第三代移动通信系统中基站操作维护通道的自动建立方法

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技术领域\n本发明涉及第三代无线通信系统(3G)在WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA 基站控制器与基站间接口上操作维护通道的建立方法。\n背景技术\n随着无线通信技术的发展，通信网络越来越复杂和庞大，因此对网 络的可维护性提出了更高的要求。但是由于在第三代无线通信系统，例 如在WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA通信系统中的协议仅规定基站控制器 (BSC或RNC)和基站(BTS或NodeB)之间建立IPOA(IPOA通道，IPOA： Ip over ATM)通道，并未定义基站的维护通道建立方式，使得基站的 远端自动开工运行不是必备功能，这给网络的维护带来很大的不便。目 前建立基站的维护通道的方法主要有以下两种：第一种方法由维护人员 在基站侧和基站控制器侧配置相关数据，以配置特殊操作维护通道，从 而解决基站开工运行的问题。这种维护方式很不方便，且容易出错。第 二种方法是在所有基站初次启动时采用出厂时设置好的缺省永久虚链 接(PVC)和因特网协议(IP)地址向基站远端维护台发起请求，获得 正式的配置数据，以后重启动则采用正式配置好的PVC和IP地址和基 站远端维护台取得联系，并删除原有的通道以及IP信息。这种方法由 于所有基站采用的是固定的通讯端口或IP，因此所有基站不能同时并行 开工，并且开工期间操作维护和网络管理数据复杂。\n由上可知，现有的建立基站维护通道方法的主要问题是缺乏维护通 道的自动建立机制，因此建立维护通道的操作麻烦、工作量大、容易出 错，使得基站的维护成本高、质量差。\n发明内容\n本发明的目的在于提供一种第三代移动通信系统中基站操作维护 通道的自动建立方法，即基站和基站控制器之间IPOA维护通道的自动建 立方法，使用该方法能使基站自动建立和基站控制器之间的IPOA维护通 道、进一步和基站的操作维护系统连接，实现各种维护功能，从而提高 网络的开通速度、可维护性、减少运行维护成本，提高运行维护质量。\n为达到上述目的，本发明提供的第三代移动通信系统中基站操作维 护通道的自动建立方法，包括：\n(1)建立基站与基站控制器或无线网络控制器之间的缺省永久虚连 接PVC；\n(2)通过上述步骤(1)建立的缺省永久虚连接PVC，由基站侧以广 播方式发起自举协议BOOTP请求，将自举协议BOOTP请求传送到基站控制 器或无线网络控制器；\n(3)基站控制器或无线网络控制器向所述基站发出包含基站控制器 或无线网络控制器分配给该基站的因特网协议IP地址的自举协议BOOTP 响应；\n(4)所述基站从所述响应中获取分配给它的因特网协议IP地址，根 据获得的因特网协议IP地址与缺省永久虚连接PVC创建基于异步传输模 式的因特网协议IPOA通道，从而完成基站与基站控制器或无线网络控制 器之间的操作维护通道的建立。\n在步骤(1)中，所述缺省永久虚连接PVC通过基站的缺省配置建 立。\n在步骤(5)中基站到基站远端维护台之间维护通信通过基站控制 器或无线网络控制器路由实现。\n在步骤(2)中由基站侧发起的自举协议BOOTP请求包括以下内容：\n包操作码op，用于标识自举协议BOOTP包类型；\n硬件地址类型htype，用于标标识硬件地址类型；\n硬件地址长度hlen，用于标识硬件地址长度；\n硬件操作设置hops，用于标识经过网关数；\n处理标识xid，用于自举协议BOOTP请求与自举协议BOOTP响应之间 的匹配；\n广播标识flag，用于标识自举协议BOOTP请求是否广播，基站必须 使用广播方式发起自举协议BOOTP请求；\n消失秒sees，用于标识客户端自举以来已经多少秒；\n客户IP地址ciaddr，用于标识客户端的IP地址；\n自己的IP地址yiaddr，用于标识服务器填充的客户端的IP地址；\n服务器IP地址siaddr，用于标识服务器填充的服务器的地址；\n网关IP地址giaddr，用于标识经过的网关地址；\n客户硬件地址chaddr，用于标识客户端的硬件地址；\n可选主服务器名sname，用于标识可选的主机名；\n引导文件名file，用于标识要加载的文件名；\n可选厂商定义区域vend，用于厂商自定义的域。