DE112008002021B4 - Komprimierte Nachrichtenkopf-Struktur bei der Medienzugriffssteuerung (MAC-Medium Access Control) für die Reduktion des MAC-Gemeinaufwandes bei mobilen Systemen mit Worldwide Interoperability for Microwaves Access (WiMAX) - Google Patents

Komprimierte Nachrichtenkopf-Struktur bei der Medienzugriffssteuerung (MAC-Medium Access Control) für die Reduktion des MAC-Gemeinaufwandes bei mobilen Systemen mit Worldwide Interoperability for Microwaves Access (WiMAX) Download PDF

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Abstract

Paketdatenstruktur, die auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, um den Gemeinaufwand bei der Mediumzugriffssteuerung (MAC – Medium Access Control) zu verringern, wobei die Paketdatenstruktur aufweist: eine komprimierte Nachrichtenkopfstruktur für die Medienzugriffssteuerung (MAC), die ein Feld für einen Kompaktverbindungs-Identifizierer (CCID – Compact Connection Identifier) aufweist, wobei das CCID-Feld einen CCID-Wert mit m Bit zum Identifizieren einer Verbindung umfasst, die eine unidirektionale logische Verbindung zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station entweder in Vorwärtsverbindungsrichtung oder in Rückwärtsverbindungsrichtung aufweist, wobei der CCID-Wert mit m Bit eine geringere Anzahl von Bits hat als ein Verbindungsidentifizierer (CID – Connection Identifier) für einen allgemeinen MAC-Nachrichtenkopf (GMH – Generic MAC Header) oder einen Bandbreitenanfrage(BW-REQ – Bandwidth Request)-Nachrichtenkopf und der CCID-Wert mit m Bit einen LSB(Least Significant Bit)-Teil eines CID aufweist, wobei die Verwendung der komprimierten MAC-Nachrichtenkopfstruktur vor Einrichten einer Verbindung zwischen der Basisstation und der mobilen Station unter Verwendung eines Typlängenwerts (TLV-Type Length Value) signalisiert wird, der in einer oder mehreren DSA(Dynamic Service Flow Addition)-Nachrichten enthalten ist, und wobei die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur zur Verwendung ausschließlich in einer oder mehreren Permutationszonen bestimmt ist.

Description

  • HINTERGRUND
  • Der mobile Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) ist eine drahtlose Breitband-Technologie für feste und mobile Breitband-Netzwerke, um Breitband-Datendienste zu ermöglichen, einschließlich Daten, Streaming Video und Sprache. Mobile WiMAX-Systeme können entsprechend Standards, so wie dem Standard des Institute for Electronic and Electrical Engineers (IEEE) 802.16e-2005, „Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems (Funkschnittstelle für feste und mobile Systeme mit drahtlosem Breitband-Zugriff)” (Februar 2005) und dem sich entwickelnden Standard IEEE 802.16m „Advanced Air Interface (Hochentwickelte Funkschnittstelle)” arbeiten.
  • Die Mediumzuggriffssteuerung (MAC – Medium Access Control) des IEEE 802.16e-2005 ist ursprünglich ein Erbe des Standard Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS). Für IEEE 802.16e.2005 und den mobilen WiMAX umfasst jede MAC-Protokolldateneinheit (PDU – Protocol Data Unit) einen allgemeinen MAC-Nachrichtenkopf, gefolgt von einem Nutzdatenfeld einer Dienstedateneinheit (SDU – Service Data Unit) und einer zyklischen Redundanzprüfung (CRC – Cycling Redundancy Check). Die CRC besteht aus 4 Oktetten und basiert auf IEEE 802.3 und wird für die gesamte MAC PDU, einschließlich dem MAC-Nachrichtenkopf und den Nutzdaten, berechnet.
  • Der generische MAC-Nachrichtenkopf (GMH – Generic MAC Header) und der Nachrichtenkopf für die Bandbreitenanfrage (BW-REQ – Bandwidth Request) sind zwei Typen von MAC-Nachrichtenköpfen. Wie es in dem IEEE 802.16e-2005 definiert ist, ist die Größe des GMH 6 Oktette: Nachrichtenkopf-Typ (HT – Header Type) (1 Bit), Verschlüsselungssteuerung (EC – Encryption Control) (1 Bit), Nutzlasttyp (6 Bit), Reserviert (Rsv) (1 Bit), CRC-Indikator (CI) (1 Bit), Verschlüsselungssequenz (EKS – Encryption Key Sequence) (2 Bit), Rsv (1 Bit), höchstwertige Bits der Nutzlast-Länge (LEN MSB – Length Most Significant Bits) (3 Bit), niedrigstwertige Bits der Nutzlast-Länge (LEN MSB – Length Least Siginificant Bits) (8 Bit), höchstwertige Bits des Verbindungsidentifzierers (CID MSB – Connection Identifier Most Significant Bits) (8 Bit), niedrigstwertige Bits des Verbindungsidentifzierers (CID LSB – Connection Identifier Least Significant Bits) (8 Bit) und Nachrichtenkopf-Prüfsequenz (HCS – Header Check Sequence) (8 Bit). The Größe des Nachrichtenkopfes für die BW-REQ beträgt ebenfalls 6 Oktette: HT (1 Bit), EC (1 Bit), Typ der Bandbreitenanfrage (3 Bit), höchstwertige Bits der Bandbreitenanfrage (BR MSB – Bandwidth Request Most Significant Bits) (11 Bit), niedristwertige Bits der Bandbreitenanfrage (BR LSB – Bandwidth Request Least Significant Bits) (8 Bit), CID MSB (8 Bit), CID LSB (8 Bit) und HCS (8 Bit).
  • Die Größe des MAC-Nachrichtenkopfes ist ein wesentlicher Gemeinaufwand für bestimmte Anwendungen, so wie Voice over Internet Protocol (VoIP) und interaktives Spielen, die beide empfindlich auf Verzögerungen sind und typischerweise häufige, kleine Nutzlasten bzw. wenige Nutzdaten umfassen. Abhängig von dem Typ der Sprachen-Codierung-Decodierung, die verwendet wird, so wie die Codierung/Decodierung mit adaptiv mehreren Raten (AMR – Adaptive Multi Rate) als ein Beispiel, beträgt die Größe von VoIP-Nutzlasten nach dem Echtzeit-Transportprotokoll (RTP – Real Time Transport Protocol) typischerweise weniger als 4 Oktette (z. B. für ITU-T G.729 20 Oktette). Daher kann ein VoIP-Paket, das in einer MAC PDU verkapselt ist, aufgrund der Größe des MAC-Nachrichtenkopfes und der nachlaufenden CRC zwischen 25% bis 50% Gemeinanteil haben. Weiterhin werden bei VoIP- und interaktiven Spieleanwendungen die meisten Felder in dem herkömmlichen MAC-Nachrichtenkopf üblicherweise nicht in vollem Ausmaß genutzt.
  • Der Standard IEEE 802.16e-2005 ist für Datenanwendungen und mit maximaler Flexibilität gestaltet worden. Nichtsdestotrotz fordert die steigende Nachfrage von Mobilbedienern nach erhöhter VoIP-Kapazität und das Auftreten neuer Anwendungen, so wie dem interaktiven Spielen, Techniken zur Verringerung des MAC-Gemeinaufwandes und effizientere Alternativen für den herkömmlichen MAC-Nachrichtenkopf.
  • Die EP 1 610 522 A1 offenbart eine Paketdatenstruktur, die auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, um den Gemeinaufwand bei der Mediumzugriffssteuerung (MAC – Medium Access Control) zu verringern, wobei die Paketdatenstruktur aufweist: eine komprimierte Nachrichtenkopfstruktur für die Medienzugriffssteuerung (MAC), die ein Feld für einen Kompaktverbindungs-Identifizierer (CCID – Compact Connection Identifier) aufweist, wobei das CCID-Feld einen CCID-Wert mit m Bit zum Identifizieren einer Verbindung umfasst, die eine unidirektionale logische Verbindung zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station entweder in Vorwärtsverbindungsrichtung oder in Rückwärtsverbindungsrichtung aufweist, wobei der CCID-Wert mit m Bit eine geringere Anzahl von Bits hat als ein Verbindungsidentifizierer (CID – Connection Identifier) für einen allgemeinen MAC-Nachrichtenkopf (GMH – Generic MAC Header) oder einen Bandbreitenanfrage(BW-REQ – Bandwidth Request)-Nachrichtenkopf und der CCID-Wert mit m Bit einen LSB(Least Significant Bit)-Teil eines CID aufweist.
