欢迎您访问程序员文章站本站旨在为大家提供分享程序员计算机编程知识!
您现在的位置是: 首页  >  网络运营

荐 ORAN专题系列-5:5G O-RAN 一体式小基站硬件白盒化的参考架构

程序员文章站 2022-06-16 10:12:32
摘要: O-RAN逻辑网元,O-RAN的协议切分,O-RAN一体式小基站,O-CU的硬件白盒化架构,O-DU+O-RO的白盒化硬件。...

摘要: O-RAN逻辑网元,O-RAN的协议切分,O-RAN一体式小基站,O-CU的硬件白盒化架构,O-DU+O-RO的硬件白盒化架构。


前文提到,O-RAN的硬件白盒化需要经历5个阶段,本文章重点落在第三个阶段。

第1个阶段:基于通用的计算机硬件

第2个阶段:基于通用硬件的通用接口的专用子卡

第3个阶段:专用硬件开放和标准化内部的硬件架构(当前阶段)

第4个阶段:专用硬件, 通用的子部件

第5个阶段:专用硬件成为通用硬件

本文将展现O-RAN推荐的5G一体式室内小基站白盒化硬件的参考架构。


一、5G基本逻辑架构

1. 5G O-RAN逻辑网元

荐
                                                        ORAN专题系列-5:5G O-RAN 一体式小基站硬件白盒化的参考架构

2. 5G O-RAN的逻辑网元对RAN协议的切分

荐
                                                        ORAN专题系列-5:5G O-RAN 一体式小基站硬件白盒化的参考架构


二、白盒化基站的总体架构分类

一般来说,基站硬件架构可以根据不同的标准进行分类。

O-RAN根据DU与RU物理部署的关系来进行划分的,将基站架构分为集成/一体式架构和分离/分体和架构两大类。

DU和RU分布在不同的物理硬件中,称为分体式

DU和RU在同一个专用的物理硬件中,称为一体式

CU、DU和RU在同一个专用的物理硬件中,称为All in one。

本文重点关注一体式的白盒架构。


三、集成/一体式架构

荐
                                                        ORAN专题系列-5:5G O-RAN 一体式小基站硬件白盒化的参考架构

1.  RAN系统逻辑架构图

荐
                                                        ORAN专题系列-5:5G O-RAN 一体式小基站硬件白盒化的参考架构

目前O-CU通常可以直接运行在通用的软硬件云平台之上。

O-DU(分布式单元)和O-RU(无线单元)在一个物理实体中, 称为GNB-DU。

GNB-DU与O-CU通过标准的F1接口进行通信。


2. RAN系统物理部署图:

荐
                                                        ORAN专题系列-5:5G O-RAN 一体式小基站硬件白盒化的参考架构

在实际物理部署中,一个O-CU通常需要连接多个GNB-DU。

这就需要在O-CU与 GNB-DU中间构建一个二层交换机或三层的路由器。

在此部署中,交换机和路由器只进行数据的传输,不影响F1接口的数据格式。


3. O-CU的白盒化

O-CU的白盒化,相对比较简单,可以用任何基于通用处理器(GPP)的平台实现。

(1)O-CU主要功能模块:

荐
                                                        ORAN专题系列-5:5G O-RAN 一体式小基站硬件白盒化的参考架构

  • 数字处理单元:处理RAN PDPC层、RRC层协议。
  • 加速卡:提了提升CU的计算性能,该平台需要具有个可选数据处理或加密的加速器块。加速开采用PCIe接口,便于作为子卡,插入到通用的服务器上。

(2)主要的对外接口:

O-CU的对外接口是通用的以太网接口,速率1G/10G/50G/100G

  • F1以太网接口:用于连接DU+RU.
  • Backhaul以太网接口:用于连接5G核心网。

4. 交换机和路由器的白盒化

在这里的部署中,该设备已经是市面上通用的交换机和路由器。


5. DU+RU一体化硬件的白盒化

(1)DU+RU 白盒化硬件架构和外部接口

荐
                                                        ORAN专题系列-5:5G O-RAN 一体式小基站硬件白盒化的参考架构

RF处理单元:RU的高频无线电磁波模拟信号处理,并进行数字信号与模拟信号的转换。

数字处理单元:RU的数字信号处理、DU的数字信号处理,包括PHY层、MAC层+LLC层。

时钟单元:提供O-DU+O-RU的同步时钟,包括频率、相位同步、帧同步,同步时钟源如GPS或1588。

以太网模块:提供对外的以太网接口,用于与O-CU通信。

(2) DU+RU的白盒化硬件架构的内部功能与内部接口

荐
                                                        ORAN专题系列-5:5G O-RAN 一体式小基站硬件白盒化的参考架构

虽然是一体化的,虽然DU-RU都在同一个专用硬件上实现,但内部硬件模块的功能划分还是标准的,模块之间的内部接口也可能将是标准的、开放的。

当然,各个功能模块本身的内部的实现方法,各个厂家就各显神通了,O-RAN不做规定。

 

RU RF处理单元:

荐
                                                        ORAN专题系列-5:5G O-RAN 一体式小基站硬件白盒化的参考架构

  • ANT: 天线,用于把模拟的电磁波发送到空气中。
  • PA:主要功能是功率放大,一般用在发射机的最后一级,把无线高频模拟载波信号的功率放大,功率越大,发送的距离越远。
  • LNA: 低噪声放大器,主要用于接收电路设计中。因为接收电路中的信噪比通常是很低的,往往信号远小于噪声,通过放大器的时候,信号和噪声一起被放大的话非常不利于后续处理,这就要求放大器能够抑制噪声。
  • Transceiver ADC/DAC: 数模转换器,用于把模拟信号转换成数字信号。
  •  

RU 数字处理单元

荐
                                                        ORAN专题系列-5:5G O-RAN 一体式小基站硬件白盒化的参考架构

  • CFR: 是用来降低峰均功率比。
  • DPD: 是为了解决峰均功率比过大所导致的非线性的。

在4G/5G系统中,是通过许多相互正交的载波来传输信号,每个载波之间由于相互正交,从频率角度来看,载波之间是相互重叠的,从而提高频谱利用率。但是多个载波所带来的问题是,这种通信方式相对于其它通信方式就是具有较高的峰均功率比(PAR:Peak to Average Rate)。

以马路上的人数 ,来诠释这个专业的词汇。

马路上的人数,在上班高峰期人数与一整天的平均人数是不相同的。如果完全按照上班高峰期设计,对马路的带宽要求就比较高,需要把马路修得足够的宽,那成本就比较高。如果按照平均人数设计马路,上班高峰肯定就会出问题。

CFR和DPD就是在这两者中取得某种平衡的技术。

 

DU 数字处理单元:

  1. PHY: 物理层协议。
  2. MAC: 媒介访问控制层协议。
  3. RLC: 无线链路控制层协议。

结束语

O-RAN的硬件白盒化,没有神秘的,不过是现有基站的硬件设计的总结和抽象而已,找出功能上的共性、然后加以标准化并开放接口。

待续:5G O-RAN 分体式室内小基站白盒化硬件的参考架构。

本文地址:https://blog.csdn.net/HiWangWenBing/article/details/106869109