（通信与信息系统专业论文）用于3g传输的ima芯片设计.pdf

摘要 摘要 众所周知，3 g 牌照的发放及其大规模商用只是一个时间问题。3 g 代表的将是一 种新的生活需求取向，将深刻地影响人们的生活方式。因而其蕴含的商机就不言而喻 了，而i m a 芯片的设计就是基于当前形势和国内3 g 现状而提出的。 本文主要进行了以下方面的研究工作： 第一章介绍了主要u t r a n 技术以及各自特性，并根据我国目前的现状，提出了 现阶段适合国情的从基站到基站控制器传输的3 g 解决方案，并对3 g 未来的发展趋 势作简要介绍。 第二章根据a t m 论坛制定的i m a l 1 规范，对i m a 协议作了较为详细的说明， 指明了i m a 芯片设计过程中应遵循的原则。 第三章首先制定了i m a 芯片的总体功能，根据总体功能又对i m a 芯片进行模块 级细划。其次详细讲述主要模块的设计方案及其相应的接口时序，在此基础上，和项 目组其他同事用v e r i l o g 完成了各个模块的设计，并完成模块级仿真。 第四章系统介绍了l m a 芯片的设计流程，如算法和架构设计、r t l 级设计。同 时制定了i m a 芯片的总体仿真方案，并完成了总体仿真工作。 第五章在总体仿真的基础上，i m a 设计顺利地实现了所制定的绝大部分功能及 其技术指标，证明了i m a 芯片总体方案以及模块级方案的合理性。并指明了下一步 将要完成的工作。 关键词：第三代移动通信；a t m 反向复用；异步传输模式：专用集成电路设计； a b s t r a c t a b s t r a c t a sw ea l lk n o w ，i ti so n l yat i m ep r o b l e mf o rg r a n t i n gt h el i c e n s ep l a t eo f3 gw h i c hw i l lb eu s e d c o m m e r c i a l l yi nl a r g es c a l ei nt h ef u t u r e 3 gs t a n d sf o ran e wl i f et e n d e n c yt h a tw i l li n f l u e n c et h el i f e s t y l eo fp e o p l ed e e p - g o i n g s oi ti so b v i o u s l yt h a th o wm u c hc o m m e r c i a li n t e r e s ti tc o n t a i n e d w h i l e p r o p o s et h ei m ac h i pd e s i g nt h a ta 陀b a s e do nt h es i t u a t i o np r e s e n ta n dt h es t a t u sq u oo f3 gi i l0 1 1 1 n a t i o n t h i sp a p e rh a sm a i n l ya c c o m p l i s h e dt h ef o l l o w i n gw o r k s ： t h ef i r s tc h a p t e ri n t r o d u c e st h em a i nt e c h n o l o g i e so fu t r a na n dt h e i ri n d i v i d u a lc h a r a c t e r i s t i c 。 c o m e su pw i t 置1t h e3 gs u i t a b l es o l u t i o n st h a tu s e dt ot r a n s f e rd a t ab e t w e e nn o d eba n dr a d i on e t w o r k c o n t r o l l e r ( r n c ) b a s e do nt h es t a t u sq u oo f0 1 1 1 n a t i o n , a n di n t r o d u c e st h et e n d e n c yo ff u t u r e3 g d e v e l o p m e n tb r i e f l y t h es e c o n dc h a p t e rb a s e do nt h ei m as p e c i f i c a t i o nv e r s i o n1 1m a d eb ya t mf o r u mt e c h n i c a l c o m m i t t e e ，e x p l a i n st h ep r o t o c o lo fi m ad e t a i l e d , a n dp o i n t so u tt h er u l e st h a ts h o u l db ef o l l o w e d d u r i n gt h ed e s i g no fl m ac h i p t h et h i r dc h a