CN101702838B - Td-scdma rru多级级联快速启动装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种TD-SCDMA RRU多级级联快速启动装置及方法，装置由二个激光器、FPGA模块、CPU模块组成，FPGA模块分别与二个激光器、CPU模块相连；方法利用现场可编程门阵列实现数字信号处理，其中以中央处理器产生的本级RRU启动完毕标志信号为基准，通过扩展Ir接口协议通知本级RRU所从属的下一级RRU，下一级RRU的FPGA从Ir接口提取出本级RRU是否启动完毕标志SRF，再引导下一级RRU的CPU完成剩下的启动流程，从而实现RRU多级级联的快速启动。本发明具有稳定、快速、有利于工程开通与维护特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种TD-SCDMA RRU多级级联快速启动装置及方法。
背景技术
远端射频单元(RRU)是3G通信系统中重要的组成部分，为附属于基站(NODE B)的一个通信模块。远端射频单元主要功能是完成盲区覆盖，减少基站数量，该模块可以将数据通过光纤送到所依附的上级基站的基带单元(BBU)，还可以将BBU或上一级RRU的数据通过光纤转发给所从属的下一级RRU。
RRU与BBU之间可以有星型、链型、环型等多种连接方式，满足网络灵活组网的需求，适应广泛的应用场合。对于铁路、高速公路、海岸线等窄长底线，可以通过RRU间的级联，并采用定向天线覆盖，RRU级联示意图如附图1所示。RRU间的级联是一种串行工作方式，只有在前一级RRU启动完成后，本级RRU才能正常启动，Ir(Interface between RRU and BBU)接口协议要求RRU支持的最大级联数不小于6级，且单级RRU启动时间最长为5分钟，因此在RRU多级级联应用场合，RRU的启动时间将会是一个比较漫长的过程。如在单天线9载波(AxC)RRU级联应用中，在2.4576Gbps光纤速率下最大的级联数为6级，一般单级RRU正常启动的时间约为2分钟，那么6级RRU全部正常启动的时间最少为12分钟，通常6级RRU在同时启动的情况下，总会有几级RRU会因前级RRU没有启动完毕而进入非正常启动流程，如与BBU的TCP/IP协议无法建立连接、启动后丢心跳等，从而导致这些RRU在等待相当一段时间后又重启，如此反复，最终6级RRU全部正常启动的时间可能大大超过12分钟。这种传统的启动方法效率低，系统稳定性差，不利于工程的开通与维护。
发明内容
本发明的目的是为了克服传统方法存在的缺陷，提供一种稳定、快速、有利于工程开通与维护的TD-SCDMA RRU多级级联启动装置及方法，本方法是以数字信号处理技术为核心，该方法利用现场可编程门阵列(FPGA)实现数字信号处理，其中以中央处理器(CPU)产生的本级RRU启动完毕标志信号为基准，通过扩展Ir(Interface between RRU and BBU)接口协议通知本级RRU所从属的下一级RRU，下一级RRU的FPGA从Ir接口提取出本级RRU是否启动完毕标志SRF(Start Ready Flag)，再引导下一级RRU的CPU完成剩下的启动流程，从而实现RRU多级级联的快速启动。
本发明TD-SCDMA RRU多级级联快速启动装置，由以下几个部分组成：二个激光器(0，1)、FPGA模块、CPU模块，FPGA模块分别与二个激光器、CPU模块相连。本发明方法所使用装置的结构技术方案参见图2。该装置中各个模块的功能如下：激光器0用于下行链路数据的接收和上行链路数据的发送，以完成本级RRU与上一级RRU或BBU的通信；FPGA模块用于在下行方向提取上一级RRU是否启动完毕标志SRF信号，并将该信号发给CPU模块，在本级RRU完成启动后再将SRF插入到Ir无线帧中传给激光器1，发送给下一级RRU；在上行方向FPGA对本发明方法的实现不做处理；CPU模块用于从FPGA的第一寄存器中读取上一级RRU的SRF信号来控制本级RRU的启动流程，若本级RRU为第一级，则不需要判断SRF信号而直接启动；同时，在本级RRU启动成功后，将本级RRU的SRF信号配置给FPGA的第二寄存器中，供FPGA转发给下一级RRU；激光器1用于下行链路数据的发送和上行链路数据的接收，以完成本级RRU与下一级RRU的通信。
本发明的一种TD-SCDMA RRU多级级联快速启动方法，包括以下步骤：
(1)本级RRU上电启动，CPU模块首先开始工作，在完成对本级RRU内所有器件初始化使上下行物理链路正常工作后，CPU进入循环查询SRF标志状态；
