CN103686936B - 分组交换业务的接入方法和演进基站 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种PS交换业务的接入方法和eNB。eNB开启接入层处理功能并检测S1接口的状态；当eNB检测到S1接口处于断开状态时，eNB删除当前的S1接口的传输配置信息和转发表项，删除当前的用户承载，释放当前的用户无线资源，保留当前的小区资源，并开启非接入层处理功能；eNB根据配置的传输网口IP地址和配置的有线网侧的路由设备对应的地址池，向有线网侧的路由设备广播路由信息和免费ARP信息；eNB接收来自UE的附着请求消息并接入UE。采用本发明提供的分组交换业务的接入方法和演进基站，能够提高网络的可靠性。

Description

分组交换业务的接入方法和演进基站

技术领域

本发明涉及移动通信技术，尤其涉及一种分组交换（Packet Switch，简称PS）业务的接入方法和演进基站（Evolved Node B，简称eNB）。

背景技术

分时长期演进（Time Division Long Term Evolution，简称TD-LTE）技术的网络结构采用第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project，简称3GPP）定义的网络结构。图1为现有的TD-LTE系统的网络架构示意图，如图1所示，TD-LTE系统中包括：演进型分组核心网（Evolved Packet Core，简称EPC）、演进型无线接入网（EvolvedUniversal Terrestrial Radio Access Network，简称EUTRAN）和用户设备（UserEquipment，简称UE）。其中，有线网络部分包括EPC和EUTRAN，EPC中包括移动性管理实体（Mobility Management Entity，简称MME）和信令网关（Signaling Gateway，简称S-GW），EUTRAN中包括eNB。EUTRAN和EPC之间通过S1接口连接，即，eNB通过S1接口连接到MME和/或S-GW。

TD-LTE网络提供PS业务。EPC设备保存用户的签约信息，用户地址和服务质量（Quality of Service，简称QoS）属性等信息，且EPC中包括处理包交换的网关设备。UE如果要接入网络进行PS业务，控制面需要通过S1口与EPC设备完成非接入层（Non-AccessStratum，简称NAS）层信令交互，用户面需要通过S1口连接到EPC，并通过EPC的网关设备完成与外部网络的通信。

TD-LTE网络在S1口采用有线传输。有线传输网络通常采用多种网络设备进行部署，并且存在穿越城域网和/或广域网的情况，环境较为复杂，发生故障的可能性大。在现有的TD-LTE网络中，如果S1口的传输出现故障，则eNB设备无法连接到EPC，因此eNB将无法为UE提供服务，从而导致网络出现瘫痪。现有的PS业务的接入方法，导致网络的可靠性差。

发明内容

本发明的第一个方面是提供一种PS业务的接入方法，用以解决现有技术中的缺陷，提高网络的可靠性。

本发明的另一个方面是提供一种eNB，用以解决现有技术中的缺陷，提高网络的可靠性。

本发明的第一个方面是提供一种分组交换PS业务的接入方法，演进基站eNB具有通过软件实现的接入层处理功能和非接入层处理功能，所述方法包括：

eNB开启接入层处理功能并检测S1接口的状态；

当所述eNB检测到S1接口处于断开状态时，所述eNB删除当前的S1接口的传输配置信息和转发表项，删除当前的用户承载，释放当前的用户无线资源，保留当前的小区资源，并开启非接入层处理功能；

所述eNB根据配置的传输网口互联网协议IP地址和配置的有线网侧的路由设备对应的地址池，向所述有线网侧的路由设备广播路由信息和免费地址解析协议ARP信息；

所述eNB接收来自用户设备UE的附着请求消息并接入所述UE。

如上所述的方法，其中，所述检测S1接口的状态包括：

所述eNB采用流控制传输协议SCTP的心跳检测方式，周期性地检测S1接口的状态。

如上所述的方法，其中，所述eNB根据配置的传输网口IP地址和配置的有线网侧的路由设备对应的地址池，向所述有线网侧的路由设备广播路由信息和免费地址解析协议ARP信息之前，还包括：

所述eNB存储所述传输网口IP地址的配置信息；

或，动态主机配置协议DHCP服务器采用DHCP为所述eNB配置所述传输网口IP地址。

如上所述的方法，其中，所述eNB检测到S1接口处于断开状态之前，还包括：所述eNB从核心网的用户管理设备获取用户信息和业务流模板TFT并存储；所述接入所述UE包括：所述eNB根据存储的所述用户信息和TFT接入所述UE；

或者，所述接入所述UE之前，还包括：所述eNB配置默认的用户信息和TFT；所述接入所述UE包括：所述eNB根据配置的所述默认的用户信息和TFT接入所述UE。

如上所述的方法，其中，所述当所述eNB检测到S1接口处于断开状态之后，还包括：

所述eNB根据预先存储的eNB配置信息判断是否允许开启非接入层处理功能；

如果是，执行所述eNB删除当前的S1接口的传输配置和转发表项，删除当前的用户承载，释放当前的用户无线资源，保留当前的小区资源，并开启非接入层处理功能的步骤。

本发明的另一个方面是提供一种演进基站eNB，包括：

软件平台，用于在硬件平台上为业务处理单元提供软件支持；

业务处理单元，用于根据管理单元的控制在所述软件平台上实现接入层处理功能和非接入层处理功能；当开启接入层处理功能时，所述业务处理单元检测S1接口的状态；当开启非接入层处理功能时，所述业务处理单元根据配置的传输网口互联网协议IP地址和配置的有线网侧的路由设备对应的地址池，向所述有线网侧的路由设备广播路由信息和免费地址解析协议ARP信息，接收来自用户设备UE的附着请求消息并接入所述UE；

操作维护单元，用于在所述软件平台上，根据所述管理单元的控制，对所述业务处理单元的操作进行管理和维护；

所述管理单元，用于控制所述业务处理单元开启接入层处理功能，当所述业务处理单元检测到S1接口处于断开状态时，所述管理单元控制所述操作维护单元删除当前的S1接口的传输配置信息和转发表项、删除当前的用户承载、释放当前的用户无线资源并保留当前的小区资源，并控制所述业务处理单元开启非接入层处理功能。