p t e rd r a w su pt h eo v e r a l lf u n c t i o nd e f i n i t i o no fi m ac h i pf i r s t l y ，a n db a s e do nt h e o v e r a l lf u n c t i o nd e f i n i t i o nd i v i d e st h ei m ad e s i g ni n t os o m es m a l l e rm o d u l e s t h e ne x p l a i n sh a r d w a r e d e s i g np r o j e c ta n di n t e r f a c et i m i n go ft h em a i nm o d u l e s a f t e rt h a tf i n i s h e sd e s i g na n ds i m u l a t i o no f e a c hm o d u l eb yv e r i l o gh a r d w a r ed e s c r i p t i o nl a n g u a g ew i t ht h eh e l po fo t h e rc o l l e a g u e s 1 1 槽f o u r t hc h a p t e ri n t r o d u c e st h ed e s i g nf l o wo fi m ac h i ps y s t e m i c a l l y s u c ha sa r i t h m e t i ca n d a r c h i t e c t u r ed e s i g n , r t ld e s i g n a tt h es a m et i m e ，d r a w su pt h eo v e r a l ls i m u l a t i o np r o p o s a l ，a n d f i n i s h e st h eo v e r a l ls i m u l a t i o no fi m ac h i p 1 1 碡f i f t hc h a p t e rb a s e do nt h eo v e r a l ls i m u l a t i o n , m o s to ft h ef u n c t i o n sa n dt e c h n i c a lt a r g e t so f i m ac h i ph a v eb e e na c h i e v e ds m o o t h l y , w h i c hp r o v et h a tt h eo v e r a l lp r o p o s a la n dm o d u l ep r o p o s a lo f i m a c h i pa 聘c o r r e c ta n dr e a s o n a b l e w h a ti sm o r e 。p o i n t so u tt h ew o r ks h o u l db ef i n i s h e di nf u t u r e k e y w o r d s ：3 g ；i m a ；a t m ；a s i c ； i i i 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人郑重声明：所呈交的论文是本 人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加 以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研 究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。 f ) ) 压 本人签名：组茎二日期：星竺圣年王月堕日 西安邮电学院 学位论文知识产权声明 本人完全了解西安邮电学院有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在 校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安邮电学院。学校有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学 校可以将本学位论文全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位 论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安邮电学院。 本人签名： 导师签名： 第1 章绪论 第1 章绪论 随着国内3 g 移动网络逐渐被提上议事日程，3 g 业务传送开始成为运营商建设 城域传输网关注的重要业务。与现有2 g 网络相比，3 g 移动网络存在自身的特点， 对相配套的传输网建设也有特定的要求，因此搭建与之配套的3 g 基础传输网是3 g 网络建设的关键之一。 1 1 论文产生的背景 自2 0 世纪8 0 年代以来，移动通信在全球范围得到了迅速发展。