專利名稱：基站及其實現(xiàn)方法和基站測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)領(lǐng)域，尤指一種基站及其測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著軟件技術(shù)和處理器處理能力的進(jìn)步，如何充分利用處理器的處理能力，使用軟件代替硬件實現(xiàn)特定處理，越來越被人們關(guān)注。使用軟件方法實現(xiàn)的優(yōu)越性在于能降低硬件成本，同時能夠定制網(wǎng)絡(luò)功能，提供豐富業(yè)務(wù)。由于IP技術(shù)在軟件實現(xiàn)方面，相對于傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)絡(luò)和ATM網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出的絕對優(yōu)勢，因此人們預(yù)計下一代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將是全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)。
傳統(tǒng)無線基站通?；陔娐方粨Q和ATM交換技術(shù)實現(xiàn)，不同基站基于不同的軟硬件，軟硬件復(fù)雜。這造成測試過程復(fù)雜煩瑣，甚至部分測試項目難于測試。同時傳統(tǒng)基站依賴于專用硬件平臺，網(wǎng)絡(luò)接口是各制造廠商的自定義接口，在基站層次上不能實現(xiàn)互連互通。
第二代基站使用TDM方式實現(xiàn)基站與網(wǎng)絡(luò)的接口，TDM方式也稱為電路交換方式。第二代基站包含全球移動通信系統(tǒng)GSM、碼分多址移動通信系統(tǒng)CDMA，以及某些數(shù)字無線接入通信系統(tǒng)。
GSM系統(tǒng)是FDM和TDMA結(jié)合的無線通信系統(tǒng)。由于共用無線網(wǎng)絡(luò)資源，必須使用多址技術(shù)使眾多用戶共用公共頻段。時分多址TDMA，是指在一個無線載波上，將信道按時間加以分割，各信號按順序占用某一時間間隙(時隙)，以不同的時隙實現(xiàn)通信。即多路信號利用同一個信道在不同時間各自獨(dú)立地傳送。與TDMA技術(shù)相比，碼分多址CDMA是以不同的代碼序列實現(xiàn)通信，通過不同的碼序列實現(xiàn)的多址。CDMA系統(tǒng)單個信道的容量與擴(kuò)頻算法好壞、空間干擾大小、頻帶寬度都有直接關(guān)系。CDMA不象FDMA、TDMA那樣把用戶信息從頻率和時間上進(jìn)行分離，CDMA可在一個信道上同時傳輸多個用戶的信息。
GSM每個載頻帶寬為200KHz，載頻所在的頻段也稱為“頻點(diǎn)”。在900M和1800M兩個頻段范圍內(nèi)分別可容納124和374個載頻，這兩個頻段范圍的總帶寬則分別為25MHz和75MHz。每個基站為一個小區(qū)，通常每個小區(qū)使用幾個頻點(diǎn)，以滿足通信需求。
GSM的FDM有兩個含義，第一個含義是，不同頻點(diǎn)使用不同的頻率，相鄰小區(qū)通過使用不同的頻點(diǎn)能防止產(chǎn)生頻率干擾；第二個含義是，即使在一個頻點(diǎn)上，上行和下行信號也處于不同的頻率。如900MGSM基站下行頻率范圍為935～960MHz，而上行頻率范圍為890～915MHz，因此同一個頻點(diǎn)的上行和下行頻率相差45MHz。通過頻率區(qū)分頻點(diǎn)和上行下行，能避免互相干擾。GSM單個載頻以時間分割實現(xiàn)多址，每載頻提供8個信道，即無線口TDMA幀結(jié)構(gòu)中包含8個時隙。
GSM基站通過一條E1線連接到基站控制器BSC，語音、用戶數(shù)據(jù)、信令、維護(hù)分別使用不同E1時隙傳送。E1通信接口包含0～31時隙，通常第31時隙是維護(hù)鏈路，而其它時隙為信令鏈路和用戶語音、用戶數(shù)據(jù)。全速率用戶語音占用一條16Kbit子時隙(4條語音占用一路64K時隙)，半速率語音占用一條8Kbit子時隙(8條語音占用一路64K時隙)，用戶數(shù)據(jù)占用一條或多條語音時隙。
GSM基站中使用不同時隙區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)，其核心交換方法是TDM交換。這種交換方法與ATM交換和以太網(wǎng)交換相比的缺點(diǎn)在于交換容量小、速率低、控制方法復(fù)雜、實現(xiàn)成本較高(因為需使用專用部件)。
如圖1所示，一個GSM系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)組成，即操作維護(hù)中心(操作支持子系統(tǒng)OSS)、基站子系統(tǒng)(BSS)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)?；咀酉到y(tǒng)BSS通過無線口與移動臺相連，負(fù)責(zé)無線發(fā)送接收和無線資源的管理。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS是整個系統(tǒng)的核心，它對GSM移動用戶之間及移動用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著交換、連接與管理的功能。完成呼叫處理、通信管理、移動管理、部分無線資源管理、安全性管理、用戶數(shù)據(jù)和設(shè)備管理、計費(fèi)記錄處理、公共信道信令處理和本地運(yùn)行維護(hù)等。NSS中的歸屬位置寄存器HLR、鑒權(quán)中心AUC完成數(shù)據(jù)庫管理、移動應(yīng)用部分事務(wù)處理和協(xié)議處理功能。NSS中的拜訪位置寄存器VLR是實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。它負(fù)責(zé)存儲并管理當(dāng)前活動在MSC/VLR區(qū)域的移動用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)，并提供用戶安全性管理功能。操作支持子系統(tǒng)OSS完成移動用戶管理、移動設(shè)備管理、系統(tǒng)的操作與維護(hù)。
