CN101754257A - 一种移动通信网基站检测设备及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种移动通信网基站检测设备及其实现方法，所述基站检测设备集成设置无线网络控制器RNC和核心网络系统CN，并且包括一第一核处理器，用于用户面处理；以及一第二核处理器，用于控制面处理；所述第二核处理器设置提供E1接口电路及STM-1接口电路；所述E1接口电路设置包括一E1接口芯片，该E1接口芯片连接有一IMA芯片；所述STM-1接口电路包括一光模块，该光模块连接有一光口物理模块。本发明移动通信网基站检测设备及其实现方法由于采用了标准Iub接口供Node B接入，在传输没有开通之前配合Node B完成真实的手机呼叫，可实现远程对Node B的维护、升级、配置和诊断，降低了维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动通讯网领域，尤其涉及的是一种WCDMA系统开局时做为基站检测设备及其实现方法。
背景技术
现有技术中，在传输没有开通之前，基站Node B功能没有办法进行验证，只能简单判断Node B设备上电是否正常，单板运行是否正常等来进行验证。等到传输接通之后，还要进行再一次联调。
如此，当Node B个数很多时，部署地点很多难以到达，需要多次跑点，效率很低。为了提高现场工程质量，少跑站点，需要提出一种基站检测工具和方法，实现减少跑点的次数。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种移动通信网基站检测设备及其实现方法，在传输没有开通之前，实现远程对Node B的维护、升级、配置和诊断。
本发明的技术方案包括：
一种移动通信网基站检测设备，其用于通过一基站连接用户设备并对基站进行检测，其中，所述基站检测设备集成设置无线网络控制器RNC和核心网络系统CN，并且包括一第一核处理器，用于用户面处理；以及一第二核处理器，用于控制面处理；所述第二核处理器设置提供E1接口电路及STM-1接口电路；所述E1接口电路设置包括一E1接口芯片，该E1接口芯片连接有一IMA芯片；所述STM-1接口电路包括一光模块，该光模块连接有一光口物理模块；所述IMA芯片与所述光口物理模块还连接到一FPGA/EPLD模块；所述IMA芯片、所述光口物理模块及所述FPGA/EPLD模块通过配置总线分别连接到所述第二核处理器。
所述的基站检测设备，其中，所述第一核处理器设置提供3个对外GE口，用做IP接入。
所述的基站检测设备，其中，所述GE口设置为Iu、Iur、Iub/OMC-B接口。
所述的基站检测设备，其中，所述第二核处理器设置提供一FE接口，用作调试口和操作维护接口。
所述的基站检测设备，其中，所述第二核处理器的控制面处理部分包括RNC控制面协议模块，CN控制面协议模块，和归属位置寄存器HLR模块，用于在基站检测时给测试的用户设备UE提供放号功能。
所述的基站检测设备，其中，所述第一核处理器的用户面处理部分包括RNC用户面协议模块，CN用户面协议模块，以及传输网络层所采用的协议模型。
所述移动通信网基站检测设备的实现方法，其包括以下步骤：
被检测基站通过标准Iub接口接入所述基站检测设备；
在所述基站检测设备中登记两个测试的用户设备SIM卡，给对应用户设备UE分配ISDN号码基本信息，即给对应的主被叫之用户设备UE放号；
测试该主被叫的用户设备UE接入被测试的基站下的小区，执行CS呼叫，在呼叫过程中记录信令跟踪、告警之操作维护信息，记录工作结果，并对基站设备的状况进行判断。
所述的实现方法，其中，所述呼叫过程的控制面处理过程包括：
A、主叫和被叫CN-NAS实例完成对接：主叫CN-NAS实例根据被叫号码，索引到被叫CN-NAS实例；
B、寻呼到被叫，被叫振铃，发送Alerting信令给主叫，触发主叫播放回铃音；
C、被叫摘机，发送Connect信令给主叫，主叫停止播放回铃音，开始通话；
