CN1627686A - 多标准无线网络控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于移动通信系统的无线网络控制器，其特征在于包括：至少一块网络管理控制处理板，用于启动和配置无线网络控制器，并向/从网络管理系统发送/接收管理控制数据；多块呼叫控制处理板，用于处理和控制业务并处理高层信令；多块无线协议处理板，用于处理无线协议并处理底层信令流和数据流；多块传输协议处理板，用于控制和处理传输接口，完成内外数据流的变换；多个子架交换单元，分别一组处理板连接，根据以太网层2交换技术提供数据传递和交换；至少一个机架交换单元，分别与一组子架交换单元连接，根据以太网层2交换技术提供数据传递和交换。提高了交换容量和集成密度。运行不同软件，即可作为不同移动通信系统中的无线网络控制器。

Description

多标准无线网络控制器

技术领域

本发明涉及移动通信系统，尤其涉及在移动通信系统中使用的多标准无线网络控制器，其体系结构和实现方案等。

背景技术

图1是无线移动通信系统的示意图。如图1所示，该移动通信系统基本上包括三个部分，即标号103表示的核心网，标号104表示的无线接入网和标号105表示的用户设备。

核心网103至少包括两个域，即电路交换域和分组交换域(图1中均未示出)，分别与公用电话交换网/综合业务数字网(PSTN/ISDN)101和公用数据网(PDN)102连接。

无线接入网104包括至少一个无线网络控制器(RNC)1041和多个节点-B 1042。节点-B 1042在第三代移动通信系统中作为基站使用，与多个用户设备105进行通信。每个无线网络控制器1041通过地面线路或微波与相应的多个节点-B 1042连接，对与其连接的节点-B 1042进行控制。因此，在某些网络中，无线网络控制器1041又称为基站控制器(BSC)。每个无线网络控制器1041，通过STM-1/E1/T1线路与核心网103连接。

现有技术中的无线网络控制器包括以异步传输模式(ATM)为基础的无线网络控制器，和以电路交换为基础的第二代全球数字移动电话系统(GSM)的基站控制器。

对于以ATM技术为基础的无线网络控制器来说，目前大多数商家都认为ATM是一个成熟的技术，但成本太高，在市场上应用的范围和广度都不够。未来的传输和交换技术是朝着应用范围广泛、技术成熟、成本低廉的IP技术方向发展，而不是ATM技术。再者，ATM在支持广泛使用的IP传输网络上还存在着一定的问题，而且也不够灵活。另外，以ATM为基础来构建无线网络控制器时，单盘的数目较多，市场上的部件供应商相对较少，增加了以ATM技术有基础的无线网络控制器的潜在成本。

对于以电路交换为基础的第二代GSM基站控制器和CDMA IS95基站控制器来说，它们利用单独的报文控制节点(例如PCF)来控制数据流业务，在传输上只能支持低速率的E1(或T1、J1等)，并不能支持STM-1等高速率传输和应用。这种基站控制器成本高，交换容量无法扩展到5000爱尔兰甚至10000爱尔兰以上，明显已经不能满足目前和未来无线网络控制器的要求。

另外，电信设备制造商(TEM)传统上使用专用的平台，或者符合PICMG2.0/PICMG2.16规范的商用产品来构造无线网络控制器。这意味着现有无线网络控制器中的各种板卡都是自定义的，是由电信设备制造商专门设计的。这种做法有两个缺点。第一，现有的无线网络控制器的板卡面积过小，板卡间距过窄，不易散热，可扩展性差，可靠性低，成本高。第二，使用专门设计的板卡构造的无线网络控制器，需要较长时间才能投放市场，且需要更多的运费，降低了电信运营商的竞争优势。

因此，如何利用现有成熟的软硬件技术实现一种可广泛应用于目前的和今后的各种不同移动通信系统、且容易扩展和成本低廉的无线网络控制器，是现有技术中需要解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种多标准无线网络控制器。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于移动通信系统的无线网络控制器，其特征在于包括：

至少一块网络管理控制处理板，用于启动和配置所述无线网络控制器，并向/从一个网络管理系统发送/接收管理控制数据；

多块呼叫控制处理板，用于处理和控制业务，并处理高层信令；

多块无线协议处理板，用于处理无线协议，并处理底层信令流和数据流；

多块传输协议处理板，用于控制和处理传输接口，完成所述无线网络控制器的内部数据流和外部数据流之间的变换；

多个子架交换单元，每个子架交换单元分别与所述至少一块网络管理控制处理板、所述多块呼叫控制处理板、所述多块无线协议处理板和所述多块传输协议处理板中的一组处理板连接，根据以太网层2交换技术，为所述一组处理板提供数据传递和交换；

