一种具有分布式故障弱化功能的宽带集群通信系统的制作方法

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及具有分布式故障弱化功能的宽带集群通信系统。

背景技术：

目前集群通信协议草案中有关故障弱化方案，围绕组呼和单呼集群业务，仅能在单基站实现，其应用具有很大的局限性，因为一个组呼内的终端可能分布于多个基站间，单呼的主叫和被叫也可能位于不同的基站间，因此，有必要将故障弱化方案扩展到多个基站。因此，现有故障弱化方案的明显不足是只能在单基站实现。

现有技术中，申请号为201410555563.7的专利提出一种基于LTE的故障弱化实现方法及系统，是一种可扩展到多个基站的故障弱化方案，其中，当网络出现故障时，通过选择一个基站作为代理EPC，为群内所有基站服务，该方案为一种集中式代理EPC方案，具有以下几点不足：

1)集中式的代理EPC机制，容易出现单点故障，当代理EPC的基站出现故障时，需要重新选择代理EPC，导致故障弱化状态下网络不稳定，扩展性不好；

2)当群内基站较多时，需要代理EPC为整个群内的基站服务，对代理EPC的基站要求非常高，实现的成本较高；

3)每个基站要缓存核心网管理的所有终端的签约信息，也造成了各基站上终端信息大量的冗余。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于如何克服集群通信分布式故障弱化系统中，单基站业务的局限性，以及基站中缓存信息量大、复杂度高的缺陷。

现有宽带集群通信系统协议草案的端到端流程中，对故障弱化功能的相关信令流程进行了规范，包括故障弱化功能的启用与恢复、故障弱化下的注册、TAU、组呼、单呼、话权申请等，其中，TAU(Tracking Area Update，)为跟踪区更新，即当用户位置发生变化并且需要更新TA列表时，与网络侧之间的信令交互，其中，跟踪区(TrackingArea)是LTE系统为UE(终端)的位置管理设立的概念，多个TA组成一个TA列表，其中TA列表是终端使用的，TA列表中包含多个基站。

举例来说，对于故障弱化功能的启用与恢复，当基站检测到与核心网的链路出现故障时，需要结束当前进行的所有业务，并通知终端重新注册到基站，当故障恢复时，也需要结束当前进行的所有业务，通知终端重新注册到集群核心网；对于故障弱化下的组呼和单呼，基站收到呼叫请求时，仅在本基站进行集群寻呼，建立组呼或单呼业务信道，所以，故障弱化下的组呼和单呼业务仅能在单基站实现。

基站和核心网之间的故障通常表现为两种情形：

一种情形是基站和核心网之间的通信链路中断，这种情况下基站与邻基站之间的通信链路也可能中断，导致基站成为一个孤立的基站，现有故障弱化方案仅考虑了这种情形；

另一种情形是核心网出现故障，导致该核心网管理下的基站与核心网的通信出现中断，但是，各基站之间的通信可能是正常的，因此，在设计故障弱化方案时，可以将组呼或单呼业务扩展到多个基站实现。

现有技术中的“一种基于LTE的故障弱化实现方法及系统”，其中的基本思想是当网络正常时，核心网EPC(Evolved Packet Core)将该EPC内的终端签约信息以及与该EPC相连的基站配置信息发送到相应基站，各基站具备核心网的部分功能。当核心网与基站间通信出现故障时，如果某些基站之间通信正常，则将这些基站构成一个群，群内的基站通过相互交互，选择一个基站作为代理EPC，为群内的所有基站服务。

需要说明的是，宽带集群通信系统中的故障弱化功能是指当基站与核心网之间的通信中断，或者核心网发生故障时，基站能够处理其覆盖范围内终端的注册和业务请求，支持组呼和单呼等业务。当基站与核心网之间故障消失后，系统能自动恢复到正常的工作状态。

本发明提供了一种具有分布式故障弱化功能的宽带集群通信系统，所述系统包括：

所述系统包括终端、基站、核心网EPC和调度台，

所述基站包括网络故障检测模块和集成EPC模块，所述网络故障检测模块用于检测网络的连接状态，所述集成EPC模块用于代替核心网EPC处理终端的注册和业务请求；

所述核心网EPC包括移动管理实体eMME、签约数据管理鉴权中心eHSS、数据网关xGW、集群控制功能实体TCF和集群媒体功能实体TMF，所述基站的工作模式为正常工作模式和故障弱化工作模式，所述核心网EPC能够在故障弱化工作模式下将网络中的存储信息缓存到基站的集成EPC模块中。

