专利名称：Femto基站的数据传输方法及装置、Femto基站的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线网络通信技术领域，尤其涉及一种Femto基站的数据传输方法、一种Femto基站的数据传输装置以及一种Femto基站。
背景技术：
为了解决无线通信系统室内覆盖不到位和增加覆盖容量问题，特别是在3G建设中，为室内覆盖提供高速可靠的语音及数据业务，一种面向家庭和企业环境的家庭基站或企业基站应运而生。这种类型的基站基于IP架构，依托现有的DSL(Digital SubscriberLine，数字用户专线)、cable (电缆)或光纤等宽带手段接入移动运营商的网络。如图1所示为现有Femto基站网络传输拓扑图，Femto基站在收到UE (用户设备，如手机、数据卡等)的业务请求后，把信令和数据转化成基于IP的传输格式，通过DSL、光纤或电视电缆发送至Ij Internet,并由Internet把这些数据发送到(安全)网关，(安全)网关可以使用基于IP的SIP (Session Initiation Protocol,会话发起协议)网络把这些数据发送到IMS (IPMultimedia Subsystem, IP 多媒体系统)核心网；也可以通过 ATM (Asynchronous TransferMode，异步传输模式)网络把这些数据发送到传统的3G核心网，最后经由各核心网把业务数据送到internet、PSTN(公共交换电话网)或ISDN(综合业务数字网)。在现网中，从网关到核心网，基本上都是走的ATM网络。在上述的网络拓扑下，Femto基站在对业务进行传输时，统一把业务数据发送给网关，并经由网关发往核心网。而业务数据分为CS(电路域)数据和PS(分组域)数据，电路域数据主要指各速率的语音电话和64kbit/s的视频电话，分组域数据主要指各速率的基于IP的网络应用业务，如FTP下载、在线视频、在线聊天等。由于电路域的语音数据对实时性及可靠性要求很高，现阶段一般都是无条件地把电路域数据从Femto基站传送到网关，并由网关把电路域数据发送到核心网。但是如果把分组域的数据也无条件地从Femto基站经网关发送到核心网，会有如下缺点:一、Femto基站数量众多，把全部的分组域数据无条件通过网关送入核心网，会造成核心网(如3G核心网中主要是GPRS服务支持节点SGSN和网关GPRS支持节点GGSN这两个节点设备)要处理大量的数据，这势必加重核心网的负荷，甚至造成数据拥塞，耗费大量的能源。而运营商为缓解这种局面，也势必会对核心网扩容，导致高成本投入；二、所有分组域数据经由网关送入核心网，在基于流量计费的模式中，会给用户带来高额的流量费用，这势必限制了用户对3G业务的体验，也不利于3G网络和WIFI网络的竞争。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种Femto基站的数据传输方法及装置、Femto基站，能够缓减核心网的负荷和降低用户的流量费用。—种Femto基站的数据传输方法,包括以下步骤:
Femto基站启动后，定时监测公网的网络状态；用户与核心网交互业务信令时，Femto基站接收核心网通过网关发送的相应信令，并提取该相应信令中业务的参数；根据所述业务的参数计算分组域业务所需的QoS ；对所述分组域业务所需的QoS和定时监测的公网的网络状态进行比较计算，判断当前公网的网络是否满足所述分组域业务所需的QoS ；若是，提取分组域数据并将所述分组域数据直接传往公网；若否，将电路域数据或分组域数据进行封装后通过网关传输到核心网。一种Femto基站的数据传输装置，包括:公网网络监测模块，用于从Femto基站启动开始后定时监测公网的网络状态，并向数据传输通道选择模块定时发送所述公网的网络状态；信令处理模块，用于处理3GPP规定的用户与核心网之间所有业务信令，当核心网通过网关向Femto基站发送相应信令建立业务时，提取该相应信令中业务的参数并提交给无线资源管理模块；与所述信令处理模块相连接的无线资源管理模块，用于根据所述业务的参数计算分组域业务所需的QoS ；与所述无线资源管理模块、公网网络监测模块分别相连接的数据传输通道选择模块，用于对接收的所述分组域业务所需的QoS和定时发送的公网的网络状态进行比较计算，判断当前公网的网络是否满足所述分组域业务所需的QoS ；与所述数据传输通道选择模块相连接的公网传输模块，用于当所述当前公网的网络满足所述分组域业务所需的QoS时，提取分组域数据并将所述分组域数据直接传往公网；与所述数据传输通道选择模块相连接的核心网传输模块，用于当所述当前公网的网络不满足所述分组域业务所需的QoS时，将电路域数据或分组域数据进行封装后通过网关传输到核心网。