CN102006208A - 一种实现基站级联的方法、系统和级联处理逻辑子系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现基站级联的方法、系统和级联处理逻辑子系统，在上级基站两侧采用不同介质连接基站控制器和下级基站的：上级基站与基站控制器之间采用E1/T1线路连接，而在上级基站与下级基站之间采用以太网方式连接，并通过级联处理逻辑子系统实现流量控制和拥塞调度的功能。本发明基站级联方式实现了带宽的动态共享，降低了成本和提高了组网灵活性，同时提高了级联基站的容量。

Description

一种实现基站级联的方法、系统和级联处理逻辑子系统
技术领域
本发明涉及移动通信领域中基站连接技术，尤其涉及一种通过不同传输介质实现基站级联的方法、系统和级联处理逻辑子系统。
背景技术
目前，在通信领域中，网络传输中存在着多种传输介质，如E1、T1、以太网等。现有网络传输中多采用传统的E1/T1线路。其中，E1是欧洲标准，速率为2.048Mbps；T1是北美标准，速率为1.544Mbps。
在移动网络中，基站与基站控制器(BSC，Base Station Controller)之间的连接采用E1/T1线路传输方式。为了充分利用带宽资源，通常，在基站级联中会接入多个下级基站，即在每一个与基站控制器连接的基站(称为上级基站)下，通过某种传输介质再连接多个基站(称为下级基站)，通过级联方式接入基站控制器的所有基站统称为级联基站。基站级联的方式可充分利用基站控制器或无线网络控制器(RNC，Radio Network Controller)提供的E1/T1线路传输资源，提高了传输效率。
在实现基站级联时，上级基站与基站控制器之间通过传输介质连接，同时，上级基站通过传输介质与多个下级基站连接，从而形成上下两级基站的级联方式。目前，两级级联接口采用的传输介质都采用E1/T1线路，即上级基站与基站控制器之间的连接，采用E1/T1线路；下级基站的接入也采用E1/T1线路。采用这种连接方式，所有下级基站各自的带宽是独占的，各下级基站的带宽总和为上级E1/T1提供的带宽，通过时隙分离的方法将E1/T1提供的带宽分配给下级基站，每个下级基站所占带宽是固定的，而且是独占的，即使在其不使用带宽资源时，其他下级基站也无法使用，造成了带宽资源浪费。另外，如果需要通过上级基站接入多个下级基站，必须配置多个端口，造成了组网缺乏灵活性。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现基站级联的方法、系统和级联处理逻辑子系统，能够节约带宽资源，提高组网灵活性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种实现基站级联的方法，上级基站与网络侧之间采用E1/T1线路连接，上级基站与下级基站之间采用以太网线路连接；
该方法还包括：
上级基站统一接收数据报文，并在不同传输介质间转发接收到的数据报文。
所述下级基站为一个；
所述下级基站与上级基站通过网线直接连接。
该方法还包括：将下级基站的网关IP地址设置为其所属上级基站的网关IP地址，数据报文统一由该上级基站接收。
所述上级基站接收到数据报文后，该方法还包括：根据所述数据报文携带的目的地址判断接收到的数据报文是否属于本级基站，如果属于本级基站，则由本级基站处理，结束本流程。
在所述上级基站判断出接收到的数据报文不属于本级基站时，所述转发接收到的数据报文包括：
根据所述数据报文携带的目的地址，将接收到的数据报文进行帧格式转换后传递给E1/T1接口侧的基站控制器，或传递给以太网接口侧的下级基站。
所述判断出接收到的数据报文不属于本级基站之后，转发接收到的数据报文之前，该方法还包括：
判断级联开关是否打开，如果级联开关打开，则继续执行转发数据报文的步骤；如果级联开关关闭，则丢弃所述接收到的数据报文，结束。
所述上级基站转发数据报文之前，该方法还包括：所述上级基站成功获取目的基站信息。
如果上级基站获取目的基站信息失败，该方法还包括：
所述上级基站发送用于获取目的基站信息的地址转换协议ARP报文，并存储获得的基站信息。
一种实现基站级联的系统，至少包括网络侧、上级基站和下级基站；其中，
上级基站与网络侧之间采用E1/T1线路连接，上级基站与下级基站之间采用以太网线路连接；
上级基站中设置有级联处理逻辑子系统，用于统一接收数据报文，并在不同传输介质间转发接收到的数据报文。
