CN101340617A - 一种可扩展基站系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扩展基站系统，包括：基站，与移动电话和协议适配器连接，用于收发并处理来自移动电话或适配器的数据包；接入网模块，与协议适配器和接入网连接，用于收发并处理来自接入网或适配器的数据包；协议适配器，与基站和接入网连接，用于对基站或接入网转发的数据包进行适配转换。同时还公开了一种可扩展基站的实现方法，包括设置一个基站，收发并处理来自移动电话或适配器的数据包；设置一个接入网模块，收发并处理来自接入网或适配器的数据包；设置一个协议适配器，对基站或接入网转发的数据包进行适配转换。通过本发明为用户提供了一套易于实现、成本投入小，系统复杂度低、扩大蜂窝网络覆盖范围的可扩展基站解决方案。

Description

一种可扩展基站系统及其实现方法

技术领域

本发明主要涉及无线通信领域，尤其涉及一种可扩展基站系统及其实现方法。

背景技术

目前，移动电话已经普遍存在。人们将地址等各类信息保存在自己的移动电话中。人们在离开家的时候使用移动电话进行通讯。事实上，人们由于其居住的房屋已经被蜂窝式基站很好地覆盖，因此，越来越多的人使用移动电话来替代座机电话进行通讯。但是，仍然存在一些蜂窝式基站覆盖较差的区域，如边远地区或一些被群山包围的地区，在这些地区的人们常常会有因信号太弱或者移动电话信号质量不如固定电话信号质量好而影响正常通话的经历。

到目前为止，还没有采用非移动电话接入网技术建立室内移动电话通信来提高室内蜂窝式通信的技术。现有技术中，如室内网关通过接入网在家里建立无线保真(WiFi，Wireless Fidelity)无线通讯，然而这种技术与本发明提出的技术大相径庭。另外，一些用于扩大蜂窝式电话系统的覆盖范围的无线通信技术，包括：码分多址接入(CDMA，Code Division Multiple Access)技术，全球移动通信系统(GSM，Global System for Mobile communication)技术，第3代移动通信技术(3G)和全球微波存取互通(WiMAX，WorldwideInteroperability for Microwave Access)技术，这些技术需要通过建设新的带有T1/E1电缆连接的基站来实现，而这些建设的投入将耗费大量资金，并且大大增加系统的复杂度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可扩展基站系统及其实现方法，该系统及其实现方法集蜂窝式无线技术和接入网技术于一体，为用户提供一套易于实现、成本投入小，系统复杂度低、扩大蜂窝网络覆盖范围的可扩展基站解决方案。

本发明提供了一种可扩展基站系统，包括：

基站，与移动电话、协议适配器连接，用于收发并处理来自移动电话或适配器的数据包；

接入网模块，与协议适配器、接入网连接，用于收发并处理来自接入网或适配器的数据包；

协议适配器，与基站、接入网连接，用于对基站或接入网转发的数据包进行适配转换。

该系统所述基站进一步包括：

多蜂窝天线接口模块，用于接收和发送基站与移动电话之间的数据包。

该系统所述接入网模块进一步包括：

多宽带接入网接口模块，用于与接入网连接。

该系统所述基站对来自适配器的数据包的收发并处理过程包括：

等待接收来自协议适配器的数据包，数据包到来后，按照预定的移动电话协议对数据包进行处理，将处理后的数据包发送到移动电话。

该系统所述基站对来自移动电话的数据包的收发并处理过程包括：

等待接收来自移动电话的数据包，数据包到来后，按照预定的接入网协议对数据包进行处理，将处理后的数据包发送到协议适配器。

该系统所述接入网模块对来自接入网的数据包的收发并处理过程包括：

等待接收外部数据包，对数据包进行处理，根据数据包包头信息确定该数据包的发送目的地，根据数据包被指定的发送目的地或被指定用于其它用途，通过协议适配器将该数据包送入一个预定的缓冲区中。

