CN103582186A - 一种无线软基站中bbu框间数据交互的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线软基站中BBU框间数据交互的方法及装置，本发明的方法包括：利用互联光口依次连接多个BBU框，形成BBU环网；通过所述BBU环网每个BBU框分别将来自邻BBU框的基带下行IQ数据进行转发映射后，映射到本BBU框RRU光口的相应逻辑通路，以便由本BBU框的RRU进行下行处理；通过所述BBU环网每个BBU框分别将来自本BBU框的RRU的上行IQ数据，进行转发映射后，映射到本框互联光口的相应逻辑通道，以便传输给邻BBU框进行上行处理。

Description

一种无线软基站中BBU框间数据交互的方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信中软基站的BBU(Bu¨ding Base band Unit，室内基带处理单元)框间资源共享技术领域，特别涉及一种无线软基站中BBU框间数据交互的方法及装置。
背景技术
无线通信系统经过多年的发展，基于远端射频技术，支持多种制式的软基站已成为无线基站发展的主流。然而现有的软基站布局中BBU框彼此分开，每一区域内隔离的单个BBU内基带资源和处理能力有限。
随着当今无线通讯业务的日益发展和数据量的逐步放大，单一区域内的基站系统要求能处理的数据量越来越大，同时，通讯业务固有的潮汐现象等负荷不均衡特点也对原有的基站布局形态构成了挑战。
通过把BBU框互联，形成处理云，可以扩大原有单个BBU的基带容量，提高设备的利用水平和处理能力，便于应对各种复杂的(混合)组网需求。
同时把原来的需要对多个站点管理的工作合并到一个站点进行布局和管理，大大的减少的运营商的建设和运维成本，易于维护和管理。
发明内容
本发明的目的是提供一种无线软基站中BBU框间数据交互的方法，以便解决上述现有技术的问题。
本发明的另一目的是提供一种实现上述方法的装置。
根据本发明第一方面，提供了一种无线软基站中BBU框间数据交互的方法，包括如下步骤：
将多个BBU框中各互联光口进行依次连接，形成BBU环网；
通过所述BBU环网每个BBU框分别将来自邻BBU框的基带下行IQ数据进行转发映射处理后，映射到本BBU框RRU光口的相应逻辑通路，以便由本BBU框的RRU进行下行处理；
通过所述BBU环网每个BBU框分别将来自本BBU框的RRU的逻辑通路上行IQ数据，进行转发映射处理后，映射到本框互联光口的相应逻辑通道，以便传输给邻BBU框进行上行处理。
本发明的方法还可以包括将来自邻BBU框RRU的上行IQ数据进行上行映射处理后，送至本框的基带处理模块进行处理的步骤；以及将本BBU框基带处理模块下发的逻辑通路基带下行IQ数据发送给邻BBU框进行处理的步骤。
本发明的上述方法还包括每个BBU框分别将本BBU框逻辑通路基带下行数据进行下行延时处理的步骤，以便使本BBU框逻辑通路的下行数据与来自邻BBU框的逻辑通路下行数据对齐。
其中，所述下行延时处理的步骤所使用的用来延时本框下行IQ数据的下行时延值等于来自邻BBU框下行IQ数据经过光口组帧、光纤传输、光口解帧和转发路由处理所用的时间。
本发明的上述方法还包括每个BBU框分别将来自对应于本BBU框的RRU的逻辑通路的上行IQ数据进行上行延时处理的步骤，以便使本BBU框上行IQ数据与来自邻BBU框的上行IQ数据对齐。
其中，所述上行延时处理的步骤所使用的用来延时本框上行IQ数据的上行时延值等于来自邻BBU框的上行IQ数据经过光口解帧、转发路由、光纤传输和光口组帧处理所用的时间。
其中，在所述BBU环网中，通过主从同步方式实现该BBU环网中所有BBU框的时钟同步，其中所述主从同步方式包括：将业务调度总控中心CMCP所在BBU框作为主时钟框，其它BBU框作为从时钟框。
其中，所述主时钟框与从时钟框之间通过互联光纤传递包含帧头、帧号和辅助消息的所述时钟同步信号，其中每个从时钟框通过对本BBU框和邻BBU框的帧头、帧号信号进行鉴相，测量本BBU框与邻BBU框的帧同步、帧号的差异，然后利用辅助消息完成本BBU框的时钟同步。
