本发明涉及一种无线通信技术领域，具体为一种用户自定义的无线通信网络方法及系统。
背景技术：
移动互联网快速发展，以及移动带宽的需求的急速增长，推动了无线通信网络的大量部署(例如gsm、wcdma、lte和wi-fi等多种接入网络)，使得网络变得越来越复杂。为了满足移动互联网和物联网爆发式增长，未来的无线通信网络需要具备更强性能、更高智能、更高能效和更可靠的服务能力。
未来无线通信网络的需求将有大幅度的提高，包括网络容量、网络吞吐量以及端到端时延等。例如，需要支持在现网基础上1000倍的网络吞吐量提升；每平方公里百万级的连接数密度；支持毫秒级的端到端时延。未来无线通信网络需要更高的效率，网络需要在提升承载能力的同时降低每比特的承载的成本。
网络需要能够根据业务量的动态变化及不同业务特性按需动态的调整网络资源，优化网络的运行和管理，避免低效的运行。不同的时段或者不同的区域，对网络资源的占用是动态变化的。例如在夜间的某些周期性的时段，或在集会场所、办公地等周期性的区域，网络流量随着时间会周期性的出现峰值和谷值的交替，如果始终按照流量峰值时的需求配置网络资源，势必在流量谷值时造成网络设备空闲，导致资源浪费。
未来无线网络将是多种无线接入技术并存，支持多种不同的场景和差异巨大的应用。具体包括高速率低时延的高清视频、高可靠性的医疗通信、大量链接的m2m、以及与用户adhoc网络融合的高速移动的车联网等。不同的场景和应用对无线网络吞吐量、时延、链接数、可靠性、成本都有着不同的要求。目前的无线网络无法支撑如此差异众多的需求。
随着网络接入方式的不断丰富，大量的无线通信设备添加到无线通信网络中，现有的无线网络面临着许多问题。概括来讲，这些问题包括：
首先，网络运行效率低下。现有的网络设计的原则和目标，是要在最严苛的情况下能保障可接受的服务水平。为此，不论在空中接口还是核心网设备，都进行了大量的冗余设计。这种设计在保障了服务水平的同时，也牺牲了一部分的灵活性和在通常通信条件下的效率，无法适应动态多变的网络环境。例如，不同的时段或者不同的区域，对网络资源的占用是动态变化的。在夜间的某些周期性的时段，或在集会场所、办公地等周期性的区域，网络流量随着时间会周期性的出现峰值和谷值的交替，如果始终按照流量峰值时的需求配置网络资源，势必在流量谷值时造成网络设备空闲，导致资源浪费。
其次，无法满足个性化的差异化服务的需求。未来无线网络将是多种无线接入技术并存，支持多种不同的场景和差异巨大的应用。具体包括高速率低时延的高清视频、高可靠性的医疗通信、大量链接的m2m、以及与用户adhoc网络融合的高速移动的车联网等。不同的场景和应用对无线网络吞吐量、时延、链接数、可靠性、成本都有着不同的要求。目前的无线网络无法支撑如此差异众多的诉求，如果按照传统的办法部署不同的网络来满足不同的应用势必会造成巨大的浪费。
具体地，以lte网络为例，其网络架构如图1所示。在lte系统中，采用了扁平化的无线网络架构，enodeb是无线网络的唯一节点，承载了数据传输、无线资源管理、接入控制、移动性管理、小区间资源管理与干扰控制等全部无线控制面和数据面功能。然而，这种控制分散的无线网络架构模式具有一定的缺陷。如果考虑超密集部署场景，在控制分散的网络架构模式下，移动终端将可能发生非常频繁的切换行为，导致业务性能大幅度下降、用户感受差等问题。同时，随着智能终端及物联网用终端的大规模部署，海量终端发出的大量切换相关信令消息也将对核心网络造成不小的压力，甚至导致网络拥塞的情况。
为了克服这些问题，需要对无线通信网络架构进行新的设计。
首先，需要传输、承载及移动网络的组网逻辑架构进一步优化，实现更扁平的架构，减少数据包的跳数及逻辑处理环节，提升网络数据承载效率。避免功能冗余、重复处理、流量迂回和流量的多次汇聚，简化ip数据包的处理，提高数据处理的并行度，实现高效的转发和路由。
其次，网络需要能够根据业务量的动态变化及不同业务特性按需动态的调整网络资源，优化网络的运行和管理，避免低效的运行。
网络能够根据业务发展的需求，灵活、快速的组网。现有增值业务部署形态很难适应运营商对新网络功能的灵活和快速引入的需求。尤其是在运营商将更多的业务功能部署在虚拟化的云平台进程中，更需要一种弹性的，自动化的增值业务部署方案，并且按需创建业务链，适应多变的移动互联网商业模式，同时降低增值业务部署成本，增强网络数据流处理能力，提高资源利用率。