该系统所述接入网模块对来自适配器的数据包的收发并处理过程包括：

等待接收来自适配器的数据包，对数据包进行处理，根据数据包包头信息确定该数据包的发送目的地，根据确定的发送目的地，发送该数据包。

该系统所述协议适配器在支持蜂窝式基站的协议和支持接入网模块的协议之间对数据包进行适配转换，包括：

等待接收数据包，判断分析接收到的数据包的来源，

如果该数据包来自蜂窝式基站，则对该数据包进行如下处理：

当数据包大小与接入网模块不匹配时，根据需要对数据包进行分割或者整合，加入包头信息，将该数据包缓存到缓冲区，发通知信号或中断信号给接入网模块，使接入网模块能重新从缓冲区中找回数据包；

如果该数据包来自接入网模块，则对该数据包进行如下处理：

检查包头信息，判断是否所有的数据包需要整合，如果是，则执行整合操作；否则，重新判断是否所有的数据包需要整合，将该数据包缓存到缓冲区，发通知信号或中断信号给基站，使基站能重新从缓冲区中找回该数据包。

本发明还提供了一种可扩展基站的实现方法，包括：

设置一个与移动电话、协议适配器连接的基站，收发并处理来自移动电话或适配器的数据包；

设置一个与基站、接入网连接的接入网模块，收发并处理来自接入网或适配器的数据包；

设置一个与基站、接入网连接的协议适配器，对基站或接入网转发的数据包进行适配转换。

该方法所述收发并处理来自适配器的数据包为：

等待接收来自协议适配器的数据包，数据包到来后，按照预定的移动电话协议对数据包进行处理，将处理后的数据包发送到移动电话。

该方法所述收发并处理来自移动电话的数据包为：

等待接收来自移动电话的数据包，数据包到来后，按照预定的接入网协议对数据包进行处理，将处理后的数据包发送到协议适配器。

该方法所述收发并处理来自接入网或适配器的数据包为：

等待接收外部数据包，对数据包进行处理，根据数据包包头信息确定该数据包的发送目的地，根据数据包被指定的发送目的地或被指定用于其它用途，通过协议适配器将该数据包送入一个预定的缓冲区中。

该方法所述收发并处理来自接入网或适配器的数据包为：

等待接收本地数据包，对数据包进行处理，根据数据包包头信息确定该数据包的发送目的地，根据确定的发送目的地，发送该数据包。

该方法所述适配转换为在支持蜂窝式基站的协议和支持接入网模块的协议之间对基站或接入网转发的数据包进行适配转换，包括：

等待接收数据包，判断分析接收到的数据包的来源，

如果该数据包来自蜂窝式基站，则对该数据包进行如下处理：

当数据包大小与接入网模块不匹配时，根据需要对数据包进行分割或者整合，加入包头信息，将该数据包缓存到缓冲区，发通知信号或中断信号给接入网模块，使接入网模块能重新从缓冲区中找回数据包；

如果该数据包来自接入网模块，则对该数据包进行如下处理：

检查包头信息，判断是否所有的数据包需要整合，如果是，则执行整合操作；否则，重新判断是否所有的数据包需要整合，将该数据包缓存到缓冲区，发通知信号或中断信号给基站，使基站能重新从缓冲区中找回该数据包。

本发明所述的可扩展基站系统及其实现方法，集蜂窝式无线技术和接入网技术于一体，有效利用有线网络连接技术，使用户能够通过移动电话在一端拨打电话，所拨出的信号可以通过室外有线网络连接技术高质量地传送到另一端。达到为用户提供一套易于实现、成本投入小，系统复杂度低、扩大蜂窝网络覆盖范围的可扩展基站解决方案的有益效果。

附图说明

图1为本发明具体实施例中可扩展基站系统的结构框图；

图2为本发明具体实施例中可配置的蜂窝式基站处理来自适配器的数据包的工作流程图；

图3为本发明具体实施例中可配置的蜂窝式基站处理来自移动电话的数据包的工作流程图；

图4为本发明具体实施例中接入网模块处理来自接入网的数据包的工作流程图；

图5为本发明具体实施例中接入网模块处理来自适配器的数据包的工作流程图；

图6为本发明具体实施例中协议适配器的工作流程图；

图7为本发明具体实施例中可扩展基站系统的外部网络连接示意图；

图8为本发明具体实施例中扩大CDMA或正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)蜂窝式网络的覆盖范围的示意图。

