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摘要：本文阐述了电信级设备发展对硬件平台的需求，并在此基础上介绍了大唐移动RASTAP平台对于相关电信应用的解决方案，可满足电信RAS、通用、IP化、支持系列化规模等需求。
多年以来，电信平台一直都是建立在各厂家独自的封闭、专有平台上，这与现今各行业标准化、模块化发展趋势与思想几乎是背道而驰，这也为电信运营商在设备的选择、设备的维护上带来了很大的难度。实际上，只有真正的开放性的业界标准才能带来竞争。ATCA规范的发布，给通信业注入了新的思想与活力, 其目标是为电信级应用提供标准化的支持NEBS和具有99.999%可用性的平台架构，也成为通信业平台变革的非常好的一个契机。
在设计上，ATCA从基础设计开始就考虑为通讯设备服务，ATCA标准是设备商、电信公司共同商讨后形成的新标准，因此ATCA规范符合了电信公司的使用要求，ATCA专门为满足TEM（Telecom epuipment Manufactory，电信设备制造商）的需求而设计，所以非常适用于电信行业。使用ATCA平台开发产品可以节省开发周期，提升性价比，最终会使得TEM更方便快捷地开发产品，得到回报。对于运营商来说，可以减少维护费用，降低成本。
随着通信网络的不断发展，移动数据业务被推向了一个全新层面，并且考虑到未来数据业务的爆发式增长，从保护投资角度，新推出的产品需要提供数倍于现在主流产品的数据吞吐量，这就对底层的计算平台也提出了更高的要求——更为强大的计算性能、更为强大的数据传输能力、与强大计算性能相配套的散热性能和更为强大的系统管理能力。
基于对以电信网络发展的前瞻性分析，大唐移动公司在业界率先推出了基于先进的ATCA架构的RASTAP电信级通用硬件平台。RASTAP产品符合PICMG3.0核心规范和PICMG3.1 Ethernet互连规范，支持每通道1G、10G到40G的系列平台平滑演进。，其中的RAS特性是电信及IT设备的核心，该特性的支持可保证业务应用实现的可靠性、可用性及可服务性。
RASTAP产品采用标准的19"机柜，由高性能的交换板、处理器板、接口板组成，可以满足高吞吐量、高可靠性的电信行业产品应用。该硬件平台提供了交换式连接，每个点到点的连接能达到最大40Gbps的带宽，单框交换容量支持24Gbps、240Gbps、640Gbps的系列化配置；支持IMA E1、PPP E1、fractional E1、STM-1、信道化STM-1、STM-4、POS、CPOS、FE、GE、10GE等丰富的接口种类；业务面采用多核处理器、网络处理器、DSP等不同板卡，面向不同类型的应用，提供强大的处理能力，多核处理器板卡提供硬件加密引擎，单板支持10Gbps的处理能力。控制面采用X86多核处理，支持强大的信令及协议处理能力；散热性能有了极大的提升，从而为高性能单板的应用提供了条件。
RASTAP平台可提供丰富的IP化通用解决方案，具有如下特色和优势：
该平台已大量应用在中移动稳定运行的TD-SCDMA RNC设备中，系列化平台可快速构建产品，缩短产品开发周期；
具有丰富的大型电信级设备的开发经验，帮助客户构建完整解决方案；
国资委大型电信设备提供商，提供可信的售后保障服务。
基于大唐移动的RASTAP通用IP化硬件平台，可非常方便地构建具有高性价比的多网元产品，可以仅通过加载不同的软件支持TD-SCDMA RNC、LTE EPC、DPI应用、IMS、WLAN AC等网络设备的组建，同时可支持客户的平滑升级能力、能够更方便快捷地集成到网络中，保护用户投资；从而可大大地降低运营成本，节省维护费用。
1、TD-SCDMA RNC产品应用解决方案
TD-SCDMA平台的硬件组成架构如下所示：
