CN114885043A - 一种自适应前传协议的接口系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自适应前传协议的接口系统及方法，属于通信技术领域。本发明包括包筛选器，包筛选器接收前传接口协议包后识别前传接口协议包的类型，所述前传接口协议包的类型包括以太网协议包、CPRI协议包和eCPRI协议包；包筛选器根据前传接口协议包的类型将前传接口协议包的标志位写入包筛选器配置选项寄存器；ARM处理器利用驱动软件读取包筛选器配置选项寄存器，根据包筛选器配置选项寄存器的值选择预先存储在Flash存储器的配置文件，初始化与包筛选器配置选项寄存器的值对应的O‑RAN包解析器协议模块；本发明实现一个光口即可支持三种协议，大大的降低了硬件成本，极大程度的降低了网优的难度和维护的成本。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体为一种自适应前传协议的接口系统及方法。
背景技术
射频单元作为O-RAN系统体系的一部分，在O-RAN架构中，射频单元通过CPRI协议接口或eCPRI协议接口与分布式单元进行数据传输，CPRI的协议中最大传输速率是12.165Gbps，随着5G时代的到来，对传输速率要求更高，CPRI已经不能满足要求，eCPRI就应运而生；
不管是CPRI还是eCPRI，都是通过光纤作为介质将基带I/Q信号由BBU(基带单元)传输到无线射频单元，eCPRI和CPRI的主要区别在于物理层的切分点不同，eCPRI是将LOW-phy的部分放在了RU中处理，High-phy部分放在了BBU处理，还有一种方法是10G以太网电口方式传输I/Q数据，不过需要增加万兆PHY；
因此现有的射频单元在硬件上同时存在两个光口和以太网电口才能满足三种协议，如此需要重复开发PHY的代码，浪费资源，且增加了硬件成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自适应前传协议的接口系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种自适应前传协议的接口系统，包括分布式单元和射频单元，其特征在于：所述射频单元包括前传接口，所述分布式单元通过光模块与前传接口连接，分布式单元传输前传接口协议包至前传接口，所述前传接口解析前传接口协议包后将解析后的数据传输至无线射频单元，并返回无线射频单元数据至分布式单元。
现有的前传协议数据包分为三种，分别为：以太网协议、CPRI协议和eCPRI协议，现有的射频单元同时存在光口和以太网电口，以太网电口传输I/O数据需要PHY芯片，而光口一般设置两个，一个支持CPRI协议，另一个支持eCPRI协议，本发明通过一个光口即可自动识别其只能换协议数据包并分离出I/O数据。
所述前传接口包括包筛选器、ARM处理器、O-RAN包解析器；
所述包筛选器分别与ARM处理器和O-RAN包解析器连接；
所述包筛选器接收前传接口协议包后识别前传接口协议包的类型，所述前传接口协议包的类型包括以太网协议包、CPRI协议包和eCPRI协议包；
所述包筛选器根据前传接口协议包的类型将前传接口协议包的标志位写入包筛选器配置选项寄存器；
所述ARM处理器利用驱动软件读取包筛选器配置选项寄存器，根据包筛选器配置选项寄存器的值获取选择预先存储在Flash存储器的配置文件；
所述O-RAN包解析器分离出I/Q数据。
包筛选器解析前传接口协议包的协议，从前传协议帧结构格式分析前传接口协议是以太网、eCPRI还是CPRI协议；再将筛选的结果写入包筛选器配置选项寄存器，ARM处理器读取包筛选器配置选项寄存器的值，区分不同的协议接口，而不是重新构建和加载，提高了基站的部署效率和软件开发效率。
所述包筛选器接收前传接口协议包后识别前传接口协议包的类型具体内容包括：