具体实施方式

本发明集蜂窝式无线技术和接入网技术于一体，本实施例中，蜂窝式无线技术为移动电话基站技术，接入网技术为家用网关接入网技术。其中，移动电话基站技术包括单一模式和多模式，单一模式只支持一种移动电话协议，例如，CDMA技术；多模式则同时支持多种移动电话协议。当室内移动电话与基站建立连接后，开始发送数据包给基站，基站接收到数据包后转发给协议适配器，由协议适配器将基站发送的数据包从移动电话协议模式转换为接入网模式。转换后的数据包将被传送到接入网模块，接入网模块将转换后的数据包发送到外部的接入网中。在接入网的数据转换器中，数据包被接收，然后系统将该数据包路由到移动电话系统中，使该数据包能够以常规方式在移动电话系统中的其它路径传送。相反地，当人们在外地使用移动电话给家里打电话时，通话数据包将首先通过接入网发送。这里，所述移动电话基站技术中的移动电话管理系统具有电话路由功能，从而保证通话数据包能够重新定向到接入网。

下面结合附图来说明本发明的具体实施方式。

图1为本发明具体实施例中可扩展基站系统1的结构框图，图中包括基站101、接入网模块102和协议适配器103，其中，

基站101为可配置的蜂窝式基站，与协议适配器103连接，用于接收和发送来自移动电话或适配器的数据包，提供在室内或者室外周边进行通话话呼叫。移动电话通过与基站101建立连接，进行声音和数据的收发。本实施例中，基站101是一种比普通基站结构功能更为简单的基站，它只要保证移动电话能够与其建立连接就行，而不需要漫游、具有传输高功率或者支持多于10位用户同时通话等其它功能。另外，基站101包括多蜂窝天线接口模块1011，该模块用于接收和发送基站101与移动电话之间的通讯数据包。

接入网模块102，与协议适配器103和接入网连接，用于接收和发送来自接入网或适配器的数据包。接入网包括有线网络和无线网络，其中，有线网络包括由输电导线组成的网络、由电话线组成的网络、由电缆组成的网络或由其它媒介组成的网络，无线网络包括如应用WiFi技术或者WiMAX技术的网关。接入网模块102包括多宽带接入网接口模块1021，用于与有线网络或无线网络连接。另外，接入网模块102不用专门定制，可以使用现有的电缆调制解调器和数字用户线模块。

协议适配器103，作为本发明中的关键部分，与基站101和接入网102连接，用于在支持蜂窝式基站的协议和支持接入网模块的协议之间对基站或接入网转发的数据包进行适配转换。正因为协议适配器103的存在，蜂窝式基站和接入网模块之间才能够相互透明。在实际应用中，协议适配器可以通过现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)或专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuits)设计实现。

下面结合附图对本发明中可扩展基站系统中的基站、接入网模块和协议适配器的具体工作流程分别进行详细介绍。

图2为本发明具体实施例中可配置的蜂窝式基站处理来自适配器的数据包的工作流程图，具体实施步骤如下：

步骤201，等待接收来自协议适配器的数据包。

步骤202，数据包到来后，按照预定的移动电话协议对数据包进行处理。

步骤203，将处理后的数据包发送到移动电话。

图3为本发明具体实施例中可配置的蜂窝式基站处理来自移动电话的数据包的工作流程图，具体实施步骤如下：

步骤301，等待接收来自移动电话的数据包。

步骤302，数据包到来后，按照预定的接入网协议对数据包进行处理。

步骤303，将处理后的数据包发送到协议适配器。

图4为本发明具体实施例中接入网模块处理来自接入网的数据包的工作流程图，具体实施步骤如下：

步骤401，等待接收外部数据包。

该数据包来自外部有线或无线网络。其中，有线网络包括由输电导线组成的网络、由电话线组成的网络或者由电缆组成的网络，无线网络包括如应用WiFi技术或者WiMAX技术的网关。

步骤402，对数据包进行处理，根据数据包包头信息确定该数据包的发送目的地。

步骤403，根据数据包被指定的发送目的地或被指定用于其它用途，通过协议适配器将该数据包送入一个预定的缓冲区中。

例如，当数据包被指定为发送到网关中的蜂窝式基站，通过协议适配器将该数据包送入一个预定的缓冲区中；当数据包被指定作为其它用途，通过协议适配器将该数据包送入一个与该用途对应的缓冲区中。

