一種PON系統中支持基站間通信的方法和裝置與流程
2023-06-07 07:07:21 1
本發明涉及通信
技術領域：
，尤其涉及一種無源光網絡(PON)系統中支持無線基站間通信的方法和裝置。
背景技術：
：LTE(長期演進)或E-UTRAN(演進的通用地面無線接入網絡)技術能夠顯著增升系統容量和提高傳輸速率，被認為是繼3G之後的主流無線技術方案。圖1給出了由3GPP論壇定義的LTE網絡總架構，在這個架構中，LTE承載網絡主要解決無線基站eNB與LTEEPC(MME/S-GW)之間的S1以及X2接口的承載問題，位於eNB和MME/SGW間的S1接口，將SAE/LTE演進系統劃分為無線接入網和核心網。沿襲了承載和控制分離的思想，S1接口也分為用戶平面和控制平面。其中用戶平面接口S1-U將eNB和SGW連接，用於傳送用戶數據和相應的用戶平面控制幀。而控制平面接口S1-MME則將eNB和MME相連，主要完成S1接口的無線接入承載控制、接口專用的操作維護等功能。eNB之間通過X2接口互相連接，用於支持e-NodeB之間的數據和信令的直接傳輸。eNB之間通過X2接口互相連接，形成了網狀網絡，由於LTE是全IP網絡，每個eNB被看作是一個具有特定IP位址的物理通信單元，因此，X2接口的業務需要在3層通過IP尋址的方式進行路由和轉發。迅速增長的無線業務使現有回程網絡基於專用鏈路以實現X2接口連接趨於飽和，這使得採用某種形式的光纖連接無線基站eNB遲早成為必然的選擇。相比於鋪設專門的點到點光纖來連接基站，採用PON(無源光網絡)的點到多點結構，如圖2所示，該方式來實現無線回程在成本上更加低廉，同時保留了PON網絡本身的安全性、可升級性、以及面向未來的可演進性，因此得到廣泛關注。此外，採用PON網絡可同時承載用戶駐地業務和無線回程業務，提供了顯著的協同性，對無線和固網運營商/業務提供商都帶來經濟上的平衡，同時也有益於終端用戶。標準化組織BBF(寬帶論壇)正在撰寫技術草案，來規範基於PON的無線回程網 絡的架構及技術要求。隨著用戶對帶寬需求的增加，基于波分復用WDM的PON網絡系統是下一代FTTx光接入技術的熱門備選方案之一，其中，TWDM-PON被選為下一代PON(NG-PON2)的首選方案，WDM-PON被選為NG-PON2的重要補充方案。以TWDM-PON系統為例，它由4-8個XG-PON堆疊而成，共享一個光分配網ODN，其傳輸容量可以達到40Gb/s-80Gb/s。由於採用共享ODN，建設成本CAPEX和運營成本OPEX都大大降低。當採用TWDM-PON來承載無線回程業務的時候，eNB基站之間通過X2接口的相互通信不但可以發生在單個波長通道內部，也可以發生在多個波長通道之間。由於無線網際網路的發展，一個主流的趨勢是：這種對等及本地化的業務在所有的數據吞吐之中佔據越來越重要的比重，從而對X2接口提出更高容量和更低時延的嚴格要求。因此，如何在TWDM-PON中更高效地實現單個波長通道內部和多個波長通道之間的eNB相互通信，是一個亟待解決的重要問題。圖3給出了目前基於TWDM-PON的單個波長通道內部及多個波長通道之間的無線回程的典型架構，當OLT接收到源eNB基站的IP數據包，它只能將此數據包向上發送給邊緣路由器ER。然後邊緣路由器ER通過IP尋址，再將此數據包轉發給目標eNB。這意味著，接入網絡系統的PON網絡對於LTE業務只提供物理傳輸介質，並不進行任何路由及處理等操作。因此，該方案存在諸多不足：(1)在這個垂直網絡中，所有的eNB之間需要通信的數據必須經過「PON接入網絡->核心網絡->PON接入網絡」的傳輸過程。