CN100438445C - 用于WiMAX网络的无线网络管理系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于WiMAX网络的无线资源管理系统和方法，该方法包括：步骤S502，接入服务网络的网关从基站获取指定移动台使用的无线资源信息，无线资源信息包括指定移动台的邻近基站相对于指定移动台的服务基站的下行链路信号相对时延；以及步骤S504，接入服务网络的网关根据无线资源信息对网络的无线资源进行管理。通过在无线资源管理物理层参数报告中加入邻近基站和目标基站的下行链路信号相对时延，更加充分地了解网络的无线资源信息，从而能够更高效地管理网络的无线资源。
Description
技术领域
本发明涉及通信系统，尤其涉及一种用于WiMAX网络的无线网络管理系统和方法。
背景技术
在WiMAX网络中，接入服务网络(Access Service Network，简称ASN)利用无线资源管理(Radio Resource Management，简称RRM)功能来提高网络无线资源的效率和增加网络容量。无线资源管理功能实体的主要目的有：
1)触发由基站(Base Station，简称BS)和移动台(Mobile Station，简称MS)进行的与无线资源相关的测量；
2)报告相应的测量结果到网络中的数据库并维护相应的数据库；
3)向ASN中其他功能实体(尤其是切换控制实体和QoS管理实体)提供收集到的无线资源信息；
4)为某个基站提供动态的邻近基站的无线资源信息。
无线资源管理的功能实体可以分为无线资源代理(RadioResource Agent，简称RRA)和无线资源控制器(Radio ResourceController，简称RRC)。
无线资源代理的作用有：触发无线资源的测量；让基站中的其他实体得到无线资源信息；将测量结果报告给无线资源控制器；从无线资源控制器接收邻近基站的信息。
无线资源控制器的作用有：管理与之关联的无线资源代理集；持有区域的无线资源使用数据库；请求测量报告；收集ASN内部的其他功能实体的无线资源信息；下载邻近基站信息到无线资源代理。
目前WiMAX网络标准定义的无线资源管理网络参考模型主要分为三种配置框架，即Profile A、Profile B和Profile C。
在Profile A中，无线资源管理的参考模型如图1所示：
其中，无线资源控制器位于接入服务网络网关中，无线资源代理位于基站中，无线资源控制器和无线资源代理之间的通信是通过WiMAX标准定义的R6参考点。不同接入服务网络网关中的无线资源控制器之间是通过R4参考点连接的。
在Profile B中，因为接入服务网络网关和基站是融合在一个物理实体中，因此无线资源控制器和无线资源代理也同处一物理实体。无线资源控制器和无线资源代理之间的通信接口并不开放，因此它们之间的通信仅是一个具体实现的方式，WiMAX标准将不做规定。
在Profile C中，无线资源管理系统的参考模型如图2所示：
其中，无线资源控制器和无线资源代理同位于基站中，之间并不存在公开的标准接口。但是在接入服务网络网关中存在一个类似无线资源控制器的实体，称为无线资源管理中继，用来传递不同基站中的无线资源控制器之间的通信消息。值得注意的是，在接入服务网络网关中的无线资源管理中继仅起中继的作用，不能对无线资源起控制作用，真正对无线资源进行控制的只有是基站中的无线资源控制器。同一个接入服务网络网关下不同基站中的无线资源控制器进行通信需要通过R6参考点；不同接入服务网络网关下的无线资源控制器之间的通信还需要通过R4参考点进行中继传输。
根据目前WiMAX的无线资源管理系统框架定义，在Profile A中，无线资源管理有三类消息：
Per-BS Spare Capacity Request and Report(单个基站空闲容量请求和报告)
Neighbor BS Resource Status update(邻近基站资源状态更新)
Per-MS PHY Parameters Request and Report(单个移动台物理层参数请求和报告)
在Profile B中，由于无线资源管理功能实体之间没有开放的接口，因此没有相应的消息定义。
在Profile C中，由于无线资源控制器和无线资源代理同处于一个基站中，因此只定义了一类消息：
