一种基于集中式基站控制面的系统构架的制作方法

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于集中式基站控制面的系统构架。

背景技术：

随着无线通信技术的不断演进，5g技术快速的发展，其中被运营商所重视的是通信设备云化，云化主要作用是降低运营成本，增强硬件设备的通用性以及按场景更灵活的配置，所以对于基站侧来说，如何能够兼容灵活加载与配置接入网的不同网元，同时又能在不同场景下提供相对最优的性能，对基站的实现架构是非常严峻的考验。

cu(centralizedunit，集中式单元)-du(distributedunit，分布式单元)分离架构是在5g背景下基于灵活配置考虑产生的新型架构，实际上是将控制面和用户面进行分割，当然，从场景考虑最终3gpp(3rdgenerationpartnershipproject，第三代合作伙伴计划)决定在pdcp(packetdataconvergenceprotocol，分组数据汇聚协议)和rlc(radiolinkcontrol，无线链路层控制协议)层之间进行切割，即cu分为cu-c和cu-u，包含了rrc(无线资源控制)、rrm(无线资源管理)及pdcp，du包含了rrm、rlc、mac(mediumaccesscontrol，媒体接入控制)、phy(physicallayer，物理层)。对于具体实现来说du可能还需要除rrm外的过程控制模块。

如图1所示，为现有基站实现控制面架构，主要由rrc、rrm、ap(应用协议)、misc等功能模块组成，rrc主要支撑rrc协议的功能实现，包括小区、寻呼、系统信息、rrc过程等；rrm主要支撑基站的算法功能实现，包括资源分配、接纳控制、负荷控制、其他算法等；ap主要支撑ngap协议、xnap协议、f1ap协议等功能实现。

但是，现有基站实现控制面架构主要存在以下缺点：

a)从功能划分上不利于cu-du的需求实现；

b)过程控制角度rrc、rrm、ap分别在不同场景对协议过程进行触发和控制，特别是rrc和ap维护两套状态，部分情况下会出现相互冲突或者一端异常后另一端被动异常的情况；

c)不能够顺畅的支持云平台场景下gnb的动态扩容；

d)不能够自适应的匹配处理以应对cu-du一体化和分离式场景的功能和性能需要。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明实施例提出了一种基于集中式基站控制面的系统构架。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种基于集中式基站控制面的系统构架，包括：