\n所述方法还包括：\n配置基站控制器或无线网络控制器与基站远端维护台之间的路由， 使基站经过上述步骤(4)已经建立的基站与基站控制器或无线网络控 制器之间的维护通道到其基站远端维护台之间的维护通道连通，由此建 立基站与基站远端维护台之间的维护通信。\n当基站控制器或无线网络控制器的操作维护台是在基站控制器或 无线网络控制器主机外部并由所述操作维护台分配基站IP地址时，在自 举协议BOOTP请求包的客户端硬件地址中加入表示该基站的缺省永久虚 连接PVC信息，以保证所述操作维护台能够识别发出该自举协议BOOTP请 求包的基站。\n当由基站控制器或无线网络控制器的主机功能模块为基站分配IP 地址时，在自举协议BOOTP包的客户端硬件地址中加入表示该基站的缺 省永久虚连接PVC信息，以保证主机功能模块能够识别发出该缺省永久 虚连接BOOTP请求包的基站。\n所述操作维护台或者主机功能模块根据基于异步传输模式的因特 网协议IPOA通道对端设备IP地址与缺省永久虚连接PVC之间的对应关系 来分配基站的IP地址。\n采用异步传输模式自动保护倒换ATM APS信令协议来实现基于异步 传输模式的因特网协议IPOA操作维护通道的自动保护倒换，以及环型组 网。\n采用上述基站和基站控制器之间操作维护通道的自动建立方法，能 使基站自动建立和基站控制器之间的IPOA维护通道、进一步和基站的 操作维护系统连接，实现各种维护功能，从而提高网络的开通速度、可 维护性、减少运行维护成本，提高运行维护质量。\n附图说明：\n图1是本发明方法的实施例流程图；\n图2是本发明采用的BOOTP请求包格式；\n图3是应用本发明进行的链型组网方式下基站操作维护通道的建立 示意图；\n图4是应用本发明进行的树型组网方式下基站操作维护通道的建立 示意图；\n图5是应用本发明的WCDMA系统进行的UTRAN链型组网的实施例结构 图；\n图6是图5所述实施例采用的客户物理地址格式图；\n图7是图6所述客户物理地址格式描述图；\n图8为1∶1或者1+1单个VP/VC路径保护；\n图9为特殊维护通道的自动建立流程参考图。\n具体实施方式\n下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。\n图1是本发明方法的实施例流程图。图1所述方法主要基于以下前 提：一是基站与基站控制器或无线网络控制器之间基于ATM传输；二是 基站与基站控制器或无线网络控制器之间已经建立物理连接。\n在步骤1，根据约定，基站上电，确立基站操作维护通道的缺省PVC； 步骤2，通过上述缺省PVC，由基站侧以广播方式发起BOOTP请求，BOOTP 请求发送给基站控制器或无线网络控制器；在步骤3基站控制器或无线 网络控制器给该基站分配IP地址，填入BOOTP响应包中，并发出BOOTP响 应，由基站控制器或无线网络控制器把该BOOTP响应发送到基站侧；在 步骤4，基站侧获取到分配给它的IP地址，根据获得的IP地址以及缺省 PVC创建IPOA通道，从而完成基站与基站控制器或无线网络控制器之间 的操作维护通道的建立。至此，基站侧与基站控制器或无线网络控制器 之间的操作维护IPOA通道建立成功。如果事先没有配置好基站到基站远 端维护台经过基站控制器或无线网络控制器的路由，则在步骤5配置上 述路由；然后在步骤6，基站维护台与基站之间进行特殊操作维护信令 交互，完成基站的程序或者数据的加载，基站完成开工。