CN102118379B - 基于开放无线结构(owa)平台的移动云架构 - Google Patents

Abstract

一个简化的未来移动终端系统通过基于革新的开放无线结构(OWA)平台的虚拟移动服务器系统的高效频谱利用率和高效性价比的移动云解决方案以融合和集成多种无线传输技术于一体。

Description

基于开放无线结构(OWA)平台的移动云架构

技术领域

本发明叙述了通过搭建基于开放无线结构(OWA)技术平台的移动云服务器-客户端架构，来简化下一代无线通讯系统中聚合了多重无线传输标准的移动终端系统。通过引入虚拟移动服务器系统以及OWA移动终端，本发明提出了高效率、低成本的移动云融合解决方案。 

背景技术

移动通讯已在全世界范围内迅速发展。但回顾无线通讯的历史，两个最主要的问题仍悬而未决： 

1.无线移动通讯终端结构过于封闭。 

2.无线移动通讯终端系统过于复杂。 

无线传输理论告诉我们，在移动信号迅速衰减的传播模型环境中，任何一种单一的无线传输技术都不能同时兼顾宽带高速无线传输能力和无缝快速移动能力，除非我们大幅降低无线网络的容量。 

我们的研究揭示了：当传输带宽足够时，信息处理比传输处理消耗更多的资源和能量。 

为了解决在移动通信中的上述两个问题，首先让我们来分析一下现状。 

在许多国家，对于家庭、办公室和公共场所等领域，有线互联网接入已经变得非常普遍，并且是负担得起的。与此同时，无线局域网(WLAN)接入也在这些领域快速发展。 

第二代(2G)无线移动通信系统主要设计用于诸如语音之类的应用。第三代(3G)，特别是第四代(4G)移动通信系统会逐渐致力于结合各种不同的无线接入技术，使他们在不同的服务要求和传播环境的情况下互相弥补以达到最优化，从而为不同的服务和应用提供一个通用的、灵活的服务平台。 

用户访问一个服务或者应用可能会使用一个系统，也可能会同时或者有选择地使用到多个系统。特别地，在本发明正文中将会说明故在此不详述.这种改进的技术包含了一套整合和融合的通信系统，该通信系统能够将无线移动通信、有线通信、无线局域网络、宽带无线接入系统以及因特网整合成一个公共的平台，这样单一融合的移动终端就可以通过统一的用户号码而同时被当做家庭电话、办公室电话、移动电话和开放终端来使用，而该用户号码是这一集成的移动通信终端的统一标示符。 

今后，运营商可能会部署一套混合的技术，这些技术不仅在时间上包含任何阶段，也包含了市场和监管事项、一体化的移动电话、无线局域网(WLAN)、无线城域网(WMAN)或者被称为宽带无线接入(BWA)、无线个域网(WPAN)、数字广播、卫星以及其他在当前被广泛讨论的接入系统等各个主题。这就要求这些系统能够无缝地进行交互，从而使得用户能够获得多样的信息内容，而这些内容是通过依赖于特定的终端功能、位置和用户配置文件的多样传输机制来获取的。 

通过该开放、灵活的核心网络，不同的无线电接入系统能够被连接起来。这样， 单一用户就能够通过各种不同的接入系统来连接到他希望访问的网络和服务。这些不同的接入系统在水平和垂直方向上的集成和融合切换，以及包括移动性、安全性和服务质量(QoS)管理在内的通过协商达到的无缝服务提供将会成为关键的需求。 

考虑到不同的应用领域、移动范围和无线电传输环境，不同的接入系统可以被组织成一个类似于分层的蜂窝移动通信无线电系统结构的层状结构。这些不同的层次是： 

·分布层：该层包含数字广播式系统，通过单向链路将相同的信息同时分发给多个用户。 

·蜂窝层：蜂窝层可能包含多个由不同单元大小或者不同接入技术组成的单元层。 

·热点层：该层可用于非常高数据传输率的应用、高流量密度和单独的链路，例如在人口稠密的城市地区、大学校园、会议中心以及机场。 

·个人网络层：个人区域网络将支持使用者周围的设备之间的短距离、高速直接通信。 

·固定(有线)层：该层包括了任何固定的有线接入设备。 

这种由本发明所提出的综合集成移动终端系统能够智能地将移动通信、互联网、有线通信、无线局域网、无线城域网、无线个域网等融合在一个开放的系统平台之上。每种网络都代表了各种各样的应用、服务和分送机制。这些传递的信息流无论传送的手段和方式如何，最终目的是对用户可用。最重要的是，这台移动终端能够以统一的电话号码，无论是在家中、办公室，或是移动中，都可以被当做一体化的个人通讯设备。 

根据预测：在将来，2G、3G、4G、未来移动接入以及漫游/本地无线接入元素都将被当做一个完整系统的组成部分。本发明提出的融合集成通信平台，比起分 离、单一的标准模式，无疑是将来电信行业的趋势，但同时需要服务提供商和运营商转换新的经营模式。 

可以预见，未来的移动终端将会进行持续地改进，随着引入新的组件、结构、硬件、软件平台和改进的用户界面，都将改进终端的性能。在本发明中，将会促进未来先进移动终端发展的关键技术包括： 