图1 TD-SCDMA RNC系统组成
如图1所示，TD-SCDMA遵循控制、业务分离的原则，可满足客户快速开发业务的需求。该平台控制面、用户面、系统管理IPMI均采用双星型交换式互连；时钟、交换、全局主控、信令处理等关键板卡支持1＋1热备份工作方式；交换单元提供24Gbps的无阻塞交换，完成系统各单元之间的数据交互；系统各单元之间通过千兆以太网进行交互，IP交换的方式使得数据传送非常高效、灵活，可很好地适应未来高速数据业务增长的需求；业务处理采用资源池方案，可保证处理负荷的均衡；接口板处理具备冗余备份机制，在一个接口出现故障时，系统能够自动进行保护切换，不中断业务。设备监控可对单板关键器件的温度、单板电压、风扇等探测点进行周期检测，根据设备工作的环境变化可自动进行散热控制等，保证了设备的正常运行。
RASTAP平台的网同步系统可根据网元的不同需求灵活配置以满足2级或3级时钟精度要求。供电方面采用了电信业界的-48V电源标准，从设备配电入口、插箱、单板共3级均支持双路供电接入；平台提供良好的散热性能与过热保护，每槽位最大支持200W（根据高性能应用场景可升级为300W平台）的散热能力，插箱内采用3个风机组，单个风机故障不影响整框工作；采用可管理风机设计，根据系统实际运行状况风速可自动调整；产品提供的完善的负荷控制算法、可靠的CPU占用率检测算法，这些设计可保证设备的高可靠性工作。
RASTAP产品在维护上非常简单。硬件平台组成部件采用FRU思想进行设计，可大大降低MTTR时间； 各单板的Flash/FPGA/CPLD/IPMC固件具备在线下载功能，便于远程和集中维护；产品线缆种类少，共3大类电缆，简化工程施工，维护简单；设备支持上、下走线，可灵活满足机房及工程安装及维护便利性；插箱采用前后插板方式设计，后出线方式，简洁美观，维护简单。
2、TD-LTE EPC产品应用解决方案
图2 TD-LTE EPC系统组成
如图2所示，TD-LTE产品由MME、SGW、PGW、PCRF、CG、NTP、DNS、HSS、OMC及相关外围的连接设备（FW、CE、Switch、BG etc）组成。其中 MME、SGW、PGW、PCRF等核心网元可基于RASTAP平台产品进行灵活、快速构建，同时可保护我们的核心价值和关键技术。
MME是构建于开放式SAF的中间件之上的高性能产品，它利用了大唐移动在无线接入网络设备积累的经验，且具备更高集成度、更高性能和灵活性的特点。
SGW/PGW是高性能、高集成度的智能信令服务网关。该产品专门针对移动多媒体核心网络而设计，为所有会话提供稳定的IP接入点，可按照用户、会话的QoS等级提供分级服务，并支持用户在无线接入网内部或之间的移动接入。支持SGW/PGW分设与合设。
PCRF是EPC与应用层连接的关键网元，是QoS控制和策略计费，实现业务感受提升，完成精细化运营的必要设备。
CG是大唐移动生产的一款基于RASTAP平台，同时构建于开放式中间件之上的跨平台、多接入的高性能计费网关产品，能满足不同客户的需求，支持多种类型产品的接入。
图3 基于RASTAP产品的SGW/PGW网元配置指标
基于大唐移动核心的网元实现，通过OEM方式集成外围的互联设备，可提供EPC的整体解决方案。LTE EPC已通过上海世博网的建设和测试，现在中移动正在进行南京试验网的建设和验证，为随后的大规模LTE建网做准备。
图4 大唐移动上海世博EPC试验网
3、DPI应用解决方案
在3G核心网及LTE核心网SGW、PGW网元设备中，均存在对数据流进行分析检测的DPI功能，由于这些网元是基于内容进行计费的，所以要对数据内容进行深度分析，譬如3层的IP地址与协议类型，4层的端口，7层的URL及其协议类型等，并生成话单，并且电信运营商对业务的需求是实时的、高速的、大容量的，并要求有冗余处理与备份，这对数据包报文处理技术及平台提出了更高要求。
