CN103260219A - 一种移动通信网络系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动通信网络系统和方法，其主要内容包括：由能够支持多种网络制式的无线子系统来替代接入网，接收各种网络制式的移动终端的上行信号，并从数据子系统中的通用服务器中选择资源占用率满足设定条件的通用服务器来替代核心网，对上行信号进行处理并转发至公共网，同样的方法，利用所述无线子系统和数据子系统进行下行信号的传输，使得不同网络制式的移动终端都可以与本发明实施例中的移动通信网络系统进行信号传输，避免了针对不同网络制式分别建设不同的移动通信网络的问题，可有效地降低网络建设成本和网络资源浪费，提高通信效率。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种移动通信网络系统和方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展，移动通信网络系统的架构也得到了不断的发展。在传统的移动通信网络系统架构(如图1所示)中，移动终端与网络侧交互的信号通过接入网接入网络侧，并经过高层的核心网后，最终接入公共网(包括公共陆地移动网络(Public Land Mobile Network，PLMN)、公共交换电话网络(Public Switched Telephone Network，PSTN)或者互联网Internet等)，同理，公共网传输给移动终端的信号通过核心网传递至接入网，并由接入网通过无线方式传输给移动终端。
移动通信网络根据网络制式的不同可划分为多种网络制式的通信网络，如2G(2-General)网络、3G(3-General)网络、LTE(Long Term Evolution，长期演进)网络等。
以2G网络中的GSM(Global System Of Mobile Communication，全球移动通信系统)制式的通信网络为例，如图2所示，移动终端通过接入网将信号传输至核心网，再由核心网通过网络接口传输至公共网。在GSM制式的通信网络系统中，接入网又叫基站分系统(Base Station Subsystem，BSS)，包括了基站收、发信台(Base Transceiver Station，BTS)和基站控制器(Base TransceiverController，BSC)。其中BTS用于通过无线网络接口与终端相连，负责无线传输；BSC用于与核心网相连，负责控制和管理。GSM制式的通信网络系统中核心网又叫交换分系统(Management Support System，MSS)，用于负责管理GSM系统内部用户之间及其他电信网用户之间的通信，除了包含移动交换中心(Mobile Switching Center，MSC)之外，还包括关口交换局(Gateway MobileSwitching Center，GMSC)、设备识别寄存器(Equipment Identity Register，EIR)、归属位置寄存器(Home Location Register，HLR)和鉴权中心(AuthenticationCenter，AuC)等网元。其中：GSMC用于查询移动终端的位置信息；EIR用于存储移动终端的国际移动设备识别码(IMSI)；HLR用于存储每个移动终端当前位置的信息；AuC用于管理与安全性有关的用户数据，并对移动终端进行鉴权。
以3G通信网络为例，如图3所示，接入网包括无线网络控制器(RadioNetwork Controller，RNC)和至少一个通用移动通信系统基站(UMTS BaseStation，Node B)组成。其中：Node B由收发信设备组成，用于在其服务的小区内建立无线电信号覆盖；RNC可控制一个或者多个Node B。核心网中除了包括MSC、GMSC和HLR网元外，还包括GPRS服务支持节点(Serving GPRSSupport Node，SGSN)和网关GPRS支持节点(Gateway GPRS Support Node，GGSN)。
