RNC

Radio Network Controller -- 无线网络控制器

无线网络控制器定义

无线网络控制器(RNC,Radio Network Controller)是新兴3G网络的一个关键网元。它是接入网的组成部分,用于提供移动性管理、呼叫处理、链接管理和切换机制。为了实现这些功能,RNC必须利用出色的可靠性和可预测的性能,以线速执行一整套复杂且要求苛刻的协议处理任务。 作为3G网络的重要组成部分,无线网络控制器(RNC)是流量汇集、转换、软硬呼叫转移(soft and hard call handoffs)、及智能小区和分组处理的重点。无线网络控制器(RNC)的高级任务包括1) 管理用于传输用户数据的无线接入载波;2) 管理和优化无线网络资源;3) 移动性控制;和4) 无线链路维护。 无线网络控制器(RNC)具有组帧分配(framing distribution)与选择、加密、解密、错误检查、监视、以及状态查询等功能。无线网络控制器(RNC)还可提供桥接功能,用于连接IP分组交换网络。无线网络控制器(RNC)不仅支持传统的ATM AAL2(语音)和AAL5(数据)功能,而且还支持IP over ATM(IPoATM)和SONET上的数据包(POS)功能。无线用户的高增长率对IP技术提出了更高的要求,这意味着未来平台必须要能够同时支持IPv4和IPv6。 RNC在典型UMTS R99网络中的位置如图二所示。注意,实际网络传输将取决于运营商(carrier)的情况。在R99中,RNC与节点B之间通常有一个SONET环,其功能相当于城域网(MAN)。通过分插复用器(ADM),可从SONET环提取或向SONET环加入数据流。这一拓扑结构允许多个RNC接入多个节点B,以形成具有出色灵活性的网络。

RNC网络接口参考点

无线网络控制器(RNC)可使用表1中描述的定义明确的标准接口参考点连接到接入网和核心网中的系统。 由于RNC支持各种接口和协议,因此可被视作一种异构网络设备。它必须能够同时处理语音和数据流量,还要将这些流量路由至核心网中不同的网元。无线网络控制器(RNC)还必须能够支持IP与ATM实现互操作,向仅支持IP的网络生成POS流量。因此,RNC必须要能够支持广泛的网络I/O选件,同时提供规范、转换和路由不同网络流量所需的计算和协议处理,而且所有这些处理不能造成呼叫中断,并要提供合适的服务质量。 接口 说明

Lub 连接节点B收发信机和无线网络控制器(RNC)。这通常可通过T-1/E-1链路实现,该链路通常集中在T-1/E-1聚合器中,通过OC-3链路向RNC提供流量。

Lur 用于呼叫切换的RNC到RNC连接,通常通过OC-3链路实现。

lu-cs RNC与电路交换语音网络之间的核心网接口。通常作为OC-12速率链路实施。

lu-ps RNC与分组交换数据网络之间的核心网接口。通常作为OC-12速率链路实施。

表1. 接口参考点 无线网络控制器(RNC)的要求 两种有助于开发商满足严格的无线网络控制器(RNC)要求的技术是ATCA和英特尔®IXP2XXX网络处理器。后者基于英特尔互联网交换架构(英特尔IXA)和英特尔XScale®技术,专为提供高性能和低功耗而设计。 ATCAATCA是由PCI工业计算机制造商协会(PICMG)开发的一项行业计划。该设计用于满足网络设备制造商对平台再利用、更低成本、更快上市速度和多元灵活性的要求,以及运营商和服务提供商对降低资本和运营支出的要求。ATCA通过制定标准机箱外形、机箱内部互连、以及适合高性能、高带宽计算和通信解决方案的平台管理接口,满足了以上要求。如欲了解有关ATCA的更多信息,请访问:http://www.picmg.org/newinitiative.stm。 英特尔IXP2XXX网络处理器 IXP2XXX网络处理器提供了在任何端口上处理任何协议的灵活性;从ATM到IP网络的平稳移植能力;面向定制操作的线速处理能力;特性升级;以及新兴标准支持等。此外,商业化ATCA子系统与IXP2XXX网络处理器的结合,为设计者带来了使用标准模块化组件构建无线网络控制器(RNC)的机会。此类设计方法的潜在优势包括提高系统可扩展性和灵活性,在降低成本的同时进一步缩短了上市时间。 创建功能强大的无线网络控制器(RNC)数据面板系统

