一种采用级联方式的便携式可扩展5G系统技术方案

本发明专利技术公开了一种采用级联方式的便携式可扩展5G系统。该系统由多个5G核心网设备、多个5G基站组成。多台5G核心网设备可通过级联的方式进行扩展和延伸，同时多台5G基站通过级联方式连接至同一台5G核心网设备，满足5G网络部署的广度和深度需求。该方法基于通用的路由交换系统，无需更新5G核心网标准功能，即可在复杂环境下进行5G网络的即时性部署，能够解决5G公网无法覆盖区域、临时性5G网络部署等问题，且能满足船舶建造等工业制造现场5G专网不同场景的多种适应性需求，成为随带随走、按需部署的通讯网络。署的通讯网络。署的通讯网络。

【技术实现步骤摘要】
一种采用级联方式的便携式可扩展5G系统


[0001]本专利技术属于无线通信
，特别是一种级联方式的便携式5G网络系统方案，可满足5G网络部署的广度和深度需求，便于在复杂环境下进行5G网络的即时性部署，解决5G公网无法覆盖区域、临时性5G网络部署等问题。

技术介绍

[0002]工业互联网则是实现工业全系统、全产业链、全价值链连接和支撑工业智能化发展的关键基础设施，是新一代信息技术与制造业深度融合所形成的新兴业态和应用模式，是互联网从消费领域向生产领域、从虚拟经济向实体经济拓展的核心载体。工业互联网作为关键基础设施、全新工业生态和新型应用模式，其精髓及优势在于规模化的资源调度与共享。通过人、机、物的全面互联，和全要素、全产业链、全价值链的全面连接，工业互联网正在不断改变传统的制造模式、生产组织方式和产业形态，推动传统产业加快转型升级，加速新兴产业发展壮大。在5G为工业互联数据流动提供重要无线网络保障的同时，工业互联网为5G提供了广阔的应用场景。目前，5G+工业互联网主要应用在工业设计、工业制造、质检、运维、控制、营销展示等关键环节中，并形成了工业三维图像、移动视觉、远程运维与远程操控、无人巡检、数据采集等系列化的典型应用场景。未来，5G将逐步向工厂现场控制层面延伸。
[0003]目前，我国建成全球规模最大的5G独立组网(SA)网络，5G网络覆盖日渐完善。截至2021年11月底，我国累计建成5G基站139.6万个，覆盖全国所有地级以上城市市区、超过97％的县区以及50％的乡镇镇区。同时，随着5G加速渗透到各行各业，5G 行业虚拟专网建设也取得显著成效。5G行业虚拟专网为工业、矿山、电力、物流、教育、医疗等垂直行业企业充分利用5G技术优化生产管理、赋能转型升级提供了必要的网络条件。截至目前，我国建成并商用的5G行业虚拟专网已超过2300个。“5G+工业互联网”蓬勃发展，融合应用加速涌现。2021年11月，工业和信息化部发布第二批“5G+ 工业互联网”典型应用场景，我国已建5G+工业互联网项目超1800个，覆盖22个重点行业领域，形成了柔性生产制造、设备预测维护等20个典型应用场景。
[0004]5G+工业互联网在各行各业延伸拓展的同时，在5G网络的部署方面也渐渐浮现一些问题。首先，目前5G网络均依靠网络运营商部署，多采用UPF下沉的模式，只确保数据不出厂区，保证数据安全，但网络设备仍由运营商管控。以上模式无法满足部分对数据业务安全性要求较高的企业的保密需求，阻碍了5G在类似企业的推广应用。其次，现有网络建设均为固定网络，由运营商投入大量资源建设，成本较高，场景固定。对于某些应用场景则不再适用，如：船舶总装建造场景不固定，现场情况随不同建造产品变化，固定网络部署无法满足其变化的场景需求；船舱内部的施工场景，由于处于钢结构包围的环境，外部信号无法穿透，内部无法固定部署网络；军事演练、抗震救灾演习等场景往往处于偏远地区，仅存在网络的临时性需求，目前运营商没有网络覆盖计划。针对以上特殊场景，设计一种小型化便携式，灵活地满足各种临时网络需求，应对复杂环境挑战的5G网络系统势在必行。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种级联方式的便携式5G网络系统，涉及5G核心网与基站，以及两者之间的连接架构。该架构5G网络系统具备便携性好、网络部署覆盖简单等优点，满足了复杂场景下的多种适应性需求，成为随带随走、按需部署的通讯网络。
[0006]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种采用级联方式的便携式可扩展5G系统，所述系统由多个结构相同的单5G网络采用级联的方式连接扩展形成，可根据实际需求调整网络规模；通过设定特定网络拓扑配置，实现该组网方案中单5G网络的通讯以及级联网络之间的数据传递；此外，系统通过管理数据中心实现对整个网络系统的统一管理。
[0007]进一步地，所述单5G网络采用级联的方式连接扩展，具体为：多个单5G网络的核心网之间通过数据级联接口实现级联网络之间的数据传递，所述数据级联接口包含两个功能：其一是将本5G网络中的数据传输至上一层，该上一层是业务服务器或者相同的单5G网络；其二是连接下一级5G网络，为其提供数据传输提供接口。