至少一个机架交换单元，每个机架单元分别与所述多个子架交换单元中的一组子架交换单元连接，根据以太网层2交换技术，为所述一组子架交换单元提供数据传递和交换。

根据本发明的多标准无线网络控制器，与基于ATM技术的或基于电路交换技术的无线网络控制器相比，交换容量大大提高，集成密度也大大提高。另外，如果采用标准的机箱、通用的硬件单元(单盘)，加之IP技术本身的低成本特点，可以大大降低本发明的多标准无线网络控制器的成本，并且大大降低开发难度。另外，IP传输技术的引入和容量的扩展也都比传统方法更容易。在未来，当无线网络控制器朝着开放式或者分布式方向发展时，只需要将本发明的无线网络控制器中的核心交换模块变成分布式交换模块即可，方便地进行进一步的演进。

本发明的另一个优点是，通过在同一无线网络控制器的硬件平台上运行不同的软件，即可实现不同移动通信系统(如W-CDMA、TD-SCDMA、CDMA 2000或GSM/GPRS/EDGE)中的无线网络控制器(或称基站控制器)，大大降低提供给电信运营商客户的综合设备成本。

另外，可以使用通用母板实现本发明的无线网络控制器中采用的各种板卡。这里的通用母板是商用处理器母板而不是专用平台，因而大大降低了运费。另外，由模块化子卡实现各种处理板的功能，因而本发明中的板卡易于扩展、定制。这进一步降低了成本。

在本发明的处理板卡上，使用基于工业标准的智能平台管理接口(IPMI)，用于监视、报警和热交换(swap)。从而，可以快速诊断和修复故障，易于与网络管理控制处理板套件集成。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是无线移动通信系统的示意图；

图2是本发明的多标准无线网络控制器的体系结构示意图；

图3是图2所示的无线网络控制器中应用的机架的结构示意图；

图4是图3所示的机架中应用的子架的结构示意图；

图5是子架数目较少情况下交换单元之间连接关系的示意图；

图6是子架数目较多情况下交换单元之间连接关系的示意图；

图7是将本发明的多标准无线网络控制器用作UMTS系统中的无线网络控制器的示意图；

图8是将本发明的多标准无线网络控制器用作GSM/GPRS/EDGE系统中的基站控制器的示意图；

图9是将本发明的多标准无线网络控制器用作CDMA系统中的无线网络控制器的示意图；

图10是符合PICMG3.0规范的AdvancedTCA板的结构示意图；

图11是可用于实现本发明的不同处理板的通用母板的结构示意图；

图12是图11所示的通用母板上的母板管理控制器的硬件体系结构示意图；

图13是图11所示的通用母板上的以太网交换单元以及通用MPU单元的硬件体系结构示意图。

图14是基于图11所示的母板实现的呼叫控制处理板/网络管理控制处理板的结构示意图；

图15是基于图11所示的母板实现的传输协议处理板的结构示意图；

图16是基于图11所示的母板实现的另一传输协议处理板的结构示意图；

图17是基于图11所示的母板实现的无线协议处理板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。

图1是无线移动通信系统的示意图。图1所示的无线网络控制器1041可以是通用移动通信系统(UMTS)中的无线网络控制器，可以是GSM系统、CDMA系统中的基站子系统，或其他移动通信系统中的无线网络控制器。无线网络控制器1041在某些移动通信系统中可以称为基站控制器。因此，本发明中的无线网络控制器1041具有上述的广义概念。

作为W-CDMA(UMTS FDD)无线网络系统中的重要节点，无线网络控制器1041起着至关重要的作用，它不仅将数百个节点-B 1042连接到同一个核心网103(未来可能是多个核心网)，而且负责无线信道的管理与控制、软切换、硬切换等功能。

由于无线网络控制器1041需要同大量的节点-B 1042相连，并对其进行管理与控制，而且无线网络控制器1041本身也需要同相邻的无线网络控制器(未示出)相连，以改善小区交叠覆盖区域的终端切换性能，无线网络控制器1041将需要提供大量的E1/T1/J1或STM-1等中继能力。这不仅表现为连接数量大，而且还表现为数据传输速率高。出于对大量用户信道管理的需要，无线网络控制器1041还需要提供很高的处理能力，主要表现在爱尔兰容量、数据吞吐量和忙时呼叫次数(BHCA)等指标上。另外，作为电信系统，高可用性、高可靠性以及灵活配置性、可扩展性等都是无线网络控制器1041应该具有的必不可少的特性。