如上所述的eNB，其中，

所述业务处理单元具体用于在开启接入层处理功能时，采用流控制传输协议SCTP的心跳检测方式，周期性地检测S1接口的状态。

如上所述的eNB，其中，

所述业务处理单元包括：配置模块；

所述配置模块用于存储所述传输网口IP地址的配置信息，或者，用于存储动态主机配置协议DHCP服务器采用DHCP配置的所述传输网口IP地址。

如上所述的eNB，其中，

所述业务处理单元还用于在开启接入层处理功能时，在检测到S1接口处于断开状态之前，从核心网的用户管理设备获取用户信息和业务流模板TFT并存储到所述配置模块，所述业务处理单元在开启非接入层处理功能时，根据所述配置模块存储的所述用户信息和TFT接入所述UE；

或者，所述配置模块还用于存储配置的默认的用户信息和TFT；所述业务处理单元在开启非接入层处理功能时，根据所述配置模块存储的配置的所述默认的用户信息和TFT接入所述UE。

如上所述的eNB，其中，

所述管理单元还用于在所述业务处理单元检测到S1接口处于断开状态之后，根据预先存储的eNB配置信息判断是否允许开启非接入层处理功能，如果是，控制所述操作维护单元删除当前的S1接口的传输配置信息和转发表项、删除当前的用户承载、释放当前的用户无线资源并保留当前的小区资源，并控制所述业务处理单元开启非接入层处理功能。

由上述发明内容可见，eNB具有通过软件实现的接入层处理功能和非接入层处理功能，eNB对S1接口进行检测，当S1接口正常连接时，eNB仅开启接入层处理功能，当eNB检测到S1接口处于断开状态时，eNB删除当前的S 1接口的传输配置信息和转发表项，删除当前的用户承载，释放当前的用户无线资源，保留当前的小区资源，并开启非接入层处理功能，向有线网侧的路由设备广播路由信息和免费ARP信息，接收UE的附着请求消息并接入UE，从而在S1接口出现故障时，该eNB能够执行现有的EPC的功能，从而使得UE仍然能够接入到网络中，提高了网络的可靠性。

附图说明

图1为现有的TD-LTE系统的网络架构示意图；

图2a为本发明实施例一的一种eNB的结构示意图；

图2b为本发明实施例一的另一种eNB的结构示意图；

图3为本发明实施例二的PS业务的接入方法的流程图；

图4为本发明实施例三的PS业务的接入方法的流程图；

图5为本发明实施例四的eNB的结构示意图；

图6为本发明实施例五的eNB的结构示意图；

图7为本发明实施例一至本发明实施例五中的信令面的协议栈示意图；

图8为本发明实施例一至本发明实施例五中的用户面的协议栈示意图；

图9为本发明实施例一至本发明实施例五中的eNB内部的数据包格式示意图；

图10为本发明实施例一至本发明实施例五中的eNB与应用服务器之间的数据包格式示意图。

具体实施方式

本发明实施例对eNB进行改进，改进后的eNB具有通过软件实现的接入层处理功能和非接入层处理功能，其中，接入层处理功能按照3GPP协议实现现有的eNB的功能，非接入层处理功能按照3GPP协议实现现有的EPC的功能。在以下的各个实施例中，eNB均采用上述改进的eNB。

图2a为本发明实施例一的一种eNB的结构示意图。如图2a所示，该设备中至少包括：软件平台22、传输单元23和业务处理单元24。

其中，软件平台22用于在硬件平台上为业务处理单元24提供软件支持，对硬件平台和业务处理单元24进行驱动和配置，根据硬件平台为业务处理单元24进行硬件适配。

传输单元23用于在软件平台22上提供本设备的业务处理单元24与其它设备的传输接口。

业务处理单元24用于在软件平台22上实现接入层处理功能和非接入层处理功能。接入层处理功能包括现有LTE系统网络侧的接入层网元设备的功能，非接入层处理功能包括现有LTE系统网络侧的非接入层网元设备的功能。业务处理单元24为在软件平台22上设置的软件，本发明实施例一的eNB通过软件方式实现接入层处理功能和非接入层处理功能，即，通过软件方式实现现有的LTE系统网络侧的多个接入层网元和多个非接入层网元的功能。具体地，接入层处理功能可以包括：接入过程的信令处理功能、空口资源管理功能、用户面配置功能、接入过程的物理层信令处理功能和MAC层的用户 面协议处理功能、无线信号的发送和接收功能等。非接入层处理功能可以包括：数据业务信令处理功能和公共流程信令功能、信令面和用户面的链路建立和数据交换功能等。

在上述技术方案的基础上，进一步地，该eNB中还可以包括：操作维护单元25。该操作维护单元25用于在软件平台22上，根据网络管理设备的控制，对业务处理单元24的操作进行管理和维护。传输单元23还用于在软件平台22上提供本设备的操作维护单元25与网络管理设备的传输接口。具体地，传输单元23可以提供网管接口，通过网管接口与网络管理设备进行交互，通过网络管理设备发起对eNB的日常管理和维护操作，例如：用户登陆安全管理、eNB的软件管理等操作。

图2b为本发明实施例一的另一种eNB的结构示意图。参见图2b，图2b中所示的eNB包括图2a所示的eNB中的软件平台22、传输单元23和业务处理单元24，进一步地，图2b中所示的eNB还包括承载上述软件平台22、传输单元23和业务处理单元24的硬件平台21。其中，硬件平台21用于为业务处理单元24提供硬件支撑，在业务处理单元24的控制下实现接入层处理功能和非接入层处理功能。软件平台22用于在硬件平台21上为业务处理单元24提供软件支持，对硬件平台21和业务处理单元24进行驱动和配置，根据硬件平台21为业务处理单元24进行硬件适配。图2b中所示的eNB中的软件平台22、传输单元23和业务处理单元24与上述图2a所示的eNB中的相同，在此不再赘述。

