CN104782064A - 通过非对称网络的公用公共无线电接口的使用 - Google Patents

通过非对称网络的公用公共无线电接口的使用 Download PDF

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Abstract

在无线网络中无线电设备控制(REC)与无线电设备(RE)之间的通信使用公用公共无线电接口连接。无线电设备控制和无线电设备相互位置远离，并且通过诸如光传输网络等非对称传输网络连接时，在公用公共无线电接口数据帧中传送路径延迟数据。这允许CPRI端节点使用路径延迟数据校正路径延迟不对称。

Description

通过非对称网络的公用公共无线电接口的使用
技术领域
本发明涉及无线电接口体系结构，并且具体而言，涉及使用公用公共无线电接口的无线电接入体系结构。更具体地说，本发明涉及通过传送介质使用公用公共无线电接口，而在传送介质中不能保证下行链路延迟和上行链路延迟相等。
背景技术
人们知道，在诸如通用移动电信系统(UMTS) RAN等无线电接入网络(RAN)中，无线电基站具有两个基本子系统，即，无线电设备控制(REC)和无线电设备(RE)。公用公共无线电接口(CPRI)定义用于在无线电设备控制(REC)与无线电设备(RE)之间无线电基站的内部接口的规范。
在一些情况下，特定无线电接入网络可能要求网络的节点应在指定的时间内同步。在此类情况下，将经常必需校准在节点之间链路引入的延迟，特别是在无线电设备控制和无线电设备不在相同位置时。
在许多实现中，在无线电设备控制(REC)和无线电设备(RE)之间的链路使用点到点光纤连接。在该情况下，在可接受的准确程度内能够假设连接是对称的，即，上行链路延迟等于下行链路延迟。能够准确测量信号从第一节点传递到第二节点，然后回到第一节点所用的时间，即，往返延迟。因此，如果能够假设上行链路延迟等于下行链路延迟，则能够以可接受的准确度从往返延迟估计单向延迟。
然而，在链路使用非对称连接，其中上行链路延迟不一定等于下行链路延迟时，不能以要求的准确度从往返延迟估计单向延迟。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过非对称传送介质使用公用公共无线电接口的方法，而在非对称传送介质中不能保证下行链路延迟和上行链路延迟相等。
根据一方面，提供了一种在无线网络中进行通信的方法。方法包括在网络的节点中通过公用公共无线电接口连接接收数据，从公用公共无线电接口数据帧提取路径延迟数据，并且使用所述路径延迟数据校正路径延迟不对称。
公用公共无线电接口连接可以通过非对称传输网络，路径延迟数据与非对称传输网络有关，并且非对称传输网络可以是光传输网络。
在一实施例中，在公用公共无线电接口数据帧的控制字内接收路径延迟数据。例如，可在公用公共无线电接口数据结构的超帧的控制字8-15、72-79、136-143及200-207内接收或者可在公用公共无线电接口数据结构的超帧的控制字16-(p-1)、80-(p+63)、144-(p+127)及208-(p+191)内接收路径延迟数据，其中，p是控制和管理数据的开始的索引。
在一个实施例中，路径延迟数据包括与在从第一节点到第二节点的第一通过时间和从第二节点到第一节点的第二通过时间的差别有关的数据。在另一实施例中，路径延迟数据包括与第一通过时间有关的数据和与第二通过时间有关的数据。
在一些实施例中，路径延迟数据包括直接表示时间值的数据，例如，等于以纳秒为单位的所述时间值乘以预确定的倍数的值。
根据另一方面，提供了一种在无线网络中进行通信的方法，包括在网络的两个节点之间的公用公共无线电接口中在公用公共无线电接口数据帧内将路径延迟数据从第一节点传送到第二节点。
根据另一方面，提供了一种公用公共无线电接口节点，包括：映射器，用于接收有效负载和控制数据，接收路径延迟数据，并且从所述数据形成公用公共无线电接口数据帧；以及传送器，用于传送所述公用公共无线电接口数据帧。
根据另一方面，提供了一种公用公共无线电接口节点，包括：接收器，用于接收公用公共无线电接口数据帧；以及
解映射器，用于从公用公共无线电接口数据帧提取路径延迟数据。
附图说明
图1示出一种系统体系结构，显示了公用公共无线电接口的使用。
图2示出在图1的系统中一种形式的节点。
图3示出通过非对称网络的公用公共无线电接口连接。
图4显示在图3所示情况中的非对称校正。
图5是流程图，显示在带有公用公共无线电接口连接的节点中执行的第一方法。
图6是流程图，显示在带有公用公共无线电接口连接的节点中执行的第二方法。
图7显示在公用公共无线电接口规范中数据结构的第一方面。
图8显示在公用公共无线电接口规范中数据结构的第二方面。
图9显示在公用公共无线电接口规范中数据结构的第三方面。
具体实施方式
