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灵活应用PICMG 规范,构建3G UTRAN 系统平台
发布时间:05-26    网站编辑:    来源:本站
灵活应用PICMG 规范,构建3G UTRAN 系统平台

 
 
摘要:由于融合了计算机、通信和网络的先进技术,根据PICMG 系列规范设计的开放式的产品平
台正在被越来越多地应用于NGN系统。本文介绍一个基于CPCI技术构建3G UTRAN 的设计实例。
关键词:3G,UTRAN,CPCI

Construct 3G UTRAN System Platform with PICMG Specification Flexibly

 
——How to provide High available CPCI/PXI/ATCA System Platform
 
Abstract: PICMG based system platforms, integrated Advanced Computer, Telecommunication and Network Technologies, are more and more used in NGN system. This article introduces a example of 3GUTRAN system based on CPCI.
Key words: 3G, UTRAN, CPCI.
第三代移动通信(3G)作为下一代网络(NGN)最成熟的技术,即将从研发测试走向实用。面向3G 系统及应用的各种设备也纷纷与大家见面。本文介绍的是一款用于应急数据移动通信的3G UTRNA产品。它是基于先进的CPCI 系统架构,根据特殊应用要求,以客制化方式设计的产品平台。
1, 3G系统的基本构成
3G 系统是由用户设备(UE)、无线接入网(UTRAN)和核心网(CN)三部分组成,如图1。
 

图1,3G网络的构成
UTRAN 包括Node B 和RNC,实现用户终端设备如移动电话、便携式计算机等提供到核心网的连接。一般的3G系统,Node B 和RNC 分别为两个设备,一个Node B 连接一个或几个天线,几个NodeB 构成环路连接到RNC,几个RNC 再构成环路与CN相连。通过UTRAN接入的业务包括语音数据和图像,这些业务数据与相关的信令、协议及控制命令一起,在UE、Node B、RNC 和CN 之间传递。CN负责对这些数据进行处理和交换,或者连接到PSTN或IP 网络,实现与另外的用户终端设备的通信。
2, 用于应急移动通信系统的UTRAN
所谓应急移动通信系统,就是在一般的公众移动通信不能提供需要的服务时而快速构建的专用的移动通信系统。快速构建并满足服务,是这类系统的最基本的要求。
为了满足快速构建的要求,这类系统把Node B 和RNC集成在一起,控制一个或几个天线,作为一个设备可以快速安装在楼宇或任何交通工具上。比如,重大自然灾害、突发事件、大型野外作业、远洋作业以及军事或政府机要通信等等。
由于是面向3G 业务而开发,所以,一般Node B 和RNC 应有的接口和功能,它都必须拥有,以
提供应该提供的服务。下面就是这种系统的简单的结构示意图。
图2,应急移动通信系统UTRAN 结构示意图
这样一个复杂的通信系统,对系统性能和可靠性要求非常高。主要业务都在Node Board和SwitchBoard 上处理,它们之间必须采用1G 以上的数据传输通道。为了实现高速、实时的数据处理和传输,每种电路板都采用了大量的VLSI,导致每个板子的功耗都非常大。而且,这种设备大多要工作在野外或车载等恶劣工作环境,对于散热、防振及EMC 等方面也有更高的要求。
3, 基于CPCI的客制化解决方案
针对这样一个特殊的系统,我们设计了基于CPCI 技术的系统解决方案。
首先,采用CPCI+PSB 的总线结构,规划设计了如图3 所示的6U10SLOT的背板。4 个Node Board、2 个STM-1 Board 分别占据6 个外围插槽,其中,Node Board 采用3+1 冗余结构,STM-1 Board 采用1+1 冗余结构。2 块System Manager Board 分别位于两个主备用的系统插槽,通过CPCI 总线对所有外围槽上的设备进行配置和管理。2 块Switch Board分别占据两个交换槽,2个系统槽和6个外围槽同时作为业务节点,它们一起构成双星拓扑的交换结构。
图3,3G应急移动通信系统背板结构示意图

 
然后,根据系统应用要求设计了如图4 所示的专用的9U 机箱结构。10个6U CPCI插卡以水平方式安装,在与Node Board对应的位置,预留了3-4个RF 模块安装位置和相应天线连接的接口面板。RF 模块的下面是系统监控模块,对电源、风扇和系统进行检测告警和控制。监控模块的下面是2个3U 250W 的CPCI 电源,以1+1 方式对所有CPCI 插卡冗余供电。同时,机箱的底部还有一个标准的3U1800W 的通信电源,用它对RF模块和外接天线提供-48V馈电,需要时也可以对蓄电池进行浮充电。机箱内还特别配置了具有防雷功能的配电单元,以确保复杂应用环境下人身和设备的安全。
在这样狭小的空间,容纳这么多的模块,必须有一个合理的通风结构,才能确保系统可靠运行。
针对系统的特点,设计了两个完全独立的通风系统。位于上面的系统主体部分,用4个120x120 的
强力风扇,以高达528CFM 的通风量,在系统监控模块的控制下,根据系统工作温度对10 块插卡和
两块CPCI 电源进行散热。位于下面的通信电源,每个模块都具有独立的风扇和独立的通风通道,并
可根据温度自动调节的风扇的运转状态。
由于特殊的应用要求,这一系统不允许有后插卡,全部I/O 都通过前面板连接,标准的160mm
深度的板卡已经不能满足要求,所以,我们设计了220mm的插卡结构,不仅保证了足够的板载元件
空间,而且减少了转接次数,提高了系统的可靠性。
最后设计完成的产品如图5 所示:

4, 总结
在市场竞争日趋激烈的今天,速度与创新是获得成功的最有效的手段。CPCI/PXI/ATCA 为新一代计算机、网络、通信和控制设备构建了一个先进的、高标准的、高可靠性的开放式的系统架构。在进行相关产品的开发的过程中,必须结合系统自身的特点和应用要求,既要兼容标准以降低cost to market 和time to market,又要考虑根据需要,采用客制化的手段,以最适宜的方案提供最符合市
场需求的产品。
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