使用传输控制协议/互联网协议提供处理器间通信的装置 【技术领域】
本发明涉及在通信系统中的处理器和系统之间提供处理器间通信(IPC)的装置和方法，尤其涉及用于使用传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)提供处理器间通信的装置和方法。
背景技术
典型的通信系统使用RS-422或者异步传输模式(ATM)方法进行处理器间通信(IPC)。使用RS-422或者异步传输模式(ATM)方法的原因是这些方法是经过检验的稳定的方法。RS-422是电子工业协会(EIA)串口线标准。
例如，码分多址(CDMA)第二代(2G)系统在处理器和系统之间使用基于通信内部网络的RS-422方法执行消息通信，第三代(3G)系统使用异步通信模式(ATM)交换机和复用器/解复用器(MUX/DEMUX)执行蜂窝通信。进而，在基站控制器(BSC)和基站收发器系统(BTS)之间使用了如E1/T1或者光纤这样的物理媒介。在处理器或者电路板之间的消息通信使用总线结构。这种方法可以应用在拥有背板结构(backboard structure)的系统中，而且可以稳定地执行。进而，这种方法可以比较快速地进行通信，而且它的控制操作也比较简单。
然而，如上所述，典型地通信内部网络(CIN)(2G)或者异步传输模式(ATM)(3G)方法需要单独的控制板用来进行处理器间通信(IPC)。第二代(2G)系统需要用于处理器间通信(IPC)控制的高速互联处理器集成(HIPA)板以及大容量IPC节点集成(HINA)板。第三代(3G)系统应该包括的异步传输模式(ATM)交换板，作为添加到预定数量的处理器板中的每一个复用器/解复用器(MUX/DEMUX)的ATM交换机和结构集成(ASFA)板，和ATM蜂窝MUX/DEMUX集成(ACMA)板。在这些结构中，系统的灵活性和可扩展性下降了，而且在执行与外部装置的接口的时候有困难；因为需要这些高价的电路板，产品的价格被提高了，从而也减少了市场竞争力；在使用了局部总线的地方，背板的设计很复杂，而且应该发送许多的信号。
另一方面，在高速处理器或者系统之间作为例子的通信方法是使用总线结构或者异步传输模式(ATM)方法进行配置的。在使用了总线结构的地方，因为在两个通信节点之间的信号线增加了，硬件(H/W)的设计就复杂了，系统在外部噪声下变得脆弱，发生错误的可能性变高了。另外，因为需要一个仲裁电路来占用对应的总线，在总线之间执行通信的时候需要用于单独总线控制的电路板、处理器和装置。在使用异步传输模式(ATM)方法的时候，需要一个高价的异步传输模式(ATM)交换机和一个高价的复用器/解复用器(MUX/DEMUX)装置。需要用于开发的时间周期变得较长，而且作为例子的方法不适用于紧凑的通信系统。
【发明内容】
因此，本发明是从上述问题的观点而产生的，而且本发明提出了一种提供处理器间通信(IPC)的装置和方法，该装置和方法可以减少在执行外部接口时的困难，并可以增加系统的灵活性和可扩展性。
本发明提供了一种在通信系统中提供处理器间通信(IPC)的装置和方法，由于该装置和方法具有节省成本的配置，所以可以提高与IPC相关的产品的市场竞争力。
本发明提供了一种在通信系统中使用传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)提供处理器间通信(IPC)的装置，该装置包括：以太网接口模块，用于提供以太网装置驱动器和处理器间通信(IPC)模块之间的接口，确定接收到的消息的类型，如果接收到的消息是非帧数据，将接收到的消息发送到消息处理模块，如果接收到的消息是帧数据，则在相应于帧数据的对应的邮箱中对接收到的消息进行排队；消息处理模块，用于在对应的邮箱中对通过以太网接口模块接收到的非帧数据进行排队；以及公共应用程序接口(API)模块，用于为通过消息处理模块执行基本的数据发送和接收、邮箱管理、处理器间通信(IPC)缓冲区管理和处理器间通信(IPC)控制功能提供接口。
