CN100438506C

CN100438506C - 通用公共无线接口数据传输方法及其设备和系统

Info

Publication number: CN100438506C
Application number: CNB2006101473544A
Authority: CN
Inventors: 包盛花
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2026-12-15
Also published as: WO2008071131A1; CN101005450A

Abstract

本发明涉及无线通信领域，公开了一种CPRI接口数据传输方法及其设备和系统，使得CPRI数据的传输成本得以降低。本发明中，发送端将CPRI数据调整为适应于以太网传输的帧后，在以太网网线上发送，接收端在以太网网线上接收调整后的帧，并根据与发送端对应的调整方式将调整后的帧恢复为CPRI帧，得到CPRI数据。在传输一个数据包的CPRI数据之前，先通过IQ带宽传输帧头；在不同数据包之间，通过IQ带宽传输帧间隙。

Description

通用公共无线接口数据传输方法及其设备和系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及通用公共无线接口数据传输技术。

背景技术

通用公共无线接口(Common Public Radio Interface，简称“CPRI”)是由行业合作多家公司公开发表的关于移动通信无线基站内部关键接口的规范。CPRI规范是业界关于这个关键接口的一个公共规范，提供了一套基站关键内部接口的通用标准。CPRI负责定义无线设备控制器(Radio EquipmentController，简称“REC”)与无线设备(Radio Equipment，简称“RE”)之间的无线基站的关键内部接口。制定该标准的目的在于创建一个面向蜂窝基站的开放型市场，从而大幅度地减少长期以来一直与基站设计相伴的庞大的开发工作量和昂贵的成本。

CPRI行业合作专注于一个关于第三代(3rd Generation，简称“3G”)移动通信系统基站的设计，该设计通过指定一个新的接口把无线基站分成一个无线部分和一个控制部分。这使得基站的各个部分都能更好地从各自领域的技术进步中获益。

为使整个无线产业受益，CPRI规范可以被通过公开的渠道获得。对网络运营商而言，关键的好处是可以获得更丰富的无线基站产品系列并且以更短的推向市场的时间适应于所有网络部署规划。CPRI规范同时也使得基站制造商和部件供应商可以专注于其核心竞争力相关的研究和开发活动中。CPRI规范也可用于新架构，而且不受限于模块尺度或者预先定义的功能划分。

CPRI行业合作不仅能使基站制造商能够把精力集中在核心技术能力的研发上，并且能够使用于不同厂商制造的设备。该规范带来的最主要的益处是，让被引入的新技术得以更快的发展，并且使基站制造商能够为运营商提供更加丰富的产品系列，同时以更短的时间将产品投向市场。同时运营商也会受益于更加广泛的产品选择、更加灵活的解决方案和网络部署效率的进一步提高。

CPRI的创始企业将齐心致力于开创一个竞争性的移动网络零部件行业，并且通过开放CPRI接口，使整个无线行业受益。CPRI将对现有的标准化组织，如第三代移动通信合作伙伴项目(3rd Generation Partnership Project，简称“3GPP”)起到补充作用，其开发的通用接口将被应用于移动系统的无线基站产品中。

对于3G移动通信系统，比如宽带码分多址(Wideband Code DivisionMultiple Access，简称“WCDMA”)，CPRI规范用于实现主基站和射频远端单元(Radio Remote Unit，简称“RRU”)之间的第一、二层(L1、L2)通信协议。基于CPRI规范，可以提高主基站和RRU之间接口的通用性，也有利于不同厂商的主基站和RRU之间实现互联。

其中，RRU是根据3GPP R99/R4FDD协议开发的室外型RRU，功能上属于主基站的RRU。RRU可以通过光接口或电接口与主基站连接，共享主基站的基带处理和主控时钟资源。根据主基站与RRU的放置位置、工程施工成本和光纤资源决定组网方式、传输距离及传输带宽的选择。对于远距离拉远(大于500m)，在光纤易于获得或铺设成本低的情况下，可以通过拉远组建宏蜂窝基站。

