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CN103067428B - 基站、服务处理方法和云计算系统 - Google Patents

基站、服务处理方法和云计算系统 Download PDF

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CN103067428B CN201110323739.2A CN201110323739A CN103067428B CN 103067428 B CN103067428 B CN 103067428B CN 201110323739 A CN201110323739 A CN 201110323739A CN 103067428 B CN103067428 B CN 103067428B
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Abstract

本发明实施例提供一种基站、服务处理方法和云计算系统。该基站包括：与UE之间建立无线网络承载通道；通过无线网络承载通道接收UE的服务请求；解析UE的服务请求中的请求内容，根据请求内容中需要由云服务器端处理的内容生成云服务访问请求；发送云服务访问请求到所述云服务器端，并将云服务器端的相应处理结果通过无线网络承载通道返回给UE。从而使得用户设备侧的传输层协议和接入层协议终结于基站，因此本发明实施例实现跨层优化。

Description

基站、服务处理方法和云计算系统
技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域，并且更具体地，涉及基站、服务处理方法和云计算系统。
背景技术
基于传统移动通信系统的移动互联网络由无线接入网(RAN，RadioAccess Network)和移动核心网(CN，Core Network)组成。RAN负责为用户设备(UE，User Equipment)提供无线接入，CN则通过移动性管理为用户设备提供固定的互联网协议(IP，Internet Protocol)接入点。这样，用户设备通过移动通信网络接入到外部IP网络，并通过外部IP网络访问应用服务器(AS，Application Server)。用户设备通常提供客户端(Client)功能，应用服务器的应用则由应用提供商提供。
从应用提供商(ISP，Internet Service Provider)的角度来看，大量的中小型ISP还是采用服务器托管和带宽租用等方式对外提供应用服务，其中，或者是ISP直接租用服务器和网络带宽，或者是ISP自己购买服务器及其配套软件，再租用网络带宽对外提供应用服务。
从终端用户的角度来看，移动互联网应用除了需要管道的接入服务外，还大量需要存储服务和计算服务，其中存储服务是指保存用户的数据，包括图片、视频、数据文件、电子邮件等格式化数据，计算服务是指提供办公类软件(如字处理软件)、CAD/CAM/CAE等软件、网络游戏等。目前，用户特定的存储服务和计算服务主要由用户设备自身提供，但明显受限于手机等用户设备非常有限的计算和存储能力。
基于传统移动通信系统的移动互联网的一个主要问题在于，移动通信系统被完全管道化，即仅仅提供一个IP接入的通道，而不能直接从应用服务器获取应用相关的信息，如应用的业务属性(业务类型、最大速率、平均速率等QoS(Quality of Service，业务质量)信息)、业务的信源编码信息(如视频流业务等)等。这样，应用与管道分离，基站等RAN网元只提供接入层功能，应用层和传输层(TCP/UDP，Transmission Control Protocol/User DatagramProtocol，传输控制协议/用户数据包协议)与接入层的跨层优化很难实施。
发明内容
本发明实施例提供一种基站、服务处理方法和云计算系统，能够提升系统性能。
一方面，提供了一种基站，包括：无线网络功能模块，用于与UE之间建立无线网络承载通道；接收模块，用于通过无线网络承载通道接收UE的服务请求；第一处理模块，用于解析UE的服务请求中的请求内容，根据请求内容中需要由云服务器端处理的内容生成云服务访问请求，发送云服务访问请求到云服务器端，并将云服务器端的相应处理结果通过无线网络承载通道返回给UE。
另一方面，提供了一种服务处理方法，包括：与UE之间建立无线网络承载通道；通过无线网络承载通道接收UE的服务请求；解析UE的服务请求中的请求内容，根据请求内容中需要由云服务器端处理的内容生成云服务访问请求；发送云服务访问请求到所述云服务器端，并将云服务器端的相应处理结果通过无线网络承载通道返回给UE。
另一方面，提供了一种云计算系统，包括多个云服务器端，多个云服务器端之间相互连接，每个云服务器端与一个或多个如上所述的基站连接。
本发明实施例的基站与用户设备之间建立无线网络承载通道，从而终结了用户设备的接入层协议。另外，从传输层协议的层面来看，本发明实施例的基站不是简单地转发用户设备的服务请求，而是解析服务请求中的请求内容，并根据请求内容自己进行处理或针对需要云服务器端处理的内容请求云服务器端协助进行处理，从而由基站终结了该用户设备的传输层协议。这样使得用户设备侧的传输层协议和接入层协议均终结于基站，因此本发明实施例能够实现传输层和接入层的跨层优化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是基于本发明实施例的云计算系统的示意结构图。