进一步地，所述终端为多个，所述基站为多个，所述终端与基站之间通过空口交互信息，所述基站与基站之间通过X2接口交互信息，所述基站与核心网之间通过S1接口交互信息，所述调度台与核心网之间通过D接口交互信息。

进一步地，所述网络故障检测模块用于检测网络的连接状态，包括：

检测所述基站与所述核心网EPC之间的连接状态；

检测所述基站与同一核心网管理下的其他基站之间的连接状态。

进一步地，所述基站根据网络故障检测模块对网络状态的检测结果，在正常工作模式和故障弱化工作模式之间转换。

进一步地，当检测到网络出现故障时，基站进入所述故障弱化工作模式，启用集成EPC模块，由集成EPC模块代替核心网EPC，处理所述基站覆盖范围内的终端发起的注册和业务请求。

进一步地，当检测到网络故障恢复时，基站进入所述正常工作模式，关闭集成EPC模块，由核心网EPC处理所述基站覆盖范围内的终端发起的注册和业务请求，所述集成EPC模块缓存核心网EPC发送的网络中的存储信息。

具体地，所述业务请求包括位置更新请求、组呼请求和单呼请求，在建立所述组呼请求和单呼请求时，所述基站通过与其他基站的交互，实现组呼区域的确定或对被叫终端的寻呼。

进一步地，所述网络中的存储信息包括网络中存储的集群终端的签约信息、集群组的签约信息、同一核心网管理下的基站信息。

进一步地，所述集群终端的签约信息包括多个终端的签约信息，所述多个终端包括基站覆盖范围内的连接态终端和TA列表包含所述基站的空闲态终端；

所述集群组签约信息包括多个群组的签约信息，所述多个群组包括缓存到所述基站的所有连接态终端的群组和空闲态终端的群组；

所述同一核心网管理下的基站信息包括核心网管理下的各基站的工作状态信息、各基站的IP地址信息和端口信息。

进一步地，所述工作状态信息包括正常状态信息和故障弱化状态信息。

本发明的有益效果是：

(一)本发明的分布式故障弱化系统在故障弱化工作模式下，每个基站只需处理本基站覆盖范围内的终端的注册和业务请求，减小每个基站需要缓存的信息量，以及处理的复杂度，从而降低基站中故障弱化功能的实现成本。

(二)本发明的分布式故障弱化系统，通过基站间的信息交互能够将集群组呼或单呼业务扩展到多个基站，只要基站间的通信正常，则容易将业务扩展到多个基站，有效提高故障弱化状态下网络的稳定性和扩展性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是实施例中具有分布式故障弱化功能的宽带集群通信系统示意图；

图2是实施例中的故障弱化工作模式和正常工作模式之间转换的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1-2所示，本实施例提供了一种具有分布式故障弱化功能的宽带集群通信系统，所述系统包括：

所述系统包括终端、基站、核心网EPC和调度台，

所述基站包括网络故障检测模块和集成EPC模块，所述网络故障检测模块用于检测网络的连接状态，所述集成EPC模块用于代替核心网EPC处理终端的注册和业务请求；

所述核心网EPC包括移动管理实体eMME、签约数据管理鉴权中心eHSS、数据网关xGW、集群控制功能实体TCF和集群媒体功能实体TMF，所述基站的工作模式为正常工作模式和故障弱化工作模式所述核心网EPC能够在所述故障弱化工作模式下，将网络中的存储信息缓存到基站的集成EPC模块中。

进一步地，所述终端为多个，所述基站为多个，所述终端与基站之间通过空口交互信息，所述基站与基站之间通过X2接口交互信息，所述基站与核心网之间通过S1接口交互信息，所述调度台与核心网之间通过D接口交互信息。

进一步地，所述网络故障检测模块用于检测网络的连接状态，包括：

检测所述基站与所述核心网EPC之间的连接状态；

检测所述基站与同一核心网管理下的其他基站之间的连接状态。

进一步地，所述基站根据网络故障检测模块对网络状态的检测结果，在正常工作模式和故障弱化工作模式之间转换，其中，检测基站与基站之间的连接状态在故障弱化工作模式下检测。

