CN102204328A - 用于多址网络中的快速网络进入和重进入的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开内容的若干方面给出了在网络进入和网络重进入过程中请求和授权带宽预留的技术。用户站向基站发送请求消息，该请求消息包括用于将要发送的至少一个后续请求消息的上行链路分配的带宽预留。基站向用户站发送响应消息以及用于至少一个后续请求消息的上行链路分配。

Description

用于多址网络中的快速网络进入和重进入的方法和系统

优先权要求

本申请要求享有2008年11月6日递交的标题为“Bandwidth Reservation for Fast Network Entry and Network Re-entry in MAP-based Demand Assigned Multiple Access Networks”的美国临时专利申请号No.61/112,142的优先权，该临时申请已转让给本申请的受让人，并以引用方式为所有目的完全加入本申请。

技术领域

本发明的公开内容主要涉及通信，更具体地，涉及为基于映射的按需分配多址(DMDA)通信系统减少网络进入和网络重进入延迟。

发明内容

一些实施例提供了一种在无线通信系统中由用户站请求上行链路带宽的方法。该方法总体上包括：发送请求消息，该请求消息包括用于将要发送的至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的带宽预留；接收响应消息以及用于该至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配；并且根据经由该响应消息接收到的该至少一个上行链路分配，发送该至少一个后续请求消息。

一些实施例提供了一种在无线通信系统中向用户站分配上行链路带宽的方法。该方法总体上包括：接收请求消息，该请求消息包括用于将要发送的后续请求消息的至少一个上行链路分配的带宽预留；发送响应消息以及用于该至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配；并且根据经由该响应消息发送的该至少一个上行链路分配，接收该至少一个后续请求消息。

一些实施例提供了一种在无线通信系统中由用户站请求上行链路带宽的装置。该装置总体上包括：用于发送请求消息的逻辑，该请求消息包括用于将要发送的至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的带宽预留；用于接收响应消息以及用于该至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的逻辑；以及用于根据经由该响应消息接收到的该至少一个上行链路分配来发送该至少一个后续请求消息的逻辑。

一些实施例提供了一种在无线通信系统中向用户站分配上行链路带宽的装置。该装置通常包括：用于接收请求消息的逻辑，该请求消息包括用于将要发送的后续请求消息的至少一个上行链路分配的带宽预留；用于发送响应消息以及用于该至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的逻辑；以及用于根据经由该响应消息发送的该至少一个上行链路分配来接收该至少一个后续请求消息的逻辑。

一些实施例提供了一种在无线通信系统中由用户站请求上行链路带宽的装置。该装置总体上包括：用于发送请求消息的模块，该请求消息包括用于将要发送的至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的带宽预留；用于接收响应消息以及用于该至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的模块；以及用于根据经由该响应消息接收到的该至少一个上行链路分配来发送该至少一个后续请求消息的模块。

一些实施例提供了一种在无线通信系统中向用户站分配上行链路带宽的装置。该装置总体上包括：用于接收请求消息的模块，该请求消息包括用于将要发送的后续请求消息的至少一个上行链路分配的带宽预留；用于发送响应消息以及用于该至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的模块；以及用于根据经由该响应消息发送的该至少一个上行链路分配来接收该至少一个后续请求消息的模块。

本发明公开的一些实施例提供了一种在无线通信系统中由用户站请求上行链路带宽的计算机程序产品，包括具有存储在其上的指令的计算机可读介质，由一个或多个处理器执行该指令。该指令总体上包括：用于发送请求消息的指令，该请求消息包括用于将要发送的至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的带宽预留；用于接收响应消息以及用于该至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的指令；以及用于根据经由该响应消息接收到的该至少一个上行链路分配来发送该至少一个后续请求消息的指令。

本发明公开的一些实施例提供了一种在无线通信系统中向用户站分配上行链路带宽的计算机程序产品，包括具有存储在其上的指令的计算机可读介质，由一个或多个处理器执行该指令。该指令总体上包括：用于接收请求消息的指令，该请求消息包括用于将要发送的后续请求消息的至少一个上行链路分配的带宽预留；用于发送响应消息以及用于该至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的指令；以及用于根据经由该响应消息发送的该至少一个上行链路分配来接收该至少一个后续请求消息的指令。

附图说明

以下详细说明结合附图，将使本发明公开内容的各方面和各实施例变得更加显而易见，在附图中相同的参考标号始终相应地保持一致。

图1示出了根据本文所述的一些实施例的示例性无线通信系统；

图2示出了根据本文所述的一些实施例的示例性无线网络环境；

图3示出了用于根据本文所述的一些实施例为用户站请求带宽预留的示例性操作；

图3A示出了能够执行如图3所示操作的示例性组件；

图4示出了基站发送包括上行链路分配的响应消息的示例性操作；

图4A示出了能够执行如图4所示操作的示例性组件；

图5示出了根据本文所述的一些实施例的交互式带宽请求预留(IBW-RSVP)的示例性消息交换；

图6示出了根据本文所述的一些实施例的非交互式带宽请求预留(NBW-RSVP)的示例性消息交换。

具体实施方式

本文参考附图来描述一些实施例，在附图中始终使用相同的参考标号来指代相同的元素。在以下描述中，为了说明的目的，描述了大量具体的细节以提供对一些实施例的透彻的理解。然而，没有这些具体细节显然也可以实施这些实施例。在其它实例中，公知的结构和设备将以框图形式显示，以助于描述一些实施例。