D、挂机释放，先挂机的用户设备把Disconnect信令发到对端CN-NAS，触发对端的资源释放过程。
所述的实现方法，其中，上述各信令的传输过程具体包括；
所述步骤A中，主叫触发寻呼流程时，通过自定义消息EV_CC_SETUP_MSG，把主叫CN-NAS实例信息发送到被叫；
所述步骤B中，被叫CN-NAS通过内部消息EV_CC_ALERT_MSG，把Alerting信令发到主叫CN-NAS；
所述步骤C中，被叫CN-NAS通过内部消息EV_CC_CONNECT_MSG，把Connect信令发到主叫CN-NAS；
所述步骤D中，对应的CN-NAS通过内部消息EV_CC_DISC_MSG，把Disconnect信令发到对端CN-NAS。
所述的实现方法，其中，所述主被叫的用户面对接关系在IuUP实体之间建立，其利用无线接入承载RAB建立过程，包括以下步骤：
A1、在主叫RAB建立过程，RNC在回给CN的应答消息RAB
ASSIGNMENT RESPONSE中，利用Transport Layer Address IE的位置，携带本端的IuUP实体信息；
B1、通过主被叫NAS层对接的内部消息EV_CC_SETUP_MSG，把主叫IuUP实体信息带到被叫CN-NAS；
C1、在被叫RAB建立过程中，在发给RNC的建立请求消息RABASSIGNMENT REQUEST中，利用Transport Layer Address IE的位置，携带对端的IuUP实体信息；
D1、被叫IuUP实体通过用户面初始化帧，把自己的信息通知主叫IuUP实体，完成主被叫IuUP实体对接；
E1、通过共享内存方式，在两个IuUP实体之间搬移数据。
本发明所提供的一种移动通信网基站检测设备及其实现方法，由于采用了标准Iub接口供Node B接入，在传输没有开通之前，配合Node B完成真实的手机呼叫，可实现远程对Node B的维护、升级、配置和诊断，降低了维护成本，提高了维护效率。
附图说明
图1为本发明移动通信网基站检测设备及其实现方法所适用的WCDMA系统结构示意图；
图2为本发明基站检测设备组网方式之一即基站检测系统结构示意图；
图3为本发明基站检测设备组网方式之二即基站远程维护系统结构示意图；
图4为本发明基站检测设备组网方式之三即Mini-RNC系统结构示意图；
图5为本发明基站检测设备硬件结构示意图；
图6为本发明基站检测设备软件构架示意图；
图7a和图7b为本发明方法中CS呼叫建立过程的流程示意图；
图8a和图8b为本发明方法中CS呼叫释放过程的流程示意图；
图9为本发明方法中主被叫RAB建立过程流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图，将对本发明的各较佳实施例进行更为详细的说明。
本发明方法及设备尤其涉及的是WCDMA系统开局时做为基站检测设备(BDE：Node B Detect Equipment)及其实现方法，也可以做为基站远程维护工具，或做为小容量的Mini-RNC使用。本发明方法和基站检测设备通过升级软件，可以使本发明适用于GSM/CDMA/TD-SCDMA/LTE移动通信网络。
本发明方法提出了一种基站检测工具，提供了标准Iub接口供基站NodeB接入，在传输没有开通之前，配合Node B完成真实的手机呼叫，在呼叫过程中进行详细的故障定位，直接定位出相应硬件或者软件数据故障。这对于低成本建网提供了巨大的帮助。
同时该设备还可以作为基站远程维护接入的工具，提供标准OMC-B通道，从传输侧的远端把Node B连接到本基站检测设备，基站检测设备通过OMC-B对Node B进行远程维护、升级、配置和诊断。
该设备还可以作为Mini-RNC使用，提供标准Iu接口接入核心网，提供4000用户的接入容量，使用在会议中心、商场等地，配合微基站使用等。
本发明方法及基站检测设备所应用的WCDMA系统，如图1所示，由基站(Node B)110、无线网络控制器(RNC)120、核心网络系统(CN)130和用户设备UE140四部分组成。