GSM系統(tǒng)是一個龐大而完備的系統(tǒng)。GSM系統(tǒng)需要大量設(shè)備互相連接，所有設(shè)備正常運(yùn)作才能完成相應(yīng)的功能。因此，其不可避免地具有如下缺點(diǎn)1、整個通信系統(tǒng)非常復(fù)雜，測試難度大。測試中必須搭建復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并借助昂貴的專用儀器才能對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行測試。
2、系統(tǒng)使用電路交換平臺，數(shù)據(jù)傳輸?shù)男实?，不適合于數(shù)據(jù)通信應(yīng)用。
3、基站和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的實現(xiàn)方法復(fù)雜，硬件成本和開發(fā)成本高。
4、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備龐大，需要專門的機(jī)房等基礎(chǔ)設(shè)施，用戶投資大。
5、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備太多，要求用戶必須進(jìn)行專門的維護(hù)。建立小規(guī)模私用無線網(wǎng)絡(luò)成本非常高，一般單位如公安、電力、政府、學(xué)校等難于使用這種技術(shù)，建立無線通信專用網(wǎng)絡(luò)。
第三代移動通信在八十年代被提出，它提供包括圖像、數(shù)據(jù)等移動多媒體業(yè)務(wù)。第三代移動通信相對二代的最重要特點(diǎn)是提供中高速的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。第三代基站使用ATM交換技術(shù)。
當(dāng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率低于64K時，可通過適配或轉(zhuǎn)換方法，將分組數(shù)據(jù)流填充到E1電路中的某個時隙，通過電路交換實現(xiàn)簡單分組功能。第二代移動通信系統(tǒng)正是這樣實現(xiàn)分組交換功能。但當(dāng)分組速率進(jìn)一步提高時，使用電路交換實現(xiàn)分組交換變得非常復(fù)雜。因此第三代基站通常建立在ATM交換平臺基礎(chǔ)上，通過使用不同信道編碼部分，來實現(xiàn)不同無線口制式基站。
第三代基站的無線口制式包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。在無線口上下行頻率的分配上，W-CDMA和CDMA2000采用與GSM類似的方式，上行和下行使用不同頻率，稱為頻分雙工方式(FDD)。而TD-SCDMA上行和下行通信均使用相同頻率，稱為時分雙工方式(TDD)。
ATM異步傳輸模式(ATMAsynchronous Transfer Mode)是通過信元來承載上層業(yè)務(wù)，通過信元交換實現(xiàn)業(yè)務(wù)交換，ATM能承載語音、低速數(shù)據(jù)等各種通信業(yè)務(wù)，ATM適配層AAL能提供各種業(yè)務(wù)的適配。第三代基站通常使用AAL2適配語音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，使用AAL5適配信令和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
第二代基站使用時隙交換方法交換語音和信令。在語音適配到ATM信元后，可以通過信元交換方式實現(xiàn)語音交換。第三代基站必須通過AAL2適配才能保證語音的質(zhì)量，否則將產(chǎn)生問題。這是因為如果直接將單條語音連接的報文直接打包到ATM信元，則針對相應(yīng)連接的ATM打包拆包延時很大。舉例來說對于一條64Kbit/s連接，每秒傳送8000字節(jié)，而每個ATM信元包含48個字節(jié)(去掉指針后的凈荷為47字節(jié))，打包拆包的總延時時間為47/8000＝0.00587秒0.00587秒*2*1000＝11.75毫秒對于16K的低速語音連接，延時時間將增加4倍，達(dá)到40～50毫秒。對于語音通信來說，這是不可容忍的。
但如果將高速連接進(jìn)行ATM打包和拆包，延時就很小。如對于2.048Mbps的連接進(jìn)行打包拆包，延時相對64Kbps降低32倍，只有不到0.5毫秒。帶寬越高，則信元打包拆包延時越小。帶寬足夠高時信元打包和拆包的時間可以忽略。
使用AAL2方法，相當(dāng)于將多條低速連接組合為高速連接后，再進(jìn)行ATM信元的打包和拆包。這樣信元的打包拆包延時非常小，所以能保證低速語音連接的通信質(zhì)量，確保低傳輸時延和時延抖動。
AAL2的重要特性是在信元中引入微信元的概念，微信元長度不固定，比起固定長度的信元來，更具靈活性。但靈活性也帶來復(fù)雜性，在實現(xiàn)微信元的交換時，必需對信元重新進(jìn)行拆分和組裝。關(guān)于WCDMA陸地網(wǎng)語音業(yè)務(wù)承載的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議規(guī)定，接入網(wǎng)將壓縮語音業(yè)務(wù)封裝在AAL2中，經(jīng)核心網(wǎng)設(shè)備交換和傳輸后，最終到達(dá)目的地。
如圖2所示為將多條語音連接通過AAL2方法適配到ATM信元的方法。由圖2可見三個分別為19、18、22字節(jié)長數(shù)據(jù)單元，加上分組頭成為微信元。微信元再裝入ATM信元凈荷域，設(shè)置好指針(STF)后進(jìn)行傳送。
但使用ATM AAL2技術(shù)實現(xiàn)業(yè)務(wù)傳送，因為相應(yīng)適配方法需要硬件參與，造成硬件復(fù)雜、成本高。同時相應(yīng)適配方法和信元交換控制方法復(fù)雜、配置麻煩，易出錯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基站及其測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中因基站交換平臺利用電路交換平臺而造成的設(shè)計復(fù)雜、成本高的缺點(diǎn)。