  • Die WO 2005/088 871 A1 offenbart die Reduzierung des CID bei einer Verbindung zwischen Basisstation und mobilem Terminal, wobei die Bitzahl unter anderem 10 Bit beträgt. Zudem wird die Verwendung in IEE 802.16 für UL und DL genannt.
  • Aus Format of R-MAP within RS-Zone. 26.4.2007, IEEE [online] ergibt sich ergänzend zum Standard 801.16 die Verwendung einer reduzierten CID mit 8 Bits.
  • Aus der WO 2007/053 950 A1 ergibt sich die Verwendung einer Payloadlänge von 8 Oktetten für MAC-BDU.
  • Schließlich offenbart die WO 2006/070 992 A1 ein Verfahren zur Steuerung der Datenübertragung für Multimedia- und Broadcasting-Dienste in einem Breitband-Funkzugangssystem.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gemeinaufwand des MAC-Nachrichtenkopfes für Anwendungen mit kleiner Nutzlast, so wie VOIP- und interaktiven Spieleanwendungen, zu verringern und somit die Kapazität solcher Anwendungen zu erhöhen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Paketdatenstruktur gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11, ein System gemäß Anspruch 14, ein Verfahren gemäß Anspruch 15 und einen Herstellungsgegenstand gemäß Anspruch 20.
  • Die jeweiligen Unteransprüche betreffen jeweilige vorteilhafte Weiterbildungen derselben.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 veranschaulicht eine Paketdatenstruktur, die eine komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen aufweist.
  • 2A–C veranschaulichen die Wertauswahl für einen kompakten Verbindungsidentifzierer (CCID – Compact Connection Identifier) gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • 3 veranschaulicht ein mobiles WiMAX-System gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • 4 veranschaulicht einen logischen Strom für eine Verringerung des Gemeinaufwands bei einem MAC-Nachrichtenkopf gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • 5 veranschaulicht einen Herstellungsgegenstand, der Logik zum Verringern des Gemeinaufwands bei einem MAC-Nachrichtenkopf gemäß verschiedenen Ausführungsformen speichert.
  • GENAUE BESCHREIBUNG
  • Verschiedene Ausführungsformen sind auf eine Paketdatenstruktur gerichtet, die eine komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur aufweist, welche in der Lage ist, den Gemeinaufwand des MAC-Nachrichtenkopfes für Anwendungen mit kleiner Nutzlast, so wie VoIP- und interaktiven Spieleanwendungen, wesentlich zu verringern und somit die Kapazität solcher Anwendungen zu erhöhen. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Paketdatenstruktur bei mobilen WiMAX-Systemen verwendet werden, die so ausgelegt sind, dass sie gemäß dem Standard IEEE 802.16e-2005 und/oder dem sich entwickelnden Standard IEEE 802.16m arbeiten.
  • Es kann verstanden werden, dass, während zum Zwecke der Veranschaulichung beispielhafte Ausführungsformen in dem Zusammenhang mit mobilen WiMAX-Systemen oder den Standards IEEE 802.16e-2005 und IEEE 802.16m beschrieben werden können, die Aspekte und Vorteile, die hierin beschrieben sind, anwendbar sein können, um andere drahtlose Kommunikationssysteme und Standards gemäß den beschriebenen Ausführungsformen zu verbessern. Zum Beispiel können einige Ausführungsformen mit Geräten und/oder Netzwerken kompatibel sein, die entsprechend den vorhandenen Standards IEEE 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11e, 802.11g, 802.11h, 802.11i, 802.11n, 802.16, 802.16d, 802.16e ebenso wie mit zukünftigen Versionen, Ableitungen oder Entwicklungen der obigen Standards arbeiten.
  • 1 veranschaulicht eine Ausführungsform einer Paketdatenstruktur 100. Wie gezeigt kann die Paketdatenstruktur 200 eine komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 aufweisen. Bei verschiedenen Implementierungen kann die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 so angeordnet sein, dass die Inhalte vereinfacht und/oder Redundanzen für Anwendungen mit kleinen Paketen, so wie VoIP und interaktives Spielen, beseitigt werden. Die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 kann ein Feld 104 für einen kompakten Verbindungsidentifzierer (CCID), ein Feld 106 für die Paketlänge, ein Feld 108 für die Verschlüsselungssteuerung (EC), ein Feld 110 für den CRC-Indikator (CI) und ein Feld 112 für die Nachrichtenkopfprüfsequenz (HCS) aufweisen. Die Paketdatenstruktur 100 kann auch ein Feld 114 für die Nutzlast mit Benutzerdaten und ein Feld 116 für die Frame-Prüfsequenz (FCS – Frame Check Sequence) aufweisen.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das CCID-Feld 104 so ausgelegt sein, dass es einen CCID-Wert mit m Bit zum Identifizieren einer Transport- oder Verwaltungsverbindung zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station umfasst. Wenn sie eingerichtet ist, kann eine Kopplungsstruktur eine unidirektionale logische Verbindung zwischen der Basisstation und der mobilen Station entweder in der Richtung der Verbindung vorwärts (DL – Downlink) oder in der Richtung der Verbindung rückwärts (UL – Uplink) aufweisen. Bei verschiedenen Implementierungen können DL- und UL-Kopplungsstrukturen zum Beispiel Transportkopplungsstrukturen für das Senden von Benutzerdaten-Verkehrsströmen und Verwaltungskopplungsstrukturen für die Übertragung von MAC-Steuer- und/oder Signalgebungsdaten aufweisen.
  • Jeder CCID-Wert mit m Bit kann als zeitlich eindeutige Adresse für Daten- und/oder MAC-Verwaltungssendungen über eine Funkschnittstelle für einen bestimmten Benutzer dienen. Der CCID-Wert mit m Bit kann eine geringere Anzahl von Bits haben als ein herkömmlicher Verbindungsidentifzierer (CID) für einen GMH oder einen Nachrichtenkopf mit BW-REQ. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann der CCID-Wert mit m Bit 4 Bit aufweisen (z. B. m = 4). Es kann jedoch verstanden werden, dass die anderen Werte von m ebenfalls verwendet werden können, um die Größe des Gemeinaufwands des MAC-Nachrichtenkopfes zu verringern, vorausgesetzt, dass der CCID-Wert eine geringere Anzahl von Bits, verglichen mit einem IC mit vollen 16 Bit für einen GMH-Nachrichtenkopf oder einem Nachrichtenkopf mit BW-REQ, umfasst (z. B. m << 16). Es wird angemerkt, dass der CCID-Wert mit m Bit entweder in der DL- oder in der UL-Richtung verwendet werden kann und verwendet werden kann, um CIDs für die Transportverbindung ebenso wie (z. B. grundlegende, primäre und sekundäre) CIDs für die Verwaltungsverbindung zu ersetzen.
  • Das Feld 106 für die Paketlänge kann so ausgelegt sein, dass es einen Paketlängenwert mit n Bit zum Angeben der Größe der Nutzlast mit Benutzerdaten umfasst, die in das Feld 114 für die Nutzlast mit Benutzerdaten eingebracht werden sollen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Paketlängenwert mit n Bit so wenig wie 6 Bit aufweisen, entsprechend der maximalen Größe der Nutzlast mit Benutzerdaten von 64 Oktetten, was für VoIP- und interaktive Spieleanwendungen geeignet ist. Zum Beispiel schlägt eine statistische Analyse basierend auf verfügbaren statistischen Modellen für Nutzlasten für VoIP und interaktive Spiele vor, dass die mittlere Länge von VoIP-Nutzerpaketen kürzer als 40 Oktette ist (z. B. 7–33 Oktette für die 3GPP AMR-Sprachcodierung/Decodierung), und die mittlere Länge von Benutzerpaketen bei interaktiven Spielen ist kürzer als 64 Oktette. Daher kann das Feld 106 für die Paketlänge einen Paketlängenwert mit n Bit haben, der so klein wie 6 Bit ist. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann der Paketlängenwert mit n Bit 6 Bit (z. B. n = 6) aufweisen. Es kann jedoch verstanden werden, dass andere Werte für n verwendet werden können.