图2是本发明一个实施例的基站的框图。
图3是本发明另一实施例的基站的框图。
图4是说明本发明一个实施例的基站的内部功能结构的示意结构图。
图5是本发明一个实施例的云计算架构的示意结构图。
图6是本发明一个实施例的云计算系统的示意结构图。
图7是本发明一个实施例的云计算系统中移动性管理的示意图。
图8是本发明另一实施例的云计算系统的示意结构图。
图9是本发明一个实施例的服务处理方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
用户特定的存储服务和计算服务主要由用户设备自身提供，但明显受限于手机等用户设备非常有限的计算和存储能力。现在也开始出现通过云计算方式提供此类服务的趋势。
云计算是共享的网络交付信息服务的业务运行模式。云形象地描绘了包括网络、计算和存储等在内的信息服务的基础设施，以及相关的操作系统、应用平台、Web(网络)服务和应用等软件的总和。在云计算中，系统的软硬件都被虚拟化并封装为服务，用户设备可以通过网络访问和使用，云服务的使用者看到的只有服务本身，而不用关心相关基础设施的具体实现，包括地址位置、资源分配和管理、软硬件平台等等。云计算的硬件基础设施典型是数据中心(Data Center)，或者互联的多个数据中心，或者是分布在不同地理位置的计算机组成的服务器集群等。云计算的软件基础设施则负责硬件基础设施的虚拟化、资源的管理与监控、安全与计费管理等，从而将软硬件基础设施封装为服务提供给用户。
图1是基于本发明实施例的云计算系统10的示意结构图。图1中，云服务器端(或者称为“中心云”)11典型地运行在高性能数据中心或多个互联的数据中心之上。eNB+12a、12b、12c是根据本发明实施例的增强型基站，完成针对用户设备13a、13b、13c所有无线网络的功能，包括接入层和非接入层功能。eNB+与云服务器端11通过高速宽带IP(Internet Protocol，互联网协议)线路相连(统称为接口Z)。eNB+12a、12b、12c之间的逻辑接口为X2+，用于支持跨eNB+的移动性管理。
图1中所示各种网元的数目只是示例性的，不对本发明实施例的范围构成限制。例如，云计算系统10可包括一个或多个云服务器端11，每个云服务器端可连接一个或多个eNB+，每个eNB+可以服务一个或多个UE。
图2是本发明一个实施例的基站的框图。图2的基站20是图1的eNB+的一个例子，包括接收模块21、第一处理模块22和无线网络功能模块24。
无线网络功能模块24与UE(例如，图1的用户设备13a、13b、13c)之间建立无线网络承载通道。这样，基站20能够终结UE的接入层协议。
接收模块21通过无线网络承载通道接收UE服务请求。例如，接收模块21可以实现为基站20上的天线等。
第一处理模块22解析UE的服务请求中的请求内容，根据所述请求内容中需要由云服务器端处理的内容生成云服务访问请求，发送云服务访问请求到云服务器端(例如图1的云服务端11)，并将云服务器端的相应处理结果通过无线网络承载通道返回给UE。例如，第一处理模块22可以实现为基站20上的基带处理单元等。
在解析得到请求内容之后，基站自己决定如何进行处理。例如，对于基站自己能够处理的内容，如跨层优化、联合编码处理、数据压缩/汇聚/缓存等，则可以由基站执行这些处理。对于需要云服务器处理的内容，如数据存储/计算等，则基站可向相应的云服务器端发送云服务访问请求，以请求云服务器端进行相应的处理。这样，从用户设备的角度来看，犹如应用服务器就处于基站中。用户设备直接向基站进行服务请求，即由基站终结了该用户设备的传输层协议。而现有技术中，用户设备向应用服务器进行服务请求，基站不会解析服务请求中的请求内容，只是根据服务请求的目的地址等信息(这些信息一般在服务请求包的包头中)，简单地查找路由并转发该服务请求。
综上所述，本发明实施例的基站与用户设备之间建立无线网络承载通道，从而终结了用户设备的接入层协议。另外，从传输层协议的层面来看，本发明实施例的基站不是简单地转发用户设备的服务请求，而是解析服务请求中的请求内容，并根据请求内容自己进行处理或请求云服务器端协助进行处理，使得用户设备侧的传输层协议和接入层协议均终结于基站，因此本发明实施例能够实现传输层和接入层的跨层优化。
图3是本发明另一实施例的基站的框图。图3的基站30是图1的eNB+的一个例子，与图2的基站20的不同之处在于，除了无线网络功能模块24、接收模块21和第一处理模块22之外，还包括第二处理模块23、第三处理模块25和移动性管理模块26中的至少一个。
第二处理模块23与云服务器连接，通过云计算方式，从云服务器端获得无线网络承载通道的功能控制服务。例如，上述无线网络承载通道的功能控制服务可包括：定位服务，如位置计算等；用户签约数据存储和查询，包括HLR(Home Location Register，归属位置寄存器)/HSS(Home SubscriberServer，归属用户服务器)、AAA(Authentication、Authorization、Accounting，验证、授权和记账)服务器等的功能、策略控制与计费功能等。