上述步骤2中由 基站侧发起的BOOTP请求包括以下内容，其具体格式参考图2：\n包操作码(op)，用于标识BOOTP包类型；\n硬件地址类型(htype)，用于标识硬件地址类型；\n硬件地址长度(hlen)，用于标识硬件地址长度；\n硬件操作设置(hops)，用于标识经过的网关数；\n处理标识(xid)，用于BOOTP请求与BOOTP响应之间的匹配；\n广播标识(flags)，用于BOOTP请求是否广播，基站必须使用广播 方式发起BOOTP请求；\n消失秒(secs)，用于标识客户端自举以来已经多少秒；\n客户IP地址(ciaddr)，用于标识客户端的IP地址；\n自己的IP地址(yiaddr)，用于标识服务器填充的客户端的IP地址；\n服务器IP地址(siaddr)，用于标识服务器填充的服务器的地址；\n网关IP地址(giaddr)，用于标识经过的网关地址；\n客户硬件地址(chaddr)，用于标识客户端的硬件地址；当基站不 知自己的硬件地址时，在该域中作特殊处理，使基站控制器或无线网络 控制器能够识别是基站发送的BOOTP请求，具体格式参见图6、图7。\n可选主服务器名(sname)，用于标识可选的主机名；\n引导文件名(file)，用于标识要加载的文件名；\n可选厂商定义区域(vend)，用于厂商自定义的域。本例中基站控 制器或无线网络控制器可以使用该域，作一些处理，便于路由的实现。\n在本发明具体实施时，基站与基站控制器或无线网络控制器之间已 经建立物理层连接，例如物理连接可以是基于单链路(UNI)方式或基于 ATM反向复用(IMA)功能的方式，以及其他方式。不管是UNI方式还是 IMA方式，基站侧可以通过侦听链路上的信元来判断出是哪种方式，从 而获得基站控制器或无线网络控制器配置的物理链路数据。例如对于 IMA方式，基站可以通过侦听IMA帧的IMA协议控制单元(ICP)信元获得 实际配置的IMA链路信息。约定在基站配置数据中配置基站特殊操作维 护通道的物理链路从该基站侧看相对物理链路号最小或者对应链路组 中包含基站侧相对最小物理链路号，这样就可以建立缺省PVC。例如缺 省PVC可以约定为虚通路识别符(VPI)＝1/虚信道识别符(VCI)＝ 31。确定了缺省的PVC后，基站侧即可发起一个BOOTP请求来申请IP地 址。对于基站控制器(或无线网络控制器)而言，可以是由基站控制器主 机或者是其操作维护台来分配IP地址。\n(1)如果是基站控制器的操作维护台分配IP地址，那么基站控制器 或无线网络控制器主机侦听到基站来的BOOTP请求，需要把该BOOTP请求 包送到基站控制器或无线网络控制器的操作维护台，并保证基站控制器 或无线网络控制器的操作维护台能够识别该BOOTP请求包是哪个基站发 来的请求，从而给其分配IP地址。因此，如果该操作维护台是在基站控 制器或无线网络控制器主机的外部，与基站控制器或无线网络控制器主 机之间经过IP网络，那么基站控制器或无线网络控制器的操作维护台是 根据收到的BOOTP请求包中的客户端硬件地址(chaddr)来区别该BOOTP 请求包是哪个基站发出的请求，从而给其分配IP地址。由于基站发送到 基站控制器或无线网络控制器主机的BOOTP请求包中客户端硬件地址是 一致的，因此需要基站控制器或无线网络控制器主机对BOOTP请求包作 一些处理，要修改BOOTP包的客户端硬件地址chaddr来标识各个不同的 基站，以便基站控制器或无线网络控制器的操作维护台能够识别是哪个 基站发出的BOOTP请求。例如基站控制器或无线网络控制器在BOOTP包的 客户端硬件地址(chaddr)中加入表示与该基站连接的PVC等信息。此 外还要保证基站控制器或无线网络控制器的操作维护台响应的BOOTP响 应能够返回基站侧，基站从而获得基站控制器或无线网络控制器的操作 维护台给基站分配的IP地址。实际中也可以根据需要获得加载程序文件 名以及路径等信息。