CN1416285A - 移动通信系统中的异步传输模式数据转换设备 - Google Patents

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Abstract

移动通信系统中使用网际协议的基站和使用异步传输模式数据的信元控制器之间的一种数据转换设备，所述设备包括：多个线路接口装置；物理层处理器；ATM通用测试和操作物理层协议接口交换机(UTOPIA)；数据转换器；多个转发器；UTOPIA映射器；层变换器和控制器。

Description

移动通信系统中的异步传输模式数据转换设备
技术领域
本发明一般涉及移动通信系统中的数据转换设备，具体地，涉及异步传输模式(ATM)数据转换设备。
背景技术
近年来，随着公共陆上移动网(PLMN)中业务信息例如语音和数据传输的快速发展，在基于码分多址(CDMA)方法的IS-95C中ATM数据被推荐用于高速数据传输。IS-95C是电信产业协会/电子产业协会(TIA/EIA)过渡标准IS-95系列(IS-95A，IS-95B，IS-95C)(也称为CDMA2000)基于数字的移动标准之一，所述的系列标题为“双重模式宽带扩频蜂窝系统的移动站—基站兼容性标准”(Mobile Station--BaseStation Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread SpectrumCellular System.)。在移动交换中心(MSC)、基站控制器(BSC)、甚至基站收发信子系统(BTS)中可以发现这种趋势。此外，PLMN中的传输方法类似于所有网际协议(IP)那样正在进行变革。在CDMA系统的情况下，尽管与第三代合作计划(3GPP)或者第三代合作计划2(3GPP2)中的所有IP网络有关的系统方案日渐成形，但是在实际推向实用之前仍有一段时间。现在，其仅仅作为特定部分中的专有协议而实现。
如上所述，在MSC，BSC和BTS中信号和信息路径主要基于ATM方法(在物理层协议(PHY)的情况下，通常使用E1(欧洲数字线路接口))。经过IP网络可以在系统之间构成MSC和BSC复合系统的配置。现在说明IP网络。首先，基站通过天线，经过无线链路与终端相连接。同样，基站通过ATM-E1(异步传输模式—欧洲数字线路接口)链路与信元控制器(cell controller)相连接。因此，基站和信元控制器采用H/W(硬件)形式，或者程序本身被设计成能够处理ATM数据。这里，信元控制器与入口G/W和无线代理相连接，并通过IP网络连接到呼叫代理和媒介G/W。按照这种方式，信元控制器最后与公共交换电话网(PSTN)相连接。
尤其当BTS如上所述改变为IP连接时，要再次设计BSC的H/W形式或者程序，但是，不幸的是，当真的这样做时，就会发现许多的问题。这就是说，为了达到BTS和BSC之间更稳定的操作，应该对大量的系统性能进行测试，并且如果在任何一种情况下有问题的话，就要重新设计系统所需的H/W(硬件)或者S/W(软件或者程序)，并且再次进行稳定性测试。这自然需要大量的人力资源和时间，当然需要另外的成本。主要地，这是因为IP和ATM使用完全不同的技术，因此改变单一的组成部分并不能解决所有的问题。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种移动通信系统中的异步传输模式(ATM)数据转换设备，这就是说，IP-BTS(网际协议—基站收发信子系统)和ATM-BSC(异步传输模式—基站控制器)之间的接口设备。
为达到上述的和其它的目的，在移动通信系统中，在使用网际协议(IP)的基站和使用异步传输模式(ATM)数据的信元控制器之间提供一种数据转换设备，所述设备包括：多个线路接口装置，用于执行与信元控制器(基站控制器)的数据连接；物理层处理器，用于对通过线路接口装置接收的数据进行物理层处理；ATM通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)交换机，用于执行转换和发送从信元控制器接收的数据和从IP基站接收的数据的交换处理；数据转换器，用于将要发送到UTOPIA交换机的数据转换为异步传输模式适配层0(AAL0)数据，以及用于将要发送到IP基站的数据转换为以太网数据；多个转发器，用于在IP基站和数据转换器之间收发数据；UTOPIA映射器，用于对来自UTOPIA交换机的数据实现UTOPIA接口；层变换器，用于将来自UTOPIA接口的数据变换为AAL0层或者AAL2层数据；和控制器，用于控制层变换器、UTOPIA映射器和UTOPIA交换机的操作。
附图说明
下面参考附图对本发明的详细说明将会全面理解本发明和并使更多的优点更加清楚，在附图中，用相似的参考符号来表示相同或者相似的组成部分。
