CN101282569B - 包含基站和无线中继站的无线传输网络的自适应管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包含基站和无线中继站的无线传输网络的自适应管理方法，应用于一个基站及其所辖无线中继站组成的无线传输网络组，该方法包括以下步骤：(a)无线传输网络组中的管理节点创建本组的无线网络拓扑信息结构；(b)管理节点在无线传输网络组的网络拓扑关系发生变化时，更新本组的无线网络拓扑信息；(c)管理节点利用本组的无线网络拓扑信息及相应策略，对所辖的无线中继站和移动终端进行管理。本发明可以充分利用无线中继站的优势提高覆盖和吞吐量，可以智能地调整无线中继站与基站的拓扑关系和资源配置等，有效地提高无线传输网络的服务质量和资源利用效率。

Description

包含基站和无线中继站的无线传输网络的自适应管理方法

技术领域

本发明涉及一种无线传输网络的管理方法，特别涉及一种包含基站和无线中继站的无线传输网络的管理方法。

背景技术

当前存在有多种无线通信系统，它们的一个共同点是：站点架设复杂，基站需要有线支持，基站的覆盖相对固定。由于无线通信环境的复杂性，比如传播路径上建筑物的阻挡，或者基站和用户的接收天线和发射天线之间存在障碍物等，使得用户处于基站服务的盲区。这样，虽然用户处于基站覆盖的小区之内，但是却无法与基站之间保持正常的通信，导致用户的通信质量严重下降；甚至，用户无法接入系统。对于小区边缘的用户，由于信号经历较长路径的传播，信号衰减严重，从而影响用户和基站之间的通信质量和服务质量，比如，为了保证小区边缘用户能够正常的接收基站的信号，只能采用低阶的编码调制方式，这样就降低了用户的数据速率；如果为了保证用户的数据速率而采用高阶的编码调制方式，则基站和用户的发射功率都需要增加，这样对小区中的其他用户以及邻小区的用户造成干扰。另外，随着应用的深入，这些无线接入系统不能很好的满足随机突发的无线接入需求和一些有线不可达区域的覆盖。

因此，为了扩展基站服务区域的覆盖，以及改善小区边缘用户的服务质量，当前已经存在多种中继系统，即通过中继站完成基站与用户之间的通信。

较早出现的中继系统是模拟中继系统。中继站接收到信号之后，不进行数字部分的处理，只是把接收的信号进行模拟放大，然后发送给用户，或者基站，或者下一个中继站。这种中继方法简单，但是缺点明显，除了有效信号之外，中继站接收的带内干扰信号也会被放大，并继续在发送路径上传输。这样，经过中继站之后，有用信号的可信度降低。

随着技术的发展，数字中继系统逐步成熟。该系统对接收到的信号可以进行解调解码，还原出信源信号，并进行一定的存储和处理，然后再编码调制，发送给用户，或者基站，或者下一个中继站。这种中继方法克服了模拟信号的噪声传递，提高了传输的可靠性。

一般的，无线系统为高速率的无线数据传输提供的是点到多点的网络拓扑结构。为了解决该无线系统中基站服务盲区以及小区边缘用户通信质量的问题，无线中继站的概念被引入到无线网络中，而无线中继站本身具备固定性，游牧性，以及移动性，对整个无线网络的动态构建和调整等管理提出了新的挑战。

但是这类无线中继站的引入使得无线网络的管理变得非常复杂。传统的中继站的建设，维护，优化等都是由人工进行，对于实际应用来说，工作量非常大。而数字中继站可以自行进行基带的处理，有一定的控制和资源调度能力，还可以选择接入的基站或者中继站。这些特点为无线中继站的自配置，自优化提供了基础。

在有线IP网络中，路由表可以用来帮助路由网关选择最佳路径，进行路由优化，路由网关需要动态维护路由表。但是这种方式在无线传输网中无法适用，主要有以下原因：

无线传输网络的各个节点可以因为无线环境发生状况，而导致无线链路发生更新。这与有线网络中固定的连接不同。

无线传输网络的无线链路可靠性与有线网络不同。

无线传输网络每个链路需要占用无线资源，无线链路一旦建立就已经占用了无线资源。

基于以上问题，如何在无线网络中进行无线中继站的自配置，自主优化需要重新考虑解决方案。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种包含基站和无线中继站的无线传输网络的自适应管理方法，可以更合理和高效地进行该无线传输网络的管理如接入、配置和调度，有效地提高其服务质量和资源利用率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种包含基站和无线中继站的无线传输网络的自适应管理方法，应用于一个基站及其所辖无线中继站组成的无线传输网络组，该方法包括以下步骤：

(a)无线传输网络组中的管理节点创建本组的无线网络拓扑信息结构；

(b)管理节点在无线传输网络组的网络拓扑关系发生变化时，更新本组的无线网络拓扑信息；

(c)管理节点利用本组的无线网络拓扑信息及相应策略，对所辖的无线中继站和移动终端进行管理。

采用本发明所述的方法，可以在无线通信系统中，充分利用无线中继站的优势提高覆盖和吞吐量，同时通过拓扑关系的创建和更新，可以智能地调整无线中继站与基站的拓扑关系和资源配置等，有效地提高无线传输网络的服务质量和资源利用效率。

