AdvancedTCA與MicroTCA打造電信市場的COTS平臺
3G網(wǎng)絡(luò)獲利最豐

2006/09/20

  3G網(wǎng)絡(luò)中占主要地位的三個無線接入標(biāo)準(zhǔn)是WCDMA、TD-SCDMA與CDMA2000。3GPP與業(yè)界廠商對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化做出的杰出努力,為在世界范圍內(nèi)成功布署3G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)起到了至關(guān)重要的作用。不過,3G網(wǎng)絡(luò)是復(fù)雜的系統(tǒng),包含有多種多樣的網(wǎng)元設(shè)備,AdvancedTCA與MicroTCA技術(shù)的出現(xiàn)把它的實現(xiàn)方式引向了標(biāo)準(zhǔn)化的道路,即通過商用組件快速、低成本地布署3G網(wǎng)絡(luò),減少了各種獨立的實現(xiàn)方式的復(fù)雜性,提高了互操作性。

  3GPP與業(yè)界相關(guān)廠商付出了巨大努力,對3G體系結(jié)構(gòu)進行標(biāo)準(zhǔn)化,提高互操作性,統(tǒng)一了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與業(yè)務(wù),使其在全球范圍內(nèi)被廣泛接受。目前3G網(wǎng)絡(luò)主流的無線技術(shù)是TD-SCDMA (亞洲), WCDMA (歐洲) 和 CDMA2000 (北美),它們都擁有很大的用戶群。相比于種類繁多的2G與2G前的無線技術(shù),它大大降低了無線接入技術(shù)的復(fù)雜性,在第三代移動網(wǎng)絡(luò)通用結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的支持。

  令人頭痛的多樣性

  移動用戶通過特定的無線接口訪問3G網(wǎng)絡(luò),三頻或四頻接收器對于目前2G終端來說已經(jīng)很平常了,3G用戶將能夠無縫地漫游于一定數(shù)量的無線頻段中,因為3G的基本結(jié)構(gòu)是建立在經(jīng)過實際應(yīng)用考驗的2G系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)上的。

  圖 1: 3G 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

  如圖 1所示,3G網(wǎng)絡(luò)中包含兩個主要的網(wǎng)域:無線接入網(wǎng)(RAN)與核心網(wǎng)(CN)。無線接入網(wǎng)(RAN)提供移動用戶的無線覆蓋,根據(jù)用戶密度與話務(wù)密度建立蜂窩狀網(wǎng)絡(luò),其主要網(wǎng)元是移動基站(Node B)、基站控制器(RNC)與用于匯聚流量、接入控制的邊緣網(wǎng)關(guān):SGSN (Serving General Packet Radio Service Support Node)是3G網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器,GGSN (Gateway General Packet Radio Service Support Node)是3G無線接入網(wǎng)域與IP網(wǎng)域的網(wǎng)關(guān),如3G 核心網(wǎng)與因特網(wǎng)之間。

  核心網(wǎng)是基于IP網(wǎng)絡(luò),并擁有以下網(wǎng)元:

  3G核心網(wǎng)是一個多媒體網(wǎng)絡(luò),它并不僅限于處理語音業(yè)務(wù),還可承載音頻與電視(如IPTV)業(yè)務(wù)。同樣,3G核心網(wǎng)不特定服務(wù)于移動用戶,可向有線網(wǎng)絡(luò)如DSL或CableTV提供相同的業(yè)務(wù),稍作擴展,它支持所有數(shù)字化廣播電視網(wǎng)絡(luò)形式。

  ATCA與mTCA適用于任何的網(wǎng)元

  盡管3G網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)是簡單而直接的,但仍然含有大量的不同來源的網(wǎng)元設(shè)備,它們有著復(fù)雜的接口與形態(tài),不同設(shè)備供應(yīng)商需要匹配各種版本的接口協(xié)議。互操作性問題在這樣的系統(tǒng)絕非小事,有大量的規(guī)劃、測試與集成工作要做。實際布署中,需要考慮分布在網(wǎng)絡(luò)各個角落中的眾多網(wǎng)元,由于其事務(wù)處理能力、用戶容量與傳輸能力的不同,對擴展性造成很大的困擾,也對向既有網(wǎng)絡(luò)中添加新業(yè)務(wù)、新部件造成困難。通信系統(tǒng)對可用性的要求很高,這顯著增加了軟硬件設(shè)計成本,而且這些問題很難在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計中定位。

  隨著ATCA與mTCA的誕生,有了廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)來應(yīng)對日益增長的網(wǎng)元實現(xiàn)方式多樣性。ATCA與mTCA提供了標(biāo)準(zhǔn)化解決方案,它們適用于3G網(wǎng)元,無論是無線接入網(wǎng)還是核心網(wǎng)域,都可以采用相同的技術(shù)來實現(xiàn)絕大多數(shù)的網(wǎng)元。