无线网络功能模块24与第一处理模块22和第二处理模块23连接，通过实现现有的无线网络的接入层协议和非接入层协议，与UE之间建立一个或多个无线网络承载通道。无线接入层典型地功能包括物理层(PHY，PhysicalLayer)、媒体接入控制层(MAC，Media Access Control)、无线链路层(RLC，Radio Link Control)，以及分组数据汇聚层(PDCP，Packet Data ConvergenceProtocol)等协议功能，用于通过空口传输用户IP数据分组。无线非接入层功能典型地包括L3协议和分组数据网关(PDN-GW或PGW，Packet DataNetwork Gateway)功能，其中L3协议与用户设备UE侧的L3协议相对应，用于控制无线接入承载的建立、修改和删除等操作，分组数据网关提供IP网关功能，如IP地址分配、网络地址转换(NAT，Network Address Transform)、用户数据的监管控制(Policing Control)等功能，这样，无线非接入层之上的接口为IP接口。因此，无线网络功能模块24可以与第一处理模块22之间交换应用相关的信息；无线网络功能模块24可以与第二处理模块23之间交换无线网络控制相关的信息。
作为一个可选的实施例，第一处理模块22可以获取服务请求所针对的业务的应用属性信息和/或信源编码信息等应用相关的信息。例如，在UE的服务请求可携带有该服务请求所针对的业务的应用属性信息和/或信源编码信息的情况下，第一处理模块22可以在解析UE的服务请求中的请求内容时，获取这些应用相关的信息。或者，第一处理模块22也可以从其他源(例如，与应用相应的云服务器端或云服务实体)获取应用相关的信息，本发明实施例对此不作限制。无线网络功能模块24可以从第一处理模块22获取应用属性信息和/或信源编码信息，并利用应用属性信息和/或信源编码信息实现QoS保证。
另一方面，无线网络功能模块24可以获得无线网络承载通道上的无线链路和/或无线资源的实时状态信息等应用相关的信息。无线网络功能模块24可以按照任何现有方式获取无线链路和/或无线资源的实时状态信息，本发明对此不作限制。第一处理模块22也可以从无线网络功能模块24获得无线链路和/或无线资源的实时状态信息，并根据无线链路和/或无线资源的实时状态信息，完成传输层与接入层的跨层联合优化。
此外，无线网络功能模块24在与UE之间建立无线网络承载通道时，也可以参考上述应用相关的信息。
这样，由于UE侧的传输层协议和接入层协议均在基站30中终结，因此基站30能够实现传输层与接入层的跨层联合优化。
作为另一可选的实施例，第一处理模块22还可将无线链路和/或无线资源的实时状态信息提供给第三方应用，以便第三方应用利用无线链路和/或无线资源的实时状态信息进行跨层优化。第三方应用可以是运行在运营商提供的数据中心及相应的软件平台上的应用，也可以是来自其它运营商的数据中心及相应的软件平台上的应用，或者是一些大型公司的数据中心及相应的软件平台上的应用，本发明对此不做限制。
第三处理模块25为UE上的云计算应用提供代理服务。具体地，第三处理模块25可汇聚、压缩或缓存UE与对应云服务实体之间的数据；在接收到UE向该云服务实体发送的针对该数据的请求时，向UE发送该数据，并终止向该云服务实体转发该请求。例如，第三处理模块25专门针对UE上的某些云计算应用。在这类云计算应用中，UE本地的存储服务和计算服务，如用户私人数据，包括图片、视频、数据文件、电子邮件等格式化数据的存储，以及本地大型应用软件，如办公类软件、CAD/CAM/CAE等软件、网络游戏等，可能采用云计算方式来提供。典型地可以采用SaaS(Software as a Server，软件即服务)、PaaS(Platform as a Server，平台即服务)等形式。这时，集成在基站30中的第三处理模块25起到代理服务器的功能，包括终结UE侧云租户端的传输层协议(TCP/UDP)，实现传输控制协议层与无线接入层的跨层联合优化，或者用于汇聚、压缩和/或缓存UE上的所述云租户端与对应云服务实体之间的数据。
作为另一可选的实施例，移动性管理模块26在UE发生跨基站的无线接入层切换和/或无线非接入层迁移时，在当前基站的第一处理模块(假设标记为22a)为UE服务的同时，在目标基站的第一处理模块(假设标记为22b)中启动第一处理模块22a的拷贝，将第一处理模块22a和第一处理模块22b同步到云服务器端中的相应的应用。如果UE在当前基站的通信涉及其他模块，如第二处理模块23、无线网络功能模块24、第三处理模块25等，也类似地进行切换或迁移操作。
现有移动通信网络中应用与管道分离，基站等RAN网元只提供接入层功能，应用层和传输层(TCP/UDP)与接入层的跨层优化很难实施，也无法对业务提供有效的QoS保证。另外，基于传统移动通信系统的移动互联网架构，使得移动运营商只能提供管道的接入服务，从而限制了移动运营商的业务范围，使移动运营商在整个产业价值链中处于较低端的位置。
本发明实施例的基站30完成了接入层、非接入层功能，并且终结UE侧应用的传输层协议，实现管道和云的有机结合，一方面便于跨层优化技术和QoS管理的实施，另一方面也拓展了移动运营商的业务范围，使移动运营商不但能提供管道服务，还可以提供存储、计算等信息服务。
例如，当用户设备请求视频服务时，基站30可解析视频服务的请求，得到相关的请求内容信息，如视频标识、要求的分辨率等信息。基站30可向存储该视频的云服务器请求传输该视频。当接收到的视频的分辨率不符合上述要求的分辨率时，基站30还可以请求能够处理该视频的云服务器对该视频进行处理，以符合用户设备要求的分辨率。然后，基站30将处理后的视频返回给用户设备。上述处理均由基站30进行控制，因此便于跨层优化技术和QoS管理的实施。但是应注意，上述例子仅仅描述了实施本发明的一种可能的方式，而不是限制性的；按照基站30和云服务端之间的云服务网络架构或交互机制，可相应地调整基站30自己能够处理的内容和处理方式。
