CN117320100A - 用于通信链路聚合以向大众市场客户提供互联网接入的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的技术效果由于以下而实现：存在数据传输路由系统的订户部分和网络部分的互联网接入接口的N个(其中，N≥2)兼容和互连的配对；存在包括关于每个用户的互联网连接的速度和关于每个用户的订户部分和网络部分的优先接入接口的数据库的数据传输路由系统的订户部分和网络部分；在由数据库确定的接口过载的情况下将用户切换到具有足够的可用吞吐量资源的另一互联网接入接口的能力；使用支持Wi‑Fi技术的基站作为用于将用户组的设备连接到位于距离基站安装地点长达10千米的半径内的用于数据传输的路由系统的订户部分的接口；连接到路由系统的网络部分以传输用于数据传输的路由系统的大量订户部分的数据以增加服务区域和用户(订户)的数量的可能性。
Description
技术领域
本发明总体上涉及在偏远地区和具有低的人口密度的地区中提供对网络资源的更快、具有成本效益且更可靠的接入的宽带互联网接入系统，并且具体地，涉及用于通信链路聚合以向大众市场客户提供互联网接入的方法及其实现系统。
背景技术
尽管世界上绝大多数国家已经在数字革命中取得了巨大的飞跃，但将未连接的区域特别是位置远离干线通信线路的人口稀少的地区和农村地区连接到互联网仍有很长的路要走。这个问题影响了全世界许多国家。
例如，由Shruthi Koratagere Anantha Kumar(StrathSDR实验室，思克莱德大学，英国苏格兰格拉斯哥)、Gangavarapu Vigneswara Ihita(信号处理和通信研究中心(SPCRC)，国际信息技术研究所，印度海得拉巴)、Sachin Chaudhari(信号处理和通信研究中心(SPCRC)，国际信息技术研究所，印度海得拉巴)、Pavenathan Arumugam(印度教育和研究网络(ERNET)总监(R&D)，印度理工学院，钦奈)对印度农村的互联网连接进行了研究并由IEEE进行了发表(https://pure.strath.ac.uk/ws/portalfiles/portal/131468400/Kumar_etal_COMSNETS_2022_A_survey_on_rural_internet_connectivity_in_India.pdf；https://ieeexplore.ieee.org/document/9668358)。
对农村地区中的互联网连接的研究实施实施了数年。在印度，约50％的人口未接入到数字服务或者使用低质量的通信。全世界正在测试大量的通信技术解决方案。缩小数字鸿沟的关键驱动因素是通过探索各种技术和具有成本效益的解决方案来降低网络部署成本并提高服务采用速度。研究的目的是探索将农村地区连接到通信网络的可能性以及用于提供在农村地区中对数字技术的接入的用例、当前项目和倡议、挑战和技术。对就在农村地区中提供互联网连接而言已通过测试的各种技术的优缺点进行了分析。研究包括对在印度和全世界进行的农村互联网连接测试结果的简要讨论。还考虑适合在印度农村使用的在农村地区使用6G通信系统的选项。
众所周知，现有的通信技术都不能独立地解决为大众市场客户提供无处不在的宽带互联网接入的问题(S.L.Gavlievsky.减少人口稀少地区中的数字鸿沟的方案。VestnikSvyazi，第4期，2021年4月)。
在某些情况下，对于有限数量的用户，可以通过使用卫星、光纤、无线电中继站、蜂窝或对流层通信系统来解决该问题。同时，对于这些区域中的大众市场客户，即使某些通信技术可用，但相对于价格和质量标准往往也没有得到解决。这是由诸如以下的各种通信技术的特定特征决定的：
-光纤通信系统确保高质量和吞吐量；然而，在长距离和/或复杂地形和/或少量订户的情况下，其投资回报期太长；
-由于地形的特定特征、建筑区域、通信范围、关于天线悬挂高度和林区的限制，使用无线电中继站通信系统的可能性受限制；
-最先进的低轨道卫星通信系统具有太少的吞吐量；对于许多应用而言，对地静止卫星通信系统具有大的数据传输延迟，它们具有有限的吞吐量资源，并且对于大众用户而言往往太昂贵；
-尽管在其开发方面有了长足的进步，但当前的对流层通信系统与其他类型的通信相结合提供了最大的作用(S.L.Gavlievsky.远北地区中的对流层通信线路.Vestniksvyazi，第9期，2021年9月)。
-4G蜂窝通信网络使在基站覆盖区域内能够组织数据速率高达50-100Mbps的无线通信链路；当使用蜂窝通信链路时，应该考虑到，个体订户的最大数据速率将取决于基站覆盖地区中的订户数量以及他们的活动。
已公开的现有技术解决方案包括：
(US 2005/0058141，M.class H 04L 12/56，公开于2005年3月17日)，
(US 2005/0058142，M.class H04Q 7/20，公开于2005年3月17日)
(US 2005/0068926，M.class H04L 12/28、H04Q 7/24，公开于2005年3月31日)。
