ORAN专题系列-26：5G nFAPI接口 - 中文规范-3- 协议栈消息格式
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目录
3.2.9 nFAPI Configuration TLVs
4.2.1 Handling of Pointer Option in FAPI Messages
4.2.2 Extraction of FAPI Messages From an nFAPI Message
第1章 简介
第2章 nFAPI接口详解
2.1 nFAPI接口的主要消息流程
2.2 5G nFAPI接口与4G FAPI的共存
2.3 nFAPI接口传输层协议栈
2.3.1 传输层协议栈
2.3.1.1 P5接口的协议栈
采用SCTP协议作为传输层的好处是，SCTP是可靠的传输层，应用层不需要对传输进行定时、合法性检查、包的丢失检查等。
对于5G nFAPI payload标识PPI=TBA.
SCTP连接由PNF发起，根据OAM配置的VFN的IP地址和端口号，与VFN建立的SCTP流，每个PNF PHY与VFN都有一个独立的SCTP流，用于在PHY与VNF之间传送配置、命令消息。
SCTP协议支持在两个端点之间建立冗余的连接。
2.3.1.2 P7接口的协议栈
nFAPI P7对传输延迟和传输抖动有严格的要求，则就限制了为了提高传输可靠性的支持传送的传输层协议的使用，如TCP。nFAPI P7业务数据面采用UDP作为传输层协议，这就需要应用层通过序列号确保数据包传输的完整性，确保传输过程中没有数据包的丢失。
在VNF和PNF上使用的IP地址和端口，是通过P5接口交换PHY配置获取的。
而P7消息头中的PHY ID，用于指向哪个PHY实例/VNF接口。
这些配置选项允许具有多个PHY实例的PNF使用单个UDP流，或者每个PHY实例使用一个UDP流。
2.3.1.3 nFAPI接口的安全性
nFAPI接口允许在VNF与PNF之间建立IPSec隧道，P5和P7接口协议在IPSec隧道中传输。
2.3.2 nFAPI消息的通用格式
nFAPI PDU组成：nFAPI PDU header + n个消息组成；
而每个消息又由消息头Hdr + 消息体body组成。
如下图所示：
上图中：
- 一个nFAPI的PDU可以承载多个消息。
- nFAPI允许对一个大的数据进行分段。
- 数据按照big Endian的方式组织。
2.3.2.1 nFAPI PDU头组成
如果传输机制需要，nFAPI头允许对消息进行分段。
- Segment Length：本段的payload的长度
- More：More标志定义是否后续有更多的段，用于把多个段连接成一个更大长度的段，用于承载更大的数据。
- Segment number：段编号定义消息中的段顺序
- Sequence number：序列号在整个消息中递增。
2.3.2.2 nFAPI 消息头组成
- PHY ID: 在一个PNF设备内部，可以创建出多个PHY实体，该ID用于标识PHY实体。
- Message ID: nFAPI或FAPI消息类型
2.3.2.3 nFAPI 消息类型
nFAPI定义了三种大类型的消息
- Transparent messages:透传消息，这些消息是FAPI协议定义的，nFAPI只用透传这些消息，不对消息进行修改。
- Dedicated nFAPI messages：nFAPI专有的消息，相对于FAPI，这里消息是nFAPI协议新引入的，是nFAPI独有的，如PNF_XXX消息.
- Combined messages: 组合/混合消息，这些消息类型本身是由FAPI定义的，nFAPI对这些消息的TLV进行了扩展。
为了避免冲突，所有消息ID必须规划。
2.3.2.3.1 Dedicated nFAPI messages：nFAPI专有的消息
nFAPI新增加了VNF和PNF设备，上述消息是VNF与PNF设备之间的交互消息。一个PNF可以创建多个物理层PHY的实体。
2.3.2.3.2 Combined messages: 组合/混合消息
2.3.2.3.3 Transparent messages:透传消息
相对于nFAPI，FAPI是嵌入式的，因此没有定义VNF和PNF, 只定义L2和L1的接口操作。因此上述消息MAC与物理层之间交互的消息。
2.3.2.3.3 厂家可扩展的消息
2.3.2.4 nFAPI 消息体组成
nFAPI消息体由零个或多个TLV结构组成，TLV参数定义为在后续部分中描述。
2.3.3 nFAPI消息网络字节序
nFAPI消息包装器中嵌入的nFAPI消息（报头和TLV）以及FAPI消息（报头和TLV）中的字段将以大端顺序（网络字节和位顺序）格式排列。
2.3.4 传输层消息的丢包
2.3.4.1 P5信令消息