为此，网络建设应选择更高性价比的组网方案，降低运营能耗、部署与维护复杂度，以求降低每比特综合成本；网络运维管理应该能最大程度的合理分配接入网、信令面和转发面资源，降低信令风暴和负载不均的负面影响，保证稳定而优质的服务体验；网络应面向未来，打造更开放、更友好的产业生态，实现网络上下文、基础设施能力和网元功能与用户、业务和应用的深度融合，以迅速适配当前未知的新型业务类型。网络定制服务和数据分析是未来智能化网络的关键。智能化的无线网络将定制化的为每个用户按需提供不同的服务，做到根据用户特征组建定制的拓扑结构，分配频时资源，按照业务串联组织各网元。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用户自定义的无线通信网络方法及系统，用于解决现有技术中网络运行效率低下、无法满足个性化的差异化服务的需求的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用户自定义的无线通信网络系统，所述用户自定义的无线通信网络系统包括：用户数据分析中心模块，用于收集用户数据，分析用户行为模式并感知用户网络场景；用户网络控制器，用于根据所述用户数据分析中心模块中分析的用户行为模式和感知的用户网络场景确定用户的网络架构；用户网络模块，用于将至少包含用户网络特征参数和业务数据的各用户的用户数据发送至所述用户数据分析中心模块并在所述用户网络控制器确定的网络架构中构建用户定义的网络。
优选地，所述用户数据分析中心模块包括：用户行为数据采集单元，用于采集用户行为数据；用户行为模式分析单元，用于在获得用户关于网络访问记录基本数据的情况下，对采集的所述用户行为数据进行统计、分析，从中发现用户访问网络的行为习惯从而获得用户行为模式；用户行为数据库，用于保存由所述用户行为数据采集单元采集到的用户行为数据和由所述用户行为模式分析单元分析得到的用户行为模式；场景感知单元，用于根据当前的所述用户行为模式感知用户所处的网络场景；用户签约数据库，用于存放用户签入网络的签约数据。
优选地，所述用户网络模块包括用于访问网络的用户终端和至少包括基站和分组网关的网络设备。
优选地，所述网络设备还包括移动性管理实体和/或服务网关。
优选地，所述网络设备还包括策略和计费控制单元，用于根据用户使用的业务信息和用户签约的策略信息进行决策，确定用户业务使用和计费的策略并下发给网关中的策略执行实体。
为实现上述目的，本发明还提供一种用户自定义的无线通信网络方法，所述用户自定义的无线通信网络方法包括：构建一用户数据分析中心模块，用于收集用户数据，分析用户行为模式并感知用户网络场景；构建一用户网络控制器，用于根据分析的用户行为模式和感知的用户网络场景确定用户的网络架构；构建一用户网络模块，用于将至少包含用户网络特征参数和业务数据的各用户的用户数据发送至所述用户数据分析中心模块并在所述用户网络控制器确定的网络架构中构建用户定义的网络。
优选地，于所述用户数据分析中心模块中构建：一用户行为数据采集单元，用于采集用户行为数据；一用户行为模式分析单元，用于在获得用户关于网络访问记录基本数据的情况下，对采集的所述用户行为数据进行统计、分析，从中发现用户访问网络的行为习惯从而获得用户行为模式；一用户行为数据库，用于保存由所述用户行为数据采集单元采集到的用户行为数据和由所述用户行为模式分析单元分析得到的用户行为模式；一场景感知单元，用于根据当前的所述用户行为模式感知用户所处的网络场景；一用户签约数据库，用于存放用户签入网络的签约数据。
优选地，构建的所述用户网络模块包括用于访问网络的用户终端和至少包括基站和分组网关的网络设备。
优选地，所述网络设备还包括移动性管理实体和/或服务网关。
优选地，所述网络设备还包括策略和计费控制单元，用于根据用户使用的业务信息和用户签约的策略信息进行决策，确定用户业务使用和计费的策略并下发给网关中的策略执行实体。
如上所述，本发明的用户自定义的无线通信网络方法及系统，以用户为中心，由用户定义个性化的网络架构，用户的网络随着用户的场景及业务而变化，满足用户个性化、差异化的需求。本发明中业务下沉靠近用户，内容分发、数据感知、增值处理的位置更紧密的与转发面结合，更靠近用户，减少处理开销、降低处理时延、提升用户体验。此外，本发明控制面集中，包括用户认证、连接管理、移动性、计费等、策略等信令执行和策略的管理等。
附图说明
图1显示为现有技术中lte网络的网络架构示意图。
