CN101188865A - 一种减少上行信令发送时延的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减少上行信令发送时延的方法，包括：判断SS是否需要发送上行信令，若是，则预测上行信令的发送时刻和大小，并在相应的时刻主动为所述SS分配相应的上行带宽；或者将预定的正常运行所需的SS管理连接的轮询间隔Polling Interval值P0改为较小的P1，以轮询间隔P1对SS管理连接进行轮询，使SS快速获得所需带宽。本发明还提供相应的装置。利用本发明可有效减少SS的上行信令发送时延，进而减少SS与BS之间的信令交互时延，减少SS的入网时延和切换时延等；另外，通过对SS管理连接主动分配上行带宽的方式，可以避免或降低轮询所需带宽的浪费，提高资源利用率。

Description

一种减少上行信令发送时延的方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种减少上行信令发送时延的方法及装置。

背景技术

随着互联网和多媒体业务的迅猛发展，人们对带宽的需求越来越大，并且迫切要求终端设备能够实现自由移动。全球微波接入互操作性WiMAX以其低廉的成本、高的传输速率和方便、快捷、灵活的接入方式，是最具代表性和最具发展潜力的无线接入技术之一，可为用户提供高速上网、视频点播、VoIP、在线游戏以及移动办公等多种业务，满足人们随时随地的业务需求，因此有着广阔的应用前景。

WiMAX是基于IEEE 802.16标准的一项无线城域网技术，最大的覆盖范围可达50km，典型的覆盖半径为5～15km，可提供固定和移动宽带无线接入，WiMAX技术主要应用于高速传输的数据业务，但它同时也支持语音、视频等多媒体业务的传输。

WiMAX系统最显著的特点是面向连接，即所有业务(包括本身是无连接的业务)在802.16系统中都将映射到连接上，每条连接都有一个16比特的连接标志(CID)作为唯一标志。WiMAX的MAC层定义了较为完善的QoS机制，针对每个连接设置不同的QoS参数，包括速率、时延等指标。

为了更好地控制上行数据的带宽分配，采用不同的上行带宽调度模式，针对实时和非实时业务，固定比特率和可变比特率业务的特点采用不同的调度机制，实现带宽的灵活分配。

在WiMAX系统中，带宽资源由基站(BS，Base Station)集中管理和分配。对于下行，BS可以根据需要向用户台(SS，Subscriber Station)发送的下行数据量进行带宽分配；对于上行，由于BS不知道SS上需要占用多大的带宽，因此上行带宽的分配需要按照先申请后分配的过程进行。

现有技术中主要采用单播轮询方式对上行的带宽进行分配，BS周期性地给某个SS分配少量的上行带宽，以供其发送带宽请求信息，BS再根据带宽请求信息给SS分配合适的上行带宽，SS利用这些带宽发送上行数据。

单播轮询的运行主要由两个参数进行控制，即PollingInterval和PollingSize，其中PollingInterval是指轮询间隔，即BS每隔多少帧给SS分配一次上行带宽，PollingSize是指BS每次给SS分配的带宽的大小，协议规定为6Bytes。

采用这种方式，可以有效提高带宽利用率。

此外，IEEE 802.16协议还定义了组播轮询和广播轮询，以及基于带宽请求Ranging的带宽分配方式等，对于这几种带宽分配方式，SS需要通过竞争才能获得带宽请求机会，时延会比较长，一般不用于管理连接上的带宽分配。

在WiMAX系统中，信令没有专用信道，而是通过管理连接(如BasicCID或者Primary CID)发送。管理连接的上行带宽分配，可采用包括以上介绍方式的多种带宽分配方式，至于具体采用哪一种，802.16协议并没有做出明确的规定。

现有的主要技术方案是对管理连接提供单播轮询的带宽分配方式，即BS给SS的管理连接提供周期性的轮询机会，SS利用这些机会进行带宽请求，BS在根据带宽请求提供上行带宽，以供SS发送上行信令。该方案中，SS在发送上行信令之前还需要进行一个“BS分配Polling带宽-SS进行带宽请求-BS分配上行带宽”的过程，这个过程会导致SS发送上行信令的时延比较长；

为了缩短SS的上行信令发送时延，对SS的管理连接可以采用较短的PollingInterval，使SS可以更快地获得上行带宽请求机会，减少上行信令的发送时延。但是如果在SS正常运行中，如果还是采用较短的PollingInterval，会导致比较严重的带宽浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明提供减少上行信令发送时延的方法及装置，以减少SS的上行信令发送时延。