\n(2)如果是基站控制器或无线网络控制器的主机功能模块来分配基 站的IP地址，那么底层功能模块需要修改BOOTP包的客户端硬件地址 (chaddr)来标识各个不同的基站，例如在BOOTP包的客户端硬件地址 (chaddr)中加入表示与该基站连接的PVC等信息。分配基站IP地址的 功能模块可以根据事先已经存在于基站控制器或无线网络控制器侧用 于该基站操作维护IPOA通道的配置以及BOOTP请求包的客户端硬件地址 (chaddr)中的PVC之间的关系查找到该IPOA的对端设备IP地址，从而 分配基站的IP地址。基站根据获得的IP地址，创建IPOA通道。基站侧与 基站控制器或无线网络控制器之间的IPOA通道建立起来之后，在该通道 上就可以加载基站的程序以及数据。\n当基站与基站控制器或无线网络控制器之间通过上面所述方式建立 了IPOA连接，在该基站控制器或无线网络控制器侧配置相关的路由数 据，使基站与其基站维护台之间路由可达，也就是说基站到其基站维护 台之间的IP通道已经畅通。但是此时，基站还未与基站维护台之间建 立直接的消息通信，基站还不知道该基站对应维护台的IP地址。基站 如何获得对应维护台的IP地址，又如何发起程序或者数据的请求，可 以由各个基站设备厂商根据自己设备实际情况设计解决。例如可以采用 下述方法：\n方法1：基站维护台不间断发送与基站的握手消息(基站维护台已 经配置有基站的IP地址，例如基站维护台可以定时PING基站)，当基 站与其基站维护台之间的IP通道通过上面所述方法建立后，基站将收 到其维护台发送的握手消息，从而获得其维护台的IP地址，建立与其 维护台之间的直接消息通信通道。然后基站再发送程序加载请求，获得 程序后，再发送数据加载请求，获得数据。获得数据后，基站即可开工 运行。\n方法2：当基站与其维护台之间已经IP路由可达，可以在基站维护 台侧手工主动发起程序加载以及数据加载，使基站开工正常运行所需的 程序和数据。\n图3、图4描述了链型、树型组网方式下的基站操作维护通道的建立 示意。链型时基站的开工是一级接一级完成，必须在连接的上级开工后， 才能下级开工，但如果上级基站提供旁路方式，那么下级基站也无须经 过上级基站的PVC交换，如此各级基站可以同时开工。下文实例描述中 无特别说明则指上级基站不提供旁路功能。对于基站控制器或无线网络 控制器而言的星型连接可以是并行开工。图示中与基站控制器或无线网 络控制器直接连接的基站通过上述的方式先开工，从而该基站获得程序 与配置数据正常运行。在该基站获得的数据中包含配置用于下级基站操 作维护通道在本基站与基站控制器或无线网络控制器之间段的PVC信 息，以及该PVC与下级基站缺省PVC之间交叉连接的配置信息(如果需要 经过上级基站的交叉连接)。与该基站相连的其他基站，也遵照上述方 法在缺省的PVC上以广播方式发送BOOTP请求。先开工的基站配置数据中 包含有该PVC交叉连接的配置信息，而且先开工的基站与基站控制器或 无线网络控制器之间根据配置数据也已经建立了IPOA通道。因此，该先 开工的基站只需要在相应的端口上进行PVC交换即可，基站控制器(或无 线网络控制器)处理与对前面已经开工的基站处理方式相同。从逻辑抽 象来看，某一个基站与基站控制器或无线网络控制器之间经过多个基站 级连，就相当于中间经过多个ATM的传输设备。也就是从下级基站来看， 其与基站控制器或无线网络控制器之间的通信所经过的上级基站，如同 ATM交换设备。下级的基站收到BOOTP响应，获取到IP地址后，就建立了 与其相连上级基站之间的IPOA通道，由于上级基站与其基站远端维护台 之间已经建立连接，本基站就建立了与其基站远端维护台之间的整个连 接。如此逐级开工，各个基站就都能够自动开工。只有在上级基站开工 正常运行后，下级维护通道才可能建立成功。\n图5是应用本发明的WCDMA系统进行的通用陆地无线接入网(UTRAN) 链型组网的实施例结构图。如图5所示，UTRAN的基站是链型组网，基站 控制器或无线网络控制器与其操作维护台通过IP网连接。