CN1377542A - 保证服务质量的数据包交换无线系统的无线基站运行方法 - Google Patents

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Abstract

保证服务质量数据包交换的无线系统的无线基站的运行方法。新的方法用于提高按照数据包传输的无线站的供应有效距离,无线站停留在中央站有效距离之外和由无线的基站供应。此外与普通无线传输系统不同的是保证通信关系的服务质量。本发明使用共同的时间相互交叉的容量分配。基站(AP)可以直接到达的站(MT,FMT)的容量分配是由AP实现的。单个MTs出现扮演为无线基站和使用作为相对于APs有效距离之外的相对于MTs的中继站(FMTs),相对于APs似乎FMTs作为MTs。FMT将AP分配的传输容量的一部分构成为子帧结构,将子帧结构置入在由上一级中央站预先规定的时间帧结构中。保持所要求的服务质量是借助于适当的容量分配算法实现的。无线的,按照数据包的无线网络。

Description

保证服务质量的数据包交换 无线系统的无线基站运行方法
技术领域
本发明涉及到提高按照数据包传输的无线站的供应有效距离，无线站停留在中央基站有效距离之外和由具有中继功能的无线的基站供应。与普通的无线传输系统不同的是这里保证由量参数，数据包延迟周期参数，数据包延迟周期波动参数等描述的通信关系的服务质量。这些系统的实际使用领域如下：
-数据通信和多媒体通信的局域网络，
-到无线通信网络的存取网络，
-与位置固定和移动用户连接的网络，以及与移动用户相互之间连接的网络。
现有技术
在未来的无线系统中提出了为无线通信服务用户对于V动态的不同服务。这些服务的区别在于对服务质量的要求和必要的传输容量。为了将用于传输数据(包括视频和声频)必要的容量传输到所准备的站上已知无线系统中的各种倾向：
-非协调地存取(例如HIPERLAN类型1[3]或者IEEE 802.11[7])。这里准备传输的站非协调地从无线信道上存取。通过中央战略产生分配的协调，不是中央分配。在这些系统中服务质量只能具有某些或然率或者不能保证。
-不包括将时域/码域/频域中的传输容量分配到准备传输的站上，其中可以区别两个大组：
-按照连接借助于固定传输率的信道将容量分配和因此也同时不包括对于连接周期进行储备(例如GSM[2]和例外GPRS[4])。
-根据需要[8][1][5][4]将容量动态地通过基站分配给单个的有关的站，其中有可能是很多蜂窝系统。将这种分配由中央站控制，中央站或者开始已知了[5]或者由系统本身确定[6]。为了保证服务质量特殊的措施(连接采用和行程安排，[8])是必要的。
目前已知结构的缺点和提出的任务
下面的部分叙述具有中央控制的无线网络。只有这样才可能将传输容量通过中央分配站分配给准备发送/准备接收的站(MT：英文移动终端。然而移动终端也可以位置固定地运行。)，如果MT位于基站的供应区。不位于供应区的MT被称为RMT(英文远距离移动终端。MT其无线区性能不允许与AP直接连接。RMT相对于MT可以具有扩展的功能)。RMT的不充分无线供应的原因可以是与中央站的距离远(AP：英文存取点。中央站可以是位置固定的但是也可以是移动的。这个站组织属于它的网。中央站的作用可以在一些系统中交替变化(例如Adhoc在HIPERLAN 2[6])。)，电磁干扰，由于障碍物或者多路传播造成无线波屏蔽的电平中断。然而如果RMT可以用足够的质量接收其他站的数据(FMT：英文传送的移动终端。MT可以附加承担中继站的任务和因此可以到达无线的基站)，这些数据可以维持直接或者间接到AP的连接，和将数据向这个站发送，于是按照本发明通过基站可以控制RMT。
新方法控制FMT和MT或者RMT之间的通信的目的是涉及到服务质量使RMT等于MT。
本方法允许多个中继连接的顺序排列。例如AP<->FMT<->...<->FMT<->RMT。FMT的性能相对于上一级FMT，上一级FMT比MT接近AP和相对于下一级FMT如同一个AP。
