基于DDS的一体化基站组网系统的制作方法

基于dds的一体化基站组网系统
技术领域
1.本发明涉及无线通信技术领域，具体为一种基于dds的一体化基站组网系统。


背景技术：

2.5g一体化基站具有体积小、工程施工方便等优势，以及一定的户外三防能力，特别适合矿山、隧道以及野外等特殊通信场景。一体化基站能够快速覆某个区域，满足其通信需求，但是如果需要覆盖区域面积较大，一个一体化基站无法满足区域的覆盖，则需要多个一体化基站才能满足覆盖需求。
3.现有技术中，公开号为cn113810911a的基于5g的新型一体化基站自组织网系统及方法中公开以下内容：多个自组织网络节点通过自定义的自组织网空口进行连接，形成上下游关系，构成新型一体化基站自组织网系统。其采用父子节点的组网方式，必须有一个主节点基站使下层节点作为终端接入，如果主节点基站发生问题，则会导致整个网络功能失效，系统的稳定性较低。同时若用户终端离开注册节点基站的覆盖范围，则无法从其他节点基站进行接入。


技术实现要素：

4.本发明意在提供一种基于dds的一体化基站组网系统，以提高组网系统稳定性和终端的快速接入。
5.本发明提供如下基础方案：
6.基于dds的一体化基站组网系统，包括硬件层面的分布式组网节点和软件层面的共享udr模块、共享udm模块和数据分流模块；
7.组网节点包括一体化基站、5g核心网和用户前置设备，每一组网节点的用户前置设备与其他组网节点的一体化基站通信连接构建组网；
8.共享udr模块用于接收各本组网节点上传的签约终端信息；各组网节点用于接收共享udr模块发送的签约终端信息进行接入终端的注册鉴权；
9.共享udm模块用于接收各组网节点上传的注册终端信息；各组网节点还用于接收共享udm模块发送的注册终端信息进行终端在组网内部节点间的接入切换；
10.数据分流模块用于对各组网节点上传的ip数据包进行处理，获取目的地址和端口信息，根据目的地址和端口信息获取数据包类型，根据数据包类型进行转发。
11.名称说明：dds全称data distribution service，是指数据分发服务；udr全称universal data repository，是指统一数据存储；udm全称unified data management，是指统一数据管理。
12.基础方案的有益效果：
13.1、与现有技术相比，本技术中的组网节点采用分布式连接，不存在从属关系，当一组网节点出现问题时，其他组网节点仍可正常工作，以此提高组网系统运行的稳定性，保证通信的可靠性。
14.2、与现有技术相比，本技术中，用户终端可在组网范围内，与任意一个基站进行注册连接，即可在任意组网节点上进行注册连接。在用户终端发生移动时，例如离开注册的组网节点的覆盖范围，则会自适应接入到其他组网节点，有效提高一体化基站的覆盖范围和组网速度。
15.3、数据分流模块的设置，通过用户面的数据本身进行分流处理，与现有技术相比，无需新增信元对普通终端和节点进行区分，数据传输速度更快。
16.进一步，用户前置设备包括5g模组和有线模组，5g模组用于接入其他组网节点的一体化基站，有线模组与5g核心网通信连接。
17.有益效果：5g模组的设置，实现与其他组网节点的组网，有线模组的设置，实现5g核心网的接入。
18.进一步，一体化基站包括有源天线单元、分布式单元和集中式单元。
19.有益效果：以此实现5g接入网的所有功能。
20.进一步，数据包类型包括本节点终端包、相连节点终端包和共享udr/udm下层数据包。
21.有益效果：以此实现对用户面数据得到分流处理。
22.进一步，5g核心网包括udm网元和udr网元，udr网元用于上传签约终端信息，udm网元用于接收共享udr模块发送的签约终端信息；udm网元还用于上传的注册终端信息，还用于接收共享udm模块发送的注册终端信息。
23.有益效果：udm网元和udr网元的设置，实现与共享udr模块、共享udm模块的信息交互。
24.进一步，5g核心网还包括ausf网元，ausf网元用于非组网节点的终端接入时，向本组网节点的udm网元发送数据请求，udm网元还用于向本组网节点的udr网元搜索签约认证信息对接入终端进行注册鉴权。
25.名词说明：ausf全称authentication server function，是指鉴权服务功能。
26.有益效果：ausf网元的设置，在非组网节点的终端接入时，能够对通过搜索签约认证信息对其进行注册鉴权。
