一种通信系统、通信网络、通信设备和通信方法
【专利摘要】本发明实施例涉及无线通信技术领域，特别涉及一种通信系统、通信网络、通信设备和通信方法，用以解决现有技术中存在的MESH网络的对移动性的支持度不高，并且蜂窝接入网的可靠性和频谱使用的灵活性不高的问题。本发明实施例通过将传统MESH网络技术与蜂窝网络进行融合，提高MESH网络在可靠性，安全型，QoS保证方面性能和对移动性的支持。另一方面，蜂窝接入网通过与MESH接入网的融合，进一步提高了蜂窝接入网的可靠性和频谱使用方面灵活性。通过将MESH接入网与蜂窝接入深度网融合，很好的弥补了纯MESH系统和纯蜂窝系统各自的性能短板。
【专利说明】
_种通信系统、通信网络、通信设备和通信方法
技术领域
[0001]本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种通信系统、通信网络、通信设备和通 f目方法。【背景技术】
[0002]目前蓝牙技术被广泛应用于近距离通信(例如传感器网络)中。
[0003]如图1A所示，MESH(自组织或无固定基础设施)网络模型的蓝牙系统中一个簇头和一系列末端节点(EndPoint)构成一个簇，簇内EndPoint通信通过簇头设备进行控制。 簇内通信采用2.4GHz公共频段，通过跳频方式进行干扰避免。簇头与EndPoint之间采用静态配置的信道与安全参数。各个簇之间相互独立，不同簇间的EndPoint成员无法相互通 {目。
[0004]如图1B所示，现有的蜂窝系统中，终端根据下行导频信号强度确定服务基站，月艮务基站负责为接入终端提供数据传输服务。服务基站将从终端接收到的上行数据转发给核心网，核心网负责为接入终端提供到外部网络的连接服务。[〇〇〇5]目前传感器网络中，簇头设备与EndPoint采用公共频率进行通信，因此很容易受到临近Wifi系统的干扰，从而造成可靠性差的问题。此外现有传感器网络没有核心网辅助因此只能采用静态的安全参数，并且不能提供QoS (Quality of Service，业务质量)保证。
[0006]综上所述，目前MESH网络的对移动性的支持度不高，并且蜂窝接入网的可靠性和频谱使用的灵活性不高。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种通信系统、通信网络、通信设备和通信方法，用以解决现有技术中存在的MESH网络的对移动性的支持度不高，并且蜂窝接入网的可靠性和频谱使用的灵活性不高的问题。
[0008]第一方面，本发明实施例提供的一种通信系统，该通信系统包括:MESH接入网、蜂窝接入网、回传网络和核心网；
[0009]所述MESH接入网通过所述回传网络，与所述核心网连接；所述蜂窝接入网通过所述回传网络，与所述核心网连接。
[0010]结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述MESH接入网包括多个簇，每个所述簇包括至少一个DSC和至少一个EP，所述蜂窝接入网包括多个本地接入网，每个所述本地接入网包括至少一个LSC，还包括至少一个基站和/或至少一个AP，所述核心网中包括至少一个NSC ;
[0011]所述DSC，用于通过所述回传网络，与所述核心网之间传输对应簇中与EP相关的信息；其中，DSC与对应的簇中的每个EP连接；
[0012]所述LSC，用于通过所述回传网络，与所述核心网之间传输与特定接入设备相关的信息；其中，所述特定接入设备是接入到与所述LSC连接的基站或AP的接入设备；
[0013]所述NSC，用于通过所述回传网络将收到的所述DSC和/或所述LSC的信息传输给所述核心网。
[0014]结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，簇之间能够相互交叠，且本地接入网之间能够相互交叠，且本地接入网与簇之间能够相互交叠。
[0015]结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述MESH 接入网和蜂窝接入网使用传统蜂窝的专用频率或其他公用公共频率。
[0016]结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述DSC 还用于:
[0017]对对应簇中的EP进行管理，并协调与其他相邻簇之间的通信，以及进行干扰管理。
[0018]结合第一方面的第一种?第四种可能的实现方式中的任一一种，在第五种可能的实现方式中，所述DSC还用于:
[0019]若所述MESH接入网与其他无线网络共用无线资源，协调与相邻或同覆盖的异系统无线资源控制实体的干扰，以及与所述异系统进行跨系统通信。
[0020]结合第一方面的第一种?第四种可能的实现方式中的任一一种，在第六种可能的实现方式中，所述LSC还用于:
[0021]对所述特定接入设备进行连接管理和传输管理。
[0022]结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述传输管理包括下列管理中的部分或全部:
[0023]进行跨基站和/或跨AP的干扰管理；
[0024]与相邻或重叠覆盖的蜂窝本地接入网之间进行干扰协调或无线资源协调；
[0025]在多基站和/或多AP传输方式下进行无线资源配置和/或传输参数配置；
[0026]与相邻或重叠覆盖的MESH接入网之间进行无线资源协调。
[0027]结合第一方面的第一种?第四种可能的实现方式中的任一一种，在第八种可能的实现方式中，所述NSC还用于:
[0028]对所述DSC和/或所述LSC进行身份验证，并在验证通过后在所述DSC和/或所述LSC之间，建立经过所述回传网络的用于传输数据的安全隧道；以及
[0029]在业务层和身份层，对与所述DSC连接的所述EP和所述特定接入设备进行管理。
[0030]第二方面，本发明实施例提供的一种MESH接入网，该MESH接入网包括:多个簇，每个所述簇包括至少一个DSC和至少一个EP ;