以上技术方案的目的是向终端用户提供使用蜂窝网络通过无线接入路由器对互联网的接入。为此，用户设备可以经由Wi-Fi类无线网络或经由有线以太网类连接而连接到特殊的无线路由器。
已知的设备包含提供自身与通信网络之间的交互以向用户提供对网络资源的接入的处理器(控制块)、连接到处理器的收发器块(用于WLAN网络)、收发器块(用于蜂窝网络或外部卡)。收发器块分别设置有第一天线和第二天线，以建立处理器与无线网络之间的通信，并且经由匹配设备将来自网络的信息提供到多个用户。该路由设备可以包含与处理器相关联以提供与各种网络系统的交互并且使用户可获得来自这些网络的信息的附加匹配设备(LAN、WLAN)。
遗憾的是，这些技术解决方案(US 2005/0058141、US 2005/0058142、US 2005/0068926)的缺点在于，用户接入互联网取决于每次一个无线蜂窝网络，这往往造成蜂窝通信网络的覆盖区域中的可靠性和传输速度不足以及蜂窝运营商覆盖区域之外的传输缺失。
已知一种技术方案-移动无线路由器设备(US专利7778230，M.class H 04W 4/00，公布于2010年8月17日)，该设备包含一组路由器，其中一个是主路由器，主路由器包括第一处理器(控制块)、与处理器相关联的第一存储块、各自连接到第一处理器以向用户提供使用本地有线或无线网络(LAN、WLAN)对互联网或其他外部IP网络的接入的第一和第二有线网络接口。同时，其他路由器中的每一个都包含第二处理器(控制块)、与第二处理器相关联的第二存储块、各自连接到第二处理器并且在主控制器的控制下为用户设备提供与蜂窝网络的通信的第一和第二有线网络接口。该设备还包括：第一有线交换机，其被包括在主路由器的第一接口和一个或更多个其他路由器的第二接口之间，以在利用适当的通信协议使用有线网络时将信号在第一处理器和第二处理器之间切换；以及第二交换机，其被包括在其他路由器中的一个的第一接口和其他路由器中的另一个的第二接口之间，并且用于将信号在其他路由器的第二控制块之间切换。
技术方案的目的是通过利用提供接入的一组设备安排接入使用无线蜂窝网络的集合向终端用户提供对互联网的接入，并且用户针对每个特定信息请求每次经由蜂窝连接中的一个进行路由。这种情况下，用户设备可以经由无线WLAN网络(例如，Wi-Fi)或有线LAN连接(例如，以太网)连接。
因此，根据美国专利No.7,778,230的描述，可以使用可用连接中的一个每次从用户之一接收信息并向其发送信息，从而不能最佳使用所有连接的无线网络的总带宽。
现有技术公开了一种用于通信链路聚合(http://studopedia.ru/5_96707_agregirovanie-kanalov-svyazi.html)的系统和设备，Cisco的Fast EtherChannel和Gigabit EtherChannel、Nortel的MultiLink Trunking、Intel的Adaptive loadBalancing和在OSI模型的数据链路层处将多个物理端口组合到一个逻辑骨干网的多种其它方式以便形成高速数据传输通道并改善容错。他们的工作是基于以下事实：一个聚合链路中的所有冗余链路都保持可操作，并且可用流量分布在它们之间以实现负载平衡。如果这样的逻辑骨干网中包括的物理链路之一失效，则流量被分布在其余的物理链路之间。
还已知具有链路聚合系统的无线路由器(https://www.mushroomnetworks.com/product/truffle]，公开于2016年5月29日)。它的操作原理是基于使用若干带有用于链路聚合的电缆线路的调制解调器以及与路由器的USB端口连接的无线调制解调器。在通信链路之一的操作不稳定的情况下，上传和数据传送分组的负载被重新分布到其他更空闲且操作的通信链路。
基于链路聚合的现有技术的缺点在于路由器是复杂且笨重的，外部通信设备应该经由使数据处理减慢的端口连接到它，并且具有它们自己的微电路的附加设备也是如此。
已知技术方案(专利RU 2631972“Method and device for aggregating severaldata transmission channels into a single logical data transmission channelfor providing broadband data transmission services to a mass-market customer(用于将多个数据传输信道聚合成单个逻辑数据传输信道以向大众市场客户提供宽带数据传输服务的方法和设备)”，公开于2018年9月29日，事务编号28，IPC:H04L 12/28(2006.01)、H04W28/08(2009.01)H04W 52/34(2009.01)。