Overview of Slingshot¶
(1) Goals
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最小化蜂窝连接中断：
- 在故障转移或升级期间，确保用户停机时间小于10毫秒
- 使其与常规的越区切换（handover）影响相当
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对现有vRAN组件透明：
- 由于vRAN栈高度复杂且由不同供应商提供，Slingshot不能依赖任何特定的代码实现，无需修改现有软件
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低资源和性能开销：
- 边缘数据中心的计算资源有限，该设计必须产生极低的计算开销
- 且绝不能违反PHY严格的实时延迟要求
(2) Core Mechanism & Architecture
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无状态的PHY迁移：
- 利用系统将短暂计算或I/O中断视为常规无线信号衰减的洞察，Slingshot实现了一种轻量级、无状态的“PHY迁移”机制
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中间件架构：
- 为了在不修改现有组件的情况下管理协议流量，Slingshot引入了两个关键的中间件（shim layers）
- 分别位于: RU与PHY之间 + L2与PHY之间
3.1 Challenges¶
C-1：最小化中间件与备用PHY的开销
传统的软件前传中间件会降低覆盖半径并增加CPU负担，而直接复制主PHY的工作来维持备用PHY会导致100%的额外计算开销
C-2：透明的流量管理与故障检测
在不修改RU固件、L2软件以及不向PHY添加传统心跳机制的前提下，实现两类流量的管理和故障的快速检测
C-3：正确处理RAN协议
vRAN组件多为来自不同供应商的闭源黑盒，且RAN协议极其复杂，这为设计具有互操作性的弹性机制带来了巨大挑战
3.2 Key Ideas¶
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I-1：可编程交换机内的前传中间件:
- 利用边缘数据中心交换机的天然位置优势，在不增加额外计算资源和延迟的情况下，在交换机数据平面处理高达数Tbps的前传流量并执行流量迁移
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I-2：交换机内快速故障检测:
- 将健康的实时vRAN层（如PHY）在每个时隙（TTI）必发的数据包流作为天然的“心跳”
- 通过监控数据包间隙即可在不修改代码的情况下检测到PHY故障
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I-3：基于软件的L2-PHY FAPI中间件 (Orion):
- 在共享的FAPI接口处进行拦截
- Orion通过发送无实际信号处理任务的“空（null）FAPI消息”来低成本地维持辅助PHY存活
- 对L2和PHY完全隐藏辅助PHY的存在与迁移过程
3.3 PHY Migration with Slingshot¶
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正常运行阶段:
- 前传中间件将流量发给主PHY
- Orion向主PHY发送正常的FAPI消息，向辅助PHY发送“空”消息以维持其热备用状态
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故障与迁移阶段:
- 当主PHY发生故障时，前传中间件通过数据包间隙实时检测到故障，并通知L2侧的Orion
- Orion随后实时重新配置前传中间件将流量导向辅助PHY，并将FAPI消息也切换至辅助PHY，从而完成迁移
- 整个过程不会将主PHY的任何状态转移给辅助PHY