，同时使用这个加速器1850操作，就好像其专用于它们各自的应用以及集群1802和1804。这种硬件加速器1850的示例包括图形处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和结构化ASIC。
为了与其虚拟加速器1852或1854通信，在一些实施例中，每个应用1802通过在其集群1804上执行的RIC SDK 1830进行通信。例如，在一些实施例中，每个应用1802使用RICSDK 1830的高级API来与其虚拟加速器1852或1854通信。RIC SDK 1830然后将高级API转换成与每个机器的驱动器1812通信所需的低级API，驱动器1812进而将通信中继到虚拟加速器1852或1854。虚拟加速器1852或1854然后通过加速器管理器1860将通信中继到硬件加速器1850。
如上面参考图12所提到的，在一些实施例中，低级API由与硬件加速器1850的销售相关联的第一公司提供，而RIC SDK 1830由与RIC SDK 1830的分销相关联的第二公司提供。在一些实施例中，RIC SDK 1830使用的低级API是在与硬件加速器1850相关联的API库1832中指定的API。每个应用1802通过加速器管理器1860、其虚拟加速器1852或1854、其驱动器1812以及其RIC SDK 1830接收硬件加速器1850的操作结果。
已经描述了一些实施例的分布式近实时RIC和RIC SDK，下面描述一些实施例的MAC调度器和用户级追踪应用。在一些实施例中，部署一个或多个应用(例如，xApp)来执行MAC调度和/或用户级追踪。在一些实施例中，可以由在分布式近实时RIC之上运行的应用执行的MAC调度操作的示例包括波束赋形权重计算、RF状况预测和MU-MIMO配对建议。在一些实施例中，可以由在分布式近实时RIC之上运行的应用执行的用户级追踪功能的示例包括以下操作：(1)跟踪小区中的用户行为，(2)跟踪用户RF状况，(3)跟踪不同层(MAC、RLC、PDCP)中的用户数据流量性能，以及(4)跟踪用户RF资源消耗。在一些实施例中，用户级追踪应用的输出可由MAC调度器应用中的一个或多个使用。
图19图示了在分布式近实时RIC 1940之上操作的一组MAC调度器应用1905-1915的数据流。在一些实施例中，这些应用可以以上文参考图3-18描述的任何方式操作。MAC调度器应用包括波束赋形权重计算器应用1905、RF状况预测应用1910和MU-MIMO配对建议应用1915。
如图所示，这些应用1905-1915中的每一个通过分布式近实时RIC 1940从一个或多个DU 1920(如上所述，其为E2节点的示例)接收数据并向DU 1920提供输出数据。在不同的实施例中，MAC调度器应用1905-1915可以将它们的输出数据提供给从其接收到对应输入数据的(一个或多个)相同DU或从其接收到对应输入数据的(一个或多个)不同DU。
为了使应用1905-1915(或其它应用)之一从DU 1920或其它E2节点接收数据，在一些实施例中，应用经由分布式近实时RIC 1940向E2节点订阅特定类型的数据。应用向RIC发送订阅请求(例如，经由RIC SDK的一组连接性API)，RIC记录该请求。虽然图19中未示出，但是图3中所示的订阅管理服务352处置这些订阅请求并存储订阅信息(例如，来自哪些E2节点的哪些数据需要转发到哪些应用)。RIC生成订阅以发送到由发出请求的应用指定的一组一个或多个E2节点(以正确的E2格式)，并经由E2接口将这个数据发送到正确的节点。应用可以从一个或多个E2节点(例如，同一基站处的DU和CU，不同基站处的多个DU和/或多个CU等)请求数据。如果E2节点将订阅确认发送回RIC(即，指示它们将在请求的数据可用时提供该数据)，那么RIC使用存储的订阅信息来向(一个或多个)正确的发出请求的应用提供确认。
图20概念性地图示了分布式近实时RIC从E2节点向应用(例如，MAC调度器应用1905-1915中的一个或多个)提供订阅数据的一些实施例的过程2000。将参考图19部分地描述这个过程2000。