Per-BS Spare Capacity Request and Report(单个基站空闲容量请求和报告)。
在目前WiMAX标准定义的无线资源管理框架中的Profile A中，无线资源控制器和无线资源代理之间有Per-MS PHY ParametersRequest and Report(单个移动台物理层参数请求和报告)消息进行通信。无线资源控制器可以通过了解某个特定移动台的无线资源使用情况，来决定是否需要对它的业务流服务质量(Quality of Service，简称QoS)参数进行调整，从而优化移动台的业务；无线资源控制器也可以根据移动台的无线资源状况以及与相邻基站的链路信息来辅助网络进行切换判决。无线资源控制器对移动台的无线资源使用情况的了解是通过向特定移动台发出移动台物理层参数报告请求，报告指定移动台的物理层服务等级和其他链路质量参数。由移动台扫描测量其服务基站和邻近基站的物理层参数并报告无线资源控制器的流程来实现的。
具体流程如下：
步骤1：位于接入服务网络网关(ASN Gateway，简称ASN-GW)中的无线资源控制器发送一个“RRM-PHY-Parameters-Request(无线资源管理物理层参数请求)”给位于基站中的无线资源代理，请求无线资源代理将目前处于激活状态的某一特定移动台的物理层参数(物理层服务等级和其他链路质量参数)报告上来。
RRM-PHY-Parameters-Request(无线资源管理物理层参数请求)
| Information element(IE)Name(TLV Name)(信息元素名字) | Value(值) | Description(描述) | M/O(必选/可选) |
| MS ID(移动台标识) | MS ID(移动台标识) | 48-bit unique identifier of theMS(48比特，移动台的唯一标识) | M(必选) |
步骤2：位于基站中的无线资源代理发送一个“RRM-PHY-Parameters-Report(无线资源管理物理层参数报告)”给位于接入服务网络网关中的无线资源控制器，报告无线资源控制器请求中指定的移动台的物理层参数，这些参数既包括移动台所测量得到的服务基站的链路参数，也包括移动台扫描得到的邻近基站的链路参数。
RRM-PHY-Parameters-Report(无线资源管理物理层参数报告)
| Information Element(IE)Name(TLVName)(信息元素名字) | Value(值) | Description(描述) | M/O(必选/可选) |
| MS ID(移动台标识) | MS ID(移动台标识) | 移动台的48比特的唯一标识 | M(必选) |
| Serving BS Info(服务基站的信息) | 在此嵌套的IE中包含基站的上下文 | M(必选) | |
| ＞Round Trip Delay(往返时延) | RTD | 移动台和服务基站之间的往返时延 | M(必选) |
| ＞DL PHY QualityInfo(下行链路物理层质量信息) | 移动台和服务基站之间的下行链路的物理层质量 | M(必选) | |
| ＞＞DL PHY ServiceLevel(DL PSL)(下行链路物理层服务水平) | 1≤PSL≤96 | 移动台可用的信道传输速率 | M(必选) |
| ＞＞DL RSSI mean | 下行链路接收信号强度平均值 | O(可选) | |
| ＞＞DL RSSI standarddeviation | 下行链路接收信号强度标准偏差 | O(可选) | |
| ＞＞DL CINR mean | 下行链路载波干扰比平均值 | O(可选) | |
| ＞＞DL CINR standarddeviation | 下行链路载波干扰比标准偏差 | O(可选) | |
| ＞UL PHY QualityInfo(上行链路物理层质量信息) | 移动台和服务基站之间的上行链路物理层质量 | M(必选) | |
| ＞＞UL PHY ServiceLevel(UL PSL)(上行链路物理层服务水 | 1≤PSL≤96 | 移动台可用的信道传输速率 | M(必选) |
| 平) | |||
| ＞＞UL RSSI mean | 上行链路接收信号强度平均值 | O(可选) | |
