通信设备、灯杆站及其提供网络的方法

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别涉及通信设备、灯杆站及其提供网络技术。

背景技术

随着通信技术的发展，人们可以享受更加多样、丰富的信息服务，各种直播、视频通话业务等开始兴起，而这些业务所消耗的流量往往是常规电话短信业务的数倍，流量资源消耗巨大。如果一个地区同时有大量终端进行视频、直播等流量大的业务进行或者如果一个地区是热点地区，人流量密集，相应的业务量也必然增多，那么这个地区的基站很可能会因为短时间流量巨大而发生拥塞。另外，有一些地区是非热点地区，比如偏远街道、山地、农村田地等地区，该地区长时间处于低流量情况，只是偶尔会有视频、直播等大流量业务产生，这时如果在该地区设立大速率的5G基站反而会造成浪费。还有一些更加偏远的农村地区，仍然有很多通信信号盲区，生活在那里的人们经常因为信号不好而无法与外界通信，只能前往有信号的地区才可以进行电话、视频业务等，给人们造成许多不便。当前，村落间设置网络要先解决接入到公网的问题，一般都是采用借用网络公司的骨干光纤网络，比如电信或者联通，想要实现这一目标需要大量的资金投入，在对农村展开光纤到户建设工作中，由于经济条件的约束，农村机房、纤芯等资源大量缺乏，并且农村用户居住范围普遍呈过于分散或者过于集中趋势，想要在农村实现普及光纤到户这一建设还存在很大的难度。农村地区普遍存在因住户分散造成光纤入户线路距离远、施工费用高等现状，极大地限制了农村FTTH的普及。现有网络架构不适用例如农村等非热点地区的用户需求。

此外，现有的一些基站受到技术和场景限制往往只含有4G、5G、有线或WIFI中的一种或两种接入方式，回程方式也往往只有有线回程、卫星回程、mesh网络回程和长短波无线接入回程中的一种或两种回程方式。受到接入方式和回程方式的限制，当该种接入/回程方式的信道不好或发生拥塞等情况，这些基站就无法保证基本的业务服务质量(QoS)，那么基站所连接的用户的业务也会发生卡顿甚至是断开的情况。

发明内容

本申请的目的在于提供一种通信设备、灯杆站及其提供网络的方法，满足区域短时大流量业务需求的同时，节约能源和资源。

本申请公开了一种通信设备，包括：

网络模块，所述网络模块包含两种移动通信网络子模块，所述两种移动通信网络子模块分别用于提供不同覆盖范围和通信速率的无线网络；

网络接入模块，被配置为预先存储业务类型与接入移动通信网络子模块的对应关系，接收到网络覆盖范围内终端的接入请求，识别对应的业务类型，并根据所识别的业务类型启用对应的移动通信网络子模块供所述终端接入。

在一个优选例中，所述业务类型包括第一业务类型和第二业务类型，所述第一业务类型的数据量大于所述第二业务类型的数据量且时延容忍度小于所述第二业务类型的时延容忍度。

在一个优选例中，所述两种移动通信网络子模块分别为5G模块和4G模块；

所述网络接入模块还被配置为若所识别的业务类型为第一业务类型则启用所述5G模块供所述终端接入，以及若所识别的业务类型为第二业务类型则启用所述4G模块供所述终端接入。

在一个优选例中，所述通信设备还包括回程模块和回程接入模块，所述回程模块还包含多个回程子模块；

所述回程接入模块还被配置为根据所识别的业务类型和各回程子模块的链路状态选择对应的回程子模块用于回程传输。

在一个优选例中，所述多个回程子模块为微波回程子模块、有线连接回程子模块、Mesh回程子模块和卫星回程子模块；

所述回程接入模块还被配置为若所识别的业务类型是第一业务类型，则选择微波回程模块或者有线连接回程模块用于回程传输，以及若所述业务类型是第二业务类型，则选择Mesh回程模块或者卫星回程模块用于回程传输。

在一个优选例中，所述回程接入模块还被配置为确定所选择的微波回程子模块和有线连接回程子模块的链路状态，选择其中链路状态更好的回程模块用于回程传输，以及确定所选择的Mesh回程子模块或者卫星回程子模块的链路状态，选择其中链路状态更好的回程模块用于回程传输。