27.进一步，udm网元还用于接收共享udr模块中的数据保存在缓存中，还用于在缓存中搜索签约认证信息对接入终端进行注册鉴权。
28.有益效果：通过udm网元缓存数据的方式，实现对签约认证信息的搜素，以此实现对接入终端的注册鉴权。
29.进一步，5g核心网包括n6口和upf网元，数据分流模块用于接收ip数据包，解析ip数据包的目的地址，当目的地址为节点cpe ip时，通过用户前置设备将ip数据包转发至下一组网节点；当目的地址为本地ue ip时，通过n6口转发ip数据包至upf网元。
30.名词说明：upf全称user plane function，是指用户面功能；cpe全称customer premise equipment，是指用户前置设备；ue全称user equipment，是指用户终端。
31.有益效果：ip数据包通过n6口获取，也可通过ip网络传入，通过对ip数据包的解析获得目的地址，以此基于目的地址对数据做出对应的转发行为，实现数据的分流处理。
附图说明
32.图1为本发明基于dds的一体化基站组网系统实施例的组网示意图；
33.图2为本发明基于dds的一体化基站组网系统实施例的ue接入及切换流程示意图；
34.图3为本发明基于dds的一体化基站组网系统实施例的数据传输流程示意图。
具体实施方式
35.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
36.实施例
37.基于dds的一体化基站组网系统，包括硬件层面的分布式组网节点和软件层面的共享udr模块、共享udm模块和数据分流模块，一个组网节点可以连接多个组网节点，多个组网节点通过分布式进行网络层以下的连接，并通过上层的共享udr模块、共享udm模块和数据分流模块构成组网系统。
38.组网节点包括一体化基站、5g核心网和用户前置设备，每一组网节点的用户前置设备与其他组网节点的一体化基站通信连接构建组网。
39.一体化基站(又名gnb，全称the next generation node b)，其包括有源天线单元、分布式单元和集中式单元。
40.5g核心网包括udm网元、udr网元、ausf网元、upf网元，以及其他完整5g核心网网元。5g核心网还包括n3口和n6口。
41.用户前置设备包括5g模组和有线模组，5g模组用于接入其他组网节点的一体化基站，有线模组与5g核心网通信连接。
42.共享udr模块位于网络层以上，传输层使用udp协议，应用层使用dds/rtps协议。共享udr模块用于接收各本组网节点上传的签约终端信息；各组网节点用于接收共享udr模块发送的签约终端信息进行接入终端的注册鉴权。具体的，udr网元用于上传签约终端信息，udm网元用于接收共享udr模块发送的签约终端信息。
43.共享udm模块位于网络层以上，传输层使用udp协议，应用层使用dds协议。共享udm模块用于接收各组网节点上传的注册终端信息；各组网节点还用于接收共享udm模块发送的注册终端信息进行终端在组网内部节点间的接入切换。具体的，udm网元还用于上传的注册终端信息，还用于接收共享udm模块发送的注册终端信息。
44.数据分流模块用于对各组网节点上传的ip数据包进行处理，获取目的地址和端口信息，根据目的地址和端口信息获取数据包类型，根据数据包类型进行转发。数据包类型包括本节点终端包、相连节点终端包和共享udr/udm下层数据包。
45.以4个组网节点为例，组网节点的组网如附图1所示，图1中名词说明如下：
46.cpe全称customer premise equipment，是指用户前置设备；5gc全称5gcore，是指5g核心网；gnb全称the next generation node b，在本实施例中是指一体化基站。
47.组网前置准备：
48.5g核心网还包括核心网本地数据库，各组网节点获取cpe的sim(全称subscriber identity module，是指用户识别模块)卡的imsi(全称international mobile subscriber identity，是指国际移动用户识别码)信息，分别录入其他组网节点的核心网本地数据库。所有组网节点启动，节点自动搜索周边信号最强的组网节点，发起随机接入。组网节点间随
机接入并注册成功后，为其分配一个固定的ip地址，此地址不可被普通ue(全称user equipment，是指用户终端)占用，做为该组网节点的标识。
49.ue首次接入流程，如附图2所示，图2中名词说明如下：
