CN100372388C - 一种基于ip交换的分布式的无线网络控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于IP交换的分布式无线网络控制器，该无线网络控制器由多个按功能划分的模块组成，至少包括：ATM接口模块，接口管理模块，无线信令处理模块和无线承载处理模块，其特征在于，该无线网络控制器采用IP交换网络代替ATM交换机实现无线网络控制器内部上述各功能模块之间的数据和信令交换；所述各功能模块分别包含至少一块功能板，并且各功能模块的功能分布在不同的功能板上实现。本发明的无线网络控制器具有成本低，配置管理简单以及容易实现系统的平滑扩容的优点。

Description

一种基于IP交换的分布式的无线网络控制器

技术领域

本发明一般涉及码分多址(CDMA)通信系统，特别地，本发明涉及一种应用于第三代移动通讯宽带码分多址系统(3GW-CDMA)的无线网络控制器。

背景技术

无线网络控制器(RNC)是第三代移动通讯宽带码分多址系统(3G W-CDMA)的一个重要组成单元，它完成无线网络的接入控制、无线资源的管理、无线链路的建立和释放等重要功能，其性能将直接决定整个3G W-CDMA系统所能提供的业务质量。由于庞大的3G网络只可能分阶段逐步建设完成，要想保证运营商初期投资的低成本高效率，保证3G网络的平滑扩容，要求RNC必须具备良好的扩展性。

然而，在目前有关W-CDMA的3GPP Release 1999协议规范中，RNC与3G系统中其他网元之间都是通过ATM进行传输的，因此，很多设备提供商都自然地选择采用ATM交换方式。但ATM交换机存在成本高、配置管理复杂以及难以扩容等诸多缺陷。

图1描述了一种基于ATM交换的无线网络控制器的结构特点。从图1可以看出，基于ATM交换的无线网络控制器由多路复用与接口模块(MUX)，ATM交换模块(Switch)，信令处理单元(SPU)，数据处理单元(DPU)以及资源控制单元(RCU)构成。MUX模块实现该控制器的外部接口功能，Switch模块实现各单元间的数据交换以及维护这些交换的路由，SPU模块实现协议的信令部分的处理，DPU模块实现协议的数据部分的处理，RCU模块实现该控制器的无线资源和本地资源的控制功能，同时与外部的操作维护管理(O&M)设备连接。

通用ATM交换具有如下特点：ATM交换是面向连接的，需要节点初始化、路由表维护等配置管理操作；ATM交换网络较难实现多点传送和广播功能，ATM交换模块(ATM交换机)必须使用路由表来确定信息的下一个输出路由和端口；ATM路由标识是面向网络结构的，由虚通路标识(VPI)和虚信道标识(VCI)确定，并且需要配置和维护。信息传输过程中，每一个信息单元的头部都包含了当前的路由标识。

ATM交换流程一般是，一个交换节点从收到信息单元中提取路由标识，查找路由表，得到下一个路由标识和输出端口，更换信息单元头部的路由标识，将信息单元从输出端口发送出去。以3G协议为例，在采用ATM技术无线网络控制器中，信息交换的工作原理简要表示如下：

RRC消息流：

Iub-＞MUX-＞Switch-＞DPU-＞Switch-＞SPU

NBAP/RANAP/RNSAP/ALCAP消息流：

Iub/Iur/Iu-＞MUX-＞Switch-＞SPU

Iub-＞Iur数据流：

Iub-＞MUX-＞Switch-＞DPU-＞Switch-＞MUX-＞Iur

Iub-＞Iu数据流：

Iub-＞MUX-＞Switch-＞DPU-＞Switch-＞MUX-＞Iu

下面分别解释各信息交换流程。

1.RRC信息交换流程：从Iub接口来的RRC信息，被多路复用和接口模块(MUX)收到后，交换路由标识，发送到ATM交换模块(Switch)；Switch模块交换路由标识，发送信息到指定的数据处理单元(DPU)；DPU模块处理用户面协议，重新选择路由再次发送信息到Switch模块；Switch模块交换路由标识，最终将信息发送到信令处理单元(SPU)。