图1示出无线电基站系统10的系统体系结构，系统10分成两个基本子系统，即，无线电设备控制(REC)和无线电设备(RE)。如所知的一样，REC包含数字基带域的无线电功能，而RE包含模拟射频功能。将领会的是，有其中能够使用根据公用公共无线电接口(CPRI)规范的接口的许多系统体系结构和拓扑。然而，在图1示出的示例系统体系结构中，有连接到第一无线电设备(RE) 14和第二无线电设备(RE) 16的单个无线电设备控制(REC) 12。无线电设备控制(REC) 12借助于第一CPRI链路18连接到第一无线电设备(RE) 14，无线电设备控制(REC) 12充当主控，并且第一无线电设备(RE) 14充当从属。第一无线电设备(RE) 14借助于第二CPRI链路20连接到第二无线电设备(RE) 16，第一无线电设备(RE) 14充当主控，并且第二无线电设备(RE) 16充当从属。
无线电设备控制(REC) 12具有用于连接到核心网络的网络接口22。例如，就UMTS无线电接入网络而言，REC经Iub接口提供到无线电网络控制器的接入。就WiMAX网络而言，REC提供到其它网络实体（如其它基站或接入服务网络(ASN)网关）的接入。就扩展UMTS无线电接入(E-UTRAN)网络而言，REC提供到演进分组核心的接入以便经S1接口传输用户平面和控制平面业务。
例如就UMTS无线电接入网络而言通过Uu接口，无线电设备14、16提供到用户设备或移动订户站的空中接口24、26。
在无线电设备控制(REC) 12和无线电设备(RE) 14、16中，物理层（第1层)一般支持至少电气接口和光接口，而第2层支持灵活性和可扩展性。如常规一样，通过CPRI链路复用用户平面数据、控制和管理平面数据和同步平面数据。
图2以示意图方式显示在无线电设备控制(REC)或无线电设备(RE)中CPRI节点的形式。具体而言，CPRI节点30包含CPRI客户端32，客户端32包括用于将要求的数据置于由CPRI规范定义的格式的映射块34和用于从以由CPRI规范定义的格式收到的数据中提取数据的解映射块36。另外，CPRI节点30包含用于通过相关接口传送和接收数据的收发器块38。
图3示出根据一实施例的无线电基站系统。在此所示实施例中，无线电设备控制(REC) 50（也称为数字单元(DU)）位置远离无线电设备(RE) 52（也称为无线电单元(RU)）。REC 50与第一CPRI客户端OTN映射器节点54相关联，除其它功能外，节点54执行如上所述的映射和解映射。类似地，RE 52与执行如上所述的映射和解映射的第二CPRI客户端OTN映射器节点56相关联。
如上所述，REC 50位置远离RE 52，并且它们通过服务器网络58连接。在此所示示例中，服务器网络是包括多个节点的光传输网络(OTN)，其中的一些节点60、62、64、66、68、70已显示。CPRI通过OTN的映射已在建议ITU-T G.709中定义。
CPRI规范对在REC与RE节点之间的链路提出了某些要求。例如，CPRI规范将保证在无线电接口上的频率同步应优于如许多移动技术要求的10亿分之50，并且因此仅有限的噪声可能由CPRI链路本身引入。诸如长期演进时分双工(LTE-TDD)等其它移动特征和技术要求通过无线电接口的相位对齐。这又意味着REC和RE节点应能够校准在它们之间链路上的任何延迟。例如，应执行为通过传输网络的延迟的校准，以达到在几十纳秒内（例如，在16 ns内）。
在一些情况下，在REC与RE之间的传输网络在几纳秒的容忍度内是对称的。也就是说，与从REC到RE的传送相关联的延迟等于与从RE到REC的传送相关联的延迟。在此类情况下，通过计算从REC到RE并且回到REC或者从RE到REC并且回到RE的往返延迟，能够执行链路延迟校准。链路延迟因而是往返延迟的一半。
然而，在图3示出的OTN网络用作传输网络的系统中，不能假设传输网络是对称的。也就是说，OTN网络可在前向（下行链路）和反向（上行链路）传送中引入不同延迟。非对称性能够由于前向和反向中不同光纤链路长度、使用的不同波长和/或在前向和反向中各种缓冲器（例如，在前向纠错、映射等中使用）添加的不同延迟的原因而发生。
虽然本发明在本文中参照光传输网络形式的特定非对称网络进行描述，但将领会的是，CPRI链路能够同样通过包括无线网络等其它非对称网络建立。
如下面更详细讨论的一样，通过增强CPRI规范以携带有关下行链路和上行链路通过时间的信息，减轻了为诸如OTN的非对称传输网络中延迟校准的问题。此信息随后能够由CPRI系统用于在校准链路延迟前补偿由传输网络引入的非对称性。
图4显示根据一个实施例操作的图3的无线电基站系统。REC 50与第一CPRI客户端54 OTN映射器节点相关联，而RE 52与第二CPRI客户端56 OTN映射器节点相关联，并且REC 50和RE 52通过光传输网络58连接。
在此实施例中，CPRI客户端OTN映射器节点54、56具有时间信息的公用来源的接入权。例如，CPRI客户端OTN映射器节点54、56可能具有在其相应位置的相应全球定位系统(GPS)接收器的接入权，从而允许它们接入高度准确的时间信息。此时间信息能够从REC 50传送到RE 52，并且从RE 52传送到REC 50。又如，如果OTN支持IEEE 1588定义的精确时间协议，则这能够用于在节点之间提供时间信息的公用来源。