向大众市场客户提供宽带数据传输服务的方法的特征在于，使用由无线局域网(WLAN)收发器块的的互连的输入/输出总线、带有微处理器模块的路由控制块以及针对至少两个外部无线网络的接入接口块、用于与本地有线网络(LAN)交互的子系统、用于与本地或外部有线网络(LAN/WAN)交互的子系统组成的硬件，同时使用路由控制块分离和评估原始信息的多个部分，并且信息的这些部分通过不同的通信链路通过各种网络同时传输到单个接收方地址，同时控制路由有可能将多个信道(本地信道和/或无线数据信道)聚合到单个逻辑数据信道中地，并且基于较大的文件经由具有较高吞吐量和较好信号质量的信道发送和上传而较小的文件经由具有较低吞吐量和较差信号质量的信道发送和上传的事实，考虑到接口块和用于与本地或外部有线网络(LAN/WAN)交互的子系统的每个数据链路的吞吐量和信号质量，将所发送和接收的数据的多个部分划分成单独文件分组中的多个部分，并且在对接口块和本地有线网络(LAN)的每个无线网络的吞吐量和信号质量进行初步测试之后，在路由控制块中评估选择是否应该通过某些网络信道发送或上传文件的过程，其中，基于测试结果，对网络进行最佳到最差的排序，并且在没有进出流量的情况下，在不活动的时间重复测试和排序，并且在它开始流动时，使用网络测试和排序的最新结果来发送或上传文件；并且在接收数据时，首先，通过在排序期间确定的最快的通信链路，通过接收到的文件的分组和数量来评估数据，所评估的分组被划分为文件并且根据排序将数据量在网络内分布，之后，通过本地无线网络块或用于与本地有线网络(LAN)进行交互的子系统将数据发送到用户，而例如当通过接口块的网络之一或者通过用于与本地有线网络(LAN)交互的子系统发送或接收完整的文件集合时，优选地经由远程服务器监视和控制设备的操作，经过其他网络的其余未发送或未接收的文件分组被重新分配到未使用的无线网络或未使用的本地有线网络(LAN)。
根据专利RU 2631972的用于提供宽带数据传输服务的设备是在单个外壳中制成的，在外壳内部存在通过输入/输出总线互连的本地无线网络(WLAN)收发器块、具有微处理器模块的路由控制块、例如经由Wi-Fi无线模块或者经由外部USB端口和LTE调制解调器的针对至少两个外部无线网络的接入接口块。该设备还包含用于与本地有线网络(LAN)交互的子系统、用于与本地或外部有线网络(LAN/WAN)交互的子系统。利用对应的输入/输出总线将用于管理子系统的路由和交互的块连接到通过另一输入/输出端连接到端口的本地无线网络块、用于与本地有线网络(LAN)交互的子系统、接入接口块和LAN/WAN交互子系统，并且与LAN交互的子系统的另一输出/输入端连接到有线接入接口LAN的块。
同时，路由控制块被配置为将原始信息划分成多个部分以及对多个部分进行汇总。
路由控制块的微处理器模块被配置为将多个信道-本地信道和/或无线数据传输信道聚合到单个逻辑数据传输信道中。用于接入外部无线网络的接口的块的无线通信模块Wi-Fi和LTE调制解调器可以在单个印刷电路板上制成，或者以经由外部端口(例如，USB端口)连接的单独外部设备的形式制成。
现有技术解决方案的技术效果是具有链路聚合功能、更小的尺寸的简化路由器设计。然而，该技术方案也没有保证向用户(订户)传输数据的速度和质量，并且其应用领域限于其中蜂窝网络覆盖可用的区域。
与要求保护的发明(原型)最接近的现有技术解决方案是用于无线数据传输的路由系统(专利RU 125007，2013年2月20日公开，事务号5)，其在订户部分中包括通过输入/输出总线互连的无线局域网(WLAN)的收发器块、路由控制块、用于接入外部无线网络的N个接口的块(其中，N是外部无线网络的数量)、用于与有线局域网(LAN)交互的子系统、用于与有线局域网或外部广域网(LAN/WAN)交互的子系统，其另外包含网络部分，该网络部分具有通过输入/输出总线连接到用于与本地或外部网络(LAN/WAN)交互的子系统的附加路由控制块，其另一输入/输出总线用于经由有线网络连接交互端口，同时使这两个部分的路由控制块使得能够将原始信息划分成多个部分并进行汇总。它通过减少在无线通信网络中发生的频率、接入代码切换和其他过程期间接收和发送数据的延迟以及确保传输安全性以及在使用各种类型的外部无线通信网络时使用组合和融合的授权和认证工具的可能性来提供增加的数据速率。
遗憾的是，已知的技术解决方案(原型)具有以下缺点：
1.在原型中，信息在路由控制块中被划分多个部分，然后这些带有新IP分组地址(路由的网络部分的地址)的部分通过不同的通信链路通过不同的网络同时传输。结果，如果当通信模块中的一个冻结时一个分组在一条通信链路中丢失，则由于文件到达时损坏(没有一个分组)，因此文件的整个发送都丢失。并且，如果文件大，则丢失造成流量丢失，从而造成重新上传。因此，高传输质量和所得的数据速率增加是不太可能的。
2.路由系统的订户部分被紧邻用户(订户)的设备地安装或者被安装在使能够进行有线连接(LAN)的距离处，为此原因，它不适合连接分布在大面积内(例如，在一个乡村聚居区中)的用户(订户)。
3.没有保证向用户(订户)传输数据的速度和质量。
4.原型的应用领域限于具有至少两个蜂窝运营商的覆盖区域的区域。
发明内容
本发明的目的是提高质量并确保位于大面积内(例如，在乡村聚居区中或难以到达的地区中)的大量客户(订户)的信息传输速率得到保证。