這個過程中無意義的上傳和下傳會引起比較大的傳輸時延。(2)所有的數據都必須匯聚到核心網絡，即使某些數據包僅需要在蜂窩網內部遷移。當這類本地業務越來越多時，將會給核心網帶來嚴重的信號傳輸和數據處理壓力。同時，大量的傳輸資源也被浪費了。(3)對於eNB基站之間相互通信業務的控制和管理都在核心網絡邊緣路由器ER中進行。因此無法根據接入網的實際情況及時調整資源分配策略。該方案雖然可以將IP包轉發功能下放到OLT，然而在這種情況下，OLT必須具備3層控制功能，這種方法雖然直接，但是昂貴。此外，在3層的處理要比在2層的處理速度慢很多。技術實現要素：本發明旨在提供本發明旨在提供一種基于波分復用方式的PON網絡的無線基站eNB之間高效相互通信方案，OLT將3層的eNB相互通信映射到PON網絡中2層，通過OLT在單個波長通道內部及多個波長通道之間進行轉發，以實現更加快速和低成本的無線基站eNB相互通信。根據本發明的一個方面，這裡提供一種在無源光網絡(PON)系統中的光網絡單元(ONU)中支持基站間直接通信的方法，包括：接收來自ONU相關聯的源基站的、要去往目標基站的基站間交互數據；將所述基站間交互數據封裝為上行PON數據幀，並在所述上行PON數據幀的幀頭中標記目標基站相關聯的ONU信息及對應通信波長配置；將所述上行PON數據幀發送給所述PON系統的光線路終端(OLT)。優選地，所述ONU中預先配置有ONU相關聯的基站及其關聯的ONU信息、對應通信波長配置之間的對應關係表。優選地，所述對應關係表在所述PON系統中基站、關聯的ONU、或對應通信波長配置發生變化時及時更新。優選地，所述對應關係表發生變化包括以下各項中的至少一項：ONU新加入、退出、或基站IP重分配、或對應通信波長配置的改變。優選地，所述基站間交互數據通過MPLSoverXGEM方式被封裝成上行PON數據幀。優選地，所述PON網絡為波分復用無源光網絡(WDM-PON)系統或時分波分堆疊復用無源光網絡(TWDM-PON)系統。PON網絡也可以是光正交頻分復用無源光網絡(OFDM-PON)系統，前述對應通信波長配置為目標基站相關聯的ONU所對應的子載波配置。根據本發明的另外一個方面，這裡提供一種在無源光網絡(PON)系統中的光線路終端(OLT)中支持基站間直接通信的方法，包括：接收來自無源光網絡單元(ONU)的上行PON數據幀；OLT通過解析所述上行PON數據幀的幀頭是否包含ONU信息及對應通信波長配置信息判斷上行PON數據幀是否為PON系統中無線網絡基站間交互數據；當確定所述上行PON數據幀為無線網絡基站間交互數據，OLT根據ONU信息及對應通信波長配置信息創建下行PON數據幀；將所述下行PON數據幀發送給所PON系統中的目標ONU。優選地，當確定所述上行PON數據幀的幀頭中不包含目標ONU信息及對應 通信波長配置信息時，對所述上行PON數據幀的有效載荷進行處理。優選地，前述OLT預先配置有ONU相關聯的無線網絡基站及其關聯的ONU信息、對應通信波長配置之間的對應關係表並在ONU啟動時配置給ONU。優選地，前述OLT在所述PON系統中無線網絡基站、關聯的ONU、或對應通信波長配置發生變化時，通知PON系統中ONU及時更新所述對應關係表。優選地，前述PON網絡為波分復用無源光網絡(WDM-PON)系統或時分波分堆疊復用無源光網絡(TWDM-PON)系統；PON網絡也可以是光正交頻分復用無源光網絡(OFDM-PON)系統，前述對應通信波長配置為目標基站相關聯的ONU所對應的子載波配置。