基于5G通信标准的专网部署方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于5G通信标准的专网部署方法、装置及系统，系统由LTE EPC核心网、具备协议适配模块的5G基站以及5G终端组成，5G基站与LTE EPC核心网间信息交互通过S1接口实现，部署方法包括：通过协议适配使得5G基站到基于S1接口的LTE EPC核心网的上行信令和数据被LTE EPC核心网识别；通过协议适配使得基于S1接口的LTE EPC核心网到5G基站的下行信令和数据能够被5G基站识别；通过协议适配使5G商用终端接入LTE EPC核心网。本发明专利技术只需进行5G基站的研发，可以实现快速的5G专网部署，支持5G后续的演进，逐步引入5G核心网，实现端到端完整的3GPP 5G网络。

Method, device and system of private network deployment based on 5g communication standard

【技术实现步骤摘要】
基于5G通信标准的专网部署方法、装置及系统
本专利技术涉及无线通信或无线网络技术，具体涉及一种基于5G通信标准的专网部署方法、装置及系统。
技术介绍
5G将成为引领数字化转型的通用技术。5G将以全新的网络架构提供至少十倍于4G的峰值速率、毫秒级的传输时延和千亿级的连接能力，开启万物广泛互联、人机深度交互的新时代，成为经济社会数字化转型的关键使能器。在推进5G发展过程中，应用是5G发展的关键。当前，5G商用脚步越来越近，探索发掘、推广普及5G典型应用成为5G商用成功的关键。由于具备超高数据速率、更高的容量以及更短的时延，5G为多项即将改变人们生活的应用带来了新机遇，包括沉浸式视频、自动驾驶汽车、远程医疗、智能工厂以及智慧城市等。5G是各行各业创新发展的使能者，通过与工业、交通、农业等垂直行业广泛、深度融合，进而实现从支撑移动互联网向支撑各行业全面数字化、网络化和智能化的全新转型，催生更多创新应用及业态，并进一步推动全社会数字经济发展。但5G的推广普及并不能简单依赖于运营商，针对各种垂直应用行业的特定需求，基于5G技术的专网也是非常必要，例如针对军用场景。相比于传统通信系统，5G通信技术在传输速率、时延和稳定性等方面有极大的提升，可以应用于军事领域，满足未来战场的通信需求。3GPP标准定义了独立(standalone，SA)组网和非独立(non-standalone，NSA)组网两大类部署模式，其中option1/option2/option5/option6为SA架构(LTE与5GNR独立部署架构)，option3/option4/option7/option8为NSA架构(LTE与5GNR双连接部署架构)。option1是传统4G网络架构，LTE连接EPC。option6是独立5GNR仅连接到EPC，option8/option8a是非独立5GNR仅连接到EPC，仅是理论存在的部署场景，被认为不具有实际部署价值，无法接入5G商用终端。option2/option3/option4/option5/option7是3GPP标准以及业界重点关注的5G候选组网部署方式，其中option3/option4/option7是在3GPP重点考虑的LTE与NR双连接的网络部署架构选项。但从专网应用和部署的角度考虑，基于LTE与NR双连接的NSA部署方案是不合适的，其原因是在这种架构下需要部署LTE和NR两个网络，会明显增加部署成本。对于3GPP关注的SA独立组网的方案，需要同时部署5G的核心网和接入网(eLTE或者基站)，这也将增加专网研发和部署的难度和成本。而反观Option6方案，由于其核心网采用成熟的LTEEPC核心网，只需研发5GNR基站即可。5G系统的关键性能主要由5G的接入网技术所决定，如毫米波、massiveMIMO以及灵活帧结构等，因而采用这种方案来部署行业专网似乎更方便。然而，在已存在LTE网络的现状下，各大运营商更倾向于采用Option3的方式进行5G网络部署。也就是说，对运营商来说，Option6的方案相比于Option3没有优势可言，反而会增加终端的复杂度。因此在3GPP标准化的进程中，Option6方案已被放弃。结果是导致没有合适的针对option6的商用终端芯片可用。然而，运营商不青睐的Option6方式，对于很多行业专网应用是个不错的选择，例如煤矿、港口、工厂等，因为相比于公众网络，大部分行业专网规模小，Option6方案既可以满足快速部署的需求，又可以利用5G技术满足行业生产、制造与运行的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于5G通信标准的专网部署方法、装置及系统，通过对5G基站与LTEEPC核心网的适配，使5G商用终端可以接入部署的专网中，实现5G网络的快速部署。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于5G通信标准的专网部署方法，专网系统由LTEEPC核心网、具备协议适配模块的5G基站以及5G终端组成，5G基站与LTEEPC核心网间信息交互通过S1接口实现，部署方法包括：通过协议适配使得5G基站到基于S1接口的LTEEPC核心网的上行信令和数据被LTEEPC核心网识别；通过协议适配使得基于S1接口的LTEEPC核心网到5G基站的下行信令和数据能够被5G基站识别；通过协议适配使5G商用终端接入LTEEPC核心网。进一步的，5G基站的上行用户面和控制面数据经过协议适配模块的重新封装后，通过S1接口发送到LTEEPC核心网，并被LTEEPC核心网识别；LTEEPC核心网的下行用户面和控制面数据通过S1接口发送到5G基站，通过协议适配模块的重新封装，能够被5G基站识别。进一步的，控制面接入层下行适配方法为：5G基站接收到通过LTES1-C接口传输的来自LTEEPC核心网的消息时，5G基站中的适配模块将此消息适配为5GN2接口的协议消息，并触发相应的5GRRC过程。控制面接入层上行适配方法，5G基站在接收到5GRRC消息时，触发5GN2接口的协议消息，并将其适配为LTES1-C接口的协议消息，并通过S1-C接口发送至LTEEPC核心网。进一步的，LTEEPC核心网与5G基站间非接入层协议数据的下行适配方法为：5G终端配置为支持EPSNAS协议消息的读写，5G基站直接透传EPSNAS协议数据至5G终端。LTEEPC核心网发送的EPSNAS协议数据不加密时，5G基站中的适配模块将其适配为5GS的NAS协议数据，并发送至5G终端。进一步的，5G基站与LTEEPC核心网间非接入层协议数据的上行适配方法：5G终端配置为支持EPSNAS协议消息的读写，5G终端直接发送EPS的NAS协议数据，5G基站直接通过LTES1-C接口透传EPSNAS协议数据至LTEEPC核心网；5G终端的5GSNAS协议数据不加密时，5G基站中的适配模块将其适配为EPS的NAS协议数据，并通过S1-C链路传输至LTEEPC核心网。进一步的，5G基站与LTEEPC核心网间用户面下行适配方法：5G基站接收到通过S1-U接口传输的来自LTEEPC核心网的S1承载数据时，5G基站中的适配模块根据S1承载标识及其QoS属性设定5G基站协议栈的SDAP实体及其SDAP报文头部信息。进一步的，5G基站与LTEEPC核心网接口间用户面上行适配方法：接收到上行SDAP报文时，5G基站中的适配模块将根据SDAP实体及头部信息确定其S1承载，并将SDAP报文的载荷通过S1承载发送至LTEEPC核心网。一种基于5G无线通信标准的专网5G基站装置，包含S1接口模块、协议适配模块、5G接入网模块；S1接口模块用于5G基站与LTEEPC核心网间信息交互；协议适配模块用于LTEEPC核心网和5G基站之间的适配；5G接入网模块用于5G基站无线侧的控制报文与数据报文的传输。5G基站的上行用户面和控制面数据经过协议适配模块的重新封装后，通过S1接口发送到LTEEPC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于5G通信标准的专网部署方法，其特征在于，专网系统由LTE EPC核心网、具备协议适配模块的5G基站以及5G终端组成，5G基站与LTE EPC核心网间信息交互通过S1接口实现，部署方法包括：/n通过协议适配使得5G基站到基于S1接口的LTE EPC核心网的上行信令和数据被LTEEPC核心网识别；/n通过协议适配使得基于S1接口的LTE EPC核心网到5G基站的下行信令和数据能够被5G基站识别；/n通过协议适配使5G商用终端接入LTE EPC核心网。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于5G通信标准的专网部署方法，其特征在于，专网系统由LTEEPC核心网、具备协议适配模块的5G基站以及5G终端组成，5G基站与LTEEPC核心网间信息交互通过S1接口实现，部署方法包括：
通过协议适配使得5G基站到基于S1接口的LTEEPC核心网的上行信令和数据被LTEEPC核心网识别；
通过协议适配使得基于S1接口的LTEEPC核心网到5G基站的下行信令和数据能够被5G基站识别；
通过协议适配使5G商用终端接入LTEEPC核心网。


