CN101001438B - 相邻基站间协商工作信道的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及宽带无线接入技术中信道的占用和分配，特别涉及相邻基站间协商工作信道的方法，包括步骤：新启动基站IBS得到所有与自己相邻的邻站IBS-Nr1的信道信息，选择信道S作为自己的工作信道，目前占用所述信道S的IBS-Ne1都至少拥有一个逃逸信道；IBS向上述占用所述信道S的IBS-Nr1发送信道切换请求；上述占用所述信道S的IBS-Nr1切换到其任意一个逃逸信道T上；IBS占用信道S。本发明方法使得相邻基站间可以自动协商调整信道，优化了网络内部的资源分配，整个过程动态自动完成，不需要人工配置，便于维护；使得有限的信道资源可以容纳尽可能多的基站，并且调整的范围仅限于邻站之间，信息的传递也仅限于邻站之间，解决了纯无线网络资源调整的问题；降低了建网前网络规划工作的要求。

Description

相邻基站间协商工作信道的方法 
[技术领域]
本发明涉及宽带无线接入技术中信道的占用和分配，特别涉及相邻基站间协商工作信道的方法。 
[背景技术]
宽带无线接入技术目前蓬勃发展，利用无线资源开展宽带城域接入的技术具有很强的生命力和市场空间。与此同时，无线的信道变得非常宝贵，特别是在没有进行很好规划的区域，或是免许可的频段(LE Band)，往往会出现相同的信道由多个基站运行，导致相互干扰。为了协调相同信道下各设备之间的工作，尤其是免许可频段设备的共存，以及没有经过网络频率规划的设备之间的共存，需要建立一些设备间的共存机制。 
信道是通信系统中极其重要的资源。在本文中，信道是个广义概念，可以是物理频带，也可以是虚拟的链路资源，如时分复用频带可以产生多个虚拟信道，不同的CDMA码字对应不同的CDMA信道。一般所指的邻站即相邻基站，是指有共同覆盖区域，且共同覆盖区域中含有有效终端的基站。如果两个基站(BaseStation)互为邻站，则称它们之间存在邻接关系。网络中各基站共享有限的空口资源。基站作为网络的一个成员，不能任意占用通信资源，需要统筹地进行规划。特别是网络规模比较大时，相邻基站间协商工作信道关系到各种资源能否有效被利用，利用是否充分，进而影响到基站及系统的性能。 
现有相邻基站间协商工作信道的一种方法是：采用各种网络规划方法，对基站采取静态方式进行信道配置，使共同体内各基站尽可能地占用不同的信道个体。其缺陷是：①不支持动态配置，运营商之间难以协调；②在网络发生变化的时候，不能自动进行调整和协商，必须重新进行规划，工作效率低下。 
现有的另一种方法是：将相互牵制的基站定义为一个共同体，然后采用特定 的算法，如贪婪算法，将信道分布到各基站，以保证用最少的信道来达到最大的性能。有两种执行的方式，集中式是指定某个基站进行信道分布计算，然后根据计算的结果命令其他基站切换至目标信道；而分布式则是共同体内所有基站在感知到拓扑结构发生变化后同时进行计算，各基站自行计算出自己需要切换至的目标信道，然后在统一的时刻点上执行切换。其缺陷是：当有新基站加入共同体时，必须在整个共同体内重新计算一次信道的分布。这会导致共同体内相当一部分基站需要切换信道。特别是距离它较远的基站同样存在需要切换的可能性，在只有无线链接的方式下，无论是集中式下切换的命令，还是分布式下的共同体拓扑结构更新消息，都需要经过多级无线中继才能传递到共同体内的相应基站处，过程复杂，与现有的协议冲突大，不利于实现，同时也增加了终端的成本。 
[发明内容]
本发明的目的在于提供一种当新基站加入网络时，可自动通过对邻站工作信道的重新分配来为该新基站分配出可用空闲信道的方法，可以克服现有技术的缺陷。 
本发明的技术方案是：一种相邻基站间协商工作信道的方法，包括步骤： 
101，新启动基站IBS得到所有与自己相邻的邻站IBS-Nr1的信道信息，选择信道S作为自己的工作信道，目前占用所述信道S的IBS-Nr1都至少拥有一个逃逸信道； 