所述包筛选器配置选项寄存器默认值为CPRI协议包标志位，前传接口默认启动CPRI协议模块，射频单元尝试与分布式单元连接，如果连接成功，射频单元正式启动，设置连接阈值，如果射频单元不能与分布式单元连接，多次尝试连接，当尝试连接次数超出连接阈值，则判断前传接口协议包的类型不为CPRI协议包；所述前传接口协议包包括协议帧，所述包筛选器检测协议帧，当协议帧中存在eCPRI Header，则判断前传接口协议包的类型为eCPRI协议包，所述包筛选器配置选项寄存器写入eCPRI协议包标志位；当协议帧中不存在eCPRI Header，则判断前传接口协议包的类型为以太网协议包，所述包筛选器配置选项寄存器写入以太网协议包标志位。
通过设置前传接口默认启动CPRI协议模块，并射频单元尝试连接分布式单元区分前传接口协议包是否为CPRI协议模块，有效的检验前传接口协议包的一种类型，进而识别出前传接口协议包的类型；
eCPRI协议包本身也是基于以太网协议，eCPRI协议帧与以太网协议帧的区别是eCPRI协议帧的Ethernet Payload的部分存在eCPRI Header，故当协议帧中存在eCPRIHeader，则判断前传接口协议包的类型为eCPRI协议包。
所述O-RAN包解析器包括协议时钟模块和O-RAN包解析器协议模块，所述协议时钟模块提供协议处理需要的时钟，所述O-RAN包解析器根据包筛选器配置选项寄存器的值初始化O-RAN包解析器协议模块，分离出I/Q数据。
所述前传接口还包括JESD模块、O-RAN成帧器，所述O-RAN包解析器传输I/Q数据至JESD模块，通过数模转换模块与无线射频单元连接，所述无线射频单元通过模数转换模块与JESD模块连接，通过O-RAN成帧器返回数据至分布式单元，完成分布式单元与无线射频单元的数据通路。
一种自适应前传协议的接口方法，所述接口方法包括：
步骤一：分布式单元传输前传接口协议包至包筛选器；
步骤二：所述包筛选器分析前传协议包的类型，根据前传协议包的类型设置前传接口协议包的标志位，将前传接口协议包的标志位写入包筛选器配置选项寄存器；
步骤三：ARM处理器根据包筛选器配置选项寄存器的值获取预先存储在Flash存储器的配置文件；
步骤四：O-RAN包解析器包括协议时钟模块，所述协议时钟模块提供协议处理需要的时钟；
步骤五：所述O-RAN包解析器还包括O-RAN包解析器协议模块，所述O-RAN包解析器根据包筛选器配置选项寄存器的值选择O-RAN包解析器协议模块，分离出I/Q数据；
步骤六：传输I/Q数据至JESD模块，通过数模转换模块与无线射频单元连接；
步骤七：无线射频单元通过模数转换模块与JESD模块连接，通过O-RAN成帧器将无线射频单元传输回分布式单元。
所述包筛选器分析前传协议包的类型具体步骤包括：
步骤二-1：默认前传接口协议包的类型为CPRI协议包，则包筛选器配置选项寄存器默认值为CPRI协议包标志位；
步骤二-2：ARM处理器读取包筛选器配置选项寄存器，获取包筛选器配置选项寄存器的值为CPRI协议包标志位；
步骤二-3：ARM处理器加载O-RAN包解析器CPRI协议模块；
步骤二-4：射频单元尝试与分布式单元连接，如果连接成功，射频单元正式启动；
步骤二-5：设置连接阈值，如果射频单元不能与分布式单元连接，多次尝试连接，当尝试连接次数超出连接阈值，则判断前传接口协议包的类型不为CPRI协议包；
步骤二-6：所述包筛选器检测前传接口协议包的协议帧，如果前传接口协议包的协议帧存在eCPRI Header，则判断前传接口协议包的类型为eCPRI协议包，ARM处理器加载O-RAN包解析器eCPRI协议模块，射频单元正式启动；
步骤二-7：如果前传接口协议包的协议帧不存在eCPRI Header，则判断前传接口协议包的类型为以太网协议包，ARM处理器加载O-RAN包解析器以太网协议模块，射频单元正式启动。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明实现一个光口即可支持三种协议，通过包筛选器模块自动识别前传接口协议包的类型是以太网协议、CPRI协议还是eCPRI协议，确定前传接口协议包的类型后ARM处理器加载相应的配置文件，O-RAN包解析器根据包筛选器配置选项寄存器的值初始化O-RAN包解析器协议模块，既而实现自适应的智能配置相应的前传协议接口，更加灵活的搭配O-DU厂家，组成5G O-RAN系统；