  實現(xiàn)層面的標(biāo)準(zhǔn)化

  重用廣泛認可的商用組件,提供了一個獨一無二的降低軟硬件設(shè)計成本的機會。這些組件由許多不同的供應(yīng)商提供,并產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟規(guī)模,有利于成本敏感、競爭激烈的應(yīng)用方案。ATCA是第一個積木式的標(biāo)準(zhǔn),由PICMG(PCI Industrial Computer Group,一個由主要硬件組件制造商組成的工業(yè)組織)組織制定,用于實現(xiàn)高性能核心網(wǎng)元。mTCA脫胎于ATCA,適用于接入網(wǎng)中的緊湊型系統(tǒng),其應(yīng)用領(lǐng)域不僅限于通信網(wǎng)絡(luò),還可用于其它任何需要緊湊型、高性能處理的領(lǐng)域,如傳輸、工業(yè)自動化與醫(yī)療。

  圖 2:無線網(wǎng)絡(luò)中的 ATCA 與 MicroTCA

  圖2展示了ATCA 與 MicroTCA在無線網(wǎng)絡(luò)中的典型應(yīng)用領(lǐng)域。mTCA明確地帶有緊湊型系統(tǒng)的特點,而網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備的選擇往往取決于其尺寸,即安裝空間。在接入層,mTCA可用于實現(xiàn)TD-SCDMA、WCDMA與固網(wǎng)中的接入單元,如Node B、RNC、SGSN,以及各種基站、基站控制器、基于諸如WiMAX標(biāo)準(zhǔn)的接入服務(wù)器。對于大型系統(tǒng),ATCA 更適合,并與ATCA的先驅(qū)—CPCI解決方案一道,以其高性能的處理器、IP交換能力應(yīng)用于諸如VoIP服務(wù)器和其它邊緣設(shè)備。

  在匯聚層與核心網(wǎng),對高可用性、傳輸容量與事務(wù)處理能力要求很高。ATCA通常是高性能的最佳選擇。mTCA與ATCA可對電信網(wǎng)中要求的操作性與高可用性提供與生俱來的支撐,而其它IT技術(shù)卻做不到。ATCA與mTCA作為一種系統(tǒng)技術(shù),是電信級業(yè)務(wù)與商用組件之間自然而然的選擇。

  低成本、廣泛布署的積木

  AdvancedTCA適用于通信核心網(wǎng)絡(luò),因其為達到電信級可靠性(99,999%)要求而做的特別設(shè)計,擁有廣泛的應(yīng)用空間。ATCA含有內(nèi)建的機箱管理系統(tǒng),進行錯誤、告警與配置管理。為了做到這一點,ATCA板卡也都實現(xiàn)IPMI(Intelligent Peripheral Management Interface)接口。

  為了實現(xiàn)高密度計算與存儲,ATCA板卡可以加載夾層卡,即高級夾層卡(AMC,Advanced Mezzanine Card,一種PICMG定義的夾層卡標(biāo)準(zhǔn))。AMC支持熱插拔,并被集成入機箱管理體系,它可用于ATCA載板,也可用于專有板卡。

  MicroTCA技術(shù)源于ATCA與AMC,把AMC模塊直接插入相應(yīng)的背板,是一種特別緊湊且高性能的設(shè)計。MircoTCA系統(tǒng)也是PICMG的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,其規(guī)范剛剛于2006年7月份獲得通過。mTCA的目的是在一個緊湊系統(tǒng)中重用AMC模塊。mTCA的靈活性與其兩個重要組件的杰出設(shè)計是分不開的,一是背板,二是MicroTCA控制交換模塊(MCH),用于管理機箱內(nèi)的板卡與交換互連。

  ATCA 與 mTCA一覽

  ATCA 與 mTCA含有以下部件:

  圖3所示的是ATCA系統(tǒng)中ATCA板卡與AMC模塊的樣品。機箱遵循ATCA標(biāo)準(zhǔn)制,提供基本接口與交換接口用于控制平面與用戶平面的連接;ATCA 交換結(jié)點位于特定槽位,提供物理連接的接口。

圖3 ATCA系統(tǒng)

  控創(chuàng)是mTCA的重要推動者

  控創(chuàng)是新發(fā)布的mTCA Release 1標(biāo)準(zhǔn)的重要推動者。mTCA的設(shè)計目標(biāo)包括:與ATCA兼容,低啟動成本,支持所有AMC規(guī)格,容量與可靠性可伸縮,支持電信環(huán)境要求支持機箱管理、熱插拔特性。因此,mTCA 把ATCA的應(yīng)用領(lǐng)域擴展到接入網(wǎng)及所有對緊湊設(shè)計與高性能有要求的領(lǐng)域,使成本敏感的系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)移到商用組件的平臺上。