2.RANAP信息交换流程：从Iu接口来的RANAP信息，被多路复用和接口模块(MUX)收到后，交换路由标识，发送到ATM交换模块(Switch)；Switch模块交换路由标识，最终将信息发送到信令处理单元(SPU)。NBAP，RNSAP和ALCAP信息流程与此相同或相似。

3.Iub到Iur的信息交换流程：从Iub接口来的用户数据信息，被多路复用和接口模块(MUX)收到后，交换路由标识，发送到ATM交换模块(Switch)；Switch模块交换路由标识，发送到指定的数据处理单元(DPU)；DPU模块处理用户面协议，重新选择路由再次发送信息到Switch模块；Switch模块交换路由标识，发送到MUX模块；MUX模块交换路由，最终将信息发送到Iur接口上。

4.Iub到Iu的信息交换流程：与Iub到Iur的信息交换流程类似，只是最终将信息发送到Iu接口上。

上述消息流或数据流在基于ATM进行交换时，在每个数据包的头部指定PVC及其AAL2或AAL5的ID作为ATM交换的索引是关键。

从ATM交换本身所具有的特点以及ATM信息交换的工作原理可以看出，采用ATM交换技术的传统无线网络控制器具有如下缺陷：由于基于ATM交换的处理单元之间需要建立端到端的连接，路由的配置、建立和拆除过程复杂，且其交换网络需要大量的路由信息的管理维护。再加上ATM信元的打包和解包的实现难度也大，使得交换流程中的每一步都有一定的复杂度。

在可扩展性方面，基于ATM交换的无线网络控制器一般采用单机框，可扩展性不强。由于ATM交换机制实现难度较大，即使采用背板总线式，多机框间也一般要采用现有ATM交换产品。这些产品支持的交换端口一般都较少，如果多层级联，交换路由配置更复杂，操作维护困难。例如，如果将无线网络控制器在图1所示的结构基础上进行扩展，不仅需要在各机框内增加扩展交换接口模块(SXB)，而且还要通过外部的ATM交换机将基本单元(机框)与扩展单元(机框)连接。由于连接端点的特性不同，多路复用与接口(RNC对外的接口以用户-网络接口UNI为主)模块无法与扩展交换接口(RNC对内的扩展接口，以网络-网络接口NNI为主)模块相同，这进一步增加了机框内的ATM交换模块的交换路由的复杂性与处理的难度。当扩展的机框数量越多，各机框内的交换模块的复杂性越大，路由的配置管理将成为整个产品扩展性和维护性的瓶颈。另外，采用大容量的外部的ATM交换机或多级连接的ATM交换机同样存在配置复杂度大的问题，这也是限制其可扩展性的一个因素。

由于不能在统一的平台上实现各处理模块(比如SPU，MUX和SXB等)，使得各处理模块的实现成本较高。一直以来，ATM交换模块或ATM交换机的实现成本也比较高，而且市场可选择性较小，从而造成这种无线网络控制器的总体成本比较高。

总之，采用ATM交换机的无线网络控制器成本高、配置管理复杂并且难以扩容，这些因素都将影响未来3G网络的建设。

发明内容

因此，为了克服基于ATM交换的无线网络控制器中所存在的配置管理复杂、可扩展性差以及成本高等缺陷，本发明采用支持Qos的IP交换网络代替ATM交换机实现RNC内部数据和信令交换，同时，在RNC中实现信令处理模块、接口管理模块、无线承载处理模块和ATM接口模块等功能块的分离。

为此，本发明提供了一种基于IP交换的分布式的无线网络控制器系统，该系统由多个按功能划分的模块组成，包括：ATM接口模块，由多块ATM接口板组成；接口管理模块，由一块或多块接口管理板组成；无线信令处理模块，由一块或多块无线信令处理板组成；无线承载处理模块，由一块或多块无线承载处理板组成。该无线网络控制器还包括IP交换模块，所述各功能模块之间通过和IP交换模块相连实现RNC内部数据信令交换功能，并且所述各功能模块可以将其功能分布在不同的功能板上实现。