要求保护的本发明旨在实现的技术效果是向电信基础设施欠发达的地区内的用户(订户)提供较高质量的宽带互联网接入服务，并且使在这些地域内建造通信网络基础设施的成本最小化。
技术效果是通过被创建以形成单一的本发明构思(用于通信链路聚合以向大众市场客户提供互联网接入的系统和方法)的要求保护的一组发明实现的。
通过要求保护的一种用于通信链路聚合以向大众市场客户提供互联网接入的方法，解决了以上问题并实现了技术效果，所述方法的特征在于，
能够使用用于数据传输的路由系统的网络部分，其包括所述网络部分的N个接入接口，所述N个接入接口经由互联网与用于数据传输的所述路由系统的所述网络部分连接，其中，N≥2；
能够使用用于数据传输的所述路由系统的订户部分，其包括对于所述用户-所述订户设备的接入接口，并且
能够使用所述订户部分的N个接入接口，其与所述网络部分的对应接入接口兼容并且相关联，所述订户部分的N个接入接口中的每一个支持通信技术之一—蜂窝通信或Wi-Fi无线通信，
其中，根据本发明，形成在M个组中的多个用户设备通过用户组的M个对应接口同时连接到用于数据传输的所述路由系统的所述订户部分，其中，M≥1，所述对应接口支持以下的宽带接入技术：无线Wi-Fi或宽带多业务接入-千兆无源光网络、GPON；
在用于无线数据传输的所述路由系统的订户部分和网络部分中，形成包含关于向每个用户设备提供互联网接入的速度的信息以及关于每个用户设备的路由系统的订户部分和网络部分的优先接入接口的信息的数据库；
当新用户被连接并且用于接入订户部分和网络部分的接口的数量和组成改变时，添加和调整所生成的所述订户部分和所述网络部分的数据库；考虑到通过对应的互联网接入接口创建的通信信道的吞吐量和质量，基于以下事实来管理旨在用于每个用户设备的进/出信息流以及被引导通过所述互联网接入接口的信息流的聚合和路由：来自/用于以更高互联网接入速度连接的用户设备的信息流被聚合并且以更高吞吐量和更好信号质量通过互联网接入接口发送，并且来自/用于以更慢互联网接入速度连接的用户设备的信息流被聚合并且以更低吞吐量和更差的信号质量通过互联网接入接口发送。
在这种情况下，优选地，所述订户部分和所述网络部分的兼容接入接口的数量是按在用于数据传输的所述路由系统的订户部分的峰值负载期间存在所述订户部分和所述网络部分的接入接口的吞吐量余量这样的方式选择的。
如果在操作期间发生所述订户部分或所述网络部分的任何接入接口的过载，则使用所述订户部分和所述网络部分的该接入接口的一个或更多个订户站的信息流被切换到具有足够吞吐量余量的所述订户部分和所述网络部分的其他接入接口，同时，切换优先级被赋予给具有更高吞吐量和更好信号质量的所述订户部分和所述网络部分的接入接口。
如有必要，所述订户部分和所述网络部分的接入接口能使用卫星或对流层通信技术。
同时，所述路由系统的多个订户部分用于向分布在大区域内的用户发送信息，而用于数据传输的所述路由系统的所述网络部分的数据库包括关于向每个用户设备提供互联网接入的速度的信息以及关于针对每个用户设备的所述路由系统的所述订户部分和所述网络部分的优先接口接入的信息，与所述路由系统的多个订户部分同时执行交互，以使用来自数据库的关于由用于数据传输的所述路由系统的对应订户部分服务的所有用户的数据库以及关于所述路由系统的所述订户部分和所述网络部分的所有接入接口的信息来传输数据。
借助信息流聚合和路由服务器来管理用于数据传输的所述路由系统的网络部分中的信息流的聚集和路由。
通过要求保护的一种用于向大众市场客户提供互联网接入的系统，解决了以上问题并实现了技术效果，所述系统包括：
所述系统的网络部分和订户部分，
同时，所述订户部分包含路由和交互控制块，所述路由和交互控制块一方面通过输入/输出总线与用于接入用户设备的接口的块连接，另一方面通过输入/输出总线与用于接入外部无线网络的N个接口的块的输入端连接，
用于接入外部无线网络的N个接口的输出端连接到所述订户部分的N个收发器块的输入端，所述N个收发器块中的每一个支持通信技术中的一种：蜂窝通信或无线通信Wi-Fi，其输出端/输入端分别是提供其与所述网络部分的连接的所述订户部分的输出端/输入端；
所述网络部分包含N个收发器块以及聚合和路由服务器块，所述N个收发器块具有与所述订户部分的对应收发器块兼容的宽带互联网接入，所述聚合和路由服务器块包含路由和交互控制块，通过宽带交互块连接到互联网，根据本发明，其特征在于，
所述订户部分和所述网络部分中的所述路由和交互控制块包含包含关于每个用户的数据接收/发送速度的信息的数据块；
在所述订户部分中引入支持Wi-Fi技术的M个基站块，其中，M≥1，所述基站块的输出端连接到用于接入用户设备的接口的块的输入端，并且M组用户设备连接到所述M个基站块的输入端，所述M个基站块的输入端是所述订户部分的输入端。
同时，所述路由和交互控制块、用于接入用户设备的接口的块和用于接入外部无线网络的接口的块被组合成单个通信链路聚合和路由块，所述单个通信链路聚合和路由块被放置在室外外壳中，所述室外外壳是外部外壳，供在室外使用。
