一体化基站系统以及基于一体化基站系统的通信方法
【专利摘要】一种一体化基站系统，其包括演进型节点eNodeB、演进分组核心网EPC以及AAA服务器；演进分组核心网EPC包括移动管理实体MME、非接入层NAS、服务网管SGW、分组数据网网关PGW；AAA服务器包括归属用户服务器HSS；eNodeB用于控制用户平面数据头压缩和加密；提供控制平面的无线资源控制RRC连接；NAS用于在MME和用户UE之间进行移动性管理和会话管理；SGW用于提供数据缓冲；路由和转发用户平面的数据到外部数据网PDN；充当跨eNodeB切换中移动性的锚点anchor；进行与QoS相关的策略控制的信令处理；PGW用于提供一体化基站系统与PDN连接的接口；HSS用于存储用户的永久信息以及归属位置寄存器HLR信息、UE的位置和登记状态、鉴权中心的鉴权秘钥、跟踪用户的位置。
【专利说明】
一体化基站系统以及基于一体化基站系统的通信方法
技术领域
[0001] 本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一体化基站系统以及基于一体化基站系 统的通信方法。
【背景技术】
[0002] 现有的通信网络中，通常由于有线或无线网络覆盖不到、带宽受限等原因，无法实 现实时无线监控的功能。现有的光纤通信方式虽然具备业务传输能力强的优势，但部署施 工难度大、成本高，无法实现移动即服务的功能。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明提出一体化基站系统以及基于一体化基站系统的通信方法。
[0004] 一种一体化基站系统，其包括演进型节点eNodeB、演进分组核心网EPC以及AAA服 务器；
[0005] 演进分组核心网EPC包括移动管理实体MME、非接入层NAS、服务网管SGW、分组数据 网网关PGW;AAA服务器包括归属用户服务器HSS;移动管理实体MME、非接入层NAS、服务网管 SGW、分组数据网网关PGW依次连接;移动管理实体MME同时与演进型节点eNodeB连接;非接 入层NAS与归属用户服务器HSS连接;分组数据网网关PGW分别与外部数据网TON连接；
[0006] eNodeB用于控制用户平面数据头压缩和加密；提供控制平面的无线资源控制RRC 连接;管理调度无线资源;管理上行方向上的QoS;提供小区信息的广播;提供用户平面数据 的加密解密控制;提供上下行链路用户平面分组数据字头的压缩；
[0007] NAS用于在MME和用户UE之间进行移动性管理和会话管理；
[0008] SGW用于提供数据缓冲；路由和转发用户平面的数据到外部数据网PDN;充当跨 eNodeB切换中移动性的锚点anchor;进行与QoS相关的策略控制的信令处理；
[0009] PGW用于提供一体化基站系统与TON连接的接口；
[0010] HSS用于存储用户的永久信息以及归属位置寄存器HLR信息、UE的位置和登记状 态、鉴权中心的鉴权秘钥、跟踪用户的位置。
[0011] 在本发明所述的一体化基站系统中，其还包括语音业务服务器VCS、媒体控制器/ 媒体处理器RelayCp/RcMp、SIP代理SIP Proxy、公共交换电话网网关PSTN Gateway;
[0012] RelayCp/RcMp分别与SIP Proxy、vcs、PSTN Gateway连接；SIP Proxy同时与PGW连 接;vcs同时与AAA服务器连接；
[0013] SIP Proxy用于对SIP业务进行处理；
[0014] vcs用于处理来话去话语音业务，进行来电过滤和号码翻译；
[0015] RelayCp/RcMp用于承载信道处理；进行VoIP编码；进行PCM a-law和PCM u-law编 码;进行承载信道处理，处理电话会议业务以及放音业务。
[0016] 本发明还提供一种基于一体化基站系统的通信方法，其通过上述任一种的一体化 基站系统实现，包括如下步骤：
[0017] SI、UE向eNodeB请求无线资源并建立与eNodeB的连接；
[0018] S2、eNodeB向MME发起附着请求以及授权请求；
