CN101917739A - 管理网络资源及移动性的无线都市局域网络架构 - Google Patents

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CN101917739A CN2010102750288A CN201010275028A CN101917739A CN 101917739 A CN101917739 A CN 101917739A CN 2010102750288 A CN2010102750288 A CN 2010102750288A CN 201010275028 A CN201010275028 A CN 201010275028A CN 101917739 A CN101917739 A CN 101917739A
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Abstract

本发明提出一种基础架构，使得无线都市局域网络(WMANs)可无缝隙移动，且提供频谱和网络资源的管理。本发明介绍一种WMAN参考模块，其中无线资源管理(RRM)和递交(HO)子层被引入至协议堆栈中。WMAN网络管理平面负责RRM和HO的管理，而且，本发明还提出数种WMAN管理的实体和逻辑网络架构选择。

Description

管理网络资源及移动性的无线都市局域网络架构
本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2005/039078，国际申请日为2005.10.31，进入中国国家阶段的申请号为200580038175.0，名称为“管理网络资源及移动性的无线都市局域网络架构”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明是关于无线都市局域网络(WMANs)，尤其是关于一种在一WMAN中管理网络资源和移动性的架构。
背景技术
无线都市局域网络(WMAN)标准必须定义一个网络架构，其提供该网络设备和程序，使其能管理网络资源、移动性和频谱。此网络架构应该允许网络执行不同WMAN网络间无缝隙递交，以及协调802.21与其它无线网络(例如：802.11无线局域网络、蜂巢式网络等等)的无缝隙移动性程序。
现行的解决方案并未定义如何管理WMAN网络资源，以及用户如何在不同WMAN网络中无缝隙递交，或是由WMAN网络无缝隙递交至不同的接入技术。因此，便需要定义在WMAN和不同接入技术间，无线资源管理和移动性管理的参考模块和网络架构。
发明内容
本发明提出一种基础架构，使得WMAN网络可无缝隙移动，且提供频谱和网络资源的管理。一种网络参考模块被引入，其中无线资源管理(RRM)和递交(HO)子层被引入至协议堆栈中。网络管理平面系负责RRM和HO的管理，而且，本发明还提出网络管理的实体和逻辑网络架构选择。
一种在一WMAN管理资源的系统，其包含一控制及数据平面，以及一管理平面。该控制和数据平面包含一服务特定整合子层、一MAC共享部分子层(CPS)、以及一物理子层。该管理平面包含一服务特定整合子层管理实体、一MAC CPS管理实体、一RRM子层、一递交子层、一物理子层管理实体、以及一管理服务接入点，管理平面的组件系透过该管理服务接入点互相通讯。
一种在一WMAN中管理递交的系统，其包含一移动IP部分；一递交子层，该递交子层系特定于该WMAN的一网络型式；一媒体独立递交(MIH)低层整合功能(LLCF)，该LLCF是特定于该WMAN的一网络型式；一MIH递交功能；以及一MIH高层整合功能。
一种在一WMAN管理资源的系统，其包含一基站、一无线接入网关、一核心网络、以及一MIH接入网关。该基站系配置以与一站台通讯。该无线接入网关是配置以运作为一系统管理实体，并与该站台通讯。该核心网络与该无线接入网关通讯。该MIH接入网关是配置以执行媒体独立递交并与该无线接入网关通讯。
一种在一WMAN中管理资源的系统，其包含一基站、一接入网关、以及一核心网络。该基站是配置以与一站台通讯。该接入网关系与该基站通讯，且包含一无线接入网关及一MIH接入网关。该MIH接入网关是配置以执行媒体独立递交并与该无线接入网关通讯。该核心网络是与该接入网关通讯。