在本发明的无线网络控制器系统中，所述IP交换网络支持QoS，所述ATM接口板能实现IP/ATM转换功能，用于提供无线网络控制器与外部网元之间的标准ATM接口。所述ATM接口板的数量按接口数据流量及所需提供的端口进行配置；所述无线承载处理板的数量按用户数及数据流量进行配置，所述接口管理板和所述无线信令处理板的配置数量相对较少。本发明所述的功能板都放在一个机框中，但随着容量的扩大，所述机框可以从一框发展到多框。同一机框内的各模块都通过一个100M以太网口和IP交换模块(SEM)连接。在多机框时，用集中器路由交换机来连接不同机框内的SEM。

本发明的无线网络控制器有如下优点：

1.采用支持QoS的IP交换网络代替ATM实现数据交互，不仅能降低成本，简化配置管理，而且容易实现系统的平滑扩容。随着容量的扩大，RNC可以由一框发展到多框，多框之间统一根据IP地址寻址，除了增加机框和各功能板之外，不需要做复杂硬件升级。

另外，当3G W-CDMA系统过渡到Release 5的全IP网络时，本发明的无线网络控制只需去掉各ATM接口板，其他各功能板进行相应的软件升级后即可。从而作到方便地实现平滑过渡，无需复杂的系统结构调整，最大限度保护运营商的既有投资。

2.采用分布式体系结构，各框各板功能相对独立，相互间制约因素较少，配置方式灵活。接口管理板、无线信令处理板由于避免参与大量的用户数据处理，其配置数量可以相对较少。各接口板可以根据各接口数据流量及所需提供的端口数进行配置，无线承载处理板可根据所需支持的用户数量及数据流量进行配置，如需要可以扩展到多框，而不要求接口管理板或无线信令处理板也跟随扩展到多框。从而在保证平滑扩容的同时，最大限度地利用硬件资源，节约成本。

3.基于IP交换的RNC可以充分利用作为目前阶段的热点技术的IP技术本身所具有的多种优势。IP技术本身发展快速，产业联盟实力巨大，基于IP交换的RNC可以充分利用IP技术本身的发展，实现性能优化和无缝升级；IP交换技术的开放性和易实现性，可以使得该RNC具有开发成本低、开发快速和开发风险小的优势；相对于ATM技术而言，IP还具有一个优势就是它几乎可以运行在任何一种数据链路技术的高层。3GPP从R99向R5的发展趋势正是利用了这种优势，而本发明的无线网络控制器又顺应了3GPP从R99向R5的发展趋势。

下面将结合附图和具体实施例详细说明本发明。

附图说明

图1为现有技术中的一种基于ATM交换的无线网络控制器的结构示意图；

图2A-图2C为根据本发明的一组基于IP交换的无线网络控制器结构示意图，其中，图2A表示基于IP交换的简单RNC结构，图2B表示基于IP交换的优化的RNC结构，图2C表示基于IP交换的可扩展的RNC结构；

图3为根据本发明实现的分布式无线网络控制器的逻辑结构图；

图4为根据本发明实现的一种单框无线网络控制器结构示意图；

图5A表示根据本发明的一个两机框RNC中各模块的连接和数据传送关系；

图5B表示经过图5A的RNC到PS域的数据传送中Q0s的实现过程；

图6为根据本发明实现的基于IP交换的分布式无线网络控制器实施例；

图7为在ATM接口板上实现IP/ATM转换机制的示意图。

具体实施方式

图2A描述了一种基于IP交换的简单的无线网络控制器的结构特点。该控制器与图1中基于ATM交换的无线网络控制器几乎相同，唯一的区别是用IP交换网络取代了ATM交换网络。从图中可以看出，除ATM接口单元在实现该控制器的外部接口功能时使用ATM交换方式外，在RNC内部各单元之间的数据信令交换功能都是通过各单元与IP交换模块相连以LAN方式实现的。图2A所示的结构说明，采用IP交换机制完全可以实现ATM交换的全部能力。