另外，考虑到GSM系统的基站控制器与W-CDMA的无线通信网络承担相似的作用，以及第二代移动通信系统(2G)将朝着第三代移动通信系统(3G)演进(第三移动通信系统的大量使用必将导致第二代移动通信系统的逐步消亡)，将GSM系统的基站控制器和第三移动通信系统中的无线网络控制器1041实现为一个相同的硬件平台，在同一平台上上运行不同的软件，从而使同一平台表现为不同移动通信系统中的基站控制器或无线网络控制器，将是一个非常有效的方式。

再考虑到CDMA 2000、TD-SCDMA(UMTS TDD LCR)无论是在接口和功能上，还是在容量等系统指标的要求上，都与W-CDMA技术相似，所以本发明提出了一种适用于各种不同移动通信系统的无线网络控制器的硬件平台。本发明中，将这种适用于各种不同移动通信系统的无线网络控制器称为多标准无线网络控制器(MxRANC)。

图2是本发明的多标准无线网络控制器的体系结构示意图，该体系结构基于双星型吉比特以太网交换网络拓扑结构。下面首先描述本发明的多标准无线网络控制器的基本构思。

以以太网层2交换技术为基础，利用成熟的电(或者光)千兆比特以太网接口(吉比特以太网接口)，将多个功能模块组成容量超过10G的本地交换模块。本地交换模块可置于符合PICMG2.16或者PICMG3.X规范(又称AdvancedTCA)机箱中。然后，将多个本地交换模块通过捆绑在一起的多个吉比特以太网接口，或者通过一个10G比特以太网接口，与容量超过20G的核心交换模块相连，组成一个灵活的大容量以太网交换网络。

将系统中的处理信令控制部分、无线应用部分和传输应用部分等分别组成独立的组件单元。具体地说，可以将无线网络控制器1041中的功能单元划分为多个种类的处理板，即呼叫控制处理板(CCP)、无线协议处理板(RP)、传输协议处理板(TP)、和网络管理控制处理板(OMCP)。由于网络管理控制处理板(OMCP)只是比呼叫控制处理板(CCP)多了一块硬盘，其他硬件上并无区别，并且在软件上两者绝大部分都是统一考虑网络管理部分和电信部分的应用，所以可以将网络管理控制处理板(OMCP)和呼叫控制处理板(CCP)统称为控制处理板(CP)。将系统中的各部分分成不同的处理板后，可以采用通用的硬件实现这些处理板。在通用的硬件中载入不同的应用软件，即可实现不同处理板的功能。

以上是本发明的多标准无线网络控制器的基本构思。

本发明的无线网络控制器1041包括至少一个机架(如图3所示)，每个机架中安装若干个子架(或称机箱，如图4所示)，每个子架中安插若干块处理板(如图14至图17所示)和子架交换单元。

具体地说，如图2所示，本发明的多标准无线网络控制器包括机架交换单元(RSW)201、子架交换单元(SSW)202、203、网络管理控制处理板(OMCP)2021、2031、呼叫控制处理板(CCP)2022、2032、无线协议处理板(RP)2023、2033、传输协议处理板(TP)2024、2034等。其中的子架交换单元和处理板都是独立的单盘，它们安插在子架背板上设置的板卡槽位中。

多个机架交换单元201之间相互连接，每个机架交换单元201与本机架内的多个子架交换单元202、203相连，用于完成机架之间和本机架内不同子架之间的数据传递和交换。虽然图2中只示出一个机架交换单元201，实际上根据1+1备份的需要，一个无线网络控制器中至少有两个机架交换单元201，其中一个是主用机架交换单元，另一个是备用机架交换单元。实际上，为了组建大容量以太网交换网络，以便构建本发明的多协议无线网络控制器，需要多个子架，因而需要多对机架交换单元。后文将参照图6给出子架数目较多情况下机架交换单元和子架交换单元之间连接关系的示意图。

子架交换单元202、203与各自子架(子架1或子架2)内安插的处理板连接，完成子架内各处理板之间的数据传递和交换，并提供与机架交换单元201之间的数据传递和交换。虽然图2中只示出两个子架，即子架1和子架2，实际上，为组建大容量以太网交换网络，以便构建本发明的多协议无线网络控制器，需要多个子架。后文将参照图5和图6给出每个机架具有三个子架的例子。另外，虽然图2中示出每个子架中只有一个子架交换单元202或203，实际上根据1+1备份的需要，每个子架中有两个子架交换单元，其中一个是主用子架交换单元，另一个是备用子架交换单元。

