超级基站硬件总体设计.ppt

超级基站硬件总体设计,大唐移动北京研发部王金宝,缩写术语,3GThirdGeneration第三代移动通信3GPPThirdGenerationPartnershipProject第三代合作项目8PSKEightPhaseShiftKeying八态相移键控16QAMSixteenQuadratureAmplitudeModulation十六态正交幅度调制ACUAccessControlUnit接入与控制单元BIUBasebandInterfaceUnit基带接口单元CCUCenterControlUnit中央控制单元CEUClock&EthernetexchangeUnit时钟以太交换单元CTUClock&TimingUnit时钟定时单元GPSCUGPSClockUnitGPS时钟单元GRUGPSReceiveUnitGPS接受单元,缩写术语,IFUIFUnit中频调制解调单元IMAInverseMultiplexingforATMATM反向复用IPOAIPOverATMIPOA通道L1Layer1(physicallayer)层1（物理层）L2Layer2(datalinklayer)层2（数据链路层）L3Layer3(networklayer)层3（网络层）LMT-BLocalMaintenanceTerminalforNodeBNodeB本地操作维护终端LCBLocalOscillatorBroad本振MACMediumAccessControl媒介接入控制NBAPNodeBApplicatiopnPart基站应用部分,缩写术语,OMOperationsandMaintenance操作维护OMC-ROperationandMaintenanceCenter-Radio无线操作维护中心QPSKQuadraturePhaseShiftKeying正交相移键控RFURFUnit射频单元RIURNCInterfaceUnitRNC接口单元RNCRadioNetworkController无线网络控制器TCP/IPTransmissionControlProtocol/InternetProtocol传输控制协议/互联网协议TDDTimeDivisionDulex时分双工TD-SCDMATimeDivision-SynchronizationcodeDivisionMultipleAccess时分-同步码分多址接入UTRANUniversalTerrestrialRadioAccessNetwork通用陆地无线接入网络,超级基站硬件总体组成,室内部分：接入控制单元，时钟单元，时钟/以太交换单元，基带单元，汇聚单元室外部分：RRS单元（IFU，LCB，TRB，PSU）,室内部分结构框图,室外部分结构框图,超级基站内部接口与信息流,系统时钟与信息流接口（Ta口），主备两个GCU/CTU同时输出时钟和同步信号，由后级单元实现时钟和同步信号的选择硬件检测（Mi接口），主要是板卡在位检测，单板复位，板卡恒复位（锁定状态），其他待定功能业务与控制接口(Db口)，主要包括三部分：,1、CEU与CCU连接的以太网接口，考虑采用千兆以太网接口，用于保证基带数据汇聚之后有足够的带宽2、CTU与CCU接口采用百兆以太网接口3、CEU与BBU接口采用百兆以太网接口，为了实现CCU到BBU的数据汇聚和分发还需要在Db接口设置交换功能基站的业务数据流为：RNCRIUCCUCEUBBU(BIU)RRS基站内部控制数据流为：CCU通过内部IP交换平台到各个板卡,模拟传输接口：Rbr为中频拉远接口Rbl为RRS（基带拉远）中IFU与TRU之间的接口Rb2为中频拉远时RRS内部接口数字基带接口Dar为基带拉远接口，中频拉远时不存在Dal为基带拉远时BBU与BIU接口，中频拉远时为BBU与BCU及BCU与IFU间的接口,超级基站室内功能单元简介,RIUCCUBBUGCU/CTUCEUBIUGPSCU（外部采购）,RIU功能简介,E1方式和光纤方式的硬件接口E1方式时支持IMA组的配置和检测E1方式时支持平衡（120欧）和非平衡电缆（75欧）连接支持基于IMA组方式的负载分担和光纤方式的负载分担工作ATM信元与以太帧的转换以及ATMVC到以太MAC的映射提供2个千兆以太网口用于连接CCU单元，并且可以基于Trunk技术（链路汇聚）实现这2个端口的冗余备份功能,CCU功能简介,处理高层信令，如NBAP、TNL、O&M提供主备倒换功能，实现CCU板卡的热备份提供RIU和CEU之间的千兆速率交换功能提供对NodeB内部板卡的O&M管理功能（通过以太网口与GCU连接，在GCU上实现）对外的GE接口也可以支持Trunk组（链路汇聚）的设置，以便提供交换通路的冗余备份主备CCU板卡之间实现同步数据备份,基带单元（BBU）主要完成数字基带信号处理、协议处理、操作维护、射频拉远协议、数字光纤口/电接口、频率综合、定时产生等功能。在相同的硬件平台下，支持智能天线下3载波6天线（3C6A）的基带处理或单天线下6载波（6C1A）的基带处理。通过加载不同的软件可以将板卡配置为3C6A的BBU或6C1A的BBU。在上行方向上，BBU接收来自RRS或BIU-L的基带串行数据流，由基带传输模块完成光电转换（只对前面板RRS接口进行光电转换，对于背板BIU-L接口不需要进行光电转换）、路由选择、串并转换后，经射频拉远协议模块完成上行业务（I/Q）数据和上行C&M数据的解复用，DSP组通过并行总线读取上行I/Q数据，进行基带信号处理，处理后的上行数据通过以太网交换模块交换到ACU单元。解复用后的C&M数据将送至MCU模块进行处理。,在下行方向上，BBU接收来自ACU单元的下行数据，通过以太网交换模块交换到DSP组，DSP组完成下行方向的基带处理后，将下行I/Q数据通过并行总线发送给FPGA，FPGA同时从MCU模块接收C&M数据，经射频拉远协议模块完成下行I/Q数据和下行C&M数据的复用，由基带传输模块完成并串转换、路由选择、电光转换（只对前面板RRS接口进行电光转换，对于背板BIU-L接口不需要进行电光转换）后，将基带串行数据流发送到RRS或BIU-L。,BBU内各功能块的功能简介,DSP组模块：由一组DSP（FreescaleDSPMSC8122）实现，完成码片级和符号级的基带处理功能，同时完成FP协议的功能。MCU模块：通过BCP（BasebandControlProcessor，Freescale通信控制器MPC8247）及外围电路实现。完成协议处理功能、控制和管理功能、包括DSP软件下载和FPGA配置、频综模块的配置、系统初始化、软件存储等功能。FPGA模块：通过FPGADDP（DataDistributionProcessor）实现。实现TDRI协议（基带拉远协议），实现与DSP组模块之间的上下行数据接口，实现与基带传输模块的数据接口。基带传输模块：由SERDES、复用器和解复用器、光收发模块实现。完成基带数据的串行化传输（并串转换和串并转换）和路由选择功能（可选连接至前面板或本机框内两个BIU-L之一），实现光纤接口和背板高速串行接口。,BBU内各功能块的功能简介,Ethernet交换模块：由Ethernet交换芯片（BroadcomBCM5338）及一组EthernetPHY芯片实现，完成DSP组模块和MCU模块到ACU之间的以太网交换。频综模块：接收30.72MHz的系统时钟，通过PLL电路产生BBU所需要的61.44MHz的时钟。EPLD模块：主要完成MCU的复位配置，整板的复位控制（也支持对各单元的单独复位控制），存储器和管理接口的粘贴逻辑，中断复用等功能。定时产生模块：接收系统同步信号，解出单元内部所需要各种定时信号，定时产生功能可以集成在可编程逻辑器件中实现。I2C接口模块：由I2C总线驱动器和I2CI/O扩展器组成，支持板在位检测和远程复位功能。