其中，每个BBU框通过比较本BBU框帧头脉冲与来自邻BBU框的帧头脉冲之间的节拍间隔，测算邻BBU框上下行IQ数据与本BBU框上下行IQ数据的相对时延，从而确定所述下行时延值和所述上行时延值。
根据本发明第二方面，提供了一种实现无线软基站中BBU框间数据交互的装置，包括：
互联光口，用来将包含本BBU及本RRU的本BBU框与包含邻BBU及邻RRU的邻BBU框互联在一起；
基带下行IQ数据转发交叉模块，用于分别将经由所述互联光口送入的邻BBU框的基带下行IQ数据进行转发映射处理后，映射到本BBU框RRU光口的相应逻辑通路，以便由本BBU框的RRU进行下行处理；
上行IQ数据转发交叉模块，用于分别将本BBU框的RRU的逻辑通路的上行IQ数据，经转发映射处理后，映射到所述互联光口的相应逻辑通道，以便传输给邻BBU框进行上行处理。
本发明的上述装置还包括本框基带下行IQ数据延迟模块，用于通过延迟本BBU框基带下行IQ数据，将其与来自邻BBU框的基带下行IQ数据对齐；以及本框上行IQ数据延迟模块，用于通过延迟本BBU框所连RRU的上行IQ数据，将其与来自邻BBU框的上行IQ数据对齐。
相对于现有技术，本发明可以实现BBU框间的无线帧同步和上下行数据交换，为多个站点合并布局和管理提供了基础，可以在多模BBU框中原有交换模块处理逻辑的基础之上升级逻辑和软件，来实现框间信息的同步和基带资源共享，而不占用多余的单板硬件资源。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的BBU互联(集群)系统的应用场景示意图；
图2为本发明的一种BBU互联(集群)的框间连接情况示意图；
图3是本发明的一种无线软基站中BBU框间同步与数据交互方法的示意图；
图4是本发明实现上述方法的装置的示意图；
图5是本发明中单框或互联情况下的交换模块路由的示意图；
图6是图5所示的交换模块路由的实施例示意图；
图7是本发明的BBU互联系统中时钟、IQ数据和附加信息传导的示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1显示了本发明的BBU互联的应用场景，在图1中，基站集群由多个放置在同一个物理位置的BBU组成，其中每个BBU中包含主控模块、交换模块、基带处理模块BPX等。每个BBU可以通过在其交换模块设置的光口连接与其对应的RRU，以形成BBU框。所有主控模块的ABIS/IUB接口都连接到外置的以太网交换机中，用来传输并调度控制信令和业务数据。
此外，每个BBU设有与邻BBU框互联的互联光口，这些互联光口依次连接，形成本发明的BBU环网。
图2显示了多个BBU框互联的情况，其中每个BBU框通过上述的互联光口依次连接，使得每个BBU的交换模块使用2个或以上光口与其他BBU的交换模块相连组成环网，用来传递框间共享的IQ数据和时钟同步信息。
图3显示了本发明的一种无线软基站中BBU框间数据交互的方法，包括如下步骤：
在每个包括室内基带处理单元BBU及其射频拉远单元RRU的BBU框中设置用来连接邻BBU框的互联光口；具体地说，如图1所示，互联光口设置在每个BBU的交换模块上；
将多个BBU框中各互联光口进行依次连接，形成用来传递框间共享的上下行IQ数据和时钟同步信号的BBU环网，如图1和2所示；
利用所述时钟同步信号，通过主从同步方式实现所述BBU环网中所有BBU框的时钟同步；
每个BBU框分别将来自邻BBU框的基带下行IQ数据进行转发映射处理后，映射到本BBU框RRU光口的相应逻辑通路，以便由本BBU框的RRU进行下行处理；
每个BBU框分别将来自本BBU框的RRU的逻辑通路上行IQ数据，进行转发映射处理后，映射到本框互联光口的相应逻辑通道，以便传输给邻BBU框进行上行处理。
此外，本发明的方法还可以包括将来自邻BBU框RRU的上行IQ数据进行上行映射处理后，送至本框基带处理模块进行处理的步骤；以及将本BBU框基带处理模块下发的逻辑通路基带下行IQ数据发送给邻BBU框进行处理的步骤。
