本發(fā)明涉及5G移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，旨在說明一種5G異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的新型控制接入方式。

背景技術(shù)：

隨著智能設(shè)備和數(shù)據(jù)密集型服務(wù)的興起，越來越多的人致力于研究新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和通信解決方案。在最新的LTE-A Pro標(biāo)準(zhǔn)中，研究了用于面向第5代(5G)移動(dòng)通信的多種無線電接入技術(shù)的聚合以及無線通信的標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)增強(qiáng)。其中LTE-U、LTE-LAA、LWA和多鏈路TCP都是融合這兩大無線技術(shù)的預(yù)選方案，現(xiàn)研究主題之一是LTE-WLAN聚合，即LWA的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，目的在于實(shí)現(xiàn)非授權(quán)頻段WLAN和授權(quán)頻段LTE的帶寬聚合，LTE無線電接入和WLAN無線電接入的同時(shí)使用，將改進(jìn)用戶體驗(yàn)并處理爆炸量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。LWA技術(shù)作為第五代(5G)移動(dòng)通信引入的一部分。一個(gè)重要的技術(shù)挑戰(zhàn)是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)。具體地，用于LTE-WLAN聚合的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)被設(shè)計(jì)為使得即使當(dāng)通過WLAN無線電發(fā)送每個(gè)EPS承載時(shí)，也要保證演進(jìn)分組系統(tǒng)(EPS)承載的服務(wù)質(zhì)量(QOS)等級(jí)。最基本的要求應(yīng)包括：(1)設(shè)計(jì)的整體聚合結(jié)構(gòu)必須向后兼容現(xiàn)有的LTE-A規(guī)范和WLAN準(zhǔn)則。(2)實(shí)現(xiàn)的聚合數(shù)據(jù)傳輸不得對(duì)現(xiàn)有WLAN中使用有任何影響。為了滿足這些要求，最終給出了一種LWA的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。分析了協(xié)議棧中各種設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，然后選擇了本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)作為在3GPP中用于LTE-WLAN聚合的標(biāo)準(zhǔn)化的期望結(jié)構(gòu)。

LTE-WLAN聚合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)基于如圖1所描述的應(yīng)用場(chǎng)景?，F(xiàn)在就此設(shè)計(jì)從發(fā)送側(cè)或接收側(cè)觀點(diǎn)來描述目前所面臨的挑戰(zhàn)。

第一，在發(fā)送側(cè)，對(duì)EPS承載應(yīng)用加密。因此，WLAN MAC不能識(shí)別EPS承載的QOS級(jí)別，因?yàn)镻DCP PDU被加密，意味著IP報(bào)頭中的服務(wù)類型(ToS)字段被加密。在所使用的局域網(wǎng)中，要使用支持QOS識(shí)別功能的局域網(wǎng)技術(shù)。以及在發(fā)送側(cè)支持分流承載和聚合的功能。

第二，在接收側(cè)，沒有向WLAN接收的WLAN PDU添加LCID。因此，接收器不能識(shí)別對(duì)應(yīng)的RB并將WLAN PDU傳遞到相應(yīng)的EPS承載。對(duì)于下行鏈路，接收側(cè)是UE，并且它是目的地節(jié)點(diǎn)。UE需要將所接收的數(shù)據(jù)遞送到應(yīng)用層。因此，沒有識(shí)別EPS承載會(huì)造成PDCP的數(shù)據(jù)包混亂到達(dá)，而不能識(shí)別業(yè)務(wù)的傳輸類型。然而，從協(xié)議的角度來看，PDCP(分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議層)是無線承載的協(xié)議端點(diǎn)，因此最好執(zhí)行從AC(接入類別)到EPS(演進(jìn)分組系統(tǒng))承載的解映射。對(duì)于上行鏈路，接收側(cè)是eNB，但它不是目的地。因此，SeNB應(yīng)當(dāng)執(zhí)行從AC到EPS承載的解映射，然后通過與每個(gè)EPS承載相關(guān)聯(lián)的GTP隧道將每個(gè)EPS承載遞送到核心網(wǎng)絡(luò)。因此，需要一種不需要LCID(邏輯信道標(biāo)識(shí))的AC到EPS承載解映射的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上面所面臨的問題和挑戰(zhàn)，MeNB通過軟件升級(jí)支持LWA功能，采用MeNB網(wǎng)元和SeNB(WT)建立標(biāo)準(zhǔn)的控制面和承載面連接。在MeNB和SeNB中必須要支持Split Bearer和Switch Bearer兩種承載分配方式，實(shí)現(xiàn)LTE和WLAN的靈活配置。提出了一種完成兩種網(wǎng)絡(luò)資源的融合及帶寬聚合，從而提升客戶體驗(yàn)、極大的提升整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能的LTE-Advanced Pro系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)LWA功能的協(xié)議配置方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種LTE-Advanced Pro系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)LWA功能的協(xié)議配置方法，其包括以下步驟：

