CN101431507B - 一种obsai rp3接口的信令传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种OBSAI RP3接口的信令传输方法，方法为：a、源节点将信令通过HDLC帧方式映射进OBSAI数据流；b、源节点的传输层根据所述OBSAI数据流中的目的地址将OBSAI数据流路由到目的节点；c、目的节点从所述OBSAI数据流中提取信令消息。本发明采用HDLC方式来传输信令，传输层可直接根据地址字段将信令帧路由到目的节点，大大减小了硬件的实现难度和复杂度，实现了信令的可靠高效地传输，并且缩短了开发周期，降低了开发成本。

Description

一种OBSAI RP3接口的信令传输方法

技术领域

本发明涉及移动通信系统中的分布式基站技术，尤其涉及分布式基站系统中基于OBSAI(Open Base Station Architecture Initiative，开放式基站架构)基站-射频接口协议的RP3(Reference Point 3，参考点3)接口传输信令的方法。

背景技术

1)分布式基站与开放式基站架构(OBSAI)

在移动通信系统中，典型的无线接入网是由BTS(Base TranceiverStation，基站收发台)和BSC(Base Station Controller，基站控制器)或RNC(Radio Network Controler，无线网络控制器)组成，分别如图1所示。其中，基站主要由基带处理子系统、RF(Radio Freqency，射频)子系统和天线等单元组成，完成无线信号的发射、接收和处理，一个基站可以用多个扇区天线覆盖不同的小区，如图2所示。

在移动通信系统中，对于高层建筑室内覆盖、盲区或阴影区覆盖，采用传统基站技术较难解决无线网络覆盖问题，而采用射频单元拉远技术可以有效地解决这个问题。射频单元拉远分布式基站如图3所示，主要的远端射频单元(RRU，Radio Remote Unit)和天线被安装在需要提供覆盖的区域，并通过宽带传输线路连接到基带单元(BBU，BasebandUnit)，其中连接BBU与RRU之间的宽带线路采用光纤作为传输介质。

开放式基站架构(OBSAI)针对分布式基站系统这一典型结构，基于数字传输技术对远端射频单元与基带处理单元之间的接口进行了标准化规范，目前业界已开发出不少基于此标准的分布式基站系统。

在OBSAI规范中，术语RF(射频单元)和BB(基带单元)分别对应于远端射频单元和基带主处理单元。RP3接口存在于RF与BB模块之间，互连示意图如图4所示，图中RF模块和BB模块与RP3的输入输出连接数都有限制，最大为9。

2)OBSAI协议栈

OBSAI帧长为10ms，帧结构分3层，分别是Message(消息)、MG(消息组)和Master Frame(主帧)。其中Message是OBSAI协议的基本单元，包含19个字节，由地址、类型、时间戳和净荷组成，帧格式及各字段长度如图5所示。

OBSAI的协议栈与TCP/IP(传输控制协议/网际协议)协议栈很相似，从上层到下层分别是应用层、传输层、数据链路层和物理层。其中应用层负责将基带数据和信令拆分成一个个的小单元，封装在Message里；传输层负责这些Message的传输控制，实现路由、复用解复用、求和等功能；数据链路层负责Message的组帧、链路同步功能；物理层负责8B/10B编解码、串并转换和传输。

在由Message组成MG和Master Frame的时候，用到了M_MG、N_MG和K_MG等3个参数。具体规则是M_MG个Message和K_MG个IDLE码(K28.5或者K28.7)组成一个MG，N_MG个MG组成一个Master Frame。图6所示是一个组帧意图，其中Mx是数据Message，x＝0-38399，Cy是控制Message，y＝0-1919，中间的小间隔块就是IDLE码，用来做MG之间(K28.5)或Master Frame之间(K28.7)的边界。

OBSAI协议的应用层是面对用户的协议，它负责把不同类型的控制和数据映射到消息Message的载荷字段。在数据映射的时候要挑选指定的Message来插入应用层的基带和信令数据，协议里面用2个计数器，分别是数据消息计数器X和控制消息计数器Y，如图7所示。X在主帧开始后的第一个数据Message的时刻清零，然后每来一个数据Message就加1，Y在主帧开始后的第一个控制Message的时刻清零，然后每来一个控制Message就加1。