本发明提供的一种减少上行信令发送时延的方法，包括：

判断用户台SS是否需要发送上行信令，如果是，则主动为所述SS分配相应的上行带宽。

本发明提供的另一种减少上行信令发送时延的方法，包括：

判断用户台SS是否需要发送上行信令，若是，则将预定的SS管理连接的轮询间隔PollingInterval值P0改为轮询间隔P1，P0＞P1，以轮询间隔P1对SS管理连接进行轮询，其中，P0为SS正常运行所需的管理连接上的PollingInterval值。

本发明提供一种减少上行信令发送时延的装置，包括：

判断单元，用于判断用户台SS是否需要发送上行信令，如果是，则通知分配单元；

分配单元，用于为用户台SS分配上行带宽；

当所述判断单元判定用户台SS需要发送上行信令时，所述分配单元主动为所述SS分配相应的上行带宽。

更适宜地，该装置还包括：

轮询单元，用于对SS进行正常轮询，当所轮询到的SS需要发送上行信令时，所述分配单元为该轮询到的SS分配上行带宽；

定时单元，用于记录用户台SS发送上行信令的时间；

根据定时单元的记录在预定时间内未接收到SS的上行信令，所述分配单元终止对SS的管理连接主动分配上行带宽。

本发明提供的另一种减少上行信令发送时延的装置，包括：

判断单元，用于判断用户台SS是否需要发送上行信令；

轮询间隔调整单元，用于调整SS管理连接的轮询间隔；

当所述判断单元判定用户台SS需要发送上行信令时，则所述轮询间隔调整单元将预定的SS管理连接的轮询间隔PollingInterval值P0改为P1，以轮询间隔P1对SS管理连接进行轮询，其中，P0＞P1，P0为SS正常运行所需的管理连接上的PollingInterval值。

更适宜地，该装置还包括：

定时单元，用于记录用户台SS发送上行信令的时间；

分配单元，用于为用户台SS分配上行带宽；

根据定时单元的记录在预定时间内未接收到SS的上行信令，所述分配单元终止对SS的管理连接主动分配上行带宽。

本发明实施例提供的技术方案中，判断SS是否需要发送上行信令，若是，则主动为所述SS分配相应的上行带宽；或者将预定的正常运行所需的SS管理连接的轮询间隔PollingInterval值P0改为较小的P1，以轮询间隔P1对SS管理连接进行轮询。利用本发明可有效减少SS的上行信令发送时延，进而减少SS与BS之间的信令交互时延，减少SS的入网时延和切换时延等，提高系统性能；通过主动授权的方式分配上行带宽，可以避免或降低轮询带宽的浪费，提高资源利用率。

附图说明

图1为本发明实施例中的减小上行信令发送时延的方法流程图；

图2为本发明另一实施例中的减小上行信令发送时延的方法流程图；

图3为本发明实施例中入网过程中基站BS与用户台SS之间的信令交互流程示意图；

图4为本发明实施例中减小上行信令发送时延的方法流程示意图；

图5为本发明实施例中的减小上行信令发送时延的装置架构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面简要介绍WiMAX系统接入、动态带宽分配、连接的基本原理。

WiMAX系统中点到多点宽带无线接入的空中接口，包括媒体访问控制层(MAC)和物理层(PHY)，MAC层是面向连接的，实现系统接入、动态带宽分配、连接的建立以及连接的维护等，因此，在实际的数据传输过程中，使用的地址信息通常为16位的连接标识码(CID，Connection ID)，每个上下行通道理论上可以有64 K个连接，这种连接是单向的，当用户台(SS，Subscriber Station)初始化时，基站(BS，Base Station)BS到用户站SS方向以及用户站SS到基站BS方向都建立了三个管理连接：基本连接(BasicConnection)、主管理连接(Primary Management Connection)和从管理连接(Secondary Management Connection)。Basic Connection用于在BS和SSMAC层之间交换短的、紧急的MAC管理信息。Primary ManagementConnection和Secondary Management Connection用于在BS和SSMAC层之间交换稍长的、时间要求不严格的管理信息，以及交换基于标准的管理信息，如动态主机配置协议DHCP、简单文件传输协议TFTP、简单网络管理协议SNMP等，这些管理信息都是基于IP报文的，因此，报文将被映射到管理连接。

MAC层的一个重要功能就是带宽请求和分配。在下行链路，BS向扇区内所有SS按时分复用(TDM，Time Division Multiplex)方式发射数据，各SS根据接收消息中的CID地址来判断是否是属于自己的消息。在上行链路，SS发送携带CID的带宽请求消息，BS按需分配并预定SS下一帧接入时间。