本发明的一种无线软基站中BBU框间数据交互的方法还包括每个BBU框分别将本BBU框逻辑通路的基带下行数据进行下行延时处理的步骤，以便使本BBU框逻辑通路的下行数据与来自邻BBU框的下行数据对齐。
上述的下行延时处理的步骤所使用的用来延时本框下行IQ数据的下行时延值等于来自邻BBU框下行IQ数据经过光口组帧、光纤传输、光口解帧和转发路由处理所用的时间。
本发明的一种无线软基站中BBU框间数据交互的方法还包括每个BBU框分别将来自对应于本BBU框的RRU的逻辑通路的上行IQ数据进行上行延时处理的步骤，以便使本BBU框上行IQ数据与来自邻BBU框的上行IQ数据对齐。
上述的上行延时处理的步骤所使用的用来延时本框上行IQ数据的上行时延值等于来自邻BBU框的上行IQ数据经过光口解帧、转发路由、光纤传输和光口组帧处理所用的时间。
上述的上下行延时处理通常采用逻辑层的缓存延时来实现，这样可以使本BBU框上下行通过和来自邻BBU框的上下行通路的IO数据帧对齐。
本发明的主从同步方式包括：将业务调度总控中心CMCP所在BBU框作为主时钟框，其它BBU框作为从时钟框。主时钟框与从时钟框之间通过互联光纤传递包含帧头、帧号和辅助消息(该辅助消息包含每级BBU的鉴相值信息和UMTS的板间信息等)的所述时钟同步信号，其中每个从时钟框通过对本BBU框和邻BBU框的帧头、帧号信号进行鉴相，测量本BBU框与邻BBU框的帧同步、帧号的差异，然后利用辅助消息完成本BBU框的时钟同步。
此外，每个BBU框通过比较本BBU框帧头脉冲与来自邻BBU框的帧头脉冲之间的节拍间隔，测算邻BBU框上下行IQ数据与本BBU框上下行IQ数据的相对时延，从而确定所述下行时延值和所述上行时延值。
图4显示了本发明的一种实现无线软基站中BBU框间数据交互的装置，包括：
互联光口，用来将包含本BBU及本RRU的本BBU框与包含邻BBU及邻RRU的邻BBU框互联在一起；
基带下行IQ数据转发交叉模块，用于分别将经由所述互联光口送入的邻BBU框的基带下行IQ数据进行转发映射处理后，映射到本BBU框RRU光口的相应逻辑通路，以便由本BBU框的RRU进行下行处理；
上行IQ数据转发交叉模块，用于分别将来自本BBU框的RRU的逻辑通路的上行IQ数据，经转发映射处理后，映射到所述互联光口的相应逻辑通道，以便传输给邻BBU框进行上行处理。
如图4所示，来自邻BBU框RRU上行IQ数据经由互联光口被送至本框进行上行数据处理；以及将本BBU框基带处理模块下发的逻辑通路基带下行IQ数据经由互联光口发送给邻BBU框进行处理。
此外，本发明的装置还包括：本BBU框基带下行IQ数据延迟模块(下面将参照图6进行详细说明)，用于通过延迟本BBU框基带下行IQ数据，将其与来自邻BBU框的基带下行IQ数据对齐；以及本BBU框上行IQ数据延迟模块(下面将参照图6进行详细说明)，用于通过延迟本BBU框上行IQ数据，将其与来自邻BBU框的上行IQ数据对齐。
下面以BBU为例，对本发明的上述装置进行详细说明。
图5显示了本发明的BBU的基本结构，其中基带处理模块0～M、交叉子模块、光口0～N和光口0～P-1属于现有BBU的部件，故省略说明。光口P～N是本发明设置在BBU的交换模块中的互联光口，转发交叉模块是本发明设置在交换模块中模块，它包含上述的上行IQ数据转发交叉模块和基带下行IQ数据转发交叉模块。
图6显示了本发明的BBU交换模块的细节。其中光口CPRI4、CPRI5(以下简称光口4～5)对应于图5的互联光口P～N。光口0～3对应于图5的光口0～P-1。光口0～5对应于图5的光口0～N。
如附图5所示，交换模块内的转发路由逻辑，按数据流向分为下行(用虚线和粗实线表示)和上行(用细实线和粗实线表示)两部分。下行方向是邻框基带下行交叉后的数据，经过互联光口4～5接收后，在本框下行转发交叉子模块中根据CPU的配置信息，组帧下发到本框所连接RRU的指定光口0～3。
