无线通信网络中确定路由的方法、系统、网络侧设备及用户设备
技术领域
本发明涉及无线通信中的路由技术,尤其涉及无线通信网络中确定路由的方法、系统、网络侧设备及用户设备。
背景技术
在传统的无线蜂窝通信网络中,用户站(SS,Subscriber Station)/移动台(MS,MobileStation)等用户设备采用单跳方式直接接入基站(BS,Base Station)。但随着无线通信技术的迅速发展以及无线通信用户需求的不断提高,传统的单跳式蜂窝通信系统由于其固有缺陷已经无法再满足用户日益增长的需求。比如,随着网络流量和数据率的增加,网络中的用户设备必须相应地提高发射功率,或者缩小蜂窝小区的尺寸。然而这两种措施并不能解决根本问题,相反还会加大用户间的干扰并且增加网络的投资成本。
为了解决这些问题,电气电子工程师协会(IEEE)802.16提出了一种由BS及其周围的中继站(RS,Relay Station)共同实现小区覆盖的多跳蜂窝结构。图1所示为采用RS的蜂窝小区结构示意图。在图1中,RS与BS一起作为无线接入点(RAP,Radio Access Point)服务于SS/MS,BS附近的SS/MS如MS1,以单跳方式直接接入BS,而距离BS较远的SS/MS如MS2,则通过与基站之间的一个或者多个RS,以多跳通信方式接入BS。可见,RS的引入不仅扩大了小区覆盖范围、扩展了小区容量,并且还能够降低SS/MS侧的发射功率,从而以较低的成本实现高质量的无线通信。
路由技术是多跳蜂窝通信网络中的关键技术。在多跳蜂窝通信网络中,当SS/MS的位置发生变化、或者无线环境变化等情况发生时,SS/MS需要对路由进行调整即进行路由改变,以保证稳定可靠的网络服务。当SS/MS进行路由改变时,如何通过尽可能少的信令交互来实现路由的快速确定是一个亟待解决的问题。
现有的路由确定方案通常如下:SS/MS实时接收各个RAP的广播消息,并测量自身与各个RAP之间的信道质量,然后向信道质量测量结果最好的RAP发送接入请求;RAP收到SS/MS发送来的接入请求后,将该接入信息反馈给BS,由BS最终决定是否允许该SS/MS接入该RAP。
可见,在现有的路由确定方案中,SS/MS、RAP和BS之间需要经过多条信令交互,整个过程较为复杂繁琐,容易造成较大的时延。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种无线通信网络中确定路由的方法,实现用户设备路由的快速确定。
为达到上述目的,本发明提供的一种无线通信网络中确定路由的方法包括:
网络侧设备配置码字与路由的对应关系,并将该对应关系发送给自身覆盖范围内的用户设备;
用户设备测量自身与周围各个无线接入点之间的信道质量,根据信道质量测量结果生成码字,并通过查找收到的对应关系确定与自身生成的码字相对应的路由。
在本发明中,网络侧设备可以将所述的码字与路由的对应关系发送给所有的用户设备,也可以只发送给有关的一部分用户设备。发送的方式可以是广播、多播,或者点对点等多种方式。
其中,所述对应关系参考网络侧设备信息进行配置。
所述网络侧设备信息可以为当前各个无线接入点的承载能力、无线接入点之间的信道质量、对网络业务流量的预测等量中的一种,或者是它们的组合。
该方法进一步包括:网络侧设备根据网络侧设备信息的变化更新所述对应关系。
所述用户设备测量的信道质量为无线信号强度、信噪比、信号传输时延、信道短时衰落的统计特性估计中的任意一种或任意组合。
所述用户设备根据信道质量测量结果生成码字的过程可包括:预先设置码字生成算法,用户设备根据预先设置的码字生成算法对得到的信道质量测量结果进行处理,生成码字。
所述码字生成算法可以为矢量量化算法。
该方法可进一步包括:网络侧设备为所述对应关系分配标识,并将该标识随同所述对应关系发送(例如广播或多播等)给自身覆盖范围内的有关的用户设备。