所述网络侧包括基站控制器，或无线网络控制器。
所述级联处理逻辑子系统至少包括数据接口转换模块，级联信息维护模块，用户数据交换模块，以及级联开关模块；其中，
数据接口转换模块，包括E1/T1接口转换模块和FE接口转换模块：E1/T1接口转换模块，用于将E1/T1接口处的下行数据报文帧格式转换为以太网接口的帧格式；FE接口转换模块，用于将FE接口处的上行数据报文帧格式转换为E1/T1接口传输的帧格式；
级联信息维护模块，用于记录并维护级联基站参数；
用户数据交换模块，用于为用户分配CPU资源，处理业务数据流，实现从下级基站到基站控制器之间的快速硬件交换和网络地址转换功能；
级联开关模块，用于控制级联功能的开启或关闭，当级联开关打开时，下级基站通过FE接口与上级基站连接；级联开关关闭时，则上级基站独立接入基站控制器，不转发下级级联数据。
所述级联信息维护模块，具体用于在上级基站每次从E1/T1或FE端口上收到数据时，记录数据报文携带的基站信息形成基站信息数据库；或者，当基站信息有变化时，更新数据库。
所述级联处理逻辑子系统还包括IP头压缩模块，用于压缩E1/T1链路上的数据报文。
一种级联处理逻辑子系统，至少包括数据接口转换模块，级联信息维护模块，用户数据交换模块，以及级联开关模块；其中，
数据接口转换模块，包括E1/T1接口转换模块和FE接口转换模块：E1/T1接口转换模块，用于将E1/T1接口处的下行数据报文帧格式转换为以太网接口的帧格式；FE接口转换模块，用于将FE接口处的上行数据报文帧格式转换为E1/T1接口传输的帧格式；
级联信息维护模块，用于记录并维护级联基站参数；
用户数据交换模块，用于为用户分配CPU资源，处理业务数据流，实现从下级基站到基站控制器之间的快速硬件交换和网络地址转换功能；
级联开关模块，用于控制级联功能的开启或关闭，当级联开关打开时，下级基站通过FE接口与上级基站连接；级联开关关闭时，则上级基站独立接入基站控制器，不转发下级级联数据。
所述级联信息维护模块，具体用于在上级基站每次从E1/T1或FE端口上收到数据时，记录数据报文携带的基站信息形成基站信息数据库；或者，当基站信息有变化时，更新数据库。
该级联处理逻辑子系统还包括IP头压缩模块，用于压缩E1/T1链路上的数据报文。
从本发明提供的方案可见，在上级基站两侧采用不同介质连接基站控制器和下级基站的：上级基站与基站控制器之间采用E1/T1线路连接，而在上级基站与下级基站之间采用以太网方式连接，并通过级联处理逻辑子系统实现流量控制和拥塞调度的功能。本发明中，上级基站与下级基站之间采用以太网组网方式，实现了一个端口灵活接入多个下级基站，并且实现了带宽的动态共享，根据各下级基站对带宽的需求动态分配带宽，在基站不用带宽时则不占用带宽，其他基站仍可使用该带宽资源。而且，通过以太网接入的下级基站不会感知到自身是通过上级基站接入基站控制器的，而是认为自己直接连接到基站控制器。本发明基站级联方式实现了带宽的动态共享，降低了成本和提高了组网灵活性，同时提高了级联基站的容量。
附图说明
图1为本发明的实施应用场景的基站级联示意图；
图2为本发明的级联处理逻辑子系统各模块组成结构示意图；
图3为本发明的上级基站E1/T1接口处的数据处理流程图；
图4为本发明的上级基站FE接口处的数据处理流程图。
具体实施方式
本发明中，上级基站与基站控制器采用E1/T1线路连接，上级基站与下级基站采用快速以太网(FE，Fast Ethernet)线路连接；当下级基站只有一个时，其与上级基站可以通过网线直接连接。在通过这种连接方式实现级联的下级基站中，需要将网关IP地址设置为上级基站的网关IP地址，数据报文统一先由上级基站接收。
在上级基站中，通过级联处理逻辑子系统实现流量控制和拥塞调度的功能。下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述。
本文中，直接与基站控制器连接的基站称为上级基站，直接与上级基站连接的基站称为下级基站，通过级联方式接入基站控制器的所有基站统称为级联基站。