上行方向是将连接RRU的光口0～3上传的用户数据，在转发交叉子模块中根据CPU的上行转发配置，映射到互联光口4～5的相应逻辑通道，传到邻框交换模块后经上行交叉二次映射至相应的基带模块(0～X)处理。
互联的各BBU框之间的时钟，采用主从同步方式，CMCP(业务调度总控中心)所在的框为主时钟，其他框为从时钟。由软件来配置主从，当配置为主时，时钟同步与单站时一致；从时钟与主时钟同步。CMCP负责管理维护BBU集群的时钟拓扑，包括指定集群各从框BBU在集群时钟链中所处的位置，以及指定各从框BBU从相应交换模块的哪个光口(如光口4/光口5)的接收信号中提取时钟。
BBU集群主从框之间通过互联光纤传递的时钟同步信号包括Fsync信号(10ms帧头Fr和帧号)和辅助消息(包含每级BBU的鉴相值信息和UMTS的板间信息等)。如附图7所示：其中实线表示外部时钟参考源，点划线表示BBU群的时钟传递路径，虚线表示IQ传递路径，辅助消息的传递路径与IQ传递类似。
时钟提取和同步主要以鉴相的方式在交换模块CPRI端口用逻辑实现，鉴相的两方分别为本框和级连的上级框的Fsync相关信号。鉴相完后交换模块将测量到的本框与相邻框的帧同步、帧号的差异，以及接收到的辅助消息发给主控模块，用于主控模块间的同步算法。由于交换模块的工作主时钟和Fsync信号也由主控模块提供，对于从框来说，可以通过这个鉴相的闭环的反馈机制，使得该框的时钟和帧号与上级框同步上。
鉴相信号：上级BBU通过光纤传递到本级BBU交换模块的80ms信号和本级BBU的主控模块传递到交换模块的80ms信号，80ms信号基于Fsync信号，采取对Fsync 10ms的周期帧信息模8的方式生成。鉴相计数器频率：122.88MHz或以上。如当选择122.88M的鉴相频率时，结合前面所述方法，可保证16级BBU级联框间的时钟同步。此外，通过选择不同的鉴相信号周期和鉴相频率精度，可以在时钟同步的情况下，扩展到不同级数的BBU级联框。
相邻BBU框间的数据帧对齐，采用时延测量和缓存补偿的方式来实现。通过比较本框的Fr脉冲(如10ms帧头)和跨框过来的Fr脉冲之间的节拍间隔，以及计算跨框数据所经过的附加路径的时延，可以测得跨框过来的上下行IQ数据与本框数据的相对时延。
Fr脉冲是BBU框间帧同步的基准，在各框的交换主模块中是对齐的，往邻框传送时，会经过CPRI收发时钟域切换或chip头对齐的缓存、高速串行收发器和光纤传输的路径延时，这些路径时延通过比较本框交换主模块的Fr与接收到的跨框过来的Fr脉冲的时刻差值得出。
跨框下行IQ数据相对时延值Tdl_iq_delay，包含下行交叉到CPRI组帧的处理延时+Fr的差值+CPRI组帧+下行转发交叉子模块的延时。如附图6所示，跨框上行IQ数据相对时延值Tul_iq_delay，包含上行转发交叉子模块的延时+CPRI组帧的延时+Fr的差值+CPRI解帧到上行交叉的处理延时。
根据得到的跨框下行IQ数据相对时延值Tdl_iq_delay，通过对本框基带下行的IQ数据添加同等值的缓存处理，使得本框和邻框基带过来的下行IQ数据对齐。如附图6所示，集群模式下，本框基带的下行IQ数据经过下行交叉处理后，再经过缓存，与邻框过来的下行数据进行合路。
根据得到的跨框上行IQ数据相对时延值Tul_iq_delay，通过对本框RRU上行的IQ数据添加同等值的缓存处理，使得本框和邻框RRU过来的上行IQ数据对齐。如附图6所示，集群模式下，本框RRU的上行IQ数据经过CPRI解帧，再经过缓存延时，与邻框过来的上行数据一起经由上行二次交叉处理，映射到各路对应基带板。
本发明可以实现BBU框间的无线帧同步和上下行数据交换，为多个站点合并布局和管理提供了基础。可以在多模BBU框中原有交换模块处理逻辑的基础之上升级逻辑和软件，来实现框间信息的同步和基带资源共享，不会占用多余的单板硬件资源。
