ORAN传输封装类型

ORAN协议中，目前使用两种封装类型：

1. 以太网封装
2. IP/UDP封装

1. 以太网封装

U平面消息和C平面消息都可以使用以太网作为传输机制。在这种情况下，消息通过标准以太网帧传输。见下图。

支持的帧格式是Ethernet II/DIX帧，具有type length字段的类型解释。不支持使用LLC的长度解释和多路数据复用，LLC是逻辑链路控制，Logic Link Control，指IEEE 802.2 LLC标准，该标准规定了数据链路层中LLC子层的实现。

每个以太网接口分配一个全局管理的单播MAC地址。对于基本帧，以太网终端支持最多1500字节的MAC Client Data字段，对于巨帧，支持最多9000字节。

为确保支持QoS（Quality of Service，即服务质量。主要指传输带宽、时延、数据丢包率等），应支持IEEE 802.1Q中定义的3bit Priority Code Point（PCP，优先权码点）字段（该字段作为VLAN Tag字段中的子字段），这意味着应支持traffic的VLAN标记能力，并且是M平面可配置的（但对于某些网络配置，例如LLS-C1，可以省略使用VLAN标记）。根据标准的要求，始终会收到优先级标记的帧（即，具有VLAN ID=0标记的帧）。传输优先级标记的帧是可选功能。

U平面和C平面的MAC地址解析通过ORAN MP协议中指定的M平面过程执行，而不管目的地节点是否支持IP。

O-DU和O-RU应支持中间L2交换机MAC地址学习，以避免U平面和/或C平面大量涌入，拓扑LLS-C1不需要支持。MAC地址学习是通过测试以太网帧交换的结果，在ORAN MP协议中规定的M平面步骤“以太网连接检查”期间完成的。

此外，eCPRI头和payload都包含在以太网数据字段中。对于这种封装，应使用eCPRI Ethertype或IEEE 1914.3 Ethertype。

2. IP/UDP封装

U平面消息和C平面消息都可以使用IP/UDP作为传输机制。在这种情况下，应根据RFC791（互联网协议）支持IPv4，和/或根据RFC2460支持IPv6（对于RFC2460，IPv4和IPv6都是可选的，见表8-2）。封装机制由“IPv4”或“IPv6” Ethertype标识。分别见下图。

ORAN设备不应发送具有任何IPv4 header选项字段的IPv4数据包，或"Next Header"值是一个扩展header的IPv6数据包，或"Next Header = 59"的IPv6数据包。如果在接收包中检测到上述三种情况的数据包，数据包将在接收设备上被悄悄丢弃（尽管日志中可能会记录丢弃数据包的存在）。对于IPv6，如果"Next Header"中的值不是一个扩展header，且不等于59，则表示header中的下一项是高层header，数据包应由接收方处理（参考RFC2460）。

基于IP的应用程序可以绑定到虚拟接口地址或物理接口地址。每个配置的物理和逻辑（即VLAN）接口应配置一个单独的子网。作为一种选择，还可以支持别名IP地址（即同一接口上的多个IP地址）。如果支持，可以将它们分配给逻辑和物理接口以及虚拟接口（环回接口）。

由于严格的带宽和紧凑的延迟要求，ORAN数据包不得使用IPv4或IPv6分割（接收到这样的数据包应被悄悄丢弃）。可配置的最小MTU应符合相关标准，即，对于IPv4，标准为RFC791，对于IPv6，标准为RFC2460。

仅当发送节点和接收节点支持IPv4时，才应根据RFC826，通过ARP完成MAC地址解析，并通过L2交换机MAC地址学习减少数据泛滥。

当使用IP/UDP封装时，UDP目标端口字段应标识封装的协议。UDP目标端口字段应在初始化期间通过M平面配置进行设置。当eCPRI协议或IEEE1914.3定义各自的UDP目标端口时，这些端口将成为M平面配置的默认端口。

在出口处，发送节点应根据相关标准为传输的UDP报文设置校验和（checksum）：

• 对于IPv4 UDP报文，checksum字段可以被填充适当的值，以表示校验和有效，或填充为0，以表示未计算校验和（见RFC768）。
• 对于IPv6 UDP报文，checksum字段必须被填充适当的值（见RFC2460）。