移动通信的发展 经历了两代，第二代的g s m 和窄带c d m a 移动通信系统是正在全世界运营的主要 移动通信系统。目前，移动通信系统又进入了一个新的发展时期，主题就是人们普遍 关注的第三代移动通信。目前形成了三大主流标准，分别为欧洲和日本提出的 w c d m a 、美国提出的c d m a 2 0 0 0 和中国提出的t d s c d m a 。 在建设和发展第一代、第二代移动通信系统过程中，由于我国在技术方面处于被 动状态，国内大多数厂家仅占很少的国内市场份额，绝大部分市场被外国公司所占有。 通信产品市场之争关键在于技术标准之争。我国由于不掌握核心技术，不得不使用别 人的专利，从而付出了巨额的知识产权费。中国作为一个移动通信市场大国和经济快 速崛起的国家，不希望也不能永远处于技术跟踪和模仿的位置，必须抓住第三代移动 通信发展的有利时机，提出自己的通信标准。 而中国电信科学技术研究院( 大唐电信集团的前身) 代表中国提交的t d s c d m a 技术被国际电联批准为第三代移动通信国际标准。这是近百年来我国通信史上的一次 壮举，标志着我国在移动通信技术领域已经进入了世界先进行列。t d s c d m a 标准 的产生为我国通信产业在第三代移动通信大潮中的群体腾飞创造了宝贵的机遇。 有关专家此前对外界表示，到了2 0 1 0 年，仅在3 g 系统方面的预计投资规模， 累计会达到4 3 0 0 亿元人民币。面对如此大的市场利益，如何研发出具有自主知识产 权、适应于目前我国现状、并能够在激烈的竞争中捞第一桶金的解决方案，这正是i m a 芯片提出的市场背景。 1 23 g 技术的接口要求 3 g 网络在不同的发展阶段可采用不同的承载技术，包括t d m 、a t m 、i p 等。 由于3 g 网络主要是针对大容量数据而设计的，数据业务流量以及流向的不确定性， 西安邮电学院硕士学位论文 使t d m 技术很难为3 g 业务的承载提供一个高效可靠的平台；i p 技术适合数据业务 的需求，但目前i p 技术无法提供电信级的业务质量，基于协议的收敛速度慢，无法 满足语音等业务的要求。因此采用纯i p 的u t r a n 和核心网( c n ) 还不成熟，在3 g p p 规范中已经推迟到r 5 甚至以后的版本中；r 9 9 和r 4 中对u t r a n 推荐了a t m 技术， 其面向连接的特性可以很好地保证业务质量，并可发挥a t m 的统计复用、q o s 保证 等优势。 在r 9 9 和r 4 版本c n 中，由于业务已经经过收敛和汇聚，承载网主要提供 t d m a t m i p 的透传，可以直接通过s d h w d m 网络进行大容量业务传输，对部分 业务也可以采用a t mv p r i n g 或以太共享提高带宽的利用率。移动传输网的建设主 要关心如何提供高效、安全、灵活的u t r a n 业务的传输，其主要接口如下图所示， 包括： ，飞可一一 一誊对h 吒。一 【，l d r n 蕞n s ( s - ) c m a i n 一lur”卡上匡ps-domain 图1 1u t r a n 的结构框图 i u b ：n o d e b 到r n c 的业务接口，接口类型包括i m a ( a t m 反向复用，在下章 将作详细介绍) 、s t m 。l ( 承载a t m 信元) 两种： i u c s ：r n c 到m s c 的电路域接口，接口类型为s t m 1 s t m 4 ( 承载a t m ) ，特 殊情况下也用i m a 接口； i u p s ：r n c 到s g s n 的分组域接口，接口类型为s t m 1 s t m 4 ( 承载a t m ) ， 特殊情况下也用i m a 接口； i u r ：r n c 之间的接口，接口类型为s t m 1 s t m 4 ( 承载a t m 、t d m ) 和i m a 接口。 根据g s m g p r s 建网模式的顺延，r n c 与核心网设备通常安装在中心节点中， 一般不需要经过传输网进行传送，另外i u 和i u r 接口的业务已经过r n c 的处理和收 敛，部分传输业务可以直接提供透传处理或a t mv p r i n g 提高带宽效率。其中，由于 n o d e b 处于网络的边缘，数量庞大且布置分散，因此解决n o d e b 与r n c 之间的传 第1 章绪论 输是整个3 g 传输网络的关键。 1 3 主要u t r a n 技术及其特征分析 1 3 1s d h 传输技术 利用现有s d h 传输网传送3 g 无线接入业务，主要是使用多个e 1 捆绑或s d h s t m - 1 接口，通过a t mo v e rs d h 的方式进行业务透传，尽管灵活性较差，但是能 充分利用现有资源，能快速开通业务，为3 g 业务需求较小而有较大潜力的地区提供 了3 g 网接入层传输的初期解决方案。 在这种方式下组网，业务小的n o d e b 采用多个e 1 捆绑传输；如果需要使用的 e 1 数目较多，给网络规划和优化造成困难时，可以使用一个s t m - 1 ：当s t m 1 对于 一个n o d e - b 有富余时，可以考虑多个相近的n o d e b 通过链型连接合成s t m 1 信号 进行传输，以提高s t m 1 的传输效率。 