图2显示为本发明的用户自定义的无线通信网络系统的原理框图。
图3显示为本发明的用户自定义的无线通信网络系统中用户数据分析中心模块的原理框图。
图4显示为本发明的用户自定义的无线通信网络系统一具体实施示意图。
图5显示为本发明的用户自定义的无线通信网络系统另一具体实施示意图。
图6显示为本发明的用户自定义的无线通信网络方法的流程示意图。
元件标号说明
1用户自定义的无线通信网络系统
11用户数据分析中心模块
111用户行为数据采集单元
112用户行为模式分析单元
113用户行为数据库
114场景感知单元
115用户签约数据库
12用户网络控制器
13用户网络模块
s1～s3步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本实施例的目的在于提供一种用户自定义的无线通信网络方法及系统，用于解决现有技术中网络运行效率低下、无法满足个性化的差异化服务的需求的问题。以下将详细阐述本实施例的一种用户自定义的无线通信网络方法及系统的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例的一种用户自定义的无线通信网络方法及系统。
如图2所示，本实施例提供一种用户自定义的无线通信网络系统1，所述用户自定义的无线通信网络系统1包括：用户数据分析中心模块11，用户网络控制器12和用户网络模块13。即本实施例提出的一种用户定义的无线通信网络系统由用户网络控制器12、用户数据分析中心模块11和具有个性化的用户网络的用户网络模块13三部分组成。其中，用户网络控制器12根据用户行为分析的结果和场景感知的结果，确定针对每个用户业务的处理策略，确定每个用户的以用户为中心的网络架构，并据此架构控制用户数据的流程。用户数据中心收集用户数据并分析用户行为模式，感知场景；结合用户行为模式，预测用户行为。个性化的用户网络，是由各个用户的网络层构成。每个用户的网络层将用户包含用户特征的参数、业务数据等，汇聚到用户数据分析中心，接受业务层的控制，构建以用户为中心的网络。
以下对本实施例中的户自定义的无线通信网络系统进行详细说明。
于本实施例中，所述用户数据分析中心模块11用于收集用户数据，分析用户行为模式并感知用户网络场景。
所述用户数据分析中心模块11是用户定义网络的核心。其主要作用是：收集用户数据并分析用户行为模式，感知场景；结合用户行为模式，预测用户行为。
用户在使用网络的过程中，隐含着大量的信息和数据。比如点击网页的链接、观看的视频、使用的业务，以及用户的位置等。把这些分布在网络各处的信息汇总起来，可以有效形成用户的偏好。在移动互联网的收入中，用户付费的服务和数字内容下载是主要的收入来源，比如天气服务、网上银行、铃声、音乐、视频、游戏、应用等。网络可以根据用户的位置和偏好，通过业务提供商向终端客户提供精准的定向推荐和广告服务。户所看到的推荐正是其感兴趣的内容，定向推荐是高价值的。通过这种方式，网络所有者或运营者，可以更加充分地参与到移动互联网，并获得收益。
具体地，用户数据中心完成以下功能。
第一，基于大数据的用户行为分析：针对个体用户和大量用户的习惯行为进行统计，分析和预判，包括用户位置、运动轨迹、运动特点，事件发生的时间规律和区域性规律，实现对用户个性化的资源配置和网络服务，从而达到降低切换时延，提升吞吐量，降低终端耗电，减少信令交互次数，提高终端移动鲁棒性，推送个性化信息等效果。
第二，终端、用户和业务感知：网络感知终端能力和用户、业务的需求，终端能力、节电需求、用户的使用习惯、业务的类型等特殊需求，进行针对性的配置和优化。
具体地，于本实施例中，如图3所示，所述用户数据分析中心模块11包括：用户行为数据采集单元111，用户行为模式分析单元112，用户行为数据库113，场景感知单元114以及用户签约数据库115。
于本实施例中，所述用户行为数据采集单元111用于采集用户行为数据；所述用户行为数据采集单元111采集用户行为数据，并保存到用户行为数据库113中，所述用户行为数据采集单元111采集的数据可能包括：终端能力、业务参数(位置、业务类型、持续时间等)、用户偏好设置等。
于本实施例中，所述用户行为模式分析单元112用于在获得用户关于网络访问记录基本数据的情况下，对采集的所述用户行为数据进行统计、分析，从中发现用户访问网络的行为习惯从而获得用户行为模式。即所述用户行为模式分析单元112在获得用户关于网络访问记录基本数据的情况下，对用户数据进行统计、分析，从中发现用户上网的行为习惯，包括：常用接入方式、常用位置、终端特点、偏好业务、偏好内容等，借助用户行为分析，可以准确判断用户需求。