在目前的移动通信网络系统中，存在不同网络制式的通信网络系统，如2G网络中的GSM制式，3G网络中的TD-SCDMA(Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access，时分同步码分多址)、WCDMA(Wideband CodeDivision Multiple Access，宽带码分多址)、CDMA (Code Division MultipleAccess，码分多址)等制式，而不同的网络制式使用的无线信号传输协议也不同，这就要求在为各种网络制式的网络建设移动通信网络系统的初期，需要根据网络制式的通信要求建设不同的通信网络架构。仍以图2和图3所示的移动通信网络系统为例，2G系统和3G系统在接入网和核心网中所使用的网元各不相同，就需要在移动通信网络建设时，根据2G系统和3G系统的通信要求，分别建设通信网络，这将会导致整个通信网络中硬件数量不断增加，提高网络建设的成本，同时，单个网元只服务于所在的移动通信网络系统，即使具有服务于其他移动通信网络的能力，也不会为其他移动通信网络提供服务，导致网络资源浪费。
发明内容
本发明实施例提供了一种移动通信网络系统和方法，用于解决通信网络中硬件数量多，网络建设的成本高，单个网元不能兼容处理其他网络制式的信号，导致整个移动通信网络资源浪费的问题。
一种移动通信网络系统，该系统包括无线子系统和包含多台通用服务器的数据子系统，其中：
无线子系统，用于接收移动终端发送的上行信号，并根据对各通用服务器工作状态的监测结果，选择出资源占用率满足设定条件的通用服务器，将该上行信号传输至选择的通用服务器，以及，接收数据子系统中通用服务器发送的下行信号，将该下行信号传输至移动终端；
数据子系统中的任一台通用服务器，用于接收无线子系统传输的上行信号，并对该上行信号处理后发送至公共网，以及接收公共网传输的下行信号，并对该下行信号处理后传输至无线子系统。
一种移动通信网络的方法，该方法包括：
无线子系统接收移动终端发送的上行信号，并根据对各通用服务器工作状态的监测结果，选择出资源占用率满足设定条件的通用服务器，并将该上行信号传输至选择的通用服务器；
数据子系统中的通用服务器接收所述上行信号，并对该上行信号处理后发送至公共网，以及接收公共网传输的下行信号，并对该下行信号处理后传输至无线子系统；
无线子系统接收所述下行信号，将该下行信号传输至移动终端。
本发明有益效果如下：
本发明实施例由能够支持多种网络制式的无线子系统来替代接入网，接收各种网络制式的移动终端的上行信号，并对接收到的上行信号进行解调处理，从数据子系统中的通用服务器中选择资源占用率满足设定条件的通用服务器来替代核心网，对接收到的无线子系统传输的上行信号进行处理后转发至公共网，同理，利用所述无线子系统和数据子系统进行下行信号的传输，使得不同网络制式的移动终端都可以与本发明实施例中的移动通信网络系统进行信号传输，避免了针对不同网络制式分别建设不同的移动通信网络的问题，可有效地降低网络建设成本和网络资源浪费，提高通信效率。
附图说明
图1为传统的移动通信网络系统架构；
图2为第二代移动通信网络(2G)GSM系统的网络架构图；
图3为第三代移动通信网络系统(3G)的网络架构图；
图4为实施例一中一种移动通信网络系统的结构示意图；
图5为实施例二中一种移动通信网络系统的方法流程图；
图6为实施例三中一种移动通信网络系统的方法流程图。
具体实施方式
为了实现本发明的目的，本发明方案可以利用云计算概念，将现有的各种网络制式的移动通信网络系统中的网元进行融合，也就是将各种网络制式的移动通信网络的接入网的网元融合，以及将核心网的网元融合，使得不同网络制式的移动终端都可以与融合后的接入网进行信号传输，以及通过融合后的核心网与公共网进行通信，由于本发明方案不需要分别为不同制式的网络来建设不同的通信网络系统架构，可有效地降低网络建设成本和网络资源浪费，提高通信效率。
下面结合说明书附图对本发明实施例进行详细描述。
实施例一：
如图4所示，为本发明实施例一中移动通信网络系统的结构示意图，包括：无线子系统和包含多台通用服务器的数据子系统，其中，无线子系统融合了各种网络制式通信系统中接入网的网元功能，实现对各种网络制式信号的混合覆盖，具有与多种网络制式的移动终端进行信号收发的能力，具体地，可将来自于移动终端的信号传输至数据子系统，并将数据子系统下发的信号传输至移动终端。数据子系统融合了各种网络制式通信系统中核心网的网元功能，具有对接收到的无线子系统传输的上行信号或者公共网传输的下行信号的数据处理能力。一个数据子系统可以与至少一个无线子系统进行通信，为具有通信关系的无线子系统覆盖下的多种网络制式的移动终端提供数据处理能力。
下面分别对无线子系统和数据子系统进行详细说明。