在入口处，如果checksum字段包含适当的值，则接收节点可以（不必须）验证UDP校验和。

注：虽然上面3个图中的数字说明了标准以太网数据包，但在当前版本协议中，不排除使用巨帧（长度最多9000字节）。

3. 传输Header

ORAN允许在以太网payload中使用多个不同的传输header，以进一步描述如何在C平面和U平面中处理应用程序数据。在每种情况下，传输header的长度都是8字节，并提供基本的数据路由能力，包括数据流类型的描述、发送和接收端口ID、支持在单个以太网数据包中连接多个应用程序消息的能力，以及序列编号。

传输header包括以下两种：

• eCPRI传输header
• 1914.3传输header（RoE）

eCPRI传输header

eCPRI传输header包括上图中定义的7个字段。其中部分字段还可以细分为子字段。

1）ecpriVersion (eCPRI protocol revision)

指示eCPRI协议版本号。注：此字段是eCPRI common header的一部分。

        0001b：eCPRI版本1.0, 1.1, 1.2和2.0。其中，eCPRI消息的解释应遵循最高为2.0版本的eCPRI协议。

        0000b和0010b-1111b：为后续的eCPRI协议修订保留。

注：当前应保证ecpriVersion字段始终设置为0001b。

2）ecpriReserved (eCPRI reserved)

为eCPRI后续使用保留。注：此字段是eCPRI common header的一部分。

注：当前应保证ecpriVersion字段始终设置为000b。

3）ecpriConcatenation (eCPRI concatenation indicator)

指示何时使用eCPRI连接（允许在一个以太网数据包中包含多条eCPRI消息）。注：此字段是eCPRI common header的一部分。

        0b：没有连接，只有一个eCPRI数据包。

        1b：使用连接，可能有多个eCPRI数据包。

4）ecpriMessage (eCPRI message type)

表示消息类型传递的服务类型。注：此字段是eCPRI common header的一部分。

在当前协议版本中，仅支持“0000 0000b”，“0000 0010b”和“0000 0101b” 。

        0000 0000b：IQ数据消息，即U平面消息

        0000 0010b：实时控制数据消息，即C平面消息

        0000 0101b：传输网络延迟测量消息（在测量传输方法一节中详细描述完整的消息格式）

5）ecpriPayload (eCPRI payload size)

指示相应eCPRI消息中payload部分的大小，以字节表示。不包括eCPRI消息之后的任何填充字节。支持的最大payload是2^16-1字节，但是实际的大小可能进一步受到底层传输网络（以太网或UDP/IP）的最大payload大小的限制。注：此字段是eCPRI common header的一部分。

6）ecpriRtcid / ecpriPcid (real time control data / IQ data transfer message series identifier)

此参数是一个eAxC标识符（即，eAxC ID），用于标识与每个C平面（ecpriRtcid）消息或U平面（ecpriPcid）消息相关的特定数据流。它模拟了CPRI的“AxC”（天线载波）值，因此在这里被称为“eAxC”（“e”表示“扩展”以适应多个频带和多个分量载波）。多个O-DU处理器可能共享单个eAxC。

通常，对于O-RU，不同eAxC ID用于不同的天线（Cat-A）或不同的层（Cat-B）。

一个端点可以通过M平面参数来指示支持mixed numerologies的能力；Section Type 3消息可用于从该端点有能力支持的numerologies列表中选择一个numerology（通过frameStructure字段）。在这种情况下，单个eAxC ID可用于具有不同特征（framestructure, cpLength, timeOffset, freqOffset）的信道，例如，具有不同numerology的信道和PRACH信道可以共享相同的eAxC ID。

或者，端点可能更简单，通过M平面参数声明不支持mixed numerologies，以此来支持单一numerology，并且可以使用Section Type 3消息为frameStructure以外的参数传递不同于M平面配置的值，此时frameStructure是M平面配置的固定值。在这种情况下，每个mixed numerology信道（frameStructure）将使用唯一的eAxC ID，即具有不同numerologies的信道将使用不同的eAxC ID，简单来说，15kHz和30kHz子载波间隔的信道不能共享eAxC ID，15kHz PUSCH与非15kHz的PRACH不能共享eAxC ID。