101、在發(fā)送側(cè)宏小區(qū)基站MeNB配置正常分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議PDCP，且使得宏小區(qū)基站MeNB和輔小區(qū)基站SeNB支持分流承載Split Bearer和轉(zhuǎn)換承載Switch Bearer兩種承載分配方式，在宏小區(qū)基站MeNB中將IP分組加密，將PDCP報(bào)頭添加到IP分組，然后作為PDCP PDUPDCP協(xié)議數(shù)據(jù)單元被分載到輔小區(qū)基站；

102、然后在WLAN中實(shí)現(xiàn)QOS配置，在輔小區(qū)基站添加適配功能，適配層的主要作用是插入和解析EtherType以及bearer ID，以便UE區(qū)分WLAN報(bào)文和LWA的split bearer；并在PDCP層和WLAM MAC之間部署虛擬網(wǎng)關(guān)VGW以建立虛擬網(wǎng)絡(luò)，接收側(cè)通過該虛擬網(wǎng)絡(luò)將接收到的AC接入類別解映射到相應(yīng)的EPS承載；

103、接收側(cè)用于下行鏈路的UE和用于上行鏈路的SeNB基于LWAAP蜂窩局域聚合的接入點(diǎn)模塊從AC識(shí)別每個(gè)EPS承載；然后逐漸遞交給PDCP層，在適配層完成數(shù)據(jù)的拆分和聚合處理，最后實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層的數(shù)據(jù)處理。

進(jìn)一步的，所述步驟101的PDCP PDU經(jīng)由Xw接口轉(zhuǎn)發(fā)到輔助小區(qū)，接收側(cè)可以從LTE-A和WLAN接收PDCP PDU，為了確保PDCP PDU按順序傳送到應(yīng)用層，PDCP層將基于所有PDU的序列號(hào)重新排序，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的正確傳輸。

進(jìn)一步的，所述PDCP層中的IP分組利用目前成熟的雙鏈接技術(shù)通過Xw接口作為PDCP PDU被卸載到SeNB，IP分組到達(dá)SeNB中的相應(yīng)RLC層并傳送到VGW。

進(jìn)一步的，所述IP層部署在VGW的入口處，其中IP流被分為四個(gè)QOS級(jí)別，分別包括Video(VI),Voice(V0)，Best Effort(BE)and Background(BK)四個(gè)部分。

進(jìn)一步的，所述WLAN所用到的協(xié)議是IEEE802.11e，IEEE802.11e是支持QOS感知分組處理的WLAN類型之一，在802.11MAC層，802.11e加入了Qos功能。

進(jìn)一步的，所述SeNB將ToS字段設(shè)置為IP報(bào)頭，IP頭中的其他字段留給

虛擬網(wǎng)關(guān)VGW實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)一步的，所述步驟103包括以下處理步驟：

步驟1)連接配置過程：首先由UE端發(fā)起的尋呼配置請(qǐng)求，請(qǐng)求和宏基站建立連接，并上報(bào)自己的連接狀態(tài)，其中包括自己是否處于WLAN的處理范圍中；