| ＞＞UL RSSI standarddeviation | 上行链路接收信号强度标准偏差 | O(可选) | |
| ＞＞UL CINR mean | 上行链路载波干扰比平均值 | O(可选) | |
| ＞＞UL CINR standarddeviation | 上行链路载波干扰比标准偏差 | O(可选) | |
| N_Neighbors(N邻居) | 8-bit | 移动台在扫描报告中报告的邻近基站的数目 | O(可选) |
| For (i＝0，i＜N_Neighbors；i++) | |||
| ＞Target BS_DL_RSSImean(目标基站下行链路接收信号强度平均值) | 目标基站的下行链路接收信号强度的平均值 | O(可选) | |
| ＞Target BS_DL_RSSIstandard deviation(目标基站下行链路接收信号强度标准偏差) | 目标基站的下行链路接收信号强度的标准偏差 | O(可选) | |
| ＞TargetBS_DL_CINR mean(目标基站下行链路载波干扰比平均值) | 目标基站的下行链路载波干扰比的平均值 | O(可选) | |
| ＞TargetBS_DL_CINRstandard deviation(目标基站下行链路载波干扰比标准偏差) | 目标基站的下行链路载波干扰比的标准偏差 | O(可选) |
在现有技术中，位于服务基站中的无线资源代理将移动台扫描邻近基站所测量得到的无线链路信息报告给位于接入服务网络网关中的无线资源控制器，这些信息包括邻近基站的下行链路接收信号强度平均值及其标准偏差和下行链路载干比平均值及其标准偏差。这些关于邻近基站无线链路信息的收集有助于无线资源控制器辅助网络进行切换或调整业务流参数。
但是，现有技术中无线资源控制器对邻近基站无线链路信息的收集不够充分，因此不能对网络的无线资源实现高效管理，不能有效辅助网络进行切换或调整业务流参数。尤其是当不同的邻近基站上述无线链路信息相近时，无线资源控制器难以有效辅助网络进行资源优化。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种用于WiMAX网络的无线资源管理系统和方法，能够更加充分地了解网络的无线资源信息，实现对无线资源的高效管理。
本发明的无线资源管理系统包括：无线资源控制器，位于接入服务网络的网关侧，用于根据从无线资源代理获取的无线资源管理物理层参数报告，对网络的无线资源进行管理；以及无线资源代理，位于接入服务网络的基站侧，用于触发指定移动台扫描多个邻近基站并报告扫描得到的物理层参数，以及用于生成无线资源管理物理层参数报告并发送给无线资源控制器，无线资源管理物理层参数报告包括邻近基站相对于服务基站的下行链路信号相对时延。
上述的无线资源管理物理层参数报告还包括：指定移动台的服务基站的物理层参数和移动台扫描报告中报告的多个邻近基站的物理层参数。
上述的无线资源控制器包括：参数报告请求模块，用于将无线资源管理物理层参数报告请求发送至无线资源代理；参数报告收集模块，用于收集来自无线资源代理的无线资源管理物理层参数报告；以及无线资源管理模块，用于根据收集到的无线资源管理物理层参数报告对网络的无线资源进行管理。
上述的无线资源代理包括：参数请求模块，用于触发指定移动台扫描多个邻近基站并且上报多个邻近基站的物理层参数；以及参数报告生成模块，用于根据指定移动台上报的物理层参数生成无线资源管理物理层参数报告，无线资源管理物理层参数报告包括移动台扫描报告中报告的多个邻近基站相对于服务基站的下行链路信号相对时延。
在网络发起切换时，无线资源控制器根据无线资源管理物理层参数报告中的信号接收强度、载干比、以及相对时延确定移动台将切换到的目标基站列表。
本发明的用于WiMAX网络的无线资源管理方法包括以下步骤：接入服务网络的网关从基站获取指定移动台使用的无线资源信息，无线资源信息包括指定移动台的邻近基站相对于指定移动台的服务基站的下行链路信号相对时延；以及接入服务网络的网关根据无线资源信息对网络的无线资源进行管理。
上述的无线资源信息为无线资源管理物理层参数报告。无线资源管理物理层参数报告还包括：指定移动台的服务基站的物理层参数和移动台扫描报告中报告的多个邻近基站的物理层参数。