主基站和RRU之间采用光纤进行连接，实现基带IQ数据的传输，光纤拉远方案的示意图如图1所示。图2为CPRI协议中122.88Mbit/s的基本帧结构示意图，CPRI基本帧为16(位宽)×16(16个时钟周期)。IQ数据有两种映射方式，采用紧凑位置方式即所有A×C一个紧接着一个放在IQ Block中，其中，A为天线数，C为载波数。

在灵活方式下，对于下行方向而言，每个天线的比特数为2(IQ)×m(下行方向IQ数据位宽，单位bit)＝2m bit。基本帧格式如图3，从图中可以看出，在1.2288Gbit/s情况下，下行方向最多支持的A×C数为：(32-2)×8/(2×m)即120/m后向下取整的值。例如，m＝14bit，则下行方向最多支持的A×C数为8个。对于上行方向而言，每个天线的比特数为2(双采样)×2(IQ)×n(上行方向IQ数据位宽，单位bit)＝4n bit。在1.2288Gbit/s情况下，上行方向最多支持的A×C数为：(32-2)*8/(4*n)即60/n后下取整的值，基本帧格式如图4，图中是1.2288Mbit/s线速率情况下，n＝6时，上行方向最多支持10个A×C的结构示意图。

虽然通过光纤拉远可以实现主基站与RRU之间的CPRI数据传输，但要求设备对接时使用光模块，因此设备成本较高，尤其在短距离传输时，铺设成本高，施工难度大。

发明内容

本发明各实施方式要解决的主要技术问题是提供一种通用公共无线接口数据传输方法及其设备和系统，使得CPRI数据的传输成本得以降低。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种通用公共无线接口数据传输方法，包含以下步骤：

发送端将通用公共无线接口CPRI帧调整为适应于以太网传输的帧后，在以太网网线上发送；

接收端在以太网网线上接收调整后的帧，并根据与发送端对应的调整方式将调整后的帧恢复为CPRI帧，得到CPRI数据。

本发明的实施方式还提供了一种发送设备，包含：

调整模块，用于将CPRI帧调整为适应于以太网传输的帧；和

发送模块，用于将调整后的帧在以太网网线上发送。

本发明的实施方式还提供了一种接收设备，包含：

接收模块，用于在以太网网线上接收调整后的CPRI帧；和

数据获取模块，用于根据与发送设备对应的调整方式恢复出CPRI帧，得到CPRI数据。

本发明的实施方式还提供了一种通用公共无线接口数据传输系统，包含上文至13中任一项发送设备，和/或上文或15的接收设备。

本发明各实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

发送端将CPRI数据调整为适应于以太网传输的帧后，在以太网网线(如双绞线)上发送，接收端在以太网网线上接收调整后的帧，并根据与发送端对应的调整方式将调整后的帧恢复为CPRI帧，得到CPRI数据。使得CPRI数据能在更低廉的双绞线上传输，降低了CPRI数据的传输成本。而且，由于双绞线的施工难度小，对建筑物的破坏小，铺设成本很低，因此具有很大的工程施工优势。

由于在以太网网线上传输的帧必须要有帧头和帧间隙，因此，在传输一个数据包的CPRI数据之前，先通过IQ带宽传输帧头；在不同数据包之间，通过IQ带宽传输帧间隙，实现了CPRI数据在以太网网线上的传输。

在线速率为1.2288Gbps情况下，一个CPRI的超帧的长度是8192字节，正好小于千兆以太网(Gigabits Ethernet，简称“GE”)物理层芯片支持的最大基本帧长度10KB，因此，以CPRI协议中的超帧为GE物理层芯片支持的一个基本帧，使得发明方案在对现有协议的改动较小的情况下得以实现。如果CPRI协议的超帧长度大于以太网物理层芯片支持的最大基本帧长度，则通过对CPRI协议的超帧分段，使得每段长度小于或等于所述太网物理层芯片支持的最大基本帧长度，从而使得本发明方案得以实现。