相比于现有的技术，一个光口即可兼容CPRI协议和eCPRI协议，且不用PHY芯片的就可以实现通过以太网前传接口协议包输出I/O数据，大大的降低了硬件成本，本发明只需要通过光口就可以扩展成以太网协议、CPRI协议和eCPRI协议三种任意的协议接口，极大程度的降低了网优的难度和维护的成本；
ARM处理器根据包筛选器配置选项寄存器的值不同，区分不同的协议接口，而不是重新构建和加载，提高了基站的部署效率和软件开发效率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种自适应前传协议的接口系统的结构示意图；
图2是包筛选器分析前传协议包的类型的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图2，本发明提供技术方案：
实施例：一种自适应前传协议的接口系统，包括分布式单元和射频单元，其特征在于：射频单元包括前传接口，分布式单元通过光模块与前传接口连接，所述光模块包括万兆光纤接口，分布式单元传输前传接口协议包至前传接口，前传接口解析前传接口协议包后将解析后的数据传输至无线射频单元，并返回无线射频单元数据至分布式单元。
现有的前传协议数据包分为三种，分别为：以太网协议、CPRI协议和eCPRI协议，现有的射频单元同时存在光口和以太网电口，以太网电口传输I/O数据需要PHY芯片，而光口一般设置两个，一个支持CPRI协议，另一个支持eCPRI协议，本发明通过一个光口即可自动识别其只能换协议数据包并分离出I/O数据。
前传接口包括包筛选器、ARM处理器、O-RAN包解析器；
包筛选器分别与ARM处理器和O-RAN包解析器连接；
包筛选器接收前传接口协议包后识别前传接口协议包的类型，前传接口协议包的类型包括以太网协议包、CPRI协议包和eCPRI协议包；
包筛选器根据前传接口协议包的类型将前传接口协议包的标志位写入包筛选器配置选项寄存器；
设置前传接口CPRI协议包的标志位为10，设置前传接口以太网协议包的标志位为01，设置前传接口eCPRI协议包的标志位为11；
ARM处理器利用驱动软件读取包筛选器配置选项寄存器，根据包筛选器配置选项寄存器的值获取选择预先存储在Flash存储器的配置文件，Flash存储器中存储万兆以太网配置文件、CPRI配置文件和eCPRI配置文件，O-RAN包解析器根据包筛选器配置选项寄存器的值初始化O-RAN包解析器协议模块，分离出I/Q数据。
包筛选器解析前传接口协议包的协议，从前传协议帧结构格式分析前传接口协议是以太网、eCPRI还是CPRI协议；再将筛选的结果写入包筛选器配置选项寄存器，ARM处理器读取包筛选器配置选项寄存器的值，区分不同的协议接口，而不是重新构建和加载，提高了基站的部署效率和软件开发效率。
包筛选器接收前传接口协议包后识别前传接口协议包的类型具体内容包括：
包筛选器配置选项寄存器默认值为CPRI协议包标志位10，前传接口默认启动CPRI协议模块，射频单元尝试与分布式单元连接，如果连接成功，射频单元正式启动，设置连接阈值，如果射频单元不能与分布式单元连接，多次尝试连接，当尝试连接次数超出连接阈值，则判断前传接口协议包的类型不为CPRI协议包；前传接口协议包包括协议帧，包筛选器检测协议帧，当协议帧中存在eCPRI Header，则判断前传接口协议包的类型为eCPRI协议包，包筛选器配置选项寄存器写入eCPRI协议包标志位11；当协议帧中不存在eCPRIHeader，则判断前传接口协议包的类型为以太网协议包，包筛选器配置选项寄存器写入以太网协议包标志位01。
通过设置前传接口默认启动CPRI协议模块，并射频单元尝试连接分布式单元区分前传接口协议包是否为CPRI协议模块，有效的检验前传接口协议包的一种类型，进而识别出前传接口协议包的类型；