下面结合具体例子，更加详细地描述本发明的实施例。
图4是说明本发明一个实施例的基站的内部功能结构的示意结构图。图4的基站40是图1的eNB+的一个例子，并且是基站20和30的一个具体实现形式。
如图4所示，基站40的无线网络功能模块44是图3的无线网络功能模块24的一个例子，包括无线接入层单元441和无线非接入层单元442。
无线接入层单元441的功能典型地包括PHY、MAC、RLC以及PDCP等协议功能，用于通过空口传输用户IP数据分组。无线非接入层单元442的功能典型地包括L3协议和PGW功能，其中L3协议与用户设备UE侧的L3协议相对应，用于控制无线接入承载的建立、修改和删除等操作。PGW提供IP网关功能，如IP地址分配、网络地址转换(NAT)、用户数据的监管控制等功能。这样，无线非接入层单元442之上的接口为IP接口。
如图4所示，无线非接入层单元442之上包含3个功能实体，即应用服务器云租户ASCT(Application Server Cloud Tenant)、无线网络功能云租户WNFCT(Wireless Network Function Cloud Tenant)和终端应用云租户代理TACTP(Terminal Application Cloud Tenant Proxy)，分别作为图3的第一处理模块22、第二处理模块23和第三处理模块25的实例。
WNFCT、ASCT和TACTP与云服务器端(中心云)的接口分别为Z1、Z2和Z3。其中，WNFCT通过云计算方式，从中心云获得无线网络功能相关的服务，如定位服务(位置计算等)、用户签约数据存储和查询(包括HLR/HSS、AAA服务器等的功能)、策略控制与计费功能等。在现有技术中，这些功能都是由特定的网元完成的，而在本发明实施例中，这些功能都采用云计算的方式，由数据中心通过虚拟服务器(Virtual Server)等形式完成。集成在基站40中的是这些功能的云端，基站40通过WNFCT从中心云获得上述无线网络功能相关控制服务。
ASCT的功能可包括采用云计算的方式，通过集成在基站40中的应用服务器的云端，由数据中心通过虚拟服务器等形式提供应用服务器(AS，Application Server)的功能。这样，UE侧的移动宽带应用的Client端(客户端)的传输层(TCP/UDP)，终结在基站40中的ASCT功能实体。从UE看来，应用服务器就处于基站40中。由于ASCT功能集成在基站40中，因此，基站40中的无线网络功能模块44可以通过与ASCT的内部接口，获取应用相关的信息，如业务的应用属性(业务类型、最大速率、平均速率等QoS信息)、业务的信源编码信息(如视频流业务等)等，从而对业务提供有效的QoS保证。同时，由于ASCT终结了UE侧移动宽带应用Client端的传输层协议，并且可以从基站40中的无线网络功能模块44获得实时的无线链路和无线资源的状态信息(如无线链路的编码调制信息、无线信道条件、空口负载状态等)，因此，基站40可以实施传输层(TCP/UDP)与无线接入层的跨层联合优化，充分利用无线资源，最大化系统吞吐量。关于传输层(TCP/UDP)与无线接入层的跨层联合优化，可以参考大量的现有技术，如张海霞等编著的《无线通信跨层设计——从原理到应用》(ISBN 978-7-115-22781-2)。
另外，ASCT还能利用从基站40中的无线网络功能模块44获得无线网络承载通道的无线链路和无线资源的实时状态信息，对包含视频、图像等媒体的业务，实施信道信源的联合编码，即根据实时的无线链路状态信息(如信号与干扰/噪声功率比SINR)，基于系统吞吐量最大和保证用户体验不变的原则，联合选择最优的视频、图像等媒体的编码方式和编码速率、无线链路的信道编码方式和调制方式等。相比之下，现有技术中无线链路的信道编码调制方式的选择和视频、图像等媒体的编码方式与速率的选择是完全独立的，不能有效利用空口资源实现系统容量的最大化。关于无线网络中信道信源的联合编码技术，具体可以参考大量的现有技术，如O.Oyman and J.Foerster，Distortion-Aware MIMO Link Adaptation for Enhanced MultimediaCommunications，WiMAGIC-Huawei Workshop，Towards IMT-A and Beyond，PIMRC 2010。
可见，WNFCT和ASCT功能是通过云计算的方式，将现有技术中位于无线网络中的部分数据存储(如签约用户业务订购信息、用户帐号信息、用户位置信息等)和计算功能(如数据库搜索和查询、数据加密等)，如原来的HLR/HSS、策略与计费规则功能(PCRF，Policy and Charging Rules Function)、位置服务器(Location Server)、呈现服务器(Presence Server)、AAA服务器等，以及位于应用层的应用服务器中的存储(如视频源、Web应用数据等)与计算功能(如视频编码、动态网页生成、各种应用信息组织/管理与处理等)，都通过云计算的方式提供。