协调控制模块，用于针对服务器内或服务器间对小区进行扩容；

协议处理模块，用于接收和/或转发标准接口消息，以及，对标准接口消息进行编码和/或解码；

算法处理模块，用于针对协议算法和基站优化算法进行计算处理；

过程控制模块，用于控制小区过程、寻呼过程、接入过程、上下文管理过程，以及底层参数配置过程；

公共支持模块，用于提供公共调用函数、日志记录、定时器维护、消息收发，以及信息查询；

场景选择模块，用于判定当前系统构架为集中式场景或分离式场景，并基于判定后的场景选择对应的场景策略。

优选的，所述协调控制模块包括：

si子模块，用于针对服务器内，增强任一小区处理能力或新增小区数量的扩容处理；

so子模块，用于针对服务器间，增强任一小区处理能力或新增小区数量的扩容处理。

优选的，所述协议处理模块包括：

rrc子模块，用于对rrc协议标准接口消息进行编码和/或解码；

f1ap子模块，用于对f1ap协议标准接口消息进行接收和/或转发，以及，对标准接口消息进行编码/解码；

ngap子模块，用于对ngap协议接收和/或转发标准接口消息，以及，对标准接口消息进行编码和/或解码；；

xnap子模块，用于对xnap协议标准接口消息进行接收和/或转发，以及，对标准接口消息进行编码和/或解码；；

x2ap子模块，用于对x2ap协议标准接口消息接收和/或转发，以及，对标准接口消息进行编码和/或解码。

优选的，所述算法处理模块包括：

ca子模块，用于针对载波聚合算法进行计算处理；

dc子模块，用于针对双连接算法进行计算处理；

mm子模块，用于针对测量管理算法进行计算处理；

lb子模块，用于针对负载均衡算法进行计算处理；

ho子模块，用于针对切换算法进行计算处理；

ac子模块，用于针对接纳控制算法进行计算处理；

ra子模块，用于针对资源分配算法进行计算处理。

优选的，所述过程控制模块包括：

cell子模块，用于控制小区配置管理、小区参数管理、小区系统信息管理过程；

paging子模块，用于控制cu侧核心网级别寻呼、接入网级别寻呼等过程的控制，以及du侧寻呼时机、配置过程；

access子模块，用于控制cu侧初始接入、重建立或resume、切换、ca或dc多连接过程；

context子模块，用于控制cu侧与du侧之间的上下文管理过程；

configuration子模块，用于控制du侧底层参数配置过程。

优选的，所述公共支持模块包括：

log模块，用于记录基站日志；

recv/seng模块，用于接收/发送基站消息；

timer子模块，用于定时器的启动和管理；

search子模块，用于小区、用户信息的查询。

优选的，所述场景选择模块包括：

central子模块，用于自适应集中式场景下的流程控制；

separate子模块，用于自适应分布式场景下的流程控制。

本发明实施例包括以下优点：

本发明实施例提出了一种新的系统架构，包括协调控制模块，用于针对服务器内或服务器间对小区进行扩容；协议处理模块，用于接收和/或转发标准接口消息，以及，对标准接口消息进行编码和/或解码；算法处理模块，用于针对协议算法和基站优化算法进行计算处理；过程控制模块，用于控制小区过程、寻呼过程、接入过程、上下文管理过程，以及底层参数配置过程；公共支持模块，用于提供公共调用函数、日志记录、定时器维护、消息收发，以及信息查询；场景选择模块，用于判定当前系统构架为集中式场景或分离式场景，并基于判定后的场景选择对应的场景策略。这样，新的系统架构通用于cu和du两个网元的使用，对于功能模块的具体功能，cu和du的体现各有不同。

第一、通过明确的功能划分充分满足对cu和du网元的功能和性能要求；第二、设计独有的ccu模块对产品性能扩展进行控制和管理，区分处理服务器内和服务器间对小区扩展和扩展小区数量的需要，能够顺畅的支持云平台场景下gnb的动态扩容；第三、设计独有的ssu模块对产品多场景情况进行统一的差异化处理，保证功能的可拆分性和高效性，能够自适应的匹配处理以应对cu-du一体化和分离式场景的功能和性能需要；第四、采用过程集中控制的方式，减少基站内部处理多模块间相互控制导致的异常和重复复杂度提高的问题。

附图说明

图1是现有基站实现控制面架构示意图；

图2是本发明的一种基于集中式基站控制面的系统构架示意图；

图3是本发明的ccu模块的构架示意图；

图4a是本发明的phu模块在cu侧的构架示意图；

图4b是本发明的phu模块在du侧的构架示意图；

图5a是本发明的ahu模块在cu侧的构架示意图；

图5b是本发明的ahu模块在du侧的构架示意图；

图6a是本发明的pcu模块在cu侧的构架示意图；

图6b是本发明的pcu模块在du侧的构架示意图；

图7是本发明的cs模块的构架示意图；

图8是本发明的ssu模块的构架示意图；

图9是本发明的cu侧服务器间当前小区扩容交互过程示意图；

图10是本发明的cu-du集中场景下ssu的处理交互过程示意图；

图11是本发明的cu-du分离场景下ssu的处理交互过程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图2，示出了本发明的一种基于集中式基站控制面的系统构架，具体可以包括如下模块：

协调控制(ccu，coordinationcontrolunit)模块101，用于针对服务器内或服务器间对小区进行扩容；

其中，服务器可以是核心网服务器，核心网包括很多服务器，有处理信令的，有处理数据的，还有处理计费策略的等等。在本发明实施例中，具体对哪种类型的服务器进行扩容，可以根据实际需求进行调整，本发明实施例对此不作限制。