上图体现了一种利用ATCA和英特尔的网络处理芯片创建功能强大的无线网络控制器(RNC)系统的方法。高级无线网络控制器(RNC)功能可以如上所述进行分区,但其它方法同样可行。本图表仅作为逻辑或概念范例,并非实际硬件配置的图例。 在数据面板层,该设计使用三种基本类型的卡。无线接入网(RAN)线路卡、核心网(CN)线路卡和无线网络层(RNL)卡。无线网络层(RNL)卡支持无线网络堆栈,并执行解码/编码。同时还包括一个控制和应用卡。 无线接入网(RAN)线路卡和核心网(CN)线路卡主要根据载波需要,处理不同的网络接口类型。典型接口包括T-1/E-1和OC-3。这些卡采用英特尔IXP2XXX网络处理器设计而成,支持高性能线速传输、切换和转换功能,如ATM分段与重组(SAR)、点对点(PPP)协议处理、POS传输等。注:线路卡功能可以协同定位。一个物理卡可以作为Iub、Iur、lu-PS、以及lu-CS逻辑接口。 无线网络层(RNL)卡还可使用高性能IXP2XXX网络处理器,与3G网络联合一起处理密集型协议处理任务。这些卡没有通向外部的网络接口,但可作为复杂协议处理引擎,对通过无线接入网(RAN)和核心网(CN)线路卡引入的流量进行处理。无线网络层(RNL)卡还必须按照3GPP Kasumi加密算法来进行加密处理。 无线网络层(RNL)卡是无线网络控制器(RNC)数据面板中MIP最密集的组件,其性能是决定整体系统容量和性能的关键。 系统性能 为了测试带有IXP2XXX网络处理器和无线网络层(RNL)卡的ATCA外形线路卡的性能,英特尔创建了无线网络控制器(RNC)数据面板参考平台。通过采用源于UMTS 6号报告的流量模型,从而对内部性能指标进行评测(UMTS 6号报告参见http://www.umts-forum.org/servlet/dycon/ztumts/umts/Live/en/umts/Resources_Reports_06_index)。此模型设计了一个流量负载,旨在代表2005年典型的UMTS网络。它将语音和数据流混合在一起,后者要求每用户具有384 Kpbs的带宽。利用这种流量模型,一个采用IXP2800网络处理器的无线网络层(RNL)卡可以处理72,000个用户,产生3,540厄兰的电路交换和分组交换流量的混合负载。采用只含有电路交换语音呼叫的低要求流量模型,该卡可处理180,000个用户。 基于这种设计的无线网络层(RNL)卡可与线路卡及其它ATCA组件相结合,以创建功能极为强大的紧凑型无线网络控制器(RNC)数据面板系统。图5中的系统展示了一种带有14卡插槽的标准19英寸ATCA支架。一个支架可以处理500,000个用户的流量,并支持555 Mbps的分组交换数据吞吐率。众多机架可以在一个电信机架中互连,从而支持更高的密度。 图5中的系统共包含12个卡,包括备用卡,可提供电信级可靠性和稳定性。所有线路卡和无线网络层(RNL)卡均使用英特尔IXP2XXX网络处理器,以提供高性能、线速传输、切换和协议处理。线路卡具备支持全部广域网接口的能力,包括从T-1/E-1到同步光纤网络(SONET)和千兆位以太网速率。 在该范例系统中,线路卡部署于一个2+1配置中:两个活动线路卡和一个备用线路卡。无线接入网(RAN)端有8个活动OC-3接口,还有8个额外OC-3接口用于故障切换。另外还有2个活动OC-12核心网接口和2个备用接口。线路卡符合同步光纤网络(SONET)自动保护转换(APS)标准,以便进行故障切换。 这些卡可使用符合ATCA 3.1标准的以太网交换结构进行互连。其中包含两个以太网交换卡,以支持各卡之间的各种连接选件。一种可行的替代设计方案,是使用以太网交换机作为两个无线网络层(RNL)卡的夹层卡。这种设计具有明显的优势,它可以释放两个节点插槽,用于创收型卡。 与替代方案相比,将ATCA和IXP2XXX网络处理器相结合,可以提供重要性能和成本节省。当前的无线网络控制器(RNC)设计通常要求多个机架的设备来支持100,000至200,000的用户密度。范例设计可通过电信机架中的一个机架支持500,000个用户,此举可以显著节省功耗成本和中央办公室占地面积。 设计高密度、小占地面积无线网络控制器(RNC)数据面板 下一代无线网络控制器(RNC)是新兴公共无线网的一个关键网元。随着业界使用标准、模块化网元的趋势日益显著,无线网络控制器(RNC)系统设计的传统专有方案已经开始被取代。通过使用ATCA和IXP2XXX网络处理器,系统设计师可以将工业标准硬件与功能强大的、可编程网络处理芯片完美结合起来。基于这些技术的无线网络控制器(RNC)数据面板设计仅占用很小的系统空间,便可达到非常高的密

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