移动核心网软件 (EPC)

  • 应科院开发的 EPC 遵循 3GPP 标准的演进分组核心软件。 EPC是LTE 网络中的核心网络组件。该创新的LTE核心网架构在部署和扩展中具高度灵活性,能部署在很多不同的应用场景,包括未来向网络虚拟化演进的 LTE 网络。

    主要功能及优

    移动管理单元(MME

    • 终端(UE )移动性和会话管理、NAS 安全、认证、跟踪区域列表管理、移动切换(S1、X2)、寻呼等
    • 嵌入 HSS/PCRF(若打开计费功能,则无此功能)
    • 冗余备份:N+1

    数据包网关(SGW PGW)

    • 移动性锚点、用户数据包过滤、数据包转发、专用数据承载通道、带宽控制(AMBR、MBR)、计费(用量记录)、能支援 IPv4、IPv6、IPv4/v6 等
    • 配置选项:通过配置,可以将 SGW 和 PGW 合并(用于小型网络)或分开部署
    • 冗余备份:1+1

    系统管理

    • CLI/Telnet 管理主控台
    • HTTP Web 介面
    • 硬体系统管理、刀片、机架、冗余备份管理等
    • LTE EPC 软件业务管理、网络配置等

    控制平面处理器

    • 基于 Intel x86
    • 操作系统:Redhat Linux 或 运营商级 Windriver Linux

    数据平面处理器

    • 基于 Cavium 58xx/68xx
    • 操作系统:Cavium Simple Executable + Cavium Linux/Carrier Grade Windriver Linux

    物联网设备管理和应用平台

  • 该计划项目专注于研究开发物联网(IoT)管理平台和解决方案的架构及应用。对于只发生,或在原型阶段缺乏的质量,如缺乏可靠性,扩展性及安全性,MAP能提供有效的解决方案

    每一个路灯都是一个独立单元,有自己的太阳能电池板和蓄电池(没有任何连线),无法远程监控。采用WSN技术后,所有的太阳能路灯就能组成一个局域传感器网络,再加上一个IoT网关设备和无线宽带接入网如LTE,太阳能路灯就能被IoT管理平台远程管理并控制.IoT管理平台带来的直接好处是能监视路灯组件(如太阳能电池板,蓄电池,电流等)状态,并可以远程控制路灯(如开/关,调光等)。

    另外,IoT解决方案还能带来多方面的好处,如节能,环保,降低维护费用等。事实上,这个项目结束后,只要找到感兴趣的行业合作伙伴,类似性质的应用视频监控,河道管理,水质监控等)可以很快开发出来。

    项目成果包括:

    1) 一个商业级的IoT管理平台,能灵活并可靠地管理不同类型的IoT设备;

    2)基于IoT管理平台之上的太阳能/风能设备管理应用(太阳能路灯管理,绿色能源设备组件管理)。

    开放型5G创新平台

  • 该项目是应科院下一代网络(NGN)研发方向的项目之一。旨在创建一个开放型5G创新平台(5GIP),以期达到目的如下:

    (1) 向业界推广和演示应科院的5G技术以推动商业化进程;
    (2) 与生态链伙伴合作,通过建立一个实际的网络环境,进行5G应用的集成和互操作性测试,提供端到端的解决方案;
    (3) 培育和激发香港的创新设计,包括通过香港科学园的“智能城市创新实验室”,助力香港的科技创新和应用。

    5GIP将专注于软件可配置的网络架构,整合应科院和第三方技术产品,并开发新的网络编排和切片功能。 5GIP是促进应科院NGN研发方向系列产品创新和商业化实践的一个组成部分。

    应科院开发了LTE/ 4G技术,被公认为是该技术行业的领导者之一。应科院正在致力于研究开发和商品化领先的5G技术 以提供创新和增值应用服务。该项目将提供先进的5G网络环境,支持应科院与当地社区合作,开发创新和有竞争力的产品。此外,该平台将有助于推动香港和周边地区的技术能力和通信行业的竞争力。

    下一代应急通信系统

  • 应急通信系统的故障会导致一些目标导向活动的失败。有鉴于此,下一代应急通信系统将被设计成具有超高稳定性,超低时延的宽带通信系统。这类通信系统将被广泛应用于未来的各个领域,如工业控制,交通,健康护理,抗灾抢险,以及常见商务领域。在这些新兴应用中,使用私有网络的公共安全系统对这类通信具有强大的需求。