在一个优选例中，所述网络模块还包括WIFI子模块和有线网络子模块；

所述WIFI子模块和所述有线网络子模块用于通过密钥连接供终端接入。

在一个优选例中，所述通信设备还包括交换机模块，所述交换机模块的内侧连接所述网络模块，外侧连接所述回程模块，用于内外侧信息的交换转发。

在一个优选例中，所述通信设备还包括初始化模块、更新模块；

所述初始化模块在所述通信设备上电后，启动所述交换机模块，并初始化所述网络接入模块和所述回程接入模块，以确定网络接入和回程接入规则；所述更新模块周期性地轮询所述回程模块的链路状态，更新路由参数和回程规则，为所述各网络子模块重新选择绑定回程模块。

本申请还公开了一种通信设备提供网络的方法所述通信设备包括网络模块，所述网络模块包含两种移动通信网络子模块，所述两种移动通信网络子模块分别用于提供不同覆盖范围和通信速率的无线网络；所述方法包括以下步骤：

所述通信设备预先配置有业务类型与接入移动通信网络子模块的对应关系；

所述通信设备接收到其网络覆盖范围内终端的接入请求，识别对应的业务类型；

根据所识别的业务类型启用对应的移动通信网络子模块供所述终端接入。

在一个优选例中，所述业务类型包括第一业务类型和第二业务类型，所述第一业务类型的数据量大于所述第二业务类型的数据量且时延容忍度小于所述第二业务类型的时延容忍度。

在一个优选例中，所述两种移动通信网络子模块包含5G模块和4G模块；

所述根据所识别的业务类型启用对应的移动通信网络子模块供所述终端接入的步骤，进一步包括以下子步骤：

若所识别的业务类型为第一业务类型，则启用所述5G模块供所述终端接入；若所识别的业务类型为小数据量高时延容忍性业务，则启用所述4G模块供所述终端接入。

在一个优选例中，所述通信设备还包括回程模块，所述回程模块还包含多个回程子模块；所述方法还包括以下步骤：

根据所识别的业务类型和各回程子模块的链路状态选择对应的回程子模块用于回程传输。

在一个优选例中，所述多个回程子模块为微波回程子模块、有线连接回程子模块、Mesh回程子模块和卫星回程子模块；所述方法还包括以下步骤：

若所识别的业务类型是第一业务类型，则选择微波回程子模块或者有线连接回程子模块进行回程传输；若所述业务类型是第二业务类型，则选择Mesh回程子模块或者卫星回程子模块进行回程。

在一个优选例中，所述通信设备还包括交换机模块，所述交换机模块的内侧连接所述网络模块，外侧连接所述回程模块，用于内外侧信息的交换转发。

在一个优选例中，所述方法还包括以下步骤：

所述通信设备上电后，启动所述交换机模块，并初始化所述网络接入模块和所述回程接入模块，以确定网络接入和回程接入规则；

周期性地轮询所述回程模块的链路状态，更新路由参数和回程规则，为所述网络模块重新选择绑定回程模块。

本申请还公开了一种灯杆站所述灯杆站配置有如前文描述的通信设备和照明装置。

在一个优选例中，所述网络模块包括第一和第二移动通信网络子模块，所述第一移动通信网络子模块的网络覆盖范围大于所述第二移动通信网络子模块且通信速率小于所述第二移动通信网络子模块；所述系统包括中心灯杆站的第一移动通信网络子模块网络覆盖范围内的区域中所有灯杆站；所述方法包括以下步骤：

所述系统接收到该区域内任一终端的接入请求，识别对应的业务类型和终端位置；

若所识别的业务类型为第一类型，则启用距离所述终端位置最近的且网络覆盖所述终端位置的灯杆站的第二移动通信网络子模块以供所述终端接入；若所识别的业务类型为第二业务类型，则启用所述中心灯杆站的第一移动通信网络子模块以供所述终端接入，其中所述第一业务类型的数据量大于所述第二业务类型的数据量且时延容忍度小于所述第二业务类型的时延容忍度。

本申请实施方式中，至少包括以下优点和有益效果：

根据用户业务类型智能地在广覆盖和按需小范围覆盖中切换，提供更大的覆盖范围，消除偏远地区的信号盲区，满足不同情况的用户业务需求的同时，节省能量和资源。在4G，用户终端可以根据环境以及业务需求进行接入

进一步地，设置多种网络接入方式，使用户灵活快速安全地接入，并且将通信设备安装在例如灯杆上，合理利用现有资源，可实施性强，。

进一步地，设置多种回程方式，使数据传输更加快速，可靠性高，不易发生信道拥塞。

本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本申请上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均因视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。