  • Das EC-Feld 108 kann so ausgelegt sein, dass es einen EC-Wert mit 1 Bit zum Angeben der Verschlüsselung der Nutzlast mit Benutzerdaten umfasst. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Nutzlast mit Benutzerdaten verschlüsselt oder nicht verschlüsselt sein. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann der EC-Wert angeben, dass die Nutzlast mit Benutzerdaten verschlüsselt ist, wenn er auf 1 gesetzt ist (z. B. EC = 1) und ansonsten (z. B. EC = 0), dass die Nutzlast mit Benutzerdaten nicht verschlüsselt ist. Es kann verstanden werden, dass weitere Mechanismen zum Angeben der Benutzerdaten-Verschlüsselung verwendet werden können.
  • Das CI-Feld 110 kann so ausgelegt sein, dass es einen CI-Wert mit 1 Bit zum Angeben, dass ein CRC-Wert (im Allgemeinen als FCS bekannt) der Nutzlast mit Benutzerdaten im FCS-Feld 116 folgt. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein CRC-Wert nach der Verschlüsselung basierend auf dem komprimierten MAC-Nachrichtenkopf 102 und dem Feld 114 für die Nutzlast mit Benutzerdaten berechnet werden. Die Verwendung eines CRC-Wertes kann von der Benutzeranwendung abhängen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann der CI-Wert angeben, dass der Nutzlast mit Benutzerdaten ein CRC-Wert folgt, wenn er auf 1 gesetzt ist (z. B. CI = 1) und ansonsten (z. B. CI = 0), dass kein CRC-Wert der Nutzlast mit Benutzerdaten folgt. Es kann verstanden werden, dass weitere Mechanismen zum Angeben eines CRC-Wertes verwendet werden können.
  • Das HCS-Feld 112 kann so ausgelegt sein, dass es einen Wert für die Nachrichtenkopfprüfsequenz (HCS) mit k Bit umfasst, um für den Fehlerschutz bei der komprimierten MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 zu sorgen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform wird ein HCS-Wert mit k Bit (0 < = k < 8), der in dem HCS-Feld 112 enthalten ist, anderen Feldern (d. h. CCID, Länge, EC und CI) der komprimierten MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 folgen und ausschließlich danach berechnet. Bei verschiedenen Implementierungen wird die zyklische Redundanzprüfung 4 (CRC-4), d. h. CRC mit 4 Bit, für die Verringerung des Gemeinaufwands empfohlen.
  • Die Prozedur zum Erfassen und Decodieren einer Einzelnutzer-Nutzlast ist wie folgt. Die CRC des empfangenen MAC-Nachrichtenkopfes wird berechnet und mit dem HCS-Wert verglichen. Wenn die HCS-Prüfung erfolgreich ist, werden die Felder für den CCID, die Länge, die EC und den CI erfasst. Ansonsten, wenn die HCS-Prüfung versagt, wird das Paket entsorgt und keine Negativ-Bestätigung (NACK – Negative Acknowledge) wird gesendet. Wenn CRC aktiviert ist (z. B. CI = 1), wird die CRC des Paketes berechnet und mit dem Wert des CRC-Feldes verglichen. Wenn die CRC-Prüfung erfolgreich ist, wird die Nutzlast decodiert und ein ACK (Bestätigung – Acknowledge) wird gesendet. Wenn die CRC-Prüfung versagt und wenn eine erneute Sendung erlaubt ist, wird ein NACK geschickt und die erneute Sendung wird nachgefragt.
  • Bei verschiedenen Implementierungen kann die Paketdatenstruktur 100, die die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 aufweist, ein effizienteres Handhaben kleiner Datenpakete, so wie Datenpakete für VoIP und interaktive Spiele mit geringerem Gemeinaufwand ermöglichen. Zum Beispiel kann der Gemeinaufwand eines MAC-Nachrichtenkopfes für Anwendungen mit kleinen Paketen um einen Faktor bis zu 60% verringert werden, abhängig von der Ausgestaltung des Systems. Es kann verstanden werden, dass bei einigen Ausführungsformen der übliche Overhead von 10 Oktetten, der GMH (6 Oktette) und CRC (4 Oktette) für jedes Benutzerdatenpaket entspricht, auf vier Oktette reduziert werden kann, die dem komprimierten MAC-Nachrichtenkopffeld 102 (2 Oktette) und dem FCS-Feld 116 (2 Oktette) entsprechen. Diese Verringerung beim Gesamtaufwand des MAC-Nachrichtenkopfes kann sich direkt in höhere Kapazität und Leistungsvermögen bei Anwendungen mit kleinen Paketen übersetzen, so wie VoIP und interaktives Spielen, von denen erwartet wird, dass sie die Dienstangebote bei Zellennetzwerken dominieren werden.
  • Die Paketdatenstruktur 100, die die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 aufweist, kann für die Verwendung durch eine oder mehrere Anwendungen mit kleinen Paketen gestaltet werden, so wie Anwendungen mit VoIP und interaktivem Spielen. Es kann jedoch verstanden werden, dass die Ausführungsformen in dieser Hinsicht nicht beschränkt sind. Zum Beispiel kann die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 ihre Anwendbarkeit bei verschiedenen Anwendungen mit kleinen Paketen finden, die einen Nutzen aus der Verringerung des Gesamtaufwands beim MAC-Nachrichtenkopf erfahren würden. Bei manchen Ausführungsformen kann die Verwendung einer komprimierten MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 basierend auf der Beziehung zwischen einem herkömmlichen MAC-Nachrichtenkopf und der CRC für die Nutzlast mit Benutzerdaten verwendet werden.
  • Wenn zum Beispiel das Verhältnis des Gesamtaufwands, der einem herkömmlichen MAC-Nachrichtenkopf entspricht (z. B. GBH oder einem BW-REQ-Nachrichtenkopf), und das CRC für die Nutzlast mit Benutzerdaten größer sein würde als ein bestimmter Schwellenwert (z. B. 25%), dann könnte eine wesentliche Verringerung des Gesamtaufwandes für MAC erreicht werden, indem die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur verwendet wird.
  • Bei verschiedenen Implementierungen kann die Paketdatenstruktur 100, die die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 aufweist, als eine MAC PDU implementiert werden, die über eine mobile WiMAX-Funkschnittstelle zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station gesendet wird. Zum Beispiel kann die mobile WiMAX-Funkschnittstelle OFDMA-Techniken unterstützen, und die MAC PDU kann innerhalb eines OFDMA-Frames implementiert werden. Es kann verstanden werden, dass die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur der mobilen WiMAX-Funkschnittstelle, die Implementierungen für eine Basisstation und eine mobile Station umfasst, keine zusätzliche Komplexität auferlegt.
  • OFDMA-Techniken können Multiplexier-Arbeitsgänge zum Unterteilen der Bandbreite in mehrere Frequenz-Unterträger umfassen. OFDMA-Techniken können das Mehrwege-Leistungsverhalten verbessern, indem Information über Unterträger vor dem Senden codiert und verschachtelt wird. Wenn sie durch einen OFDM-Frame implementiert wird, kann die MAC PDU in einem DL-Unterframe oder einem UL-Unterframe enthalten sein. Zum Beispiel kann ein OFDM-Frame für einen TDD(Zeitduplexier – time Division Duplex)-Arbeitsschritt DL und UP-Unterframes aufweisen, und die MAC PDU kann in einem DL-Puls innerhalb eines DL-Unterframes oder in einem UL-Puls innerhalb eines UL-Unterframes enthalten sein.