另外本发明还提供一种Femto基站，包括上述的Femto基站的数据传输装置。通过以上方案可以看出，本发明的一种Femto基站的数据传输方法及装置、Femto基站，把移动通信中分组域的数据在Femto基站端进行选择性的传输，这种数据传输方式能够减少核心网分组域数据处理的压力，直接降低了核心网的能耗和扩容成本；另外本发明的Femto基站的数据传输方法及装置、Femto基站在不影响用户的前提下，保证了数据传输的QoS，在提高用户感受度的同时也可以降低用户的数据流量的资费；而且通过本发明的数据传输方式可以有效减少对传统布网方式的完全依赖，为用户提供了更高速的数据业务和更可靠的服务，具有较好的市场前景。
图1为现有Femto基站网络传输拓扑图；图2为本发明的Femto基站的数据传输方法的流程示意图；图3为实施例二中的Femto基站的数据传输装置的结构示意图；图4为实施例三中的Femto基站的数据传输装置的结构示意图。
具体实施例方式本发明提供一种Femto基站的数据传输方法及装置、Femto基站，能够解决现有技术中核心网的负荷和用户的流量费用较高的问题。通过背景技术部分的描述已经知道上述问题都是由于所有分组域数据都经由网关送入核心网、核心网要处理大量的数据所造成的，因此如果有一种数据传输方法，可以把移动通信中分组域的数据在Femto基站端进行选择性传输，必然可以解决上述问题并为用户提供更可靠的服务。下面结合附图详细描述本发明的实施例。实施例一一种Femto基站的数据传输方法，如图2所示，包括以下步骤:步骤SI,Femto基站启动后，使用特定手段(如ping命令等)定时监测Internet公网的网络状态，并定时发送监测到的结果。网络状态代表当前网络的质量和性能，如最大时延、平均时延、丢包率、生存时间等。步骤S2，用户(UE)与核心网交互业务信令，具体过程为:用户发起业务，与Femto基站进行通信时，信令通过L1、L2和其他相关信令处理单元的处理，与核心网建立无线承载的连接和Iu连接，并完成3GPP定义的相关直传信令的交互。上述的LI指物理层，即为3GPP协议规定的层1，负责对物理层的数据处理；L2为HXP/RLC/MAC层，是3GPP规定的层2，负责对MAC层和RLC层的数据进行处理，对分组域的数据进行HXP的处理。核心网通过网关向Femto基站发送相应信令(在3G网络中发送RAB (RadioAccessBearer,用户平面的承载)Assignment request信令；在LTE网络中发送E-RAB SetupRequest信令)建立业务，Femto基站接收核心网通过网关发送过来的相应信令,并提取该信令中业务的所有参数。步骤S3，根据步骤S2中提取的业务的参数计算分组域业务所需的QoS(Qualityof Service，服务质量)。该过程具体可以包括如下步骤:若在3G网络中，根据所述业务的参数中的RAB ID参数判断用户当前业务是否是分组域(PS)业务，如果是分组域业务，则通过Traffic Class参数判断出业务类别(包括背景类、交互类、流类、会话类)，并根据业务类别的不同，计算出各不同业务类别所需的QoS，同时完成接入控制及相应无线资源的分配(如扩频码，信道化码，上行扰码等)；若在4G LTE网络中，所有业务都走分组域，则无需判断业务类别，因此可直接通过所述业务的参数中的QCI (QoS Class Identifier, QoS类别标示)这个参数提取相应的业务所需的QoS，同时完成接入控制及相应无线资源的分配。需要说明的是，所述业务所需的QoS包括:最大比特率、最小保障速率、最大允许时延、业务优先级、对称性指示、SDU错误率等。步骤S4，对步骤S3中得到的所述分组域业务所需的QoS和步骤SI中定时监测的公网的网络状态进行比较计算，判断当前公网的网络是否能够满足所述分组域业务所需的QoS，若是则进入步骤S5 ;若否则进入步骤S6。步骤S5，提取分组域数据并将所述分组域数据直接传往公网。该过程具体可以包括如下:提取用户发送的F1DU (Protocol Data Unit,协议数据单元)数据并在IP包中加入用户的特定的标签信息(如基站本身的IP，为每个用户映射的内网IP)，加密后直接发送到Internet公网中。