附图说明

图1是根据本申请第一实施方式的实施例的通信设备的结构示意图；

图2是根据本申请第二实施方式的通信设备提供网络的方法流程示意图；

图3是根据本申请示例灯杆站的交换机软件层次示意图；

图4是根据本申请示例灯杆站的工作流程示意图；

图5是根据本申请第四实施方式的灯杆站系统提供网络的方法流程示意图；

图6是根据本申请的示例灯杆站系统的结构示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

部分概念的说明：

回程链路(backhaul)：是指从接入网络或者小区站点(cellsite)到交换中心的连接，交换中心连接至骨干网络，而骨干网络连接至核心网络。因而，回程链路网络是任何电信网络结构的中间层，它位于接入网络和骨干网络之间，为这两个网络提供了重要连接。比如由基站到核心网之间的链路就属于回程链路。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。

本申请的第一实施方式涉及一种通信设备，其结构如图1所示，该通信设备包括交换机模块、网络模块和回程模块。

该交换机模块用于内外侧信息的交换转发。可选地，该交换机模块可以是实现交换机功能的可替代的其他连接设备。

该网络模块包含两种移动通信网络子模块，该两种移动通信网络子模块分别用于提供不同覆盖范围和通信速率的无线网络。该两种移动通信网络子模块是用于提供不同覆盖范围和通信速率的无线网络的不同代的移动通信网络模块的自由组合。例如该两种移动通信网络子模块可以分别为5G模块和4G模块，或者可以分别为6G和4G模块，等等。

该通信设备还包括网络接入模块，该网络接入模块被配置为预先存储业务类型与接入移动通信网络子模块的对应关系，接收到网络覆盖范围内终端的接入请求，识别对应的业务类型，并根据所识别的业务类型启用对应的移动通信网络子模块供该终端接入。

在该两种移动通信网络子模块分别为5G模块和4G模块的实施例中，该网络接入模块被配置为若所识别的业务类型为大数据量低时延容忍业务则启用该5G模块供该终端接入，以及若所识别的业务类型为小数据量高时延容忍业务则启用该4G模块供该终端接入。

可选地，该业务类型包括大数据量低时延容忍业务(即第一业务类型)和小数据量高时延容忍业务(即第二业务类型)。举例说明，该大数据量低时延容忍业务例如可以但不限于是视频、直播业务等；该小数据量高时延容忍业务例如可以但不限于是电话、短信业务等。

可选地，通信设备还包括回程模块和回程接入模块，该回程模块还包含多个回程子模块，该回程接入模块还被配置为根据所识别的业务类型和各回程子模块的链路状态选择对应的回程子模块用于回程传输。例如，该回程接入模块预先存储有业务类型和回程子模块的对应关系，并且根据所识别的业务类型和该对应关系以及各回程子模块的链路状态选择对应的回程子模块用于回程传输。

可选地，该多个回程子模块为微波回程子模块、有线连接回程子模块、Mesh回程子模块和卫星回程子模块。考虑到无线mesh网络与卫星回程方式的传输时延大；长短波无线回程方式带宽大时延小但容易被遮挡，信道不稳定；有线连接回程方式信道容量大、时延小，但是为每一个基站铺设有线链路价格昂贵。在该可选实施例中，该回程接入模块还被配置为若所识别的业务类型是大数据量低时延容忍业务，则选择微波回程模块或者有线连接回程模块用于回程传输，以及若该业务类型是小数据量高时延容忍业务，则选择Mesh回程模块或者卫星回程模块用于回程传输。

可选地，该回程接入模块还被配置为确定所选择的微波回程子模块和有线连接回程子模块的链路状态，选择其中链路状态更好的回程模块用于回程传输，以及确定所选择的Mesh回程子模块或者卫星回程子模块的链路状态，选择其中链路状态更好的回程模块用于回程传输。

可选地，该网络模块还包括WIFI子模块和有线网络子模块，该WIFI子模块和该有线网络子模块用于通过密钥连接供终端接入，例如可以为附近村落的固定用户提供WIFI网络和有线网络接入。

可选地，该通信设备还包括初始化模块和更新模块。该初始化模块在该通信设备上电后，启动该交换机模块，并初始化该网络接入模块和该回程接入模块，以确定网络接入和回程接入规则；该更新模块周期性地轮询该回程模块的链路状态，更新路由参数和回程规则，为该网络模块重新选择绑定回程模块。

本申请的第二实施方式涉及一种通信设备提供网络的方法，该通信设备包括网络模块，该网络模块包含两种移动通信网络子模块，该两种移动通信网络子模块分别用于提供不同覆盖范围和通信速率的无线网络，该方法的流程如图2所示，包括以下步骤：

