CN102186198A - 在无线系统中升级空中链路的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的名称为在无线系统中升级空中链路的设备和方法,本文中描述了用于升级无线系统中空中链路的系统和方法的实施例。其他实施例也可描述和声明。
Description
技术领域
本申请涉及无线系统,并且更具体地说,涉及提供用于在无线系统或网络中升级空中链路的方法。
背景技术
无线通信系统通常具有遍布某个区域分布的基站、节点或其它站台以在整个区域内提供连接。每个基站通过通信基础设施连接到通信骨干网,以便连接到其它订户和无线系统外的用户和系统。
无线通信系统的运营商部署基站以便为无线通信系统的用户提供空中链路或空中接口。可更改、升级或以其它方式替换空中接口以适应用于通过无线通信系统通信的新硬件、软件和方法。
发明内容
本发明的第一方面在于一种由高级基站(ABS)启动网络进入的方法,包括:确定所述ABS是否连接到遗留网络;与高级移动台(AMS)同步;生成带有网络配置比特的超帧报头(SFH),其中所述网络配置比特指示所述ABS是否连接到遗留接入网络;将所述SFH传送到所述AMS;以及接收范围请求(RNG-REQ)消息,其中所述RNG-REQ消息包括所述AMS的真实MAC标识符(ID)和遗留接入服务网络(ASN)比特以指示所述AMS注意到所述ABS连接到所述遗留接入网络。
本发明的第二方面在于一种高级移动台(AMS),包括:收发信机,配置为扫描网络是否有高级基站(ABS),检测所述网络中的所述ABS,接收来自所述ABS的超帧报头(SFH),以及将范围请求(RNG-REQ)消息传送到所述ABS以指示所述AMS注意到所述ABS连接到所述遗留接入网络;以及处理器,配置为检测所述SFH中的比特,其中所述比特指示所述ABS是否连接到遗留接入网络,以及配置成确定所述ABS连接到所述遗留接入网络。
附图说明
本发明在附图的图形中通过示例而不是作为限制示出,其中:
图1是示出根据一些实施例的无线网络的框图;
图2是示出根据一些实施例的无线网络的示意图;
图3是示出根据一些实施例的无线网络的图形;
图4是示出根据一些实施例的升级的无线网络的图形;
图5是示出根据一些实施例,在遗留网络中启动网络进入的方法的图形;以及
图6是示出根据一些实施例,在遗留网络中启动网络进入的方法的图形。
具体实施方式
在下面的详细说明中,为提供本发明的实施例的详尽理解而陈述了多个特定的细节。然而,本领域的技术人员将理解,本发明的实施例可在没有这些特定细节的情况下实施。在其它情况下,熟知的方法、过程、组件和电路未详细描述以免混淆本发明的实施例。
除非另有明确说明,否则,如从下面论述可明白的一样,可理解在通篇说明书论述中,利用诸如“处理”、“计算”、“确定”等术语或诸如此类指可包括处理器的计算机或计算系统或类似电子计算装置的动作和/或进程,计算机或计算系统或类似装置操控计算系统的寄存器和/或存储器内表示为诸如电子量等物理量的数据和/或将其变换为计算系统的存储器、寄存器或其它此类信息存储装置、传输装置或显示装置内类似表示为物理量的其它数据。另外,术语“多个”可在说明书通篇用于描述两个或更多个组件、装置、要素、参数及诸如此类。
下面的具体实施方式也描述用于通过无线装置、平台、用户设备(UE)、订户站(SS)、站台、移动台(MS)或高级移动台(AMS)访问无线网络的各种实施例。诸如平台、UE、SS、MS或AMS等各种形式的装置在说明书通篇中概括称为MS。MS可通过一个或多个装置或系统访问无线网络,例如中继站(RS)、高级中继站(ARS)、基站(BS)、高级基站(ABS)、多跳中继基站(MRBS)、接入点(AP)、节点、节点B或增强节点B(eNB)。术语BS、ABS、MRBS、AP、节点、节点B或eNB在说明书通篇中概括称为BS。此外,视在特定无线网络中在使用哪个无线协议而定,术语BS、ABS、MRBS、AP、节点、节点B或eNB可在概念上互换,因此,作为一个示例,本文中对BS的引用也可视为对eNB或AP的引用。类似地,作为另一示例,本文中对MS或SS的引用也可视为对UE或AMS的引用。无线网络具体包括但不限于无线局域网(WLAN)、无线个人区域网(WPAN)和/或无线广域网(WWAN)。
