CN106130608B - 一种基于双层云处理的异构网络融合架构及其数据传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于双层云处理的异构网络融合架构及其数据传输方法，包括用户层、接入层和云处理层；云处理层分为基带云集中处理层和异构汇聚云处理层；用户层由支持多径并发传输以及多种制式无线接入的多模终端设备构成；接入层由无线接入点、基站以及射频头子构成；基带云集中处理层把相同类型基站中分散的基带处理单元集中到一个基带处理池中，对基带信号进行集中处理；异构汇聚云处理层由汇聚服务器构成，实现异构网络之间的融合和多径并发传输；本发明采用分层云处理结构，实现不同制式无线接入网超密集覆盖场景下的异构网络融合、海量数据处理以及数据的多径并发传输，对现有的基站和接入点具有良好的兼容性。

Description

一种基于双层云处理的异构网络融合架构及其数据传输方法
技术领域
本发明属于移动通信技术和无线局域网技术领域，更具体地，涉及一种基于云处理的异构网络融合架构及其数据传输方法。
背景技术
目前无线通信系统内各种制式的无线接入网络并存，相互独立，形成多层次的重叠覆盖。虽然这些无线接入网络在一定程度上满足了终端用户的各种接入需求，但是由于相互之间没有统一的协调机制，同种制式以及不同制式的无线接入网络之间干扰严重；另外，目前无线通信网络并没有充分的发挥无线接入网络各自的优势，造成无线资源的浪费和过多的能耗。随着无线通信的进一步发展，各种新兴的无线接入网络的部署势必进一步加重这一状况。
未来5G的通信系统是将各种制式的无线接入网络融进一个网络之中，使得用户能够在任何时间、任何地点通过任何制式的无线接入技术接入网络。而在不同制式的无线接入网络大规模组网中，必将涉及到海量的数据传输和信息交互，对系统的处理能力将是一个极大的考验；另外，各种不同制式的无线接入网络的网络架构各不相同，在组网的时候，必须要有一种合理的融合机制，才能使得各无线网络协调工作。
异构网络融合技术由于能够融合各种不同制式的网络接入技术，充分的利用接入网络各自的优势，对接入网络进行联合调度和管理，极大的提高无线资源利用率和用户体验，能够很好的解决5G系统中的网络融合问题；而云处理技术采用计算、存储等资源虚拟化的方式实现资源的动态分配，提供强大的计算和存储能力，对解决未来5G系统大规模组网过程中系统处理能力不足问题有很大的帮助。结合异构网络技术和云处理技术的基于云处理的异构网络融合技术被认为是未来5G通信网络的关键技术。
现有的云处理与异构网络的融合方案是采用单层云处理架构，在一个云中实现基带集中处理和异构网络之间的融合，云设计非常复杂，不利于融合系统的升级和扩展。另外，目前基于云处理的异构网络融合是一种切换的传输架构，强调的是用户能够在融合的网络中进行无缝的切换，以保证在一条链路变差时，能够无缝的切换到其他无线接入网络，而保证良好的用户体验，用户的传输速率仍然受限于一条无线接入网络的传输速率，满足不了5G对终端用户传输速率的需求。除此之外，现有的融合技术需要对基站或无线接入点进行较大改建，兼容性较差。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于双层云处理的异构网络融合架构及其数据传输方法，其目的在于解决由于在不同制式无线接入网超密集覆盖场景下的异构网络融合中云设计难度大导致的系统结构复杂，与现有基站系统无法兼容的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于双层云处理的异构网络融合架构，包括用户层、接入层和云处理层；
其中，用户层由支持多径并发传输以及多种制式无线接入的多模终端设备构成；
接入层为用户层提供无线接入，包括LTE(Long Term Evolution)基站、小范围覆盖的无线接入点，以及只具备射频发送功能的射频头子(RRH)；其中，小范围覆盖的无线接入点包括WIFI(Wireless Fidelity)和家庭基站；