TACTP专门针对某些在用户设备上的云计算应用。在这类应用中，UE本地的存储服务和计算服务，如用户私人数据，包括图片、视频、数据文件、电子邮件等格式化数据的存储，以及本地大型应用软件，如办公类软件、CAD/CAM/CAE等软件、网络游戏等，可能采用云计算方式来提供，典型地可以采用SaaS(Software as a Server，软件即服务)、PaaS(Platform as a Server，平台即服务)等形式。这时，集成在基站40的TACTP起到代理服务器的功能，包括终结UE侧云租户端的传输层协议(TCP/UDP)、压缩和缓存UE侧云租户端与云服务器端(例如，云服务器端中的对应云服务实体)之间的数据。具体地，TACTP可汇聚、压缩或缓存UE与对应云服务实体之间的数据；在接收到UE向该云服务实体发送的针对该数据的请求时，向UE发送该数据，并终止向该云服务实体转发该请求。
TACTP终结UE侧云端的传输层协议(TCP/UDP)使得基站40可以实施传输控制协议层与无线接入层的跨层联合优化，充分利用无线资源，最大化系统吞吐量。TACTP汇聚/压缩/缓存UE侧云租户端与对应云服务实体之间的数据可以降低UE侧云租户端与对应云服务实体之间的数据传输延迟和数据率，加快系统对UE侧云租户端的响应速度，从而改善用户获得SaaS或PaaS等服务的体验。例如，终端用户使用云存储方式保存他的图片和视频数据，对于一些经常使用的图片和视频片段，TACTP可以进行缓存，从而加快用户获取这些数据的速度，提升用户体验。
图5是本发明一个实施例的云计算架构的示意结构图。图5的架构中，中心云采用平台云(Platform Cloud，即PaaS)方式。
如图5所示，平台云50上有3类应用，即无线网络功能应用51、第三方应用52和终端云应用53，分别与eNB+中的WNFCT、ASCT和TACTP云端功能对应，提供服务器端的功能。
无线网络功能应用51和第三方应用52支持多租户(Multi-tenant)，即一个虚拟服务器可以同时支持多个UE。典型地，无线网络功能应用51典型地由移动网络设备商提供，而后两类应用52和53则由移动宽带内容提供商提供。
平台云50为应用的开发和运行提供了丰富的软件开发工具包(SDK，Software Development Kit)54，典型地包括编程语言、软件框架、数据存储模型、函数库、应用开发与调试工具等等。在SDK之下是平台层55，负责为应用提供基于虚拟服务器的运行环境(Runtime Environment)、网络应用开发框架、Web2.0应用接口等。平台层55之下为无线网络API(ApplicationProgramming Interface，应用编程接口)56和云计算基础设施API 57，分别为平台层55及上层提供与无线网络相关的应用编程接口，以及与数据中心等云计算基础设施相关的应用编程接口。
无线网络API 56的一个作用是为无线网络功能应用51提供API，从而使得中心云可以完成无线网络相关的数据存储(如签约用户业务订购信息、用户帐号信息、用户位置信息等)和计算功能(如数据库搜索和查询、数据加密等)功能，即HLR/HSS、PCRF、Location Server、Presence Server、AAAServer等网元的功能。无线网络API 56的另外一个作用是，向第三方应用52提供从eNB+获得的无线网络相关的信息，如无线链路瞬时SINR、编码调制方式、无线信道条件(平均路损、平均SINR等)、空口负载状态等信息，从而便于第三方应用52利用这个底层信息进行跨层优化，如进行信道信源联合编码等。同时，第三方应用52也可以将应用相关的信息，如业务类型、QoS等信息，传递给无线网络API 56，这样eNB+也可以通过Z2接口获得这些应用相关的信息，从而优化无线传输通道，为应用提供有效的QoS保证。
如前所述，由于ASCT和TACTP集成在eNB+中，因此，它们直接终结和UE侧的传输层协议(TCP/UDP)，因此可以直接完成传输控制协议层与无线接入层的跨层联合优化，而不需要中心云参与。另外，TACTP所具有的压缩和缓存UE侧云端与对应的云服务实体之间数据的功能，也不需要中心云参与，而由TACTP自主完成。而实施有效的QoS保证、信道信源联合编码等，则通过上述无线网络相关的应用编程接口，由中心云和eNB+共同完成。
下面进一步说明UE在本发明提出的网络架构中如何接入无线通信网络并使用MBB(Mobile Broadband，移动宽带)业务和终端云业务。当UE处于eNB+的覆盖区时，通过现有的无线空口接入过程，UE和eNB+的无线网络功能实体(包括接入层和非接入层功能)之间建立起一个或多个无线网络承载通道，从而在UE的应用层和eNB+的上层功能实体(应用服务器云租户ASCT和终端应用云租户代理TACTP)之间建立起IP传输通道。其中，在UE和eNB+的无线网络功能实体之间建立无线网络承载通道的过程中，eNB+的无线网络功能云租户WNFCT功能实体通过云计算方式，从中心云获得无线网络功能相关的控制服务，如用户签约数据的查询、用户鉴权、对无线网络承载通道的策略控制、计费等。