    为支持香港应科院的技术演进并充分利用我们在LTE小基站和终端方面强大技术积累和专业知识,ASTRI计划开发基于LTE的下一代应急通信移动基站及终端参考设计。该设计集成了具有新的基带设计的系统模块和新的协议栈算法,以支持一系列新功能,包括,

    a) 移动小区自配置。支持邻居移动小区的发现,以及运行中动态选择最合适的同步源以保证高可靠性。
    b) 基于LTE的B-TrunC(宽带集群通信)基站。设计开发遵从中国通信标准化协会宽带集群通信标准的基站功能,以支持单对多低延时宽带集群通信
    c) D2D (设备到设备)Sidelink物理层。设计开发LTE 3GPP Rel.13 D2D sidelink 物理层以支持设备到设备直接通信。该通信方式可以避免经核心网而产生的高延时,节省系统带宽,并且实现在没有网络基础设施支持的情况下的直接通信,这一点在灾害发生时尤为重要。
    d) 支持公共安全的一体化基站。该一体化方案基于CRAN平台集成EPC核心网和eNB基站功能,并使用OpenStack进行虚拟化控制,以支持独立的移动接入整体方案,同时进行各层间优化以实现超低端对端时延。

    该项目研发交付物包括,LTE D2D sidelink L1链路仿真平台,基于商用SOC的商用级移动基站参考设计以及完善的测试平台以验证3GPP及私有网络系统需求。

    智能室内和室外地理信息系统

  • 物联网(IoT)是移动互联网之后互联网的下一个演变。虽然蓝牙低功耗BLE(或下一代通信技术,如Lora / NB-IoT)和GPS是构建物联网应用和系统的理想技术,但集成的室内和室外GIS系统对于实现物联网的潜力至关重要。这将对社会有重大影响,并带来下一波创新和经济活动。

    GIS系统的一个主要挑战是在大规模部署时的可扩展性。系统软件将需要应对由数百万设备和移动用户触发的巨大网络流量。Message Queue技术可用于解决云在大规模加载时可扩展性的问题。此外,它还可以用于增加IoT数据的网络带宽效率。

    为了使GIS系统在物联网环境中尽量发挥作用,以无缝的方式整合室内和室外信息至为重要。这些信息来自各种不同来源:如室外信息来自GPS或A-GPS,而室内信息通常来自BLE,Wi-Fi和磁测量。

    这系统使用GIS提供无缝室内和室外地图服务。将BLE安装在室内就可估计室内定位,然后投影到与室外定位中使用的相同地理空间。以这种方式,跨越室内和室外空间的跟踪就可以是无缝了。此外,这系统还具有其他第三方大数据分析平台(如Hadoop)的接口。

    这系统能够管理多站点地理位置、大量用户和物联网设备、以及实时接近和物联网传感器数据。系统中也齐备了相关安全和权限控制。

    最后,这系统将在「九龙东」部署试验,以展示已发展的技术。而可扩展的室内和室外GIS领域的技术也将转移到相关政府部门。

    C-RAN

  • Cloud-RAN

    C-RAN是一种集中化,基于云端的新型基站网络架构,运营商可以利用C-RAN提升服务质量、降低设备成本、降低运营成本和降低能耗。应科院正在开发一种灵活及高性能的C-RAN解决方案以满足工业需求。

    灵活的C-RAN结构

    应科院的C-RAN结构是基于标准的FAPI PS-PHY接口,便于集成商业PS软件。 FAPI接口是由小基站联盟提出的一个标准接口,很多LTE/LTE-A基站都采用PS与PHY的接口作为商业解决方案。服务器与远端单元之间的任务分配由集中化程度和减少回传吞吐量所决定。应科院的物理层处理提供了灵活的结构,可以根据不同的需求进行部署。

    多基站协作处理

    我们的C-RAN解决方案提供了一个新型的集中化基带处理能力,可以实现更先进的多基站处理算法。比如多点协助处理、小区间干扰消除,以及有源天线波束选择,在小基站及异构网络拓扑中降低了基站之间的干扰,并且提升了频谱的利用率。这对增加系统的频谱利用率很有意义。

    伺服器端的负载均衡

    C-RAN的处理器集中化使计算资源动态分布。每个基站的处理实体都是在伺服器的处理器中动态分组和分布。在处理流量低的时候,系统可以关闭多余的处理器,或者切换到其他处理器中,以支援其他应用。这样就可以降低能量消耗和提升计算单元的硬体的利用率。

