CN101399728B - 一种共享带宽的网络、方法及接入点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共享带宽的网络、一种共享带宽的方法及接入点，属于无线通信领域。所述共享带宽的网络包括将接入点聚合形成的接入点组，所述接入点组内的接入点进行带宽共享。所述方法包括：接入点聚合成为接入点组；所述接入点组内的接入点进行带宽共享。所述接入点包括接收模块、判断模块和转发模块。本发明能够提高接入点组的整体带宽利用率，实现组内固网链路资源的共享。

Description

一种共享带宽的网络、方法及接入点

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种共享带宽的网络、方法及接入点。

背景技术

面对Wi-Fi(Wireless Fidelity，无线保真)和WiMAX(Worldwide Interoperability forMicrowave Access，微波存取全球互通)的热点覆盖竞争压力，移动运营商正在寻求增强的2G或3G覆盖解决方案，以满足家庭和小型商务的需要，Home NodeB(HNB，家用基站)成为目前最有潜力的低成本接入技术。

如图1所示，家用基站可以在本地处理蜂窝移动电话通话，然后通过DSL(DigitalSubscriber Line，数字用户线路)或有线调制解调器等宽带将其传输到运营商的核心网络。

目前各移动通信厂商都在积极讨论Home NodeB在UMTS(Universal MobileTelecommunications System，通用移动通信系统)系统及其各个演进版本，如HSPA+(HighSpeed Packet Access Evolution，高速分组接入演进)、LTE(Long Term Evaluation，长期网络演进)中的实现方案。

UMTS系统是采用WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带分码多工存取)空中接口技术的第三代移动通信系统。UMTS系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构，包括无线接入网络(Radio Access Network，RAN)和核心网络(Core Network，CN)。其中无线接入网络用于处理所有与无线有关的功能，而核心网络处理UMTS系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。CN与用户设备(User Equipment，UE)、UTRAN(UMTS Territorial Radio Access Network，通用陆地无线接入网络)构成了整个UMTS系统，其系统结构如图2所示。

如图3所示，在UTRAN中，Node B(Node Base，节点基站)是WCDMA系统的基站(即无线收发信机)，包括无线收发信机和基带处理部件。CN负责与其它网络的连接和对UE的通信和管理。其中，SGSN(Serving GPRS Support Node，服务GPRS支持节点)是WCDMA核心网PS(Packet Switched，分组交换)域功能节点，通过Iu接口与UTRAN相连，提供PS域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和加密等功能。UTRAN和CN之间的接口统称为Iu接口。

在一些热点区域(居住区、商业区、办公区)会分布着高密度的HNB，这些HNB之间的距离可能非常近(比如10米以内)。按照现有的网络架构，HNB通过各自独立的固网链路(如DSL、IP骨干网等等)接入上游网络。

在某些区域，固网链路的带宽很有限，如现在一般DSL线路的带宽只有1Mbps左右。有些HNB的吞吐量很高，有可能固网链路带宽无法满足覆盖用户的需求；有些HNB的吞吐量很低甚至闲置，造成了固网链路资源的浪费。并且HNB的吞吐量会随周围的环境动态变化。对于这种情况，目前解决方法是升级或替换现有固网链路，从而达到无线链路带宽的需求。这种方法需要改动现有固网网络设施，实现成本很高。而且目前在很多国家和地区，固网运营商和移动运营商相互独立运营甚至处于竞争关系，对固网进行升级改造的实施难度很大。

在某些区域，固网链路带宽很充裕，而每个HNB的吞吐量都很低(只接一两个用户甚至闲置)；如果每个HNB仍然通过各自的固网链路接入上游网络，会造成固网带宽利用率低和链路资源的浪费。

发明内容

为了提高整体带宽利用率以及实现组内固网链路资源的共享，本发明实施例提供了一种共享带宽的网络、一种共享带宽的方法及接入点。所述技术方案如下：

一种共享带宽的方法，所述方法包括：

接入点聚合成为接入点组，所述接入点采用自组织网络技术或有线传输技术聚合称为接入点组；

所述接入点组内的接入点进行带宽共享，该步骤具体包括：

所述接入点组内的第一接入点利用第二接入点的固网带宽接入上游网络；

所述第二接入点转发所述第一接入点与所述上游网络的交互信息。

一种共享带宽的网络，所述网络包括将接入点聚合形成的接入点组，所述接入点采用自组织网络技术或有线传输技术聚合称为接入点组，所述接入点组内的接入点进行带宽共享，所述接入点组至少包括第一接入点和第二接入点；所述第一接入点用于利用所述第二接入点的固网带宽接入上游网络；所述第二接入点用于转发所述第一接入点与所述上游网络的交互信息。

