1 Radio Over Ethernet - RoELABORATÓRIO DE PROCESSAMENTO DE SINAIS – LaPS UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ Joary Paulo Wanzeler Fortuna Radio Over Ethernet - RoE Fevereiro
2 Agenda RoE – Objetivos e Motivação Sedimentando ConhecimentosUm pouco de CPRI Um pouco de Ethernet RoE – Ensaiando Primeiros Passos VRT (UHD) – Qualquer semelhança é mera coincidência
3 RoE Objetivos e Motivação O que é RoE?Passar tráfego do fronthaul sobre Ethernet. Mapear CPRI para Ethernet “A Standard for encapsulating fronthaul digitalized radio samples into Ethernet fames as well as mapping CPRI into Ethernet Frames“ Objetivo: Desenvolver um padrão. Motivação Cloud RAN: OPEX, Flexibilidade (Virtualização). Onipresença do Ethernet.
4 Sedimentando ConhecimentosUm pouco de CPRI Sedimentando Conhecimentos O que é CPRI? Padrão mais comum para fronthaul. Transporte de amostras IQ Síncrono A cada ns o protocolo tem que entregar um chip* para a antena através de um Basic Frame. Basic Frame * chip – Legado do CDMA, relativo às sequencias de spread spectrum. ... ... 1/16 – Controle 260.42ns 15/16 – IQ Data
5 Um pouco de CPRI CaracterísticasBandwidth (Mbps): [614.4, , , ... , ] Tamanho em bits de um Basic Frame (BW = 614.4): L = * (8/10) * (15/16) * = 120 bits Quanto LTE cabe em um BasicFrame? Ex1: LTE 20Mhz (Fs=30.72) → consome 8 amostras a cada 260ns considerando 14b por amostra → total 112b por BF (cabe) Ex2: LTE 3Mhz (Fs=3.84) → consome 1 amostra a cada 260ns considerando 30b por amostra → total 30b por BF (cabem até 4) Um único link CPRI é capaz de servir muitos RE's
6 Características – Cont.Um pouco de CPRI Características – Cont. Fluxo estável de dados (Síncrono) Simétrico (UP Link = DOWN Link) Synchronization locked (all RE's are sincronized with the REC) ADC/DAC de todos RE's estão sincronizados. Time Alignment Error < 260ns (< 130ns, < 65ns) Delay Accuracy: +/ ns Round Trip Delay Accuracy: +/ ns BER 10e-12 Jitter +/- 12ppb
7 Um pouco de CPRI StreamsIQ Data: Canal para o tráfego dos IQ Samples (93% do link) Control: Canal para tráfego de controle Control AxC: Alocação de AxC Vendor Specific: Especificação do fabricante Fast Control and Management: Ethernet Link Slow Control and Management HDLC Link
8 Sedimentando ConhecimentosUm pouco de Ethernet Sedimentando Conhecimentos Transporte opaco de dados Assíncrono (transmissão em rajadas, descontínua, aperiódica) Ausência de Sinalização Síncrona Link “Desliga” quando não há o que transmitir. ??? ??? Header Payload
9 Um pouco de Ethernet Características BandwidthCopper: 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps Fiber: 10Gbps, 25Gbps, 40Gbps, 100Gbps Latency (per hop): 3us Jitter (per hop): 2.5us
10 E compatibilidade com CPRIUm pouco de Ethernet E compatibilidade com CPRI Sincronismo: (Garantir o mesmo clock entre os RE's) PTP: Precision Time Protocol, IEEE ou IEEE802.1AS SyncE (Synchronous Ethernet). TAI: International Atomic Time (GPS Sync) Flow Control: (Garantir amostras em um fluxo contínuo) Buffering: Manter uma poupança, para o caso de faltar. Tráfego Programado: Tráfego Síncrono. Frame Preemption: Prioridade para frames.
11 Radio Over Ethetnet Casos de Uso – 1/3 Caso HíbridoCoexistência entre CPRI e RoE
12 Radio Over Ethetnet Casos de Uso – 2/3 Caso RoE NativoExistência única do RoE
13 Radio Over Ethetnet Casos de Uso – 3/3 Caso Agregação de linksCPRI no Fronthaul RoE no BBU Pool
14 Radio Over Ethetnet Modos de Operação Agnostic: Encapsula CPRIRoE ↔ CPRI Mapping Ethernet RoE Map CPRI IQ Aware: Otimiza o fluxo IQ para Ethernet Header RoE Ethernet RoE Map IQ
15 Ensaiando Primeiros Passos – Aware ModeRadio Over Ethetnet Ensaiando Primeiros Passos – Aware Mode Proposta Strawman Ethernet RoE Map Aware Mode: (RoE Nativo) 32 bits Header 0 (4b) PT (5b) Packet Type ID (7b) Flow ID. SN (15) Sequence Number IQ PT ID SN Optional – Depends on Packet Type DATA
16 Aware Mode - DiscussõesRadio Over Ethetnet Aware Mode - Discussões Quantas Amostras IQ por pacote? Trade off – Latência e Overhead Número de “antena flows” por pacote? Tamanho do pacote? Link Configuration: Sample Size? Sample Flow? Initial negotiation (Informação Estática) … Each flow in a differente RoE packet
17 Agnostic Mode - DiscussõesRadio Over Ethetnet Agnostic Mode - Discussões Proposta Strawman Quantos Basic Frames por Ethernet Frame? Número de Antena Carriers por pacote RoE? Flow mapping IQ Data => Priority Flow C&M => Already Ethernet AxC Controle => Ethernet Flow L1 Data => Drop
18 Qualquer semelhança é mera coincidênciaUHD – VRT Protocol Qualquer semelhança é mera coincidência UHD, O que é? Driver para USRP's OpenSource fadado estar sempre em desenvolvimento VRT sobre IP VRT, VITA Radio Transport (VITA 49) Context Packet Control: Gain, BW ... IF Packet IQ DATA 32 bits Header Optional DATA Trailer - Optional
19 VRT Protocol Time Stamping Identifiers 32 bits bits Field 4Package Type 1 Class Identifier Present Trailer Field Present 2 Reserved Type od Integer Time Stamp Type of Fractional Time Stamp Packet Count 15 Packet Size Header Stream ID (1 word) Class ID (2 words) Integer Time Stamp (1 word) Fractional Time Stamp (2 words) Time Stamping Identifiers DATA (IQ / Context) Trailer - Optional
20 UHD Flow Control Normal Operation: HOST USRP TX FIFO RX FIFO RX FIFOFIFO Status
21 UHD Flow Control Overrun:O HOST não é capaz de processar o fluxo recebido da USRP. HOST USRP TX FIFO RX FIFO RX FIFO TX FIFO FIFO Status Ação: Print 'O'
22 UHD Flow Control Underrun:O HOST Não produz amostras rápido suficiente. HOST USRP TX FIFO RX FIFO RX FIFO TX FIFO FIFO Status Ação: Print 'U'