端点可以声明不支持Section Type 3，在这种情况下，其适用于PDSCH/PUSCH等信道。

分配给O-RU的端点的eAxC ID值用于识别O-RU内部的端点，并且该eAxC ID值在O-RU内相同方向（Tx或Rx）的所有端点中应是唯一的。也就是说，在O-RU内部，DL的所有端点中eAxC ID不可以重复，UL的所有端点中eAxC ID也不可以重复，但是DL和UL端点可以使用相同的eAxC ID。

原则上，一个O-RU的端点可以与多个物理和虚拟前传接口（以太网端口和VLAN）相关联，但eAxC ID值应是唯一的，并且不能用于寻址不同的端点。一个O-RU端点与多个前传接口的关联受限于O-RU的设计，该限制由O-RU通过M平面报告——与给定端点无关的前传接口不得通过M平面被配置，且不能通过该接口将C平面和U平面消息传输到端点。即，对于O-RU通过M平面报告的关联前传接口以外的其他接口，不得用于到该端点的C平面和U平面消息传输。

此外，未通过M平面配置的前传接口，也不得用于到端点的C平面和U平面消息传输。换句话说，O-DU应遵守M平面上传达的O-RU限制。

O-DU可以决定使用相同的eAxC ID值来寻址不同O-RU上的端点，但分配给一个O-RU的eAxC ID值，在O-RU内部相同方向（DL或UL）的所有端点内，应是唯一的。

需要注意的是，存在这样一些O-RU，在同一eAxC ID内，对于描述U平面DL的C平面消息和描述U平面UL的C平面消息，不支持独立序列检查，这在ecpriSeqid一节中有规定。这一O-RU能力限制可由O-RU发出信令，并由O-DU根据M平面协议v03.00进行解释。如果O-RU和O-DU中的一个或两个仅支持M平面协议的早期版本，则打算使用此类O-RU的网络运营商和供应商应确保O-DU可以用其他非标准化的方式解释O-RU的能力限制，即通过离线讨论。为了与此类O-RU进行交互，O-DU应避免在相同的eAxC ID内，对于描述U平面DL的C平面消息和描述U平面UL的C平面消息，对O-RU要求独立序列检查。可以通过以下两种方式解决：

1）为描述U平面DL的C平面消息和描述U平面UL的C平面消息使用不同的eAxC ID；

2）如果O-DU选择使用相同的eAxC ID，则为描述U平面DL的C平面消息和描述U平面UL的C平面消息使用共享序列生成器，如ecpriSeqid一节中所述。

然而，对于O-DU来说，支持这种行为以便与此类O-RU进行交互，是可选的。需要注意的是，不兼容的操作可能会导致数据中断和不正确的错误报告（误报）。

本文档未定义关于同时通过多个前传接口向端点传输或从端点传入C平面和U平面消息的行为。例如，在UL中，如果将一个端点分配给多个前传端口，对任何给定消息，无法指示端点使用哪个前传端口。也就是说，O-RU必须知道使用哪个唯一的前传端口向O-DU发送UL的U平面消息。

此外，在DL中，当使用多个链路时，无法为每个eAxC ID容纳多个延迟窗。

因此，应通过M平面为一个端点精确分配一个前传接口，保证一对一的关系。但不同的端点可以使用不同的前传接口（端口），因此，O-RU作为一个整体可以使用多个前传端口。通过不同的eAxC ID区分。

eAxC ID子字段

一个eAxC ID包括以下子字段：

1）一个band和sector标识符（BandSector_ID）

2）一个component-carrier（分量载波、成员载波）标识符（CC_ID）

3）一个空间流标识符（RU_Port_ID）

4）一个分布式单元（DU）标识符（DU_Port_ID）

注：此参数特定于 eCPRI Message Type = 2 (C-Plane) 和 Message Type = 0 (U-Plane) 的消息。在本文档中，一个eAxC一次仅包含一个空间流，即，每个子载波一个波束（beam）。当在O-RU中预编码时，每个eAxC一次仅包含一层。但TxD (LTE TM2)除外，在这种情况下，单个eAxC (单个ecpriRtcid和ecpriPcid) 表示所有层。例如，在7-2x Cat B中，使用4层或8层传输时，每层应具有不同的eAxC ID。

bit分配细分如下：

1）DU_Port_ID：用于区分O-DU的处理单元（例如，不同的基带卡）。预计O-DU将通过C平面消息指定这些bit位，并且当O-RU生成具有相同sectionId的UL U平面消息时，将C平面中指定的bit位添加到UL U平面消息的传输header中。

