CN116033517A - 一种基站群内部数据转发的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基站群内部数据转发的设备和方法，多个相邻的基站之间相互通信连接，形成基站群，所述基站群转发服务器与基站群内的每一基站通信连接，基站内包括基站间转发信息表和本地用户转发信息表，所述基站群转发服务器用于维护基站间转发信息表。与现有技术相比，本发明的基站群内部数据转发的设备和方法引入了基站群概念和相应的基站群转发信息表，该信息表保存在一个专门的本地设备中，称为基站群转发服务器，基站内部包含两张表，分别为基站间转发信息表和本地用户转发信息表，基站群内的数据通过在内部转发，减少了基站北向回传链路的带宽要求；通过内部数据转发，减少了基站群内部的时延。
Description
【技术领域】
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基站群内部数据转发的设备和方法。
【背景技术】
3GPP的网络架构定义中，数据流需要由核心网进行转发。以5G为例，上行数据的发送过程依次经过：
UE，即用户设备如手机；
gNB，即5G基站；
CN，即核心网；
以及可选的外部服务器；
而下行数据的接收也需要经过反向的过程。其中gNB和CN之间，CN和外部服务器之间一般都采用网络通路连接，可以统称为基站的北向连接，通常物理载体是网线或者光纤。
随着5G时代的来临，数据流量大量增加，对北向连接带宽的要求越来越高，需要付出更大的成本来保证北向连接的带宽。特别对于家庭型、企业型的微型基站，回传带宽通常是有限的，增大回传带宽比较困难。
另一方面，在目前的网络架构中，较长的回传链路会造成较长的时延。
此外，对于专网而言，有大量的内部通信数据分布在专网的各个基站上，现有的数据相当于需要经过源基站<->核心网<->目标基站的较长流程，进一步加剧了带宽问题和时延问题。
【发明内容】
为了克服上述问题，本发明提出一种可有效解决上述问题的基站群内部数据转发的设备和方法。
本发明解决上述技术问题提供的一种技术方案是：提供一种基站群内部数据转发的设备和方法，包括多个相邻的基站和至少一个基站群转发服务器，所述多个相邻的基站之间相互通信连接，形成基站群，所述基站群转发服务器与基站群内的每一基站通信连接；所述基站内包括基站间转发信息表和本地用户转发信息表，所述基站群转发服务器用于维护基站间转发信息表；所述基站间转发信息表内包括基站间数据转发规则，所述本地用户转发信息表内包括基站内数据转发规则；所述基站内包括网络信息检测模块和转发信息维护模块。
优选地，所述网络信息检测模块用于根据网络协议，检测出IP数据包的包头，根据IP数据包的包头中的内容，提取出数据的源地址和目标地址，并将数据包所属的用户信息、包的源地址、目标地址发送给转发信息维护模块。
优选地，所述转发信息维护模块用于维护本地用户转发信息表，根据网络信息检测模块输出的信息，增加或者更新基站内数据转发规则，根据接收到的用户删除消息，删除该用户信息对应的基站内数据转发规则；所述转发信息维护模块提供基站内数据转发规则的查询功能。
优选地，所述基站内包括基站群信息交互模块，基站群信息交互模块用于基站间转发信息表，以及和外部基站群的基站群转发服务器进行交互，将基站间数据转发规则发给外部基站群的基站群转发服务器，并从外部基站群的基站群转发服务器获取相应的信息。
优选地，所述基站内包括数据基站内部转发模块，数据基站内部转发模块用于接收基站间转发数据和下行数据后，向目标用户发送信息；数据基站内部转发模块用于打包数据包称为内部协议单元。
优选地，所述基站内包括数据基站群内转发模块，数据基站群内转发模块用于接收上行数据后，向目标基站发送数据。
一种基站群内部数据转发的方法，其特征在于，包括下行数据转发信息获取过程；
所述下行数据转发信息获取过程包括如下步骤：
步骤A1，GTPU模块接收到GTPU数据包后，根据GTPU数据包的包头信息找到对应的用户信息，将用户信息和解出的IP数据包旁路给网络信息检测模块；
步骤A2，网络信息检测模块分析并解出IP数据包的包头，获取目标地址信息；
步骤A3，网络信息检测模块向转发信息维护模块查询目标地址；
步骤A4，GTPU模块将下行数据转发给PDCP模块。
优选地，所述基站群内部数据转发的方法，其特征在于，包括上行数据转发信息获取和数据转发过程；
