一體化基站系統(tǒng)以及基于一體化基站系統(tǒng)的通信方法
【專利摘要】一種一體化基站系統(tǒng)，其包括演進型節(jié)點eNodeB、演進分組核心網(wǎng)EPC以及AAA服務(wù)器；演進分組核心網(wǎng)EPC包括移動管理實體MME、非接入層NAS、服務(wù)網(wǎng)管SGW、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)PGW；AAA服務(wù)器包括歸屬用戶服務(wù)器HSS；eNodeB用于控制用戶平面數(shù)據(jù)頭壓縮和加密；提供控制平面的無線資源控制RRC連接；NAS用于在MME和用戶UE之間進行移動性管理和會話管理；SGW用于提供數(shù)據(jù)緩沖；路由和轉(zhuǎn)發(fā)用戶平面的數(shù)據(jù)到外部數(shù)據(jù)網(wǎng)PDN；充當(dāng)跨eNodeB切換中移動性的錨點anchor；進行與QoS相關(guān)的策略控制的信令處理；PGW用于提供一體化基站系統(tǒng)與PDN連接的接口；HSS用于存儲用戶的永久信息以及歸屬位置寄存器HLR信息、UE的位置和登記狀態(tài)、鑒權(quán)中心的鑒權(quán)秘鑰、跟蹤用戶的位置。
【專利說明】
一體化基站系統(tǒng)以及基于一體化基站系統(tǒng)的通信方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一體化基站系統(tǒng)以及基于一體化基站系 統(tǒng)的通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)中，通常由于有線或無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到、帶寬受限等原因，無法實 現(xiàn)實時無線監(jiān)控的功能?，F(xiàn)有的光纖通信方式雖然具備業(yè)務(wù)傳輸能力強的優(yōu)勢，但部署施 工難度大、成本高，無法實現(xiàn)移動即服務(wù)的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明提出一體化基站系統(tǒng)以及基于一體化基站系統(tǒng)的通信方法。
[0004] 一種一體化基站系統(tǒng)，其包括演進型節(jié)點eNodeB、演進分組核心網(wǎng)EPC以及AAA服 務(wù)器；
[0005] 演進分組核心網(wǎng)EPC包括移動管理實體MME、非接入層NAS、服務(wù)網(wǎng)管SGW、分組數(shù)據(jù) 網(wǎng)網(wǎng)關(guān)PGW;AAA服務(wù)器包括歸屬用戶服務(wù)器HSS;移動管理實體MME、非接入層NAS、服務(wù)網(wǎng)管 SGW、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)PGW依次連接;移動管理實體MME同時與演進型節(jié)點eNodeB連接;非接 入層NAS與歸屬用戶服務(wù)器HSS連接;分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)PGW分別與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)TON連接；
[0006] eNodeB用于控制用戶平面數(shù)據(jù)頭壓縮和加密；提供控制平面的無線資源控制RRC 連接;管理調(diào)度無線資源;管理上行方向上的QoS;提供小區(qū)信息的廣播;提供用戶平面數(shù)據(jù) 的加密解密控制;提供上下行鏈路用戶平面分組數(shù)據(jù)字頭的壓縮；
[0007] NAS用于在MME和用戶UE之間進行移動性管理和會話管理；
[0008] SGW用于提供數(shù)據(jù)緩沖；路由和轉(zhuǎn)發(fā)用戶平面的數(shù)據(jù)到外部數(shù)據(jù)網(wǎng)PDN;充當(dāng)跨 eNodeB切換中移動性的錨點anchor;進行與QoS相關(guān)的策略控制的信令處理；
[0009] PGW用于提供一體化基站系統(tǒng)與TON連接的接口；
[0010] HSS用于存儲用戶的永久信息以及歸屬位置寄存器HLR信息、UE的位置和登記狀 態(tài)、鑒權(quán)中心的鑒權(quán)秘鑰、跟蹤用戶的位置。
[0011] 在本發(fā)明所述的一體化基站系統(tǒng)中，其還包括語音業(yè)務(wù)服務(wù)器VCS、媒體控制器/ 媒體處理器RelayCp/RcMp、SIP代理SIP Proxy、公共交換電話網(wǎng)網(wǎng)關(guān)PSTN Gateway;