102，IBS向上述占用所述信道S的IBS-Nr1发送信道切换请求； 
103，上述占用所述信道S的IBS-Nr1切换到其任意一个逃逸信道T上； 
104，IBS占用信道S。 
本发明逃逸信道是本基站的所有相邻基站都没有占用的信道。 
进一步的，步骤101中，所述IBS-Nr1返回的信息至少包括本基站的工作信道和逃逸信道信息。 
进一步的，步骤102中，所述信道切换请求至少包括以下内容：IBS的标识符、占用所述信道S的IBS-Nr1的标识符、信道T的标识和切换时间标识。 
作为本发明的一个改进，步骤103进一步包括：所述占用信道S的IBS-Nr1首先判断信道T是否是本基站的逃逸信道，如果是则向IBS返回响应信息，并在指定时间切换到信道T，否则向IBS反馈错误，以便于IBS重新选择工作信道。 
作为本发明的另一个改进，本发明方法进一步包括步骤： 
105，IBS向所有IBS-Nr1广播信道占用消息； 
106，所述IBS-Nr1更新其存储的信道信息表，并将更新后的信息返回IBS及本基站的相邻基站。 
作为本发明的一个改进，本发明方法进一步包括步骤： 
1031，所述占用信道S的IBS-Nr1切换到信道T前或后向本基站的邻站IBS-Nr2广播信道切换消息； 
1032，所述IBS-Nr2更新其存储的信道信息表，并将更新后的信息返回上述IBS-Nr1及本基站的相邻基站。 
本发明方法进一步包括步骤： 
201，已正常工作的基站OBS退出工作前向其相邻基站IBS-Nr1广播信道退出消息； 
202，所述IBS-Nr1更新其存储的信道信息表，并将更新后的信息返回OBS及本基站的相邻基站。 
上述信道信息表至少包括本基站的工作信道和逃逸信道，相邻基站的工作信道和逃逸信道信息。 
作为本发明的一种实施例，本发明方法步骤101之前进一步包括步骤： 
100，IBS启动，扫描信道并发现邻站IBS-Nr1，如果扫描到空闲信道，则直接占用所述空闲信道，并执行步骤105，否则执行步骤101。 
进一步的，步骤101中，所述IBS得到IBS-Nr1的信道信息的方法包括下列方法中的一种： 
A，所述IBS向IBS-Nr1发送信道查询报文后得到IBS-Nr1返回的信道信息； 
B，所述IBS-Nr1扫描得知IBS启动，向IBS广播其信道信息。 
本发明所述信道是物理频带或虚拟的链路资源。 
本发明的有益效果是：①邻站间自动协商调整信道，优化了网络内部的资源分配，整个过程动态自动完成，不需要人工配置，便于维护。②使得有限的信道资源可以容纳尽可能多的基站，并且调整的范围仅限于邻站之间，信息的传递也仅限于邻站之间，解决了纯无线网络资源调整的问题。③降低了建网前网络规划工作的要求。 
[附图说明]
图1是本发明方法中IBS选择信道的流程图。 
图2是本发明实施例中信道未重新分配前的网络结构示意图。 
图3是本发明实施例中信道分配后的网络结构示意图。 
[具体实施方式]
下面根据附图和具体实施例对本发明做进一步阐述。 
首先，为了更好地对本发明进行阐述，定义几个概念： 
逃逸信道(Escape Channel)：是基站(Base Station)可以切换至的信道，当基站切换至逃逸信道上时，不会与邻站产生任何干扰；具体来说，逃逸信道就是本基站的所有相邻基站都没有占用的信道。本基站的逃逸信道可以由启动时扫描频谱得到，在某个信道上扫描不到超过设定能量的噪声即可将该信道加入逃逸信道，也可以根据已知的扫描范围内的所有信道剔除各邻站的工作信道来得到。 
工作信道(Working Channel)：是基站当前正在使用的信道，在该信道上，基站与其邻站不会产生任何干扰。当然，基站的工作信道不在它的逃逸信道列表中。 
目标信道(Target Channel)：是基站需要切换至的信道，是该基站逃逸信道列表中的一个。 