[0031]所述DSC，用于通过回传网络，与核心网之间传输对应簇中与EP相关的信息；其中，DSC与对应的簇中的每个EP连接。
[0032]结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，簇之间能够相互交叠。
[0033]结合第二方面，在第二种可能的实现方式中，所述DSC还用于:
[0034]对对应簇中的EP进行管理，并协调与其他相邻簇之间的通信，以及进行干扰管理。
[0035]结合第二方面、第二方面的第一种可能的实现方式和第二种可能的实现方式中的任一一种，在第三种可能的实现方式中，所述DSC还用于:
[0036]若所述MESH接入网与其他无线网络共用无线资源，协调与相邻或同覆盖的异系统无线资源控制实体的干扰，以及与所述异系统进行跨系统通信。
[0037]第三方面，本发明实施例提供的一种蜂窝接入网，该蜂窝接入网包括:多个本地接入网，每个所述本地接入网包括至少一个LSC，还包括至少一个基站和/或至少一个AP ;
[0038]所述LSC，用于通过回传网络，与所述核心网之间传输与特定接入设备相关的信息；其中，所述特定接入设备是接入到与所述LSC连接的基站或AP的接入设备。
[0039]结合第三方面，在第一种可能的实现方式中，所述LSC还用于:
[0040]对所述特定接入设备进行连接管理和传输管理。
[0041]结合第三方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述传输管理包括下列管理中的部分或全部:
[0042]进行跨基站和/或跨AP的干扰管理；
[0043]与相邻或重叠覆盖的蜂窝本地接入网之间进行干扰协调或无线资源协调；
[0044]在多基站和/或多AP传输方式下进行无线资源配置和/或传输参数配置；
[0045]与相邻或重叠覆盖的MESH接入网之间进行无线资源协调。
[0046]第四方面，本发明实施例提供的一种DSC，该DSC包括:
[0047]第一传输模块，用于发送或接收与EP相关的信息；
[0048]第一处理模块，用于控制所述第一传输模块通过所述回传网络，与所述核心网之间传输对应簇中与EP相关的信息；
[0049]其中，DSC对应至少一个簇，所述DSC对应的簇中的每个EP与所述DSC连接。
[0050]结合第四方面，在第一种可能的实现方式中，所述第一处理模块还用于:
[0051]对对应簇中的EP进行管理，并协调与其他相邻簇之间的通信，以及进行干扰管理。
[0052]结合第四方面或第四方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述第一处理模块还用于:
[0053]若所述MESH接入网与其他无线网络共用无线资源，协调与相邻或同覆盖的异系统无线资源控制实体的干扰，以及与所述异系统进行跨系统通信。
[0054]第五方面，本发明实施例提供的一种LSC，该LSC包括:
[0055]第二传输模块，用于发送或接收与特定接入设备相关的信息；
[0056]第二处理模块，用于控制所述第二传输模块通过回传网络，与核心网之间传输与特定接入设备相关的信息；
[0057]其中，所述特定接入设备是接入到与所述LSC连接的基站或AP的接入设备。
[0058]结合第五方面，在第一种可能的实现方式中，所述第二处理模块还用于:
[0059]对所述特定接入设备进行连接管理和传输管理。
[0060]结合第五方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述传输管理包括下列管理中的部分或全部:
[0061]进行跨基站和/或跨AP的干扰管理；
[0062]与相邻或重叠覆盖的蜂窝本地接入网之间进行干扰协调或无线资源协调；
[0063]在多基站和/或多AP传输方式下进行无线资源配置和/或传输参数配置；
[0064]与相邻或重叠覆盖的MESH接入网之间进行无线资源协调。
[0065]第六方面，本发明实施例提供的一种NSC，该NSC包括:
[0066]第三传输模块，用于通过回传网络接收来自MESH接入网中的DSC的信息，以及通过回传网络接收来自蜂窝接入网中的LSC的信息；
[0067]第三处理模块，用于将所述第三传输模块接收到的来自所述DSC的信息传输给所述核心网，以及将所述第三传输模块接收到的来自所述LSC的信息传输给所述核心网。
[0068]结合第六方面，在第一种可能的实现方式中，所述第三处理模块还用于:
[0069]对所述DSC和/或所述LSC进行身份验证，并在验证通过后在所述DSC和/或所述LSC之间，建立经过所述回传网络的用于传输数据的安全隧道；以及
[0070]在业务层和身份层，对与所述DSC连接的所述EP和所述特定接入设备进行管理。
[0071]第七方面，本发明实施例提供的一种通信方法，该方法应用于包括MESH接入网、 蜂窝接入网、回传网络和核心网的通信系统中；
[0072]所述MESH接入网中的DSC通过所述回传网络，与所述核心网之间传输对应簇中与 EP相关的信息；其中，DSC与对应的簇中的每个EP连接；
[0073]所述蜂窝接入网中的LSC通过所述回传网络，与所述核心网之间传输与特定接入设备相关的信息；其中，所述特定接入设备是接入到与所述LSC连接的基站或AP的接入设备；
[0074]所述核心网中的NSC通过所述回传网络将收到的所述DSC和/或所述LSC的信息传输给所述核心网。
[0075]本发明实施例通过将传统MESH网络技术与蜂窝网络进行融合，提高MESH网络在可靠性，安全型，QoS保证方面性能和对移动性的支持。另一方面，蜂窝接入网通过与MESH 接入网的融合，进一步提高了蜂窝接入网的可靠性和频谱使用方面灵活性。通过将MESH接入网与蜂窝接入深度网融合，很好的弥补了纯MESH系统和纯蜂窝系统各自的性能短板。【附图说明】
[0076]图1A为【背景技术】中MESH网络结构示意图；
[0077]图1B为【背景技术】中蜂窝网结构示意图；
[0078]图2为本发明实施例一无线通信系统的结构示意图；
[0079]图3为本发明实施例二无线通信系统中MESH接入网的示意图；
