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1、RNC设备设计体系介绍 2012年7月系统架构 硬件构成 RNC系统的硬件均按功能进行模块化设计,模块之间采用统一的标准接 口,为以后的系统扩容、增加新功能和设备维护等提供方便。 RNC系统采用了通用硬件平台,通过在其上运行相应的软件,实现 RNC的功能。 根据系统模块化设计的原则,RNC硬件系统分为五大模块,即: ATM信元交换模块(ACSM) 接入子模块(AM) 业务处理模块(TPM) 网同步子模块(NSM) 中央控制子模块(CCM) 另外,为了进行本地操作维护与管理,在RNC系统中设立一个本地操作 维护终端(LMT)和告警箱(ABOX)。 软件构成 RNC产品软件系统的主要功能包括:基站
2、系统的资源控制(无线资源、 交换网络资源、SDU资源、数据协议转换资源、基站接口终端资源),呼叫 控制,移动性管理,广播控制,分组数据传送控制及电路数据传送控制。 RNC产品软件系统的功能划分:分为高层信令处理子系统(HSPS)、 RRM子系统(RRM)、业务处理子系统(TPSS)、传输网络子系统(TNSS)、操 作维护子系统(OAMS)、通用平台子系统(CPSS)。系统架构-硬件组成RNC系统的硬件体系结构下图所示。系统架构-逻辑构成说明:1,图中绿色和蓝色 表示具备主备用关系 的单板,其中绿色表 示主用单板,蓝色表 示备用单板;2,粉色表示是具有 独立关系的单板;3,白色表示具备共 享关系
3、的单板。ATM信元交换模块(ACSM ) ATM信元交换模块(ACSM) ACSM模块是RNC的交换核心,设计吞吐量为5Gbps,对外呈现 标准的ATM接口,支持单模和多模两种方式,可以采用单模或多模光 纤连接;采用独立结构设计,从而在实现上,既可采用已开发完成的 5Gbps ATM交换模块,亦可OEM第三方产品。 ACSM模块主要完成各子系统间互连和信息交换,在系统中起业 务疏通和调度作用。通过系统加载配置或使用控制台动态配置,在该 子系统与其它子系统之间建立PVC连接,传送系统内的信令信息和业 务信息,实现基于VP/VC的ATM交换。 ACSM模块的硬件主要由ATM核心交换板(ACSA)、
4、STM-1线 路接口板(SLIA)和ATM核心交换子系统背板(ASBP)组成。 核心交换板为主备用冗余结构设计,采用无阻塞、无丢失、自选 路由的共享存储器方式实现;其交换矩阵为88结构,每端口支持 622Mbps速率,总交换吞吐量为5Gbps。 ACSM模块与CCM模块之间提供带外以太网和带内STM-1 ATM 通信方式,可以在带外通信建立后配置或通过局数据配置直接建立带 内通信链路。核心交换板除完成交换功能外,还完成子系统的控制和时钟处理 、驱动功能。子系统控制包括主备用核心交换板的切换、子系统内通 信控制以及维护管理等功能;时钟处理、驱动功能是指将网同步子系 统产生的时钟分配到线路接口板。
5、 线路接口板主要完成物理层和ATM层功能,提供ATM信元交换 模块与其它子系统之间的STM-1 ATM光纤物理连接;其ATM层功能 包括通用流量控制、信元头产生/提取、VPI/VCI转换、信元复接/分接 以及业务量统计和优先级管理等功能。ACSM模块提供8块线路接口 板,每板提供4条STM-1接口,总共可以提供32条STM-1 ATM接口。 根据系统的不同需求,可以设计不同端口数和不同端口速率的线路接 口板。 ATM信元交换模块背板提供板间信号通道和单板供电等功能, 采用分布式单板模块电源供电。背板信号线分为三种,一种是主备核 心交换板与各线路接口板之间传递业务信息的数据总线,实际上是一 种点