為解決上述問題，本發(fā)明提供如下的解決方案一種基站實現(xiàn)方法，其特征在于用以太網(wǎng)作為基站的交換平臺，將多路低速語音或數(shù)據(jù)報文進(jìn)行打包和拆包，利用IP方式承載報文，從而達(dá)到將IP技術(shù)應(yīng)用于基站的目的。
一種將語音或數(shù)據(jù)報文進(jìn)行打包和拆包的方法，所述的語音或數(shù)據(jù)報文為多路且低速的語音或數(shù)據(jù)，包括下列步驟A)將原始的復(fù)數(shù)路語音或數(shù)據(jù)報文進(jìn)行第一次打包，形成對應(yīng)的復(fù)數(shù)個子包；B)將上述復(fù)數(shù)個子包打包到一個IP報文中；
C)將所述IP報文進(jìn)行傳輸；D)接收側(cè)將上述報文還原。
所述子包至少包括子包頭ID和字節(jié)數(shù)兩個字段；所述IP報文至少包括IP報文頭和復(fù)數(shù)個區(qū)段，每一個區(qū)段分別對應(yīng)一個子包。
本發(fā)明提供一種基站，包括復(fù)數(shù)個載頻模塊，每個載波模塊對應(yīng)于基站的一個載頻，每個載波模塊擁有獨(dú)立的IP地址；所述載頻模塊包括中頻處理模塊、時鐘處理模塊和射頻處理模塊，分別完成無線口的中頻處理、時鐘處理和射頻處理功能，其特征在于還包括有通用處理器、語音處理模塊和信道編解碼模塊，所述通用處理器從以太網(wǎng)口接收IP報文，轉(zhuǎn)發(fā)給語音處理模塊；語音處理模塊和信道編解碼模塊解開打包后的IP報文，形成多條語音連接/數(shù)據(jù)連接的業(yè)務(wù)報文，并將這些語音連接/數(shù)據(jù)連接的業(yè)務(wù)報文適配成無線口傳送所要求的格式，在相反的方向上，則是將無線口傳來的多條低速語音/數(shù)據(jù)連接的業(yè)務(wù)報文打包成IP報文。所述時鐘處理模塊采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和本地時鐘系統(tǒng)來提供標(biāo)準(zhǔn)時鐘。
所述基站具有以太網(wǎng)口，通過以太網(wǎng)口與基站的測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連接。
所述基站具有傳輸適配單元，通過傳輸適配單元與基站的測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連接。
所述的基站直接通過以太網(wǎng)進(jìn)行級連。
本發(fā)明提供一種基站測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其包括基站接入模塊接收用戶語音業(yè)務(wù)和用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，將各個用戶的數(shù)據(jù)從打包狀態(tài)分離出來，形成系統(tǒng)內(nèi)部針對單個用戶的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；報文交換模塊經(jīng)過對用戶權(quán)限的識別和用戶信令的分析，按照標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)兩個用戶間的數(shù)據(jù)交換；鑒權(quán)認(rèn)證模塊，執(zhí)行用戶信令、認(rèn)證、加密、計費(fèi)處理。該模塊對用戶信令和用戶信息進(jìn)行識別，根據(jù)用戶的屬性，進(jìn)行拒絕接入處理，或?qū)⒂脩粜畔⑥D(zhuǎn)發(fā)到互連的其它網(wǎng)絡(luò)；無線口信令處理模塊根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的規(guī)定，處理無線口信道資源的分配、頻點(diǎn)的配置；維護(hù)模塊，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的維護(hù)功能，以及基站的加載、告警、系統(tǒng)維護(hù)，實現(xiàn)對連接在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上的各個基站的遠(yuǎn)端維護(hù)；網(wǎng)關(guān)處理模塊，與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相接口，通過將業(yè)務(wù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和映射，可實現(xiàn)業(yè)務(wù)與其它網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的互連互通；通過構(gòu)造特定的信令系統(tǒng)，實現(xiàn)與其它網(wǎng)絡(luò)信令的互連互通。
上述系統(tǒng)設(shè)備上除了有連接到基站的接口之外，還包括有連接到其它網(wǎng)絡(luò)的下列接口連接到因特網(wǎng)的以太網(wǎng)或POS接口、連接到IP語音網(wǎng)絡(luò)的接口、連接到接入網(wǎng)和PSTN的V5接口、連接到GSM系統(tǒng)的A接口、或連接到3G核心交換網(wǎng)絡(luò)的接口。
本發(fā)明通過在基站中引入IP和以太網(wǎng)交換技術(shù)，借助軟件處理實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能，通過這種技術(shù)實現(xiàn)的基站平臺，能支持多種無線制式。對于制造商來說，這種技術(shù)能加速基站的開發(fā)，同時方便對基站進(jìn)行各種測試。對于用戶來說，在低成本建網(wǎng)和定制網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)方面，相對于傳統(tǒng)基站具有優(yōu)勢。