[0080]图4为本发明实施例三无线通信系统中蜂窝接入网的示意图；
[0081]图5为本发明实施例四DSC的结构示意图；
[0082]图6为本发明实施例五LSC的结构示意图；
[0083]图7为本发明实施例六NSC的结构示意图；
[0084]图8为本发明实施例七DSC的结构示意图；
[0085]图9为本发明实施例八LSC的结构示意图；
[0086]图10为本发明实施例九NSC的结构示意图。【具体实施方式】
[0087]本发明实施例通信系统包括:MESH接入网、蜂窝接入网、回传网络和核心网；所述 MESH接入网通过所述回传网络，与所述核心网连接；所述蜂窝接入网通过所述回传网络， 与所述核心网连接。本发明实施例通过将传统MESH网络技术与蜂窝网络进行融合，提高MESH网络在可靠性，安全型，QoS保证方面性能和对移动性的支持。另一方面，蜂窝接入网通过与MESH接入网的融合，进一步提高了蜂窝接入网的可靠性和频谱使用方面灵活性。通过将MESH接入网与蜂窝接入深度网融合，很好的弥补了纯MESH系统和纯蜂窝系统各自的性能短板。
[0088]传统MESH网络支持空口多跳Mult1-hop和设备间通过空口直接通信等特性， 本发明实施例中的MESH接入网除了具有传统MESH网络的特性外，还具有自组织特性 (SelfOrganized)和无固定基础设施(Infrastructureless)的特性。
[0089]下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
[0090]如图2所示，本发明实施例一的无线通信系统包括:MESH接入网、蜂窝接入网、回传网络和核心网。
[0091]其中，所述MESH接入网通过所述回传网络，与所述核心网连接；所述蜂窝接入网通过所述回传网络，与所述核心网连接。
[0092]回传网络包括有线回传网络、无线回传网络和移动蜂窝回传网络。
[0093]核心网由各类专用和通用的服务器，数据中心，路由器等设备构成，负责对各类接入设备进行签约管理，用户身份验证，鉴权，策略控制，计费管理，业务管理方面功能。
[0094]MESH接入网主要为机器类接入设备(MTC)提供服务，其中与EndPoint可以绑定传感器类设备Sensor (例如，温度传感器，压力传感器，摄像头等)，也可以绑定执行设备 actuator (例如，加速器，制动器，转向器，机械臂等)，也可以绑定物理实体(例如，汽车，自行车，头盔，眼镜，智能手表，无人驾驶飞行器等)。
[0095]蜂窝接入网主要为传统手持或车载式接入设备(Device)或称为调制解调器 (Modem)提供接入服务，此外蜂窝接入网还可以为MESH接入网提供到核心网的信令与数据的回传服务。
[0096]在介绍具体系统架构前先介绍下图中的各接口:
[0097]Mel接口:DSC与NSC之间建立的接口。
[0098]Me2接口:DSC与DSC之间建立的接口。
[0099]Me3接口:DSC与EP (EndPoint，末端节点)之间建立的接口。
[0100]Me4接口:EP与EP间建立的接口。
[0101]C1接口:LSC与NSC之间建立的接口。
[0102]C2接口:LSC与基站间建立的接口。
[0103]C3接口:LSC与接入点AP间建立的接口。
[0104]C4接口:基站与Device (设备)间建立的几口。
[0105]C5接口:接入点AP与Device间建立的接口。
[0106]C6 接口:Device 与 Device 设备间接口。
[0107]In1:DSC与LSC之间建立的接口。
[0108]In2:LSC与LSC之间建立的接口。
[0109]其中，所述MESH接入网包括至少一个DSC和至少一个EP，所述蜂窝接入网包括至少一个LSC，还包括至少一个基站和/或至少一个AP，所述核心网中包括至少一个NSC。
[0110]下面分别介绍每个实体。
[0111]1、末端节点 EndPoint (EP):
[0112]EP是一个具有通信功能的模块，能够绑定到特定物理设备，例如各类传感器 sensor、执行器actuator、加速器、制动装置、机械臂、飞行器、汽车、自行车、安全头蓝、智能眼镜、智能手表等。根据绑定的特定物理设备不同，可以选择具有不同通信功能的EP。一般 EP是面向近距离(例如小于100m),低数据速率(例如低于1000bits/s)的通信场景。本发明实施例也同样适用远距离高速率的EP。
[0113]2、分布式服务中心 DistributeServiceCenter (DSC):
[0114]所述DSC，用于通过所述回传网络，与所述核心网之间传输对应簇中与EP相关的信息；其中，DSC与对应的簇中的每个EP连接。
[0115]在实施中，DSC与周围和DSC连接的EndPoints构成簇(Cluster)。
[0116]可选的，DSC还负责对簇进行管理和维护。
[0117]具体的，DSC对对应簇中的EP进行管理，并协调与其他相邻簇之间的通信，以及进行干扰管理。
[0118]若所述MESH接入网与其他无线网络共用无线资源，所述DSC还可以协调与相邻或同覆盖的异系统无线资源控制实体的干扰，以及与所述异系统进行跨系统通信。
[0119]比如DSC可以将分配用于“簇内通信”的无线资源的时间或频率信息通知周围的 DSC 或 LSC ;
[0120]相应的，周围DSC、LSC避免使用相同的时间或频率进行通信。
[0121]DSC还可以将自身或簇内EP测量到得干扰信息通知给周围DSC或LSC ;
[0122]相应的，周围DSC或LSC判断自身对其他簇或“本地接入网”通信造成干扰，则可以通过降低发射功率等方式，弱化干扰。
[0123]在业务层和簇成员管理方面:DSC负责参与对成员列表的维护，对簇成员身份验证，参与对EndPoint关联的设备类型和服务要求进行维护。
[0124]MESH接入网层面:DSC作为簇的控制点，还负责协调与其他相邻簇Cluster之间的通信，以及干扰管理。