当UE的应用层运行通常的MBB业务时，UE侧的移动宽带应用的Client端的传输层(TCP/UDP)，终结在eNB+中的ASCT功能实体，ASCT则采用云计算的方式，通过集成在eNB+中的应用服务器的云端，由数据中心通过虚拟服务器等形式提供现有技术中的应用服务器功能。这样，从UE看来，现有技术中的应用服务器就处于eNB+中。如前所述，位于数据中心的第三方应用负责将业务类型、QoS等信息传递给无线网络相关的应用编程接口，eNB+中的ASCT功能实体则通过Z2接口获得这些应用相关的信息，eNB+中的无线网络功能实体则通过与ASCT的内部接口，获取所述应用相关的信息，从而对业务提供有效的QoS保证。同时，由于ASCT终结了UE侧移动宽带应用Client端的传输层协议，并且可以从eNB+中的无线网络功能实体获得实时的无线链路和无线资源的状态信息(如无线链路的编码调制信息、无线信道条件、空口负载状态等)。因此，eNB+可以实施传输控制协议层与无线接入层的跨层联合优化，充分利用无线资源，最大化系统吞吐量。另外，ASCT还能利用从eNB+中的无线网络功能实体获得实时的无线链路和无线资源的状态信息，并通过Z2接口传递到数据中心的无线网络相关的应用编程接口，从而向第三方应用APP提供从eNB+获得的无线网络相关的信息，如无线链路瞬时SINR、编码调制方式、无线信道条件(平均路损、平均SINR等)、空口负载状态等信息，从而便于第三方应用APP利用这个底层信息进行跨层优化，如进行信道信源联合编码，即对包含视频、图像等媒体的业务，实施信道信源的联合编码，即根据实时的无线链路状态信息(如信号与干扰/噪声功率比SINR)，基于系统吞吐量最大和保证用户体验不变的原则，联合选择最优的视频、图像等媒体的编码方式和编码速率、无线链路的信道编码方式和调制方式等。
当UE直接通过SaaS、PaaS等形式获得云服务时，集成在eNB+的TACTP起到代理服务器的功能，包括终结UE侧云端的传输层协议(TCP/UDP)、压缩和缓存UE侧云端与对应云服务实体之间的数据。其中，终结UE侧云端的传输层协议(TCP/UDP)使得eNB+可以实施传输层(TCP/UDP)与无线接入层的跨层联合优化，充分利用无线资源，最大化系统吞吐量。汇聚/压缩/缓存UE侧云端与对应云服务实体之间的数据可以降低UE侧云端与对应云服务实体之间的数据传输延迟和数据率，加快系统对UE侧云端的响应速度，从而改善用户获得SaaS或PaaS等服务的体验。
第三方应用52和终端云应用53可以是运行在运营商提供的数据中心及相应的软件平台(例如，图5所示的平台云)上的应用，也可以是来自其它运营商的数据中心及相应的软件平台上的应用，或者是一些大型IT公司的数据中心及相应的软件平台上的应用，为此，可以通过图5所示的Y1接口实现不同类型云之间的互联。
一种较简单的云间互联的方式是使用代理服务器机制。图6是本发明一个实施例的云计算系统的示意结构图。图6的云计算系统60包括多个云服务器端61a、61b和61c，每个云服务器端61a、61b和61c和各自的增强型基站eNB+连接。应注意，图6中各个网元的数目只是示意性的，不对本发明实施例的范围构成限制。
连接到云服务器端61a的eNB+中激活了一个应用服务器云租户(ASCT)，它对应的虚拟服务器在云服务器端61a中，即图6中所示的VM1。VM1并不直接提供应用，因为这个应用并不是由云服务器端61a直接提供的，而是由云服务器端61c提供的。因此，VM1相当于一个背靠背(Back-to-Back)代理，即对连接到云服务器端61a的eNB+是运行相应应用的虚拟服务器，但对实际运行应用的云服务器端61c中的虚拟服务器VM2而言，相当于一个云租户。这样VM1可以从VM2获得相应的云服务，并将相应的服务传递到云服务器端61a中的eNB+的相应ASCT功能。
图7是本发明一个实施例的云计算系统中移动性管理的示意图。图7中，与图1相同或相似的部分使用相同的附图标记。
下面结合图1描述移动性管理的详细过程。当UE从一个eNB+12a的覆盖范围移动到另外一个eNB+12b的覆盖范围时，将发生两个层次的切换，即无线空口切换和云租户端的切换。由于eNB+12a和12b之间直接有X2+接口，因此，可以利用该X2+接口完成跨eNB+(Inter-eNB+)的无线接入层的切换(Handover)和无线非接入层的迁移(Relocation)，具体的切换过程，与现有LTE技术中基于X2接口的跨eNB的无线接入层切换类似，区别之处在于，在现有LTE技术中无线非接入层功能实体位于核心网，因此跨eNB的无线接入层切换并不直接导致无线非接入层的迁移，但在本发明实施例中，由于无线接入层和非接入层同时集成在eNB+中，因此，无线非接入层的迁移是和跨eNB+的无线接入层切换同时进行的。这时，UE的IP地址也将随跨eNB+的无线非接入层的迁移重新配置。
WNFCT、ASCT和TACTP云租户端的切换也和跨eNB+的无线接入层切换同时进行。由于采用云计算，实际运行应用的实体本身是位于数据中心的虚拟服务器，因此一个UE对应的云租户端的切换，不影响对应的无线网络功能应用、第三方应用和终端云应用的运行状态。这样，对应用而言，当UE发生跨eNB+的移动时，仅仅是UE对应的云租户端发生切换，而运行于中心云虚拟服务器上的应用并不受影响。因此，可以以采用类似“软切换”方式进行WNFCT、ASCT和TACTP云租户端的切换。
具体来说，UE发生跨eNB+的无线接入层切换和/或无线非接入层迁移时，在源eNB+12a运行该UE的云租户端的同时，在目标eNB+12b中启动该UE的云租户端的拷贝，这两个云租户端完全同步到中心云中的相应的应用。这样，就能保证该UE的应用层无缝的移动性，当整个跨eNB+的移动过程完成后，再停止源eNB+12a中的该UE的云租户端。
图8是本发明另一实施例的云计算系统的示意结构图。图8的云计算系统80是无线云(Wireless Cloud)与应用云集成的网络架构。无线云又称为C-RAN(Cloud RAN，云接入网)，是最近关注较多的一个无线接入网架构。该架构的主要特征是将传统基站的基带处理单元(BBU，Base Band Unit)和射频单元分离。例如，多个基站的BBU集中在一起，组成一个或多个无线云81a、81b，并通过光纤等宽带传输线路与远程射频单元(RRU，Radio RemoteUnit)相连。