图1概略示出了MSC和BSC组合系统的结构，可以在系统之间的IP网络上来构造；和
图2是根据本发明优选实施例的IP-BTS和ATM-BSC之间的数据接口设备方框图。
具体实施方式
参考附图，MSC、BSC和BTS中的信号和信息路径主要基于ATM方法(在物理层协议(PHY)的情况下，通常使用E1)。图1概略示出了MSC和BSC组合系统的结构，可以在系统之间的IP网络上构造。现参照图1说明IP网络。首先，基站12通过天线10-1，...，10-n，经过无线链路与终端相连接。同样，基站12通过ATM-E1链路与信元控制器相连接。因此，基站12和信元控制器14采用H/W形式，或者程序本身被设计成能够处理ATM数据。这里，信元控制器14连接到入口G/W16和无线代理18，并通过IP网络20连接到信元代理22和媒介G/W 24。按照这种方式，信元控制器14最后连接到公共交换电话网(PSTN)30。
下面参考附图对本发明的优选实施例进行说明。在下面的描述中，由于众所周知的功能和配置可能会使本发明在多余的细节方面不清楚，故不详细说明。
图2是根据本发明优选实施例的IP-BTS(网际协议—基站收发信子系统)和ATM-BSC(异步传输模式—基站控制器)之间的数据接口设备方框图。下面参照图2对根据本发明数据接口设备的结构和操作进行说明。
线路接口单元110和115是用来在AETA板和支持ATM-E1的BSC内部的E1之间(通过AETA)接口的电路板，线路接口单元110和115按照一个PM4351支持一个E1线路的方式来配置(通过PMC-SIERRA)。所提及的具体部件数目仅仅为了说明示例。在ATM物理层处理器120中，单独的装置支持各自的E1线路。ATM物理层处理器120将PCM(脉码调制)数据、E1从线路接口单元110和115接收的2[MHz]复用数据去复用为ATM数据并输出去复用的ATM数据。该过程称为信元映射。此外，ATM物理层处理器120进行逆信元映射。UTOPIA(ATM通用测试和操作物理层接口)交换机130可以使用现场可编程门阵列(FPGA)来配置，并且其在BSC端和IP-BTS之间执行简单的ATM交换。
由于层变换器160没有UTOPIA接口，所以UTOPIA映射器135执行用于操作层变换器160的接口功能。与UTOPIA交换机130类似，可以使用FPGA来配置UTOPIA映射器135。通常，在常规的CDMA-2000系统中，从AAL2层的数据中取出业务信息，以便更有效地管理BSC和BTS之间的业务。出于相似的原因，本发明同样将来自AAL2层的数据用作业务信息。因此，层变换器160实际上象一个处理器，设法在AAL2层(ATM适配层(2是ATM通信系统架构的层)数据和AAL0层(ATM适配层(0是ATM通信系统构架的层)或者也称为绝对汇编语言0层)数据之间进行数据转换。这可以使用号码薄系统协议(DSP)(TMS320C6202：TI)来实现。另一方面，数据转换器140和145使用UTOPIA交换机130和UTOPIA层来收发数据，并将从UTOPIA交换机130发送AAL0信号转换为以太网信号，再将以太网信号传送到IP-BTS。在此时，例如可以将快速以太网(每秒100M比特的信号传输速度)用作与数据转换器140和145相连接的线路。同样，数据转换器140和145最好是MOTOROLA系统的多媒体个人计算机(MPC)8260。
转发器150和155分别与数据处理器140和145相连接。通常，转发器150和155接收去向快速以太网物理层芯片的数据，其中在第一层中使用的快速以太网PHY芯片，例如INTEL的LXT980可以利用四个信道转发器。总之，多个IP-BTS可以连接到一个转发器上，并且此时的连接指物理连接。
同时，数据转换器140和145，以及控制器190构成通路，用于在以太网上进行内部处理器通信(IPC)。此外，控制器190象一个负责控制整个模块的处理器，例如，每个FPGA的驱动和操作控制、层变换器控制、数据转换器140和145的控制以及BSC和IPC之间的通信控制。此外，控制器190具有存储器，称为闪存210和同步动态随机存取存储器(SDRAM)220。这些存储器存储操作过程中产生的暂时数据以及其它根据本发明要处理的数据。另一存储器称为SDRAM 230，它是进行UTOPIA服务的控制器190的局域总线存储器。
外部连接单元240(即，UART：通用异步收发器)对接控制器190和特定外部装置，例如操作计算机或者工作站。优选使用的外部连接单元是RS-232C端口(电子工业协会批准的推荐标准-232C标准接口，用于连接串行装置，也称为串行接口)。此外，为了根据本发明调整装置的同步，外部连接单元240包括用来产生时钟信号的同步时钟接收机/发射机250。由于同步时钟接收机/发射机(收发机)是各同步装置的主要组成部分，这里要详细说明。同样，对电源结构(图2的180)没有进行详细的说明。
