一种在射频单元上实现同步面在网口间可切换的方法与流程

本发明涉及通讯接口的技术领域，具体而言，涉及一种在射频单元上实现同步面在网口间可切换的方法。

背景技术

在4G(LTE)通讯技术中，通常用CPRI作为前传接口，但是随着5G和OPEN RAN体系架构的成熟，增强型CPRI(ECPRI/通用公共无线接口)已取代CPRI成为新的前传接口。由于ECPRI协议底层是基于以太网(MAC层或者TCP/IP层)，因此通用性和灵活性得到极大的提升。此外，对ECPRI协议之上的用户面、控制面、管理面、同步面协议进行规范，为不同厂家的射频单元(RU)和分布单元(DU)的互联互通提供了架构上的保障。其中同步面(S-PLANE)采用的是IEEE 1588(PTP)协议，这就使得同步面(S-PLANE)在不同网口间切换成为一种可能。与此同时，基于MASSIVE MIMO技术的射频单元(RU)往往需要多个网口来支持大带宽的场景，如果传输同步面(S-PLANE)的单一网口失联，则会导致整个设备不能正常工作，由此急需一种在射频单元上实现同步面在网口间可切换的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种在射频单元上实现同步面在网口间可切换的方法，其能够避免在传输同步面的单一网口失联，保持整个通讯设备正常工作。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种在射频单元上实现同步面在网口间可切换的方法，其包括将分布单元和射频单元之间利用SFP接口通过光纤进行连接；设置处理器对以太网主体模块进行监测；处理器通过AXI总线读写开关寄存器；当处理器监测到SFP接口中断时，查询SFP接口对应网口的锁定状态；设置用于对接收数据流、发送数据流和时间戳数据进行选择的第一数据流选择开关和第二数据流选择开关；若只有一个网口锁定，处理器配置开关寄存器对第一数据流选择开关和第二数据流选择开关发送控制信号，第一数据流选择开关和第二数据流选择开关将1588功能模块的数据通路切换至网口进行适配；若监测到多个网口锁定时，处理器配置开关寄存器对第一数据流选择开关和第二数据流选择开关发送控制信号，第一数据流选择开关和第二数据流选择开关将1588功能模块的数据通路切换至网口号编号最小的网口。

在本发明的一些实施例中，设置处理器对以太网主体模块进行监测的步骤包括：处理器读取以太网主体模块各个网口的状态寄存器的值。

在本发明的一些实施例中，第一数据流选择开关和第二数据流选择开关将1588功能模块的数据通路切换至网口进行适配的步骤包括：数据流选择开关向1588功能模块发送转换后的信号，1588功能模块输出发送定时器数据和接收定时器数据至网口；网口基于发送定时器数据和接收定时器数据分别打上接收时间戳和发送时间戳；网口向处理器发送接收时间戳、发送时间戳以及与1588功能模块适配的1588协议包；处理器在接收到接收时间戳、发送时间戳以及1588协议包之后，处理器计算网络时延，实现分布单元和射频单元的时间同步，即网络时钟同步。

在本发明的一些实施例中，还包括：当非同步面网口的接收数据路径与第一数据流选择开关连接时；设置接收缓冲区；第一数据流选择开关通过接收缓冲区向第二数据选择开关传输数据。

在本发明的一些实施例中，还包括：射频单元通过分布单元发送的配置管理数据或者预设命令手动指定网口。

在本发明的一些实施例中，射频单元为基于多核异构SOC架构的射频单元。

在本发明的一些实施例中，第一数据流选择开关和第二数据流选择开关均采用多路复用数据选择器。

第二方面，本申请实施例提供一种在射频单元上实现同步面在网口间可切换的系统，包括：前置模块，用于将分布单元和射频单元之间利用SFP接口通过光纤进行连接；监测模块，用于设置处理器对以太网主体模块进行监测；处理器通过AXI总线读写开关寄存器；查询模块，用于当处理器监测到SFP接口中断时，查询SFP接口对应网口的锁定状态；预设模块，设置用于对接收数据流、发送数据流和时间戳数据进行选择的第一数据流选择开关和第二数据流选择开关；处理模块，用于若只有一个网口锁定，处理器配置开关寄存器对第一数据流选择开关和第二数据流选择开关发送控制信号，第一数据流选择开关和第二数据流选择开关将1588功能模块的数据通路切换至网口进行适配；若监测到多个网口锁定时，处理器配置开关寄存器对第一数据流选择开关和第二数据流选择开关发送控制信号，第一数据流选择开关和第二数据流选择开关将1588功能模块的数据通路切换至网口号编号最小的网口。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器、1588功能模块、存储器和多路复用数据选择器；处理器分别与1588功能模块、存储器、多路复用数据选择器连接；1588功能模块与多路复用数据选择器连接；存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令以执行上述的方法。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