在本发明实施例一中，提出一种eNB，其包括软件平台以及设置在软件平台上的业务处理单元，业务处理单元能够实现现有LTE系统网络侧的多个接入层网络设备的接入层处理功能和非接入层网络设备的非接入层处理功能。从而采用一个eNB即可替代现有LTE系统网络侧的多个接入层网络设备和非接入层网络设备，从而减少了LTE系统网络的设备数量，简化了LTE系统网络侧架构，节约了LTE系统的生产制造成本。

图3为本发明实施例二的PS业务的接入方法的流程图。如图3所示，该方法包括以下过程。

步骤301：eNB开启接入层处理功能并检测S1接口的状态。

步骤302：当eNB检测到S1接口处于断开状态时，eNB删除当前的S1 接口的传输配置信息和转发表项，删除当前的用户承载，释放当前的用户无线资源，保留当前的小区资源，并开启非接入层处理功能。

步骤303：eNB根据配置的传输网口互联网协议（Internet Protocol，简称IP）地址和配置的有线网侧的路由设备对应的地址池，向有线网侧的路由设备广播路由信息和免费地址解析协议（Address Resolution Protocol，简称ARP）信息。

步骤304：eNB接收来自UE的附着请求消息并接入UE。

在本发明实施例二中，eNB具有通过软件实现的接入层处理功能和非接入层处理功能，eNB对S1接口进行检测，当S1接口正常连接时，eNB仅开启接入层处理功能，当eNB检测到S1接口处于断开状态时，eNB删除当前的S1接口的传输配置信息和转发表项，删除当前的用户承载，释放当前的用户无线资源，保留当前的小区资源，并开启非接入层处理功能，向有线网侧的路由设备广播路由信息和免费ARP信息，接收UE的附着请求消息并接入UE，从而在S1接口出现故障时，该eNB能够执行现有的EPC的功能，从而使得UE仍然能够接入到网络中，提高了网络的可靠性。

图4为本发明实施例三的PS业务的接入方法的流程图。如图4所示，该方法包括以下过程。

步骤401：eNB开启接入层处理功能并检测S1接口的状态。

在本步骤中，具体地，eNB采用流控制传输协议（Stream Control TransmissionProtocol，简称SCTP）的心跳检测方式，周期性地检测S1接口的状态。

步骤402：当eNB检测到S1接口处于断开状态时，eNB根据预先存储的eNB配置信息判断是否允许开启非接入层处理功能。

如果是，执行步骤403。

否则，结束流程。

在本步骤中，可以通过配置的方式对eNB进行控制，预先对eNB进行配置，在eNB中保存配置信息，该配置信息用于指示允许该eNB进入的运行模式。例如，指示允许该eNB进入开启非接入层处理功能的模式，或者，指示不允许该eNB进入开启非接入层处理功能的模式。当eNB检测到S1接口处于断开状态时，eNB先根据配置信息判断是否允许开启非接入层处理功能， 如果是，则继续执行步骤403以及后续步骤，从而该eNB同时开启接入层处理功能和非接入层处理功能，即，该eNB具有现有的普通eNB的功能，同时具有现有的EPC的功能，从而在S1接口断开时，仍然能够实现UE的接入。否则，结束流程，eNB仍然只开启接入层处理功能，即，该eNB只具有现有的普通eNB的功能，由于S1接口断开，无法连接到EPC，则此情况下UE无法接入。

步骤403：eNB删除当前的S1接口的传输配置信息和转发表项，删除当前的用户承载，释放当前的用户无线资源，保留当前的小区资源，并开启非接入层处理功能。

步骤404：eNB获取传输网口IP地址。

在本步骤中，eNB获取传输网口IP地址的方法可以包括如下两种。方法一采用预先配置的方式，eNB存储传输网口IP地址的配置信息。具体地，可以在步骤405之前的任意时刻进行配置操作，通过配置操作向eNB存储传输网口IP地址的配置信息，从而使得eNB能够根据配置获取传输网口IP地址。方法二采用动态主机配置协议（Dynamic HostConfiguration Protocol，简称DHCP）的方式。由DHCP服务器采用DHCP为eNB配置传输网口IP地址，从而使得eNB获取DHCP服务器配置的传输网口IP地址。

步骤405：eNB根据配置的传输网口互联网协议（Internet Protocol，简称IP）地址和配置的有线网侧的路由设备对应的地址池，向有线网侧的路由设备广播路由信息和免费地址解析协议（Address Resolution Protocol，简称ARP）信息。

步骤406：eNB接收来自UE的附着请求消息并接入UE。

在本步骤中，eNB接收UE发送的附着请求消息，由于eNB开启了非接入层处理功能，eNB按照3GPP协议执行现有的EPC的功能，根据UE发送的附着请求消息接入该UE。

在接入UE的过程中，需要根据用户信息和业务流模板（TFT Traffic FlowTemplate，简称TFT）进行接入。具体地，eNB获取用户信息和TFT的方法可以采用以下两种中的任意一种。

方法一：在步骤401中在eNB检测S1接口的状态时，在eNB检测到S1接口处于断开状态之前，S1接口处于正常连接状态，此时，eNB从核心网的 用户管理设备获取用户信息和TFT并存储。具体地，在S1接口处于正常连接状态时，eNB定期与核心网设备交互用户信息，例如，可以从核心网的归属用户服务器（Home Subscriber Server，简称HSS）中获取用户签约的用户信息和相关的TFT并保存，具体可以将获取的用户信息和TFT存储到eNB的非接入层处理功能对应的软件模块中。在以上过程中，eNB需要获取并保存的用户信息和TFT由核心网决定。采用方法一获取用户信息和TFT，在步骤406中，具体地，eNB根据存储的用户信息和TFT接入UE。