在步骤201中，该通信设备预先配置有业务类型与接入移动通信网络子模块的对应关系。

之后，进入步骤202，该通信设备接收到其网络覆盖范围内终端的接入请求，识别对应的业务类型。

之后，进入步骤203，根据所识别的业务类型启用对应的移动通信网络子模块供该终端接入。

可选地，本申请中涉及的业务类型包括大数据量低时延容忍业务和小数据量高时延容忍业务。举例说明，该大数据量低时延容忍业务例如可以但不限于是视频、直播业务等。该小数据量高时延容忍业务例如可以但不限于是电话、短信业务等。

本申请涉及的两种移动通信网络子模块用于提供不同覆盖范围和通信速率的无线网络的不同代的移动通信网络模块的自由组合。例如该两种移动通信网络子模块可以分别为5G模块和4G模块，或者可以分别为6G和4G模块，等等。在该两种移动通信网络子模块分别为5G模块和4G模块的具体实施例中，上述步骤203可以进一步实现为：若所识别的业务类型为大数据量低时延容忍业务，则启用该5G模块供该终端接入；若所识别的业务类型为小数据量高时延容忍性业务，则启用该4G模块供该终端接入。

可选地，通信设备还包括回程模块，该回程模块还包含多个回程子模块，该方法还包括以下步骤：根据所识别的业务类型和各回程子模块的链路状态选择对应的回程子模块用于回程传输。进一步地，预先存储有业务类型和回程子模块的对应关系，并且根据所识别的业务类型和该对应关系以及各回程子模块的链路状态选择对应的回程子模块用于回程传输。

可选地，该多个回程子模块为微波回程子模块、有线连接回程子模块、Mesh回程子模块和卫星回程子模块；在该可选实施例中，该方法还包括以下步骤：若所识别的业务类型是大数据量低时延容忍业务，则选择微波回程子模块或者有线连接回程子模块进行回程传输；若该业务类型是小数据量高时延容忍业务，则选择Mesh回程子模块或者卫星回程子模块进行回程。

可选地，该方法还包括以下步骤：该通信设备上电后，启动该交换机模块，并初始化该网络接入模块和该回程接入模块，以确定网络接入和回程接入规则；周期性地轮询该回程模块的链路状态，更新路由参数和回程规则，为该网络模块重新选择绑定回程模块。

需要说明的是：第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，第一实施方式中的技术细节可以应用于本实施方式，本实施方式中的技术细节也可以应用于第一实施方式。

本申请的第三实施方式涉及一种灯杆站，该灯杆站配置有第一实施方式涉及的任一可选实施例的通信设备(即第一实施方式中的技术细节可以应用于本实施方式，在此不做赘述)。

可选地，本实施方式的灯杆站可以是安装在地面的任意杆件，例如路灯杆、电信杆、交通设施杆件等。

为了能够更好地理解本申请的技术方案，下面结合一个具体的例子来进行说明本申请的灯杆站及其工作过程，该例子中罗列的细节主要是为了便于理解，不作为对本申请保护范围的限制。该示例灯杆站配置有如图1所示架构的通信设备，其中内侧，即接入端，配置有4G模块、5G模块、有线接入模块、WIFI模块。分别实现4G通信接入、5G通信接入、有线接入(例如通过光纤等方式)、WIFI接入。用户终端接入该示例设备后，通过交换机模块(如图3为示例交换机模块的软件层次图)实现信息的交换转发并通过外侧进行无线回程，通过无线回程与核心网络相连接，外侧配置有卫星相控阵天线终端、长短波天线终端、Mesh终端、有线连接设备，分别进行卫星回程、微波回程、Mesh方式回程、有线回程的四种回程方式。

一、如图4所示，该示例灯杆站的工作流程包括：

a.启动灯杆站，交换机上电启动，打开内外侧各接口设备；

b.初始化策略规则；

c.轮询外侧各接口质量；

d.确定各业务的安全策略，更新路由参数/传输规则；

e.为接入的业务绑定外联接口；

f.重复c-f步骤。

二、该示例灯杆站还可以通过WEB进行人工管理机器，可以通过可视化界面对5G智能灯杆站进行控制。例如，可以修改初始化的策略规则；可以修改各业务的安全策略，基于业务种类、请求业务人的身份等情况选择是否进行接入、是否提供业务等的安全策略；可以修改路由参数；可以修改传播规则，包括进行4G广覆盖的参数、5G按需覆盖的参数，该参数用于选择5G智能灯杆站的覆盖方式，当该参数达到一定阈值时灯杆站为4G广覆盖，达到另一个阈值时灯杆站启用5G按需覆盖；可以修改外侧接口规则，确定修改好的规则，判断回程链路质量、信道拥塞情况等信息，智能地选择回程方式。