云处理层包括两个子层，分别为基带云集中处理层和异构汇聚云处理层；基带云集中处理层用于把相同类型基站中分散的基带处理单元集中到一个基带处理池中，对基带处理池中对基带信号进行集中处理，实现高密集组网海量数据的高效处理；异构汇聚云处理层由汇聚服务器构成，用于实现异构网络之间的融合和多径并发传输。
优选的，上述基于双层云处理的异构网络融合架构，其异构汇聚云处理层的每个汇聚服务器上都设有多个高速网络接口；接入层的各种无线接入点通过高速的有线链路与汇聚服务器上的高速网络接口进行连接。
优选的，上述基于双层云处理的异构网络融合架构，其异构汇聚云处理层的每个汇聚服务器均支持多径并发传输。
优选的，上述基于双层云处理的异构网络融合架构，利用LTE基站进行信令的传输，而利用小范围覆盖的无线接入点进行高速的数据传输；其中，小范围覆盖的无线接入点包括WIFI、家庭基站。
为实现本发明目的，按照本发明的另一个方面，基于上述基于双层云处理的异构网络融合架构提供了一种数据传输方法，包括上行数据传输方向的处理和下行数据传输方向的处理，具体如下：
(a)上行数据传输方向
(a.1)由多模终端设备的无线网卡选择基站、无线接入点或射频头子进行无线接入，形成多条无线数据传输链路；
(a.2)由多模终端设备根据多径并发传输协议将业务数据分流到各条无线链路上；
(a.3)当射频头子接收到来自多模终端的数据包，由基带云集中处理层对所述数据包进行基带数据集中处理，将集中处理获得的数据通过高速有线链路发送到异构汇聚云处理层的汇聚服务器；
当基站或无线接入点接收到来自多模终端的数据包，则通过高速有线传输链路发送到汇聚服务器；
(a.4)由汇聚服务器对接入层的用户数据包进行汇聚处理，并根据多径并发传输协议，将汇聚处理获得的、来自同一多模终端的数据包进行排序处理；并按照排列的顺序将所述数据包转发到广域网中；
(b)上行数据传输方向
(b.1)当汇聚服务器从广域网中接收到来自业务服务器对用户的响应数据包，则根据多径并发传输协议将所述数据包分流到接入层中的各无线接入点、基站或者无线射频头子上；
(b.2)由接入层将来自汇聚服务器的数据以无线传输的形式发送到多模终端的无线网卡上；
(b.3)由多模终端的各无线网卡从无线链路中接收数据包，并根据多径并发传输协议对所述数据包进行排序处理，根据数据包排列的顺序将所述数据包发送到上层用户。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明提供的基于双层云处理的异构网络融合架构，实现了基带处理与异构融合的分离，在基带云集中处理层进行基带处理，在异构汇聚云处理层进行异构融合；现有技术中基于云处理的异构网络融合技术在一个云中实现同制网络基带集中处理与异构网络融合这两个相对独立的功能，由于两个不同的功能处理耦合在一起，使得云设计非常复杂；而本发明提供的这种架构用两层云对上述两种功能进行分开处理，大大的简化了云的复杂度；
(2)本发明提供的基于双层云处理的异构网络融合架构，经过基带云集中处理层处理的RRH通过基带单元池的网关与异构汇聚云处理层的汇聚服务的高速网络接口相连接，而没有经过基带云集中处理层处理集中处理的普通基站或者接入点可直接与汇聚服务器进行连接，各种制式无线接入网络在汇聚服务器处实现汇聚融合，汇聚服务器对这些网络进行联合调度和管理；因此，本架构与现有的基站系统能够很好的兼容；而现有技术中的基于云处理异构网络融合方法中，只考虑LTE对基带单元池进行管理，并没有提供一种与现有的小范围无线接入点融合的机制，兼容性较差；
(3)本发明提供的基于双层云处理的异构网络融合架构，所有的无线接入网络最终都汇聚在汇聚服务器处，使得在多模终端设备和汇聚服务器之间形成多条数据传输通路成为可能，通过在多模终端设备和汇聚服务器上运行跨层多径并发传输协议可实现多模终端设备数据的多径并发传输，从而突破传统的一条传输链路的限制，成倍的提高终端设备数据传输速率；