发送端和接收端分别为主基站和RRU，或分别为RRU和主基站，也就是说，主基站和RRU之间可以以太网网线进行连接，而无需采用成本较高的光纤进行连接，实现了主基站和RRU之间的数字信息在非屏蔽双绞线上的短距离传输，从而降低了CPRI数据的传输成本。

附图说明

图1是根据现有技术中光纤拉远方案示意图；

图2是根据现有技术中CPRI协议的122.88Mbit/s的基本帧结构示意图；

图3是根据现有技术中下行CPRI基本帧数据结构示意图；

图4是根据现有技术中上行CPRI基本帧数据结构示意图；

图5是根据本发明第一实施方式的CPRI数据传输方法流程图；

图6是根据本发明第一实施方式中CPRI超帧格式调整示意图；

图7是根据本发明第一实施方式中GMII格式的时序示意图；

图8是根据本发明第二实施方式中CPRI超帧格式调整示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

在本发明的实施方式中，发送端如主基站，将CPRI帧调整为适应于以太网传输的帧后，在以太网网线上发送给RRU，RRU在以太网网线上(如双绞线)接收调整后的帧，并根据与主基站对应的调整方式将调整后的帧恢复为CPRI帧，得到CPRI数据。其中，发送端通过以下方式调整CPRI帧：在传输一个数据包的CPRI数据之前，先通过IQ带宽传输帧头；在不同数据包之间，通过IQ带宽传输帧间隙。因此，采用双绞线的RRU拉远，可通过使用成熟的百兆或千兆以太网物理层芯片配合接口转换逻辑实现。

下面对本发明的第一实施方式进行详细阐述，本实施方式涉及CPRI数据传输方法，在本实施方式中，发送端和接收端分别为主基站和RRU，或分别为RRU和主基站，具体流程如图5所示。

在步骤510中，发送端将CPRI帧调整为适应于以太网传输的帧。具体地说，GE物理层芯片支持的最大基本帧为10kB，而在线速率为1.2288Gbps的情况下，一个CPRI的超帧的长度是8192字节，正好小于10KB。因此，以CPRI协议中的超帧为GE的一个基本帧。由于CPRI侧需要通过逻辑转换实现和以太网芯片提供千兆位媒介独立接口(Gigabyte Media IndependentInfterface，简称“GMII”)/节省管脚数量的千兆位媒介独立接口(Reducedpin-count version of Gigabit Media Independent Interface，简称“RGMII”)接口的对接，因此，为了支持GE接口的格式要求，需要对CPRI模块输出的超帧格式做一些调整，使得CPRI数据能够在GE接口上传输。

由于以太网传输是基于基本帧的传输，一个物理层的基本帧最基本的结构是帧头(7个0x55+1个0xD5)+数据+帧间隙(Inter Package Gap，简称“IPG”)，其中，IPG至少为96个Bit Time(比特时间)，即12个字节。也就是说，在以太网的帧结构中，帧头和IPG是必不可少的，因此，本实施方式需要牺牲IQ带宽来实现基于GE的CPRI数据传输。

首先，以CPRI超帧为GE的传输帧来分析带宽情况，在本实施方式中，以时钟为61.44MHz，上行一个A×C＝2(双采样)×2(IQ)×6(数据位宽)比特，即24比特，下行一个A×C＝2(IQ)×14(数据位宽)比特，即为28比特为例进行说明。

1.2288Gbps的CPRI带宽中，控制面带宽占：2字节×8比特×256(码片chip)×150(超帧)×100(10ms)＝61.44Mbps；若将超帧调整为适应于以太网传输的帧，即GE的帧，则GE的帧的帧头和IPG会占用IQ带宽(每个超帧占用20字节)，占用带宽量为：20字节×8比特×150(超帧)×100(10ms)＝2.4Mbps；除去控制面和GE的帧头与IPG带宽，1.2288G的CPRI带宽中真正可用于传输IQ数据的带宽为：1228.8M×(4/5)-61.44M-2.4M＝919.2Mbps。因此，上行方向支持的最多A×C数为9个：919.2M/[2(双采样)×2(IQ)×6(数据位宽)×256(chip)×150(超帧)×100(10ms)]＝9(向下取整后的值)；下行方向上支持的最多A×C数为8个：919.2M/[2(IQ)×14(数据位宽)×256(chip)×150(超帧)×100(10ms)]＝8(向下取整后的值)。