进一步地，当检测到网络出现故障时，基站进入所述故障弱化工作模式，启用集成EPC模块，由集成EPC模块代替核心网EPC，处理所述基站覆盖范围内的终端发起的注册和业务请求。

进一步地，当检测到网络故障恢复时，基站进入所述正常工作模式，关闭集成EPC模块，由核心网EPC处理所述基站覆盖范围内的终端发起的注册和业务请求，所述集成EPC模块缓存核心网EPC发送的网络中的存储信息。

具体地，所述业务请求包括位置更新请求、组呼请求和单呼请求，在建立所述组呼请求和单呼请求时，所述基站通过与其他基站的交互，实现组呼区域的确定或对被叫终端的寻呼，其中，所述业务请求不限于上述请求，还包括其他请求。

需要说明的是，基站工作在故障弱化工作模式时，基站内部的网络故障检测模块需要检测并保存与其它基站的连接状态，比如，可以通过PING其它基站的IP地址来确定与其它基站的连通性，如能PING通，则表示连接状态正常，否则，表示连接出现故障。

其中，PING(Packet Internet Groper)，因特网包探索器，用于测试网络连接量的程序。Ping发送一个ICMP(Internet Control Messages Protocol)即因特网信报控制协议；回声请求消息给目的地并报告是否收到所希望的ICMP echo(ICMP回声应答)，它是用来检查网络是否通畅或者网络连接速度的命令。

在故障弱化工作模式下，由所有能够相互连接的基站构成一个通信系统，该通信系统内的每个基站都具有核心网的部分功能，当系统内的某个基站收到终端发起的组呼或单呼业务请求时，系统内的基站间通过信息交互可以将组呼或单呼的业务范围扩展到多个基站，具体如下：

处于故障弱化工作模式的基站，由基站内的集成EPC处理其覆盖范围内的终端发起的注册及业务请求，对于注册、跟踪区更新(TAU)等请求，在本基站内即可完成；对于组呼、单呼等业务，为了能将业务范围扩展到其它基站，需要与其它基站之间交互信息，才能完成组呼区域的确定或者对被叫终端的寻呼等，具体流程与需建立的具体业务有关。

进一步地，所述网络中的存储信息包括网络中存储的集群终端的签约信息、集群组的签约信息、同一核心网管理下的基站信息。

进一步地，所述集群终端的签约信息包括多个终端的签约信息，所述多个终端包括基站覆盖范围内的连接态终端和TA列表包含所述基站的空闲态终端；

所述集群组签约信息包括多个群组的签约信息，所述多个群组包括缓存到所述基站的所有连接态终端的群组和空闲态终端的群组；

所述同一核心网管理下的基站信息包括核心网管理下的各基站的工作状态信息、各基站的IP地址信息和端口信息。

进一步地，所述工作状态信息包括正常状态信息和故障弱化状态信息。

需要说明的是，所述网络中的存储信息不限于上述提到的信息，还包括其他存储信息；集群终端的签约信息，不限于上述提到的签约信息，还包括其他签约信息；集群组签约信息不限于上述提到的签约信息，还包括其他签约信息；同一核心网管理下的基站信息，不限于上述提到的基站信息，还包括其他基站信息。

其中，集群通信系统工作在正常工作状态时，核心网EPC需要定期地将网络中存储的集群终端的签约信息、集群组的签约信息、同一核心网管理下的基站信息等缓存到各基站的集成EPC中，以便当基站与核心网之间通信出现故障时，基站内部的集成EPC能代替核心网EPC处理终端的注册和业务请求。

集群通信系统工作在故障弱化工作状态时，基站收到组呼或单呼等业务请求时，通过与其它基站进行信息交互，可以将组呼或单呼业务扩展到其它基站。

本发明的有益效果是：

(一)本发明的分布式故障弱化系统在故障弱化工作模式下，每个基站只需处理本基站覆盖范围内的终端的注册和业务请求，减小每个基站需要缓存的信息量，以及处理的复杂度，从而降低基站中故障弱化功能的实现成本。

(二)本发明的分布式故障弱化系统，通过基站间的信息交互能够将集群组呼或单呼业务扩展到多个基站，只要基站间的通信正常，则容易将业务扩展到多个基站，有效提高故障弱化状态下网络的稳定性和扩展性。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。