圖1為GSM移動通信系統(tǒng)的組成示意圖。
圖2為第三代移動基站中ATM適配層AAL2對多路語音報文的打包復(fù)用示意圖。
圖3為本發(fā)明將多路語音報文打包到一個IP報文的示意圖。
圖4為本發(fā)明基站平臺系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)/測試系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖。
圖6為本發(fā)明基站和測試系統(tǒng)之間的傳輸適配系統(tǒng)原理示意圖。
圖7為本發(fā)明測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)認(rèn)證鑒權(quán)原理示意圖。
具體實施例方式
電路交換技術(shù)和ATM技術(shù)都存在著局限性，這些技術(shù)都是多年前提出的技術(shù)。在最近若干年通信技術(shù)發(fā)展實踐中，IP技術(shù)越來越表現(xiàn)出優(yōu)越性。IP技術(shù)具有方便、靈活、成本低的特點(diǎn)。因為通常的IP承載方式為以太網(wǎng)，所以典型的IP交換技術(shù)就是以太網(wǎng)交換。以太網(wǎng)交換的交換容量和交換性能優(yōu)異，在企業(yè)網(wǎng)、城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)都獲得廣泛應(yīng)用。
本發(fā)明使用IP作為基站的核心，使用以太網(wǎng)交換平臺代替電路交換平臺和ATM交換平臺，使設(shè)備的成本、開發(fā)難度將大大降低，設(shè)備的靈活性提高。但正如使用ATM鏈路直接傳送語音報文一樣，用IP傳送低速語音和數(shù)據(jù)連接也存在特定問題，具體來說就是報文延遲太大問題和傳送效率太低問題(即報文數(shù)量太多問題)。
報文延遲問題如通常認(rèn)為語音通信的雙方能忍耐的最大延遲為20ms，這樣要求語音通信的鏈路傳輸延遲為10ms。這意味著為了保證語音質(zhì)量，每秒需要傳送100個語音報文以上。如果將每個語音報文映射到一個IP報文中，就必須每秒傳送100個IP報文。低速語音連接的帶寬通常在16Kbps以下，對應(yīng)的字節(jié)數(shù)量為2000個字節(jié)以下。這樣，將2000個字節(jié)分散到100個IP包中，每個IP包中只有20個字節(jié)。為了將這么短的語音報文形成IP報文，必須加填充和報頭開銷，以及幀間開銷，所以IP傳送語音的效率很低(通常達(dá)到300字節(jié)以上的IP報文傳送才比較經(jīng)濟(jì))。
報文數(shù)量問題按照上面的分析，每路低速語音連接需要每秒使用100個IP報文，假如有100個用戶同時通話，就需要每秒傳送10000個報文以上。這么大數(shù)量的報文對報文轉(zhuǎn)發(fā)能力和報文處理能力的要求非常高，造成使用軟件方法進(jìn)行報文處理的難度大，設(shè)備實現(xiàn)難度大。
因此，只有盡量減小語音報文的長度，在同樣時間內(nèi)多傳送一些語音報文，才能更好地保證語音實時性，確保高通話質(zhì)量。但傳送的報文太短、數(shù)量太多，不適應(yīng)于IP網(wǎng)絡(luò)的傳輸特征，即語音傳送和IP傳送二者之間存在矛盾。
為了解決這一矛盾，使用IP傳送低速語音報文時，改善IP對低速連接的傳輸性能，本發(fā)明將多條低速連接組合為高速連接，再進(jìn)行IP報文的打包拆包。這樣針對語音連接的延時將變小，能確保低速語音連接的通信質(zhì)量。
如圖3所示，本發(fā)明將多路低速的語音報文進(jìn)行IP打包。首先，將原始的3路語音報文進(jìn)行第一次打包，形成對應(yīng)的3個子包，每個子包至少包括子包頭ID和字節(jié)數(shù)兩個字段。如第一個子包的子包頭ID＝1，字節(jié)數(shù)為19；第二個子包的子包頭ID＝2，字節(jié)數(shù)為18；第三個子包的子包頭ID＝3，字節(jié)數(shù)為22；然后，將上述3個子包打包到一個IP報文中，該IP報文至少包括IP報文頭和復(fù)數(shù)個區(qū)段，第一個區(qū)段分別對應(yīng)一個子包，如IP報文頭為20個字節(jié)，區(qū)段1為子包1的全部內(nèi)容，區(qū)段2為子包2的全部內(nèi)容，區(qū)段3為子包3的全部內(nèi)容。經(jīng)過這一打包方法，將多路低速語音打包成為高速的IP報文流。
比如對于上述100條16K低速語音連接，按照前面的分析結(jié)果，如果不使用這種打包方法，需要每秒傳送10000個負(fù)荷為20字節(jié)的IP報文；而如果采用這種打包方法，將50個用戶的語音報文打包為1個IP包，只需要200個1000字節(jié)的IP報文。
在傳送效率方面?zhèn)魉?0字節(jié)負(fù)荷的IP報文，由于IP報文頭長度為20～40字節(jié)，而IP層之下的鏈路層和物理層也有20字節(jié)以上的開銷，以及短報文填充開銷，總開銷將占到報文總長度的三分之二以上。而傳送1000字節(jié)長的IP報文，開銷相對于整個報文可忽略不計。
如使用本發(fā)明的打包方法，傳送100條16K的語音連接，只需要1.6Mbps的帶寬；如果不使用這種打包方法，占用帶寬將達(dá)到4.8Mbps以上。
同時使用本發(fā)明的打包方法，對報文轉(zhuǎn)發(fā)能力和CPU處理能力的要求也大大降低。
在對來自無線口的多路語音連接和低速數(shù)據(jù)連接進(jìn)行處理時，將多路連接的原始報文打包到一個IP報文中。規(guī)定在打包處理時，將所有無線口邏輯信道都在IP報文中進(jìn)行映射。這樣就可保證不會由于用戶數(shù)量的變化，導(dǎo)致語音通信質(zhì)量變化，使各種情況下的通話質(zhì)量保持一致。
對于無線口的高速數(shù)據(jù)連接，可直接映射到IP報文中，這相比現(xiàn)有技術(shù)中ATM AAL5傳送的優(yōu)勢是傳送方法簡單、傳送效率高(使用IP傳送比使用ATM AAL5傳送，不需要進(jìn)行相應(yīng)適配，同時效率提高30％以上)。