在数据映射的时候，用到了两层规则，低层规则对上面的X计数器求模，如果等于I，该数据Message就要插入数据，规则描述如下：Xmodule M＝I，M和I是确定这个规则的两个参数，比如对于WIMAX(全球微波互操作性，Worldwide Interoperability for Microwave Access)来说，M＝1，I＝0，表示所有的数据Message都被用来传输有效数据。

高层规则使用了Dual Bit Map(双bit图)的概念。所谓Dual Bit Map就是有Bit_Map_1和Bit_Map_2两个16进制数的bit map值。两个bit map值的位宽由Bit_Map_1_Size和Bit_Map_2_Size参数确定。OBSAI协议里面根据无线信道的调制方式和采样率的不同，规定了一个bit map值表。高层规则映射方法是Bit_Map_1先使用Bit_Map_1_Mult次，而Bit_Map_2只使用1次，然后又是Bit_Map_1使用Bit_Map_1_Mult次，Bit_Map_2使用1次，如此循环往复。

此外，还有一个参数X要映射进RP3接口的扇区-载频数。从Bit_Map_1最高位开始，如果是0，则X个连续的Message用来传输数据，先传第一个扇区-载频的数据，然后是第二个、第三个、一直到第X个；如果是1，则前面X个Message用来传输X个扇区-载频的数据，最后一个用来传输其他数据，如以太网信令或空数据。图8所示是对应Wimax的2个基带信道的高层数据映射示意图。

在OBSAI当前版本协议中，只采用以太网一种方式来传输信令，其信令速率由上面的Bitmap确定，Bitmap中“1”越多，信令速率就越高。通过RP3-01接口实现点对点以太网信令传输示意图如图9所示。按照协议规定，RRU之间无论是链形、环形还是树形拓扑，每一个RRU节点在应用层收到MAC(MediaAccess Control，介质访问控制)信令帧之后，都需要判断此MAC帧是发给它自己还是传递给下一个节点。

发送端以太网MAC信令帧被映射到OBSAI消息里面，按照RP3-01协议在各RRU之间传输。应用层的MAC帧被分成连续的片段映射进RP3消息中，在该消息的时间戳字段标示每个MAC帧的起始和结束片段，地址字段里装填的是下一个RP3-01节点的地址。接收端通过监控RP3消息的类型字段可以识别出包括以太网信令的消息，再根据消息的类型和时间戳字段内容将该类消息里的净荷组装还原出完整的MAC帧。

3)OBSAI用以太网帧传输信令所存在的问题

在上述技术中，为了在RP3-01上传输以太网帧，每一个节点上都必须配置一个以太网MAC地址，各节点需要对收到消息中的MAC帧进行解析处理，提取其中的MAC地址，通过该地址与各自的MAC地址的比较来判断收到的MAC帧是发给本节点还是其它节点，从而实现信令消息在各节点之间按照逐节点比较MAC地址的方式来进行路由转发。

为实现上述功能，在硬件实现上就需要在每个节点上配置一个以太网交换芯片或者说以太网交换单元。由于目前业界还没有实现OBSAI协议的完整套片，各厂商通常采用FPGA(Field Programmable GateArray，现场可编程门阵列)来实现OBSAI协议。但是采用FPGA来实现以太网MAC交换，实现起来难度非常高，代价和成本也很大，这正是目前OBSAI协议用以太网帧传输信令比较难以实现的地方。

除此之外，OBSAI协议在路由以太网格式的信令时，各节点需要对以太网MAC帧进行解析处理，按照逐节点比较MAC地址的方式来进行路由转发，这种路由方式实现较复杂。另外OBSAI的消息中有地址字段，消息可在传输层实现路由，即协议中对信令和消息的路由采用了两种不同的路由方式，这也使得协议的实现增加了难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种OBSAI RP3接口的信令传输方法，降低成本和实现难度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种OBSAI RP3接口的信令传输方法，包括以下步骤：