方法二：采用配置默认用户信息和TFT的方法。在接入UE之前，eNB配置默认的用户信息和TFT。具体地，该配置操作可以在接入UE之前的任意时刻执行。采用方法二获取用户信息和TFT，在步骤406中，具体地，eNB根据配置的默认的用户信息和TFT接入UE。

在本发明实施例三中，eNB具有通过软件实现的接入层处理功能和非接入层处理功能，eNB对S1接口进行检测，当S1接口正常连接时，eNB仅开启接入层处理功能，当eNB检测到S1接口处于断开状态时，eNB删除当前的S1接口的传输配置信息和转发表项，删除当前的用户承载，释放当前的用户无线资源，保留当前的小区资源，并开启非接入层处理功能，向有线网侧的路由设备广播路由信息和免费ARP信息，接收UE的附着请求消息并接入UE，从而在S1接口出现故障时，该eNB能够执行现有的EPC的功能，从而使得UE仍然能够接入到网络中，提高了网络的可靠性。

并且，还可以预先对该eNB是否可以开启非接入层处理功能进行配置，当eNB检测到S1接口处于断开状态时，eNB先根据配置信息进行判断，根据配置信息的要求开启非接入层处理功能。

图5为本发明实施例四的eNB的结构示意图。该eNB在包括上述本发明实施例一记载的结构的基础上，进一步还包括管理单元40。如图5所示，该eNB至少包括：软件平台42、业务处理单元44、操作维护单元45和管理单元40。

其中，软件平台42用于在硬件平台上为业务处理单元44提供软件支持。

业务处理单元44用于根据管理单元40的控制在软件平台42上实现接入层处理功能和非接入层处理功能。当开启接入层处理功能时，业务处理单元44检测S1接口的状态。当开启非接入层处理功能时，业务处理单元44根据 配置的传输网口IP地址和配置的有线网侧的路由设备对应的地址池，向有线网侧的路由设备广播路由信息和免费ARP信息，接收来自UE的附着请求消息并接入UE。

操作维护单元45用于在软件平台42上，根据管理单元40的控制，对业务处理单元44的操作进行管理和维护。

管理单元40用于控制业务处理单元44开启接入层处理功能，当业务处理单元44检测到S1接口处于断开状态时，管理单元40控制操作维护单元45删除当前的S1接口的传输配置信息和转发表项、删除当前的用户承载、释放当前的用户无线资源并保留当前的小区资源，并控制业务处理单元44开启非接入层处理功能。

在上述技术方案的基础上，进一步地，该eNB中还可以包括：传输单元43。该传输单元43用于在软件平台22上提供本设备的业务处理单元24与其它设备的传输接口。

在上述技术方案的基础上，具体地，业务处理单元44具体用于在开启接入层处理功能时，采用流控制传输协议SCTP的心跳检测方式，周期性地检测S1接口的状态。

在上述技术方案的基础上，进一步地，业务处理单元44中包括：配置模块。对于eNB采用预先配置的方式获取传输网口IP地址的情况，配置模块用于存储传输网口IP地址的配置信息。对于eNB采用DHCP的方式获取传输网口IP地址的情况，配置模块用于存储DHCP服务器采用DHCP配置的传输网口IP地址。

在上述技术方案的基础上，进一步地，业务处理单元44还用于在开启接入层处理功能时，在检测到S1接口处于断开状态之前，从核心网的用户管理设备获取用户信息和TFT并存储到配置模块。相应地，业务处理单元44在开启非接入层处理功能时，接入UE的具体方式为：根据配置模块存储的用户信息和TFT接入UE。

或者，配置模块还用于存储配置的默认的用户信息和TFT。相应地，业务处理单元44在开启非接入层处理功能时，接入UE的具体方式为：根据配置模块存储的配置的默认的用户信息和TFT接入UE。

在上述技术方案的基础上，进一步地，管理单元40还用于在业务处理单 元44检测到S1接口处于断开状态之后，根据预先存储的eNB配置信息判断是否允许开启非接入层处理功能，如果是，控制操作维护单元45删除当前的S1接口的传输配置信息和转发表项、删除当前的用户承载、释放当前的用户无线资源并保留当前的小区资源，并控制业务处理单元44开启非接入层处理功能。

在本发明实施例四中，eNB的业务处理单元能够在软件平台上实现接入层处理功能和非接入层处理功能，当开启接入层处理功能时eNB的业务处理单元对S1接口进行检测，当检测到S1接口处于断开状态时，eNB的管理单元控制操作维护单元删除当前的S1接口的传输配置信息和转发表项，删除当前的用户承载，释放当前的用户无线资源，保留当前的小区资源，并控制业务处理单元开启非接入层处理功能，业务处理单元向有线网侧的路由设备广播路由信息和免费ARP信息，接收UE的附着请求消息并接入UE，从而在S1接口出现故障时，该eNB能够执行现有的EPC的功能，使得UE仍然能够接入到网络中，提高了网络的可靠性。

在图5所示的eNB的结构的基础上，接下来进一步对该eNB的具体结构进行介绍。图6为本发明实施例五的eNB的结构示意图。在本发明实施例五中，业务处理单元54同时实现接入层处理功能和非接入层处理功能。如图6所示，该eNB可以在包括管理单元50和操作维护单元55的基础上如本发明实施例一的第一种eNB所述，包括：软件平台52、传输单元53和业务处理单元54。进一步地，该eNB还可以在包括管理单元的基础上如本发明实施例一的另一种eNB所述，不仅包括软件平台52、传输单元53和业务处理单元54，还可以包括承载上述软件平台52、传输单元53和业务处理单元54的硬件平台51。在本发明实施例五中，仅以包括硬件平台51的情况为例予以说明。

其中，业务处理单元54、操作维护单元55、管理单元50的内部结构和执行功能及其与其它单元模块的连接关系与本发明实施例四的记载相同，在此不再赘述。本发明实施例四记载的配置模块，在本发明实施例五中可以将其与安全功能结合，采用配置和安全模块5425。在此基础上，本发明实施例五的eNB还具有以下技术特征：