接入服务网络的网关从基站获取指定移动台使用的无线资源信息包括：接入服务网络的网关将指定移动台的无线资源管理物理层参数报告请求发送至基站；以及基站根据指定移动台上报的物理层参数生成无线资源管理物理层参数报告，并向接入服务网络的网关发送无线资源管理物理层参数报告，无线资源管理物理层参数报告包括邻近基站相对于服务基站的下行链路信号相对时延。
在网络发起切换时，无线资源控制器根据无线资源管理物理层参数报告中的信号接收强度、载干比、以及相对时延确定移动台将切换到的目标基站列表。
通过在无线资源管理物理层参数报告中加入邻近基站和目标基站的下行链路信号相对时延，更加充分地了解网络的无线资源信息，从而能够更高效地管理网络的无线资源。
附图说明
附图提供本发明的进一步理解，并结合到本申请中构成本申请的一部分，与说明书一起说明本发明的实施例以解释本发明的原理。在附图中，
图1是本发明采用的无线资源管理系统的架构示意图；
图2是根据现有技术的无线资源管理系统的架构示意图；
图3是根据现有技术的物理层参数报告获取过程的示意图；
图4是根据本发明的用于WiMAX网络的无线资源管理系统的框图；以及
图5是根据本发明的用于WiMAX网络的无线资源管理方法的流程图。
具体实施方式
以下将详细描述本发明的优选实施例，在附图中示出其实例。尽可能的情况下，在附图中，相同的参考标号用于相同或相似的部件。
图4是根据本发明的用于WiMAX网络的无线资源管理系统的框图。如图4所示，本发明的无线资源管理系统400包括：无线资源控制器402，位于接入服务网络的网关侧，用于根据从无线资源代理获取的无线资源管理物理层参数报告，对网络的无线资源进行管理；以及无线资源代理404，位于接入服务网络的基站侧，用于触发指定移动台扫描多个邻近基站并报告扫描得到的物理层参数，以及用于生成无线资源管理物理层参数报告并发送给无线资源控制器，无线资源管理物理层参数报告包括邻近基站相对于服务基站的下行链路信号相对时延。
其中，无线资源管理物理层参数报告还包括：指定移动台的服务基站的物理层参数和移动台扫描报告中报告的多个邻近基站的物理层参数。
其中，无线资源控制器402包括：参数报告请求模块402-2，用于将无线资源管理物理层参数报告请求发送至无线资源代理；参数报告收集模块402-4，用于收集来自无线资源代理的无线资源管理物理层参数报告；以及无线资源管理模块402-6，用于根据收集到的无线资源管理物理层参数报告对网络的无线资源进行管理。
其中，无线资源代理404包括：参数请求模块404-2，用于触发指定移动台扫描多个邻近基站并且上报多个邻近基站的物理层参数；以及参数报告生成模块404-4，用于根据指定移动台上报的物理层参数生成无线资源管理物理层参数报告，无线资源管理物理层参数报告包括移动台扫描报告中报告的多个邻近基站相对于服务基站的下行链路信号相对时延。
在网络发起切换时，无线资源控制器根据无线资源管理物理层参数报告中的信号接收强度、载干比、以及相对时延确定移动台将切换到的目标基站列表。
图5是根据本发明的用于WiMAX网络的无线资源管理方法的流程图。如图5所示，本发明的用于WiMAX网络的无线资源管理方法包括以下步骤：步骤S502，接入服务网络的网关从基站获取指定移动台使用的无线资源信息，无线资源信息包括指定移动台的邻近基站相对于指定移动台的服务基站的下行链路信号相对时延；以及步骤S504，接入服务网络的网关根据无线资源信息对网络的无线资源进行管理。
其中，无线资源信息为无线资源管理物理层参数报告。无线资源管理物理层参数报告还包括：指定移动台的服务基站的物理层参数和移动台扫描报告中报告的多个邻近基站的物理层参数。
步骤S502包括：步骤S502-2，接入服务网络的网关将指定移动台的无线资源管理物理层参数报告请求发送至基站；以及步骤S502-4，基站根据指定移动台上报的物理层参数生成无线资源管理物理层参数报告，并向接入服务网络的网关发送无线资源管理物理层参数报告，无线资源管理物理层参数报告包括邻近基站相对于服务基站的下行链路信号相对时延。
在网络发起切换时，无线资源控制器根据无线资源管理物理层参数报告中的信号接收强度、载干比、以及相对时延确定移动台将切换到的目标基站列表。