如图所示，过程2000开始于(在2005处)从E2节点接收数据。在一些实施例中，分布式近实时RIC 1940在E2终止接口1925处接收这个数据。这可以是E2节点提供给分布式近实时RIC的任何类型的数据，其示例在下面针对MAC调度器应用1905-1915进行描述。在一些实施例中，E2节点被指定为经由与分布式近实时RIC的报告接口暴露不同类型的数据。
过程2000然后(在2010处)基于所存储的订阅转发信息来识别订阅接收到的数据的一个或多个应用。当应用从一组特定的E2节点请求对特定类型的数据的订阅并且该订阅请求被(一个或多个)E2节点确认时，订阅转发信息被存储。在不同的实施例中，E2终止接口1925、订阅管理服务(这个图中未示出)或消息传递基础设施1930存储这个订阅转发信息，以便在E2节点(例如，DU 1920)和应用(例如，MAC调度器应用1905-1915)之间路由数据。接下来，过程2000(在2015处)向一个或多个识别出的应用提供数据。在一些实施例中，这个数据是经由消息传递基础设施1930(例如，如上所述的RIC SDK的各个方面)提供的。然后过程2000结束。
MAC调度器应用1905-1915使用来自E2节点的不同类型的输入数据来产生不同类型的输出数据，输出数据进而被提供回一个或多个E2节点(例如，给提供了输入数据的DU)。图21概念性地图示了分布式近实时RIC的一些实施例的过程2100，以将应用(例如，MAC调度器应用1905-1915之一)输出的数据提供给一个或多个E2节点(例如，一个或多个DU 1920)。将部分参考图19描述过程2100。
如图所示，过程2100开始于(在2105处)从应用接收输出数据。该应用可以是MAC调度器应用1905-1915之一、用户级追踪应用，或者向一个或多个E2节点提供回数据的另一个应用。下面将描述MAC调度器应用1905-1915给E2节点提供的数据的示例。在一些实施例中，数据是经由消息传递基础设施1930(例如，上述RIC SDK的各个方面)以指定数据将被发送到E2节点(例如，与被发送到另一个应用或存储在SDL存储装置中相反)的方式提供。
该过程然后(在2110处)识别需要接收数据的一个或多个E2节点。在一些实施例中，来自应用的数据指示分布式近实时RIC用来识别其目的地的数据类型。在其它实施例中，由分布式近实时RIC存储的订阅转发信息指示哪些应用将数据输出到哪些E2节点，并且使用这个来基于提供了输出数据的特定应用识别接收E2节点。如上所述，在不同的实施例中，这个信息可以由E2终止接口1925、订阅管理服务(图19中未示出)或消息传递基础设施1930存储。接下来，过程2100(在2115处)将数据发送到一个或多个识别出的E2节点(例如，经由E2终止接口1925)。然后过程2100结束。
如所指出的，不同的MAC调度器应用接收不同类型的数据并生成不同类型的输出数据。这些应用中的每一个从DU接收特定类型的数据(经由E2接口和RIC框架)并向DU提供其输出数据。这些应用还可以从其它源(例如，其它应用，诸如用户级追踪应用)接收其它信息(例如，执行比DU处可用的更复杂的操作)。
一些实施例的波束赋形权重计算器应用1905计算UE(例如，移动设备)的波束赋形权重矩阵或波束索引/波束标识符。这个权重矩阵或波束索引指定基站应当如何向UE发送信号。在一些实施例中，DU 1920使用矩阵来控制RU中的MIMO天线阵列增益/定相以用于用户数据发送和接收。在一些实施例中，DU 1920可以使用几种不同波束赋形方法中的任何一种，包括预定义的波束赋形、基于实时更新的权重的基于权重的动态波束赋形(波束赋形权重计算器应用1905为其计算权重)、基于实时更新的波束属性的基于属性的动态波束赋形(波束赋形权重计算器应用1905或其它应用可以计算属性)、以及基于信道信息的波束赋形。
从DU 1920(经由RIC)，波束赋形权重计算器应用1905接收与上行链路探测参考信号(UL SRS)相关的信息，诸如由DU 1920经由报告接口暴露的UL信道响应矩阵和/或相位(I)和正交(Q)数据。在一些实施例中，波束赋形权重计算器应用1905的输入可以包括基于UL SRS的多个选项，诸如原始SRS接收数据和来自信道估计的SRS信道响应矩阵。在一些实施例中，DU还指示其支持的波束赋形方法(例如，基于权重)以及方法相关信息，诸如波束赋形类型(例如，频率、时间或混合)以及波束的数量。