硬件平台51用于为业务处理单元54提供硬件支撑，在业务处理单元54 的控制下实现接入层处理功能和非接入层处理功能。硬件平台51的具体实现和该平台中各个功能单元的部署可以根据实际的应用环境采用不同的硬件选型、机框和单板。在一种较佳的实施方式中，该硬件平台51包括：主控板511、基带板512和RRU 513。其中，主控板511用于为接入层处理子单元541提供接入过程的信令处理功能的硬件支撑，并为非接入层处理子单元542提供数据业务信令处理功能和公共流程信令功能的硬件支撑，还可以提供资源管理、操作维护和数据处理的硬件支撑。基带板512用于为接入层子单元提供接入过程的物理层信令处理功能以及MAC层的用户面协议处理功能的硬件支撑。RRU 513用于在接入层子单元的RRU处理模块5413的控制下进行无线信号发送和接收。RRU 513作为无线收发信机，对无线信号进行接收和发送，进一步地，RRU 513还可以在接入层子单元的RRU处理模块5413的控制下，在接收和发送无线信号的过程中，对该无线信号进行中频处理和/或射频处理。

软件平台52用于在硬件平台51上为业务处理单元54提供软件支持。具体地，软件平台52对硬件平台51和业务处理单元54进行驱动和配置，根据硬件平台51为业务处理单元54进行硬件适配。并且，软件平台52还用于使业务处理单元54内部的各个模块之间消息采用机制进行通信，软件平台52提供上述各个模块之间通信的信令通道，具体地，软件平台52用于使信令面处理模块5411、基带处理模块5412、RRU处理模块5413、数据业务和移动性管理业务信令处理模块5421以及网关模块5422之间采用消息机制进行通信。采用消息机制进行通信的具体方法是：软件平台52为信令面处理模块5411、基带处理模块5412、RRU处理模块5413、数据业务和移动性管理业务信令处理模块5421以及网关模块5422分别创建对应的邮箱，在上述模块之间发送消息时，对需要发送的消息标识目的邮箱和源邮箱，分别用以标识接收该消息的模块和发送该消息的模块。软件平台52根据目的邮箱和源邮箱的标识，将该消息从源邮箱对应的模块发送到目的邮箱对应的模块。软件平台52采用消息队列通信机制，通过在操作系统上封装适配层软件实现业务处理单元54的各个模块之间的消息通信。消息队列通信机制的具体实现方式可以根据软件平台52采用的操作系统确定。进一步地，软件平台52还可以用于内存管理、对硬件平台51中的单板等硬件进行配置、文件下载、跟踪等功 能。在实际应用中，可以根据实际的硬件平台51中各硬件设备的资源情况设置软件平台52。

传输单元53用于在软件平台52上提供本设备的业务处理单元54与其它设备的传输接口。具体地，在本发明实施例五中，该eNB的业务处理单元54中不仅包括接入层处理子单元541，而且还包括非接入层处理子单元542，该eNB可以作为一个集成现有的普通eNB和LTE核心网一体化的基站，该eNB可以单站运行，采用该eNB替代现有的LTE网络架构中的eNB和LTE核心网，该设备可以与终端侧的UE进行交互。则传输单元53具体用于提供本eNB的业务处理单元54与UE之间的传输接口。并且，采用该eNB替代现有的LTE网络架构中的eNB和LTE核心网，该设备还可以与网络侧的应用服务器等其它网络设备进行交互。则传输单元53还具体用于提供本eNB的业务处理单元54与其它网络设备的传输接口。具体地，传输单元53提供连接本eNB与其它网络设备的IP接口，该IP接口接收的来自其它网络设备的消息和数据输送到本eNB的业务处理单元54。进一步地，传输单元53还用于配置和管理软件平台52中的用于业务处理单元54内部的各个模块之间采用消息机制进行通信的信令通道。

业务处理单元54用于在软件平台52上实现接入层处理功能和非接入层处理功能。接入层处理功能包括现有LTE系统网络侧的接入层网元设备的功能。非接入层处理功能包括现有LTE系统网络侧的非接入层网元设备的功能，例如MME、HSS、SGSN等设备。业务处理单元54为在软件平台52上设置的软件，本发明实施例五的eNB通过软件方式实现接入层处理功能和非接入层处理功能，即，通过软件方式实现现有的LTE系统网络侧的多个接入层网元和非接入层网元的功能。具体地，业务处理单元54包括：接入层处理子单元541和非接入层处理子单元542。其中，接入层处理子单元541包括：信令面处理模块5411、基带处理模块5412和RRU处理模块5413。

信令面处理模块5411用于在软件平台52上实现信令面处理功能，信令面处理功能可以包括：接入过程的信令处理功能、空口资源管理功能、用户面配置功能。基带处理模块5412用于在软件平台52上实现基带处理功能，基带处理功能可以包括：接入过程的物理层信令处理功能和MAC层的用户面协议处理功能，具体包括：对包含PDCP、RLC、MAC和/或物理层的数据 进行处理的功能、资源调度功能和配置功能。RRU处理模块5413用于在软件平台52上实现RRU处理功能，RRU处理功能可以包括：控制硬件平台51的RRU 513进行无线信号的发送和接收，具体包括控制硬件平台51的RRU513进行接收、发送和处理，并对硬件平台51的RRU 513进行配置。非接入层处理子单元542包括：数据业务和移动性管理业务信令处理模块5421和网关模块5422。具体地，数据业务和移动性管理业务信令处理模块5421用于在软件平台52上实现第一信令处理功能，第一信令处理功能可以包括：数据业务信令处理功能和公共流程信令功能。具体地，数据业务可以包括：数据业务的建立、修改、删除、UE附着、TAU和移动性管理等，数据业务和移动性管理业务信令处理模块5421对上述数据业务涉及的信令，以及公共流程中涉及的信令进行处理。网关模块5422用于在软件平台52上实现网关功能，网关功能可以包括：信令面和用户面的链路建立和数据交换功能。