图5为本发明具体实施例中接入网模块处理来自适配器的数据包的工作流程图，具体实施步骤如下：

步骤501，等待接收本地数据包。

本地数据包可能来自协议适配器或其它功能模块。

步骤502，对数据包进行处理，根据数据包包头信息确定该数据包的发送目的地。

步骤503，根据确定的发送目的地，发送该数据包。

图6为本发明具体实施例中协议适配器的工作流程图，具体实施步骤如下：

步骤601，等待接收数据包。

所述数据包为来自蜂窝式基站的数据包或来自接入网模块的数据包。

步骤602，判断分析接收到的数据包的来源，如果该数据包来自蜂窝式基站，则进入步骤603；如果该数据包来自接入网模块，则进入步骤605。

步骤603，对该数据包进行如下处理：

当数据包大小与接入网模块不匹配时，根据需要对数据包进行分割或者整合；

加入包头信息；

并将该数据包缓存到缓冲区。

步骤604，发通知信号或中断信号给接入网模块，使接入网模块能重新从缓冲区中找回数据包。

步骤605，对该数据包进行如下适配处理：

检查包头信息；

判断是否所有的数据包需要整合，如果是，则执行整合操作；否则，重新判断是否所有的数据包需要整合；

将该数据包缓存到缓冲区。

步骤606，发通知信号或中断信号给基站，使基站能重新从缓冲区中找回该数据包。

上述内容详细介绍了本发明中可扩展基站系统的三大核心模块：蜂窝式基站、接入网模块和协议适配器。根据本发明所述的方案，人们可以通过由移动电话、蜂窝式基站、接入网和回程网组成的通讯链路，使用移动电话进行呼叫，从而实现高质量地通话。

其中，蜂窝式基站，又称为迷你型蜂窝式基站，常常设置于住宅的旁边或者直接设置于室内。迷你型蜂窝式基站通过数字用户线、输电线或电缆与一个有线接入网相连接，有线接入网将确保在住宅与回程网之间的高质量通讯。

图7为本发明具体实施例中可扩展基站系统的外部网络连接示意图，包括基站101、接入网模块102、协议适配器103、移动电话701、天线702和接入网703。其中，接入网包括有线接入网和无线接入网，有线接入网包括由数字用户线、电缆等组成的有线网络；无线接入网包括如应用WiFi技术或者WiMAX技术的网关。在可扩展基站系统中，蜂窝式基站为移动电话提供服务，有线或者无线接入网作为最后一英里网络与回程网连接。

本发明可以将其应用于扩大CDMA或OFDM等蜂窝式网络的覆盖范围，图8为本发明具体实施例中扩大CDMA或OFDM蜂窝式网络的覆盖范围的示意图，图中包括：

移动交换中心801、网络塔802、无线电力基站(WiPOW Base Station，Wireless Power Base Station)803、壁式插座式收发器804和无线电力转发器(WiPOW Repeater，Wireless Power Repeater)805。其中，网络塔802包括三种类型：蜂窝式移动网络塔(Cellular Tower)、个人通信服务(PCS，PersonalCommunication Service)网络塔和WiMAX网络塔。

移动交换中心801通过地下通信线缆(Underground DS)与无线电力基站803连接，网络塔802与无线电力基站803建立无线连接，无线电力基站803通过输电导线分别与壁式插座式收发器804和无线电力转发器805建立连接。

通过上述各个连接达到了通过电力网扩大CDMA或OFDM蜂窝式网络的覆盖范围的目的。

综上所述，本发明中的可扩展基站系统及其实现方法，集蜂窝式无线技术和接入网技术于一体，使移动电话能够在两种通信系统中自由切换，其中，一种为无线基站与室内网关之间的通信系统，另一种为接入网与室内网关之间的通信系统。在网络的数据转发器中，电话信号需要从接入网路由到移动电话网络中或者从移动电话网络路由到接入网中，前者针对于外地电话，后者针对于本地电话。另外，本发明不需要T1或E1电缆的有线连接，只需要利用现有的家用或办公用的宽带接入网即可实现扩大蜂窝式电话覆盖的范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种可扩展基站系统，其特征在于，包括：

基站，与移动电话、协议适配器连接，用于收发并处理来自移动电话或适配器的数据包；

接入网模块，与协议适配器、接入网连接，用于收发并处理来自接入网或适配器的数据包；

协议适配器，与基站、接入网连接，用于对基站或接入网转发的数据包进行适配转换。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基站进一步包括：

