CN101569226A - 用于无线网络系统中网络发现和选择的方法和系统 - Google Patents

用于无线网络系统中网络发现和选择的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及在无线网络系统中用于网络发现和选择的方法和系统。根据实施例，本发明提供了一种无线通信系统。该系统包括：连接到内容服务网络的第一接入网络。该第一接入网络包括基站，用以通过多个通信信道为第一区域内的无线设备提供无线接入。多个通信信道包括广播信道。该第一接入网络用于通过该广播信道发送广播消息。该广播消息包括第一广播消息，其包括信道可用性信息。该系统还包括无线设备。该无线设备包括天线和无线接口。该无线接口适于接收至少第一广播消息。

Description

用于无线网络系统中网络发现和选择的方法和系统
对相关申请的交叉引用
本申请要求2006年12月20日提交的美国临时申请号60/871,127及2007年11月5日提交的美国申请号11/935,278的优先权，在此以引用方式将这两个申请并入。
技术领域
本发明整体涉及电信技术。具体而言，本发明提供用于分配网络资源的方法和系统。在一个具体实施例中，本发明提供使用网络广播消息提供在无线网络系统中网络发现和选择的方法和系统。本发明的一些实施例是在WiMAX(IEEE 802.16)标准中使用的。只是作为示例，本发明被描述为其用于无线接入网，但是应该理解，本发明有更广泛的应用范围。例如，本发明可用于支持网络信息的周期广播的任何通信产品。
背景技术
近年来无线通信技术一直在进步。例如，开发了卫星无线通信网络，利用卫星在无线网中中继传输语音通信。还有其他技术。近年来，蜂窝无线通信网络成为用于提供无线通信的应用最广的技术之一。
无线网络通常包括若干个基站和若干个移动站。例如，移动站(MS)指在非指定的地理区域移动或静止时使用的站。例如，移动站是移动通信设备。在另一个例子中，移动站是蜂窝电话。在又一个例子中，基站(BS)指可以为一个或多个移动站提供连接、管理和控制的一组设备。例如，连接服务网络指向若干个移动站提供IP连接服务的一组网络功能部件。在一个示例流程中，MS从BS获得无线电接入。MS通过BS获得IP服务。
在电信网络中，移动站通常连接到本地网络，除其他服务以外，本地网络还提供无线电连接。本地网络还建立移动站和提供各种服务(如，路由、因特网协议路由等)的网络之间的连接。图1是示出传统电信网络的简单示意图。例如，图1所示的传统电信网络100是遵照WiMAX无线网络的。
如图所示，移动站101(当移动站预订特定网络服务提供商的服务时，有时也将其称为移动用户站)连接到接入服务网络。例如移动站101连接到接入服务网络(ASN)102。例如，ASN 102被配置用于为移动站101提供无线电接入服务。根据一个实施例，ASN 102包括提供无线电接入的基站(BS)。例如，基站指用于提供移动站的连接、管理和控制的通用设备组。此外，ASN 102包括和其他网络接口的网关。例如，网关使得移动站101和其他ASN(如ASN 106)通信。又例如，网关允许移动站101连接到连接服务网络(CSN)104。例如，连接服务网络指为移动站提供IP连接服务以及其他服务的一组网络功能部件。通常，CSN还保存和移动站相关的策略。
典型的是，移动站通过ASN连接到保存与移动站相关网络策略的CSN。例如，从管理角度而言，CSN通常称为网络服务提供商。类似的，从管理角度而言，ASN通常称为网络接入提供商。通常，ASN和/或CSN保存和各个无线设备相关的信息。例如，该信息包括特定无线设备的位置信息。作为另一个例子，该信息包括无线设备的场境信息。
移动设备移动至或进入地理区域时，移动设备执行网络检测和选择过程以获得无线连接。例如，在各种传统技术中，无线设备扫描若干个可用的信道。遗憾的是，由于各种原因，这些传统技术通常存在缺陷。
因而，需要一种提供无线通信网络的改进方法。
发明内容
