一种利用万兆以太网传输无线信号的方法及系统与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种利用万兆以太网传输无线信号的方法及系统。

背景技术：

在后4G时代， 三大运营商“广度”覆盖已基本完成，已经朝向“深度和厚度”覆盖发展，未来室内LTE深度覆盖的投入将持续增加。但是传统室分方案存在设计复杂、物业协调、施工和后期维护困难的缺点，因此传统室分方案势必逐步被新型有源室分取代。而新型有源室分如何能解决传统室内分布系统存在的问题，是牵引技术演进的关键。随着铁搭公司的成立，新型室内分布产品必将向着多频多模、智能化、小型化方向发展，这就需要传输媒介能支持更快的速率，更高的带宽，以及更方便的施工。

传统的百兆和千兆传输带宽已经不能满足需求，而万兆以太网以其更高的带宽(10G)和更远的传输距离(最长传输距离可达40公里)，可以更好的满足新型室分方案对带宽和传输距离的需求。另外，万兆以太网技术承袭了以太网、快速以太网及千兆以太网技术，因此在用户普及率、使用方便性、网络互操作性及简易性上皆占有极大的引进优势。而网线以其施工便携的特点，深受客户的喜爱，可以满足更方便施工的需求。因此，将万兆以太网电口传输技术应用在无线传输系统中是非常重要，非常有意义和价值的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用万兆以太网传输无线信号的方法及系统，以万兆以太网作为传输介质进行2G/3G/4G无线信号的传输和无线覆盖，本发明使用网线进行布线，施工周期短、物业协调容易、后期系统维护简单，能够快速有效地增强无线信号的室内覆盖并提高网络带宽。

一种利用万兆以太网传输无线信号的方法，下行链路时，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、MU将从基站耦合的射频信号处理转换为基带信号，然后组成CPRI帧，通过光纤传到EU端；

步骤S2、EU将接收到的CPRI帧封装成万兆以太网帧，经过万兆PHY芯片和网线传输到RU端；

步骤S3、RU将收到的万兆以太网帧解封转成CPRI帧，再解CPRI帧得到基带信号，然后处理转换成射频信号输出，实现无线信号的多制式、超大容量的覆盖。

其中，在MU与EU的FPGA中例化10Gbps速率的高速串行解串器核，MU与EU之间通过10Gbps的激光器和光纤进行通信；

EU与RU的FPGA中例化10Gbps速率的以太网核，外部配置10Gbps速率的PHY芯片，EU与RU之间通过网线以万兆以太网协议进行通信。

其中，下行链路时，所述步骤S1，具体为：

MU将射频信号经过DDC模块处理转换为基带信号，然后按照CPRI协议帧结构组成10Gbps速率的CPRI帧，然后将并行的CPRI帧数据经过10Gbps速率的高速串行解串器核转换成10Gbps速率的高速串行信号，通过激光器和光纤传到EU端；

所述步骤S2，具体为：

EU通过激光器和10Gbps速率的高速串行解串器核将接收到的10Gbps速率的高速串行信号转换成并行的CPRI帧数据，然后将数据添加万兆以太网的帧头和帧尾，封装成万兆以太网帧后通过XGMII接口转换成高速的串行信号发送给万兆PHY芯片，之后通过RJ45接口和网线传输到RU端；

所述步骤S3，具体为：

RU通过RJ45接口和万兆PHY芯片接收到万兆以太网信号后经过XGMII接口转换成万兆以太网帧，然后去掉万兆以太网的帧头和帧尾，还原成10Gbps速率的CPRI帧，再解CPRI帧得到基带信号，然后将基带信号经过DUC模块处理后转换成射频信号，通过RU的天线发射出去，实现无线信号的覆盖。

其中，为了保证系统的稳定和可靠，所有EU和RU工作时钟均从MU恢复，具体为：

MU在CPRI组帧的过程中在CPRI帧的某一固定位置插入一个ID编号，下行链路上EU和RU通过检测ID编号的范围来判断是否从该接口恢复时钟，这样保证了系统时钟的稳定与可靠。

一种采用上述所述的利用万兆以太网传输无线信号的方法的系统，包括近端主机接入单元（MU）、扩展单元（EU）和远端拉远单元（RU），一台MU可以接多个EU设备，一台EU可以接多个RU设备；

