一种异构网络多链路并行移动通信传输系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种异构网络多链路并行移动通信传输系统及方法，主要包括配合设置的用户界面控制层、业务逻辑控制层、网络控制层、设备管理层和设备控制层，其中：网络控制层实现网络切换控制、网络协议控制、数据传输控制；设备管理层实现视频、音频采集控制和编解码；设备管理层实现Modem识别与管理；设备控制层实现视频、音频采集控制；业务逻辑控制层实现业务逻辑；用户界面层进行逻辑控制。本发明所述异构网络多链路并行移动通信传输系统及方法，可以克服现有技术中可靠性低、实时性差和人工劳动量大等缺陷，以实现可靠性高、实时性好和人工劳动量小的优点。
【专利说明】一种异构网络多链路并行移动通信传输系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线移动通信【技术领域】，具体地，涉及一种异构网络多链路并行移动 通信传输系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着无线网络的迅速发展，越来越多的综合业务将扩展到无线网络中，以满足日 益增长的移动通信需求，提供任何人任何时候在任何地点任何设备都能够支持的综合服 务。在无线通信方面，新的宽带无线技术标准如町？1』18、11嫩乂、36、46等等为海量数据通 信的应用提供了广阔的舞台。由于无线网络的异构特性以及支持业务的多样化，海量数据 业务应用需求高涨，市场需求较为迫切。目前国内外都已经投入较多的科研力量试图解决 网络架构的优化、传输质量的保证等问题。随着无线网络的发展，视频业务所占的比重将越 来越大；和数据业务不同，视频业务对传输速率、错误率和时延都有比较严格的要求，因此 必须要对传统的分层网络协议进行创新研究和设计。
[0003] 尽管无线网络的发展非常迅速，但是无线视频传输依然面临着巨大的挑战，无线 网络的动态性和异构性，高的错误率，传输链路的不可预测性，高度压缩的视频码流对传输 错误非常敏感的特点，都对无线视频传输的质量产生很大的影响。
[0004] 目前采用分层的网络协议，层与层之间采用固定的方式进行通信，尽管也具有一 定的自适应能力，如利用自适应信号处理调整信道参数、更新路由表和改变流量负载等，但 这些调整更新与网络层次是不相关的，层与层之间没有信息交流，在变化的无线移动环境 下，这种固定的通信方式不能对有限的频谱和功率资源进行有效的利用，不能很好地满足 不同业务对于服务质量（Quality of Service,简称QoS)的要求。另外，这种方式虽然可以 使用多种网络来传输数据，但需要用户自行根据网络状况来手动配置切换网络，存在中断 和时延。
[0005] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在可靠性低、实时性差和 人工劳动量大等缺陷。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种异构网络多链路并行移动通信传输 系统，以实现可靠性高、实时性好和人工劳动量小的优点。
[0007] 本发明的第二目的在于，提出一种异构网络多链路并行移动通信传输方法。
[0008] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种异构网络多链路并行移动通信 传输系统，主要包括配合设置的用户界面控制层、业务逻辑控制层、网络控制层、设备管理 层和设备控制层，其中： 所述网络控制层，又分为网络切换控制、数据传送控制和网络协议控制分，主要通过控 制网络交换单元和通信单元实现；网络控制层通过设备管理层实现网络切换控制、网络协 议控制、数据传输控制； 所述设备管理层，分为Modem识别与管理、自动拨号管理、Log记录控制、编码/解码器、 视频/音频采集管理、以及管理控制音视频编码单元和音频预处理单元；设备管理层的视 频/音频采集管理通过设备控制层的A视频/音频采集控制、型号B视频/音频采集控制实 