CN108243493A - 一种天线数据分组化传输的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线数据分组化传输的装置及方法，其装置包括：IQ天线数据交换模块，用于对BBU与RRU之间传输的IQ数据流进行处理，得到IQ处理数据流；接口模块，用于对所述IQ数据流和所述IQ处理数据流进行传输；时钟模块，用于将时钟参考源的参考时钟处理成同步时钟，并将所述同步时钟分发给BBU。本发明可以充分利用BBU的处理能力，而且在BBU侧接口数量有限的基础上扩展接口数量，可以连接更多RRU或者传统BBU设备，同时可以有效节省BBU与RRU之间光纤资源，降低光纤成本、光纤布局难度和施工成本。

Description

一种天线数据分组化传输的装置及方法

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，特别涉及一种天线数据分组化传输的装置及方法。

背景技术

目前无线分布式基站系统一般是由BBU(Base Band Unit，基带单元)和RRU(Remote Radio Unit，射频拉远单元)组成。其中BBU负责完成基带处理和和上层网络装置的通讯交互功能；RRU负责上、下行射频信号处理和UE(User Equipment，用户设备)的交互功能，目前BBU与RRU之间光纤直连，接口采用CPRI(Common Public Radio Interface，通用公共无线电接口)，如图1所示。

随着5G技术的快速发展，5G基站的处理能力要达到4G的1千倍，而且大规模MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)技术的天线较多，前传带宽很大。因此在后续基站系统的发展过程中，BBU基带处理能力将会越来越强。为了充分利用BBU的基带处理能力，在光口模块体积相同的情况下会采用光口速率更高的光口，光口速率提升到40Gbps、100Gbps，未来甚至支持更高的速率。但是当前阶段RRU侧(2G、3G、4G)数据量有限，在短时间内对数据速率的需求不会出现快速的增高，光口在很长一段时间内仍然还是传统的SFP+(Small Form-factor Pluggables，小型化GBIC)。而随着BBU的快速演进，在未来的应用中，BBU与RRU之间会存在光口速率不对等，存在不能通过光纤直接连接的问题。如果采用速率转接模块来实现对接，不仅会增加连接的复杂度和成本，而且还存在每个RRU独占一个BBU侧的高速光口，不能充分利用BBU侧的高速光口的传输能力的问题。

同时，对于后吸风散热方式的BBU，因为散热的原因，导致BBU面板的光口数量有限，所能支持连接的RRU的数量有限。这也是成为限制BBU发挥其基带数据处理能力的一个瓶颈。

同时BBU与RRU默认光通路距离一般在10km以内。由于每个RRU到BBU的光纤距离很长，BBU的前传CPRI接口与RRU之间的直连，会导致BBU与RRU之间需要耗费大量的光纤资源，增加光纤成本，CAPEX(Capital Expenditure，资本开支)成本较高，而且在欧美等国家，光纤布局布线的施工难度大，导致施工成本也很高。

而且不同RRU的天线数量、支持频段不一样，RRU光口传输的速率不一样，应尽可能地兼容各需求频段，不仅向上兼容未来5G的频点，同时也能向下兼容2G、3G和4G的频点，还需要能支持连接老基带处理装置。

同时无线通信系统中用于时钟同步的时钟同步参考源有很多种，如GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)或者IEEE1588(IEEE1588是网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准)等。时钟同步参考源可以接入到BBU，也可以接入到RRU，然后再进行处理和分发。当BBU设备放置在高楼宇的中心机房时或者距离时钟接收源较远时，BBU上接收GPS等参考源，需要使用较长的馈线将GPS信号传输到BBU系统，并且在馈线的长度达到一定程度后，还需要增加避雷器等设备，布线成本高，施工难度大，同时可靠性和可维护性等方面也受影响。另一方面，如果GPS信号传输给多个BBU同时使用时，GPS信号经过功分器后信号衰减较大，接收GPS信号的BBU数量也受限。