三、该示例灯杆站的接入方式的选择策略包括：如果用户通过WIFI的方式进行接入该示例灯杆站，则启用WIFI无线接入设备；如果示例灯杆站的4G覆盖范围内的业务都是如电话、短信等小流量高时延容忍业务，则启用该示例灯杆站的4G广覆盖天线，提供大范围的4G信号覆盖，满足较大区域用户终端的通信需求；如果该示例灯杆站的5G覆盖范围内有视频、直播等大流量低时延容忍业务产生，则4G信号已经不能满足用户业务的需求，应该启用示例灯杆站的5G天线，提供小范围的5G高速率信号覆盖，满足该区域的用户业务需求；为固定用户提供有线接入方式接入该示例灯杆站。

四、该示例灯杆站的回程方式的选择策略包括：

(1)选择回程方式：如果是大数据量低时延容忍业务则选择微波回程方式或者有线连接回程方式；如果是小数据量高时延容忍性业务则选择Mesh回程方式或者卫星回程方式

(2)判断链路状况：在所选择的回程方式中选择链路状态更好的一种回程方式。

本申请的第四实施方式涉及一种灯杆站系统提供网络的方法，其中，涉及的灯杆站是本申请第三实施方式涉及的任一可选实施例的灯杆站，其中，网络模块包括第一和第二移动通信网络子模块，该第一移动通信网络子模块的网络覆盖范围大于该第二移动通信网络子模块且通信速率小于该第二移动通信网络子模块；该系统包括中心灯杆站的第一移动通信网络子模块网络覆盖范围内的区域中所有灯杆站；基于该灯杆站系统，该方法的流程如图5所示，包括以下步骤：

在步骤501中，灯杆站系统接收到该区域内任一终端的接入请求，识别对应的业务类型和终端位置。之后，进入步骤502，判断所识别的业务类型为大流量低时延容忍业务还是小流量高时延容忍业务。若所识别的业务类型为大流量低时延容忍业务，则之后进入步骤503：启用距离该终端位置最近的且网络覆盖该终端位置的灯杆站的第二移动通信网络子模块以供该终端接入。若所识别的业务类型为小流量高时延容忍业务，则之后进入步骤503：启用该中心灯杆站的第一移动通信网络子模块以供该终端接入。

以第一移动通信网络子模块为4G模块、第二移动通信网络子模块为5G模块为例。在该示例中，如图6所示，灯杆站称为5G智能灯杆站，则5G智能灯杆站之间能够组成一个智能网络系统，数据在5G智能灯杆站之间进行传输。假设一片区域内存在多个5G智能灯杆站时，以一个开启4G宏覆盖终端的5G智能灯杆站为中心，以中心灯杆站4G覆盖范围内的区域可以组成一个智能网络系统，在这片区域内的其他灯杆站只开启5G小范围覆盖终端。用户在这片智能网络内使用不同的业务会连接到不同的5G灯杆站。用户终端进入到中心5G智能灯杆站的4G宏覆盖范围内并且使用业务时，5G智能灯杆站会判断用户的业务属于哪种类型，如果用户的业务是大流量低时延容忍型业务，且用户附近存在能够进行5G小覆盖连接的5G智能灯杆站，则会将用户与距离他最近的5G智能灯杆站通过5G小范围覆盖终端进行5G连接，以保证用户对业务服务质量的需求；如果用户的业务是小流量高时延容忍型业务，则用户将会与开启4G宏覆盖终端的中心5G灯杆站进行连接，通过中心5G智能灯杆站连接至核心网，而不会选择与离用户最近的5G智能灯杆站进行连接。

需要说明的是，本领域技术人员应当理解，上述通信设备的实施方式中所示的各模块的实现功能可参照前述通信设备提供网络的方法的相关描述而理解。上述通信设备的实施方式中所示的各模块的功能可通过运行于处理器上的程序(可执行指令)而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现。本申请实施例上述通信设备如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也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，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的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)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read OnlyMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。这样，本申请实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。

在本申请提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本申请的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并非用于限定本说明书的保护范围。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例的保护范围之内。