PNF根据OAM接口对SCTP End point的配置，发起与VNF的SCTP连接，这个连接是双向的数据流通信，一旦SCTP连接建立成功，VNF与PNF PHY之间就可以进行双向通信。
关于SCTP消息的通信，请参考SCTP协议。
2.3.4.2 P7信令消息
P7用户面接口采用UDP通信。UDP是一种无连接协议，它依赖于应用层来处理丢失和无序的消息。为此，P7协议头定义了每个PHY实例上的段号和序列号，以允许nFAPI P7应用程序根据此信息处理丢包和失序问题。当P7接口上的接收端识别到丢失或无序的消息时，接收实体负责处理此类情况。这意味着对于基于slot调度中的PNF，PNF需要缓冲和重排接收到的消息，处理任何的无序或分段的消息，这些消息需要一些额外的时间来处理。有关这些情况的处理，请参阅第2.1.3.4节和第2.1.3.5节。
第3章 P5接口的消息格式（C面）
3.1 nFAPI接口的专有P5消息
3.1.1 PNF_PARAM.request
该消息是由VNF发起，通过该消息，VNF获取PNF的能力参数。该消息没有消息体。
3.1.2 PNF_PARAM.response
该消息是VNF对PNF_PARAM.request的应答消息，消息格式如下
消息的内容是通过TLV格式进行反馈的，TLV的好处是消息体的结构可以非常灵活和可伸缩性强。
3.1.2.1 TLV的内容
（1）nFAPI Sync Mode：该参数指明了PHY实例的同步方式
- 0：表明PHY还没有同步
- 1：表明PHY内部10ms帧同步
- 2：表明PHY已经绝对时间同步
（2）Location Mode：该参数指明了同步源
- 0：没有同步源
- 1：GPS同步源（俄罗斯全球导航卫星系统）
- 2：GLONASS同步源（俄罗斯区域导航卫星系统）
- 3：北斗同步源 （中国区域导航卫星系统）
- 4：NavIC同步源 （印度区域导航卫星系统）
- Location Coordinates：定位的位置信息
- Maximum Number PHYs：支持的最大PHY实例数
- OUI: 全球组织唯一标识符。
3.1.2.2 PNF PARAM.response Errors
3.1.3 PNF_CONFIG.request
当VNF处于IDLE状态时，该消息用于VNF对PNF进行配置管理。
当VNF处于CONFIGURED状态时，该消息用于VNF对PNF进行重新配置。
消息体的内容是TLV格式，但本标准并没有定义具体的TLV。各个厂家可以采用vendor自定义的TLV对PHY进行配置。
3.1.4 PNF_CONFIG.response
3.1.5 PNF_START.request
该消息用于VNF启动PNF, 该消息没有消息体。
3.1.6 PNF_START.response
3.1.7 PNF_STOP.request
该消息用于VNF停止PNF的运行，使得PNF从RUNNING状态切换到CONFIGED状态。
PNF在收到该消息后，需要reset所有的PHY实体。
该消息没有消息体。
3.1.8 PNF_STOP.response
3.2 nFAPI接口的透传P5消息
3.2.1 PARAM.request
当PNF处于RUNNING状态，PHY处于IDLE状态时，该消息用于VNF获取PHY的能力和配置。消息体的格式由FAPI规范定义。
3.2.2 PARAM.response
该消息用于PHY向VNF反馈自身的整体的能力和选项。
消息体的格式如下：
- PHY的IP地址和端口号，以便于后续VNF直接与PHY建立连接。
- 而更多的配置信息，需要通过后续的CONFIG.request和CONFIG.response获取。
PHY与VFN之间的同步参数，这些参数非常重要
- DL_TTI Timing offset：下行调度TTI的定时偏移
- UL_TTI Timing offset：上行调度TTI的定时偏移
- UL_DCI Timing offset：DCI指示的定时偏移值
- Tx_Data：Timing offset：下行数据发送的定时偏移值
- Timing window：定时窗口大小
- Timing info mode: 周期上报还是事件上报
- Timing info period：定期上报的周期
3.2.3 CONFIG.request
该消息用于VFN对PHY进行配置，消息格式如下:
可配置的参数如下所示：
OAM配置的VNF IP地址和端口号，用于PHY与VNF建立连接。
3.2.4 CONFIG.response
PHY对VNF的CONFIG.request的响应。
3.2.5 START.request
该消息用于VNF启动PHY, TLV消息体与FAPI一致，nFAPI没有新定义新的TLV.
3.2.6 ERROR.indication
该消息用于PHY向VNF指示内部错误信息, TLV消息体与FAPI一致，nFAPI没有新定义新的TLV.