根据本发明的原理，作为实施的的和广泛描述的，本发明提供了一种在通信系统中使用传输控制协议/互联网协议提供处理器间通信(IPC)的装置，该装置包括：以太网接口模块，用于提供以太网装置驱动器和处理器间通信模块之间的接口，确定接收到的消息的类型，如果被确定的消息的类型是非帧数据则发送该消息，如果被确定的消息的类型是帧数据，则在与帧数据相对应的第一邮箱中对消息进行排队；消息处理模块，用于接收由所述以太网接口模块发送的消息，在与非帧数据相对应的第二邮箱中对从上述以太网接口模块接收到的消息进行排队；以及公共应用程序接口模块，用于为通过所述消息处理模块执行基本的数据发送和接收、第一和第二邮箱的管理、处理器间通信缓冲区管理和处理器间通信控制功能提供接口，所述公共应用程序接口模块与所述以太网接口模块和所述消息处理模块进行通信。
根据本发明的原理，作为实施的和广泛描述的，本发明提供了一种在通信系统中使用传输控制协议/互联网协议提供处理器间通信的系统，该系统包括：接入网控制器，该接入网控制器与以太网链接并且依照对应于1xEV-DO(1x evolution-data only)的软件指令进行工作；广域交换模块，该广域交换模块与以太网络链接并且执行操作和状态管理；数据位置寄存器，该数据位置寄存器与以太网链接，执行用户管理并且向上述接入网控制器提供会话信息；单元管理系统，该单元管理系统与以太网连接并且执行对以太网和上述数据位置寄存器的操作和管理；服务器，该服务器与以太网链接并且执行对1xEV-DO(1x evolution-data only)用户的鉴权；以及接入网收发器系统，该接入网收发器系统通过以太网向所述接入网控制器发送1xEV-DO(1x evolution-data only)数据和信令数据；所述接入网控制器针对分组数据服务执行与所述接入网收发器系统的匹配功能，并且执行对应于1xEV-DO(1x evolution-data only)的呼叫处理；所述接入网控制器、广域交换模块和单元管理系统使用传输控制协议/互联网协议通过以太网彼此互相通信。
根据本发明的原理，作为实施的和广泛描述的，本发明提供了一种在通信系统中使用传输控制协议/互联网协议提供处理器间通信的方法，该方法包括：依照对应于1xEV-DO(1x evolution-data only)的软件指令操作接入网控制器，该接入网控制器与以太网联接，并且执行对应于1xEV-DO(1x evolution-data only)的呼叫处理；使用与以太网链接的广域交换模块执行操作和状态管理；使用与以太网链接的数据位置寄存器执行用户管理，该数据位置寄存器向接入网控制器提供了会话信息；使用与以太网链接的单元管理系统执行对以太网和数据位置寄存器的操作和管理；使用与以太网链接的服务器执行对1xEV-DO(1x evolution-dataonly)用户的鉴权；以及，使用接入网收发器系统通过以太网向接入网控制器发送1xEV-DO(1x evolution-data only)数据和信令数据，该接入网控制器为了分组数据服务执行与接入网收发器系统的匹配功能；并且使用传输控制协议/互联网协议通过以太网在接入网控制器、广域交换模块、和单元管理系统之间执行互相通信。
本发明在下面的段落中参考附图仅仅通过举例的方法进行更加明确地描述。其他的优点和特点将在下面的描述和权利要求中变得更加清楚。附图说明
在本说明书中包含的、并且构成本说明书的一部分的附图中描述了本发明的实施例，这些实施例与上面给出的对本发明的一般性描述、以及下面给出的详细描述一起对本发明的原则进行了例示。
图1示出了依照本发明的原理的基于IP(互联网协议)的EV-DO(evolution-data only)系统的配置；
图2示出了依照本发明的原理的用于配置接入网控制器(ANC)系统的电路板；
图3示出了依照本发明的原理的处理器间通信(IPC)模块的配置；
图4示出了依照本发明的原理的基于传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)的处理器间通信(IPC)的视图。
【具体实施方式】
在下文中通过参考展示了本发明的细节的附图对本发明进行更加全面的描述的同时，在下面的描述将要开始的时候需要理解的是，那些在本领域有熟练技能的人士可以在仍旧获得本发明的良好结果的同时对这里描述的发明进行修改，因此下面的对实现本发明的最佳模式的描述期望被理解为对在本领域有熟练技能的人士的广泛的、教学性的公开，而不是仅仅局限于本发明。