步驟2)輔小區(qū)添加過程：由宏小區(qū)基站向輔小區(qū)基站發(fā)送一個(gè)信令，包括EPS承載信息和WLAN信息，請(qǐng)求主小區(qū)和輔小區(qū)來完成終端的雙鏈接，如果請(qǐng)求被接受，由輔小區(qū)基站向宏小區(qū)基站發(fā)送響應(yīng)，表示同意LTE-WLAN的聚合；

步驟3)RRC連接重配置過程：在宏小區(qū)基站MeNB側(cè)有RRC進(jìn)行參數(shù)的配置，并將SeNB的信息狀態(tài)發(fā)送到UE以通知參數(shù)，向UE通知MeNB配置的完成；

步驟4)隨機(jī)接入過程：UE執(zhí)行用于上行鏈路定時(shí)同步的隨機(jī)接入過程，SeNB小區(qū)在收到有關(guān)UE的信息后，通過WLAN和UE建立連接；

步驟5)最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分流承載，MeNB側(cè)經(jīng)分載出來的PDCP PDU在MAC地址解析之后作為WLAN PDU傳遞給UE，將通過WLAN的MAC層的資源塊解映射到虛擬網(wǎng)關(guān)之后，由PDCP層通過數(shù)據(jù)匯聚技術(shù)將LTE傳來的數(shù)據(jù)和WLAN傳來的數(shù)據(jù)匯聚之后，轉(zhuǎn)交付給應(yīng)用層。

進(jìn)一步的，所述MeNB和SeNB之間的接口可以通過兩種形式：可以在MeNB和SeNB之間部署Xw接口和GTP隧道，其中的GTP-U協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間數(shù)據(jù)的傳輸，用戶數(shù)據(jù)包可以以IPv4,IPv6或PPP中的任何格式傳輸。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果如下：

本發(fā)明主要的創(chuàng)新點(diǎn)在于克服了分流過程不能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密后不能被MAC層識(shí)別的問題，通過添加的適配層插入和解析EtherType以及bearer ID，實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)的傳輸，完成兩種網(wǎng)絡(luò)資源的融合及帶寬聚合，從而提升客戶體驗(yàn)。借助LWA，可分離LTE數(shù)據(jù)有效載荷，一些流量會(huì)通過WLAN傳輸，剩余的則通過LTE-A本身來傳送，從而極大的提升整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供優(yōu)選實(shí)施例LWA組網(wǎng)的示意圖；

圖2為L(zhǎng)WA網(wǎng)絡(luò)空口協(xié)議設(shè)計(jì)流程圖；

圖3為基于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的鏈路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖；

圖4為具體的實(shí)施步驟流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、詳細(xì)地描述。所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，

結(jié)合近年來新提出的非授權(quán)頻譜的部署，在許可輔助接入的狀態(tài)下，利用非授權(quán)頻譜的寬裕的頻譜資源，將極大的提高蜂窩數(shù)據(jù)容量，因此，本發(fā)明在利用現(xiàn)有的技術(shù)規(guī)范，提出了一種將LTE-A和WLAN技術(shù)融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖2所示。

本方案中，我們將PDCP層配置正常的PDCP，讓其實(shí)現(xiàn)PDCP層的加密和完整性保護(hù)等功能。在這里，我們將IP分組加密，將PDCP報(bào)頭添加到IP分組，然后作為PDCP PDU被分載到輔助小區(qū)。為了在WLAN中實(shí)現(xiàn)QOS配置，我們需要在輔助小區(qū)添加適配功能。適配層的主要作用是插入和解析EtherType以及bearer ID，以便UE區(qū)分WLAN報(bào)文和LWA的split bearer。由于在WLAN MAC中不能實(shí)現(xiàn)混合自動(dòng)重傳(HARQ)能，這就造成數(shù)據(jù)的丟失，適應(yīng)層在這里可以提供此功能。

