CPRI原理及测试解决方案一.doc
TELECOMMUNICATIONS NETWORK TECHNOLOGYNo.51引言基站是由多个功能部分组成的,其中最主要的两个部分是基带部分和射频部分。但在实用传统基站部署的网络中,基站的扩容却是运营商头疼的大问题。这是由于传统基站的各个模块通常是集成在一起的,例如基带单元和射频单元通常是无法完全分离的,如果在基带单元资源紧张的情况下,需要进行扩容,增加基带单元的同时就必须增加射频单元,这将无法避免地导致射频部分的浪费。而如果基站可以实现基站内的单元模块化,各模块之间各自独立,在上述情况下,就可以根据实际需要,实现只增加基带资源不增加射频资源的灵活配置,从而节省大量的设备成本。目前,新的3G/4G 基站采用了开放架构,主要就是指基站的基带部分和射频部分之间采用了开放式的接口和标准协议,可分开放置;模块化则是开放架CPRI 原理及测试解决方案(一马志刚罗德与施瓦茨中国有限公司编者按:分布式基站的基本结构与传统一体化基站有很大的不同,它将基站的基带部分和射频部分分离,分别作为单独的部分。这种分布式结构具有配置灵活、工程建设方便、环境适应性强等优点,应用越来越广泛。为了规范BBU 和RRU 之间的接口标准,CPRI 协议应运而生。目前,CPRI 接口的测试已经成为业界关注的焦点。罗德与施瓦茨中国有限公司马志刚所撰CPRI 原理及测试解决方案(一一文首先介绍了CPRI 的基本原理,然后详细介绍了R&S 公司的CPRI 测试解决方案以及CPRI 测试实例。罗德与施瓦茨中国有限公司基于其强大的技术实力,于业界首先推出了基于CPRI 接口的RRU 和BBU 测试解决方案,进一步完善了基站领域的测试需求,可以更好地为运营商、基站设备商、直放站厂商及检测机构提供相应的测试服务。摘要分布式基站的基本结构与传统一体化基站有很大的不同,它将基站的基带部分(BBU/REC和射频部分(RRU/RE/RRH分离,分别作为单独的部分。这种分布式结构具有配置灵活、工程建设方便、环境适应性强等优点,应用越来越广泛。为了规范BBU 和RRU 之间的接口标准,CPRI(Common Public Radio Interface协议应运而生。目前,CPRI 接口的测试已经成为业界关注的焦点。R&S 公司基于其强大的技术实力,于业界首先推出了基于CPRI 接口的RRU 和BBU 测试解决方案,进一步完善了基站领域的测试需求,可以更好地为运营商、基站设备商、直放站厂商和检测机构提供相应的测试服务。关键词CPRI EX-IQ Box SMU FSQR&S TECHNOLOGY COLUMN68··电信网技术2010年5月第5期罗德与施瓦茨技术专栏构概念的一种延伸,主要指基站的基带部分和射频部分无论从硬件还是软件上都自成一体,具有自己的功能,基带部分和射频部分相互独立。图1所示为新一代开放式基站框图。图1开放式基站框图2003年6月,爱立信,华为,NEC,西门子和北电共同发起成立了通用公共无线接口(CPRI,Common Public Radio Interface标准化组织。CPRI接口是指基站内部基带单元和射频单元之间的接口,该组织成立的主要目的就是制定这个接口的标准协议,从而使该接口开放化、公开化。新一代基站可以把宏基站的部分载波通过标准的CPRI接口拉远实现分布式组网。同时,新一代基站出现了一种崭新的基站形态分布式基站,基带处理部分(BBU和射频收发信机部分(RRU设计成单独的模块,分布式基站不仅带来了快速、便捷的网络部署,而且有利于大幅降低运营商建网的成本,逐步成为运营商关注的焦点。基于CPRI的广泛发展,如何进行CPRI接口测试已成为业界关注的焦点。2CPRI基本原理2.1CPRI的物理层定义CPRI定义物理层(Layer1和数据链路层(Layer2协议,服务于用户、控制和管理以及同步平台信息在REC和RE之间或两个RE之间的传输。