如图2所示，子架中可以安插四种类型的处理板，即网络管理控制处理板(OMCP)、呼叫控制处理板(CCP)、无线协议处理板(RP)和传输协议处理板(TP)。但是，实际上，一个子架中不必同时安插所有不同类型的处理板。而且，对于某些处理板，如网络管理控制处理板处理板(OMCP)，在整个无线网络控制器中不能多于两块。下面对不同处理板的功能和设置进行详细说明。

网络管理控制处理板(OMCP)2021或2031主要负责系统的启动和配置、与网管系统间的连接和数据传递。为了1+1备份的需要，在整个无线网络控制器1041中，有两块网络管理控制处理板，其中一块是主用网络管理控制处理板，另一块是备用网络管理控制处理板。

呼叫控制处理板(CCP)2022或2032主要负责业务处理与控制，高层信令的处理等。根据实际需要，可以只在一些子架中设置呼叫控制处理板，而在另外的子架中没有呼叫控制处理板。为了N+1备份的需要，在整个无线网络控制器1041中，可以设置N+1块呼叫控制处理板，其中N块是主用呼叫控制处理板，另外一块是备用呼叫控制处理板。

无线协议处理板(RP)2023或2033主要负责无线协议的处理，包括底层的信令流和数据流的处理。根据实际需要，可以只在一些子架中设置无线协议处理板，而在另外的子架中没有无线协议处理板。为了N+1备份的需要，在整个无线网络控制器1041中，可以设置N+1块无线协议处理板，其中N块是主用无线协议处理板，另外一块是备用无线协议处理板。

传输协议处理板(TP)2024或2034负责传输网络接口的控制与处理。由于需要同多个节点-B(基站)相连，需要很多条中继接口线(如E1、T1等)，所以通过复用器204、205将多个低速率的E1(最多63个)变换到STM-1接口，然后连入传输协议处理板(TP)2024或2034。反之亦然(反复用)。根据自动保护切换(APS)的要求，可以对每一块传输协议处理板(TP)2024或2034设置一块备用传输协议处理板(TP)。相对于备用传输协议处理板，另一块传输协议处理板称为主用传输协议处理板。这样，根据自动保护切换(APS)机制，由主用传输协议处理板和备用传输协议处理板的1+1备份结构提供STM-1保护。某些子架(机箱)要求必须将主用传输协议处理板和相应的备用传输协议处理板安插在相邻的板卡槽位中。在整个无线网络控制器1041中，设置N组1+1备份的传输协议处理板，分布在不同的子架中。本发明中，将传输协议处理板的这种备份设置方案称为N×(1+1)备份。

如图2所示，传输协议处理板在外部与核心网、其他无线网络控制器、其站收发台、节点-B等其他网络元件连接，以实现各种相应的空中接口，如Iu/Iub/Iur接口，A/Gb/Abis接口，A/A10/A11/A3/A7/Abis接口等等。

下面说明图2所示的多标准无线网络控制器对电路交换的支持。第二代移动通信系统的基站控制器需要支持的最大爱尔兰容量通常在4000左右，并且主要支持电路业务和部分数据业务。考虑到系统要求支持的E1连接数在200左右，所以在本发明的一种实施方式中，采用每块传输协议处理板(TP)支持16个E1，则总共需要13块传输协议处理板(TP)。再加上交换单元和必要的冗余，则总共不超过20块处理板。将这些处理板分配到两个子架中，上下配置，便使得所有的电路通道都走到同一对基于以太网交换的交换单元上。其余的网络管理控制处理板(OMCP)、呼叫控制处理板(CCP)、无线协议处理板(RP)等也都通过吉比特以太网接口同传输协议处理板(TP)子架上的以太网交换单元相连，组成一个满足电路交换的大容量无线网络控制器。

图3是图2所示的无线网络控制器中应用的机架的结构示意图。如图3所示，标号301示性地表示一个机架。机架中可安装一个或多个子架(又称为机箱)。图3中示出机架301中安装了三个子架，即子架303、303和304。根据实际需要，机架301中安装的子架的数量是不固定的。另外，机架中也可以安装三个以上的子架，而不是象图3所示那样只安装三个子架。因此，机架中实际安装的子架的数量，以及机架本身的数量，均不构成对本发明的限制。

图3中的标号305表示机架301的电源保险、告警盘等，标号306表示风扇，标号307表示电缆/线盘，标号308表示空气导流槽。这些部件与本发明的构思无关，不构成对本发明的限制，因而不予详细介绍。