发明内容

根据本发明实施例提供的方案解决的技术问题是BBU和RRU因为光口速率不一致不能互联，BBU基带处理资源不能充分利用，BBU光口不足导致连接RRU数量有限，BBU与RRU间接光纤数量多、光纤成本和布线过高的问题，以及超长馈线布线或者馈线无法远距离穿墙等场景下时钟同步参考源接入困难的问题。

根据本发明实施例提供的一种天线数据分组化传输的装置，包括：

IQ(Inphase Quardrature，同相正交)天线数据交换模块，用于对BBU与RRU之间传输的IQ数据流进行处理，得到IQ处理数据流；

接口模块，用于对所述IQ数据流和所述IQ处理数据流进行传输；

时钟模块，用于将时钟参考源的参考时钟处理成同步时钟，并将所述同步时钟分发给BBU。

优选地，所述IQ数据流包括以下至少之一：

BBU的高速IQ数据流；

BBU的低速IQ数据流；

RRU的低速IQ数据流。

优选地，所述IQ天线数据交换模块具体用于将BBU的高速IQ数据流进行低速处理，得到适合于RRU接口速率的低速IQ处理数据流，以及将RRU的低速IQ数据流进行高速处理，得到适合于BBU接口速率的高速IQ处理数据流。

优选地，所述IQ天线数据交换模块还具体用于将BBU的高速IQ数据流进行低速处理，得到适合于BBU接口速率的低速IQ处理数据流，以及将BBU的低速IQ数据流进行高速处理，得到适合于BBU接口速率的高速IQ处理数据流。

优选地，所述接口模块包括与所述BBU相连接的多个不同速率的高速率接口和与所述RRU/BBU相连接的多个不同速率的低速率接口。

优选地，所述高速率接口，用于将所述BBU的高速IQ数据流发送给所述IQ天线数据交换模块或者将所述IQ天线数据交换模块处理的高速IQ处理数据流发送给所述BBU；

优选地，所述低速率接口，用于将所述IQ天线数据交换模块处理的低速IQ数据流发送给所述RRU/BBU或者将所述RRU/BBU的低速IQ数据流发送给所述IQ天线数据交换模块。

优选地，所述时钟模块具体用于通过与时钟参考源建立连接，对所述时钟参考源的参考时钟进行同步处理，得到同步时钟，并将所述同步时钟发送给所述BBU。

根据本发明实施例提供的一种天线数据分组化传输的方法，包括：

对BBU与RRU之间传输的IQ数据流进行处理，得到IQ处理数据流；

对所述IQ数据流和所述IQ处理数据流进行传输；

将时钟参考源的参考时钟处理成同步时钟，并将所述同步时钟分发给BBU。

优选地，所述IQ数据流包括以下至少之一：

BBU的高速IQ数据流；

BBU的低速IQ数据流；

RRU的低速IQ数据流。

根据本发明实施例提供的方案，通过提供一个天线数据分组化传输装置，改进BBU与RRU之间的连接方式，不仅可以充分利用BBU的处理能力，而且在BBU侧接口数量有限的基础上扩展接口数量，可以连接更多RRU或者传统BBU设备，同时可以有效节省BBU与RRU之间光纤资源，降低光纤成本、光纤布局难度和施工成本。而且可以处理和分发多种时钟同步参考源，优化时钟源接入方式，解决超长馈线布线或者馈线无法远距离穿墙等场景下时钟同步参考源接入困难的问题。可节省布线和线缆成本，降低施工布局难度，同时提高了时钟源的稳定性和设备的可维护性。

附图说明

图1是现有技术提供的传统BBU设备与RRU设备的连接框图；

图2是本发明实施例提供的一种天线数据分组化传输的装置示意图；

图3是本发明实施例提供的一种天线数据分组化传输的方法流程图；

图4是本发明实施例提供的一种天线数据分组化传输装置的结构框图；

图5是本发明实施例提供的一种天线数据分组化传输装置的应用连接框图；

图6是本发明实施例提供的一种天线数据分组化传输装置的应用连接框图；

图7是本发明实施例提供的一种天线数据分组化传输装置的应用连接框图；

图8是本发明实施例提供的一种天线数据分组化传输装置的应用连接框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图2是本发明实施例提供的一种天线数据分组化传输的装置示意图，如图2所示，包括：IQ天线数据交换模块201，用于对BBU与RRU之间传输的IQ数据流进行处理，得到IQ处理数据流；接口模块202，用于对所述IQ数据流和所述IQ处理数据流进行传输；时钟模块203，用于将时钟参考源的参考时钟处理成同步时钟，并将所述同步时钟分发给BBU。