(2)激光器0负责下行链路数据的接收和上行链路数据的发送，以完成本级RRU与上一级RRU或BBU的通信；
(3)FPGA的二串/并单元(SerDes)负责完成高速差分串行信号与并行数据的转换，并完成8B/10B编解码；
(4)FPGA的下行物理层处理模块负责解析下行链路中的物理层控制字，从中提取SRF标志，发送给CPU模块；
(5)CPU从FPGA的第一寄存器读取SRF标志进行判断，若SRF为逻辑0，表示上一级RRU仍未启动完毕，继续等待；若SRF为逻辑1，表示上一级RRU已经正常启动完毕，CPU立即进入维护管理(OM)启动流程，以完成本级RRU正常启动；若本级RRU为第一级则不需要判断SRF标志，直接转到步骤(6)；
(6)CPU在完成本级RRU OM启动流程中的时延配置响应流程(IE931)后，再将本级RRU的SRF标志设置为1后写到FPGA的第二寄存器，若IE931流程没有执行，则本级RRU的SRF标志一直设置为0；
(7)FPGA的下行物理层处理模块将第二寄存器中的SRF标志插入到Ir无线帧中以转发到下一级RRU；
(8)激光器1负责下行链路数据的发送和上行链路数据的接收，以完成本级RRU与下一级RRU的通信；
各级RRU分别执行完上述步骤(1)到步骤(8)，就能实现RRU多级级联快速启动。
本发明具有稳定、快速、有利于工程开通与维护特点。
附图说明
图1为3G系统中TD-SCDMA RRU多级级联示意图。
图2为本发明方法所采用的RRU多级级联快速启动的装置框图。
图3为本发明方法所采用的主要步骤流程图。
图4为3G系统中Ir接口速率为2.4576Gbps时5ms无线帧结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
在图2所示，本发明的装置由以下几个部分组成：二个激光器(0，1)、FPGA模块、CPU模块，FPGA模块分别与二个激光器、CPU模块相连。该装置中各个模块的功能如下：激光器0用于下行链路数据的接收和上行链路数据的发送，以完成本级RRU与上一级RRU或BBU的通信；FPGA模块用于在下行方向提取上一级RRU是否启动完毕标志SRF信号，并将该信号发给CPU模块，在本级RRU完成启动后再将SRF插入到Ir无线帧中传给激光器1，发送给下一级RRU；在上行方向FPGA对本发明方法的实现不做处理；CPU模块用于从FPGA的第一寄存器中读取上一级RRU的SRF信号来控制本级RRU的启动流程，若本级RRU为第一级，则不需要判断SRF信号而直接启动；同时，在本级RRU启动成功后，将本级RRU的SRF信号配置给FPGA的第二寄存器中，供FPGA转发给下一级RRU；激光器1用于下行链路数据的发送和上行链路数据的接收，以完成本级RRU与下一级RRU的通信。FPGA需要从Ir无线帧中提取出上一级RRU的启动完毕标志SRF，并且还需要将本级RRU的启动完毕标志SRF插入到Ir无线帧中，由于Ir接口协议没有定义SRF标志，因此本发明方法将Ir接口协议进行了扩展，新增了SRF标志的定义，利用Ir接口协议物理层控制字冗余字节传输SRF标志，具体位置为Ir接口5ms无线帧中的第一个超组的第一个组的第20个字节的最低位(LSB0)，如附图4所示。由于Ir接口协议规定5ms无线帧中的第一个超组放物理层控制字，而目前已定义的物理层控制字只有16个，因此在Ir无线帧的物理层控制字发送时间内还有5919个字节(还有2个字节用来传输K28.5标志和超组号)未使用，这些字节只需任选1比特来传输SRF标志即可。
在图2所示的装置中，为了减少RRU多级级联启动的总时间，将单级RRU的启动流程在兼容Ir协议的基础上进行了改进，本发明的具体步骤如图3所示，具体是将RRU的启动分为两个阶段，前一阶段各级RRU同时并行执行，后一阶段串行执行，为了达到快速启动目的，前一阶段应尽可能包含更多的执行步骤，而后一阶段应尽可能包含更少的执行步骤。本发明方法选取CPU在完成所有器件的初始化之后，在从下行物理层处理模块获取本级RRU的设备标识号(ID)之前，作为阶段分界点，这样即能够让启动时间较长的器件初始化同时并行执行，又能够避免本级RRU获取不稳定的ID号或者与BBU连接不成功导致重启。只有当CPU在该分界点检测到上一级RRU通过物理层链路传输来的SRF标志为1时，CPU才立即进入维护管理(OM)启动流程，其中包括从下行物理层处理模块获取本级RRU的设备标识号(ID)、向BBU申请IP地址、通道建立请求等，否则，CPU将一直处于等待状态直到SRF标志为1。若本级RRU为第一级则不需要判断SRF标志，直接执行后面的流程以完成启动。