一种接入点，所述接入点为通过聚合形成的接入点组的成员，所述接入点采用自组织网络技术或有线传输技术聚合称为接入点组，所述接入点包括：

请求设置模块，用于设置接入链路请求，所述请求至少包括所需的固网带宽；

请求发送模块，用于向组内的其它接入点发送接入链路请求。

一种接入点，所述接入点为通过聚合形成的接入点组的成员，所述接入点采用自组织网络技术或有线传输技术聚合称为接入点组，所述接入点包括：

接收模块，用于接收其它接入点发送的接入链路请求，所述接入链路请求至少包括所需的固网带宽；

判断模块，用于判断发送接入链路请求的接入点是否具备接入权限，并且本接入点的固网带宽剩余量是否大于所述链路请求中所需的固网带宽，如果是，则向所述发送接入链路请求的接入点反馈同意接入链路的应答；

转发模块，用于转发所述发送接入链路请求的接入点与所述上游网络之间的交互信息。

采用本发明实施例所述的技术方案，HNB能够利用ad hoc技术通过相互感知聚合成一个组，组内的HNB可以借用其它HNB的固网链路资源与上游网络进行通信；HNB之间能够灵活地共用彼此的固网链路资源，以解决局部区域固网带宽无法满足用户覆盖，以及局部区域固网带宽利用率低的问题，从而整体均衡固网带宽，提高带宽利用率。另外，本发明实施例所采用的技术方案无需改动现有固网网络设施，降低了实现成本。

附图说明

图1是现有技术中Home NodeB在移动通信网络中的位置的示意图；

图2是现有技术中UMTS系统结构示意图；

图3是现有技术中UTRAN的结构示意图；

图4是本发明实施例1所述共享带宽方法的流程图；

图5是采用本发明实施例1所述方法的产生的网络示意图；

图6是本发明实施例2所述共享带宽方法的流程图；

图7是采用本发明实施例2所述方法产生的网络示意图；

图8是本发明实施例3所述UMTS网络下HNB组聚合网络架构示意图；

图9是本发明实施例4所述LTE网络下HNB组聚合网络架构示意图；

图10是本发明实施例5所述的第一接入点的结构示意图；

图11是本发明实施例5所述的第二接入点的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

本发明实施例提供了一种共享带宽的方法，该方法可以应用到UMTS网络中NodeB之间、HSPA+网络中NB+之间、LTE网络中eNodeB之间的聚合，以及Wimax、WLAN(Wireless LocalArea Network，无线局域网)中AP(Access Point，接入点)的聚合。对于其它资源，如数据资源、内存资源、计算资源以及信令资源也可以采用本发明实施例所述的技术方案进行共享。

在本发明实施例中，以HNB为例。当HNB聚合成为一个组后，每个HNB都可以与上游网络直接通信，每个HNB都有能力接受组内其它HNB接入通信链路的请求。如图4所示，具体步骤如下：

步骤101：HNB之间利用adhoc组网技术形成HNB组。

满足聚合条件的HNB通过ad hoc技术聚合成为HNB组，即组成一个ad hoc网络。该聚合条件包括：HNB之间相距较近，以至于能够利用ad hoc技术组成网络。

本发明实施例所采用的ad hoc技术是一种没有固定基础设施、多跳、自组织、无中心的组网技术。ad hoc网络中所有节点地位平等，节点可以随时加入和离开网络，任何节点的故障不会影响整个网络的运行；网络的布设或展开无需依赖于任何预设的网络设施，节点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络；网络采用灵活的多跳路由协议，不在同一覆盖范围之内的节点通信可借助其它普通节点多跳转发；网络节点可以随处移动，也可以随时开机和关机，使得网络拓扑结构呈动态变化。

在HNB高密度部署的区域，当装有ad hoc通信模块的HNB相距较近、处于ad hoc无线通信范围之内时，它们就可以利用ad hoc技术相互感知、利用网络标识相互识别、以及建立相互间的路由，从而组成一个ad hoc网络。其中网络标识可以是ad hoc网络内部的地址，由ad hoc技术生成；也可以是HNB本身具有的网络地址(如IP地址)。HNB在具备了网络标识后，就可以借助ad hoc路由协议进行相互通信，这种通信可以是单跳或者多跳的；只要知道对方的网络标识，即使HNB不相邻也可以相互通信。