在用户终端有业务需求时，可向网络上报自己的业务需求，包括首选接入方式、位置、终端能力、业务类型等，作为用户行为分析服务器的输入，对用户的行为进行分析，辅助决定此用户在此场景下的网络架构。所述用户行为模式分析单元112结合用户主动上报给网络的业务参数进行分析。
于本实施例中，所述用户行为数据库113用于保存由所述用户行为数据采集单元111采集到的用户行为数据和由所述用户行为模式分析单元112分析得到的用户行为模式。
于本实施例中，所述场景感知单元114用于根据当前的所述用户行为模式感知用户所处的网络场景。即所述场景感知单元114根据用户当前的行为数据，感知用户所处的场景。
于本实施例中，所述用户签约数据库115用于存放用户签入网络的签约数据。即所述用户签约数据库115存放用户的签约数据，这些数据变化很小，是静态的数据。
于本实施例中，所述用户网络控制器12用于根据所述用户数据分析中心模块11中分析的用户行为模式和感知的用户网络场景确定用户的网络架构。即所述用户网络控制器12根据用户行为分析的结果和场景感知的结果，确定针对每个用户业务的处理策略，确定每个用户的以用户为中心的网络架构，并据此架构控制用户数据的流程。
于本实施例中，所述用户网络模块13用于将至少包含用户网络特征参数和业务数据的各用户的用户数据发送至所述用户数据分析中心模块11并在所述用户网络控制器12确定的网络架构中构建用户定义的网络。所述用户网络模块13中个性化的用户网络是由各个用户的网络层构成。每个用户的网络个性化网络将用户包含用户特征的参数、业务数据等汇聚到用户数据分析中心，并接受用户网络控制器12的控制，构建用户定义的网络。
具体地，于本实施例中，所述用户网络模块13包括用于访问网络的用户终端和至少包括基站和分组网关的网络设备，其中，所述网络设备还可以包括移动性管理实体和/或服务网关、以及策略和计费控制单元。
也就是说，于本实施例中，所述网络设备可能包括基站、移动性管理实体、服务网关、分组网关、策略控制等组成。其中，基站和分组网关是必要设备，即不论对什么用户在什么场景的什么业务，都是必要的。而移动性管理实体和服务网关是可选设备，针对不同用户在不同的服务场景，该用户的网络层，可能包含该设备，也可能不包含该设备。策略和计费控制单元用于根据用户使用的业务信息和用户签约的策略信息进行决策，确定用户业务使用和计费的策略并下发给网关中的策略执行实体。
进一步地，于本实施例中，对所述网络设备的功能进行详细说明。
于本实施例中，所述移动性管理实体主要负责处理与用户终端相关的信令消息。移动性管理实体有两个关键功能，首先是ue的位置管理和移动性管理，其次是完成ue与任何ip节点之间的信息承载的建立。例如，对于lte/lte-a网络或未来无线通信网络，移动性管理实体的功能包括：寻呼消息的发送，安全控制，空闲态的移动性管理，sae承载管理以及非接入层信令的加密机、完整性保护等。
于本实施例中，所述服务网关是一个终止于接入网接口的网关，是一个用户面功能实体，负责为ue提供承载通道来完成分组数据的路由和转发。例如，对于3gpp的无线通信系统，服务网关是系统内的一个数据锚点，当ue在基站之间切换，或2g/3g和sae之间切换时，服务网关都不会发生改变，这种锚点功能可屏蔽切换对分组网关的影响；另外，服务网关还需要完成ue在空闲模式下的下行数据包的缓存。在任意时刻，一个ue只会有一个s-gw为其服务。
于本实施例中，所述所述分组网关是连接外部数据网的网关，ue可以通过连接到不同的分组网关访问不同的外部数据网络。分组网关主要包括执行从策略计费控制单元获取的策略计费控制策略、基于用户的数据包过滤、计费以及为ue分配ip地址。
于本实施例中，所述策略和计费控制单元根据用户使用的业务信息和用户签约的策略信息进行决策，确定用户业务使用和计费的策略，并下发给网关中的策略执行实体。
无线通信系统中，用户会在不同的时间、地点等使用不同的业务，也就是会有各式各样的应用场景。在不同的场景下有不同的特点和个性化的需求，表1列举了一些无线通信用户的典型场景及其特点和需求。
表1.场景及移动性分析