现视频、音频采集控制，并连接至编码/解码器实现视频、音频的编解码；设备管理层Modem 识别与管理通过设备控制层的厂家A Modem控制、厂家B Modem控制，实现Modem的控制功 能； 所述设备控制层，分为厂家A Modem控制、厂家B Modem控制、PPP拨号控制、型号A视 频/音频采集控制、型号B视频/音频采集控；设备控制层分别通过厂家A Modem控制、厂 家B Modem控制，实现Modem的控制功能；通过PPP拨号控制完成无线设备拨号；通过型号 A视频/首频米集控制、型号B视频/首频米集控制，实现视频、首频米集控制； 所述业务逻辑控制层，通过直接连接网络控制层实现业务逻辑， 所述用户界面层，通过对业务逻辑控制层、网络控制层、设备管理层、设备控制层进行 逻辑控制实现系统功能。
[0009] 同时，本发明采用的另一技术方案是：一种基于以上所述的异构网络多链路并行 移动通信传输系统的异构网络多链路并行移动通信传输方法，主要包括基于用户界面控制 层、业务逻辑控制层、网络控制层、设备管理层和设备控制层实现的无线网络切换方法和/ 或网络设备管理方法和/或无线网络连接方法。
[0010] 进一步地，所述无线网络切换方法，主要包括： 获取无线网络设备的信号强度及无线网络设备的信号强度； 信号强度阈值判断； 信号强度累加与阈值超限时间累加的负反馈方法，进行无线网络切换判断与执行。
[0011] 进一步地，所述网络设备管理方法，主要包括： 遍历通信单元无线网络设备并按照优先级进行排序； 可用设备寻找并连接Modem ; 服务器注册与记录。
[0012] 进一步地，所述无线网络连接方法，主要包括： 设备控制层发送的通信单元Modem状态改变通知； 网络优先级判断并改变连接方法执行。
[0013] 本发明各实施例的异构网络多链路并行移动通信传输系统及方法，由于主要包括 配合设置的用户界面控制层、业务逻辑控制层、网络控制层、设备管理层和设备控制层，其 中：网络控制层实现网络切换控制、网络协议控制、数据传输控制；设备管理层实现视频、 音频采集控制和编解码；设备管理层实现Modem识别与管理；设备控制层实现视频、音频采 集控制；业务逻辑控制层实现业务逻辑；用户界面层进行逻辑控制；可以实现基于多种异 构网络的多链路并行传输策略；从而可以克服现有技术中可靠性低、实时性差和人工劳动 量大的缺陷，以实现可靠性高、实时性好和人工劳动量小的优点。
[0014] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
[0015] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实 施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中： 图1为本发明异构网络多链路并行移动通信传输系统的总体架构设计框图； 图2为本发明异构网络多链路并行移动通信传输方法中无线网络切换方法流程图； 图3为本发明异构网络多链路并行移动通信传输方法中网络连接方法流程图； 图4为本发明异构网络多链路并行移动通信传输方法中网络设备管理方法流程图。
[0017] 结合附图，本发明实施例中附图标记如下： 11-核心处理模块（即数据处理和交互主控单元）；30_音视频编码单元；31-网络交换 单元；32-音频预处理单元；33-通信单元。
【具体实施方式】
[0018] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实 施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019] 根据本发明实施例，如图1-图4所示，提供了一种异构网络多链路并行移动通信 传输系统及方法。