图2B描述了一种基于IP交换的优化的无线网络控制器的结构特点，该控制器是基于图2A的结构进一步优化的一个RNC基本单元，其中包括11个功能模块。这11个功能模块分别是：3个ATM接口单元，1个Iu接口管理模块(CP-Iu)，1个Iur接口管理模块(CP-Iur)，1个Iub接口管理模块(CP-Iub)，1个公共无线承载处理模块(CRES)，2个专用无线承载处理模块(DRES)，1个无线信令处理模块(RRC)和1个无线资源管理模块(RRM)。此外该基本单元还包括一个系统管理单元。上述所有模块均与IP交换模块相连。

从图2B可以看出，最小的RNC配置为一个RNC基本单元，最简化的产品只需要4个功能模块，即ATM接口模块，接口管理模块，无线信令处理模块和无线承载处理模块。与图2B中比较来看，其中的无线信令处理模块和无线资源管理模块合并，公共无线承载处理模块和专用无线承载处理模块合并，3个接口管理模块以及3个ATM接口单元也可以合并。从最简化的4个功能模块到图中的11个功能或反之，唯一的操作是修改各模块的IP地址表，而各模块的应用软件和IP交换模块等都无需任何改动。优化的功能模块处理任务更简单，在使用相同的CPU的情况下，各功能模块的处理能力更强大，为分布式处理打好了基础。

下面结合图3所示的根据本发明实现的该分布式无线网络控制器的逻辑结构图以及图4所示的根据本发明实现的一种单框无线网络控制器结构示意图，详细说明图2B所示RNC基本单元的结构和工作原理。

图2B所示的无线网络控制器是按照图3中的逻辑结构实现的。图2B表明分布式无线网络控制器主要有四大类功能模块：无线承载处理模块、无线信令处理模块、接口管理模块、ATM接口模块，所有这些功能模块均与IP交换模块相连。其中各模块功能如下：

在物理接口上，RNC和外部网元之间的ATM接口模块主要分三种接口：Iu接口，提供RNC和CN之间的连接；Iub接口，提供RNC和NodeB之间的连接；Iur接口，提供RNC和RNC之间的连接。本发明所用的分布式无线网络控制器采用3GPPRelease 1999规范规定的标准ATM接口，这些接口通过接口ATM板提供。每块接口ATM板可提供1条或多条光纤与相应的其他设备连接。每块接口ATM板都能实现IP/ATM转换功能，通过一个100M以太网口和IP交换模块相连，实现和RNC其他功能板之间的数据交互。各接口ATM板的数量可按需求任意增加或减少。

接口管理模块分为Iu接口管理模块、Iub接口管理模块和Iur接口管理模块。Iu接口管理模块功能主要包括：RAB管理、Iu接口链路管理、UE和CN之间NAS信息传送等功能。Iub接口管理模块功能主要包括：小区配置管理、Iub接口链路管理、NodeB操作维护等功能。Iur接口管理模块主要管理Iur接口链路，为SRNS和DRNS之间提供通讯通道。

无线信令管理模块功能主要包括：系统消息广播管理、UE和UTRAN间无线链路管理、移动性管理、无线资源管理、外环功率控制等功能。

无线承载处理模块主要完成公用/专用传输信道上的数据处理和传送功能。

上述每种功能模块可以是在一块板实现，也可以是多块板分担完成。RNC各功能板可以都放在一个RNC机框中，单框RNC结构如图4中的实施例所示。该单框RNC包括一块无线信令处理板，构成无线信令处理模块；两块无线承载处理板，构成无线承载处理模块；一块Iub接口ATM板和一块Iub接口管理板，一块Iur接口ATM板和一块Iur接口管理板、一块Iu接口ATM板和一块Iu接口管理模块，其中由一块或多块Iub/Iur/Iu接口ATM板构成了所谓的ATM接口模块，而由一块或多块Iub/Iur/Iu接口管理板构成了Iub/Iur/Iu接口管理模块；上述各功能模块均与该IP交换模块相连，该IP交换模块由两块IP交换板组成。