HNB之间的ad hoc网络可以采用无线通信方式，如免费的2.4GHz频段，可采用的技术包括无线局域网技术(WLAN)、无线保真技术(Wi-Fi)、蓝牙技术(Bluetooth)、微波存取全球互通(Wimax)技术、Zigbee、红外线技术等，也可以采用有线通信方式(以太网等等)。

步骤102：HNB1向HNB组内的成员HNB2发出接入链路请求。

在一定条件下，如当新用户接入HNB1或者已接入的用户启动了高带宽业务，导致无线带宽需求超过了固网带宽的最大限度时，HNB1就可以向相关HNB发出接入链路的请求。具体情况可以是以下几种中的一种：

a)HNB1自行决定向某个HNB发送接入链路请求，包括随机向周围相邻的某个HNB(如HNB2)发出该接入链路请求，或根据从上游网络获知的信息配置接入链路请求后发送给特定的HNB；

b)上游网络指定HNB1向某个HNB发送接入链路请求；

c)用户指定HNB1向某个HNB发送接入链路请求。

上述接入链路请求可以包括源HNB和目标HNB的网络标识、所需的固网带宽、接入用户信息等。该用户信息包括接入用户的身份、授权信息等。接入链路请求可以由上游网络、用户或HNB配置。

步骤103：HNB2收到接入链路请求后，判断能否接受该请求，并将接入链路应答反馈到HNB1。

需判断的因素包括HNB1的接入权限，接入链路请求中的信息，以及HNB2自身的固网带宽余量等。

每个HNB都维护一张含有可以共用固网链路的HNB成员列表，在进行上述接入权限判断时使用该列表；该列表可以由用户配置或由运营商通过上游网络配置。接入权限的判断可以仅在HNB1首次向HNB2借用固网链路时进行，在以后的过程中可以省略。

接入链路应答包括允许接入和拒绝接入；若HNB1具有接入权限并且HNB2的固网带宽余量能够满足HNB1的带宽要求，则接入链路应答为允许接入，否则为拒绝接入。

如果接入链路应答为拒绝接入，HNB1停止该通信过程；否则进入步骤104。

步骤104：HNB2转发HNB1与上游网络间的交互信息。具体为：HNB1将需要转移的上行信息(如用户设备UE的信令或消息)发送至HNB2，经HNB2转发后到达上游网络；同样，从上游网络到HNB1的相应下行信息(和用户设备UE相关的消息或信令)也经由HNB2转发后到达HNB1。

采用本发明实施例所述方法产生的网络如图5所示。采用本发明实施例所述的技术方案，HNB聚合以后可以互相借用固网链路，整体效果上相当于若干个HNB合并成为一个吞吐量能力更强大的HNB，其固网带宽扩大了若干倍，这样在不改动现有固网链路的前提下，既有效解决了单个HNB固网链路资源不够用的问题，又整体提高了固网带宽利用率，实现固网链路资源的动态均衡。

实施例2

在本发明实施例1中，HNB聚合成为一个组后，每一个HNB都可以接收接入链路请求，在本发明实施例中，也可以由网络运营商或用户选定其中一个特定的HNB作为接口，其它的HNB都使用该选定的HNB的固网链路接入上游网络。如图6所示，具体步骤如下：

步骤201：HNB之间利用adhoc组网技术形成HNB组。

具体步骤和步骤101相同，不再赘述。

步骤202：网络运营商或用户选定上述HNB组中的一个HNB(如HNB3)作为接口。当组内任意一个HNB需要接入上游网络时，都固定地向HNB3发出接入链路请求。

步骤203：HNB3判断是否能满足各个HNB的接入链路请求，并将接入链路应答反馈到各个HNB。具体步骤与步骤103类似，不再赘述。

步骤204：HNB3作为整个组与上游网络的接口转发各个HNB与上游网络的交互信息。具体步骤与步骤104类似，不再赘述。

采用本发明实施例所述方法产生的网络如图7所示。采用本发明实施例所述的技术方案，吞吐量低的HNB通过统一的接口接入上游网络，从网络的角度上，节省了固网带宽资源并提高了带宽利用率；从用户的角度上节省了固网链路的使用，多个用户只需承担一条固网链路的接入费用，大大节省了用户人均费用。