在利用按需分配多址(DAMA)技术的通信系统中，基站(BS)根据用户站(SS)发出的请求分配带宽、通信信道或电路。在基于映射的DAMA系统中，例如WiMAX(全球微波接入互操作性)和DOCISIS(有线电缆数据服务接口规范)，BS分别使用DL-MAP和UL-MAP消息来向SS发送关于下行链路(DL)和上行链路(UL)资源分配的信息。DL-MAP可以包括诸如开始位置、所分配子信道和下行链路数据突发传输持续时间的信息。UL-MAP可以包括诸如所分配子信道、开始位置和上行链路分配长度的信息。

在基于映射的DAMA系统中，SS应该在向BS发送数据或管理分组之前发送带宽请求(BR)消息。应该注意到，UGS(主动授权服务)QoS(服务质量)等级是WiMAX网络中带宽请求要求的特例。在接收到BR消息之后，如果存在可用的带宽资源，则BS通过UL-MAP消息向SS发送带宽授权(BG)。

当SS经由物理层与BS同步后，SS还应该经历多个阶段，使得媒体访问控制(MAC)层能够发送和接收数据分组。MAC层阶段可以包括码分多址(CDMA)测距、初始测距、能力协商、安全密钥交换(即，私密密钥管理)、注册和动态服务流。这些初始过程是网络进入(NE)过程的一部分。类似地，在切换(HO)期间或从空闲模式(Idle Mode)退出之后，重新进入网络需要网络重进入(NRE)过程。

网络进入和网络重进入过程中的每个阶段都可以包括MAC管理消息交换。此外，在每个网络进入和网络重进入阶段，在发送这些管理消息之前，SS应该发送带宽请求并且应该等待带宽授权。因此，网络进入总延迟不仅包括协议过程时间，还包括在每个阶段的带宽请求和带宽授权等待时间。

网络进入初始化中的长延迟将导致等待访问网络服务的SS要等待很长时间。类似地，当SS进行目标BS切换或者从空闲模式退出时，网络重进入初始化中的长延迟将导致很长的服务中断时期。网络进入和网络重进入的等待时间还对网络服务质量的用户体验方面产生不利影响。

示例性无线通信系统

本文所述的技术可用于各种宽带无线通信系统，包括基于正交频分复用方案的通信系统。这些通信系统的实例包括正交频分多址(OFDMA)系统、单载波频分多址(SC-FDMA)系统等等。OFDMA系统利用正交频分复用(OFDM)，它是一种将整个系统带宽分割成多个正交子载波的调制技术。这些子载波还可以被称为音调(tone)、频带(bin)等等。使用OFDM，可以用数据独立地调制每个子载波。SC-FDMA系统可以利用交织FDMA(IFDMA)在分布于整个系统带宽的子载波上进行发射、利用Localized FDMA(LFDMA)在一组相邻子载波上进行发射、或者利用增强型FDMA(EFDMA)在多组相邻子载波上进行发射。通常，在频域中使用OFDM而在时域中使用SC-FDMA来发送调制符号。

WiMAX系统是基于正交复用方案的通信系统的一个具体实例。WiMAX代表全球微波接入互操作性，它是在长距离上提供高吞吐量宽带连接的基于标准的宽带无线技术。WiMAX如今主要有两种应用：固定WiMAX和移动WiMAX。固定WiMAX应用是点对多点的，使得宽带接入能够例如家用和商用。移动WiMAX是基于OFDM和OFDMA的，并且以宽带速度为蜂窝网络提供完全移动性。

IEEE 802.16x是为固定和移动宽带无线接入(BWA)系统定义空中接口的新兴标准组织。这些标准定义了至少4个不同的物理层(PHY)和一个媒体访问控制(MAC)层。在固定和移动BWA领域中，4个物理层中的OFDM和OFDMA物理层分别是最受欢迎的。

图1示出了根据本文所述的一些实施例的示例性无线通信系统100。无线通信系统100可以是宽带无线通信系统。术语“宽带无线”是指至少提供无线、音频、视频、语音、因特网和/或数据网络接入的技术。无线通信系统100为一个或多个小区102提供通信，每个小区102由基站104进行服务。基站104可以是与用户终端106通信的固定站，用户终端106在由基站104进行服务的小区102中。基站104可替换地可以被称为接入点、节点B(Node B)或一些其它术语。

如图1中所示，各种用户终端106散布在无线通信系统100中。用户终端106可以是固定的(即，静止的)或移动的或者两者皆可的。用户终端106可替换地可以被称为远程站、接入终端、终端、用户单元、移动站、站、用户设备等等。用户终端106可以是个人无线设备，例如手机、个人数字助理(PDA)、手持设备、无线调制解调器、音频/视频播放器、笔记本电脑、个人电脑、其它手持通信设备、其它手持计算设备、卫星无线电台、全球定位系统等等。在无线通信系统100中可以使用多种算法和方法在基站104和用户终端106之间进行传输。例如，可以根据OFDM/OFDMA技术在基站104和用户终端106之间发送和接收信号。如果情况是这样，那么无线通信系统100可以被称为OFDM/OFDMA系统100。

