为什么eCPRI在5G网络中很重要？

CPRI(Common Public Radio Interface-通用公共无线电接口)是RRH(远程无线电头端)或RE(无线设备)与基站基带单元(BBU)或无线电设备控制器(REC)之间关键内部接口，也就是无线网络中的前传传输网络。

RRH分布在城市和郊区隔几英里铁塔上；而这些RRH必须连接到位于集中位置的基带单元。RRU和基站之间连接通常称为“前传(fronthaul)”。

图1.无线网络中前传

一、eCPRI

在4G(LTE)中我们使用CPRI(通用公共无线电接口)作为前传连接；而现在eCPRI(增强型CPRI)已成为5G和Open RAN中重要技术。

eCPRI规范的特点是通过基于数据包的前传传输网络(如IP或以太网)，实现高效灵活的无线数据传输。eCPRI还定义了一个协议层为协议栈上层提供各种(主要是用户平面数据特定)服务。

二、eCPRI协议

eCPRI协议应用可以是一种或多种，通常消息传输/接收涉及以下单元(信道)，其中：

图2.eCPRI协议内容

C&M面:用于节点操作、管理和维护控制及数据流管理。

用户面：用户面涵盖三个数据流：

• 从无线基站传输到用户设备(UE)数据流，反之亦然；
• 实时数据控制；
• 其他协议未涵盖的其他eCPRI流。

同步面：节点之间同步和定时信息数据流。

三、eCPRI支持无线网络拆分

eCPRI规范支持5G并可提高效率的前传，以满足5G移动网络的预期需求。eCPRI规范在蜂窝基站物理层内的功能拆分方面支持更大的灵活性；其中eREC(或BBU)包含部分PHY层功能和空中接口的更高层功能，而eRE(或RRH)包含PHY层功能和模拟射频功能的其他部分。

针对3GPP 4G(LTE)或5G(NR)，无线基站协议栈层可如下图所示拆分为A到E的五个层间功能。

图3.eCPRI支持无线协议拆分

如上图所示eNB/gNB仅由两个单元组成:eREC和eRE。对于某些拆分只有两个节点的实现可能不现实，例如具有中央RRC和包含协议栈其余部分的分布式单元的拆分将无法有效地支持许多功能(例如需要小区协调的功能)。

eCPRI假设eNB/gNB仅由eREC和eRE(s)组成，其中内部PHY拆分用红线标记；eNB/gNB中的蓝色和黄色区域显示了哪些部分位于eREC和eRE中。

四、eCPRI支持的物理层拆分优缺点

intra-PHY-split优点:可有效支持载波聚合、MIMO、下行CoMP、上行L1 Comp联合处理等特性。其他拆分也可能支持其中一些功能。

缺点是:与更高层拆分相比，需要具有“更高”容量和“更低”延迟的前传网络。

下表显示了不同的拆分将如何在前传网络上设置不同的相对容量和延迟要求。

图4.eCPRI支持不同拆分容量和延迟要求

与传统CPRI功能拆分相比，eREC和eRE之间新功能拆分主要目标之一是降低前传接口上的比特率。当查看下行链路方向在PHY层中执行不同处理阶段时，三个过程将主要提高比特率。这三个过程是调制，端口扩展与波束赋形过程和IFFT+循环前缀过程(即从频域到时域)相结合。通过在图中向上移动分割，前传比特率将降低，反之亦然。相反当将分割点移向MAC层时，用户平面实时控制数据的比特率会增加，反之亦然。