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Radio Network Controller -- 無線網(wǎng)絡(luò)控制器

無線網(wǎng)絡(luò)控制器定義

無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC，Radio Network Controller）是新興3G網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)關(guān)鍵網(wǎng)元。它是接入網(wǎng)的組成部分，用于提供移動(dòng)性管理、呼叫處理、鏈接管理和切換機(jī)制。為了實(shí)現(xiàn)這些功能，RNC必須利用出色的可靠性和可預(yù)測的性能，以線速執(zhí)行一整套復(fù)雜且要求苛刻的協(xié)議處理任務(wù)。 作為3G網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）是流量匯集、轉(zhuǎn)換、軟硬呼叫轉(zhuǎn)移（soft and hard call handoffs）、及智能小區(qū)和分組處理的重點(diǎn)。無限網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）的高級(jí)任務(wù)包括1) 管理用于傳輸用戶數(shù)據(jù)的無線接入載波；2) 管理和優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)資源；3) 移動(dòng)性控制；和4) 無線鏈路維護(hù)。 無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）具有組幀分配（framing distribution）與選擇、加密、解密、錯(cuò)誤檢查、監(jiān)視、以及狀態(tài)查詢等功能。無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）還可提供橋接功能，用于連接IP分組交換網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）不僅支持傳統(tǒng)的ATM AAL2（語音）和AAL5（數(shù)據(jù)）功能，而且還支持IP over ATM（IPoATM）和SONET上的數(shù)據(jù)包（POS）功能。無線用戶的高增長率對(duì)IP技術(shù)提出了更高的要求，這意味著未來平臺(tái)必須要能夠同時(shí)支持IPv4和IPv6。 RNC在典型UMTS R99網(wǎng)絡(luò)中的位置如圖二所示。注意，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)傳輸將取決于運(yùn)營商（carrier）的情況。在R99中，RNC與節(jié)點(diǎn)B之間通常有一個(gè)SONET環(huán)，其功能相當(dāng)于城域網(wǎng)（MAN）。通過分插復(fù)用器（ADM），可從SONET環(huán)提取或向SONET環(huán)加入數(shù)據(jù)流。這一拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)允許多個(gè)RNC接入多個(gè)節(jié)點(diǎn)B，以形成具有出色靈活性的網(wǎng)絡(luò)。

RNC網(wǎng)絡(luò)接口參考點(diǎn)

無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）可使用表1中描述的定義明確的標(biāo)準(zhǔn)接口參考點(diǎn)連接到接入網(wǎng)和核心網(wǎng)中的系統(tǒng)。 由于RNC支持各種接口和協(xié)議，因此可被視作一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它必須能夠同時(shí)處理語音和數(shù)據(jù)流量，還要將這些流量路由至核心網(wǎng)中不同的網(wǎng)元。無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）還必須能夠支持IP與ATM實(shí)現(xiàn)互操作，向僅支持IP的網(wǎng)絡(luò)生成POS流量。因此，RNC必須要能夠支持廣泛的網(wǎng)絡(luò)I/O選件，同時(shí)提供規(guī)范、轉(zhuǎn)換和路由不同網(wǎng)絡(luò)流量所需的計(jì)算和協(xié)議處理，而且所有這些處理不能造成呼叫中斷，并要提供合適的服務(wù)質(zhì)量。 接口 說明

Lub 連接節(jié)點(diǎn)B收發(fā)信機(jī)和無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）。這通�？赏ㄟ^T-1/E-1鏈路實(shí)現(xiàn)，該鏈路通常集中在T-1/E-1聚合器中，通過OC-3鏈路向RNC提供流量。

Lur 用于呼叫切換的RNC到RNC連接，通常通過OC-3鏈路實(shí)現(xiàn)。

lu-cs RNC與電路交換語音網(wǎng)絡(luò)之間的核心網(wǎng)接口。通常作為OC-12速率鏈路實(shí)施。

lu-ps RNC與分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的核心網(wǎng)接口。通常作為OC-12速率鏈路實(shí)施。

