一種軟件定義的分布式無線系統(tǒng)的通信控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種分布式網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合系統(tǒng)，特別是涉及一種軟件定義的分布式無線系統(tǒng)的通信控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]移動通信技術(shù)飛速發(fā)展，已經(jīng)歷了 4個主要發(fā)展階段。每一代的發(fā)展都是技術(shù)的突破和觀念的創(chuàng)新。第一代起源于20世紀80年代，主要采用模擬和頻分多址(FDMA)技術(shù)，向用戶提供移動語音業(yè)務(wù)服務(wù)，語音通信從有線時代進入無線移動時代。第二代(2G)起源于20世紀90年代初期，主要采用時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)技術(shù)，移動語音通信從模擬時代進入數(shù)字時代，除了向用戶提供更高質(zhì)量的數(shù)字語音業(yè)務(wù)服務(wù)，還能提供低速的數(shù)據(jù)接入服務(wù)，如短數(shù)據(jù)報文業(yè)務(wù)和WAP業(yè)務(wù)。第三代移動通信系統(tǒng)(3G)起源于20世紀末，相比2G，可以提供更高的空口數(shù)據(jù)吞吐率和更豐富的業(yè)務(wù)服務(wù)，標志著移動通信進入移動互聯(lián)網(wǎng)時代，不僅能夠提供更高質(zhì)量的話音服務(wù)，還能提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)，如視頻會議業(yè)務(wù)、靜止的圖像瀏覽、移動互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)社交業(yè)務(wù)和移動電子商務(wù)等。第四代移動通信系統(tǒng)(4G，LTE)起源于本世紀初，提供一種全IP的扁平化無線架構(gòu)，采用正交頻分復用(OFDM)技術(shù)，全球移動通信制式呈現(xiàn)大一統(tǒng)的狀態(tài)，移動互聯(lián)網(wǎng)進入寬帶接入時代，目標是提供固網(wǎng)管帶的接入體驗。依托于4G LTE的高吞吐量(上下行最高吞吐量可達300Mbps/600Mbps)和更低的端到端延遲(小于100ms)，可以為用戶提供相比3G更豐富、更高質(zhì)量和更高容量的業(yè)務(wù)服務(wù)，如全高清的視頻業(yè)務(wù)、移動云計算、移動物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。
[0003]隨著第四代移動通信的部署和商用化，第五代移動通信也進入人們的視野。對5G的總體目標，相關(guān)的研究機構(gòu)和標準化組織已經(jīng)達成了共識:到2020年，網(wǎng)絡(luò)容量將達到如今規(guī)模的1000倍，用戶數(shù)據(jù)速率將是如今的100倍，同一時刻的設(shè)備互聯(lián)級別的數(shù)量可達到現(xiàn)在的100倍，終端的功耗下降10倍。相對于2，3，4G技術(shù)而言，5G的概念是一個綜合的整體性范圍，它是現(xiàn)有無線技術(shù)的演進、整合和開發(fā)補充性的新技術(shù)，到2020年，為終端用戶提供超寬帶無線接入體驗，提供虛擬現(xiàn)實、3D/4k等增強現(xiàn)實體驗等當今渴望而不可及的無線服務(wù)。龐大的5G無線網(wǎng)絡(luò)是由大量的不同制式和標準的無線網(wǎng)絡(luò)的末端射頻單元共同組成了一張分布式無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
[0004]傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為核心網(wǎng)加無線接口部分，其中無線接口設(shè)備由基站構(gòu)成。每個基站是一個獨立的物理實體，在分布式網(wǎng)絡(luò)中，基站和基站之間的交互和聯(lián)合處理，通過基站之間的傳輸線路交互大量的信息來完成，這種模式，隨著無線設(shè)備節(jié)點的增加，會極大的降低資源的利用率和數(shù)據(jù)處理的效率。