[0012] RelayCp/RcMp分別與SIP Proxy、vcs、PSTN Gateway連接；SIP Proxy同時與PGW連 接;vcs同時與AAA服務(wù)器連接；
[0013] SIP Proxy用于對SIP業(yè)務(wù)進行處理；
[0014] vcs用于處理來話去話語音業(yè)務(wù)，進行來電過濾和號碼翻譯；
[0015] RelayCp/RcMp用于承載信道處理；進行VoIP編碼；進行PCM a-law和PCM u-law編 碼;進行承載信道處理，處理電話會議業(yè)務(wù)以及放音業(yè)務(wù)。
[0016] 本發(fā)明還提供一種基于一體化基站系統(tǒng)的通信方法，其通過上述任一種的一體化 基站系統(tǒng)實現(xiàn)，包括如下步驟：
[0017] SI、UE向eNodeB請求無線資源并建立與eNodeB的連接；
[0018] S2、eNodeB向MME發(fā)起附著請求以及授權(quán)請求；
[0019] S3、MME向HSS發(fā)起數(shù)據(jù)包連接請求；
[0020] S4、HSS對UE進行身份驗證；
[0021] S5、HSS向MME反饋驗證的個人信息；
[0022] S6、MME向SGW發(fā)起會話創(chuàng)建請求；
[0023] S7、建立SGW與PGW之間的GTP協(xié)議；
[0024] S8、SGW向MME反饋會話創(chuàng)建請求結(jié)果；
[0025] S9、初始化MME與eNodeB之間的上下文創(chuàng)建過程；
[0026] SlO、eNodeB向UE發(fā)起默認EPS承載上下文請求；
[0027] Sl 1、UE完成網(wǎng)絡(luò)注冊；
[0028] S12、確認并完成eNodeB與SGW之間的管道創(chuàng)建；
[0029] S13、完成SGW與PGW之間的默認可承載的創(chuàng)建；
[0030] Sl 4、進行UE與MME之間的通信。
[0031]在本發(fā)明所述的基于一體化基站系統(tǒng)的通信方法中，所述步驟S4中身份驗證的項 目包括128位隨機數(shù)RAND、期望的鑒權(quán)響應(yīng)XRES、網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)的鑒權(quán)權(quán)標AUTN。
[0032] 在本發(fā)明所述的基于一體化基站系統(tǒng)的通信方法中，SGW向MME反饋會話創(chuàng)建請求 結(jié)果包括建立SGW與PGW的會話通道。
[0033] 實施本發(fā)明提供的一體化基站系統(tǒng)以及基于一體化基站系統(tǒng)的通信方法與現(xiàn)有 技術(shù)相比具有的有益效果:通過虛擬化LTE核心網(wǎng)主要網(wǎng)元的功能，與eNodeB聯(lián)合使用，可 一臺LTE站單獨工作，也可多臺LTE站通過IP連接組網(wǎng)工作，形成一張獨立的LTE網(wǎng)絡(luò)。一體 化基站系統(tǒng)支持批5、1?^、？61、561、1?多媒體子系統(tǒng)等各種網(wǎng)元的主要功能，實現(xiàn)"移動性 即服務(wù)"的特點，支持網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化NFV，軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN和自組織網(wǎng)絡(luò)SON等特性，用戶 可以隨時隨地接入互聯(lián)網(wǎng)并享受各種多媒體業(yè)務(wù)。
【附圖說明】
[0034] 圖1是本發(fā)明實施例的一體化基站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0035] 圖2是本發(fā)明另一實施例的一體化基站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0036] 圖3是本發(fā)明實施例的基于一體化基站系統(tǒng)的通信方法流程圖。
【具體實施方式】
[0037]如圖1所示，一種一體化基站系統(tǒng)，其包括演進型節(jié)點eNodeB、演進分組核心網(wǎng)EPC 以及AAA服務(wù)器；