所述上行数据转发信息获取和数据转发过程包括如下步骤：
步骤B1，PDCP模块接收到数据协议单元后，找到对应的用户信息，将用户信息和解出的IP数据包发给网络信息检测模块；
步骤B2，网络信息检测模块解出IP数据包的包头，获取源地址和目标地址信息；
步骤B3，网络信息检测模块向转发信息维护模块查询源地址；
步骤B4，网络信息检测模块向转发信息维护模块查询目标地址，并携带源用户信息，进入数据转发过程。
优选地，所述基站群内部数据转发的方法，其特征在于，包括转发数据接收过程；
所述转发数据接收过程包括如下步骤：
步骤C1，GTPU模块根据特定的默认Tunnel id，确定是基站群内转发数据，将解出的IP数据包发给网络信息检测模块；
步骤C2，网络信息检测模块解出IP数据包的包头，获取源地址和目标地址信息；
步骤C3，网络信息检测模块向转发信息维护模块查询目标地址，获取基站内数据转发规则；
步骤C4，将该规则中的目标用户信息以及IP数据包转交给数据基站内部转发模块；
步骤C5，根据目标用户信息和IP数据包生成内部数据单元；
步骤C6，将内部数据单元转发给PDCP模块。
优选地，所述基站群内部数据转发的方法，其特征在于，包括数据转发信息删除过程；
所述数据转发信息删除过程包括如下步骤：
步骤D1，GTPU模块接收到用户删除信息，传递给转发信息维护模块；
步骤D2，转发信息维护模块释放和该用户地址相关的所有规则；
步骤D3，转发信息维护模块建立失效地址列表，将失效用户信息和失效地址列表传递给基站群信息交互模块；
步骤D4，基站群信息交互模块收到信息后，根据失效用户信息获取相关规则，并且从规则中的源用户信息列表删除失效用户信息，将失效地址列表发送给基站群转发服务器，如果该规则的源用户信息列表为空，则删除该规则。
步骤D5，基站群转发服务器收到失效地址列表后，基站群转发服务器删除相应的规则，并且基站群转发服务器将失效地址列表传递给基站群中的其他基站；
步骤D6，其他基站收到失效地址列表后，在基站群信息交互模块删除相应的规则。
与现有技术相比，本发明的基站群内部数据转发的设备和方法引入了基站群概念和相应的基站群转发信息表，该信息表保存在一个专门的本地设备中，称为基站群转发服务器，基站内部包含两张表，分别为基站间转发信息表和本地用户转发信息表，基站群内的数据通过在内部转发，减少了基站北向回传链路的带宽要求；通过内部数据转发，减少了基站群内部的时延；转发信息表是动态检测数据包内的IP地址信息智能学习，无需人工干预；基站群内部数据转发不影响现有的业务，动态的实现了本地业务和远程业务的分离；适用性广，可以用于3G、4G、5G等多种制式。
【附图说明】
图1为本发明基站群内部数据转发的设备的框架结构图；
图2为本发明基站群内部数据转发的设备的基站内部功能框架图；
图3为本发明基站群内部数据转发方法的下行数据转发信息获取过程流程图；
图4为本发明基站群内部数据转发方法的上行数据转发信息获取和数据转发过程流程图；
图5为本发明基站群内部数据转发方法的转发数据接收过程流程图；
图6为本发明基站群内部数据转发方法的数据转发信息删除过程流程图。
【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实例，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用于解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅限于指定视图上的相对位置，而非绝对位置。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1至图6，本发明的基站群内部数据转发的设备，包括多个相邻的基站和至少一个基站群转发服务器，所述多个相邻的基站之间相互通信连接，形成基站群，所述基站群转发服务器与基站群内的每一基站通信连接。
所述基站内包括两张信息表，分别为基站间转发信息表和本地用户转发信息表。所述基站群转发服务器用于维护基站间转发信息表，包括增加、删除、修改等操作。
所述基站间转发信息表内包括基站间数据转发规则，表项中包括目标地址到基站信息以及源用户信息列表之间的映射，目标地址是关键字。目标地址到基站信息的映射关系主要来自基站群转发服务器，但与基站群转发服务器不同的有两点：1.维护一个源用户信息列表，该源用户信息列表是为了明确该规则是否还需要继续保留；2.基站信息可以为空，表示无法进行基站间转发，需要将数据发到核心网。