根據本發明的另外一個方面，這裡提供一種在無源光網絡(PON)系統中的光網絡單元(ONU)中支持基站間直接通信的裝置，包括：接收單元，其被配置為接收來自ONU相關聯的源基站的、要去往目標基站的基站間交互數據；處理單元，其被配置將所述基站間交互數據封裝為上行PON數據幀，並在所述上行PON數據幀的幀頭中標記目標基站相關聯的ONU信息及對應通信波長配置；發送單元，其被配置為將所述上行PON數據幀發送給所述PON系統的光線路終端(OLT)。優選地，前述裝置還包括：存儲單元，其被配置為預先存儲所述PON系統中的無線網絡基站及其關聯的ONU信息、對應通信波長配置之間的對應關係表。優選地，所述對應關係表在所述PON系統中無線網絡基站、關聯的ONU、或對應通信波長配置發生變化時及時更新。優選地，其中處理單元對所述基站間交互數據通過MPLSoverXGEM方式被封裝成上行PON數據幀。優選地，所述PON網絡為波分復用無源光網絡(WDM-PON)系統或時分波分堆疊復用無源光網絡(TWDM-PON)系統；PON網絡也可以是光正交頻分復用無源光網絡(OFDM-PON)系統，前述對應通信波長配置為目標基站相關聯的ONU所對應的子載波配置。根據本發明的另外一個方面，這裡提供一種在無源光網絡(PON)系統中光線路終端(OLT)中支持基站間直接通信的裝置，包括：接收單元，其被配置為接收來自無源光網絡單元(ONU)的上行PON數據幀；控制單元，其被配置為解析所述上行PON數據幀的幀頭是否包含ONU信息及對應通信波長配置信息判斷上行PON數據幀是否為PON系統中無線網絡基站間交互數據；處理單元，其被配置 為當確定所述上行PON數據幀為無線網絡基站間交互數據，OLT根據ONU信息及對應通信波長配置信息創建下行PON數據幀；發送單元，其被配置為將所述下行PON數據幀發送給所述PON系統中的目標ONU。優選地，其中所述處理單元還被配置為當確定所述上行PON數據幀的幀頭中不包含目標ONU信息及對應通信波長配置信息時，對所述上行PON數據幀的有效載荷進行處理。優選地，前述裝置還包括：存儲單元，其被配置為配置有ONU相關聯的無線網絡基站及其關聯的ONU信息、對應通信波長配置之間的對應關係表；發送單元，在ONU啟動時配置所述對應關係表給PON系統中ONU。優選地，所述存儲單元在所述對應關係表發生變化時，通過發送單元通知PON系統中ONU及時更新所述對應關係表。根據本發明實施例所提供的方法及其裝置，能夠在混合的用戶駐地/移動回傳網絡中實現快速低成本的基站間直接交互，尤其是使得基于波分復用方式的TWDM-PON和WDM-PON系統中在多個不同波長通道之間同時進行基於二層方式的eNB相互通信成為可能，大大降低了通信時延，也減輕了對於核心網的日益增長的壓力。附圖說明通過下面提出的結合附圖的詳細描述，本發明的特徵、性質和優點將變得更加明顯，附圖中相同的元件具有相同的標識，其中：圖1是3GPP論壇定義的LTE網絡總架構；圖2是基於PON網絡的無線回程的網絡架構；圖3是基於TWDM-PON的單個波長通道內部及多個波長通道之間的無線回程的典型架構；圖4為本發明提供的TWDM-PON系統同時承載用戶駐地業務和無線回程業務的網絡結構實施例。圖5為本發明提供的XGEM幀的幀頭實施例；圖6為本發明提供的上行XGTC突發幀實施例。圖7為本發明提供的TWDM-PON系統的單個波長通道內部和多個波長通道之間進行X2接口相互通信的處理和協調機制。具體實施方式在以下優選的實施例的具體描述中，將參考構成本發明一部分的所附的附圖。所附的附圖通過示例的方式示出了能夠實現本發明的特定的實施例。示例的實施例並不旨在窮盡根據本發明的所有實施例。