本发明能完全补偿互联模式下BBU框间连线和转发处理造成的时延不一致，做到本框和邻框上下行IQ数据的完全对齐和同步，为级联BBU情况下的系统级业务调度和实时数据通讯提供根本基础和底层保障。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无线软基站中BBU框间数据交互的方法，包括如下步骤：
将多个BBU框中各互联光口进行依次连接，形成BBU环网；
通过所述BBU环网每个BBU框分别将来自邻BBU框的基带下行IQ数据进行转发映射处理后，映射到本BBU框RRU光口的相应逻辑通路，以便由本BBU框的RRU进行下行处理；
通过所述BBU环网每个BBU框分别将来自本BBU框的RRU的逻辑通路上行IQ数据，进行转发映射处理后，映射到本BBU框互联光口的相应逻辑通道，以便传输给邻BBU框进行上行处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括每个BBU框分别将本BBU框逻辑通路的基带下行数据进行下行延时处理的步骤，以便使本BBU框逻辑通路的下行数据与来自邻BBU框的下行数据对齐。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述下行延时处理的步骤所使用的用来延时本BBU框下行IQ数据的下行时延值等于来自邻BBU框下行IQ数据经过光口组帧、光纤传输、光口解帧和转发路由处理所用的时间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括每个BBU框分别将来自对应于本BBU框的RRU的逻辑通路的上行IQ数据进行上行延时处理的步骤，以便使本BBU框上行IQ数据与来自邻BBU框的上行IQ数据对齐。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述上行延时处理的步骤所使用的用来延时本BBU框上行IQ数据的上行时延值等于来自邻BBU框的上行IQ数据经过光口解帧、转发路由、光纤传输和光口组帧处理所用的时间。
6.根据权利要求1-5所述的方法，其特征在于，在所述BBU环网中，通过主从同步方式实现BBU环网中所有BBU框的时钟同步，其中所述主从同步方式包括：将业务调度总控中心CMCP所在BBU框作为主时钟框，其它BBU框作为从时钟框。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述主时钟框与从时钟框之间通过互联光纤传递包含帧头、帧号和辅助消息的所述时钟同步信号，其中每个从时钟框通过对本BBU框和邻BBU框的帧头、帧号信号进行鉴相，测量本BBU框与邻BBU框的帧同步、帧号的差异，然后利用辅助消息完成本BBU框的时钟同步。
8.根据权利要求3或5所述的方法，其特征在于，每个BBU框通过比较本BBU框帧头脉冲与来自邻BBU框的帧头脉冲之间的节拍间隔，测算邻BBU框上下行IQ数据与本BBU框上下行IQ数据的相对时延，从而确定所述下行时延值和所述上行时延值。
9.一种实现无线软基站中BBU框间数据交互的装置，其特征在于，包括：
互联光口，用来将包含本BBU及本RRU的本BBU框与包含邻BBU及邻RRU的邻BBU框互联在一起；
基带下行IQ数据转发交叉模块，用于分别将经由所述互联光口送入的邻BBU框的基带下行IQ数据进行转发映射处理后，映射到本BBU框RRU光口的相应逻辑通路，以便由本BBU框的RRU进行下行处理；
上行IQ数据转发交叉模块，用于分别将本BBU框的RRU的逻辑通路上行IQ数据，经转发映射处理后，映射到所述互联光口的相应逻辑通道，以便传输给邻BBU框进行上行处理。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：
本BBU框基带下行IQ数据延迟模块，用于通过延迟本BBU框基带下行IQ数据，将其与来自邻BBU框的基带下行IQ数据对齐；以及
本BBU框上行IQ数据延迟模块，用于通过延迟本BBU框上行IQ数据，将其与来自邻BBU框的上行IQ数据对齐。
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