表1. 接口參考點(diǎn) 無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）的要求 兩種有助于開發(fā)商滿足嚴(yán)格的無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）要求的技術(shù)是ATCA和英特爾®IXP2XXX網(wǎng)絡(luò)處理器。后者基于英特爾互聯(lián)網(wǎng)交換架構(gòu)（英特爾IXA）和英特爾XScale®技術(shù)，專為提供高性能和低功耗而設(shè)計(jì)。 ATCAATCA是由PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造商協(xié)會(huì)（PICMG）開發(fā)的一項(xiàng)行業(yè)計(jì)劃。該設(shè)計(jì)用于滿足網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商對(duì)平臺(tái)再利用、更低成本、更快上市速度和多元靈活性的要求，以及運(yùn)營商和服務(wù)提供商對(duì)降低資本和運(yùn)營支出的要求。ATCA通過制定標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱外形、機(jī)箱內(nèi)部互連、以及適合高性能、高帶寬計(jì)算和通信解決方案的平臺(tái)管理接口，滿足了以上要求。如欲了解有關(guān)ATCA的更多信息，請(qǐng)?jiān)L問：http://www.picmg.org/newinitiative.stm。 英特爾IXP2XXX網(wǎng)絡(luò)處理器 IXP2XXX網(wǎng)絡(luò)處理器提供了在任何端口上處理任何協(xié)議的靈活性；從ATM到IP網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)移植能力；面向定制操作的線速處理能力；特性升級(jí)；以及新興標(biāo)準(zhǔn)支持等。此外，商業(yè)化ATCA子系統(tǒng)與IXP2XXX網(wǎng)絡(luò)處理器的結(jié)合，為設(shè)計(jì)者帶來了使用標(biāo)準(zhǔn)模塊化組件構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）的機(jī)會(huì)。此類設(shè)計(jì)方法的潛在優(yōu)勢包括提高系統(tǒng)可擴(kuò)展性和靈活性，在降低成本的同時(shí)進(jìn)一步縮短了上市時(shí)間。 創(chuàng)建功能強(qiáng)大的無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）數(shù)據(jù)面板系統(tǒng)