[0019] S3、MME向HSS发起数据包连接请求；
[0020] S4、HSS对UE进行身份验证；
[0021] S5、HSS向MME反馈验证的个人信息；
[0022] S6、MME向SGW发起会话创建请求；
[0023] S7、建立SGW与PGW之间的GTP协议；
[0024] S8、SGW向MME反馈会话创建请求结果；
[0025] S9、初始化MME与eNodeB之间的上下文创建过程；
[0026] SlO、eNodeB向UE发起默认EPS承载上下文请求；
[0027] Sl 1、UE完成网络注册；
[0028] S12、确认并完成eNodeB与SGW之间的管道创建；
[0029] S13、完成SGW与PGW之间的默认可承载的创建；
[0030] Sl 4、进行UE与MME之间的通信。
[0031]在本发明所述的基于一体化基站系统的通信方法中，所述步骤S4中身份验证的项 目包括128位随机数RAND、期望的鉴权响应XRES、网络鉴权的鉴权权标AUTN。
[0032] 在本发明所述的基于一体化基站系统的通信方法中，SGW向MME反馈会话创建请求 结果包括建立SGW与PGW的会话通道。
[0033] 实施本发明提供的一体化基站系统以及基于一体化基站系统的通信方法与现有 技术相比具有的有益效果:通过虚拟化LTE核心网主要网元的功能，与eNodeB联合使用，可 一台LTE站单独工作，也可多台LTE站通过IP连接组网工作，形成一张独立的LTE网络。一体 化基站系统支持批5、1?^、？61、561、1?多媒体子系统等各种网元的主要功能，实现"移动性 即服务"的特点，支持网络功能虚拟化NFV，软件定义网络SDN和自组织网络SON等特性，用户 可以随时随地接入互联网并享受各种多媒体业务。
【附图说明】
[0034] 图1是本发明实施例的一体化基站系统的结构框图；
[0035] 图2是本发明另一实施例的一体化基站系统的结构框图；
[0036] 图3是本发明实施例的基于一体化基站系统的通信方法流程图。
【具体实施方式】
[0037]如图1所示，一种一体化基站系统，其包括演进型节点eNodeB、演进分组核心网EPC 以及AAA服务器；
[0038] 演进分组核心网EPC包括移动管理实体MME、非接入层NAS、服务网管SGW、分组数据 网网关PGW;AAA服务器包括归属用户服务器HSS;移动管理实体MME、非接入层NAS、服务网管 SGW、分组数据网网关PGW依次连接;移动管理实体MME同时与演进型节点eNodeB连接;非接 入层NAS与归属用户服务器HSS连接;分组数据网网关PGW分别与外部数据网TON连接。
[0039] eNodeB用于控制用户平面数据头压缩和加密；提供控制平面的无线资源控制RRC 连接;管理调度无线资源;管理上行方向上的QoS;提供小区信息的广播;提供用户平面数据 的加密解密控制;提供上下行链路用户平面分组数据字头的压缩；
[0040] NAS用于在MME和用户UE之间进行移动性管理和会话管理。
[0041] NAS以数据为中心，将存储设备与服务器彻底分离，集中管理数据，从而释放带宽、 提高性能、降低总拥有成本、保护投资。其成本远远低于使用服务器存储，而效率却远远高 于后者。
[0042] SGW用于提供数据缓冲；路由和转发用户平面的数据到外部数据网PDN;充当跨 eNodeB切换中移动性的锚点anchor;进行与QoS相关的策略控制的信令处理。充当跨eNodeB 切换中移动性的锚点anchor可以使用MME和SGW Pool技术。
[0043] PGW用于提供一体化基站系统与TON连接的接口。作为UE和外网之间所有话务的出 入接口。UE的IP地址由TON网关分配，该过程属于初始化承载建立的一部分。
[0044] HSS用于存储用户的永久信息以及归属位置寄存器HLR信息、UE的位置和登记状 态、鉴权中心(AuC)的鉴权秘钥、跟踪用户的位置。HSS还可以用于进行移动性管理，包括寻 呼，呼叫建立和漫游相关的过程；具体实现方式可以使用结构化查询语言MySQL? (www.mysql .com)跨Nodel网络时的用户数据的备份(功能上相当于2G/3G网络的HLR/VLR)。