接着，以上行方向A×C数为6个为例，对CPRI帧的调整方式进行说明，当上行方向A×C数为6个时，对CPRI协议格式的改动最小，如图6所示，其中，斜线部分为2个字节的控制字；格子部分为8个字节的调整后的帧的帧头；横线部分为12个字节的调整后的帧的IPG。当然，IPG也可以大于12个字节，但为了尽可能地节约IQ带宽，本实施方式中的IPG为12个字节。也就是说，在传输一个数据包的CPRI数据之前，先通过IQ带宽传输帧头；在不同数据包之间，通过IQ带宽传输IPG。

具体地说，如图6所示，以一个超帧为一个GE帧，超帧中的第一个chip的前8个字节的IQ位置被帧头占用，故对应的IQ位置向后偏移8字节位置。超帧中的最后一个chip的最后10字节的空间加上下一个超帧的第一个chip的BC50位置(即第一个chip的前两个字节)，共12字节空间用来传输IPG。由此可见，通过对CPRI帧的调整，可以使得CPRI数据能够在以太网网线上进行传输。

接着，进入步骤520，发送端在以太网网线上发送调整后的帧。具体地说，802.3协议中规定的GE物理层接口GMII的基本帧发送时序如图7所示，其中，TXC/RXC是发送时针/接收时针；TXEN/RXDV是发送使能/接收有效指示；TXD/RXD是发送数据/接收数据；TXER/RXER是发送错误指示/接收错误指示。发送端在GMII发送调整后的帧，并在发送IPG时，将GMII的发送时序中的发送使能信号TXEN/RXDV设为无效，即拉低GMII的发送时序中的TXEN/RXDV，如图6所示。

由于本实施方式将CPRI数据在更低廉的以太网网线(如双绞线)上进行传输，避免了主基站和RRU对接时使用光模块，因此，可使得CPRI数据的传输成本得以降低。而且，与传统的采用光纤拉远方案相比，双绞线的施工难度小，对建筑物的破坏小，铺设成本很低，具有很大的工程施工优势。另一方面，运营商投资的下一个重点正是室内覆盖的解决方案，发达国家3G的主要潜在业务是数据业务，数据业务发生在室内的比例很高，而通过室外覆盖室内无法满足需求。采用Pico(微微基站)RRU并利用大楼综合布线系统是实现室内覆盖是一个有效的解决方案，而由于双绞线具有价格便宜，易于施工等优点，已经在大楼综合布线系统中大量使用。因此，通过双绞线实现RRU与主基站的互联，可以借助双绞线的工程优势，以较低的成本实现大楼的室内覆盖建网。

接着，进入步骤530，接收端在以太网网线上接收调整后的帧。由于发送端将CPRI帧调整为适应于以太网传输的帧后，在以太网网线上发送给接收端，因此，接收端相应地需要在以太网网线上接收调整后的帧。

接着，进入步骤540，接收端根据与发送端对应的调整方式将调整后的帧恢复为CPRI帧，得到CPRI数据。当发送端为主基站时，接收端即为RRU；当发送端为RRU时，接收端即为主基站，由此可见，主基站和RRU之间无需采用成本较高的光纤进行连接，可以通过成本更低廉的双绞线传输CPRI数据，实现了主基站和RRU之间的数字信息在非屏蔽双绞线上的短距离传输，从而降低了CPRI数据的传输成本。