[0038] 演進分組核心網(wǎng)EPC包括移動管理實體MME、非接入層NAS、服務(wù)網(wǎng)管SGW、分組數(shù)據(jù) 網(wǎng)網(wǎng)關(guān)PGW;AAA服務(wù)器包括歸屬用戶服務(wù)器HSS;移動管理實體MME、非接入層NAS、服務(wù)網(wǎng)管 SGW、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)PGW依次連接;移動管理實體MME同時與演進型節(jié)點eNodeB連接;非接 入層NAS與歸屬用戶服務(wù)器HSS連接;分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)PGW分別與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)TON連接。
[0039] eNodeB用于控制用戶平面數(shù)據(jù)頭壓縮和加密；提供控制平面的無線資源控制RRC 連接;管理調(diào)度無線資源;管理上行方向上的QoS;提供小區(qū)信息的廣播;提供用戶平面數(shù)據(jù) 的加密解密控制;提供上下行鏈路用戶平面分組數(shù)據(jù)字頭的壓縮；
[0040] NAS用于在MME和用戶UE之間進行移動性管理和會話管理。
[0041] NAS以數(shù)據(jù)為中心，將存儲設(shè)備與服務(wù)器徹底分離，集中管理數(shù)據(jù)，從而釋放帶寬、 提高性能、降低總擁有成本、保護投資。其成本遠遠低于使用服務(wù)器存儲，而效率卻遠遠高 于后者。
[0042] SGW用于提供數(shù)據(jù)緩沖；路由和轉(zhuǎn)發(fā)用戶平面的數(shù)據(jù)到外部數(shù)據(jù)網(wǎng)PDN;充當(dāng)跨 eNodeB切換中移動性的錨點anchor;進行與QoS相關(guān)的策略控制的信令處理。充當(dāng)跨eNodeB 切換中移動性的錨點anchor可以使用MME和SGW Pool技術(shù)。
[0043] PGW用于提供一體化基站系統(tǒng)與TON連接的接口。作為UE和外網(wǎng)之間所有話務(wù)的出 入接口。UE的IP地址由TON網(wǎng)關(guān)分配，該過程屬于初始化承載建立的一部分。
[0044] HSS用于存儲用戶的永久信息以及歸屬位置寄存器HLR信息、UE的位置和登記狀 態(tài)、鑒權(quán)中心(AuC)的鑒權(quán)秘鑰、跟蹤用戶的位置。HSS還可以用于進行移動性管理，包括尋 呼，呼叫建立和漫游相關(guān)的過程；具體實現(xiàn)方式可以使用結(jié)構(gòu)化查詢語言MySQL? (www.mysql .com)跨Nodel網(wǎng)絡(luò)時的用戶數(shù)據(jù)的備份(功能上相當(dāng)于2G/3G網(wǎng)絡(luò)的HLR/VLR)。
[0045] 可選地，如圖2所示，在本發(fā)明實施例所述的一體化基站系統(tǒng)中，其還包括語音業(yè) 務(wù)服務(wù)器VCS、媒體控制器/媒體處理器RelayCp/RcMp、SIP代理SIP Proxy、公共交換電話網(wǎng) 網(wǎng)關(guān)PSTN Gateway;
[0046] RelayCp/RcMp分別與SIP Proxy、vcs、PSTN Gateway連接；SIP Proxy同時與PGW連 接;vcs同時與AAA服務(wù)器連接。
[0047] SIP Proxy用于對SIP業(yè)務(wù)進行處理。
[0048] vcs用于處理來話去話語音業(yè)務(wù)，進行來電過濾和號碼翻譯。
[0049] RelayCp/RcMp用于承載信道處理；進行VoIP編碼；進行PCM a-law和PCM u-law編 碼;進行承載信道處理，處理電話會議業(yè)務(wù)以及放音業(yè)務(wù)。
[0050] 如圖3所示，本發(fā)明實施例還提供一種基于一體化基站系統(tǒng)的通信方法，其通過上 述任一種實施例的一體化基站系統(tǒng)實現(xiàn)，包括如下步驟：
[0051 ] SI、UE向eNodeB請求無線資源并建立與eNodeB的連接；
[0052] S2、eNodeB向MME發(fā)起附著請求以及授權(quán)請求；
[0053] S3、MME向HSS發(fā)起數(shù)據(jù)包連接請求；
[0054] S4、HSS對UE進行身份驗證；
[0055] S5、HSS向MME反饋驗證的個人信息；
[0056] S6、MME向SGW發(fā)起會話創(chuàng)建請求；
[0057] S7、建立SGW與PGW之間的GTP協(xié)議；
[0058] S8、SGW向MME反饋會話創(chuàng)建請求結(jié)果；
[0059] S9、初始化MME與eNodeB之間的上下文創(chuàng)建過程；
[0060] SHKeNodeB向UE發(fā)起默認EPS承載上下文請求；
[00611 Sl 1、UE完成網(wǎng)絡(luò)注冊；