2.根据权利要求1所述的基于5G通信标准的专网部署方法，其特征在于，5G基站的上行用户面和控制面数据经过协议适配模块的重新封装后，通过S1接口发送到LTEEPC核心网，并被LTEEPC核心网识别；
LTEEPC核心网的下行用户面和控制面数据通过S1接口发送到5G基站，通过协议适配模块的重新封装，能够被5G基站识别。


3.根据权利要求1所述的基于5G通信标准的专网部署方法，其特征在于，控制面接入层下行适配方法为：5G基站接收到通过LTES1-C接口传输的来自LTEEPC核心网的消息时，5G基站中的适配模块将此消息适配为5GN2接口的协议消息，并触发相应的5GRRC过程；
控制面接入层上行适配方法：5G基站在接收到5GRRC消息时，触发5GN2接口的协议消息，并将其适配为LTES1-C接口的协议消息，并通过S1-C接口发送至LTEEPC核心网。


4.根据权利要求1所述的基于5G通信标准的专网部署方法，其特征在于，LTEEPC核心网与5G基站间非接入层协议数据的下行适配方法为：
5G终端配置为支持EPSNAS协议消息的读写，5G基站直接透传EPSNAS协议数据至5G终端；
LTEEPC核心网发送的EPSNAS协议数据不加密时，5G基站中的适配模块将其适配为5GS的NAS协议数据，并发送至5G终端。


5.根据权利要求1所述的基于5G通信标准的专网部署方法，其特征在于，5G基站与LTEEPC核心网间非接入层协议数据的上行适配方法：
5G终端配置为支持EPSNAS协议消息的读写，5G终端直接发送EPS的NAS协议数据，5G基站直接通过LTES1-C接口透传EPSNAS协议数据至LTEEPC核心网；
5G终端的5GSNAS协议数据不加密时，5G基站中的适配模块将其适配为EPS的NAS协议数据，并通过S1-C链路传输至LTEEPC核心网。


6.根据权利要求1所述的基于5G通信标准的专网部署方法，其特征在于，5G基站与LTEEPC核心网间用户面下行适配方法：
5G基站接收到通过S1-U接口传输的来自LTEEPC核心网的S1承载数据时，5G基站中的适配模块根据S1承载标识及其QoS属性设定5G基站协议栈的SDAP实体及其SDAP报文头部信息。


7.根据权利要求1所述的基于5G通信标准...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘扬，刘原豪，李宇，唐云霞，杨光，刘学，倪勇，闫新海，朱晓强，倪威，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一六研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32