5G前传接口eCPRI分析

5G前传接口eCPRI分析CPRI接口及带宽分析CPRI12345677A8910…Daterate（Mbit/s）614.41228.82457.63072.04915.26144.09830.48110.0810137.612165.1224330.242G3GLTELTE-ALTE-APro根据NGMN2.3.5节定义，前传CPRI接口带宽计算公式：RIV=2*Nant,IV*Ns*Nres,IV*Novhd*N8B/10B线路速率=2×2×30.72×15×16/15×10/8=2.4576G注1注1：根据20M频宽、2天线数、15比特位宽计算通道2T2R4T4R8T8R64T64R20MHz2.4576Gbps4.9152Gbps9.8304Gbps78.6432Gbps100MHz12.288Gbps24.576Gbps49.152Gbps393.216CPRI接口带宽正比于（天线通道数×载波带宽）对于大规模MIMO天线，带宽急剧增加CPRI压缩技术及其影响根据NGMN2.3.5节定义，前传CPRI接口带宽计算公式：RIV=2*Nant,IV*Ns*Nres,IV*Novhd*N8B/10BCPRI带宽可以通过算法优化实现压缩4G20M2T2R100M64T64R100M16T16R100M8T8R不压缩2.5Gbps注1400Gpb100Gbps50Gbps2：1压缩1.25Gbps2×100Gbps50Gbps25Gbps压缩算法原理：通过降低采样率和比特位宽，降低带宽压缩影响：影响基站EVM指标，需要有支持实时、增强压缩算法注1：根据20M频宽、2天线数、15比特位宽计算厂商CPRI压缩技术简介诺基亚：原先CPRI接口：传输天线端口数据(64T64R)，约400G现将beamforming部分上移到AAU设备中现有CPRI接口：传输流数据(16layers)单扇区2个QSFP+接口(80G)，具体计算如下：•按照75KHz子载波间隔，1200子载波，2048FFTpoints计算，采样频率为153.6MHz•每流数据=2×153.6×15×16/15=4.9152Gbps•单扇区数据=16×4.9152×66/64=81.1Gbps华为：原先CPRI接口：约320G(注：由于部分参数不同较400G小)现有CPRI接口：通过自研芯片支持实时增强压缩算法，实现3.2：1的压缩，单扇区1个100G接口eCPRI技术简介相对于3GPPTR38.801V14.0.0中Option7的切割方式，eCPRI也秉持在物理层内部切分的思路eCPRISpecificationV1.0规范定义eCPRI也支持灵活的功能分解，存在多种切割方式。目前标准给出了ID、IID、IU等多种切割方式eCPRI接口采用分组化以太网接口，带宽与天线数解耦，相对于CPRI传输带宽大幅降低eCPRI功能分解eCPRI规范给出的功能分解示例，以及设备厂商现行规划eCPRI功能分解诺基亚对称切割方案下行频域波束赋形功能移到AAU中，天线预编码位于DU中，预编码权值可以通过控制面从DU发送到CU上行信道估计在DU中实现该方案预编码在DU中，DU和CU之间的层数是空间层的数目(反之则为接收机的数据，而接收机数远大于空间层数)eCPRI功能分解华为非对称切割方案下行：编码后数据下行流数×子载波数×调制bit数×每TTI符号数/每TTI时长+下行控制信息上行：天线数据转换到波束数据波束数×子载波数×比特位宽×每TTI符号数/每TTI时长eCPRI功能分解中兴非对称切割方案采用intra-PHY切分，带宽需求基本与AAU支持的流数成线性关系以64QAM调制为例，每流数据带宽约为1.6Gbps@100MHz；当采用64天线时，可采用1个25G的eCPRI光模块eCPRI优势——将前传带宽降低到25G无论是采用对称切割还是非对称切割的方案，eCPRI方案可以将前传带宽降低到25G切分方式前传带宽光模块时延要求eCPRI10~25Gbps25GbpsSFP100~150usCPRI100Gbps2*40G/100GQSFP+100~150useCPRI优势——前传基于Ethernet协议eCPRI基于Ethernet协议，因此在实际应用中可以实现流量带宽的复用目前主要分为光纤直驱和设备承载两种方案，其中设备承载方案中，又可以分为无源WDM、有源WDM和WDM-PON三种方案无源WDM方案：彩光模块安装在AAU和DU设备上，通过外置的无源合/分波板卡或设备完成WDM功能有源WDM方案：采用WDM/OTN设备WDM-PON方案：延续FTTx点到多点组网拓扑兼顾4G承载网选择合适的前传接口(CPRIoreCPRI)CPRIeCPRICPRIeCPRI备注光模块QSFPSFP容量80Gor100G25G承载方式点对点光纤直驱点对点光纤直驱WDM设备承载AAU重量AA+7kg两者均在40～47kg量级AAU功耗B1.1*B增加的射频部分功耗相对于基带功耗可忽略容量性能全量信息无损下行:全量信息无损上行:天线数据转波束数据有损上行8流时有20%性能损失；下行在24流时有10%性能损失协议演进AAU更换风险小可能AAU存在更换风险部分基带功能上移AAU，如果采用FPGA完成BBL功能，未来协议演进可能存在硬件升级风险运行维护无OAM缺乏维护手段基于以太网协议运维手段丰富成本高低eCPRI劣势——协议演进风险待进一步评估数据面是否采用NOMA，标准目前尚未定义DPC是提高MU-MIMO配对概率的选项，带来更大复杂性需要更高效的AMC/HARQ以提高可靠性部分基带功能上移射频模块，导致向非OFDM演进困难目前情况：AAU设备中有FPGA，部分功能通过FPGA实现CPRI方案：射频与基带解耦，与协议无关，虽然也需要通过FPGA软件升级，但是硬件更换很小eCPRI方案：部分基带功能移到射频模块中，未来协议演进需要对FPGA进行软件升级，一旦FPGA预留不足，存在AAU硬件更换风险(待进一步评估)谢谢指正！