所述用户设备通过查找收到的对应关系确定与自身生成的码字相对应的路由之后进一步包括:用户设备向所确定路由对应的无线接入点发送接入请求,并在该接入请求中携带所述对应关系的标识。
本发明的方法既可用于多跳蜂窝通信网络,也可以用于单跳蜂窝通信网络。
同时,本发明还提供了一种无线通信网络中确定路由的系统,实现用户设备路由的快速确定。
该路由确定系统包括:网络侧设备和用户设备,其中,
网络侧设备包括:
配置单元,用于配置码字与路由的对应关系,并将配置的对应关系发送给收发单元;
所述的收发单元,用于将收到的对应关系发送给网络侧设备覆盖范围内的用户设备;
所述的用户设备包括:
信道测量单元,用于测量该用户设备与周围各个无线接入点之间的信道质量,并将得到的信道质量测量结果发送给码字生成单元;
所述的码字生成单元,用于根据收到的信道质量测量结果生成码字,并将生成的码字发送给路由确定单元;
所述的路由确定单元,用于接收网络侧设备广播的码字与路由的对应关系,并通过查找收到的对应关系确定与收到的码字相对应的路由。
其中,所述配置单元可进一步根据网络侧设备信息的变化对所述对应关系进行更新。
所述配置单元还可进一步为所述对应关系分配标识,并将该标识发送给收发单元;
所述收发单元进一步将收到的标识发送给网络侧设备覆盖范围内的用户设备。
所述路由确定单元可进一步接收网络侧设备所发送的对应关系的标识,向所确定路由对应的无线接入点发送接入请求,并在该接入请求中携带所述对应关系的标识。
另外,本发明还提供了一种无线通信网络中确定路由的网络侧设备,为用户设备配置路由信息。
该网络侧设备包括:
配置单元,用于配置码字与路由的对应关系,并将配置的对应关系发送给收发单元;
所述的收发单元,用于将收到的对应关系发送出去。
其中,所述配置单元可进一步根据网络侧设备信息的变化对所述对应关系进行更新。
所述配置单元还可进一步为所述对应关系分配标识,并将该标识发送给收发单元;所述收发单元进一步将收到的标识发送出去。
最后,本发明还提供了一种无线通信网络中确定路由的用户设备,结合网络侧设备广播的路由信息实现自身路由的快速确定。
该用户设备包括:
信道测量单元,用于测量该用户设备与周围各个无线接入点之间的信道质量,并将得到的信道质量测量结果发送给码字生成单元;
码字生成单元,用于根据收到的信道质量测量结果生成码字,并将生成的码字发送给路由确定单元;
路由确定单元,用于接收网络侧设备广播的码字与路由的对应关系,通过查找收到的对应关系确定与收到的码字相对应的路由。
所述路由确定单元可进一步接收网络侧设备发送的对应关系的标识,向所确定路由对应的无线接入点发送接入请求,并在该接入请求中携带所述对应关系的标识。
由此可见,在本发明中,所述码字与路由的对应关系是由网络侧设备综合考虑各种因素计算得到,并发送给用户设备的。需要执行路由改变的用户设备只需执行一个简单的码字生成算法,然后根据生成的码字在网络侧设备广播的对应关系中查找相应的路由即可,无需进行复杂的路由计算,能够通过尽可能少的信令交互实现用户设备路由的快速确定,且对用户设备的处理能力要求也很低。并且,由于所述对应关系是由网络侧设备综合考虑各种因素计算得到的,因此用户设备通过查找网络侧设备所发送的对应关系而得到的路由也是最为恰当的。另外,在本发明中,网络侧设备可以很简单地通过改变码字所对应的路由,来实现对用户设备路由或重路由行为的控制。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例,使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点,附图中:
图1为现有技术中采用RS的蜂窝小区结构示意图;
图2为本发明中确定路由的方法流程图;
图3为本发明中确定路由的系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面参照附图并举实施例,对本发明作进一步的详细说明。