参照图3，在本发明一种优选实施例中，所述协调控制模块包括：

si(serviceinner，服务器内)子模块，用于针对服务器内，增强任一小区处理能力或新增小区数量的扩容处理；

so(serviceouter，服务器间)子模块，用于针对服务器间，增强任一小区处理能力或新增小区数量的扩容处理。

具体而言，si子模块可以包括intercell(小区间)单元和intracell(小区内)单元，intercell单元用于针对小区间进行扩容处理，intracell单元用于针对小区内进行扩容处理；so子模块也可以包括intercell单元和intracell单元，intercell单元用于针对小区间进行扩容处理，intracell单元用于针对小区内进行扩容处理；其中，扩容处理可以为增强任一小区处理能力或新增小区数量的扩容处理。

需要说明的是，si子模块和so子模块的区别在于，si子模块是针对同一个服务器内的各个小区(包括针对小区间和小区内)进行扩容处理，而so子模块是针对不同服务器之间的各个小区(包括针对小区间和小区内)进行扩容处理。其中，对小区进行扩容包括对小区数、小区用户数进行扩充，以及小区处理能力进行性能增强，包括硬件和/或软件的性能。

另外，不管是在cu(centralizedunit集中式单元)侧还是在du(distributedunit分布式单元)侧，ccu模块的功能几乎是一样的，所以，上述针对ccu模块的说明既可以应用于cu侧，也可以应用于du侧。

协议处理(phu，protocolhandleunit)模块102，用于接收和/或转发标准接口消息，以及，对标准接口消息进行编码和/或解码；

在本发明一种优选实施例中，所述协议处理模块包括：

rrc(radioresourcecontrol，无线资源控制)子模块，用于对rrc协议标准接口消息进行编码和/或解码；

f1ap(f1applicationprotocol，f1应用协议)子模块，用于对f1ap协议标准接口消息进行接收和/或转发，以及，对标准接口消息进行编码和/或解码；

ngap(ngapplicationprotocol，ng应用协议)子模块，用于对ngap协议接收和/或转发标准接口消息，以及，对标准接口消息进行编码和/或解码；

xnap(xnapplicationprotocol，xn应用协议)子模块，用于对xnap协议标准接口消息进行接收和/或转发，以及，对标准接口消息进行编码和/或解码；

x2ap(x2applicationprotocol，x2应用协议)子模块，用于对x2ap协议标准接口消息接收和/或转发，以及，对标准接口消息进行编码和/或解码。

具体而言，rrc子模块包括编码(encode)单元/解码(decode)单元，用于对rrc协议标准接口消息进行编码或解码。

f1ap子模块除了包括编码(encode)单元/解码(decode)单元之外，还包括独立的转发(interface)单元，用于转发f1ap协议标准接口消息。

而ngap子模块、xnap子模块、x2ap子模块也分别都包括编码(encode)单元/解码(decode)单元，用于对标准接口消息进行编码和/或解码，还共用一个转发单元，用于针对各自对应的协议标准接口消息接收和/或转发。

需要说明的是，f1ap子模块之所以采用独立的转发单元，是因为f1ap子模块转发的消息量较大，而ngap子模块、xnap子模块、x2ap子模块采用公用的转发单元，是因为ngap子模块、xnap子模块、x2ap子模块转发的消息量较小。

进一步，由于cu侧和du侧的功能覆盖不同，所以，phu模块在cu侧和du侧的子模块也不相同，如图4a所示，phu模块在cu侧包括rrc子模块、f1ap子模块、ngap子模块、xnap子模块和x2ap子模块；如图4b所示，phu模块在du侧则包括rrc子模块和f1ap子模块；其中，du侧中的rrc子模块和f1ap子模块与cu侧的rrc子模块和f1ap子模块是一样的，所以在此就不赘述了。

