CN106028359A - 基于cpe终端的lte基站回传系统 - Google Patents

基于cpe终端的lte基站回传系统 Download PDF

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Abstract

本发明适用于通信技术领域，提供了一种基于CPE终端的LTE基站回传系统，该LTE基站回传系统包括宿主基站、回传CPE终端、回传汇接路由器和EPC网络；所述回传CPE终端利用所述宿主基站提供的用户通道，为目标基站提供接入所述EPC网络的无线回传链路；所述回传汇接路由器在所述外部IP网络将各个回传CPE终端的无线回传链路进行汇聚后，为各个回传CPE终端和所述目标基站分配接入所述EPC网络的IP地址，并将所述无线回传链路接入所述EPC网络。该LTE基站回传系统实现了无需对已部署运行的设备进行任何改造，即可应对快速增长、无规则分布的小基站回传需求。

Description

基于CPE终端的LTE基站回传系统
技术领域
本发明涉及通信技术，尤其涉及基于CPE终端的LTE基站回传系统。
背景技术
LTE(Long Term Evolution，长期演进)网络提供了高于3G网络数十倍的接入带宽，但是，由于LTE网络较高的工作频段和密集的空分复用，导致其基站系统的部署密度通常需达到3G网络的1.5倍以上。同时，LTE的无线接入网采用了全IP的扁平化结构，基站不仅需要通过S1接口将本地的上百兆的无线流量汇入核心网，而且还需要通过X2接口与邻近基站间形成高速切换通道。因此，如何以较低的成本将数量庞大、地域分散的基站接入到核心网中，是LTE网络部署运营中的重难点问题。
当前主流运营商通过构建PTN(Packet Transport Network，分组传送网)网络，以基于光纤的包数据传送网提供基站回传链路，3GPP试图通过带内中继模式利用宿主基站的接入带宽连接下级中继基站，但仍存在以下几个难以突破的技术制约点：
1.无规则分布的小基站数量众多，对PTN末端接入纤芯需求巨大，组网拓扑复杂且难以快速动态扩展，回传系统部署的经济效益低下。
2.在3GPP的带内中继模式下，中继基站以时分方式占用宿主基站的接入带宽，给下级基站带来明显的转发时延，并且，会导致小区内及邻近小区间干扰状况的恶化。
3.带内中继模式的使用，要求将基站系统升级到LTE Release10，无法适用于已大量部署的LTE Release9基站。同时，为兼容LTE Release8终端，中继回传占用了基站多播业务的时频资源，导致现有网络中多媒体多播业务的损伤。
4.在3G网络部署中大量使用的点对点或多点微波无线回传技术，均难以满足LTE下级基站的密集分布和接入带宽要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于CPE终端的LTE基站回传系统，解决了现有技术中在对网络进行部署时成本高、且需要对已有的网络进行改造的问题。
本发明是这样实现的，基于CPE终端的LTE基站回传系统，包括宿主基站、回传CPE终端、回传汇接路由器和EPC网络；
所述回传CPE终端利用所述宿主基站提供的用户通道，为目标基站提供接入所述EPC网络的无线回传链路；
所述回传汇接路由器在所述外部IP网络将各个回传CPE终端的无线回传链路进行汇聚后，为各个回传CPE终端和所述目标基站分配接入所述EPC网络的IP地址，并根据所述IP地址将所述无线回传链路接入所述EPC网络。
进一步地，所述回传CPE终端与所述目标基站之间进行同址部署。
进一步地，所述回传CPE终端与所述目标基站进行有线连接，所述回传CPE终端与所述宿主基站进行无线连接。
进一步地，所述宿主基站与所述目标基站进行异频配置。
进一步地，所述回传CPE终端为若干个，每一所述回传CPE终端与一所述目标基站相对应。
进一步地，所述回传CPE终端向传输的数据提供IPSEC封装。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：所述的基于CPE终端的LTE基站回传系统使用回传CPE终端构建目标基站接入EPC网络的无线回传链路，实现了无需对已部署运行的设备进行任何改造，即可应对快速增长、无规则分布的小基站回传需求，以极低的设备维护及管理成本，实现对城市热点或覆盖盲区的快速补点，以及对近郊及农村等业务稀疏地区的快速延伸覆盖。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于CPE终端的LTE基站回传系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的LTE基站回传系统中回传链路的控制平面协议栈示意图；