所述无线子系统，用于接收移动终端发送的上行信号，并根据对各通用服务器工作状态的监测结果，选择出资源占用率满足设定条件的通用服务器，将该上行信号传输至选择的通用服务器，以及，接收数据子系统中通用服务器发送的下行信号，并将该下行信号传输至移动终端。
需要说明的是，所述设定条件是指根据当前通用服务器的网络资源占用率的情况确定的选择依据，可以根据经验值进行设定，也可以根据实际网络的状况进行设定，这里不做具体限定。例如：可扩展服务器对各通用服务器工作状态进行监测，确定当前各通用服务器资源占用率，从确定的所述资源占用率中选择出资源占用率值最小对应的通用服务器作为满足设定条件的通用服务器。
具体地，无线子系统包括至少一个RRU(Remote Radio Unit，射频拉远单元)和至少一台可扩展服务器。RRU和可扩展服务器之间可采用各种连接方式进行通信，包括但不限于以太网连接、光纤连接、无源光网络连接、微波中继连接、以及以上连接方式的混合连接等。
所述无线子系统内部各个部件之间的拓扑连接结构包括但不限于：点对点的星型连接、菊花链连接、环形连接、以及以上各种连接方式的混合组网连接。
所述RRU可用于实现对各种网络制式移动终端的信号覆盖，能够与各种网络制式的移动终端之间进行上行信号和下行信号的收发，并将接收到的上行信号解调为数字基带信号，将接收到的下行信号调制为模拟信号。
可扩展服务器具有各种网络制式接入网中网元的功能，能够对接收到的信号进行鉴权等相关控制处理。具体地，可以采用虚拟机技术，将多种网络制式接入网中网元的功能集成至可扩展服务器。例如，可采用虚拟机技术，将2G网络中的BTS与BSC和3G网络中的Node B与RNC的功能集成至可扩展服务器中。
所述虚拟机技术是指：在一个硬件系统中，通过软件的方式在该硬件系统中实现某子系统的功能。例如，在可扩展服务器中，为了实现对2G信号和3G信号的处理，可以通过软件(例如：Virtual PC)方式将BTS与BSC、Node B与RNC的功能虚拟在可扩展服务器上，使得可扩展服务器可以同时具有BTS与BSC、Node B与RNC的功能，进而具有处理2G和3G信号的能力。
所述可扩展服务器用于对RRU接收到的来自移动终端的上行信号进行处理。具体地，可扩展服务器用于提供多种网络制式的物理层通道，每个物理层通道与支持一种网络制式的移动终端之间建立对应关系。可扩展服务器中物理层通道将接收到的RRU传输的上行信号解调为业务信息(例如：语音信息或者数据信息)，并将解调后的业务信息传输至选择的通用服务器，以及，将来自通用服务器的下行信号调制为数字基带信号后，由RRU将接收到的数字基带信号调制为模拟信号传输至移动终端。
所述数据子系统包括通用服务器群，所述通用服务器群具有多种网络制式的移动通信网络系统中核心网的功能。所述通用服务器群中包含至少一台通用服务器，通用服务器利用虚拟技术集成移动通信网络系统中核心网需要的网元设备，具有通用性。具体地，所述通用服务器将接收到的信号进行网络间信号的路由，同时对接收到的信号进行鉴权、计费等控制和处理。
其中，所述数据子系统中的一台通用服务器可以利用虚拟技术具有多种网络制式的移动通信网络系统的核心网的功能以及多功能的信号处理能力，所述数据子系统中多台通用服务器也可以分别集成一种网络制式的移动通信网络系统的核心网的功能和单一功能的信号处理能力，当数据子系统接收到信号时，由多台通用服务器利用云计算技术并行对该信号进行处理。
数据子系统中通用服务器群中通用服务器的数量也可以随着移动通信网络覆盖范围内终端业务量的多少而不同。例如：终端业务量多的地区数据子系统中通用服务器的数量高于终端业务量少的地区数据子系统中通用服务器的数量。
本实施例中涉及的通用服务器可以支持单机或者单CPU的处理方式，也可以支持多机或者多CPU并行处理方式。
在利用本发明实施例一中涉及的移动通信网络系统进行信号传输时，可由可扩展服务器选择传输时所使用的通用服务器，进而由选择的通用服务器进行数据处理过程，完成信号的传输。
由于可扩展服务器具有选择传输时所使用的通用服务器的能力，因此，所述可扩展服务器还可用于存储数据子系统中通用服务器群内各通用服务器的功能信息，同时对其工作状态进行监测。
具体地，利用该移动通信网络系统进行信号传输的过程如下：
在上行过程中，可扩展服务器对RRU接收到的上行信号进行解调。
可扩展服务器中包含有支持多种网络制式的多条物理层通道，由相匹配的物理层通道将该上行信号解调为业务信息，并将解调后的业务信息传输至选择的通用服务器。
