加速5 g基带自适应soc:第二部分

在我以前的博客,我们讨论了5 g分裂架构关注广泛采用选择7 - 2分。在本文中,我们将介绍fronthaul的实现和L1 Hi-PHY 5 g基站。5 g分布式单元(DU)可以实现过程与O-RAN fronthaul数据处理和部分卸载Hi-PHY处理包括LDPC编码器,LDPC译码器和编码器和译码器逻辑的包装器函数。

Fronthaul处理:以下示例架构假设两个网络接口连接到5 g无线单元(俄文)如图1所示。5 g DU必须能够满负荷之间的网络连接数据传输5 g和5 g基站。网络接口模块包括以太网MAC接口连接到行业标准接口光学模块传输和接收增强公共公共广播电台接口(eCPRI) Radio-over-Ethernet (RoE)或时间敏感的网络(听)的以太网数据5 g俄文。主机接口作为PCIe包括高速数据传输机制通常是使用直接存储器存取(DMA)。

Fronthaul处理可以分为以下主要的子群,我们将深入研究下面的每一块。

图1:Fronthaul 5 g基站节点上处理。

1。精确时间协议(PTP)的功能:这个同步本地时钟与系统(充当奴隶节点时钟)大师与sub-nanosecond粒度时钟通过交通时间戳。杜接收到1588 v2 PTP包作为交通的一部分,将其标识为飞机同步数据包。然后将它们发送到s平面应用程序运行在x86取代后生成的时间戳字段与时间戳字段参考时钟。这个块的其他功能可能包括处理延迟的要求,更新主时钟计时器的值)从软件和一代的1 pps(脉冲/秒)的主模式。

2。流量分类器/聚合器:的功能块路由控制、用户、同步和管理(C U S和M-plane)消息。交通标识符块可以实现交通规则用于下降或处理传入的fronthaul交通从传入的网络端口。这一块可以接收eCPRI数据包(C和U平面)和以太网数据包(S和M飞机)在上行和下行的方向。

对于上行处理,eCPRI包确定eCPRI包中的消息类型字段标题。这包括检查源MAC地址,目的地MAC地址和虚拟局域网(VLAN)根据配置的规则和ID删除包如果规则不匹配。平面S和M以太网数据包在上行方向,它可以实现一个简单的仲裁者调度,发送给主机接口队列。

下行,配置不同的优先级eCPRI消息,根据消息类型字段eCPRI头。它还可以添加基于C和U-plane配置VLAN标记,优先在VLAN标记可用于分配C / U-plane消息的优先级。年代和M-plane也可以VLAN标记和分配优先级。这一块也可以实现优先级调度程序发送数据包的连接fronthaul港口基于分配优先级。

3所示。eCPRI筹划者和De-Framer:eCPRI筹划者/ de-framer处理负责eCPRI协议处理挂钩和下行C / U飞机信息。eCPRI处理需要包含独立的上行和下行数据路径处理。自从eCPRI处理来支持多个antenna-carrier (AxC)配置在一个基站,这个块的适应性允许向上和向下扩展基于部署场景。eCPRI-over-Ethernet消息的数据包格式如图2所示。填充(补零)字段添加到使eCPRI最大传输单元(MTU)大小为短信64 b。

图2:eCPRI以太网信息在一个以太网数据包。

eCPRI筹划者处理上行和下行C-plane消息和下行U-plane消息,自从C-plane消息下行也生成的5 g DU。多个流/层eCPRI消息可以由单个eCPRI共享框架数据路径通过使用分层调度和多路复用方案。eCPRI筹划者产生的不同领域eCPRI信息,创建并填充eCPRI /以太网数据包传输/ fronthaul接口。

eCPRI de-framer块具有以下功能:

• 处理和删除以太网报头
• 解析和删除eCPRI头
• 删除eCPRI填充包括流识别和基于头字段序号。
• 删除零填充eCPRI数据(短信)
• 检查长度和其他协议错误
• 统计每个eCPRI流

4所示。O-RAN处理器:O-RAN块工作结合eCPRI块,通常与主机接口,提供以下功能:

• 接收上行U-Plane消息从e-CPRI de-framer提取IQ数据并把它交给主持人
• 提取C-plane智商的包装信息数据,并使用它为上行U-plane相应消息。
• 延迟管理和转发eCPRI C-plane消息块
• 框架U-plane智商数据从主机到O-RAN消息和交付eCPRI筹划者

O-RAN模块界面如图3所示。

图3:O-RAN块为上行和下行数据接口。

O-RAN上行和下行接口模块设计有四个独立AxC接口。在上行方向O-RAN块将U-plane消息分为物理随机存取通道(开环)或物理上行共享通道(PUSCH)基于O-RAN头中的一个参数。这些信息然后de-framed提取相应的智商(数据格式用于无线电信号)样本。在下行块C-plane消息解析为U-plane框架提取所需的信息。

5。智商数据主机接口:主机接口发送和接收IQ数据块样品的CPU、处理延迟管理U-plane和C-plane消息。智商样品的缓冲,可以使用外部存储器,确保无损包传输fronthaul接口。主机接口读取数据块存储在内存中随着时间滴答上生成一个适应soc (ASOC)确保槽ASOC和主机CPU之间的同步。

如上所述,fronthaul处理和L1 Hi-PHY加速度需要适应处理各种巨大的多个输入,多个输出(mMIMO)天线配置fronthaul连接性和吞吐量。数据路径处理应该能够提供线速率接口和eCPRI O-RAN处理,而会议5 g的延迟和同步要求规范。

Xilinx fronthaul引用设计实现了T1电信加速卡处理50 gbps的总吞吐量约等于4 t4r 100 mhz的8层活跃的备用配置。卡使用适应性MPSoC和RFSoC设备保持灵活的功能。在大多数的DU实现x86软件实现了完整的无线L1堆栈,使用O-RAN处理器适应设备和可以提供显著的吞吐量和延迟优势。

我期待分享更多在我的下一篇文章中,将重点部分卸载L1 Hi-PHY功能和使用可编程设备灵活性的优点,吞吐量和延迟。

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