[0062] S12、確認并完成eNodeB與SGW之間的管道創(chuàng)建；
[0063] S13、完成SGW與PGW之間的默認可承載的創(chuàng)建；
[0064] Sl 4、進行UE與MME之間的通信。
[0065]本發(fā)明實施例實現(xiàn)了基于一體化基站系統(tǒng)的話務(wù)流程，包括登記過程和承載建 立。
[0066]可選地，在本發(fā)明實施例所述的基于一體化基站系統(tǒng)的通信方法中，所述步驟S4 中身份驗證的項目包括12 8位隨機數(shù)R A N D、期望的鑒權(quán)響應(yīng)X R E S、網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)的鑒權(quán)權(quán)標 AUTN。
[0067]可選地，在本發(fā)明實施例所述的基于一體化基站系統(tǒng)的通信方法中，SGW向MME反 饋會話創(chuàng)建請求結(jié)果包括建立SGW與PGW的會話通道。
[0068] 實施本發(fā)明提供的一體化基站系統(tǒng)以及基于一體化基站系統(tǒng)的通信方法與現(xiàn)有 技術(shù)相比具有的有益效果:通過虛擬化LTE核心網(wǎng)主要網(wǎng)元的功能，與eNodeB聯(lián)合使用，可 一臺LTE站單獨工作，也可多臺LTE站通過IP連接組網(wǎng)工作，形成一張獨立的LTE網(wǎng)絡(luò)。一體 化基站系統(tǒng)支持批5、1?^、？61、561、1?多媒體子系統(tǒng)等各種網(wǎng)元的主要功能，實現(xiàn)"移動性 即服務(wù)"的特點，支持網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化NFV，軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN和自組織網(wǎng)絡(luò)SON等特性，用戶 可以隨時隨地接入互聯(lián)網(wǎng)并享受各種多媒體業(yè)務(wù)。本發(fā)明提供了一個全IP全分布式扁平的 高數(shù)據(jù)吞吐量的4G通信系統(tǒng)，支持對高端用戶提供低延遲的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并提供高質(zhì)量 的語音服務(wù)可選用FDD或TDD兩種通信制式。分布式Nodel-LTE系統(tǒng)簡化了 LTE網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)復(fù)雜 度，實現(xiàn)扁平組網(wǎng)，避免了對昂貴的集中式核心網(wǎng)設(shè)備的投入和維護，降低了投資成本和維 護成本。分布式Nodel-LTE系統(tǒng)，設(shè)備體積小輕便靈活，組網(wǎng)方式多樣化，開通方便，即適用 于規(guī)模組網(wǎng)，也適用于應(yīng)急通信、車載/艦載/機載通信。
[0069] 結(jié)合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí) 行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實施。軟件模塊可以置于隨機儲存器、內(nèi)存、只讀存儲器、 電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、⑶-ROM、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公 知的任意其他形式的存儲介質(zhì)中。
[0070] 可以理解的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思做 出其它各種相應(yīng)的改變與變形，而所有這些改變與變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范 圍。
【主權(quán)項】