图4中上述每种板都通过一个100M快速以太网口和IP交换模块相连，实现板间数据交互。每种板的数量可根据板的处理能力、系统容量及所实现功能的特点决定，实现按比例配置。具体而言，接口管理板、无线信令处理板由于避免参与大量的用户数据处理，其配置数量可以相对较少；接口ATM板可以根据各接口数据流量及所需提供的端口数进行配置，无线承载处理板可以根据所需支持的用户数量及数据流量进行配置，如果需要可以扩展到多框，但不要求接口管理板或无线信令处理板也跟随扩展到多框。以无线承载处理模块为例，假设公共无线承载处理模块与专用无线承载处理模块的处理能力比是1∶10，那么在系统运行的各个阶段，无论负载多少，都可按照此数目达到最优化配置，从而实现非常灵活的配置，最大限度地利用硬件资源。

在图4的实施例中，为了优化处理能力，该RNC还实现了数据与信令分离的处理机制，这种机制在系统进行用户或接口扩容时具有突出的优点。具体而言，这种机制是，当不需要建立专用连接时，信令接续、资源分配及链路管理等功能由无线信令处理模块和接口管理模块协同完成。当需要建立专用连接时，无线信令处理模块指定一块专用无线承载处理板负责处理用户数据传送，并建立相应ATM接口板和该专用无线承载处理板之间的路由映射关系，此后用户数包就直接由ATM接口板送给专用无线承载处理板处理，无线信令管理板和接口管理板不再需要参与对数据包的处理。

为了保证各模块间数据的无阻塞交换，该无线网络控制器用一种支持Qos的IP交换网络取代ATM交换机实现各模块之间的通讯。所述支持Qos的IP交换网络的组成及其与各模块间的连接关系如图5A所示。该IP交换网络包含一组IP交换模块和线速的集中器路由交换机，所有这些交换设备都支持IP DiffServ(区分服务)以提供IP Qos，能识别并满足不同的服务质量要求。在同一个机框内，以上所有的RNC功能模块通过IP交换模块可以实现点到点的快速网络连接。在多机框的结构下，集中器路由交换机将提供G比特的以太网接口将各机框中的IP交换模块连接起来，形成一个IP交换网络。

当无线网络控制器的某功能板要和其他功能板进行数据交互时，该功能板将要发送的数据组成IP包发送给IP交换模块，发送时该处理模块根据业务流的不同控制或分配该IP包的DiffServ域中的DSCP-区分服务码点(DiffServ codepoint)，IP交换模块根据发往同一目标地址的所有IP包的DiffServ域进行排队和调度，将该IP包转发到目的板。如果目的板在其他机框内，还要通过集中器路由交换机转发。

RNC各功能模块可以控制或分配不同业务流的DiffServ值，如语音、短消息、数据或视频等业务流，并填充其发出的IP头的DiffServ域。IP交换模块或集中器路由交换机通常不参与完全的业务分类，它读取IP头并且根据DiffServ域的附加分类信息来区分这些业务。这两种路由交换设备均可实现排队和调度功能。通过使用DiffServ值可以调度或分配聚合业务到不同的队列，而不同的队列将占有不同的带宽，从而可以实现不同服务所要求的Qos。

下面，结合图5A和图5B，用经过RNC到PS域的数据传送为例来说明Qos在RNC中是如何实现的。

图5A所示为一个两机框RNC。在机框1和机框2内，各模块都通过一个100M以太网口和IP交换模块(SEM)连接；在机框1和机框2之间，则由集中器路由交换机来连接不同机框内的SEM。RNC中的各模块都支持802.1Q VLAN，1到4类分类服务和优先级排队。集中器路由交换机也支持802.1Q VLAN，8类分类服务，多种优先级排队方法和多种拥塞避免工具。