附图说明

图1是本发明方案无线中继通信系统的组网图。

具体实施方式

以下结合附图和具体方案，对本发明进行详细说明。

本方案无线中继的智能构建所应用于的无线通信系统如图1所示，包括以下几个部分：

1)至少一个基站，该基站发送同步信号和控制信息，用于终端和中继站的接入和控制；基站可以直接与终端进行通信；基站也可以通过中继站与终端进行通信。

2)至少一个第一跳中继站(RS)，该中继站直接接入一个基站，基站和无线中继站发送同步信号和控制信息，用于终端和其他中继站的接入和控制。

3)至少包括一个通过中继站与基站进行通信的终端；

4)可能包括多跳的中继站；

5)可能包括一个直接与基站进行通信的终端。

如图1所示，每个基站可以带一个或者多个无线中继站，每个中继站也可以根据需要再携带无线中继站，也就是BS->RS->RS，例如图1中的RS21就是一个第2跳的无线中继站。有的RS例如RS1是为了提高网络覆盖，有的RS例如RS2是为了提高吞吐量。终端可以同时接收到多个基站，无线中继站的信号。

因此，本发明将BS以及它所辖的RS(即直接或间接接入到该BS的RS)构成的组称为一个无线传输网络组。一个基站只有一个无线传输网络组，不同的基站属于不同的无线传输网络组。

无线传输网络的自适应管理方法

第一种方案

本方案中，包括以下步骤：

步骤一、无线传输网络组中的管理节点创建本组的无线网络拓扑信息结构；

本方案中的无线网络拓扑信息结构包含无线传输网络组中无线链路的两端节点信息，端节点可以用基站标识(BSID)和无线中继站标识(RSID)来表示。

上述信息可以用一个基本关系矩阵来描述，在该矩阵中描述了该无线传输网络组中任意两个节点的连接关系，包括是否有连接的信息，有连接时还包含了跳数的信息。

以图1为例，左边基站所在的无线传输网络组的关系矩阵如下：

 

	BS	RS1	RS2	RS21
					BS	0	1	1	2
RS1	1	0	0	0

 

RS2	1	0	0	1
					RS21	2	0	1	0

同样的，图1右边基站所在的无线传输网络组的关系矩阵如下所示：

 

	BS	RS1	RS11	RS2
					BS	0	1	2	1
RS1	1	0	1	0
					RS11	2	1	0	0
RS2	1	0	0	0

这里，第一行和第一列都是本无线传输网络组内所有节点的编号。‘0’表示这两节点之间没有无线链路。‘1’表示这两个节点之间有直接的无线链路，以第二行第三列的值“1”为例，它表示RS1和BS之间有直接的无线连接。“2”表示这两个节点之间是通过两个无线链路连接的。以第二行第五列为例，它表示RS21与BS之间是通过两条无线链路连接的，也就是说RS21通过了一个无线中继与基站BS相连。

因此，该关系矩阵中“1”对应于一个无线链路，其所对应的第一行和第一列中的节点即为该无线链路的两端节点。同时，通过该关系矩阵还可以直接得到两个节点之间的跳数信息。

具有管理功能的节点的设置有几种可选的方式：

第一种，采用集中控制的方式，则一般将基站作为唯一的管理节点，来创建本组的无线网络拓扑信息结构，并负责信息的更新和传递。但也不排除在特殊情况下指定某个RS作为管理节点的可能性。

第二种，采用分布式控制的方式，基站作为管理节点，创建本组的无线网络拓扑信息结构，并负责信息的更新和传递。另外，可以由无线中继站作为代理节点来管理自己所辖下的无线传输子网，无线传输子网的节点包括代理节点以及通过该代理节点接入BS的一个或多个RS，如左侧的RS2可以作为代理节点来管理RS21。

代理节点创建本子网的无线网络拓扑信息结构，并负责子网内该信息的更新和传递，同时需将本子网的无线网络拓扑信息传递到基站，由基站完成整个无线传输网络组的更新。

在这种情况下，作为代理节点的RS创建的子网的无线网络拓扑信息结构与基站创建的上述结构是基本相同的，即包括无线传输子网中无线链路的两端节点信息，还可进一步包括两个节点之间的跳数信息。该结构也可以用上述基本关系矩阵的相同方式来描述。

例如，RS1作为下挂有RS11中继站的节点，可以自行管理这样一个关系矩阵：

 

	RS1	RS11
			RS1	0	1
RS11	1	0

该基本关系矩阵中信息的解读在上文中已说明，不再重复。

步骤二、管理节点在无线传输网络组的网络拓扑关系发生变化时，更新本组的无线网络拓扑信息；

新的RS的加入，已有RS的切换、已有RS终止连接等情况(RS的切换和终止可以由管理节点主动发起，也可以由RS主动发起)，都可能引起无线传输网络组的网络拓扑关系的变化。这些过程一般都需要管理节点的参与，因此管理节点可以根据相应的信令获取网络拓扑关系的变化情况。如果这些变化是在代理节点管辖的无线传输子网中完成的，代理节点应将本无线传输子网的更新后拓扑关系上报管理节点，管理节点因此可以更新无线传输网络组中原有的无线网络拓扑信息。

步骤三、管理节点利用本组的无线网络拓扑信息及相应策略，对所辖RS或MS进行管理。

一种示例是在RS或终端请求从组内的一个RS向另一个RS切换时，基站可以根据网络拓扑关系来判断要切换到的目标RS的跳数，如果超过规定的跳数门限，如2跳，则可以拒绝其请求或者为其选择另外一个目标节点。

这样可以避免接入后时延过大。但本发明不限定这种管理的具体情形，实际上在配置、调度、切换等管理上可以有很多的应用。

第二种方案

本方案中，无线传输网络的自适应管理方法包括以下步骤：

步骤一、无线传输网络组中的管理节点创建本组的无线网络拓扑信息结构；

步骤二、管理节点在无线传输网络组的网络拓扑关系发生变化时，更新本组的无线网络拓扑信息；

以上两步和第一种方案相同。

步骤三、管理节点将本组的无线网络拓扑信息传递到本组的RS和/或本组覆盖范围内的MS；

本方案中，管理节点将本组的无线网络拓扑信息传递到本组的所有RS，但在其它情况下，也可以只传递到其中部分RS如作为代理节点的RS，或者第1跳的RS。

由于作为代理节点的RS也可以创建所在的无线传输子网的无线网络拓扑信息结构。因此，对于本发明来说，RS上可能具有整个无线传输网络组的拓扑信息，也可能具有所在无线传输子网的拓扑信息，也可能没有任何拓扑信息。