一种在一WMAN中管理资源的系统，其包含一基站以及一核心网络。该基站包含一MAC和物理层装置、一无线接入网关、以及一MIH接入网关。该无线接入网关是配置以与该MAC及物理层装置通讯，该MIH接入网关系配置以执行媒体独立递交并与该无线接入网关通讯。该核心网络与该基站通讯。
附图说明
通过下文中一较佳实施例的描述、所给予的范例，参照对应的附图，本发明可获得更详细地了解，其中：
图1所示为WMAN参考模块示意图；
图2所示为802.16g递交管理示意图；
图3所示为WMAN逻辑网络架构的第一实施例；
图4所示为WMAN逻辑网络架构的第二实施例；
图5所示为WMAN逻辑网络架构的第三实施例；
图6所示为WMAN实体网络架构的第一实施例；
图7所示为WMAN实体网络架构的第二实施例；以及
图8所示为WMAN实体网络架构的第三实施例。
具体实施方式
此后，专用术语「站台(STA)」，其包含但并未限制于一无线传输/接收单元(WTRU)、一用户设备、一固定或移动用户单元、一呼叫器或其它可在一无线环境下操作的任何形式的装置。当本文此后提到专用术语「接入点(AP)」，其包含但并未限制于一节点B、一基站、一站台控制器、或是其它在无线环境下任何形式的接口装置。
本发明定义WMAN设备的一个一般化架构，允许在一WMAN中可无缝隙移动。同样地，其提供在不同网络间的移动性。第1段介绍协议参考模块，管理平面的概念是用以定义移动性和网络资源管理。第2段所示为逻辑网络架构，在此介绍两种新的逻辑节点，也即系统管理实体(无线接入网关)以及媒体独立递交(MIH)接入网关。第3段所示为逻辑架构要如何映像至不同的实施方式。
1.WMAN协议参考模块
图1所示为所提出的WMAN参考模块100，该模块100包含一控制和数据平面102、以及一管理平面104。该控制和数据平面102包含一服务特定整合子层(CS)110、一媒体接入控制(MAC)共享部分子层(MAC CPS)112、一安全子层114(其系为MAC CPS 112的一部份)、以及一物理子层116。该管理平面104包含一服务特定CS管理实体120、一MAC CPS管理实体122、一安全子层124(其系为MAC CPS管理实体122的一部份)、一RRM和HO子层126、一物理子层管理实体128、以及一管理服务接入点(SAP)接口130。尽管图1所示的该RRM和HO子层126为一单一层，但该RRM和HO子层126也可配置为一个分离的RRM子层和HO子层，或是该HO层可为该RRM层的子层。
该SAP接口130是用以配置该MAC层及该物理层；以及由该MAC层和该物理层获得测量。除此之外，该SAP接口130连接该RRM和HO子层126与RRM和递交功能，其包含RRM和递交决定程序。该RRM和递交功能位于该MAC管理实体122的外部，此功能包含由该MAC管理实体122接收输入的算法，以及做出RRM和递交决定，这些功能位于在802参考模块的SME(会话管理实体)内。
图2所示为802.16g递交管理平面200示意图，该管理平面200包含一移动IP部分202、一802.16HO子层204、一802.21MIH点16低层整合功能(LLCF)206、一MIH HO功能208、以及一MIH移动IP高层整合功能(HLCF)210。一SAP至MAC接口220以及一SAP至PHY接口222是用以连接该802.16HO子层204与802.21MIH管理平面。
802.16网络内的递交是由802.16HO子层204所负责，该HO子层204配置该802.16MAC和物理层，以便经由该MAC和实体SAPs 220、222分别发送测量和递交触发器，如果需要改变802.16子网络，则802.16HO子层204便发送该触发器至移动IP部分202。对于技术间的递交而言(例如：802.16至蜂巢式网络，或是802.16至802.11)，递交触发器系由该802.16HO子层204发送至该802.21MIH点16LLCF 206，如果有需要改变定义域或是以其它技术执行递交的话，则该802.21MIH便会处理递交需要。
尽管管理平面200是结合802.16网络描述，然而该网络平面可实施于任何形式的WMAN中，其通过改变HO子层204按LLCF 206至对应的适当网络型式即可达成。
2.WMAN逻辑网络架构