    P10

    应科院灵活的C-RAN结构,具有集中化的PHY和PS协助功能

    应科院C-RAN规格

    FeaturesC-RAN PHY
    Standard3GPP release 10
    Bandwidth5 , 10, 15, 20 MHz
    DuplexingFDD, TDD (All UL-DL configuration and special sub-frame configuration)
    # of users256 users per sector
    16 UEs/TTI
    Cell SizeUp to 10 km
    MobilityUp to 160 km/h
    Throughput DL: 300Mbps per sector
    UL: 150Mbps per sector
    UE support Category 1 to 6
    SynchronizationGPS, 1588v2
    Advanced featuresCA
    4x4 MIMO
    Beam-forming (TM7 and TM8)

    5G无线接入技术

  • 应科院正积极促进国家5G标准化的活动,如中国移动未来移动通讯论坛、5GPPP和NGMN。具体而言,应科院的研究主要集中在5G无线接入技术,涵盖以下六个方面:

    大规模多天线(MIMO)技术

    应科院的大规模多天线系统技术研究主要有以下方案:

    • 设计参考信号和计算频道算法, 并采用于集中式大规模多天线系统
    • 缓解干扰分布于大规模多天线系统
    • 以统计及实时频道方法资讯为基础的用户调度和波束成形方法

    集中化无线接入网络 (C-RAN)

    C-RAN是一种集中化、基于云端的新型基站网络架构,运营商可以利用C-RAN提升服务质量、降低设备成本、降低运营成本和降低能耗。应科院正在开发一种灵活及高性能的C-RAN解决方案以满足业界需求。

    应科院的C-RAN物理层处理提供灵活的结构,可以根据不同的需求进行部署。欲了解更多信息,请点击C-RAN

    超密集网络(Ultra-Dense Network,UDN

    UDN技术用低功率蜂窝密集方式,以增强系统容量和覆盖范围,同时亦减少等待时间和能量消耗:

    • 网络架构,用于控制和用户平面分割。
    • 用户移动性管理和蜂窝负载平衡算法。
    • 干扰缓解方法包括小区之间的同步和协调、蜂窝探索,以及干扰抵消/抑制算法。

    机器到机器通讯(M2M

    应科院正在开发下一代LTE和LTE-Advanced的终端,支持机器到机器通讯(M2M)或机器类型通讯(MTC),目标是解决蜂窝物联网的需求。应科院集中研发M2M技术,包括无线接口和通讯协定技术的开发、软件定义无线电的实施和晶片设计系统。欲了解更多信息,请点击:物联网与近场服务器终端解决方案。

    设备到设备通讯(D2D)

    设备到设备通讯技术(D2D),不管有没有蜂窝覆盖,用户设备也可直接与其他设备彼此通讯,适用于低延迟和提升彼此用户之间可靠的通讯。应科院的D2D技术包括:

    • 用户发现和直接沟通的算法
    • 网状网路算法

    利用新兴系统的高效/动态频谱运用

    应科院现就以下方面作出研究:

    • 空白电视频道(TV white space,TVWS): TVWS是透过频谱共享,利用未使用的电视广播频谱作为资源共享。应科院目前正研究在香港,利用空白电视频道(TVWS) 的技术可行性,并建基于已开发的LTE的TVWS基础设施设备
    • 许可辅助评定(Licensed-assisted access,LAA): LAA是运用聚集原始蜂窝,并操作于授许可使用的频谱内,提供重要信息和确保服务质量,同时亦由未授许可频谱的共位次蜂窝,以投机式提升数据速率。应科院的许可辅助评定(LAA) 研究旨在解决以下问题:
    • 许可辅助评定(Licensed-assisted access,LAA): LAA是运用聚集原始蜂窝,并操作于授许可使用的频谱内,提供重要信息和确保服务质量,同时亦由未授许可频谱的共位次蜂窝,以投机式提升数据速率。应科院的许可辅助评定(LAA) 研究旨在解决以下问题:
      • 跨无线接入技术及干扰缓解
      • 利用感应、同步和测量算法,估量接入动态的频谱

    4G/LTE、LTE-Advanced 基带解决方案

  • 应科院在LTE及后续的5G等通讯技术的研发,尤其在基带和上层协定栈领域,是世界领先者之一。我们与工业界合作伙伴合作开发出了世界第一款商用级的FDD/TDD双模LTE小基站和TD-LTE终端基带核心参考设计。我们的参考设计在业界得到了广泛的验证和认可,通过了主要设备供应商和营运商的互通性测试,并在多家设备厂商的产品中得到商业化应用。特别值得一提的是,我们成功帮助合作伙伴的小基站产品和终端产品通过了占据行业主要业务份额的营运商严格的招标测试,获得了大规模销售的资质。

     