优点：国内各运营商都拥有丰富的s d h 传输资源，考虑到投资成本的原因，利 用已有的s d h 传输资源组建3 g 无线接入传输网是个不错的选择。 缺点：通过s d h 实现3 g 业务的透明接入，然后透传到r n c 节点，但是这意味 着在中心r n c 需提供大量基于a t m 的e l 接口或是信道化的s t m 1 接口，另外需 预留大量e l 端口用于接口的扩容，r n c 的投资费用高。而且，3 g 数据业务的特点 突出表现在：不同时间、地域上的业务量将非常不均匀，因此在数据业务变化很大的 3 g 网络中，较难为各节点分配一个固定的接口带宽( 尤其是在无线接入网体系中) ， 用t d m 的网络，多个n o d e b 间的带宽无法实现共享，无法进行业务汇聚，传输带 宽将不能得到有效利用。因此从无线3 g 长远发展来看，s d h 传输不是最佳选择。但 s d h 技术可以作为3 g 无线接入传输的近期解决方案，一方面可以充分利用已有的 s d h 网络资源，节省投资；另一方面通过将s d h 升级成为简单的m s t p 也可以解决 传输效率的问题。 1 3 2 a t m 传输技术 优点：a t m 面向连接的特性可以很好地保证业务质量，由于i u b 接口采用的是 a 俐传输方式，如果能在a t m 网络上传输( 尤其是采用了v p r i n g 的删网络可 以确保传输安全) ，可以发挥a t m 的统计复用、q o s 保证等优势。 缺点：从各运营商现有的传输资源上看，传输网的接入层不存在现成的a t m 网 络。如果为了3 g 接入网而建设一个独立的a t m 网络，昂贵的a t m 交换设备相对 3 g 网络前期业务少、带宽低的情况下是很不经济的。而且还存在基于光纤互连的 a t m 网络在自愈方面的问题，包括全网连接的自动配置问题和恢复时间问题，导致 在性能指标上与物理层的保护还有差距，无法满足电信业务对于服务质量的要求。而 且a t m 技术对其他业务并非最佳解决方案，亦不是技术的发展趋势。 3 西安邮电学院硕士学位论文 1 3 3m s l l p 传输技术 无论新建m s t p 网络，还是在原有s d h 设备上升级而成的m s t p 接入层网络， 对于传送3 g 无线接入业务，均有组网灵活，带宽利用率高等优势。 由于m s t p 设备支持a t m 业务汇聚，在承载3 g 无线接入业务时可以在本地和 网络两侧进行业务汇聚，实现带宽收敛，这样既能提高传输网带宽利用率，又能减少 对r n c 设备的a t m 端口占用数目，达到合理利用m s t p 优势，降低建设成本的目 的。 当l u b 物理接口使用a t ms t m 1 和i m ae 1 混用的情况时，由r n c 提供a t m 的s t m 1 接口而n o d e b 提供i m ae 1 接口，则r n c 只需提供少量接口，n o d e b 只 需提供i m ae 1 接口，使网络变得简洁实用。采用这种方法面临着在r n c 与n o d e b 问必须进行a t m 信号的处理，实现i m ae 1 到a t ms t m 1 间的转换。目前m s t p 设备能够较好的完成此功f i g 将a t m 从i m ae 1 到1 5 5 m 的汇聚通过m s t p 内部反 向复用单元实现，在3 g 网络仅存在r n c 和n o d e b ，基站维护大大简化。m s t p 传 送层面解决了i m a 反向复用问题，并可与v p r i n g 结合，实现基站业务从基站到r n c 的p v c 传输，充分体现m s t p 从传送2 m 向传送v l a n 和p v c 转变的特征。 优点：m s t p ( 多业务综合传输平台) 技术代表了现有传输网的发展方向，它基于 s d h 的传输网络平台，为下一代s d h 设备。m s t p 设备可提供多种业务接口和处理 能力，可以根据网络的发展来动态调整a t m 、i p 或t d m 网络的容量，为3 g 运营商 提供高效的传输方案。m s t p 技术不但可以提供传统的t d m 业务传输，还可以提供 完善的a t m 汇聚交换，二层以太网的汇聚交换：支持a t m 业务的v p n c 交换、 以及a t mv p r i n g 等功能，通过业务汇聚实现对a t m 带宽的收敛，从而提高传输 网带宽利用率；使用v p r i n g 可提供3 g 业务的多层保护，从而提高承载网的安全性。 缺点：目前采用m s t p 技术组建的传输环并不是很多，如果大规模的采用m s t p 技术的话，可能需要新建传输环，则会增加投资。 总之，m s t p 技术不但可以很好地满足3 g 网络目前的需求，而且适合3 g 网络 的未来发展，为将来3 g 数据业务的开展打下一个很好的基础。同时，m s t p 技术的 引入亦有利于3 g 网络以外各种数据业务的发展，如二层的以太网专线，以及二层 v p n 等。因此，采用m s t p 设备是目前解决3 g 传输的一种较好方案。 