另一方面，本架构充分的考虑宏小区和微小区的差异，利用宏小区的广覆盖的特点，利用宏小区基站只进行控制信令的传输，而利用微小区只进行数据的传输，链路传输模式从信令和数据混合传输转变成每条链路只传输其中一种信息，大大的简化数据传输的处理难度，极大的提高数据的传输效率；
(4)本发明提供的基于双层云处理的异构网络融合架构，各无线接入网络都集中连接到异构汇聚云中的汇聚服务器上，各基站、接入点之间能够更加简单、快速的交换信令，使得现有的许多干扰协调技术的运用成为可能，如CoMP(Coordinated MultiplePoints Transmission/Reception)，系统可以方便的获取各接入网络的各种参数信息，对各接入网络基站或接入点进行功率和频谱的联合分配，实现全网的干扰协调，可极大的提高频谱利用率。
附图说明
图1是实施例中的双层云处理异构网络融合架构示意图；
图2是实施例中的多径并发传输流程示意图。
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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1所示，是实施例中的基于双层云处理的异构网络融合网络架构示意图，包括用户层、接入层和云处理层；其中，云处理层分为两个子层，分别为基带云集中处理层和异构汇聚云处理层。
其中，用户层由支持多径并发传输以及多种制式无线接入的多模终端设备构成；现有的多模终端设备(如智能手机)一般支持蜂窝网络接入(如LTE)和无线局域网接入(如WIFI)，随着无线接入技术的发展，未来的终端设备将会支持更多的无线接入；
接入层为用户层提供无线接入，包括大范围覆盖的LTE基站，小范围覆盖的无线接入点，以及只具备射频发送功能的射频头子；目前主要包括LTE eNodeB(Evolved Node B)、家庭基站HeNB(Home evolved Node B)、WIFI无线接入点以及经过基带云集中处理的家庭基站RRH和WIFI RRH；
其中，云处理层分为两个子层，分别为基带云集中处理层和异构汇聚云处理层；基带云处理层由各种基带单元池组成，每一个基带单元池只支持同一种制式的基带集中处理，如图1所示的架构中提供了两种基带单元池：家庭基站基带单元池和无线局域网基带单元池；
基带集中处理层针对的是微小区，如WIFI和家庭基站，为了增加整个无线传输系统的容量；基带云集中处理通过把同种制式的微小区基站或接入点中分散的基带处理单元集中到基带单元池中后进行云处理，实现高密集组网海量数据的高效处理；极大的提高系统的处理能力和节省无线资源。
基带云集中处理层用于把相同类型基站中分散的基带处理单元集中到一个基带处理池中，对基带信号进行集中处理，异构汇聚云处理层由汇聚服务器构成，用于实现异构网络之间的融合和多径并发传输。
异构汇聚云处理层则由汇聚服务器组成；汇聚服务器之间连接组成云处理系统，每一个汇聚服务器上设有多个高速网络接口，接入层的无线接入网络通过高速有线链路与这些网络接口相连接，在汇聚服务器出实现汇聚；另外，每个汇聚服务器都与网关相连接，通过网关与外网进行数据交互。
图2所示，是实施例中的多径并发传输流程示意图；下面结合图2对实施例提供的这种基于双层云处理异构网络融合架构中的数据传输方法进行阐述：
(a)上行数据传输方向；
(a.1)多模终端设备的各无线网卡分别与LTE eNodeB、家庭基站、WIFI接入点以及家庭基站RRH进行连接，形成一条信令传输链路和三条数据传输链路；
(a.2)多模终端设备根据多径并发传输协议把业务数据按比例分流到家庭基站、WIFI接入点和家庭基站RRH三条无线数据传输链路中；
同时，多模终端设备通过LTE链路传输信令信息，实现数据与信令传输分离；
(a.3)家庭基站和WIFI接入点链路将接收到的数据经过基带处理后直接发送给汇聚服务器；而家庭基站、RRH将接收到的数据首先传输到家庭基站基带单元池中进行基带的云集中处理，再把处理后的数据发送到汇聚服务器；