算法处理(ahu，algorithmhandleunit)模块103，用于针对协议算法和基站优化算法进行计算处理；

其中，协议算法包括载波聚合、测量管理、切换、双连接等算法，基站优化算法包括负载均衡、接纳控制、资源及索引分配等算法。

在本发明一种优选实施例中，所述算法处理模块包括：

ca(carrieraggregation，载波聚合)子模块，用于针对载波聚合算法进行计算处理；

dc(dualconnectivity，双连接)子模块，用于针对双连接算法进行计算处理；

mm(measurementmanagement，测量管理)子模块，用于针对测量管理算法进行计算处理；

lb(loadbalance，负载均衡)子模块，用于针对负载均衡算法进行计算处理；

ho(handover，切换)子模块，用于针对切换算法进行计算处理；

ac(accesscontrol，访问控制)子模块，用于针对接纳控制算法进行计算处理；

ra(resourceallocation，资源分配)子模块，用于针对资源分配算法进行计算处理。

由于cu侧和du侧的功能覆盖不同，所以，ahu模块在cu侧和du侧的子模块也不相同，如图5a所示，ahu模块在cu侧包括ca子模块、dc子模块、mm子模块、lb子模块、ho子模块、ac子模块和ra子模块，如图5b所示，ahu模块在du侧包括lb子模块，ac子模块和ra子模块，与cu侧的lb子模块，ac子模块和ra子模块是一样的，所以在此就不赘述了。

特别的，对于lb功能du可能主要负责负荷数据的收集和上报，cu主要负责负荷数据的处理和操作触发判断和执行。对于ra功能按现有的cu-du划分场景，du主要负责rlc、mac、phy层的资源及du相关用户索引分配，cu主要负责pdcp层的资源及cu相关用户索引分配。

过程控制(pcu，procedurecontrolunit)模块104，用于控制小区过程、寻呼过程、接入过程、上下文管理过程，以及底层参数配置过程；

在本发明一种优选实施例中，所述过程控制模块包括：

cell子模块，用于控制小区配置管理、小区参数管理、小区系统信息管理过程；

paging子模块，用于控制cu侧核心网级别寻呼、接入网级别寻呼等过程的控制，以及du侧寻呼时机、配置过程；

access子模块，用于控制cu侧初始接入、重建立或resume、切换、ca或dc多连接过程；

context子模块，用于控制cu侧与du侧之间的上下文管理过程；

configuration子模块，用于控制du侧底层参数配置过程。

具体而言，pcu模块主要用于流程控制，对于cu侧分为小区过程(cell)、寻呼过程(paging)、接入过程(access)三大部分，小区过程又可分为cm(configurationmanagement，配置管理)、pm(parametersmanagement，参数管理)、sim(systeminformationmanagement，系统信息管理)，寻呼过程又可分为amf(authenticationmanagementfield，身份验证管理领域)(核心网级别)、ran(radioaccessnetwork，无线接入网络)(接入网级别)，接入过程又可分为initial(初始接入)、recovery(重建立或resume)、handover(切换)、multiconnect(ca/dc等多连接)，如图6a所示。对于du侧分为小区过程(cell)、上下文管理过程(context)、底层参数配置过程(configuration)、寻呼过程(paging)，如图6b所示，其中小区过程的子模块与cu侧的一致。特别的，对于小区过程中sim的功能，cu侧可以是系统信息的保存与转发，du侧可以是系统信息的构建和编码。对于paging功能，cu侧的主要作用是amf和ran的寻呼接收及范围控制，du侧的主要作用是具体寻呼时机的计算、配置和编码。

公共支持(cs，commonsupport)模块105，用于提供公共调用函数、日志记录、定时器维护、消息收发，以及信息查询；

如图7所示，在本发明一种优选实施例中，所述公共支持模块包括：

log模块，用于记录基站日志；

recv/seng模块，用于接收/发送基站消息；

timer子模块，用于定时器的启动和管理；

search子模块，用于小区、用户信息的查询。

具体而言，cs模块主要用于提供公共调用函数，包括记录日志(log)、定时器维护(timer)、消息收发(recv/send)、信息查询(search)等，这部分的处理在cu侧或du侧的应用场景可能有所不同，但实现机制基本一致。

场景选择(ssu，sceneselectunit)模块106，用于判定当前系统构架为集中式场景或分离式场景，并基于判定后的场景选择对应的场景策略。

如图8所示，在本发明一种优选实施例中，所述场景选择模块包括：

central子模块，用于自适应集中式场景下的流程控制；

separate子模块，用于自适应分布式场景下的流程控制。

具体而言，ssu模块主要用于实现灵活布网场景的应用，典型的包括集中式(central)和分离式(separate)两种，类似中间件的功能，通过调整ssu的控制开关，可以灵活的采取不同的处理策略，为分离式提供便利，为集中式简化处理步骤，为不同架构提供多版本的成本。