在本级RRU进入第二阶段的启动后，CPU需要给下一级RRU发送SRF标志，该标志的发送时间点即不能让下一级RRU等待太长，又要保证本级RRU已经处于稳定工作状态，本发明方法选取在本级RRU执行完时延配置命令后，作为向下一级RRU发送SRF的时间点。本级RRU执行时延配置后，虽然接下来还要执行小区配置等其它OM流程，但此时上下行无线帧头时刻已固定下来，物理层链路调整完成，链路处于稳定状态，能够可靠接收下一级RRU发送上来的数据，确保重要的数据不会被丢弃，使下一级RRU能够正常启动。
FPGA的下行物理层处理模块需要解析下行链路中的物理层控制字，从中提取出上一级RRU的SRF标志发送给CPU模块，同时还需要接收CPU发送的本级RRU的SRF标志以传输给下一级RRU。
在多级级联的情况下，各级RRU按照上述方法有序工作，就能够实现快速启动。在实际测试中，TD-SCDMA单天线9载波RRU在6级级联的情况下，总的启动时间不到3分钟，相比传统的启动方法减少了一个数量级。
本发明的上述实施例仅仅为说明本发明的方法，本发明保护范围由权利要求书所限定。
Claims (3)
1.TD-SCDMA RRU多级级联快速启动装置，由二个激光器(0，1)、FPGA模块、CPU模块组成，其特征在于：FPGA模块分别与二个激光器、CPU模块相连；一个激光器(0)用于下行链路数据的接收和上行链路数据的发送，以完成本级远端射频单元RRU与上一级RRU或BBU的通信；FPGA模块用于在下行方向提取上一级RRU是否启动完毕标志SRF信号，即Start ReadyFlag信号，并将该信号发给CPU模块，在本级RRU完成启动后再将SRF插入到Ir，即Interface between RRU and BBU，无线帧中传给另一个激光器(1)，发送给下一级RRU；在上行方向FPGA不做处理；CPU模块用于从FPGA的第一寄存器中读取上一级RRU的SRF信号来控制本级RRU的启动流程，若本级RRU为第一级，则不需要判断SRF信号而直接启动；同时，在本级RRU启动成功后，将本级RRU的SRF信号配置给FPGA的第二寄存器中，供FPGA转发给下一级RRU；另一个激光器(1)用于下行链路数据的发送和上行链路数据的接收，以完成本级RRU与下一级RRU的通信。
2.TD-SCDMA RRU多级级联快速启动方法，步骤如下：利用现场可编程门阵列FPGA实现数字信号处理，其中以中央处理器CPU产生的本级RRU启动完毕标志信号为基准，通过扩展Ir，即Interface between RRU andBBU，接口协议通知本级RRU所从属的下一级RRU，下一级RRU的FPGA从Ir接口提取出本级RRU是否启动完毕标志SRF，即Start Ready Flag，再引导下一级RRU的CPU完成剩下的启动流程，从而实现RRU多级级联的快速启动。
3.根据权利要求2所述的TD-SCDMA RRU多级级联快速启动方法，具体步骤如下：
(1)本级RRU上电启动，CPU模块首先开始工作，在完成对本级RRU内所有器件初始化使上下行物理链路正常工作后，CPU进入循环查询SRF标志状态；
(2)一个激光器(0)负责下行链路数据的接收和上行链路数据的发送，以完成本级RRU与上一级RRU或BBU的通信；
(3)FPGA的二串/并单元负责完成高速差分串行信号与并行数据的转换，并完成8B/10B编解码；
(4)FPGA的下行物理层处理模块负责解析下行链路中的物理层控制字，从中提取SRF标志，发送给CPU模块；
(5)CPU从FPGA的第一寄存器读取SRF标志进行判断，若SRF为逻辑0，表示上一级RRU仍未启动完毕，继续等待；若SRF为逻辑1，表示上一级RRU已经正常启动完毕，CPU立即进入维护管理OM启动流程，以完成本级RRU正常启动；若本级RRU为第一级则不需要判断SRF标志，直接转到步骤(6)；
(6)CPU在完成本级RRU OM启动流程中的时延配置响应流程IE931后，再将本级RRU的SRF标志设置为1后写到FPGA的第二寄存器，若IE931流程没有执行，则本级RRU的SRF标志一直设置为0；
(7)FPGA的下行物理层处理模块将第二寄存器中的SRF标志插入到Ir无线帧中以转发到下一级RRU；
(8)另一个激光器(1)负责下行链路数据的发送和上行链路数据的接收，以完成本级RRU与下一级RRU的通信；
各级RRU分别执行完上述步骤(1)到步骤(8)，就能实现RRU多级级联快速启动。
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