[0020] 在本发明的技术方案中，异构网络多链路并行移动通信传输系统及方法，包括无 线网络切换方法、网络设备管理方法和无线网络连接方法，可以实现基于多种异构网络的 多链路并行传输策略；无线网络切换方法自动根据当前网络状况选择最优网络传输数据， 在网络状况发生变化时，通过创新的自动切换方法选择多种网络中信号较好的优质网络， 以适应不同的通信环境，不间断工作；网络设备管理方法根据交互主控单元与通信单元的 类型及数据特征，进行通信连接与数据传输管理；无线连接方法根据多条通信链路的实时 带宽和各自实时的数据量大小，自动分配上下行数据，提高无线数据传输效率、稳定性和数 据吞吐量，进而提高无线通信的可靠性以及系统的整体性能。
[0021] 在本发明的技术方案中，异构网络多链路并行移动通信传输系统及方法主要包括 以下的方法： 1) 无线网络切换方法，网络设备管理方法，无线网络连接方法；其架构设计包括：用户 界面控制层、业务逻辑控制层、网络控制层、设备管理层、设备控制层5层； 2) 其中网络控制层又分为网络切换控制、数据传送控制、网络协议控制3部分，主要通 过控制网络交换单元和通信单元实现； 3) 设备管理层分为Modem识别与管理、自动拨号管理、Log记录控制、编码/解码器、视 频/音频采集管理5部分和管理控制音视频编码单元、音频预处理单元； 4) 设备控制分为厂家A Modem控制、厂家B Modem控制、PPP拨号控制、型号A视频/ 音频采集控制、型号B视频/音频采集控制5部分。
[0022] 其中，上述无线网络切换方法，主要包括： 1) 获取无线网络设备的信号强度及无线网络设备的信号强度； 2) 信号强度阈值判断； 3) 信号强度累加与阈值超限时间累加的负反馈方法，进行无线网络切换判断与执行。
[0023] 上述网络设备管理方法，主要包括： 1) 遍历通信单元无线网络设备并按照优先级进行排序； 2) 可用设备寻找并连接Modem。
[0024] 3)服务器注册与记录。
[0025] 上述无线网络连接方法，主要包括： 1) 设备控制层发送的通信单元Modem状态改变通知； 2) 网络优先级判断并改变连接方法执行。
[0026] 本发明的目的在于提供异构网络多链路并行移动通信传输系统及方法，实现基于 多种异构网络的多链路并行传输策略，可以自动根据当前网络状况选择最优网络传输数 据，当网络状况发生变化时，可通过自动切换机制选择多种网络中信号较好的优质网络，以 适应不同的通信环境，不间断工作。同时，可根据多条通信链路的实时带宽和各自实时的数 据量大小，自动分配上下行数据，提高无线数据传输效率、稳定性和数据吞吐量，进而提高 无线通信的可靠性以及系统的整体性能。
[0027] 为达成以上所述的目的，本发明采取如下技术方案： 一种异构网络多链路并行移动通信传输系统及方法，其架构设计包括：用户界面控制 层、业务逻辑控制层、网络控制层、设备管理层、设备控制层5层。其中网络控制层又分为网 络切换控制、数据传送控制、网络协议控制3部分，主要通过控制网络交换单元和通信单元 实现。设备管理层分为Modem识别与管理、自动拨号管理、Log记录控制、编码/解码器、视 频/音频采集管理5部分和管理控制音视频编码单元、音频预处理单元。设备控制分为厂 家A Modem控制、厂家B Modem控制、PPP拨号控制、型号A视频/音频米集控制、型号B视 频/音频采集控制5部分。设备控制层分别通过厂家A Modem控制、厂家B Modem控制，实 现Modem的控制功能；通过PPP拨号控制完成无线设备拨号；通过型号A视频/音频采集控 制、型号B视频/音频采集控制，实现视频、音频采集控制。设备管理层的视频/音频采集 管理通过设备控制层的A视频/音频采集控制、型号B视频/音频采集控制实现视频、音频 采集控制，并连接至编码/解码器实现视频、音频的编解码。设备管理层Modem识别与管理 通过设备控制层的厂家A Modem控制、厂家B Modem控制，实现Modem的控制功能。网络控 制层通过设备管理层实现网络切换控制、网络协议控制、数据传输控制。业务逻辑控制层， 通过直接连接网络控制层实现业务逻辑，用户界面层通过对业务逻辑控制层、网络控制层、 设备管理层、设备控制层进行逻辑控制实现系统功能。