[0125]在跨系统协同方面:对于MESH接入网与其他无线网络(例如蜂窝)共用无线资源情况下，DSC还负责协调与相邻或同覆盖的异系统无线资源控制实体进行干扰和跨系统通信(例如DSC负责协调基站进行干扰协调)。
[0126]3、本地服务中心 LocalServiceCenter (LSC):
[0127]所述LSC，用于通过所述回传网络，与所述核心网之间传输与特定接入设备相关的信息；其中，所述特定接入设备是接入到与所述LSC连接的基站或AP的接入设备。
[0128]可选的，LSC还对所述特定接入设备进行连接管理和传输管理。
[0129]具体的，所述传输管理包括下列管理中的部分或全部:
[0130]进行跨基站和/或跨AP的干扰管理；
[0131]与相邻或重叠覆盖的蜂窝本地接入网之间进行干扰协调或无线资源协调；
[0132]在多基站和/或多AP传输方式下进行无线资源配置和/或传输参数配置；
[0133]与相邻或重叠覆盖的MESH接入网之间进行无线资源协调。
[0134]例如:LSC可以将分配“本地接入网”通信的无线线资源通知周围的DSC或LSC ;
[0135]相应的，周围DSC，LSC避免使用相同的时间或频率资源通信。
[0136]LSC还可以根据本地接入网中AP，BS以及接入Device测量到得干扰信息通知给周围DSC或LSC ;
[0137]相应的，周围DSC或LSC判断自身对其他簇或“本地接入网”通信造成干扰，则可以通过降低发射功率等方式，弱化干扰。
[0138]在实施中，本发明实施例的蜂窝接入网有多个可相互交叠的蜂窝本地接入网构成。蜂窝本地接入网中的基站可以是各种类型的基站。
[0139]LSC与基站或接入点AP共同构成蜂窝本地接入网，其中如果蜂窝本地接入网由 LSC与基站共同构成，则负责为特定地理区域提供广域覆盖；如果蜂窝本地接入网由LSC与 AP共同构成，则负责为热点容量增强服务。蜂窝接入网有多个可相互交叠的蜂窝本地接入网构成。
[0140]4、基站(BS):
[0141]基站BS与LSC共同组成蜂窝本地接入网(宏网络层)，负责为特定地理区域提供广域覆盖服务。保证接入设备在移动过程中始终获得无缝的连接体验。
[0142]具体的，基站可以进行下列功能中的部分或全部:
[0143]负责对无线接入过程进行控制；
[0144]负责对物理层无线传输相关的基带处理功能；
[0145]为单小区传输，进行无线资源调度和传输参数配置；
[0146]通过广播信道，为广域覆盖下设备体统广播多播传输服务。
[0147]5、接入点 AP:
[0148]接入点AP与LSC共同组成蜂窝本地接入网(热点网络层)，负责为热点地区提供容量服务，从而为接入设备提供更高的数据传输速率。AP本身可以看成是功能和硬件能力进行裁剪的低成本基站。
[0149]具体的，AP可以进行下列功能中的部分或全部:
[0150]负责对无线接入过程进行控制。
[0151]负责对物理层无线传输相关的基带处理功能。
[0152]为单小区传输，进行无线资源调度和传输参数配置。
[0153]在无设备接入情况下，可进入静默模式从而降低耗电。
[0154]6、设备 Device:
[0155]Device可以是终端、Modem设备还可以是其他能够通过蜂窝接入网接入网络的设备。
[0156]可选的，Device本身还可以为MESH接入网成员提供到核心网或外部网络的中继服务。
[0157]可选的，本发明实施例的Device可以支持在高速情况下(例如，移动速度超过 500km/h)，接入蜂窝网(例如与基站天线直线距离超过1500m)，并且支持非常高的数据传输速率(例如数据传输速率大于lGbps)。
[0158]可选的，本发明实施例的Device可以通过系统广播信道接收广播服务信息。
[0159]可选的，本发明实施例的Device可以通过接入蜂窝网络获得数据传输服务。
[0160]可选的，本发明实施例的Device可以实现设备间进行直接通信。
[0161]7、网络服务中心 NetworkServiceCenter (NSC):
[0162]所述NSC，用于通过所述回传网络将收到的所述DSC和/或所述LSC的信息传输给所述核心网。
[0163]也就是说，在连接管理方面，NSC负责终结MESH接入网、蜂窝接入网到核心网的控制面连接。
[0164]可选的，网络层安全方面，NSC负责对DSC和LSC进行身份验证并建立安全隧道。
[0165]具体的，所述NSC可以对所述DSC和/或所述LSC进行身份验证，并在验证通过后在所述DSC和/或所述LSC之间，建立经过所述回传网络的用于传输数据的安全隧道。
[0166]比如NSC与DSC、LSC通过证书机制实现身份认证，并建立IPsec安全通道，保证 Mel和C1接口的安全性。
[0167]可选的，所述NSC还可以在业务层(Service)和身份层(identity)，对与所述DSC 连接的所述EP和所述特定接入设备进行管理。
[0168]可选的，负责对从MESH接入网和蜂窝接入网收到的控制面信令进行处理，包括 EP，Device的身份验证，对EP关联的设备类型和服务类型验证与激活过程，为Device设备激活到特定外部网络的会话等。
[0169]比如NSC负责对EP的状态信息进行管理，包括跟踪管理(EP当前接入的“簇”信息)，会话管理(例如EP当前激活的业务)，身份管理(例如EP签约的设备类型和服务类型)。
[0170]在实施中，NSC属于中心式控制单元，而LSC和DSC都属于分布式控制单元。
[0171]可选的，在管理方面，LSC和DSC负责对本地的，时延要求高的功能进行控制。而 NSC负责对全局性的，对时延要求不高，对安全性要求高的功能进行控制。
[0172]比如LSC负责“簇成员”管理，保存当前簇成员的信息。包括为簇成员分配临时标识，负责为簇内通信进行无线资源分配，以及对簇内空口帧格式、空口基本参数进行管理。
[0173]DSC负责对本地接入网进行管理，包括维护本地接入网AP，BS列表，建立维护与 AP，BS间可靠连接，可以为AP内通信或BS内通信进行无线资源的分配与协调，负责对从AP 和BS接入的Device的链接管理。DSC还可以控制AP和BS用户面数据转发路径选择，DSC 还可以对AP、BS在空口帧结构，帧配置参数，以及AP，BS在MAC层使用的传输方案，以及高层协议栈架构进行配置。