下面将对实现本发明的最佳模式的说明性的实施例进行描述，为了能够更加清晰，这里并没有描述实际执行的所有特征。在下面的描述中，众所周知的功能、结构和配置没有进行描述，因为这些可能会以不必要的细节混淆本发明。需要重视的是，在任何实际的实施例的开发中都必须做出大量的与实现特定的决定以获得开发者的特定目标，例如符合系统相关和事务相关的约定，这些特定的目标对各个实现是不同的。另外，需要重视的是，这样的开发努力可能是复杂和耗时的，但绝非从本公开获益的普通技术人员所承担的日常工作。
目前涉及网络的成果的例子有，例如：美国发明专利号No.5,692,126，标题为ISDN ACCESS TO FAST PACKET DATA NETWORK，1997年11月25日授予专利人Templeton等；美国发明专利号No.6,339,958，标题为NETBIOS PROTOCOL SUPORT FOR A DCE RPC MECHANISM，2002年4月2日授予专利人Ainsworth等；美国专利申请No.20020097728，标题为METHOD AND APPARATUS FOR INJECTION OF IP MULTICASTCONTENT INTO AN ATM DSL NETWORK，由Hinderks等于2001年11月16日提交；尽管这些成果获得了一些改进，但是相信可以期望获得进一步的改善。
如下面描述的本发明涉及使用传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)的基于处理器间通信(IPC)的装置和方法。传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)是一个开放的接口，它在最近被广泛使用并且可以在任何安装了以太网线缆的地方进行通信。尤其是使用传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)在电路板之间进行通信可以使背板的设计得到简化。另外随着硬件和软件技术的发展，传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)可以在局域网(LAN)和广域网(WAN)环境中获得高速和高可靠性的通信。因此传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)在网络中被广泛使用并获得了快速的发展。
后文中将描述本发明的一个实施例，将描述一个基于IP的EV-DO(evolution-data only)系统的实施例。图1示出了依照本发明的原则的基于IP(互联网协议)的EV-DO(evolution-data only)系统的网络配置。
如图1所示，处理器间通信(IPC)是在接入网控制器(ANC)电路板和几片NE(网络设备)之间使用传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)来实现的。如图1所示，本发明的组件是像下面这样的。
首先1xEV-DO软件(S/W)和1xEV-DO信道卡是安装在基于IP的EV-DO网络中的，而且基于IP的EV-DO网络在接入网控制器和基于IP的EV-DO系统之间使用了互联网协议(IP)接口。另外，基于IP的EV-DO网络使用新的具有1xEV-DO射频(RF)应用的基站收发器系统(BTS)设备。1xEV-DO软件(S/W)安装在接入网控制器(ANCs)104上，而且在接入网控制器(ANC)和基于IP的EV-DO网络之间使用了互联网协议(IP)接口。该软件包括1xEV-DO指令。另外，接入网控制器(ANC)104是基于标准的互操作性规范(IOS)的。
在这种情况下，处理器间通信(IPC)被改变为传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)；广域交换模块(WSM)106是一个用于执行网络的操作和状态管理的用户接口服务器设备；数据位置寄存器(DLR)108是一个用于用户管理的服务器设备；单元管理(EMS)110是用于包含数据位置寄存器(DLR)108等的整个网络的操作/管理设备。
在后文中，将更加详细地描述上述组件。图2示出了依照本发明系统原理的用于配置接入网控制器(ANC)系统的电路板。