其中，所述IQ数据流包括以下至少之一：BBU的高速IQ数据流；BBU的低速IQ数据流；RRU的低速IQ数据流。

其中，所述IQ天线数据交换模块具体用于将BBU的高速IQ数据流进行低速处理，得到适合于RRU接口速率的低速IQ处理数据流，以及将RRU的低速IQ数据流进行高速处理，得到适合于BBU接口速率的高速IQ处理数据流。

其中，所述IQ天线数据交换模块还具体用于将BBU的高速IQ数据流进行低速处理，得到适合于BBU接口速率的低速IQ处理数据流，以及将BBU的低速IQ数据流进行高速处理，得到适合于BBU接口速率的高速IQ处理数据流。

其中，所述IQ天线数据交换模块还具体用于将多个BBU之间的不同速率的高速IQ数据流进行交换。

其中，所述接口模块包括与所述BBU相连接的多个不同速率的高速率接口和与所述RRU/BBU相连接的多个不同速率的低速率接口。具体地说，所述高速率接口，用于将所述BBU的高速IQ数据流发送给所述IQ天线数据交换模块或者将所述IQ天线数据交换模块处理的高速IQ处理数据流发送给所述BBU，以及BBU经由所述IQ天线数据交换模块将高速IQ数据流转发给其他所述BBU；所述低速率接口，用于将所述IQ天线数据交换模块处理的低速IQ数据流发送给所述RRU/BBU或者将所述RRU/BBU的低速IQ数据流发送给所述IQ天线数据交换模块。

其中，所述时钟模块具体用于通过与时钟参考源建立连接，对所述时钟参考源的参考时钟进行同步处理，得到同步时钟，并将所述同步时钟发送给所述BBU。

其中，本发明实施例全文中所描述的高速IQ数据流是指IQ数据流的速率相对较高，高速是指40Gbps及以上，比如40Gbps、100Gbps、200Gbps等等，但不局限于上述速率。低速IQ数据流是指IQ数据流的速率相对较低，低速是指13Gbps以下，例如12.1651G、10.1376Gbps、9.8304Gbps、6.144Gbps、2.4576Gbps、1.2288Gbps等等，但不局限于上述速率。高速率接口是指用于传输所述高速IQ数据流或所述高速IQ处理数据流的接口；低速率接口是指用于传输所述低速IQ数据流或所述低速IQ处理数据流的接口。

图3是本发明实施例提供的一种天线数据分组化传输的方法流程图，如图3所示，包括：

步骤S301：对BBU与RRU之间传输的IQ数据流进行处理，得到IQ处理数据流；

步骤S302：对所述IQ数据流和所述IQ处理数据流进行传输；

步骤S303：将时钟参考源的参考时钟处理成同步时钟，并将所述同步时钟分发给BBU。

其中，所述IQ数据流包括以下至少之一：BBU的高速IQ数据流；BBU的低速IQ数据流；RRU的低速IQ数据流。

其中，所述对BBU与RRU之间传输的IQ数据流进行处理，得到IQ处理数据流包括：经由一条长距离光纤接收来自BBU的高速IQ数据流，将其处理成适合于RRU接口速率的多条低速IQ数据流，并经由多条短距离光纤将所述多条低速IQ数据流分别发送给多个RRU，以及经由所述多条短距离光纤接收来自所述多个RRU的M条低速IQ数据流，将其处理成适合于BBU接口速率的N条高速IQ数据流，并经由所述一条长距离光纤将所述N条高速IQ接收数据流发送给所述BBU；其中N<M，M，N均为正整数。