[0174]在实施中，核心网本身可以部署一个或多个NSC，且不同NSC之间相互平等。在接入网侧，由于接入网分布式的特点，LSC根据地理区域，以及覆盖或容量提升区域的类型进行部署，每个LSC区域由一个LSC进行控制，不同LSC之间也是相互平等的关系，且不存在层级关系(无论LSC控制宏基站还是LSC控制接入点)。
[0175]其中，MESH接入网网络中各簇之间能够相互交叠；
[0176]蜂窝接入网中各本地接入网之间能够相互交叠；
[0177]本地接入网与簇之间能够相互交叠。
[0178]可选的，所述MESH接入网和蜂窝接入网使用传统蜂窝的专用频率或其他公用公共频率。比如传统蜂窝系统采用专用频率，主用频率被分配给不同运营商，用于特定蜂窝系统，例如CDMS，WCDMA，LTE，TD-LTE采用的频率；除传统蜂窝系统采用的专用频率之外，由多个相同或不同制式无线通信系统共用的频率资源。
[0179]下面分别对每个网络进行具体介绍。
[0180]一、MESH接入网网络
[0181]如图3所示，MESH接入网由多个相互独立的簇(Cluster)构成，每个簇包括一个分布式服务器(DSC)和若干末端节点(EndPoint)。MESH接入网通过动态自组织方式组成网络，由距离相互靠近的设备动态组成网络，MESH接入网主要用于近距离通信场景，例如簇内DSC与EP之间的最大距离不超过50m或100m，此外DSC与EP之间的双向通信链路以及 EP之间的直接通信链路可以采用相同的物理层处理过程，从而降低EP实现复杂度和成本。
[0182]DSC负责对本Cluster内的EP进行管理，并为Cluster内EP与DSC之间通信，以及EP与EP之间通信分配传输资源。
[0183]此外DSC负责Cluster之间的干扰协调。DSC本身是一种角色与功能集合而非特定设备实体，DSC可以由硬件能力较强的特殊EP设备或Device设备充当。
[0184]在MESH接入网与蜂窝接入网共用频率情况下，DSC负责与相邻蜂窝接入网之间进行无线资源方面的协调。
[0185]在数据转发方面，具有回传网络接入能力的EP或DSC设备可以为MESH网络中的其他成员提供数据转发或中继(Relay)服务。DSC利用MESH接入网成员的数据转发服务建立与NSC之间的控制面Mel接口。DSC和EP可以利用MESH接入网成员的数据转发服务建立到外部网络的连接。
[0186]在数据路由方面，对于MESH网络数据需要路由到外部网络的情况，如果MESH接入网和外部网络(例如工业互联网或工厂本地网络)存在直接通道，则MESH接入网数据可以通过MESH接入网本地网关直接被转发到外部网络。如果MESH接入网与外部网络没有直接通道，则MESH接入网数据可以通过核心网数据转发功能被路由到外部网络。
[0187]二、蜂窝接入网
[0188]如图4所示，本发明实施例一个LSC与若干接入点AP构成蜂窝本地接入网(小网络部分)，负责对热点地区的容量增强，为接入终端提供高数据传输速率。一个LSC与若干基站BS构成的蜂窝本地接入网(宏网络部分)，负责提供广域无缝覆盖。蜂窝本地接入网之间可能存在交叠，蜂窝本地接入网与MESH接入网之间也可能存在交叠。对于重叠覆盖的 “LSC区域”，LSC之间通过互操作接口进行干扰协调和资源协调。
[0189]LSC负责对自身管理的蜂窝本地接入网内部的多AP和多基站传输模式下，进行无线资源分配和传输参数配置。在实施中，多AP和多基站传输可以针对特定Device (单播)， 也可以针对特定Device设备群组(组播)，还可以针对覆盖区域内的所有Device (广播)。 LSC负责为接入设备提供链接管理功能。
[0190]LSC负责相邻蜂窝本地接入网之间的干扰协调与无线资源协调，LSC之间通关建立In2接口实现对相关功能的信令交互。
[0191]在蜂窝接入网与MESH接入网共用频谱资源情况下，LSC负责与相邻的MESH网络中的DSC进行无线资源协调，LSC通过与DSC建立Ini接口实现对相关功能的信令交互。
[0192]基站和AP负责处理终端接入过程，以及与数据传输相关的物理层基带处理过程和高层用户面数据处理过程。基站和AP还可以在单基站和/或单AP传输情况下，为终端分配无线传输资源，以及配置传输参数。在多基站和/或多AP传输模式下，基站和AP根据从LSC获得的无线资源分配以及传输参数配置进行与接入设备间的数据发送或接收。
[0193]Device通过从蜂窝接入网获得的无线传输资源和传输参数配置，实现与一个或几个基站以AP的数据发送与接收。此外Device根据从蜂窝接入网获得的无线传输资源和传输参数配置实现Device之间的数据发送与接收。此外Device还可以为其他Device设备提供到蜂窝网络的中继(Relay)服务。Device还可以为MESH接入网提供到核心网的(Relay) 服务。
[0194]在用户面数据转发方面，支持接入点AP、基站BS和本地服务中心LSC的数据转发。 具体采用的用户面转发方式、设备与外部网络的连接关系以及接入设备当前采用的传输方式有关。
[0195]三、核心网
[0196]核心网由NSC(NetworkServiceCenter)与一系列服务器(Server)、数据中心 (DataCenter)、网关(gateway)以及路由器(Router)构成。
[0197]其中，NSC (NetworkServiceCenter)是一种特殊的服务器，负责终结接入网的Mel 和Cl接口。NSC负责对发起接口建立请求的DSC和LSC进行设备身份验证，并与通过设备身份验证的DSC、LSC建立安全的端到端传输隧道。
[0198]可选的，核心网负责的签约管理，安全，策略控制，计费，业务管理等一些列功能，通过网络功能虚拟化(NFV)功能灵活配置在不同的服务器(Server)和数据中心 (DataCenter)上，从而最大程度的优化核心网硬件资源的利用效率。