所述通信链路聚合和路由块与所述订户部分的收发器块和基站块组合成用于聚合和路由通信链路以向大众市场客户提供互联网接入的设备，并且其按确保所述订户部分和所述网络部分的收发器块之间的高质量无线电通信并且提供所述用户设备所位于的区域的必要无线电覆盖范围这样的方式一起紧密布置在高处物体上。
使用所需高度诸如的蜂窝运营商塔、水塔、特殊桅杆之类的高处物体来放置用于向大众客户提供互联网接入的聚合和路由设备。
因此，本发明的技术效果是通过以下来实现的：
能够使用所述路由系统的订户部分和网络部分的N个(其中，N≥2)兼容和互连的成对互联网接入接口，每对互联网接入接口支持以下通信技术中的一种：3G、4G、5G蜂窝通信、FOCL、包括点对点类Wi-Fi技术的无线电中继站通信、卫星通信、对流层通信；
能够使用包括关于每个用户的互联网连接速度和关于针对每个用户的订户部分和网络部分的优先接入接口的数据库的所述路由系统的订户部分和网络部分；
在由数据库针对用户确定的接口过载的情况下将用户切换到具有足够的可用吞吐量资源的另一互联网接入接口的能力；
使用支持Wi-Fi技术的基站作为用于将用户组的设备连接到位于距离基站安装地点长达10千米的半径内的用于数据传输的路由系统的订户部分的接口；
能够将用于数据传输的所述路由系统的大量订户部分连接到用于数据传输的所述路由系统的网络部分以增加服务区域和用户(订户)数量。
因此，与相关技术相比，要求保护的用于向大众市场客户提供互联网接入的系统和方法的实现使能够获得更好的技术效果，即，提高质量并且保证向每个用户(订户)发送数据的速度，还提供连接位于更大区域内的用户(订户)的能力。
附图说明
通过附图图示了本发明的描述。
图1图示了根据要求保护的本发明的用于通信链路聚合以向大众市场客户提供互联网接入的方法。示出了块链接(连接):实心箭头(总线)是无线连接，虚线箭头(总线)是虚拟连接。
图2示出了根据要求保护的本发明的用于向大众市场客户提供互联网接入的要求保护的通信链路聚合系统的框图。示出了块链接(连接):没有填充颜色的实心箭头(总线)是有线连接，实心黑色箭头(总线)是无线连接，虚线箭头(总线)是虚拟连接。
图3a示出了根据要求保护的本发明的用于组织从用户(订户)设备到网络资源的路由过程的算法的示意性框图。
图3b示出了根据要求保护的本发明的用于组织从网络资源(响应、计数器数据流)到用户(订户)设备的路由过程的算法的示意性框图。
图4示出了要求保护的系统的订户部分的收发器块和网络部分的对应收发器块的实施例。
图2图示了：
系统的订户部分:
1-路由和交互控制块(订户部分)；
2-用于接入用户设备的接口的块；
2.1、...、2.M-用于接入用户设备的M个接口；
3-用于接入外部网络的接口的块；
3.1、...、3.N-用于接入外部无线网络的N个接口；
4-通信链路聚合和路由块；
5.1、...、5.N-N个收发器块(订户部分)；
6.1、...、6.M-M个基站块；
7-数据块(订户部分)；
8-通信链路聚合设备；
系统的网络部分:
9.1、...、9.N-N个收发器块(网络部分)；
10.1、...、10.M-连接到对应的基站6.1、...、6.M的M组用户设备(订户)；
11-互联网；
12-聚合和路由服务器块；
13-网络数据源(网络资源)；
14-数据块(网络部分)；
15-路由和交互控制块(网络部分)；
16-LAN/WAN交互块。
用于向大众市场客户提供互联网接入的系统(图2)包含系统的网络部分和订户部分，该系统包含：路由和交互控制块1，该路由和交互控制块一方面通过输入/输出总线与用于接入用户设备2的接口(2.1、…2.M--用于接入用户设备的M个接口)的块连接，另一方面通过输入/输出总线与用于接入外部无线网3的N个接口(3.1、...、3.N-用于接入外部无线网络的N个接口)的块的输入端连接，其输出端连接到各自支持通信技术中的一种(要么蜂窝通信要么Wi-Fi)的订户部分的N个收发器块5.1-5.N的输入端，其输入端/输出端分别是提供其与网络部分的连接的订户部分的输出端/输入端，网络部分包含具有对互联网的宽带接入、与订户部分的对应收发器块5.1-5.N兼容的N个收发器块9.1-9.N；以及聚合和路由服务器块12，其包含经由宽带交互块连接到互联网的路由和交互控制块15；根据本发明，分别在订户部分和网络部分中的路由和交互控制块1和15分别包含包含关于每个用户的接收/发送信息速度的信息的数据块7(在系统的订户部分中)和14(在系统的网络部分中)，在订户部分中引入支持Wi-Fi技术的M个基站块6.1-6.M(其中，M≥1)，基站块的输出端连接到用于接入用户设备2的接口的块的输入端，并且M组用户设备10.1-10.M连接到作为订户部分的输入端的M个基站块6.1-6.M的输入端。
同时，路由和交互控制块1、用于接入用户设备2的接口的块和用于接入外部无线网络3的接口的块可以被组合成单个通信链路聚合和路由块4，其可以作为用于户外应用的单独块制成，或者以放置在电信机柜内部的设备的形式制成。