接入网控制器(ANC)104是一个设置在接入网收发器系统(ANTS)100和分组数据服务节点(PDSN/FA)114之间的系统，它为了分组数据服务执行与数据核心网(DCN)和接入网收发器系统(ANTS)100的匹配功能。接入网控制器(ANC)104执行1xEV-DO的呼叫处理、选择器功能、无线连接协议(RLP)、分组控制功能(PCF)等等。进而接入网控制器(ANC)104通过与广域交换模块(WSM)106的连接执行操作/维护功能、通过与数据位置寄存器(DLR)108的连接执行移动管理功能、通过与已知的作为接入网授权、鉴权和计费服务器112的服务器112的连接执行终端鉴权功能。
接入网控制器(ANC)104由不同类型的电路板进行功能性的配置，这些电路板发送和接收诸如时钟、告警之类电路板通常通过背板使用的信号。用于在电路板或者系统之间传输的消息通过以太网驱动器和快速以太网端口在电路板或者系统之间进行传送。
接入网收发器系统(ANTS)100是一个设置在接入网控制器(ANC)104和接入终端(AT)之间的系统，并且该系统支持IS-856。进而，接入网收发器系统(ANTS)100与更高级别的接入网控制器(ANC)系统交流1xEV-DO数据和信令数据。基于IP的EV-DO基站收发器系统(BTS)为1xEV-DO执行无线资源管理功能、射频规划、开销信道管理、反向功率控制等等。
数据位置寄存器(DLR)108是与接入网控制器(ANC)104相关的软件。1xEV-DO系统的数据位置寄存器(DLR)108执行会话控制功能和移动管理功能。为了执行这些功能，数据位置寄存器(DLR)108向终端分配一个临时的标识符(单播接入终端标识符(UATI))、在终端和系统之间维护会话层信息、并且向接入网控制器(ANC)104提供会话信息。进而，数据位置寄存器(DLR)108从终端接收终端位置信息更新消息，管理更新的位置信息，并且为了寻呼功能、保持激活功能等等使用位置信息。数据位置寄存器(DLR)108管理分配给终端和寻呼区的子网(例如一个分配单播接入终端标识符的组)的信息。为了执行上述功能，数据位置寄存器(DLR)108通过与处理器间通信(IPC)连接的A13与接入网控制器(ANC)104进行消息通信，A13是一个IOS4.x协议。数据位置寄存器(DLR)108与广域交换模块(WSM)106和快速以太网接口，以输出不同的操作符匹配消息和操作消息。
接入网络授权、鉴权和计费(AN-AAA)服务器112是一个连接到接入网控制器(ANC)104并为1xEV-DO用户执行终端鉴权的系统。AN-AAA服务器112借助于数据复制和能够处理实时数据库的结构、通过高有效性(HA)服务器118使用用于确定期望使用1xEV-DO网络的接入终端是否可信的装置执行接入终端鉴权、国际移动用户身份(IMSI)分配功能。如图1所示，高有效性(HA)服务器118和授权、鉴权和计费(AAA)服务器120被连接到互联网协议(IP)网络116。
接入网授权、鉴权和计费(AN-AAA)服务器112通过基于用户数据报协议/互联网协议(UDP/IP)的工作站以及远程鉴权拨入用户服务(RADIUS)协议(或者未来的DIAMETER协议)与接入网(AN)进行通信，并且为了执行与网络管理中心的连接和数据转换而执行客户管理中心接口功能和网络管理中心接口功能。DIAMETER协议是对RADIUS协议的扩展。
接入网授权、鉴权和计费(AN-AAA)服务器112提供用于维护的系统管理、操作员接口和图形用户界面(GUI)。接入网授权、鉴权和计费(AN-AAA)服务器112使用远程鉴权拨入用户服务(RADIUS)协议确定终端的鉴权，并为了识别对应的用户鉴权和其他的配置文件信息而管理用户数据库。接入网授权、鉴权和计费(AN-AAA)服务器112是基于IOS4.x的A12协议的。
广域交换模块(WSM)106连接到接入网控制器(ANC)104和快速以太网，以输出与接入网控制器(ANC)104和基于IP的EV-DO相关联的不同的操作符匹配消息和操作消息。广域交换模块(WSM)106提供用于系统管理和维护的GUI环境。广域交换模块(WSM)106执行程序装载数据(PLD)的生成和增加/减少，并在广域交换模块(WSM)106的容量扩展的时候执行系统的装载，以管理基于IP的EV-DO系统的配置。
在如上所述配置的网络中，依照本发明的使用传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)的处理器间通信(IPC)将在下面进行描述。图3示出了一个依照本发明的原理的处理器间通信(IPC)模块的配置，图4示出了一个依照本发明的原理的基于传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)的处理器间通信(IPC)的视图。下面将参考图3和图4对依照本发明的原理的处理器间通信(IPC)进行描述。
