ORAN专题系列-5：5G O-RAN 一体式小基站硬件白盒化的参考架构
摘要： O-RAN邏輯網元，O-RAN的協議切分，O-RAN一體式小基站，O-CU的硬件白盒化架構，O-DU+O-RO的硬件白盒化架構。
前文提到，O-RAN的硬件白盒化需要經歷5個階段，本文章重點落在第三個階段。
第1個階段：基于通用的計算機硬件
第2個階段：基于通用硬件的通用接口的專用子卡
第3個階段：專用硬件開放和標準化內部的硬件架構(當前階段)
第4個階段：專用硬件, 通用的子部件
第5個階段：專用硬件成為通用硬件
本文將展現O-RAN推薦的5G一體式室內小基站白盒化硬件的參考架構。
一、5G基本邏輯架構
1. 5G O-RAN邏輯網元
2. 5G O-RAN的邏輯網元對RAN協議的切分
二、白盒化基站的總體架構分類
一般來說，基站硬件架構可以根據不同的標準進行分類。
O-RAN根據DU與RU物理部署的關系來進行劃分的，將基站架構分為集成/一體式架構和分離/分體和架構兩大類。
DU和RU分布在不同的物理硬件中，稱為分體式。
DU和RU在同一個專用的物理硬件中，稱為一體式。
CU、DU和RU在同一個專用的物理硬件中，稱為All in one。
本文重點關注一體式的白盒架構。
三、集成/一體式架構
1.? RAN系統邏輯架構圖
目前O-CU通常可以直接運行在通用的軟硬件云平臺之上。
O-DU（分布式單元）和O-RU（無線單元）在一個物理實體中, 稱為GNB-DU。
GNB-DU與O-CU通過標準的F1接口進行通信。
2. RAN系統物理部署圖：
在實際物理部署中，一個O-CU通常需要連接多個GNB-DU。
這就需要在O-CU與 GNB-DU中間構建一個二層交換機或三層的路由器。
在此部署中，交換機和路由器只進行數據的傳輸，不影響F1接口的數據格式。
3. O-CU的白盒化
O-CU的白盒化，相對比較簡單，可以用任何基于通用處理器（GPP）的平臺實現。
（1）O-CU主要功能模塊：
- 數字處理單元：處理RAN PDPC層、RRC層協議。
- 加速卡：提了提升CU的計算性能，該平臺需要具有個可選數據處理或加密的加速器塊。加速開采用PCIe接口，便于作為子卡，插入到通用的服務器上。
（2）主要的對外接口：
O-CU的對外接口是通用的以太網接口，速率1G/10G/50G/100G
- F1以太網接口：用于連接DU+RU.
- Backhaul以太網接口：用于連接5G核心網。
4. 交換機和路由器的白盒化
在這里的部署中，該設備已經是市面上通用的交換機和路由器。
5. DU+RU一體化硬件的白盒化
（1）DU+RU 白盒化硬件架構和外部接口
RF處理單元：RU的高頻無線電磁波模擬信號處理，并進行數字信號與模擬信號的轉換。
數字處理單元：RU的數字信號處理、DU的數字信號處理，包括PHY層、MAC層+LLC層。
時鐘單元：提供O-DU+O-RU的同步時鐘，包括頻率、相位同步、幀同步，同步時鐘源如GPS或1588。
以太網模塊：提供對外的以太網接口，用于與O-CU通信。
（2） DU+RU的白盒化硬件架構的內部功能與內部接口
雖然是一體化的，雖然DU-RU都在同一個專用硬件上實現，但內部硬件模塊的功能劃分還是標準的，模塊之間的內部接口也將是標準的、開放的。
當然，各個功能模塊本身的內部的實現方法，各個廠家就各顯神通了，O-RAN不做規定。
RU RF處理單元:
- ANT: 天線，用于把模擬的電磁波發送到空氣中。
- PA：主要功能是功率放大，一般用在發射機的最后一級，把無線高頻模擬載波信號的功率放大，功率越大，發送的距離越遠。
- LNA: 低噪聲放大器，主要用于接收電路設計中。因為接收電路接收到的信號幅度比較低，通過放大器的時候，信號和噪聲一起被放大的話非常不利于后續處理，LNA放大器能夠抑制噪聲,放到接收信號。
- Transceiver ADC/DAC: 數模轉換器，用于把模擬信號轉換成數字信號。
RU 數字處理單元
- CFR: 是用來降低峰均功率比。
- DPD: 是為了解決峰均功率比過大所導致的非線性的。
在4G/5G系統中，是通過許多相互正交的載波來傳輸信號，每個載波之間由于相互正交，從頻率角度來看，載波之間是相互重疊的，從而提高頻譜利用率。但是多個載波所帶來的問題是，這種通信方式相對于其它通信方式就是具有較高的峰均功率比（PAR：Peak to Average Rate）。
以馬路上的人數 ，來詮釋這個專業的詞匯。
馬路上的人數，在上班高峰期人數與一整天的平均人數是不相同的。如果完全按照上班高峰期設計，對馬路的帶寬要求就比較高，需要把馬路修得足夠的寬，那成本就比較高。如果按照平均人數設計馬路，上班高峰肯定就會出問題。
CFR和DPD就是在這兩者中取得某種平衡的技術。
DU 數字處理單元：
結束語
O-RAN的硬件白盒化，并沒有那么神秘，不過是現有基站的硬件設計的總結和抽象而已，找出功能上的共性、然后加以標準化并開放接口。
待續：5G O-RAN 分體式室內小基站白盒化硬件的參考架構。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的ORAN专题系列-5：5G O-RAN 一体式小基站硬件白盒化的参考架构的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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