2）BandSector_ID：聚合小区标识符（区分O-RU支持的频带和扇区）。

3）CC_ID：区分O-RU支持的载波分量（载波成员）。

4）RU_Port_ID：指定逻辑流，例如数据层或空间流，以及独立的numerologies（例如，PRACH）或需要特殊天线分配（例如，SRS）的信令信道。

作为eAxC ID的一部分，DU_Port_ID，BandSector_ID，CC_ID和RU_Port_ID的分配，由O-DU通过M平面单独完成。此外，在eAxC ID的四个子字段中的任何一个字段内，O-RU不需要明确定义任何bit级的分配。

上述每个字段的位宽是可变的，并通过M平面消息传递进行设置。这是为了允许灵活性，因为对于任何给定的O-RU，并非所有字段都同时需要其最大范围。预计M平面消息将为O-RU和O-DU配置，使得四个字段中每个字段都具有适当的位宽，并且执行实际分配的SMO将确保分配全部16 bit（带或不带填充）。

SMO：Service Management & Orchestration Framework

7）ecpriSeqid (message identifier)

此参数在两个不同级别上提供唯一的消息标识和排序。

第一个8bit是序列ID，用于标识一个eAxC消息流内部的消息顺序。序列ID字段为每个下行U平面eAxC、上行U平面eAxC、下行C平面eAxC和上行C平面eAxC单独递增和循环，即使它们共享相同的eAxC ID。例如，即使上下行U平面使用相同的eAxC ID，序列ID也会分开生成。序列ID用于验证是否已接收到所有消息，并对接收到的无序消息进行重新排序。

第二个8bit是子序列ID，当发生radio-transport-level（eCPRI或IEEE-1914.3）分段时，子序列ID用于验证排序和执行重新排序。Radio-transport（eCPRI或IEEE-1914.3）分段是一种分割U面消息的方法，此时该U平面消息包含的section中，存在一个或多个超过基础协议规定的最大数据包长度或消息长度的section。子序列ID字段包括一个7bit子序列计数器和一个单bit字段，称为E-bit。对于U平面消息的每个分段，子序列编号从零开始递增。E bit用于指示无线传输（radio-transport）级分段的最后一条消息。除U平面分段的最后一条消息外，其始终设置为零。在C平面消息的情况下，不允许无线传输（radio-transport）分段，因此子序列ID应设置为零，E bit应设置为1。关于分段过程的描述，参见分段章节。

注：作为无线传输级分段的替代方案，可以实现application分段。在这种情况下，应用程序可以负责确保所有传输消息不会太长（适合必要的传输payload大小）。当使用“应用层分段”时，子序列标识符应始终设置为“0”，E bit设置为“1”（参见分段章节）。

下图展示了如何为C平面和U平面消息生成序列号，以及如何检查序列号。如图所示，

1. 是O-DU发给O-RU的下行C平面消息的序列计数生成器

2. 是O-DU发给O-RU的上行C平面消息的序列计数生成器

3. 是O-RU发给O-DU的上行C平面消息的序列计数检查器

4. 是O-DU发给O-RU的下行U平面消息的序列计数生成器

5. 是O-RU发给O-DU的上行U平面消息的序列计数检查器

6. 是O-DU发给O-RU的下行C平面消息的序列计数检查器，与1相对应

7. 是O-DU发给O-RU的下行U平面消息的序列计数检查器，与4相对应

8. 是O-DU发给O-RU的上行C平面消息的序列计数检查器，与2相对应

9. 是O-RU发给O-DU的上行C平面消息的序列计数生成器，与3相对应

10. 是O-RU发给O-DU的上行U平面消息的序列计数生成器，与5相对应

对于上行和下行，O-DU必须分别产生序列计数器。

O-RU在每个端点上生成序列计数器和检查序列计数器，但在C平面和U平面上是分开的。

对于上图，可以总结为以下几点：

a）每个eAxC（ecpriRtcid或ecpriPcid）的序列ID是唯一的：不同的eAxC值有自己的序列ID生成，即不同的eAxC ID可以使用相同的序列ID。