通信链路聚合和路由块4与订户部分的收发器块5.1-5.N和基站块6.1-6.M被组合到通信链路聚合和路由设备8中，以按确保订户的收发器块5.1-5.N与网络部分的收发器块9.1-9.N之间的高质量无线电通信并且提供用户设备所位于的区域的必要无线电覆盖这样的方式向大众市场客户提供互联网接入并且提供高处物体上的紧密布置。
要求保护的本发明可以在偏远地区和人口密度低的地区内的宽带互联网接入系统中实现，以提供对网络资源(互联网服务器或专用IP网络)的更快、具有成本效益且更可靠的接入，具体地，它可以在异构通信网络中使用。
具体实施方式
下文中，将参考附图更充分地描述本发明的实施例。
图1概括地图示了根据本发明的用于通信链路聚合以向大众市场客户提供互联网接入的方法的实现方式。
要求保护的方法的特征在于存在订户部分和网络部分(图1)。
该方法的订户部分(图1)的特征在于，存在用于数据传输的路由系统的订户部分包括订户部分的数据库、存在用于数据传输的相关联的路由系统的订户部分的N个(其中，N≥2)互联网接入接口以及存在用于接入M组用户(订户)设备的M个接口(其中，M≥1)，该接口除了在WLAN(Wi-Fi)无线网络的正常使用期间使用的软件组件或设置之外不需要任何特殊的软件组件或设置。
订户部分可以安装在距用户(订户)设备几千米的距离处，同时服务位于支持Wi-Fi技术的M个用户组接口的覆盖区域内的M组用户设备。
要求保护的方法的网络部分(图1)的特征在于，存在网络部分的N个互联网接入接口，其与订户部分的对应的兼容的互联网接入接口兼容并且经由通信链路与其连接，存在数据传输的路由系统的网络部分，其包括网络部分的数据库并且经由互联网接入网络部分的接入接口和位于互联网或专用IP网络中的网络数据源(网络资源)。
订户部分和网络部分的数据库包含关于每个用户(订户)设备的接收/发送信息的速度的信息以及关于每个用户(订户)设备的订户部分的优先互联网接入接口的信息。这些数据库是在每个用户(订户)与用于数据传输的路由系统的订户部分初始连接期间形成的。
使用于数据传输的路由系统的订户部分能够以由订户部分数据库确定的速度分离通过订户部分数据库中输入的旨在用于不同用户(订户)的订户部分的N个接入接口到来的数据流，将它们聚合成与用户组的M个接口之一对应的M个组，从而以在订户部分数据库中确定的速度发送到对应的用户(订户)设备。
使用于数据传输的路由系统的订户部分能够以由订户部分的数据库确定的速度分离通过一组用户(订户)的M个接口到来的数据流，将它们聚合成与订户部分的N个接入接口之一对应的N组，从而以由订户部分的数据库确定的速度发送到用于数据传输的路由系统的网络部分。
使用于数据传输的路由系统的网络部分能够经由互联网接收并聚合通过网络部分的N个接入接口到来的数据流，并且将它们路由到互联网的网络数据源(网络资源)。
使用于数据传输的路由系统的网络部分能够经由互联网接收网络部分的数据库中包括的旨在用于用户设备的数据流，并且将它们路由，以通过由数据库确定的网络部分的对应接入接口传输到订户部分的对应接入接口。
按在用于数据传输的路由系统的订户部分的峰值负载期间存在订户部分和网络部分的接入接口的吞吐量余量这样的方式选择订户部分和网络部分的兼容的接入接口的数量。
如果在操作期间发生订户部分或网络部分的任何接入接口的过载，则使用订户部分和网络部分的该接入接口的一个或更多个用户(订户)的设备的数据流被切换到具有足够吞吐量余量的订户部分和网络部分的其他接入接口，同时切换优先级被赋予具有更高吞吐量和更好信号质量(例如，更好延迟)的订户部分和网络部分的接入接口。
可以使用支持诸如3G、4G、5G蜂窝通信；FOCL；包括点对点类的Wi-Fi技术的无线电中继站通信；卫星通信；对流层通信之类的技术的订户部分和网络部分的接入接口的不同组合。
提供了经由网络部分的附加接入接口将大量订户部分连接到网络部分。
可以使用具有宽带互联网接入的特殊软件的服务器作为用于数据传输的路由系统的网络部分。
实现要求保护的方法的一种用于通信链路聚合以向大众市场客户提供互联网接入的系统包含系统的订户部分和网络部分，其框图在图2中示出。
在优选实施例(图2)中的系统的订户部分中，路由和交互控制块1、数据块7、用于接入用户设备2的接口的块和用于接入外部无线网络3的接口的块被密集地形成在通信链路聚合和路由块4中，同时保持以上描述和图2中示出的所有功能关系。通信链路聚合和路由块4位于例如室外外壳中。块4也可以被放置在例如电信机柜内部。
通信链路聚合和路由块4、N个收发器块5.1-5.N和M个基站块6.1-6.M被密集地形成在通信链路聚合和路由设备8中，同时保持以上描述和图2中示出的所有功能连接。
通信链路聚合和路由设备8按确保订户部分的收发器块5.1、…、5.N和网络部分的收发器块9.1、...、9.N之间的高质量通信并且提供用户(订户)设备所位于的区域的必要无线电覆盖这样的方式被紧凑地放置在高处物体(例如，电信支架(塔、杆)或另一高结构)上。所需高度的蜂窝塔、水桅杆、通信塔和其他可以被用作其上安装有通信链路聚合和路由设备8的设施。
