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   2 .. SPDX-License-Identifier: CC-BY-4.0
   3
   4
   5 O-DU High Overview
   6 *********************
   7
   8 O-DU High Architecture
   9 ======================
  10
  11 O-DU implements the functional blocks of L2 layer of a 5G NR protocol stack in SA(StandAlone) mode.
  12 These layers primarily include NR MAC, NR Scheduler and NR RLC layers.
  13
  14 O-DU modules are developed as shown in the below diagram.
  15
  16 .. figure:: ODUArch.jpg
  17   :width: 600
  18   :alt: Figure 1 O-DU High Architecture Diagram
  19
  20   Figure 1 - O-DU High Architecture Diagram
  21
  22 O-DU High Thread Architecture
  23 -------------------------------
  24
  25 As shown in Figure 1, there are multiple entities within O-DU High. Modules sharing a
  26 given color belong to one thread. O-DU architecture can be defined at a thread
  27 level as follows:
  28
  29 - Thread 1: O-DU thread
  30
  31 - Thread 2: DU APP inclusive of Config Handler, DU Manager, UE Manager, EGTP Handler and ASN.1 Codecs
  32
  33 - Thread 3: 5G NR RLC DL and MAC (inclusive of 5G NR SCH and Lower MAC)
  34
  35 - Thread 4: 5G NR RLC UL
  36
  37 - Thread 5: SCTP Handler
  38
  39 - Thread 6: Lower MAC Handler
  40
  41
  42 O-DU High Modules
  43 --------------------------
  44
  45 DU APP
  46 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
  47 This module configures and manages all the operations of O-DU.
  48 It interfaces with external entities as follows:
  49
  50 - OAM:  DU APP interacts with OAM on the O1 interface for configuration, alarms and performance management.
  51
  52 - O-CU: DU APP interacts with O-CU for RAN functionalities over the F1 interface which is built on SCTP. Control messages are exchanged on the F1-C interface and data messages on the F1-U interface.
  53
  54 - RIC: DU APP interacts with RIC on E2 interface over SCTP.
  55
  56
  57 DU App submodules are as follows:
  58
  59 - Config Handler manages the configurations received on O1 interfaces and stores them within DU APP context.
  60
  61 - DU Manager handles all cell operations at the DU APP.
  62
  63 - UE Manager handles UE contexts at the DU APP.
  64
  65 - SCTP handler is responsible for establishing SCTP connections with O-CU, RIC on the F1AP and E2AP interfaces
  66   respectively.
  67
  68 - EGTP handler is responsible for establishing EGTP connection with O-CU for data message exchange on the F1-U
  69   interface.
  70
  71 - ASN.1 Codecs contain ASN.1 encode/decode functions which are used for System information, F1AP and E2AP messages.
  72
  73 5G NR RLC
  74 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
  75 This module provides services for transferring the control and data messages
  76 between MAC layer and O-CU (via DU App).
  77
  78 5G NR RLC UL and 5G NR RLC DL are the sub modules of this module that implement
  79 uplink and downlink functionality respectively.
  80
  81 5G NR MAC
  82 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
  83 This module uses the services of the NR physical layer to send and receive data
  84 on the various logical channels.
  85 Functions of the 5G NR MAC module are as follows:
  86
  87 - 5G NR MAC is responsible for multiplexing and de-multiplexing of the data on various logical channels.
  88
  89 - 5G NR SCH schedules resources in UL and DL for cell and UE based procedures.
  90   5G NR SCH is completely encapsulated within the 5G NR MAC i.e., all interactions of the 5G NR SCH is via the 5G NR MAC.
  91
  92 - Lower MAC interfaces between the MAC and the O-DU Low. It implements all the messages of FAPI
  93   specification. It has a receiver thread to handle messages from L1.