按照本发明解决问题的方法
按照本发明使用共同的时间相互交叉的容量分配。从AP可以直接到达的站(FMT，MT)的容量分配是由基站(AP)实现的(例子[5])。此时涉及到第一个无线子路段(hop)是由基站选择的。其中可以涉及到主动的或者被动的(睡觉的)，按照连接的或者不连接的按照数据包的数据连接或者信号化连接。将用于占据无线信道的AP的控制数据通过第一个hops的AP、MT和FMT循环地，用在这之前确定的间距或者动态地用各自通报的间距或者用已知的间距进行发送。AP有可能使所有MTs和FMT在其供应区域自由选择的存取，其中将存取的成果显明地或者隐含地通知站。当冲突时使用解决冲突的机理。动态的容量分配的这种方式是现有技术例如叙述在[1][8][5]中。
在本发明中这样扩展信道分配的这种方式，单个的MTs出现扮演为无线基站和将其用作为中继站(FMT)和相对于RMTs出现扮演为APs，但是相对于APs似乎作为MTs。
FMT利用由AP分配的传输容量一部分为了自己目的，一部分为了由FMT控制的RMT经过第二个无线路段按照同样的或者类似的规则传输到AP成为可能，如同这些规则被AP使用一样。
将每个使用作为FMT的中继站一方面为此构成子帧结构，将其置入在由上一级中央站预先规定的帧结构中。其中为了子帧结构只使用分配给RMT的容量。子帧结构的建立与上一级的帧结构类似，这样到不改变的MTs的通信但是还是到专门匹配的站上。也就是说子帧结构在其一方面还包括通知容量占用的区域，如果有对自由选择存取的响应时，可以进行到MT(或者RMT)的数据传输(远距离-下行链接)以及可以从MT(或者RMT)到FMT进行数据传输(远距离-上行链接)。同样可以提供自由选择的存取。分成为子帧结构可以回归地进行，也就是说可以将多个中继连接串联在一起。通信和容量占据的控制可以在单个的hops上通过以下进行：
-通过基站(AP)控制所有与其直接或者间接，也就是说通过直接连接或者串联中继连接的连接站的传输容量。因此分给中继站(FMT)的任务是，将由基站确定的传输容量的储备继续交换给RMTs和相应地建立子帧。
-相互独立地通过其MTs和FMTs的AP和通过其RMTs的FMTs。每个FMT从AP供应容量和如同AP一样独立地管理容量。在已经存在的系统(例如H/2[5])中这可以是分配给FMT的下行链接-区域。这种处理方法的优点是，在已经存在的系统(特别是AP和MT)中不必要进行改变，因为子帧结构完全集成在已经存在的帧结构中。只补充了FMT的新功能。将分配给FMT的传输容量与FMT完全独立地管理和这样组织，RMTs经过FMT到达AP，或者从AP到达RMTs。
-由通过FMT和AP的控制达到任意的组合。
在时间结构基础上对于实现FMT，也就是说将传输容量分成为时间的帧结构和分成为其他的时间的子帧结构只是发送部分/接收部分就足够了。必要时可以利用每个FMT的多个发送部分/接收部分。AP帧的长度和FMT子帧的长度可以动态地变化和可以是不同的长度。同样动态地重新整理帧内的阶段是可能的，这也包括缺少单个的阶段，以及使用新的阶段。此外可以运行用广播发送模式(点-到-多点)的数据交换阶段。除了这种模式之外有可能在单个RMT和MT之间直接数据传输，将这不组织作为FMT工作。
除了将时域(TDMA)分配给子帧以外也有可能将频域(FDMA)或者码域(CDMA)进行分配。决定性的是中央基站将提供使用的容量分成子容量，将子容量在其一方面分配给单个的中继站(FMT)。此外将上述这些子域的管理和将这些子域的单个块分配给MTs或者RMTs。在适合的系统(例如H/2-adhoc[6])中可以附加地将每个MT变成为AP，此时与之相对的还有RMTs。
在适当的无线性能时借助于建议方法同样有可能这样进行传输容量的空间分配，将子帧结构使用在平行于中央控制网络的不同位置上。