基于MASSIVE MIMO技术的射频单元(RU)需要多个网口来支持大带宽的场景，本设计利用自动网口的切换避免在传输同步面的单一网口失联，保持整个通讯设备正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一种在射频单元上实现同步面在网口间可切换的方法的流程图；

图2为本发明中分布单元(DU)和射频单元(RU)的光纤连接示意图；

图3为本发明中自动配置同步面(S-PLANE)网口流程示意图；

图4为本发明中以太网模块的结构示意图；

图5为本发明中1588时钟控制模块与网口的交联图；

图6为本发明中1588数据路径模块的框图；

图7为本发明中第一数据流选择开关和第二数据流选择开关连接示意图；

图8为本发明中第一数据流开关与时间戳数据路径的结构示意图；

图9为本发明中一种在射频单元上实现同步面在网口间可切换的系统的示意图；

图10为本发明中一种电子设备的结构示意图。

图标：1、前置模块；2、监测模块；3、查询模块；4、预设模块；5、处理模块；6、处理器；61、存储器；62、SFP接口；63、第一数据流开关；64、1588功能模块；65、第二数据流开关。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。

实施例1

请参阅图1、图2和图3，为本申请实施例提供的一种在射频单元上实现同步面在网口间可切换的方法，基于MASSIVE MIMO技术的射频单元(RU)需要多个网口来支持大带宽的场景，本设计利用自动网口的切换避免在传输同步面的单一网口失联，保持整个通讯设备正常工作。其具体实施方式包括：

S1：将分布单元和射频单元之间利用SFP接口62通过光纤进行连接；

SFP接口62是一种将千兆位电信号转换为光信号的接口器件，分布单元(DU)和射频单元(RU)之间通过SFP接口62用光纤进行连接，以完成数据的交互。连接时可以根据应用场景的需求，连接一条或多条光纤。

S2：设置处理器6对以太网主体模块进行监测；处理器6通过AXI总线读写开关寄存器；

在以多核异构SOC为架构的射频单元(RU)中，处理器6(ZYNQ PS)通过AXI总线对以太网主体模块(ETH_block)进行监测，主要读取其中各个网口的状态寄存器值，并且处理器6还可以通过AXI总线读写开关寄存器，从而实现同步面(S-plane)在网口间的切换。

S3：当处理器6监测到SFP接口62中断时，查询SFP接口62对应网口的锁定状态；

当光纤插入到射频单元(RU)时，SFP接口62会产生插入中断的信号，处理器6(PS)侧监测到中断以后，会通过AXI总线查询网口的锁定状态。

S4：设置用于对接收数据流、发送数据流和时间戳数据进行选择的第一数据流选择开关和第二数据流选择开关；

设置多路复用数据选择器作为第一数据流选择开关和第二数据流选择开关。

S5：若只有一个网口锁定，处理器6配置开关寄存器对第一数据流选择开关和第二数据流选择开关发送控制信号，第一数据流选择开关和第二数据流选择开关将1588功能模块64的数据通路切换至网口进行适配；

若监测到多个网口锁定时，处理器6配置开关寄存器对第一数据流选择开关和第二数据流选择开关发送控制信号，第一数据流选择开关和第二数据流选择开关将1588功能模块64的数据通路切换至网口号编号最小的网口。

以4个网口的方案为例，当监测到只有一个网口锁定时，处理器6会通过AXI总线配置开关寄存器，实现对第一数据流选择开关和第二数据流选择开关的控制，从而将1588功能模块64的数据通路切换到该网口，使该网口支持同步面(S-PLANE)。如果监测到多个网口锁定时，处理器6会控制第一数据流选择开关和第二数据流选择开关，将1588功能模块64切换到网口编号号最小的网口(网口编号分别为1、2、3、4)。其中所述的1588功能模块64包括1588时钟控制模块(1588_timer)和1588数据路径模块(1588_datapath)