图3是本发明实施例提供的LTE基站回传系统中回传链路的用户平面协议栈示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明基于CPE终端的LTE基站回传系统主要是针对当前LTE网络中基站回传系统部署困难的问题，借助了LTE的CPE(Customer Premise Equipment，客户终端设备)终端的用户通道，构建出简单、灵活及经济的无线方式的LTE基站回传系统，满足了动态无规则分布的LTE小基站的回传需求，形成对光纤方式的PTN基站回传系统的良好补充。本发明不需要对现有LTE网络中的基站系统及终端进行任何改造，能够推进LTE网络的快速部署。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的基于CPE终端的LTE基站回传系统的结构示意图。该基于CPE终端的LTE基站回传系统，包括宿主基站11、回传CPE终端13、回传汇接路由器16和EPC(Evolved Packet Core，演进分组核心网)网络15。
回传CPE终端13利用宿主基站11提供的用户(User Experience，UE)通道，为目标基站12提供接入EPC网络15的无线回传链路。回传CPE终端13具有方向性天线和功率储备能力，能够在小区边缘保持较高的信噪比条件，获得较充分的数据传输带宽。
目标基站12为服务对象，通常为灵活部署的小基站。布设时，需要考虑用户的需求、地形情况、设立成本等因素。
在外部IP网络17将各个回传CPE终端13的无线回传链路进行汇聚后，回传汇接路由器16为各个回传CPE终端13和目标基站12分配接入EPC网络15的IP地址，并根据IP地址将无线回传链路接入EPC网络15。
具体的，回传汇接路由器16用于将配对好的无线回传链路通过外部IP网络17与目标基站12进行联通，并将联通好的目标基站12汇聚至EPC网络15。回传汇接路由器16通过穿越PDN外部IP域的IP隧道，汇聚各分散部署的回传CPE终端13，为需要回传的基站分配EPC网络15的内部IP地址，提供S1接口和X2接口的完整通联能力保证。
LTE终端14是指能够接入LTE网络的设备，比如，智能手机、平板电脑、笔记本电脑等。宿主基站11为现有的基站，接入带宽充足，且基于PTN来实现基站数据的回传。
EPC网络15主要由MME(Mobility Management Entity，移动管理节点功能)153、SGW(Serving Gateway，服务网关)151、PGW(PDN Gateway，PDN网关)152、PCRF(Policy and Charging Rules Function，策略与计费规则功能单元)等网元构成。
在LTE的核心网侧，无线回传链路经过EPC网络15与宿主基站11对应的SGW151和PGW152配对后进入外部IP网络，无线回传链路经过回传汇接路由器16中转后回到EPC网络15，进而联通目标基站13对应的SGW151和MME153(S1接口)，及其临近的目标基站12(X2接口)。回传CPE终端13和回传汇接路由器16在部署时，无需修改原有LTE网络的任何设备及其运行方式，各LTE终端14可根据无线信号质量自由地接入到任何一个目标基站12或者宿主基站11，接入时，无需区分宿主基站11和目标基站12的差异。
本发明的基于CPE终端的LTE基站回传系统构成了叠加于LTE网络上的逻辑子网，通过多层协议封装将用户通道回落到系统内部，提供目标基站12处透明的S1和X2接口联通能力，如图2和图3所示，图2为从控制平面给出的系统的协议栈参考模型，图3为从用户平面给出的系统的协议栈参考模型。
具体的，在回传通道方面，回传CPE终端13和回传汇接路由器16之间，通过宿主基站11及其对应的PGW152获得外部IP网络17的IP地址，并以此建立两者间的IPSEC(Internet Protocol Security，Internet协议安全性)隧道，以阻止来自外部IP网的安全攻击。回传汇接路由器16跨接于外部IP网络17和EPC网络15之间，在IPSEC隧道上为各个回传CPE终端13及目标基站12分配EPC网络15内的IP地址，从而将目标基站12接入到与各MME 153、SGW 151和PGW 152相同的IP域中，建立目标基站12到EPC网络15内各核心网设备的基本联通环境。实际上，目标基站12无需认识回传CPE终端13的存在，目标基站12到EPC网络15的接入完全等同于PTN回传方式，通过GTP-U协议承载到对应SGW 151和邻近的目标基站12的用户平面数据，通过SCTP协议承载到对应MME和邻近目标基站12的控制平面数据，实现标准的S1和X2接口。
