摘要: Option7的分离式部署, O-DU7的硬件白盒化, O-RU7的硬件白盒化


在一体式小基站的白盒化硬件的参考架构中,探讨了一体式和分体式的分类方法,以及5G一体式小基站硬件白盒化的参考架构。这里进一步探讨分体式小基站硬件白盒化的参考架构。


一、分体式/分离式架构的进一步分类

1. O-RAN分离式架构

所谓分体/分离架构:是指O-RU和O-DU在物理上彼此分离,不在同一个物理实体中。

O-DU和O-RU之间的接口称为Front Haul接口。


2. High-PHY和Low-PHY不同的部署选项

O-DU和O-RU在物理上的分离,就带来一个问题:

原先需要由专用的DSP数字信号处理器处理的PHY层协议,如何处置和安排?

先再看一下协议分层:

硬件白盒化的终极目标是协议功能都迁移到通用的计算机上。

L2 MAC层及之上:迁移到通用平台上,已经不是大问题。除了1ms/10ms定时外,从计算机处理和计算能力、实时处理角度来看,迁移到通用平台上没有太大的难点。

RF+天线:在较长的一段时间内,还将只能运行在嵌入式专用的硬件平台,这也没有太大的争议。

这里的关键是,原先需要专用的DSP数字信号处理的L1 PHY层,如何处理?

这是通用硬件和专用硬件的边界,边界是最容易有纠结和有纠纷的地方。

为此,在5G系统中,把L1 PHY层进一步分成了High-PHY和Low-PHY。

High-PHY是指L1中,与DSP没有直接的强相关性软件实体。

Low-PHY是那些与DSP有强相关性的软件实体。

根据把High-PHYLow-PHY部署DU或RU的方案不同,分为了4中选项:

如下称为Option6, Option7, Option8以及option7-8。

High-PHY和Low-PHY部署的方案不同,O-DU和O-RU之间的Front Haul接口协议也随之有差别,这是Front Haul比较复杂的一个最重要的原因,后续再用单独的章节讨论Front Haul接口协议的开放问题。


二、Option7部署选项

1. Option7-2的分离式扁平部署

在此部署中,把High-PHY部署在O-DU中,Low-PHY部署在O-RU中,这是O-RAN 5G新增加的方案。

O-RU7-2:

  • Low PHY
  • RF、天线。

O-DU的数字处理单元:

  • MACLLC层、
  • High-PHY
  • 同步时钟(频率和相位同步):

O-DU通过IEEE1588 client从O-CU获取时钟,同时通过IEEE1588给O-RU提供同步时钟。

虽然1588时钟同步协议是基于以太网的,但要产生MAC层调度所需要的1ms精度,10ms对齐的软件调度还需要其他层面的支持,这块是O-DU在通用硬件平台上实现的一个关键性的问题,后续再通过另外的专门的章节讨论。


2. Option7分离式分层部署

O-DU与O-RU之间可以通过FHGW相连,称为分层部署。

在广覆盖的应用领域,推荐通过FHGW(fronthaul Gateway)网关相连。

通过FHGW的多播和汇集功能,大量节省O-DU和O-RU之间的数据传输带宽。

在此方案中,O-DU和O-RU之间,虽然是以太网连接, 但网关要进行多播和汇集的是IQ数据,因此通用的以太网交换机是不合适的,eCPRI是这里的一种方案,把IO数据承载在UDP/IP/以太网之上。

这个网关,这时候,也被称为eCPRI交换机,或eCPRI Hub。


3. Option7部署下O-DU7的硬件白盒化

Option6部署时,是完全一样的

内存接口:DDR4

PCIe: PCIe v3或更高版本,用于连接DU所需要的硬件加速器。之所以选择PCIe这个接口,这是因为PCIe是通用计算机连接即插即用模块的标准接口。

串行ATA接口:支持SATA3或更高版本,用于连接硬盘设备,存放DU的所有软件代码和大数据。

SPI接口:用于连接Flash这样的存储设备。存放固件firmware和不易丢失的数据。

Video口:视频接口O-DU是可选项

USB 接口:用于连接本地的设备

Miscellaneous接口:Jtag,串口等调试口。

以太网接口:提供标准的1GbE/10GbE/25GbE/40GbE/100G的以太网口。

PCIe: PCIe是通用计算机硬件平台的标准扩展接口,在这里用于连接专用的硬件加速模块

Timing:时钟同步接口,这个接口是,无线接入网有特殊的要求,如何在通用x86硬件平台上解决这个问题,需要专门的章节来讨论。


4. Option7部署下Front Gateway(FHGW7)的硬件白盒化:

(1)FHGW7的硬件架构图

前向和后向接口:

这两个接口,都是普通以太网接口。

数字信号处理单元:

虽然上述接口是以太网,但以太网之上承载的High-PHY与Low-PHY交换的数据格式却是5G新定义的。eCPRI就在诞生在这里。

很显然FHGW7不是普通的以太网交换机,而是专用的数字信号处理单元,需要处理上图中的eCPRI协议层和IO user data层的数据,通常需要FPGA或专用的DSP来实现。

既然eCPRI是承载在以太网, 或者说是UDP之上的,为啥不像FHGW6,直接使用普通的以太网交换或路由器,在O-DU和O-RU之间转发以MAC层或IP层数据呢?

其根本原因是,为了降低O-DU和O-RU之间的数据传输流量,FHGW7还需要支持:

  • 下行:支持蜂窝小区级(Cell)的数据的广播,而不是MAC层或IP层的广播
  • 上行:支持蜂窝小区级(Cell)的数据的汇集,而不是MAC层或IP层的汇集

(2)FHGW功能模块图的接口

  • 数字处理单元:蜂窝小区级IQ数据的广播和汇集功能。
  • POE++:power over ethernet,通过POE接口,可以给RU进行远程供电。
  • DC/DC:直流电源转换。
  • CLK: 本地时钟
  • Memory:DDR3/4内存
  • SPI: SPI flash,用于存放固件。
  • Debug interface:串口、Jtag调试口。
  • Ethernet: 以太网接口。

5. Option7部署下O-RU7的硬件白盒化

(1)O-RU7的架构图

  • Ethernet以太网交换控制器
  • Timing Unit定时模块,包括本地晶振、本地锁相环和定时模块的参考时钟源,通常是IEEE 1588,也可以是GPS.
  • Digital Processing数字信号处理单元
  • RF Processing模拟射频信号产后护理单元

(2)O-RU7的功能图

RU RF处理单元:

​​ ​

  • ANT: 天线,用于把模拟的电磁波发送到空气中。
  • PA:主要功能是功率放大,一般用在发射机的最后一级,把无线高频模拟载波信号的功率放大,功率越大,发送的距离越远。
  • LNA: 低噪声放大器,主要用于接收电路设计中。因为接收电路中的信噪比通常是很低的,往往信号远小于噪声,通过放大器的时候,信号和噪声一起被放大的话非常不利于后续处理,这就要求放大器能够抑制噪声。
  • Transceiver ADC/DAC: 数模转换器,用于把模拟信号转换成数字信号。

数字信号处理单元:

Radio层数字信号处理单元

  • CFR: 是用来降低峰均功率比。
  • DPD: 是为了解决峰均功率比过大所导致的非线性问题。

L1 PHY数字信号处理单元

  • Low-PHY

O-RAN FH/1588

  • 1588客户端的时钟同步(频率和相位),给O-RU提供参考时钟。

结束语:

在Option7部署下,FHGW网关是非常重要的白盒化设备。

Nokia 5G小基站系统中,ASiR-sHub2.0就实现了该网关的功能。

ORAN专题系列-7:5G O-RAN 分体式小基站Option7硬件白盒化的参考架构相关推荐

  1. ORAN专题系列-9:5G O-RAN 分体式小基站Option7-8硬件白盒化的参考架构

    概述: Option7-8的分离式部署, O-DU7-8的硬件白盒化, O-RU7-8的硬件白盒化 在一体式小基站的白盒化硬件的参考架构中,探讨了一体式和分体式的分类方法,以及5G一体式小基站硬件白盒 ...

  2. ORAN专题系列-8:5G O-RAN 分体式小基站Option8硬件白盒化的参考架构

    概述: Option8的分离式部署, O-DU8的硬件白盒化, O-RU8的硬件白盒化 在一体式小基站的白盒化硬件的参考架构中,探讨了一体式和分体式的分类方法,以及5G一体式小基站硬件白盒化的参考架构 ...

  3. ORAN专题系列-6:5G O-RAN 分体式小基站Option6硬件白盒化的参考架构

    摘要: Option6的分离式部署, O-DU6的硬件白盒化, O-RU6的硬件白盒化 在一体式小基站的白盒化硬件的参考架构中,探讨了一体式和分体式的分类方法,以及5G一体式小基站硬件白盒化的参考架构 ...