本发明实施例是利用多个不同速率的高速率接口和多个不同速率的低速率接口所述对所述IQ数据流和所述IQ处理数据流进行传输，具体包括：利用多个不同速率的高速率接口将所述BBU的高速IQ数据流发送给所述IQ天线数据交换模块或者将所述IQ天线数据交换模块处理的高速IQ处理数据流发送给所述BBU，以及BBU经由所述IQ天线数据交换模块将高速IQ数据流转发给其他所述BBU；利用多个不同速率的低速率接口将所述IQ天线数据交换模块处理的低速IQ数据流发送给所述RRU/BBU或者将所述RRU/BBU的低速IQ数据流发送给所述IQ天线数据交换模块。

其中，所述将时钟参考源的参考时钟处理成同步时钟，并将所述同步时钟分发给BBU包括：通过与时钟参考源建立连接，对所述时钟参考源的时钟数据进行同步处理后，得到同步时钟，并将所述同步时钟经由所述长距离光纤发送给所述BBU。

图4是本发明实施例提供的一种天线数据分组化传输装置的结构框图，如图4所示，包括：处理器控制单元、IQ天线数据交换单元、各类接口模块、时钟单元与电源等部分。

处理器控制单元作为系统控制核心，负责管理板内的硬件资源及上下电控制、时钟处理、接口扩展、监控管理和业务相关器件的状态等。处理器控制单元通过总线管理控制基带单元BBU。其对外接口主要有USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口，负责版本的加载、开局等；SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)接口连接存储模块，用于存放Boot及版本；I2C接口，来挂接电源、I2C桥片、接口模块及其它相关芯片等。

IQ天线数据交换单元与BBU侧和RRU侧的接口模块相连接，用于基带协同数据的处理，完成不同速率接口模块之间的IQ数据的处理，包括分组、汇聚、分发和交换等。IQ天线数据交换单元的计算容量根据天线数据分组化传输装置的处理能力和适用场景可以进行适当调整。IQ天线数据交换单元可以由FPGA、ASIC等多种器件实现，不限定于此，任何通过修改器件类型或者器件数量等实现的方式均可。

接口模块主要包括两类：一类为高速率的接口模块，如SFP28、QSFP、QSFP28等光模块，也可以是高速率的网口模块(所述接口模块类型只是举例，并不限定于此)，速率支持到40G、100G，甚至更高的速率，主要用于连接BBU侧的接口；另一类为低速率的接口模块，如SFP、SFP+等，向下兼容低速率，主要用于连接RRU侧或者光口速率不高的传统BBU。也就是说，通过不同速率接口将天线数据分组化传输装置与BBU和RRU相连接。天线数据分组化传输装置具有高速率的接口模块和低速率的接口模块。高速率的接口模块与BBU侧的高速接口模块可以直接相连，低速率的接口模块与RRU侧的接口模块相连接，或者传统的BBU相连接。所述接口模块支持不同的速率，不同的接口数量。使用中，将天线数据分组化传输装置放置在靠近RRU侧。由于BBU与天线数据分组化传输装置之间是高速率的接口模块，所以BBU与天线数据分组化传输装置仅通过少量光纤或者电缆就可以传输大量数据；RRU侧数据速率相对较低，RRU侧与天线数据分组化传输装置之间是低速率的接口模块。所述接口模块是一种设计方案，提出接口模块的概念，任何通过简单修改接口模块数量、改变接口速率等实现方式均可。

时钟单元支持多种时钟参考源的接收、处理和分发，如GPS、1588等时钟同步参考源。时钟单元由时钟恢复子单元、时钟处理子单元和时钟分发子单元等组成。时钟恢复子单元和时钟处理子单元，外部连接接GPS或1588等时钟同步参考源，恢复和产生系统同步时钟CLK，同时能够完成时钟算法等功能，并送给时钟分发子单元。时钟分发子单元分发同步时钟到各基带单元。本发明设备支持对外时钟级联功能，通过光纤或者电缆等方式传输。同时时钟单元还负责板内各器件所需时钟的产生、分发和管理。

电源模块负责对板内各模块供电，模块包括处理器、IQ天线数据交换单元、时钟单元以及风扇等，同时具有电源告警上报的处理，满足电源滤波和防浪涌的EMC(ElectroMagnetic Compatibility，电磁兼容性)等要求。