·开放无线结构(OWA)高效地支持多种无线标准 

·移动云系统技术简化了移动终端的结构 

·智能天线和新的时空编解码技术 

·高效率功率放大器和滤波器 

·改进的射频(RF)模块，允许更高的工作频率和改进的接收灵敏度 

·信号处理的发展改进了处理的效率 

·随着能量密度增加，蓄电池技术得到改进 

·高效低耗的信号处理以及基于OWA的多维处理器平台 

·和有线终端的集成和融合 

一个统一标准的全球移动通信系统是非常困难，且几乎是不可能的。而基于开放无线结构(OWA)的融合无线平台在经营和技术上都是合理的、可行的，因此国际电信联盟(ITU)IMT-Advanced标准化已经锁定在这个方向上。 

在世界范围内，开放无线结构(OWA)技术是第四代无线移动通信系统(4G)的最优解决方案。OWA是指能够支持多种无线移动标准，并且能够集成多种无线网络的开放宽带无线平台。为了达到这种灵活性，OWA聚焦于包括射频(RF)、基带处理、网络和应用程序等领域的所有通信系统领域。融合的开放无线平台所需的灵活性和适应性，可以通过为OWA系统和网络定义开放接口参数来获得。 

OWA帮助实现了全球漫游能力，以及不同的无线传输技术之间的无缝连接功能。 它允许网络运营商和用户在他们的系统上使用第三方的解决方案或者自定义的解决方案，并且根据他们的经营模型来定制他们的系统。通过使用OWA，我们可以构建支持多种标准、带宽、模式的系统，并且为顾客提供多样的服务。 

与软件无线电(SDR)不同，OWA主要是将不同的无线标准映射成开放接口参数，并且将包含了射频、基带、网络和应用程序的系统平台维护成一个开放的结构。因此，在OWA系统中，不同的模块(包括硬件和软件模块)可以来自不同的供应商。这类似于个人计算机系统中的开放式计算机体系结构，以及分组路由器系统中的开放式网络结构。 

然而，SDR本质上是包含了频率范围、调制类型等预设操作参数的无线电技术，并且输出的功率限制是可以通过软件的方式被重置或者改变的，以支持不同的频率带宽和标准。虽然SDR已经被改进了许多来支持可重配置性和灵活性，但他仍是一个耦合不同无线电信号到单一宽波段收发器的封闭结构。也就是说，SDR以消耗更多能量和频谱为代价来交换系统的灵活性。从经营的角度来考虑，在无线通信中SDR不是一个性价比高的解决方案。 

此外，SDR使用在商业环境中非常昂贵的宽频发送/接收器来支持多种无线标准。然而，OWA将不同的空中交换接口聚合成了一个开放的系统平台以达到最大化传输的带宽和系统的性能，并且每个无线传输通道仍旧使用窄频收发器，因此保持了系统的性价比，这对商业运作来说是非常重要的。 

通过使用OWA技术，我们可以将多种无线标准集成在一个开放的系统中，保证在移动信号快速衰减的传播模型环境中，同时支持宽带高速无线信号传输率和无缝快速移动能力，同时为商用移动业务保持了非常高的移动网络容量。 

另外，OWA允许将不同的空中接口参数配置到一个外部存储卡上，这样用户就可 以通过升级这样的空中接口卡来改变无线标准，而不是必须更换移动终端设备或者是终端系统。 

现在，怎样简化移动终端系统？ 

我在国外近二十年的留学研究成果和研究结果表明：当传输带宽足够的时候，在移动终端系统中，信息处理比传输处理消耗更多的资源和能量。如果我们减少了包括基带信号处理、应用程序处理和网络处理在内的移动终端的处理负担，那么整个系统的资源和能量都能够得到大幅地缩减，系统也能够得到大大简化。 

上述提及的OWA技术平台通过将不同的无线标准融合成一个公共的平台，保证了足够的传输带宽，因此移动终端能够被优化为尽力而为的融合高速传输。 

通过使用一台分配了本地IP(Home IP)地址的计算机伺服器作为虚拟移动服务器(VMS)，我们可以将这台服务器配置成移动云服务器去处理那些操作任务，这些任务原本是属于移动终端系统，也就是移动云客户端的。 

当基于OWA网络接入方案的移动终端有IP连接的时候，前面提及的移动终端就会通过IP连接，将那些耗费资源的处理任务搬移到虚拟移动服务器(VMS)上，这样大多数移动终端内的处理任务就会在虚拟移动服务器(VMS)上被完成。 

基于上述的移动云结构，移动终端系统就变得非常简单，仅有收发器、用户界面和信息显示等基本功能单元。 

本发明提出的OWA移动云结构在开发下一代基于OWA技术平台的移动无线通信中是革命性的进步，而OWA技术为将来的移动终端系统贡献了以下三个主要发明： 

1.OWA提供了不依赖于宽频收发器的多种无线传输解决方案， 

2.OWA提供了宽频高速传输率，同时保证了无缝移动性能， 

3.OWA通过引入虚拟移动服务器(VMS)平台提供了具有成本效益高、频率效益高的移动云解决方案。 

发明内容

这项发明针对基于OWA移动云结构的简化移动终端系统，该结构支持包括现存及将来有的蜂窝移动标准、无线局域网标准、无线个域网标准、宽频无线接入标准和有线标准在内的多种无线及有线通信标准。移动云结构由作为移动云服务器的虚拟移动服务器和作为移动云客户端的移动终端组成。 