在图5A和图5B中，分别用标号1-5表示不同模块之间的数据传送路由，具体如下：

标号1：REM-＞SEM

标号2：SEM-＞D-RES

标号3：D-RES-＞SEM

标号4：SEM-＞REM

标号5：REM-＞SGSN

图5B表明Qos在上述5种路由中的实现情况。具体而言，对于(1)Iub接口ATM板(REM)与专用无线承载处理模块(D-RES)之间的Qos，即图5B中标号1和标号2所对应路由的Qos：ATM可以根据用户信息，预先分配不同的VC来分别传送语音和数据。这样，对于来自于Iub界面的用户包，REM板可以做基于VC的分类来确定它的DSCP值。当用802.1Q VLAN通过SEM板转送用户包到D-RES板时，REM和SEM板都可以提供第二层的Qos。VLAN头的优先级值直接从DSCP值换算得到。对于(2)专用无线承载处理模块(D-RES)与Iu-PS接口ATM板(REM)之间的Qos，即图5B中标号3和标号4所对应路由的Qos：D-RES板进行用户包的处理。被分开后的语言包和数据包将通过Iu-PS接口ATM板(REM)被分别送往MSC和SGSN，它们的DSCP值由UMTS的承载服务属性换算得到。同样，802.1QVLAN被用来提供D-RES-＞SEM-＞REM之间的Qos。如果集中器路由交换机被用来连接不同机框内的SEM，也是由802.1QVLAN来实现Qos。

基于上述IP交换网络和按功能划分模块的分布式结构，在图2B所示的基于IP交换的RNC基本单元中，信息交换的工作原理是：

RRC消息流：

Iub-＞ATM-＞Switch-＞C/DRES-＞Switch-＞RRC

NBAP/RANAP/RNSAP/ALCAP消息流：

Iub/Iur/Iu-＞ATM-＞Switch-＞CP-Iub/CP-Iur/CP-Iu

Iub-＞Iur数据流：

Iub-＞ATM-＞Switch-＞DRES-＞Switch-＞ATM-＞Iur

Iub-＞Iu数据流：

Iub-＞ATM-＞Switch-＞DRES-＞Switch-＞ATM-＞Iu

上述消息流或数据流在基于IP进行交换时，在每个数据包的头部，指定IP地址和端口号作为UDP/IP索引是关键。

由于模块间的通信是无连接的，因此，路由维护简单，可以轻松地实现级联和扩展。

图2C描述了一种基于IP交换的分布式的无线网络控制器的结构特点，用于说明基于IP的分布式交换RNC的可扩展性。该无线网络控制器是基于图2B的结构进一步扩展而来的。在图2C中，RNC基本单元为一个机框，其中包括最基本的4个功能模块；每个RNC扩展单元占用一个机框，其中，其中每个扩展机框又包括专用无线承载处理模块和用于Iub的ATM接口模块；集中器路由交换机为外设。单框RNC即只有RNC基本单元组成，多框RNC则由一个基本单元和多个扩展单元组成，并且各RNC扩展单元内都包含IP交换模块。在RNC基本单元内，采用IP交换模块连接各功能模块；在多框RNC的各单元之间，则通过由各IP交换模块与集中器路由交换机连接形成IP网络，进而组成一个完整的无线网络控制器。各单元的IP交换模块均提供数G或几十G比特的网络接口与集中器路由交换机连接。集中器路由交换机上还连接操作维护中心。根据IP网络的特点，从操作维护中心(或操作维护人员)的角度来看，由多个单元组合的RNC是一个简单的直接可视的整体，所有的模块，不论在基本单元还是在扩展单元，没有任何区别。

图2C所示的实施例中，为了连接RNC基本单元和RNC扩展单元，使用了IP路由交换机。IP路由交换机和每个机框内的IP交换模块的原理和功能完全相同，在现有的IP技术下，强大的核心IP路由交换机可以支持数百G比特的交换能力，并且可以保证Qos。由于IP交换网络无需建立端到端的连接和信令协议，IP交换节点的地址标识独立于其网络结构，使得增加或减少其交换节点(无论端点或中间节点)都十分的简单和灵活，而且对网络的其他任何节点无任何影响。利用这种特性的RNC，可以深入细化和扩展其功能模块。