下面的发明性实施例可在包括无线电系统的处理器、收发信机或发射器和接收器的多种应用中使用,但本发明在此方面并无限制。在包括无线通信的通信领域中,提供用于在无线网络中升级空中链路或空中接口的系统和方法将是有益的。网络的运营商更新和升级其网络以适应用于通过网络通信的新硬件、软件、方法和/或系统,网络可包括多个有线连接。在网络中升级的系统的实现可能需要大量资源,并且可影响对网络中用户的服务。用于升级诸如网络内的硬件、软件、方法和/或系统等实体的新方法和系统能够减少应用的资源量和对用户造成的破坏,同时在网络中提供升级的系统,所述新方法和系统的应用将合乎需要。在本发明的各种实施例中提供了用于在无线网络中升级空中链路或空中接口的示例。
参照图1,它以示意图方式示出提供电信协议的无线网络100,而电信协议提供固定和移动因特网访问。无线网络100可包括一个或多个BS 120以便通过多个空中链路与一个或多个MS 110、112、114和/或116进行通信。本文中对MS 110的引用可表示站台110、112、114和/或116。术语基站和移动台在该说明书通篇中只用作示例,并且在此方面的其表示无意于将发明性实施例限于任何特定类型的网络或通信协议。MS 110、112、114和/或116可配置用于通过单一载波或通过包括主要载波和一个或多个辅助载波的多个载波的通信。基站120也可配置用于通过一个或多个载波的通信,例如在多输入多输出(MIMO)配置中。
无线网络100可促进在每个MS 110、112、114和/或116与BS 20之间的无线访问。例如,无线网络100可配置为使用在电气和电子工程师协会(IEEE)802.11TM标准(“用于无线LAN媒体访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范的IEEE标准。1999版”(″IEEE Standard forWireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specification.1999 Edition″),2003年6月12日重新确认)中诸如IEEE 802.11aTM-1999、IEEE 802.11bTM-1999/Corl2001、IEEE802.11gTM-2003和/或IEEE 802.11nTM,在IEEE 802.16TM标准(用于局域网和城域网的IEEE标准-第16部分:用于固定和移动宽带无线接入系统的空中接口”(″IEEE Standard for Local andMetropolitan Area Networks-Part 16:Air Interface for FixedBroadband Wireless Access System″,October 1,2004)中诸如在本文中可称为“IEEE Std 802.16-2009”或“WiMAX”标准的IEEE Std802.16-2009或IEEE 802.162004/Corl-2005等,和/或在IEEE802.15.1TM标准(“用于局域网和城域网的标准-特定要求。第15.1部分:用于无线个人区域网(WPAN)的无线媒体访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范”(″IEEE Standard for Local and Metropolitan AreaNetworks-Specific Requirement s.Part 15.1:Wireless MediumAccess Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specificationsfor Wireless Personal Area Networks(WPANsTM),June 14,2005))中的一个或多个协议,但本发明在此方面并无限制,并且也可使用其它标准。在一些实施例中,无线网络100及其组件的属性、兼容性和/或功能可根据例如IEEE 802.16标准(例如,其可称为微波接入全球互操作性(WiMAX))来定义。备选或附加地,无线网络100可使用可与第三代合作伙伴项目(3GPP)、第四代(4G)、长期演进(LTE)蜂窝网络兼容的装置和/或协议或用于WLAN或WWAN的任何协议。
本发明的实施例可允许下一代移动WiMAX系统(例如,基于IEEE802.16m、IEEE 802.16e或IEEE 802.16ac标准)有效地支持相当高移动性和低等待时间的应用,诸如因特网话音协议(VoIP)、通过空中接口的交互游戏,更小频带或更大的小区规模中的部署,和/或“多跳”中继操作。
在一些实施例中,BS 120可管理和/或控制在MS 110、112、114和/或116之中及在MS 110、112、114和/或116与BS 120之间的无线通信。移动台110、112、114和/或116又可便于其它装置(未示出)经由专用或公共局域网(LAN)到无线网络100的各种服务连接,但实施例在此方面并无限制。