图4是图3所示的机架中应用的子架的结构示意图。作为一种例子，图4所示的子架可以是符合PICMG 3.1规范的AdvancedTCA机箱，但是不限于此。每个子架的背面设置有背板，背板中预先设置了背板总线，用于提供特定板卡槽位之间的以太网连接。板卡槽位用于接收处理板和子架交换单元。处理板在图4中用标号401表示。这些处理板401可以安插在子架背板上提供的板卡槽位中，从而与背板总线取得连接，进而与其他联网设备连接，交互数据流和控制流。同一子架内各处理板(单盘)可以采用1+1的G比特以太网连接。根据不同厂家生产的子架(机箱)的不同要求，不同种类的处理板401也许可以安插在同一个子架中，也许不可以安插在同一个子架中。这种区别不构成对本发明的限制。

子架中各处理板401之间的数据交换，由子架交换单元(SSW)完成。图4中，标号402示意性地表示子架交换单元(SSW)。根据1+1备份的需要，在同一个子架中安插两个SSW。虽然图4中示出两个SSW安插在子架的同一侧的固定位置(这样便于与上一级交换单元进行连线)，但是不同厂家、不同型号的机箱，有可能要求将主用SSW和备用SSW安插在特定的板卡槽位中，因为只有安插在这些特定的板卡槽位中，SSW才能通过背板上预先设置的星型以太网交换总线与同一子架内的所有处理板相连。另外，为了分别与主用SSW和备用SSW相连，在背板上设置了两条星型以太网总线。SSW在子架中的安插位置不构成对本发明的限制。

不同机架(如图3中的301)以及不同子架(如图3中的302、303、304)之间的数据交换由机架交换单元(RSW)完成(图2中的201)。子架交换单元与机架交换单元之间采用多个吉比特以太网接口或者1个10G比特以太网接口。这种以太网接口可以是光接口，也可以是电接口，取决于距离和价格而定。

机架交换单元201可以设置在图3所示的机架内部或外部，也可以安插在子架背板上设置的板卡槽位中。机架交换单元201的不同设置位置不构成对本发明的限制。

依赖于容量的需求，可以通过在子架中安插更多的处理板(单盘)或者增加更多的子架、乃至更多的机架来灵活地升级和扩充整个无线网络控制器的容量。根据机架交换单元的交换容量和其端口数的限制，可以有两种灵活的多机架组成方案。第一，当子架数较少，比如小于五个时，可以在无线网络控制器中只配置一对主用、备用机架交换单元。第二，当子架数目较多时，比如五个以上子架时，可以在每个机架中设置一对机架交换单元。这样，在整个无线网络控制器中将包括多对主用、备用机架交换单元。为了保证机架交换单元之间连接的可靠性和延迟的一致性，每对机架交换单元之间采用全连接。机架交换单元之间采用10G比特以太网接口。为了提高可靠性，机架交换单元采用1+1备份方式设置。上述两种多机架组成方案示意性地表示在图5和图6中。

图5是子架数目较少情况下交换单元之间连接关系的示意图。假设每个机架可容纳多至三个子架，并且根据无线网络控制器的容量需要五个子架，则图5示意性地表示了这种情况下交换单元之间的连接关系。

如图5所示，无线网络控制器包括两个机架，即机架501和机架502。在机架501中，设置了三个子架。在机架502中，设置了两个子架。根据1+1备份的需要，每个子架中都设置一对子架交换单元(SSW)。为了简化示图，图5中仅示意性地显示了一个子架交换单元(SSW)。由于子架数目较少，则可以在本无线网络控制器中仅设置一对机架交换单元(RSW)。例如，这对机架交换单元(RSW)设置在机架501中最上面的子架中。为了简化示图，图5中仅示意性地显示了一个机架交换单元(RSW)。

如图5所示，机架交换单元(RSW)分别与各个子架交换单元(SSW)连接，组成星型交换网络。该星型交换网络实际上是双星型交换网络。主用机架交换单元与各个主用子架交换单元组成了一个星型交换网络。备用机架交换单元与各个备用子架交换单元组成了另一个星型交换网络。

图5还示出在各个子架中设置了类型相同或不同的处理板。同一子架中的处理板通过子架背板总线与同一子架中的子架交换单元(SSW)也组成了双星型交换网络。

图6是子架数目较多情况下交换单元之间连接关系的示意图。同样假设每个机架可容纳多至三个子架，并且准备构建的无线网络控制器的容量需要九个子架。图6示意性地表示了这种情况下交换单元之间的连接关系。

如图6所示，无线网络控制器包括三个机架，即机架601、机架602和机架603。每个机架中设置了三个子架。根据1+1备份的需要，每个子架中都设置一对子架交换单元(SSW)。为了简化示图，图6中仅示意性地显示了一个子架交换单元(SSW)。由于子架数目较多，可以在本无线网络控制器中设置多对机架交换单元(RSW)。例如，在每个机架中设置一对机架交换单元(RSW)。为了简化示图，图6中仅示意性地显示了每个机架中的一个机架交换单元(RSW)。