波束赋形权重计算器应用1905通过RIC计算并经由DU 1920的暴露的控制接口向DU 1920(例如，从其接收到UL SRS信道响应矩阵的同一DU)提供用于UE的波束赋形矩阵。在一些实施例中，提供给DU的信息包括一组UE标识符和指定UE的每个天线元件的I/Q数据的波束赋形权重矩阵(例如，对于每个UE)，或者应当用于某个UE的波束标识符。
在一些实施例中，波束赋形权重计算器算法评估到达用户的最优波束赋形权重。一些实施例使用基于信道模型的传统信号处理算法。可替代地或者联合地，可以使用利用原始数据输入的基于机器学习的算法，这在一些情况下要求来自DU 1920的反馈。在一些实施例中，输出的波束赋形权重矩阵还可以被映射到预先设计的波束集合中的波束索引。例如，基于机器学习的波束赋形计算可以查看用户所在的位置或确定某个区域中UE的人口密度，并基于此信息以不同的方式设计波束。例如，对于较密集的位置，波束赋形权重计算器应用1905可以提供具有较精确波束的权重矩阵，而对于较不密集的区域则要求较低的精度。类似地，波束赋形权重计算器应用1905可以考虑所携带的流量的类型，并设计波束赋形权重矩阵，以更好地保证更重要流量的可靠性。这些计算所需的数据可以来自DU、同一基站处的其它E2节点、其它应用等的组合。
一些实施例的RF状况预测应用1910计算UE的RF状况；即，对于即将到来(例如，下一个或不久的将来)的调度窗口，预测的下行链路(DL)和/或上行链路(DL)信道状况(例如，包括DL信号与噪声干扰和噪声比(SINR)、预编码器矩阵指示符(PMI)和秩)。RF状况预测应用1910从DU 1920(经由RIC)至少接收DU 1920经由报告接口暴露的DL和/或UL信道状况报告。信道状况报告可以包括宽带或子带信道质量信息(CQI)、PMI(用于用信号发送优选权重)和秩指示符(RI，用于指示层映射期间所需的层数)。在一些实施例中，用于RF状况预测应用1910的输入度量还可以包括支持信息，诸如UE距离、UE定位等(例如，从DU或从其它源接收的)。
RF状况预测应用1910计算并通过RIC向DU 1920(例如，从其接收到信道状况报告的同一DU)提供预测的UL和/或DL信道状况。在一些实施例中，输出度量可以包括针对即将到来(例如，下一个或不久的将来)的调度窗口预测的用户的信道状况、以及预测的下行链路和上行链路SINR、预编码矩阵(例如，如果适用的话)和SU-MIMO层。在一些实施例中，这些输出度量由DU用于物理下行链路控制信道(PDCCH)、物理下行链路共享信道(PDSCH)和物理上行链路共享信道(PUSCH)传输上的用户链路自适应。一些实施例利用基于信道和移动性模型的传统信号处理算法。可替代地或联合地，一些实施例还使用基于机器学习的算法，该算法使用数据输入和潜在的其它因素，诸如站点布局。
一些实施例的MU-MIMO配对建议应用1915确定UE配对建议并计算此类配对的SINR影响评估。这种配对建议指示哪些UE应当针对MU-MIMO操作进行配对。MU-MIMO配对建议应用1915从DU 1920(经由RIC)接收由DU 1920经由报告接口暴露的特定于UE的波束赋形权重矩阵或其它特定于UE的波束赋形数据(例如，波束索引)(例如，由波束赋形权重计算器应用1905计算的相同波束赋形权重矩阵)。在一些实施例中，MU-MIMO配对建议应用1915可以使用附加信息，诸如UE RF状况估计(例如，由RF状况预测应用1910计算的)、用户数据需求和其它支持性度量。
MU-MIMO配对建议应用1915计算并通过RIC经由DU 1920的暴露的控制接口向DU1920(例如，从其接收到UL SRS信道响应矩阵的同一DU)提供UE配对建议和SINR影响评估。在一些实施例中，每个配对建议包括标识应当配对的UE的一组UE标识符。可选地，一些实施例的配对建议包括配对中的每个UE的波束赋形权重或波束标识符以及配对中的每个UE的DL发送功率分配。如果该组UE与所指示的波束赋形权重和发射功率分配共同调度，那么一些实施例还包括针对每个UE标识符的SINR降低。