  • Zusätzlich zu der MAC PDU kann ein OFDM-Frame verschiedene Steuerinformation enthalten, so wie eine Einleitung, die für die Synchronisation verwendet wird, einen Frame-Steuernachhrichtenkopf (FCH – Frame Control Header), der für Frame-Konfigurationsinformation verwendet wird (z. B. Pulsprofil, Pulslänge), ein Rückwärtsverbindungs-Medienzugriffsprotokoll MAP (UL-MAP – Uplink Media Access Protocol), um den Einsatz einer UL anzugeben, ein Vorwärtsverbindungs-MAP (DL-MAP – Downlink MAP), um den Einsatz einer DL anzugeben, einen im UL angesiedelten Unterkanal, der für den wahlfreien Zugriff und Anpassungen (z. B. Zeit, Frequenz, Leistung) und für Bandbreiten-Anforderungen verwendet wird, einen Kanal für die Angabe der Qualität des UL-Kanals (CQICH – Quality Indicator Channel) zum Berichten über Kanalzustandsinformation und einen UL-Bestätigungs(ACK – Acknowledge)-Kanal für die hybride automatisierte Anfragewiederholung (HARQ – Hybrid Automatic Repeat Request) ACK/NACK-Signalgebung.
  • Es kann verstanden werden, dass die beschriebenen Ausführungsformen durch die MAC-Schicht einer drahtlosen Einheit implementiert werden können, die so gestaltet ist, dass sie entsprechend dem Standard IEEE 802.16e-2005 oder dem sich entwickelnden Standard IEEE 802.16m arbeitet. Zum Beispiel kann die MAC-Schicht einer Basisstation oder einer mobilen Station Aspekte der beschriebenen Ausführungsformen als ein Teil der DL- und/oder UL-Paketerfassung und der Dekodierprozeduren implementieren, die erforderlich sind, um die Nutzlasten mit Benutzerdaten herauszuziehen, um die Kapazität und das Leistungsverhalten von Anwendungen mit kleinen Paketen, so wie VoIP und interaktiven Spielen, wesentlich zu erhöhen.
  • Es kann ebenfalls verstanden werden, dass es notwendig sein kann, den Einsatz der komprimierten MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 von herkömmlichen MAC-Nachrichtenköpfen (z. B. GMH und BW-REQ-Nachrichtenkopf) zu unterscheiden, so dass die beschriebenen Ausführungsformen mit älteren Einheiten und/oder Netzwerken verträglich sind, die entsprechend vorhandenen IEEE-Standards arbeiten, so wie IEEE 802.16e-2005, ebenso wie mit Einheiten und/oder Netzwerken, die entsprechend zukünftigen Versionen, Ableitungen oder der Entwicklung der obigen Standards arbeiten (z. B. IEEE 802.16m). Es wird angemerkt, dass die aktuelle Struktur und der Inhalt von GMH keinen Zusatz einer Versionssteuerung oder irgendwelcher anderer Indikatoren erlaubt.
  • Ein OFDMA-Frame kann mehrere Zonen umfassen, in deen entweder die volle Ausnutzung von Unterkanälen (FUSC – Full Usage of Subchannels) oder die teilweise Ausnutzung von Unterkanälen (PUSC – Partial Usage of Subchannels) implementiert werden kann. Eine Permutationszone kann eine Anzahl aufeinander folgender OFDMA-Symbole aufweisen, in der DL oder in der UL, die dasselbe Permutationsschema verwenden. Der DL-Unterframe oder der UL-Unterframe können mehr als eine Permutationszone enthalten. Die Permutationsformel kann Unterkanäle auf physikalische Unterträger in dem OFDMA-Symbol abbilden. Die Permutationsformel kann sich für die DL und das UL und für FUSC- und PUSC-Schemata ändern.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 ausschließlich in bestimmten Permutationszonen verwendet werden, so wie Permutationszonen, die dem Verkehr für VoIP und/oder interaktivem Spielen entsprechen. Zeitmultiplexier(TDM – Time Division Multiplexing)-Techniken können verwendet werden, um Permutationszonen, die von älteren mobilen WiMAX-Systemen unterstützt werden, von den neuen Permutationszonen, die von den Systemen nach IEEE 802.16m unterstützt werden, zu trennen. In derartigen Ausführungsformen kann die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 ausschließlich bei den neuen Permutationszonen für das VoIP und für das interaktive Spielen verwendet werden, wobei Benutzerverkehrszuweisungen vorhanden sind, um sicherzustellen, dass sowohl die neuen als auch die alten Anschlüsse geplant werden können und Dienste von einer Basisstation empfangen.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Einsatz der komprimierten MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 vor dem Einrichten einer Verbindung zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station angegeben werden, um sicherzustellen, dass sowohl die neuen als auch die alten mobilen Stationen geplant werden können und Dienste von der Basisstation erhalten. Die Basisstation kann periodisch an Nachrichten zum Beschreibung von Verbindungen an (einen) Dienstesektor(en) senden, so wie eine Vorwärtsverbindungs-Kanalbeschreiber(DCD – Downlink Channel Descriptor)-Nachricht, um Eigenschaften des DL-Kanals zu bezeichnen, und eine Rückwärtsverbindungs-Kanalbeschreiber(UCD – Uplink Channel Descriptor)-Nachricht, um Eigenschaften des UL-Kanals zu beschreiben. Die UCD- und DCD-Nachrichten können Pulsprofilinformation, Modulationsinformation, Fehlerkorrekturinformation, Vorspannlänge und so weiter enthalten. Bei einigen Ausführungsform können die DCD- und/oder die UCD-Nachrichten, die periodisch von der Basisstation verschickt werden, einen Längenwert aufweisen, der die Größe des Wertes der CCID mit m Bit angibt. Indem die Länge des Wertes des CCID mit m Bit in der DCD- und/oder der UCD-Nachricht angekündigt wird, können sowohl die neuen als auch die alten mobilen Stationen, die an die Basisstation angeschlossen sind, vorab wissen, dass sie einen Verbindungsidentifizierer erwarten, der m Bit aufweist (z. B. m = 4). Die Größe des CCID (d. h. der Wert von m) kann auch durch den Standard IEEE 802.16m als ein fester Wert festgelegt werden, und daher würde keine Ankündigung notwendig sein.
  • Um eine Verbindung zu erzeugen, können eine Basisstation und eine mobile Station verschiedene Nachrichten austauschen, so wie dynamische Dienstestromzusatz(DSA – Dynamic Service Flow Addition)-Nachrichten. Für einige Diensteströme, so wie vorab vorgesehene (pre-provisioned) Diensteströme, kann die Erzeugung einer Verbindung durch die Basisstation eingeleitet werden. In solchen Fällen kann die Basisstation eine DSA-Anforderungs(DSA-REQ)-Nachricht an die mobile Station senden, und die mobile Station kann die Erzeugung der Verbindung bestätigen, indem eine DSA-Antwort(DSA-RSP)-Nachricht an die Basisstation geschickt wird. Für andere Diensteströme, so wie nicht vorab eingerichtete Diensteströme, kann die Erzeugung der Verbindung durch die mobile Station eingeleitet werden. In solchen Fällen kann die mobile Station eine DSA-REQ-Nachricht schicken, und die Basisstation kann mit einer DSA-RSP-Nachricht antworten, um das Erzeugen der Verbindung zu bestätigen.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die Verwendung der komprimierten MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 vor dem Einrichten einer Verbindung zwischen der Basisstation und der mobilen Station signalisiert werden, wobei ein Typlängenwert (TLV – Type Length Value) verwendet wird, der in einer oder mehreren DSA-Nachrichten (z. B. einer DSA-REQ-Nachricht und/oder einer DSA-RSP-Nachricht) enthalten ist. Der TLV-Wert kann angeben, dass die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 für eine bestimmte Verbindung verwendet wird, die zwischen der Basisstation und der mobilen Station eingerichtet wird. Durch das Signalisieren vor dem Erzeugen der Verbindung kann die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 sogar in älteren Zonen verwendet werden, ohne ältere Mobilstationen zu verunsichern.