如图6所示，每个机架中的机架交换单元(RSW)分别与本机架中各个子架中的子架交换单元(SSW)连接，组成星型交换网络。该星型交换网络实际上是双星型交换网络。主用机架交换单元与各个主用子架交换单元组成了一个星型交换网络。备用机架交换单元与各个备用子架交换单元组成了另一个星型交换网络。

除了与本机架中的各个子架交换单元连接外，一个机架中的机架交换单元还与其他机架中机架交换单元连接。这种连接方式称为全连接，它保证了机架交换单元之间连接的可靠性和延迟的一致性。

为了简化示图，图6中没有示出各个子架内的处理板，但是显然同一子架中的处理板通过子架背板总线与同一子架中的子架交换单元(SSW)也组成了双星型交换网络。

图7是将本发明的多标准无线网络控制器用作UMTS系统中的无线网络控制器的示意图。图7中虚线框表示的部分为无线网络控制器，它适用于W-CDMA(UMTS FDD)、UTRA TDD(UMTS TDD HCR)或TD-SCDMA(UMTS TDD LCR)系统。

标号701表示网络管理控制处理板，在其上运行网管代理、系统配置等任务。标号702表示呼叫控制处理板，在其上运行呼叫控制处理、各个接口(包括空中接口的高层信令和无线资源管理算法等)。标号703表示无线协议处理板，在其上运行无线帧协议和数据流相关的处理任务。标号704表示传输协议处理板，在其上运行传输接口的终结以及外部数据流到无线网络控制器内部数据流的变换。通过传输协议处理板704，无线网络控制器还同另外的无线网络控制器(RNC)705、节点-B706、移动交换中心(MSC)707以及通用分组无线业务(GPRS)业务支持节点(SGSN)708等网络设备节点相连。

图8是将本发明的多标准无线网络控制器用作GSM/GPRS/EDGE系统中的基站控制器的示意图。图8中虚线框表示的部分为基站控制器，它适用于GSM/GPRS/EDGE(改进数据率GSM服务)系统。

标号801表示网络管理控制处理板，在其上运行网管代理、系统配置等任务。标号802表示呼叫控制处理板，在其上运行呼叫控制处理、各个接口(包括空中接口的高层信令和无线资源管理算法等)。标号803表示无线协议处理板，在其上运行数据平面上的无线帧协议和数据流相关的处理任务。标号804表示传输协议处理板，在其上运行传输接口的终结以及外部数据流到基站控制器内部数据流的变换。传输协议处理板804与交换单元一起完成电路平面上的业务。通过传输协议处理板804，基站控制器还同基站收发台(BTS)805、移动交换中心(MSC)806以及通用分组无线业务(GPRS)业务支持节点(SGSN)807等网络设备节点相连。

图9是将本发明的多标准无线网络控制器用作CDMA系统中的无线网络控制器(又称基站控制器)的示意图。图9中虚线框表示的部分为基站控制器，它适用于IS 95 CDMa/CDMA 2000系统。

标号901表示网络管理控制处理板，在其上运行网管代理、系统配置等任务。标号902表示呼叫控制处理板，在其上运行呼叫控制处理、各个接口(包括空中接口的高层信令和无线资源管理算法等和)。标号903表示无线协议处理板，在其上运行数据平面上的无线帧协议和数据流相关的处理任务。标号904表示传输协议处理板，在其上运行传输接口的终结以及外部数据流到基站控制器内部数据流的变换。传输协议处理板904与交换单元一起完成电路平面上的业务。通过传输协议处理板904，基站控制器还同基站收发台(BTS)905、移动交换中心(MSC)906以及分组数据服务节点(PDSN)907等网络设备节点相连。

下面讨论本发明的无线网络控制器中不同种类处理板的实现方法。在硬件方面，本发明的处理板遵守两条原则。第一，处理板符合PICMG3.0/PICMG 3.1规范。第二，处理板由通用母板和实现不同功能的子板组成，以获得更大灵活性、更大可扩展性和更低的运费。这里的母板和子板都是商用现货供应(COTS)产品。

图10是符合PICMG3.0规范的AdvancedTCA板的结构示意图。该板的尺寸为8U，即高度为322.25毫米，深度(宽度)为280毫米。靠左侧的边是板的前面板，靠右侧的边是板的后面板。板面分三个区，即作为电源分配和系统管理区的Z1区、作为数据传输区的Z2区和作为后部I/O访问区的Z3区。图10中的A1、A2、K1、K2是校正和键组件。