用于从基站104到用户终端106之间传输的通信链路可以被称为下行链路108，而用于从用户终端106到基站104之间传输的通信链路可以被称为上行链路110。可替换地，下行链路108可以被称为前向链路或者前向信道，而上行链路110可以被称为反向链路或反向信道。小区102可以被分割成多个扇区112。扇区112是小区102中的物理覆盖区域。OFDM/OFDMA系统100中的基站104可以利用天线，天线汇聚小区102的特定扇区112中的功率流。该天线可以被称为定向天线。

在一些实施例中，系统100可以是多输入多输出(MIMO)通信系统。另外，系统100可以利用诸如FDD、TDD之类的基本上任意类型的双工技术来分割通信信道(例如，前向链路108、反向链路110等等)。可以提供这些信道在用户终端106与各自基站104之间传输控制数据。

图2示出了根据本文所述的一些实施例的示例性无线网络环境200。为简便起见，无线网络环境200描述了一个基站210和一个移动设备250。然而，还可以设想系统200可以包括一个或多个基站和/或一个或多个移动设备，其中另外的基站和/或移动设备可以与本文所示的基站210和所示的移动设备250基本类似或不同。另外，还可以设想基站210和/或移动设备250可以应用本文所述的系统、技术、配置、实施例、方面和/或方法来助于它们之间的无线通信。

在基站210，将大量数据流的业务数据从数据源212提供到发送(TX)数据处理器214。在一些实施例中，每个数据流可以在各自的天线上和/或在多个天线上发送。TX数据处理器214基于为每个数据流选择的具体编码方案，对该业务数据流进行格式化、编码和交织，以提供编码后的数据。

例如，可以使用正交频分复用(OFDM)技术将每个数据流的编码后的数据与导频数据复用。另外或可替换地，导频符号可以是频分复用(FDM)的、时分复用(TDM)的或码分复用(CDM)的。导频数据一般是以已知方式来处理的已知数据模式，并且在移动设备250可以使用导频数据来估计信道响应或者其它通信参数和/或特性。然后基于为每个数据流选择的具体调制方案(例如，二相移相键控(BPSK)、四相移相键控(QPSK)、多相移相键控(M-PSK)或M阶正交幅度调制(M-QAM)等等)，对该数据流的复用后的导频和编码数据进行调制(例如，符号映射)，以提供调制符号。可以通过由处理器230执行或提供的指令来确定每个数据流的数据速率、编码和调制。

然后可以将数据流的调制符号提供给TX MIMO处理器220，由其进一步处理该调制符号(例如，进行OFDM)。TX MIMO处理器220然后将N_t个调制符号流提供给Nt个发射器(TMTR)222a到222t。在某些实施例中，TX MIMO处理器220应用一些多天线技术，例如空间复用、分集编码或预编码(即，波束成形，将权重应用于数据流的调制符号以及发送该符号的天线)。

每个发射器222接收并处理各自的调制符号流，以提供一个或多个模拟信号，并且进一步调节(例如，放大、滤波、上变频等)该模拟信号以提供适用于在MIMO信道上传输的已调信号。然后，分别从N_t个天线224a到224t发射来自发射器222a到222t的N_t个已调信号。

在移动设备250，通过Nr个天线252a到252r接收所发射的已调信号，并将来自每个天线252的接收信号提供给各自的接收器(RCVR)254a到254r。每个接收器254调节(例如，滤波、放大、下变频等)各自的接收信号，将调节后的信号进行数字化以提供采样，然后进一步处理该采样以提供对应的“接收”符号流。

接收(RX)数据处理器260可以基于特定的接收器处理技术接收并处理来自N_r个接收器254的Nr个接收符号流，以提供N_t个“检测到的”符号流。然后RX数据处理器260可以对每个检测到的符号流进行解调、去交织和解码，以恢复数据流的业务数据，并向数据宿262提供业务数据。在一些实施例中，对于移动设备250，RX数据处理器260所执行的处理与基站210处的TX MIMO处理器220和TX数据处理器214所执行的处理的可以是互补的。

如上所述，处理器270可以周期性地确定使用哪个预编码矩阵。此外，处理器270可以构造反向链路消息，其包括矩阵索引部分和秩值部分。反向链路消息可以包括各种类型的关于通信链路和/或接收数据流的信息。然后该反向链路消息由TX数据处理器238处理、由调制器280调制、由发射器254a到254r调节并被发射回基站210，其中TX数据处理器238还从数据源236接收大量数据流的业务数据。

在基站210，来自移动设备250的已调信号由N_t个天线224接收、由N_t个各自的接收器222调节、由解调器240解调、并由RX数据处理器242处理，以提取由移动设备250发射的反向链路消息，并将该反向链路消息提供给数据宿244。此外，处理器230可以处理所提取的消息，以确定使用哪个预编码矩阵来确定波束成形权重。