图3-5展现了不同的WMAN逻辑网络架构，其中该实体和MAC层是位于该基站(BS)的内部。该HO子层位于该系统管理实体中，其称为无线接入网关，此系统管理实体可负责一个或多个在同一个子网络的BSs。该MIH接入网关包含802.21MIH功能。该BS经由U接口与移动站台用户通讯，且经由IB接口与其它BS通讯。该无线接入网络(RAN)是经由该I-CN接口与该IP核心网络连接。
图3所示为逻辑架构300的第一实施例，其中所有的逻辑节点是经由标准化的逻辑接口连接。该架构300包含多个无线站台302、一RAN 304、一IP核心网络306、以及一MIH接入网关308。该RAN 304包含一个或多个基站(BS)310及至少一无线接入网关312，其为一系统管理实体。
一无线站台302通过U接口320与一BS 310通讯，该BSs 310则通过IB接口322互相通讯，该BSs 310通过A接口324与无线接入网关312通讯，此为BS和认证及服务授权服务器(ASA)间标准化A接口的再利用。无线接入网关312通过AG接口326互相通讯，无线接入网关312通过I-CN接口328与IP核心网络306通讯，无线接入网关312通过I-CMIH接口330与该MIH接入网关308通讯。
图4所示为逻辑架构400的第二实施例，该架构400包含多个无线站台402、一RAN 404、一IP核心网络406、以及一MIH接入网关408。该RAN 404包含一个或多个BSs 410以及至少一无线接入网关412，其为一系统管理实体。
一无线站台402通过U接口420与一BS 410通讯，该BSs 410通过IB接口422互相通讯，该BSs 410通过A接口424与该无线接入网关412通讯。该无线接入网关412通过I-CN接口426与该IP核心网络406通讯，该无线接入网关412通过SAP接口428与该MIH接入网关408通讯。该IP核心网络406通过I-CN接口430与该MIH接入网关408通讯。
图5所示为逻辑架构500的第三实施例，该架构500包含多个无线站台502、一RAN 504、一IP核心网络506、以及一MIH接入网关508。该RAN 504包含一个或多个BSs 510及至少一无线接入网关512，其为一系统管理实体。
一无线站台502通过U接口520与一BS 510通讯，该BSs 510通过IB接口522互相通讯，该BSs 510通过SAP接口524与该无线接入网关512通讯。该无线接入网关512通过I-CN接口526与该IP核心网络506通讯，该无线接入网关512通过该SAP接口528与该MIH接入网关508通讯。该IP核心网络506通过I-CN’接口530与该MIH接入网关508通讯。
架构500的主要不同处在于，无线接入网关512是经由一SAP接口(528)与该MIH接入网关508连接，但其经由其它SAP接口(524)与该BS 510连接。
3.WMAN实体网络架构
三个逻辑网络架构选择300、400、500，使得WMAN设备工厂可将这些架构选择映像至不同实体网络实施，举例来说，其是示于图6-8。
图6所示为实体网络架构600的第一实施例，该架构600包含多个无线站台602、一RAN 604、一IP核心网络606、一MIH接入网关608。该RAN 604包含一个或多个BSs 610及至少一无线接入网关612，其为一系统管理实体。
一无线站台602通过U接口620与一BS 610通讯，该BSs 610则通过IB接口622互相通讯，该BSs 610通过A接口624与无线接入网关612通讯。该无线接入网关612通过AG接口626互相通讯，无线接入网关612通过I-CN接口628与IP核心网络606通讯，无线接入网关612通过I-CMIH接口630与该MIH接入网关608通讯。该IP核心网络606通过I-CN’接口632与该MIH接入网关608通讯。
该架构600在网络端包含三个主要的实体节点：BS 610，其仅包含该物理层及可能的MAC层；无线接入网关612，其包含该递交功能；以及MIH接入网关608，其包含所有的MIH功能(也即802.21)。该架构600是假设使用集中递交管理实体。
图7所示为实体网络架构700的第二实施例，该架构700包含多个无线站台702、一RAN 704、一IP核心网络706。该RAN 704包含一个或多个BSs 710以及至少一无线接入网关712，每该接入网关712包含一无线接入网关714及一MIH接入网关716。