1. 一種一體化基站系統(tǒng)，其特征在于，其包括演進型節(jié)點eNodeB、演進分組核心網(wǎng)EPC 以及AAA服務(wù)器； 演進分組核心網(wǎng)EPC包括移動管理實體MME、非接入層NAS、服務(wù)網(wǎng)管SGW、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng) 關(guān)PGW; AAA服務(wù)器包括歸屬用戶服務(wù)器HSS;移動管理實體MME、非接入層NAS、服務(wù)網(wǎng)管SGW、 分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)PGW依次連接;移動管理實體MME同時與演進型節(jié)點eNodeB連接;非接入層 NAS與歸屬用戶服務(wù)器HSS連接;分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)PGW分別與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)TON連接； eNodeB用于控制用戶平面數(shù)據(jù)頭壓縮和加密;提供控制平面的無線資源控制RRC連接； 管理調(diào)度無線資源;管理上行方向上的QoS;提供小區(qū)信息的廣播;提供用戶平面數(shù)據(jù)的加 密解密控制;提供上下行鏈路用戶平面分組數(shù)據(jù)字頭的壓縮； NAS用于在MME和用戶UE之間進行移動性管理和會話管理； SGW用于提供數(shù)據(jù)緩沖;路由和轉(zhuǎn)發(fā)用戶平面的數(shù)據(jù)到外部數(shù)據(jù)網(wǎng)PDN;充當(dāng)跨eNodeB 切換中移動性的錨點anchor;進行與QoS相關(guān)的策略控制的信令處理； PGW用于提供一體化基站系統(tǒng)與PDN連接的接口； HSS用于存儲用戶的永久信息以及歸屬位置寄存器HLR信息、UE的位置和登記狀態(tài)、鑒 權(quán)中心的鑒權(quán)秘鑰、跟蹤用戶的位置。2. 如權(quán)利要求1所述的一體化基站系統(tǒng)，其特征在于，其還包括語音業(yè)務(wù)服務(wù)器vcs、媒 體控制器/媒體處理器RelayCp/RcMp、SIP代理SIP Proxy、公共交換電話網(wǎng)網(wǎng)關(guān)PSTN Gateway； RelayCp/RcMp分別與SIP Proxy、vcs、PSTN Gateway連接；SIP Proxy同時與PGW連接； VCS同時與AAA服務(wù)器連接； SIP Proxy用于對SIP業(yè)務(wù)進行處理； vcs用于處理來話去話語音業(yè)務(wù)，進行來電過濾和號碼翻譯； RelayCp/RcMp用于承載信道處理;進行VoIP編碼;進行PCM a-law和PCM u-law編碼;進 行承載信道處理，處理電話會議業(yè)務(wù)以及放音業(yè)務(wù)。3. -種基于一體化基站系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，其通過如權(quán)利要求1或2所述的 一體化基站系統(tǒng)實現(xiàn)，包括如下步驟： 51、 UE向eNodeB請求無線資源并建立與eNodeB的連接； 52、 eN〇deB向MME發(fā)起附著請求以及授權(quán)請求； 53、 MME向HSS發(fā)起數(shù)據(jù)包連接請求； 54、 HSS對UE進行身份驗證； 55、 HSS向MME反饋驗證的個人信息； 56、 MME向SGW發(fā)起會話創(chuàng)建請求； 57、 建立SGW與PGW之間的GTP協(xié)議； 58、 SGW向MME反饋會話創(chuàng)建請求結(jié)果； 59、 初始化MME與eNodeB之間的上下文創(chuàng)建過程； 510、 eNodeB向UE發(fā)起默認EPS承載上下文請求； 511、 UE完成網(wǎng)絡(luò)注冊； 512、 確認并完成eNodeB與SGW之間的管道創(chuàng)建； 513、 完成SGW與PGW之間的默認可承載的創(chuàng)建； S14、進行UE與MME之間的通信。4. 如權(quán)利要求3所述的基于一體化基站系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，所述步驟S4中身 份驗證的項目包括128位隨機數(shù)RAND、期望的鑒權(quán)響應(yīng)XRES、網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)的鑒權(quán)權(quán)標AUTN。5. 如權(quán)利要求3所述的基于一體化基站系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，SGW向MME反饋會 話創(chuàng)建請求結(jié)果包括建立SGW與PGW的會話通道。
【文檔編號】H04W88/08GK105916218SQ201610243429
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月19日
【發(fā)明人】湯億則, 黃紅兵, 徐志強, 呂思達
【申請人】國網(wǎng)浙江省電力公司信息通信分公司