PDCP PDU經(jīng)由Xw接口轉(zhuǎn)發(fā)到輔助小區(qū)。接收側(cè)可以從LTE-A和WLAN接收PDCP PDU。為了確保PDCP PDU按順序傳送到應(yīng)用層，PDCP層將基于所有PDU的序列號(hào)(SN)重新排序，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的正確傳輸。在MeNB中，PDCP層配置有正常的PDCP。PDCP層中的IP分組利用目前成熟的雙鏈接技術(shù)通過Xw接口作為PDCP PDU被卸載到SeNB。它到達(dá)SeNB中的相應(yīng)RLC層并傳送到VGW。虛擬網(wǎng)關(guān)(VGW)部署在PDCP層和WLAM MAC之間以建立虛擬網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)虛擬網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)就相當(dāng)于適配層的功能，接收側(cè)可以通過該虛擬網(wǎng)絡(luò)將接收到的AC解映射到相應(yīng)的EPS承載。這里的關(guān)鍵點(diǎn)是IP層部署在VGW的入口處，其中IP流被分為四個(gè)QOS級(jí)別，以適應(yīng)業(yè)務(wù)的傳輸。WLAN MAC中的QOS配置通過使用IP報(bào)頭中的服務(wù)類型(ToS)字段來執(zhí)行。這里WLAN所用到的協(xié)議是IEEE802.11e，IEEE802.11e是支持QOS感知分組處理的WLAN類型之一。在802.11MAC層，802.11e加入了Qos功能，它的分布式控制模式可提供穩(wěn)定合理的服務(wù)質(zhì)量，而集中控制模式可更加靈活支持多種服務(wù)質(zhì)量策略，讓語音、視屏等業(yè)務(wù)的傳輸更為順暢。

上述中SeNB添加請(qǐng)求是重要的信令。SeNB通過接收該信令來識(shí)別每個(gè)EPS承載的QOS等級(jí)和QCI值。因此，SeNB可以將ToS字段設(shè)置為IP報(bào)頭。IP頭中的其他字段留給VGW實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明成功主要是得益于適配層和虛擬網(wǎng)關(guān)的設(shè)置，接收側(cè)可以通過該虛擬網(wǎng)關(guān)將接收到的AC解映射到相應(yīng)的EPS承載。

對(duì)于LTE-WLAN聚合，本專利給出了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)，如圖3所示，根據(jù)IEEE802.11e標(biāo)準(zhǔn)提供的WLAN技術(shù)實(shí)現(xiàn)WLAN MAC中的EPS承載的QOS處理。其中在發(fā)送側(cè)(用于下行鏈路的MeNB和用于上行鏈路的UE)配置PDCP正常的傳輸模式，使得輸入的IP分組經(jīng)過虛擬網(wǎng)關(guān)的處理后遞送到WLAN MAC進(jìn)行分類識(shí)別。WLAN MAC然后基于IP報(bào)頭中的ToS字段進(jìn)行AC分類。接收側(cè)(用于下行鏈路的UE和用于上行鏈路的SeNB)基于LWAAP模塊從AC識(shí)別每個(gè)EPS承載。然后按著圖2的結(jié)構(gòu)逐漸遞交給PDCP層，在適配層完成數(shù)據(jù)的拆分和聚合處理，最后實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層的數(shù)據(jù)處理。

在設(shè)計(jì)中，MeNB和SeNB之間的接口可以通過兩種形式：可以在MeNB和SeNB之間部署Xw接口和GTP隧道，其中的GTP-U協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間數(shù)據(jù)的傳輸，用戶數(shù)據(jù)包可以以IPv4,IPv6或PPP中的任何格式傳輸，這樣就便于兩者之間的數(shù)據(jù)處理。在MeNB和SeNB之間存在一個(gè)反饋，如果對(duì)于雙鏈接來說，只需要做一個(gè)有關(guān)流控制的反饋，但是將SeNB換為室內(nèi)的WLAN時(shí)，還需要增加一些反饋信息，其中包括WLAN的帶寬和吞吐量。因?yàn)閃LAN可能在不同的帶寬條件下，讓MeNB知道WLAN的帶寬和吞吐量的大小有利于MeNB給WLAN的控制和分流，這也是實(shí)現(xiàn)LWA的一個(gè)重要因素。

