CN1735226A - 改善不连续覆盖网络中移动性的方法以及相应网元 - Google Patents

改善不连续覆盖网络中移动性的方法以及相应网元 Download PDF

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CN1735226A CN200510089126.1A CN200510089126A CN1735226A CN 1735226 A CN1735226 A CN 1735226A CN 200510089126 A CN200510089126 A CN 200510089126A CN 1735226 A CN1735226 A CN 1735226A
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吕克·布里尼奥尔
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    • H04W80/04—Network layer protocols, e.g. mobile IP [Internet Protocol]

Abstract

本发明涉及一种从内容服务器向属于不连续覆盖网络的终端提供服务的方法，所述终端从第一无线覆盖区域经非无线覆盖区域移动到第二无线覆盖区域，所述不连续覆盖网络体系结构包括接入控制器和无线接入点，每对接入控制器和无线接入点定义一个无线覆盖区域。根据本发明，该方法包括以下步骤：当所述终端在所述第二无线覆盖区域的覆盖之外时，预先从第一接入控制器向所述第二无线覆盖区域的至少一个无线接入点的高速缓冲存储器发送数据。

Description

改善不连续覆盖网络中移动性的方法以及相应网元
技术领域
本发明涉及用于改善不连续覆盖网络中的移动性的方法。
背景技术
与诸如GSM或UMTS之类的常规第二代或第三代无线接入网络不同，不连续覆盖网络是不提供连续无线覆盖的无线接入网络。此类不连续覆盖网络是由支持非常高的位速率和低功率小区的覆盖岛构成的。此类网络通常称为第四代接入网络。它们提供视频/音频流服务和大数据量的快速下载或上载。
然而，这些覆盖岛被非无线覆盖区域隔开，以至不能用通常的技术实现小区之间的普通切换。
在此类网络中，移动终端的移动性降低。在不释放连接的情况下，它们不能离开该无线覆盖区域。
IETF当前正在研究解决该问题的快速移动IP解决方案。移动IP解决方案在于，在内容服务器和接入控制器之间引入本地代理。在终端移动期间修改移动的终端的IP地址。在本地代理中一并存储移动的终端的当前IP地址及其永久IP地址。对于向该永久IP地址发送内容的内容服务器而言，该移动性是完全透明的。转换是在本地代理中进行的，接着，本地代理识别该移动的终端当前所在覆盖内的接入控制器。该解决方案使本地代理能够支持IP网络中的移动性。然而，即使增加处理速度，此种解决方案也不能充分满足向临时离开无线覆盖区域的移动的终端提供非常高速流服务的需求。
美国专利申请US2003/0235163公开了蜂窝无线通信网络中的一种切换方法，其中连接该蜂窝无线网络和因特网的路由器以抢占方式向该网络的多个小区传送数据，以便把分组延迟降到最低。
IEEE文献“Interconnection of Wireless Cells-aMulticast-based Approach”公开了微微小区网络中的一种切换方法。当移动终端在该微微小区网络的源基站注册并且错失MAC层确认应答时，源基站向该移动终端可能进入的新的基站组对该数据分组进行多播。
发明内容
本发明的特定目的在于提供能够提供不连续覆盖网络环境中的连续流服务的方法。
本发明的另一个目的在于提供支持该方法的无线接入网络实体。
利用以下方法和多播网元，可以实现上述目的以及下文描述的其它目的。
所述方法是用于从内容服务器向属于不连续覆盖网络的终端提供服务的方法，所述终端从第一无线覆盖区域经非无线覆盖区域移动到第二无线覆盖区域，所述不连续覆盖网络体系结构包括接入控制器和无线接入点，每对接入控制器和无线接入点定义一个无线覆盖区域，所述方法包括以下步骤：当所述终端在所述非无线覆盖区域内时，预先从多播网元向第一接入控制器的邻域内的至少一个第二接入控制器的高速缓冲存储器发送从所述内容服务器那里接收的数据；当所述终端在所述非无线覆盖区域内时，预先从所述第二接入控制器向所述第二无线覆盖区域的至少一个无线接入点的高速缓冲存储器发送从所述多播网元那里接收的数据。