图11是可用于实现本发明的不同处理板的通用母板的结构示意图，它具有图10所示的AdvancedTCA板的结构。标号1101表示以太网交换单元，标号1102表示母板管理控制器(BMC)，标号1103表示通用微处理器(MPU)，标号1104表示DC/AC转换器，标号1105表示Z3区，标号1106表示Z2区，标号1107表示Z1区，标号1108至1111各自表示一块PMC/PrPMC(Processor PCI Mezzanine Card)卡。

通用MPU 1103用作整个通用母板的系统控制单元。PMC/PrPMC卡1108-1111用作呼叫控制处理板(CCP)、无线协议处理板(RP)、传输协议处理板(TP)或者网络管理控制处理板(OMCP)的处理单元。各PMC/PrPMC卡是模块化子卡，易于扩展和定制，从而使各处理板的成本降低，并且可以灵活地配置。

DC/AC转换器1104从外界获得-48伏的双输入直流电压，向板卡上的部件输出不同的电压，如+5伏直流电压、+3.3伏直流电压、+2.5伏直流电压、+1.8伏直流电压、+1.5伏直流电压、+1.2伏直流电压等。

在图11所示的母板中，使用基于工业标准的智能平台管理接口(IPMI)，用于监视、报警和热交换(swap)。从而，可以快速诊断和修复故障，易于与网络管理控制处理板套件集成。

图12是图11所示的通用母板上的母板管理控制器(BMC)1102的硬件体系结构示意图。母板管理控制器(BMC)1102可以是硬件和/或固件。标号1201表示母板上的IPMI设备。标号1202和1203以举例方式表示PMC卡上的IPMI设备。标号1204表示母板内部的IPMB总线。

母板管理控制器1102监视本地板卡部件上的IPMI设备报告的所有故障，监视温度，维护母板ID，并且根据所监测的值检查整块母板的状态是否正常。母板管理控制器1102经过子架背板上的两条IPMB总线与机架管理控制器交换数据。母板管理控制器1102与机架管理控制器之间的通信遵守AdvancedTCA定义的标准协议(IPMIV1.5/PICMG2.9)。

图13是图11所示的通用母板上的以太网交换单元以及通用MPU单元的硬件体系结构示意图。通用MPU单元1103包括通用MPU(微处理器)1301(例如Intel体系结构的MPU)和PCI桥1302，它执行PCI总线的仲裁功能。这里PCI总线例如是66MHz的64位总线。以太网交换单元1101包括交换核心1303和1000-CX物理层接口PHY1304，用于执行网络接口功能。

图14是基于图11所示的母板实现的呼叫控制处理板/网络管理控制处理板的结构示意图。

呼叫控制处理板实现陆地控制平面上的呼叫控制功能子系统和数据传输功能子系统协议(SCCP/MTP3b/SSCOP栈，ALCAP)。图14中使用四块PrPMC卡安装在通用母板上一起实现呼叫控制处理板。如图14中所示，PrPMC卡1401、1402、1403、1404用于处理呼叫控制处理，是非统治(non-monarch)型子卡。也就是说，PrPMC卡仅对其自身进行控制，而不对母板上的其他单元进行控制。

网络管理控制处理板实现无线网络控制器的网络控制控制子系统的主要部分。特别是，它与OMC(操作维护控制)进行接口，用于RNC软件/局数据下载和CORBA(公共对象请求代理体系结构)请求/响应/通知处理。

网络管理控制处理板与呼叫控制处理板类似，只是网络管理控制处理板需要一块安装在处理板上的至少20GB的硬盘，用于数据备份。另外考虑到网络管理控制处理板不需进行更多的分布数据处理，所以在网络管理控制处理板中只使用三块PrPMC卡(例如1401、1402、1403)。另外，使用一块存储型PMC卡(以替换图14中的PrPMC卡1404)，用于数据备份。这里的存储型PMC卡例如是Ramix公司制造的PMC硬盘模块。

图15和图16是基于图11所示的母板实现的传输协议处理板的结构示意图。传输协议处理板实现数据传输功能子系统的低层：ATM和AAL2/AAL5。另外，它将无线网络控制器的内部以太网与外部STM1链路桥接起来。E1/E3物理线路经外部复用器(ADM)终结后，通过SDH(VC12/STM1或VC3/STM1)连接到传输协议处理板。采用PMC卡实现传输协议处理板的功能块，比如在ATM上的反向多路复用(IMA)、网络处理、成帧器和自然保护切换(APS)。