  • 2A veranschaulicht eine Ausführungsform einer Auswahl eines CCID-Wertes. Bei verschiedenen Implementierungen kann einer Verbindung, die zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station eingerichtet ist, ein CCID-Wert mit m Bit zugeordnet werden, wobei m << 16 Bit. Es kann verstanden werden, dass das Verwenden eines CCID-Wertes die Anzahl eindeutiger Transportverbindungen im Vergleich zu dem Verwenden herkömmlicher voller CIDs mit 16 Bit verringert. Um diesen Nachteil zu milder, können Sätze für CCID-Werte entsprechend bestimmten Voraussetzungen gewählt werden.
  • Wie gezeigt umfasst der Satz herkömmlicher CIDs mit 16 Bit mehrere Sätze von CCID-Werten mit m Bit. Jeder Satz aus CCID-Werten mit m Bit kann 2m unterschiedliche CCID-Werte aufweisen (z. B. 16 unterschiedliche CCID-Werte, wenn m = 4). Bei verschiedenen Ausführungsformen kann eine Basisstation dazu ausgelegt sein, um herkömmliche CIDs in einem Dienstesektor unter Benutzertransportverbindungen entsprechend einer bestimmten Abbildung zuzuweisen, so dass die CIDs durch einen gemeinsamen Bereich gruppiert sind. Zum Beispiel kann die Basisstation CIDs mit 16 Bit gruppieren, die denselben MSB-Teil haben (z. B. die höchstwertigen 12 Bit) und kann auf die CIDs achten, die verfügbar sind und die bei mobilen Stationen im Einsatz sind.
  • Wie in der 2B gezeigt, kann bei verschiedenen Implementierungen der MSB-Teil einer Gruppe von CIDs mit 16 Bit derselbe sein. Damit kann der gemeinsame Teil (z. B. der MSB-Teil mit 12 Bit) der vollständigen CIDs mit 16 Bit abgeschnitten werden, so dass nur die unterschiedlichen Teile (z. B. die LSB-Teile mit 4 Bit) erhalten bleiben. Jeder Satz der CCID-Werte mit m Bit kann die LSB-Teile der abgeschnittenen CIDs mit 16 Bit aufweisen, die bezüglich dem gemeinsamen MSB-Teil gruppiert sind. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Basisstation den Benutzertransportverbindungen CCID-Werte entsprechend einer bestimmten Abbildung zuweisen, so dass jeder CCID-Wert einen Wert mit m Bit (z. B. m << 16) aufweisen kann, der von dem LSB-Teil mit 4 Bit einer abgeschnittenen CID mit 16 Bit abgeleitet worden ist.
  • Vom Begriff her sind abgeschnittene CIDs auf diese Weise ähnlich dem Gedanken der reduzierten CID (RCID – Reduced CID), der in dem Standard IEEE802.16e-2005 beschrieben ist, bei dem der RCID der LSB-Teil des Satzes der CIDs ist, die aktuell zugewiesen worden sind und die von mobilen Stationen verwendet werden. Gemäß den beschriebenen Ausführungsformen jedoch kann das Abschneiden verwendet werden, um die Beschränkung über die Anzahl eindeutiger CCID-Werte zu überwinden, die gleichzeitig einem bestimmten Benutzerverkehr zugewiesen werden können.
  • Wie es in der 2C gezeigt ist, kann bei einer alternativen Implementierung die CID mit 16 Bit in zwei Teile aufgeteilt werden. Der MSB-Teil des CID kann die Benutzer identifizieren (d. h. die Benutzer-ID sein), und der LSB-Teil des CID kann die Verwaltungs- oder Transportverbindungen identifizieren, die einem bestimmten Benutzer entsprechen (d. h. Benutzer-Verbindung-ID). Der Benutzer-ID kann über gemeinsame oder besondere signalgebende oder nachrichtenführende Kanäle signalisiert werden, während der Benutzer-Verbindung-ID als Teil des komprimierten MAC-Nachrichtenkopfes durch das CCID-Feld festgelegt werden kann. In diesem Fall sind die Werte für Benutzer-Verbindung-ID und CCID dieselben.
  • 3 veranschaulicht eine Ausführungsform eines mobilen WiMAX-Systems 300. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das mobile WiMAX-System 300 entsprechend dem Standard IEEE 802.16e-2005 oder dem sich entwickelnden Standard IEEE 802.16m arbeiten. Es kann verstanden werden, dass Aspekte und Vorteile, wie sie hierin beschrieben sind, anwendbar sein können, um andere drahtlose Kommunikationssysteme und -standards zu verbessern.
  • Das mobile WiMAX-System 300 kann verschiedene Kommunikations- und/oder Modulationstechniken unterstützen, so wie das Frequenzmultiplexieren (FDM – Frequency Division Multiplexing), orthogonales FDM (OFDM), orthogonalen Frequenzteilungs-Mehrfachzugriff (OFDMA – Orthogonal Frequency Division Multiple Access), skalierbaren OFDMA (S-OFDMA), codierten OFD (COFDM), Zeitmultiplexieren (TDM – Time Division Multiplexing), Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff (TDMA – Time Division Multiple Access), erweiterter TDMA (E-TDMA), Zeitmultiplexier-Duplex (TDD – Time Division Duplex), Frequenzmultiplexierduple (FDD – Frequency Division Duplex), Quadratur-Phasenumtastung (QPSK – Quadrature Phase Shift Keying), versetzte QPSK (OQPSK – Offset QPSK), differentielle QPSK (DQPSK), Quadraturamplitudenmodulation (QAM), N-Zustands-QAM (N-QAM), differentielle QAM (DQAM) und weitere.
  • Das mobile WiMAX-System 300 kann verschiedene Codiertechniken verwenden, so wie CRC, Vorwärts-Fehlerkorrektur (FEC – Forward Error Correction), CRC, automatisierte Anfragewiederholung (ARQ – Automatic Repeat Request), Hybride ARQ (HARQ), schnelle Kanalrückkopplung, Faltungscode (CC – Convolution Code), Faltungs-Turbocode (CTC – Convolution Turbo Code), Block-Turbocode, Gallager-Code-Prüfung (LDPC – Low Density Parity Code Check) und weitere.
  • Das mobile WiMAX-System 300 kann verschiedene Verschlüsselungstechniken unterstützen, so wie die Verschlüsselung nach dem hochentwickelten Verschlüsselungsstandard (AES – Advanced Encryption Standard), der Verschlüsselung gemäß dem hochentwickelten Zugriffsinhaltssystem (AACS – Advanced Access Content System), der Verschlüsselung nach dem Datenverschlüsselungsstandard (DES – Data Encryption Standard), der Verschlüsselung nach dem dreifach DES (3DES), Rivest-, Shamir- und Adleman(RSA)-Verschlüsselung, Verschlüsselung nach der Kryptografie elliptischer Kurven (ECC – Elliptic Curve Cryptography) und weitere.
  • Das mobile WiMAX-System 300 kann verschiedene Antennentechniken verwenden, so wie mehrfache Eingangs- und Ausgangsgrößen (MIMO – Multiple Input Multiple Output), adaptives MIMO (A-MIMO), eine Eingangsgröße und mehrfache Ausgangsgrößen (SIMO – Single Input Multiple Output), mehrere Eingangsgrößen, eine Ausgangsgröße (MISO – Multiple Input Single Output), adaptives oder hochentwickeltes Antennensystem (AAS – Adaptive or Advanced Antenna System) und/oder eine andere intelligente oder Mehrfachantennen-Technologie.
  • Das mobile WiMAX-System 300 kann Sprache- und/oder Datenkommunikationsfunktionalität entsprechend unterschiedlichen Typen von Systemen zur Verfügung stellen, so wie Codemultiplexier(CDMA – Code Division Multiple Access)-Systemen, dem globalen System für mobile Kommunikation (GSM – Global System for Mobile communication), dem nordamerikanischen digitalen Mobil(NADC – North American Digital Cellular)-System, OFDMA-Systemen, TDMA-Systemen, E-TDMA-Systemen, Schmalbandsystemen für hochentwickelte Mobiltelefondienste (NAMPS – Narrowband Advanced Mobile Phone Service), 3G-Systeme, so wie Breitband CDMA (WCDMA), CDMA-2000 und universelle Mobiltelefonsysteme (UMTS – Universal Mobile Telephone System), GSM mit GPRS-Systemen (GSM/GPRS), CDMA/1xRTT-Systeme, Systeme mit verbesserten Datengeschwindigkeit für die globale Entwicklung (EDGE – Enhanced Data Rates for Global Evolution), EV-DO-Systeme, Systeme für die Entwicklung von Daten und Sprache (EV-DV – Evolution for Data and Voice), Hochgeschwindigkeits-Vorwärtsverbindungs-Paketzugriffs(HSDPA – High Speed Downlink Packet Access)-Systeme, Hochgeschwindigkeits-Rückwärtsverbindungs-Paketzugriffs(HSUPA – High Speed Upling Packet Accesss)-Systeme, Mehrträgermodulations(MDM)-Systeme, diskretes Multiton(DMT)-System, Bluetooth(RTM)-System, ZigBee(TM)-System und weitere.