DU 1920可以使用这个信息来选择用于RF调度的用户并确定发送效率。一些实施例使用基于信息论和跨信道协方差评估的传统信号处理算法。可替代地或联合地，一些实施例使用基于机器学习的算法，该算法使用数据输入，这在一些情况下要求来自DU 1920的反馈。这种机器学习可以考虑附加信息；例如，在一些情况下，MU-MIMO配对建议应用1915可以避免对具有不同性能目标(例如，对于发送到这些UE的数据的不同重要性级别)的用户进行配对。
图22图示了用户级追踪应用2200以及在分布式近实时RIC 2215之上操作的其它应用2205和2210的数据流。在一些实施例中，这些应用可以以上面参考图3-18描述的任何方式操作。还应当注意的是，虽然仅示出了单个用户级追踪应用2200，但是一些实施例可以包括执行不同追踪操作的多个这样的应用。这些追踪操作可以包括以下操作：(i)跟踪小区中的用户行为，(ii)跟踪用户RF状况，(iii)跟踪不同层(MAC、无线链路控制(RLC)、分组数据汇聚协议(PDCP))中的用户数据流量性能、和/或(iv)跟踪用户RF资源消耗、以及其它跟踪/追踪功能。
一些实施例的用户级追踪应用2200通过分布式近实时RIC 2215从一个或多个DU2220(如上所述，其是E2节点的示例)接收数据并向其它应用2205和2210(其可以包括例如MAC调度器应用1905-1915中的任何一个)提供输出数据。作为示例，另一个应用可以对从用户级追踪应用2200接收到的用户数据性能执行分析，确定某些性能不足，并且修改RAN如何处理用户流量。在不同的实施例中，用户级追踪应用2200将其输出数据中的一些或全部提供给一个或多个DU 2220。
与MAC调度器应用1905-1915一样，用户级追踪应用2200经由分布式近实时RIC2215向DU 2220(或向其它E2节点)订阅特定类型的数据。应用2200向RIC发送订阅请求(例如，经由RIC SDK的一组连接性API)，RIC记录该请求。虽然图22中未示出，但是图3中所示的订阅管理服务352处理这些订阅请求并存储订阅信息(例如，来自哪些E2节点的哪些数据需要被转发到哪些应用)。RIC生成订阅以发送到由发出请求的应用指定的一组一个或多个E2节点(以正确的E2格式)，并经由E2终止接口2225将此数据发送到正确的节点。应用2200可以从一个或多个E2节点(例如，同一基站处的DU和CU、不同基站处的多个DU和/或多个CU等)请求数据。如果E2节点将订阅确认发送回RIC(即，指示它们将在请求的数据可用时提供该数据)，那么RIC使用存储的订阅信息来向(一个或多个)正确的发出请求的应用提供确认。
然后，数据可以由用户级追踪应用2200以与上面参考图20描述的方式类似的方式接收。在一些实施例中，DU暴露报告接口以向用户级追踪应用2200提供各种度量。这些度量可以包括选择的无线电资源控制(RRC)消息、用于MAC、无线电链路控制(RLC)和/或分组数据汇聚协议(PDCP)中的任何一个的流量总量和性能、RF状况信息、RF资源消耗和/或其它度量。在一些实施例中，基于用户行为和/或周期性报告来触发通过这些接口到RIC的消息。
如所指出的，在一些实施例中，来自用户级追踪应用2200的输出数据被提供给其它应用(例如，应用2205和2210)。如所指出的，输出数据可以包括针对以下的跟踪数据：(i)小区中的用户行为，(ii)用户RF状况，(iii)不同层(MAC、RLC、PDCP)中的用户数据流量性能，和/或(iv)用户RF资源消耗。MAC调度器应用中的机器学习算法可以使用此信息(例如，以执行更准确的波束赋形权重矩阵计算)。
数据可以在数据生成时从用户级追踪应用提供给这些其它应用，或者存储在RIC的数据存储装置中以供其它应用稍后检索。在图22中所示的示例中，用户级追踪应用2200经由分布式近实时RIC的消息传递基础设施2230直接向第一其它应用2205提供数据。上面描述了不同实施例中的这个消息传递基础设施的示例(例如，通过参考图6-9)。这使得数据可以被快速提供给其它应用2205。