[0199]如图5所示，本发明实施例四的DSC包括:[〇2〇〇] 第一传输模块500,用于发送或接收与EP相关的信息；
[0201]第一处理模块501，用于控制所述第一传输模块500通过所述回传网络，与所述核心网之间传输对应簇中与EP相关的信息；
[0202]其中，DSC对应至少一个簇，所述DSC对应的簇中的每个EP与所述DSC连接。
[0203]可选的，所述第一处理模块501还用于:
[0204]对对应簇中的EP进行管理，并协调与其他相邻簇之间的通信，以及进行干扰管理。
[0205]可选的，所述第一处理模块501还用于:
[0206]若所述MESH接入网与其他无线网络共用无线资源，协调与相邻或同覆盖的异系统无线资源控制实体的干扰，以及与所述异系统进行跨系统通信。
[0207]如图6所示，本发明实施例五的LSC包括:
[0208]第二传输模块600,用于发送或接收与特定接入设备相关的信息；
[0209]第二处理模块601，用于控制所述第二传输模块600通过回传网络，与核心网之间传输与特定接入设备相关的信息；
[0210]其中，所述特定接入设备是接入到与所述LSC连接的基站或AP的接入设备。
[0211]可选的，所述第二处理模块601还用于:
[0212]对所述特定接入设备进行连接管理和传输管理。
[0213]可选的，所述传输管理包括下列管理中的部分或全部:
[0214]进行跨基站和/或跨AP的干扰管理；
[0215]与相邻或重叠覆盖的蜂窝本地接入网之间进行干扰协调或无线资源协调；
[0216]在多基站和/或多AP传输方式下进行无线资源配置和/或传输参数配置；
[0217]与相邻或重叠覆盖的MESH接入网之间进行无线资源协调。
[0218]如图7所示，本发明实施例六的NSC包括:
[0219]第三传输模块700,用于通过回传网络接收来自MESH接入网中的DSC的信息，以及通过回传网络接收来自蜂窝接入网中的LSC的信息；
[0220]第三处理模块701，用于将所述第三传输模块700接收到的来自所述DSC的信息传输给所述核心网，以及将所述第三传输模块700接收到的来自所述LSC的信息传输给所述核心网。
[0221]可选的，所述第三处理模块701还用于:
[0222]对所述DSC和/或所述LSC进行身份验证，并在验证通过后在所述DSC和/或所述LSC之间，建立经过所述回传网络的用于传输数据的安全隧道；以及
[0223]在业务层和身份层，对与所述DSC连接的所述EP和所述特定接入设备进行管理。
[0224]如图8所示，本发明实施例七的DSC包括:
[0225]处理器801，用于读取存储器804中的程序，执行下列过程:
[0226]控制收发机802通过所述回传网络，与所述核心网之间传输对应簇中与EP相关的信息；其中，DSC对应至少一个簇，所述DSC对应的簇中的每个EP与所述DSC连接；
[0227]收发机802,用于在处理器801的控制下发送或接收与EP相关的信息。
[0228]可选的，所述处理器801还用于:
[0229]对对应簇中的EP进行管理，并协调与其他相邻簇之间的通信，以及进行干扰管理。
[0230]可选的，所述处理器801还用于:
[0231]若所述MESH接入网与其他无线网络共用无线资源，协调与相邻或同覆盖的异系统无线资源控制实体的干扰，以及与所述异系统进行跨系统通信。
[0232]在图8中，总线架构(用总线800来代表)，总线800可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线800将包括由处理器801代表的一个或多个处理器和存储器804代表的存储器的各种电路链接在一起。总线800还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口 803在总线800和收发机802之间提供接口。收发机802可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器801处理的数据通过天线805在无线介质上进行传输，进一步，天线 805还接收数据并将数据传送给处理器801。
[0233]处理器801负责管理总线800和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，夕卜围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器804可以被用于存储处理器801 在执行操作时所使用的数据。
[0234]可选的，处理器801可以是CPU(中央处埋器)、ASIC(Applicat1n Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field — Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)。
[0235]如图9所示，本发明实施例八的LSC包括:
[0236]处理器901，用于读取存储器904中的程序，执行下列过程:
[0237]控制收发机902通过回传网络，与核心网之间传输与特定接入设备相关的信息； 其中，所述特定接入设备是接入到与所述LSC连接的基站或AP的接入设备；
[0238]收发机902,用于在处理器901的控制下发送或接收与特定接入设备相关的信息。
[0239]可选的，所述第二处理模块601还用于:
[0240]对所述特定接入设备进行连接管理和传输管理。
[0241]可选的，所述传输管理包括下列管理中的部分或全部:
[0242]进行跨基站和/或跨AP的干扰管理；
[0243]与相邻或重叠覆盖的蜂窝本地接入网之间进行干扰协调或无线资源协调；
[0244]在多基站和/或多AP传输方式下进行无线资源配置和/或传输参数配置；
[0245]与相邻或重叠覆盖的MESH接入网之间进行无线资源协调。