网络保证所要求服务质量的先决条件是有目的的和有组织的分配传输容量。保持服务质量的上述单元(AP，FMT)，这些单元控制提供给它为传输单个站的容量。适当的战略原则上是已知[8]的和可以与本发明相匹配。必要的改动在于考虑组织单个子帧结构所必要的容量，如上面叙述过的。
实施例
在附图上表示了和下面详细叙述了实施例。作为本发明的例子下面分析HIPERLAN 2(H/2)系统[5]的扩展。附图表示：
附图1本发明可以使用的方案或者各个站的安排，
附图2从H/2系统已知在无线接口上的帧结构和
附图3本发明有代表性的帧结构，如同在本发明中将其作为H/2例子建议的。
在附图1上示范性地表示了如同在数据包无线网络上可能出现的状况。其中表示了在所谓的“中央模式”上工作的H/2系统。也就是说系统的单个终端是由基站(AP)控制的。此外有“直接模式”在移动终端时通过AP控制可以直接相互通信。直接模式的先决条件是，小区的所有终端可以直接接收AP的组织信息。如果人们假设，r是小区的半径，在其中单个MTs可以接收AP和也可以与AP交换信息，则在有效距离之外的RMTs或者由于无线性能没有能力与AP交换数据。
本发明分析由RMTs经过APs进行连接的解决方法。先决条件是RMT围绕着MT位于半径γf内。于是将这些MTs用作为中继站(FMT)，中继站构成为AP和RMT之间的桥梁和可以双向传送数据。在H/2系统中传送数据是由AP控制的。为此周期地发送一个帧结构，将帧结构可以分成为不同的子域。在附图2上表示了如同在H/2系统中使用的时间结构。
首先在所谓的广播频道(广播发送频道)上经过小区和所属的AP发送一般的信息。随后AP在FCCH(帧控制信道)上经过未来占据的遗留的MAC-帧发送组织信息，在H/2上的总长度恒定为2ms。在后面的ACH(确认信道)上将结果以及在后面说明的自由选择存取信道上的存取结果通知给终端。然后进行下行链接-阶段，在其中将数据从AP发送到MTs。将这些数据可以用长的纪录数据单位为54字节(LCH，长信道)或者用短的数据单位为9字节(SCH，短信道)进行发送。有可能将单个的数据单位附加组合在数据串中。在上行链接-阶段单个的移动终端有机会将其数据发送给AP。哪个时间点允许各个单个终端发送，已经在FCCH中通知了。在MAC-帧的末端有一个阶段，在其中所有的终端按照一定的规律允许在无线信道上自由存取。将这个阶段称为RACH(随机存取信道)和规定在H/2中。
在附图3上是中继运行的子帧表示的，如同在本发明中对于H/2系统定义的MAC-帧的扩展。MAC-帧是由AP定义的和在上行链接时将确定的传输容量分配给FMT，FMT可以通过用于传输自己的UL数据的子帧任意地将传输容量分配到AP以及为了传输UL/DL数据在FMT和RMTs之间将传输容量可以任意地分配。AP将这个子帧看作为FMT-上行链接-时隙，其中通过数据包适当的标志保证了在这个阶段中将中继连接的数据从FMT发送到RMT，不再作为FMT的上行链接数据由AP进行解释。在子帧中还是使用H/2的单个阶段，然而是用与子结构相匹配的形式。
在这个例子中FMT首先在F-BCH(传送-BCH，由FMT产生和被RMTs接收的一个广播发送信道，)上发送对于组织数据连接所必要的信息。然后在F-FCH(传送帧控制信道)上将继续建立子帧通知RMTs。在后面的F-ACH(传送确认信道)上在后面说明的F-RACH上成功的传输通知给RMTs。然后产生FDL-阶段(传送下行链接)，在其中FMT将数据发送给被编地址的RMTs。这可以用任意顺序的LCH-数据包(长信道，数据包为54字节)或者SCH-数据包(短信道，数据包为9字节)实现。其中也可以将数据包组合成为数据包串。在FMT的发送器/接收器转接时间之后FMT数据可以在F-UL(传送上行链接，这是RMT→FMT的连接)上被RMT接收。其中还可以出现任意顺序的LCH数据包和SCH数据包。在F-RACH阶段RMTs可以将自由选择的数据发送给FMT，这发生在本发明定义的子帧上与H/2已经确定的机理相似用于自由选择存取。最后在中继连接阶段FMT将自己的上行链接进行连接，以便将数据发送到系统的中央站。其中使用H/2的标准机理。