1 4 基于a t m 的u t r a n 传输组网方案探讨 由前述基于u t r a n 适用传输技术的分析可见，在其传输网组建时应平衡传输网 的利用和演进之间的关系，总体建设思路为：在有丰富s d h 资源的区域，应尽量利 用已有网络；而在传输系统需新建的区域，建设方案需具备一定的前瞻性，故m s t p 4 第1 章绪论 技术是其较为适宜的承载技术选择。此外，由于n o d e b 和r n c 接口的业务类型较多， 可采取诸如i m ae 1 和s t m 1 4 a t m 等，因而可采用多种架构方式予以实现。 1 4 1u t r a n 传输网分层 3 g 传输网可依照接入层、汇聚层和核心层的三层结构划分：接入层和汇聚层主 要负责3 g 业务从n o d e b 到r n c 之间的接入与传输，而核心层主要负责r n c 到m s c 、 r n c 之间、m s g g m s c 之间、r n c 到s g s n 以及s g s n g g s n 等设备功能节点之 间业务的传输，同时提供与外部网络，如p s t n 和i n t e m e t 等的接口。其结构如图1 t 2 。 托蓊耳芝歹、，一j 卜夏甍一 一 。j g 蚀舱圈圬。晏 1 一 图1 23 g 传输网分层 1 4 23 g 传输网构建方案浅析 ( 1 ) n o d e b 采用i m ae 1 当n o d e b 采用i m ae 1 ( n e 1 ) ( 其为3 g 传输网初始构建时最普遍的应用情形) 时，对于r n c 功能节点而言，具有两种组织方案： 其一，为直接采用i m ae 1 ( n e 1 ) 方式，如图1 3 所示。此时i m ae 1 信号从 n o d e b 接入到m s t p 后，在3 g 传输网的接入层和汇聚层不经过任何i m a 的处理， 而把i m ae 1 的终结功能直接放置在r n c 节点上进行，也即此时m s t p 设备仅完成 针对m 坂e 1 的透传功能。 ，t j 一! 二二三川mj 4 = 二= 一一一一一一= _ 二二_ 二一一一一一一一= 二二三、+ e 。坚竺一、 ，、；u 。c “。 i 、 、9 ：、t s t r ；：、j s 丁一： x 、r 一 j l 一 3 g _ f 篱嘲接八层 3 国输嘲瓤聚豫 n e i l i , l a ) s t m l 。叠。s 1 锄；+ 矗 醍里“o 圈| | _ 。圈。j 誊囊鎏圈 匿卫。i i i 圈圉圉， 图1 3r n c 采用i m ae l 接口 薅- _ ， 。图= 藤n e l ( 二：陌习 i e 1 f i n i a l 西安邮电学院硕士学位论文 这种构建方案最明显的不足有两点：首先，由于没有在3 g 传输网接入或者汇聚 层对于i m ae 1 进行汇聚处理，带宽浪费严重，没有体现m s t p 设备的优势；此外， 由于r n c 直接采用i m a e 1 与m s t p 设备进行连接，这对于r n c 的i m ae 1 的数量 提出了很高的要求，增加了设备成本与机房内电缆维护的负担。 其二，为r n c 侧采用s t m 1 a t m 接口，此时，需在3 g 传输网进行相关的i m a e 1 的终结处理。根据i m ae 1 在传输网络中终结的不同位置，又可细分为两种情形： 即分别在传输网接入层或汇聚层终结，可由图1 4 、1 5 表示。 癌1 ( i m a ! ) 西“- - - 3 g 传输嘲接入层 n l “i m a l s t m - i 圈图- 叵 3 g 传输网核心层 s t m 6 4 袒i 垦孥团j 圈| j 回一筐 蝤1 娑茵一_ 蘑_ 圄 3 0 传输删饮心层 s t m 6 4 匿黧；j i ；圈“j 。，? 0 j 醋。“ a ! i m ) 图1 5i m a e l 在汇聚层终结 如果i m ae 1 在接入层的m s t p 设备上终结，则要求m s t p 具有i m ae 1 的终结 功能和s t m 1 a t m 的v p r i n g 功能，这样，n o d eb 的接入业务n x e l 终结后，和其 他n o d eb 的接入业务动态共享一个v c 4 时隙，可充分提高接入层的带宽利用率。 这样，汇聚后的i m ae 1 业务在3 g 传输层直接透传就可以使s t m 1 接口与r n c 对 接。这种方案的明显优势是：r n c 采用s t m 1 接口可降低r n c 的制造成本和维护 圈 曰一 圈| |照 圈m 矮j 嘲mj，铘m ， 硒_-? *u 圈 圈m 囤一 璧照圈舭 第1 章绪论 成本，此外，在接入层可充分利用传输带宽资源。当然，这种方案也有其不足之处， 最显著的就是由于n o d eb 数量过大，而接入层内所有m s t p 都要具有a t m ( 包括 i m a ) 处理能力，因此导致网络整体建造成本显著增加。同时，由于接入层采用的一 般是s t m 1 速率的m s t p 设备，这样传输网无法携带其他业务，如传统的2 g 业务 盘 守。 鉴于图1 4 中的i m ae 1 的终结方案有诸多不利因素，我们进而对比分析图1 5 所示在汇聚层终结i m ae 1 方案的优缺点。