上圖體現(xiàn)了一種利用ATCA和英特爾的網(wǎng)絡(luò)處理芯片創(chuàng)建功能強(qiáng)大的無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）系統(tǒng)的方法。高級(jí)無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）功能可以如上所述進(jìn)行分區(qū)，但其它方法同樣可行。本圖表僅作為邏輯或概念范例，并非實(shí)際硬件配置的圖例。 在數(shù)據(jù)面板層，該設(shè)計(jì)使用三種基本類型的卡。無線接入網(wǎng)（RAN）線路卡、核心網(wǎng)（CN）線路卡和無線網(wǎng)絡(luò)層（RNL）卡。無線網(wǎng)絡(luò)層（RNL）卡支持無線網(wǎng)絡(luò)堆棧，并執(zhí)行解碼/編碼。同時(shí)還包括一個(gè)控制和應(yīng)用卡。 無線接入網(wǎng)（RAN）線路卡和核心網(wǎng)（CN）線路卡主要根據(jù)載波需要，處理不同的網(wǎng)絡(luò)接口類型。典型接口包括T-1/E-1和OC-3。這些卡采用英特爾IXP2XXX網(wǎng)絡(luò)處理器設(shè)計(jì)而成，支持高性能線速傳輸、切換和轉(zhuǎn)換功能，如ATM分段與重組（SAR）、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（PPP）協(xié)議處理、POS傳輸?shù)�。注：線路卡功能可以協(xié)同定位。一個(gè)物理卡可以作為Iub、Iur、lu-PS、以及l(fā)u-CS邏輯接口。 無線網(wǎng)絡(luò)層（RNL）卡還可使用高性能IXP2XXX網(wǎng)絡(luò)處理器，與3G網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合一起處理密集型協(xié)議處理任務(wù)。這些卡沒有通向外部的網(wǎng)絡(luò)接口，但可作為復(fù)雜協(xié)議處理引擎，對(duì)通過無線接入網(wǎng)（RAN）和核心網(wǎng)（CN）線路卡引入的流量進(jìn)行處理。無線網(wǎng)絡(luò)層（RNL）卡還必須按照3GPP Kasumi加密算法來進(jìn)行加密處理。 無線網(wǎng)絡(luò)層（RNL）卡是無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）數(shù)據(jù)面板中MIP最密集的組件，其性能是決定整體系統(tǒng)容量和性能的關(guān)鍵。 系統(tǒng)性能 為了測試帶有IXP2XXX網(wǎng)絡(luò)處理器和無線網(wǎng)絡(luò)層（RNL）卡的ATCA外形線路卡的性能，英特爾創(chuàng)建了無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）數(shù)據(jù)面板參考平臺(tái)。通過采用源于UMTS 6號(hào)報(bào)告的流量模型，從而對(duì)內(nèi)部性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)測（UMTS 6號(hào)報(bào)告參見http://www.umts-forum.org/servlet/dycon/ztumts/umts/Live/en/umts/Resources_Reports_06_index）。此模型設(shè)計(jì)了一個(gè)流量負(fù)載，旨在代表2005年典型的UMTS網(wǎng)絡(luò)。它將語音和數(shù)據(jù)流混合在一起，后者要求每用戶具有384 Kpbs的帶寬。利用這種流量模型，一個(gè)采用IXP2800網(wǎng)絡(luò)處理器的無線網(wǎng)絡(luò)層（RNL）卡可以處理72,000個(gè)用戶，產(chǎn)生3,540厄蘭的電路交換和分組交換流量的混合負(fù)載。采用只含有電路交換語音呼叫的低要求流量模型，該卡可處理180,000個(gè)用戶。 基于這種設(shè)計(jì)的無線網(wǎng)絡(luò)層（RNL）卡可與線路卡及其它ATCA組件相結(jié)合，以創(chuàng)建功能極為強(qiáng)大的緊湊型無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）數(shù)據(jù)面板系統(tǒng)。圖5中的系統(tǒng)展示了一種帶有14卡插槽的標(biāo)準(zhǔn)19英寸ATCA支架。一個(gè)支架可以處理500,000個(gè)用戶的流量，并支持555 Mbps的分組交換數(shù)據(jù)吞吐率。眾多機(jī)架可以在一個(gè)電信機(jī)架中互連，從而支持更高的密度。 圖5中的系統(tǒng)共包含12個(gè)卡，包括備用卡，可提供電信級(jí)可靠性和穩(wěn)定性。所有線路卡和無線網(wǎng)絡(luò)層（RNL）卡均使用英特爾IXP2XXX網(wǎng)絡(luò)處理器，以提供高性能、線速傳輸、切換和協(xié)議處理。線路卡具備支持全部廣域網(wǎng)接口的能力，包括從T-1/E-1到同步光纖網(wǎng)絡(luò)（SONET）和千兆位以太網(wǎng)速率。 在該范例系統(tǒng)中，線路卡部署于一個(gè)2＋1配置中：兩個(gè)活動(dòng)線路卡和一個(gè)備用線路卡。無線接入網(wǎng)（RAN）端有8個(gè)活動(dòng)OC-3接口，還有8個(gè)額外OC-3接口用于故障切換。另外還有2個(gè)活動(dòng)OC-12核心網(wǎng)接口和2個(gè)備用接口。線路卡符合同步光纖網(wǎng)絡(luò)（SONET）自動(dòng)保護(hù)轉(zhuǎn)換（APS）標(biāo)準(zhǔn)，以便進(jìn)行故障切換。 這些卡可使用符合ATCA 3.1標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)交換結(jié)構(gòu)進(jìn)行互連。其中包含兩個(gè)以太網(wǎng)交換卡，以支持各卡之間的各種連接選件。一種可行的替代設(shè)計(jì)方案，是使用以太網(wǎng)交換機(jī)作為兩個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)層（RNL）卡的夾層卡。這種設(shè)計(jì)具有明顯的優(yōu)勢，它可以釋放兩個(gè)節(jié)點(diǎn)插槽，用于創(chuàng)收型卡。 與替代方案相比，將ATCA和IXP2XXX網(wǎng)絡(luò)處理器相結(jié)合，可以提供重要性能和成本節(jié)省。當(dāng)前的無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）設(shè)計(jì)通常要求多個(gè)機(jī)架的設(shè)備來支持100,000至200,000的用戶密度。范例設(shè)計(jì)可通過電信機(jī)架中的一個(gè)機(jī)架支持500,000個(gè)用戶，此舉可以顯著節(jié)省功耗成本和中央辦公室占地面積。 設(shè)計(jì)高密度、小占地面積無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）數(shù)據(jù)面板 下一代無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）是新興公共無線網(wǎng)的一個(gè)關(guān)鍵網(wǎng)元。隨著業(yè)界使用標(biāo)準(zhǔn)、模塊化網(wǎng)元的趨勢日益顯著，無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）系統(tǒng)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)專有方案已經(jīng)開始被取代。通過使用ATCA和IXP2XXX網(wǎng)絡(luò)處理器，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以將工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硬件與功能強(qiáng)大的、可編程網(wǎng)絡(luò)處理芯片完美結(jié)合起來�；�于這些技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）數(shù)據(jù)面板設(shè)計(jì)僅占用很小的系統(tǒng)空間，便可達(dá)到非常高的密

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