无线云81a、81b完成无线蜂窝系统的所有功能(无线接入层功能如PHY/MAC/RLC/PDCP，以及非接入层功能如L3协议、PDN网关等)。另外，无线云81a、81b还可以包括图4所示无线非接入层之上的三个功能实体，即WNFCT、ASCT和TACTP，并分别通过Z1、Z2和Z3接口与云服务器端(或者称为中心云)82相连。无线云81a、81b之间采用X3接口互联，该接口类似图4中的X2+接口，用于支持无线云间的移动性。
对应到图2的基站，在图8的实施例中，接收模块21位于RRU中，第一处理模块22位于BBU(即位于BBU组成的无线云81a或81b)中。BBU集中有利于利用云计算技术实现基带处理资源的虚拟化，从而实现灵活的基带处理资源共享，解决业务量分布的潮汐效应，并可实现多小区之间的联合信号处理，消除小区间的干扰，提高系统容量。
本发明实施例使移动运营商能够提供管道和云的统一业务平台，从而拓展移动运营商的业务范围，使移动运营商不但能提供管道服务，还可以提供存储、计算等信息服务。另外，本发明实施例便于实施应用层/传输层与无线承载底层的跨层优化，从而提升系统性能，并且便于获知应用的QoS信息，使系统能够为各类应用提供端到端的QoS保证。
图9是本发明一个实施例的服务处理方法的流程图。图9的方法由基站执行，例如图1中的eNB+或上述基站20-40等。
91，与UE之间建立无线网络承载通道。例如，可通过实现现有的无线网络的接入层协议和非接入层协议，建立上述无线网络承载通道。
92，通过无线网络承载通道接收UE的服务请求。
93，解析UE的服务请求中的请求内容，根据请求内容中需要由云服务器端处理的内容生成云服务访问请求。
在解析得到请求内容之后，基站自主决定如何进行处理。例如，对于基站自己能够处理的内容，如跨层优化、联合编码处理、数据压缩/汇聚/缓存等，则可以由基站执行这些处理。对于需要云服务器处理的内容，如数据存储/计算等，则基站可向相应的云服务器端发送云服务访问请求，以请求云服务器端进行相应的处理。
94，发送云服务访问请求到云服务器端，并将云服务器端的相应处理结果通过无线网络承载通道返回给UE。
这样，从用户设备的角度来看，犹如应用服务器就处于基站中。用户设备直接向基站进行服务请求(而非现有技术中那样，用户设备向应用服务器进行服务请求，基站只是简单地在接入层转发该服务请求)，即由基站终结了该用户设备的传输层协议。而现有技术中，用户设备向应用服务器进行服务请求，基站不会解析服务请求中的请求内容，只是根据服务请求的目的地址等信息(这些信息一般在服务请求包的包头中)，简单地查找路由并转发该服务请求。
本发明实施例的基站与用户设备之间建立无线网络承载通道，从而终结了用户设备的接入层协议。另外，从传输层协议的层面来看，本发明实施例的基站不是简单地转发用户设备的服务请求，而是解析服务请求中的请求内容，并根据请求内容自己进行处理或请求云服务器端协助进行处理，使得用户设备侧的传输层协议和接入层协议均终结于基站，因此本发明实施例能够实现传输层和接入层的跨层优化。
根据本发明实施例的服务处理方法还可以包括由上述基站的各个部分执行的其他过程。下面结合图3的基站30举例说明。例如，无线网络功能模块可实现无线网络的接入层协议和非接入层协议，与UE之间建立一个或多个网络承载通道。
可选地，作为另一实施例，第一处理模块22可以获取服务请求所针对的业务的应用属性信息和/或信源编码信息等应用相关的信息。例如，第一处理模块22可以在解析UE的服务请求中的请求内容时，获取这些应用相关的信息；或者，第一处理模块22也可以从其他源(例如，与应用相应的云服务器端或云服务实体)获取应用相关的信息。无线网络功能模块24还可以从第一处理模块22获取应用属性信息和/或信源编码信息，并利用应用属性信息和/或信源编码信息实现业务质量保证。
可选地，作为另一实施例，无线网络功能模块24可以获得无线网络承载通道上的无线链路和/或无线资源的实时状态信息等应用相关的信息。无线网络功能模块24可以按照任何现有方式获取无线链路和/或无线资源的实时状态信息，本发明对此不作限制。第一处理模块22还可以从无线网络功能模块24获无线链路和/或无线资源的实时状态信息，并根据无线链路和/或无线资源的实时状态信息，完成传输控制协议层与无线接入层的跨层联合优化。另外，第一处理模块22还可以将无线链路和/或无线资源的实时状态信息提供给第三方应用，以便第三方应用利用无线链路和/或无线资源的实时状态信息进行跨层优化。
此外，无线网络功能模块24在与UE之间建立无线网络承载通道时，也可以参考上述应用相关的信息。
可选地，作为另一实施例，第三处理模块25可以汇聚、压缩或缓存UE与对应云服务实体之间的数据；在接收到该UE向该云服务实体发送的针对上述数据的请求时，向该UE发送上述数据，并终止向该云服务实体转发上述请求。
可选地，作为另一实施例，移动性管理模块26可以当UE发生跨所述基站的无线接入层切换和/或无线非接入层迁移时，在当前基站的第一处理模块为UE服务的同时，在目标基站的第一处理模块中启动上述当前基站的第一处理模块的拷贝，将上述当前基站的第一处理模块和上述目标基站的第一处理模块同步到云服务器端中的相应的应用。