传递信息时，管理节点也可以将本组的无线网络拓扑信息在广播信道上广播，帮助RS和MS获取更多的无线传输网信息。无线传输组内的节点也可以向管理节点申请获取无线链路拓扑信息，管理节点根据申请内容提供相应的无线链路拓扑信息。

步骤四、管理节点以及获取了无线网络拓扑信息的RS和/或MS利用无线网络拓扑信息和相应策略，进行无线传输组的连接优化。

一个示例是，RS根据整个无线传输网络组或者所辖传输子网的网络拓扑信息，可以控制新的RS的接入，例如，当一个处于第2跳位置的RS在收到新的RS的接入请求时，可以拒绝其接入。

另一个示例是，MS如果可以从广播消息中获得网络拓扑信息，则可根据该信息判断出可以切换过去的候选RS的跳数，如果是第3跳的RS，即使其信号最强也不接入，而是从第2跳以上的RS或BS中选择一个信号最强的节点来进行切换。

同样地，在本发明中不限定这种管理的具体情形。

明显的，第一种方案和第二种方案中的两种管理方式可以同时使用。即在第一种方案中也可进行第二种方案的步骤三和步骤四的操作。

第三种方案

本方案中，在创建、更新无线网络拓扑信息的基础上，还对其中无线链路的链路状况信息进行检测、记录和更新，并依据无线链路状况进行更为广泛和有效的管理。

本方案方法包括以下步骤：

步骤一、无线传输网络组中的管理节点创建本组的无线网络拓扑信息结构，并检测和记录无线链路状况信息；

无线链路状况信息可以包括信道载干比/载噪比(CINR)、无线链路丢包/错包率、无线链路的处理和传输迟延、每条无线链路实际吞吐量、无线链路配置的资源等等，可以采用其中的一种参数或任意组合，也可以采用其它的参数。

无线链路状况信息可以通过以下两种方式来获取：

1)根据对业务信号的检测结果来获取，对于管理节点(通常为基站)所直接连接的无线链路，管理节点可以检测出上行链路状况的相关参数，并要求对端节点上报下行链路状况的相关参数(可以采用周期上报或事件触发上报等方式)；对于其它节点之间的链路状况，由其中的上一跳的节点按相同方法来获取并上报到管理节点。

2)根据对检测信号的测量结果来获取，由管理节点(通常为基站)指定拓扑中的某个或多个节点对外发送一次或一系列测试信号，同时指示其它节点配合测试，并将测试结果返回给发送信号的节点或者直接发送给管理节点。发送信号的节点或者管理节点根据检测结果获取相关无线链路的状况信息，如果发送信号的节点不是管理节点，则需要将更新的无线链路状况信息报告给管理节点。

在这种情况下，可以有多种检测的方式，如可以是在新的RS初始接入后，由管理节点指定该RS发送检测信号，并指示其余RS配合测试，将测试结果(例如测试RS信号接收强度、信噪比等)返回基站，管理节点就可以分析得到相关链路的状况，并根据拓扑关系和这些无线链路的状况来判断是否需要对该RS的接入节点进行调整。

另一种可能的方式是，在网络较为空闲时，管理节点选择基站和所有接入有RS的RS来发送上述测试信号，并指定拓扑关系中的对端节点配合测试，返回测试结果，这样可以保证测试到拓扑中每一无线链路的状况。管理节点根据测试结果分析更新无线传输网络组中的无线链路状况信息，并根据当前的无线网络拓扑信息和新的无线链路状况信息进行无线传输网络连接关系的调整。

步骤二、管理节点在无线传输网络组的网络拓扑关系发生变化时，更新本组的无线网络拓扑信息，并在检测到无线传输网络组内的无线链路状况信息变化时，更新原有的无线链路状况信息；

网络拓扑关系的更新和无线链路的状况信息的更新过程可以是互相独立的。无线链路状况信息的更新同样可以根据上文中的两种方式，即根据对业务信号的检测结果获取无线链路状况信息后进行更新，或者根据对检测信号的测量结果获取无线链路状况信息后进行更新。

步骤三、管理节点利用本组的无线网络拓扑信息、无线链路状况信息及相应策略，对所辖RS和/或MS进行管理。

在本方案中，由于管理节点获取了无线链路状况信息，可以实现更为合理和智能的管理。下面以几个示例进行说明：

当基站进行一次检测后发现某个第1跳的RS业务过于繁忙时，可以指示其下的第2跳RS切换到另一个第1跳RS上，即自适应地进行负荷平衡的操作。

当RS初始接入到一个第1跳的RS时，一般来说是选择信号强度最大的RS来接入，而此时基站如发现该第1跳的RS与基站之间的链路状况十分糟糕如过于拥挤时，就可以让该RS切换到另一个RS上，这个RS的信号可能不是最强，但整个路径上的链路的质量更好。

当一个RS要切换时，基站或作为代理节点的RS可以根据无线网络拓扑信息和无线链路状况信息，根据路径上的多个无线链路状况进行加权运算，为RS选择一个服务质量(QoS)最好的目标节点。等等。