现有的无线通信系统，为了在各种场景下保证可接受的服务质量，设计了复杂的机制。对某一个特定的场景来说，这些机制中的一部分甚至大部分是冗余的，降低了网络的效率。因此，针对某个特定的场景，有很大的优化空间，来提高网络的效率。
在本实施例中，考虑一个处于室外的用户使用语音业务时的网络架构。其特点在于，在有移动性需求的场景中，保障用户的移动性和语音业务的质量，相应地构建用户的网络架构。
考虑如下场景，一个用户在户外活动，进行语音通话业务。这时用户有一定的移动性需求。如图4所示，是一个用户在户外场景下的网络架构。所述以用户为中心的无线通信网络系统的工作流程如下所述。
用户数据分析中心模块11通过对用户数据的分析，感知用户所处场景，确定采用场景。然后用户网络控制器12据此确定此用户的网络架构，即由基站、移动性管理实体、业务网关、多媒体子系统、策略控制、认证授权计费等组成该用户的网络架构。用户网络模块13中的用户根据其网络架构，将语音业务数据通过分组网关链接到相应的业务系统。
此外，在本实施例中，考虑一个处于室内用户使用网络视频业务时的网络架构。其特点在于，在移动性低的场景中，构建简化的网络架构，从而简化业务流程，提高网络效率。
考虑如下场景，一个用户在家时，主要的网络业务是网页浏览、即时通信等低流量业务，或者是观看高清视频等高带宽需求的业务。这时候的移动性需求很弱，在大部分情况下甚至没有移动性要求。为此，可以简化网络架构。
如图5所示，是一个用户在家时的场景和网络架构。此时，用户通过基站连接到蜂窝网络，同时也通过家用无线ap连接到互联网。假设此用户此时使用网络观看电视节目。
所述以用户为中心的无线通信网络系统的工作流程如下所述。
首先，所述用户数据分析中心模块11通过对用户数据的分析，感知用户所处场景，确定采用场景。然后用户网络控制器12据此确定此用户的网络架构，即由基站、业务网关/分组网关和internet组成该用户的网络架构。此处，因为用户所处场景的特点，此用户无需移动性管理实体进行移动性管理。用户网络模块13中的用户根据其网络架构，将数据流通过业务网关/分组网关链接到相应的internet。
本实施例还提供一种用户自定义的无线通信网络方法，如图6所示，所述用户自定义的无线通信网络方法包括以下步骤：
步骤s1，如图2所示，构建一用户数据分析中心模块11，用于收集用户数据，分析用户行为模式并感知用户网络场景。
具体地，如图3所示，于所述用户数据分析中心模块11中构建：一用户行为数据采集单元111，用于采集用户行为数据；一用户行为模式分析单元112，用于在获得用户关于网络访问记录基本数据的情况下，对采集的所述用户行为数据进行统计、分析，从中发现用户访问网络的行为习惯从而获得用户行为模式；一用户行为数据库113，用于保存由所述用户行为数据采集单元111采集到的用户行为数据和由所述用户行为模式分析单元112分析得到的用户行为模式；一场景感知单元114，用于根据当前的所述用户行为模式感知用户所处的网络场景；一用户签约数据库115，用于存放用户签入网络的签约数据。
步骤s2，如图2所示，构建一用户网络控制器12，用于根据分析的用户行为模式和感知的用户网络场景确定用户的网络架构。
步骤s3，如图2所示，构建一用户网络模块13，用于将至少包含用户网络特征参数和业务数据的各用户的用户数据发送至所述用户数据分析中心模块11并在所述用户网络控制器12确定的网络架构中构建用户定义的网络。其中，构建的所述用户网络模块13包括用于访问网络的用户终端和至少包括基站和分组网关的网络设备。所述网络设备还包括移动性管理实体和/或服务网关以及策略和计费控制单元。
由于用户自定义的无线通信网络系统1与用户自定义的无线通信网络方法两个实施例间原理相似，用户数据分析中心模块11，用户网络控制器12以及用户网络模块13在用户自定义的无线通信网络系统1中已经进行了详细说明，因此通用的技术细节不作重复赘述。
综上所述，本发明的用户自定义的无线通信网络方法及系统，以用户为中心，由用户定义个性化的网络架构，用户的网络随着用户的场景及业务而变化，满足用户个性化、差异化的需求。本发明中业务下沉靠近用户，内容分发、数据感知、增值处理的位置更紧密的与转发面结合，更靠近用户，减少处理开销、降低处理时延、提升用户体验。此外，本发明控制面集中，包括用户认证、连接管理、移动性、计费等、策略等信令执行和策略的管理等。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。