CN1996951A - 用于映射用户业务的无线通信网络、空中接口和方法 - Google Patents

用于映射用户业务的无线通信网络、空中接口和方法 Download PDF

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Abstract

根据IEEE802.16标准的空中接口(1)的特征在于，在会聚子层(3)中提供用于将在所述空中接口(1)处以分组形式接收的用户业务映射到预定义连接的分组分类规则，该分组分类规则包括具有用户定义值的通用分类规则，其中用户定义值包含所述分组中不可用的信息，所述值在所述会聚子层(3)处从空中接口(1)的较高层(2)接收或者从所述会聚子层(3)传送到空中接口(1)的较高层(2)。会聚子层(3)优选地布置成处理该用户定义信息，用于结合包含在分组中的信息来明确地识别预定义连接。

Description

用于映射用户业务的无线通信网络、空中接口和方法
相关申请的交叉引用
本发明基于在先申请EP06290046.9，据此将其通过参考引入。
技术领域
本发明涉及根据IEEE802.16标准的空中接口，所述空中接口包括至少一个较高层和会聚子层，该会聚子层布置成将根据预定协议而在所述空中接口上接收的分组形式的用户业务映射到所述空中接口上的预定连接，其中所述会聚子层可操作地设置有分组分类规则，用于执行将所述分组映射到预定连接。本发明还涉及用于将根据预定协议而在根据IEEE802.16标准的空中接口上接收的分组形式的用户业务映射到所述空中接口上的预定连接的方法，所述方法包括以下步骤：
-将所述分组转发到会聚子层，以及
-在所述会聚子层处应用分组分类规则，用于将所述分组映射到预定连接，
其中所述分组分类规则包括具有特定值的通用分类规则。
背景技术
IEEE802.16标准定义了用于无线城域网(MAN)的无线空中接口规范。这种无线城域网通过与中央无线基站(BS)进行通信的外部天线向固定用户设备(订户站)或移动站(MS)提供网络接入。所有这些站共同具有图1所示空中接口1的数据/控制平面的参考模型。
根据该标准，提供分级分层，使物理层5作为最低层，其中规定用于给定频率范围的无线传输的细节，例如对于10GHz到66GHz的范围，单一载波调制的使用、下行链路中的时分复用(TDM)以及上行链路中的时分多址(TDMA)。在物理层之上，提供媒体接入控制层(MAC)，其包括三个子层，即MAC公共部分子层(CPS)4、会聚子层3和安全子层(未示出)。在MAC CPS4和物理层5之间，提供服务接入点(SAP)6c，用于在这两个层之间传送数据、PHY控制和统计数字。
MAC CPS4提供系统接入、带宽分配、连接建立和连接维护的核心MAC功能性。MAC CPS4经由对应的SAP 6b而与服务专用的会聚子层3交换数据，该会聚子层3本身包括另外的服务接入点6a，用于与空中接口1的较高层2的信息交换。会聚子层3的类型依赖于较高层2中提供的服务。由于空中接口1是定向连接的，所以当在较高层2中使用分组服务时，会聚子层3必须执行通过使用分类功能来根据特定用户协议栈(例如，IPv4、IPv6、以太网或虚拟局域网(VLAN))将用户业务映射到特定连接。
因此执行CS3除其他之外还需要定义分组分类规则，该分组分类规则将用于把分组映射到特定连接。对于每个支持的用户协议栈，IEEE802.16标准定义了具有其关联的分组分类规则的会聚子层：例如，IPv4会聚子层将在802.16之上传输完全原始的IPv4分组(IP：“网际互联协议”的简写)。在这种情况下，可用的分类规则为：源IP地址、目的地IP地址、协议类型、源端口号和目的地端口号。
由该会聚子层引起的问题在于，这些分类规则仅包括在通过上层2传递的分组中可用的字段，由此使得不可能使用带外信息。这已经被证明是，当试图支持在未绑定的网络接入提供商(NAP)下的单一订户站背后的多个主机时，对WIMAX论坛(组织其成员来促进IEEE802.16标准的工业联盟)环境的一种限制。更具体来说，该问题是由不同网络服务提供商(NSP)私有分配的IP地址的冲突所引起的。
描述以上问题的场景如下：如果两个不同用户属于不同网络服务提供商，则这两个不同用户可能具有相同(私有)的IP地址。如果这两个用户经由同一订户站接入网络，则会聚子层不能够区分它们，并因此破坏所有用户有关的功能性，诸如授权、服务质量(QoS)、计费等。
当前提出的在WIMAX论坛的环境中的解决方案为：