在无线资源代理向无线资源控制器返回的RRM-PHY-Parameters-Report消息中，在表示邻近基站无线链路信息的相关参数中增加基站相对于服务基站的下行链路信号相对时延(Relative Delay)。该参数是一个相对值，表明移动台到某邻近基站的往返时延与移动台到其服务基站的往返时延的差值。该参数和邻近基站的其他参数(如下行链路接收信号强度平均值及其标准偏差和下行链路载干比平均值及其标准偏差)一起，构成邻近基站的一组无线链路信息报告给无线资源控制器。无线资源控制器通过收集所有邻近基站的无线链路信息来进行资源管理和辅助网络进行资源优化。
当网络侧(移动性或者资源优化)发起切换时，需要确定一个目标基站的列表，上述的邻近基站无线链路信息将作为选择目标基站列表的依据。网络切换控制功能实体根据在无线资源控制器在RRM-PHY-Parameters-Report中给出的链路信息对上报的基站列表进行筛选、裁剪，从而确定目标基站列表。
通过对每个邻近基站信息中增加相对时延的参数，完善报告给无线资源控制器的邻近基站的链路信息，可以优化无线资源控制器对网络资源的管理，并优化网络切换判决等性能。
RRM-PHY-Parameters-Report(无线资源管理物理层参数报告)
| Information Element(IE)Name (TLVName)(信息元素名字) | Value(值) | Description(描述) | M/O(必选/可选) |
| MS ID(移动台标识) | MS ID(移动台标识) | 移动台的48比特的唯一标识 | M(必选) |
| Serving BS Info(服务基站的信息) | 在此嵌套的IE中包含基站的上下文 | M(必选) |
| ＞Round Trip Delay(往返时延) | RTD | 移动台和服务基站之间的往返时延 | M(必选) |
| ＞DL PHY QualityInfo(下行链路物理层质量信息) | 移动台和服务基站之间的下行链路的物理质量 | M(必选) | |
| ＞＞DL PHY ServiceLevel(DL PSL)(下行链路物理层服务水平) | 1≤PSL≤96 | 移动台可用的信道传输速率 | M(必选) |
| ＞＞DL RSSI mean | 下行链路接收信号强度平均值 | O(可选) | |
| ＞＞DL RSSI standarddeviation | 下行链路接收信号强度标准偏差 | O(可选) | |
| ＞＞DL CINR mean | 下行链路载波干扰比平均值 | O(可选) | |
| ＞＞DL CINR standarddeviation | 下行链路载波干扰比标准偏差 | O(可选) | |
| ＞UL PHY QualityInfo(上行链路物理层质量信息) | 移动台和服务基站之间的上行链路物理层质量 | M(必选) | |
| ＞＞UL PHY ServiceLevel(UL PSL)(上行链路物理层服务水平) | 1≤PSL≤96 | 移动台可用的信道传输速率 | M(必选) |
| ＞＞UL RSSI mean | 上行链路接收信号强度平均值 | O(可选) | |
| ＞＞UL RSSI standarddeviation | 上行链路接收信号强度标准偏差 | O(可选) | |
| ＞＞ULCINR mean | 上行链路载波干扰比平均值 | O(可选) | |
| ＞＞UL CINR standarddeviation | 上行链路载波干扰比标准偏差 | O(可选) | |
| N_Neighbors(N邻居) | 8-bit | 移动台扫描所得的邻近基站的数目 | O(可选) |
| For (i＝0，i＜N_Neighbors；i++) | |||
| ＞Relative Delay | 目标基站相对于服务基站的下行链路信号相对时延 | O(可选) |
| ＞TargetBS_DL_RSSI mean(目标基站下行链路接收信号强度平均值) | 目标基站的下行链路接收信号强度的平均值 | O(可选) | |
| ＞TargetBS_DL_RSSIstandard deviation(目标基站下行链路接收信号强度标准偏差) | 目标基站的下行链路接收信号强度的标准偏差 | O(可选) | |
| ＞TargetBS_DL_CINR mean(目标基站下行链路载波干扰比平均值) | 目标基站的下行链路载波干扰比的平均值 | O(可选) | |
| ＞TargetBS_DL_CINRstandard deviation(目标基站下行链路载波干扰比标准偏差) | 目标基站的下行链路载波干扰比的标准偏差 | O(可选) |