在上述各个实施例的基础上，回传CPE终端13与目标基站12之间进行同址部署，直接采用目标基站12的相关设施确保持续地为回传CPE终端13供电能，并且，借助较高的架设位置和方向性天线，保持与宿主基站11间良好的传输质量，在其覆盖区边缘亦可获得充分的接入带宽。回传CPE终端13与目标基站12同址部署，确保了回传设备的物理设备安全；同时，在回传CPE终端13提供IPSEC封装功能，构建到回传汇接路由器16的IPSEC隧道，确保回传通道穿越PDN外部IP域时的信息及网络安全。
目标基站12与宿主基站11进行异频配置连接，实现了对特定区域的覆盖，以避免在回传CPE终端13处出现同频干扰。同时，回传CPE终端13采用特定的上下行用户流量保活机制，确保在无线接入网内始终处于RRC_CONNECTED状态，避免在任何时候出现100ms的空闲态转换时延和终端寻呼过程。
回传CPE终端13为若干个，每一回传CPE终端13与一目标基站12相对应。LTE终端14可以与目标基站12连接，目标基站12通过回传CPE终端13与宿主基站11进行数据的传送。或者，LTE终端14也可以直接与宿主基站11连接。
回传汇接路由器16不仅收敛了网内所有回传CPE终端13的数据流量，而且实现对回传CPE终端13的配置、性能、故障和安全管理，控制各无线回传链路的运行参数及状态，维护独立的LTE基站无线回传系统。同时，回传汇接路由器16可转发EPC网络15到各个目标基站12的网管数据，保持LTE网络对基站维护管理的方式不变。
本发明基于CPE终端的LTE基站回传系统，可以有效解决弥补PTN基站回传系统的短板，利用运营商自身已有的LTE网络覆盖能力，无需对已部署运行的设备进行任何改造，即可应对快速增长、无规则分布的小基站回传需求，以极低的设备维护及管理成本，实现对城市热点或覆盖盲区的快速补点，以及对近郊及农村等业务稀疏地区的快速延伸覆盖，特别能适应LTE网络快速成长期的建设需求，具有较显著的社会和经济效益。
本发明不仅可作为LTE Release10中继技术的实用性替代，满足LTE公众网运营时的小基站及家庭基站回传需求，同时也可平滑应用于LTE行业专网的建设，并可部分拓展LTE的业务能力，具体可体现在以下几点：
1.非同频组网模式下可有效替代LTE Release10中继技术。现实中的运营商网络通常采用非同频组网方式部署，以降低邻近小区间的干扰水平，白频谱资源的出现更减轻了LTE的时频资源限制瓶颈，在LTE Release10中继技术中具有明显的简洁、平滑、经济和实用优势。
2.适应LTE行业专网的覆盖特性。LTE行业专网通常具有对特定地域的连续覆盖需求，但整体用户数量不多且分布稀疏，同时管理维护力量不够充分，但是本发明的LTE基站回传系统可以低成本、低维护量地满足专网基站部署运行中的回传要求。
3.可平滑演变为一种高质量的LTE专线接入服务。本发明在现有LTE网中构建出一个安全独立的逻辑网络，可通过对回传汇接路由器16上管理及计费功能的扩充，形成新型的无线专线接入服务，满足LTE行业专网甚至其他LTE运营商在特定地域的临时补点需求，以及LTE网络覆盖区下其他快速IP联通业务的应用场景。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于CPE终端的LTE基站回传系统，其特征在于，包括宿主基站、回传CPE终端、回传汇接路由器和EPC网络；
所述回传CPE终端利用所述宿主基站提供的用户通道，为目标基站提供接入所述EPC网络的无线回传链路；
所述回传汇接路由器在所述外部IP网络将各个回传CPE终端的无线回传链路进行汇聚后，为各个回传CPE终端和所述目标基站分配接入所述EPC网络的IP地址，并根据所述IP地址将所述无线回传链路接入所述EPC网络。
2.根据权利要求1所述的LTE基站回传系统，其特征在于，所述回传CPE终端与所述目标基站之间进行同址部署。
3.根据权利要求1所述的LTE基站回传系统，其特征在于，所述回传CPE终端与所述目标基站进行有线连接，所述回传CPE终端与所述宿主基站进行无线连接。
4.根据权利要求1所述的LTE基站回传系统，其特征在于，所述宿主基站与所述目标基站进行异频配置。
5.根据权利要求1所述的LTE基站回传系统，其特征在于，所述回传CPE终端为若干个，每一所述回传CPE终端与一所述目标基站相对应。
6.根据权利要求1所述的LTE基站回传系统，其特征在于，所述回传CPE终端向传输的数据提供IPSEC封装。
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