根據(jù)上述對多路語音連接和低速數(shù)據(jù)連接進(jìn)行處理時，將多路連接的原始報文打包到一個IP報文中的實現(xiàn)方法，本發(fā)明提供一種采用IP技術(shù)的無線基站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。包括復(fù)數(shù)個載頻模塊，各個載頻模塊互相獨(dú)立，通過使用不同的IP地址區(qū)別開。關(guān)于該載頻的維護(hù)、信令、語音、用戶數(shù)據(jù)，都以IP形式打包發(fā)往該IP地址?；緝?nèi)的每個載頻模塊內(nèi)包含通用處理器、語音處理DSP(數(shù)字信號處理器)、信道編解碼DSP、中頻處理模塊、時鐘處理模塊、射頻處理模塊等。
通用處理器完成基站的維護(hù)和信令處理，同時完成用戶報文的轉(zhuǎn)發(fā)。它從以太網(wǎng)口接收報文，如果判斷為語音報文或用戶數(shù)據(jù)連接報文，則將相應(yīng)報文以DMA方式轉(zhuǎn)發(fā)給語音處理DSP。通用處理器與語音處理DSP采用郵箱接口，以DMA方式轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)放到郵箱存儲區(qū)。郵箱通常在DSP芯片上實現(xiàn)。
語音處理DSP和信道編解碼DSP解開打包后的IP報文，形成多條語音連接報文，并將這些報文適配為無線口傳送所要求的格式。在相反方向上，則是將無線口傳來的多條低速語音連接的報文打包為IP報文。
中頻處理模塊、射頻處理模塊、時鐘處理模塊完成無線口的相關(guān)處理功能。時鐘處理模塊采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS和本地定時系統(tǒng)BITS來提供標(biāo)準(zhǔn)時鐘，保證時鐘的穩(wěn)定以及射頻頻譜的純凈。
對應(yīng)于本發(fā)明上述基站的測試系統(tǒng)可以是一個簡單的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的相關(guān)功能。簡單的測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)部分，是帶有以太網(wǎng)口的通用計算機(jī)，上面運(yùn)行特定的軟件來完成處理。復(fù)雜和大容量的測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是專用設(shè)備，內(nèi)部有多個模塊，采用分布式處理，用IP網(wǎng)絡(luò)互連各個模塊。如圖5所示，為本發(fā)明的一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)/測試系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖，它包括基站接入模塊接收用戶語音業(yè)務(wù)和用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，將各個用戶的數(shù)據(jù)從打包狀態(tài)分離出來，形成系統(tǒng)內(nèi)部針對單個用戶的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；報文交換模塊經(jīng)過對用戶權(quán)限的識別和用戶信令的分析，按照標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)兩個用戶間的數(shù)據(jù)交換；鑒權(quán)認(rèn)證模塊，執(zhí)行用戶信令、認(rèn)證、加密、計費(fèi)處理。該模塊對用戶信令和用戶信息進(jìn)行識別，根據(jù)用戶的屬性，進(jìn)行拒絕接入處理，或?qū)⒂脩粜畔⑥D(zhuǎn)發(fā)到互連的其它網(wǎng)絡(luò)；無線口信令處理模塊根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的規(guī)定，處理無線口信道資源的分配、頻點(diǎn)的配置；維護(hù)模塊，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的維護(hù)功能，以及基站的加載、告警、系統(tǒng)維護(hù)，實現(xiàn)對連接在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上的各個基站的遠(yuǎn)端維護(hù)；網(wǎng)關(guān)處理模塊，與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相接口，通過將業(yè)務(wù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和映射，可實現(xiàn)業(yè)務(wù)與其它網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的互連互通；通過構(gòu)造特定的信令系統(tǒng)，實現(xiàn)與其它網(wǎng)絡(luò)信令的互連互通。
如果網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)/測試系統(tǒng)與基站距離很近，或者是為了測試目的，可直接使用以太網(wǎng)口連接到基站。如果該設(shè)備與基站相距比較遠(yuǎn)，則需要增加適配設(shè)備，將以太網(wǎng)口適配為傳輸接口后，通過傳輸設(shè)備連接基站和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。傳輸適配設(shè)備完成IP報文在不同接口之間的轉(zhuǎn)發(fā)。
測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過運(yùn)行特定軟件，處理來自基站的IP報文，實現(xiàn)對基站的維護(hù)、信令處理、用戶語音報文的交換和中繼等。該設(shè)備與基站連接后可以自成系統(tǒng)，實現(xiàn)小容量專用網(wǎng)絡(luò)，也可以通過特定處理后連接到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)。