如前所述，OWA移动云结构通过将大多数处理工作转移到了通过IP连接的、基于OWA网络接入控制的虚拟移动服务器(VMS)上，大幅减少了原本需要在移动终端系统上处理的任务。 

本发明所述的OWA移动云结构包括如下主要部分： 

首先，本发明提出的OWA移动云结构通过开放无线结构(OWA)平台，包含了将无线局域网技术、无线个域网技术、无线城域网技术、及使用常见的公共接口蜂窝移动通信标准(例如，cdma2000、WCDMA、GSM、GPRS、TD-SCDMA、OFDM、WiMax等，但不仅限于)的无线接入技术融合在一起的OWA移动终端。OWA为每个子系统和功能单元定义了开放的接口标准，因此系统便于升级和重新配置。本发明的方法支持包括无线局域网、无线城域网、无线个域网等各项短距无线接入技术，但不仅限于上述技术。并且，上述所说的“公共空中接口移动标准” 指的是任何类型的现行可操作的蜂窝移动通信技术，包括TDMA(时分多路复用技术)、CDMA(码分多路复用技术)、OFDM(正交频分多路复用技术)等等。 

第二，本发明提出的OWA移动终端支持包括无线、有线通信系统在内的多种标准，其中软件定义模块(SDM)是用于安装和升级不同的通信标准的模块。该SDM模块可被储存在一外部卡上，例如存储卡，闪存、SIM卡(用户身份识别卡)，或者可从互联网下载。存储了SDM的外部卡还能够将独立的处理器、DSP(数字信号处理器)或者其他组件增加到存储单元中，以支持附加的系统处理能力。 

第三，本发明提出的OWA移动终端包含了自动网络接入功能，其中移动终端系统按照顺序(例如有线网络、无线局域网、无线个域网、宽频无线接入、移动蜂窝网络，但不仅限于)搜索可用的接入网络。该搜索顺序可以由用户更新或者管理。当有线网络被搜索到时，该移动终端就变成了有线终端，并且通信建立在IP连接之上，包括IP数据、IP视频、语音电话等。当有线网络不存在(not available)但无线局域网被搜索到时，该移动终端就变成了无线局域网终端，并且通信也是建立在IP连接上的。无线局域网被认为是有线网络在本地短距离范围内的无线扩展。如果有线网络和无线局域网都不存在，本发明提出的移动终端系统就会搜索包括无线个域网等在内的其他短距离无线接入网络，或者搜索宽带无线IP连接的无线城域网。假设所有这些网络都没有被检测到，移动终端将回归到移动蜂窝模式，其中的蜂窝移动空中接口标准(例如，GSM/GPRS、cdma2000、WCDMA、TD-SCDMA等，但不仅限于)将使用用户自定义的优先级列表来选择。本发明中的移动终端支持的移动蜂窝空中接口模块可以存储在终端自身系统或者外部卡，也可以像之前提及的SDM方式从互联网上下载。本发明中的OWA移动云移动终端必须能够在开放无线/有线通信环境中支持不同的标准和接口。 

第四，本发明提出的OWA移动终端在移动交换中心(MSC)、移动网关或移动路 由器中加入了新的来话(呼入)处理管理功能，其中来话呼叫(Incoming Call)连同被呼叫号码会被排队处理，以便通过包含的当前目标移动终端的网络接入情况的连接表来连接目标移动终端。如果该目标移动终端连接到了有线网络(第一优先级)、无线局域网、无线个域网或者无线城域网，上述的来话(Incoming Call)会直接通过从移动交换中心到目标移动终端的IP连接而被转接到目标移动终端，连接是通过拨打目标移动终端的用户访问IP地址来建立的。如果该目标移动终端没有连接有线网络、无线局域网、无线个域网或者无线城域网中的任何一个网络，但是连接到了移动蜂窝网络(例如TDMA、CDMA或者移动OFDM)，上述来话就会被转接到相关的移动蜂窝网基站。在该基站与目标移动终端的通信是建立在可用移动蜂窝标准的无线蜂窝空中连接(通过分配移动蜂窝信道)上的。假设该目标移动终端没有连接到任何上述可用的网络，移动交换中心就会将上述的来话转接到配置为虚拟移动服务器(也被称作移动云服务器)的计算机服务器上。同样地，这些都会在下面详细叙述。 

为了简化系统的实现，且最大化上述移动终端的系统性能，如果来话呼叫为具有丰富应用程序的呼叫(消耗更多的传输带宽和处理资源)，例如视频呼叫或者大文件呼叫等，而IP连接又不存在时，上述移动终端就会请求移动交换中心将来话呼叫转移到虚拟移动服务器(VMS)，而不是连接到移动终端，以充分节省无线系统和传输的资源。 

第五，本发明中的OWA移动云包含建立在互联网连接上的作为虚拟移动服务器(也被称作移动云服务器)的计算机伺服器，用于支持上述具备增强的功能和服务的移动终端，这些功能或服务可以是移动秘书、移动办公、移动互联网优化服务器、移动互联网应用程序服务器、语音和视频服务器、短消息服务(SMS)服务器、多媒体消息服务(MMS)服务器、前文提及的SDM中心和文档中心等等。这个虚拟移动服务器同时也为上述移动终端处理包括移动定位、紧急呼叫、信息收集、安全控制、传感网络控制、OWA移动云操作和维护(O&M)等在内的特 殊服务管理功能。此外，一台虚拟移动服务器可以支持一至多台移动终端，同时多台这样的移动终端可以共享同一台虚拟移动服务器。 