图2是根据一些实施例的无线网络100的图示。无线网络100中提供了多个BS 216-222以提供用于MS 212-214的连接。一个或多个RS(未示出)也可在无线网络100中用于链路连接(link)BS与MS。根据应用,BS 216-222能采取多种不同的形式,并且可覆盖大或小的区域以及发射功率。在所示示例中,MS 212与BS 219相关联。此关联允许MS 212与BS 219通信以便支持MS 212和该系统支持的所有服务。
每个BS 216-222还连接到网关(GW)225、226。每个网关支持多个BS。网关可相互连接或不连接,并且全部直接或间接连接到用于网络服务提供商(NSP)230的连接服务网络(CSN)。在任何一个系统中可以有一个或多个CSN。CSN耦合到电话骨干网231以提供到其它电话系统、数据服务器和服务的访问。在一些情况下,BS可通过骨干网231而不是通过网关直接连接到CSN 230。
第三网关227也连接到其它网关以及连接到CSN 230。毫微微GW227是支持一个或多个毫微微小区(FC)223、224的毫微微网关。毫微微小区通过宽带服务228,通过安全隧道耦合到毫微微网关227。在一个典型示例中,每个毫微微小区位于家庭或小型企业中,并且通过电缆或DSL(数字订户线路)服务耦合到毫微微网关227。然而,可使用任何其它宽带服务,包括用于无线网络的NSP的服务。在该情况下,能通过BS 216-222连接毫微微小区。
除毫微微网关227外,FC 223、224也通过宽带服务,通过安全隧道连接到毫微微NSP 229。毫微微NSP 229提供特定于毫微微小区的服务。
在所示示例中,系统操纵和管理能以多种不同方式分布在BS、GW、毫微微NSP 229与NSP 230之间。对于通信,MS 212能够通过相应连接的BS和GW与MS 214进行通信。如果两个MS均在同一BS或毫微微小区注册,则BS可以能够支持不通过网关路由情况下的通信。类似地,如果MS 214连接到另一系统,NSP或ISP(因特网服务提供商),则两个MS能通过骨干网231进行通信。图2示出一个示例网络,然而,本发明能应用到广泛的不同网络配置,并且通信能以不同方式路由以适应不同情况和应用。
图3是示出根据一些实施例,在无线网络100中的接入服务网络网关(ASN)网络接入提供商(NAP)310和核心服务网络(CSN)网络服务提供商(NSP)300的图形。ASN-GW 312充当到ASN网络接入提供商(NAP)310的网关。IEEE 802.16标准描述用于本文实施例中所描述和所示出的固定和移动宽带无线接入系统和接口或空中链路的媒体访问控制(MAC)和物理层(PHY)协议。MAC和PHY功能能分类成三个类别,即,数据平面、控制平面和管理平面。数据平面包括在数据处理路径中诸如报头压缩等功能及MAC和PHY数据分组处理功能。为了支持各种无线电资源配置、协调、信令和管理,需要第2层(L2)控制功能集合。此功能集合总称为控制平面功能。也为外部管理和系统配置定义了管理平面。
包括MS 110、BS 120和ASN-GW 312的ASN 310提供较大的覆盖区域以便MS 110访问ASN 310。在通过BS 120成功获得系统定时和小区身份后,MS 110可尝试检测和解码系统配置信息。利用超帧报头(SFH)携带此信息。包括主要超帧报头和辅助超帧报头(P-SFH和S-SFH)的超帧报头是使用稳固且可靠传输格式周期性地广播的控制元素,以确保信息能由BS 120的覆盖区域中所有MS 120正确检测到。正确且及时地检测系统信息是实现成功的网络进入/重新进入和切换所必要的。S-SFH内容分成三个子分组(SP1、SP2和SP3),其中,子分组根据其相应定时灵敏度,携带用于各种系统过程的基本信息,例如初始网络进入、网络重新进入、闲置状态操作等。在此实施例中的ASN 310包括多个实体,其中包括两个BS 120、两个ASN-GW 312和两个MS 110,然而,在其它实施例中可提供附加的或更少的实体。
ASN-GW 312通过R3接口或连接耦合到连接服务网络/网络服务提供商CSN(NSP)300。R3接口包括图3中在ASN-GW 312与CSN 300之间以虚线表示的承载连接和以实线表示的控制连接以支持AAA 302、策略实行和移动性管理能力。R3接口也包含承载平面方法(例如,隧道传递(tunneling))以在ASN与CSN之间传送IP数据。CSN 300具有AAA(鉴权、授权和计费)服务器302和用于连接到其它有线或无线网络的归属代理(HA)304.
