CN103702339B

CN103702339B - 一种分布式综合接入系统的wlan实现方法

Info

Publication number: CN103702339B
Application number: CN201310667390.3A
Authority: CN
Inventors: 朱哲科; 王利强; 金淮东; 洪杭迪
Original assignee: Sunwave Communications Co Ltd
Current assignee: Sunwave Communications Co Ltd
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2033-12-10
Also published as: CN103702339A

Abstract

本发明涉及一种分布式综合接入系统的WLAN实现方法，PHY芯片接收网络数据后，将数据发送给FPGA，由FPGA完成一系列的数据处理：1）速率判断：PHY工作在百兆模式，而FPGA根据PHY的工作时钟来判断是采用千兆模式还是百兆模式来进行数据传输处理；2）数据格式变换；3）组帧解帧；4）级联：在同一条链路上，支持EU与任意RU进行WALN通信。本发明的有益效果为：把射频信号与以太网信号组帧后共同传输，实现在光纤上多业务传输，同时提供了较大容量、低延时以及无误差的数据通道给网络接入设备，提高了网络的覆盖以及网络访问的安全性。

Description

一种分布式综合接入系统的WLAN实现方法

技术领域

本发明涉及一种移动通信网络覆盖及优化领域，尤其涉及一种分布式综合接入系统的WLAN实现方法。

背景技术

随着3G、4G等新一代通信系统的研究与应用，移动通信网络覆盖设备向小型化、小功率化、高覆盖率以及高集成度方向发展，用户也对网络传输速率提出了更高的要求。

分布式综合接入系统（iDAS:Integrated Distributed Access System）是通过数字化处理和数字光纤传输等技术，将不同运营商、不同制式、不同频段的基站射频信号通过AU单元数字化处理后组帧通过光纤传输至EU扩展单元；WLAN、Small cell等数字信号通过EU单元上面的千兆以太网口接入，并和AU输入的光纤信号再次组帧通过光纤传输至RU远端单元；RU单元将输入的不同制式、不同频段的数字信号进行射频变换和功率放大后通过天馈系统实现所有制式、所有频段信号的远端覆盖，并且将WLAN信号解析出来实现网络的远端覆盖。

原有的移动通信覆盖设备不具有WLAN，系统集成度较低，需要采用专门的网络设备来进行以太网传输。而随着对网络覆盖率和速率需求的提高，具有高集成度，高可靠性与高覆盖率的移动通信网络覆盖方案势在必行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种分布式综合接入系统的WLAN实现方法,将FPGA作为MAC设备，与千兆PHY设备进行连接，FPGA提供双向最高2G带宽用于传输处理，在整个传输过程中实现零丢包率，可承载普通网络帧格式以及错误的帧格式，可无缝对接百兆或者千兆设备。该方法基于CPRI协议在光纤中进行传输，采用用时分复用的方法分配出1G或者100M的带宽给WLAN，实现射频信号与以太网信号的同步传输，增加了设备的集成度和功能多样化。并且根据用户需要，可自由切换成千兆模式或者百兆模式。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，这种分布式综合接入系统的WLAN实现方法，首先在AU上给出一组信号配置拓扑数值，通过光纤传递到EU以及RU。系统采用3.072G的光纤速率传输，支持GSM16选频+TD-LTE20M×2(MIMO)+TDSCDMA(15M)+WLAN(100M)基本模式。如果WLAN需要1G的带宽，那么GSM16选频、TD-LTE20M×2、TDSCDMA15M四种信号种只能任选两种信号传输，这样才能满足有足够的带宽提供给WLAN用于传输1000M网络。将FPGA作为MAC端，与PHY芯片进行双向通信，PHY芯片接收网络数据后，将数据发送给FPGA，由FPGA完成一系列的数据处理：

1）速率判断：由于射频信号配置模式的不确定，提供给WLAN的带宽有可能达不到千兆，则PHY工作在百兆模式，而FPGA根据PHY的工作时钟来判断是采用千兆模式还是百兆模式来进行数据传输处理；

2）数据格式变换：在接收端将双沿的DDR数据转化为单沿数据，并且根据以太网的数据格式，转化为带有帧头指示、帧尾指示以及扩展数据位和帧尾有效数据位宽的一种数据帧格式，在发送端将接收端的处理进行逆变化，最后通过DDIO接口，将双沿的数据发送给PHY；

3）组帧解帧：基于CPRI协议来传输射频信号和以太网信号，配置信息定义了WLAN在CPRI帧格式中的位置，在将WLAN数据插入到对应的CPRI帧格式中后，通过光纤能够实现数据从EU到RU的传递；在远端RU接收到的以太网数据，根据预知的配置信息，从CPRI协议中提取出来，发送到PHY端，而RU到EU的发送过程与之一致；