在本发明中的OWA移动云结构中，上述提及的虚拟移动服务器还包含了一个重要的终端处理单元，该单元为移动终端控制提供OWA接口处理、基带信号处理、应用程序处理和网络处理等。 

当IP连接存在时，上述的虚拟移动服务器也可能包含一个为上述移动终端服务的移动互联网应用程序服务器。 

上述的虚拟移动服务器是OWA移动云结构中的一个非常重要的系统，它被用作移动云服务器来为移动终端处理任务、集结不同的移动应用程序、为一个或多个移动终端维护上述SDM空中接口模块。 

第六，本发明的OWA移动云结构定义了新的OWA接口，以最大化(优化)移动终端和虚拟移动服务器之间的信息传输效率。 

第七，本发明的OWA移动终端支持主功能单元和RF/IF(射频/中频)子系统之间的开放接口，因此移动终端的RF/IF部分就是可移植的、可重构的。 

综上所述，本发明提出的OWA移动云结构在开发下一代基于OWA技术平台的移动无线通信中是革命性的进步，而OWA技术为将来的移动终端系统提出了以下三个主要发明： 

1.OWA提供了不依赖于宽频收发器的多种无线传输解决方案， 

2.OWA提供了宽频高速传输率，同时保证了无缝自由移动性能， 

3.OWA通过引入虚拟移动服务器平台提供了具有成本效益高、频率效益高的移动云解决方案。 

在阅读了本发明的图示和详细描述之后，所有这些以及本发明的其他特征就会变得更加清晰。 

本发明详细过程如下述图形所示，说明及声明基于上述元素。 

对于那些具有通常技能的人，在结合相应图示对下述详细描述仔细考虑后，将会更深入理解发明的不同方面、特点和优势。 

附图说明

上面对本发明进行了一般性描述，现在将结合图示进行进一步描述.当然，所示图只供参考，图中尺寸大小并不代表最终具体设计方案. 

为了全面理解本发明的本质，应为下列详细说明随附的图例做注释： 

图1是移动云结构中的无线移动终端，其中为本发明的主功能模块。另外，OWA：开放无线结构；SDM：软件定义模块；NIU：网络接口单元；INF：接口；DDC：数字下变频器；DUC：数字上变频器；ADC：模数转换器；DAC：数模转换器；OWA接口：信号处理接口，应用程序处理接口，网络处理接口；基本应用：语音，消息，文字。 

图2为连接虚拟移动服务器的移动交换中心或者移动网关中的来话呼叫(Incoming Call)处理管理，其中来话呼叫通过IP连接或者是移动蜂窝空中连接通道被转接到上述移动终端。 

图3介绍了被当作移动云服务器的虚拟移动服务器，其中移动终端处理任务是在该云结构的服务器上被完成的，包括OWA接口处理、信号处理、应用程序处理和网络处理等。虚拟移动服务器也为本发明中的移动终端处理其他功能。 

图4是移动终端和虚拟移动服务器之间的移动云OWA通信接口的传输框架。 

图5显示的是移动终端中的OWA应用程序优化控制器，用于管理移动应用处理，可通过虚拟移动服务器上完成，也可在移动终端系统本身实现。 

各图中的有关参考数值对应于相关的系统部件，但并不局限于图中所示。 

具体实施方式

以下结合相关图示更全面描述本发明，并给出一些具体实现例子。事实上，这些发明可以以许多不同的方式实现，并不仅仅局限于本发明指出的实现；并且，例子只是提供这些实现的样式，以便揭示它满足相关的法律需求。 

本发明提出了一个基于OWA平台的移动云结构，其中包括基带信号处理、应用程序处理、网络处理等移动终端处理任务都可以被转移分配到虚拟移动服务器上。该虚拟移动服务器是一台分配了Home(本地)IP地址或者被分配了漫游IP地址的计算机服务器，经由该IP地址建立移动终端和虚拟移动服务器之间的IP连接。当移动终端连接到有线网络、短距离无线接入网络(例如，无线局域网、无线个域网等)或者宽带无线域域网(例如宽带无线接入系统)时就会建立这样的IP连接。以这种方式，就能够大幅降低移动终端系统的复杂度、减少处理能量的消耗，相应地也就使得系统性能最大化。 

图1是本发明中的移动云终端的结构，其中关键功能单元为： 

开放无线结构(OWA)接口-该软件单元是用于进行移动终端和虚拟移动服务器之间的多种数据和控制信息(包括基带信号处理、应用程序处理、网络处理等 等)的通信。开放结构对于下一代通信系统非常重要，因为它允许通过开放接口标准使用不同供应商提供的不同模块和子系统。OWA不同于SDR(软件定义无线电)之处在于，OWA主要是将不同的无线标准映射成开放接口参数，并且将包含了射频、基带、网络和应用程序的系统平台组成一个开放的结构。因此，在OWA系统中，不同的模块(硬件和软件模块)可以来自不同的供应商。它类似于个人计算机系统中的开放式计算机体系结构，以及分组路由器系统中的开放式网络结构。 