所述MU，用于下行链路时将基站耦合的射频信号转化成基带信号，然后组成CPRI帧，通过光纤传输到EU端；

所述EU，用于下行链路时将接收到的CPRI帧封装成万兆以太网帧，经过万兆PHY芯片和网线传输到RU端；

所述RU，用于下行链路时将收到的万兆以太网帧解封转成CPRI帧，再解CPRI帧得到基带信号，然后处理转换成射频信号后，通过天线输出。

其中，MU主要实现射频信号与光信号之间的转换，包括DDC/DUC模块、CPRI接口模块和SERDES接口模块；

EU主要实现光信号与万兆以太网信号之间的转换，包括XGMII接口模块、CPRI接口模块和SERDES接口模块；

RU主要实现射频信号与万兆以太网信号之间的转换，包括XGMII接口模块、CPRI接口模块和DDC/DUC模块。

一种利用万兆以太网传输无线信号的方法，上行链路时，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、RU将接收的射频信号处理转换为基带信号，然后按照CPRI协议帧结构组成CPRI帧，并进一步封装成万兆以太网帧后经过万兆PHY芯片和网线传输到EU端；

步骤S2、EU将接收到的万兆以太网帧还原成CPRI帧，并将CPRI帧进行解帧处理得到基带信号，之后将来自多路RU的基带信号进行求和处理，然后将求和后的基带信号按照CPRI协议帧结构组成CPRI帧，之后将并行的CPRI帧数据转换成高速串行信号，通过激光器和光纤传输到MU端；

步骤S3、MU将接收到的高速串行信号转换成并行的CPRI帧数据，并将CPRI帧进行解帧处理得到基带信号，之后将来自多路EU的基带信号进行求和处理，将求和后的基带信号处理后转换为射频信号传输到基站。

其中，在MU与EU的FPGA中例化10Gbps速率的高速串行解串器核，MU与EU之间通过10Gbps的激光器和光纤进行通信；

EU与RU的FPGA中例化10Gbps速率的以太网核，外部配置10Gbps速率的PHY芯片，EU与RU之间通过网线以万兆以太网协议进行通信。

其中，上行链路时，所述步骤S1，具体为：

RU将通过天线接收到的射频信号经过DDC模块处理后转换为基带信号，然后按照CPRI协议帧结构组成10Gbps速率的CPRI帧，然后将数据添加万兆以太网的帧头和帧尾，封装成万兆以太网帧后通过XGMII接口转换成高速的串行信号发送给万兆PHY芯片，之后通过RJ45接口和网线传输到EU端；

所述步骤S2，具体为：

EU通过RJ45接口和万兆PHY芯片接收到万兆以太网信号后经过XGMII接口转换成万兆以太网帧，然后去掉万兆以太网的帧头和帧尾，还原成10Gbps速率的CPRI帧，并将CPRI帧进行解帧处理得到基带信号，之后将来自多路RU的基带信号进行求和处理，然后将求和后的基带信号按照CPRI协议帧结构组成10Gbps速率的CPRI帧，之后将并行的CPRI帧数据经过10Gbps速率的高速串行解串器核转换成10Gbps速率的高速串行信号，通过激光器和光纤传输到MU端；

所述步骤S3，具体为：

MU通过激光器和10Gbps速率的高速串行解串器核将接收到的10Gbps速率的高速串行信号转换成并行的CPRI帧数据，并将CPRI帧进行解帧处理得到基带信号，之后将来自多路EU的基带信号进行求和处理，将求和后的基带信号经过DUC模块处理后转换为射频信号传输到基站。

一种采用上述所述的利用万兆以太网传输无线信号的方法的系统，其特征是：包括近端主机接入单元（MU）、扩展单元（EU）和远端拉远单元（RU），一台MU可以接多个EU设备，一台EU可以接多个RU设备；

所述RU，用于上行链路时将接收的射频信号处理转换为基带信号，然后按照CPRI协议帧结构组成CPRI帧，并进一步封装成万兆以太网帧后经过万兆PHY芯片和网线传输到EU端；

所述EU，用于上行链路时将接收到的万兆以太网帧还原成CPRI帧，并将CPRI帧解帧处理得到基带信号，之后将来自多路RU的基带信号进行求和处理，然后将求和后的基带信号按照CPRI协议帧结构组成CPRI帧，之后将并行的CPRI帧数据转换成高速串行信号，通过激光器和光纤传输到MU端；