所述多播网元是属于适合于从内容服务器向终端提供服务的不连续覆盖无线接入网络的多播网元，该终端适合于从第一无线覆盖区域经非无线覆盖区域移动到第二无线覆盖区域，所述多播网元为控制多个接入控制器的所述不连续覆盖接入网络的中心实体，所述多播网元的特征在于其包括：当所述终端在所述非无线覆盖区域内时，用于预先向控制无线覆盖区域的至少一个接入控制器的高速缓冲存储器发送从所述内容服务器前往所述终端的数据的装置。
根据本发明，该方法在于，预先填充移动的终端在不久的将来可能访问的接入控制器和/或无线接入点的高速缓冲存储器。该方法需要预先考虑该移动终端的可能目的地，从而只要该移动的终端进入该覆盖岛，就可以在适当无线覆盖岛中使用不问断流服务所需的内容。
根据本发明的方法具有以下优点，能够向属于不连续覆盖网络的移动终端提供无缝的微移动性和无缝的宏移动性。
根据本发明的方法还具有以下优点，支持连续流服务。
本发明的方法进一步包括以下步骤：在内容服务器和多播网元之间处理第一层地址，并且在多播网元和接入控制器之间处理第二层地址。
在本发明的方法中，内容服务器向终端提供的服务是流服务。
附图说明
通过结合附图一起阅读用非限制性示例给出的优选实施方式的以下说明，本发明的其它特征和优点将更加清楚，其中：
图1表示一种支持微移动性的不连续覆盖无线接入网络环境中的本发明的实现；
图2表示一种支持宏移动性的基于移动IP的不连续覆盖无线接入网络环境中的本发明的实现；以及
图3表示一种支持宏移动性的4G专用不连续覆盖无线接入网络环境中的本发明的实现。
具体实施方式
图1表示一种支持微移动性的不连续覆盖无线接入网络环境中的本发明的实现。图1说明可以实施本发明的第四代无线接入网络的网络体系结构的例子。无线接入网络包括内容服务器11、接入控制器14、无线接入点161、162以及终端17。内容服务器11以及接入控制器14和IP网络13相连，接入控制器14以及无线接入点161、162与传输网络15相连。通过一个空中接口，从无线接入点161、162可访问终端17。
每对(接入控制器、无线接入点)(14，161)和(14，162)定义无线覆盖的一个区域。在下面描述的例子中，该无线覆盖是不连续的，以至于无线覆盖(14，161)和(14，162)两个区域之间存在非无线覆盖区域。本领域的技术人员将理解，本发明同样适用于混合的连续和不连续网络。
图1A代表终端17在无线覆盖区域(14，161)中的情况。图1B代表终端17不在任何无线覆盖区域中的情况。图1C代表终端17正在进入覆盖区域(14，162)的情况。该情况说明了微分集的情况(即，利用同一接入控制器14为终端17访问的两个连续覆盖区域提供服务)。
根据本发明，接入控制器14确定终端17进一步移动时可能进入的一组无线接入点。接着，接入控制器复制从内容服务器11那里接收的数据，并将这些数据发送到属于该组无线接入点的所有无线接入点161、162。因而，如果终端17在不久的将来进入这些无线接入点中的一个接入点时，则可立即使用这些数据。
在图1A中，终端17在无线接入点161的无线覆盖内，接入控制器14向两个无线接入点161和162发送相同数据。因为终端17在无线接入点161的覆盖内，所以立即使用发送到该无线接入点的数据，而发送到无线接入点162的数据是预先发送的，以备终端17在不久的将来进入该无线接入点的覆盖内。
在图1B中，终端17不在任何无线覆盖内，接入控制器14继续向两个无线接入点161和162发送相同数据。这些数据是预先发送的，以备终端17在不久的将来进入这些无线接入点的一个无线接入点的覆盖内。不会立即使用这些数据，并且将这些数据存储在高速缓冲存储器内。
在图1C中，终端17在无线接入点162的无线覆盖内，接入控制器14向两个无线接入点161和162发送相同数据。因为终端17在无线接入点162的覆盖内，所以立即使用发送到该无线接入点162的数据，而发送到无线接入点161的数据是预先发送的，以备终端17在不久的将来进入该无线接入点的覆盖内。
必须在适当的高速缓冲存储器中存储预先发送的并且不立即使用的数据，高速缓冲存储器应足够大，以确保可以在该高速缓冲存储器中获得当终端17不在任何覆盖内的时段期间接收的全部数据。例如，通过使用接入控制器14和无线接入点161、162之间的链路上的平均数据吞吐量作为参数，或者终端17在非覆盖范围内的时段的平均持续时间作为参数，可以确定该高速缓冲存储器的大小。
当终端17在非覆盖区域内度过一段时间后进入新的覆盖区域时，本发明能够给终端17快速再次加载所需的数据。因为所需的数据已经在无线接入点161、162的高速缓冲存储器内，所以快速再次加载是可行的。本领域的技术人员将理解，应该执行适当的高速缓冲存储器管理，特别是在考虑终端17的位置的情况下。