  4. ORAN专题系列-4:一文说透什么是5G O-RAN的硬件白盒化

    摘要:什么是软件黑盒测试与白盒测试,什么是硬件白盒化,硬件白盒化的动机与挑战,硬件白盒化的五个阶段. 一.软件的黑盒测试和白盒测试 在了解什么是硬件白盒化前,不妨先了解一下成熟的软件测试中的白盒化概念 ...

  5. ORAN专题系列-1:什么是开放无线接入网O-RAN

    这篇文章将回答如下几个问题:什么是无线接入网RAN? 什么是开放无线接入网ORAN? ORAN与5G的关系? ORAN提出的动机?ORAN的参与方?以及ORAN的技术目标?ORAN联盟的组织架构? 目 ...

  6. ORAN专题系列-0: O-RAN快速索引

    专题一:O-RAN的快速概述 <ORAN专题系列-1:什么是开放无线接入网O-RAN>ORAN专题系列-1:什么是开放无线接入网O-RAN_文火冰糖的硅基工坊的博客-CSDN博客_什么是o ...

  7. ORAN专题系列-30:5G基站如何升级到O-RAN基站 - FHGW(FrontHaul Gateway)的时钟同步系统

    作者主页(文火冰糖的硅基工坊):文火冰糖(王文兵)的博客_文火冰糖的硅基工坊_CSDN博客 本文网址:https://blog.csdn.net/HiWangWenBing/article/detai ...

  8. ORAN专题系列-2:O-RAN的系统架构

    摘要:构建O-RAN系统架构的基本原则,O-RAN系统的总体架构,O-RAN系统的新增的逻辑网元,O-RAN系统新增的接口, O-RAN标准对5G系统的影响. 1. 构建开放无线接入网O-RAN系统架 ...

  9. ORAN专题系列-14:2020年最新O-RAN商业和技术进展深入观察-1

    摘要:本文将从参与者的角度,观察O-RAN生态系统中的各个利益方以及他们的立场.态度以及他们所采取动作,包括中国移动.AT&T等传统的大型电信运营商,也包括华为.Nokia等老牌的RAN设备供 ...

最新文章

  1. java中注解的使用与实例 (二)
  2. 手把手教你学Dapr - 4. 服务调用
  3. Android View系列(二):事件分发机制源码解析
  4. centos网络隔一段时间就断_计算机网络总结
  5. 在ubuntu16.04上安装java和elastic search
  6. flask对mysql数据库增删改查_flask后台框架1.4(mysql配置+数据库增删改查)-Go语言中文社区...
  7. VsCode配置Python项目的setting.json和launch.json两个配置文件
  8. 从零学ELK系列(六):Docker安装Logstash(超详细图文教程)
  9. SpringBoot基础教程1-1-2 配置文件介绍
  10. 【CCCC】L2-016 愿天下有情人都是失散多年的兄妹 (25分),,搜索公共祖先
  11. Div 在页面中居中
  12. 微信小程序云开发教程-云函数操作数据库-增、查
  13. JavaScript的setTimeout与setInterval执行时机
  14. 《早起的奇迹》(死过一次的人生赢家)
  15. microsoft store 微软应用商店打不开?所有教程都尝试了一遍,居然是因为这个
  16. 三种方法求解Fibonacci(斐波那契)数列
  17. 三菱Fx系列PLC的编程口协议
  18. 离散数学——图论中图的同构的应用
  19. 汽车电子学习【车载网络CAN/LIN】
  20. [Android] 极致小巧的VIA浏览器TV版才521K,给智能电视武装起来

热门文章

  1. 个人计算机与PLC的工作方式有什么不同,plc的工作方式
  2. 163、QQ邮箱收不到Github的邮件解决方法
  3. SCEA 的考试经验(转)
  4. Elasticsearch学习---Term query和Match query
  5. Vue + ant design 实现嵌套子表格
  6. [系统测试]EVEREST Ultimate Edition 2006(硬件检测) V4.20 Build 1245 BETA 绿色特别版
  7. Web迅雷(xunlei)0day漏洞曝光
  8. 甘肃省计算机专业和电子专业学院,甘肃电子工程技术学校
  9. 大气商务公司新年计划精美PPT模板共享
  10. 关于无线网卡的红色叉