-基于802.16通过以太网传输IP：该解决方案需要包括以太网协议作为体系结构的一部分。这使得无法具有一种单纯的IP解决方案。此外，与以太网一样，还需要基于802.16通过ATM支持IP。此外，该解决方案需要在单一订户站和基站二者中都实现以太网层，并且由于附加以太网报头而增加了分组开销。此外，在802.16之上传输以太网(即802.3)不提供任何附加值。
-实现网络地址和端口转换(NAPT)：在网络连接的公众(community)中普遍认为，基于NAPT的解决方案呈现众多的不便，这可以归结为这样的事实：端到端模型被破坏。
应注意到，在基于第三代合作伙伴项目(3GPP)或3GPP2(通过无线接入网络共享来处理移动网络的演变)的蜂窝网络中，以上问题并没有出现，因为：
-无线接入网络共享并不是常见部署场景，
-用户业务从订户站隧道传送到服务GPRS支持节点(SGSN)。也就是说，移动核心节点负责在其地理服务区内从移动站传送数据分组以及将数据分组传送到移动站，以及
-并不覆盖涉及同一订户站背后的多个用户的场景。
此外，特别是在固定网络(诸如DSL)中，该问题通过设计来解决，因为网络体系结构已经基于VLAN技术在源(用户)处为服务提供商提供了隔离。
其他公知的无线宽带技术，WIFI，没有定义端到端网络体系结构，而是定义了热点方法，因而没有揭示以上定义的情形。
最后，802.16 WIMAX论坛和技术仍处于定义该体系结构的进程中，并且尽管为了解决这个问题，已经提出了其他解决方案，诸如基于802.16在以太网上传输IP以及在订户站中实现NAPT，但二者都具有上述不利的特征。
从下列现有技术文献进一步已知以上定义的类型的方法：Wang等人的“A Generic Packet Convergence Sublayer(GPCS)forSupporting Multiple Protocols over 802.16 Air Interface”，http://www.ieee802.org/16/netman/cotrib/C80216g-05025r4.pdf。所述文献公开了一种基于802.16空中接口用于支持多协议的通用分组会聚子层(GPCS)。该GPCS提供通用分组会聚层和分组分类功能性，即，其参与将上层分组映射到适当的802.16连接。为此，在GPCS“之上”执行上层分组解析，以向GPCS SAP(服务接入点)提供针对所谓的参数化分类的标准化参数。所述文献提供一组参数的定义作为上层分组解析的结果，除了分组数据之外，从分组中提取这些参数并且然后将其传递到GPCS。该方法也存在固有的不利之处：仅可以使(固有地)包括在数据分组内的信息对于GPCS可用。
发明内容
本发明的第一目的在于，提供一种用于基于IEEE802.16标准在空中接口中映射用户业务的方法，其允许使用带外信息。
本发明的第二目的在于，提供一种根据IEEE802.16标准的空中接口，其设计为使得可以实现对带外信息的使用，并且具体而言，如果具有同一(私有)IP地址并属于不同网络服务提供商的两个或多个用户经由同一订户站接入网络，则会聚子层能够对它们进行区分。
根据本发明能够实现上述目的。
也就是说，根据本发明的第一方面，提供上述种类的方法，其中所述特定值是包含所述分组中不可用的信息的用户定义值，所述用户定义值被从用户转送到空中接口的较高层，在所述会聚子层处从所述较高层接收，并从所述会聚子层传送到所述较高层。
此外，根据第二方面，本发明提供上述种类的空中接口，其中所述特定值为从用户接收的且包括所述分组中不可用的用户定义信息的用户定义值，并且其中所述空中接口还包括用于在较高层和所述会聚子层之间交换所述用户定义值的装置。优选地，该空中接口为无线通信网络的基站、订户站或移动站的一部分。
因此，本发明的基本思想在于允许通用“用户定义的”分组分类规则。连同媒体接入控制协议数据单元一起，可以从较高层接收包含在用户定义值中的用户定义信息或将包含在用户定义值中的用户定义信息传送到较高层。这是允许针对不同目的而使用在用户定义字段中提供的带外信息的通用机制，例如，用于提供多主机支持，从而与用户协议栈无关地向服务提供商提供会聚子层中的标识，如以下所示。这种通用的用户定义的分类规则还可以作为工具箱用于当今无法预期的未来需求。
在该方法的优选变体和该空中接口的对应实施例中，用户定义值包含用于结合包含在所述分组中的信息来明确地识别所述预定义连接的信息，并且会聚子层布置成处理所述用户定义信息，用于结合包含在所述分组中的信息来明确地识别预定义连接。在该情况下，将用户定义值选择为传送该分组的特定用户所特有的，从而通过使用包含在用户定义字段中的附加信息，可以解决同一IP地址与不同用户关联的问题。