本发明整体涉及电信技术。具体而言，本发明提供一种用于提供网络资源的分配的方法和系统。在一个具体实施例中，本发明提供一种使用网络广播消息提供在若干个无线网络系统中网络发现和选择的方法和系统。本发明的一些实施例是在WiMAX(IEEE802.16)标准中使用。只是作为示例，描述了本发明用于无线接入网的情况，但是应该理解，本发明有更广泛的应用范围。例如，本发明可用于支持网络信息的周期广播的任何通信产品。
根据一个实施例，本发明提供一种无线通信系统。该系统包括：连接到内容服务网络的第一接入网络。该第一接入网络包括基站，用以通过多个通信信道为第一区域内的若干个无线设备提供无线接入。该多个通信信道包括广播信道。该第一接入网络被配置用于通过该广播信道发送若干个广播消息。该广播消息包括第一广播消息，其包括信道可用性信息。该系统还包括无线设备。该无线设备包括天线和无线接口。该无线接口适于接收至少第一广播消息。该无线设备包括处理器，其被配置用于处理至少该第一广播消息并根据至少一个该第一广播消息选择无线连接。该无线设备适于通过该无线接口连接到被选择的无线连接。
根据另一个实施例，本发明提供一种在无线网络中进行网络检测和选择的方法。该方法包括提供内容服务网络。该方法还包括提供第一接入网络，其连接到该内容服务网络，该第一接入网络包括基站，其被配置用于通过多个通信信道为第一区域内的若干个无线设备提供无线接入。该方法还包括从该多个通信信道中分配广播信道。而且，该方法包括提供无线设备，该无线设备包括天线和无线接口。该方法还包括由该第一接入网络发送第一广播消息。该第一广播消息包括信道可用性信息。该方法还包括由该无线设备接收该第一广播消息。此外，该方法包括处理该第一广播消息。而且，该方法包括根据至少一个该第一广播消息选择无线连接。
应该理解，本发明的各个实施例提供了优于传统技术的益处。在各个实施例中，本发明提供了通过使用广播消息有效地检测并选择无线连接的方案。除了使用其它消息，通过使用广播消息，寻找无线连接的无线设备不需要扫描可用信道，而是根据广播消息指示的信息仅仅选择可用的信道。和传统技术相比，本发明的实施例更有效、节省时间、能源和网络资源。此外，应该理解，本发明的实施例可被实施用于传统网络技术和标准。例如，本发明的各个实施例与传统技术是可兼容的和易于实现的。另外还有其他优点。
根据实施例，可以获得这些益处中的一个或多个。通过参照下面的详细描述和附图，可以更好地理解本发明的这些益处和各种其他目的、特征以及优点。
附图说明
图1的简化图示出传统电信网络。
图2的简化流程图示出根据本发明实施例的网络检测和选择过程。
具体实施方式
本发明整体涉及电信技术。具体而言，本发明提供一种用于提供网络资源的分配的方法和系统。在一个具体实施例中，本发明提供使用网络广播消息提供在无线网络系统中网络发现和选择的方法和系统。本发明的一些实施例是在WiMAX(IEEE 802.16)标准中使用的。只是作为示例，描述了本发明用于无线接入网的情况，但是应该理解，本发明有更广泛的应用范围。例如，本发明可用于支持网络信息的周期广播的任何通信产品。
如上所述，网络检测和发现是无线网络的重要方面。在传统无线网络中，ASN被配置用于提供无线接入。根据应用，ASN可以是固定的和/或移动的。通常，ASN为移动设备服务的范围是有限的。当移动设备进入、重新进入和/或离开ASN的服务范围时，需要执行网络发现和检测过程，以使ASN可以为移动设备提供恰当的服务。
通常，多于一个ASN在一个地理区域内提供无线接入。例如，根据各种因素，移动设备决定使用哪个ASN。有时，移动设备也可以通过ASN之间的切换过程从一个ASN切换到另一个ASN，另一个ASN可以是同一个网络或不同的网络。如上所述，移动设备通常依赖于网络检测和选择(ND&S)来获知可进入或重新进入的网络可用性，并确定选择的适当性，从而最终选择进行网络进入或重新进入。
无线ASN中传统的ND&S实践是用于移动设备扫描每个可用信道，或者扫描可用信道的一些子集，确定是否存在满足用户设备要求的ASN。通常，这样的过程使得搜索过程漫长、功耗增加和时延拖长。而且，各个信道的扫描过程可以是主动事件，包括上行链路和下行链路传输。这样，主动扫描过程进一步增加移动设备的功耗并且占用宝贵的ASN传输资源。如果主动扫描不能直接导致网络进入，那么就浪费了所使用的ASN传输资源。例如，然后若干个移动设备将会不必要地扫描更多的可用信道，以发现适当的ASN服务。ND&S过程中不必要的扫描过程消耗移动设备的功率。