上述无线资源管理物理层参数报告中包含了相对时延参数，至于该报告中其他的信息元素内容为示例性的，不是限定性的。
在无线资源代理向无线资源控制器报告的移动台物理层参数消息中增加了相对时延参数后，能使无线资源控制器了解指定的移动台周围的邻近基站的时延状况，完善报告给无线资源控制器的邻近基站的无线链路信息。这种资源状况的充分了解能优化无线资源控制器对无线资源的管理，并提高无线资源控制器辅助网络进行业务参数调整或切换的能力。
在无线资源代理向无线资源控制器报告的移动台物理层参数消息中增加了相对时延参数后，便于网络在切换时进行优化选择目标基站。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于WiMAX网络的无线资源管理系统，其特征在于，所
述系统包括：
无线资源控制器，位于接入服务网络的网关侧，用于根
据从无线资源代理获取的无线资源管理物理层参数报告，对所述网络的无线资源进行管理；以及
所述无线资源代理，位于所述接入服务网络的基站侧，
用于触发指定移动台扫描多个邻近基站并报告扫描得到的物理层参数，以及用于生成无线资源管理物理层参数报告并发送给所述无线资源控制器，所述无线资源管理物理层参数报告包括所述邻近基站相对于所述服务基站的下行链路信号相对时延。
2.根据权利要求1所述的无线资源管理系统，其特征在于，所述无线资源管理物理层参数报告还包括：所述指定移动台的服务基站的物理层参数和移动台扫描报告中报告的多个邻近基站的物理层参数。
3.根据权利要求2所述的无线资源管理系统，其特征在于，所述无线资源控制器包括：
参数报告请求模块，用于将无线资源管理物理层参数报告请求发送至所述无线资源代理；
参数报告收集模块，用于收集来自所述无线资源代理的无线资源管理物理层参数报告；以及
无线资源管理模块，用于根据收集到的所述无线资源管理物理层参数报告对所述网络的无线资源进行管理。
4.根据权利要求2所述的无线资源管理系统，其特征在于，所述无线资源代理包括：
参数请求模块，用于触发所述指定移动台扫描所述多个邻近基站并且上报所述多个邻近基站的物理层参数；以及
参数报告生成模块，用于根据所述指定移动台上报的物理层参数生成无线资源管理物理层参数报告，所述无线资源管理物理层参数报告包括所述移动台扫描报告中报告的所述多个邻近基站相对于所述服务基站的下行链路信号相对时延。
5.根据权利要求2所述的无线资源管理系统，其特征在于，在所述网络发起切换时，所述无线资源控制器根据所述无线资源管理物理层参数报告中的信号接收强度、载干比、以及所述相对时延确定所述移动台将切换到的目标基站列表。
6.一种用于WiMAX网络的无线资源管理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
接入服务网络的网关从基站获取指定移动台使用的无线资源信息，所述无线资源信息包括所述指定移动台的邻近基站相对于所述指定移动台的服务基站的下行链路信号相对时延；以及
所述接入服务网络的网关根据所述无线资源信息对所述网络的无线资源进行管理。
7.根据权利要求6所述的无线资源管理方法，其特征在于，所述无线资源信息包括无线资源管理物理层参数报告。
8.根据权利要求7所述的无线资源管理方法，其特征在于，所述无线资源管理物理层参数报告包括：所述指定移动台的服务基站的物理层参数和移动台扫描报告中报告的所述多个邻近基站的物理层参数。
9.根据权利要求8所述的无线资源管理方法，其特征在于，所述接入服务网络的网关从基站获取指定移动台使用的无线资源信息包括：
所述接入服务网络的网关将所述指定移动台的无线资源管理物理层参数报告请求发送至所述基站；以及
所述基站根据所述指定移动台上报的物理层参数生成无线资源管理物理层参数报告，并将所述无线资源管理物理层参数报告发送至接入服务网络的网关，所述无线资源管理物理层参数报告包括所述邻近基站相对于所述服务基站的下行链路信号相对时延。
10.根据权利要求9所述的无线资源管理方法，其特征在于，在所述网络发起切换时，所述无线资源控制器根据所述无线资源管理物理层参数报告中的信号接收强度、载干比、以及所述相对时延确定所述移动台将切换到的目标基站列表。
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