eCPRI协议包本身也是基于以太网协议，eCPRI协议帧与以太网协议帧的区别是eCPRI协议帧的Ethernet Payload的部分存在eCPRI Header，故当协议帧中存在eCPRIHeader，则判断前传接口协议包的类型为eCPRI协议包。
O-RAN包解析器包括协议时钟模块和O-RAN包解析器协议模块，协议时钟模块提供协议处理需要的时钟，O-RAN包解析器根据包筛选器配置选项寄存器的值初始化O-RAN包解析器协议模块，分离出I/Q数据。
前传接口还包括JESD模块、O-RAN成帧器，O-RAN包解析器传输I/Q数据至JESD模块，通过数模转换模块与无线射频单元连接，无线射频单元通过模数转换模块与JESD模块连接，通过O-RAN成帧器返回数据至分布式单元，完成分布式单元与无线射频单元的数据通路。
一种自适应前传协议的接口方法，接口方法包括：
步骤一：分布式单元传输前传接口协议包至包筛选器；
步骤二：包筛选器分析前传协议包的类型，根据前传协议包的类型设置前传接口协议包的标志位，将前传接口协议包的标志位写入包筛选器配置选项寄存器；
步骤三：ARM处理器根据包筛选器配置选项寄存器的值获取预先存储在Flash存储器的配置文件；
步骤四：O-RAN包解析器包括协议时钟模块，所述协议时钟模块提供协议处理需要的时钟；
步骤五：O-RAN包解析器还包括O-RAN包解析器协议模块，O-RAN包解析器根据包筛选器配置选项寄存器的值选择O-RAN包解析器协议模块，分离出I/Q数据；
步骤六：传输I/Q数据至JESD模块，通过数模转换模块与无线射频单元连接；
步骤七：无线射频单元通过模数转换模块与JESD模块连接，通过O-RAN成帧器将无线射频单元传输回分布式单元。
包筛选器分析前传协议包的类型具体步骤包括：
步骤二-1：默认前传接口协议包的类型为CPRI协议包，则包筛选器配置选项寄存器默认值为CPRI协议包标志位10；
步骤二-2：ARM处理器读取包筛选器配置选项寄存器，获取包筛选器配置选项寄存器的值CPRI协议包标志位10；
步骤二-3：ARM处理器加载O-RAN包解析器CPRI协议模块；
步骤二-4：射频单元尝试与分布式单元连接，如果连接成功，射频单元正式启动；
步骤二-5：设置连接阈值，如果射频单元不能与分布式单元连接，多次尝试连接，当尝试连接次数超出连接阈值，则判断前传接口协议包的类型不为CPRI协议包；
步骤二-6：包筛选器检测前传接口协议包的协议帧，如果前传接口协议包的协议帧存在eCPRI Header，则判断前传接口协议包的类型为eCPRI协议包，ARM处理器加载O-RAN包解析器eCPRI协议模块，射频单元正式启动；
步骤二-7：如果前传接口协议包的协议帧不存在eCPRI Header，则判断前传接口协议包的类型为以太网协议包，ARM处理器加载O-RAN包解析器以太网协议模块，射频单元正式启动。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种自适应前传协议的接口系统，包括分布式单元和射频单元，其特征在于：所述射频单元包括前传接口，所述分布式单元通过光模块与前传接口连接，分布式单元传输前传接口数据包至前传接口，所述前传接口解析前传接口数据包后将解析后的数据传输至无线射频单元，并返回无线射频单元数据至分布式单元。
2.根据权利要求1所述的一种自适应前传协议的接口系统，其特征在于：所述前传接口包括包筛选器、ARM处理器、O-RAN包解析器；
所述包筛选器分别与ARM处理器和O-RAN包解析器连接；
所述包筛选器接收前传接口协议包后识别前传接口协议包的类型，所述前传接口协议包的类型包括以太网协议包、CPRI协议包和eCPRI协议包；
所述包筛选器根据前传接口协议包的类型将前传接口协议包的标志位写入包筛选器配置选项寄存器；
所述ARM处理器利用驱动软件读取包筛选器配置选项寄存器，根据包筛选器配置选项寄存器的值获取选择预先存储在Flash存储器的配置文件；
所述O-RAN包解析器分离出I/Q数据。