优选地，所述分组的预定义协议为网际互联协议。IEEE802.16标准可与各种类型的分组相兼容，但优选IP分组。应注意的是，每个分组类型与对应的CS层类型相关联，如已经在上面所述的那样。
进一步优选地，将借助于用户定义的信息识别的预定义连接与服务提供商相关联。服务提供商的特殊情况是互联网服务提供商，其服务接入到互联网。服务提供商的其他情况是应用服务提供商或存储服务提供商。
进一步优选的是，通过内部接口，与媒体接入控制分组数据单元一起，将用户定义值与较高层进行交换，其中该内部接口的设计依赖于实现方式的选择。
进一步优选的是，通过向所述分组分类规则添加下列类型长度值的规范来实现所述用户定义的分类规则：
类型：[145/146].cst.3.X，其中根据IEEE802.16标准
X表示新标识符，
3表示分组分类规则，
cst表示任何类型的会聚子层，
[145/146]表示上行链路/下行链路(UP/DN)服务流，以及长度待定义。
用于映射用户业务的方法和根据本方法工作的空中接口公开了包括以下主要优点：
1.没有产生开销，这允许更好地使用无线资源并实现较高的吞吐量；
2.第2层的不明朗的体系结构(单纯的网际互联协议)；
3.由于较便宜的网络单元(基站、网关)而引起的基本建设费用的减少，因为使所需的协议栈得到了最小化(没有隧道传送)，以及
4.操作费用的减少，因为不需要操作附加的隧道传送协议。
很明显，根据本发明的方法和系统意味着对IEEE802.16标准的更新，这将对互操作性产生影响。
从以下参考附图仅通过示例的方式给出的优选实施例的描述，可以得出本发明的进一步的优点和特征。上述以及下述特征可以根据本发明单独地或结合地使用。所提及的实施例不应理解为穷尽的列举，而应理解为关于本发明基本概念的示例。
附图说明
图1是说明基于IEEE802.16标准的空中接口的示意图。
具体实施方式
以下将参考图1描述用于将以IP分组形式接收的用户业务映射到连接的方法，其中图1以功能框示意性地说明了根据IEEE802.16标准的空中接口的构造示例，这在背景技术部分中已进行了详细描述。
在第一步骤中，将IP分组经由服务接入点6a从空中接口1的较高层2转发到会聚子层3。会聚子层3应用分组分类规则，用于将这些IP分组映射到连接。作为连接，可以使用一个或多个固定或移动的发射机/接收机站以及/或者使用也可以具有其他发射机/接收机单元的订户站。在IP分组的情况中，会聚子层CS3上可用的分类规则为：源IP地址、目的地IP地址、协议类型、源端口号和目的地端口号。
如已在背景技术部分中描述的，实际通过IEEE802.16标准化的分组分类规则的问题在于，这些分类规则仅包括在通过上层2传递的分组中可用的字段，由此不可能使用带外信息。当在单一订户站背后的多个主机将由未绑定网络接入提供商提供支持时，如果例如两个用户具有同一IP地址并且属于不同网络服务提供商，则私有分配的IP地址会产生冲突。这将导致将两个分组都映射到同一连接，从而破坏所有用户有关的功能性(授权、QoS、计费......)。
鉴于以上，在会聚子层3中向空中接口提供其他分组分类规则，即，包括用户定义字段UDF的通用分类规则，该用户定义字段UDF具有在PDU中不可用的用户定义信息，其将从会聚子层CS3向较高层2传送或者在会聚子层CS3处从较高层2接收。会聚子层3布置成通过例如将通用分类规则与根据该标准的分类规则相结合，来处理UDF，用于结合包含在分组中的IP信息来明确地识别特定连接。
为了在CS中实现用户定义的分类规则，应根据802.16术语添加以下类型长度值TLF的规范：
类型：[145/146].cst.3.X，其中根据IEEE802.16标准
X表示新标识符，
3表示分组分类规则，
cst表示任何类型的会聚子层，
[145/146]表示上行链路/下行链路(UP/DN)服务流，以及
长度待定义。
需要指出的是，UDF是将由较高层经由服务接入点6a而与MACPDU一起进行传递的值，以允许基于在分组中不可用的信息进行分类。用户定义值从用户传送到较高层以及从较高层传送回用户。
当然，向在IEEE802.16标准中定义的分类规则添加通用分类规则意味着该标准的更新。然而，利用UDF实现分类规则提供了以下优点：
-可以支持在未绑定网络接入提供商中单一订户站SS背后的多个主机；
-避免了会聚子层不能够在经由同一订户站访问无线网络的多个用户之间进行区分的问题；
-没有允许更好地使用无线资源和更高吞吐量所需的开销；
-第2层的不明朗(agnostic)的体系结构(单纯的IP)；
-由于较便宜的网络元件(基站、网关)而引起的基本建设费用的减少，因为使所需的协议栈得到了最小化(没有隧道传送)，以及
-操作费用的减少，因为不需要操作附加的隧道传送协议。