所述本地用户转发信息表内包括基站内数据转发规则，主要内容是目标地址到目标用户信息的映射，关键字是目标地址。
所述基站内包括GTPU模块、PDCP模块、RLC模块、MAC模块和PHY模块，所述GTPU模块、PDCP模块、RLC模块、MAC模块和PHY模块依次连接。
所述基站内还包括网络信息检测模块、转发信息维护模块、基站群信息交互模块、数据基站内部转发模块和数据基站群内转发模块，所述转发信息维护模块连接于GTPU模块和PDCP模块。
所述网络信息检测模块用于根据网络协议，检测出IP数据包的包头，根据IP数据包的包头中的内容，提取出数据的源地址和目标地址，并将数据包所属的用户信息、包的源地址、目标地址发送给转发信息维护模块。
所述转发信息维护模块用于维护本地用户转发信息表，根据网络信息检测模块输出的信息，增加或者更新基站内数据转发规则，根据接收到的用户删除消息，删除该用户信息对应的基站内数据转发规则；同时，所述转发信息维护模块提供基站内数据转发规则的查询功能。
所述基站群信息交互模块用于基站间转发信息表，以及和外部基站群的基站群转发服务器进行交互，将基站间数据转发规则发给外部基站群的基站群转发服务器，并从外部基站群的基站群转发服务器获取相应的信息。
所述数据基站内部转发模块用于接收基站间转发数据和下行数据后，向目标用户发送信息；打包数据包称为内部协议单元，以符合内部协议栈的要求。
所述数据基站群内转发模块用于接收上行数据后，向目标基站发送数据。
所述GTPU模块和PDCP模块用于将解包后的IP数据包、用户信息旁路或者转给网络信息检测模块。
所述GTPU模块将用户的删除信息发给转发信息维护模块。
所述GTPU模块用于将基站间转发的数据包发给网络信息检测模块。
本发明的基站群内部数据转发的方法，包括：
下行数据转发信息获取过程。
所述下行数据转发信息获取过程包括如下步骤：
步骤A1，GTPU模块接收到GTPU数据包后，根据GTPU数据包的包头信息找到对应的用户信息，将用户信息和解出的IP数据包旁路给网络信息检测模块；
步骤A2，网络信息检测模块分析并解出IP数据包的包头，获取目标地址信息；
步骤A3，网络信息检测模块向转发信息维护模块查询目标地址；
步骤A4，GTPU模块将下行数据转发给PDCP模块。
所述步骤A3中，如果目标地址不在基站内数据转发规则中，将目标地址和用户信息传递给转发信息维护模块，转发信息维护模块将目标地址、用户信息保存在本地用户转发信息表中，并将目标地址传递给基站群信息交互模块，基站群信息交互模块将目标地址对应规则转发给基站群转发服务器。
本发明的基站群内部数据转发的方法，包括：
上行数据转发信息获取和数据转发过程。
所述上行数据转发信息获取和数据转发过程包括如下步骤：
步骤B1，PDCP模块接收到数据协议单元后，找到对应的用户信息，将用户信息和解出的IP数据包发给网络信息检测模块；
步骤B2，网络信息检测模块解出IP数据包的包头，获取源地址和目标地址信息；
步骤B3，网络信息检测模块向转发信息维护模块查询源地址；
步骤B4，网络信息检测模块向转发信息维护模块查询目标地址，并携带源用户信息，进入数据转发过程。
所述步骤B3中，如果源地址不在基站内数据转发规则中，将源地址和用户信息传递给转发信息维护模块，转发信息维护模块将源地址、用户信息保存在本地用户转发信息表中，并将源地址传递给基站群信息交互模块，基站群信息交互模块将源地址转发给基站群转发服务器。
所述步骤B4中，包括如下情形：
情形一，如果目标地址在基站内数据转发规则中，将规则查询到的用户信息(即目标用户信息)以及IP数据包发送给数据基站内部转发模块，根据目标用户信息和IP数据包生成内部数据单元，将内部数据单元转发给PDCP模块；
情形二，如果目标地址不在基站内数据转发规则中，向基站群信息交互模块查询目标地址，并携带源用户信息；
如果目标地址在基站间数据转发规则中，获取相应的基站间转发规则；
如果目标地址不在基站间数据转发规则中，向基站群转发服务器查询目标地址的规则，加入一条新的基站间数据转发规则，以该目标地址为关键字，如果服务器响应为无，则该规则的目标基站为空，否则记录服务器响应的目标基站；