图2表示一种支持宏移动性的基于移动IP的不连续覆盖无线接入网络环境中的本发明的实现。图2说明可以实施本发明的第四代无线接入网络的网络配置的例子。无线接入网络包括内容服务器11，接入控制器141、142，无线接入点161、162、163和164。内容服务器11以及接入控制器141、142和IP网络13相连，由于本地代理(HA)12和外部代理(FA)各自与一个接入控制器相连，所以IP网络13支持移动IP功能。该HA与内容服务器11提供的服务相关联，并且为内容服务器11所见的终端提供唯一IP地址。该FA适合于负责该终端的移动性，其实现方法是，向其寄存器受终端17当前所在的那个接入控制器141、142控制的HA中的数据表发送更新信息。因此，可以转换内容服务器11使用的唯一IP地址和本地IP地址，并且把前往终端17的数据路由到适当的接入控制器141、142。
接入控制器141、142以及无线接入点161，...，164与传输网络15相连。通过一个空中接口，从无线接入点161，...，164可访问终端17。
每对接入控制器，无线接入点(141，161)、(141，162)、(142，163)和(142，164)定义无线覆盖的一个区域。在下面描述的例子中，该无线覆盖是不连续的，使得无线覆盖的两个区域之间仍然存在非无线覆盖区域。本领域的技术人员将理解，本发明同样适用于混合的连续和不连续网络。
图2A代表终端17在覆盖区域(141，162)的无线覆盖中的情况。图2B代表终端17移动到新覆盖区域(142，163)中的情况。该情况说明宏分集情况(即，利用不同接入控制器141、142为终端17访问的连续覆盖区域提供服务)。
根据本发明，提供服务的接入控制器141确定终端17进一步移动时可能控制该终端的一组接入控制器。
提供服务的接入控制器141复制这些数据，并将这些数据预先发送到属于该组接入控制器的所有接入控制器142。接着，接入控制器142将这些数据转发到无线接入点163，以便如果终端17在不久的将来进入该无线接入点中的一个接入点，就可立即使用这些数据。
在图2A中，终端17在该对(接入控制器141，无线接入点162)的无线覆盖内，接入控制器141向两个无线接入点161和162发送相同数据(微分集)。另外，接入控制器141向接入控制器142发送相同数据(宏分集)，接着，接入控制器142将这些数据转发到无线接入点163。发送到无线接入点163的数据是预先发送的，以备终端17在不久的将来进入该无线接入点的覆盖内。
本地代理负责检测提供服务的接入控制器的变化，并触发预先机制的发送的变更。
在图2B中，本地代理已经检测到提供服务的接入控制器已经从141变更为142，因为终端17已经移动到接入控制器142控制的无线接入点163的无线覆盖内。通知接入控制器142，应该由它控制“预先发送”机制。因此，它确定应该预先向其发送所复制的数据的一组接入控制器141。
必须在接入控制器141、142中的适当的高速缓冲存储器中存储预先发送的并且不立即使用的数据，高速缓冲存储器应足够大，以确保可以在该存储器中获得当终端17不在任何覆盖内的时段期间接收的全部数据。例如，通过使用接入控制器141、142和无线接入点161、162之间的链路上的平均数据吞吐量作为参数，以及终端17不在覆盖范围内的时段的平均持续时间作为参数，可以确定该高速缓冲存储器的大小。
在本发明的优选实施方式中，在无线接入网络中以非集中方式存储网络拓扑，从而各个接入控制器知道其相关联的无线接入点以及这些无线接入点的位置。因而，它可以确定必须预先向其发送数据的相邻无线接入点(微分集)。在宏分集的情况中，接入控制器应该了解其相邻接入控制器的标识，以便知道它必须向哪个接入控制器发送复制的数据。
图3表示一种支持宏移动性的4G专用不连续覆盖无线接入网络环境中的本发明的实现。图3代表与图2相同的无线接入网络体系结构。其区别在于，本实施方式不依赖移动IP功能性，而是依赖包括多播网元12的4G专用解决方案，其中多播网元12取代本地代理和外部代理实体。利用多播网元12控制“预先发送”功能性，该网元确定其必须向哪个接入控制器141、142发送来自内容服务器11的复制数据。
本实施方式具有以下优点，多播网元是控制宏分集的无线接入网络中的中心网元。因而，可以降低接入控制器141、142的复杂性。然而，正如连同图2一起描述的移动I P实施方式那样，微分集仍然受接入控制器141、142的控制。
移动位置信息来自无线接入点。为提高性能，在小区中定义两个区域：
可以进行数据传送的区域；
可以检测到存在的更大区域。
向必须进行预先发送的高层设备(集中或非集中体系结构)提供该信息。