3.根据权利要求2所述的一种自适应前传协议的接口系统，其特征在于：所述包筛选器接收前传接口协议包后识别前传接口协议包的类型具体内容包括：
所述包筛选器配置选项寄存器默认值为CPRI协议包标志位，前传接口默认启动CPRI协议模块，射频单元尝试与分布式单元连接，如果连接成功，射频单元正式启动，设置连接阈值，如果射频单元不能与分布式单元连接，多次尝试连接，当尝试连接次数超出连接阈值，则判断前传接口协议包的类型不为CPRI协议包；所述前传接口协议包包括协议帧，所述包筛选器检测协议帧，当协议帧中存在eCPRI Header，则判断前传接口协议包的类型为eCPRI协议包，所述包筛选器配置选项寄存器写入eCPRI协议包标志位；当协议帧中不存在eCPRIHeader，则判断前传接口协议包的类型为以太网协议包，所述包筛选器配置选项寄存器写入以太网协议包标志位。
4.根据权利要求3所述的一种自适应前传协议的接口系统，其特征在于：
所述O-RAN包解析器包括协议时钟模块和O-RAN包解析器协议模块，所述协议时钟模块提供协议处理需要的时钟，所述O-RAN包解析器根据包筛选器配置选项寄存器的值初始化O-RAN包解析器协议模块，分离出I/Q数据。
5.根据权利要求4所述的一种自适应前传协议的接口系统，其特征在于：
所述前传接口还包括JESD模块、O-RAN成帧器，所述O-RAN包解析器传输I/Q数据至JESD模块，通过数模转换模块与无线射频单元连接，所述无线射频单元通过模数转换模块与JESD模块连接，通过O-RAN成帧器返回数据至分布式单元，完成分布式单元与无线射频单元的数据通路。
6.一种自适应前传协议的接口方法，其特征在于：所述接口方法包括：
步骤一：分布式单元传输前传接口协议包至包筛选器；
步骤二：所述包筛选器分析前传协议包的类型，根据前传协议包的类型设置前传接口协议包的标志位，将前传接口协议包的标志位写入包筛选器配置选项寄存器；
步骤三：ARM处理器根据包筛选器配置选项寄存器的值获取预先存储在Flash存储器的配置文件；
步骤四：O-RAN包解析器包括协议时钟模块，所述协议时钟模块提供协议处理需要的时钟；
步骤五：所述O-RAN包解析器还包括O-RAN包解析器协议模块，所述O-RAN包解析器根据包筛选器配置选项寄存器的值选择O-RAN包解析器协议模块，分离出I/Q数据；
步骤六：传输I/Q数据至JESD模块，通过数模转换模块与无线射频单元连接；
步骤七：无线射频单元通过模数转换模块与JESD模块连接，通过O-RAN成帧器将无线射频单元传输回分布式单元。
7.根据权利要求6所述的一种自适应前传协议的接口方法，其特征在于：所述包筛选器分析前传协议包的类型具体步骤包括：
步骤二-1：默认前传接口协议包的类型为CPRI协议包，则包筛选器配置选项寄存器默认值为CPRI协议包标志位；
步骤二-2：ARM处理器读取包筛选器配置选项寄存器，获取包筛选器配置选项寄存器的值为CPRI协议包标志位；
步骤二-3：ARM处理器加载O-RAN包解析器CPRI协议模块；
步骤二-4：射频单元尝试与分布式单元连接，如果连接成功，射频单元正式启动；
步骤二-5：设置连接阈值，如果射频单元不能与分布式单元连接，多次尝试连接，当尝试连接次数超出连接阈值，则判断前传接口协议包的类型不为CPRI协议包；
步骤二-6：所述包筛选器检测前传接口协议包的协议帧，如果前传接口协议包的协议帧存在eCPRI Header，则判断前传接口协议包的类型为eCPRI协议包，ARM处理器加载O-RAN包解析器eCPRI协议模块，射频单元正式启动；
步骤二-7：如果前传接口协议包的协议帧不存在eCPRI Header，则判断前传接口协议包的类型为以太网协议包，ARM处理器加载O-RAN包解析器以太网协议模块，射频单元正式启动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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