本发明的基站检测设备的硬件架构实施例如图5所示，该基站检测设备把RNC和CN的集成起来，实现RNC和CN的基本功能，这需要CPU要有很强的处理能力。在本发明基站检测设备的具体实施例中，采用多核处理器做为CPU，其中核1线程1进行用户面处理，核2线程1进行控制面处理，采用多核处理器的设计模式是本发明基站检测设备的主要技术要点。
本发明基站检测设备的接口部分，提供了E1、STM-1接口电路，以实现ATM接入，可连接到FPGA/EPLD(field programmable gatearrays/electronic programmable logical device)，在FPGA/EPLD实现SAR处理(SegmentationAnd Reassembly，聚合分离加处理)。另外，多核CPU在核1可提供3个对外GE口，用做IP接入，例如可以用作Iu/Iur/Iub/OMC-B；在核2提供一个FE用作调试口和操作维护接口。由于这些接口可以指定不同的核处理，且可以指定不同的IP地址，从而可以完成不同网段之间的隔离。
在一较佳实施例的情况下，接口的建议分配方式如下：
一个GE口用作Iu，通过以太网线缆连接对端；
一个GE口用作Iur，通过以太网线缆连接对端；
一个GE口Iub/OMCB，通过以太网线缆连接对端；
FE用作调试和操作维护接口，连接计算机；
E1用作Iub/OMCB接入，通过E1/T1线缆接入对端；
STM-1用作Iub/OMCB接入，通过光纤接入对端。
本发明基站检测设备的协议处理部分在多核处理器上完成，协议软件的具体内容下文说明。该多核处理器包括有2个核，核1可用于完成从FPGA上收发数据，并进行指定业务数据分发和RNC、CN用户面数据处理；核2完成RNC、CN控制面数据处理。多核处理器的每个核有4个线程，只用了每个核的第一个线程，其它线程留做备用，可以留做为基站检测设备增加新的功能。
在结构上，本发明基站检测设备采用单一主板式，母板负责向系统外部提供各种接口，同时还提供系统的结构连接以及CPU子卡的物理支撑，包括E1接口单元、IMA单元、STM-1接口单元、FPGA单元、电源单元、存储单元等。在母板上固定多核处理器子卡，用于负责完成数据处理，同时也方便硬件升级。
本发明基站检测设备的协议软件架构如图6所示，协议软件在多核处理器完成，其控制面处理驻留在核2，用户面处理驻留在核1，如图5所示基站检测设备硬件结构示意图。
在本发明基站检测设备的软件构架中，划分为控制面处理部分和用户面处理部分。控制面处理部分包括RNC控制面协议模块，CN控制面协议模块，和简化的HLR(Home Location Register，归属位置寄存器)模块，用来在基站检测的时候给测试UE提供放号功能。用户面处理部分包括RNC用户面协议模块，CN用户面协议模块，传输网络层采用成熟的协议模型。
所述RNC控制面协议模块，用来实现UTRAN的控制面信令处理协议，包括Iu口的RANAP(Radio Access Network Application Part，无线接入网络应用部分)协议，Iub口的NBAP(Node B Application Part，NodeB应用部分)协议，和RRC(Radio Resource Control，无线资源控制)，RRC的作用是建立、重新配置和释放无线承载业务，在UE有对等协议。
所述CN控制面协议模块用来实现CN的MSC-Server网元的信令处理协议，包括NAS(Non-Access Stratum，非接入层)协议，和Iu口的RANAP协议。另外还要完成主叫和被叫在NAS层的对接。
本发明基站检测设备内部集成的RNC控制面协议模块和CN控制面协议模块之间，通过内部Iu口连接，控制面信令在RANAP层直接通讯，不通过传输网络层，这样可以通过本发明基站检测设备内部实现与UE的呼叫连接，以便实现对基站的检测过程。同时，基站检测设备还集成了Iu口传输层信令承载协议，对外提供标准的Iu接口。