因此，如图4所示，其中，从REC 50到RE 52的下行链路通过时间表示为td，并且从RE 52到REC 50的上行链路通过时间表示为tu，CPRI客户端OTN映射器节点56能够通过比较来自REC 50的传送的时间和在RE 52的接收的时间，推断下行链路通过时间。类似地，CPRI客户端OTN映射器节点54能够通过比较从RE 52的传送的时间和在REC 50的接收的时间，推断上行链路通过时间。如果RE 52也通知REC 50下行链路通过时间，并且REC 50通知RE 52上行链路通过时间，则每个CPRI端节点能够推断非对称性(tu–td)，即，在上行链路通过时间与下行链路通过时间之间的差。
因此，有关通过时间的信息能够用于推断有关在通过时间之间差别的信息，并且这表示路径非对称性。
每个CPRI端节点随后能够为非对称性做出适当的校准。
备选，WO/2012/110109描述一种提供路径延迟非对称信息的方法，从而允许在第一客户端节点的主控时钟与在第二客户端节点的从属时钟之间的时间同步。其中所述方法能够用于生成路径延迟数据，而如下更详细所述，路径延迟数据随后能够在REC 50与RE 52之间交换。
存在用于生成路径延迟数据的其它备选方法。例如，链路中的每个节点能够添加有关通过时间的信息。
图5是流程图，显示在节点（可以是REC或RE）中执行的第一方法。在步骤70中，节点接收要传送到另一节点的有效负载和控制数据。在步骤72中，节点例如通过任何上述方法获得路径延迟数据。
在步骤74中，如下面更详细所述，节点例如在映射块中创建CPRI帧，包括路径延迟数据。在步骤76中，节点将CPRI帧传送到另一节点。
图6是流程图，显示在参照图5所述的另一节点（同样可以是REC或RE）中执行的第二方法。
在步骤80中，节点接收CPRI帧。在步骤82中，节点从例如在解映射块中的CPRI帧提取延迟数据。
在步骤84中，节点使用提取的路径延迟数据执行非对称计算以便实现在节点之间要求的同步。
有能够在CPRI帧中包括路径延迟数据的不同方式。
图7示出CPRI帧结构。时间被分割成10毫秒的无线电帧90、92、94，每个帧通过基本帧号(BFN)标识。每个无线电帧被分割成编号为#0、…、#Z、…#149的150个超帧96、98、100。每个超帧被分割成编号为#0、…、#X、…#255的256个基本帧102、104、106。因此，基本帧的长度为260.416667ns，这等于1/3.84 MHz。
基本帧由带有索引W=0、…、15的16个字组成。每个字中字节的数量取决于CPRI线比特率。CPRI规范强制规定使用8/10编码方案，其中，8比特数据符号映射到10比特符号以便传送。因此，每个字中字节的数量Y取决于CPRI线比特率，如下所示：
CPRI线比特速率(Mb/s) Y
614.4 1
1228.8 2
2457.6 4
3072.0 5
4915.2 8
6144.0 10
9830.4 16
在每个基本帧内，具有索引W=0（即，基本帧的1/16）的一个字用作控制字。
图8因此示出由256个基本帧组成的一个超帧的结构，每个基本帧由16个字组成，每个基本帧中的一个字被指定为控制字。控制字能够通过对应于对应基本帧的索引的范围从0到255的索引X标识。备选地，256个基本帧能够被分割成通过范围从0到3的索引Xs标识的4个子信道，每个子信道中的控制字因此通过相关索引Xs及范围从0到63的索引Ns标识。因此，X=Ns+64*Xs。
图9更详细示出根据CPRI规范，能够在每个超帧的控制字中传送的信息。
一个超帧有36个控制字预留用于将来接口协议扩展，即，通过超帧的索引3、8-15、67、72-79、131、136-143、195及200-207标识的控制字，并且路径延迟数据能够包括在这些控制字内。
备选，一个超帧有至少16个控制字预留用于供应商特定数据，即，通过超帧的索引16-(p-1)、80-(p+63)、144-(p+127)及208-(p+191)标识的控制字，其中，p是控制和管理数据的开始的索引，并且路径延迟数据能够包括在这些控制字内。
因此，每超帧分配1字节给路径延迟数据将允许节点比每毫秒一次更频繁地执行延迟校准操作，这在大多数情况下应是足够的。然而，原则上，校正能够与每个延迟测量相关联，例如，每超帧8字节。
如上所提及的一样，容忍大约20-40 ns的非对称性。
路径延迟数据能够为与IEEE 1588 校正字段的普遍实现一致的形式。更具体地说，IEEE1588 校正字段是以纳秒为单位的测量的校正值并且乘以216。例如，在此格式中，2.5 ns表示为“000000000002800016”。
这允许提供在纳秒范围精度的时间信息，同时也允许大约数百微秒的最大值，这对于大多数情况应是足够的。
因此，本文公开了一种允许通过光传输网络或其它非对称网络传输CPRI，对CPRI或OTN技术影响极小的通信的方法。