图2的简化流程图示出根据本发明实施例的网络检测和选择过程。该图仅作为例子，不应不适当地限制权利要求书的范围。本领域普通技术人员可以想到各种变型、替代和修改。例如，可以增加、删除、修改、重复、重新排列、替代且/或重叠各个步骤。
如图2所示，过程200包括下面步骤：
1.提供内容服务网络；201
2、提供第一接入网络；202
3、分配广播信道；203
4、提供无线设备；204
5、由第一接入网络发送第一广播消息；205
6、由无线设备接收第一广播消息；206
7、处理第一广播消息；207以及
8、选择无线连接。208
在步骤201，提供内容服务网络。例如，内容服务网络被配置用于提供通过若干个接入网络到若干个移动设备的IP网络连接。例如，内容服务网络包括连接到语音和/或数据网络的各种网络网关。
在步骤202，提供第一接入网络。第一接入网络连接到内容服务网络。第一接入网络被配置用于提供各种类型的连接，例如无线和/或有线连接。在一个实施例中，第一接入网络包括基站。基站被配置用于提供一个区域内对若干个无线设备的无线接入。通常，区域的面积受基站信号强度的限制。在各种类型的网络中，如WiMAX网络，通过若干通信信道提供无线连接。例如，信道可以基于频带、时隙、密码等。
在步骤203，分配广播信道。根据本发明，这些通信信道包括用于提供系统消息的广播信道。例如，该广播信道是根据WiMAX标准指定的广播信道。
在步骤204，提供无线设备。除了其它部件之外，无线设备包括天线和无线接口。应该理解，无线设备可以为各种类型的设备，如无线电话、膝上电脑、个人数字助理等。根据一个特定实施例，无线设备适于监听广播信道并接收广播消息。
在步骤205，第一接入网络发送第一广播消息。根据应用，第一接入网络可被配置用于以预定时间间隔发送广播消息。第一广播消息可以包括如作为第一接入网络一部分的区域内的信道可用性的信息。第一广播消息还可以包括其他信息，如作为其他不同ASN的部分的临近基站的信道可用性、服务区域内临近基站的物理工作特性、无线设备可接入的临近基站和接入网络的当前配置、临近基站的当前和/或新近空中接口和/或网络资源负载等等。在具体实施例中，第一广播消息符合各种网络标准。例如，第一广播消息符合WiMAX标准。
在具体实施例中，第一广播消息可以是邻居通告消息。例如，支持移动功能的第一接入网络能够以周期性间隔传输MOB_NBR-ADV管理消息，以标识网络，并向寻求初始网络进入或HO的潜在无线站定义邻居基站的特性。为了压缩邻居基站的标识，在广播消息(例如，MOB_SCN-REP和MOB_MSHO-REQ消息)中使用该消息。例如，通常对于每个配置改变计数，基站保留通过广播消息传输的邻居基站索引与邻居基站的MAC地址的映射表。利用该映射表，基站可以从MOB_SCN-REP或MOB_MSHO-REQ消息中包括的邻居基站索引中导出48位的邻居基站标识。
现在再参看图2。在步骤206，无线设备接收第一广播消息。如上所述，无线设备监听并接收来自第一接入服务网络的广播消息，以接收第一广播消息。在无线设备可以访问多个接入服务网络的情况下，无线设备可以从这些网络中的一些和/或所有网络接收广播消息。
在步骤207，无线设备处理第一广播消息。根据应用，无线设备可以获得第一广播消息中包含的各种信息。如上所述，该信息可以包括第一接入网络的信道可用性、作为其他不同ASN的部分的临近基站的信道可用性、服务区域内临近基站的物理工作特性、无线设备可接入的临近基站和接入网络的当前配置、临近基站的当前和/或新近空中接口和/或网络资源负载等等。
在步骤208，无线设备根据第一广播消息和/或来自其他接入服务网络的广播消息选择连接。例如，该连接可以是连接到第一接入网络的基站的接收，或者是到其他接入网络的基站的接收。根据具体应用，基站的选择可以基于各种因素。例如，可以对如信道可用性、无线强度及其他特性的因素进行加权，以决定哪个连接最适合。