信道信息表(CUT，Channel Usage Table)：是记录本基站及其邻站的工作信道及逃逸信道信息的列表，其至少包括本基站及其相邻基站的工作信道和逃逸信道。在本实施例中，信道信息表只包括本基站及其相邻基站的工作信道和逃逸信道信息，如表一所示。 
表一信道信息表 
  基站ID   工作信道   逃逸信道列表
  Local BSID   Channel ID 0   Escape Channel ID List 0
  Neighbor 1BSID   Channel ID 1   Escape Channel ID List 1
  …   …   …
  Neighbor n BSID   Channel ID n   Escape Channel ID List n
如图1所示，本发明方法包括步骤： 
S1，新启动基站(IBS)启动，扫描信道并发现所有与自己相邻的邻站(IBS-Nr1)，如果扫描到空闲信道，则直接占用所述空闲信道，并执行步骤S8，否则执行步骤S2。其中，邻站(IBS-Nr1)的发现可以通过CTS(Coexistence TimeSlot共享专用时间片)广播等方式来实现，由于其是现有技术，故不在此处做更详细的描述。 
S2，IBS得到IBS-Nr1的信道信息，选择信道S作为自己的工作信道，选择的原则是目前占用所述信道S的IBS-Nr1都至少拥有一个逃逸信道。这样当IBS占用信道S后，目前占用信道S的基站就可以从各自的逃逸信道列表中任意选择一个信道，如信道T，做为目标信道，并切换到该信道上。 
其中，上述得到IBS-Nr1的信道信息的方法有两种：A，IBS向IBS-Nr1发送信道查询报文后得到IBS-Nr1返回的信道信息。B，IBS-Nr1扫描得知有新基站IBS启动，向IBS广播其信道信息。所述IBS-Nr1返回的信息和广播的信道信息可以是其本身信道信息表，也可以只包含其工作信道和逃逸信道信息。 
上述选择信道S作为工作信道的过程是按一定规律进行的，例如但不限于将信道按作为工作信道的邻站数量由小到大排列的方法：每个信道对应一组邻站， 再在个数最少的一组邻站中判断是否有相同的逃逸信道。如果有即选中该信道，如果没有则在下一组邻站中进行判断。 
S3，IBS向上述占用所述信道S的IBS-Nr1发送信道切换请求。所述信道切换请求中至少包括以下内容：IBS的标识符、占用所述信道S的IBS-Nr1的标识符、目标信道T的标识和切换时间标识。其中，切换时间可以用帧序号来表示，代表要求切换到目标信道的时刻点。 
S4，所述占用信道S的IBS-Nr1首先判断信道T是否是本基站的逃逸信道，如果是则向IBS返回应答信息、执行步骤S5，然后在指定时间切换到信道T，并执行步骤S20。否则向IBS反馈错误，IBS需要重新选择其工作信道。这个步骤中的判断是本发明方法的一个改进，也可以没有。 
S5，IBS占用信道S。一般的做法是所述占用信道S的IBS-Nr1在切换到信道T的同时，IBS占用信道S。 
S6，IBS向所有IBS-Nr1广播信道占用消息，通知IBS-Nr1信道信息需要更新。 
S7，IBS-Nr1更新其存储的信道信息表，在本基站的逃逸信道列表中将信道S剔除，并在信道信息表最后增加IBS的信道信息，然后将更新后的信息返回IBS及本基站的相邻基站。当然，对于原来占有信道S的基站，会接收到从IBS发来的信道切换请求，这个信道信息更新的操作也可以在接收到该请求后自行执行。 
S8，IBS和所述IBS-Nr1的相邻基站更新其信道信息表。其中，原来占用信道S的IBS-Nr1的相邻基站主要需要更新其逃逸信道信息、IBS-Nr1的工作信道和逃逸信道。说明书附图图1中，步骤S6、S7和S8标注为6。 
S9，结束。 
S20，所述占用信道S的IBS-Nr1切换到信道T后向本基站的邻站IBS-Nr2广播信道切换消息，通知IBS-Nr2信道信息表需要更新。 