所述MU，用于上行链路时将CPRI帧进行解帧处理得到基带信号，将来自多路EU的基带信号进行求和处理，将求和后的基带信号处理后转换为射频信号传输到基站；

所述MU主要实现射频信号与光信号之间的转换，包括DDC/DUC模块、CPRI接口模块和SERDES接口模块；

所述EU主要实现光信号与万兆以太网信号之间的转换，包括XGMII接口模块、CPRI接口模块和SERDES接口模块；

所述RU主要实现射频信号与万兆以太网信号之间的转换，包括XGMII接口模块、CPRI接口模块和DDC/DUC模块。

有益效果：

与现有技术相比，本方案能够实现无线信号在万兆以太网中的传输，通过万兆以太网传输实现无线信号多制式、超大容量的覆盖，可以将三大运营商的所有制式信号进行一次性覆盖，减少施工次数，降低无线信号覆盖成本，实现起来灵活方便，符合基站共建共享的理念。

附图说明

图1是本发明提供的一种利用万兆以太网传输无线信号的方法流程图。

图2是本发明提供的另一种利用万兆以太网传输无线信号的方法流程图。

图3是本发明提供的一种利用万兆以太网传输无线信号的系统的组成框图。

图4是本发明所描述系统各设备单元的内部信号处理流程。

图5是本发明所描述系统采用的10Gbps速率的CPRI协议帧结构。

名词解释：

MU-近端主机接入单元；EU-扩展单元；RU-远端拉远单元。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

图1是本发明提供的一种利用万兆以太网传输无线信号的方法流程图。如图1所示，本发明所述的一种利用万兆以太网传输无线信号的方法，下行链路时，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、MU将从基站耦合的射频信号处理转换为基带信号，然后组成CPRI帧，通过光纤传到EU端；

步骤S2、EU将接收到的CPRI帧封装成万兆以太网帧，经过万兆PHY芯片和网线传输到RU端；

步骤S3、RU将收到的万兆以太网帧解封转成CPRI帧，再解CPRI帧得到基带信号，然后处理转换成射频信号输出，实现无线信号的多制式、超大容量的覆盖。

本发明采用FPGA（现场可编程门阵列）来实现，在MU与EU的FPGA中例化10Gbps速率的高速串行解串器核（可简称serdes核），MU与EU之间通过10Gbps的激光器和光纤进行通信。EU与RU的FPGA中例化10Gbps速率的以太网核，外部配置10Gbps速率的PHY（物理层）芯片，EU与RU之间通过网线以万兆以太网协议进行通信。在下行链路上，MU将从基站耦合进来的射频信号经过DDC（数字下变频）模块处理后转换为基带信号，然后组成CPRI（通用公共无线接口）帧，通过光纤传输到EU端；EU将接收到的CPRI帧封装成万兆以太网帧，经过万兆PHY芯片和网线传输到RU端；RU将收到的万兆以太网帧解封转成CPRI帧，再解CPRI帧得到基带信号，然后经过DUC（数字上变频）模块处理后转换成射频信号后，通过天线输出。

下行链路时，所述步骤S1，具体为：

MU将射频信号经过DDC模块处理转换为基带信号，然后按照如图5所示的CPRI协议帧结构组成10Gbps速率的CPRI帧，然后将并行的CPRI帧数据经过10Gbps速率的高速串行解串器核转换成10Gbps速率的高速串行信号，通过激光器和光纤传到EU端；

所述步骤S2，具体为：

EU通过激光器和10Gbps速率的高速串行解串器核将接收到的10Gbps速率的高速串行信号转换成并行的CPRI帧数据，然后将数据添加万兆以太网的帧头和帧尾，封装成万兆以太网帧后通过XGMII接口转换成高速的串行信号发送给万兆PHY芯片，之后通过RJ45接口和网线传输到RU端；

所述步骤S3，具体为：

RU通过RJ45接口和万兆PHY芯片接收到万兆以太网信号后经过XGMII接口转换成万兆以太网帧，然后去掉万兆以太网的帧头和帧尾，还原成10Gbps速率的CPRI帧，再解CPRI帧得到基带信号，然后将基带信号经过DUC模块处理后转换成射频信号，通过RU的天线发射出去，实现无线信号的覆盖。

在上述利用万兆以太网传输无线信号的方法中，要实现CPRI帧与万兆以太网帧之间的转换，需要对CPRI帧进行以太网包的封装和解封装。以太网包的封装是把10Gbps速率的CPRI帧按照万兆以太网的协议添加帧头和帧尾，由于CPRI帧数据是连续的，以太网帧是固定的包长，并且二者工作时钟也不一致，这里需要一个FIFO（先进先出）进行跨时钟域处理和以太网包的封装。以太网包的解封装与封装过程相反。