  • Das mobile WiMAX-System 300 kann Information gemäß einem oder mehreren Protokollen kommunizieren, verwalten oder verarbeiten, so wie dem MAC-Protokoll, dem Protokoll der physikalischen Schicht (PHY), dem Konvergenzprotokoll der physikalischen Schicht (PLCP – Physical Layer Convergence Protocol), dem Protokoll der dynamischen Host-Konfiguration (DHCP – Dynamic Host Configuration Protocol), dem Dateiübertragungsprotokoll (FTP – File Transfer Protocol), dem trivialen FTP (TFTP), dem einfachen Netzwerkverwaltungsprotokoll (SNMP – Simple Network Management Protocol), dem Protokoll des asynchronen Übertragungsmodus (ATM – Asynchronous Transfer Mode), dem Frame-Verzögerungsprotokoll, dem Protokoll der Systemnetzwerkarchitektur (SNA – Systems Network Architecture), Transportsteuerprotokoll (TCP – Transport Control Protocol), Internetprotokoll (IP), TCP/IP, X.25, Hypertext-Übertragungsprotokoll (HTTP – Hypertext Transfer Protocol), Benutzer-Datagrammprotokoll (UDP – User Datagram Protocol), Mehrzweck-Internet-Mailerweiterungs(MIME – Multipurpose Internet Mail Extensions)-Protokoll, Gateway-Steuerprotokoll, Mediengateway-Steuerprotokoll (MGCP – Media Gateway Control Protocol), einfaches Gateway-Steuerprotokoll (SGCP – Simple Gateway Control Protocol), Sitzungsankündigungsprotokoll (SAP – Session Announcement Protocol), Sitzungsbeschreibungsprotokoll (SDP – Session Description Protocol), Sitzungseinleitungsprotokoll (SIP – Session Initiation Protocol), Fernsprachprotokoll (RVP – Remote Voice Protocol), RVP-Steuerprotokoll (RVPCP – RVP Control Protocol), Echtzeit-Streamingprotokoll (RTSP – Real Time Streaming Protocol), Echtzeit-Transportprotokoll (RTP – Real-time Transport Protocol), Protokoll für die Sprache für die synchronisierte Multimediaintegration (SMIL – Synchronized Multimedia Integration Language), Internet-Streaming-Medienvereinigung(ISMA – Internet Streaming Media Alliance)-Protokolle und weitere.
  • Wie gezeigt kann das mobile WiMAX-System 300 eine BS 302 aufweisen, die an eine MS 304 gekoppelt ist. Die BS 302 und die MS 304 können als Hardware, Software oder irgendeine Kombination aus diesen implementiert werden, wie es für einen gegebenen Satz an Gestaltungsparametern oder bezüglich Beschränkungen des Leistungsverhaltens gewünscht ist. Die BS 302 kann eine drahtlose Einheit oder ein drahtloses System aufweisen oder als eine solche/ein solches implementiert sein, so wie eine WiMAX-Basisstation, eine Relaisstation (RS – Relay Station), eine mobile Mehrsprung-Relais-BS (MMR-BS – Mobile Multihop Relay BS), ein Netzwerk-Hub, ein Gateway, ein Router und so weiter. Die MS 304 kann eine drahtlose Einheit oder ein drahtloses System aufweisen oder als eine solche/ein solches implementiert sein, so wie eine drahtlose Client-Einheit, ein Benutzerendgerät, ein Laptop-Computer, ein tragbarer Computer, ein Personalcomputer (PC), ein Notebook-PC, ein tragbarer Computer, ein Server-Computer, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA), ein Mobiltelefon, eine Kombination aus Mobiltelefon/PDA, ein VoIP-Telefon, ein Smartphone, ein Pager, eine Nachrichteneinheit, ein Medienabspielgerät, ein digitales Musikabspielgerät, eine Spieleeinrichtung, eine Settop-Box (STB), ein Haushaltsgerät, ein Kunden-Endgerät (CPE – Customer Premises Equipment), ein drahtloser Zugangspunkt (AP – Access Point), ein Modem, ein Gerät für ein globales Positionssystem (GPS – Global Positioning System), ein Gerät für ortsbasierte Dienste (LBS – Location Based Services), ein Navigationssystem und weitere.
  • Im Allgemeinen kann eine drahtlose Einheit eine oder mehrere drahtlose Schnittstellen und/oder Komponenten für die drahtlose Kommunikation aufweisen, so wie einen oder mehrere Sender, Empfänger, Transceiver, Chipsätze, Verstärker, Filter, Steuerlogik, Netzwerk-Schnittstellenkarten (NICs – Network Interface Cards), Antennen und so weiter. Beispiele für einen Transceiver können einen MIMO-Transceiver, SIMO-Transceiver, MISO-Tansceiver, einen Transceiver mit Mehrfachempfängerkette (MRC – Multi Receiver Chain) und so weiter umfassen. Beispiele für eine Antennen können eine interne Antenne, eine externe Antenne, eine Monopolantenne, eine mäanderförmige Monopolantenne, eine Dipolantenne, eine abgestimmte Antenne, eine gedruckte wendelförmige Antenne, eine Chip-Antenne, eine keramische Antenne, eine planare invertierte F-Antenne (PIFA – Planar Inverted-F Antenna), eine wendelartige Antenne, eine Zeppelinantenne (End Fed Antenna), eine omnidirektionale Antenne, eine kreisförmig polarisierte Antenne, eine Mikrostreifenantenne, eine Diversitätsantenne, eine Doppelantenne, eine Antennenanordnung und andere sein.
  • Obwohl die 3 beispielhaft eine begrenzte Anzahl an Einheiten zeigen mag, kann verstanden werden, dass das mobile WiMAX-System 300 für eine gegebene Implementierung zusätzliche Einheiten oder Knoten umfassen kann. Zum Beispiel kann das WiMAX-System 300 mehrere Basisstationen und verschiedene mobile Stationen umfassen. Zusätzlich kann die BS 302 den Teil eines Zugangsdienstenetzwerks (ASN) bilden und an einen Gateway für das Zusatzdienstenetzwerk (ASN-GW) gekoppelt sein. Der ASN-GW kann die BS 302 an ein Konnektivitätsdienstenetzwerk (CSN – Connectivity Service Network) koppeln, das Inhaltsdienste, Unterstützungssysteme, Router, Server (z. B. Anwendungsserver, AAA-Server, DNS/DCHP-Server), Benutzerdatenbanken, Gateway-Einheiten und weitere Komponenten aufweist. Das CSN kann auf andere CSNs, an Anwendungsdienste-Provider(ASP – Application Service Provider)-Netzwerke und/oder das Internet zugreifen. Bei einigen Ausführungsformen kann die MS 304 einen Teil eines Netzwerks oder damit verbunden sein, so wie ein lokales Netzwerk (LAN – Local Area Network), ein drahtloses LAN (WLAN – Wireless LAN), ein drahtloses Fidelity(WiFi – Wireless Fidelity)-Netzwerk, ein Mittelbereichsnetzwerk (MAN – Metropolitan Area Network), ein drahtloses MAN (WMAN), ein Fernbereichsnetzwerk (WAN – Wide Area Network), ein drahtlose WAN (WWAN), ein persönliches Netzwerk (PAN – Personal Area Network), ein drahtloses PAN (WPAN) und so weiter.