BS 120使用R6接口通过安全隧道连接到ASN-GW 312。安全隧道能通过任何类型的宽带服务,包括有线和无线服务。在BS 120与ASN310中的ASN-GW 312之间的R6接口由用于在BS 120与ASN-GW 312之间通信的控制和承载平面协议集合组成。承载平面包括BS 120与ASN-GW 312之间的ASN内数据路径或ASN间隧道。控制平面包括用于根据MS移动性事件的IP隧道管理(建立、修改和释放)的协议。R6接口也可用作在相邻BS之间交换MAC状态信息的运输方式(conduit)。
ASN 310中的每个ASN-GW 312通过R4接口相互耦合。R4接口由在协调MS 110在ASN 310之间移动性的ASN 310内的各种实体中发起/终止的控制和承载平面协议集合组成。MS 110通过根据空中接口(PHY和MAC)规范((IEEE P802.16)的R1接口与BS 120连接。R1接口可包括与管理平面有关的附加协议。
图4是示出根据一些实施例的升级的无线网络的图形。网络运营商可部署多个网络,其中,每个网络与无线标准的特定版本相关联。例如,运营商可部署根据WiMAX版本1.0(802.16e)的第一无线网络,根据WiMAX版本1.5(802.16e Rev.2)的第二无线网络及根据WiMAX版本2.0(802.16m)的第三无线网络。此外,运营商可选择升级网络以更改无线标准的版本(例如,版本1.0到版本1.5),或者从第一无线标准更改为第二无线标准(例如,802.16e到802.16m)。
然而,升级无线网络一般涉及修改或替换ASN-GW 312和BS 120,这成本高,并且可能会破坏提供到用户或订户的服务。图4示出对包括BS 120的无线网络100的升级,BS 120配置有与无线网络100中的遗留设备不同的无线标准版本或不同的无线标准。在此实施例中,BS 120是与包括遗留ASN-GW 412、遗留BS 405和遗留适配器410的遗留设备集成的升级的BS 120。遗留适配器410可以是软件栈或硬件实体,所述软件栈或硬件实体允许BS 120使用遗留信令消息与遗留ASN-GW 412通信和支持遗留网络功能,包括但不限于(重新)鉴权和寻呼。
在一个实施例中,遗留适配器410可以是软件栈或硬件实体,允许BS 120只使用遗留信令消息与遗留ASN-GW 412通信和只支持遗留网络功能。
在与遗留ASN-GW 412连接时BS 120可包含PHY和MAC更新,包括不影响ASN-GW 412和到ASN-GW的多个接口的上层MAC(UMAC)功能以允许在空中接口R1上实现升级功能的子集。即使在遗留ASN-GW下也能够实现的此类升级功能的几个示例可包括但不限于高级MIMO、快速上行链路访问、多载波和增强ARQ。
通过包含带有升级功能的BS 120而不更改在无线网络100内包括图4的遗留ASN-GW 412和遗留BS 405等实体之间的现有网络基础设施或接口,运营商可升级到不同版本的无线标准和/或不同无线标准以提供灵活性。提供的一个益处是将升级的BS 120插入现有无线网络100而不更改无线网络100中的现有实体的能力。在其它实施例中,可包括附加的或更少的实体,例如ASN-GW 412、遗留BS 405和/或BS 120。
在BS 120升级到802.16m的一个实施例中,BS 120需要以向后兼容模式通过R6接口与遗留ASN-GW 412进行通信的能力。BS 120与遗留网络中ASN-GW 412进行通信的能力对于影响遗留ASN-GW 412的操作的特性特别重要,例如闲置模式/寻呼、服务质量(QoS)、MS 110隐私和安全框架。作为一个示例,如果BS 120配置为根据IEEE 802.16m标准通信,则BS 120根据移动WiMAX网络工作组(NWG)R1.5标准,与遗留ASN-GW 412通过R6接口进行通信。在此示例中,BS 120需要注意到它连接到遗留ASN-GW 412。通过管理平面,通过自组织网络或者通过静态地将BS 120配置为连接到遗留网络,可以使BS 120注意到遗留连接。