图1为本发明的实施应用场景的基站级联示意图，如图1所示，上级基站(如图1中的NodeB 1)与基站控制器(BSC)或RNC之间采用E1/T1线路连接，两者之间的接口为Abis接口或IUB接口。具体的说，此处的Abis接口或IUB接口属于实体物理接口，该实体物理端口上层的链路层协议包括高级数据链路控制协议(HDLC，High Level Data Link Control)、点到点协议(PPP，PointTo Point)、异步传输模式(ATM，Asynchronous Transfer Mode)、ATM反向复用(IMA，Inverse Multiplexing for ATM)等协议，由相应的硬件接口控制器和上层协议栈软件模块接口驱动和控制。上级基站(如图1中的NodeB1)与下级基站(如图1中的NodeB2、NodeB3...NodeB N)之间采用以太网线路连接，以太网接口通过IP协议接入多个不同的下级基站。所有级联基站的总出口带宽为上级基站与BSC或RNC之间由E1/T1线路提供的带宽资源。本发明基站级联方式中的各个基站共享使用总出口带宽。在实现上述物理连接后，如图1所示，本发明中通过级联处理逻辑子系统的控制实现上下两级基站的数据与基站控制器之间的传输。级联处理逻辑子系统可以设置在上级基站中，通过各个模块对数据的相应处理实现各级联基站与基站控制器之间的通信。
参见图1，本发明还提供一种实现基站级联的系统，至少包括网络侧、上级基站和下级基站；其中，
上级基站与网络侧之间采用E1/T1线路连接，上级基站与下级基站之间采用以太网线路连接；
上级基站中设置有级联处理逻辑子系统，用于统一接收数据报文，并在不同传输介质间转发接收到的数据报文。
网络侧包括基站控制器，或无线网络控制器。
图2为本发明的级联处理逻辑子系统各模块组成结构示意图，如图2所示，上级基站(如图2中的第一级)中设置级联逻辑处理子系统，E1/T1线路与以太网线路之间通过级联处理逻辑子系统进行数据流之间的格式转换及数据帧转发。如图2所示，级联处理逻辑子系统至少包括级联信息维护模块、用户数据交换模块、级联开关模块，以及包括E1T1接口转换模块和FE接口转换模块的数据接口转换模块、其中：
数据接口转换模块，用于实现透明的数据交换和转发，消除E1/T1、FE两种传输介质链路层数据帧的差异，提取数据并实现两个接口之间互相透明转发。其中，E1/T1接口转换模块和FE接口转换模块，分别完成两个接口的数据帧格式转换，具体地；在E1/T1接口处，E1/T1接口转换模块，用于在来自E1/T1接口的下行数据报文需要传递给下级基站时，将数据报文的帧格式转换成可以在以太网接口传输的帧格式；相应的，在以太网接口处，FE接口转换模块，用于在来自下级基站的上行数据报文需要传递给基站控制器时，将数据报文的帧格式转换成可以在E1/T1接口传输的帧格式。通过数据接口转换模块的功能可以实现数据的顺利传输。级联信息维护模块，用于记录并维护级联基站的IP、MAC地址等相关参数，当上级基站每次从E1/T1线路或者FE线路上收到数据时，级联信息维护模块记录每个经由级联处理逻辑子系统的数据报文中携带的基站信息，以形成基站信息数据库，数据正常传输时，级联信息维护模块将从E1/T1或者FE端口上收到的数据与数据库中的信息进行对比，确定目的基站。进一步地，当来自级联基站的数据报文携带的基站相关参数更新或接入新的基站时，更新基站信息数据库中的信息。当数据报文经过数据接口转换模块完成帧格式转换后，从级联信息维护模块获得目的基站信息，携带有目的基站信息的数据报文将通过用户数据交换模块获取CPU资源。
用户数据交换模块，用于为用户分配CPU资源，处理业务数据流。当上级基站从级联信息维护模块获得所需信息时，通知用户数据交换模块，由用户数据交换模块为用户分配资源，实现从下级基站到基站控制器之间的快速硬件交换和网络地址转换。上级基站收到级联报文(包括基站控制器需要发送给下级基站的报文和下级基站发送到上级基站的报文)时，分析UDP用户面数据，根据用户对带宽资源的需求动态建立数据转发链路。同时系统监控用户所占资源的使用情况，当用户面UDP数据流空闲一段时间后，释放系统资源，删除该承载链路资源，实现资源的动态分配。
级联开关模块，用于开通或关闭下级基站通过以太网接口接入上级基站的通道。为了防止以太网设备的误接入造成的额外的处理负担，级联功能的开启或关闭由级联开关模块控制。如果级联开关关闭，则上级基站相当于独立接入基站控制器或RNC，不转发下级级联数据。如果级联开关使能即打开，则级联功能生效，上级基站会向下级基站转发下级级联数据。级联开关的开启或关闭由级联处理逻辑子系统自动设置，只有一个下级基站时，上级基站与下级基站可以直接通过网线连接，当有多个下级基站接入时，下级基站是通过以太网接口接入上级基站的，在对级联处理逻辑子系统进行设置时，根据组网方式将级联开关设置为开启或关闭。