  • Die BS 302 und die MS 304 können so ausgelegt sein, dass sie einen oder mehrere Typen Information kommunizieren, so wie Medieninformation und Steuerinformation. Medieninformation kann sich im Allgemeinen auf jedwede Daten beziehen, die Inhalt darstellen, der für einen Benutzer gedacht ist, so wie Bildinformation, Videoinformation, grafische Information, Audioinformation, Sprachinformation, textliche Information, numerische Information, alphanumerische Symbole, Zeichensymbole und so weiter. Steuerinformation kann sich im Allgemeinen auf jedwede Daten beziehen, die Befehle, Instruktionen oder Steuerwörter darstellen, welche für ein automatisiertes System gedacht sind. Zum Beispiel kann Steuerinformation verwendet werden, um Medieninformation durch ein System zu leiten oder um einen Knoten zu instruieren, die Medieninformation in einer bestimmten Weise zu verarbeiten.
  • Die Medien- und die Steuerinformation können von und zu einer Anzahl unterschiedlicher Einheiten oder Netzwerke kommuniziert werden. Bei verschiedenen Implementierungen können die Medieninformation und die Steuerinformation in einer Anzahl von Paketen segmentiert werden. Jedes Paket kann zum Beispiel einen Satz diskreter Daten mit einer festen oder änderbaren Größe, ausgedrückt in Bit, Bytes, Oktetten und so weiter, haben. Es kann verstanden werden, dass Aspekte der beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene Typen von Kommunikationsinhalt oder Format anwendbar sein können, so wie Frames, Fragmente, Zellen, Fenster, Einheiten und andere.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann Medien- und Steuerinformation über einen drahtlosen Kommunikationskanal zwischen der BS 302 und der MS 304 kommuniziert werden. Beispiele für einen drahtlosen Kommunikationskanal können ohne Beschränkung einen Funkkanal, einen Infrarotkanal, einen Hochfrequenz(HF)-Kanal, ein Teil des HF-Spektrums und/oder ein oder mehrere lizenzierte oder lizenzfreie Frequenzbänder sein. Der drahtlose Kommunikationskanal kann so ausgelegt sein, dass er eine oder mehrere Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen der BS 302 und der MS 304 unterstützt. Mehrere Verbindungen können Ressourcen (Bandbreite, Zeit, Frequenz, Code und Raum) des physikalischen drahtlosen Kommunikationskanals gemeinsam nutzen.
  • Um einen drahtlosen Kommunikationskanal zum Kommunizieren von Information innerhalb des mobilen WiMAX-Systems 300 einzurichten, können die BS 302 und die MS 304 verschiedene erforderliche Arbeitsgänge ausführen, so wie die DL-Synchronisierung, Bereichsbildung, Verhandlung über Kapazitäten, Authentifizierung, Registrierung und Schritte für die IP-Konnektivität, um den Netzwerkzugang zu ermöglichen.
  • Die BS 302 kann periodisch an Dienstesektoren Verbindungsbeschreibungsnachrichten senden, so wie eine DCD-Nachricht, um Eigenschaften eines DL-Kanals anzugeben, und eine UCD-Nachricht, um Eigenschaften eines UL-Kanals anzugeben. Die UCD- und DCD-Nachricht können Pulsprofilinformation, Modulationsinformation, Fehlerkorrekturinformation, eine Vorspannlänge und so weiter enthalten. Bei einigen Ausführungsformen können die DCD- und/oder UCD-Nachricht, die periodisch von der Basisstation BS 302 gesendet werden, einen Längenwert aufweisen, der die Größe des CCID-Werts angibt (z. B. m Bit). Indem der Wert der Länge m Bit in der DCD- und/oder UCD-Nachricht angekündigt wird, können die MS 304 ebenso wie andere neue und bisherige mobile Stationen, die an die BS 302 angeschlossen sind, vorab wissen, dass sie einen CCID-Wert mit m Bit (z. B. m << 16) erwarten können.
  • Die MS 304 kann DCD- und UCD-Nachrichten von der BS 302 durchsuchen und erfassen, um DL- und UL-Parameter zu erhalten und mit der DL zu synchronisieren. Die MS 304 kann eine Medienzugriffsprotokoll(MAP)-Nachricht für eine Rückwärtsverbindung (UL-MAP – Uplink Media Access Protocol) und eine MAP-Nachricht für die Vorwärtsverbindung (DL-MAP – Downlink MAP) von der BS 302 erhalten. Das UL-MAP und das DL-MAP können den Einsatz der UL bzw. der DL angeben und Steuerinformation definieren, so wie Pulsstartzeiten und Zuweisung von Unterkanälen. Die UL-MAP-Nachricht kann ein Informationselement (IE) enthalten, das Zeitfenster angibt, in denen die MS 304 während des UL-Subframes senden kann. Die BS 302 kann Planungstechniken einsetzen, so wie Upling Bandwidth Allocation Scheduling, um das UL-MAP, IE und Zeitfenster zu bestimmen.
  • Die MS 304 kann eine Bereichsanfragenachricht an die BS 302 senden. Die MS 304 kann die Bereichsanfragenachricht senden, wobei minimale Sendeleistung verwendet wird. Wenn die BS 302 nicht antwortet, kann die MS 304 zusätzliche Bereichsanfragenachrichten senden, bei denen eine höhere Sendeleistung verwendet wird, bis eine Bereichsantwort von der BS 302 erhalten wird. Die Bereichsantwortnachricht von der BS 302 kann Erfolg vermelden oder erforderliche Zeit, Frequenz und/oder Leistungskorrekturen angeben. Wenn Korrekturen erforderlich sind, kann die MS 304 die erforderlichen Korrekturen vornehmen und eine weitere Bereichsanfrage senden.
  • Nach der erfolgreichen Bereichsbildung kann die MS 304 an die BS 302 Möglichkeiten für die Verhandlung berichten. Die BS 302 kann den Zugriff auf die MS 304 basierend auf derartigen Möglichkeiten akzeptieren oder verweigern. Die MS 304 kann der BS 302 ein erforderliches Modulations- und Codierschema (MCS – Modulation and Coding Scheme) in der DL senden. Das MCS kann adaptives Modulieren und Codieren (AMC – Adaptive Modulation and Coding) mit variabler Codierungssgeschwindigkeit und Wiederholgeschwindigkeit unterstützen. Das MCS kann Information, so wie Basisbandmodulation (z. B. QPSK, 16QAM, 64QAM), einen Typ des FEC (z. B. CC, CTC), Codiergeschwindigkeit (z. B. 1/2, 2/3, 3/4, 5/6), Wiederholungsgeschwindigkeit (z. B. x2, x4, x6) und so weiter umfassen. Die MS 304 kann der BS 302 einen Bericht über einen Kanalqualitätsindiktor (CQI – Channel Quality Indicator) schicken, der Kanalbedingungen angibt, so wie ein physikalisches Träger-Schnittstellen-Rauschverhältnis (CINR – Carrier to Interface plus Noise Ratio), effektives CINR, MIMO-Modus, ausgewählter Unterkanal und so weiter.
  • Nach erfolgreicher Verhandlung über die Möglichkeiten kann die BS 302 die MS 304 authentifizieren und notwendige Information bereitstellen (z. B. Zertifikate, Algorithmen, Protokolle), um es der MS 304 zu ermöglichen, das Verschlüsseln/Entschlüsseln zu unterstützen. Die MS 304 und die BS 302 können Registrieranfrage und Antwortnachrichten austauschen. Die Registrierung kann den Austausch verschiedener Parameter umfassen, so wie die Unterstützung der IP-Version, verwaltete/nicht verwaltete Unterstützung, ARQ-Unterstützung, Klassifizierungsunterstützung, CRC-Unterstützung, Ablaufsteuerung und anderes. Die MS 304 kann eine IP-Adresse und weitere Parameter erhalten, um die IP-Konnektivität einzurichten und Betriebsparameter herunterzuladen.