综上所述，天线数据分组化传输装置能够将BBU与RRU之间的IQ天线数据进行分组、汇聚、分发和交换等处理。能够将多个RRU的IQ天线数据通过IQ天线数据交换单元的数据处理后，仅需一个高速率接口就可以将多个RRU的数据发送给BBU侧。不仅可以充分利用BBU基带资源，还可以实现光口扩展，解决BBU侧光口数量不足的问题，实现连接更多的RRU，同时还能解决BBU与RRU之间连接光纤数量过多，光纤成本和布线过高等问题。此装置不仅支持连接RRU，也可实现对多个传统BBU和分布式BBU数据的分组、汇聚和交换。而且还支持多种时钟同步参考源的接收、处理和分发。其安装在室外时，接收GPS信号仅需要较短的馈线，将处理后的同步时钟通过光缆或者电缆等方式传送给BBU，并且支持传输给多个BBU。可节省布线和线缆成本，降低施工布局难度，同时提高了时钟源的稳定性和设备的可维护性。

图5是本发明实施例提供的一种天线数据分组化传输装置的应用连接框图，如图5所示，一个BBU装置可以支持单个或者多个天线数据分组化传输装置，并且每个天线数据分组化传输装置的容量也可以不同，依据不同的应用范围，装置数量和容量均可以灵活配置；每一个天线数据分组化传输装置可以通过光纤连接多个RRU装置，依据天线数据分组化传输装置容量的不同，每个天线数据分组化传输装置支持的RRU装置的数量也不一样。

天线数据分组化传输装置在实际布局中近RRU侧，RRU与其之间所需光纤长度短，而BBU侧与其之间使用高速率的接口模块传输数据，使用单根光纤或者少量光纤就可实现BBU与其之间大量数据的传递，从而可以有效降低BBU与其之间的光纤成本以及光纤施工布局的成本。同时可以在不增加BBU侧接口数量的基础上支持连接更多的RRU，还能解决下一代BBU高速光口与传统RRU光口因数据速率不一致不能直接互联的问题，并且能够充分利用BBU高速光口传输数据的能力。

当一个BBU装置连接多个(两个及两个以上)天线数据分组化传输装置时，选取任意两个装置接入时钟同步参考源即可。两个装置的时钟同步信号可以做主备处理，提高了无线系统时钟的稳定性。

图6是本发明实施例提供的一种天线数据分组化传输装置的应用连接框图，如图6所示，一个天线数据分组化传输装置使用光纤直连可以连接一个BBU装置，并通过级联的方式连接多个天线数据分组化传输装置，每个天线数据分组化传输装置的容量也可以不同，依据不同的应用范围，装置数量和容量均可以灵活配置；每一个天线数据分组化传输装置再通过光纤连接多个RRU装置，依据天线数据分组化传输装置容量的不同，每个天线数据分组化传输装置支持的RRU装置的数量也不一样。

当一个BBU装置连接的天线数据分组化传输装置级联天线数据分组化传输装置时(数量在两个或两个以上时)，选取任意两个装置接入时钟同步参考源即可。两个装置的时钟同步信号可以做主备处理，提高了无线系统时钟的稳定性。

图7是本发明实施例提供的一种天线数据分组化传输装置的应用连接框图，如图7所示，一个天线数据分组化传输装置不仅可以通过光纤连接RRU装置，又可以通过光纤直连或者波分复用技术连接多个传统式或者分布式BBU，传统式或者分布式BBU将接收到的天线数据进行透传，将天线数据汇集到BBU侧进行处理，或者将传统式或者分布式BBU经过解析处理后的数据通过以太网传输到BBU侧进行处理。天线数据分组化传输安装在RRU一侧，依据不同的应用范围，每个BBU和RRU装置的数量和容量均可以灵活配置。