一无线站台702通过U接口720与一BS 710通讯，该BSs 710通过IB接口722互相通讯，该BSs 710通过A接口724与该无线接入网关712通讯。该无线接入网关712及该MIH接入网关716通过SAP接口726互相通讯，该接入网关712通过AG接口728互相通讯。该接入网关712通过I-CN接口730与该IP核心网络706通讯。
该架构700为另一种集中解决方案的实施方式，其中所有的递交功能(无线网络及802.21递交)是集中于该接入网关712中。该无线网络及802.21递交功能经由在接入网关712中的SAP接口726互相连接。在架构700中，该BS 710仅包含实体和MAC层。
图8所示为实体网络架构800的第三实施例，该架构800包含多个无线站台802、一RAN 804、一IP核心网络806。该RAN 804包含一或多个BSs 810，每该BS 810包含一MAC和PHY区段812、一无线接入网关814、以及一MIH接入网关816。
一无线站台802系通过U接口820与一BS 810通讯，该MAC和PHY区段812通过一第一SAP接口822与无线接入网关814通讯。该无线接入网关814及该MIH接入网关816通过一第二SAP接口824互相通讯。该BSs 810通过IB接口826互相通讯，该BSs 810通过I-CN接口828与该IP核心网络806通讯。
该架构800包含一「胖」BS 810，其中该无线网络级802.11递交功能是实施于该BS中。该递交功能经由该第一和第二SAPs 822、824互相且与该实体和MAC层通讯。
实施例
1.一种在一无线都市局域网络中管理资源的系统，其包含一控制和数据平面以及一管理平面。该控制和数据平面包含：一服务特定整合子层；一媒体接入控制(MAC)共享部分子层(CPS)；以及一物理子层。该管理平面包含：一服务特定整合子层管理实体；一MAC CPS管理实体；一无线资源管理和递交子层；一物理子层管理实体；以及一管理服务接入点，管理平面的组件可借其而互相通讯。
2.如实施例1所述的系统，其中该无线资源管理子层及该递交子层结合成一单一子层。
3.如实施例1所述的系统，其中该递交子层为该无线资源管理子层的一部分。
4.如实施例1-3中其中一项所述的系统，其中该控制和数据平面还包含位于该MAC CPS中的一安全子层。
5.如实施例1-4中其中一项所述的系统，其中该管理平面还包含位于该MACCPS管理实体中的一安全子层。
6.一种在一无线都市局域网络(WMAN)中管理递交的系统，其包含：一移动因特网通讯协议(IP)部分；一递交子层，该递交子层是特定于该WMAN的一网络型式；一媒体独立递交(MIH)低层整合功能(LLCF)，该LLCF是特定于该WMAN的一网络型式；一MIH递交功能；以及一MIH高层整合功能。
7.如实施例6所述的系统，还包含：一服务接入点(SAP)至媒体接入控制层接口，以及一SAP至物理层接口，该SAP接口使得该递交子层和一MIH管理平面间可互相通讯。
8.如实施例6或7所述的系统，其中该递交子层是配置以执行在该网络内的递交。
9.如实施例6或7所述的系统，其中该递交子层是配置以在子网络间执行递交，该递交子层发送该移动IP部分信号以执行该递交。
10.如实施例6或7所述的系统，其中该递交子层是配置以在不同技术间执行递交，该递交子层发送该LLCF信号以执行该递交。
11.一种在一无线都市局域网络中管理资源的系统，其包含：一基站，其是配置以与一站台通讯；一无线接入网关，其是配置以作为一系统管理实体，该无线接入网关与该基站通讯；一核心网络，其与该无线接入网关通讯；以及一媒体独立递交(MIH)接入网关，其是配置以执行媒体独立递交，该MIH接入网关与该无线接入网关通讯。
12.如实施例11所述的系统，其中该基站是经由一U接口与一站台通讯。
13.如实施例11或12所述的系统，其中该基站是经由一A接口与该无线接入网关通讯。
14.如实施例11-13中其中一项所述的系统，其中该无线接入网关是经由一I-CN接口与该核心网络通讯。
15.如实施例11-15中其中一项所述的系统，其中该无线接入网关是经由一CMIH接口与该MIH接入网关通讯。
16.如实施例11-15中其中一项所述的系统，其中该系统包含一个以上的基站，其与该无线接入网关通讯，且每该基站是配置以经由一IB接口与另一基站通讯。