然而，SDR本质上是包含了频率范围、调制类型等预设操作参数的无线电技术，并且输出的功率限制是可以通过软件的方式被重置或者改变的，以支持不同的频率带宽和标准。虽然SDR已经被改进了许多来支持可重配置性和灵活性，但它仍是一个耦合不同无线电信号到单一宽波段收发器的封闭结构。也就是说，SDR以消耗更多能量和频谱为代价来交换系统的灵活性。从商业的角度来考虑，在民用无线通信中SDR不是一个性价比高的解决方案。 

如上所述，本发明的OWA接口使得移动终端和虚拟移动服务器之间的传输效率得到最优化。 

OWA软件定义模块(SDM)-该功能模块为本发明中的移动终端支持多种无线标准(空中接口)。该模块可以被存储在上述的移动终端中或外部卡中，也可以从互联网下载。OWA结构支持开放空中接口，这样用户就可以通过升级或者替换SDM模块来更换不同的无线标准(包括现存的标准或者是将来的标准)。SDM模块除了存储单元，还可以逐步地包含独立处理器或者是DSP(数字信号处理)组件以便于信号处理、相关标准的协议处理等等。 

OWA核-该功能模块提供多种无线标准的多维OWA开放基带处理，以保证当OWA数字收发器工作在一个开放的无线环境时的充分可操作性和有效性能。如上所 述，同时也负责调度分配本地处理单元和虚拟移动服务器上的远端处理单元之间的信号处理任务。 

OWA应用程序处理优化器-该模块将基本应用程序(例如语音、短信、文本等)安排在移动终端本地，而将消耗大的应用程序(例如视频、大文件、海量数据、网页访问、多媒体等)调度到上述虚拟移动服务器上。 

射频(RF)/中频(IF)子系统是一个与移动终端的主功能单元间存在开放接口的便携式无线电装置。该独立的开放无线电子系统对于支持运行在不同频带的无线标准是必须的，而且用户可以根据需要来更换该无线电设备。另外，该开放无线电子系统也支持新的无线收发器技术，例如智能天线、MIMO(多进多出)技术、高效率功率放大器、允许多个工作频率和较高接收灵敏度的改进性射频模块等等。 

网络接口单元(NIU)是用于为本发明的移动终端提供有线网络连接和有线通信接口。 

用户接口(INF)单元即人机交互界面，包括键盘输入、触摸屏输入、信息识别输入、无线输入、光输入、用户信息输出等等，但不限于此。 

显示单元用于生成信号处理、应用程序处理、网络处理等的结果。 

传感器单元则是为安全、健康、保安、位置、自动化、智能等传感器提供接口，但不限于此。 

数字收发器单元包括数字下变频器、数字上变频器、模数转换器和数模转换器等。 

图2显示了与移动终端相关联的移动交换中心(MSC)或者移动网关中的来话呼叫(Incoming Call)处理管理，其中关键控制程序为： 

首先，移动交换中心(MSC)检查移动终端是否请求MSC将来话呼叫转接到虚拟移动服务器(使用本地IP地址连接互联网的计算机服务器)，而不是连接到移动终端。当移动终端没有建立IP连接，或者来话包含海量文件、长视频文件，或者移动终端正忙而不能接受消耗更多的无线带宽和系统资源的新呼叫等情况时，该请求是相当必要的。若MSC没有接收到上述转接的请求，就会进入到下一步操作。 

移动终端会定时地更新在MSC中的连接表，当连接到基于IP连接的有线网络、短距离无线接入网络(例如无线局域网、无线个域网)、宽带无线接入网络时，移动终端中的“访问者IP地址”就会被上报给MSC中的连接表。如果IP连接不存在，MSC以及相关的基站就会和移动终端通过诸如CDMA、TDMA、OFDM等移动蜂窝网络进行通信，这时指定的蜂窝空中连接信道的地址就会被上报到上述连接表中。 

当收到来话呼叫，并且没有来自移动终端的转接请求(转接至虚拟移动服务器)，MSC就会查找与被呼叫移动终端(或者说目标移动终端)相关联的连接表。如果找到了其访客IP地址(Visitor IP)，MSC就会通过MSC内的IP交换机(或者不同设施中的其他IP连接设备)，呼叫该IP地址或者说与该IP地址重新同步，以建立相应的IP连接。如果没有找到相应访客IP地址，而找到了与被呼叫终端号码相关联的有效的移动蜂窝信道地址(例如CDMA、TDMA、OFDM信道地址)，MSC就会连接相关基站，通过上述移动蜂窝空中连接，建立与目标移动终端之间的通信。该移动蜂窝信道可以是静态的信道，也可以是动态分配的信道以优化无线频谱的利用率。 

然而，需要强调的是，本发明中的OWA移动云网络设备在本文中使用“移动交换中心(MSC)、移动网关、基站等”术语，是为了泛指现存的CDMA网络系统、TDMA/GSM网络系统、OFDM网络系统、或者任何其他使用了不同的网络拓扑结构、术语，且可能不同于现存标准(CDMA、TDMA、OFDM)的所有功能特性的移动通信网络设施。因此，本发明提出的OWA移动云网络设施并不局限于移动蜂窝通信设备，而且将来描述诸如当前描述MSC、基站、移动网关、移动路由器的性能一样的使用说明时也就不会仅限于这样的技术。 

如果在MSC的连接表中，访客IP地址和移动蜂窝信道地址(包括CDMA、TDMA、OFDM信道)都没有被找到，MSC就会通过IP交换机将来话呼叫转接到虚拟移动服务器，其中在连接表中存储着虚拟移动服务器的本地IP地址(Home IP)。 