BS 120可在R1空中接口上广告它经由R6接口连接到遗留ASN-GW412,以便附接到BS 120的MS 110知道MS 110注意到无线网络100中的遗留实体。BS 120可通过在SFH中广播比特来广告它连接到遗留ASN-GW 412,其中,该比特指示BS 120连接到遗留ASN-GW 412,并且在网络中配置为适应遗留实体。备选,SFH中的比特可指示BS 120连接到高级ASN-GW(未示出)。BS 120也可通过为在带有遗留实体的无线网络100中部署的BS 120应用新MAC版本号来广告它连接到遗留ASN-GW 412。
图5是示出根据用于在无线网络100中升级空中链路或空中接口的一些实施例,在遗留网络中启动网络进入的方法的图形。在要素502中,诸如AMS等MS 110例如通过接收来自无线网络100中BS 120的信标或另一信号或消息,扫描是否有诸如ABS等BS 120,并检测到无线网络100中的BS 120,在要素504中,MS 110确定BS 120的小区标识符(ID),并且在要素506中,接收来自BS 120的超帧报头(SFH)。在要素508中,MS 110检测SFH中的比特,其中,该比特指示BS 120是否连接到遗留接入网络。该比特可以是网络配置比特或类似配置的比特,并且在此实施例中,SFH可以是辅助SFH。
在要素510中,MS 110确定BS 120连接到遗留网络,并且在要素512中,将范围请求(RNG-REQ)消息传送到BS 120,以指示MS 110注意到BS 120连接到遗留接入网络。MS 110也可接收来自BS 120的站台标识符(STID),其中,STID是BS 120的实际STID。MS 110也可在RNG-REQ消息中将实际媒体访问控制(MAC)I D传送到BS 120,知道遗留网络不支持通过MS MAC ID隐私的鉴权。在此实施例中的STID和MAC ID表示相应硬件的真实ID,而不是临时ID或其它随机创建的ID。可以执行在MS 110与BS 120之间的鉴权和密钥交换,其中,MS110使用隐私和密钥管理协议版本2(PKMv2)安全框架。此外,BS 120可使用新MAC版本号,其中,用于BS 120的MAC号已被替换以指示BS 120连接到遗留网络。在此实施例中的MS 110包括传送和接收MS110的信号的收发信机和执行如参照图5所述方法的要素的处理器。
图6是示出根据一些实施例,在遗留网络中启动网络进入的方法的图形。在要素602中,诸如ABS等BS 120确定BS 120是否连接到遗留网络。BS 120可在BS 120静态配置为连接到遗留网络的情况下、通过管理平面或者通过自组织网络确定BS 120连接到遗留网络。在要素604中,BS 120与诸如AMS等MS 110同步。
在要素606中,BS 120生成SFH,该SFH可以是主要SFH或辅助SFH,包括诸如网络配置比特等比特或其它指示符,其中,该比特指示BS 120是否连接到遗留接入网络。在要素608中,BS 120将SFH传送到MS 110,其中,SFH包括该比特。在要素610中,BS 120接收范围请求(RNG-REQ)消息,其中,RNG-REQ消息包括MS 110的真实MACID和遗留接入服务网络(ASN)比特以指示MS 110注意到BS 120连接到遗留接入网络。BS 120也可将带有或不带有网络配置比特的MAC版本号传送到MS 110,以指示BS 120是否连接到遗留接入网络。此外,在初始网络进入期间,BS 120可使用隐私和密钥管理协议版本2(PKMv2)。BS 120也可将范围响应(RNG-RSP)消息传送到MS 110,其中,RNG-RSP消息包括BS的实际站台ID(STID)。此外,BS 120可通过在切换命令(HO-CMD)消息中设置ASN比特以指示目标基站(TBS)是否连接到遗留网络而执行切换(HO)。