[0008]进一步地，所述单5G网络包含一台5G核心网、一台或多台5G NR基站，两者采用5G网内数据交换接口连接，构成具备完整5G网络功能的网络系统，基站数量可根据组网需求调整；所述5G网内数据交换接口与数据级联接口保持独立。
[0009]进一步地，所述特定网络拓扑配置具体为：网内数据交换接口采用同一IP配置，数据级联接口采用同一网段的不同IP配置。
[0010]进一步地，所述网内数据交换接口采用同一IP配置，具体为：不同5G网络的网内数据交换接口相同，级联系统中所有5G NR基站连接5G核心网的NGAP接口配置相同，5G NR基站可自由选择任意5G核心网连接组网；5G NR基站配置与5G核心网网内数据交换接口为同一IP网段的不同IP地址，不同5G NR基站分配唯一的基站ID，用于相互之间的区分。
[0011]进一步地，所述数据级联接口采用同一网段的不同IP配置，具体为：顶层5G网络的核心网设备，对多个核心网进行数据汇聚，实现与外部多种业务的连接；不同5G网络的数据级联接口使用相同的网段，并根据需求使用动态地址分配或分配固定IP。
[0012]进一步地，所述管理数据中心通过与5G级联系统相对应的管理架构，为用户提供完整的5G级联系统管控数据以及5G核心网访问的用户签约数据库功能，其中5G级联系统管控数据包括5G级联系统的网络状态、设备信息；
[0013]所述管理架构为：管理数据中心通过数据级联接口实现所有5G核心网的管理，同时为所有5G核心网提供用户签约数据的管理和访问，并通过5G核心网代理，实现单 5G网络下5G NR基站的管理；
[0014]所述5G核心网代理具体为：5G核心网通过数据级联接口收到管理数据中心对于与其连接的5G NR基站的管理请求时，通过5G网内数据交换接口向5GNR基站转发该请求，在接收5G NR基站的返回数据时将该数据转发给管理数据中心。
[0015]进一步地，所述5G级联系统管控数据，具体包括：配置管理级联组网方式中的所有5G核心网与5G NR基站设备参数，其中核心网设备参数包括用户注册签约信息、用户连接数量、流量传输统计；基站设备参数包括基站功能模块参数、射频功能模块参数和级联功能模块参数。
[0016]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：
[0017]1)级联方式的便携式5G网络系统摒弃原有通讯网络设备笨拙、固定的缺点，满足
了船舶工业制造现场5G专网不同场景的多种适应性需求，成为随带随走、按需部署的通讯网络。
[0018]2)核心网体积小而轻便，多台核心网可通过级联的方式进行扩展和延伸，同时一台5G核心网可连接多台5G基站，同时满足5G网络部署的广度和深度需求，便于在复杂环境下进行5G网络的即时性部署，解决5G公网无法覆盖区域、临时性5G网络部署等问题。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用级联方式的便携式可扩展5G系统，其特征在于，所述系统由多个结构相同的单5G网络采用级联的方式连接扩展形成，可根据实际需求调整网络规模；通过设定特定网络拓扑配置，实现该组网方案中单5G网络的通讯以及级联网络之间的数据传递；此外，系统通过管理数据中心实现对整个网络系统的统一管理。2.根据权利要求1所述的采用级联方式的便携式可扩展5G系统，其特征在于，所述单5G网络采用级联的方式连接扩展，具体为：多个单5G网络的核心网之间通过数据级联接口实现级联网络之间的数据传递，所述数据级联接口包含两个功能：其一是将本5G网络中的数据传输至上一层，该上一层是业务服务器或者相同的单5G网络；其二是连接下一级5G网络，为其提供数据传输提供接口。3.根据权利要求2所述的采用级联方式的便携式可扩展5G系统，其特征在于，所述单5G网络包含一台5G核心网、一台或多台5G NR基站，两者采用5G网内数据交换接口连接，构成具备完整5G网络功能的网络系统，基站数量可根据组网需求调整；所述5G网内数据交换接口与数据级联接口保持独立。4.根据权利要求3所述的采用级联方式的便携式可扩展5G系统，其特征在于，所述特定网络拓扑配置具体为：网内数据交换接口采用同一IP配置，数据级联接口采用同一网段的不同IP配置。5.根据权利要求4所述的采用级联方式的便携式可扩展5G系统，其特征在于，所述网内数据交换接口采用同一IP配置，具体为：不同5G网络的网内数据交换接口相同，级联系统中所有5G NR基站连接5G核心网的NGAP接口配置相同，5G NR基站可自由选择任意5G核心网连接组网；5G NR基站配置与5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋耀，孙晓宝，黄泽文，周翔宇，黄斌，倪威，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一六研究所，
类型：发明
国别省市：