S21，IBS-Nr2更新其存储的信道信息表，在本基站的逃逸信道列表中将信道T剔除，将信道信息表中、原来占用信道S的邻站的工作信道修改为T，最后还要判断信道S是否可以加入其逃逸信道列表中。这可以根据本信道信息表中的 所有邻站中是否有以信道S为工作信道的，如果有，则信道S不能加入其逃逸信道列表，否则，将信道S加入本基站的逃逸信道列表中。由于IBS-Nr2需要更新自己的逃逸信道列表，所以IBS-Nr2还需要将更新后的信息返回上述IBS-Nr1及本基站的相邻基站。 
S22，结束。 
鉴于网络中还有正在正常工作的基站(OBS)退出网络的情况，本发明方法还包括步骤： 
S30，OBS退出工作前向其相邻基站(IBS-Nr1)广播信道V退出消息； 
S31，IBS-Nr1更新其存储的信道信息表，并将更新后的信息返回OBS及本基站的相邻基站。 
综上所述，邻站的逃逸信道列表必须与邻站交互得到。无论是本基站的逃逸信道列表，还是邻站的逃逸信道列表都必须在网络拓扑结构发生变化(网络内新增、减少基站、网络合并或分裂等)、或基站工作信道发生改变时及时地更新。其用途有二，一是在IBS扫描不到空闲信道时根据其进行重新分布计算，另一是需要切换信道的基站的邻站需要据此来判断是否增加逃逸信道。对于基站退出网络的情况，重新分配信道虽然不是必须的，但各基站对信道使用情况做相应的记录更新，以便再有新基站加入时可获得最好的资源保证。 
为了使大家更直观地了解本发明方法，请看下面具体例子： 
如图2所示的网络，假设相交的基站均互为邻站，如果它们同时占用相同的信道，则会产生干扰。为了达到最大容量，它们需要尽可能地工作在不同的信道上。图中BS1～BS8是正在正常工作的OBS基站。假设当前区域可用的信道资源只有三个，分别用1(浅灰色)、2(深灰色)、3(黑色)来表示，而圆圈的色彩即表示该基站当前的工作信道。这三个信道在BS1～BS8共八个基站之间的分布如图2所示。 
此时，若另有一个新基站BS9在图1中所示的位置启动，可以看到，BS9将会扫描到四个邻站，即BS3、BS4、BS5和BS7。由于BS3的工作信道是3，BS4和BS7的工作信道都是1，而BS5的工作信道是2，所以BS9扫描不到空闲的有 用信道。如果要求BS9与各邻站均无干扰，则需要提供另外的信道或与某个邻站分时共享某个信道。 
表二是BS9在选择出工作信道之前可获得的信道信息表。可以看到，在这四个邻站中，BS3单独占用信道3，但不能切换到其他信道上，否则会与某个邻站产生干扰。BS5单独占用信道2，但可以无干扰地切换到信道3上。而BS4和BS7同时占用信道1，且都有逃逸信道。 
表二BS9的信道信息表 
  邻站ID   工作信道   逃逸信道列表
  BS9   -   -
  BS3   3   Null
  BS4   1   3
  BS5   2   3
  BS7   1   2、3
由此，根据本发明方法将BS5切换到信道3上，则可为BS9空出信道2，如图3所示。 
由此可见，通过对邻站的信道调整，存在空出一个空闲信道的可能性。根据仿真的结果，在原本信道数量就较少时，只调整邻站的信道所能容纳的基站数量与全局调整所有基站的信道(即现有技术二)所容纳的基站数量相差较少。而信道数量较多时，本身就可以容纳较多的基站，可以满足LE频段的数量需求。采用本发明方法，可以大大提高信道调整的效率，特别是在基站间只存在无线通信方式下，提供了可行的策略和方法。 

Claims (15)

1.一种相邻基站间协商工作信道的方法，其特征在于，包括步骤：
101，新启动基站IBS得到所有与自己相邻的邻站IBS-Nr1的信道信息，选择信道S作为自己的工作信道，目前占用所述信道S的IBS-Nr1都至少拥有一个逃逸信道；
102，IBS向上述占用所述信道S的IBS-Nr1发送信道切换请求；
103，上述占用所述信道S的IBS-Nr1切换到其任意一个逃逸信道T上；