电源模块：接收-48V的电源输入，为板内各芯片提供各种电压的电源供给。,GCU功能简介,频率综合：由19.2MHz时钟生成30.72MHz系统时钟；完成系统时钟与同步信号的分配；输出80ms、T_FRAME，T_SLOT，2.5ms，125us等同步信号；完成板在位检测和远程复位功能；支持主备倒换功能；,CTU功能简介,接收PP2S的同步源，产生10MHz的高稳时钟；频率综合：由10MHz时钟生成30.72MHz系统时钟；系统时钟与同步信号的分配；输出80ms、T_FRAME，T_SLOT，2.5ms，125us等同步信号；完成板在位检测和远程复位功能；支持主备倒换功能；,CEU功能简介,提供百兆以太接口连接BBU板卡，千兆以太接口连接CCU接收来自CTU的线路时钟和同步脉冲，并转发给相应的BBU板卡一个机框内有2块CEU，可以实现到BBU的时钟信号和交换通路的冗余备份对于时钟信号，可以判断来自CTU的时钟可用性，并通过倒换接口实现时钟的热切换控制,BIU功能简介,BIU完成基带数据（包括I/Q数据，C&M数据）的汇聚与分发功能，下行方向上将多个BBU的基带数据汇聚后发送到远端的RRS，上行方向上接收来自RRS的基带数据，并分发到各BBU。BIU实现基带接口的拉远协议，实现NodeB与RRS之间的基带拉远光纤接口。,超级基站室外单元-RRS,IFUTRBLCBPSU,IFU功能简介,中频单元主要完成基带信号到模拟中频信号的转换和模拟中频信号到基带信号的转换。同时支持光纤模块和射频拉远协议处理。中频单元有光纤模块，SERDES芯片，时钟恢复电路，FPGA，MCU，EPLD，数字上变频电路和数字下变频电路以及相应的电源电路组成。光纤模块，完成相应的光电转换。SERDES芯片，完成光纤模块和FPGA之间的数据交换FPGA是完成DIF部分和BBU之间的IQ数据，以及随路实时控制信号以及非实时的管理信息的处理。,TRB传送与变换功能,TRB提供对IFU传送过来的中频信号进行中频模拟放大滤波、上变频以及射频滤波和线性功率放大功能（如上图1）；TRB提供对经天线滤波器传送过来的天线接收信号进行射频低噪声放大滤波、下变频以及中频模拟滤波放大功能；（如上图2）TRB提供收发信号在射频上的合路，并通过由IFU传送过来的收发控制信号完成模拟收发信号的时隙切换功能；TRB提供对IFU板传送过来的本振信号进行射频分路与驱动放大功能；,TRB控制与存储功能,TRB提供射频发射输出功率检测功能，以保证输出功能保持在某一个值上；TRB提供对射频信号接口驻波检测功能，防止因为天线开路造成TRB损坏，同时也能为操作人提供相应的告警信息；TRB提供收发通道的增益控制功能，保证输出功能；TRB提供板上工作温度的检测功能，保证输出功率；TRB提供射频发射信号线性的调整功能，保证输出功率；,LCB功能简介,该单元分为2个功能部分（本振单元，校准单元），两者间是独立的本振单元利用IFU的参考时钟，通过锁相环，产生为本振信号，为TRB提供本振。校准单元是简化的模拟射频收发信机，发信机部分将从IFU来的对系统收通路进行校准的中频信号上变频到射频，通过天线阵校准口分配到各个射频端口。收信机部分接收从天线阵校准口的系统发通路的射频校准信号下变频到中频，送入IFU。,PSU单元,主要是为RRS内部模块提供电源。该电源单元提供3种不同的电源。分别是：P27V、P5V5、P12V（注根据最终的结构设计，如果安装IFU的结构面有足够安装空间，该电源模块将取消，直接在实现48V的转换）。所有电源电压经过DC/DC电源变换得到的。由于该电源是为RRS设计的有一定的特殊性，该单元板应具备如下功能：热插拔功能单板保险丝熔断保护浪涌电流保护输入输出滤波反向电压保护输入输出之间绝缘保护输出电压过高、短路保护（由电源模块提供此项功能）模拟电压低输出纹波,RRS的配电系统,该部分为外协产品，功能描述如下：为RRS提供48V电源。在选择直接考虑上支持3扇区6天线的3个RR