此时在3 g 传输网的接入层，i m ae 1 仅与 普通的i m a2 m b i t s 一样进行透传，而i m ae 1 的终结功能主要由汇聚层的m s t p 设 备来执行。此时r n c 仍然提供s t m1 接口，其相对于i m ae 1 接口，可以降低r n c 的制造成本和维护成本。但对于m s t p 设备而言，优势则比较明显：首先，由于在 接入层都采用i m ae 1 的透传方式，传统2 g 基站的接入s d h 仍然可以使用，无需额 外改造即可利用原有设备，且不用在新建的传输接入层中大量采用a t m ( 包括i m a ) 板卡，可实现成本的双重节省；其次，在汇聚层i m ae 1 终结后，采用v p r i n g 共享 环的方式在各个汇聚节点共享固定的时隙，可充分提高传输带宽的利用率。因而选择 汇聚层终结i m ae 1 方式是较为适宜的3 g 传输网络构建方案。 ( 2 ) n o d e b 采用s t m 1 ( 基于a t m ) 当n o d e b 采用s t m 1 ( 基于a t m ) 接口时，r n c 采用的接口亦为s t m 1 ，其 3 g 传输网络的构建方式如图1 6 。 o f 口，羔= 匹 警哟豳嚣臻麟。i 。- 3 酬糯羁罐囊缀 、刚a - 1 m ，纛麓、藜篓霪翦i 蕤霞纛萋鍪鬻麓黢鬻鬻 玛凰黼黼麟 ：【t 】) 厂 内j n o d e b | 幽 s t m 。4 s t m i ( a t m 、 i m s 。i p i 女ir n c 厂 广1 滋藤戡l j 。$ 裟网。i p 百 l 一 气】 扣一一一一一一一一二_ 二二_ = ：一一一一一一一一_ 二1 二二i j ! v 一1 【a7 i 万_ 图1 6n o d e b 采用s t m 1 ( a t m ) 此时n o d e b 直接采用s t m 1 a t m 接入业务，而接入层m s t p 设备节点采用 v p r i n g 的方式在各个接入点之间共享传输带宽。该种方案的优势在于3 g 业务迅速 增长时系统升级方便，但由于n o d e b 比较分散且数量较多，原有接入层传输设备都 需升级，而且要求r n c 提供大量的s t m 1 接口，由此使得3 g 网初建时即显著增加 箧 鬻一惹陵熬麓罐 西安邮电学院硕士学位论文 成本负担，因此，该方案在3 g 传输网络建设初期不宣推广，但在3 g 业务量很大的 局部地域，可予以考虑。 总之，n o d e b 采用i m ae 1 接口并且在传输网的汇聚层终结i m ae l 是目前最为 适宜的u t r a n 传输网络构建方案，但由于实际组织u t r a n 传输网制约条件的复杂 性( 如网络规划、标准完善、地域分布、业务分布和建设周期等) ，现实构建时可根 据个性情况加以方案取舍。但需注意的是，无论何种传输网模式的构建，无线接入网 业务基于a t m 协议栈传送的机理均是相通的。 未来随h s d p a 及l x e v - d o 等高速无线接入突进，m 承载将成为u t r a n 传输 技术演进的必然趋势，3 g p p r 5 与3 g p p 2 r e l e a s ea b 均将其列入研究日程，并已初 见成效。但不可否认，以目前全i p 发展进程，其任重而道远。仅就u t r a n 系统传 输接口而言，口传输所涉及诸如业务q o s 、i u b i u i u r 接口用户平面承载模式及后向 兼容等一系列问题，其中任意环节的实现偏差均会导致m 化效果的差强人意。后续 针对口技术q o s 保障能力的提升将是i pu t r a n 的研究重点。 8 第2 章i m a 概述 第2 章im a 概述 i m a 即a t m 反向复用技术，以轮转的方式反向复用a t m 信元流到多条物理链 路上，并在远端从这些物理链路上还原成初始的信元流。 a t m 信元流的复用是以信元为单位。图2 1 提供一个简单的关于单方向的a t m 反向复用技术说明。 口口 o 垮 剖c e l ls ：悖3 m p a s s e d t oa t ml 3 v e f 一 一i m a v i r t u a l l i n k 。 图2 1 通过i m a 组a t i v l 信元的反向复用和解复用 为进一步提升传输资源利用率，在a t m 物理接口引入i m a 技术，当用户需要接 入a t m 网络的速率介于两个传统的复用级之间( 如t 1 e 1 - t 3 e 3 之间) 时，i m a 可将该高速链路分拆为多个低速链路传输，并最终复接回原高速连接，此进程中，高 速逻辑连接的速率近似等于组成反向复用的几个低速速率值之和，速率值未有损伤。 2 1i m a 参考模型 2 1 1i m a 子层参考模型 这部分提供i m a 协议的参考模型。表2 1 给出了层参考模型，包括a t m 层、物 理层( 其中物理层包括i m a 子层、t c 子层和p m d 子层) 。它基于b i s d n 协议参考 模型定义在i t u t 建议1 3 2 11 2 7 规范里。i m a 子层是物理层的一部分，位于传统的 传输汇聚子层和a t m 层之间。 