104，IBS占用信道S。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述逃逸信道是本基站的所有相邻基站都没有占用的信道。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤101中，所述IBS-Nr1的信道信息至少包括本基站的工作信道和逃逸信道信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤102中，所述信道切换请求至少包括以下内容：IBS的标识符、占用所述信道S的IBS-Nr1的标识符、信道T的标识和切换时间标识。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，步骤103进一步包括：所述占用信道S的IBS-Nr1首先判断信道T是否是本基站的逃逸信道，如果是则向IBS返回响应信息，并在指定时间切换到信道T，否则向IBS反馈错误，以便于IBS重新选择工作信道。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤：
105，IBS向所有IBS-Nr1广播信道占用消息；
106，所述IBS-Nr1更新其存储的信道信息表，并将更新后的信息返回IBS及本基站的相邻基站。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤：
1031，所述占用信道S的IBS-Nr1切换到信道T前或后向本基站的邻站 IBS-Nr2广播信道切换消息；
1032，所述IBS-Nr2更新其存储的信道信息表，并将更新后的信息返回上述IBS-Nr1及本基站的相邻基站。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤：
201，已正常工作的基站OBS退出工作前向其相邻基站IBS-Nr1广播信道退出消息；
202，所述IBS-Nr1更新其存储的信道信息表，并将更新后的信息返回OBS及本基站的相邻基站。
9.根据权利要求6或7或8所述的方法，其特征在于：所述信道信息表至少包括本基站的工作信道和逃逸信道，相邻基站的工作信道和逃逸信道信息。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤101之前进一步包括步骤：
100，IBS启动，扫描信道并发现邻站IBS-Nr1，如果扫描到空闲信道，则直接占用所述空闲信道，并执行步骤105，否则执行步骤101。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤101中，所述IBS得到IBS-Nr1的信道信息的方法包括下列方法中的一种：
A，所述IBS向IBS-Nr1发送信道查询报文后得到IBS-Nr1返回的信道信息；
B，所述IBS-Nr1扫描得知IBS启动，向IBS广播其信道信息。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述信道是物理频带或虚拟的链路资源。
13.一种相邻基站间协商工作信道的网络，其特征在于，包括：新启动基站IBS，和，与新启动基站IBS相邻的邻站IBS-Nr1；其中，
新启动基站IBS，用于得到所有与自己相邻的邻站IBS-Nr1的信道信息，选择信道S作为自己的工作信道，其中占用所述信道S的IBS-Nr1都至少拥有一个逃逸信道，向上述占用所述信道S的IBS-Nr1发送信道切换请求，占用信道S；
占用所述信道S的IBS-Nr1，用于切换到其任意一个逃逸信道T上。 
14.根据权利要求13所述的网络，其特征在于，所述IBS-Nr1的信道信息至少包括本基站的工作信道和逃逸信道信息。
15.根据权利要求13所述的网络，其特征在于，
新启动基站IBS，进一步用于向IBS-Nr1广播信道占用消息；
与新启动基站IBS相邻的邻站IBS-Nr1，进一步用于更新其存储的信道信息表，并将更新后的信息返回IBS及IBS-Nr1的相邻基站。 
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