在上述技术方案的基础上，进一步地，非接入层处理子单元542中还可以包括：集群功能处理模块5423和群组和用户管理模块5424。具体地，集群功能处理模块5423用于在软件平台52上实现第二信令处理功能，第二信令处理功能可以包括：集群业务的信令处理功能。具体地，集群业务可以包括：群组建立、话权申请、话权授予、群组关闭等功能，集群功能处理模块5423对上述集群业务涉及的信令进行处理。群组和用户管理模块5424用于在软件平台52上实现群组和用户管理功能，群组和用户管理功能可以包括：集群业务用户和数据业务用户的属性管理。具体地，上述对用户进行管理可以包括：确定新建群组中的用户、群组用户的增加、群组用户的删除、群组用户的修改、用户开通、用户注销等，群组和用户管理模块5424对上述管理过程涉及的信令进行处理。相应地，软件平台52用于使信令面处理模块5411、基带处理模块5412、RRU处理模块5413、数据业务和移动性管理业务信令处理模块5421、网关模块5422、集群功能处理模块5423和群组和用户管理模块5424之间采用消息机制进行通信。采用消息机制进行通信的具体方法是：软件平台52为信令面处理模块5411、基带处理模块5412、RRU处理模块5413、数据业务和移动性管理业务信令处理模块5421、网关模块5422、集群功能处理模块5423和群组和用户管理模块5424分别创建对应的邮箱，在上述模块之间发送消息时，对需要发送的消息标识目的邮箱和源邮箱，分 别用以标识接收该消息的模块和发送该消息的模块。软件平台52根据目的邮箱和源邮箱的标识，将该消息从源邮箱对应的模块发送到目的邮箱对应的模块。软件平台52采用消息队列通信机制，通过在操作系统上封装适配层软件实现业务处理单元54的各个模块之间的消息通信。消息队列通信机制的具体实现方式可以根据软件平台52采用的操作系统确定。

在上述技术方案的基础上。进一步地，该非接入层处理子单元542中还可以包括：配置和安全模块5425。配置和安全模块5425用于在软件平台52上实现配置和安全功能，配置和安全功能可以包括：参数配置和安全控制功能。例如，配置和安全模块5425可以对业务参数进行配置，还可以实现AAA功能等。相应地，软件平台52用于使信令面处理模块5411、基带处理模块5412、RRU处理模块5413、数据业务和移动性管理业务信令处理模块5421、网关模块5422和配置和安全模块5425之间采用消息机制进行通信；在非接入层处理子单元542中包括集群功能处理模块5423和群组和用户管理模块5424的情况下，软件平台52用于使信令面处理模块5411、基带处理模块5412、RRU处理模块5413、数据业务和移动性管理业务信令处理模块5421、网关模块5422、集群功能处理模块5423和群组和用户管理模块5424和配置和安全模块5425之间采用消息机制进行通信。采用消息机制进行通信的具体方法是：软件平台52为信令面处理模块5411、基带处理模块5412、RRU处理模块5413、数据业务和移动性管理业务信令处理模块5421、网关模块5422、集群功能处理模块5423、群组和用户管理模块5424和配置和安全模块5425分别创建对应的邮箱，在上述模块之间发送消息时，对需要发送的消息标识目的邮箱和源邮箱，分别用以标识接收该消息的模块和发送该消息的模块。软件平台52根据目的邮箱和源邮箱的标识，将该消息从源邮箱对应的模块发送到目的邮箱对应的模块。软件平台52采用消息队列通信机制，通过在操作系统上封装适配层软件实现业务处理单元54的各个模块之间的消息通信。消息队列通信机制的具体实现方式可以根据软件平台52采用的操作系统确定。

在上述技术方案的基础上。进一步地，网关模块5422还用于在软件平台52上实现业务策略管理功能。例如，业务策略管理功能具体可以为业务承载的PCRF。

在上述技术方案的基础上。进一步地，该非接入层处理子单元542中还 可以包括：调度子单元543，用于实现集群调度功能。上述软件平台52还用于使调度子单元543内的各模块之间、以及调度子单元543内的各模块与上述非接入层处理子单元542的各模块之间采用消息机制进行通信。具体地，该调度子单元543可以采用以下两种实现方式。

在方式一中，调度子单元543中可以包括：交互界面模块、转换接口模块和调度控制模块。其中，交互界面模块用于通过交互界面的方式实现人机交互，获取调度人员下达的调度指令。转换接口模块用于对调度人员下达的调度指令进行协议格式转换，将其转换为调度控制模块可识别的协议格式后发送给调度控制模块。调度控制模块接收协议格式转换后的调度指令，根据该调度指令对集群功能处理模块5423和群组和用户管理模块5424进行群组调度，例如，调度控制模块根据调度指令向群组和用户管理模块5424发送群组和/或用户的配置信息，调度控制模块根据调度指令向集群功能处理模块5423发送群组建立和/或关闭命令等。软件平台52还用于使转换接口模块、调度控制模块、集群功能处理模块5423、群组和用户管理模块5424之间采用消息机制进行通信。采用消息机制进行通信的具体方法是：软件平台52为转换接口模块、调度控制模块、集群功能处理模块5423、群组和用户管理模块5424分别创建对应的邮箱，在上述模块之间发送消息时，对需要发送的消息标识目的邮箱和源邮箱，分别用以标识接收该消息的模块和发送该消息的模块。软件平台52根据目的邮箱和源邮箱的标识，将该消息从源邮箱对应的模块发送到目的邮箱对应的模块。软件平台52采用消息队列通信机制，通过在操作系统上封装适配层软件实现上述各个模块之间的消息通信。硬件平台51还用于为业务处理单元54提供硬件支撑，具体地，为业务处理单元54中的调度子单元543提供硬件支撑，在业务处理单元54的控制下实现调度功能。