所述RNC用户面协议模块，用于完成用户的业务数据通道功能，用于在UE和CN之间转发话音、数据等用户数据，包括Iub口的FP(FrameProtocol，帧协议)协议、MAC(Medium Access Control，媒体接入控制)协议、RLC(Radio Link Control，无线链路控制)协议、PDCP(Packet DataConvergence Protocol，分组数据汇聚协议)，Iu口的IuUP协议(Iu interfaceuser plane protocols，Iu口用户面处理协议)等。
所述CN用户面协议模块，用于负责主被叫在用户面的对接。CN侧IuUP实体依附于RNC侧的IuUR实体，不对数据做任何处理，只负责数据转发。主被叫数据对接利用了RAB(Radio Access Bearer，无线接入承载)建立过程，在主叫和被叫IuUP实体之间建立对接关系，对接关系建立完成后，直接在两个IuUP实体之间搬移数据。
在本发明基站检测设备的软件实现中，区别于标准协议，主要有控制面内部Iu口的实现，用户面内部Iu口的实现，主被叫控制面信令在NAS层的对接，和主被叫用户面数据的对接过程。这些处理是本发明基站检测设备实现方法的主要实现要点，下面分别以示例进行具体说明。
控制面内部Iu口实现：RNC和CN之间的控制面信令，不通过传输网络层，而是直接在Iu口的RANAP协议层进行消息交互，参见图6所示。
用户面内部Iu口实现：RNC和CN之间的用户面数据，不通过传输网络层，直接在IuUP协议层进行数据帧交互，参见图6所示。
主被叫控制面信令的对接在CN-NAS层实现，通过自定义消息进行交互。为了方便理解，如图7a和图7b以及图8a和图8b示出了呼叫建立和呼叫释放的完整示例流程，以下说明区别标准协议的主被叫CN-NAS对接的自定义过程：
首先，在寻呼流程，主叫和被叫CN-NAS实例完成对接：主叫CN-NAS实例根据被叫号码，索引到被叫CN-NAS实例；主叫触发寻呼流程时，通过自定义消息EV_CC_SETUP_MSG，把主叫CN-NAS实例信息带到被叫；
其次，寻呼到被叫，被叫振铃，发送Alerting信令给主叫，触发主叫播放回铃音。这个过程中，被叫CN-NAS通过内部消息EV_CC_ALERT_MSG，把Alerting信令发到主叫CN-NAS。
再次，被叫摘机，发送Connect信令给主叫，主叫停止播放回铃音，开始通话。这个过程中，被叫CN-NAS通过内部消息EV_CC_CONNECT_MSG，把Connect信令发到主叫CN-NAS。
最后，挂机释放：先挂机的UE对应的CN-NAS通过内部消息EV_CC_DISC_MSG，把Disconnect信令发到对端CN-NAS，触发对端的资源释放过程。
主被叫用户面对接关系在IuUP实体之间建立，主被叫数据对接利用了RAB(Radio Access Bearer，无线接入承载)建立过程，参见图9所示，对接完成后用户面直接用共享内存实现数据搬移。RAB建立过程中完成主被叫IuUP实体对接的实现过程描述如下，设定主叫先建立RAB：
第一步：在主叫RAB建立过程，RNC在回给CN的应答消息RABASSIGNMENT RESPONSE中，利用Transport Layer Address IE的位置，携带本端的IuUP实体信息。这样主叫RAB建立完成后，CN-NAS知道了本端的IuUP的实体信息。
第二步：通过主被叫NAS层对接的内部消息EV_CC_SETUP_MSG，把主叫IuUP实体信息带到被叫CN-NAS。
第三步：在被叫RAB建立过程中，由于这时侯被叫CN-NAS已经知道了主叫IuUP实体信息，在发给RNC的建立请求消息RAB ASSIGNMENTREQUEST(ESTABLISH)中，利用Transport Layer Address IE的位置，携带对端的IuUP实体信息。这样RNC在建立被叫RAB的IuUP实体时候，会把对端的IuUP实体信息记录下来。如此被叫RAB建立完成后，被叫对应的IuUP实体就知道了对端的IuUP实体信息。