可扩展服务器将所述上行信号发送给选择的通用服务器，由该通用服务器对该上行信号进行路由、鉴权、计费等应用层的控制和处理，并发送给公共网。
在下行过程中，通用服务器还接收公共网返回的下行信号，并将该下行信号发送给可扩展服务器。
所述可扩展服务器在接收到所述下行信号后，将接收到的所述下行信号调制为数字基带信号，并由RRU将接收到的数字基带信号调制为模拟信号后发送给移动终端。
在上述信号传输过程中，上行信号的传输过程与下行信号的传输过程是逆过程。
例如：当前支持TD-SCDMA制式的移动终端发起的上行信号是下载多媒体数据的请求消息。覆盖该移动终端的RRU接收该请求消息后，将该请求消息发送给连接的可扩展服务器。
所述可扩展服务器接收到该请求消息后，确定当前待执行的业务类型是多媒体数据下载的业务，将该多媒体数据下载的业务对应的上行信号解调为业务信息，并根据本地存储的各通用服务器的工作状态的监测结果，选择出通用服务器资源占用率满足设定条件(例如：资源占用率最小)的通用服务器1，并将该请求消息发送给选择的通用服务器1。所述通用服务器1对所述请求消息进行应用层处理后发送给公共网。
公共网响应所述请求消息后，根据当前各通用服务器的工作状态，选择出通用服务器资源占用率满足设定条件(例如：资源占用率最小)的通用服务器2，将响应所述请求消息的下行信号发送给通用服务器2。通用服务器2对所述下行信号进行应用层处理后，发送给可扩展服务器，所述可扩展服务器将接收到的下行信号调制为数字基带信号后，并由RRU将接收到的数字基带信号调制为模拟信号后发送给移动终端。
通过实施例一的方案将各种网络制式的移动通信网络的接入网的网元融合至无线子系统，以及将核心网的网元融合至数据子系统，使得不同网络制式的移动终端都可以与融合后的无线子系统进行信号传输，以及通过融合后的数据子系统与公共网进行通信，有效地降低网络建设成本和网络资源浪费，提高通信效率。
实施例二：
如图5所示，为实施例二的一种移动通信网络系统的方法流程图。该方法包括以下步骤：
步骤101：无线子系统中的RRU接收移动终端发送的上行信号，并将该上行信号传输至无线子系统中的可扩展服务器。
步骤102：可扩展服务器确定与传输该上行信号相应制式的物理层通道，并将接收到的上行信号解调为业务信息。
步骤103：可扩展服务器根据本地存储的数据子系统中各通用服务器的工作状态，确定处理所述业务信息的通用服务器，并将解调后的业务信息传输至选择的通用服务器。
具体的方法包括：
第一步：可扩展服务器根据对各通用服务器工作状态的监测结果，从选择的通用服务器中进一步选择出资源占用率满足设定条件的通用服务器。
第二步：可扩展服务器将解调后的业务信息传输至选择确定的通用服务器。
步骤104：数据子系统中的通用服务器接收所述业务信息，并对该业务信息进行应用层处理后发送至公共网。
步骤105：公共网处理接收到的业务信息，并将响应该业务信息的下行信号传输至数据子系统中的通用服务器。
较优地，公共网可根据当前数据子系统中各通用服务器的工作状态，确定处理所述下行信号的通用服务器，也可以直接将该下行信号传输至响应该下行信号对应的上行信号的通用服务器。
步骤106：数据子系统中的通用服务器接收公共网传输的下行信号，并对该下行信号处理后传输至无线子系统中可扩展服务器。
步骤107：可扩展服务器在接收到来自通用服务器的下行信号时，将接收到的所述下行信号调制为数字基带信号，并由RRU将接收到的数字基带信号调制为模拟信号发送给移动终端。
实施例三：
如图6所示，为实施例三的一种移动通信网络系统的方法流程图。以移动终端为支持TD-SCDMA网络制式、请求消息为手机点播为例，进行实施方法的详细说明。
步骤201：移动终端发送携带有手机点播请求消息的上行信号。
步骤202：覆盖该移动终端的RRU接收到上行信号后，将所述上行信号传输至可扩展服务器。
步骤203：可扩展服务器接收到上行信号后，由与接收到的上行信号匹配的物理层通道将所述上行信号解调为业务信息。
步骤204：可扩展服务器通过对本地存储的通用服务器的工作状态的监测，选择出资源占用率小于设定值的通用服务器1作为处理所述业务信息的服务器。
步骤205：通用服务器1对接收到的所述业务信息进行应用层处理后发送给公共网。
步骤206：公共网响应所述业务信息后，根据当前各通用服务器的工作状态选择出资源占用率小于设定值的通用服务器2作为处理所述业务信息对应的下行信号的服务器，将响应的下行信号发送给通用服务器2。