本发明级联处理逻辑子系统还包括IP头压缩模块，用于压缩E1/T1链路上的数据报文，提高链路利用率。
图3为本发明的上级基站与E1/T1接口处的数据处理流程图，如图3所示，包括以下步骤：
步骤301：E1/T1接口处接收到数据帧后，获取数据报文，级联信息维护模块将数据报文携带的目的基站信息与数据库中记录的基站信息进行比较，判断报文目的地址是否为上级基站，如果报文目的地址为上级基站，则将报文传递给相应的上级基站进行数据处理，结束本流程；如果报文目的地址为下级基站，则进入步骤302。
步骤302：判断级联开关是否打开，当级联开关打开时，报文才能传递给级联基站，进入步骤303；当级联开关关闭时，该数据报文将被丢弃，不再转发，结束本流程。
步骤303：上级基站从级联信息维护模块获取目的基站的IP、MAC等相关信息。本步骤中，
由于以太网需要学习到目的基站的MAC地址才能转发(而E1上是点对点的PPP协议，可以直接转发)，所以需要根据级联信息维护模块记录的目的基站的相关信息，根据目的基站接口侧能够接收的数据报文的帧格式，修改或替换网络层转发所需要修改的IP头格式。
本步骤中，如果获取目的基站地址信息成功，则进入步骤304；如果获取目的基站的相关信息失败，则通过以太网接口发送地址转换协议(ARP，AddressResolution Protocol)报文，用来实现IP地址与以太网MAC地址之间的映射获取目的基站MAC地址信息。如果得到ARP响应，则增加相应信息到级联信息维护模块，进入步骤304；如果没有得到ARP响应，则将报文丢弃，不再转发，结束本流程。
步骤304：为数据报文增加以太网帧头，从以太网接口发送数据到目的基站。本步骤中，数据接口转换模块为将要转发的报文转换为在以太网接口能够转发的帧格式后，从以太网端口发送到目的下级基站。具体转换方式，为本技术领域内技术人员的惯用手段，此处不再赘述。
图4为本发明的上级基站与FE接口处的数据处理流程图，如图4所示，包括以下步骤：
步骤401：上级基站从以太网端口收到来自下级基站的报文后，判断其目的IP地址是否为上级基站地址，如果是，则将报文传递给相应的上级基站处理，结束本流程。
步骤402：当报文目的地址不属于本级基站时，判断级联开关是否打开。本步骤中，
当级联开关打开时，报文才能传递给基站控制器，进入步骤403；当级联开关关闭时，该数据报文将被丢弃，不再转发，结束本流程。
步骤403：判断报文所属的源基站，从级联信息维护模块获取该基站的IP、MAC地址等相关信息，根据目的基站接口侧能够接收的数据报文的帧格式，修改或替换网络层转发所需要修改的IP头格式。如果获取失败，则丢弃该报文，结束本流程。
步骤404：对数据报文进行链路层协议封装，从E1/T1端口发送数据报文。本步骤中，
数据接口转换模块将要转发的报文转换为E1/T1端口介质传输所需要的帧格式然后发送到基站控制器或RNC。具体转换方式，为本技术领域内技术人员的惯用手段，此处不再赘述。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种实现基站级联的方法，其特征在于，上级基站与网络侧之间采用E1/T1线路连接，上级基站与下级基站之间采用以太网线路连接；
该方法还包括：
上级基站统一接收数据报文，并在不同传输介质间转发接收到的数据报文。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述下级基站为一个；
所述下级基站与上级基站通过网线直接连接。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：将下级基站的网关IP地址设置为其所属上级基站的网关IP地址，数据报文统一由该上级基站接收。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述上级基站接收到数据报文后，该方法还包括：根据所述数据报文携带的目的地址判断接收到的数据报文是否属于本级基站，如果属于本级基站，则由本级基站处理，结束本流程。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述上级基站判断出接收到的数据报文不属于本级基站时，所述转发接收到的数据报文包括：