下面说明本发明的操作过程。首先，通过数据转换器140和145将经过IP-BTS接收的业务信息转换为AAL0层信号。然后经过UTOPIA映射器将转换的信息从UTOPIA交换机130发送到层变换器160。层变换器160将接收的AAL0层数据变换为AAL2层数据，并将转换的数据发送到UTOPIA映射器135。UTOPIA映射器135将AAL2层的转换数据发送到UTOPIA交换机130。按照这种方式，IP数据被转换成为ATM层的AAL层数据。一旦数据通过该过程被转换，其再次通过物理层处理器120被转换为物理层数据，并通过线路接口单元110和115发送到信元控制器。因此，在AAL2层数据转换为AAL0层数据之后，AAL0层数据通过声码器操作的号码薄系统协议再次被改变为语音(PCM：脉码调制)，之后发送到MSC或者其它的BSC。迄今为止已经说明了如何将数据从基站发送到信元控制器。通过采取相同但是顺序相反的过程可以实现从信元控制器发送到基站的数据。
同时，如图2所示根据本发明的数据转换设备执行与IP-BTS的内部处理器通信(IPC)。为进一步说明，发送到AAL5(ATM适配层5)或者AAL0(ATM适配层0)的IPC信号经过转发器150和155以及数据转换器140和145输入到UTOPIA交换机。这里，UTOPIA交换机130经过UTOPIA接口将与接收的数据相对应的信息直接发送到控制器190。按照这种方式完成IP-BTS和数据转换器之间的内部处理器通信。同样，可以通过采取相同但是顺序相反的过程来实现数据转换器和IP-BTS之间的数据转换过程。
现在说明数据转换器内部的IPC操作。首先，控制器190和物理层处理器120通过先进先出(FIFO)缓冲器(图2中未示出)执行与控制器190的内部处理器通信。同样，控制器和层变换器160通过FIFO缓冲器进行内部处理通信。另一方面，数据转换器140和145与控制器使用内部SCC(串行通信控制器)按照高级数据链路控制(HDLC)方法来进行内部处理通信。同样可以采用以太网方法来通过通信线路170收发数据。
UTOPIA交换机130是内部设计的FPGA，用于支持UTOPIA层2。因此，从物理层处理器120到数据转换器140和145的方向称为具有3×8端口格式的去复用“UsTx”。UTOPIA交换机130中的FPGA分析虚拟路径标识符(VPI)和内部虚拟信道标识符(VCI)，并将它们发送到相应的路径。因为去向数据转换器140和145的传输速度非常高，当传输数据时，需要分散的队列来控制数据传输。总之，IP和ATM之间用来联网IP-BTS和常规BSC的接口设备能够使用转换ATM层数据的BSC，而不用修改BSC，并能在系统进展和系统稳定方面节省大量的系统时间。
尽管参考优选实施例对本发明进行了说明，但是本领域的技术人员应当认识到在不脱离所附权利要求公开的本发明的范围和实质的情况下能够做出各种修改。

Claims (14)

1.移动通信系统中使用网际协议的基站和使用异步传输模式数据的信元控制器之间的一种数据转换设备，所述的设备包括：
多个线路接口装置，用于执行与使用异步传输模式数据的所述信元控制器的数据连接；
物理层处理器，用于对通过所述线路接口装置接收的数据进行物理层处理；
异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)交换机，用于执行转换和发送从所述信元控制器接收的异步传输模式数据和从所述网际协议基站接收的数据的交换处理；
数据转换器，用于将要发送到所述异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)交换机的数据转换为异步传输模式适配层0数据，以及用于将要发送到所述网际协议基站的数据转换为以太网数据；
多个转发器，用于在所述网际协议基站和所述数据转换器之间收发数据；
异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)映射器，用于对来自异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)交换机的数据，实现异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)接口；
层变换器，用于将来自异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)接口的数据变换为异步传输模式适配层0数据或者异步传输模式适配层2数据中的任何一种；和