第四种方案

本方案中，无线传输网络的自适应管理方法包括以下步骤：

步骤一、无线传输网络组中的管理节点创建本组的无线网络拓扑信息结构，并检测和记录无线链路状况信息；

步骤二、管理节点在无线传输网络组的网络拓扑关系发生变化时，更新本组的无线网络拓扑信息，并在检测到无线传输网络组内的无线链路状况信息变化时，更新原有的无线链路状况信息；

以上两步和第三种方案相同。

步骤三、管理节点将本组的无线网络拓扑信息以及无线链路状况信息传递到本组的RS和/或本组覆盖范围内的MS；

管理节点可以将本组的无线网络拓扑信息以及无线链路状况信息传递到本组的所有RS，也可以只传递到其中部分RS如第1跳RS或接入有RS的RS。管理节点还可以将本组的无线网络拓扑信息和无线链路状况信息在广播信道上广播，MS可以在接入之前就接收到这些信息。另外，无线传输组内的节点也可以向管理节点申请获取无线链路状况信息，管理节点根据申请内容提供相应的无线链路状况信息。

步骤四、获取了无线网络拓扑信息和无线链路状况信息的RS和/或MS利用无线网络拓扑信息、无线链路状况信息及相应策略，进行无线传输组的连接优化。

这里，RS在控制新的RS或者MS接入时，除了跳数外，还可以将相关的无线链路状况作为考虑因素，因此可以更加合理地进行控制，可参照第三种方案。无线链路的更新也是如此，可以同时考虑跳数和无线链路状况来选择目标节点。

明显的，第三种方案和第四种方案中的两种管理方式可以同时使用。即在第三种方案中也可进行第四种方案的步骤三和步骤四的操作。

另外，在上述任何一种方案中，相邻无线传输网的管理节点之间都可以交互各自所在无线传输网络组的无线网络拓扑信息和无线链路信息，在RS切换时过程中检测到邻区节点时，基站就可以依据该邻区节点所在传输网络组的拓扑信息和无线链路状况信息，更为准确地选择满足服务质量要求的节点作为目标节点。

管理节点之间的交互方式可以有以下几种情形：

1)管理节点在本无线传输网络组的拓扑关系(可以包括无线链路状况信息)有更新的时候主动通知相邻基站。

2)管理节点主动请求邻区的管理节点提供该邻区的无线网络拓扑信息(还可以包括无线链路状态信息)。

管理节点还可以进一步将邻区的无线网络拓扑信息和无线链路状态信息传递到本组的全部或部分RS，这些RS在切换时检测到邻区信号时，也可以更为准确地选择满足服务质量要求的节点作为目标节点。

所述无线中继站RS加入传输网络组的过程可以通过以下几个方案来实现：

第一种方案

该实施例中，设备接入后，根据自己获取的拓扑关系信息和无线链路状况信息进行切换，在切换后再完成无线传输网络组的拓扑关系的更新，完成加入过程。

步骤100，管理节点发送广播消息，消息中包括上行和下行信道控制信息，还包括本无线传输网络组的拓扑关系信息和无线链路状况信息，设备(RS或MS)接收后保存上述信息；

在这些广播发送的信道控制信息中，基站可以将给中继站的控制信息与给终端的控制信息分类说明。而拓扑关系信息和无线链路状况信息既可以在已有的广播消息，例如IEEE802.16空中接口协议中的DCD消息中增加新的消息字段来携带，也可以在新的广播消息，例如无线拓扑广播消息中携带此信息。

步骤110，新进入某个BS范围的设备，扫描到BS或RS的信号，与之同步后，接收上行和下行信道控制信息；

上述BS的所辖范围包括组内RS扩展出的覆盖范围。

步骤120，所述设备根据接收到的控制信息，开始接入过程，接入成功后，与BS建立业务连接；

新加入的设备可能直接接入到BS，也可能通过一个或多个中间的RS来完成接入。下面的几种方案同此。

步骤130，所述设备在接入后，可以根据本无线网络传输组的信息(包含无线网络拓扑信息，或无线网络拓扑信息和无线链路状况信息)，以及邻区信息(可以包含邻区无线传输网络组的拓扑关系信息和无线链路状况信息，可选)，判断是否需要切换，如果需要，则选择目标节点后，向基站发出链路更新请求，携带有目标节点标识以及无线状况；基站收到后根据本组的无线传输拓扑信息、无线链路状况信息、邻区信息(可以包含邻区无线传输网络组的无线网络拓扑信息和/或无线链路状况信息，可选)以及相应的策略，反馈链路更新请求响应，指示设备切换到哪个目标基站或者中继站，执行步骤140，否则执行步骤160；

这里的策略譬如可以是从跳数不能大于2跳的节点中选择无线链路质量最好的作为目标节点，该无线链路质量最好可以是对到基站的路径上的多个无线链路加权平均的结果。等等。

步骤140，所述设备重新接入目标BS或RS，接入成功后，建立业务连接，执行步骤150，如果接入失败，执行步骤160；

这里的目标BS或RS可能是与初始接入相同的一个无线传输网络组，也可能是另一个无线传输网络组的BS或RS。

步骤150，所述设备重新接入到的无线传输网络组的管理节点更新自己所在传输组的无线网络拓扑信息，完成加入过程；

步骤160，所述设备初始接入到的无线传输网络组的管理节点更新自己所在传输组的无线网络拓扑信息，完成加入过程。

步骤150和160的具体过程又可分成几种情况：

如果所接入的是RS，且该RS是代理节点，则该代理节点要更新所辖子网的无线网络拓扑信息，并上报管理节点，管理节点更新所在无线网络传输组的无线网络拓扑信息；；

如果所接入的是RS，且该RS不是代理节点，则直接上报给管理节点，管理节点更新所在无线网络传输组的无线网络拓扑信息；

如果所接入的是BS，且该BS是管理节点，则该BS可以直接完成所在传输组的无线网络拓扑信息的更新。

如果所接入的是BS，且该BS不是管理节点，则该BS还要上报给管理节点，管理节点更新所在无线网络传输组的无线网络拓扑信息。

在其它方案中也可以有以上几种方式。

无线传输网络组的管理节点在更新无线网络拓扑信息后，可以将该信息传递到其它的节点。随后，无线传输网络组的管理节点获取新增加的无线链路的状况信息后进行更新，并可进一步地传递到其它节点。