处理器230和处理器270可以分别指导(例如，控制、协调、管理等等)在基站210和移动设备250处的操作。处理器230和处理器270分别与存储程序代码和数据的存储器232和272相关联。处理器230和处理器270还可以分别执行计算以得出上行链路和下行链路的频率和脉冲响应估计。所有的“处理器”功能都可以在处理模块之间和处理模块之中转移，使得某些处理器模块可以不在某些实施例中出现，或者没有在此处进行说明的其他处理器模块也可以出现。

存储器232和272(具有本文所公开的全部数据存储)既可以是易失性存储器，也可以是非易失性存储器，或者可以包括易失性和非易失性部件两者，还可以是固定的、可移动的或者包括固定和可移动部件两者。作为举例说明而非限制，非易失性存储器包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、闪存。易失性存储器包括随机存取存储器(RAM)，其作为外部高速缓冲存储器。作为举例说明而非限制，RAM可以具有多种形式，例如，同步RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据速率SDRAM(DRR SDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、Synchlink^TM DRAM(SLDRAM)和直接型Rambus^TM RAM(DRRAM)。一些实施例的存储器旨在包括但不限于这些及任意其它合适类型的存储器。

用于快速网络进入和网络重进入的示例性带宽预留

在基于映射的按需分配多址(DAMA)系统中，每个网络进入阶段包括：在向基站发送空中(OTA)消息之前，由用户站(SS)发送带宽请求(BR)消息和接收带宽授权(BG)消息。BR-BG消息交换可以包括：码分多址(CDMA)带宽请求的发送、CDMA分配的接收、带宽请求消息的发送以及带宽授权消息的接收，带宽授权消息显示了所分配的上行链路资源。

本发明公开内容的一些实施例提供了为基于MAP的按需分配多址通信系统显著减少网络进入和网络重进入延迟的技术。

本文所提供的一些实施例假设SS知道在网络进入和网络重进入期间所要进行的后续顺序。对于标准协议来说可以认为该假设是正确的，因为所有标准都对于给定条件规定了需遵循的确定性顺序。

图3示出了用于根据本文所述的一些实施例为SS请求带宽预留的示例性操作300。在302，SS发送请求(REQ)消息，其包括用于上行链路分配的带宽预留(BW-RSVP)请求。

对于本发明公开内容的一些实施例，REQ消息可以包括针对将要被发送到BS的单个后续管理消息(即，请求消息)的带宽预留信息。该方法在本文中被称为交互式带宽预留(IBW-RSVP)。

对于一些实施例，SS可以在单个管理REQ消息中发送针对将要被发送到BS的全部后续管理消息的带宽预留信息。该方法在本文中被称为非交互式带宽预留(NBW-RSVP)。

在304，SS在下行链路子帧中接收响应消息和UL-MAP消息，该下行链路子帧包括用于后续管理消息的上行链路分配。在306，SS根据该上行链路分配发送后续管理消息。

在一个实施例中，可以使用类型-长度-值(TLV)格式将带宽预留信息嵌入到媒体访问控制(MAC)管理消息的有效载荷中。例如，带宽预留信息可以使用厂商专用的TLV。

带宽预留信息可以包括在任意类型的MAC管理消息中。例如，在网络进入和重进入期间，带宽预留信息可以包括在测距请求(RNG_REQ)消息、SS基本能力请求(SBC_REQ)消息、私密密钥管理请求(RKM_REQ)消息、注册请求(REG_REQ)消息或动态服务增加/改变/删除请求(DSA_REQ、DSC_REQ、DSD_REQ)消息中。

图4示出了BS向SS发送包括上行链路分配的响应消息的示例性操作400。在402，BS接收管理请求消息，其包括用于上行链路分配的带宽预留。该带宽预留可以用于一个后续管理消息或者用于将要被发送到BS的全部后续管理消息。在404，BS向SS发送响应消息和UL-MAP消息，其包括用于后续管理消息的上行链路分配。在406，BS根据该上行链路分配接收该后续管理消息。

图5示出了根据本文所述的一些实施例的用于交互式带宽请求预留的示例性消息交换。在IBW-RSVP中，SS发送请求消息，其包括用于将要发送的下一个消息的带宽预留。例如，如图所示，XXX_REQ消息502也可以预留用于下一个消息(即，YYY_REQ 504)的带宽。对于一些实施例，SS可以在带宽预留信息中规定发送下一个管理消息所需要的字节数和帧偏移。

BS可以使用SS所发送的帧偏移来确定上行链路中的带宽授权(BG)偏移。因此，当向SS分配带宽时，BS可以使用该帧偏移和MAP最小相关性。通过UL-MAP消息向SS发送所分配的带宽(即BG)。例如，如果帧偏移等于零，那么可以根据UL-MAP最小相关性(它是在标准中定义的参数)来确定BG偏移。另一方面，如果帧偏移大于零，那么BS将帧偏移加到BG偏移上。