普通报文检测仅分析IP包4层以下的内容，通过端口号来识别应用类型，而且普通报文检测不能识别应用层。但DPI（Deep Packet Inspection，深度包检测）技术可实现SGW/PGW计费，其能识别和区分网络流量，进行流量控制、内容计费、垃圾内容过滤以及流量管理，提供差异化经营保障。
DPI检测实际上也是一个计算密集型应用，它要求扫描整个数据包，计算开销非常大。传统网络设备在实现此功能时大多采用软件方案，在通用的CPU上进行处理，在独占一个CPU核的情况下也只能达到Mbit/s级别的处理能力，不适合电信级部署。同时，LTE业务DPI部署更加强调多媒体数据的业务精细化运营与融合，同时DPI解决方案必须要考虑目前2.5G与3G数据业务需求与扩展，中移动已有明确的网络融合发展战略需求。
大唐移动推出的RASTAP V220版本，提供DPI处理板，通过专用硬件设计，可进行硬件线性DPI处理。
图5 RASTAP DPI处理单片
RASTAP DPI处理刀片的硬件DPI处理能力：可提供高达10万条以上的内容计费规则配置，单刀片达到2Gbit/s线速处理；支持丰富的正规表达式规则构，提供“*”，“？”等字符配置；解析协议支持WAP1.x/2.0，HTTP，MMS，KJAVA，BREW，FTP，SMTP，POP3，IMAP，RTSP和即时通信等；提供基于用户/会话/业务的流量控制、限速、阻断及重定向（路由）。
4、大唐移动IMS应用解决方案
大唐移动可提供基于RASTAP平台产品的IMS业务整体解决方案，如下图所示：
图6 大唐移动IMS应用解决方案
IMS业务主要特性如下：
支持固网IP终端之间的VOIP、视频电话等多媒体通信业务；
支持固网IP终端与移动终端之间的VOIP、视频电话等多媒体通信业务；
对于移动接入用户，提供IM，下载等非实时业务；
对于集团客户，提供统一IP Centrex业务；可以视情况开展基于调度的PoC业务（受限于TD终端）。
5、大唐移动WLAN AC应用解决方案
随着Internet的日益普及和移动终端（包括笔记本电脑、WiFi手机、PDA）的广泛使用，人们对无线IP接入的需求迅速增长，无线局域网（WLAN）得到越来越广泛的应用。凭借无线接入技术本身具有的应用灵活、安装简便、建设周期短等优势，WLAN作为一种高速无线接入手段，正在与有线网络一起，构建灵活、高效、完善的宽带网络。
图7 大唐移动WLAN 应用解决方案
大唐移动推出的WLAN胖瘦可转型产品解决方案，包括室内、室外型AP，智能型无线交换机（专业上又称为：接入控制器：AC），下文对AC介绍一下。
无线交换机为电信级无线控制设备，将无线网络和安全处理等功能转移到无线交换机上，集中管理所有的AP和无线用户。它具备完善的射频管理、故障自动恢复，强制STA漫游和负载均衡等功能，易于升级扩充。可以与原有网络完美融合，并且无需改变其架构，大大简化网络的布署和管理，节约用户投资。
大唐移动的无线交换机采用小型化ATCA平台实现，通过不同的WLAN建网规模要求，具体的RASTAP硬件平台可支持小到6槽位、2槽位插箱，多到14槽位及多插箱的级联，提供灵活的积木式的容量扩展。
结束语
RASTAP产品的核心优势是加速产品上市时间，通过采用RASTAP硬件，开发人员可以缩短硬件开发时间，集中精力在增值业务上。RASTAP除了在硬件上都具有良好的模块化，大唐移动在RASTAP平台上还支持标准开放的OSCA软件平台，二者的有效组合，可提供大量丰富的应用解决方案，加速业务的应用及产品的部署，加速通信网络的发展，从而为用户提供更为丰富的业务、更好的业务体验。