在方式二中，调度子单元543中可以只包括调度控制模块，并且，为该eNB外接调度台，在该调度台中设置交互界面模块和转换接口模块。该交互界面模块和转换接口模块的功能与上述方式一中的交互界面模块和转换接口模块的功能相同。并且，在外接的调度台与本eNB之间可以采用预设协议交互，例如通用的标准协议或双方约定的私有协议，转换接口模块在将调度人员下达的调度指令转换为本发明实施例的eNB中的调度控制模块可识别的协议格式之后，按照上述预设协议将上述协议格式转换后的调度指令封包并发 送给本eNB，在本eNB中，依次通过硬件平台51和软件平台52将上述协议格式转换后的调度指令发送到调度控制模块。该调度控制模块用于接收并根据来自外接调度台的调度指令对集群功能处理模块5423和群组和用户管理模块5424进行群组调度。采用方式二，调度人员通过外接的调度台下达调度指令，外接调度台中的转换接口模块对调度人员下达的调度指令进行协议格式转换，将其转换为本发明实施例的eNB中的调度控制模块可识别的协议格式，然后发送给该eNB，eNB的调度控制模块接收经历硬件平台51和软件平台52传送的协议格式转换后的调度指令，根据该调度指令对集群功能处理模块5423和群组和用户管理模块5424进行群组调度，例如，调度控制模块根据调度指令向群组和用户管理模块5424发送群组和/或用户的配置信息，调度控制模块根据调度指令向集群功能处理模块5423发送群组建立和/或关闭命令等。软件平台52还用于向调度控制模块传送来自外接调度台的协议格式转换后的调度指令，并且，软件平台52还用于使调度控制模块、集群功能处理模块5423、群组和用户管理模块5424之间采用消息机制进行通信。采用消息机制进行通信的具体方法是：软件平台52为调度控制模块、集群功能处理模块5423、群组和用户管理模块5424分别创建对应的邮箱，在上述模块之间发送消息时，对需要发送的消息标识目的邮箱和源邮箱，分别用以标识接收该消息的模块和发送该消息的模块。软件平台52根据目的邮箱和源邮箱的标识，将该消息从源邮箱对应的模块发送到目的邮箱对应的模块。软件平台52采用消息队列通信机制，通过在操作系统上封装适配层软件实现上述各个模块之间的消息通信。硬件平台51还用于为业务处理单元54提供硬件支撑，具体地，为业务处理单元54中的调度子单元543提供硬件支撑，在业务处理单元54的控制下实现调度功能。

在实际应用中，可以采用多种软件语言编写软件，实现本发明实施例五的业务处理单元54，本发明对实现业务处理单元54的软件语言不做限制，只要能够实现上述接入层处理功能，采用任何软件语言编写的软件均可适用。

在上述技术方案的基础上，进一步地，该eNB中还可以包括：操作维护单元55。该操作维护单元55用于在软件平台52上，根据网络管理设备的控制，对业务处理单元54的操作进行管理和维护。传输单元53还用于在软件平台52上提供本设备的操作维护单元55与网络管理设备的传输接口。具体 地，传输单元53可以提供网管接口，通过网管接口与网络管理设备进行交互，从网络管理设备发起对eNB的日常管理和维护操作，例如：用户登陆安全管理、eNB的软件管理等操作。

进一步地，在上述基础上，该eNB的硬件平台包括底层的硬件平台、设置在硬件平台上的软件平台以及设置在软件平台上的业务处理单元，硬件平台为业务处理单元提供硬件支撑，业务处理单元采用软件方式替代现有LTE系统的eNB和LTE核心网，实现接入层处理功能和非接入层处理功能。由于该eNB的硬件平台仅由若干单板组成，该eNB的生产制造成本低，并且占用空间小。采用该eNB替代现有的eNB以及LTE核心网中的多个设备，节约了LTE系统的网络架构成本。并且，将eNB和LTE核心网中的多个设备集成到本发明实施例五的一个eNB中，原有eNB和LTE核心网中各个设备之间通过硬件通信接口进行交互的方式，在eNB中改为通过软件平台采用消息机制实现接入层处理子单元和非接入层处理子单元内的各个组成模块之间的通信，因此避免了现有通过通信接口对信令进行频繁交互导致的通信时延，从而能够减小LTE系统的业务信令时延。

上述各个本发明实施例中的PS业务的接入方法和eNB，在eNB接收到UE的附着请求消息后，执行UE接入，其具体过程按照标准的3GPP协议实现。在eNB开启非接入层处理功能时，对于用户终端接入流程和业务建立流程遵循标准的3GPP定义，UE感知不到网络侧的设备变化。

对于信令面，具体流程可以采用3GPP协议的规定实现。图7为本发明实施例一至本发明实施例五中的信令面的协议栈示意图。参见图7，本发明实施例中的eNB的信令面处理主要指执行非接入层处理功能的单元或子单元中的实现信令处理的模块与执行接入层处理功能的单元或子单元的层三（Layer 3，简称L3）协议栈之间、以及L3协议栈与层二（Layer2，简称L2）协议栈之间的通信。L3协议栈包括无线资源控制协议（Radio ResourceControl，简称RRC），L2协议栈包括分组数据汇聚协议（Packet Data ConvergenceProtocol，简称PDCP、无线链路控制协议（Radio Link Control，简称RLC）、媒体介入控制（Media Access Control，简称MAC）。eNB与UE之间仍使用3GPP定义的Uu口。执行非接入层处理功能的单元或子单元中的实现信令处理的模块与执行接入层处理功能的单元或子单元的实现L3处理的模块之间通过承载在流控制传输协议（STREAM CONTROL TRANSMISSIONPROTOCOL，简称SCTP）协议上的S1-AP接口进行交互，与3GPP定义的S1接口相同。L3协议栈与L2协议栈之间采用RRC消息。