[0028] 在本发明的技术方案中，异构网络多链路并行移动通信传输系统及方法至少包括 以下的方法： a.无线网络切换方法，数据处理和交互主控单元11首先进行设备初始化，通信单元33 准备获取无线网络设备的信号强度即执行步骤101，接着执行获取无线网络设备的信号强 度即执行步骤102,获得无线网络设备的信号强度后进行超限判断即执行步骤103,如果信 号强度没有超过阈值，则跳转至等待重新获取强度或退出即执行步骤112,如果信号强度超 过阈值，则判断阈值超限警示标志是否打开即执行步骤104,如果标志没有打开，则打开阈 值超限警示标志即执行步骤105,并将持续时间清零即执行步骤106,之后跳转至等待重新 获取信号强度或退出即执行步骤112。如果步骤104阈值超限警示标志打开，则对阈值超限 持续时间进行累加即执行步骤107,之后判断持续时间是否信号超过设定阈值即执行步骤 108,如果持续时间没有超过阈值，跳转至等待重新获取信号强度或退出即执行步骤112。如 果持续时间超过阈值，则对当前状态进行判断即执行步骤109 :如果一致，跳转至等待重新 获取信号强度或退出即执行步骤112 ;如果不一致，则改变当前状态即执行步骤110并向上 汇报即执行步骤111。汇报完毕后跳转至等待重新获取信号强度或退出即执行步骤112， 执行至步骤112后，判断用户标志；如用户请求退出，则退出网络切换算法流程即执行步骤 113 ;否则重新获取信号强度即执行步骤102。
[0029] b.网络连接方法，首先数据处理和交互主控单元进行初始化操作，准备连接新的 网络，之后遍历所有通信单元内置的CDMA2000通信模块、WCDMA通信模块、TD-SCDMA无线网 络设备并按照优先级进行排序，从无线设备列表中寻找可用设备，如果有可用无线网络，返 回该可用无线设备的信息，系统在获得该设备信息后建立该Modem的连接通过该设备进行 连接，连接完成后，用新的IP地址通过网络交换单元和服务器进行注册，注册成功后断开 原有Modem连接，完成网络连接并结束。如果没有寻找到可用的网络设备，则将错误记录入 LOG文件并结束。用新的IP地址和服务器进行注册完成后，服务器接受注册信息并通知所 有客户端，客户端断开原有连接并进行新的连接，完成后结束。
[0030] c.网络设备管理方法。网络设备管理层收到网络设备控制层发送的通信单元 Modem状态改变通知即执行步骤301后，首先判断通知的类型：如果为连接通知，判断是否 为当前连接。如果是当前连接，则跳转至结束。如果不是当前连接，判断是否比当前连接的 优先级高，如果低于当前连接的优先级，则不进行任何操作跳转至结束。如果优先级高于当 前连接，则通知Π 进行连接切换，切换完成后结束。如果网络设备控制层发送的是断开通 知，则判断需要断开的连接是否为当前使用的连接，如果是当前连接，则通知UI进行连接 切换，切换完成后结束。否则不进行网络切换。
[0031] 采用如上技术方案的本发明，服务器与客户端实现不间断连接，其特点如下： ⑴服务器与客户端根据各自不同的运营商IP分别进行对应连接； ⑵服务器与客户端建立自定义协议，可标识数据来自于同一个客户端； ⑶服务器可根据自定义协议将来自同一客户端的数据进行整合，供服务器应用程序处 理； ⑷客户端可根据自定义协议将来自同一服务器的数据进行整合，供客户端应用程序处 理。
[0032] 具体地，图1为本发明架构设计框图。本发明的架构设计包括：用户界面控制层、 业务逻辑控制层、网络控制层、设备管理层、设备控制层5层。其中网络控制层又分为网络 切换控制、数据传送控制、网络协议控制3部分，主要通过控制网络交换单元31和通信单元 33实现。设备管理层分为Modem识别与管理、自动拨号管理、Log记录控制、编码/解码器、 视频/音频采集管理5部分和管理控制音视频编码单元30、音频预处理单元32。设备控制 分为厂家A Modem控制、厂家B Modem控制、PPP拨号控制、型号A视频/音频采集控制、型 号B视频/音频采集控制5部分。