[0005]綜上所述，需要一種分布式無線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合處理的系統(tǒng)，能對不同技術(shù)組成的分布式無線網(wǎng)絡(luò)進行統(tǒng)一管理和維護，統(tǒng)一資源調(diào)度，統(tǒng)一處理，達到提高系統(tǒng)資源利用率，降低系統(tǒng)維護成本的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種軟件定義的分布式無線系統(tǒng)的通信控制方法，用于解決現(xiàn)有分布式無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在聯(lián)合處理過程中，基站設(shè)備間進行大規(guī)模聯(lián)合聯(lián)合處理時，大量數(shù)據(jù)交互所帶來的處理處理瓶頸的問題，并且，針對無線網(wǎng)絡(luò)負荷量分布不均勻的特點，對分布式無線網(wǎng)絡(luò)資源進行統(tǒng)一管理、維護和調(diào)度。
[0007]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種軟件定義的分布式無線系統(tǒng)的通信控制方法，所述通信控制方法包括:構(gòu)建一控制層實現(xiàn)對整個分布式無線系統(tǒng)以及系統(tǒng)中無線資源的管理控制；構(gòu)建一與所述控制層通信的數(shù)據(jù)層，用于在控制層的控制下將下行空口協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成下行基帶信號數(shù)據(jù)，或?qū)⑸闲谢鶐盘枖?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成上行空口協(xié)議數(shù)據(jù)；構(gòu)建一射頻層，用于將用戶終端輸出的上行射頻信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為上行基帶信號數(shù)據(jù)輸出給數(shù)據(jù)層，或?qū)?shù)據(jù)層輸出的下行基帶信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成下行射頻信號數(shù)據(jù)輸出給用戶終端；構(gòu)建一與所述數(shù)據(jù)層和射頻層分別通信的交換層，用于在數(shù)據(jù)層和射頻層之間交互上下行基帶信號數(shù)據(jù)；構(gòu)建一與所述控制層，數(shù)據(jù)層，交換層，射頻層分別通信的時間同步設(shè)備，用于實現(xiàn)所述控制層，數(shù)據(jù)層，交換層，射頻層之間的時間同步。
[0008]優(yōu)選地，所述控制層由至少I個無線網(wǎng)絡(luò)中心控制器實現(xiàn)；所述數(shù)據(jù)層由至少I個基帶數(shù)據(jù)計算中心單元實現(xiàn)；所述射頻層由至少I個射頻單元實現(xiàn)；所述交換層由至少I個基帶交換單元實現(xiàn)；所述無線網(wǎng)絡(luò)中心控制器用于實現(xiàn)整個分布式無線系統(tǒng)的控制，具體包括:基帶數(shù)據(jù)計算中心單元中上下行空口協(xié)議數(shù)據(jù)處理過程的控制，基帶交換單元在基帶數(shù)據(jù)計算中心單元和射頻單元之間傳遞上下行基帶信號數(shù)據(jù)過程的控制，所述射頻單元發(fā)送和接收用戶終端上下行射頻信號數(shù)據(jù)過程的控制。
[0009]優(yōu)選地，每個基帶數(shù)據(jù)計算中心單元包括至少I個錨點，每個錨點均為虛擬網(wǎng)絡(luò)錨點；所述虛擬網(wǎng)絡(luò)錨點由若干個通用計算單元BCU通過級聯(lián)組成。
[0010]優(yōu)選地，所述錨點的處理能力由無線網(wǎng)絡(luò)中心控制器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負荷狀況動態(tài)調(diào)整，具體調(diào)整過程包括:無線網(wǎng)絡(luò)中心控制器監(jiān)控并統(tǒng)計分析所有錨點的負荷狀態(tài)，輸出錨點的負荷狀態(tài)信息報告；當錨點的負荷狀態(tài)過高時，增加錨點中BCU的數(shù)量，提高錨點的處理能力；當錨點的負荷狀態(tài)過低時，減少錨點中BCU的數(shù)量，提高基帶數(shù)據(jù)計算中心單元的資源利用率。
[0011]優(yōu)選地，所述無線網(wǎng)絡(luò)中心控制器控制用戶終端附著錨點的過程包括:無線網(wǎng)絡(luò)中心控制器根據(jù)用戶終端上報的各個射頻單元的信號覆蓋質(zhì)量信息，以及射頻單元的地理位置信息判斷用戶終端所處的地理位置區(qū)域；無線網(wǎng)絡(luò)中心控制器根據(jù)預先配置的錨點和地理位置區(qū)域的關(guān)聯(lián)信息，確定用戶終端所附著的錨點；當用戶終端的地理位置發(fā)生變化時，無線網(wǎng)絡(luò)中心控制器相應(yīng)的變更用戶終端所附著的錨點。