图3的处理器间通信(APC)模块是一个基于IP的EV-DO系统中的通信子系统和用于在基于以太网的一个节点或者不同的节点的应用任务之间发送和接收消息的软件。该处理器间通信(IPC)模块包括应用任务(应用程序)300、公共应用程序接口(API)模块302、消息处理模块304、以太网接口模块306和以太网设备驱动器308等等。
公共应用程序接口(API)模块302是一个用于执行处理器间通信和与高级别的应用程序接口的模块，并且提供非帧数据通信、帧数据通信、邮箱打开/关闭、处理器间通信(IPC)缓冲区分配和返回、处理器间通信(IPC)控制功能等等的接口。公共应用程序接口(API)模块302被设置在处理器间通信(IPC)的高级别层上，它拥有与模块302上面的应用程序的接口、与消息处理模块304的接口和与模块302下面的以太网接口模块306的接口。
设置在公共应用程序接口(API)下面的消息处理模块304读取来自以太网接口模块306的非帧数据的邮箱区，随后在对应的邮箱中对接收到的消息进行排队。这时候消息处理模块304确定在邮箱中排队的消息的数量，如果消息的数量大于预定消息的数量，则从邮箱中删除最老的消息，并且对邮箱中最新的消息进行排队。消息处理模块304对消息进行排队，随后确定是否等待消息进入邮箱的任务已经存在。如果该任务已经存在，消息处理模块304激活对应的任务。否则，消息处理模块304执行对应的处理。
在处理器间通信(IPC)中，消息处理模块304拥有与在模块304上的公共应用程序接口(API)模块302的接口，并且拥有与在模块304下面的以太网接口模块的接口。
当应用程序向另一个节点发送消息或者从另一个节点接收消息的时候，设置在处理器间通信(IPC)中的消息处理模块304下面的以太网接口模块306提供以太网设备驱动器308和处理器间通信(IPC)模块之间的接口。以太网接口模块306确定接收到的消息的类型。如果接收到的消息的类型是非帧数据，以太网接口模块306将接收到的消息传递到消息处理模块304。另一方面，如果接收到的消息类型是帧数据，以太网接口模块306在对应于帧数据的特定邮箱中对接收到的消息进行排队。以太网接口模块306属于处理器间通信(IPC)中最低级别的层，它拥有与模块306上面的公共应用程序接口模块302和消息处理模块304的接口，并且拥有与模块306下面的以太网设备驱动器的接口。
处理器间通信(IPC)模块使用下面将要描述的三个基本接口执行与其他节点的数据通信。
当在处理器间通信(IPC)中数据被发送到以太网的时候，使用了一个“ip_sigsend(unsigned int ip_addr1，unsigned int ip_addr2，int peer_port1，intpeer_port2，MSGPtr_t tx_ptr，unsigned char*tx_data，unsigned long pkt_size，int flag，unsigned char drup)”函数。如果调用了一个处理器间通信(IPC)发送应用程序接口(IPC)，使得应用任务(应用程序)300发送数据，则处理器间通信(IPC)模块输入一个被输入的目的地址作为参数，调用“ipc_get_ip”，并且获得对应的“ip_address”目标值。如果输入了结构指针“msgptr”、指示空闲消息和数据类型“sig_type”的标志位，并且调用了“ip_sigsend”，通过以太网设备驱动器308把数据向外发送。
当处理器间通信(IPC)中分组被发送到以太网的时候，使用了一个“ip_pktsend(unsigned int ip_addr1，int peer_port1，MSGPtr_t tx_ptr，unsigned char*tx_data，unsigned long pkt_size，int flag)”函数。如果调用了处理器间通信(IPC)发送应用程序接口(API)，使得应用任务(应用程序)300发送该分组，则处理器间通信(IPC)模块从话务类型中确定数据类型，并且在数据类型是非帧数据的时候调用上述“ip_sigsend()”。如果数据类型是帧数据的时候，处理器间通信(IPC)模块输入作为参数被输入的目标地址，调用“ipc_getip()”，并获得对应的“ip_address”目标值。如果输入了结构指针“msgptr”、指示空闲消息和“sig_type”数据类型的标志位，并且调用了“ip_pktsend”，通过以太网设备驱动器把数据向外发送。