选择了无线连接后，无线设备可以使用该连接进行各种任务，如注册该连接，用它进行数据和/或语音传输。
在另一个实施例中，除其他部分之外，无线系统还包括接入服务网络和无线设备。接入网络连接到内容服务网络。第一接入网络包括基站。该基站被配置用于在第一区域内通过多个通信信道为若干个无线设备提供无线接入。多个通信信道包括广播信道。第一接入网络被配置用于通过广播信道发送广播消息。广播消息包括第一广播消息。例如，第一广播消息包括信道可用性信息。只是作为一个示例，基本上用和图1中所示的ASN 102相同的硬件部件，并利用各种软件和/或硬件升级，就可以实现接入网络。
该无线设备包括天线和无线接口。无线接口被配置用于接收至少第一广播消息。无线设备包括处理器。处理器被配置用于处理至少第一广播消息，并根据至少一个第一广播消息选择无线连接。无线设备适于通过无线接口连接到选择的无线连接。
在具体实施例中，本发明提供一种用于无线电资源状态更新的方法。其中，该方法可由RRC使用，以通知服务BS关于邻居BS列表，所述邻居BS是对SBS所服务的任何MS是可能的HO目标基站，包括关于它们的无线电资源状态的信息。RRC还可以在NCMS中使用该原语(primitive)，来实现一组BS的置换区域参数的改变。为此，NCMS可以同步方式向该组里的每个BS发送该C-RRM-IND消息，从而将以下内容通知每个BS：i)由该BS使用的置换区域参数；以及ii)邻居BS的置换区域参数，以及关于这些置换区域中仍然可用的无线电资源的百分比例的指示。BS可以在MAC层使用该详细的邻居BS信息，用于优化的调度。
作为示例，用下面的程序指令实现该实施例：
C-RRM-IND
  (
   Event_Type：邻居BS无线电资源状态更新，
   Destination：BS，
   Attribute_List：
     N_NEIGHBORS，
     对于BS列表中的所有BS：
     BSID，
     N_PERMUTATION_ZONES，
     对于所有置换区域：
       OFDMA符号偏移，
       置换方案，
       置换区域子信道位图，
       可用无线电资源，
       无线电资源波动，
    DCD配置变化计数，
    UCD配置变化计数
 )
N NEIGHBORS
   邻居BS的数目
BSID
  BS的唯一标识符
N_PERMUTATION_ZONES
指示其空闲容量的无线电帧子部分的数目。值为1标识整个DL和UL无线电子帧被视为一个置换区域，这种情况下，DL/UL可用无线电资源指示覆盖全部DL和UL无线电子帧。
FDMA symbol offset
指示区域的开始(从帧前导码计数，从0开始)
Permutation scheme
指示当前置换区域中使用的置换方案。下面的类型是可能的：
-DL PUSC permutation
-DL FUSC permutation
-DL Optional FUSC permutation
-DL AMC
-DL TUSC1
-DL TUSC2
-UL PUSC
-UL AMC
Permutation Zone Subchannel Bitmap
指示在各个BS上该置换区域可用于传输的子信道。
Available Radio Resource
报告的平均可用子信道和每帧符号资源的百分比。如果N_PERMUTATION_ZONES＞1，指示符覆盖置换区域，而不是整个DL或UL无线电子帧。
Radio Resource Fluctuation
无线电资源波动用于指示DL和UL信道数据业务吞吐的程度。如果N_PERMUTATION_ZONES＞1，指示符覆盖置换区域而不是无线电帧。无线电资源波动设为0时，意味着DL和UL数据业务为在数据吞吐方面恒定。因而，可用无线电资源没有波动。无线电资源波动设为最大值255时，数据业务在性质上是非常易变的，这使得可用无线电资源不可预测。所有业务模型的无线电资源波动范围应该在0到255.的范围内。