    LTE/LTE-advanced 小基站解决方案

    应科院正在应用多家主流的高集成度SoC平台上开发一系列下一代LTE和LTE-Advanced小基站,以适合合作伙伴不同的商业化应用。

    P.5

    应科院商用级支持FDD/TDD双模的LTE小基站

    LTE 小基站技术指标

    ParameterSpecification
    Silicon Freescale BSC9131/BSC9132
    Broadcom BCM61735/BCM61755
    Standards3GPP Release 9
    Bandwidth 5, 10, 15, 20MHz
    Duplexing FDD and TDD (All UL-DL conf., All special sub-frame conf.)
    Cell sizeUp to 10 km
    MobilityUp to 100 km/h
    ModulationDL/UL (QPSK, 16QAM and 64QAM)
    Users/TTI16
    DL Throughputs Up to 150 kbits per sub-frame
    UL ThroughputsUp to 75 kbits per sub-frame
    MIMO 2x2
    UE Support UE category 1 to 4
    Stack Interface Defined FAPI messages, Integrated with commercial 3rd party stacks
    Radio Interface ADI (JESD207 interface)
    SnifferLTE/TD-SCDMA/GSM

     

    從微蜂窩和DAS到C-RAN

    應科院正在把小型基站技術拓展到微蜂窩技術以支援更大規模的應用場景。同時,我們採用分散式天線系統技術來伸延和增強信號覆蓋,並應用在室內和室外場景中以消除通訊盲點,提升網路品質。進一步地,我們正在將在基帶和系統上的技術累積應用在C-RAN領域,為工業界提供更靈活高效的通訊解決方案。

    从微蜂窝和DAS到C-RAN

    ParameterSpecification
    SiliconFreescale B4860
    Standards3GPP Release 10
    Bandwidth 5, 10, 15, 20MHz
    Sectors3 sectors for up to 2 Tx
    2 sectors for up to 8 Tx
    Carrier AggregationSupported
    Duplexing FDD, TDD (All UL-DL configuration and special sub-frame configuration)
    Cell sizeUp to 10 km
    MobilityUp to 160 km/h
    ModulationDL/UL (QPSK, 16QAM and 64QAM)
    Users/TTI20
    DL Throughputs 300 kbits per sub-frame for each sector
    UL Throughputs100 kbits per sub-frame for each sector
    MIMO8 Tx, 4 Rx
    UE Support UE category 1 to 6
    Stack Interface Defined FAPI messages
    Radio Interface CPRI v4.2

     

    物联网及近场通讯服务的终端解决方案

    应科院正在研发支持机器类型通讯(Machine type communications,MTC)和装置对装置(Device-to-device communication,D2D)的下一代LTE/LTE-Advanced终端产品。我们的解决方案采用了软件定义无线电(Software Defined Radio,SDR)技术,以提供高度的灵活性,可以应用在多种硬件平台,并能有效应对技术标准的演进。

    分类- 0 MTC UE原型指标

    ParameterSpecification
    Silicon Freescale BSC9132
    Standards3GPP Release 12 (software upgrade to support upcoming Release 13)
    Bandwidth 1.4, 3, 5, 10, 15, 20MHz
    DuplexingFDD, TDD (All UL-DL configuration and special sub-frame configuration)
    MIMO DL: 2x2, 4x2
    UL: 1x2, 2x2
    Category Support UE category 0 to 4
    MTCR12 category 0 UE
    (Software upgrade to support upcoming R13 eMTC features)
    Pro-Se R12 Pro-Se (D2D)
    (Software upgrade to support upcoming R13 ePro-Se (eD2D))

    P.6

    应科院的机器类型通讯终端原型机在2015年上海世界通讯大会现场演示。

    LTE核心网软件

  • 应科院提供商用级别的LTE 核心网软件,该LTE 核心网软件已经在营运商网络和专网(垂直应用,实验网络)中部署。

    应科院的LTE核心网络软件支持x86硬件平台,不仅能够降低硬件成本外,更能提供高的吞吐率。除了确保LTE服务的可靠性和高可用性外,还可以在硬件或网络发生故障时,保证系统及时倒换到另一台硬件而服务不会被中断。

    应科院正在开发网络功能虚拟化(NFV)功能。在不久的将来,应科院的LTE核心网络能够支持在第三方NFV 基础设施上部署。

    应科院LTE核心网络软件是由应科院自主开发的,包括数据面协议栈软件(FastGate)、信令协议和处理框架,较高层信令业务流程处理。应科院提供不同的授权模式把技术转移给业界。

    技术