用户面处理在信令面流程完毕后启动。图8为本发明实施例一至本发明实施例五中的用户面的协议栈示意图。eNB中用于执行非接入层处理功能的单元或模块集成了核心网的网关功能，例如，上述实施例中的非接入层处理子单元中集成了网关模块，用于实现核心网的网关功能。下行数据报文首先通过网关功能模块解析，转换成标准用户面的GPRS隧道协议（GPRS Tunnelling Protocol for the user plane，简称GTP-U）数据，发给无线接入模块进行处理。上行数据报文为逆过程。对应的协议栈如图8所示。本发明各个实施例中的eNB的用户面数据流主要指外部网络与UE之间的应用层数据在本发明实施例的eNB内部模块之间的流向。执行非接入层处理功能的单元或子单元对外部网络提供接口，执行非接入层处理功能的单元或子单元与执行接入层处理功能的单元或子单元之间通过内部传输交换进行数据转发，eNB与UE之间采用传统3GPP定义的空口传输。图9为本发明实施例一至本发明实施例五中的eNB内部的数据包格式示意图，该数据包格式用于eNB中的执行非接入层处理功能的单元或子单元与执行接入层处理功能的单元或子单元之间。图10为本发明实施例一至本发明实施例五中的eNB与应用服务器之间的数据包格式示意图，该数据包格式用于eNB中的执行非接入层处理功能的单元或子单元与应用服务器之间。图7至图10所示的协议栈或数据包均符合3GPP协议的要求。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种分组交换PS业务的接入方法，其特征在于，演进基站eNB具有通过软件实现的接入层处理功能和非接入层处理功能，所述方法包括：

eNB开启接入层处理功能并检测S1接口的状态；

当所述eNB检测到S1接口处于断开状态时，所述eNB删除当前的S1接口的传输配置信息和转发表项，删除当前的用户承载，释放当前的用户无线资源，保留当前的小区资源，并开启非接入层处理功能；

所述eNB根据配置的传输网口互联网协议IP地址和配置的有线网侧的路由设备对应的地址池，向所述有线网侧的路由设备广播路由信息和免费地址解析协议ARP信息；

所述eNB接收来自用户设备UE的附着请求消息并接入所述UE；

其中，所述检测S1接口的状态包括：

所述eNB采用流控制传输协议SCTP的心跳检测方式，周期性地检测S1接口的状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述eNB根据配置的传输网口IP地址和配置的有线网侧的路由设备对应的地址池，向所述有线网侧的路由设备广播路由信息和免费地址解析协议ARP信息之前，还包括：

所述eNB存储所述传输网口IP地址的配置信息；

或，动态主机配置协议DHCP服务器采用DHCP为所述eNB配置所述传输网口IP地址。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述eNB检测到S1接口处于断开状态之前，还包括：所述eNB从核心网的用户管理设备获取用户信息和业务流模板TFT并存储；所述接入所述UE包括：所述eNB根据存储的所述用户信息和TFT接入所述UE；

或者，所述接入所述UE之前，还包括：所述eNB配置默认的用户信息和TFT；所述接入所述UE包括：所述eNB根据配置的所述默认的用户信息和TFT接入所述UE。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述eNB检测到S1接口处于断开状态之后，还包括：

所述eNB根据预先存储的eNB配置信息判断是否允许开启非接入层处理功能；

如果是，执行所述eNB删除当前的S1接口的传输配置和转发表项，删除当前的用户承载，释放当前的用户无线资源，保留当前的小区资源，并开启非接入层处理功能的步骤。

5.一种演进基站eNB，其特征在于，包括：

软件平台，用于在硬件平台上为业务处理单元提供软件支持；

业务处理单元，用于根据管理单元的控制在所述软件平台上实现接入层处理功能和非接入层处理功能；当开启接入层处理功能时，所述业务处理单元检测S1接口的状态；当开启非接入层处理功能时，所述业务处理单元根据配置的传输网口互联网协议IP地址和配置的有线网侧的路由设备对应的地址池，向所述有线网侧的路由设备广播路由信息和免费地址解析协议ARP信息，接收来自用户设备UE的附着请求消息并接入所述UE；

操作维护单元，用于在所述软件平台上，根据所述管理单元的控制，对所述业务处理单元的操作进行管理和维护；

所述管理单元，用于控制所述业务处理单元开启接入层处理功能，当所述业务处理单元检测到S1接口处于断开状态时，所述管理单元控制所述操作维护单元删除当前的S1接口的传输配置信息和转发表项、删除当前的用户承载、释放当前的用户无线资源并保留当前的小区资源，并控制所述业务处理单元开启非接入层处理功能。

6.根据权利要求5所述的eNB，其特征在于，

所述业务处理单元具体用于在开启接入层处理功能时，采用流控制传输协议SCTP的心跳检测方式，周期性地检测S1接口的状态。

7.根据权利要求5所述的eNB，其特征在于，

所述业务处理单元包括：配置模块；

所述配置模块用于存储所述传输网口IP地址的配置信息，或者，用于存储动态主机配置协议DHCP服务器采用DHCP配置的所述传输网口IP地址。

8.根据权利要求5至7中任意一项所述的eNB，其特征在于，

所述业务处理单元还用于在开启接入层处理功能时，在检测到S1接口处于断开状态之前，从核心网的用户管理设备获取用户信息和业务流模板TFT并存储到所述配置模块，所述业务处理单元在开启非接入层处理功能时，根据所述配置模块存储的所述用户信息和TFT接入所述UE；

或者，所述配置模块还用于存储配置的默认的用户信息和TFT；所述业务处理单元在开启非接入层处理功能时，根据所述配置模块存储的配置的所述默认的用户信息和TFT接入所述UE。

9.根据权利要求5所述的eNB，其特征在于，

所述管理单元还用于在所述业务处理单元检测到S1接口处于断开状态之后，根据预先存储的eNB配置信息判断是否允许开启非接入层处理功能，如果是，控制所述操作维护单元删除当前的S1接口的传输配置信息和转发表项、删除当前的用户承载、释放当前的用户无线资源并保留当前的小区资源，并控制所述业务处理单元开启非接入层处理功能。