为了保证系统的稳定和可靠，所有EU和RU工作时钟均从MU恢复，为了恢复时钟，在下行链路的CPRI帧解帧前需要进行链路状态检测。为了方便进行链路状态检测，具体为：

MU在CPRI组帧的过程中在CPRI帧的某一固定位置插入一个ID编号，下行链路上EU和RU通过检测ID编号的范围来判断是否从该接口恢复时钟，这样保证了系统时钟的稳定与可靠。举例如图1所示，当一个MU设备接8个EU设备时，近端有8个光口依次编号为1-8,EU端将接收到ID编号转发到下一级设备。上行链路上，RU不发送ID编号到近端，这样下行链路上EU和RU通过检测ID编号的范围是否在1-8之间来判断是否从该接口恢复时钟，这样保证了系统时钟的稳定与可靠。

图5是本发明所描述系统采用的10Gbps速率的CPRI协议帧结构。如图5所示，CPRI帧采用逐级嵌套的模式，31bit数据组成一个字，32个字组成一个基本帧，256个基本帧组成一个超帧，150个超帧组成一个无线帧。

实施例2：

本实施例与上述实施例1的区别在于，本实施例2是上行链路时采用万兆以太网传输无线信号的方法，在本实施例中未详尽描述的内容，请参见方法实施例1。

图2是本发明提供的另一种利用万兆以太网传输无线信号的方法流程图。如图2所示，本发明所述的一种利用万兆以太网传输无线信号的方法，上行链路时，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、RU将接收的射频信号处理转换为基带信号，然后按照CPRI协议帧结构组成CPRI帧，并进一步封装成万兆以太网帧后经过万兆PHY芯片和网线传输到EU端；

步骤S2、EU将接收到的万兆以太网帧还原成CPRI帧，并将CPRI帧进行解帧处理得到基带信号，之后将来自多路RU的基带信号进行求和处理，然后将求和后的基带信号按照CPRI协议帧结构组成CPRI帧，之后将并行的CPRI帧数据转换成高速串行信号，通过激光器和光纤传输到MU端；

步骤S3、MU将接收到的高速串行信号转换成并行的CPRI帧数据，并将CPRI帧进行解帧处理得到基带信号，之后将来自多路EU的基带信号进行求和处理，将求和后的基带信号处理后转换为射频信号传输到基站。

本发明采用FPGA（现场可编程门阵列）来实现，在MU与EU的FPGA中例化10Gbps速率的高速串行解串器核（可简称serdes核），MU与EU之间通过10Gbps的激光器和光纤进行通信。EU与RU的FPGA中例化10Gbps速率的以太网核，外部配置10Gbps速率的PHY（物理层）芯片，EU与RU之间通过网线以万兆以太网协议进行通信。

上行链路时，所述步骤S1，具体为：

RU将通过天线接收到的射频信号经过DDC模块处理后转换为基带信号，然后按照CPRI协议帧结构组成10Gbps速率的CPRI帧，然后将数据添加万兆以太网的帧头和帧尾，封装成万兆以太网帧后通过XGMII接口转换成高速的串行信号发送给万兆PHY芯片，之后通过RJ45接口和网线传输到EU端；

所述步骤S2，具体为：

EU通过RJ45接口和万兆PHY芯片接收到万兆以太网信号后经过XGMII接口转换成万兆以太网帧，然后去掉万兆以太网的帧头和帧尾，还原成10Gbps速率的CPRI帧，并将CPRI帧进行解帧处理得到基带信号，之后将来自多路RU的基带信号进行求和处理，然后将求和后的基带信号按照CPRI协议帧结构组成10Gbps速率的CPRI帧，之后将并行的CPRI帧数据经过10Gbps速率的高速串行解串器核转换成10Gbps速率的高速串行信号，通过激光器和光纤传输到MU端；

所述步骤S3，具体为：

MU通过激光器和10Gbps速率的高速串行解串器核将接收到的10Gbps速率的高速串行信号转换成并行的CPRI帧数据，并将CPRI帧进行解帧处理得到基带信号，之后将来自多路EU的基带信号进行求和处理，将求和后的基带信号经过DUC模块处理后转换为射频信号传输到基站。