[0045] 可选地，如图2所示，在本发明实施例所述的一体化基站系统中，其还包括语音业 务服务器VCS、媒体控制器/媒体处理器RelayCp/RcMp、SIP代理SIP Proxy、公共交换电话网 网关PSTN Gateway;
[0046] RelayCp/RcMp分别与SIP Proxy、vcs、PSTN Gateway连接；SIP Proxy同时与PGW连 接;vcs同时与AAA服务器连接。
[0047] SIP Proxy用于对SIP业务进行处理。
[0048] vcs用于处理来话去话语音业务，进行来电过滤和号码翻译。
[0049] RelayCp/RcMp用于承载信道处理；进行VoIP编码；进行PCM a-law和PCM u-law编 码;进行承载信道处理，处理电话会议业务以及放音业务。
[0050] 如图3所示，本发明实施例还提供一种基于一体化基站系统的通信方法，其通过上 述任一种实施例的一体化基站系统实现，包括如下步骤：
[0051 ] SI、UE向eNodeB请求无线资源并建立与eNodeB的连接；
[0052] S2、eNodeB向MME发起附着请求以及授权请求；
[0053] S3、MME向HSS发起数据包连接请求；
[0054] S4、HSS对UE进行身份验证；
[0055] S5、HSS向MME反馈验证的个人信息；
[0056] S6、MME向SGW发起会话创建请求；
[0057] S7、建立SGW与PGW之间的GTP协议；
[0058] S8、SGW向MME反馈会话创建请求结果；
[0059] S9、初始化MME与eNodeB之间的上下文创建过程；
[0060] SHKeNodeB向UE发起默认EPS承载上下文请求；
[00611 Sl 1、UE完成网络注册；
[0062] S12、确认并完成eNodeB与SGW之间的管道创建；
[0063] S13、完成SGW与PGW之间的默认可承载的创建；
[0064] Sl 4、进行UE与MME之间的通信。
[0065]本发明实施例实现了基于一体化基站系统的话务流程，包括登记过程和承载建 立。
[0066]可选地，在本发明实施例所述的基于一体化基站系统的通信方法中，所述步骤S4 中身份验证的项目包括12 8位随机数R A N D、期望的鉴权响应X R E S、网络鉴权的鉴权权标 AUTN。
[0067]可选地，在本发明实施例所述的基于一体化基站系统的通信方法中，SGW向MME反 馈会话创建请求结果包括建立SGW与PGW的会话通道。
[0068] 实施本发明提供的一体化基站系统以及基于一体化基站系统的通信方法与现有 技术相比具有的有益效果:通过虚拟化LTE核心网主要网元的功能，与eNodeB联合使用，可 一台LTE站单独工作，也可多台LTE站通过IP连接组网工作，形成一张独立的LTE网络。一体 化基站系统支持批5、1?^、？61、561、1?多媒体子系统等各种网元的主要功能，实现"移动性 即服务"的特点，支持网络功能虚拟化NFV，软件定义网络SDN和自组织网络SON等特性，用户 可以随时随地接入互联网并享受各种多媒体业务。本发明提供了一个全IP全分布式扁平的 高数据吞吐量的4G通信系统，支持对高端用户提供低延迟的高速数据业务，并提供高质量 的语音服务可选用FDD或TDD两种通信制式。分布式Nodel-LTE系统简化了 LTE网络组网复杂 度，实现扁平组网，避免了对昂贵的集中式核心网设备的投入和维护，降低了投资成本和维 护成本。分布式Nodel-LTE系统，设备体积小轻便灵活，组网方式多样化，开通方便，即适用 于规模组网，也适用于应急通信、车载/舰载/机载通信。
[0069] 结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执 行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机储存器、内存、只读存储器、 电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、⑶-ROM、或技术领域内所公 知的任意其他形式的存储介质中。
