摘 要：隨著時代的發(fā)展，通信行業(yè)的水平也得到了進(jìn)一步的提高。為了解決基站的可靠性，第四代移動通信系統(tǒng)（4G）開始選用微小區(qū)蜂窩、全I(xiàn)PV6無線協(xié)議和分布式控制的方式。作者基于4G技術(shù)框架和可靠性工程原則，對4G基站控制器的可靠性設(shè)計(jì)及其在故障排除中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：4G基站控制器；可靠性設(shè)計(jì)；故障排除；應(yīng)用

作為RAN核心的4G基站控制器，為了滿足市場的需求以及業(yè)務(wù)的要求，對原有的基站控制器進(jìn)行了全面的改進(jìn)。所使用的RF工作頻段的提高，系統(tǒng)容量也在大幅增加。因此4G的體制開始由宏觀轉(zhuǎn)向微觀，來支持低成本、高速率的移動互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)區(qū)域。在每個信道條件下，進(jìn)行非對稱的高速分組接入、更全面的安全性能，盡最大的可能建立2G與3G的蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施，使QOS能夠以最低的成本達(dá)到有線網(wǎng)絡(luò)的水平。

1 目前4G基站控制器的現(xiàn)狀

近年來移動通信得到了更快的發(fā)展，在業(yè)務(wù)方面不斷進(jìn)行著推陳出新，功能也在不斷增多，其作為信息基礎(chǔ)設(shè)施，面臨現(xiàn)代復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)以及設(shè)備，這些對系統(tǒng)的可靠性又提出了新的挑戰(zhàn)。一般情況下可靠性可以包括有效度、可靠度以及維修度這些方面。產(chǎn)品是否實(shí)用化和市場化主要依靠可靠性的成敗來決定。最具代表性的就是電信系統(tǒng)，其可靠性和測量規(guī)范要求基站控制器要求的指標(biāo)是高于99.999%。移動通信系統(tǒng)的可靠性中起決定作用的是無線接入網(wǎng)的可靠性。在與有線通信系統(tǒng)的比較之下，RAN可靠性設(shè)計(jì)之所以成為難點(diǎn)，是因?yàn)楫?dāng)中存在一些限制性因素，例如用戶的不固定性因素、無線資源以及設(shè)備功耗等因素、地區(qū)不同因素、和通信鏈路相互關(guān)聯(lián)因素等。由此可見優(yōu)化移動通信體系的架構(gòu)的重要目標(biāo)就是將系統(tǒng)可靠性進(jìn)行提高。

2 4G基站控制器的可靠性分析

RAN中的基站控制器的引文縮寫就是RNC、有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)連接以及基站收發(fā)器。圖1中RAN的基本結(jié)構(gòu)詮釋了當(dāng)前第三代移動通信系統(tǒng)。

從圖1中的可靠性分析可以看出，3G的RAN存在的問題有：基站控制器的單點(diǎn)失效。RNC與B點(diǎn)之間的方式是層次化的，而是使用單個RNC來控制多個節(jié)點(diǎn)B的方式。這種方式可以有效降低其成本，但是考慮到其可靠性的問題，就明顯帶有單點(diǎn)失效的趨勢。通俗的講就是，如果RNC發(fā)生故障，那么所有的節(jié)點(diǎn)B的通信將全部中斷，與其連接的所有小區(qū)的通信將都無法正常使用。根據(jù)目前的通信技術(shù)來看最有效的補(bǔ)救辦法就是提高RNC的可靠性或者增加本地的備用RNC。

一種高效、可靠的傳輸通道對于RAN與核心網(wǎng)絡(luò)中間的接口、4G基站控制內(nèi)部的銜接等模塊之間的通信來說特別重要。就目前的形勢來看，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議即將IPV6化的時代即將到來，但是3G只支持基于IP的業(yè)務(wù)，例如多媒體和Voice over IP等。在傳統(tǒng)技術(shù)中存在一定不足，例如SS7電路交換和ATM都處于一個過渡階段。由此看來，其還不能將IP所代表的分布式所具有的強(qiáng)生存潛力發(fā)揮出來。

目前移動通信系統(tǒng)還沒有達(dá)到固定通信系統(tǒng)的水平。自移動通信系統(tǒng)建立以來，用戶已經(jīng)可以接受移動通話的不可靠性，對于經(jīng)常性的掉話等現(xiàn)象也能夠容忍。這樣一來移動通信的可靠性的市場需求并不是很迫切，在科技技術(shù)上對其可靠性的研究也不是很成熟。只是從近幾年的發(fā)展來看，人們越來越離不開移動通信，甚至可以說移動通信已經(jīng)成為用戶每天的必需品，也正因?yàn)檫@樣，移動通信一旦出現(xiàn)故障，將會造成不可估量的損失。因?yàn)橛嘘P(guān)調(diào)查表明，在城市緊急救援所有的電話業(yè)務(wù)中，來自收集的比例大概在40%以上。