图8是本发明实施例提供的一种天线数据分组化传输装置的应用连接框图，如图8所示，一个天线数据分组化传输装置使用光纤直连或者波分复用技术可以连接多个BBU装置，同时连接多个RRU装置，天线数据分组化传输装置安装在BBU一侧，每个BBU之间可以通过本发明的传输装置进行数据互倒等操作，实现业务的负荷分担等功能。每个天线数据分组化传输装置的容量也可以不同，依据不同的应用范围，每个设备数量和容量均可以灵活配置。

根据本发明实施例提供的方案，有以下几点：

1、可以节约光纤成本，降低光纤施工布局的难度，提高光口传输利用率，又可以解决热点高容量覆盖问题，采用多个天线数据分组化传输装置，在热点区域实现超密集部署，实现用户超高峰值速率与极限用户体验速率。同时，在机房侧利于维护管理，可以减少站点租赁费用及耗电成本等，并且利于BBU装置集中于云服务器，更好地进行动态资源频谱分配，提升网络容量。

2、利用天线数据分组化传输装置的转发，更利于数据的管理，更灵活地进行资源调度和容量分配。同时，将传统的BBU装置连接到天线数据分组化传输装置中，可以实现传统分布式BBU装置与BBU集中化基带池的兼容问题。

3、利用天线数据分组化传输装置的数据处理能力，更利于设备间数据的交互，更灵活地进行资源调度和容量分配。同时本发明业务集成度高，端口密度大，业务类型丰富，利于多个设备的管理，便于组网和扩容。

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)

1.一种天线数据分组化传输的装置，包括：

IQ天线数据交换模块，用于对BBU与RRU之间传输的IQ数据流进行处理，得到IQ处理数据流；

接口模块，用于对所述IQ数据流和所述IQ处理数据流进行传输；

时钟模块，用于将时钟参考源的参考时钟处理成同步时钟，并将所述同步时钟分发给BBU；

其中，所述RRU是指射频拉远单元；所述BBU是指基带单元；IQ是指同相正交。

2.根据权利要求1所述的装置，所述IQ数据流包括以下至少之一：

BBU的高速IQ数据流；

BBU的低速IQ数据流；

RRU的低速IQ数据流。

3.根据权利要求2所述的装置，所述IQ天线数据交换模块具体用于将BBU的高速IQ数据流进行低速处理，得到适合于RRU接口速率的低速IQ处理数据流，以及将RRU的低速IQ数据流进行高速处理，得到适合于BBU接口速率的高速IQ处理数据流。

4.根据权利要求2所述的装置，所述IQ天线数据交换模块还具体用于将BBU的高速IQ数据流进行低速处理，得到适合于BBU接口速率的低速IQ处理数据流，以及将BBU的低速IQ数据流进行高速处理，得到适合于BBU接口速率的高速IQ处理数据流。

5.根据权利要求1所述的装置，所述接口模块包括与所述BBU相连接的多个不同速率的高速率接口和与所述RRU/BBU相连接的多个不同速率的低速率接口。

6.根据权利要求5所述的装置，所述高速率接口，用于将所述BBU的高速IQ数据流发送给所述IQ天线数据交换模块或者将所述IQ天线数据交换模块处理的高速IQ处理数据流发送给所述BBU。

7.根据权利要求5所述的装置，所述低速率接口，用于将所述IQ天线数据交换模块处理的低速IQ数据流发送给所述RRU/BBU或者将所述RRU/BBU的低速IQ数据流发送给所述IQ天线数据交换模块。

8.根据权利要求1所述的装置，所述时钟模块具体用于通过与时钟参考源建立连接，对所述时钟参考源的参考时钟进行同步处理，得到同步时钟，并将所述同步时钟发送给所述BBU。

9.一种天线数据分组化传输的方法，包括：

对BBU与RRU之间传输的IQ数据流进行处理，得到IQ处理数据流；

对所述IQ数据流和所述IQ处理数据流进行传输；

将时钟参考源的参考时钟处理成同步时钟，并将所述同步时钟分发给BBU；

其中，所述RRU是指射频拉远单元；所述BBU是指基带单元；IQ是指同相正交。

10.根据权利要求9所述的方法，所述IQ数据流包括以下至少之一：

BBU的高速IQ数据流；

BBU的低速IQ数据流；

RRU的低速IQ数据流。