基站与无线网 络控制器(RNC)之间采用E1(用于传输ATM信元的物理接口)连接，基 于IMA方式的ATM传输。\n首先，基站1(NodeB1)须通过侦听E1链路上IMA帧的ICP信元获取 到IMA配置信息。按照约定缺省PVC在包含最小链路号的IMA组内，NodeB1 与无线网络可控制器(RNC)之间已经存在缺省PVC(VPI＝1；VCI＝31)， NodeB以广播方式发起BOOTP请求。BOOTP包的参数如下：\nop＝1；htype＝1；hlen＝6；hops＝0；xid＝一个随机数(用 一种算法尽量保证该参数各个基站之间不相同，或者直接使用本地时 间)；secs＝0；flags(B)＝1；ciaddr＝0；yiaddr＝0；siaddr＝ 0；giaddr＝0；chaddr＝为便于基站控制器或无线网络控制器处理， 该字段的格式参考图6和图7；sname＝该字段没有使用，全部清0；file ＝该字段没有使用，全部清0；vend＝0。\n基站控制器或无线网络控制器(RNC)主机的BOOTP代理或者是BOOTP 服务器侦听到该BOOTP请求包后，对BOOTP请求包作处理。\n(1)如果由RNC的操作维护台分配基站的IP地址，那么BOOTP代理或 者是BOOTP服务器在chaddr字段中加入能够用于外部的基站控制器或无 线网络控制器的操作维护台区分NodeB的信息，例如加入PVC以及框槽信 息，区别是哪个NodeB上来的BOOTP请求。如果在不同的网关再修改 giaddr信息，加入网关信息。同时hops加1，修改secs等，然后RNC主机 转发给外部的操作维护台。外部的操作维护台收到该BOOTP请求后，根 据chaddr来分配IP地址，把IP地址信息填入BOOTP响应包中，发出BOOTP 响应包。RNC主机收到该响应包后，进行路由，转发该BOOTP响应包到Iub (RNC与基站之间的接口)的缺省PVC上。由此NodeB1就能够收到该BOOTP 响应消息，从而获得该IP。\n(2)当由RNC主机的BOOTP服务器来分配基站的IP地址时，主机的AAL (ATM适配层)层在转发报文到上层时负责在BOOTP请求包的chaddr字段 中加入PVC信息。BOOTP服务器收到该BOOTP请求包后，取出PVC信息， 再根据主机侧已经存在的相关的IPOA通道配置信息，获得Iub接口上 IPOA的对端设备IP地址，该IP地址即基站的IP地址。BOOPT服务器发出 携带分配给该基站IP地址的BOOTP响应包。基站侧收到BOOTP响应，获得 IP地址，再创建IPOA设备，把缺省PVC挂到该IPOA设备上，如此Node1与 RNC之间的IPOA操作维护通道建立。RNC再配置或者事先配置好Node1到 基站远端维护台的路由数据，如此NodeB1到基站远端维护台之间的维护 通道完全建立。当然，如果基站的加载文件在RNC的操作维护台上，也 可以在BOOTP响应包中带文件名以及路径，基站根据文件名称以及路径 进行程序的加载。\nNodeB1已经建立与RNC之间的IPOA通道，再配置RNC到基站远端维护 台的路由数据，即可实现NodeB1与NodeB1的基站远端维护台之间维护通 信。NodeB1加载程序和数据，开工正常运行，并按照配置数据建立与RNC 之间业务面、用户面以及管理面的连接。再给NodeB1配置用于Node2操 作维护通道存在于NodeB1与RNC之间的PVC。假设该PVC为：VPI＝1；VCI ＝33。同时给NodeB1配置该PVC与NodeB2缺省维护PVC的交叉连接数据。 由此，NodeB2操作维护通道介于Node1与RNC之间一段已经连通。\nNodeB2上电后，在缺省的PVC(VPI＝1；VCI＝31)上也发起BOOTP请 求。Node1在相应的端口上收到该缺省PVC上的BOOTP该请求，按照事先 已经配置的PVC交叉连接，进行ATM交换。