第二种方案

该实施例中，设备接入后，由所接入无线传输网络组的管理接点根据网络拓扑信息和无线链路状况信息判断该设备是否需要切换，如需切换，在切换后再更新网络拓扑信息，完成加入过程。

步骤200，新进入某个BS范围的设备，扫描到BS或RS的信号，与之同步后，接收上行和下行信道控制信息；

步骤210，所述设备根据接收到的控制信息，开始接入过程，接入成功后，与BS建立业务连接；

步骤220，所接入无线传输网络组的管理节点根据保存的本无线传输网络组的信息(包含无线网络拓扑信息，或无线网络拓扑信息和无线链路状况信息)、邻区信息(可选)及设定策略，判断该设备是否需要切换，如果需要切换，执行步骤230，否则执行步骤260；

如果基站不是管理节点，需将该设备接入的节点通知管理节点。

步骤230，该管理节点确定所述设备要切换到的目标BS或RS，并通知所述设备切换到目标节点；

步骤240，所述设备重新接入目标BS或RS，接入成功后，建立业务连接，执行步骤250，如果接入失败，执行步骤260；

步骤250，所述设备重新接入到的无线传输网络组的管理节点更新自己所在传输组的无线网络拓扑信息，完成加入过程；

步骤260，所述设备初始接入到的无线传输网络组的管理节点更新自己所在传输组的无线网络拓扑信息，完成加入过程。

无线传输网络组的管理节点在更新无线网络拓扑信息后，可以将该信息传递到其它的节点。随后，无线传输网络组的管理节点获取新增加的无线链路的状况信息后进行更新，并可进一步地传递到其它节点。

第三种方案

该实施例中，设备接入后，由所接入无线传输网络组的RS根据网络拓扑信息和无线链路状况信息判断该设备是否需要切换，如需切换，在切换后再更新网络拓扑信息，完成加入过程。

其前提是管理节点将整个无线传输网络组的拓扑关系信息和无线链路状况信息传递到所接入的RS，即RS中保存有该信息。或者，该RS是保存有所属传输子网的拓扑关系信息和无线链路状态信息。

步骤300，新进入某个BS范围的设备，扫描到RS的信号，与之同步后，接收上行和下行信道控制信息；

步骤310，所述设备根据接收到的控制信息，开始接入过程，接入成功后，通过所述RS与BS建立业务连接；

步骤320，所述设备接入的RS根据保存的信息(包含无线网络拓扑信息，或无线网络拓扑信息和无线链路状况信息，或本传输子网的无线网络拓扑信息，或本传输子网的无线网络拓扑信息和无线链路状况信息)、邻区信息(可选)及设定策略，判断该设备是否需要切换，如果需要切换，执行步骤330，否则执行步骤360；

上步中的拓扑关系信息和无线链路状况信息可以是整个传输网络组的，或者所属子网的。

步骤330，所述RS确定所述设备要切换到的目标BS或RS，并通知所述设备切换到目标节点；

步骤340，所述设备重新接入目标BS或RS，接入成功后，建立业务连接，执行步骤350，如果接入失败，执行步骤360；

步骤350，所述设备重新接入到的无线传输网络组的管理节点更新自己所在传输组的无线网络拓扑信息，完成加入过程；

步骤360，所述设备初始接入到的无线传输网络组的管理节点更新自己所在传输组的无线网络拓扑信息，完成加入过程。

无线传输网络组的管理节点在更新无线网络拓扑信息后，可以将该信息传递到其它的节点。随后，无线传输网络组的管理节点获取新增加的无线链路的状况信息后进行更新，并可进一步地传递到其它节点。

同样地，管理节点中也可能只保存有本无线传输网络组的拓扑关系信息时，此时只需将上述流程中出现的“无线链路状况信息”删除用同样的流程即可。

第四种方案

该实施例中，设备接入后，由所接入无线传输网络组的管理接点根据网络拓扑信息和实时检测得到的无线链路状况信息判断该设备是否需要切换，如需切换，在切换后再更新网络拓扑信息，完成加入过程。

步骤400，新进入某个BS范围的设备，扫描到BS或RS的信号，与之同步后，接收上行和下行信道控制信息；

步骤410，所述设备根据接收到的控制信息，开始接入过程，接入成功后，与BS建立业务连接；

步骤420，所述设备接入的无线传输网络组的管理节点指示新接入的设备开始测试，同时指示其余节点配合测试，该设备对外发送一次或一系列测试信号，例如接收测试信号，并反馈测量情况，例如信号强度，信噪比，迟延等，并将结果通知管理节点，管理节点根据测试结果，获取该新接入设备与相邻节点之间的无线链路状况信息，并更新保存的无线链路状况信息；

步骤430，管理节点根据本无线传输网络组的信息(包括保存的拓扑关系信息、实时检测得到的无线链路状况信息)、邻区信息(可选)及设定策略，判断该设备是否需要切换，如果需要切换，执行步骤440，否则执行步骤470；