在用戶認(rèn)證、鑒權(quán)之后，如果識別出用戶業(yè)務(wù)需要中繼到其他網(wǎng)絡(luò)，則將相應(yīng)用戶報文處理后轉(zhuǎn)接到IP網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，并產(chǎn)生相應(yīng)的信令。為了實現(xiàn)此目的，設(shè)備上除了有連接到基站的接口之外，還可以有連接到其它網(wǎng)絡(luò)的接口。這些接口包括連接到因特網(wǎng)的以太網(wǎng)或POS接口、連接到IP語音網(wǎng)絡(luò)的接口、連接到接入網(wǎng)和PSTN的V5接口、連接到GSM系統(tǒng)的A接口、以及連接到3G核心交換網(wǎng)絡(luò)的接口等。
通過運(yùn)行不同的軟件，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可將來自基站的IP報文，經(jīng)過特定處理后，連接到不同網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)與不同類型網(wǎng)絡(luò)的互連互通，最大限度地利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源。這實際是一種網(wǎng)關(guān)功能。
從GSM網(wǎng)絡(luò)的觀點(diǎn)來看，測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)BSC/MSC部分的功能；對于WCDMA網(wǎng)絡(luò)，該系統(tǒng)實現(xiàn)了RNC/UMSC系統(tǒng)的功能。由于這種系統(tǒng)更多地使用軟件實現(xiàn)相應(yīng)功能，并省略了相應(yīng)設(shè)備之間的互連接口，同時用以太網(wǎng)平臺代替了原有電路交換或ATM交換平臺，可以實現(xiàn)高性能、低成本。
小容量的測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，硬件可以是一臺普通計算機(jī)，上面運(yùn)行特定軟件，軟件中包含相關(guān)處理模塊。而大容量的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，硬件較為復(fù)雜，具有相關(guān)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件。大容量系統(tǒng)使用分布式計算技術(shù)，通過以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)(Fast Ethernet速率為100Mbps)、千兆以太網(wǎng)(Gigabit Ethernet速率為1000Mbps)，或類似連接手段連接各個處理構(gòu)件。
在進(jìn)行長距離傳輸時，通常使用光纖傳輸系統(tǒng)來連接不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。光傳輸向設(shè)備提供的接口通常為1路或幾路E1通信線路。本發(fā)明中，基站和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使用IP連接。兩者相距很近時，可以直接使用以太網(wǎng)口互相連接，在多個基站之間也可以直接用以太網(wǎng)做級連。而在相距很遠(yuǎn)時，必須通過傳輸適配單元將以太網(wǎng)口IP報文轉(zhuǎn)換為傳輸線路上的IP報文，通過傳輸系統(tǒng)進(jìn)行傳輸?；竞蜏y試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間的傳輸適配系統(tǒng)連接示意圖如圖6所示。
傳輸適配單元可以看作是基站內(nèi)的一個組成部分。如果使用E1作為傳輸，則傳輸適配單元類似于一臺帶E1接口和以太網(wǎng)接口的路由器，因為路由器可以完成這種接口轉(zhuǎn)換，能在不同接口間轉(zhuǎn)發(fā)IP報文。但實際傳輸適配單元只需要路由器的報文轉(zhuǎn)發(fā)功能就可以，而不需要路由器的動態(tài)路由協(xié)議等上層特性，以及路由器的冗余備份等功能。所以只要有一個IP報文適配設(shè)備，該設(shè)備能做到能靜態(tài)配置路由，并按照配置路由轉(zhuǎn)發(fā)IP報文即可。
對適配系統(tǒng)，主要是要求以太網(wǎng)口和傳輸接口之間的轉(zhuǎn)發(fā)速度足夠快，能提供IP報文的可靠傳輸。
本發(fā)明的測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的兼容問題主要包含以下三個問題1、除了能提供標(biāo)準(zhǔn)無線接口外，是否能提供移動通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)側(cè)標(biāo)準(zhǔn)接口；2、能否做到多個基站之間的同步；3、能否正確地對用戶做鑒權(quán)認(rèn)證。
對于第一個問題，標(biāo)準(zhǔn)的GSM協(xié)議規(guī)定基站控制器設(shè)備向移動交換中心MSC提供A接口，而對于基站和基站控制器之間的A-bis接口并沒有做規(guī)定。這個接口是制造商自定義的接口。本發(fā)明中，如果能正確實現(xiàn)空中接口，并能夠向外提供標(biāo)準(zhǔn)A接口，就可以做到完全兼容于傳統(tǒng)GSM系統(tǒng)，并不會造成與GSM網(wǎng)絡(luò)中已有設(shè)備的切換等問題。同樣的，如果提供其它無線系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接口，也能做到全兼容于其它無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。對于GSM標(biāo)準(zhǔn)A接口的提供，需要網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供的網(wǎng)關(guān)功能。如果沒有相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)功能，設(shè)備也能正常工作，因為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部已經(jīng)實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的功能。同時也可以將新型無線網(wǎng)絡(luò)直接連接到固定電話網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)限定區(qū)域的小規(guī)模無線通信系統(tǒng)。