Claims (11)

1.一种用于将在根据IEEE 802.16标准的空中接口上根据预定义协议以分组形式从用户接收的用户业务映射到所述空中接口上预定义连接的方法，所述方法包括以下步骤：
-将所述分组转发到会聚子层，
-在所述会聚子层处应用分组分类规则，用于将所述分组映射到所述预定义连接，
其中所述分组分类规则包括具有特定值的通用分类规则，
其中所述特定值是包含所述分组中不可用的信息的用户定义值，所述用户定义值被从所述用户传送到所述空中接口的较高层，在所述会聚子层处从所述较高层接收，并从所述会聚子层传送到所述较高层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述用户定义值包含如下信息，该信息用于结合包含在所述分组中的信息来明确地识别所述预定义连接。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述分组的所述预定义协议是网际互联协议。
4.根据权利要求1所述的方法，其中与媒体接入控制协议数据单元MAC PDU一起，将所述用户定义值与所述较高层进行交换。
5.根据权利要求1所述的方法，其中为了实现所述通用分类规则，向所述分组分类规则添加以下类型长度值TLV的规范：
类型：[145/146].cst.3.X，其中根据IEEE 802.16标准
X表示新标识符，
3表示分组分类规则，
cst表示任何类型的会聚子层，
[145/146]表示上行链路/下行链路UP/DN服务流。
6.一种根据IEEE 802.16标准的空中接口，所述空中接口包括至少一个较高层和会聚子层，布置成用于将在所述空中接口上根据预定义协议以分组形式接收的用户业务映射到所述空中接口上的预定义连接，其中所述会聚子层可操作地具有用于执行所述将所述分组映射到所述预定义连接的分组分类规则，所述分组分类规则包括具有特定值的通用分类规则，
其中所述特定值是用户定义值，该用户定义值从用户接收并包括所述分组中不可用的用户定义信息，并且其中所述空中接口还包括用于在所述较高层和所述会聚子层之间交换所述用户定义值的装置。
7.根据权利要求6所述的空中接口，其中所述会聚子层布置成处理所述用户定义信息，用于结合包含在所述分组中的信息来明确地识别所述预定义连接。
8.根据权利要求6所述的空中接口，其中所述分组的所述预定义协议是网际互联协议。
9.根据权利要求6所述的空中接口，其中所述会聚子层将所述用户定义值与媒体接入控制协议数据单元MAC PDU一起，与所述较高层进行交换。
10.根据权利要求6所述的空中接口，其中为了实现所述用户定义的分类规则，向所述会聚子层(3)的所述分组分类规则添加以下类型长度值TLV的规范：
类型：[145/146].cst.3.X，其中根据IEEE 802.16标准
X表示新标识符，
3表示分组分类规则，
cst表示任何类型的会聚子层，
[145/146]表示上行链路/下行链路UP/DN服务流。
11.一种无线通信网络，包括至少一个如权利要求6所限定的空中接口。
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