用于实施虚拟基站间通信的方法和基带处理单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及基于云计算的无线接入网领域，具体地，本发明涉及一种在基带处理单元的虚拟基站中用于实施虚拟基站间通信的方法以及一种用于实施虚拟基站间通信的基带处理单元。
【背景技术】
[0002]基于云计算的无线接入网(Cloud RAN)被认为是未来移动网的演进方向，它的主要特点是采用集中放置的基带处理单元(Base band Unit:BBU)和分布式的远程射频单元。其主要优势包括:1)BBU的集中放置可以大幅减少基站机房的数量，进而降低了建设投资、站址租赁费用和维护费用，显著降低总体拥有成本，同时降低了接入网能耗。2)BBU的集中放置，便于基带池内的虚拟基站之间方便地共享用户业务数据和信道信息，使得多基站协作处理(CoMP)成为可能，有利于提高频谱效率和系统容量。3)在云无线接入网的架构下，对信号发送和接收的处理是在虚拟基站上完成的，资源池中的计算资源利用虚拟化技术(Virtualizat1n)进行动态管理。由于分布在不同地理位置的基站不会同时出现峰值流量，资源池的处理能力可以在不同基站之间动态地统计复用，从而减少了硬件成本，提高了设备利用率。4)基于通用处理器和软件无线电技术，使得新接口标准易于开发、升级和维护，并且容易实现多标准共存。
[0003]图1示出了这种基于云计算的无线接入网的拓扑图。如图所示，分布式的远程射频单元通过IQ(In-phase/Quadrature_phase:同相/正交)数据交换机与集中式的基于通用处理器的基带处理单元池进行通信，而基带处理单元池与核心网相连接。在基带处理单元池中包括多个基带处理单元，而单个基带处理单元又能够支持多个虚拟基站。
[0004]在当前的虚拟化平台(例如VMware和KVM)中，基于虚拟化引擎(hypervisor)的虚拟化技术的实时性很难满足基站信号处理的要求，并且严重降低了虚拟机的I/O能力。这是因为，即使是两个运行在同一个基带处理单元的虚拟基站之间的通信，也需要通过网络协议，如TCP/UDP。由于网络协议需要对数据进行额外的封装和解封装，通过网络协议的数据交换是低效的，这会显著影响需要在基站之间进行大量数据交换的信号处理技术(例如CoMP)的性能。而共享内存技术已经被证明是在同一个主机(基带处理单元)中的多个进程间通信的最快的方式。能够想象，如果将共享内存技术用于虚拟基站之间的通信，则将是十分有利的。
[0005]我们注意到，近年来出现了一种轻量级虚拟化技术，即Iinux容器(Iinuxcontainer)。研究显示，Iinux容器几乎取得了与原生系统相同的实时性和I/O能力，这对于无线网络基带信号处理非常重要并且能够潜在地被用在基于云计算的无线接入网络中。在实际系统中，一个Iinux容器能够管理一个上行链路实体、或者一个下行链路实体、或者整个虚拟基站。
[0006]然而，与其他虚拟化平台类似，为了实现虚拟基站之间的隔离，Iinux容器技术也不支持虚拟基站之间的基于的通信方式。具体地，为了实现容器之间的隔离，Iinux内核实现了 6种命名空间(namespace)，从而使每个容器拥有自己的主机名、IP地址、独立进程ID等。其中的IPC(Inter-process Communicat1n:进程间通信)命名空间的实现，隔离了虚拟基站间的通信资源，包括和信号量、消息队列，使得分别属于不同容器的虚拟基站之间不可见。即容器技术本身不支持跨容器的进程间通信。
[0007]综上所述，如果能够寻找到一种基于Iinux容器技术的用于实施虚拟基站间高效通信的方法，将会在满足虚拟基站的隔离性要求的前提下显著地提高虚拟基站间的数据传输的效率并且降低传输的延迟。
【发明内容】
[0008]如上所述，为了替代传统的基于网络协议的虚拟基站间通信，实现降低虚拟基站间的数据传输延迟的目的，有必要提供一种利用共享内存技术实现在一个基带处理单元中的多个虚拟基站之间的快速通信的方法。