如果使用用户级追踪数据的其它应用不尽快要求数据，那么在一些实施例中，用户级追踪应用2200经由共享数据层(SDL)2245将数据存储到数据存储装置2240中的位置。上面描述了根据一些实施例的SDL的操作(例如，参考图11)。当应用2210要求来自用户级追踪应用2200的数据时，这个应用2210可以经由SDL 2245从数据存储装置2240检索数据。
一些实施例的用户级追踪应用的一个示例包括QoS调度优化，其目标是调整RF资源的用户调度优先级以优化服务质量。本申请的一些实施例的输入包括来自用户订阅的服务质量目标。在一些实施例中，由应用使用的算法基于QoS目标和观察到的用户流量性能，并且可以用于确定用户的资源分配不足。在一些实施例中，算法格式可以是基于逻辑的或基于机器学习的。在一些实施例中，输出包括向MAC调度器应用发出的建议，以调整流量优先级或链路自适应，以便提高性能。
图23概念性地图示了利用其实现本发明的一些实施例的电子系统2300。电子系统2300可以是计算机(例如，台式计算机、个人计算机、平板计算机、服务器计算机、大型机、刀片计算机等)或任何其它类型的电子设备。这种电子系统2300包括各种类型的计算机可读介质和用于各种其它类型的计算机可读介质的接口。电子系统2300包括总线2305、(一个或多个)处理单元2310、系统存储器2325、只读存储器2330、永久存储设备2335、输入设备2340和输出设备2345。
总线2305笼统地表示所有系统、外围设备和芯片组总线，它们可通信地连接电子系统2300的众多内部设备。例如，总线2305将(一个或多个)处理单元2310与只读存储器2330、系统存储器2325和永久存储设备2335通信连接。
从这些各种存储器单元中，(一个或多个)处理单元2310检索为了执行本发明的过程要执行的指令和要处理的数据。在不同的实施例中，(一个或多个)处理单元2310可以是单个处理器或多核处理器。
只读存储器(ROM)2330存储(一个或多个)处理单元2310和电子系统2300的其它模块所需的静态数据和指令。另一方面，永久存储设备2335是读写存储器设备。这个设备2335是即使在电子系统2300关闭时也能存储指令和数据的非易失性存储器单元。本发明的一些实施例使用大容量存储设备(诸如磁盘或光盘及其对应的盘驱动器)作为永久存储设备2335。
其它实施例使用可移动存储设备(诸如软盘、闪存驱动器等)作为永久存储设备2335。与永久存储设备2335一样，系统存储器2325是读写存储器设备。但是，与存储设备2335不同，系统存储器3525是易失性读写存储器，诸如随机存取存储器。系统存储器2325存储处理器在运行时需要的指令和数据中的一些。在一些实施例中，本发明的过程存储在系统存储器2325、永久存储设备2335和/或只读存储器2330中。从这各种存储器单元中，(一个或多个)处理单元2310检索为了执行一些实施例的过程而要执行的指令和要处理的数据。
总线2305还连接到输入和输出设备2340和2345。输入设备2340使得用户能够向电子系统2300传送信息和选择命令。输入设备2340包括字母数字键盘和定点设备(也称为“光标控制设备”)。输出设备2345显示由电子系统2300生成的图像。输出设备2345包括打印机和显示设备，诸如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)。一些实施例包括用作输入和输出设备两者的设备，诸如触摸屏。
最后，如图23中所示，总线2305还通过网络适配器(未示出)将电子系统2300耦合到网络2365。以这种方式，计算机可以是计算机网络(诸如局域网(“LAN”)、广域网(“WAN”)或内联网或者是网络的网络(诸如互联网)的一部分。电子系统2300的任何或所有组件都可以与本发明结合使用。