而第四代移動通信系統(tǒng)RAN與第三代相比，有很多的優(yōu)勢。首先擴(kuò)展4GRAN是運(yùn)用與Internet中的Peer-to-peer概念從頭至尾的無線ad-hoc以及格狀網(wǎng)絡(luò)來操作的，這樣可以有效提升系統(tǒng)的生存能力以及容錯性。移動Ad-hot網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)有強(qiáng)動態(tài)、全分布式、自組織等。這些特點(diǎn)一般可以適用于道路交通、緊急救援、會議等方面，這也可以使蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的頻率以及寬帶的利用率得到有效提高。4G一般采用的是全I(xiàn)PV6協(xié)議來傳輸無線網(wǎng)絡(luò)，也就是說IPV6不僅可以使用在核心網(wǎng)中，也可以應(yīng)用在RAN中，而且由目前的趨勢來看，新型的空中接口也即將支持IPV6。4G一般采用靈活、無縫的全I(xiàn)PV6的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施來將網(wǎng)絡(luò)的移動性和拓展性體現(xiàn)出來，因?yàn)槠洳坏梢灾С钟芯€而且也能夠支持無線的接入這就可以形成空間范圍無處不在的信息網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的1G、2G以及PSTN等只有通過特定的網(wǎng)關(guān)連接才可以實(shí)現(xiàn)IPV6的全球化。Ipv6的應(yīng)用不但可以運(yùn)用互通和互操作能力，能夠更好地利用網(wǎng)絡(luò)資源，還可以使網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)某杀敬蟠蠼档?，以適應(yīng)市場的需求。

3 4G基站控制器的可靠性故障檢測以及恢復(fù)

4G基站控制器可靠性設(shè)計(jì)中各功能實(shí)體對故障的及時檢測以及故障排除也是非常關(guān)鍵的。所謂的故障檢測指的就是看門狗計(jì)時器，其可以使用一個獨(dú)立的軟件進(jìn)程或者獨(dú)立的硬件處理器來檢測數(shù)據(jù)的完整性以及系統(tǒng)容量、有效性等。采集的有關(guān)數(shù)據(jù)可以將復(fù)雜的故障的診斷以及經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ屯ㄟ^人工智能技術(shù)來建立，也可以將有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄到審計(jì)日志當(dāng)中去。借鑒裁決器和斷點(diǎn)恢復(fù)的故障防范技術(shù)來有效減少故障的傳播?；究刂破髋c另外的硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的系統(tǒng)基本一致，都要根據(jù)實(shí)際的狀況和環(huán)境因素、網(wǎng)絡(luò)還有人為因素所引起的故障，進(jìn)行預(yù)測和預(yù)防、以及排除所發(fā)生的故障等可靠性設(shè)計(jì)。

在實(shí)際的實(shí)行過程中，不能只采用硬件可靠性技術(shù)或者軟件可靠性技術(shù)，必須將兩者進(jìn)行結(jié)合使用，這樣才會體現(xiàn)出技術(shù)的優(yōu)勢，最為有效的方法就是故障的檢測可以使用硬件來有效、快速地解決，而掛賬的恢復(fù)就可以使用軟件來完成。從總體上來看，4G基站控制器的軟件和固件可以分為三個步驟來實(shí)現(xiàn)：具有通信功能的嵌入式實(shí)時數(shù)據(jù)庫、嵌入式實(shí)時操作以及嵌入式實(shí)時控制系統(tǒng)。硬件上就可以直接御用RTOS，它就可以實(shí)現(xiàn)中斷處理、資源分散以及隊(duì)列理念、消息或管道、文件管理以及系統(tǒng)維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)通信等等問題。運(yùn)用RTOS來實(shí)行嵌入式實(shí)時控制軟件工作，一般情況下都能夠?qū)④浖虞d和系統(tǒng)復(fù)位、處理各協(xié)議和變化、故障診斷和恢復(fù)、設(shè)計(jì)和性能測試等工作處理掉。而嵌入式一般都只進(jìn)行存取靜態(tài)以及動態(tài)的操作，使數(shù)據(jù)庫能夠保障其完整性與其一致性，提供恢復(fù)機(jī)制和備份等，這些都是在系統(tǒng)后端來進(jìn)行實(shí)施的。

4 結(jié)束語

文章通過對4G基站控制器的設(shè)計(jì)、故障檢測以及故障排除的分析，認(rèn)為我們應(yīng)該對四代移動通信系統(tǒng)建立一個可擴(kuò)展、全I(xiàn)P的具有可靠性的RAN平臺。并著重將每一個實(shí)體能夠分開來，并且使各實(shí)體之間保持現(xiàn)松耦合的相互支援。這個平臺逐漸會使上層的寬帶以及多媒體業(yè)務(wù)能夠更好開展，并且為其提供更多的選擇來支持可靠性與性能之間的平衡。此次的研究可以普及到其他模塊，御用核心網(wǎng)網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)4G基站控制器的故障檢測，而核心網(wǎng)服務(wù)器的設(shè)計(jì)可以使用4G基站控制器的節(jié)點(diǎn)池機(jī)制。

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