所述用户站SS可以是固定的终端设备也可以是移动的终端设备。

SS通过收到的UL MAP消息得知接入时间和带宽，从而按时分多址(TDMA，Time Division Multiple Access)/按需分配多址(DAMA，demandassignment multiple access)方式接入BS。SS向BS提出带宽请求，当BS为SS分配了业务信道时，SS可在此业务信道中捎带其带宽请求消息。

在SS和BS进行信令交互过程中，往往可以预测到SS发送上行信令的时刻，比如在SS入网过程中，BS将带有BasicCid和PrimaryCid的RNG-RSP消息发送给SS以后，SS将发送SBC-REQ消息给BS以发起能力协商过程，对于这些可以预测到的上行信令，可以采取措施减少其发送时延。

本发明提供减少SS的上行信令发送时延的方案如下：

在预测到SS需要发送上行信令时，在合适的时刻为其主动分配一定的上行带宽，使SS不需要进行带宽请求而快速地获得发送上行信令所需带宽，从而减少上行信令发送时延。

另外，在预测到SS需要发送上行信令时，还可以先对其管理连接采用较小的轮询间隔PollingInterval，这样SS可以快速地获得带宽请求机会，减少上行信令发送时延；当BS收到SS的上行信令或者带宽请求信息后，对SS的管理连接采用正常运行所需的轮询间隔PollingInterval，保证BS正常进行上行带宽分配。

对SS上行信令的预测，可以通过事件触发，比如BS给SS发送下行信令后，即可预测SS是否需要回应上行信令。

下面结合具体实施例对本发明的原理、特性予以描述。

实施例一

参照图1，本发明实施例提供的一种减少WiMAX上行信令发送时延的方法，具体实现流程如下：

步骤S01，判断(预测)SS是否需要发送上行信令，

例如：可根据触发上行信令发送的事件进行判断，如BS对某个SS发送下行信令；比如，在SS入网过程中，BS将带有BasicCid和PrimaryCid的RNG-RSP消息发送给SS以后，SS将发送SBC-REQ消息给BS以发起能力协商过程，因此，可以预测到SS将向BS发送SBC-REQ消息，又如，在业务流建立过程中，BS下发DSA-REQ消息给SS以后，SS将回复DSA-RSP，可以预测到SS将向BS发送DSA-RSP消息。如果预测到SS需要发送上行信令，则执行下面的步骤；

步骤S02，确定SS上行信令发送时刻；

由于不同厂商的SS计算能力可能不一样，SS从某事件发生(如SS收到BS的下行信令)到发送相应的上行信令的时间可能不一样，在这里可以根据经验，比如在入网过程中，一般情况下SS在收到RNG-RSP消息后将在第二帧或者第三帧时向BS发送SBC-REQ消息，或者通过摸测来预测SS的上行信令发送时刻以及消息的基本类型，比如在入网过程中SS收到RNG-RSP消息后将向BS发送SBC-RSP消息，在业务流建立过程中，SS收到DSA-REQ消息后将向BS发送DSA-RSP消息，并可以根据协议规定估算SS发送该上行信令所需带宽；

步骤S03，在预测到的SS上行信令发送时刻，开始对SS管理连接周期性地主动(比如每帧)为该SS分配相应的带宽，在以下满足两个条件之一时终止主动分配带宽，并执行步骤S04：

a)当BS收到SS的上行信令或者带宽请求信息；

b)BS判定SS发送上行信令失败，例如，当上行信令发送超过预定时间，具体地，根据用于为上行信令发送计时的定时器判断，当该计时器超时，BS判定SS发送上行信令失败；

步骤S04，终止对管理连接的主动带宽分配，继续对管理连接进行轮询。

另外，本实施例中，可在对SS进行正常的轮询过程中，判断SS是否需要发送上行信令(步骤S01)，如果是，则主动为所述SS分配相应的上行带宽，并且当所轮询到的SS需要发送上行信令时，也为该轮询到的SS分配上行带宽。

本方案通过对SS进行主动带宽分配，而不需要SS进行带宽申请流程，从而达到缩小SS发送上行信令的时延的目的。

本发明提供相应的减少上行信令发送时延的装置，包括：

判断单元，用于判断用户台SS是否需要发送上行信令，如果是，则通知分配单元；

分配单元，用于根据所述判断单元的判断结果为用户台SS分配上行带宽；

当所述判断单元判定用户台SS需要发送上行信令时，所述分配单元主动为所述SS分配相应的上行带宽。

当BS收到SS的上行信令或者带宽请求信息，分配单元终止主动分配带宽；

若BS判定SS发送上行信令失败，例如，当上行信令发送超过预定时间，具体地，根据用于为上行信令发送计时的定时器判断，当该计时器超时，BS判定SS发送上行信令失败，分配单元也将终止主动分配带宽。