根据所述数据报文携带的目的地址，将接收到的数据报文进行帧格式转换后传递给E1/T1接口侧的基站控制器，或传递给以太网接口侧的下级基站。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述判断出接收到的数据报文不属于本级基站之后，转发接收到的数据报文之前，该方法还包括：
判断级联开关是否打开，如果级联开关打开，则继续执行转发数据报文的步骤；如果级联开关关闭，则丢弃所述接收到的数据报文，结束。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述上级基站转发数据报文之前，该方法还包括：所述上级基站成功获取目的基站信息。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，如果上级基站获取目的基站信息失败，该方法还包括：
所述上级基站发送用于获取目的基站信息的地址转换协议ARP报文，并存储获得的基站信息。
9.一种实现基站级联的系统，其特征在于，至少包括网络侧、上级基站和下级基站；其中，
上级基站与网络侧之间采用E1/T1线路连接，上级基站与下级基站之间采用以太网线路连接；
上级基站中设置有级联处理逻辑子系统，用于统一接收数据报文，并在不同传输介质间转发接收到的数据报文。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述网络侧包括基站控制器，或无线网络控制器。
11.根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于，所述级联处理逻辑子系统至少包括数据接口转换模块，级联信息维护模块，用户数据交换模块，以及级联开关模块；其中，
数据接口转换模块，包括E1/T1接口转换模块和FE接口转换模块：E1/T1接口转换模块，用于将E1/T1接口处的下行数据报文帧格式转换为以太网接口的帧格式；FE接口转换模块，用于将FE接口处的上行数据报文帧格式转换为E1/T1接口传输的帧格式；
级联信息维护模块，用于记录并维护级联基站参数；
用户数据交换模块，用于为用户分配CPU资源，处理业务数据流，实现从下级基站到基站控制器之间的快速硬件交换和网络地址转换功能；
级联开关模块，用于控制级联功能的开启或关闭，当级联开关打开时，下级基站通过FE接口与上级基站连接；级联开关关闭时，则上级基站独立接入基站控制器，不转发下级级联数据。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述级联信息维护模块，具体用于在上级基站每次从E1/T1或FE端口上收到数据时，记录数据报文携带的基站信息形成基站信息数据库；或者，当基站信息有变化时，更新数据库。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述级联处理逻辑子系统还包括IP头压缩模块，用于压缩E1/T1链路上的数据报文。
14.一种级联处理逻辑子系统，其特征在于，至少包括数据接口转换模块，级联信息维护模块，用户数据交换模块，以及级联开关模块；其中，
数据接口转换模块，包括E1/T1接口转换模块和FE接口转换模块：E1/T1接口转换模块，用于将E1/T1接口处的下行数据报文帧格式转换为以太网接口的帧格式；FE接口转换模块，用于将FE接口处的上行数据报文帧格式转换为E1/T1接口传输的帧格式；
级联信息维护模块，用于记录并维护级联基站参数；
用户数据交换模块，用于为用户分配CPU资源，处理业务数据流，实现从下级基站到基站控制器之间的快速硬件交换和网络地址转换功能；
级联开关模块，用于控制级联功能的开启或关闭，当级联开关打开时，下级基站通过FE接口与上级基站连接；级联开关关闭时，则上级基站独立接入基站控制器，不转发下级级联数据。
15.根据权利要求14所述的级联处理逻辑子系统，其特征在于，所述级联信息维护模块，具体用于在上级基站每次从E1/T1或FE端口上收到数据时，记录数据报文携带的基站信息形成基站信息数据库；或者，当基站信息有变化时，更新数据库。
16.根据权利要求14所述的级联处理逻辑子系统，其特征在于，该级联处理逻辑子系统还包括IP头压缩模块，用于压缩E1/T1链路上的数据报文。
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