第四步：后面被叫IuUP实体通过用户面初始化帧，把自己的信息通知主叫IuUP实体，完成主被叫IuUP实体对接。然后通过共享内存方式，直接在两个IuUP实体之间搬移数据。
本发明实现的基站检测设备中，可以在没有CN/RNC的情况下，通过本发明基站检测设备直接和Node B互连，并且使得接入这个Node B的UE可以执行基本的呼叫流程，对Node B设备的好坏进行判断。使用基站检测设备对开通站点进行检查的组网方式如图2所示，具体执行过程包括：
被检测Node B通过标准Iub接口接入本发明基站检测设备；
在基站检测设备中登记两个测试的SIM卡，给测试SIM卡对应的UE分配ISDN号码等基本信息，即给测试UE放号；
测试UE接入被测试的Node B下的小区，执行CS呼叫。在呼叫过程中可以观察信令跟踪、告警等操作维护信息，记录当时的工作结果，对NodeB设备的状况进行判断。
从系统的角度看，本发明实现的基站检测设备集成了RNC和CN的基本功能，通过对RNC的功能完整实现，对外提供了标准的Iu口和Iub口；CN的功能简化实现，体现在Iu简化为内部Iu口，用户面依附于RNC用户面；简化的HLR模块(Home Location Register，归属位置寄存器，GSM网络中的一个核心网元，记录着用户设备的签约消息及位置信息，和一些特服号码等)用数据库表实现，在数据表里配置IMSI(国际移动用户识别码，International Mobile Subscriber Identification Number)和ISDN(综合业务数字网，Integrated Services Digital Network)号码的对应关系，和鉴权信息。在基站检测的时候，提供测试UE放号的功能。
本发明基站检测设备由于具有CN和RNC的功能，可以在没有外部CN/RNC的情况下，直接和Node B互连，并且使得接入这个Node B的UE可以执行基本的呼叫流程，对Node B设备的好坏进行判断，从而减少上站的需求，提高站点开通效率。使用本发明基站检测设备对开通站点进行检查的组网方式可以采用如图2所示的方式，被检测Node B通过标准Iub接口接入本发明实施例的基站检测设备BDE，被测试Node B覆盖区域内的两个UE，接入基站检测设备组成的网络，发起呼叫，通过真实的呼叫过程可以对被测试Node B进行详细检测。
本发明基站检测设备还可以作为基站远程维护的接入工具，其组网方式如图3所示，Node B通过标准OMC-B通道，从远端连接到本基站检测设备BDE，基站检测设备对Node B进行远程维护、升级、配置和诊断。
本发明的基站检测设备还可以作为Mini-RNC使用，其组网方式如图4所示，微基站通过标准Iub接口接入本Mini-RNC设备，本Mini-RNC设备通过标准Iu接口接入核心网CN，可提供4000用户的接入容量，使用在会议中心、商场等地。
本发明基站检测设备能够在传输没有开通的条件下进行设备自检，确认开通完毕后的Node B设备有无明显故障，同时通过本发明基站检测设备的开通工具能自动记录下当时的工作结果，严密监控和追查外包人员的各项动作和工作质量，通过技术手段提高项目管理和运作水平，提高站点开通效率。
本发明基站检测设备作为基站远程维护接入工具时，从传输侧的远端把Node B的相应接口连接到该设备上，然后通过OMC-B通道对Node B进行远程维护、升级、配置和诊断，方便了站点维护。
本发明的基站检测设备作为Mini-RNC使用时，可提供标准Iu接口接入核心网，提供高达4000用户的接入容量，使用在会议中心、商场等地，配合微基站使用，具有很广阔的市场前景。