一些实施例包括将计算机程序指令存储在机器可读或计算机可读介质(可替代地称为计算机可读存储介质、机器可读介质或机器可读存储介质)中的电子组件，诸如微处理器、存储装置和存储器。此类计算机可读介质的一些示例包括RAM、ROM、只读光盘(CD-ROM)、可记录光盘(CD-R)、可重写光盘(CD-RW)、只读数字多功能盘(例如，DVD-ROM、双层DVD-ROM)、各种可刻录/可重写DVD(例如，DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW等)、闪存(例如，SD卡)、mini-SD卡、micro-SD卡等)、磁性和/或固态硬盘驱动器、只读和可刻录盘、超密度光盘、任何其它光学或磁性介质，以及软盘。计算机可读介质可以存储可由至少一个处理单元执行并且包括用于执行各种操作的指令集的计算机程序。计算机程序或计算机代码的示例包括(诸如由编译器产生的)机器代码以及包括由计算机、电子组件或微处理器使用解释器执行的高级代码的文件。
虽然上述讨论主要涉及执行软件的微处理器或多核处理器，但一些实施例由一个或多个集成电路(诸如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA))执行。在一些实施例中，此类集成电路执行存储在电路本身上的指令。
如在本说明书中使用的，术语“计算机”、“服务器”、“处理器”和“存储器”全都指电子或其它技术设备。这些术语不包括人或人群。出于本说明书的目的，术语显示是指在电子设备上显示。如本说明书中使用的，术语“计算机可读介质”、“计算机可读介质”和“机器可读介质”完全限于以计算机可读的形式存储信息的有形物理对象。这些术语不包括任何无线信号、有线下载信号和任何其它短暂信号。
虽然已经参考许多具体细节描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将认识到，在不背离本发明的精神的情况下，本发明可以以其它具体形式实施。例如，多个图概念性地图示了过程。这些过程的具体操作可能不会按照所示和描述的确切次序执行。具体操作可以不是在一个连续的操作序列中执行，并且在不同的实施例中可以执行不同的具体操作。此外，该过程可以使用几个子过程来实现，或者作为更大的宏过程的一部分来实现。
而且，上述几个实施例仅示出了每个主机计算机一个硬件加速器。但是，普通技术人员将认识到，一些实施例的方法和体系架构可以用于提供对一个主机计算机上的多个硬件加速器的直接、直通访问。因此，本领域的普通技术人员将理解本发明不受前述说明性细节的限制，而是由所附权利要求限定。

Claims (32)

1.一种用于在云中执行无线电接入网络(RAN)功能的方法，该方法包括：
在部署于云中的主机计算机上的机器上执行的介质访问控制(MAC)调度器应用处：
经由RAN智能控制器(RIC)，从第一RAN组件接收数据；
使用接收的数据生成MAC调度输出；以及
经由所述RIC将所述MAC调度输出提供给第二RAN组件。
2.如权利要求1所述的方法，其中第一RAN组件和第二RAN组件是同一RAN组件。
3.如权利要求2所述的方法，其中RAN组件是开放RAN分布式单元(O-DU)。
4.如权利要求1所述的方法，其中第一RAN组件和第二RAN组件是不同的RAN组件。
5.如权利要求1所述的方法，其中MAC调度器应用是特定于用户装备(UE)的波束赋形应用。
6.如权利要求5所述的方法，其中：
从第一RAN组件接收的数据包括与上行链路探测参考信号(UL SRS)相关的信息；并且
所述MAC调度输出包括与特定于UE的波束赋形相关的信息。
7.如权利要求6所述的方法，其中：
与UL SRS相关的信息包括相位和正交(IQ)数据以及信道响应矩阵中的至少一个；并且
与特定于UE的波束赋形相关的信息包括波束赋形权重矩阵和波束索引中的至少一个。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述MAC调度器应用是UE射频(RE)状况预测应用。
9.如权利要求8所述的方法，其中：
从第一RAN组件接收的数据包括下行链路信道状况报告；并且
所述MAC调度输出包括针对即将到来的调度窗口的预测的下行链路信道状况。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述MAC调度器应用是多用户多输入多输出(MU-MIMO)配对建议应用。
11.如权利要求10所述的方法，其中：