表2 1 在层参考模型中的i m a 子层 用户平面功能层管理功能平面管理功能 a t m 层 玎垣aa t m 信元流分割和重组i m a 连续性i m a 组配置 9 西安邮电学院硕士学位论文 子层i c p 信元的插入和去除i c p 信元错误( o i f )l i n k 添加和删除 信元速率解耦l i f l o d s r d l i i a a t m 信元速率改变 i j v l a 帧同步错误处理 i m a 组失败通知 s t u f f i n g i m i i l v l a 告警产生i l v l a 统计 物丢弃带h e c 错误信元 t ) l hi m a 链路状态报告 理t c信元定界h e c 错误指示l c d 失败通知 层子层信元扰码与解扰l c d - r d i 告警产生t c 统计 信头错误校正 h e c 产生和验证 p m 叮 比特定时 本地告警处理 链路失败通知 子层链路编码r d i 告警产生 p m d 状态 物理介质 2 1 2 定时参考模型 术语“独立传输时钟( i t c ) 指每条链路上的传输时钟是独立从时钟源获取。 图2 2 说明至少有一个开关s w ( 0 ) 到s w ( n 一1 ) 被置“l ”。 术语“公共传输时钟 ( c t c ) 指所有的链路使用相同的时钟。这样一个例子在 图5 被说明所有的开关s 、( 0 ) 到s w ( n - 1 ) 被设置为“0 。 2 21 m a 协议的基本说明 图2 2i m a 定时配置参考模型 2 2 1i m a 物理链路特性 ( r - 1 ) i m a 单元支持n 条传输链路( n 大于等于l 小于等于3 2 ) ，被管理单元 ( u m ) 指定作为一个i m a 组并且操作在相同的链路信元速率( l c r ) 。 ( r - 2 ) i m a 单元通过清除信道设备被连接到另一个i m a 单元。这暗示所有被 m 执单元传输的信元仅可以被位于i l v l a 虚链路另一端的i m a 单元所停止。 l o 茗事 第2 章i s a 概述 2 2 2 传输会聚子层说明 这部分定义： 除了当i m a 子层被执行时的接口特定传输会聚功能外，和 基本的i m a 子层功能。 1 、除特定接口外传输会聚子层 特定接口传输会聚( t c ) 子层应该执行下面功能。 物理层旺c 产生，校验， 信头的校正( 如果要求) ， 信元的定界，和 信元净荷扰码解扰( 如果要求) 。 下面除了特定接口传输会聚( t c ) 子层以外必须满足： ( r - 3 ) 特定接口t c 子层发送所有信元到i m a 子层或提供一个信元已被收到的 指示。( 这包括h e c 错误信元) ( i “) 信元速率解耦不应该被特定接口t c 子层执行( 如：没有空闲信元) 。 2 、i m a 特定传输会聚子层 2 1 、i m a 般特性 ( r 5 ) i m a 单元应该在i m a 组内分配一个唯一的链路地址( l m ) 给在每个物 理链路上的每个i m a 链路。 ( r - 6 ) 当该链路是i m a 组的一个成员时，链路地址( l i d ) 不应该被改变。基 于i c p 信元的定义l i d 值的选取被限制在0 到3 l 之间。 ( r - 7 ) i m a 发送端以轮转( r o u n d r o b i n ) 的方式以逐个信元为单位分配来自 a t m 层的a t m 信元( 包括任何未分配的信元) 到n 条链路上。 ( r 8 ) i m a 发送端分配a t m 层信元到链路是基于l i d 递增的顺序，该l i d 是 在i m a 组内分配给每条链路的地址。 ( r 9 ) 在i m a 虚链路端点的每个接口将使用i m a 控制协议( i c p ) 信元格式( 见 附录表2 ) 来传递i m a 的配制、同步、状态和错误信息到远端( f e ) 。 ( r 4 0 ) 当在a t m 层没有信元可以获得时，i m a 发送端通过插入i m a 填充( f m e r ) 信元代替a t m 信元来执行信元的速率解耦。 ( r - 1 1 ) i m a 接收端将： 从n 条链路上通过基于链路地址( l i d ) 递增的顺序接收a t m 信元，l i d 是 从进来链路的i c p 信元内被接收的。 补偿不同链路的延迟和重建最初的a t m 信元流。 丢弃填充信元。 丢弃有错误腿c 的信元。 处理和丢弃i c p 信元，传输整合后的a t m 信元流到a t m 层( 这包括未分配 西安邮电学院硕士学位论文 信元) 。 保持进来信元的顺序。 ( r 1 2 ) i m a 接收端将使用i c p 信元来维持协议和链路延迟同步。 2 2 、i m a o a m 信元说明 两个i m a o a m 信元被定义为： 填充( f i l i e r ) 信元； i m a 控制协议( i c p ) 信元。 信元字节的传输是从上到下，逐行进行的。 ( r 1 3 i m a 接口将首先传输每个i m ao a m 信元的字节的最高位。 下面区域填充( f i l l e r ) 信元和i c p 信元是相同的： 信元头， o a m 标签，和 信元识别。 ( r - 1 4 ) f i l l e r 和i c p 信元的信头分别在表2 2 和附录表2 中详细说明。 填充( f i l l e r ) 信元和i c p 信元的字节6 被置为“0 x 0 3 来被i m a 单元指示所使用 的是m 队v 1 1 版。 ( r - 1 5 ) 信元识别( c i d ) 比特，位于填充( f i l l e r ) 信元和i c p 信元第7 字节的第 7 比特，用来鉴别i m ao a m 信元是i c p 信元还是填充( f i l l e r ) 信元。 ( r - 1 6 ) 字节5 2 至5 3 按照i t u t1 6 1 0 1 3 1 1 的建议来使用。 f i l l e r 信元的说明 这部分详细说明填充( f i l l e r ) 信元。该信元在i m a 子层用来执行信元的速率解耦。 ( r - 1 7 ) i m a 接口所支持的填充信元的格式如表2 2 所示。 表2 2 填充( f i l l e r ) 信元的格式 字节标识内容 1 5a t m 信头字节1 = 0 0 0 00 0 0 0 ，字节2 = 0 0 0 00 0 0 0 ， 字节3 = 0 0 0 00 0 0 0 ，字节4 = 0 0 0 01 0 1 l ， 字节5 = 0 1 1 00 1 0 0 ( 有效的h e c ) 6o a m 标识 比特7 - 0 ：i m a 版本号 0 0 0 0 0 0 0 1 ：i m a 版本：1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 ：i m a 版本1 1 7c e l li dl i n ki d 比特7 ：i m ao a m 信元类型( 0 ：f i l l e r 信元；1 ：i c p 信元) 比特6 - 0 ：未使用被置为0 8 5 l 未使用根据i t u t1 4 3 2 1 3 0 建议被置为0 x 6 a 。 5 2 5 3 c r c 错误控制比特1 5 1 0 ：预留为将来使用，缺省值为0 ； 比特9 - 0 ：i t u - t1 6 1 0 1 3 1 建议所指定的c r c - 1 0 填充( f i l l e r ) 信元可通过校验信头的值，o a m 标签，c i d 和c r c 域而使有效。 i c p 信元说明 ( r 1 8 ) i m a 接口所支持的i c p 信元的格式如附录表2 所示。 第2 章i m a 概述 i c p 信元的内容分为5 个级别： a ：链路的特殊信息，仅在特定链路上传输。 b ：组的特殊信息，在组的所有链路上传输。 c ：链路的特殊信息，但是在组的所有链路上传输。 d ：未使用的字节。 e ：端到端的信道。 ( r - 1 9 ) 出现在a 类区域的内容将在该域应用的链路上传输。 ( 1 0 ) 出现在b 类和c 类相同区域的内容将在i m a 组内所有链路上传输。 ( r - 2 1 ) i c p 信元第7 字节的o 至4 比特被用来鉴别链路的地址( l i d ) 。其范围 从0 到3 1 。 i m a 帧的序列号域( i f s n ) ，字节8 ，用来指示i m a 帧的序列号。i c p 信元的偏 移量( 字节9 ) 用来指示在i m a 帧内i c p 信元的位置。 链路的填充指示( l s i ) 域，字节1 0 的o 到2 比特，用来指示下一个s i c p 事件 发生的时间。 状态和控制改变指示域( s c c i ) ，字节1 l ，用来指示从字节1 2 到4 9 是否变化( b 类和c 类) 。( 从0 到2 5 5 ，循环使用，字节1 2 到4 9 每变化一次，指示值增加1 ) i m a i d 域，字节1 2 ，用来指示i m a 组的地址( d ) 。该域被置成在0 到2 5 5 之 间的一个值( 8 比特) 。 组的状态和控制域，字节1 4 ，用来指示组的状态和控制信息。 传输定时信息域，字节1 4 ，用来指示同步和被发送端使用的定时参考链路( t i 也) 。 ( 字节1 4 的第5 比特用来发送设置的时钟模式：o 为i t c 模式；l 为c t c 模式) 链路的信息域，字节1 8 到4 9 ，用来交换特定的信息到i m a 链路，该链路位于 两个i m a 虚链路端点之间。( 字节1 8 是链路o 的信息，而字节1 9 4 9 是链路1 3 1 的 信息) ( i 睨2 ) “t x 状态”域，位于一个i c p 信元的链路“x ”的信息域内，用来报告 i m a 链路的传输状态，在该i m a 链路的近端( n e ) 的i m a 正在传送l i d = “x ”的 i c p 信元。( “x 的值为0 到3 l 之间) 。 ( r - 2 3 ) “r x 状态 域，位于一个i c p 信元的链路“x ”的信息域内，用来报告 进来的i m a 链路的接收状态，在该i m a 链路的远端( f e ) 的i m a 正在传送l i d = “x 的i c p 信元。( “x 的值为0 到3 1 之间) 。 ( r 2 4 ) “