[0246]在图9中，总线架构(用总线900来代表)，总线900可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线900将包括由处理器901代表的一个或多个处理器和存储器904代表的存储器的各种电路链接在一起。总线900还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口 903在总线900和收发机902之间提供接口。收发机902可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器901处理的数据通过天线905在无线介质上进行传输，进一步，天线 905还接收数据并将数据传送给处理器901。
[0247]处理器901负责管理总线900和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，夕卜围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器904可以被用于存储处理器901 在执行操作时所使用的数据。
[0248]可选的，处理器 901 可以是 CPU、ASIC、FPGASCPLD。
[0249]如图10所示，本发明实施例九的NSC包括:
[0250]处理器1001，用于读取存储器1004中的程序，执行下列过程:
[0251]控制收发机1002通过回传网络接收来自MESH接入网中的DSC的信息，以及控制收发机1002通过回传网络接收来自蜂窝接入网中的LSC的信息；控制收发机1002将收到的来自所述DSC的信息传输给所述核心网，以及控制收发机1002将收到的来自所述LSC的信息传输给所述核心网。
[0252]收发机1002,用于在处理器1001的控制下接收和发送数据。
[0253]可选的，所述处理器1001还用于:
[0254]对所述DSC和/或所述LSC进行身份验证，并在验证通过后在所述DSC和/或所述LSC之间，建立经过所述回传网络的用于传输数据的安全隧道；以及
[0255]在业务层和身份层，对与所述DSC连接的所述EP和所述特定接入设备进行管理。
[0256]在图10中，总线架构(用总线1000来代表)，总线1000可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线1000将包括由处理器1001代表的一个或多个处理器和存储器1004代表的存储器的各种电路链接在一起。总线1000还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口 1003在总线1000和收发机1002之间提供接口。收发机1002可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器1001处理的数据通过天线1005在无线介质上进行传输， 进一步，天线1005还接收数据并将数据传送给处理器1001。
[0257]处理器1001负责管理总线1000和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器1004可以被用于存储处理器 1001在执行操作时所使用的数据。
[0258]可选的，处理器 1001 可以是 CPU、ASIC、FPGASCPLD。
[0259]本发明实施例还提供了一种进行通信的方法，该方法应用于包括MESH接入网、蜂窝接入网、回传网络和核心网的通信系统中；
[0260]所述MESH接入网中的DSC通过所述回传网络，与所述核心网之间传输对应簇中与 EP相关的信息；其中，DSC与对应的簇中的每个EP连接；
[0261]所述蜂窝接入网中的LSC通过所述回传网络，与所述核心网之间传输与特定接入设备相关的信息；其中，所述特定接入设备是接入到与所述LSC连接的基站或AP的接入设备；
[0262]所述核心网中的NSC通过所述回传网络将收到的所述DSC和/或所述LSC的信息传输给所述核心网。
[0263]从上述内容可以看出:本发明实施例通过将传统MESH网络技术与蜂窝网络进行融合，提高MESH网络在可靠性，安全型，QoS保证方面性能和对移动性的支持。另一方面， 蜂窝接入网通过与MESH接入网的融合，进一步提高了蜂窝接入网的可靠性和频谱使用方面灵活性。通过将MESH接入网与蜂窝接入深度网融合，很好的弥补了纯MESH系统和纯蜂窝系统各自的性能短板。
[0264]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种通信系统，其特征在于，该通信系统包括:自组织MESH接入网、蜂窝接入网、回 传网络和核心网；所述MESH接入网通过所述回传网络，与所述核心网连接；所述蜂窝接入网通过所述回 传网络，与所述核心网连接。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述MESH接入网包括多个簇，每个所述簇包 括至少一个分布式服务中心DSC和至少一个末端节点EP，所述蜂窝接入网包括多个本地接 入网，每个所述本地接入网包括至少一个本地服务中心LSC，还包括至少一个基站和/或至 少一个接入点AP，所述核心网中包括至少一个网络服务中心NSC ;所述DSC，用于通过所述回传网络，与所述核心网之间传输对应簇中与EP相关的信息； 其中，DSC与对应的簇中的每个EP连接；所述LSC，用于通过所述回传网络，与所述核心网之间传输与特定接入设备相关的信 息；其中，所述特定接入设备是接入到与所述LSC连接的基站或AP的接入设备；所述NSC，用于通过所述回传网络将收到的所述DSC和/或所述LSC的信息传输给所述 核心网。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，簇之间能够相互交叠，且本地接入网之间能 够相互交叠，且本地接入网与簇之间能够相互交叠。4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述MESH接入网和蜂窝接入网使用传统蜂 窝的专用频率或其他公用公共频率。