以下通过三个交互示例来详细说明各个模块之间的交互过程。

参照图9，交互示例一——cu侧服务器间当前小区扩容

步骤1、根据设定参数配置，手动或自动触发当前小区容量，当前模拟场景为小区内服务器间扩展；

步骤2、获取当前小区信息，启动小区扩展流程；

步骤3、获取分担到另一服务器的用户资源；

步骤4、触发临时接纳控制；

步骤5、返回当前小区信息及分担用户资源信息；

步骤6、将准备好的资源和小区信息返回给om，用于新服务的创建；

步骤7、为新的服务器创建基础环境并携带创建小区的信息及资源；

步骤8、触发扩展小区资源配置过程；

步骤9、通知资源分配模块可使用资源；

步骤10、返回初始化成功结果；

步骤11、返回过程成功；

步骤12、返回完成配置过程；

步骤13、指示小区已完成扩展；

步骤14、指示完成扩展；

步骤15、指示解除接纳控制，启动用户分流；

步骤16、指示资源已使用。

需要说明的是，图9中两个服务器之所以称作service，只是为了体现两个相互隔离的服务之间进行的交互，可以是两个线程，也可以是两个进程，甚至是两个服务器，具体可以根据实际需求进行调整，本发明实施例对此不作限制。

参照图10，交互示例2——cu-du集中场景下ssu的处理

步骤1、收到底层的msg3消息；

步骤2、向ssu模块转发msg3消息；

步骤3、ssu模块发现当前为集中布网场景则直接与cu的ssu模块交互；

步骤4、ssu模块将消息传递给cu的pcu-cu；

步骤5、调用rrc的解码函数；

步骤6、返回解码结果；

步骤7、经过接纳、资源分配等处理后将msg4发送给ssu；

步骤8、ssu判断当前为集中式场景；

步骤9、ssu将msg4传递给pcu-du；

步骤10、配置参数；

步骤11、发送msg4消息。

参照图11，交互示例3——cu-du分离场景下ssu的处理

步骤1、收到底层的msg3消息；

步骤2、向ssu模块转发msg3消息；

步骤3、ssu发现为分离式场景转发消息给f1ap进行编码；

步骤4、du-f1ap通过interface发送给cu-f1apinterface；

步骤5、f1ap解码后发送给pcu-cu；

步骤6、进行rrc解码；

步骤7、返回解码结果；

步骤8、经过接纳、资源分配等处理后将msg4发送给ssu；

步骤9、ssu判断是分离场景将消息传递给f1ap进行编码；

步骤10、cu-f1ap通过interface发送给du-f1apinterface；

步骤11、将解码结果发送给pcu-du；

步骤12、配置参数；

步骤13、发送msg4消息。

本发明实施例提出了一种新的系统架构，包括协调控制模块，用于针对服务器内或服务器间对小区进行扩容；协议处理模块，用于接收和/或转发标准接口消息，以及，对标准接口消息进行编码和/或解码；算法处理模块，用于针对协议算法和基站优化算法进行计算处理；过程控制模块，用于控制小区过程、寻呼过程、接入过程、上下文管理过程，以及底层参数配置过程；公共支持模块，用于提供公共调用函数、日志记录、定时器维护、消息收发，以及信息查询；场景选择模块，用于判定当前系统构架为集中式场景或分离式场景，并基于判定后的场景选择对应的场景策略。这样，新的系统架构通用于cu和du两个网元的使用，对于功能模块的具体功能，cu和du的体现各有不同。

第一、通过明确的功能划分充分满足对cu和du网元的功能和性能要求；第二、设计独有的ccu模块对产品性能扩展进行控制和管理，区分处理服务器内和服务器间对小区扩展和扩展小区数量的需要，能够顺畅的支持云平台场景下gnb的动态扩容；第三、设计独有的ssu模块对产品多场景情况进行统一的差异化处理，保证功能的可拆分性和高效性，能够自适应的匹配处理以应对cu-du一体化和分离式场景的功能和性能需要；第四、采用过程集中控制的方式，减少基站内部处理多模块间相互控制导致的异常和重复复杂度提高的问题。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种基于集中式基站控制面的系统构架，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。