[0009]为了实现本发明的目的，本发明的第一方面提供了一种在基带处理单元的虚拟基站中用于实施虚拟基站间通信的方法，所述方法包括以下步骤在所述虚拟基站的第一逻辑内存段和共享文件之间建立映射，其中，所述共享文件位于所述基带处理单元的物理内存中；G.将待发送的数据写入所述第一逻辑内存段中或从所述第一逻辑内存段中读出待接收的数据。
[0010]根据上面的方法，实现了基于共享文件的虚拟基站间通信，降低了数据传输的延迟。此外，由于这种通信方式不需要对数据包进行封装/解封装，因此也降低了数据传输量，提高了网络的利用率。
[0011]在依据本发明的方法的一种实施方式中，在所述步骤(B)之前还包括以下步骤:A.获取所述共享文件的访问权限。以这种方式，只有需要进行通信的虚拟基站才会获取共享文件的访问权限。从而避免了在基带处理单元中的其它虚拟基站对该通信的影响，提高了数据传输的私密性和安全性。
[0012]在依据本发明的方法的一种实施方式中，在所述步骤(G)之前还包括以下步骤:
C.获取互锁标识的访问权限，其中，所述互锁标识位于所述基带处理单元的物理内存中。
D.在所述虚拟基站的第二逻辑内存段和所述互锁标识之间建立映射。在此，本发明并不限定步骤B和步骤D的先后顺序，在一个示例中，两者还能够同时地进行。此外，既能够将虚拟基站的第一逻辑内存段和第二逻辑内存段构造为地址空间分隔的两个单独的逻辑内存段，也能够将两者的地址空间设置为邻接的，从而构成一个总的逻辑内存段。
[0013]在依据本发明的方法的一种实施方式中，在所述步骤(G)之前还包括以下步骤:
E.在所述第二逻辑内存段中判断所述互锁标识的状态；F.仅在所述互锁标识的状态为解锁状态的情况下，将所述互锁标识的状态设置为上锁状态并且执行所述步骤(G);以及在所述步骤(G)之后还包括以下步骤:H.将所述互锁标识的状态设置为解锁状态。以这种方式，能够利用互锁标识避免多个虚拟基站对共享文件的同时访问。
[0014]在依据本发明的方法的一种实施方式中，在所述步骤(G)之后还包括以下步骤:1.解除所述第一逻辑内存段和所述共享文件之间的所述映射。以这种方式，在数据传输完成后，能够解除对共享文件的占有而将共享文件提供给其他的虚拟基站间通信使用。
[0015]在依据本发明的方法的一种实施方式中，在所述虚拟基站间通信具有低延迟的数据交换的需求和/或所述虚拟基站间通信的业务需求量大于预先确定的第一业务量阈值的情况下，在所述基带处理单元中自动地建立所述共享文件。以这种方式，既保证了低延迟的数据交换的成功进行，也避免了为零星的数据传输建立共享文件的情况，并且增加了传输方式选择的灵活性。
[0016]在依据本发明的方法的一种实施方式中，在所述虚拟基站间通信不具有低延迟的数据交换的需求并且所述虚拟基站间通信的业务需求量小于预先确定的第二业务量阈值并且已经解除所述共享文件与所述第一逻辑内存段之间的映射的情况下，在所述基带处理单元中自动地删除所述共享文件。以这种方式，当虚拟基站间通信不再具有低延迟的数据交换的需求并且其业务需求量变得较小时，能够删除共享文件，从而减小对基带处理单元的物理内存的占用。
[0017]本发明的第二方面提供了一种用于实施虚拟基站间通信的基带处理单元，其特征在于，所述基带处理单元包括至少一个虚拟基站和至少一个另一个虚拟基站，所述至少一个虚拟基站在所述至少一个虚拟基站的第一逻辑内存段和共享文件之间建立映射，其中，所述共享文件位于所述基带处理单元的物理内存中，并且所述至少一个虚拟基站将待发送的数据写入所述至少一个虚拟基站的第一逻辑内存段中；以及所述至少一个另一个虚拟基站在所述至少一个另一个虚拟基站的第一逻辑内存段和所述共享文件之间建立映射，并且所述至少一个另一个虚拟基站从所述至少一个另一个虚拟基站的第一逻辑内存段中读出待接收的数据。
[0018]在依据本发明的基带处理单元的一种实施方式中，所述至少一个虚拟基站和所述至少一个另一个虚拟基站获取互锁标识的访问权限，其中，所述互锁标识位于所述基带处理单元的物理内存中；以及所述