50.udr全称universal data repository，是指统一数据存储；gnb等同于gnb；amf全称access and mobility management function，接入和移动性管理功能；ausf全称authentication server function，是指鉴权服务功能；udm全称unified data management，是指统一数据管理；local gnb在本实施例中是指本地一体化基站，即本组网节点的一体化基站，同理可知其他含义，new gnb在本实施例中是指新接入的一体化基站，即新组网节点的一体化基站；data_writer是指数据写入，data_reader是指数据读取。
51.各组网节点的udm网元调用dds(全称data distribution service，是指数据分发服务)服务接口，将本组网节点的sim认证数据以预设发送频率通过dds的data_writer功能发送到共享udm模块。
52.ausf网元用于非组网节点的终端接入时，向本组网节点的udm网元发送数据请求，udm网元还用于向本组网节点的udr网元搜索签约认证信息对接入终端进行注册鉴权。udm网元还用于接收共享udr模块中的数据保存在缓存中，还用于在缓存中搜索签约认证信息对接入终端进行注册鉴权。具体的：
53.对于非组网节点的终端接入，与组网节点cpe接入流程一致，注册时先通过ausf网元向本组网节点内部的udm网元发送数据请求，完成鉴权认证流程，本地udm网元通过两种方式搜索sim签约认证信息：a、在本地udr网元中查询；b、通过dds的data_reader功能接收共享udr模块中的数据保存在缓存中，在缓存中查询签约认证信息。
54.ue切换节点流程：
55.当ue通过鉴权注册成功后，各组网节点的udm网元调用dds服务接口，将本组网节点的注册终端信息以另一预设发送频率通过dds的data_writer功能发送到共享udm模块。
56.当ue离开当前组网节点的覆盖范围，接入其他组网节点时，对新组网节点的核心网发起注册请求，此时新组网节点的udm网元会通过data_reader功能接收共享udm模块中的数据保存在缓存中，新组网节点的ausf网元在进行注册鉴权时，直接在缓存中查询信息进行鉴权，若未查询到相关信息则进行ue首次接入流程。
57.共享udr/udm下层数据传输流程，如附图3所示，图3中名词说明如下：
58.upf全称user plane function，是指用户面功能；gtpu全称gprs tunneling protocol user plane，是指用户面数据的gprs隧道协议；udp全称user datagram protocol，是指用户数据报协议，在本实施例中udp层即为传输层。
59.将各组网节点得到udm\udr数据通过n3口与数据分流模块建立连接，通过udp层设定特定端口号与其他数据包进行区分。数据分流模块用于解析n3 gtpu包，识别到端口号为特定值时，则直接转发至本组网节点额度udm/udr网元。同时数据分流模块用于接收本组网节点udm\udr网元发送的特定端口udp包，再转发至n3口封装为gtpu包后通过下行链路转发出去。
60.用户面数据传输流程：
61.当ue通过鉴权认证注册成功后，通过本组网节点的5g核心网进行数据传输，针对每个组网节点，可能连接ue，也可能连接其他组网节点cpe的情况，使用数据分流模块用以
处理5g核心网上传的ip数据包。
62.数据分流模块用于接收ip数据包，解析ip数据包的目的地址，当目的地址为节点cpe ip时，通过用户前置设备将ip数据包转发至下一组网节点；当目的地址为本地ue ip时，通过n6口转发ip数据包至upf网元。具体的：
63.在一个组网节点中，对于上行数据，用户面数据通过n6口上传到数据分流模块，解析ip数据包的目的ip地址，若目的ip地址为节点cpe ip，则将数据通过cpe转发到下一个组网节点，若为本地已接入的ue ip地址，则直接通过n6口转发到upf下行。
64.对于下行数据，用户面数据通过ip网络传入数据分流模块，解析ip数据包的目的ip地址，若目的ip地址为节点cpe ip，则将数据通过cpe转发到下一个组网节点，若为本地已接入的ue ip地址，则直接通过n6口转发到本组网节点的upf下行。
65.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。