在从SS接收XXX_REQ消息502之后，BS解析XXX_REQ消息502并且确定在XXX_REQ 502消息中是否存在带宽预留(BW-RSVP)信息。同时，在SS从BS接收用于下一个REQ消息的上行链路分配之前，SS可以基于SS的当前状态信息为下一个过程构造(506)将要发送到BS的请求消息。例如，SS可以在等待接收用于YYY_REQ消息的上行链路分配时构造506该YYY_REQ消息。

在BS检测到BW-RSVP信息之后，BS分配用于下一个REQ消息(例如，YYY_REQ 504)的上行链路资源。BS使用该BW-RSVP信息，例如发送下一个管理消息所需要的字节数和帧偏移，并且向SS分配所请求的上行链路资源。通过将UL-MAP消息510与对REQ消息的响应(例如，XXX_RSP消息508)一起发送，BS通知SS关于所分配的上行链路资源。

在IBW-RSVP方法中，SS可以随同每个REQ消息来预留用于下一个消息的带宽。例如，SS可以随YYY_REQ 504消息一起发送用于ZZZ_REQ514消息的带宽预留。另外，SS可以在等待接收用于ZZZ_REQ消息的上行链路分配的同时构造512该ZZZ_REQ消息。

可以对全部后续请求消息重复以上过程，其中在每个请求消息中，SS发送用于下一个消息的带宽预留信息。

在移动WiMAX标准中，帧N中的上行链路分配针对下一个帧(即，帧N+1)。因此，如果SS在帧N中接收到成功的响应(RSP)消息和UL分配，则SS可以在下一个帧N+1中发送下一个REQ。如图5中所示，BS在同一个帧(即，帧N+1)中发送XXX_RSP消息508和用于下一个请求消息(即，YYY_REQ 504)的UL分配消息510(即，UL-MAP)，并且SS在下一个帧(即，帧N+2)中发送YYY_REQ消息504。

在图5和6中，消息XXX_REQ、YYY_REQ和ZZZ_REQ可以是指任意类型的MAC管理消息，例如RNG_REQ、SBC_REQ、PKM_REQ、REG_REQ、DSA_REQ、DSC_REQ或DSD_REQ。

SS可以改为非交互式地请求带宽，而非在每个阶段交互式地提供用于单个REQ消息的BW-RSVP信息。因此，SS可以在单个带宽预留请求消息中发送用于多个后续请求消息的BW-RSVP信息或“带宽预留信息簿”。

图6示出了根据本文所述的一些实施例的用于非交互式带宽预留请求(NBW-RSVP)的示例性消息交换。当使用NBW-RSVP时，SS可以向BS发送BW-RSVP簿(BW-RSVP book)，其规定了用于多个后续请求消息的BW-RSVP信息。

对于一些实施例，可以在能力协商阶段发送BW-RSVP簿。因此，如图6中所示，SS可以将BW-RSVP簿与SS基本能力请求消息(SBC_REQ 602)一起发送。在BS接收到SBC_REQ消息602之后，BS确定在该SBC_REQ消息中是否包括BW-RSVP簿。在BS检测到BW-RSVP信息后，BS存储该簿中所规定的信息，例如多个后续消息中的每一个消息所需要的字节数。BS可以使用带宽预留簿中的信息为将要从SS发送的一组后续请求消息安排UL分配。在保存该信息之后，BS发送SBC_RSP 604，以通知SS其预订的能力已被接受。与SBC_RSP消息一起，BS还向SS发送用于下一个REQ消息(XXX_REQ 606)的上行链路分配。

此后，当BS向SS发送对每个MAC管理REQ消息的响应时，BS还(经由UL-MAP)为将要发送的下一个REQ分配上行链路资源。BS可以使用在所保存的BW-RSVP信息簿中的信息，例如下一个消息需要的字节数和帧偏移，来为下一个消息分配上行链路资源。

如果检测到UL-MAP 610消息，SS使用UL-MAP 610消息所规定的UL分配来发送下一个REQ消息(即，YYY_REQ 608)。如图所示，可以发送YYY_REQ消息而不发送用于下一个请求消息(例如，ZZZ_REQ 612)的BW-RSVP，因为该BS已经从带宽预留簿中知道了关于下一个消息的带宽预留信息。相反地，在IBW-RSVP方法中，SS可以用当前请求消息发送用于每个后续消息的带宽预留信息。

示例性数学描述

考虑所有的标准顺序和带宽请求-带宽授权(BR-BG)过程，可以如下计算总的网络进入和网络重进入延迟：

$D_{\mathrm{total}}^{\mathrm{NE}}=\underset{\{i\∈\mathrm{NE}\}}{\mathrm{\Σ}}N\left(i\right)\{D_{\mathrm{BW}\_\mathrm{RT}}\left(i\right)+D_{\mathrm{REQ}}\left(i\right)\}+M\left(i\right)D_{\mathrm{RSP}}\left(i\right)$

其中

D_{BW_RT}(i)＝D_{CDMA_BR}(i)+D_{CDMA_Alloc}(i)+D_BR(i)+D_{UL_Alloc}(i)，

D_REQ(i)＝B_REQ(i)+P_REQ(i)，

D_RSP(i)＝B_RSP(i)+P_RSP(i).