需要說明的是，儘管本文中以特定順序描述了本發明中有關方法的步驟，但是這並非要求或者暗示必須按照該特定順序來執行這些操作，或是必須執行全部所示的操作才能實現期望的結果，相反，本文中所描述的步驟可以改變執行順序。附加地或備選地，可以省略某些步驟，將多個步驟合併為一個步驟執行，和/或將一個步驟分解為多個步驟執行。圖4為本發明提供的TWDM-PON同時承載用戶駐地業務和無線回程業務的網絡架構，TWDM-PON系統包括位於局端的OLT，一個或多個位於用戶側的ONU(如ONU1、ONU2、……、ONUn)，以及光分路/合路器(SPL)。此外，圖中還示出了一個或多個無線基站(圖中示例性的示出了源eNB、目標eNB1和目標eNB2)和核心網絡的邊緣路由器(ER)。其中，無線網絡中的每個無線基站與相應的ONU相連以支持移動回傳。邊緣路由器ER與OLT相連，它將eNB相互通信的控制和管理功能下放到OLT，由OLT在2層直接轉發eNB基站間相互通信的業務。以下以源基站eNB與目標基站eNB1、eNB2之間的通信為例來描述基站間的直接X2接口通信，源基站eNB與ONU1相連，目標基站eNB1與ONU2相連，目標基站eNB2與ONU3相連。我們可在TWDM-PON系統OLT中建立並維護一張eNB與ONU及相應波長通道對應關係表，參考表1該關係表將包含：無線基站eNB的身份標識，例如：eNB的IP位址，與和它相連接的ONU的對應信息，例如：ONU-ID，以及相應的波長通道的對應信息，例如：WLCH-ID。OLT可在ONU啟動認證過程中將前述關係表配置給系統中的ONU單元。OLT可在所述關係表對應關係發生變化時，例如系統中基站、關聯的ONU、或對應通信波長配置發生變化及時更新，通過發送單元通知TWDM-PON和WDM-PON系統中ONU及時更新所述對應關係表。其中，對應關係表發生變化包括以下各項中的至少一項：ONU新加入、退出、或基站IP重分配、或對應通信波長配置的改變。表1eNB與ONU及相應波長通道對應關係表eNBIP位址相關聯的ONUID波長通道WLCH-IDIP@eNB1aIP@eNB22bIP@eNB33c………………在源基站eNB所關聯的ONU1中，它接收來自源基站eNB的X2接口的IP數據包，該IP數據包可以是基於MPLS形式，它包括MPLS標籤協議棧和MPLS負荷部分。當前以T-MPLS/MPLS-TP為代表的PTN技術越來越多的被全球移動運營商和綜合運營商所青睞，主要定位於城域接入/匯聚層，綜合了SDH、MPLS、Ethernet等多種技術的優勢，全方位滿足不同演進階段的移動業務承載需求，隨著LTE數據業務的逐步開展，並逐步將LTE業務分流到新建的T-MPLS/MPLS-TP網絡上。接下來，ONU1將來自源基站eNB的X2接口的IP數據包包遵照G.989.3標準中的「MPLSoverXGEM」協議，封裝到XGEM幀中。根據前述所獲得的關係表，由於已知目標eNB1、目標eNB2的IP位址，因此可以在關係表中查詢到其對應的目標ONU(ONU2或ONU3)的ONU-ID信息以及相應波長通道信息WLCH-ID。結合圖5所示，ONU1將目標ONU(ONU2或ONU3)的ONU-ID信息以及相應波長通道信息WLCH-ID標識在此XGEM幀的幀頭。由此生成的XGEM幀具有與TWDM-PON中正常XGEM幀一樣的結構，只在XGEM幀的幀頭「可選擇」域做了微小修改。因此，ONU1的上行XGTC突發幀可以如圖6組合，其XGTC負荷部分包括常規的TWDM-PON的XGEM幀和用於X2接口的XGEM幀都被組合在內。