根据本发明实施例的云计算系统可包括多个云服务器端(例如图6的61a、61b和61c)，多个云服务器端之间相互连接。每个云服务器端与一个或多个上述基站20-40连接。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种基站，其特征在于，包括：
无线网络功能模块，用于与用户设备UE之间建立无线网络承载通道；
接收模块，用于通过所述无线网络承载通道接收所述UE的服务请求；
第一处理模块，用于解析所述UE的服务请求中的请求内容，根据所述请求内容中需要由云服务器端处理的内容生成云服务访问请求，发送所述云服务访问请求到所述云服务器端，并将所述云服务器端的相应处理结果通过所述无线网络承载通道返回给所述UE。
2.如权利要求1所述的基站，其特征在于，所述基站还包括：
第二处理模块，与所述云服务器端连接，用于通过云计算方式，从所述云服务器端获得所述无线网络承载通道的功能控制服务。
3.如权利要求1所述的基站，其特征在于，所述基站还包括：
所述无线网络功能模块，具体用于通过实现无线网络的接入层协议和非接入层协议，与所述UE之间建立所述无线网络承载通道。
4.如权利要求3所述的基站，其特征在于，所述UE的服务请求携带有所述服务请求所针对的业务的应用属性信息和/或信源编码信息；
所述第一处理模块，还用于通过解析所述UE的服务请求，得到所述应用属性信息和/或信源编码信息；
所述无线网络功能模块，还用于从所述第一处理模块获取所述应用属性信息和/或信源编码信息，并利用所述应用属性信息和/或信源编码信息实现业务质量保证。
5.如权利要求3或4所述的基站，其特征在于，
所述无线网络功能模块，还用于获得所述无线网络承载通道上的无线链路和/或无线资源的实时状态信息；
所述第一处理模块还用于，从所述无线网络功能模块获得所述无线链路和/或无线资源的实时状态信息，并根据所述无线链路和/或无线资源的实时状态信息，完成传输控制协议层与无线接入层的跨层联合优化。
6.如权利要求5所述的基站，其特征在于，
所述第一处理模块还用于，将所述无线链路和/或无线资源的实时状态信息提供给第三方应用，以便所述第三方应用利用所述无线链路和/或无线资源的实时状态信息进行跨层优化。
7.如权利要求1所述的基站，其特征在于，所述基站还包括：
第三处理模块，用于为所述UE上的云计算应用提供代理服务。
8.如权利要求7所述的基站，其特征在于，所述第三处理模块具体用于，汇聚、压缩或缓存所述UE与对应云服务实体之间的数据；在接收到所述UE向所述云服务实体发送的针对所述数据的请求时，向所述UE发送所述数据，并终止向所述云服务实体转发所述请求。
9.如权利要求1所述的基站，其特征在于，所述基站还包括：
移动性管理模块，用于当UE发生跨所述基站的无线接入层切换和/或无线非接入层迁移时，在当前基站的第一处理模块为所述UE服务的同时，在目标基站的第一处理模块中启动所述当前基站的第一处理模块的拷贝，将所述当前基站的第一处理模块和所述目标基站的第一处理模块同步到云服务器端中的相应的应用。
10.如权利要求1所述的基站，其特征在于，所述接收模块位于所述基站的远程射频单元，所述第一处理模块位于所述基站的基带处理单元。
11.一种服务处理方法，其特征在于，包括：
基站与用户设备UE之间建立无线网络承载通道；
所述基站通过所述无线网络承载通道接收所述UE的服务请求；
所述基站解析所述UE的服务请求中的请求内容，根据所述请求内容中需要由云服务器端处理的内容生成云服务访问请求；
所述基站发送所述云服务访问请求到所述云服务器端，并将所述云服务器端的相应处理结果通过所述无线网络承载通道返回给所述UE。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述基站与用户设备UE之间建立无线网络承载通道，包括：
所述基站通过实现无线网络的接入层协议和非接入层协议，与所述UE之间建立所述网络承载通道。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述基站通过解析所述UE的服务请求，得到所述服务请求所针对的业务的应用属性信息和/或信源编码信息，并利用所述应用属性信息和/或信源编码信息实现业务质量保证。
14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述基站获得所述无线网络承载通道上的无线链路和/或无线资源的实时状态信息，并根据所述无线链路和/或无线资源的实时状态信息，完成传输控制协议层与无线接入层的跨层联合优化。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述基站将所述无线链路和/或无线资源的实时状态信息提供给第三方应用，以便所述第三方应用利用所述无线链路和/或无线资源的实时状态信息进行跨层优化。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述基站汇聚、压缩或缓存所述UE与对应云服务实体之间的数据；
所述基站在接收到所述UE向所述云服务实体发送的针对所述数据的请求时，向所述UE发送所述数据，并终止向所述云服务实体转发所述请求。
17.一种云计算系统，其特征在于，包括多个云服务器端，所述多个云服务器端之间相互连接，每个云服务器端和多个如权利要求1-10任一项所述的基站连接。
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