其中，

表示总的初始网络进入延迟，并且

表示总的网络重进入延迟。

可以包括：从与BS同步到数据通信的连接建立期间的每个阶段发生的处理延迟。在移动WiMAX中所需要的典型的阶段包括：OFDMA测距、能力协商、安全密钥交换、以及用于DL和UL传输连接的动态服务添加。

N(i)表示：SS完成网络进入中的第i阶段所需要的发送次数。在典型的情况中，仅需要一次发送就可以完成网络进入的每一个阶段，但是在最坏情况下，发送次数可以增加到用于该具体过程的最大值。

D_{BW_RT}(i)表示：从发送CDMA带宽请求消息到接收带宽授权消息的延迟。D_REQ(i)是发送第i个请求消息REQ(i)的处理延迟。D_{UL_Alloc}(i)是发送相关性延迟，它是UL-MAP通知时间与实际UL分配时间之间的间隔。在固定WiMAX网络中，最小的相关性延迟可以是2ms。在移动WiMAX网络中，最小的相关性延迟可以是至少一个帧持续时间的长度。例如，当帧持续时间是5ms并且DL和UL分割比例是2∶1时，该相关性延迟接近8.3ms。

M(i)表示：BS完成网络进入中的第i阶段所需要的发送次数。在典型的情况中，仅需要一次发送就可以完成网络进入的每一个阶段，但是在最坏情况下，发送次数会增加到用于该具体过程的最大值。B_REQ(i)和P_REQ(i)分别是第i个请求消息REQ(i)的构造时间和处理时间。

通过使用以上所述的技术，可以降低在每个网络进入和网络重进入阶段的带宽请求/带宽授权消息交换所带来的延迟。例如，在接收RSP和发送下一个REQ之间的延迟典型地可以具有8个帧，在移动WiMAX中就是40ms。该实例是基于BS可以在一个帧中完成带宽请求处理和调度的假设的，对于带宽请求和授权这是实际可实现的最好情况。

然而，如图5-6中所示，在上面提出的带宽预留技术(即，IBW-RSVP和NBW-RSVP)中，可以将该延迟降低成2个帧，对于移动WiMAX这等于10ms。在不违反IEEE 802.16e/移动WiMAX规范的情况下，该延迟是可以实现的最小限度。将本发明提出的技术与使用现有技术的最好情况相比较，每组请求和响应握手消息可以节省6个帧。

本发明提出的带宽预留技术可以应用于网络进入和网络重进入所需要的每个阶段。在没有错误或异常的情况下，SS在空中消息握手上经历8遍REQ和RSP管理来完成网络进入过程。在这种情况下，可以节省240ms(8×6帧)的延迟。如果因为错误以及在协商、安全密钥设置、注册和/或创建更多服务流中的进一步处理而使得过程中包括更多的握手时，使用本发明提出的技术所能得到的好处可以线性地增加。

可以使用各种硬件和/或软件组件和/或模块(对应于图中所示的“装置+功能”方框)来执行上述方法的各种操作。通常，当有对应“装置+功能”图的方法在图中示出时，该方法的操作方框就对应于具有相似标号的“装置+功能”方框。例如，图3和4中所示的操作300和400对应于图3A和4A中所示的“装置+功能”方框300A和400A。

如本文所使用的，术语“确定”包括广泛的动作。例如，“确定”可以包括测算、计算、处理、推导、调查、查找(例如，在表、数据库或其它数据结构中查找)、查明等等。而且，“确定”可以包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)等等。此外，“确定”还可以包括分解、选择、挑选、建立等等。

可以使用各种不同的工艺和技术中的任意一个来表示信息和信号。例如，在整个说明书中提及的数据、指令、命令、信息、信号等可以用电压、电流、电磁波、磁场或磁粒、光场或光子或者其任意组合来表示。

结合本发明所述的各种示例性的逻辑块、模块和电路可通过通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件(PLD)、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或用于执行本文所述的功能的任意组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，该处理器可以是任意商业可得的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或多个微处理器与DSP核的组合或者任意其它这种配置。

结合本公开所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于本领域已知的任意形式的存储介质中。可以使用的存储介质的一些实例包括：随机访问存储器(RAM)、闪存、只读存储器(ROM)、闪存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM等等。软件模块可以包括单个指令或多个指令，并且可以分布在多个不同的代码段上、在不同的程序之间以及跨多个存储介质。存储介质可以耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。可替换地，存储介质可以在处理器内部。

本文所述的方法包括一个或多个用于实现所述方法的步骤或动作。该方法步骤和/或动作可以彼此互换，而不会脱离权利要求的范围。换句话说，除非指定了具体的步骤和/或动作顺序，否则可以修改具体的步骤和/或动作的顺序和/或使用而不会脱离权利要求的范围。

可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现所述功能。如果实现为软件，可以将所述功能存储为计算机可读介质上的一个或多个指令。存储介质可以是计算机可访问的任意可用介质。通过举例说明的方式而非限制，该计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储设备、能以指令或数据结构的形式携带或存储希望的程序代码且能由计算机访问的任何其它介质。本文所使用的盘和盘片包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字多用途盘(DVD)、软盘、