如果基站间数据转发规则的目标基站不为空，将转发规则查询到的基站信息以及IP数据包发送给数据基站群内转发模块，数据基站群内转发模块生成GTPU包，采用一个默认的Tunnel ID，并且数据基站群内转发模块将GTPU包转发给目标基站；
如果基站间数据转发规则的目标基站为空，发送数据到GTPU模块。
本发明的基站群内部数据转发的方法，包括：
转发数据接收过程。
所述转发数据接收过程包括如下步骤：
步骤C1，GTPU模块根据特定的默认Tunnel id，确定是基站群内转发数据，将解出的IP数据包发给网络信息检测模块；
步骤C2，网络信息检测模块解出IP数据包的包头，获取源地址和目标地址信息；
步骤C3，网络信息检测模块向转发信息维护模块查询目标地址，获取基站内数据转发规则；
步骤C4，将该规则中的目标用户信息以及IP数据包转交给数据基站内部转发模块；
步骤C5，根据目标用户信息和IP数据包生成内部数据单元；
步骤C6，将内部数据单元转发给PDCP模块。
本发明的基站群内部数据转发的方法，包括：
数据转发信息删除过程。
所述数据转发信息删除过程包括如下步骤：
步骤D1，GTPU模块接收到用户删除信息，传递给转发信息维护模块；
步骤D2，转发信息维护模块释放和该用户地址相关的所有规则；
步骤D3，转发信息维护模块建立失效地址列表，将失效用户信息和失效地址列表传递给基站群信息交互模块；
步骤D4，基站群信息交互模块收到信息后，根据失效用户信息获取相关规则，并且从规则中的源用户信息列表删除失效用户信息，将失效地址列表发送给基站群转发服务器，如果该规则的源用户信息列表为空，则删除该规则。
步骤D5，基站群转发服务器收到失效地址列表后，基站群转发服务器删除相应的规则，并且基站群转发服务器将失效地址列表传递给基站群中的其他基站；
步骤D6，其他基站收到失效地址列表后，在基站群信息交互模块删除相应的规则。
与现有技术相比，本发明的基站群内部数据转发的设备和方法引入了基站群概念和相应的基站群转发信息表，该信息表保存在一个专门的本地设备中，称为基站群转发服务器，基站内部包含两张表，分别为基站间转发信息表和本地用户转发信息表，基站群内的数据通过在内部转发，减少了基站北向回传链路的带宽要求；通过内部数据转发，减少了基站群内部的时延；转发信息表是动态检测数据包内的IP地址信息智能学习，无需人工干预；基站群内部数据转发不影响现有的业务，动态的实现了本地业务和远程业务的分离；适用性广，可以用于3G、4G、5G等多种制式。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思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专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种基站群内部数据转发的设备，其特征在于，包括多个相邻的基站和至少一个基站群转发服务器，所述多个相邻的基站之间相互通信连接，形成基站群，所述基站群转发服务器与基站群内的每一基站通信连接；
所述基站内包括基站间转发信息表和本地用户转发信息表，所述基站群转发服务器用于维护基站间转发信息表；
所述基站间转发信息表内包括基站间数据转发规则，所述本地用户转发信息表内包括基站内数据转发规则；
所述基站内包括网络信息检测模块和转发信息维护模块。
2.如权利要求1所述的基站群内部数据转发的设备，其特征在于，所述网络信息检测模块用于根据网络协议，检测出IP数据包的包头，根据IP数据包的包头中的内容，提取出数据的源地址和目标地址，并将数据包所属的用户信息、包的源地址、目标地址发送给转发信息维护模块。
3.如权利要求2所述的基站群内部数据转发的设备，其特征在于，所述转发信息维护模块用于维护本地用户转发信息表，根据网络信息检测模块输出的信息，增加或者更新基站内数据转发规则，根据接收到的用户删除消息，删除该用户信息对应的基站内数据转发规则；所述转发信息维护模块提供基站内数据转发规则的查询功能。
4.如权利要求1所述的基站群内部数据转发的设备，其特征在于，所述基站内包括基站群信息交互模块，基站群信息交互模块用于基站间转发信息表，以及和外部基站群的基站群转发服务器进行交互，将基站间数据转发规则发给外部基站群的基站群转发服务器，并从外部基站群的基站群转发服务器获取相应的信息。