图2所示为本发明中确定路由的方法流程图。参见图2所示,该方法主要包括以下步骤:
步骤201:网络侧设备配置码字与路由的对应关系,并将该对应关系广播给自身覆盖范围内的所有用户设备;
步骤202:用户设备测量自身与周围各个无线接入点RAP之间的信道质量,根据信道质量测量结果生成码字;
步骤203:用户设备通过查找收到的对应关系确定与自身生成的码字相对应的路由。
也就是说,用户设备在执行路由改变时,无需通过复杂的路由计算来确定路由,而只需在网络侧设备所下发的对应关系中查找与生成的码字相对应的路由即可。路由的具体决策不是由用户设备完成,而是由网络侧设备来执行。
其中,网络侧设备可以为基站BS、中继站RS或无线网络控制器RNC等;用户设备可以为SS或MS等用户所使用的设备;RAP可以为BS或RS等。
所述码字主要用来界定范围;所述码字与路由的对应关系具体是指,码字所界定范围与当用户设备处于该码字所界定范围内时的最佳路由的对应关系。
比如,将网络侧设备所覆盖的范围划分为四个区域,分别为:A区域、B区域、C区域、D区域;且设置与这四个区域相对应的路由分别为:RAP1、RAP2、RAP3、RAP4。也就是说,当用户设备处于A区域时,网络侧设备就将该用户设备路由到RAP1上;当用户设备处于B区域时,网络侧设备就将该用户设备路由到RAP2上;当用户设备处于C区域时,网络侧设备就将该用户设备路由到RAP3上;当用户设备处于D区域时,网络侧设备就将该用户设备路由到RAP4上。所述码字与路由的对应关系在这里就体现为区域与RAP之间的对应关系。
为了保证路由分配的合理性,网络侧设备在配置码字与路由的对应关系时,需要综合考虑网络侧设备的各种信息。所述网络侧设备信息可以是当前各个RAP的承载能力、RAP之间的信道质量、对网络业务流量的预测中的任意一种或任意组合。比如,当某个RAP的承载容量已经达到最大值时,网络侧设备可以不再将更多的用户设备路由到该RAP上,而可以选择将用户设备路由到其它负载较轻的RAP上。
关于所述码字与路由对应关系的配置可以按照一定的周期进行,即网络侧设备每隔一段时间进行一次配置。
其中,用户设备测量的信道质量包括无线信号强度、信噪比、用户设备与RAP之间的信号传输时延以及信道短时衰落的统计特性估计中的任意一种或任意组合。
用户设备所采用的、根据信道质量测量结果生成码字的算法,可以在用户设备生产时就进行写入,或者在后续使用过程中进行设置。用户设备在确定路由时,根据预先设置的码字生成算法如矢量量化算法,对得到的信道质量测量结果进行处理,生成码字。其中,所述矢量量化算法是指,将若干个标量数据构成一个矢量,然后在矢量空间给以整体量化,得到量化后的值。本发明可以采用矢量量化算法,如劳埃德(Lloyd)算法。
在本发明中,网络侧设备和用户设备所采用的码字生成算法必须一致。由于用户设备的处理能力有限,因此用户设备所采用的码字生成算法应该尽量简单,以减少实现复杂度,降低对用户设备处理能力的要求。
另外,为了适应实际网络环境的变化,比如网络侧设备获得了更多的用户设备行为信息时,网络侧设备可以自适应地根据网络侧设备信息的变化对码字与路由的对应关系进行更新,即对码字原来所对应的路由进行改变,以进一步保证路由制定的合理性。
为便于理解,下面通过一具体实施例对本发明所提供的确定路由的方法进行详细说明。
例如,假设在网络侧设备覆盖范围内存在3个RAP,分别为:BS、RS1、RS2。网络侧设备可以使用码字来代表用户设备与RAP之间的信道质量,并为各个码字配置路由,设置一个包括码字与路由对应关系的路由表,然后将该路由表广播下发给其覆盖范围内的所有SS/MS。
比如,参见表1所示的路由表,001代表用户设备与BS之间的信道质量最好;010代表用户设备与RS1之间的信道质量最好;011代表用户设备与RS2之间的信道质量最好。
码字 |
路由 |