盘，磁盘通常磁性地再生数据，而盘片用激光来光学地再生数据。

还可以在传输介质上传输软件或指令。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线对、数字用户线(DSL)或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术来从网站、服务器或其它远程源传输软件，那么同轴线缆、光纤线缆、双绞线对、DSL或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术可以包括在传输介质的定义中。

此外，要理解的是，如果有可能，用户终端和/或基站可以下载和/或获得用于执行本文所述的方法和技术的模块和/或其它合适的模块。例如，该设备可以耦合到服务器以助于传递用于执行本文所述的方法的模块。可替换地，可用经由存储装置(例如，RAM、ROM、诸如压缩盘(CD)或软盘的物理存储介质等等)来提供本文所述的各种方法，使得用户终端和/或基站在向该设备耦合或提供该存储模块后能够获得各种方法。此外，可以利用其它任意合适的技术来提供本文所述的方法和技术。

要理解的是，权利要求不限于以上所示的精确配置和组件。可以在上述方法和装置的排列、操作和细节中进行各种修改、改变和变形而不会脱离权利要求的范围。

上文针对的是本发明公开内容的各个实施例，在不偏离本文的基本范围的情况下，可以构思出本公开内容的其它和更进一步的实施例，由此该范围由权利要求确定。

Claims (48)

1.一种在无线通信系统中由用户站请求上行链路带宽的方法，包括：

发送请求消息，所述请求消息包括用于将要发送的至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的带宽预留；

接收响应消息以及用于所述至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配；并且

根据经由所述响应消息接收到的所述至少一个上行链路分配，发送所述至少一个后续请求消息。

2.如权利要求1所述的方法，其中，发送的所述请求消息包括带宽预留簿，所述带宽预留簿指定了用于将要发送的多个后续请求消息的所述带宽预留。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述带宽预留簿是在能力协商阶段在所述请求消息中发送的。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个上行链路分配是在一个或多个下行链路子帧中经由至少一个UL-MAP消息接收的。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述带宽预留包括发送所述至少一个后续请求消息所需要的字节数。

6.如权利要求1所述的方法，其中，使用类型长度值(TLV)格式将所述带宽预留嵌入到所述请求消息的有效载荷中。

7.一种在无线通信系统中向用户站分配上行链路带宽的方法，包括：

接收请求消息，所述请求消息包括用于将要发送的至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的带宽预留；

发送响应消息以及用于所述至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配；并且

根据经由所述响应消息发送的所述至少一个上行链路分配，接收所述至少一个后续请求消息。

8.如权利要求7所述的方法，其中，接收到的所述请求消息包括带宽预留簿，所述带宽预留簿指定了用于将要发送的一组后续请求消息的所述带宽预留。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述带宽预留簿是在能力协商阶段在所述请求消息中接收的。

10.如权利要求7所述的方法，其中，所述至少一个上行链路分配是在一个或多个下行链路子帧中经由至少一个UL-MAP消息发送的。

11.如权利要求7所述的方法，其中，所述带宽预留包括发送所述至少一个后续请求消息所需要的字节数。

12.如权利要求7所述的方法，其中，所述响应消息和上行链路分配是在同一帧中发送的。

13.一种在无线通信系统中由用户站请求上行链路带宽的装置，包括：

用于发送请求消息的逻辑，所述请求消息包括用于将要发送的至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的带宽预留；

用于接收响应消息以及用于所述至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的逻辑；以及

用于根据经由所述响应消息接收到的所述至少一个上行链路分配来发送所述至少一个后续请求消息的逻辑。

14.如权利要求13所述的装置，其中，发送的所述请求消息包括带宽预留簿，所述带宽预留簿指定了用于将要发送的多个后续请求消息的所述带宽预留。

15.如权利要求14所述的装置，其中，所述带宽预留簿是在能力协商阶段在所述请求消息中发送的。

16.如权利要求13所述的装置，其中，所述至少一个上行链路分配是在一个或多个下行链路子帧中经由至少一个UL-MAP消息接收的。

17.如权利要求13所述的装置，其中，所述带宽预留包括发送所述至少一个后续请求消息所需要的字节数。

18.如权利要求13所述的装置，其中，使用类型长度值(TLV)格式将所述带宽预留嵌入到所述请求消息的有效载荷中。

19.一种在无线通信系统中向用户站分配上行链路带宽的装置，包括：

用于接收请求消息的逻辑，所述请求消息包括用于将要发送的后续请求消息的至少一个上行链路分配的带宽预留；

用于发送响应消息以及用于所述至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的逻辑；

用于根据经由所述响应消息发送的所述至少一个上行链路分配来接收所述至少一个后续请求消息的逻辑。

20.如权利要求19所述的装置，其中，接收到的所述请求消息包括带宽预留簿，所述带宽预留簿指定了用于将要发送的一组后续请求消息的所述带宽预留。

21.如权利要求20所述的装置，其中，所述带宽预留簿是在能力协商阶段在所述请求消息中接收的。

22.如权利要求19所述的装置，其中，所述至少一个上行链路分配是在一个或多个下行链路子帧中经由至少一个UL-MAP消息发送的。

23.如权利要求19所述的装置，其中，所述带宽预留包括发送所述至少一个后续请求消息所需要的字节数。

24.如权利要求19所述的装置，其中，所述响应消息和上行链路分配是在同一帧中发送的。

25.一种在无线通信系统中由用户站请求上行链路带宽的装置，包括：

用于发送请求消息的模块，所述请求消息包括用于将要发送的至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的带宽预留；