6、到点连接,每个线路接口板提供两组数据线,分别连接主/备核心 交换板;第二种是板间通信的HDLC总线,与子系统内所有电路板连 接,传递控制、接续和告警维护信息,采用双HDLC总线方式实现; 第三种是主/备核心交换板之间的控制总线,完成相互间的状态监视、 故障指示和切换控制等功能。ATM信元交换模块(ACSM )接入子系统(AM)接入子系统(AM) 接入子系统主要完成Node B、相邻RNC至本RNC的接入和本 RNC接入到MSC,实现物理层的复用分离和ATM层的复接分接。 该子系统具有业务端口收敛的作用,通过该子系统可以将若干低 速(低负荷)的物理端口汇聚成高负荷的155M物理端口,从而达到 扩
7、展ACSM模块的物理端口数,有效提高其带宽利用率的目的,使系 统具有较强的接入能力。 接入子系统在硬件实现上分为STM-1光接口接入和E1 IMA电接 入,每个机框由两块模块接入控制板(MACA)和16块ATM反向复用 板(IMAA)或光线路接口板(OLIA)组成,物理上支持各功能板独 立组成系统,同时可支持两种接入板混插、混用。 在接入子系统中,MACA完成核心控制功能,通过与CCM模块 之间建立PVC连接,接受CCM的控制。在硬件设计上支持两块MACA 板互为主备用方式,亦可工作于负荷分担方式,目前系统采用的是负 荷分担方式工作,实现对子系统的控制和操作维护功能,同时完成用 户业务信息的复
8、接分接功能。MACA的实际工作方式受CCM模块直接 控制,其硬件电路可以报告工作状态,但不可主动控制其状态切换。 当接入子系统作为远端接入设备使用时,两块MACA互为主备用工作 。MACA板还具有时钟信号接收、分配和驱动功能,为机框内各功 能板提供正常工作所需的各种时钟信号。为了提高系统方案的灵活性 ,MACA板一定要具有交换功能。 在接入子系统中,根据业务量的不同,每个MACA板通过一条或两 条STM-1连接到ACSM模块,即要求MACA板支持两个光接口。同时,由 于设计上每个机框可以配置16块IMAA板或16块OLIA板,也可以混合配 置,而两种接口板可以提供的带宽不同。因此,系统应根据提
9、供不同 接口时的带宽需求,配置相应数量的电路板。即每机框最大可提供64 路STM-1或128路E1 IMA接口,其总带宽不超过300Mbps。 采用STM-1接入方式时,为保证业务的分担传输和信令的备份保 护传输,可以为每个Node B提供2条位于不同OLIA板上的155M端口, 分成2组传输,起到链路保护作用。 E1 IMA接入完成2条(也可以只配置1条,由业务带宽决定)155M ATM接口到多条E1 IMA ATM接口的复接分接功能,由两块MACA板和16 块IMAA板组成,每块MACA板完成对16块IMAA板的控制和业务接入,负 荷分担方式工作时仅控制8块IMAA板。每块IMAA板提供8
10、条E1 IMA接口 ,8条E1可以分成1至8组使用。 采用E1 IMA接入方式时,为保证业务的分担传输和信令的备份保 护传输,可以为每个Node B提供位于不同IMAA板上的2条以上的E1, 分成2组传输,起到链路保护作用。接入子系统(AM)业务处理子系统(TPM)业务处理子系统(TPM)业务处理子系统主要完成RNC设备的信道处理、语音处理和分组处理功能 。该子系统包括模块接入控制板(MACA)和通用功能板(GFPA)两种电 路板。两块MACA板硬件上支持主备或负荷分担方式工作,目前系统采用的是 负荷分担方式工作,完成模块的管理功能、复接/分接功能以及STM-1 ATM接 入功能,每板可接入两
11、条STM-1光接口;GFPA板完成由Iub/Iur接口来的 AAL2和AAL5信元的分拆,通过软件(或硬件)方式实现,即在version 1版 本由CPU完成AAL2信元的SAR层处理和AAL5信元的适配处理,在后期版本 采用FPGA实现AAL2信元的拆装。GFPA同时完成VPI/VCI以及CID的影射和 重新分配,既可分拆单CID信元,亦可分拆多CID信元。在TPM模块还需处理业务相关的协议,包括RLC、MAC-c/sh、Iub-FP、 Iur-FP、MAC-d、DHO、PDCP、GTP-U、SABP、UDP/TCP、IP等,分别 采用DSP和CPU实现。TPM模块处理后需要送往MSC的话音
