[4G5G专题-10]：前传接⼝eCPRI协议的那些事
⽬录
1. eCPRI概述
1.1 概述
CPRI是通⽤公共⽆线电接⼝(Common Public Radio Interface)的缩写形式。它定义了⽤于蜂窝⽆线⽹络的中REC（⽆线电设备控制）和RE（⽆线电设备）之间的关键通信接⼝规范，⼴泛应⽤与GSM，WCDMA，LTE和5G系统中。
eCPRI是ethernet CPRI or enhanced CPRI, “e”揭⽰了eCPRI的本质。enhanced CPRI表明它是对CPRI协议的演进，ethernet CPRI 表明eCPRI是承载在以太⽹之上的CPRI协议。
因此eCPRI与CPRI⼀样，都是⽆线⽹络中的BBU与RRU之间的接⼝规范。
关于CPRI协议，请可参考《[5G专题-9]：前传接⼝CPRI协议与OBSAI的那些事》
1.2 CPRI协议的不⾜
CPRI协议的不⾜：
（1）CPRI数据量过⼤
每⼀个天线数据的采样都会⽐编码成15+15=30bit的IQ数据。导致BBU与RRU之间需要传输⾼带宽的数据。
⼀根9.8G的光纤，在没有IQ压缩的情况下，只能承载2个4T4R的20M⼩区。1个4T4R的50M⼩区, 1个2T2R的100M⼩区, 1个1T1R的200M⼩区。
（2）⽆法⽀持5G的⼤规模阵列天线的场景
⽐如64天线的100M⼩区，需要32跟9.8G的CPRI， 很显然，这是很不现实的，CPRI已经⽆法⽆法胜任5G的应⽤场景。
通信协议
（3）虽然CPRI协议是标准协议
CPRI并没有对承载的L3层协议进⾏规范，3GPP也没有对齐进⾏规范，导致不同⼚家的BBU与RRU⽆法互联互通。
（4）CPRI协议虽然标准协议，但并不通⽤。
为了克服上述（1）和（2）的缺点，引⼊的eCPRI协议。
为了克服上述（3）和（4）的缺点，指定了5G O-RAN前传接⼝。
1.3 eCPRI是如何克服CPRI的缺点的？
因为由⼤规模阵列天线xMIMO引⼊的⼤规模数据主要集中在通信协议栈的PHY与RF层。⽽PHY和RF层⼜在不同的⽹元中，⼀个在BBU 中，⼀个在RRU中。
要解决CPRI中遇到的（1）和（2）的困境，基本有两种思路：
第⼀个思路是：降低PHY层和RF层通信的数据量；
这种⽅案基本不可⾏，因为PHY和RF层之间数据的通信量是有⼤规模阵列xMIMO与⽣俱来的的特征，也是它存在的意义，在5G的系统中，就注定PHY层与RF层之间有如此⼤的通信量。
第⼆个思路是：把⽹元之间的通信转换成⽹元内部的通信，5G系统中正是采⽤了此思路。为此，采⽤了如下的步骤解决CPRI的问题：
（1）5G对⽹络的协议栈进⾏了进⼀步细化的切分，把PHY层分为PHY_High和PHY_LOW, ⼤规模xMIMO产⽣的数据量，主要集中在PHY_LOW和RF之间，⽽不是PHY_High和PHY_LOW之间。
（2）把PHY_LOW的功能下层到RRU中，与RF之间的通信由设备间SFP光纤通信转化为RRU内部的板内通信，或FPGA芯⽚内部的通信。PHY_LOW的功能如下：
（3）BBU与RRU之间接⼝由有协议层PHY与RF的接⼝，转化为PHY_High与PHY_Low之间的结果。
（4）重新制定BBU与RRU之间的PHY_High和PHY_LOW的接⼝规范，该接⼝规范就是eCPRI协议。
详细的5G协议栈新的功能切分如下图所⽰：
1.4 eCPRI的⽹络带宽
eCPRI能够承载数据的带宽取决与以太⽹的带宽，⽬前的以太⽹速率有1G/10G/25G/
2.eCPRI协议⽹络架构
2.1 eCPRI协议⽹络架构的参考
上图可以看出：
（1）向下
eCPRI协议与其他标准的应⽤层协议对等层协议，如htpp协议，FTP协议。⽽传输层协议，可以是TCP/IP协议，也可以是以太⽹MAC层协议。
也就是说，eCPRI协议是封装在UDP、TCP协议之上，也可跳过TCP/IP协议栈，直接承载在MAC以太⽹帧之上。在实际实现时，为了降低PHY_High与PHY_Low之间的延时，通常把eCPRI协议直接封装在MAC层以太⽹帧之上。
（2）向上
提供了与CPRI协议⼀样的三个服务访问点：
User Plane（⽤户⾯）数据：在这⾥就是PHY_High与PHY_Low之间的IQ⼿机⽤户数据，是通过eCPRI协议进⾏封装的。
Sync（同步⾯）：这⾥是PHY_High与PHY_Low之间的同步，是RRU与DU之间时钟同步，该服务主要是标准的IEEE1588协议提供。
控制与管理协议：控制协议是PHY_High与PHY_Low的信令消息。管理协议主要只对RRU的OAM（操作、维护、管理）数据，它通过标准的HTTP或ssh协议承载。⽽控制协议，主要⽤于PHY_High与PHY_Low之间的信令控制，可以通过eCPRI协议承载，也可以通过标准UDP或TCP承载，通常情况下，会通过eCPRI协议来承载。
2.2 eCPRI协议⽹络架构的案例
2.3 eCPRI协议⽹络架构的优点
eCPRI协议底层承载是现在最流⾏的以太⽹，或MAC层或TCP/IP层，把eCPRI协议整合到了TCP/IP的协议族中，相对于CPRI协议的专有性，eCPRI协议的通⽤性得到了极⼤的提升。
eCPRI协议的通⽤性，使得RRU可以不再依附在BBU之下，从⽽成长为⼀个独⽴的⽹元。⽹管中⼼可直接对RRU进⾏性管理，不再需要借助与BBU对RRU进⾏管理。
BBU与RRU之间的协议可以标准化，带来的⼀个直接效果就是，为不同⼚家的BBU和RRU的互联互通提供了架构上的保障。
对eCPRI协议之上的⽤户⾯、控制⾯、管理⾯（netconf）、同步⾯（1588）协议进⾏规范，为不同⼚家的BBU和RRU的互联互通最后扫清了障碍。
2.4 eCPRI⽹络
由于DU(eREC)与RRU(eRE)之间是以太⽹结构，相对于CPRI接⼝，通过eCPRI接⼝组成的⽹络架构就⾮常灵活，可以这样说，通过以太⽹能够构建的⽹络架构，都适⽤DU和RRU。
当然，如果eCPRI直接承载在MAC层以太⽹帧之上，那么DU和RRU之间只能局限在局域⽹通信。
如果eCPRI承载在TCP/IP层之上，那么DU和RRU之间就可以跨越多个不同的局域⽹进⾏通信，这种情形⾏下，PHY_High与PHY_Low之间的延时⾃然要增⼤。
3. eCPRI协议消息格式（不包括⾥⾯的内容）
3.1 eCPRI协议消息总体格式

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