  第一套遵循新頒布的標(biāo)準(zhǔn),并可用于演示與評估的mTCA系統(tǒng)已經(jīng)誕生了,圖4所示是其樣機 。mTCA依賴于AMC模塊,并反過來促進這種緊湊、靈活的模塊得以應(yīng)用。今天,業(yè)界主要廠商已經(jīng)在為mTCA 系統(tǒng)評估提供相應(yīng)的AMC模塊。

圖4 mTCA評估系統(tǒng)

  控創(chuàng)的ATCA板卡與AMC模塊

  ATCA板卡可以分成以下類別:

  AMC模塊有ATCA許多豐富的特性,包括:
  通信服務(wù)器模塊

  控創(chuàng)提供豐富的ATCA與mTCA的產(chǎn)品以支持各種各樣的應(yīng)用。盡管不同網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元功能可能不同,但是仍可以在設(shè)計內(nèi)容與模式上進行復(fù)用。作為ATCA與mTCA的重要提供商,控創(chuàng)不僅向客戶提供單元模塊,并可輔助客戶進行面向ATCA與mTCA架構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計,具體包括提供評估系統(tǒng)、開發(fā)系統(tǒng)及指導(dǎo)客戶定制化的設(shè)計工作。

圖5 ATCA樣機配置示意圖

  圖5所示的是一個緊湊型ATCA系統(tǒng),標(biāo)準(zhǔn)機箱可支持多達16槽的完整系統(tǒng),而這個精簡系統(tǒng)縮減了槽位,但可提供更高的ATCA載板間互連能力,這是因為緊湊型的ATCA系統(tǒng)可以將更多的背板空間用于板間互連。

  圖中ATCA系統(tǒng)適用于高性能呼叫服務(wù)器、IMS服務(wù)器及應(yīng)用服務(wù)器。除了緊湊的機箱結(jié)構(gòu),它還可以使用AMC模塊,如用存儲模塊擴展存儲能力,用DSP模塊處理媒體流。

  mTCA 延襲了ATCA的設(shè)計原則。大量的AMC組件給緊湊的mTCA系統(tǒng)帶來了許多靈活性,但是在系統(tǒng)設(shè)計時也需注意一些個性化的需求,并與背板與MCH保持一致。圖6是一個支持全冗余的mTCA系統(tǒng)。

  MCH是mTCA中的交換模塊,但是由于mTCA對緊湊性的要求,在MCH上集成更多的功能,如系統(tǒng)管理與對其它AMC模塊的維護功能。MCH可向每個AMC模塊提供1GbE的基本互連,并可采用其它互連技術(shù)實現(xiàn)高容量的AMC互連與系統(tǒng)上連。

圖6 mTCA配置示意圖

  mTCA的互連技術(shù)包括GbE,、PCI-Express、SATA/SAS, Fibre Channel 與Serial Rapid IO,這些技術(shù)的實現(xiàn)都需要MCH與背板的配合。同時,mTCA支持全冗余配置,其冗余、大容量互連與高吞吐能力是其它技術(shù)不能匹敵的。mTCA是滿足電信級需求的緊湊型設(shè)計。

  圖中樣機的配置是一個具有高互連容量的全冗余系統(tǒng),支持多種不同的傳輸機制,實現(xiàn)了與外部系統(tǒng)高性能上連及通過雙星拓撲結(jié)構(gòu)連接AMC模塊;SAS/SATA接口連接存儲設(shè)備;PCI-Express連接I/O設(shè)備與CPU板。同時,還可以通過串行快速I/O提供DSP模塊間高速互連。

  緊湊型設(shè)計帶來了操作有效性與低成本的好處。一旦被市場接受,mTCA的市場容量將會很大,客戶將從龐大的市場規(guī)模中得到很高的成本效益。由于ATCA做的前期努力,已經(jīng)有很多種AMC產(chǎn)品面市了,隨著MicroTCA Release 1.0標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布,mTCA這種新興技術(shù)立即展現(xiàn)出了極大的潛力。最終,ATCA與mTCA將成為基于標(biāo)準(zhǔn)化硬件平臺的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的重要選擇,它們定位于解決互操作性瓶頸,已經(jīng)成為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),AMC模塊更易于布署,且不僅限于通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域?貏(chuàng)將一如既往地致力于為業(yè)界提供關(guān)鍵部件、系統(tǒng)、解決方案的開發(fā)、設(shè)計、評估、工程支持。

控創(chuàng)公司供稿 CTI論壇編輯



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