设备控制层分别通过厂家A Modem控制、厂家B Modem控 制，实现Modem的控制功能；通过PPP拨号控制完成无线设备拨号；通过型号A视频/音频 采集控制、型号B视频/音频采集控制，实现视频、音频采集控制。设备管理层的视频/音频 采集管理通过设备控制层的A视频/音频采集控制、型号B视频/音频采集控制实现视频、 音频采集控制，并连接至编码/解码器实现视频、音频的编解码。设备管理层Modem识别与 管理通过设备控制层的厂家A Modem控制、厂家B Modem控制，实现Modem的控制功能。网 络控制层通过设备管理层实现网络切换控制、网络协议控制、数据传输控制。业务逻辑控制 层，通过直接连接网络控制层实现业务逻辑，最终用户图形界面通过对业务逻辑控制层、网 络控制层、设备管理层、设备控制层进行逻辑控制实现系统功能。
[0033] 图2为本发明无线网络切换方法流程图。首先进行设备初始化，通信单元33内 置的CDMA2000通信模块、WCDMA通信模块、TD-SCDMA多种3G网络通信模块，准备获取无线 网络设备的信号强度即执行步骤101，接着执行获取无线网络设备的信号强度即执行步骤 102,获得无线网络设备的信号强度后进行超限判断即执行步骤103,如果信号强度没有超 过阈值，则跳转至等待重新获取强度或退出即执行步骤112,如果信号强度超过阈值，则判 断阈值超限警示标志是否打开即执行步骤104,如果标志没有打开，则打开阈值超限警示标 志即执行步骤105,并将持续时间清零即执行步骤106,之后跳转至等待重新获取信号强度 或退出即执行步骤112。如果步骤104的阈值超限警示标志打开，则对阈值超限持续时间进 行累加即执行步骤107,之后判断持续时间是否信号超过设定阈值即执行步骤108,如果持 续时间没有超过阈值，跳转至等待重新获取信号强度或退出即执行步骤112。如果持续时间 超过阈值，则对当前状态进行判断即执行步骤109 :如果一致，跳转至等待重新获取信号强 度或退出即执行步骤112 ;如果不一致，则改变当前状态即执行步骤110并向上汇报即执行 步骤111。汇报完毕后跳转至等待重新获取信号强度或退出即执行步骤112。执行至步骤 112后，判断用户标志，如用户请求退出，则退出网络切换算法流程即执行步骤113 ;否则重 新获取信号强度即执行步骤102。
[0034] 图3为本发明网络连接方法流程图。首先核心处理模块11进行初始化操作，准 备连接新的网络201，之后遍历所有通信单元33内置的CDMA2000通信模块、WCDMA通信模 块、TD-SCDMA无线网络设备并按照优先级进行排序即执行步骤202,从无线设备列表中寻 找可用设备即执行步骤203,如果有可用无线网络，返回该可用无线设备的信息即执行步骤 208,系统在获得该设备信息后建立该Modem的连接即执行步骤205通过该设备进行连接， 连接完成后，用新的IP地址通过网络交换单元31和服务器进行注册即执行步骤206,注册 成功后断开原有Modem连接即执行步骤207,完成网络连接并结束即执行步骤213。如果步 骤203没有寻找到可用的网络设备，则将错误记录入LOG文件204并结束即执行步骤213。 步骤206用新的IP地址和服务器进行注册完成后，服务器接受注册信息即执行步骤209并 通知所有客户端即执行步骤210,客户端断开原有连接即执行步骤211并进行新的连接即 执行步骤212，完成后结束即执行步骤213。
[0035] 图4为本发明网络设备管理方法流程图。核心处理模块11网络设备管理层收到 网络设备控制层发送的通信单元33 Modem状态改变通知即执行步骤301后，首先判断通知 的类型即执行步骤302 :如果为连接通知，判断是否为当前连接即执行步骤304。如果是当 前连接，则跳转至结束即执行步骤307。如果不是当前连接，判断是否比当前连接的优先级 高即执行步骤305,如果低于当前连接的优先级，则不进行任何操作跳转至结束即执行步骤 307。如果优先级高于当前连接，则通知Π 进行连接切换即执行步骤306,切换完成后结束 即执行步骤307。如果步骤302网络设备控制层发送的是断开通知，则判断需要断开的连接 是否为当前使用的连接即执行步骤303,如果是当前连接，则通知Π 进行连接切换即执行 步骤306,切换完成后结束即执行步骤307。否则不进行网络切换。