图2所示为CPRI的结构。CPRI接口支持以下类型的信息流:(1IQ数据用户平台信息所用的同相和正交调制下的数据(数字基带信号格式。(2同步用于帧和时间调整的同步数据。(3层1带内协议与链路有关且直接被物理层传送的信号传输信息。用于系统启动、物理层链路维护和与物理层用户数据密切联系的时间关键信息的传输。(4厂商特定信息这种信息流是为厂商特定信息保留的。用户平台信息以IQ数据模式传送。不同天线载波的IQ数据在电或光传输线上被时分复用方案传输。C&M数据被作为频带协议(时间关键信息化数据或层3协议(非CPRI规范所定义,位于适当的数据链路层顶部传送。CPRl支持两种不同的用于C&M数据传送的数据链路层协议HDLC的子集和以太网。一些附加的C&M数据与IQ数据一起定时多路传输。另外的时段可以用于传送任何类型的厂商特定信息。目前,新一代基站中的基站基带单元和射频单元之间采用标准CPRI接口,通过光纤将基带单元和射频单元相连,使系统具有开放式的架构。基带部分由于采用了资源池设计,通过增加资源处理板的方式就可以支持平滑扩展。由于射频和基带模块间的独立性,这两个模块的增加是完全可以分开进行的,不必涉及到另一个模块,从根本上节约了成本。过去一直让运营商头疼的扩容问题,就这样简单地被解决了。图2CPRI的结构69TELECOMMUNICATIONS NETWORK TECHNOLOGY No.52.2CPRI的基本帧结构CPRI的链路层定义了一个同步的帧结构。帧结构中最重要的概念是基本帧和超帧。基本帧的频率是3.84MHz,每个基本帧包含16个时隙,根据线路速率的不同,时隙的大小分别是1B,2B,4B。基本帧的第1个时隙是特殊的控制时隙,它的具体作用在超帧中定义,而其余的15个时隙是IQ数据时隙,供基站安排需要传送的IQ复用流。用户平台IQ数据所要求的采样宽度依赖于应用层面。该规范提供了通用的映射机制来实现所需采样宽度,上行链路数据宽度在4l0b 间可选,下行链路数据宽度在820b间可选。定义超帧的目的是为CPRI协议增加控制和同步功能。每256个基本帧构成一个超帧。同时,每150个超帧可以构成一个无线帧。256个基本帧的第0时隙共同构成矩形的超帧控制结构。这个控制结构中,逐级嵌套的256个控制字按每4个字一组编为64个子信道。子信道序号Ns=063,每个子信道里的控制字序号Xs=03,一个嵌套里的控制字序号X=Ns+64×Xs,即每个子通道内的相邻时隙,相互间隔是64个基本帧长度。同步字节是固定的控制字符k28.5,在8b,10b编解码中作为超帧和基本帧的定位字符。一旦解码模块发现了同步字节,可以根据基本帧与超帧的固定关系推导出时隙结构。超帧号和基站帧号用于与基站的同步。CPRl支持两种不同类型的C&M信道:C&M信道选项1:慢速C&M信道,基于高速数据链路控制(HDLC。C&M信道选项2:快速C&M信道,基于以太网(Ethernet。慢速C&M子通道用于传送控制和管理类的HDLC帧。CPRI规范定义的HDLC的链路速率最低达240kbit/s,最高达1920kbit/s。线路告警字节主要发送远端告警、信号丢失、帧丢失等物理层的告警信息。CPRI规范中同时定义了快速C&M通道,快速C&M 通道的起始子通道由以太网指针P字节来定义。2.3CPRI工作流程从整个CPRI的工作过程而言,最重要的是图3所示的启动状态机的启动过程,它不仅需要硬件支持,还要有软件的参与才能完成整个状态机的迁移过程。作为室内单元(IDU和室外单元(ODU在实现上也会有所不同,IDU是Master模式,负责主要参数的下发、协商等;ODU是Slave模式,负责对下发参数进行响应。Master和Slave模式在上面状态机的处理上也有所不同。(待续图3CPRI的启动过程R&S TECHNOLOGY COLUMN 70