该BOOTP请求就被交换到了前 面描述的PVC(VPI＝1；VCI＝33)路上。RNC然后对BOOTP请求包做同样的 处理，例如转发给外部的操作维护台进行分配IP地址或者程序名称路 径。外部的操作维护台发出BOOTP响应，RNC主机转发该响应。BOOTP响 应将通过NodeB1的PVC交换，使NodeB2收到该响应。如此就能够建立 NodeB2与RNC之间的IPOA连接。或者是RNC主机功能模块分配IP地址，并 发出BOOTP响应，从而NodeB2获得IP地址，建立IPOA通道。最后再配置 RNC到基站远端维护台之间的路由数据，即实现NodeB2到其维护台的维 护通道。也可以事先就配置好RNC到基站远端维护台的路由数据。\n因为PVC是段内编号的，特别要说明的是缺省PVC只相对于与基站直 接相连的一段，如果需要经过ATM设备进行交换，需要配置相应的ATM交 叉连接数据，下一段可以配置任意编号的PVC。这样的方案非常灵活， 不影响现有的ATM网络。\n在本发明具体实施时，为增强网络的可靠性、稳定性，本发明采纳 ATM APS(ATM自动保护倒换)功能。基站与基站控制器之间配置保护 性的ATM链路。该保护性ATM链路与基站缺省维护通道对应的ATM链路之 间互为工作链路与保护链路。当基站侧或者基站控制器侧检测到ATM的 信号丢失(SF)或者信号劣化(SD)，则发起自动保护倒换，工作ATM 链路(或者链路组)倒换到保护ATM链路(或者链路组)。本发明的ATM 自动倒换遵从ITU I.630协议，ATM OAM参考ITU I.610。如图8所示是 1∶1或者1+1单个VP/VC路径保护示意图。\n如果保护链路配置在不同的ATM设备上，即实现环型组网，如图8中 工作链路与保护链路在不同的ATM设备实体上，经过不同的路径，即实现 了环型组网。倒换协议遵照ATM APS信令协议。当发生自动倒换后，原 工作链路恢复(例如缺省PVC)，那么可以发生恢复倒换，切换到原特 殊操作维护通道上。ATM层的自动倒换不影响上层(如IP层)的工作。\n按照基站维护通道的自动建立方法建立起的操作维护通道将使得 网络维护工作变得简单方便。采用本发明需要作如下约定：\n(1)IUB接口基于ATM传输，维护通道的自动建立过程采用Bootp协议， 协议栈如下表：\n    Bootp     UDP     IP     ATM\n(2)Bootp请求包中flag2(2)中B域为1；\n(3)Bootp请求包chaddr(16)字段的子网号＞＝128，其它字节为0，参 见图6，图7约定。\n(4)基站控制器或其维护台在bootp响应包中yiaddr(4)字段填写分配 给基站的IP地址。\n(5)定义缺省PVC为VPI＝1，VCI＝31。\n(6)基站侧在缺省PVC上发起BOOTP请求获得IP地址。\n(7)在基站配置数据中配置基站特殊操作维护通道的物理链路从该基 站侧看相对物理链路号最小或者对应链路组中包含基站侧相对最小物 理链路号。\n(8)支持ATM APS功能，ATM APS遵循ITU I.630协议。\n正常情况下，特殊维护通道的自动建立流程参考图9：\n图9中BOOTP Request和Bootp Reply两条消息的格式如前所述。\n异常情况下，基站在Ttimeout之后，未收到BOOTP REPLY消息，等待 Tdelay时间后，重新发起BOOTP REQUEST消息；当BOOTP REQUEST消息 的最大重传次数大于Nmax时，NB停止特殊操作维护通道的自动建立过 程，这时可以进行手工配置。Ttimeout、Tdelay、Nmax的单位和数值可 由各厂商自行设定。\n操作维护通道已经建立，正常运行中通信链路中断，基站丢失IP地 址，或者长时间不能与基站控制器或者无线网络控制器进行通信，基站 侧可以主动发起特殊操作维护通建立过程，重新获得IP地址。\n本发明所述方法适用于基站的各种组网形式，包括星型、树型、链 型、环型组网。