步骤440，管理节点确定所述设备要切换到的目标BS或RS，并通知所述设备切换到目标节点；

步骤450，所述设备重新接入目标BS或RS，接入成功后，建立业务连接，执行步骤460，如果接入失败，执行步骤470；

步骤460，所述设备重新接入到的无线传输网络组的管理节点获取该设备接入的节点，更新自己所在传输组的无线网络拓扑信息，完成加入过程；

步骤470，所述设备初始接入到的无线传输网络组的管理节点获取该设备接入的节点，更新自己所在传输组的无线网络拓扑信息，完成加入过程；

无线传输网络组的管理节点在更新无线网络拓扑信息和无线链路状态信息后，可以将该信息传递到其它的节点。在传递之前，可以丢弃测试后已不存在的无线链路的状况信息。

本实施例进行实时的检测，可以获得最新的无线链路状况信息，从而有助于更为准确地进行切换判决。

第五种方案

该实施例中，设备接入后不进行切换判决，直接更新无线传输网络组的拓扑信息，完成加入。

步骤500，新进入某个BS范围的设备，扫描到BS或其它RS的信号，与之同步后，接收上行和下行信道控制信息；

步骤510，所述设备根据接收到的控制信息，开始接入过程，接入成功后，与BS建立业务连接；

步骤520，管理节点获取所述设备初始接入的节点，更新自己所在传输组的无线网络拓扑信息，完成加入过程。

无线传输网络组的管理节点在更新无线网络拓扑信息后，可以将该信息传递到其它的节点。随后还可进行无线链路状况信息的更新和传递。

本方案所述无线中继站与BS连接关系更新的过程

前提：RS1已经与BS1建立了连接关系，并保存了相关的无线网络拓扑表。

连接关系的更新可以是基站发起也可以是RS发起。

BS主动要求RS进行连接关系更新，可以有多种触发方式：例如

a.覆盖的需要

b.负载均衡

c提高吞吐量的需要。

d.提高服务质量的需要。

e.运营商网络管理需要等等

无线中继站主动请求连接关系的更新，也可以有多种触发方式：例如

a.发现更好的无线信号

b.获取更好的无线资源

c.申请更好的服务质量

d.网络管理需要等等

一般的，在RS加入到某个传输组后，RS1会接收到BS1发送的邻区信息，它会主动或者根据基站的要求，监测相关的邻区，并将监测结果上报给BS1，结果中包含RS1监测到的各邻区下行无线信道状况信息。

此过程可以分为如下四种场景：

(1)基站主动发起，目标站是其他网络传输组的节点

步骤210，BS1根据RS1上报信息，以及自身的策略，例如负载均衡，覆盖优先等，判断可以改变RS1的连接关系，就通知RS1更新连接到推荐的基站或者无线中继站去；

步骤212，RS1收到连接更新指示后，根据指示中的信息，启动连接更新；

步骤214，RS1与目标基站/无线中继站建立了新的连接。

步骤216，BS1更新传输组N1无线网络拓扑及相关信息表，并通知相关RS。

步骤218，新基站也要更新传输组N2无线网络拓扑及相关信息表，并通知相关RS；

步骤220，之后，大家按照新的无线网络拓扑及相关信息表，进行控制消息的配置，传输以及数据的有效传递。

(2)基站主动发起，目标站是本传输网络组内的其他节点

步骤230，BS1根据RS1上报信息以及自身的策略，例如负载均衡，覆盖优先等，判断可以改变RS1的连接关系，就通知RS1更新连接到推荐的基站或者无线中继站去；

步骤232，RS1收到连接更新指示后，根据指示中的信息，启动连接更新；

步骤234，RS1与目标基站/无线中继站建立了新的连接；

步骤236，BS1更新传输组N1无线网络拓扑及相关信息表，并通知相关RS。

步骤238，之后，大家按照新的无线网络拓扑及相关信息表，进行控制消息的配置，传输以及数据的有效传递。

(3)无线中继站主动发起，目标站是其他传输组的内的节点

步骤250，RS1根据测量的周围邻区情况以及自身的策略，发出切换请求给BS1，请求切换到另一个中继站，这个中继站可以属于不同的传输组；

步骤252，BS1根据中继站提供的信息以及自身的策略，判断可以切换，则通知目标站有一个切换请求，目标站接受后，BS1就会指示RS1开始切换，RS1切换到目标站；

步骤254，BS1更新传输组N1无线网络拓扑及相关信息表，并通知相关RS；

步骤256，其他BS2更新自己传输组的无线网络拓扑及相关信息表，并通知相关RS。

步骤258，之后，大家按照新的无线网络拓扑及相关信息表，进行控制消息的配置，传输以及数据的有效传递。

(4)无线中继站主动发起，目标站是同一个传输组内的其他节点

步骤270，RS1根据自身的情况，发出切换请求给BS1，请求切换到另一个中继站，这个中继站属于同一个传输组；

步骤272，BS1根据中继站提供的信息以及自身的策略，判断可以切换，则通知目标站有一个切换请求，目标站接受后，BS1就会指示RS1开始切换，RS1切换到目标站；

步骤274，BS1更新传输组N1无线网络拓扑及相关信息表，并通知相关RS；

步骤276，之后，大家按照新的无线网络拓扑及相关信息表，进行控制消息的配置，传输以及数据的有效传递。

另外，在基站和无线中继站连接更新过程中，需要解决的一个重要问题是如何保证该RS下所有关联的无线中继站以及终端的业务连续性。

终端、无线中继站以及基站可能面临以下几种情况：

(1)无线中继站RSx和其下关联的所有RS和终端全部整体迁移到新的传输组或者本传输组内的其他节点。这种情况下只需要无线中继站RSx作为代表与基站进行消息交互，

(2)仅仅无线中继站RSx发生迁移，其下关联的RS/终端根据自己检测的无线情况决定是否做切换。

为了减少中断时间，提高数据完整性，本发明提出以下解决方案：

A.在以上情况下，基站或者网络侧可以将RSx相应的无线连接属性(包含RS和终端的业务属性信息，例如，链路的QoS要求、安全信息等)，将这些信息根据无线网络拓扑关系表以及相应的无线状况，选择发送给相关基站/RS，使得下挂的RSn/终端在链路切换时减少接入时间，加速重新接入过程。