一种OBSAI RP3接口的信令传输方法，包括以下步骤：

a、源节点将信令通过HDLC(High Level Data Link Control，高级数据链路控制)帧方式映射进OBSAI数据流；

b、源节点的传输层根据所述OBSAI数据流中的目的地址将OBSAI数据流路由到目的节点；

c、目的节点从所述OBSAI数据流中提取信令消息。

其中，所述步骤a进一步包括以下步骤：

a1、源节点将信令按照HDLC帧的格式组帧；

a2、将上述HDLC帧格式的信令帧映射进OBSAI消息的有效净荷字段，并在OBSAI消息的地址字段填写信令传输的目的地址；

a3、将所述承载有信令的OBSAI消息映射进OBSAI数据流的信令消息位置中。

其中，所述步骤c进一步包括以下步骤：

c1、目的节点从接收到的OBSAI数据流的信令消息位置中提取出OBSAI消息；

c2、从上述OBSAI消息的有效净荷字段中提取出包含有信令消息的HDLC帧；

c3、从HDLC帧中提取出信令消息。

其中，所述步骤a中，若所述HDLC帧格式的信令帧的长度超过16字节，则将此信令帧按16字节的长度分段后映射进OBSAI消息的相邻的多个有效净荷字段。

其中，所述步骤c3中还包括：将所提取出来的信令消息组合成完整的信令消息。

其中，所述源节点为远端射频单元或者本地基带单元，所述目的节点相应为本地基带单元或者远端射频单元。

其中，所述步骤a之前还包括，对于信令中与HDLC帧的标志字相同的字节进行转义处理，同时所述步骤c中还包括对信令消息中相应字节进行逆转义处理。

本发明具有以下有益效果：

由于OBSAI消息中的地址字段可以实现消息在各节点之间的路由功能，同样也可实现信令在节点之间的路由功能，而且协议中的以太网接口不仅可以传输以太网帧，还可以传输HDLC帧，因而本发明采用HDLC方式来传输信令，传输层可直接根据地址字段将信令帧路由到目的节点，大大减小了硬件的实现难度和复杂度，实现了信令的可靠高效地传输，并且缩短了开发周期，降低了开发成本。

附图说明

图1是典型无线接入网组成结构图；

图2是多天线覆盖多扇区示意图；

图3是分布式基站射频拉远结构示意图；

图4是OBSAI协议中射频与基带之间的RP3接口示意图；

图5是OBSAI协议中Message消息结构示意图；

图6是由消息组成消息组MG和主帧Frame的结构示意图；

图7是数据映射时数据消息计数器X和控制消息计数器Y的计数规则示意图；

图8是使用Dual Bit Map双bit图实现高层数据映射的示意图；

图9是通过RP3-01接口实现点对点以太网信令传输的示意图；

图10是本发明将信令用HDLC方式映射进OBSAI数据流的方法示意图；

图11是本发明信令传输的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细的描述：

如图11所示，本发明在OBSAI RP3接口通过HDLC(高级数据链路控制)方式传输信令的方法为：

a、源节点将信令通过HDLC方式映射进OBSAI数据流；

b、源节点的传输层根据OBSAI数据流中的目的地址将OBSAI数据流路由到目的节点；

c、目的节点从上述OBSAI数据流中提取出信令消息。

以下为本发明的一个实施例，通过此实施例来详细介绍采用HDLC的方式来实现信令在各BBU和RRU之间传输的具体实现过程。在本实施例中，上述方法中的源节点为BBU或者RRU，目的节点相应地为RRU或者BBU。如附图9中所示，信令需要在BBU和RRU之间进行双向传输，在BBU和RRU单元上都需要发送和接收两个硬件模块，分别实现对信令的发送和接收处理。下面分为发送和接收两部分进行介绍。

对于BBU和RRU的发送端来说，实现信令发送的具体过程包括如下几个步骤：

(1)发送端收到上层软件发送来的控制信令流后，将收到的信令流按异步HDLC方式组帧，HDLC帧格式如图10所示。

在HDLC帧的开始906字段和末位907字段都填“01111110”，分别用于标识HDLC帧的起始和结束位置。此帧的控制段和地址段作为信令的一部分，上层软件可以设置其存在与否，对软件透明。

在将信令流映射进HDLC帧时，为避免信令流中出现与HDLC的标志字“01111110”相同的序列影响到对帧的判别，需要将信令中的相应字节进行转义处理。具体规则是：将信令中出现的“7E”字节转义为“7D 5E”两个字节，信令中出现的“7D”字节转义为“7D 5D”两个字节，其余的字节数据保持不变。

在HDLC帧的16位的校验字段，按照HDLC协议要求的校验方式，对地址段、控制段和信令段进行校验，填写校验结果。

(2)将步骤(1)中组成的HDLC信令帧映射进OBSAI消息的有效净荷字段。

OBSAI消息格式如图10所示，此消息中的13位地址字段填写信令传输的目的地址；5位的类型字段填“01010”(不排除使用其它类型值)，表示该消息传输的是信令消息；6位时间戳字段，此处已无实际意义，全部填“0”；128位(16字节)的净荷字段装填步骤(1)中生成的HDLC帧。如果该HDLC帧长度超过16字节，则将该HDLC帧按16字节长度分段后，填入OBSAI消息中相邻的多个净荷字段；若该HDLC最后分段不足16字节，则在映射到OBSAI消息净荷字段后填HDLC的标志字“01111110”，填满消息的16字节为止。