在本发明的一些实施例中，设置处理器6对以太网主体模块进行监测的步骤包括：处理器6读取以太网主体模块各个网口的状态寄存器的值。

在本发明的一些实施例中，处理器6对于网口监测，其主要方式在于当出现SFP接口62产生插入中断后，在寄存器内均会保存与SFP接口62状态对应的值，由此直接监测该状态寄存器内的状态值，则可以直接进行信号识别。

请参阅图4和图5，在本发明的一些实施例中，第一数据流选择开关和第二数据流选择开关将1588功能模块64的数据通路切换至网口进行适配的步骤包括：

数据流选择开关向1588功能模块64发送转换后的信号，1588功能模块64输出发送定时器数据和接收定时器数据至网口；网口基于发送定时器数据和接收定时器数据分别打上接收时间戳和发送时间戳；网口向处理器6发送接收时间戳、发送时间戳以及与1588功能模块64适配的1588协议包；处理器6在接收到接收时间戳、发送时间戳以及1588协议包之后，处理器6计算网络时延，实现分布单元和射频单元的时间同步，即网络时钟同步。

1588时钟控制模块(1588_timer)分别输出发送定时器信号(tx_timer)和接收定时器信号(rx_timer)，这两个定时器同时传输给网口。当网口接收和发送1588协议包的时候，会基于定时器信号分别打上接收时间戳(rx_stamp)和发送时间戳(tx_stamp)，处理器6在接收到1588协议包和时间戳之后，会计算网络时延，从而实现分布单元(DU)和射频单元(RU)的网络时钟同步关系。图4中定时器信号和时间戳的数据统一简称ts。

请参阅图4，在本发明的一些实施例中，还包括：当非同步面网口的接收数据路径与第一数据流选择开关连接时；设置接收缓冲区；第一数据流选择开关通过接收缓冲区向第二数据选择开关传输数据。

在本发明的一些实施例中，其他非同步面网口(如ETH 2、ETH 3和ETH4)，不会接收到1588功能模块64提供的定时器，因此也不会提供接收和发送时间戳。非同步面网口的接收数据路径是从网口到第一数据流开关63，经过接收缓冲区(rx_fifo)完成跨时钟域的同步，再经过第二数据流开关65，送往后续逻辑单元。非同步面网口的发送数据路径是从后续逻辑单元经过第二数据流开关65，再到第一数据流开关63，最后直通网口。

在本发明的一些实施例中，如图6所示，1588数据路径模块(1588_datapath)的作用是封装1588协议相关的数据路径。其中接收路径由接收缓冲区(rx_fifo)完成接收数据的跨时钟域同步，并将数据传递给后续逻辑功能单元。发送路径中的数据来自于两个方向，一个是来自于后续逻辑单元数据(TX_DATA)，另一个是来自处理器6发送的同步面消息(S-plane_tx_data)。其中图5为1588数据路径模块的框图示意。

在本发明的一些实施例中，还包括：射频单元通过分布单元发送的配置管理数据或者预设命令手动指定网口。

在本发明的一些实施例中，利用分布单元进行手动转换，避免自动转换出现问题时无法修复。

在本发明的一些实施例中，射频单元为基于多核异构SOC架构的射频单元。

在本发明的一些实施例中，第一数据流选择开关和第二数据流选择开关均采用多路复用数据选择器。

在本发明的一些实施例中，如图7和图8所示，为数据流选择开关的示意图。本质上ZYNQ PL实现的数据流控制开关是由一组多路复用数据选择器(MUX)组成。多路复用数据选择器的选择端(SEL)控制输出端的数据来自于哪一个输入端。处理器6(ZYNQ PS)通过AXI总线配置开关寄存器(switch_sel)，从而实现配置每个多路复用器的选择端，最终协同完成整个数据流的切换。

例如，当射频单元(RU)监测到需要切换网口时，处理器6(ZYNQ PS)配置第一数据流开关63和第二数据流开关65的寄存器，完成1588功能模块64数据链路的切换。假设将同步面(S-plane)切换至第二网口，则第一数据流开关63将1588模块的数据路径和时间戳路径切至第二网口，第二数据流开关65做相应的通路匹配。其他路径保持直通，不经过1588功能模块64。同理，可实现同步面(S-plane)切换至第三网口和第四网口。至于网口的数量可根据需要记性设置。