再看从图2B到图2C的扩展过程。当用户容量需要增加时，该系统可以通过增加扩展单元和IP交换机来实现。由于整个RNC的功能模块的划分细致和合理，主要的静态和半静态的信息处理都可由基本单元内模块实现，使得该扩展单元的组成极其简单，只需要包括专用无线承载处理模块和ATM接口模块两种功能模块，而集中的IP交换机也只是简单地连接和交换基本单元和扩展单元即可。在整个过程中，无需更改基本单元的任何配置和功能，无需在IP交换机上增加特别的配置，系统操作维护中心更无需区别扩展单元和基本单元，而只是简单地增加新功能模块的IP地址即可。由于IP交换的简单性，在必要时还可以实现图示的多级IP交换连接。可任意增加和减少扩展模块，而且过程平滑，简单，操作维护极少，使得该该体系结构的RNC的扩展性极其优良。

图6描述了根据本发明实现的一个基于IP交换的分布式无线网络控制器。该无线网络控制器按功能划分模块，其构成和功能是：

IP交换模块：提供无阻塞的线速L2/L3交换功能，对内可提供24个FE接入，对外提供2个GE接入。

CPCI总线：2条32位总线，支持CPCI控制功能。

时钟总线：提供时钟信号的传送功能。

系统管理模块：通过CPCI总线控制所有的硬件资源，实现OAM Agent以及各种产品内必需的管理功能。

无线信令处理模块：实现RRM和RRC等协议的实体和功能。

公共无线承载处理模块：实现与公共信道相关的FP，MACC和RLC等协议的实体和功能。

专用无线承载处理模块：实现与专用信道相关的FP，MACD，RLC，PDCP，GTPU和UP等协议的实体和功能。

Iu接口管理模块：实现RANAP，SCCP，MTP3B，SSCF，SSCOP，M3UA，SCTP以及ALCAP等协议的实体和功能。

Iur接口管理模块：实现RNSAP，SCCP，MTP3B，SSCF，SSCOP以及ALCAP等协议的实体和功能。

Iub接口管理模块：实现NBAP，SSCF，SSCOPHE  ALCAP等协议的实体和功能。

ATM接口模块：实现ATM，AAL5，AAL2和IPOA等协议和功能，对外提供STM-1或E1接口。

时钟模块：锁定外接的时钟频率，为不同的模块生成不同的时钟信号，通过Iub ATM接口模块向Node-B提供时钟信令。

按照图6的描述，该RNC顺应3G的协议特点，首先将功能部分从总体上划分成控制面和用户面进行分类处理。控制面又进一步分割成无线信令处理模块和Iub，Iu和Iur接口管理模块，从而达到分布处理的目的。其中无线信令除了模块还承担了无线资源管理的功能。将接口管理模块从信令处理模块中分离出来，可以更高效地管理接口资源(SCCP，MTP，ALCAP等等)和接口应用协议(NBAP，RANAP，RNSAP等)。用户面也进一步分割成专用无线承载处理模块，公共无线承载处理模块和ATM接口模块。将公共无线承载处理与专用无线承载处理分离，有利于处理能力的合理分配。公共无线承载是半静态资源，其处理流量也是易于估计的，这种结构易于公共无线承载处理模块的规划和配置。而专用无线承载是全动态的资源，需要实时更新，其处理流量也是具有变化大等特点，其处理能力的需求也很大，这种结构易于其大量分布在RNC的扩展单元内。由于专用无线承载模块和ATM接口模块是相对独立的，非常利于按一定的比例在RNC扩展单元内合理分布。当然，在该RNC从R99版本向R5版本升级的过程中，从RNC的结构上看，只须更改ATM接口模块就可以了。

该RNC还包括系统管理模块，IP交换模块，时钟模块等其它辅助模块，将这些辅助模块与功能模块结合起来，使其成为一个结构好，性能优良，易扩展，易操作维护的独立产品。

图6所示的基于IP交换的分布式无线网络控制器采用IP交换，由于路由简单，很方便地支持多处理模块间的数据交换，从而为优化的模块结构创造了基础。然后，根据各模块的处理能力，实现按比例配置。假设公共无线承载处理模块与专用无线承载处理模块的处理能力比是1∶10，那么在系统运行的各个阶段，无论负载多少，都可按照此数目达到最优化配置。但如果为了减少交换的单元，将二者混合在同一处理单元中，则很难达到优化配置的效果。