001 |
BS |
010 |
RS1 |
011 |
RS2 |
表1
当MS1需要进行路由改变时,如果MS1测量得到的自身与BS、RS1、RS2之间的信道质量测量结果分别为S1、S2、S3,则MS1可以对这些数据进行量化处理,并根据量化处理后生成的码字来选择路由。
比如,当S1≥S2且S1≥S3时,生成码字001;当S2>S1且S2>S3时,生成码字010;当S3>S1且S3>S2时,生成码字011。若量化处理后生成的码字为010,那么,MS1通过查找网络侧设备广播的表1可知,此时自身应该选择连接到RS1上。
为便于理解,此处通过简单地比较S1、S2和S3的大小关系对码字所界定的范围作了示例性的阐述。需要说明的是,在实际应用中的码字界定范围很可能会涉及S1,S2和S3之间更为复杂的关系;在给定的系统性能要求下,码字及其对应的最优界定范围可通过矢量量化算法得到。
所应理解的是,码字除了采用表1所示的二进制表现形式外,还可以采取其它的表现形式,如十进制数、字母等等。
MS1在确定了路由后、准备接入RS1时,应该将所选择的路由信息即RS1信息携带在接入请求中进行发送。
另外,网络侧设备还可以进一步为路由表分配标识,并将该标识随同路由表一起广播给自身覆盖范围内的所有用户设备。
比如,网络侧设备为首次广播的路由表分配编号1,之后更新下发的路由表的编号依次递增。用户设备收到网络侧设备广播下发的路由表后,首先将当前收到的路由表所对应的编号与自身之前收到并保存的路由表的编号进行比较,判断当前收到的路由表是否为新的路由表,如果是,则保存当前所收到的路由表,根据该路由表中的信息确定路由;否则,直接丢弃,不再重新保存。
进一步,网络侧设备还可以将空间地域信息携带在路由表标识中发送给用户设备。比如,网络侧设备为路由表分配的标识长度为4,其中,前3位表示路由表的编号,最后一位表示空间位置。用户设备可以根据该标识的最后一位获知自身当前所处的位置。
当用户设备在确定了路由后,向所选择的RAP发送接入请求时,可以进一步地将路由表标识携带在接入请求中发送给该RAP。这样,网络侧设备便可获知用户设备所参照的是哪张路由表。
对应本发明所提供的路由确定方法,本发明还提供了一种无线通信网络中确定路由的系统,参见图3所示,该系统主要包括:网络侧设备和用户设备。
其中,网络侧设备包括:配置单元和收发单元。配置单元,用于配置码字与路由的对应关系,并将配置的对应关系发送给收发单元;收发单元,用于将收到的对应关系发送给网络侧设备覆盖范围内的部分的或所有的用户设备。
用户设备包括:信道测量单元、码字生成单元和路由确定单元。信道测量单元,用于测量该用户设备与周围各个无线接入点之间的信道质量,并将得到的信道质量测量结果发送给码字生成单元;码字生成单元,用于根据收到的信道质量测量结果生成码字,并将生成的码字发送给路由确定单元;路由确定单元,用于接收网络侧设备所发送的码字与路由的对应关系,并通过查找收到的对应关系确定与收到的码字相对应的路由。
其中,所述配置单元可进一步用于根据网络侧设备信息的变化对所述对应关系进行更新。
并且,配置单元还可进一步为所述对应关系分配标识,并将该标识发送给收发单元;所述收发单元进一步将收到的标识发送给网络侧设备覆盖范围内的所有用户设备。
所述路由确定单元可进一步用于接收网络侧设备所发送的对应关系的标识,向所确定路由对应的无线接入点发送接入请求,并在该接入请求中携带所述对应关系的标识。
另外,本发明还提供了一种无线通信网络中确定路由的网络侧设备及用户设备,它们的结构与图3中的网络侧设备和用户设备分别相同或相似,这里不再一一赘述。
以上所述对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明。所应理解的是,以上所述并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。