b）序列ID由O-DU或O-RU中的前传接口发射器生成。

c）用于描述下行U平面的C平面消息的序列生成器和检查器，和用于描述上行U平面的C平面消息的序列生成器和检查器，两者是相互独立的。

可以总结为下表：

如ecpriRtcid/ecpriPcid一节所述，在同一eAxC ID内，对于描述下行U平面的C平面消息和描述上行U平面的C平面消息，存在不支持独立序列检查器的O-RU。为了与此类O-RU进行互操作，O-DU可以选择使用相同的eAxC ID，但对于描述下行U平面的C平面消息和描述上行U平面的C平面消息，则共享序列生成器，如下图所述。

O-DU到O-RU的上下行C平面消息共享序列计数生成器，O-RU同样对上下行C平面消息使用共享序列计数检查器，解析后分别应用于接收端点和发射端点。

对于上下行U平面消息，以及O-RU到O-DU的C平面消息，则使用独立的序列计数生成器和独立的序列计数检查器。

可以总结为下表：

ecpriSeqid的子字段分配如下：

1914.3传输Header

作为替代eCPRI的传输header，可以使用IEEE 1914.3。其定义如上图所示，接下来详细描述每个字段。

1）RoEsubType (sub type / message type)

该字段表示IEEE 1914.3标准中以太网无线封装和映射（RoE）子类型范围内的payload类型。RoE允许使用子类型映射表（如下）将128到191之间的RoE子类型映射到外部组织和公司。此表有两个字段。

        OUI/CID字段使用唯一的公司ID（CID）值。对于本文件，应使用IEEE分配给xRAN（0xFAEB6E）的OUI/CID。

        Payload结构映射字段将RoE子类型分配给O-RAN消息类型。当payload结构映射字段设置为0xFFFF时，表示RoE子类型未映射到O-RAN消息类型。

给定的O-RAN实现可以选择固定（默认）映射，或者，可以选择使用IEEE 1914.3中描述的控制包配置子类型映射表。

注：上表表明O-RAN使用IEEE定义的xRAN子类型映射；未来需要与IEEE进行讨论，将其转换为O-RAN子类型映射。

        128：U平面，无连接，一个以太网数据包中仅有一条RoE消息

        129：U平面，有连接，一个以太网数据包中可能有多条RoE消息

        130：C平面，无连接

        131：C平面，有链接

2）RoEflowID (flow identifier)

RoEflowID是一种可以标识端点之间特定流的机制。有效值范围是0~0xFE，0xFF是为RoE控制数据包保留的。O-RAN当前不使用此字段。

3）RoElength (length)

此字段是消息中payload部分的大小，以字节为单位。Payload长度字段的值是O-RAN common header之后的字节总数，以8bit为单位。该字段不包括以太网FCS或之后的字节。

4）RoEorderInfo (order information)

此字段分为以下7个子字段。

1）DU_Port_ID：用于区分O-DU的处理单元（例如，不同的基带卡）。预计O-DU将通过C平面消息指定这些bit位，并且当O-RU生成具有相同sectionId的UL U平面消息时，将C平面中指定的bit位添加到UL U平面消息的传输header中。

2）BandSector_ID：聚合小区标识符（区分O-RU支持的频带和扇区）。

3）CC_ID：区分O-RU支持的载波分量（载波成员）。

4）RU_Port_ID：用于在O-RU上区分空间流或beam。

5）Sequence_ID：消息排序的唯一序列号。

6）E_Bit：标记与此section相关的最后一条消息。用于无线传输层分段。

7）Subsequence_ID：消息排序的唯一子序列号。用于无线传输层分段。

参考 《O-RAN-WG4.CUS.0-v08.00.pdf》