这样，MSC(或者是分组移动交换网中的移动网关)中的来话呼叫处理管理仅要求现存移动通信基础设施做最小的改动，即仅需更新上述MSC中的连接表。 

本发明中的移动终端按照有线网络、无线局域网、无线城域网(包括宽带无线接入)、TDMA、CDMA、OFDM的顺序搜索能够接入的网络，以最大化无线频谱的利用率和宽带服务效率。并且，移动终端中的接入控制顺序可以由用户重定义。 

另外，本发明中的OWA移动终端在连接到了低优先级的网络后，也会不断搜索更高优先级的网络接入模式，以优化网络接入控制。 

图3介绍了如何使用接入互联网的计算机服务器，作为为移动终端提供处理服务的虚拟移动服务器，其中关键是： 

虚拟移动服务器，通常是一台分配有固定的本地IP地址(Home IP)或者是漫游IP地址(Roaming IP)的计算机服务器，使用该IP地址能够连接到由光纤、有线 电视调制解调器、以太网、或者是DSL(数字用户线路)等构成的有线网络。这样的虚拟移动服务器就构成了为一个或多个移动终端，即移动云客户端服务的移动云服务器。 

上述虚拟移动服务器包含了一个相当重要的终端处理单元，该单元负责为移动终端进行OWA接口处理、信号处理、应用程序处理和网络处理的操作。当虚拟移动服务器与移动终端之间建立起了IP连接时，该虚拟移动服务器就会尽可能多地为相应移动终端执行处理任务，以简化移动终端的系统实现并改进系统的性能。 

上述终端处理单元可以通过传统IP连接与移动终端联结在一起，该IP连接还可以是诸如IPv6的改进的IP连接，也可以是其他分组时分复用(PDM)网络。 

如上所述，该虚拟移动服务器维持着一份从移动交换中心(MSC)或者是移动网关处获取的，连接表的最新、实时拷贝。 

当虚拟移动服务器和移动终端之间建立了IP连接时，虚拟移动服务器也会与移动终端保持同步。 

一台虚拟移动服务器可以支持一至多台移动终端，也就是说多台这样的移动终端可以共享同一台虚拟移动服务器。 

虚拟移动服务器支持许多重要的服务和应用程序，例如移动秘书、移动办公、移动网络优化、移动互联网应用程序、音频/视频服务器、短信服务(SMS)及多媒体信息服务(MMS)服务器、游戏中心、文件中心、SDM中心等等。 

无论是建立在IP连接之上的同步模式，还是当IP连接不存在时的异步模式， 前文提及的移动互联网优化模块为移动终端处理包括浏览、搜索、联网、网络加速、计算及其他应用程序在内的改进的网络应用。 

而虚拟移动服务器，如上所述，也为本发明中的移动终端提供特殊服务管理，例如位置管理、紧急呼叫管理、安全保证管理、传感网络和系统的管理、访问优化、数字频谱管理、移动云的操作和维护管理等等。 

当虚拟移动服务器与移动终端之间的IP连接存在时，虚拟移动服务器能够控制移动终端将它们组织成传感网络。 

如上所述，当虚拟移动服务器与移动终端之间的IP连接存在时，虚拟移动服务器可以控制一或多台移动终端以Ad-Hoc或者Mesh网络的方式连接到另一台或其他多台移动终端。 

如上所述，当虚拟移动服务器与移动终端之间的IP连接被建立后，移动终端会周期性地向虚拟移动服务器报告自己当前的终端IP地址(或者被称作为访问者IP地址-Visitor IP)。并且，当移动终端转移(漫游)到有线网络、无线局域网、无线个域网或者无线城域网(或称宽带无线接入)等不同的接入点时，虚拟移动服务器内保存的终端IP地址会及时更新。 

最后，任何能够接入互联网，并分配了IP地址的普通计算机服务器，都可以被配置成虚拟移动服务器，从而与本发明中的移动终端连接在一起。 

本发明中的OWA虚拟移动服务器，即移动云服务器，不会局限于上述的系统结构，并且之后提出的具体的使用说明和对于之前列举的该系统架构的某些特点的解释也不会局限于此类技术。 

图4是OWA移动云结构中的OWA接口传输框架，其中OWA接口包括： 

1.OWA基带信号处理(SIG)接口包括：OWA信号报头、OWA信号消息正文、OWA信号报尾 

2.OWA应用程序处理(APP)接口包括：OWA应用程序报头、OWA应用程序消息正文、OWA应用程序报尾 

3.OWA网络处理(NET)接口包括：OWA网络报头、OWA网络消息正文、OWA网络报尾 

上述OWA接口是一个用于最大化移动终端与虚拟移动服务器之间的传输效率的开放模块。如果上述任何处理任务(SIG、APP或NET等)没有被请求或没有在使用中，那么该OWA接口可以进行简化或压缩，这样就可以进一步增加传输效率、减少传输的额外开销。 

上述OWA接口是移动终端与虚拟移动服务器之间的通信信息接口。 

图5描述了OWA移动终端系统中的应用程序优化器。 

为了简化移动终端的设计和实现，就有必要将处理任务从移动终端系统中搬移到移动云服务器上，在本发明中被称为虚拟移动服务器。包括视频处理、多媒体处理、游戏处理、移动互联网处理等等在内的应用程序处理会消耗移动终端的大量处理能力和系统资源，因此会降低系统的性能。 