Claims (11)

1. 一种用于在无线网络中进行通信的方法，所述方法包括在所述网络的节点中：
通过公用公共无线电接口连接接收数据；
从所述公用公共无线电接口数据帧提取路径延迟数据；以及
使用所述路径延迟数据校正路径延迟不对称。
2. 如权利要求1所述的方法，包括通过非对称传输网络，通过公用公共无线电接口连接接收所述数据，其中所述路径延迟数据与所述非对称传输网络有关。
3. 如权利要求2所述的方法，其中所述非对称传输网络是光传输网络。
4. 如前面权利要求任一项所述的方法，包括从所述公用公共无线电接口数据结构的超帧的控制字3、8-15、67、72-79、131、136-143、195及200-207内或者从所述公用公共无线电接口数据结构的超帧的控制字16-(p-1)、80-(p+63)、144-(p+127)及208-(p+191)内提取所述路径延迟数据，其中p是控制和管理数据的开始的索引。
5. 如前面权利要求任一项所述的方法，其中所述路径延迟数据包括与从第一节点到第二节点的第一通过时间和从所述第二节点到所述第一节点的第二通过时间的差有关的数据，例如，与所述第一通过时间有关的数据和与所述第二通过时间有关的数据。
6. 一种在无线网络中进行通信的方法，所述方法包括在所述网络的两个节点之间的公用公共无线电接口连接中：
在公用公共无线电接口数据帧内将路径延迟数据从第一节点传送到第二节点。
7. 一种公用公共无线电接口节点，包括：
映射器，用于接收有效负载和控制数据，以及接收路径延迟数据，并且从所述数据形成公用公共无线电接口数据帧；以及
传送器，用于传送所述公用公共无线电接口数据帧。
8. 如权利要求7所述的公用公共无线电接口节点，其中所述路径延迟数据与通过其要传送所述公用公共无线电接口数据帧的非对称传输网络有关。
9. 如权利要求7或8所述的公用公共无线电接口节点，其中所述映射器配置成包括在所述公用公共无线电接口数据结构的超帧的控制字3、8-15、67、72-79、131、136-143、195及200-207中或在所述公用公共无线电接口数据结构的超帧的控制字16-(p-1)、80-(p+63)、144-(p+127)及208-(p+191)中的所述路径延迟数据，其中p是控制和管理数据的开始的索引。
10. 如权利要求7、8或9所述的公用公共无线电接口节点，其中所述路径延迟数据包括与从所述节点到第二节点的第一通过时间和从所述第二节点到所述节点的第二通过时间的差有关的数据，例如，与所述第一通过时间有关的数据和与所述第二通过时间有关的数据。
11. 一种公用公共无线电接口节点，包括：
接收器，用于接收所述公用公共无线电接口数据帧；以及
解映射器，用于从所述公用公共无线电接口数据帧提取路径延迟数据。
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