当以太网向处理器间通信(IPC)模块发送数据的时候，使用了一个“ip_pktrcv(NodeAddress_t node_addr，MSGPtr_t msgp，void*bufp，unsignedlong pktlen，Traffic_t tr)”函数。当以太网设备驱动器308接收数据的时候，该函数被调用，以将数据传递到处理器间通信(IPC)，并且从处理器间通信(IPC)模块提供了函数体部分。如果调用了“ip_pktrcv”函数，处理器间通信(IPC)模块从“traffic_t”的话务类型确定接收到的数据是帧数据还是非帧数据。如果接收到的数据是非帧数据，该数据以从处理器间通信(IPC)模块提供的结构进行排队，使得处理器间通信(IPC)接收器任务可以处理数据。另外，如果被接收到的数据是帧数据，在处理器间通信(IPC)模块的特定邮箱中对被接收到的数据进行排队。
在这个实施例中，处理器间通信(IPC)模块可以使用以太网设备驱动器308拥有最大为每秒100M比特的数据处理速率。进而，当添加了节点或者处理器电路板的时候，该节点或者处理器电路板可以被添加和连接到网络，而不使用独立的设备。
在下文中将给出对处理器或者系统的互联网协议(IP)表的管理的描述。
首先将描述处理器获得它自己的互联网协议(IP)地址和在处理器初始化设置的时候软件装载服务器(广域交换模块106)的互联网协议(IP)地址的情况。在装载服务器中驱动了动态主机配置协议(DHCP)服务器端口监督程序，如果从动态主机配置协议(DHCP)客户端接收到了互联网协议(IP)地址分配请求，动态主机配置协议(DHCP)服务器端口监督程序从对应的互联网协议(IP)池中选择一个互联网协议(IP)地址，并且向动态主机配置协议(DHCP)客户端分配被选择的互联网协议(IP)地址。此时，装载服务器向客户端通知它自己的地址。当处理器被初始化设置的时候，处理器驱动了动态主机配置协议(DHCP)客户端，并且如果处理器接收了服务器的互联网协议(IP)地址并从动态主机配置协议(DHCP)服务器分配了它自己的互联网协议(IP)地址，处理器将使用服务器的互联网协议(IP)地址发送装载请求消息。这样，服务器作为对装载请求消息的响应发送适用于处理器的软件。此时，也同时发送一张互联网协议(IP)表，其拥有在系统中包含的所有处理器的互联网协议(IP)地址信息。
一个对应的处理器接收该软件并运行接收到的软件。这时，处理器存储了拥有在系统中包含的所有处理器的互联网协议(IP)地址信息的互联网协议(IP)表，当消息从对应的软件中发送的时候，处理器在互联网协议(IP)表中搜索互联网协议(IP)地址，并且将消息发送到对应的被搜索到的互联网协议(IP)地址的处理器。
另一方面，在处理器被添加或者删除的地方，服务器确定处理器被添加或者删除的事实，并向所有的处理器发送一个被更新的互联网协议(IP)表，其拥有基于以消息形式的添加或者删除而被更新的互联网协议(IP)地址信息。接收到被更新的互联网协议(IP)表的处理器将更新它自己的互联网协议(IP)表。
如上所述，本发明提供了一种用于提供处理器间通信(IPC)的装置和方法，该装置和方法通过在以太网环境中使用传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)执行处理器间通信(IPC)可以确保系统在执行外部接口时的灵活性、根据它的节省消耗的配置改善与IPC相关的产品的市场竞争力、并且执行根据媒介的不同而具有不同传输速率的处理器间通信(IPC)。
在通过对实施例的描述举例展示了本发明，而且以相当详细的方式描述了这些实施例的同时，本发明的应用并非约束或者以任何方式将附后的权利要求的范围限制在这些细节方面。附加的优点和修改将很快显现在本领域有熟练技能的人士面前，因此本发明在更广泛的方面是不局限于特定的细节、代表性的装置和方法、以及展示和描述出的示意性的例子的。因此，根据这些细节制造的装置将不会脱离申请人一般的发明概念的精神或者范围。