实施例3

本发明实施例描述了本发明的技术方案应用于HSPA+网络架构下的情形，如图8所示，3G HNB通过Iu接口连接到上游网络中的SGSN节点。Iu接口和SGSN节点都是逻辑实体，Iu接口代表3G HNB与SGSN之间的固网链路，SGSN可以包含一个或多个物理设备。本发明实施例1、2的方案在该网络架构下均适用。

实施例4

本发明实施例描述了本发明的技术方案应用用于LTE网络下的架构的情形，如图9所示，LTE HNB通过S1接口连接到上游网络中的MME(Mobile Management Equipment，移动管理设备)节点。S1接口和MME节点都是逻辑实体，S1接口代表LTE HNB与MME之间的固网链路，MME可以包含一个或多个物理设备。本发明实施例1、2的方案在该网络架构下均适用。

实施例5

如图5和图7所示，本发明实施例提供了一种共享带宽的网络，所述网络包括将接入点聚合形成的接入点组，所述接入点组内的接入点进行带宽共享。

所述接入点组至少包括第一接入点HNB1和第二接入点HNB2；

第一接入点HNB1用于利用第二接入点HNB2的固网带宽接入上游网络；

第二接入点HNB2用于转发第一接入点HNB1与上游网络的交互信息。

下面对第一、第二接入点作具体描述。

如图10所示，第一接入点HNB1具体包括：

请求设置模块，用于设置接入链路请求，该请求至少包括所需的固网带宽。

请求发送模块，用于向组内的其它接入点发送接入链路请求。

其中，在请求设置模块还可以包括：

选择单元，用于自行选择接入点组内的接入点。

作为另一种优选方案，在请求设置模块还可以包括：

指定单元，用于接收运营商网络或用户指定的接入点组内的接入点。

如图11所示，第二接入点HNB2具体包括：

接收模块，用于接收其它接入点，如第一接入点HNB1发送的接入链路请求，该接入链路请求至少包括所需的固网带宽。

判断模块，用于判断发送接入链路请求的接入点是否具备接入权限，并且本接入点的固网带宽剩余量是否大于链路请求中所需的固网带宽，如果是，则向发送接入链路请求的接入点反馈同意接入链路的应答。

转发模块，用于转发发送接入链路请求的接入点与上游网络之间的交互信息。

其中，上述判断模块具体包括：

权限判断单元，用于判断发送接入链路请求的接入点是否为可以共用固网链路的接入点成员，并将判断结果发送到应答发送单元。

带宽判断单元，用于判断本接入点的固网带宽剩余量是否大于链路请求中所需的固网带宽，并将判断结果发送到应答发送单元。

应答发送单元，用于接收权限判断单元和带宽判断单元发送的信号，如果发送接入链路请求的接入点具备接入权限，并且本接入点的固网带宽剩余量大于链路请求中所需的固网带宽，则向发送接入链路请求的接入点反馈同意接入链路的应答。

采用本发明实施例所述的技术方案，HNB能够利用ad hoc技术通过相互感知聚合成一个组，组内的HNB可以借用其它HNB的固网链路资源与上游网络进行通信，从而提高HNB组的整体带宽利用率以及组内固网链路资源的共享。

采用ad hoc技术进行聚合的优点是，不需要上游网络配置，HNB之间完全可以通过自组织、自配置形成一个组，对上游网络不会引入额外的负担。并且HNB可以自由灵活地加入或离开组，大大增强了HNB的移动性能。

此外，本方案无须改变用户设备与HNB间的接口，能够兼容现有的用户设备，网络升级简单、实用性强。ad hoc技术是一种低成本的网络技术，可以使用2.4GHz的免费无线通信频段(目前的HNB产品有些已经具备2.4GHz通信接口)，其通信模块体积微小、价格低廉又很容易装备，从而在HNB上实现简单、成本低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (16)

1.一种共享带宽的方法，其特征在于，所述方法包括：

接入点聚合成为接入点组，所述接入点采用自组织网络技术或有线传输技术聚合成为所述接入点组；

所述接入点组内的接入点进行带宽共享，该步骤具体包括：

所述接入点组内的第一接入点利用第二接入点的固网带宽接入上游网络；

所述第二接入点转发所述第一接入点与所述上游网络的交互信息。

2.如权利要求1所述的共享带宽的方法，其特征在于，所述接入点组内的第一接入点利用第二接入点的固网带宽接入上游网络的步骤具体包括：

所述接入点组内的第一接入点向第二接入点发出接入链路请求，所述接入链路请求至少包括所需的固网带宽；

所述第二接入点判断所述第一接入点是否具备接入权限，并且自身的固网带宽剩余量是否大于所述接入链路请求中所需的固网带宽，如果是，则向所述第一接入点反馈同意接入链路的应答。

