Implementing the S1 Application Protocol in a Cloud Radio Access Network Environment

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2016-08-24
Department
Major/Subject
Tietoverkot
Mcode
S3022
Degree programme
TLT - Tietoliikennetekniikka (TS2005)
Language
en
Pages
58 + 7
Series
Abstract
Cloud Radio Access Network (C-RAN) development is one branch of fifth generation (5G) mobile network research. In C-RAN, most processing related to network operation is moved from the base stations to data center servers, thus providing flexibility and cost savings. The Aalto Radio Framework (ARF) software implements part of the Long Term Evolution (LTE) specification. It includes a partial implementation of a base station that implements the air interface. In LTE, a base station uses the S1 interface to communicate with the network core. The control plane of this S1 interface uses the S1 Application Protocol (S1AP). In this work, the S1AP is fully implemented as an independent module, which is then integrated into the ARF software. The S1AP is specified using Abstract Syntax Notation One (ASN.1). To implement a protocol specified with ASN.1, an ASN.1 compiler is used to generate encoder and decoder code from the abstract syntax. In this work, the open source asn1c compiler was used. However, the asn1c compiler does not support ASN.1 information object classes. This causes an incompatibility between asn1c and the S1AP abstract syntax, and workarounds had to be developed. This involved modifying part of the S1AP abstract syntax without altering the original meaning, and writing scripts to generate code from asn1c incompatible parts of the resulting abstract syntax. An (API) was also developed to provide a much easier to use interface to use S1AP without requiring knowledge of ASN.1. Use of this API was integrated into ARF to enable and facilitate further development into the S1 interface logic.

Radioverkon pilvitoteutuksen tutkimus on osa viidennen sukupolven mobiiliverkkojen tutkimusta. Radioverkon pilvitoteutuksessa suurin osa tukiasemien verkon toimintaan liittyvästä prosessoinnista pyritään siirtämään datakeskuksiin. Näin saavutetaan joustavuutta verkon toteutukseen ja kustannukset laskevat. Aalto Radio Framework (ARF) on ohjelmisto, joka toteuttaa osan LTE verkon toiminnasta. Se sisältää osittaisen toteutuksen tukiasemasta joka toteuttaa radio rajapinnan. LTE verkossa tukiasema keskustelee verkon ytimen kanssa S1 rajapinnan avulla. Tämän rajapinnan kontrollitaso käyttää S1AP protokollaa. Tässä diplomityössä toteutetaan kyseinen protokolla kokonaisuudessaan ja integroidaan se osaksi ARF ohjelmistoa. S1AP protokolla on määritelty Abstract Syntax Notation One (ASN.1) notaation avulla. ASN.1:n avulla määritelty protokolla voidaan toteuttaa ASN.1 kääntäjän avustuksella. ASN.1 kääntäjä muuntaa abstraktin notaation ohjelmakoodiksi, joka koodaa ja dekoodaa protokollan viestejä. Tässä diplomityössä on käytetty avoimen lähdekoodin ASN.1 kääntäjää nimeltä asn1c. Asn1c ei kuitenkaan täysin tue ASN.1:n informaatio luokka konseptia. Tämä aiheuttaa yhteensopimattomuuden S1AP:n abstraktin syntaksin ja asn1c kääntäjän välille. Tämän ongelman ratkaisemiseksi S1AP:n abstraktia syntaksia on muokattu asn1c yhteensopivampaan muotoon siten, ettei syntaksin alkuperäinen merkitys kuitenkaan muutu. Lisäksi on toteutettu skriptejä jotka jäsentävät osan tästä abstraktista syntaksista ja tuottavat ohjelmakoodia sen perusteella. Lisäksi tässä työssä toteutettiin uusi ohjelmisto rajapinta, joka tarjoaa helppokäyttöisen käyttöliittymän S1AP:n käyttämiseen. Tämä rajapinta ei myöskään vaadi ASN.1:n tuntemusta. Lopuksi S1AP toteutus integroitiin ARF ohjelmistoon, joka mahdollistaa ja helpottaa S1 rajapinnan toiminnallisen logiikan jatkokehitystä.
Description
Supervisor
Jäntti, Riku
Thesis advisor
Ruttik, Kalle
Keywords
S1, S1AP, C-RAN, ASN.1, asn1c
Other note
Citation