對于基站之間的時鐘同步問題，基站系統(tǒng)的方案中已經(jīng)提到，時鐘系統(tǒng)采用GPS和本地BITS，因此可以做到基站之間的同步，不會發(fā)生用戶切換問題。
對于用戶的鑒權(quán)認(rèn)證，因為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部包含認(rèn)證模塊，故可以解決。對于測試系統(tǒng)和簡單的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來說，認(rèn)證系統(tǒng)是軟件系統(tǒng)中的一個軟件模塊。而對于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，認(rèn)證系統(tǒng)是一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。通過連接到其它網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)接口，可以根據(jù)用戶信息從相關(guān)網(wǎng)絡(luò)取得認(rèn)證。通過標(biāo)準(zhǔn)接口，數(shù)據(jù)庫也可以向其它網(wǎng)絡(luò)提供本網(wǎng)絡(luò)用戶的認(rèn)證。如圖7所示。
本發(fā)明的測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以直接使用以太網(wǎng)連接到基站設(shè)備進(jìn)行測試。測試變得簡單，不需要復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和昂貴的專用儀器，只要設(shè)計一套運(yùn)行在計算機(jī)上的軟件，就可以對各項功能進(jìn)行測試。
由于該系統(tǒng)使用以太網(wǎng)交換平臺，數(shù)據(jù)交換的效率高，適合于語音和數(shù)據(jù)通信等多種應(yīng)用。還可以在此設(shè)備的基礎(chǔ)上靈活定制業(yè)務(wù)，設(shè)計各種應(yīng)用平臺，如專用的無線數(shù)據(jù)交換平臺。
由于使用以太網(wǎng)交換平臺，所以只有很低硬件成本?；驹O(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備充分利用軟件代替硬件處理，發(fā)揮了處理器的高處理性能。
設(shè)備不需要龐大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并能做到兼容于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，所以在建立小容量無線接入或小規(guī)模移動通信網(wǎng)絡(luò)方面有優(yōu)勢。同時在網(wǎng)絡(luò)由小到大的過度時期也能做到平滑擴(kuò)容，已建成網(wǎng)絡(luò)能繼續(xù)發(fā)揮作用。
本發(fā)明的其站及其測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，基站和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實現(xiàn)方法簡單，開發(fā)成本低。開發(fā)出來的基站和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是一種小型設(shè)備，用戶安裝使用簡單。設(shè)備能實現(xiàn)低成本建網(wǎng)，特別是建立小規(guī)模私用無線網(wǎng)絡(luò)的成本很低。所以一般單位如公安、電力、政府、學(xué)校都可以通過這種技術(shù)，建立專用無線通信網(wǎng)絡(luò)，通過無線連接實現(xiàn)數(shù)字化辦公、數(shù)字化教學(xué)等應(yīng)用，享受信息化的便利。
權(quán)利要求
1.一種基站實現(xiàn)方法，其特征在于用以太網(wǎng)作為基站的交換平臺，將多路低速語音或數(shù)據(jù)報文進(jìn)行打包和拆包，利用IP方式承載報文，從而達(dá)到將IP技術(shù)應(yīng)用于基站的目的。
2.如權(quán)利要求1所述的基站實現(xiàn)方法，其特征在于所述的將多路低速語音或數(shù)據(jù)報文進(jìn)行打包，包括下列步驟A)將原始的復(fù)數(shù)路語音或數(shù)據(jù)報文進(jìn)行第一次打包，形成對應(yīng)的復(fù)數(shù)個子包，每個子包至少包括子包頭ID和字節(jié)數(shù)兩個字段；B)將上述復(fù)數(shù)個子包打包到一個IP報文中，該IP報文至少包括IP報文頭和復(fù)數(shù)個區(qū)段，每一個區(qū)段分別對應(yīng)一個子包。
3.一種將語音或數(shù)據(jù)報文進(jìn)行打包和拆包的方法，所述的語音或數(shù)據(jù)報文為多路且低速的語音或數(shù)據(jù)，包括下列步驟A)將原始的復(fù)數(shù)路語音或數(shù)據(jù)報文進(jìn)行第一次打包，形成對應(yīng)的復(fù)數(shù)個子包；B)將上述復(fù)數(shù)個子包打包到一個IP報文中；C)將所述IP報文進(jìn)行傳輸；D)接收側(cè)將上述報文還原。
4.如權(quán)利要求3所述的一種將語音或數(shù)據(jù)進(jìn)行打包和拆包的方法，其特征在于所述子包至少包括子包頭ID和字節(jié)數(shù)兩個字段；所述IP報文至少包括IP報文頭和復(fù)數(shù)個區(qū)段，每一個區(qū)段分別對應(yīng)一個子包。