实施例2

请参阅图9，为本申请实施例提供的一种在射频单元上实现同步面在网口间可切换的系统，包括前置模块1，用于将分布单元和射频单元之间利用SFP接口62通过光纤进行连接；监测模块2，用于设置处理器6对以太网主体模块进行监测；处理器6通过AXI总线读写开关寄存器；查询模块3，用于当处理器6监测到SFP接口62中断时，查询SFP接口62对应网口的锁定状态；预设模块4，设置用于对接收数据流、发送数据流和时间戳数据进行选择的第一数据流选择开关和第二数据流选择开关；处理模块5，用于若只有一个网口锁定，处理器6配置开关寄存器对第一数据流选择开关和第二数据流选择开关发送控制信号，第一数据流选择开关和第二数据流选择开关将1588功能模块64的数据通路切换至网口进行适配；若监测到多个网口锁定时，处理器6配置开关寄存器对第一数据流选择开关和第二数据流选择开关发送控制信号，第一数据流选择开关和第二数据流选择开关将1588功能模块64的数据通路切换至网口号编号最小的网口。

实施例3

请参阅图10，为本申请实施例提供的一种电子设备，包括处理器6、1588功能模块64、存储器61和多路复用数据选择器；处理器6分别与1588功能模块64、存储器61、多路复用数据选择器连接；1588功能模块64与多路复用数据选择器连接；存储器61存储有可被处理器6执行的程序指令，处理器6调用程序指令以执行一种在射频单元上实现同步面在网口间可切换的方法。例如实现：

将分布单元和射频单元之间利用SFP接口62通过光纤进行连接；设置处理器6对以太网主体模块进行监测；处理器6通过AXI总线读写开关寄存器；当处理器6监测到SFP接口62中断时，查询SFP接口62对应网口的锁定状态；设置用于对接收数据流、发送数据流和时间戳数据进行选择的第一数据流选择开关和第二数据流选择开关；若只有一个网口锁定，处理器6配置开关寄存器对第一数据流选择开关和第二数据流选择开关发送控制信号，第一数据流选择开关和第二数据流选择开关将1588功能模块64的数据通路切换至网口进行适配；若监测到多个网口锁定时，处理器6配置开关寄存器对第一数据流选择开关和第二数据流选择开关发送控制信号，第一数据流选择开关和第二数据流选择开关将1588功能模块64的数据通路切换至网口号编号最小的网口。

实施例4

在本发明的一些实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器6执行时实现一种在射频单元上实现同步面在网口间可切换方法。例如实现：

在本发明的一些实施例中，将分布单元和射频单元之间利用SFP接口62通过光纤进行连接；设置处理器6对以太网主体模块进行监测；处理器6通过AXI总线读写开关寄存器；当处理器6监测到SFP接口62中断时，查询SFP接口62对应网口的锁定状态；设置用于对接收数据流、发送数据流和时间戳数据进行选择的第一数据流选择开关和第二数据流选择开关；若只有一个网口锁定，处理器6配置开关寄存器对第一数据流选择开关和第二数据流选择开关发送控制信号，第一数据流选择开关和第二数据流选择开关将1588功能模块64的数据通路切换至网口进行适配；若监测到多个网口锁定时，处理器6配置开关寄存器对第一数据流选择开关和第二数据流选择开关发送控制信号，第一数据流选择开关和第二数据流选择开关将1588功能模块64的数据通路切换至网口号编号最小的网口。

其中，存储器61可以是但不限于，随机存取存储器61(RANDOM ACCESS MEMORY，RAM)，只读存储器6READ ONLY MEMORY，ROM)，可编程只读存储器(PROGRAMMABLE READ-ONLY MEMORY，PROM)，可擦除只读存储器(ERASABLE PROGRAMMABLE READ-ONLY MEMORY，EPROM)，电可擦除只读存储器(ELECTRIC ERASABLE PROGRAMMABLE READ-ONLY MEMORY，EEPROM)等。

处理器6可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器6可以是通用处理器，包括中央处理器6CENTRAL PROCESSING UNIT，CPU)、网络处理器(NETWORK PROCESSOR，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital signal processing，DSP)、专用集成电路(APPLICATION SPECIFIC INTEGRATED CIRCUIT，ASIC)、现场可编程门阵列(FIELD－PROGRAMMABLE GATE ARRAY，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

可以理解，图1所示的结构仅为示意，其还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，READ-ONLY MEMORY)、随机存取存储器(RAM，RANDOM ACCESS MEMORY)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。