由于在本实施方式中，一个CPRI的超帧的长度是8192字节，正好小于GE物理层芯片支持的最大基本帧长度10KB，因此，以CPRI协议中的超帧为GE物理层芯片支持的一个基本帧，使得本实施方式在对现有协议的改动较小的情况下得以实现。需要说明的是，如果CPRI协议的超帧长度大于GE物理层芯片支持的最大基本帧长度，则通过对CPRI协议的超帧分段，使得每段长度小于或等于所述太网物理层芯片支持的最大基本帧长度，从而使得本实施方式得以实现。

本发明的第二实施方式涉及CPRI数据传输方法，本实施方式与第一实施方式大致相同，其区别仅在于，在第一实施方式中，以上行方向的A×C数为6个为例对CPRI帧的调整进行说明，而在本实施方式中，以上行方向的A×C数为9个为例对CPRI帧的调整进行说明。

具体地说，若上行方向的A×C数为9个，即每个chip中A×C的IQ占：9×2(双采样)×2(IQ)×6(数据位宽)比特＝216比特＝27个字节，也就是说，每个chip需传输的数据比特数为216比特，即27个字节。当对CPRI帧进行调整后，一个超帧的第一个chip的前8个字节的IQ位置被帧头占用，故对应的IQ位置向后偏移了8字节位置，因此，该chip只有22个字节的IQ位置能够用于传输CPRI数据，小于该chip需要传输的27个字节的CPRI数据。所以，发送端必须跨chip传输剩余的5个字节(27-22)的CPRI数据，如图8所示。同样，由于一个超帧的最后一个chip的最后10字节需用于传输IPG，因此，一个超帧的第253～256个chip都必须跨chip传输CPRI数据，如图8所示。

本发明的第三实施方式涉及CPRI数据传输系统，包含发送设备与接收设备。

在发送设备中包含：调整模块，用于将CPRI帧调整为适应于以太网传输的帧；和发送模块，用于将调整后的帧在以太网网线(如双绞线)上发送。使得CPRI数据能在更低廉的双绞线上传输，降低了CPRI数据的传输成本。而且，由于双绞线的施工难度小，对建筑物的破坏小，铺设成本很低，因此具有很大的工程施工优势。

其中，调整模块通过以下方式调整CPRI帧：在传输一个数据包的CPRI数据之前，先通过IQ带宽传输帧头，在不同数据包之间，通过IQ带宽传输IPG。发送模块在以太网网线上发送IPG时，将以太网接口的发送时序中的发送使能信号设为无效。由此可见，通过对CPRI帧的调整，实现了CPRI数据在以太网网线上的传输。

在线速率为1.2288Gbps情况下，一个CPRI的超帧的长度是8192字节，正好小于GE物理层芯片支持的最大基本帧长度10KB，因此，以CPRI协议中的超帧为GE物理层芯片支持的一个基本帧，使得本实施方式在对现有协议的改动较小的情况下得以实现。如果CPRI协议的超帧长度大于以太网物理层芯片支持的最大基本帧长度，则通过对CPRI协议的超帧分段，使得每段长度小于或等于太网物理层芯片支持的最大基本帧长度，从而使得本实施方式得以实现。

值得一提的是，为了尽可能地节约IQ带宽，将IPG设为12个字节，前一个调整后的帧的最后一个码片的最后10字节和下一个调整后的帧的第一个码片的前2个字节共同用于传输该IPG。如果CPRI帧中一个码片需传输的CPRI数据大于调整后该码片能够传输的CPRI数据，则发送模块跨码片传输该码片需传输的CPRI数据。

在接收设备中包含接收模块，用于在以太网网线上接收调整后的CPRI帧；和数据获取模块，用于根据与发送设备对应的调整方式恢复出CPRI帧，得到CPRI数据。

在本实施方式中，以太网为GE，发送设备和接收设备分别为主基站和RRU，或分别为RRU和主基站，使得主基站和RRU之间可以以太网网线进行连接，而无需采用成本较高的光纤进行连接，实现了主基站和RRU之间的数字信息在非屏蔽双绞线上的短距离传输，从而降低了CPRI数据的传输成本。