Claims (4)

1.用于从内容服务器向属于不连续覆盖网络的终端提供服务的方法，所述终端从第一无线覆盖区域经非无线覆盖区域移动到第二无线覆盖区域，所述不连续覆盖网络体系结构包括接入控制器和无线接入点，每对接入控制器和无线接入点定义一个无线覆盖区域，所述方法包括以下步骤：
当所述终端在所述非无线覆盖区域内时，预先从多播网元向第一接入控制器的邻域内的至少一个第二接入控制器的高速缓冲存储器发送从所述内容服务器那里接收的数据；
当所述终端在所述非无线覆盖区域内时，预先从所述第二接入控制器向所述第二无线覆盖区域的至少一个无线接入点的高速缓冲存储器发送从所述多播网元那里接收的数据。
2.根据权利要求1的方法，进一步包括以下步骤：在所述内容服务器和所述多播网元之间处理第一层地址，并且在所述多播网元和所述接入控制器之间处理第二层地址。
3.根据权利要求1的方法，其中所述内容服务器向所述终端提供的服务是流服务。
4.属于适合于从内容服务器向终端提供服务的不连续覆盖无线接入网络的多播网元，该终端适合于从第一无线覆盖区域经非无线覆盖区域移动到第二无线覆盖区域，所述多播网元为控制多个接入控制器的所述不连续覆盖接入网络的中心实体，所述多播网元的特征在于其包括：
用于当所述终端在所述非无线覆盖区域内时、预先向控制无线覆盖区域的至少一个接入控制器的高速缓冲存储器发送从所述内容服务器前往所述终端的数据的装置。
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