实施例3：

本实施例3是实施例1的系统实施例，在本实施例中未详尽描述的内容，请参见实施例1。

如图3所示，本发明所述的一种利用万兆以太网传输无线信号的系统，包括近端主机接入单元（MU）、扩展单元（EU）和远端拉远单元（RU），一台MU可以接多个EU设备，一台EU可以接多个RU设备；

一般地，MU放置在机房内，下行链路将来自基站的射频信号进行耦合接入转化成基带信号，上行链路将基带信号转化成模拟的射频信号，一台MU可以接多个EU设备；EU放置的楼道内主要对基带信号进行转发处理，一台EU可以接多个RU设备；RU放置在各个楼层，下行链路将基带信号转化成射频信号进行无线覆盖，上行链路将射频信号转化成基带信号传到MU端。

本发明实施时，只需要将MU、EU和RU设备按照图3所示的系统框图进行安装即可实现无线信号的多制式、超大容量的覆盖。为描述方便，将从MU发送数据至远RU的传输链路称为下行链路，从RU发送数据至MU的传输链路称为上行链路。

所述MU，用于下行链路时将基站耦合的射频信号转化成基带信号，然后组成CPRI帧，通过光纤传输到EU端；

所述EU，用于下行链路时将接收到的CPRI帧封装成万兆以太网帧，经过万兆PHY芯片和网线传输到RU端；

所述RU，用于下行链路时将收到的万兆以太网帧解封转成CPRI帧，再解CPRI帧得到基带信号，然后处理转换成射频信号后，通过天线输出。

如图4所示，MU主要实现射频信号与光信号之间的转换，包括DDC/DUC模块、CPRI接口模块和SERDES接口模块；

EU主要实现光信号与万兆以太网信号之间的转换，包括XGMII（10Gb独立于媒体的接口）接口模块、CPRI接口模块和SERDES接口模块；

RU主要实现射频信号与万兆以太网信号之间的转换，包括XGMII接口模块、CPRI接口模块和DDC/DUC模块。

实施例4：

本实施例4是实施例2的系统实施例，在本实施例中未详尽描述的内容，请参见实施例2。本实施例4与实施例3的系统组成结构完全相同。

如图3所示，本发明所述的一种利用万兆以太网传输无线信号的系统，包括近端主机接入单元（MU）、扩展单元（EU）和远端拉远单元（RU），一台MU可以接多个EU设备，一台EU可以接多个RU设备；

所述RU，用于上行链路时将接收的射频信号处理转换为基带信号，然后按照CPRI协议帧结构组成CPRI帧，并进一步封装成万兆以太网帧后经过万兆PHY芯片和网线传输到EU端；

所述EU，用于上行链路时将接收到的万兆以太网帧还原成CPRI帧，并将CPRI帧解帧处理得到基带信号，之后将来自多路RU的基带信号进行求和处理，然后将求和后的基带信号按照CPRI协议帧结构组成CPRI帧，之后将并行的CPRI帧数据转换成高速串行信号，通过激光器和光纤传输到MU端；

所述MU，用于上行链路时将CPRI帧进行解帧处理得到基带信号，将来自多路EU的基带信号进行求和处理，将求和后的基带信号处理后转换为射频信号传输到基站。

如图4所示，所述MU主要实现射频信号与光信号之间的转换，包括DDC/DUC模块、CPRI接口模块和SERDES接口模块；

所述EU主要实现光信号与万兆以太网信号之间的转换，包括XGMII接口模块、CPRI接口模块和SERDES接口模块；

所述RU主要实现射频信号与万兆以太网信号之间的转换，包括XGMII接口模块、CPRI接口模块和DDC/DUC模块。

一般地，MU放置在机房内，下行链路将来自基站的射频信号进行耦合接入转化成基带信号，上行链路将基带信号转化成模拟的射频信号，一台MU可以接多个EU设备；EU放置的楼道内主要对基带信号进行转发处理，一台EU可以接多个RU设备；RU放置在各个楼层，下行链路将基带信号转化成射频信号进行无线覆盖，上行链路将射频信号转化成基带信号传到MU端。

本发明实施时，只需要将MU、EU和RU设备按照图3所示的系统框图进行安装即可实现无线信号的多制式、超大容量的覆盖。为描述方便，将从MU发送数据至远RU的传输链路称为下行链路，从RU发送数据至MU的传输链路称为上行链路。

上述实例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未违背本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。