4）级联：在同一条链路上，支持EU与任意RU进行WALN通信，前提是同一条光纤链路上只有当前RU是接入网络设备；如果一条光纤上有好几台RU接入网络设备，那么以距离EU设备最近的RU为通信目标，其他RU与EU的通信保持中断。

所述速率检测中，PHY芯片工作在MII模式，则PHY芯片的参考时钟为25M；如果PHY工作在RGMII模式，则其参考时钟为125M；在对数据格式变换之前，必须先确认其工作模式，速率检测模块引入一个基本参考时钟，该参考时钟与PHY芯片的参考时钟不同频，然后与PHY芯片的参考时钟进行计数比较，当统计到某个阙值的时候，来判断各时钟域下计数值的大小，从而判断该PHY芯片目前的工作模式。

所述格式变换中提取其完整的一帧数据，然后将4比特位的数据位扩展为24比特位，再加上SOP、EOP和MOD指示位，总共有28比特位；其中SOP为1位，代表start of packet；EOP也是1位，代表end of packet；DATA为24位，代表有效的以太网数据；MOD为2位，则是EOP对应部分代表的有效字节数，如果MOD值为“00”，那么有效字节为‘0’；如果MOD值为“01”，那么有效字节为‘1’；如果MOD值为“10”，那么有效字节为‘2’；如果MOD值为“11”，那么有效字节为‘3’。

本发明的有益效果为：把射频信号与以太网信号组帧后共同传输，实现在光纤上多业务传输，同时提供了较大容量、低延时以及无误差的数据通道给网络接入设备，提高了网络的覆盖以及网络访问的安全性。

附图说明

图1是分布式综合接入系统整体示意图；

图2是本发明的WLAN网络设计示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方法对本发明作进一步介绍：

图1是数字光纤直放站系统示意图。该系统包括有近端设备和远端设备，系统下行链路：近端单元AU通过射频接口耦合基站扇区信号，经双工器、模拟变频、模数转换（ADC）、数字下变频（DDC）后进行电光转换，数字光信号按照CPRI帧结构通过光纤传输到中继扩展单元EU，WLAN、Small cell等数字信号通过EU单元上面的千兆以太网口接入，并和AU输入的光纤信号再次组帧成新的CPRI帧结构通过光纤传输至远端单元RU，远端单元经光电转换、数字上变频（DUC）、数模转换（DAC）、模拟变频后进入射频功率放大器，最后大功率射频信号送到天馈系统。而WLAN信号则从CPRI帧结构中提取出来，通过AP模块发出WLAN信号。数字光纤系统上行链路：采用与下行同样的处理过程。

图2是本发明的FPGA部分实现框图，由发送与接收部分组成，接收部分由3个子单元构成：速率检测模块、格式转化模块以及组帧模块。发送模块则由解帧模块以及格式逆变换模块组成。

其中速率检测模块中，因为涉及到PHY芯片有时工作在MII模式，则PHY芯片的参考时钟为25M；如果PHY工作在RGMII模式，则其参考时钟为125M。所以在对数据格式变换之前，必须先确认其工作模式，速率检测模块引入一个基本参考时钟，该参考时钟与PHY芯片的参考时钟不同频，然后与PHY芯片的参考时钟进行计数比较，当统计到某个阙值的时候，来判断各时钟域下计数值的大小，从而可以判断该PHY芯片目前的工作模式。

格式转化模块根据PHY芯片发送给FPGA的原始数据其一帧数据连续的特点，提取其完整的一帧数据，然后将4比特位的数据位扩展为24比特位，再加上SOP、EOP和MOD指示位，总共有28比特位。其中SOP为1位，代表start of packet；EOP也是1位，代表end of packet；DATA为24位，代表有效的以太网数据；MOD为2位，则是EOP对应部分代表的有效字节数，如果MOD值为“00”，那么有效字节为‘0’；如果MOD值为“01”，那么有效字节为‘1’；如果MOD值为“10”，那么有效字节为‘2’；如果MOD值为“11”，那么有效字节为‘3’。