之後，ONU1將所生成的包含用於X2接口的XGEM幀在內的上行PON數據幀發送給所述PON系統的OLT。在圖例4所示意的局端OLT中，可以通過中增加一個埠控制器，來輔助多個OLT埠之間的交互。首先，來自ONU的上行PON數據被各OLT埠接收，例如，ONU1的上行PON數據幀在OLT埠1被接收。埠控制器與TWDM-PONOLT中的OLT埠相連，從而使得多個OLT埠之間，即多個波長通道之間的交互成為可能，它通過分析來自各OLT埠的上行XGEM數據幀的幀頭來識別eNB相互通信的上行XGEM幀，而不需要處理此XGEM幀的載荷。具體地其涉及用於X2接口的XGEM數據幀判斷分析、以及下行PON 數據幀創建。埠控制器可以是一塊邏輯晶片，物理上存在於TWDM-PON的OLT內部，圖例中，它包括判斷單元和處理單元兩部分：判斷單元，它解析所述上行PON數據幀的幀頭是否包含ONU信息及對應通信波長配置信息，判斷上行PON數據幀是否為TWDM-PON和WDM-PON系統中無線網絡基站間交互數據，例如：A1)如果上行XGEM幀的目標WLCH-ID域和目標ONU-ID域為空，則此XGEM幀的載荷為普通的PON通信數據。此XGEM幀的有效載荷將遵照TWDM-PON的協議來處理。B1)如果上行XGEM幀的目標WLCH-ID域和目標ONU-ID域不為空，則此XGEM幀的載荷為無線基站eNB之間相互通信的數據。當上行XGEM幀被確定為無線網絡基站間交互數據，它根據幀頭中的ONU信息及對應通信波長配置信息創建下行PON數據幀直接生成下行XGEM幀，具體地：A2)如果目標WLCH-ID的值與目前所在波長通道的WLCH-ID一致，則處理單元直接根據目標ONU-ID的值，生成下行XGEM幀發送給目前所在波長通道的OLT埠，而不需要處理此XGEM幀的載荷，如圖例中源eNB與目標eNB1之間的通信，其波長通道都為WLCH1。B2)如果目標WLCH-ID的值與目前所在波長通道的WLCH-ID不一致，則處理單元根據目標ONU-ID的值，生成下行XGEM幀之後，將其發送給對應波長通道的OLT埠，這個過程中同樣不需要處理此XGEM幀的載荷，如圖例中源eNB與目標eNB2之間的通信，其波長通道不一致，處理單元將來自埠1的用於X2接口的XGEM數據幀轉發給埠2。OLT埠發送給目標ONU，在接收端ONU通過識別下行XGEM幀的幀頭來過濾出屬於自己的XGEM幀，這個過程與現有方式相同。根據本實施例方式，它將通過X2接口進行的eNB之間的基於層3的相互通信，映射到TWDM-PON中ONU之間的基於層2的相互通信，同時使得在多個不同波長通道之間同時進行eNB相互通信成為可能，當多個源ONU-eNB分屬不同的波長通道時，各自用於eNB相互通信的上行XGEM幀可以在各自的波長通道裡同時上傳給相對應的OLT埠，由此大大降低了時延。圖7為本發明提供的TWDM-PON的單個波長通道內部和多個波長通道之間進行X2接口相互通信的處理和協調機制，具體描述如下：步驟S700，在源ONU中，來自eNBX2接口的IP包遵照G.989.3標準中的「MPLSoverXGEM」協議，封裝到XGEM幀中。由於已知目標eNB的IP位址，因此可以在「關係表」中查詢到目標ONU信息ONU-ID及對應的目標波長通道信息WLCH-ID。如圖5所示，它將目標ONU-ID標識和目標WLCH-ID封裝在此XGEM幀的幀頭。由此生成的新的XGEM幀具有與TWDM-PON中正常XGEM幀一樣的結構，只在XGEM幀的幀頭「可選擇」域做了微小修改。因此，ONU1的上行XGTC突發幀可以如圖6組合，其XGTC負荷部分包括常規的TWDM-PON的XGEM幀和用於X2接口的XGEM幀都被組合在內。