综上所述，在本发明的各实施方式中，发送端将CPRI数据调整为适应于以太网传输的帧后，在以太网网线(如双绞线)上发送，接收端在以太网网线上接收调整后的帧，并根据与发送端对应的调整方式将调整后的帧恢复为CPRI帧，得到CPRI数据。使得CPRI数据能在更低廉的双绞线上传输，降低了CPRI数据的传输成本。而且，由于双绞线的施工难度小，对建筑物的破坏小，铺设成本很低，因此具有很大的工程施工优势。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种通用公共无线接口数据传输方法，其特征在于，包含以下步骤：

接收端在所述以太网网线上接收所述调整后的帧，并根据与所述发送端对应的调整方式将调整后的帧恢复为CPRI帧，得到所述CPRI数据。

2.根据权利要求1所述的通用公共无线接口数据传输方法，其特征在于，所述发送端通过以下方式调整所述CPRI帧：

在传输一个数据包的CPRI数据之前，先通过IQ带宽传输帧头；

在不同数据包之间，通过IQ带宽传输帧间隙。

3.根据权利要求2所述的通用公共无线接口数据传输方法，其特征在于，所述发送端在所述以太网网线上发送所述帧间隙时，将以太网接口的发送时序中的发送使能信号设为无效。

4.根据权利要求2所述的通用公共无线接口数据传输方法，其特征在于，所述帧间隙至少为12字节；

当所述帧间隙为12字节时，前一个所述调整后的帧的最后一个码片的最后10字节和下一个所述调整后的帧的第一个码片的前2个字节共同用于传输所述帧间隙。

5.根据权利要求2所述的通用公共无线接口数据传输方法，其特征在于，如果所述CPRI帧中一个码片需传输的CPRI数据大于调整后该码片能够传输的CPRI数据，则所述发送端跨码片传输该码片需传输的CPRI数据。

6.根据权利要求1所述的通用公共无线接口数据传输方法，其特征在于，所述CPRI帧为CPRI协议的超帧。

7.根据权利要求6所述的通用公共无线接口数据传输方法，其特征在于，如果所述CPRI协议的超帧长度大于以太网物理层芯片支持的最大基本帧长度，则对所述CPRI协议的超帧分段，每段长度小于或等于所述太网物理层芯片支持的最大基本帧长度。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的通用公共无线接口数据传输方法，其特征在于，所述发送端和接收端分别为主基站和射频远端单元，或分别为射频远端单元和主基站；

所述以太网为千兆以太网。

9.一种发送设备，其特征在于，包含：

调整模块，用于将CPRI帧调整为适应于以太网传输的帧；和

发送模块，用于将调整后的帧在以太网网线上发送。

10.根据权利要求9所述的发送设备，其特征在于，所述调整模块通过以下方式调整所述CPRI帧：

在传输一个数据包的CPRI数据之前，先通过IQ带宽传输帧头；

在不同数据包之间，通过IQ带宽传输帧间隙。

11.根据权利要求10所述的发送设备，其特征在于，所述发送模块在所述以太网网线上发送所述帧间隙时，将以太网接口的发送时序中的发送使能信号设为无效。

12.根据权利要求10所述的发送设备，其特征在于，所述CPRI帧为CPRI协议的超帧；

如果所述CPRI协议的超帧长度大于以太网物理层芯片支持的最大基本帧长度，则对所述CPRI协议的超帧分段，每段长度小于或等于所述太网物理层芯片支持的最大基本帧长度。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的发送设备，其特征在于，所述发送设备为主基站或射频远端单元；

所述以太网为千兆以太网。

14.一种接收设备，其特征在于，包含：

接收模块，用于在以太网网线上接收调整后的CPRI帧；和

15.根据权利要求14所述的接收设备，其特征在于，所述接收设备为主基站或射频远端单元；

所述以太网为千兆以太网。

16.一种通用公共无线接口数据传输系统，其特征在于，包含权利要求9至13中任一项所述发送设备，和/或权利要求14或15所述的接收设备。