  94
  95
  96 O-DU Utility and Common Functions
  97 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
  98 These modules contain platform specific files and support O-DU High functionality and message exchanges.
  99
 100
 101 O-DU-High Interfaces
 102 ======================
 103
 104
 105 This section describes the other modules that O-DU High interfaces with, as shown in below diagram.
 106
 107 .. figure:: O-DUHighInterfaces.jpg
 108   :width: 600
 109   :alt: O-DU High Interfaces
 110
 111   Figure 2 - O-DU High Interfaces
 112
 113
 114 As shown in Figure 2, O-DU High interfaces with the following modules:
 115
 116 - O-CU: O-DU High communicates with O-CU on the F1AP interface. The control message exchanges are on F1-C while
 117   data message exchanges are on F1-U interfaces. The below F1AP messages on F1-C are implemented, as per
 118   3GPP 38.473-f60 v15.3:
 119
 120   - Interface Management
 121
 122     - F1 Setup
 123
 124     - gNB-DU Configuration Update
 125
 126     - F1 Reset
 127
 128   - UE Context Management
 129
 130     - UE Context Setup
 131
 132   - RRC Message Transfer
 133
 134     - Initial UL RRC Message Transfer
 135
 136     - DL RRC Message Transfer
 137
 138     - UL RRC Message Transfer
 139
 140     - RRC Delivery Report
 141
 142 - Near RT RIC: O-DU High communicates with Near RT RIC on the E2 interface. The below E2AP messages are
 143   implemented, as per ORAN WG3.E2AP v01.00:
 144
 145   - Global Procedures
 146
 147     - E2 Setup
 148
 149   - Near RT RIC Functional Procedures
 150
 151     - RIC Subscription
 152
 153     - RIC Indication
 154
 155 - O-DU Low: O-DU High communicates with O-DU Low on the FAPI interface. The below FAPI messages are supported,
 156   as per FAPI interface files shared by Intel:
 157
 158   - P5 messages - PHY mode control interface
 159
 160     - PARAM.request/PARAM.response
 161
 162     - CONFIG.request/CONFIG.response
 163
 164     - START.request
 165
 166     - STOP.request
 167
 168     - STOP.indication
 169
 170   - P7 messages - Main data path interface
 171
 172     - DL_TTI.request
 173
 174     - UL_TTI.request
 175
 176     - SLOT.indication
 177
 178     - UL_DCI.request
 179
 180     - TX_Data.request
 181
 182     - RX_Data.indication
 183
 184     - CRC.indication
 185
 186     - UCI.indication
 187
 188     - RACH.indication
 189
 190 - OAM: O-DU High communicates with OAM on the O1 interface.
 191
 192
 193
 194 O-DU High functionality
 195 ========================
 196
 197
 198 Cell Up and Broadcast Procedure
 199 --------------------------------
 200
 201 This section describes the cell-up procedure within O-DU High.
 202
 203 .. figure:: CellUpAndBroadcast.png
 204   :width: 720
 205   :alt: Cell Up and Broadcast Procedure
 206
 207   Figure 3 - O-DU High Cell Up and Broadcast Procedure
 208
 209
 210 As seen in the Figure 3,
 211 - The DU APP module of O-DU High sends F1 Setup Request to O-CU. This message contains a list of cells that the O-DU High has been configured with.
 212
 213 - The O-CU responds with F1 Setup Response. This message contains a list of cells which must be activated.
 214
 215 - The O-DU High scans the list of cells received and sends corresponding cell configurations to 5G NR MAC.
 216
 217 - 5G NR MAC, in-turn configures the 5G NR SCH. It also configures the O-DU Low via the Lower MAC module.
 218
 219 - On receiving the cell config response, DU APP sends a gNB DU Config Update towards the O-CU. The O-CU responds with
 220   gNB DU Config Update ACK towards the O-DU High.
 221
 222 - The DU APP now exchanges F1 Reset message with the O-CU to initialize the UE contexts.
 223
 224 - DU APP sends Cell Start Req towards 5G NR MAC. This message is translated by the Lower MAC into the FAPI message START.request towards the O-DU
 225   Low.
 226
 227 - On receiving START.request, O-DU Low begins to send slot indications towards 5G NR MAC via the lower MAC.
 228   The frequency of these slot indications is determined by the numerology(Mu) supported.
 229   5G NR MAC forwards these slot indications to the 5G NR SCH and DU APP modules.
 230
 231 - When the first slot indication reaches the DU APP, cell is marked as up.
 232
 233 - The 5G NR SCH, keeps tracking the SSB and SIB1 ocassions on receiving regular slot indications.
 234   On detecting the relevant ocassion, 5G NR SCH schedules SSB/SIB1 and forwards the DL Scheduling Information to 5G NR MAC.
 235
 236 - The 5G NR MAC mutiplexes the PDU and sends SSB/SIB1 packets towards the O-DU Low through the Lower MAC.
 237
 238
 239
 240 UE Related Procedure
 241 -----------------------
 242
 243
 244 The O-DU High supports
 245
 246 - All physical channels - PBCH, PRACH, PDCCH, PDSCH, PUSCH, PUCCH
 247
 248 - All control logical channels - UL CCCH, DL CCCH, UL DCCH, DL DCCH
 249
 250 - All control transport channels - BCH, UL-SCH, DL-SCH, RACH
 251
 252 The above channels are used to achieve the below messages:
 253
 254 - Cell broadcast of System Information which includes SSB and SIB1.
 255
 256 - RACH Procedure
 257
 258   - RACH Indication
 259
 260   - Random Access Response
 261
 262   - RRC Setup Request
 263
 264   - RRC Setup
 265
 266 - UE attach signalling flow
 267
 268   - RRC Setup Complete
 269
 270   - Registraton Request
 271
 272   - Security Mode Command
 273
 274   - Security Mode Complete
 275
 276   - Registraton Accept
 277
 278   - Registraton Complete
 279
 280   - Several NAS Message Exchanges
 281
 282   - RRC Reconfiguration
 283
 284   - RRC Reconfiguration Complete
 285
 286 Figure 4 below depicts the above call flow, inclusive of all interfaces:
 287
 288 .. figure:: UeAttach.png
 289   :width: 800
 290   :alt: O-DU High UE Attach Flow
 291
 292   Figure 4 - UE Attach Flow
 293
 294
 295
 296 OSC Testcases Supported
 297 =========================
 298
 299 The O-DU High partially supports below use-cases:
 300
 301 - Traffic Steering
 302
 303 - Health Check
 304
 305