有两种硬件方案来实现传输协议处理板，分别示于图15和图16。图15中使用了四块单宽PMC卡实现数据传输协议的功能块，图16中使用了两块双宽PMC卡实现数据传输协议的功能块。这些情况下，PMC卡是自开发型板卡。

图17是基于图11所示的母板实现的无线协议处理板的结构示意图。在母板上使用了四块PMC卡实现无线协议的处理，包括底层的信令流和数据流的处理。例如，在UMTS系统中，这些PMC卡作为ULL(UMTS低层)模块，实现UMTS Uu接口上的低层协议(PDCP/RLC/MAC)以及陆地Iub/Iur FP和Iu UP协议。另外，这四块PMC卡实现Iu-PS用户平面上的数据传输子系统协议(GTP-U/UDP/IP)。当然，如果将本发明的无线网络控制器用于UMTS之外的系统，同样可以用PMC卡实现相应的无线协议。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域内熟练的技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (14)

1.一种用于移动通信系统的无线网络控制器，其特征在于包括：

至少一块网络管理控制处理板，用于启动和配置所述无线网络控制器，并向/从一个网络管理系统发送/接收管理控制数据；

多块呼叫控制处理板，用于处理和控制业务，并处理高层信令；

多块无线协议处理板，用于处理无线协议，并处理底层信令流和数据流；

多块传输协议处理板，用于控制和处理传输接口，完成所述无线网络控制器的内部数据流和外部数据流之间的变换；

多个子架交换单元，每个子架交换单元分别与所述至少一块网络管理控制处理板、所述多块呼叫控制处理板、所述多块无线协议处理板和所述多块传输协议处理板中的一组处理板连接，根据以太网层2交换技术，为所述一组处理板提供数据传递和交换；

至少一个机架交换单元，每个机架单元分别与所述多个子架交换单元中的一组子架交换单元连接，根据以太网层2交换技术，为所述一组子架交换单元提供数据传递和交换。

2.根据权利要求1的无线网络控制器，其特征在于所述至少一个机架交换单元的每两个机架交换单元之间通过以太网接口连接在一起。

3.根据权利要求1的无线网络控制器，其特征在于还包括：

多个子架，在每个所述子架的背板上设置多个板卡槽位和至少一条背板总线，所述至少一块网络管理控制处理板、所述多块呼叫控制处理板、所述多块无线协议处理板、所述多块传输协议处理板和所述多个子架交换单元分布在所述多个子架中，并安插在相应子架的背板上设置的板卡槽位中。

4.根据权利要求3的无线网络控制器，其特征在于所述多个子架交换单元的每个子架交换单元与所述子架交换单元为其提供数据传递和交换的所述一组处理板安插在相同子架中，并通过所述相同子架的背板总线连接。

5.根据权利要求1的无线网络控制器，其特征在于所述多个子架交换单元分为两组，其中一组是主用子架交换单元，另一组是备用子架交换单元，一对主用子架交换单元和备用子架交换单元连接到相同的一组处理板。

6.根据权利要求1的无线网络控制器，其特征在于所述至少一个机架交换单元至少包括一对主用机架交换单元和备用机架交换，一对主用机架交换单元和备用机架交换单元连接到相同的一组子架交换单元。

7.根据权利要求1的无线网络控制器，其特征在于所述网络管理控制处理板包括一块备用网络管理控制处理板。

8.根据权利要求1的无线网络控制器，其特征在于所述多块传输协议处理板包括一组主用传输协议处理板和一组备用传输协议处理板，一对主用传输协议处理板和备用传输协议处理板连接到相同的子架交换单元。

9.根据权利要求1的无线网络控制器，其特征在于所述多块呼叫控制处理板包括一块备用呼叫控制处理板。

10.根据权利要求1的无线网络控制器，其特征在于所述多块无线协议处理板包括一块备用无线协议处理板。

11.根据权利要求1的无线网络控制器，其特征在于所述无线网络控制器用作UMTS系统中的无线网络控制器。

12.根据权利要求1的无线网络控制器，其特征在于所述无线网络控制器用作GSM/GPRS/EDGE系统中的基站控制器。

13.根据权利要求1的无线网络控制器，其特征在于所述无线网络控制器用作S95 CDMA/CDMA 2000系统中的基站控制器。

14.根据前述任一权利要求的无线网络控制器，其特征在于所述至少一块网络管理控制处理板、所述多块呼叫控制处理板、所述多块无线协议处理板和所述多块传输协议处理板中的每一块包括：

通用母板；和

安装在所述母板上的、用于实现相应处理功能的子卡。

Images