12、和电路数据信息,重新影射VPI/VCI ,添加CID,组成AAL2信元,送往Iu-CS接口。如是分组数据,则以AAL5信 元采用PVC连接形式通过Iu-PS接口送往SGSN/GGSN。处理子系统中的MACA板完成与接入子系统中相同的功能,即核心 控制功能,实现对子系统的控制和操作维护功能,同时完成用户业务 信息的复接分接功能。每个MACA板提供16组LVDS链路,可以接入16块 功能板。MACA板还具有时钟信号接收、分配和驱动功能,为机框内各 功能板提供正常工作所需的各种时钟信号。GFPA板完成信元适配和协议处理,采用相同的控制母板,承载 DSP和750两种子板。根据对750CPU和DSP处理
13、能力的评估,GFPA板作 为信道处理板、语音处理板和分组处理板使用时,相应的处理性能、 指标要求如下:业务处理子系统(TPM)业务处理子系统(TPM)(1)信道处理板 单板支持16个小区的业务信道BMC、RLC、MAC-c/sh、CCH-FP等相关协议处 理;实现rSDU功能时处理Iur-FP协议;(暂定) 单板包吞吐量:501648=38400包/秒(包长100Byte) 单板业务吞吐量:384kbps16212Mbps 单框业务吞吐量:12Mbps16=192Mbps (2)语音处理板 单板支持512语音信道PDCP、RLC、MAC-d、DCH-FP、Iu-UP等相关协议处理 ; 单板包吞
14、吐量:50512=25600包/秒(包长100Byte) 单板业务吞吐量:12.2kbps512212.5Mbps 单框业务吞吐量:12.5Mbps16=200Mbps (3)分组处理板 单板支持128分组信道GTP-U、SABP、UDP/TCP、IP等相关协议处理; 单板包吞吐量:12.5128=1600包/秒(包长100Byte) 单板业务吞吐量:30kbps128211.5Mbps 单框业务吞吐量:11.5Mbps16=184Mbps网同步子系统(NSM)网同步子系统(NSM)网同步子系统是主要实现主从同步,为RNC设备各子系统提供正常工 作所需的各种时钟信号。系统中的主时钟可以四种方式
15、同步:同步于MSC设备:从连接至MSC的ATM链路上提取时钟,实现主从同步;同步于GPS系统:接收GPS时钟作为外接时钟源,实现主从同步;同步于BITS系统:接收BITS系统提供的2MHz时钟,实现主从同步;自由运行:RNC系统内设置高稳定度的时钟振荡器,独立运行,向系统提 供稳定可靠的工作时钟。NSM模块由基准时钟接口板(RCIA)、GPS同步板(GPSA)、时钟同 步板(SYNA)和时钟分配板(CKDA)等组成。RCIA板接收外部输入的时钟 参考源,可接收AM模块提取的2.048MHz参考时钟或ACSM模块提取19.44MHz 参考时钟,也可跟踪BITS系统时钟;GPSA接收GPS系统时钟
16、。RCIA对输入 的时钟进行选择分配,为同步锁相板提供同步跟踪源。SYNA板完成网同步 的数字锁相功能,为主备方式工作,输出为经锁相同步后的高稳定度时钟 。CKDA板接收SYNA板的输出时钟,进行分频驱动,输出40.96秒同步信号 、19.44MHz、32.768MHz和FCK时钟信号,供给设备内的其他子系统作为其 工作时钟。这些时钟以差分信号的形式,通过带有屏蔽层的双绞线传输。 所有时钟信号从机框背板引出,只输出到各机框中的MACA板,由MACA板再 向机框内的其他板卡分配。根据系统结构设计,GPSA和RCIA板占用相同的物理位置,即在系统配 置中支持如下方式:(1)配置两块GPSA板,主备用冗余工作。(2)配置两块RCIA板,主备用冗余工作。(3)配置GPSA和RCIA板各一块,相互间独立工作。网同步子系统以四种方式工作:(1)快捕开机后首先进入快捕工作方式,使用快速的时间参数来使锁相环路迅 速捕捉到外同步基准时钟的频率变化。(2)正常(跟踪)由快捕工作方式自动转入正常工作方式,时钟的输出信号受外同步基 准的控制,使得时钟输出信号的长期频率