当移动终端与虚拟移动服务器之间已经建立起IP连接，上述OWA应用程序优化器就会将消耗大的应用程序(如海量数据、视频、大文件、网页、多媒体等)处理任务搬移到虚拟移动服务器上去处理，然后将处理结果取回到移动终端，或者是将结果保存在虚拟移动服务器内。 

当移动终端与虚拟移动服务器之间的IP连接不存在时，上述OWA应用程序优化器就将移动终端本地的应用程序限制在语音、短信和文本文件。在这种情况下(即无IP连接)，OWA应用程序优化器就会请求前文提及的移动交换中心(MSC)或者是移动网关为消耗大量处理能力和传输带宽的来话呼叫(如视频呼叫、大文件、海量数据等)重新选择路由，以转接到虚拟移动服务器，而不是连接到移动终端，以此节省系统和传输的资源。然后，当移动终端和虚拟移动服务器之间建立起IP连接之后，上述移动终端就可以从虚拟移动服务器上取回相应来话呼叫的信息内容。 

如前文所述，IP连接指的是通过诸如有线网络、无线局域网、无线个域网或者是无线城域网(BWA)之类的宽带高速互联网连接。 

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (20)

1.一种基于开放无线结构(OWA)移动云架构的系统，其特征在于，所述的系统包含： 

a)虚拟移动服务器(Virtual Mobile Server-VMS)作为移动云服务器，是一台分配有本地IP(Internet Protocol)地址(Home IP)或者是由所述的本地IP地址所分配的漫游IP地址(Roaming IP)的计算机服务器，包括 

i.终端处理单元，负责为移动终端(MT)进行OWA接口处理、信号处理、应用程序处理和网络处理的操作， 

ii.应用和服务功能模块，负责为所述的移动终端(MT)提供包括移动秘书、移动办公、移动网络优化、移动互联网应用程序、音频/视频服务器、短信服务(SMS)及多媒体信息服务(MMS)服务器、游戏中心和文件中心在内的服务， 

iii.特殊服务管理模块，负责为所述的移动终端(MT)提供包括位置管理、紧急呼叫管理、安全保证管理、传感网络和系统的管理、网络访问优化、数字频谱管理、移动云的操作和维护管理在内的服务， 

iv.软件定义模块(software defined module-SDM)中心，用以提供在线安全下载所述的SDM模块，以及 

b)无线移动终端(MT)作为移动云客户端，通过一个IP连接或移动蜂窝无线连接和所述的VMS通信，包括 

i.开放无线结构(OWA)接口单元，用以定义和所述的VMS通信的信息传输接口， 

ii.OWA软件定义模块(SDM)，用以支持多种无线标准，该模块被存储在所述的移动终端(MT)内存中或外部卡中，或通过互联网下载或存储， 

iii.OWA核，用以提供多种无线标准的多维OWA开放基带信号处理以保证当OWA数字收发器工作在一个开放的无线环境时的充分可操作性和有效性， 

iv.OWA应用程序处理优化器，用于将基本应用程序处理包括语音、短信、文本安排在所述的移动终端本地，而将资源消耗大的应用程序处理包括视频、大文件、海量数据、网页访问、多媒体调度到所述的VMS上， 

v.网络接口单元(NIU)，用于提供有线网络连接和有线通信接口， 

vi.用户接口(INF)单元，即人机交互界面，包括键盘输入、触摸屏输入、信息识别输入、无线输入、光输入、用户信息输出， 

vii.显示单元，用于生成信号处理、应用程序处理、网络处理的结果， 

viii.传感器单元，用于为安全、健康、保安、位置、自动化、智能传感器提供接口， 

ix.数字收发器单元，包括数字下变频器、数字上变频器、模数转换器和数模转换器， 

x.射频(RF)和中频(IF)收发器单元，以及 

xi.内存和外围单元，包括内部存储器和外部存储器。 

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的MT通过一定的方法连接所述的VMS，所述的方法包括 

a)当所述的MT有基于IP协议的有线网络连接、无线局域网连接、无线个域网连接或宽频无线接入连接时，所述的MT和所述的VMS直接通过IP连接建立通信， 

b)当所述的MT没有所述的IP连接时，所述的MT和所述的VMS只能通过移动蜂窝网络包括时分多路复用技术(TDMA)，码分多路复用技术(CDMA)和正交频分多路复用技术(OFDMA)连接建立通信。 

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的VMS中所述的终端处理单元在所述的VMS和所述的MT存在所述的IP连接时为所述的MT进行所述的OWA接口处理，所述的信号处理、所述的应用程序处理和所述的网络处理。 