步骤S6，将电路域数据或分组域数据进行封装后通过网关传输到核心网。该过程具体可以包括如下:按照3GPP协议的规定，将电路域数据封装RTP和IUUP协议的包头，将分组域数据封装GTP和IUUP协议的包头，并通过网关传输到核心网。L1、L2和相关信令处理单元完成用户和核心网间一次业务中剩余所有信令的处理和交互后，用户正式开始启动传输业务数据，具体过程如下:用户发送的业务数据，经L1、L2的处理，使用步骤S5或步骤S6的路径，将数据发送到公网或核心网。当数据被切换到从公网传输时，与核心网的链路上就没有数据传输，而核心网在一定时间内检测不到数据，就有可能会断掉与用户的连接。因此为了不断掉连接，同时为重新切换回去提供数据通路，有必要对用户与核心网之间的链路进行维持。本发明采用定时发送极少数据量间接传输到核心网的方法来进行链路维持，即在提取分组域数据并将所述分组域数据直接传往公网之后，根据用户信息对该用户和核心网之间的链路进行维持，该维持的过程具体包括:每隔一个预定时间模拟用户PDU数据(如I个ping包)发送给核心网，所述预定时间根据用户与核心网间最大允许无数据交互的时间来确定。另外，本发明的方法具有自适性的特性，可以通过实时监控传输通道的链路性能以实现自适应的传输切换，通过如下步骤实现:接收定时发送的公网网络状态信息，根据之前保存的用户业务参数为每个激活用户重新判断当前公网的网络是否满足所述分组域业务所需的QoS，并根据判断结果自动切换分组域数据在公网和核心网间传输的方向。即如果重新判断的结果和之前用户的传输方向不一致，则切换传输通道；如果一致，则维持原来的传输通道。由上述的自适应特性所带来的本发明的具体实现特点如下:当internet的网络状态(包括时延和带宽等参数)满足用户分组域业务传输的QoS的保障需求时,数据经Femto基站后直接接入internet传输；当internet的网络状态不能够满足用户分组域业务传输QoS的保障需求时，则数据经Femto基站、网关后发送至核心网；当internet的网络状态恶化,不再能够满足特定用户当前的传输需求时，自动把正在internet上传输的相应用户的数据切换到经网关到核心网的传输通道上；当internet的网络状态改善，即由不能满足改善成能够满足特定用户当前的传输需求时，自动把在从网关到核心网的传输通道上传输数据的特定用户切换到直接接入internet的传输通道。本发明的Femto基站的数据传输方法，把移动通信中分组域的数据在Femto基站端进行选择性的传输，即根据用户分组域业务类型的不同QoS需求来计算当前公网网络性能是否能满足业务传输的需要，如果满足则在公网传输业务，如果不满足则通过核心网传输业务；这种数据传输方式能够减少核心网分组域数据处理的压力，直接降低了核心网的能耗和扩容成本；另外本发明的方法在不影响用户的前提下，保证了数据传输的QoS，在提高用户感受度的同时也可以降低用户的数据流量的资费；而且通过本发明的数据传输方式可以减少对传统布网方式的完全依赖，为用户提供了更高速的数据业务和更可靠的服务，具有较好的市场前景。实施例二与实施例一中的一种Femto基站的数据传输方法相对应的，本发明还提供一种Femto基站的数据传输装置，如图3所示，包括公网网络监测模块，用于从Femto基站启动开始后定时监测公网的网络状态，并向数据传输通道选择模块定时发送监测到的公网的网络状态；信令处理模块，用于处理3GPP规定的用户与核心网之间所有业务信令，当核心网通过网关向Femto基站发送相应信令建立业务时，提取该相应信令中业务的参数并提交给无线资源管理模块；与所述信令处理模块相连接的无线资源管理模块，用于对无线资源进行管理，为用户分配无线资源，根据所述业务的参数计算分组域业务所需的QoS ；与所述无线资源管理模块、公网网络监测模块分别相连接的数据传输通道选择模块，用于对接收的所述分组域业务所需的QoS和定时发送的公网的网络状态进行比较计算，判断当前公网的网络是否满足所述分组域业务所需的QoS ；与所述数据传输通道选择模块相连接的公网传输模块，用于当所述当前公网的网络满足所述分组域业务所需的QoS时，提取分组域数据并将所述分组域数据直接传往公网；与所述数据传输通道选择模块相连接的核心网传输模块，用于当所述当前公网的网络不满足所述分组域业务所需的QoS时，将电路域数据或分组域数据进行封装后通过网关传输到核心网。