下面通過結(jié)合本發(fā)明中移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中三個(gè)傳輸點(diǎn)之間的信息的傳輸流程對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作更具體地描述，如圖4所示：

步驟1)首先需要的是對(duì)LTE-A當(dāng)中授權(quán)頻譜的連接配置，由UE端發(fā)起的尋呼配置請(qǐng)求，和LTE-A的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)一樣，要和宏基站建立連接，需要選擇自己的接入小區(qū)，運(yùn)營(yíng)商等信息，并上報(bào)自己的連接狀態(tài)，其中包括是否處在WLAN的管理范圍內(nèi)，以便知道是否可以進(jìn)行LWA的通信。

步驟2)根據(jù)UE上報(bào)的信息，當(dāng)可以進(jìn)行LTE-WLAN聚合通信時(shí)，需要將帶有WLAN接入點(diǎn)的輔小區(qū)添加進(jìn)去，由主小區(qū)向輔小區(qū)發(fā)送一個(gè)信令，包括EPS承載(如：QOS屬性)和WLAN等信息(如：UE的MAC地址)。請(qǐng)求這里類似于目前比較成熟的主小區(qū)和輔小區(qū)之間的雙鏈接技術(shù)，如果請(qǐng)求被接受，由輔小區(qū)向主小區(qū)發(fā)送確認(rèn)和反饋信息，表示同意LTE-WLAN的聚合。

步驟3)然后通過RRC實(shí)現(xiàn)連接重配置過，在MeNB側(cè)需要有RRC進(jìn)行參數(shù)的配置，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的流控制，并將SeNB的信息狀態(tài)發(fā)送到UE以通知參數(shù)。向UE通知MeNB配置的完成。

步驟4)其次實(shí)現(xiàn)隨機(jī)接入過程，根據(jù)MeNB側(cè)發(fā)來的配置信息，UE執(zhí)行用于上行鏈路定時(shí)同步的隨機(jī)接入過程。SeNB小區(qū)在收到有關(guān)UE的信息后，通過WLAN和UE建立連接。

步驟5)在完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連接配置后，在MeNB側(cè)通過分流承載發(fā)送的PDCP PDU在虛擬網(wǎng)關(guān)的加載解析之后作為WLAN PDU傳遞給UE側(cè)的MAC層。將通過WLAN的MAC層的資源塊解映射到虛擬網(wǎng)關(guān)之后，由PDCP層通過數(shù)據(jù)匯聚技術(shù)將LTE傳來的數(shù)據(jù)和WLAN傳來的數(shù)據(jù)匯聚之后，轉(zhuǎn)交付給應(yīng)用層。

本專利的工作原理是：

本專利中將LTE-A的數(shù)據(jù)利用WLAN的AP作為載體，將部分?jǐn)?shù)據(jù)通過WLAN網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇K端或者網(wǎng)絡(luò)端之后，在高層進(jìn)行匯聚，實(shí)現(xiàn)大量業(yè)務(wù)的高效傳輸，通過WLAN中的未授權(quán)頻段和LTE-A中的授權(quán)頻段的聚合，實(shí)現(xiàn)兩種無線通信技術(shù)的融合，這種LWA方式，使得在MeNB側(cè)和UE側(cè)可以通過分流承載和聚合將數(shù)據(jù)快速的傳輸?shù)綄?duì)等端，將LWA作為5G解決方案的一部分協(xié)助運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)LTE與WLAN網(wǎng)絡(luò)資源的融合與優(yōu)化，是實(shí)現(xiàn)未來高要求的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

以上這些實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在閱讀了本發(fā)明的記載的內(nèi)容之后，技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。