Modular eCPRI Protocol Processing and Enhanced PTP-1588 Synchronization for 5G Fronthaul Using P4

L’émergence de la technologie de communication sans fil 5G a marqué le début d’une nouvelle ère d’innovation dans les télécommunications, exigeant des réseaux plus rapides et plus fiables. La réalisation de tels réseaux nécessite la mise en oeuvre d’architectures réseau innovantes et plus flexibles. L’interface commune publique radio améliorée (eCPRI) est une interface standardisée pour les réseaux d’accès radio ouverts (O-RAN). Elle joue un rôle crucial répondant aux nouvelles exigences de la 5G en prenant en charge les technologies de télécommunications fronthaul réseau modernes et en standardisant les protocoles fronthaul réseau, ce qui favorise la coopération inter-fournisseurs. Le langage de programmation P4 est un outil puissant pour la réalisation d’architectures réseau flexibles. Ce langage de domaine spécifique (DSL) décrit le comportement de transfert de paquets dans les dispositifs réseau de plan de données tels que les commutateurs et les routeurs.

Abstract

The emergence of 5G wireless telecommunication technology has ushered in a new era of innovation in telecommunications. This demand for faster and more reliable network communications requires realizing more innovative and flexible network architectures. Enhanced Common Public Radio Interface (eCPRI), a standardized interface for Open Radio Access Networks (O-RANs), plays a crucial role in addressing these new demands by supporting modern network fronthaul telecommunications technologies and standardizing network fronthaul protocols, which fosters inter-vendor cooperation. Programming Protocol-Independent Packet Processors (P4) is a powerful tool for realizing flexible network architectures. This Domain-Specific Language (DSL) describes packet forwarding behavior in data-plane network devices such as switches and routers. This work explores the application of P4 in implementing a robust and adaptable eCPRI packet processing pipeline. We present complex packet processing functionalities, including concatenation, de-concatenation, and clock synchronization. Furthermore, we investigate P4’s capabilities and limitations in implementing complex packet processing functions. Given the evolving nature of eCPRI and its potential for future improvements, a flexible P4- based approach is essential. For our application, P4 offers limited modularity. To address this challenge, we propose a modular P4 pipeline, incorporating a custom preprocessor to enable future extensions and customization of our design and ensure its forward compatibility. Our modular implementation reduces the number of lines of P4 code necessary for supporting future eCPRI message types.