(a.4)汇聚服务器通过高速网络接口汇聚各链路的数据，根据多径并发传输协议对来自同一用户的数据进行排序处理，然后将经过整序的数据按序转发到外网；
(b)下行数据传输方向；
(b.1)汇聚服务器从广域网中接收来自业务服务器对用户的响应数据包，并根据多径并发传输协议将接收到的数据包按比例分流到接入层；与此同时，通过LTE链路传输相关的信令信息；
(b.2)家庭基站和WIFI接入点把从汇聚服务器接收的数据包经基带处理后，将处理后的数据包以无线传输的形式发送到无线链路；家庭基站RRH则从家庭基站基带单元池接收已经过基带处理的数据包，将该数据包通过射频发送到无线链路中；
(b.3)多模终端的各无线网卡分别从各无线链路接收来自汇聚服务器的数据包，根据多经并发传输协议对数据进行排序处理，然后按序发送给上层用户。
本领域的技术人员容易理解，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 (4)

1.一种基于双层云处理的异构网络融合架构，其特征在于，包括用户层、接入层和云处理层；
所述用户层由支持多径并发传输以及多种制式无线接入的多模终端设备构成；
所述接入层包括大范围覆盖LTE基站、小范围覆盖的无线接入点，以及只具备射频发送功能的射频头子；所述小范围覆盖的无线接入点包括WIFI和家庭基站；
所述云处理层包括基带云集中处理层和异构汇聚云处理层两个子层；所述基带云集中处理层用于将相同类型基站中分散的基带处理单元集中到基带处理池中，在所述基带处理池中对基带信号进行集中处理；所述相同类型基站里的基站包括所述小范围覆盖的无线接入点和射频头子；
所述异构汇聚云处理层由汇聚服务器组成，用于对异构网络进行融合、对数据进行多径并发传输；汇聚服务器之间连接组成云处理系统，每个汇聚服务器上设有多个高速网络接口，接入层的无线接入网络通过高速有线链路与所述高速网络接口相连接，在汇聚服务器处实现汇聚；每个汇聚服务器都与网关相连接，通过网关与外网进行数据交互。
2.如权利要求1所述的异构网络融合架构，其特征在于，所述异构汇聚云处理层的每个汇聚服务器均支持多径并发传输。
3.如权利要求1或2所述的异构网络融合架构，其特征在于，利用LTE基站进行信令的传输，利用小范围覆盖的无线接入点进行高速的数据传输。
4.一种基于权利要求1至3任一项所述的异构网络融合架构的数据传输方法，包括上行数据传输方向的处理和下行数据传输方向的处理，其特征在于，具体如下：
(a)上行数据传输方向
(a.1)由多模终端设备选择大范围覆盖LTE基站、小范围覆盖的无线接入点或射频头子进行无线接入，形成多条无线数据传输链路；
(a.2)由多模终端设备根据多径并发传输协议将业务数据分流到各条无线链路上；
(a.3)当射频头子接收到来自多模终端的数据包，由基带云集中处理层对所述数据包进行基带数据集中处理，将集中处理获得的数据通过高速有线链路发送到异构汇聚云处理层的汇聚服务器；
当大范围覆盖的LTE基站或小范围覆盖的无线接入点接收到来自多模终端的数据包，则通过高速有线传输链路发送到汇聚服务器；
(a.4)由汇聚服务器对接入层的用户数据包进行汇聚处理，并根据多径并发传输协议，将汇聚处理获得的、来自同一多模终端的数据包进行排序处理；并按照排列的顺序将所述数据包转发到广域网中；
(b)下行数据传输方向
(b.1)当汇聚服务器从广域网中接收到来自业务服务器对用户的响应数据包，则根据多径并发传输协议将所述响应数据包分流到接入层中的各小范围覆盖的无线接入点、大范围覆盖LTE基站或者无线射频头子上；
(b.2)由接入层将来自汇聚服务器的数据以无线传输的形式发送到多模终端上；
(b.3)由多模终端从无线链路中接收数据包，并根据多径并发传输协议对所述数据包进行排序处理，根据数据包排列的顺序将所述数据包发送到上层用户。
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