控制器，用于控制所述层变换器的操作、所述异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)映射器的操作和所述异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)交换机的操作。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制器执行与所述信元控制器的内部处理通信。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制器执行与所述网际协议基站的内部处理通信。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括与所述控制器和外部操作装置相连接的外部连接单元。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括存储所述控制器使用的数据的存储器。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述物理层处理器将从所述异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)交换机接收的数据转换为物理层数据，并经过所述多个线路接口单元将其传输到所述信元控制器。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述数据转换器将经过所述网际协议基站接收的业务信息数据转换为异步传输模式适配层0数据的信号，将被转换的数据发送到所述异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)交换机，用来发送到所述层变换器。
8.移动通信中的一种数据转换设备，所述设备包括：
物理层处理器，用于对从使用异步传输模式数据的信元控制器接收的数据进行物理层处理；
异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)交换机，用于转换和发送从所述信元控制器接收的异步传输模式数据和从所述网际协议基站接收的数据；
数据转换器，用于将要发送到所述异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)交换机的数据转换为异步传输模式适配层0数据，以及用于将要发送到所述网际协议基站的数据转换为第一数据；
异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)映射器，用于对来自异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口交换机的数据，实现异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口交换机(UTOPIA)接口；
层变换器，用于将来自异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)接口的数据变换到异步传输模式适配层0数据或者异步传输模式适配层2数据中的任何一种；和
控制器，用于控制所述层变换器的操作、所述异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)映射器的操作和所述异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)交换机的操作。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述控制器执行与所述信元控制器的内部处理通信。
10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述控制器执行与所述网际协议基站的内部处理通信。
11.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，还包括与所述控制器和外部操作装置相连接的外部连接单元。
12.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述物理层处理器将从所述异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)交换机接收的数据转换为物理层数据，并将其传输到所述信元控制器。
13.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述数据转换器将经过所述网际协议基站接收的业务信息数据转换为异步传输模式适配层0数据的信号，将被转换的数据发送到所述异步传输模式通用测试和操作物理层协议接口(UTOPIA)交换机，用来发送到所述层变换器。
14.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，第一数据是以太网数据。
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