[0012]優(yōu)選地，所述無線網(wǎng)絡(luò)中心控制器控制用戶終端附著錨點的過程包括:無線網(wǎng)絡(luò)中心控制器根據(jù)用戶終端通過GPS、GL0NASS、或北斗信息上報的地理位置信息判斷用戶終端所處的地理位置區(qū)域；無線網(wǎng)絡(luò)中心控制器根據(jù)預先配置的錨點和地理位置區(qū)域的關(guān)聯(lián)信息，確定用戶終端所附著的錨點；當用戶終端的地理位置發(fā)生變化時，無線網(wǎng)絡(luò)中心控制器相應(yīng)的變更用戶終端所附著的錨點。
[0013]優(yōu)選地，所述基帶數(shù)據(jù)計算中心單元中上下行空口協(xié)議數(shù)據(jù)處理過程包括:所述錨點根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)中心控制器分配的基帶資源調(diào)度矩陣和基帶計算矩陣，將從核心網(wǎng)接收到的發(fā)向用戶終端的下行空口協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為下行基帶信號數(shù)據(jù)，將下行基帶信號數(shù)據(jù)打包成下行基帶信號數(shù)據(jù)包發(fā)送給基帶交換單元；所述基帶資源調(diào)度矩陣為三維結(jié)構(gòu)，分別用x、y和z軸表示；x軸為某用戶終端被分配的用于發(fā)送和接收射頻信號的射頻單元；y軸為某用戶終端被分配的射頻單元的最小射頻資源單位軸為某用戶終端被調(diào)度的時機和次數(shù)，表示為一個公共傳輸時間間隔；所述下行基帶信號數(shù)據(jù)包的包頭包括射頻單元地址信息、射頻單元端口信息、版本號信息、擴展位信息；錨點根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)中心控制器分配的基帶資源調(diào)度矩陣和基帶計算矩陣，將上行基帶信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成上行空口協(xié)議數(shù)據(jù)。
[0014]優(yōu)選地，所述基帶交換單元在基帶數(shù)據(jù)計算中心單元和射頻單元之間傳遞上下行基帶信號數(shù)據(jù)的過程包括:所述基帶交換單元解析下行基帶信號數(shù)據(jù)包的包頭信息，將下行基帶信號數(shù)據(jù)發(fā)送給包頭中射頻單元地址信息對應(yīng)的射頻單元；所述基帶交換單元解析上行基帶數(shù)據(jù)包的包頭信息，根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)中心控制器分配的上行基帶交換矩陣將上行基帶信號數(shù)據(jù)傳輸給對應(yīng)的錨點；所述上行基帶交換矩陣為二維結(jié)構(gòu)，分別用X和I軸表示；X軸為某用戶終端被分配的用于發(fā)送和接收射頻信號的射頻單元；y軸為某用戶終端被分配的射頻單元的最小射頻資源單位；上行基帶交換矩陣中填寫的內(nèi)容為處理上行基帶信號數(shù)據(jù)的虛擬無線網(wǎng)絡(luò)錨點的身份標簽。
[0015]優(yōu)選地，所述射頻單元接收和發(fā)送用戶終端上下行射頻信號數(shù)據(jù)過程包括:所述射頻單元接收下行基帶信號數(shù)據(jù)后，將下行基帶信號數(shù)據(jù)調(diào)制成下行射頻信號數(shù)據(jù)，然后將下行射頻信號數(shù)據(jù)通過空口發(fā)送給用戶終端；所述射頻單元接收到用戶終端通過空口上傳的上行射頻信號數(shù)據(jù)后，將上行射頻信號數(shù)據(jù)解調(diào)成上行基帶信號數(shù)據(jù)，并將上行基帶信號數(shù)據(jù)以最小頻譜分配資源單位進行劃分，將劃分后的每段上行基帶信號數(shù)據(jù)加上包頭打包成一個上行基帶信號數(shù)據(jù)包，然后將上行基帶信號數(shù)據(jù)包發(fā)送給基帶交換單元；所述上行基帶信號數(shù)據(jù)包的包頭包括最小頻譜分配資源單位信息和射頻單元身份標簽。
[0016]優(yōu)選地，所述時間同步設(shè)備采用定時裝置；所述定時裝置和無線網(wǎng)絡(luò)中心控制器，基帶數(shù)據(jù)計算中心單元，基帶交換單元和射頻單元分別連接，將定時信號傳送給無線網(wǎng)絡(luò)中心控制器，基帶數(shù)據(jù)計算中心單元，基帶交換單元和射頻單