该装置还包括：

轮询单元，用于对SS进行正常轮询，当所轮询到的SS需要发送上行信令时，所述分配单元为该轮询到的SS分配上行带宽。

定时单元，用于记录用户台SS发送上行信令的时间；

根据定时单元的记录在预定时间内未接收到SS的上行信令，所述分配单元终止对SS的管理连接主动分配上行带宽。

上述装置可为独立装置，也可作为基站的组成部分设置在基站内。

实施例二

本实施例方案中，通过灵活设置SS管理连接上的轮询间隔PollingInterval的值，使SS快速为上行信令获得带宽请求机会，减少上行信令的发送时延。

参照图2，图中关键参数的说明：

P0：指SS正常运行所需的管理连接上的PollingInterval值；

P1：在BS发送下行信令后直到收到相应的SS上行信令期间，SS的管理连接采用的PollingInterval的值。

通常，P0＞P1。

本发明提供的另一种减少WiMAX上行信令发送时延的方法，具体实现流程如下：

步骤S11，当SS正常运行时，BS对SS管理连接进行单播轮询，并将PollingInterval设置为P0；

步骤S12，判断(预测)SS是否需要发送上行信令，当某事件发生(如BS对某个SS发送下行信令)时，比如，在SS入网过程中，BS将带有BasicCid和PrimaryCid的RNG-RSP消息发送给SS以后，SS将发送SBC-REQ消息给BS以发起能力协商过程，因此，可以预测到SS将向BS发送SBC-REQ消息，又如，在业务流建立过程中，BS下发DSA-REQ消息给SS以后，SS将回复DSA-RSP，可以预测到SS将向BS发送DSA-RSP消息。其方法同实施例一类似，如果SS需要发送上行信令，则执行下面的步骤S13；

步骤S13，将SS管理连接的PollingInterval设置为P1，并对SS管理连接进行单播轮询，当满足以下两个条件之一时，执行下面的步骤S14：如何设置

a)BS收到SS的上行信令或者带宽请求信息；

b)BS判定SS发送上行信令失败，方法同实施例一类似，BS等待上行信令的定时器超时，认为SS发送上行信令失败；

步骤S14，将PollingInterval恢复为P0，继续对SS管理连接进行正常的单播轮询。

在SS初始入网和重入网(如切换重入网、Idle重入网等)过程中，SS与BS信令交互具有频繁和突发性等特点，对于这些场景，对以上第二种方案可以简化实现，在SS入网开始时将管理连接的PollingInterval设为较小值(P1)，在入网以后将管理连接的PollingInterval设置成SS正常运行所需的PollingInterval。下面以SS入网过程为例，如图3所示。

在SS入网过程中，为了调整SS的时间偏差，SS要发起初始测距过程(Initial Ranging)，使其能够确定每个物理时隙(Minislot)开始的确切位置。SS在ULMAP消息中扫描以获得初始维护时间(Initial MaintenanceInterval)，然后在该时间发送RNG-REQ消息。当SS测距(Ranging)成功以后，BS通过RNG-RSP信令(图3中的第三个RNG-RSP信令)将SS的管理连接等相关信息下发给SS，然后SS和BS将通过管理连接进行比较频繁信令交互，如基本能力协商(SBC，SS Basic Capability)、业务流建立(DSA，Dynamic Service Addition)等。

参照图4，入网过程中调整PollingInterval的步骤包括：

步骤S21，在SS测距Ranging成功，BS将带有SS的管理连接的RNG-RSP消息下发给SS以后，将SS的管理连接的PollingInterval设置为P1；

步骤S22，在SS完成业务流建立以后，将SS的管理连接的PollingInterval设置成P0。

同样地，在此，P0＞P1。

因此，BS下发带有SS的管理连接信息的RNG-RSP信令后，即可预测到SS将发送SBC-REQ请求消息，此时可以将SS管理连接上的PollingInterval设置为较小值(P1)，直到SS完全入网(如完成业务流建立)后，再将PollingInterval设置成SS正常运行所需的P0。

参照图5，本发明实施例中还提供相应的减少上行信令发送时延的装置100，包括：

判断单元10，用于判断用户台SS是否需要发送上行信令；如果是，则通知轮询间隔调整单元；

轮询间隔调整单元20，用于调整SS管理连接的轮询间隔；

当所述判断单元判定用户台SS需要发送上行信令时，则所述轮询间隔调整单元将预定的SS管理连接的轮询间隔PollingInterval值P0改为P1，以轮询间隔P1对SS管理连接进行轮询，其中，P0＞P1，P0为SS正常运行所需的管理连接上的PollingInterval值。