子帧的组织不仅可以单独地由FMT进行，而且可以由AP控制。FMT是一个无线的H/2基站。RMT是按照H/2标准定义的无线的终端(MT)。
此外有可能在FMT的F-DL-阶段同样也可以定义串联的中继连接的子帧。因此产生子帧的回归结构，其深度对应于子连接(hops)的数目。
子帧可以有和AP帧同样的或者不同的长度。如果周期地用与AP同样的节拍生成FMT子帧，当然具有相应的错位，似乎是合适的，见附图3。
文献
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Claims (15)

1.通过无线基站保证数据包交换的无线系统中的中央控制服务质量的方法，该无线系统具有控制基站(AP)、移动终端(MT)和作为中继站工作的站(FMT)，用于不经过无线与AP连接的在RMT和AP之间双向通信的站(RMT)，其中FMT经过无线不仅保持与AP而且保持与RMT的连接。
其特征为，
(a)在系统范围已知的AP的帧结构上通过FMT产生时间交错的子帧结构，将其使用在由FMT控制的从FMT到RMT的传输上和相反，其中在子帧上为了控制FMT和RMT之间的传输，将信令数据、有用数据和关于建立子帧的组织数据进行传输，以便使RMT和AP之间的通信成为可能，和
(b)子帧的结构尽可能近似于由AP产生的帧，为了AP运行设计的MT也可以用作为RMT和允许RMT和FMT之间的数据交换。
2.按照权利要求1的方法，其特征为，
子帧结构的组织只通过AP中的中央控制进行。
3.按照上述权利要求之一的方法，其特征为，
子帧结构的组织是通过中继站(FMT)的分散控制进行的。
4.按照上述权利要求之一的方法，其特征为，
子帧结构的组织一部分是通过在中央站(AP)的中央控制和一部分是通过中继站(FMT)的分散控制进行的。
5.按照上述权利要求之一的方法，其特征为，
可以将移动终端(MT)称为AP和承担一个中央站的作用(如果系统条件是可能的)，其中有相对于它的RMTs。
6.按照上述权利要求之一的方法，其特征为，
将中继功能串联是可能的，其中从FMT看来作为RMT被控制的站同时也可以是FMT以及其他的站，和在原来的子帧结构内构成为回归的其他子帧结构，其深度对应于所使用的AP和远距离的RMT串联之间的子路段(hops)的数目。
7.按照上述权利要求之一的方法，其特征为，
中央站(AP)可以各自供应多个终端(MT)和中继站(FMT)，其中每个MT可以包括一个FMT的功能。
8.按照上述权利要求之一的方法，其特征为，
FMT可以同时供应多个RMTs。
9.按照上述权利要求之一的方法，
其特征为，
在适当的系统中在时域(TDMA)上将容量分配给中继路段，但是也可以在频域(FDMA)或者码域(CDMA)上进行。
10.按照上述权利要求之一的方法，
其特征为，
可以有多个FMTs，这些可以在小区的不同区域同时用与其联合的RMTs供应，此时将子帧同时发送给小区的不同位置。
11.按照上述权利要求之一的方法，
其特征为，
AP帧和FMT子帧的长度是可以变化的和可以是不同的。
12.按照上述权利要求之一的方法，
其特征为，
单个阶段在子帧内的安排是可以定义为动态变化的，细分的和部分缺少的和附加新的阶段的。
13.按照上述权利要求之一的方法，
其特征为，
在所属的RMTs之间通过控制共同的FMTs进行直接的数据交换。
14.按照上述权利要求之一的方法，
其特征为，
在MT之间的直接数据交换是由AP和RMT控制，由所属的FMT控制，进行的。
15.按照上述权利要求之一的方法，
其特征为，
变成为有用数据传送的广播发送模式(点-到-多点)。
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