步骤207：通用服务器2对所述下行信号进行处理后，发送给可扩展服务器。
步骤208：可扩展服务器将接收到的所述下行信号调制为数字基带信号后，并由RRU将接收到的数字基站信号调制为模拟信号发送给移动终端。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种移动通信网络系统，其特征在于，该系统包括无线子系统和包含多台通用服务器的数据子系统，其中：
无线子系统，用于接收移动终端发送的上行信号，并根据对各通用服务器工作状态的监测结果，选择出资源占用率满足设定条件的通用服务器，将该上行信号传输至选择的通用服务器，以及，接收数据子系统中通用服务器发送的下行信号，将该下行信号传输至移动终端；
数据子系统中的任一台通用服务器，用于接收无线子系统传输的上行信号，并对该上行信号处理后发送至公共网，以及接收公共网传输的下行信号，并对该下行信号处理后传输至无线子系统。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线子系统包括至少一个射频拉远单元RRU和至少一台可扩展服务器；
所述RRU，用于对所述移动终端进行信号覆盖，并与所述移动终端进行上行信号和下行信号的收发；
所述可扩展服务器，用于根据对各通用服务器工作状态的监测结果，选择出资源占用率满足设定条件的通用服务器，将RRU接收到的来自移动终端的上行信号传输至选择的通用服务器，以及，将来自通用服务器的下行信号通过RRU传输至移动终端。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述可扩展服务器，具体用于将RRU接收到的来自移动终端的上行信号解调为业务信息，并将解调后的业务信息输至选择的通用服务器。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述可扩展服务器，具体用于在接收到来自通用服务器的下行信号时，将接收到的所述下行信号调制为数字基带信号，并将调制后的数字基带信号通过RRU发送给移动终端。
5.如权利要求2～4任一所述的系统，其特征在于，
所述可扩展服务器利用虚拟机技术，集成了至少一种网络制式的接入网中网元的功能；
所述通用服务器利用虚拟机技术，集成了至少一种网络制式的核心网中网元的功能。
6.一种移动通信网络的方法，其特征在于，该方法包括：
无线子系统接收移动终端发送的上行信号，并根据对各通用服务器工作状态的监测结果，选择出资源占用率满足设定条件的通用服务器，并将该上行信号传输至选择的通用服务器；
数据子系统中的通用服务器接收所述上行信号，并对该上行信号处理后发送至公共网，以及接收公共网传输的下行信号，并对该下行信号处理后传输至无线子系统；
无线子系统接收所述下行信号，将该下行信号传输至移动终端。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，无线子系统接收上行信号，并将该上行信号传输至选择的通用服务器，具体包括：
所述无线子系统中的RRU接收所述移动终端发送的上行信号，并将该上行信号传输至无线子系统中的可扩展服务器；
所述可扩展服务器根据对各通用服务器工作状态的监测结果，选择出资源占用率满足设定条件的通用服务器，并将该上行信号传输至选择的通用服务器；
无线子系统接收所述下行信号，并将该下行信号传输至移动终端，具体包括：
所述可扩展服务器接收来自通用服务器的下行信号，并通过RRU传输至移动终端。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，可扩展服务器将上行信号传输至通用服务器，具体包括：
可扩展服务器将RRU接收到的来自移动终端的上行信号解调为业务信息，并将解调后的业务信息传输至选择的通用服务器。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述可扩展服务器接收来自通用服务器的下行信号，并通过RRU传输至移动终端，具体包括：
所述可扩展服务器在接收到来自通用服务器的下行信号时，将接收到的所述下行信号调制为数字基带信号，并将调制后的数字基带信号通过RRU发送给移动终端。
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