[0070] 可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做 出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范 围。
【主权项】
1. 一种一体化基站系统，其特征在于，其包括演进型节点eNodeB、演进分组核心网EPC 以及AAA服务器； 演进分组核心网EPC包括移动管理实体MME、非接入层NAS、服务网管SGW、分组数据网网 关PGW; AAA服务器包括归属用户服务器HSS;移动管理实体MME、非接入层NAS、服务网管SGW、 分组数据网网关PGW依次连接;移动管理实体MME同时与演进型节点eNodeB连接;非接入层 NAS与归属用户服务器HSS连接;分组数据网网关PGW分别与外部数据网TON连接； eNodeB用于控制用户平面数据头压缩和加密;提供控制平面的无线资源控制RRC连接； 管理调度无线资源;管理上行方向上的QoS;提供小区信息的广播;提供用户平面数据的加 密解密控制;提供上下行链路用户平面分组数据字头的压缩； NAS用于在MME和用户UE之间进行移动性管理和会话管理； SGW用于提供数据缓冲;路由和转发用户平面的数据到外部数据网PDN;充当跨eNodeB 切换中移动性的锚点anchor;进行与QoS相关的策略控制的信令处理； PGW用于提供一体化基站系统与PDN连接的接口； HSS用于存储用户的永久信息以及归属位置寄存器HLR信息、UE的位置和登记状态、鉴 权中心的鉴权秘钥、跟踪用户的位置。2. 如权利要求1所述的一体化基站系统，其特征在于，其还包括语音业务服务器vcs、媒 体控制器/媒体处理器RelayCp/RcMp、SIP代理SIP Proxy、公共交换电话网网关PSTN Gateway； RelayCp/RcMp分别与SIP Proxy、vcs、PSTN Gateway连接；SIP Proxy同时与PGW连接； VCS同时与AAA服务器连接； SIP Proxy用于对SIP业务进行处理； vcs用于处理来话去话语音业务，进行来电过滤和号码翻译； RelayCp/RcMp用于承载信道处理;进行VoIP编码;进行PCM a-law和PCM u-law编码;进 行承载信道处理，处理电话会议业务以及放音业务。3. -种基于一体化基站系统的通信方法，其特征在于，其通过如权利要求1或2所述的 一体化基站系统实现，包括如下步骤： 51、 UE向eNodeB请求无线资源并建立与eNodeB的连接； 52、 eN〇deB向MME发起附着请求以及授权请求； 53、 MME向HSS发起数据包连接请求； 54、 HSS对UE进行身份验证； 55、 HSS向MME反馈验证的个人信息； 56、 MME向SGW发起会话创建请求； 57、 建立SGW与PGW之间的GTP协议； 58、 SGW向MME反馈会话创建请求结果； 59、 初始化MME与eNodeB之间的上下文创建过程； 510、 eNodeB向UE发起默认EPS承载上下文请求； 511、 UE完成网络注册； 512、 确认并完成eNodeB与SGW之间的管道创建； 513、 完成SGW与PGW之间的默认可承载的创建； S14、进行UE与MME之间的通信。4. 如权利要求3所述的基于一体化基站系统的通信方法，其特征在于，所述步骤S4中身 份验证的项目包括128位随机数RAND、期望的鉴权响应XRES、网络鉴权的鉴权权标AUTN。5. 如权利要求3所述的基于一体化基站系统的通信方法，其特征在于，SGW向MME反馈会 话创建请求结果包括建立SGW与PGW的会话通道。
【文档编号】H04W88/08GK105916218SQ201610243429
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月19日
【发明人】汤亿则, 黄红兵, 徐志强, 吕思达
【申请人】国网浙江省电力公司信息通信分公司