DCD Configuration Change Count
这代表邻居BS当前下行链路信道描述符(DCD)配置变化计数。
UCD Configuration Change Count
这代表邻居BS当前上行链路信道描述符(UCD)配置变化计数。
NCMS(BS端)使用该原语将聚合的邻居BS信息转发给受NCMS控制的每个BS。
BS使用该信息在无线电接口更新MOB_NBR-ADV消息。此外，BS可以使用该信息提高其MAC和PHY功能的效率。
应该理解，本发明的各个实施例提供了优于传统技术的益处。在各个实施例中，本发明提供了一种通过使用广播消息有效地检测并选择无线连接的方案。除了使用其它内容之外，通过使用广播消息，寻求无线连接的无线设备不需要扫描可用信道，而是根据广播消息指示的信息仅仅选择可用的信道。和传统技术相比，本发明的实施例更为有效、节省时间、能源和网络资源。此外，应该理解，本发明的实施例可以被实施用于传统网络技术和标准。例如，本发明的各个实施例与传统技术兼容以及易于实现。另外还有其他益处。
还应该理解，这里描述的例子和实施例仅为说明目的，本领域技术人员可以想到根据这些例子和实施例的各种变型和改变，这些变型和改变应包括在本申请的精神和权限及所附权利要求书的范围之内。

Claims (13)

1、一种无线通信系统，该系统包括：
第一接入网络，所述第一接入网络连接到内容服务网络，所述第一接入网络包括基站，所述基站被配置用于通过多个通信信道为第一区域内的若干个无线设备提供无线接入，所述多个通信信道包括广播信道，所述第一接入网络被配置用于通过所述广播信道发送广播消息，所述广播消息包括第一广播消息，所述第一广播消息包括信道可用性信息；以及
无线设备，所述无线设备包括天线，所述无线设备包括无线接口，所述无线接口适于接收至少所述第一广播消息，所述无线设备包括处理器，所述处理器被配置用于处理至少所述第一广播消息并根据至少一个所述第一广播消息来选择无线连接，所述无线设备适于通过所述无线接口连接到被选择的无线连接。
2、根据权利要求1所述的系统，其中所述第一广播消息还包括和所述基站的物理特性相关的信息。
3、根据权利要求1所述的系统，其中所述第一广播消息还包括和所述基站的当前配置相关的信息。
4、根据权利要求1所述的系统，还包括多个接入网络，其中所述第一广播消息包括所述多个接入网络的信息。
5、根据权利要求1所述的系统，其中所述系统和WiMAX标准兼容。
6、一种在无线网络中进行网络检测和选择的方法，该方法包括：
提供内容服务网络；
提供第一接入网络，所述第一接入网络连接到所述内容服务网络，所述第一接入网络包括基站，所述基站被配置用于通过多个通信信道为第一区域内的若干个无线设备提供无线接入；
从所述多个通信信道中分配广播信道；
提供无线设备，所述无线设备包括天线，所述无线设备包括无线接口；
由所述第一接入网络发送第一广播消息，所述第一广播消息包括信道可用性信息；
由所述无线设备接收所述第一广播消息；
处理所述第一广播消息；
根据至少一个所述第一广播消息选择无线连接。
7、根据权利要求6所述的方法，其中所述无线设备执行从第二接入网络的切换过程。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述无线网络是WiMAX网络。
9、根据权利要求6所述的方法，还包括：
由所述无线设备接收来自第二接入网络的第二广播消息；
处理所述第二广播消息；
至少根据所述第一广播消息和第二广播消息选择无线连接。
10、根据权利要求6所述的方法，其中所述第一广播消息包括和第二接入网络相关的信息。
11、根据权利要求6所述的方法，还包括在预定的时间间隔后由所述第一接入网络发送第二广播消息。
12、根据权利要求6所述的方法，还包括：
由所述无线设备根据所述第一广播消息确定多个接入服务网络的连接特性；
比较所述连接特性；
根据所述连接特性选择所述无线连接。
13、根据权利要求6所述的方法，还包括由所述无线设备连接到所述无线连接。
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