5.如权利要求1所述的基站群内部数据转发的设备，其特征在于，所述基站内包括数据基站内部转发模块，数据基站内部转发模块用于接收基站间转发数据和下行数据后，向目标用户发送信息；数据基站内部转发模块用于打包数据包称为内部协议单元。
6.如权利要求1所述的基站群内部数据转发的设备，其特征在于，所述基站内包括数据基站群内转发模块，数据基站群内转发模块用于接收上行数据后，向目标基站发送数据。
7.一种基站群内部数据转发的方法，其特征在于，包括下行数据转发信息获取过程；
所述下行数据转发信息获取过程包括如下步骤：
步骤A1，GTPU模块接收到GTPU数据包后，根据GTPU数据包的包头信息找到对应的用户信息，将用户信息和解出的IP数据包旁路给网络信息检测模块；
步骤A2，网络信息检测模块分析并解出IP数据包的包头，获取目标地址信息；
步骤A3，网络信息检测模块向转发信息维护模块查询目标地址；
步骤A4，GTPU模块将下行数据转发给PDCP模块。
8.如权利要求7所述的基站群内部数据转发的方法，其特征在于，包括上行数据转发信息获取和数据转发过程；
所述上行数据转发信息获取和数据转发过程包括如下步骤：
步骤B1，PDCP模块接收到数据协议单元后，找到对应的用户信息，将用户信息和解出的IP数据包发给网络信息检测模块；
步骤B2，网络信息检测模块解出IP数据包的包头，获取源地址和目标地址信息；
步骤B3，网络信息检测模块向转发信息维护模块查询源地址；
步骤B4，网络信息检测模块向转发信息维护模块查询目标地址，并携带源用户信息，进入数据转发过程。
9.如权利要求8所述的基站群内部数据转发的方法，其特征在于，包括转发数据接收过程；
所述转发数据接收过程包括如下步骤：
步骤C1，GTPU模块根据特定的默认Tunnel id，确定是基站群内转发数据，将解出的IP数据包发给网络信息检测模块；
步骤C2，网络信息检测模块解出IP数据包的包头，获取源地址和目标地址信息；
步骤C3，网络信息检测模块向转发信息维护模块查询目标地址，获取基站内数据转发规则；
步骤C4，将该规则中的目标用户信息以及IP数据包转交给数据基站内部转发模块；
步骤C5，根据目标用户信息和IP数据包生成内部数据单元；
步骤C6，将内部数据单元转发给PDCP模块。
10.如权利要求9所述的基站群内部数据转发的方法，其特征在于，包括数据转发信息删除过程；
所述数据转发信息删除过程包括如下步骤：
步骤D1，GTPU模块接收到用户删除信息，传递给转发信息维护模块；
步骤D2，转发信息维护模块释放和该用户地址相关的所有规则；
步骤D3，转发信息维护模块建立失效地址列表，将失效用户信息和失效地址列表传递给基站群信息交互模块；
步骤D4，基站群信息交互模块收到信息后，根据失效用户信息获取相关规则，并且从规则中的源用户信息列表删除失效用户信息，将失效地址列表发送给基站群转发服务器，如果该规则的源用户信息列表为空，则删除该规则。
步骤D5，基站群转发服务器收到失效地址列表后，基站群转发服务器删除相应的规则，并且基站群转发服务器将失效地址列表传递给基站群中的其他基站；
步骤D6，其他基站收到失效地址列表后，在基站群信息交互模块删除相应的规则。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: 518000, Building 1, Block C, Section 1, Chuangzhi Cloud City, Liuxian Avenue, Xili Community, Xili Street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province, China, 3701 Applicant after: Jiwei Communication Technology (Shenzhen) Co.,Ltd. Address before: 518000 5E, building 3, Tingwei Industrial Park, No. 6 Liufang Road, Xingdong community, Xin'an street, Bao'an District, Shenzhen, Guangdong Applicant before: Kewei communication technology (Shenzhen) Co.,Ltd. Country or region before: China |