组帧模块根据近端单元AU上定义的整个信号拓扑分配信息，来分配合适的带宽用来传递WLAN。由于整个带宽中还存在GSM、TD-LTE以及TDSCDMA等任意一路或者多路信号，而且因为带宽限制，在某些情况下，WLAN的带宽不足以用来传输1000M，那么就需要将EU的PHY芯片的工作模式设置成MII模式，那么同一个光纤链路上的RU也相应地变为MII模式；如果WLAN有足够的带宽1G，那么则将PHY芯片设置成RGMII模式，整个链路也相应地置为RGMII模式。由于所有的数字信号都通过CPRI协议进行传输，而CPRI协议有其标准的帧格式，由于我们的设备只跟自己的设备进行传输，为了便于传输方便，故采用非标准的CPRI基本帧格式，每一个基本帧有40solt，位宽为32位，将WLAN信号按照配置信息固定地插入到基本帧格式中，除了基本帧的帧头部分即第一个slot部分用来传输CPRI协议的控制字部分，其他任意时隙允许自由组合插入数据，但是在解帧部分需要在相应插入位置提取数据。

发送部分由解帧模块以及格式逆变换模块等主要构成，其中解帧模块是组帧模块的逆变换，根据预先知道的CPRI帧结构配置情况，正确地提取出WLAN数据，发送给格式逆变化模块。

格式逆变换模块是格式变化模块的逆过程，在接收光纤链路数据的过程中，上下电或者拔插光纤会出现数据的丢失等情况，导致无法恢复出正确的以太网帧格式，就需要对错误的帧进行丢包处理，否者会堵塞整个数据通道。格式逆变换模块能有效处理这种情况，保持通道的畅通，并自动统计错误包的个数。

随着新一代通信系统的研究与开发，移动通信网络覆盖设备向小型化、小功率化、高覆盖率以及高带宽传输网络方向发展，用户对网络速率提出了更高的要求。本发明提供了一种数字化处理和数字光纤传输方案，将不同运营商、不同制式、不同频段的基站射频信号通过AU单元数字化处理后组帧在同一根光纤上传输至EU单元；WLAN、Small cell等数字信号通过EU单元上面的千兆以太网口接入，并和AU输入的光纤信号再次组帧在同一根光纤中传输至RU单元；RU单元将输入的不同制式、不同频段的数字信号进行射频变换和功率放大后通过天馈系统实现所有制式、所有频段信号的远端覆盖。而WLAN方案解决了原有移动覆盖设备没有WLAN的缺点，提高了覆盖设备的集成度，解决了原来网络传输需要专门网络设备的问题。并且具有的千兆网口，解决了原有网络速率低，传输延时大，覆盖范围小等问题。并且可根据用户需要，自动切换成百兆或者千兆模式。

凡采用等同替换或等效变换形成的分布式综合接入系统中的WLAN的方法，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种分布式综合接入系统的WLAN实现方法，其特征在于：将FPGA作为MAC端，与PHY芯片进行双向通信，PHY芯片接收网络数据后，将数据发送给FPGA，由FPGA完成一系列的数据处理：

1)速率判断：FPGA根据PHY的工作时钟来判断是采用千兆模式还是百兆模式来进行数据传输处理；

2)数据格式变换：在接收端将双沿的DDR数据转化为单沿数据，并且根据以太网的数据格式，转化为带有帧头指示、帧尾指示以及扩展数据位和帧尾有效数据位宽的一种数据帧格式，在发送端将接收端的处理进行逆变化，最后通过DDIO接口，将双沿的数据发送给PHY；

3)组帧解帧：基于CPRI协议来传输射频信号和以太网信号，配置信息定义了WLAN在CPRI帧格式中的位置，在将WLAN数据插入到对应的CPRI帧格式中后，通过光纤能够实现数据从EU到RU的传递；在远端RU接收到的以太网数据，根据预知的配置信息，从CPRI协议中提取出来，发送到PHY端，而RU到EU的发送过程与之一致；

4)级联：在同一条链路上，支持EU与任意RU进行WALN通信，前提是同一条光纤链路上只有当前RU是接入网络设备；如果一条光纤上有好几台RU接入网络设备，那么以距离EU设备最近的RU为通信目标，其他RU与EU的通信保持中断。

2.根据权利要求1所述的分布式综合接入系统的WLAN实现方法，其特征在于：所述格式变换中提取其完整的一帧数据，然后将4比特位的数据位扩展为24比特位，再加上SOP、EOP和MOD指示位，总共有28比特位；其中SOP为1位，代表start of packet；EOP也是1位，代表end of packet；DATA为24位，代表有效的以太网数据；MOD为2位，则是EOP对应部分代表的有效字节数，如果MOD值为“00”，那么有效字节为‘0’；如果MOD值为“01”，那么有效字节为‘1’；如果MOD值为“10”，那么有效字节为‘2’；如果MOD值为“11”，那么有效字节为‘3’。