本发明的Femto基站的数据传输装置，把移动通信中分组域的数据在Femto基站端进行选择性的传输，即根据用户分组域业务类型的不同QoS需求来计算当前公网网络性能是否能满足业务传输的需要，如果满足则在公网传输业务，如果不满足则通过核心网传输业务；这种数据传输方式能够减少核心网分组域数据处理的压力，直接降低了核心网的能耗和扩容成本；另外本发明的Femto基站的数据传输装置在不影响用户的前提下，保证了数据传输的QoS，在提高用户感受度的同时也可以降低用户的数据流量的资费；而且通过本发明的这种数据传输方式可以有效减少对传统布网方式的完全依赖，为用户提供了更高速的数据业务和更可靠的服务，具有较好的市场前景。实施例三当数据被切换到从公网传输时，与核心网的链路上就没有数据传输，而核心网在一定时间内检测不到数据，就有可能会断掉与用户的连接。因此为了不断掉连接，同时为重新切换回去提供数据通路，有必要对用户与核心网之间的链路进行维持。作为一个较好的实施例，本发明采用定时发送极少数据量间接传输到核心网的方法来进行链路维持，即在提取分组域数据并将所述分组域数据直接传往公网之后，根据用户信息对该用户和核心网之间的链路进行维持，为此本发明的Femto基站的数据传输装置除了包括实施例二中的所有模块之外，如图4所示，还可以包括与所述数据传输通道选择模块、核心网传输模块分别相连接的链路维持模块，用于当所述当前公网的网络满足所述分组域业务所需的QoS时，根据所述数据传输通道选择模块发送的用户信息，每隔预定时间模拟用户PDU数据(如I个Ping包)发送给所述核心网传输模块,再由核心网传输模块将这些少量的数据传送到核心网中。需要说明的是:所述预定时间根据用户与核心网间最大允许无数据交互的时间来确定。优选的，所述数据传输通道选择模块可以接收所述公网网络监测模块定时发送的公网网络状态信息，并根据之前保存的用户业务参数为每个激活用户重新判断当前公网的网络是否满足所述分组域业务所需的QoS。可见本发明的Femto基站具有自适应的特性，因为可以通过实时监控传输通道的链路性能以实现自适应的传输切换，如果重新判断的结果和之前用户的传输方向不一致，则切换传输通道；如果一致，则维持原来的传输通道。如图4所示，本发明的Femto基站的数据传输装置还可以包括依次连接的物理层、roCP/RLC/MAC层，所述roCP/RLC/MAC层还分别与所述信令处理模块、数据传输通道选择模块相连接。所述物理层用于当用户发起业务与Femto基站通信时，按照3GPP协议对物理层的数据进行处理；所述roCP/RLC/MAC层用于按照3GPP协议对MAC层和RLC层的数据进行处理，对分组域的数据进行HXP的处理。本发明的Femto基站的数据传输装置能够应用于GSM制式、TD-SCDMA制式、WCDMA制式、CDMA2000制式或LTE制式的Femto基站中。实施例四作为一个较好的实施例，本发明还提供一种Femto基站，其包括了上述实施例二或实施例三中的Femto基站的数据传输装置。以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
权利要求
1.一种Femto基站的数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤: Femto基站启动后，定时监测公网的网络状态； 用户与核心网交互业务信令时，Femto基站接收核心网通过网关发送的相应信令，并提取该相应信令中业务的参数； 根据所述业务的参数计算分组域业务所需的QoS ； 对所述分组域业务所需的QoS和定时监测的公网的网络状态进行比较计算，判断当前公网的网络是否满足所述分组域业务所需的QoS ； 若是，提取分组域数据并将所述分组域数据直接传往公网； 若否，将电路域数据或分组域数据进行封装后通过网关传输到核心网。
2.根据权利要求1所述的Femto基站的数据传输方法，其特征在于，在提取分组域数据并将所述分组域数据直接传往公网之后，还包括步骤:根据用户信息对该用户和核心网之间的链路进行维持，该维持的过程具体包括:每隔预定时间模拟用户PDU数据发送给核心网，所述预定时间根据用户与核心网间最大允许无数据交互的时间来确定。
3.根据权利要求2所述的Femto基站的数据传输方法，其特征在于，还包括步骤:接收定时发送的公网网络状态信息，根据之前保存的用户业务参数为每个激活用户重新判断当前公网的网络是否满足所述分组域业务所需的QoS，并根据判断结果自动切换分组域数据在公网和核心网间传输的方向。