从第一RAN组件接收的数据包括针对一组一个或多个UE的特定于UE的波束赋形信息；并且
所述MAC调度输出包括UE配对建议。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述RIC部署在主机计算机上。
13.如权利要求1所述的方法，还包括在接收数据之前：
经由所述RIC向第一RAN组件发送对该数据的订阅请求；以及
经由所述RIC从第一RAN组件接收订阅确认。
14.如权利要求13所述的方法，其中：
所述RIC通过所述RIC的一组API从MAC调度器应用接收订阅请求；
所述RIC将从MAC调度器应用接收到的订阅请求转换成第一RAN组件认识的格式的订阅请求。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述RIC从第一RAN组件接收数据，并基于所存储的关于MAC调度器应用对该数据的订阅的信息经由所述一组API将该数据引导至MAC调度器应用。
16.如权利要求1所述的方法，其中使用接收的数据来生成MAC调度输出包括将机器学习算法应用于接收的数据。
17.一种用于在云中执行无线电接入网络(RAN)功能的方法，该方法包括：
在部署于云中的主机计算机上的机器上执行的用户级追踪应用处：
经由RAN智能控制器(RIC)，从RAN组件接收数据；
使用接收的数据生成与至少一个用户的流量性能相关的信息；以及
将生成的信息提供给所述RIC。
18.如权利要求17所述的方法，其中将生成的信息提供给所述RIC包括将信息存储在所述RIC的数据库中以供不同应用稍后使用。
19.如权利要求18所述的方法，其中使用所存储的信息的所述不同应用在同一机器上执行。
20.如权利要求18所述的方法，其中使用所存储的信息的所述不同应用在不同的机器上执行。
21.如权利要求18所述的方法，其中所述信息由用户级追踪应用经由共享数据层(SDL)存储在所述RIC的数据库中，并且稍后由所述不同应用经由所述SDL检索。
22.如权利要求17所述的方法，其中将生成的信息提供给所述RIC包括经由所述RIC将生成的信息提供给不同应用，其中所述不同应用使用生成的信息。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述RIC包括消息传递基础设施，所生成的信息经由所述消息传递基础设施被提供给所述不同应用。
24.如权利要求17所述的方法，还包括在接收数据之前：
经由所述RIC向第一RAN组件发送对该数据的订阅请求；以及
经由所述RIC从第一RAN组件接收订阅确认。
25.如权利要求24所述的方法，其中：
所述RIC通过所述RIC的一组API从用户级追踪应用接收订阅请求；
所述RIC将从用户级追踪应用接收到的订阅请求转换成第一RAN组件认识的格式的订阅请求。
26.如权利要求17所述的方法，其中从RAN组件接收的数据包括以下中的至少一项：
(i)无线电资源控制(RRC)消息，(ii)一种或多种电信协议的用户流量总量和性能数据，(iii)用户射频(RF)状况数据，以及(iv)用户RF资源消耗数据。
27.如权利要求17所述的方法，其中生成的信息包括以下中的至少一项：关于小区中的用户行为的跟踪的数据、关于用户RF状况的跟踪的数据、关于一种或多种电信协议的用户数据流量性能的跟踪的数据、以及关于跟踪用户RF资源消耗的数据。
28.如权利要求17所述的方法，其中使用接收的数据生成与至少一个用户的流量性能相关的信息包括将机器学习算法应用于接收的数据。
29.一种存储程序的机器可读介质，所述程序在由至少一个处理单元实现时实现根据权利要求1-28中的任一项所述的方法。
30.一种电子设备，包括：
一组处理单元；
存储程序的机器可读介质，所述程序在由处理单元中的至少一个执行时实现根据权利要求1-28中的任一项所述的方法。
31.一种系统，包括用于实现根据权利要求1-28中的任一项所述的方法的部件。
32.一种包括指令的计算机程序产品，所述指令在由计算机执行时使得计算机执行根据权利要求1-28中的任一项所述的方法。
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