当收到所述用户台SS的上行信令或者带宽请求，所述轮询间隔调整单元将所述轮询间隔PollingInterval恢复为P0，继续以轮询间隔P0对SS管理连接进行轮询。

该装置还包括：

定时单元30，用于记录用户台SS发送上行信令的时间；

分配单元40，用于为用户台SS分配上行带宽；

根据定时单元的记录在预定时间内未接收到SS的上行信令，所述分配单元终止对SS的管理连接主动分配上行带宽。

上述装置可为独立装置，也可作为基站的组成部分设置在基站内。

通过以上方案，可以减少SS入网过程中的上行信令交互时间，进而减少SS的入网时延。

另外，对于其他情形，同样采用这种调整轮询间隔的措施，以减少SS的入网时延。在此不再赘述。

本发明实施例提供的技术方案中，判断SS是否需要发送上行信令，若是，则主动为所述SS分配相应的上行带宽；或者将预定的SS管理连接的轮询间隔PollingInterval值P0改为P1，以轮询间隔P1对SS管理连接进行轮询(其中，P0＞P1，P0为SS正常运行所需的管理连接上的PollingInterval值)。利用本发明可有效减少SS的上行信令发送时延，进而减少SS与BS之间的信令交互时延，减少SS的入网时延和切换时延等；第一种方案中通过主动授权的方式，可以避免或降低轮询带宽的浪费，提高资源利用率。

上述实施例是用于说明和解释本发明的原理的。可以理解，本发明的具体实施方式不限于此。对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明的实质和范围的前提下进行的各种变更和修改均涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围由权利要求确定。

Claims (12)

1.一种减少上行信令发送时延的方法，其特征在于，包括：

判断用户台SS是否需要发送上行信令，如果是，则主动为所述SS分配相应的上行带宽。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

对SS进行正常的轮询，当所轮询到的SS需要发送上行信令时，为该轮询到的SS分配上行带宽。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

当基站BS在预定时间内未接收到SS的上行信令，或当基站BS收到所述用户台SS的上行信令或者带宽请求，终止对SS的管理连接主动分配上行带宽。

4.一种减少上行信令发送时延的方法，其特征在于，包括：

判断用户台SS是否需要发送上行信令，若是，则将预定的SS管理连接的轮询间隔PollingInterval值P0改为轮询间隔P1，P0＞P1，以轮询间隔P1对SS管理连接进行轮询，其中，P0为SS正常运行所需的管理连接上的PollingInterval值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

当基站BS收到所述用户台SS的上行信令或者带宽请求，或当基站BS在预定时间内未接收到SS的上行信令，将所述轮询间隔PollingInterval恢复为P0，继续以轮询间隔P0对SS管理连接进行轮询。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

在SS入网时，采用小于SS正常运行所需的PollingInterval值的轮询间隔对管理连接进行轮询，在入网以后，将管理连接的轮询间隔设置成SS正常运行所需的PollingInterval值。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

BS下发带有SS的管理连接信息的信令后，将SS管理连接上的PollingInterval设置为小于预定PollingInterval值P0的值。

8.一种减少上行信令发送时延的装置，其特征在于，包括：

判断单元，用于判断用户台SS是否需要发送上行信令，如果是，则通知分配单元；

分配单元，用于为用户台SS分配上行带宽；

当所述判断单元判定用户台SS需要发送上行信令时，所述分配单元主动为所述SS分配相应的上行带宽。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

轮询单元，用于对SS进行正常轮询，当所轮询到的SS需要发送上行信令时，所述分配单元为该轮询到的SS分配上行带宽。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

定时单元，用于记录用户台SS发送上行信令的时间；

根据定时单元的记录在预定时间内未接收到SS的上行信令，所述分配单元终止对SS的管理连接主动分配上行带宽。

11.一种减少上行信令发送时延的装置，其特征在于，包括：

判断单元，用于判断用户台SS是否需要发送上行信令，如果是，则通知轮询间隔调整单元；

轮询间隔调整单元，用于调整SS管理连接的轮询间隔；

当所述判断单元判定用户台SS需要发送上行信令时，则所述轮询间隔调整单元将预定的SS管理连接的轮询间隔PollingInterval值P0改为P1，以轮询间隔P1对SS管理连接进行轮询，其中，P0＞P1，P0为SS正常运行所需的管理连接上的PollingInterval值。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：

定时单元，用于记录用户台SS发送上行信令的时间；

分配单元，用于为用户台SS分配上行带宽；

根据定时单元的记录在预定时间内未接收到SS的上行信令，所述分配单元终止对SS的管理连接主动分配上行带宽。

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