B，在以上情况下，还可以由RSx根据基站的指示信息，提前获得有关的目标基站/中继站同步信息，以加快链路切换的过程。

C，有数据传输的情况下，如果是本传输组内的链路更新，则上级节点根据存储的无线网络拓扑及相关信息表与目标站在指示RS更新链路之前，建立基于无线连接的上级节点->目标站的隧道，将所有的下行数据通过无线隧道都发给目标站，目标站再发给RS。当下挂的RS/终端与目标站建立无线链路后，基站更新无线网络拓扑及相关信息表，建立新的数据隧道，并发送数据，同时拆除源节点和目标节点之间的临时无线隧道。

如果是跨传输组的链路更新，则需要在发送更新链路指示之前，由源基站和目标基站之间建立无线有线混合的数据隧道，使得将所有的数据通过此混合隧道发给目标站，目标站再发给RS。RS与目标站建立无线链路后，基站更新无线网络拓扑及相关信息表，建立新的数据隧道，并可以拆除此混合隧道，或者部分隧道，数据通过网络侧数据节点->源基站->目标基站->RS发送给下挂节点/终端；也可以网络侧数据节点->目标基站->RS发送给下挂节点/终端。在这种方案下，可以保证其下其他的RSn/终端服务中断时间最短。

本发明所述无线中继站与BS连接关系终止的过程

前提：RS1已经与BS1建立了连接关系，并保存了相关的无线网络拓扑表。

这里提到的连接关系终止与上面的更新连接关系区别在于终止可能会导致下挂的RS/用户服务中断。某个RS连接终止即退出传输组后，重新进入某个传输组，需要进行传输组加入过程。

无线中继站与基站的连接关系终止可以由基站发起，也可以由无线中继站发起。

如果是基站发起，则由基站主动通知无线中继站终止连接指示，等待T时间后，自行更新无线网络拓扑表以及其他信息，释放相应资源，并通知传输组内其他节点。

无线中继站在收到终止连接指示后，自行释放资源，根据指示中的信息开始后续动作。

如果是无线中继站发起，则由无线中继站首先发出终止连接请求，基站判断是否可以终止连接，如果可以，什么时候终止连接，并通知所有相关的无线中继站。无线中继站在指定时间终止连接。基站更新无线网络拓扑表等信息，释放相应的资源，并通知传输组内其他节点。如果不行，则拒绝无线中继站此次请求。

BS和RS之间，RS和RS之间需要有维护无线连接的机制。如果BS或者RS监测到与对端的无线连接异常终止，则也可以发起连接终止过程。

值得说明的是，当RS和RS之间的链路出现异常时，与基站保持链接的无线中继站需要向基站发起终止连接请求，基站收到后，更新无线网络拓扑及相关信息表等信息，并通知传输组内其他节点。异常链路对端的RS需要重新开始接入过程，开始一次传输组加入过程。

在连接终止时，一个需要解决的问题是如果该RS下连接有其他的RS或者终端，则它们如何继续接受服务，如何尽可能地保证服务的连续性和数据的完整性。本专利给出以下解决方案：

(1)在终止连接前，先由基站向指定的RS发起链路更新指示，根据邻区信息以及无线网络关系表，指示下挂的其它RSn/终端切换到其他的无线中继站或者基站。然后该RS再与基站终止连接。

a)有数据传输的情况下，如果是本传输组内的链路更新，则上级节点根据存储的无线网络拓扑及相关信息表与目标站建立基于无线连接的隧道，将所有的数据通过无线隧道都发给目标站，当下挂的RS/终端与目标站建立无线链路后，基站在新的无线链路上发送数据，同时拆除源节点和目标节点之间的临时无线隧道。

b)如果是跨传输组的链路更新，则源基站和目标基站之间需要建立连接，建立无线有线混合的数据隧道，使得将所有的数据通过此混合隧道发给目标站。RS/终端与目标站建立无线链路后，则可以拆除此混合隧道，或者部分隧道，数据通过网络侧数据节点->源基站->目标基站->RS在新的无线链路上发送数据；也可以网络侧数据节点->目标基站->RS。在这种方案下，可以保证其下其他的RSn/终端服务中断时间最短。

在终止连接后，RSn/终端重新接入到网络中，这种方案比较简单，但是RSn/终端服务中断时间比较长。

(1)改进的，在以上情况下，基站或者网络侧可以保留RSn/终端相应的无线连接属性，将这些信息根据无线网络关系表以及相应的无线状况，选择发送给相关基站/RS，使得下挂的RSn/终端在重新接入时减少接入时间，加速重新接入过程。

(2)改进的，在以上情况下，还可以由RS/终端根据基站的指示信息，提前获得有关的基站/中继站同步信息，以加快重新接入的过程。

(3)对于下挂的RSn，可能有一个或者多个，可以用整体搬移的方案，仅由下挂的第一个RSn参加到连接更新过程，就可以让下挂的所有的RSn转移到新的中继站或者基站中。

无线拓扑关系表的传递可以有以下几种方式：

在现有的下行数据指示消息中增加一种配置指示信息单元，用来指示诸如无线网络拓扑及相关信息表等无线网络配置信息数据的位置，大小等信息。

还可以直接使用配置指示消息，携带无线网络拓扑及相关信息表等配置信息。

这些配置信息可以通过广播方式发给传输组内的各节点。

传输组内各节点也可以主动请求获得无线网络的配置信息。

定义节点A到节点B的链路为一个隧道，这个隧道可以是基于无线的，也可以是无线有线混合的。隧道的建立，修改和删除需要根据无线网络拓扑及相关信息表。

Claims (13)