(3)将上述承载有信令的OBSAI消息映射进OBSAI数据流的信令消息位置中。

如附图8所示的OBSAI数据流中，“E”字段表示该消息传输的是信令数据，这一步只需将步骤(2)生成的OBSAI格式消息整体映射进OBSAI数据流的“E”字段(如图10中的901～904字段)内即可。至此，发送端就把信令数据以HDLC的方式完整地映射进OBSAI高层数据中，该高层数据再通过物理层编码后就可在BBU和RRU之间传输。

(4)OBSAI协议的传输层根据OBSAI消息中地址字段所填写的目的地址，将各信令消息路由到相应的目的节点。

以上是发送端将信令数据按照HDLC的方式映射、发送、传递的全过程。以下详细介绍接收端恢复出原始信令的步骤：

第一步：接收端从物理层中恢复出OBSAI高层数据流，再根据前面所述在数据映射时使用的Bitmap值中“1”的位置从OBSAI高层数据流中提取出“E”字段中的信令消息，如图8所示。

第二步：如图10所示，从第一步提取出的多个信令消息中去掉地址、类型和时间戳字段，从中取出消息中16字节的净荷部分再组包。在净荷包中搜索HDLC的开始906标志字和结束907标志字“01111110”，以此来界定HDLC帧的起始和结束时间，从而提取出完整的HDLC帧。

第三步：从HDLC帧中提取出信令消息并组合成完整的信令消息。由于发送端在将上层信令组成HDLC帧的过程中进行了转义，所以接收端需要将收到的HDLC帧中的信令字段进行逆转义，具体规则是：当连续收到“7D 5E”两个字节时，转成“7E”；当收到的  “7D 5D”两个字节时，转成“7D”，其余字节不变。并且对HDLC帧的CRC校验字段进行校验。将正确接收的信令帧，送给本节点上层软件使用。至此接收端就完成了接收信令的全过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种OBSAI RP3接口的信令传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、源节点对于信令中与高级数据链路控制帧的标志字相同的字节进行转义处理，将信令通过高级数据链路控制帧方式映射进OBSAI数据流；

b、源节点的传输层根据所述OBSAI数据流中的目的地址将OBSAI数据流路由到目的节点；

c、目的节点从所述OBSAI数据流中提取信令消息。

2.如权利要求1所述的OBSAI RP3接口的信令传输方法，其特征在于，所述步骤a进一步包括以下步骤：

a1、源节点将信令按照高级数据链路控制帧的格式组帧；

a2、将上述高级数据链路控制帧格式的信令帧映射进OBSAI消息的有效净荷字段，并在OBSAI消息的地址字段填写信令传输的目的地址；

a3、将所述承载有信令的OBSAI消息映射进OBSAI数据流的信令消息位置中。

3.如权利要求2所述的OBSAI RP3接口的信令传输方法，其特征在于，所述步骤c进一步包括以下步骤：

c1、目的节点从接收到的OBSAI数据流的信令消息位置中提取出OBSAI消息；

c2、从上述OBSAI消息的有效净荷字段中提取出包含有所述信令消息的高级数据链路控制帧；

c3、从高级数据链路控制帧中提取出所述信令消息。

4.如权利要求3所述的OBSAI RP3接口的信令传输方法，其特征在于，所述步骤a中，若所述高级数据链路控制帧格式的信令帧的长度超过16字节，则将此信令帧按16字节的长度分段后映射进OBSAI消息的相邻的多个有效净荷字段。

5.如权利要求4所述的OBSAI RP3接口的信令传输方法，其特征在于，所述步骤c3中还包括：将所提取出来的信令消息组合成完整的信令消息。

6.如权利要求1所述的OBSAI RP3接口的信令传输方法，其特征在于，所述源节点为远端射频单元或者本地基带单元，所述目的节点相应为本地基带单元或者远端射频单元。

7.如权利要求2所述的OBSAI RP3接口的信令传输方法，其特征在于，所述步骤c中还包括对信令消息中相应字节进行逆转义处理。

Images