此外，由于采用模块化设计和IP交换，图6所示的基于IP交换的分布式无线网络控制器很容易实现一框到多框的扩展。RNC在针对用户或接口扩容时，只需对专用无线承载处理模块和ATM接口模块扩容。

所示的基于IP交换的分布式无线网络控制器中包括一个ATM接口模块，其中组成该ATM接口模块的ATM接口板能够实现IP/ATM转换，在提供标准外部ATM接口的同时利用IP交换网络实现RNC内部数据信令交换功能。

图7给出了在ATM接口板上实现IP/ATM转换机制所用到的协议实体。以UDP和AAL2为例加以说明。

从IP到ATM转换的一般过程为：IP数据包到达ATM接口模块的Ethernet端口，经过ARP和UDP/IP协议栈处理，被模块的应用任务收到；应用任务从数据包的头部解析出AAL2的路由索引，检索路由表，获得完整的AAL2参数，通知AAL2处理任务处理该数据包；AAL2处理任务执行其协议功能，通知ATM层；ATM层执行其协议功能并发送出去。

从ATM到IP转换的一般过程为：ATM信元到达ATM接口模块的ATM端口，经过ATM层处理，被模块的AAL2处理任务收到；AAL2处理任务执行其协议功能，重组出完整数据包，通知应用任务；应用任务根据得到的AAL2索引，检索路由表，获得完整的上层应用协议的处理索引；应用任务封装上层应用数据包，交给UDP/IP层完成协议栈处理，从Ethernet端口发出。

上述转换过程中的路由表是由ATM接口模块的应用任务建立维护的，受接口控制模块的控制。

参照图7，ETH，ARP，TCP/UDP/IP部分由硬件驱动实现，Socket，API，APP and IP/ATM Routing，ATM API，ATM ARP部分由软件实现，AAL5，AAL2，ATM部分由硬件实现。

Claims (9)

1.一种无线网络控制器，由多个按功能划分的模块组成，至少包括：ATM接口模块，接口管理模块，无线信令处理模块和无线承载处理模块，其特征在于，

组成所述ATM接口模块的接口ATM板包括用于实现IP/ATM转换的装置，用于在所述无线网络控制器与外部网元之间提供标准ATM接口；

该无线网络控制器采用IP交换网络代替ATM交换机实现无线网络控制器内部上述各功能模块之间的数据和信令交换，

其中，所述IP交换网络是包含在所述无线网络控制器中的IP交换模块，所述各功能模块之间通过一个100M以太网和IP交换模块相连。

2.根据权利要求1的无线网络控制器，其特征在于，所述IP交换网络支持QoS。

3.根据权利要求1的无线网络控制器，其特征在于，所述各功能模块分别包含至少一块功能板，并且各功能模块的功能分别分布在不同的功能板上实现。

4.根据权利要求1的无线网络控制器，其特征在于，所述功能模块放在一个机框中，形成一个无线网络控制器基本单元。

5.根据权利要求4的无线网络控制器，其特征在于，经过扩展的所述ATM接口模块和所述无线承载处理模块被配置在至少一个扩展的机框中，使所述无线网络控制器还包括至少一个无线网络控制器扩展单元。

6.根据权利要求5的无线网络控制器，其特征在于，所述IP交换网络包括一组IP交换模块和集中器路由交换机，IP交换模块用于连接无线网络控制器基本单元和扩展单元内的各功能模块，集中器路由交换机通过所述无线网络控制器基本单元和扩展单元中的IP交换模块连接各单元。

7.根据权利要求6的无线网络控制器，其特征在于，组成所述ATM接口模块的接口ATM板的数量根据各接口数据流量及所需提供的端口数进行配置，组成所述无线承载处理模块的无线承载处理板的数量根据所需支持的用户数量及数据流量进行配置。

8.根据权利要求4或5的无线网络控制器，其特征在于，所述各功能模块包括信息填充装置，用于填充要发出的IP头的DiffServ域。

9.根据权利要求6的无线网络控制器，其特征在于，所述IP交换模块或所述集中器路由交换机包含一个读取装置，用于读取数据包IP头的DiffServ域。

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