实现要求保护的方法的系统的网络部分(图2)包含：N个收发器块9.1、...、9.N，其与订户部分的对应N个收发器块5.1、...、5.N兼容并经由无线电信道连接；聚合和路由服务器块12，其包括包括数据块14的互连的路由和交互控制块15，该聚合和路由服务器块12具有经由互联网11与收发器块9.1、...、9.N和网络数据源(网络资源)连接的LAN/WAN交互块。
在图4中示出了系统的订户部分的收发器块5.1、…、5.N和网络部分的收发器块9.1、...、9.N的兼容实施例。
实现要求保护的发明的序列在图3a、图3b中示意性示出并且如下地实施。
用于组织在从用户(订户)设备到网络资源的方向上的路由过程的算法如下地实现(图3a)。用户(订户)之一的设备10.1、...、10.M通过服务性能[19]的块6.1、...、6.M之一将指示系统的网络部分的地址的请求/数据发送[17]到块1。块1选择块3的接口[20]。如果由块7确定的接口可用，则选择其作为该用户(订户)的优先接口。否则，优选地选择块3的具有高吞吐量余量的另一可用接口。信息以由块4确定的速度通过与6.1、...、6.M之中的与订户对应的块、块2、块1、块3的所选择接口、5.1、...、5.N之中的相关联块、9.1、…、9.N中的块和互联网从用户发送[21]到块16。信息由块16接收[22]。原始请求/发送[23]由块15恢复。对网络资源[24]的请求/发送由块16至块13实施。
用于组织在从网络资源朝向用户(订户)设备的方向上的路由过程的算法如下地实施(图3b)。
来自块13的网络数据源(网络资源)的数据的初始请求/发送由块16接收并分析[25]，发送到块15以分析直至块3的可用路线及其性能[26]。块15在考虑块14的数据的情况下选择通过由块14确定的块3的接口的路线作为该用户(订户)的优先路线(如果它是可用的)，否则它优选地选择具有高吞吐量余量的块3的另一可用接口[27]。块16将信息[28]以由块14确定的速率经由互联网11并且经由与块3的所选择接口相关联的块5和块9从块16传送到块3。块3接收[29]由块16发送的信息。块1通过块3和块6的对应接口选择用于用户(订户)设备[30]的路线。以由块7确定的速度通过块1并且通过与用户对应的块2和块6的接口传输初始请求/数据发送[31]。由订户集合中的对应的用户(订户)设备10.1、…、10.M接收初始请求/发送。
与特定通信链路聚合和路由设备8连接的用户(订户)设备10.1、…、10.M可以在没有接入互联网11的情况下通过路由和交互控制块1与连接到同一通信链路聚合和路由设备8的其他用户(订户)设备10.1、…、10.M交换信息。
创造出的形成单个本发明构思的实现要求保护的向大众市场客户提供互联网接入的方法和用于实现该方法的系统的详细描述确认与现有技术的解决方案相比实现了更好的技术效果，即，它们除了提供连接位于大面积内的用户(订户)的能力之外，使能够提高质量并保证对于每个用户(订户)的数据传送速率。
本发明的技术效果是由于以下实现的：
存在数据传输路由系统的订户部分和网络部分的N个(其中，N≥2)兼容和互连的成对的互联网接入接口，每对互联网接入接口支持以下通信技术中的一种：3G、4G、5G蜂窝通信、FOCL、无线电中继站通信(包括点对点类Wi-Fi技术)、卫星通信、对流层通信；
存在数据传输路由系统的订户部分和网络部分，其包括关于每个用户的互联网连接的速度和关于针对每个用户的订户部分和网络部分的优先接入接口的数据库；
在由数据库确定的接口过载的情况下将用户切换到具有足够的可用吞吐量资源的另一互联网接入接口的能力；
使用支持Wi-Fi技术的基站作为用于将用户组的设备连接到位于距离基站安装地点长达10千米的半径内的用于数据传输的路由系统的订户部分的接口；
可能连接到路由系统的网络部分以传输用于数据传输的路由系统的大量订户部分的数据以增加服务区域和用户(订户)的数量。
工业实用性
要求保护的向大众客户提供互联网接入的方法和用于其实现的系统可以用于更快更稳定地接入网络资源(互联网服务器或专用IP网络)，向位于例如在中华人民共和国境内的大面积内特别是在乡村聚居区中或难以到达的地区中的大量客户(订户)提供有保证的信息传输速率。
Claims (10)
1.一种用于通信链路聚合以向大众市场客户提供互联网接入的方法，其特征在于，
能够使用用于数据传输的路由系统的网络部分，其包括经由互联网与用于数据传输的所述路由系统的所述网络部分连接的所述网络部分的N个接入接口，其中，N≥2；能够使用用于数据传输的所述路由系统的订户部分，其包括对于用户-订户的设备的接入接口，并且能够使用所述订户部分的N个接入接口，其与所述网络部分的对应接入接口兼容并且相关联，所述订户部分的N个接入接口中的每一个支持通信技术之一—蜂窝通信或Wi-Fi无线通信，
其中，形成在M个组中的多个用户设备通过用户组的M个对应接口同时连接到用于数据传输的所述路由系统的所述订户部分，其中，M≥1，所述M个对应接口支持以下的宽带接入技术：无线Wi-Fi或宽带多业务接入-千兆无源光网络、GPON；