3.2.7 STOP.request
该消息用于VNF停止PHY, TLV消息体与FAPI一致，nFAPI没有新定义新的TLV。
3.2.8 STOP.indication
有PHY主动向VNF上报STOP实践，TLV消息体与FAPI一致，nFAPI没有新定义新的TLV。
3.2.9 nFAPI Configuration TLVs
这些TLV参数，可以用于PARAM.xxx and CONFIG.xxx消息交互。
第4章 P7接口的消息格式（U面）
4.1 nFAPI接口的专有P7消息
4.1.1 DL Node Sync
- t1：不是绝对时间，而是一个时间偏移量，相对于VNF 10ms帧的起始点（SFN=0, Slot=0）时的时间偏移量。
- Delta SFN/SL: 这是VNF期望PHY在下一个TTI时隙时，TTI的偏移跳转。该参数可以对PHY的TTI时隙进行修正。
4.1.2 UL Node Sync
- T1：不是绝对时间，而是一个时间偏移量，相对于VNF 10ms帧的起始点（SFN=0, Slot=0）时的时间偏移量。
- T2: 不是绝对时间，而是一个时间偏移量，相对于PNF 10ms帧的起始点（SFN=0, Slot=0）时的时间偏移量。该时间是PHY接收到DL Node Sync消息的时间。
- T3: 不是绝对时间，而是一个时间偏移量，相对于PNF 10ms帧的起始点（SFN=0, Slot=0）时的时间偏移量。该时间是PHY发送到UL Node Sync消息的时间。
- T4: 并没有在消息中传输，因此在消息中没有提现出来，该时间是VNF接收到PHY发送的 UL Node Sync消息的时间。该不是绝对时间，而是一个时间偏移量，相对于VNF 10ms帧的起始点（SFN=0, Slot=0）时的时间偏移量。
一个DL Node Sync和UL Node Sync消息交互完成后，VNF获取了t1, t2, t3, t4这4个时间戳。通过这个时间戳，可以计算出如下的信息：
- PNF与VNF之间消息传输的Delay延时（假定上下行delay延时相同）。
- PNF与VFN的10ms帧的起始时隙的时间差。
演算过程如下：
（1）前提：
- 假设VNF 10ms帧起始TTI的时间为0, （SFN=0, SL=0）
- 假设PNF 10ms帧起始TTI相对于VNF 10ms帧的TTI的偏移为offset.
- 假设网络的传输延时为delay，且上下行延时相同。
- t1，t4的时间不是绝对时间，而是相对于VNF 10ms帧起始TTI的偏移。
- t2，t3的时间不是绝对时间，而是相对于PNF 10ms帧起始TTI的偏移。
（2）计算过程：
t2 + offset = t1 + delay =>delay – offset = t2 – t1
t4 = t3 _+ offset + delay => delay + offset = t4 – t3
delay = [ (t4-t3) + (t2-t1)]/2
offset = [ (t4-t3) - (t2-t1)]/2
通过公式，VNF很容易计算出VNF与PNF之间的传输延时delay以及PNF的10ms帧的起始TTI相对于VNF的10ms帧的起始TTI时间的偏移offset。
然后通过就可以通过CONFIG.request对VNF的TTI进行修正。或者VNF修正自己的TTI, 确保VNF和PNF之间的TTI是对齐的（包含网络传输延时）。
4.1.3 Timing Info
该信息是由PNF向VNF提供TLV信息。
- Last SFN：发送Time info的PHY TTI对应的SFN值
- Last slot：发送Time info的PHY TTI对应的slot number值
这些信息是PNF自身统计的各种数据的延时抖动。
在PNF PHY与VNF的10m帧的起始TTI对齐后，由于网络传输延时的变化，导致
PNF PHY收到的上下行调度消息、UL_DCI指示、VNF下行发送数据消息的时间，并不是稳定不变的，存在一个延时抖动，PNF PHY参照自己当前的10m帧的起始TTI, 对收到这些消息的时间的抖动性进行统计。
影响PNF PHY接收到数据的时间的抖动性的因素有：
- 网络传输延时的抖动
- VNF和PNF晶体震荡器的稳定性
4.2 nFAPI接口的透传P7消息
nFAPI并没有定义新的透传 P7 TLV.
4.2.1 Handling of Pointer Option in FAPI Messages
FAPI接口是基于板内通信的系统，因此PHY和MAC层可以共享内存访问相同的内存空间，nFAPI针对的是跨网元的板间通信系统，因此通过FAPI 消息偿传递数据时，这两种接口是有差别的。如果透明FAPI消息包含用于指定消息的有效负载部分的指针选项，则通过nFAPI携带的FAPI消息不应使用指针选项。
4.2.2 Extraction of FAPI Messages From an nFAPI Message
在nFAPI协议中，需要对透明FAPI消息进行格式化，以便只需复制消息位即可从nFAPI消息中提取FAPI消息，如下图展示了一个nFAPI PDU中承载2个FAPI消息的情形。
以上是关于ORAN专题系列-26：5G nFAPI接口 - 中文规范-3- 协议栈消息格式的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
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