5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述DSC还用于:对对应簇中的EP进行管理，并协调与其他相邻簇之间的通信，以及进行干扰管理。6.如权利要求2?5任一所述的系统，其特征在于，所述DSC还用于:若所述MESH接入网与其他无线网络共用无线资源，协调与相邻或同覆盖的异系统无 线资源控制实体的干扰，以及与所述异系统进行跨系统通信。7.如权利要求2?5任一所述的系统，其特征在于，所述LSC还用于:对所述特定接入设备进行连接管理和传输管理。8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述传输管理包括下列管理中的部分或全 部:进行跨基站和/或跨AP的干扰管理；与相邻或重叠覆盖的蜂窝本地接入网之间进行干扰协调或无线资源协调；在多基站和/或多AP传输方式下进行无线资源配置和/或传输参数配置；与相邻或重叠覆盖的MESH接入网之间进行无线资源协调。9.如权利要求2?5任一所述的系统，其特征在于，所述NSC还用于:对所述DSC和/或所述LSC进行身份验证，并在验证通过后在所述DSC和/或所述LSC 之间，建立经过所述回传网络的用于传输数据的安全隧道；以及在业务层和身份层，对与所述DSC连接的所述EP和所述特定接入设备进行管理。10.—种MESH接入网，其特征在于，该MESH接入网包括:多个簇，每个所述簇包括至少 一个DSC和至少一个EP ;所述DSC，用于通过回传网络，与核心网之间传输对应簇中与EP相关的信息；其中，DSC 与对应的簇中的每个EP连接。11.如权利要求10所述的MESH接入网，其特征在于，簇之间能够相互交叠。12.如权利要求10所述的MESH接入网，其特征在于，所述DSC还用于:对对应簇中的EP进行管理，并协调与其他相邻簇之间的通信，以及进行干扰管理。13.如权利要求10?12任一所述的MESH接入网，其特征在于，所述DSC还用于: 若所述MESH接入网与其他无线网络共用无线资源，协调与相邻或同覆盖的异系统无线资源控制实体的干扰，以及与所述异系统进行跨系统通信。14.一种蜂窝接入网，其特征在于，该蜂窝接入网包括:多个本地接入网，每个所述本 地接入网包括至少一个LSC，还包括至少一个基站和/或至少一个AP ;所述LSC，用于通过回传网络，与所述核心网之间传输与特定接入设备相关的信息；其 中，所述特定接入设备是接入到与所述LSC连接的基站或AP的接入设备。15.如权利要求14所述的蜂窝接入网，其特征在于，所述LSC还用于:对所述特定接入设备进行连接管理和传输管理。16.如权利要求15所述的蜂窝接入网，其特征在于，所述传输管理包括下列管理中的 部分或全部:进行跨基站和/或跨AP的干扰管理；与相邻或重叠覆盖的蜂窝本地接入网之间进行干扰协调或无线资源协调；在多基站和/或多AP传输方式下进行无线资源配置和/或传输参数配置；与相邻或重叠覆盖的MESH接入网之间进行无线资源协调。17.—种DSC，其特征在于，该DSC包括:第一传输模块，用于发送或接收与EP相关的信息；第一处理模块，用于控制所述第一传输模块通过所述回传网络，与所述核心网之间传 输对应簇中与EP相关的信息；其中，DSC对应至少一个簇，所述DSC对应的簇中的每个EP与所述DSC连接。18.如权利要求17所述的DSC，其特征在于，所述第一处理模块还用于:对对应簇中的EP进行管理，并协调与其他相邻簇之间的通信，以及进行干扰管理。19.如权利要求17或18所述的DSC，其特征在于，所述第一处理模块还用于:若所述MESH接入网与其他无线网络共用无线资源，协调与相邻或同覆盖的异系统无线资源控制实体的干扰，以及与所述异系统进行跨系统通信。20.—种LSC，其特征在于，该LSC包括:第二传输模块，用于发送或接收与特定接入设备相关的信息；第二处理模块，用于控制所述第二传输模块通过回传网络，与核心网之间传输与特定 接入设备相关的信息；其中，所述特定接入设备是接入到与所述LSC连接的基站或AP的接入设备。21.如权利要求20所述的LSC，其特征在于，所述第二处理模块还用于:对所述特定接入设备进行连接管理和传输管理。22.如权利要求21所述的LSC，其特征在于，所述传输管理包括下列管理中的部分或全 部:进行跨基站和/或跨AP的干扰管理；与相邻或重叠覆盖的蜂窝本地接入网之间进行干扰协调或无线资源协调；在多基站和/或多AP传输方式下进行无线资源配置和/或传输参数配置；与相邻或重叠覆盖的MESH接入网之间进行无线资源协调。23.—种NSC，其特征在于，该NSC包括:第三传输模块，用于通过回传网络接收来自MESH接入网中的DSC的信息，以及通过回 传网络接收来自蜂窝接入网中的LSC的信息；第三处理模块，用于将所述第三传输模块接收到的来自所述DSC的信息传输给所述核 心网，以及将所述第三传输模块接收到的来自所述LSC的信息传输给所述核心网。24.如权利要求23所述的NSC，其特征在于，所述第三处理模块还用于:对所述DSC和/或所述LSC进行身份验证，并在验证通过后在所述DSC和/或所述LSC 之间，建立经过所述回传网络的用于传输数据的安全隧道；以及在业务层和身份层，对与所述DSC连接的所述EP和所述特定接入设备进行管理。25.—种通信方法，其特征在于，该方法应用于包括MESH接入网、蜂窝接入网、回传网 络和核心网的通信系统中；所述MESH接入网中的DSC通过所述回传网络，与所述核心网之间传输对应簇中与EP 相关的信息；其中，DSC与对应的簇中的每个EP连接；所述蜂窝接入网中的LSC通过所述回传网络，与所述核心网之间传输与特定接入设备 相关的信息；其中，所述特定接入设备是接入到与所述LSC连接的基站或AP的接入设备；所述核心网中的NSC通过所述回传网络将收到的所述DSC和/或所述LSC的信息传输 给所述核心网。
【文档编号】H04W84/04GK105992398SQ201510098536
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年3月5日
【发明人】焦斌, 谌丽, 秦飞
【申请人】电信科学技术研究院