在用于无线数据传输的所述路由系统的所述订户部分和所述网络部分中，形成包含关于向每个用户设备提供互联网接入的速度的信息以及关于每个用户设备的所述路由系统的所述订户部分和所述网络部分的优先接入接口的信息的数据库；
当新用户被连接并且对订户部分和网络部分的接入接口的数量和组成改变时，添加和调整所生成的所述订户部分和所述网络部分的数据库；
考虑通过对应的互联网接入接口创建的通信信道的吞吐量和质量，基于以下事实来管理旨在用于每个用户设备的进/出信息流以及被引导通过所述互联网接入接口的信息流的聚合和路由：来自/用于以更高互联网接入速度连接的用户设备的信息流被聚合并且以更高吞吐量和更好的信号质量通过互联网接入接口传送，并且来自/用于以更慢互联网接入速度连接的用户设备的信息流被聚合并且以更低吞吐量和更差的信号质量通过互联网接入接口传送。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，按在用于数据传输的所述路由系统的订户部分的峰值负载的期间存在所述订户部分和所述网络部分的接入接口的吞吐量余量这样的方式选择所述订户部分和所述网络部分的兼容接入接口的数量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，如果在工作期间发生所述订户部分或所述网络部分的任何接入接口的过载，则使用所述订户部分和所述网络部分的该接入接口的一个或更多个用户(订户)的设备的数据流被切换到具有足够吞吐量余量的所述订户部分和所述网络部分的其他接入接口，同时切换优先级被赋予具有更高吞吐量和更好信号质量的所述订户部分和所述网络部分的接入接口。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，如有必要，所述订户部分和所述网络部分的接入接口能够使用卫星或对流层通信技术。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述路由系统的多个订户部分用于向分布在大区域内的用户发送信息，而用于数据传输的所述路由系统的所述网络部分的数据库包括关于向每个用户设备提供互联网接入的速度的信息以及关于针对每个用户设备的所述路由系统的所述订户部分和所述网络部分的优先接口接入的信息，与所述路由系统的多个订户部分同时执行交互，以使用来自数据库的关于由用于数据传输的所述路由系统的对应订户部分服务的所有用户的数据库以及关于所述路由系统的所述订户部分和所述网络部分的所有接入接口的信息来传输数据。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，借助信息流聚合和路由服务器来管理用于数据传输的所述路由系统的网络部分中的信息流的聚集和路由。
7.一种包括系统的网络部分和订户部分的用于向大众市场客户提供互联网接入的系统，
同时，所述系统的所述订户部分包含路由和交互控制块，所述路由和交互控制块一方面通过输入/输出总线与用于接入用户设备的接口的块连接，另一方面通过输入/输出总线与用于接入外部无线网络的N个接口的块的输入端连接，
用于接入外部无线网络的N个接口的块的输出端连接到所述订户部分的N个收发器块的输入端，所述N个收发器块中的每一个支持通信技术中的一种：蜂窝通信或无线通信Wi-Fi，其输出端/输入端分别是提供其与所述网络部分的连接的所述订户部分的输出端/输入端；
所述网络部分包含N个收发器块以及聚合和路由服务器块，所述N个收发器块具有与所述订户部分的对应收发器块兼容的宽带互联网接入，所述聚合和路由服务器块包含路由和交互控制块，通过宽带交互块连接到互联网，
其特征在于，
所述订户部分和所述网络部分中的路由和交互控制块包含包含关于每个用户的数据接收/发送速度的信息的数据块；
在所述订户部分中引入支持Wi-Fi技术的M个基站块，其中，M≥1，所述基站块的输出端连接到用于接入用户设备的接口的块的输入端，并且M组用户设备连接到所述M个基站块的输入端，所述M个基站块的输入端是所述订户部分的输入端。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述路由和交互控制块、用于接入用户设备的接口的块和用于接入外部无线网络的接口的块被组合在单个通信链路聚合和路由块中，所述单个通信链路聚合和路由块被放置在室外外壳中，所述室外外壳是外部外壳，供在室外使用。
9.根据权利要求7所述的系统，其中，用于聚合和路由通信链路的块与所述订户部分的收发器块和基站块组合成用于聚合和路由通信链路以向大众市场客户提供互联网接入的设备，并且其按确保所述订户部分和所述网络部分的收发器块之间的高质量无线电通信并且提供所述用户设备所位于的区域的必要无线电覆盖范围这样的方式一起紧密布置在高处物体上。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，使用所需高度的诸如蜂窝运营商塔、水塔、特殊桅杆之类的高处物体来放置用于向大众客户提供互联网接入的聚合和路由设备。
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