4.根据权利要求1或2或3所述的Femto基站的数据传输方法，其特征在于，所述根据所述业务的参数计 算分组域业务所需的QoS的过程具体包括: 在3G网络中，根据所述业务的参数中的RAB ID参数判断用户当前业务是否是分组域业务，如果是分组域业务则判断出业务类别，并计算出各业务类别所需的QoS ； 或 在4G LTE网络中，根据所述业务的参数中的QCI参数提取业务所需的QoS ； 所述业务所需的QoS包括:最大比特率、最小保障速率、最大允许时延、业务优先级、对称性指示、SDU错误率。
5.根据权利要求4所述的Femto基站的数据传输方法，其特征在于: 所述提取分组域数据并将所述分组域数据直接传往公网的过程具体包括:提取用户发送的PDU数据并在IP包中加入用户的标签信息，加密后直接发送到公网中； 所述将电路域数据或分组域数据进行封装后通过网关传输到核心网的过程具体包括:按照3GPP协议的规定，将电路域数据封装RTP和IUUP协议的包头，将分组域数据封装GTP和IUUP协议的包头，并通过网关传输到核心网。
6.一种Femto基站的数据传输装置，其特征在于，包括: 公网网络监测模块，用于从Femto基站启动开始后定时监测公网的网络状态，并向数据传输通道选择模块定时发送所述公网的网络状态； 信令处理模块，用于处理3GPP规定的用户与核心网之间所有业务信令，当核心网通过网关向Femto基站发送相应信令建立业务时，提取该相应信令中业务的参数并提交给无线资源管理模块； 与所述信令处理模块相连接的无线资源管理模块，用于根据所述业务的参数计算分组域业务所需的QoS ；与所述无线资源管理模块、公网网络监测模块分别相连接的数据传输通道选择模块，用于对接收的所述分组域业务所需的QoS和定时发送的公网的网络状态进行比较计算，判断当前公网的网络是否满足所述分组域业务所需的QoS ； 与所述数据传输通道选择模块相连接的公网传输模块，用于当所述当前公网的网络满足所述分组域业务所需的QoS时，提取分组域数据并将所述分组域数据直接传往公网； 与所述数据传输通道选择模块相连接的核心网传输模块，用于当所述当前公网的网络不满足所述分组域业务所需的QoS时，将电路域数据或分组域数据进行封装后通过网关传输到核心网。
7.根据权利要求6所述的Femto基站的数据传输装置，其特征在于，还包括与所述数据传输通道选择模块、核心网传输模块分别相连接的链路维持模块，用于当所述当前公网的网络满足所述分组域业务所需的QoS时，根据所述数据传输通道选择模块发送的用户信息，每隔预定时间模拟用户PDU数据发送给所述核心网传输模块，所述预定时间根据用户与核心网间最大允许无数据交互的时间来确定。
8.根据权利要求7所述的Femto基站的数据传输装置，其特征在于，所述数据传输通道选择模块接收所述公网网络监测模块定时发送的公网网络状态信息，根据之前保存的用户业务参数为每个激活用户重新判断当前公网的网络是否满足所述分组域业务所需的QoS，并根据判断结果自动切换分组域数据在公网和核心网间传输的方向。
9.根据权利要求7所述的Femto基站的数据传输装置，其特征在于，还包括依次连接的物理层、PDCP/RLC/MAC层，所述HXP/RLC/MAC层还分别与所述信令处理模块、数据传输通道选择模块相连接； 所述物理层用于当用户发起业务与Femto基站通信时，按照3GPP协议对物理层的数据进行处理； 所述HXP/RLC/MAC层用于按照3GPP协议对MAC层和RLC层的数据进行处理，对分组域的数据进行HXP的处理。
10.一种Femto基站,其特征在于,包括如权利要求6-9任意一项所述的Femto基站的数据传输装置。
全文摘要
本发明提供一种Femto基站的数据传输方法及装置、Femto基站，该方法包括以下步骤Femto基站启动后，定时监测公网的网络状态；用户与核心网交互业务信令时，Femto基站接收核心网通过网关发送的相应信令，提取该相应信令中业务的参数；根据所述业务的参数计算分组域业务所需的QoS；对所述分组域业务所需的QoS和定时监测的公网的网络状态进行比较计算，判断当前公网的网络是否满足所述分组域业务所需的QoS；若是，提取分组域数据并将所述分组域数据直接传往公网；若否，将电路域数据或分组域数据进行封装后通过网关传输到核心网。本发明能够减少核心网分组域数据处理的压力，也降低了用户的数据流量资费。
文档编号H04W28/06GK103108352SQ201110361119
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者夏圣赟 申请人:京信通信系统(中国)有限公司