3.如权利要求2所述的共享带宽的方法，其特征在于，所述接入点组内的第一接入点向第二接入点发出接入链路请求的步骤具体包括：

所述第一接入点自行选择所述第二接入点，并向所述第二接入点发出所述接入链路请求。

4.如权利要求2所述的共享带宽的方法，其特征在于，所述接入点组内的第一接入点向第二接入点发出接入链路请求的步骤具体包括：

运营商网络或用户指定第二接入点，并由所述第一接入点向所述第二接入点发出所述接入链路请求。

5.如权利要求2所述的共享带宽的方法，其特征在于，所述判断所述第一接入点是否具备接入权限的步骤具体包括：

所述第二接入点判断所述第一接入点是否为可以共用固网链路的接入点成员，如果是，则所述第一接入点具备接入权限。

6.如权利要求1所述的共享带宽的方法，其特征在于，所述第二接入点转发所述第一接入点与上游网络的交互信息的步骤具体包括：

所述第二接入点通过Iu接口与所述上游网络的服务GPRS支持节点连接，转发所述第一接入点与上游网络的交互信息。

7.如权利要求1所述的共享带宽的方法，其特征在于，所述第二接入点转发所述第一接入点与上游网络的交互信息的步骤具体包括：

所述第二接入点通过S1接口与所述上游网络的移动管理实体节点连接，转发所述第一接入点与上游网络的交互信息。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的共享带宽的方法，其特征在于，所述接入点为家用基站。

9.一种共享带宽的网络，其特征在于，所述网络包括将接入点聚合形成的接入点组，所述接入点采用自组织网络技术或有线传输技术聚合成为所述接入点组，所述接入点组内的接入点进行带宽共享，所述接入点组至少包括第一接入点和第二接入点；所述第一接入点用于利用所述第二接入点的固网带宽接入上游网络；所述第二接入点用于转发所述第一接入点与所述上游网络的交互信息。

10.一种接入点，其特征在于，所述接入点为通过聚合形成的接入点组的成员，所述接入点采用自组织网络技术或有线传输技术聚合成为所述接入点组，所述接入点包括：

请求设置模块，用于设置接入链路请求，所述请求至少包括所需的固网带宽；

请求发送模块，用于向组内的其它接入点发送接入链路请求。

11.如权利要求10所述的接入点，其特征在于，所述请求设置模块还包括：

选择单元，用于自行选择接入点组内的接入点。

12.如权利要求10所述的接入点，其特征在于，所述请求设置模块还包括：

指定单元，用于接收运营商网络或用户指定的接入点组内的接入点。

13.如权利要求10一12中任意一项所述的接入点，其特征在于，所述接入点为家用基站。

14.一种接入点，其特征在于，所述接入点为通过聚合形成的接入点组的成员，所述接入点采用自组织网络技术或有线传输技术聚合成为所述接入点组，所述接入点包括：

接收模块，用于接收其它接入点发送的接入链路请求，所述接入链路请求至少包括所需的固网带宽；

判断模块，用于判断发送接入链路请求的接入点是否具备接入权限，并且本接入点的固网带宽剩余量是否大于所述链路请求中所需的固网带宽，如果是，则向所述发送接入链路请求的接入点反馈同意接入链路的应答；

转发模块，用于转发所述发送接入链路请求的接入点与所述上游网络之间的交互信息。

15.如权利要求14所述的接入点，其特征在于，其中，判断模块具体包括：

权限判断单元，用于判断发送接入链路请求的接入点是否为可以共用固网链路的接入点成员，并将判断结果发送到应答发送单元；

带宽判断单元，用于判断本接入点的固网带宽剩余量是否大于链路请求中所需的固网带宽，并将判断结果发送到应答发送单元；

应答发送单元，用于接收权限判断单元和带宽判断单元发送的信号，如果发送接入链路请求的接入点具备接入权限，并且本接入点的固网带宽剩余量大于链路请求中所需的固网带宽，则向发送接入链路请求的接入点反馈同意接入链路的应答。

16.如权利要求14或15所述的接入点，其特征在于，所述接入点为家用基站。

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