应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种移动通信网基站检测设备，其用于通过一基站连接用户设备并对基站进行检测，其特征在于，所述基站检测设备集成设置无线网络控制器RNC和核心网络系统CN，并且包括一第一核处理器，用于用户面处理；以及一第二核处理器，用于控制面处理；所述第二核处理器设置提供E1接口电路及STM-1接口电路；所述E1接口电路设置包括一E1接口芯片，该E1接口芯片连接有一IMA芯片；所述STM-1接口电路包括一光模块，该光模块连接有一光口物理模块；所述IMA芯片与所述光口物理模块还连接到一FPGA/EPLD模块；所述IMA芯片、所述光口物理模块及所述FPGA/EPLD模块通过配置总线分别连接到所述第二核处理器。
2.根据权利要求1所述的基站检测设备，其特征在于，所述第一核处理器设置提供3个对外GE口，用做IP接入。
3.根据权利要求2所述的基站检测设备，其特征在于，所述GE口设置为Iu、Iur、Iub/OMC-B接口。
4.根据权利要求1所述的基站检测设备，其特征在于，所述第二核处理器设置提供一FE接口，用作调试口和操作维护接口。
5.根据权利要求1所述的基站检测设备，其特征在于，所述第二核处理器的控制面处理部分包括RNC控制面协议模块，CN控制面协议模块，和归属位置寄存器HLR模块，用于在基站检测时给测试的用户设备UE提供放号功能。
6.根据权利要求1所述的基站检测设备，其特征在于，所述第一核处理器的用户面处理部分包括RNC用户面协议模块，CN用户面协议模块，以及传输网络层所采用的协议模型。
7.一种如权利要求1所述移动通信网基站检测设备的实现方法，其包括以下步骤：
被检测基站通过标准Iub接口接入所述基站检测设备；
在所述基站检测设备中登记两个测试的用户设备SIM卡，给对应用户设备UE分配ISDN号码基本信息，即给对应的主被叫之用户设备UE放号；
测试该主被叫的用户设备UE接入被测试的基站下的小区，执行CS呼叫，在呼叫过程中记录信令跟踪、告警之操作维护信息，记录工作结果，并对基站设备的状况进行判断。
8.根据权利要求7所述的实现方法，其特征在于，所述呼叫过程的控制面处理过程包括：
A、主叫和被叫CN-NAS实例完成对接：主叫CN-NAS实例根据被叫号码，索引到被叫CN-NAS实例；
B、寻呼到被叫，被叫振铃，发送Alerting信令给主叫，触发主叫播放回铃音；
C、被叫摘机，发送Connect信令给主叫，主叫停止播放回铃音，开始通话；
D、挂机释放，先挂机的用户设备把Disconnect信令发到对端CN-NAS，触发对端的资源释放过程。
9.根据权利要求8所述的实现方法，其特征在于，上述各信令的传输过程具体包括；
所述步骤A中，主叫触发寻呼流程时，通过自定义消息EV_CC_SETUP_MSG，把主叫CN-NAS实例信息发送到被叫；
所述步骤B中，被叫CN-NAS通过内部消息EV_CC_ALERT_MSG，把Alerting信令发到主叫CN-NAS；
所述步骤C中，被叫CN-NAS通过内部消息EV_CC_CONNECT_MSG，把Connect信令发到主叫CN-NAS；
所述步骤D中，对应的CN-NAS通过内部消息EV_CC_DISC_MSG，把Disconnect信令发到对端CN-NAS。
10.根据权利要求7所述的实现方法，其特征在于，所述主被叫的用户面对接关系在IuUP实体之间建立，其利用无线接入承载RAB建立过程，包括以下步骤：
A1、在主叫RAB建立过程，RNC在回给CN的应答消息RABASSIGNMENT RESPONSE中，利用Transport Layer Address IE的位置，携带本端的IuUP实体信息；
B1、通过主被叫NAS层对接的内部消息EV_CC_SETUP_MSG，把主叫IuUP实体信息带到被叫CN-NAS；
C1、在被叫RAB建立过程中，在发给RNC的建立请求消息RABASSIGNMENT REQUEST中，利用Transport Layer Address IE的位置，携带对端的IuUP实体信息；
D1、被叫IuUP实体通过用户面初始化帧，把自己的信息通知主叫IuUP实体，完成主被叫IuUP实体对接；
E1、通过共享内存方式，在两个IuUP实体之间搬移数据。
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