用于接收响应消息以及用于所述至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的模块；以及

用于根据经由所述响应消息接收到的所述至少一个上行链路分配来发送所述至少一个后续请求消息的模块。

26.如权利要求25所述的装置，其中，发送的所述请求消息包括带宽预留簿，所述带宽预留簿指定了用于将要发送的多个后续请求消息的所述带宽预留。

27.如权利要求26所述的装置，其中，所述带宽预留簿是在能力协商阶段在所述请求消息中发送的。

28.如权利要求25所述的装置，其中，所述至少一个上行链路分配是在一个或多个下行链路子帧中经由至少一个UL-MAP消息接收的。

29.如权利要求25所述的装置，其中，所述带宽预留包括发送所述至少一个后续请求消息所需要的字节数。

30.如权利要求25所述的装置，其中，使用类型长度值(TLV)格式将所述带宽预留嵌入到所述请求消息的有效载荷中。

31.一种在无线通信系统中向用户站分配上行链路带宽的装置，包括：

用于接收请求消息的模块，所述请求消息包括用于将要发送的后续请求消息的至少一个上行链路分配的带宽预留；

用于发送响应消息以及用于所述至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的模块；以及

用于根据经由所述响应消息发送的所述至少一个上行链路分配来接收所述至少一个后续请求消息的模块。

32.如权利要求31所述的装置，其中，接收到的所述请求消息包括带宽预留簿，所述带宽预留簿指定了用于将要发送的一组后续请求消息的所述带宽预留。

33.如权利要求32所述的装置，其中，所述带宽预留簿是在能力协商阶段在所述请求消息中接收的。

34.如权利要求31所述的装置，其中，所述至少一个上行链路分配是在一个或多个下行链路子帧中经由至少一个UL-MAP消息发送的。

35.如权利要求31所述的装置，其中，所述带宽预留包括发送所述至少一个后续请求消息所需要的字节数。

36.如权利要求31所述的装置，其中，所述响应消息和上行链路分配是在同一帧中发送的。

37.一种在无线通信系统中由用户站请求上行链路带宽的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机可读介质，所述计算机可读介质存储的指令可由一个或多个处理器执行，所述指令包括：

用于发送请求消息的指令，所述请求消息包括用于将要发送的至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的带宽预留；

用于接收响应消息以及用于所述至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的指令；以及

用于根据经由所述响应消息接收到的所述至少一个上行链路分配来发送所述至少一个后续请求消息的指令。

38.如权利要求37所述的计算机程序产品，其中，发送的所述请求消息包括

带宽预留簿，所述带宽预留簿指定了用于将要发送的多个后续请求消息的所述带宽预留。

39.如权利要求38所述的计算机程序产品，其中，所述带宽预留簿是在能力协商阶段在所述请求消息中发送的。

40.如权利要求37所述的计算机程序产品，其中，所述至少一个上行链路分配是在一个或多个下行链路子帧中经由至少一个UL-MAP消息接收的。

41.如权利要求37所述的计算机程序产品，其中，所述带宽预留包括发送所述至少一个后续请求消息所需要的字节数。

42.如权利要求37所述的计算机程序产品，其中，使用类型长度值(TLV)格式将所述带宽预留信息嵌入到所述请求消息的有效载荷中。

43.一种在无线通信系统中向用户站分配上行链路带宽的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机可读介质，所述计算机可读介质存储的指令可由一个或多个处理器执行，所述指令包括：

用于接收请求消息的指令，所述请求消息包括用于将要发送的后续请求消息的至少一个上行链路分配的带宽预留；

用于传输响应消息以及用于所述至少一个后续请求消息的至少一个上行链路分配的指令；以及

用于根据经由所述响应消息发送的所述至少一个上行链路分配来接收所述至少一个后续请求消息的指令。

44.如权利要求43所述的计算机程序产品，其中，接收的所述请求消息包括

带宽预留簿，所述带宽预留簿指定了用于将要发送的一组后续请求消息的所述带宽预留。

45.如权利要求44所述的计算机程序产品，其中，所述带宽预留簿是在能力协商阶段在所述请求消息中接收的。

46.如权利要求43所述的计算机程序产品，其中，所述至少一个上行链路分配是在一个或多个下行链路子帧中经由至少一个UL-MAP消息发送的。

47.如权利要求43所述的计算机程序产品，其中，所述带宽预留包括发送所述至少一个后续请求消息所需要的字节数。

48.如权利要求43所述的计算机程序产品，其中，所述响应消息和上行链路分配是在同一帧中发送的。

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