5.一種基站，包括復(fù)數(shù)個載頻模塊，每個載波模塊對應(yīng)于基站的一個載頻，每個載波模塊擁有獨(dú)立的IP地址；所述載頻模塊包括中頻處理模塊、時鐘處理模塊和射頻處理模塊，分別完成無線口的中頻處理、時鐘處理和射頻處理功能，其特征在于還包括有通用處理器、語音處理模塊和信道編解碼模塊，所述通用處理器從以太網(wǎng)口接收IP報文，轉(zhuǎn)發(fā)給語音處理模塊；語音處理模塊和信道編解碼模塊解開打包后的IP報文，形成多條語音連接/數(shù)據(jù)連接的業(yè)務(wù)報文，并將這些語音連接/數(shù)據(jù)連接的業(yè)務(wù)報文適配成無線口傳送所要求的格式，在相反的方向上，則是將無線口傳來的多條低速語音/數(shù)據(jù)連接的業(yè)務(wù)報文打包成IP報文。
6.如權(quán)利要求5所述的基站結(jié)構(gòu)，其特征在于所述時鐘處理模塊采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和本地時鐘系統(tǒng)來提供標(biāo)準(zhǔn)時鐘。
7.如權(quán)利要求5所述的基站結(jié)構(gòu)，其特征在于所述基站具有以太網(wǎng)口，通過以太網(wǎng)口與基站的測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連接。
8.如權(quán)利要求5所述的基站結(jié)構(gòu)，其特征在于所述基站具有傳輸適配單元，通過傳輸適配單元與基站的測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連接。
9.如權(quán)利要求5所述的基站結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的基站直接通過以太網(wǎng)進(jìn)行級連。
10.一種基站測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于包括基站接入模塊接收用戶語音業(yè)務(wù)和用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，將各個用戶的數(shù)據(jù)從打包狀態(tài)分離出來，形成系統(tǒng)內(nèi)部針對單個用戶的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；報文交換模塊經(jīng)過對用戶權(quán)限的識別和用戶信令的分析，按照標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)兩個用戶間的數(shù)據(jù)交換；鑒權(quán)認(rèn)證模塊，執(zhí)行用戶信令、認(rèn)證、加密、計費(fèi)處理。該模塊對用戶信令和用戶信息進(jìn)行識別，根據(jù)用戶的屬性，進(jìn)行拒絕接入處理，或?qū)⒂脩粜畔⑥D(zhuǎn)發(fā)到互連的其它網(wǎng)絡(luò)；無線口信令處理模塊根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的規(guī)定，處理無線口信道資源的分配、頻點(diǎn)的配置；維護(hù)模塊，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的維護(hù)功能，以及基站的加載、告警、系統(tǒng)維護(hù)，實現(xiàn)對連接在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上的各個基站的遠(yuǎn)端維護(hù)；網(wǎng)關(guān)處理模塊，與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相接口，通過將業(yè)務(wù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和映射，可實現(xiàn)業(yè)務(wù)與其它網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的互連互通；通過構(gòu)造特定的信令系統(tǒng)，實現(xiàn)與其它網(wǎng)絡(luò)信令的互連互通。
11.如權(quán)利要求10所述的基站測試系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)設(shè)備上除了有連接到基站的接口之外，還包括有連接到其它網(wǎng)絡(luò)的下列接口連接到因特網(wǎng)的以太網(wǎng)或POS接口、連接到IP語音網(wǎng)絡(luò)的接口、連接到接入網(wǎng)和PSTN的V5接口、連接到GSM系統(tǒng)的A接口、或連接到3G核心交換網(wǎng)絡(luò)的接口。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基站及其實現(xiàn)方法用以太網(wǎng)作為基站的交換平臺，將多路低速的語音或數(shù)據(jù)報文進(jìn)行打包和拆包，利用IP技術(shù)承載報文，從而達(dá)到將IP技術(shù)應(yīng)用于基站的目的。本發(fā)明通過在基站中引入IP和以太網(wǎng)交換技術(shù)，借助軟件處理實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能，通過這種技術(shù)實現(xiàn)的基站平臺，能支持多種無線制式。對于制造商來說，這種技術(shù)能加速基站的開發(fā)，同時方便對基站進(jìn)行各種測試。對于用戶來說，在低成本建網(wǎng)和定制網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)方面，相對于傳統(tǒng)基站具有優(yōu)勢。
文檔編號H04L29/12GK1549627SQ0313676
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月20日
發(fā)明者毛曉磊 申請人:華為技術(shù)有限公司