在另一实施例中,RNG-RSP消息可用于将临时STID指配到MS 110,并在以后指配实际STID,例如在鉴权后的加密消息中,以便提供某一程度的隐私保护。此优化可用于遗留网络,并且能够由BS 120控制。
适用时,一般而言,通过执行在有形介质上实施为代码指令的适当固件或软件,可促进本文中所述操作。因此,本发明的实施例可包括在某一形式的处理核上执行或在机器可读介质之上或之内以其它方式实施或实现的指令集。机器可读介质包括用于以机器(例如,计算机)可读形式存储或传送信息的任何机构。例如,机器可读介质能包括诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质及闪存装置等制品。另外,机器可读介质可包括传播信号,例如电气、光学、声学或其它形式传播信号(例如,载波、红外信号、数字信号等)。
虽然本文中已示出和描述本发明的某些特性,但本领域的技术人员现在将明白许多修改、替代、更改和等效物。因此,要理解随附权利要求旨在涵盖在本发明的实施例内的所有此类修改和更改。
Claims (14)
1.一种由高级基站(ABS)启动网络进入的方法,包括:
确定所述ABS是否连接到遗留网络;
与高级移动台(AMS)同步;
生成带有网络配置比特的超帧报头(SFH),其中所述网络配置比特指示所述ABS是否连接到遗留接入网络;
将所述SFH传送到所述AMS;以及
接收范围请求(RNG-REQ)消息,其中所述RNG-REQ消息包括所述AMS的真实MAC标识符(ID)和遗留接入服务网络(ASN)比特以指示所述AMS注意到所述ABS连接到所述遗留接入网络。
2.如权利要求1所述的方法,其中通过管理平面,通过自组织网络或通过静态地配置的ABS,所述ABS注意到所述ABS连接到所述遗留网络。
3.如权利要求1所述的方法,还包括将媒体访问控制(MAC)版本号传送到所述AMS。
4.如权利要求1所述的方法,还包括在初始网络进入期间使用隐私和密钥管理协议版本2(PKMv2)。
5.如权利要求1所述的方法,还包括通过在HO-CMD消息中设置ASN比特以指示目标基站(TBS)是否连接到所述遗留网络而执行切换(HO)。
6.如权利要求1所述的方法,其中所述SFH是辅助SFH。
7.如权利要求1所述的方法,还包括将范围响应(RNG-RSP)消息传送到所述AMS,其中所述RNG-RSP消息包括所述ABS的实际站台ID(STID)。
8.一种高级移动台(AMS),包括:
收发信机,配置为扫描网络是否有高级基站(ABS),检测所述网络中的所述ABS,接收来自所述ABS的超帧报头(SFH),以及将范围请求(RNG-REQ)消息传送到所述ABS以指示所述AMS注意到所述ABS连接到所述遗留接入网络;以及
处理器,配置为检测所述SFH中的比特,其中所述比特指示所述ABS是否连接到遗留接入网络,以及配置成确定所述ABS连接到所述遗留接入网络。
9.如权利要求8所述的AMS,其中所述收发信机配置为接收来自所述ABS的站台标识符(STID),其中所述STID是所述ABS的实际STID。
10.如权利要求8所述的AMS,其中所述收发信机配置为在所述RNG-REQ消息中将实际媒体访问控制(MAC)ID传送到所述ABS。
11.如权利要求8所述的AMS,其中所述收发信机配置为与所述ABS执行鉴权和密钥交换,其中所述AMS使用PKMv2安全框架的单一模式。
12.如权利要求8所述的AMS,其中所述比特是网络配置比特,并且所述SFH是辅助SFH。
13.如权利要求10所述的AMS,其中所述ABS使用新MAC版本号指示所述ABS连接到所述遗留网络。
14.如权利要求8所述的AMS,其中所述AMS配置为使用IEEE802.16m网络通信。
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