步驟S710，當此上行波長通道的OLT埠接收到上行XGTC突發幀時，它發送給OLT埠控制器。步驟S720，OLT埠控制器會逐一分析每個XGEM幀的幀頭。如果「目標WLCH-ID域」為空，則此幀是一個正常的TWDM-PON的XGEM幀，OLT埠將按照G.989.3標準處理XGEM幀的載荷，並生成下行XGEM幀。如果上行XGEM幀的目標WLCH-ID域和目標ONU-ID域不為空，則此XGEM幀的載荷為無線基站eNB之間相互通信的數據，將進行步驟S730。步驟S730，當上行XGEM幀被確定為無線網絡基站間交互數據，它根據幀頭中的ONU信息及對應通信波長配置信息創建下行PON數據幀直接生成下行XGEM幀。步驟740a，如果目標WLCH-ID的值與目前所在波長通道的WLCH-ID一致，則OLT埠控制器將生成下行XGEM幀發送給目前所在波長通道的OLT埠，而不需要處理此XGEM幀的載荷，如圖例中源eNB與目標eNB1之間的通信，其波長通道都為a，處理單元將來自埠1的用於X2接口的XGEM數據幀轉發給原埠1。步驟740b，如果目標WLCH-ID的值與目前所在波長通道的WLCH-ID不一致，則OLT埠控制器將生成的下行XGEM幀發送給對應波長通道的OLT埠，這個過程中同樣不需要處理此XGEM幀的載荷，如圖例中源eNB與目標eNB2之間的通信，其波長通道不一致，處理單元將來自埠1的用於X2接口的XGEM數據幀轉發給埠2。步驟750a、750b，在接收端，ONU2或ONU3通過識別下行XGEM幀幀頭中的 「XGEMPort-ID」，來濾出屬於自己的XGEM幀。如果此XGEM幀承載的是X2接口的載荷，則它可在解封裝之後，數據將被發送給相對應的目標eNB1或eNB2。值得說明的是，當多個源ONU-eNB分屬不同的波長通道時，每個上行的eNB相互通信的XGEM幀將分別使用其各自對應的上行波長傳輸，這可以被多波長的TWDM-PON系統同時支持。因此，能夠大大提高eNB之間相互通信的效率。同時本實施例所提出的方法也可以應用於WDM-PON系統和光正交頻分復用無源光網絡(OFDM-PON)系統，WDM-PON系統是NG-PON2的重要補充架構；OFDM-PON系統採用多載波傳輸技術，將高速串行的比特信息動態分配到各個頻譜相互重疊的子載波上，有效提升系統的頻譜效率。子載波可採用PSK(相移鍵控調製)、QAM(正交振幅調製)等高階調製提高系統容量，因此，本發明所述對應通信波長配置以是為目標基站相關聯的ONU所對應的子載波配置。通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到本發明可藉助軟體加必需的硬體平臺的方式來實現，當然也可以全部通過硬體來實施，但很多情況下前者是更佳的實施方式。基於這樣的理解，本發明的技術方案對
背景技術：
做出貢獻的全部或者部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品可以存儲在存儲介質中，如ROM/RAM、磁碟、光碟等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，伺服器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其進行限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改後的技術方案脫離本發明技術方案的精神和範圍。當前第1頁1 2 3