17.如实施例11-16中其中一项所述的系统，其中该系统包含一个以上的无线接入网关，且每该无线接入网关系配置以经由一AG接口与另一无线接入网关通讯。
18.如实施例11-14、16或17其中一项所述的系统，其中该无线接入网关是经由一服务接入点接口与该MIH接入网关通讯。
19.如实施例11-18中其中一项所述的系统，其中该核心网络是经由一I-CN’接口与该MIH接入网关通讯。
20.如实施例11、12、14、16、18或19其中一项所述的系统，其中该基站是经由一服务接入点接口与该无线接入网关通讯。
21.一种在一无线都市局域网络中管理资源的系统，其包含：一基站，其是配置以与一站台通讯；一接入网关，其与该基站通讯，该接入网关包含一无线接入网关以及一媒体独立递交(MIH)接入网关，其是配置以执行媒体独立递交，该MIH接入网关与该无线接入网关通讯；以及一核心网络，其与该接入网关通讯。
22.如实施例21所述的系统，其中该基站是经由一U接口与一站台通讯。
23.如实施例21或22所述的系统，其中该基站是经由一A接口与该接入网关通讯。
24.如实施例21-23中其中之一所述的系统，其中该无线接入网关是经由一服务接入点接口与该MIH接入网关通讯。
25.如实施例21-24中其中之一所述的系统，其中该接入网关是经由一I-CN接口与该核心网络通讯。
26.如实施例21-25中其中的一所述的系统，其中该系统包含一个以上的基站，其与该接入网关，且每该基站是配置以经由一IB接口与另一基站通讯。
27.如实施例21-26中其中之一所述的系统，其中该系统包含一个以上的接入网关，且每该接入网关是配置以经由一AG接面与另一接入网关通讯。
28.一种在一无线都市局域网络中管理资源的系统，其包含一基站以及一与该基站通讯的核心网络。该基站包含；一媒体接入控制(MAC)和物理层装置；一无线接入网关，其是配置以与该MAC和物理层装置通讯；以及一媒体独立递交(MIH)网关，其是配置以执行该媒体独立递交，该MIH接入网关系与该无线接入网关通讯。
29.如实施例28所述的系统，其中该基站是经由一U接口与一站台通讯。
30.如实施例28或29所述的系统，其中该MAC和物理层装置是经由一服务接入点接口与该无线接入网关通讯。
31.如实施例28-30中其中的一所述的系统，其中该无线接入网关是经由一服务接入点接口与该MIH接入网关通讯。
32.如实施例28-31中其中之一所述的系统，其中该基站是经由一I-CN接口与该核心网络通讯。
33.如实施例28-32中其中之一所述的系统，其中该系统包含一个以上的基站，该基站是经由一IB接口互相通讯。
尽管本发明的特征和组件皆于实施例中以特定组合方式所描述，但实施例中每一特征或组件能独自使用，而不需与较佳实施方式的其它特征或组件组合，或是与/不与本发明的其它特征和组件做不同的组合。尽管本发明已经参照较佳实施方式特别展示和描述，熟悉本技术的人士将了解，在不脱附本发明在此所描述的保护范围下，可完成形式和细节上的不同改变。

Claims (5)

1.一种用以在一无线都市局域网络中管理资源的基站，其包含：
一媒体接入控制和物理层装置；
一无线接入网关，其配置以通过一第一服务接入点的接口而与该媒体接入控制和物理层装置通讯；以及
一媒体独立递交接入网关，其配置以：
与一因特网通讯协议核心网络以及另一技术型式网络通讯，以执行一媒体独立递交；以及
通过一第二服务接入点的接口而与该无线接入网关通讯，其中该第一服务接入点以及该第二服务接入点是不同的型式。
2.根据权利要求1所述的基站，其特征在于该基站经由一U接口而与一站台通讯。
3.根据权利要求1所述的基站，其特征在于该基站是经由一I-CN接口而与一核心网络通讯。
4.根据权利要求1所述的基站，其特征在于该无线接入网关被配置以使用一802.16通讯协议而进行通讯。
5.一种无线接入网关，其包含：
一第一服务接入点的接口，该第一服务接入点的接口被配置以形成该无线接入网关与一媒体独立递交接入网关的接口；以及
一第二服务接入点的接口，该第二服务接入点的接口被配置以形成该无线接入网关与一基站的接口，
其中该第一服务接入点以及该第二服务接入点是不同的型式，且该无线接入网关被配置以使用一802.16通讯协议而进行通讯。
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