1.一种包含基站和无线中继站的无线传输网络的自适应管理方法，应用于一个基站及其所辖无线中继站组成的无线传输网络组，该方法包括以下步骤：

(a)无线传输网络组中的管理节点创建本组的无线网络拓扑信息结构；所述管理节点为基站；所述无线网络拓扑信息结构包含无线网络中无线链路的两端节点信息，以及任意两个节点的连接关系信息，有连接时还包含跳数信息；

(b)管理节点在无线传输网络组的网络拓扑关系发生变化时，更新本组的无线网络拓扑信息，所述网络拓扑关系发生变化包括新的无线中继站加入、已有无线中继站的切换或已有无线中继站终止连接；

(c)管理节点利用本组的无线网络拓扑信息及相应策略，对所辖的无线中继站和移动终端进行管理。

2.如权利要求1所述的自适应管理方法，其特征在于：

在无线传输网络组中，将下辖有其它无线中继站的无线中继站作为代理节点，该无线中继站及其下辖的无线中继站组成一个无线传输子网，由该代理节点创建所在无线传输子网的无线网络拓扑信息结构，负责在该无线传输子网的网络拓扑关系发生变化时更新无线网络拓扑信息，并上报到所在无线传输网络组的管理节点，由管理节点完成本无线传输网络组的无线网络拓扑信息的更新。

3.如权利要求1所述的自适应管理方法，其特征在于：

所述管理节点在无线中继站切换过程中，根据网络拓扑关系判断要切换到的目标无线中继站的跳数，如果超过规定的跳数门限，则拒绝其请求，或者为其选择另外的目标节点。

4.如权利要求1所述的自适应管理方法，其特征在于：

所述无线传输网络组中的管理节点还检测和记录无线传输网络组的无线链路状况信息，在检测到无线链路状况信息变化时，更新原有的无线链路状况信息，并利用本组的无线网络拓扑信息、无线链路状况信息及相应策略，对所辖无线中继站和/或移动终端进行管理。

5.如权利要求4所述的自适应管理方法，其特征在于：

所述无线链路状况信息包括以下参数中的一种或任意组合：信道载干比/载噪比、无线链路丢包/错包率、无线链路的处理和传输迟延、无线链路实际吞吐量、无线链路配置的资源。

6.如权利要求4所述的自适应管理方法，其特征在于：

所述无线链路状况信息是根据对业务信号的检测结果来获取，对于管理节点所直接连接的无线链路，管理节点检测出上行链路状况的相关参数，并要求对端节点上报下行链路状况的相关参数；对于其它节点之间的链路状况，由其中的上一跳的节点按相同方法来获取并上报到管理节点。

7.如权利要求4所述的自适应管理方法，其特征在于：

所述无线链路状况信息根据对检测信号的测量结果来获取，管理节点指定拓扑中的某个或多个节点对外发送一次或一系列测试信号，同时指示其它节点配合测试，并将测试结果返回给发送信号的节点或者直接发送给管理节点，发送信号的节点或者管理节点根据检测结果获取相关无线链路的状况信息，如果发送信号的节点不是管理节点，则需要将更新的无线链路状况信息报告给管理节点；管理节点根据当前的无线网络拓扑信息和新的无线链路状况信息进行无线传输网络连接关系的调整。

8.如权利要求4所述的自适应管理方法，其特征在于：

所述管理节点选择基站和所有接入有无线中继站的无线中继站来发送一个或一系列的测试信号，并指定拓扑关系中的对端节点配合测试，返回测试结果，管理节点根据测试结果分析更新无线传输网络组中的无线链路状况信息，并根据当前的无线网络拓扑信息和新的无线链路状况信息进行无线传输网络连接关系的调整。

9.如权利要求1所述的自适应管理方法，其特征在于：

所述管理节点还将本组的无线网络拓扑信息传递到本组的无线中继站和/或覆盖范围内的移动终端；

获取了无线网络拓扑信息的无线中继站和/或移动终端利用无线网络拓扑信息和相应策略，进行无线传输组的连接优化。

10.如权利要求9所述的自适应管理方法，其特征在于：

所述管理节点将本组的无线网络拓扑信息传递到本组的所有无线中继站，或者接入有其它无线中继站的无线中继站，或者第N跳之前的无线中继站；和/或

无线中继站向本组的管理节点请求无线网络拓扑信息，管理节点根据申请内容提供相应的无线网络拓扑信息。

11.如权利要求9所述的自适应管理方法，其特征在于：

所述管理节点对本组的无线网络拓扑信息进行广播，传递到本无线传输网络组覆盖范围内的移动终端。

12.如权利要求1或4所述的自适应管理方法，其特征在于：

相邻无线传输网的管理节点之间交互各自所在无线传输网络组的无线网络拓扑信息，或无线网络拓扑信息和无线链路状况信息，在无线中继站切换过程中检测到邻区节点时，基站依据该邻区节点所在传输网络组的拓扑信息，或无线网络拓扑信息和无线链路状况信息，结合相应策略选择目标节点。

13.如权利要求12所述的自适应管理方法，其特征在于：

所述管理节点将邻区的无线网络拓扑信息，或无线网络拓扑信息和无线链路状态信息传递到本组的全部或部分无线中继站，这些无线中继站或其覆盖范围内的移动终端在切换过程中检测到邻区信号时，根据上述信息结合相应策略选择目标节点。

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