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的MT中的所述的OWA接口单元进一步包括： 

a)OWA基带信号处理(SIG)接口参数，包括OWA信号报头、OWA信号消息正文、OWA信号报尾， 

b)OWA应用程序处理(APP)接口参数，包括OWA应用程序报头、OWA应用程序消息正文、OWA应用程序报尾，以及 

c)OWA网络处理(NET)接口参数，包括OWA网络报头、OWA网络消息正文、OWA网络报尾。 

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的MT以一定的方法通过所述的OWA应用程序处理优化器处理移动应用程序，所述方法包括： 

a)当所述的MT与所述的VMS之间已经建立起所述的IP连接时，所述的OWA应用程序处理优化器就会将资源消耗大的应用程序包括海量数据、视频、大文件、网页、多媒体处理任务搬移到所述的VMS中所述的终端处理单元中去处理，然后将处理结果取回到所述的MT，或者是将结果保存在所述的VMS中， 

b)当所述的MT与所述的VMS之间没有所述的IP连接时，所述的OWA应用程序处理优化器就将所述的MT本地的应用程序处理限制在语音、短信和文本文件。 

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的MT以一定的方法通过所述的OWA应用程序处理优化器处理移动应用程序，所述方法包括： 

a)当所述的MT与所述的VMS之间没有所述的IP连接时，所述的OWA应用程序处理优化器就会请求相关的移动交换中心(MSC)、移动路由器或者移动网关为消耗大量处理能力和传输带宽的来话(Incoming)呼叫包括视 频呼叫、大文件、海量数据以及多媒体重新选择路由，以转接到所述的VMS，而不是连接到所述的MT，以此节省所述的MT系统和传输的资源， 

b)当所述的MT与所述的VMS之间恢复所述的IP连接后，所述的MT从所述的VMS中取回相应来话呼叫的信息内容，以及 

c)当所述的MT与所述的VMS之间存在所述的IP连接时，所述的OWA应用程序处理优化器会请求所述的VMS为所述的MT处理和同步移动应用程序。 

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的VMS为任何一台具有本地IP地址(Home IP)或者是由所述的本地IP地址所分配的漫游IP地址(Roaming IP)的连接互联网的计算机服务器。 

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，一台所述的VMS支持一个至多个所述的MT，同时多个所述的MT共享同一台所述的VMS。 

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的OWA SDM是一个便携式开放模块，包含一个或多个无线空中接口所需要的参数、算法、协议和数据，可从所述的OWA SDM外部卡中安装或从所述的VMS中所述的SDM中心下载。 

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述的MT和所述的VMS间存在所述的IP连接时，所述的MT中的所述的OWA核尽可能地将本地信号处理任务通过所述的OWA接口单元分配到所述的VMS中的所述的终端处理单元以最大地节省本地信号处理资源。 

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述的MT和所述的VMS间存在所述的IP连接时，所述的MT中的所述的OWA应用程序处理优化器尽可能地将本地应用程序处理任务通过所述的OWA接口单元分配到所述的VMS中的所述的终端处理单元以最大地节省本地应用程序处理资源。 

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述的VMS与所述的MT之间的所述的IP连接存在时所述的VMS控制管理一台或多台所述的MT以Ad-Hoc或者Mesh网络的方式连接到另一台或其他多台所述的MT。 

13.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的IP连接包括传统的IP连接，改进的IP连接及任何分组交换复用(PDM)协议连接。 

14.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的OWA接口单元是个开放灵活的软件单元，以优化所述的MT与所述的VMS之间的信息传输效率，并且当某些处理任务不需要时能随时简化或减少其接口软件配置。 

15.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当所述的MT与所述的VMS之间建立起所述的IP连接后，所述的MT向所述的VMS报告当前终端IP地址，并且当所述的MT移动到不同的网络接入点后，所述的终端IP地址会在所述的VMS中及时被更新。 

16.一种基于开放无线结构(OWA)移动云架构的方法，其特征在于，与用户移动终端(MT)相关的本地移动交换中心(MSC)或移动网关支持来话(Incoming)移动呼叫处理管理功能，所述的方法包含 

a)如果收到所述的MT的请求，来话(Incoming)移动呼叫将被通过本地IP(Home IP)地址转移到虚拟移动服务器(Virtual Mobile Server-VMS)，而不是直接连接所述的MT， 

b)在所述的MSC或所述的移动网关中的连接表里搜寻所述的MT的当前网络接入状态， 

c)一旦在所述的连接表里找到所述的MT的访问者IP(Internet Protocol)地址(即当前终端IP地址)，立即通过IP连接建立所述的MSC与所述的MT之间的通信， 

d)如果在所述的连接表里找不到所述的访问者IP地址，但找到相应的移动蜂窝空中信道地址，所述的MSC就会连接相关基站，通过所述的移动蜂窝空中信道，建立与目标MT之间的通信，以及 

e)如果在所述的连接表里既找不到所述的访问者IP地址，也找不到所述的移动蜂窝空中信道地址，所述的来话移动呼叫将被通过所述的本地IP地址转移到所述的VMS以完成进一步呼叫处理。 

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述的IP连接建立是通过有线网络、短距离无线接入网络、宽带无线接入网络和宽带无线城域网实现。 

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，当所述的MT建立起所述的IP连接后，所述的MT向所述的MSC中的所述的连接表报告所述的访问者IP地址，并且当所述的MT移动到不同的网络接入点后，所述的访问者IP地址会在所述的MSC中的所述的连接表中及时被更新。 

19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述的MT按照有线网络、无线局域网、无线个域网、无线城域网、移动蜂窝网从高到低的优先级顺序搜索能够接入的网络，以最大化无线频谱的利用率和宽带服务效率，并且，所述的MT中的接入控制顺序能够由用户重定义。 

20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，当所述的MT在连接到了低优先级的网络后，也会不断搜索并尽可能接入更高优先级的网络，以优化网络接入控制和最大化传输带宽及频谱利用率。 

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