多蜂窝天线接口模块，用于接收和发送基站与移动电话之间的数据包。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述接入网模块进一步包括：

多宽带接入网接口模块，用于与接入网连接。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述基站对来自适配器的数据包的收发并处理过程包括：

等待接收来自协议适配器的数据包，数据包到来后，按照预定的移动电话协议对数据包进行处理，将处理后的数据包发送到移动电话。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述基站对来自移动电话的数据包的收发并处理过程包括：

等待接收来自移动电话的数据包，数据包到来后，按照预定的接入网协议对数据包进行处理，将处理后的数据包发送到协议适配器。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述接入网模块对来自接入网的数据包的收发并处理过程包括：

等待接收外部数据包，对数据包进行处理，根据数据包包头信息确定该数据包的发送目的地，根据数据包被指定的发送目的地或被指定用于其它用途，通过协议适配器将该数据包送入一个预定的缓冲区中。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述接入网模块对来自适配器的数据包的收发并处理过程包括：

等待接收来自适配器的数据包，对数据包进行处理，根据数据包包头信息确定该数据包的发送目的地，根据确定的发送目的地，发送该数据包。

8.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述协议适配器在支持蜂窝式基站的协议和支持接入网模块的协议之间对数据包进行适配转换，包括：

等待接收数据包，判断分析接收到的数据包的来源，

如果该数据包来自蜂窝式基站，则对该数据包进行如下处理：

当数据包大小与接入网模块不匹配时，根据需要对数据包进行分割或者整合，加入包头信息，将该数据包缓存到缓冲区，发通知信号或中断信号给接入网模块，使接入网模块能重新从缓冲区中找回数据包；

如果该数据包来自接入网模块，则对该数据包进行如下处理：

检查包头信息，判断是否所有的数据包需要整合，如果是，则执行整合操作；否则，重新判断是否所有的数据包需要整合，将该数据包缓存到缓冲区，发通知信号或中断信号给基站，使基站能重新从缓冲区中找回该数据包。

9.一种可扩展基站的实现方法，其特征在于，包括：

设置一个与移动电话、协议适配器连接的基站，收发并处理来自移动电话或适配器的数据包；

设置一个与基站、接入网连接的接入网模块，收发并处理来自接入网或适配器的数据包；

设置一个与基站、接入网连接的协议适配器，对基站或接入网转发的数据包进行适配转换。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述收发并处理来自适配器的数据包为：

等待接收来自协议适配器的数据包，数据包到来后，按照预定的移动电话协议对数据包进行处理，将处理后的数据包发送到移动电话。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述收发并处理来自移动电话的数据包为：

等待接收来自移动电话的数据包，数据包到来后，按照预定的接入网协议对数据包进行处理，将处理后的数据包发送到协议适配器。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述收发并处理来自接入网或适配器的数据包为：

等待接收外部数据包，对数据包进行处理，根据数据包包头信息确定该数据包的发送目的地，根据数据包被指定的发送目的地或被指定用于其它用途，通过协议适配器将该数据包送入一个预定的缓冲区中。

13.根据权利要求9或12所述的方法，其特征在于，所述收发并处理来自接入网或适配器的数据包为：

等待接收本地数据包，对数据包进行处理，根据数据包包头信息确定该数据包的发送目的地，根据确定的发送目的地，发送该数据包。

14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述适配转换为在支持蜂窝式基站的协议和支持接入网模块的协议之间对基站或接入网转发的数据包进行适配转换，包括：

等待接收数据包，判断分析接收到的数据包的来源，

如果该数据包来自蜂窝式基站，则对该数据包进行如下处理：

当数据包大小与接入网模块不匹配时，根据需要对数据包进行分割或者整合，加入包头信息，将该数据包缓存到缓冲区，发通知信号或中断信号给接入网模块，使接入网模块能重新从缓冲区中找回数据包；

如果该数据包来自接入网模块，则对该数据包进行如下处理：

检查包头信息，判断是否所有的数据包需要整合，如果是，则执行整合操作；否则，重新判断是否所有的数据包需要整合，将该数据包缓存到缓冲区，发通知信号或中断信号给基站，使基站能重新从缓冲区中找回该数据包。

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