[0036] 本实施例不受地域、空间和单一网络的限制，实现基于多种异构网络的多链路并 行传输策略，可以自动根据当前网络状况选择最优网络传输数据，当网络状况发生变化时， 可通过自动切换机制选择多种网络中信号较好的优质网络，以适应不同的通信环境，不间 断工作。同时，可根据多条通信链路的实时带宽和各自实时的数据量大小，自动分配上下行 数据，提高无线数据传输效率、稳定性和数据吞吐量，进而提高无线通信的可靠性以及系统 的整体性能。
[0037] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可 以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种异构网络多链路并行移动通信传输系统，其特征在于，主要包括配合设置的用 户界面控制层、业务逻辑控制层、网络控制层、设备管理层和设备控制层，其中 ： 所述网络控制层，又分为网络切换控制、数据传送控制和网络协议控制分，主要通过控 制网络交换单元和通信单元实现；网络控制层通过设备管理层实现网络切换控制、网络协 议控制、数据传输控制； 所述设备管理层，分为Modem识别与管理、自动拨号管理、Log记录控制、编码/解码器、 视频/音频采集管理、以及管理控制音视频编码单元和音频预处理单元；设备管理层的视 频/音频采集管理通过设备控制层的A视频/音频采集控制、型号B视频/音频采集控制实 现视频、音频采集控制，并连接至编码/解码器实现视频、音频的编解码；设备管理层Modem 识别与管理通过设备控制层的厂家A Modem控制、厂家B Modem控制，实现Modem的控制功 能； 所述设备控制层，分为厂家A Modem控制、厂家B Modem控制、PPP拨号控制、型号A视 频/音频采集控制、型号B视频/音频采集控；设备控制层分别通过厂家A Modem控制、厂 家B Modem控制，实现Modem的控制功能；通过PPP拨号控制完成无线设备拨号；通过型号 A视频/首频米集控制、型号B视频/首频米集控制，实现视频、首频米集控制； 所述业务逻辑控制层，通过直接连接网络控制层实现业务逻辑， 所述用户界面层，通过对业务逻辑控制层、网络控制层、设备管理层、设备控制层进行 逻辑控制实现系统功能。
2. -种基于权利要求1所述的异构网络多链路并行移动通信传输系统的异构网络多 链路并行移动通信传输方法，其特征在于，主要包括基于用户界面控制层、业务逻辑控制 层、网络控制层、设备管理层和设备控制层实现的无线网络切换方法和/或网络设备管理 方法和/或无线网络连接方法。
3. 根据权利要求2所述的异构网络多链路并行移动通信传输方法，其特征在于，所述 无线网络切换方法，主要包括： 获取无线网络设备的信号强度及无线网络设备的信号强度； 信号强度阈值判断； 信号强度累加与阈值超限时间累加的负反馈方法，进行无线网络切换判断与执行。
4. 根据权利要求2所述的异构网络多链路并行移动通信传输方法，其特征在于，所述 网络设备管理方法，主要包括： 遍历通信单元无线网络设备并按照优先级进行排序； 可用设备寻找并连接Modem ; 服务器注册与记录。
5. 根据权利要求2所述的异构网络多链路并行移动通信传输方法，其特征在于，所述 无线网络连接方法，主要包括： 设备控制层发送的通信单元Modem状态改变通知； 网络优先级判断并改变连接方法执行。
【文档编号】H04N21/63GK104125224SQ201410349419
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】刘英挺, 苏斌, 杨泉伟, 马乐, 张帆, 李文辉, 周进艳, 段世刚, 李洋, 张鑫, 陈刚 申请人:国家电网公司, 国网甘肃省电力公司, 国网甘肃省电力公司信息通信公司, 陕西银河景天电子有限责任公司