O-RAN专题系列-32：5G基站如何升级到O-RAN基站 - O-RU - C/U/S-plane
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第1章 硬件架构与协议栈
1.1 硬件架构
本文关注的是：O-RAN对5G的L1-Low和5G的eCPRI模块的影响。
1.2 eCPRI协议栈
1.3 5G基站 eCPRI接口的协议栈
从协议栈的角度看：
- M面：即使到了5G, 采用了eCPRI接口，但M面的接口还是厂家的私有协议，并没有开放。
- C面：eCPRI协议对AxC的格式进行了定义
- U面：eCPRI协议对fast control进行了定义
- S面：采用标准的PTP协议。
1.4. O-RAN基站eCPRI接口的协议栈
1.5 eCPRI协议的消息头
0：移动终端的IQ业务数据（用户面）。
1：Bit Sequence，用于与消息头中的C面结合使用，来指示下一个message净荷在整体的位置。
2：用于在DU与RU之间传递实时性要求极高的控制数据（实时控制面）。
3：用于在DU与RU之间传递普通的非实时性的数据（管理面、非实时控制面）。
4：远程内存访问，这用于在PHY_High和PHY_Low之间直接进行远程的内存访问（实时内存访
问）。
5：单程的网络延时测定，通过时间戳机制，来测试DU与RU之间的单向的网络延时，由于1588时钟同步协议，具备了原生的、精确的网络延时测量功能，因此，在DU和RU之前通过1588时钟同步的协议，可以不需要通过该消息进行网络延时的测定，但对于DU和RRU之间不是1588 master和1588 client的系统，该消息类型就非常重要，用于测量DU与RRU之间的网络传输延时。
6：Event Indication：用于RU主动向DU上报自身的内部的变化信息。
64-255：厂家自定义信息。
1.6 标准
O-RAN-WG4.CUS.0-v02.00： O-RAN IoT profile
DCM 3D.705：DoCoMo物理层的切分，DoCoMo IoT profile
2. O-RAN对eCPR协议
O-RAN对eCPRI协议的很小，除了eCPRI包的承载方式，基本没有影响。
2.1 O-RAN与eCPRI协议之间的关系
O-RAN：开放无线接入网联盟（协议规范）, 其主要的宗旨就是在5G的规范的基础之上，制定未开放接口的规范，推动无线接入网向开放化、白盒化、开源化方向放发展。
eCPRI作为无线接入网RAN中DU与RU之间的标准接口，称为fronthual接口，这是O-RAN关注一个重点：
（1）eCPRI协议与CPRI协议类似，只是传输层协议，并没有定义其业务访问点之上的应用层协议规范，如IQ数据格式，实时控制面数据格式， 因此需要新的规范了约束这些应用接口， O-RAN的作用就体现出来了。
（2）OAM管理面和1588同步面都从eCPRI服务中剥离出去了，它们可以通过标准的TCP/IP协议栈进行传输，不一定需要eCPRI来承载，因此OAM管理面和1588同步面的协议规范，无法被eCPRI协议所规定， O-RAN的作用由体现出来了。
（3）eCPRI协议是O-RAN多个前传接口规范之一，如下图所示：
至于U面、C面、S面、M面(即O面)的消息格式，不在eCPRI协议范围之内。而是O-RAN规范的职责。
2.2 O-RAN对数据承载的要求
O-RAN要求支持Over UDP/IP和Over MAC两种承载形式。
第3章 O-RAN对L1-Low BB（基带）的影响
在实际系统中，L1-Low基带，通常有FPGA, L1 DSP SOC芯片等几种方式。
3.1 U面、C面的数据Profile的种类
（1）5G： 厂家私有的、未公开的profile。
（2）O-RAN：厂家私有的、但公开的IoT (互联测试) profile。
（3）O-RAN：O-RAN规范的、不同厂家可以互联互通的、并且公开的IoT (互联测试) profile。
因此，IoT Profile是5G迁移到O-RAN的关键。
3.2 对U面、C面的数据格式的影响
（1）在type 3 message中支持有符号的freqOffset格式。
有符号的freqOffset整数：5G的符号格式-》 O-RAN的补码格式。
这就意味着，RU要兼容5G和O-RN, 则L1-Low芯片或FPGA，要提供对freqOffset两种格式的选择设置，同时要实现不同情形下的DEF解码。
（2）提高下行DL数据buffer的大小，满足O-RAN IoT对T12/T2a的要求（支持传输网传输）
下行T12/T2a的延时至少>=264us，以支持不同厂家的通过传输网互联互通。
扩展后的buffer，可以同时应用于5G RU和O-RU.
（3）提高上行UL数据buffer的大小，满足O-RAN IoT对Ta3min的要求（支持传输网传输）
Ta3_min_up 至少达到20us，以支持不同厂家的通过传输网互联互通。
Ta3_max_up至少达到90us
扩展后的buffer，可以同时应用于5G RU和O-RU.
3.4 因特定运营商而增加的要求
（1）DoCoMo：支持位数为14bit，指数为4bit浮点数据的压缩
5G的ASMR U平面数据压缩方案使用块浮点压缩（BFPC），具有9位尾数和3位指数（指数范围限制为[0..7]）。
O-RAN的TP 3D.705配置文件（DoCoMo）第6.1.2节对其进行了扩展，要求具有14位尾数和4位指数（指数范围为[0..15]）
这就意味着，RU要兼容5G和O-RN, 则L1-Low芯片或FPGA，要提供对14bit和9bit的选择设置，同时要实现不同情形下的解码。
（2）DoCoMo：上行上行增益校正系数（gain_correction）有特殊的配置要求。
在5G ASMR实施方案中，上行增益校正系数（因子），由DU通过私有的M面发送给RU。
O-RAN的TP 3D.705配置文件第6.1.3.2节要求，UL增益校正系数，默认设置为零dB（0dB）。
当配置为使用14位尾数浮点操作时，尾数字大小由NetConf“compression”MOC中的iq bitwidth参数确定, 而不是通过O-RAN M面的gain_correction来配置（Netconf或私有协议），
（3）DoCoMo对物理层的切分要求
3.5 O-RAN的其他要求
（1）压缩模式的配置形式
O-RAN要求，对数据压缩的设置支持两种方式：
- 通过M面静态配置（Netconf）
- 通过C面动态配置（the udCompHdr field in FCP & UP headers）
（2）C/U-Plane specific PM counters： RX_CORRUPT
O-RAN-WG4.CUS.0-v02.00的第7章要求，L1-LOW能够对收到错误的eCPRI message进行检测，并通过M面进行上报和添加到本地log中，用于调试之用。
- 错误的eCPRI头信息
- 错误的eCPRI会话头信息
- 错误的eCPRI会话内容
上述错误信息，组织在RX_CORRUPT counter中。
（3）AxC到VLAN的映射可配置
第4章 同步面的要求与改进
（1）下行发送提前量
O-RAN要求，O-RU能够支持63μs倍数的下行控制面数据的时间提前量。
（2）SYNCE and SSM
（3）1588同步（无GPS同步要求）
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