  • Um innerhalb des mobilen WiMAX-Systems 300 zu kommunizieren, können die BS 302 und die MS 304 entsprechend verschiedenen Werten und/oder Parametern der Dienstgüte (QoS – Quality of Service) arbeiten. Beispiele für Ebenen der QoS können unverlangte Zuteilungsdienste (UGS – Unsolicited Grant Service), Echtzeit-Polling-Dienste (rtPS – realtime Polling Service), erweiterte rtPS (ErtPS), Polling-Dienste nicht in Echtzeit (nrtPS) und Best-Effort(BE)-Dienstestrom umfassen. UGS kann die maximal unterstützte Geschwindigkeit, maximale Toleranz bei der Verzögerungszeit und Jitter-Toleranz für Anwendungen, so wie VoIP und interaktives Spielen festlegen. rtPS kann die maximal erhaltene Geschwindigkeit, die maximal unterstützte Geschwindigkeit, die maximale Toleranz bei der Verzögerungszeit und Verkehrspriorität für Anwendungen, so wie Streaming Audio und Video, festlegen. ErtPS kann die minimal reservierte Geschwindigkeit, die maximale nachhaltige Geschwindigkeit, die maximale Toleranz bei der Verzögerungszeit, Verkehrspriorität und Gitter-Toleranz für Anwendungen so wie VoIP, einschließlich Sprache mit Aktivitätserfassung, festlegen. nrtPS kann die minimal reservierte Geschwindigkeit, die maximal nachgehaltene Geschwindigkeit und die Verkehrspriorität für FTP-Anwendungen festlegen. BE-Diensteströme können die maximal nachgehaltene Geschwindigkeit und Verkehrspriorität für Anwendungen, so wie E-Mail, Webbrowsing und Datenübertragung, festlegen.
  • Um die QoS zu unterstützen und vor jedweder Datensendung, können die MAC-Schichten der BS 302 und der MS 304 verschiedene Typen von Verbindungen einrichten. Bei verschiedenen Ausführungsformen können die MAC-Schichten der BS 302 und der MS 304 mehrere funktionale MAC-Schichtkomponenten oder Module aufweisen. Wie in der 3 gezeigt, kann zum Beispiel die MAC-Schicht der BS 302 eine MAC-Konvergenzunterschicht(CS – Convergence Sublayer)-Komponente 306 und eine MAC-Gemeinteilunterschicht(CPS – Common Part Sublayer)-Komponente 308 aufweisen und die MAC-Schicht der MS 304 kann eine MAC CS-Komponente 310 und eine MAC CPS-Komponente 312 aufweisen. Die MAC CS-Komponenten 306, 312 können so ausgelegt sein, dass sie Arbeitsschritte ausführen, so wie Paketklassifizierung für hinausgehende Pakete und Paketwiederaufbau für hereinkommende Pakete, ebenso wie weitere Arbeitsschritte gemäß den beschriebenen Ausführungsformen. Die MAC CPS-Komponenten 308, 312 können so ausgelegt sein, dass sie Arbeitsgänge, so wie Paketplanung hinausgehender Pakete und Paketverarbeitung hereinkommender Pakete, ebenso wie weitere Arbeitsschritte gemäß den beschriebenen Ausführungsformen ausführen.
  • Es soll verstanden werden, dass die beschriebenen MAC-Schichtkomponenten durch einen oder mehrere Chips oder integrierte Schaltungen (ICs – Integrated Circuits) implementiert werden können und zum Beispiel Hardware und/oder Software, so wie Logik (z. B. Befehle, Daten, Code usw.), die von einer Logikeinheit (z. B. Prozessor, Kern, Controller, Computer usw.) ausgeführt werden soll, aufweisen. Ausführbare Logik kann innerhalb oder außerhalb einer Logikeinheit auf einem oder mehreren Typen von computerlesbaren Speichermedien gespeichert sein, so wie flüchtigem oder nicht flüchtigem Speicher, entfernbarem oder nicht entfernbarem Speicher, löschbarem oder nicht löschbarem Speicher, beschreibbarem oder wiederbeschreibbarem Speicher und so weiter. Es soll auch verstanden werden, dass die beschriebenen Ausführungsformen beispielhafte Implementierungen veranschaulichen und dass die funktionalen Komponenten und/oder Module auf verschiedene andere Weise implementiert werden können, die mit beschriebenen Ausführungsformen vereinbar sind. Weiterhin können die Arbeitsschritte, die von solchen Komponenten oder Modulen ausgeführt werden, für eine gegebene Implementierung kombiniert und/oder getrennt sind, und können von einer größeren Anzahl oder einer kleineren Anzahl von Komponenten oder Modulen ausgeführt werden.
  • Die Verbindungen, die von den MAC-Schichten der BS 302 und der MS 304 gebildet werden, können verschiedene Typen von Sendungen unterstützen, so wie eine Einfachsendung zwischen einem Sender und einem festgelegten Empfänger (z. B. Punkt-zu-Punkt), eine Mehrfachsendung zwischen einem Sender mehreren festgelegten Empfängern (z. B. Punkt-zu-Multipunkt), eine Rundsendung zwischen einem Sender und allen Empfängern innerhalb eines Abdeckungsgebietes und weitere. Der Typ der Verbindung kann entsprechend dem Typ der Daten, die gesendet werden sollen, und/oder der Rechnung des Datenverkehrsstroms definiert werden.
  • Wenn Daten an der MAC-Schicht zum Senden empfangen werden, werden hinauslaufende Pakete mit einem Dienstestrom verknüpft. Der Dienstestrom kann einen unidirektionalen Strom aus Paketen, die von der BS 302 zur MS 304 oder umgekehrt gesendet werden sollen, aufweisen. Der Dienstestrom kann mit einer bestimmten QoS und verschiedenen Parametern, so wie Bandbreite, Verzögerungszeit, Jitter und anderen QoS-Parametern verknüpft sein. Für einen bestimmten Dienstestrom wird eine oder werden mehrere Verbindungen zwischen der BS 302 und MS 304 zum Kommunizieren von Paketen eingerichtet. Im Allgemeinen wird eine Verbindung eingerichtet, wenn eine Datensitzung zwischen BS 302 und MS 304 beginnt, und nach dem Abschluss der Datensitzung abgebrochen.
  • Um eine Verbindung zu erzeugen, können die BS 302 und die MS 304 verschiedene Nachrichten, so wie DSA-Nachrichten, austauschen. Für einige Diensteströme, so wie vorab vorgesehene Diensteströme, kann das Erzeugen einer Verbindung durch die BS 302 eingeleitet werden. In solchen Fällen kann die BS 302 eine DSA-REQ-Nachricht an die MS 304 senden. Die MS 304 kann das Erzeugen der Verbindung bestätigen, indem eine DSA-RSP-Nachricht an die BS 302 gesendet wird. Für andere Diensteströme, so wie nicht vorab vorgesehene Diensteströme, kann die Erzeugung der Verbindung durch die MS 304 eingeleitet werden. In solchen Fällen kann die MS 304 eine DSA-REQ-Nachricht senden, und die BS 302 kann mit einer DSA-RSP-Nachricht antworten, um das Erzeugen der Verbindung zu bestätigen.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die Verwendung der komprimierten MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 vor dem Einrichten einer Verbindung zwischen der Basisstation und der mobilen Station signalisiert werden, indem ein TLV verwendet wird, der in einer oder in mehreren DSA-Nachrichten enthalten ist (z. B. DSA-REQ-Nachricht und/oder DSA-RSP-Nachricht). Der Wert TLV kann angeben, dass die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 für eine bestimmte Verbindung verwendet wird, die zwischen der BS 302 und der MS 304 eingerichtet werden soll. Durch die Signalgebung vor dem Erzeugen der Verbindung kann die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 von der BS 302 und der MS 304 selbst in älteren Zonen verwendet werden, ohne dass es bei älteren mobilen Stationen zur Verwirrung kommt.
  • Wenn sie eingerichtet ist, kann jede Verbindung eine unidirektionale logische Verbindung zwischen der BS 302 und einer MS 304 in entweder der DL- oder UL-Richtung haben. Bei verschiedenen Ausführungsformen können DL- und UL-Verbindungen zum Beispiel Transportverbindungen für das Senden von Benutzerdaten-Verkehrsströmen und Verwaltungsverbindungen für das Senden von MAC-Steuer- und/oder -Signalgebungsdaten aufweisen. Wie in der 3 gezeigt können zum Beispiel eine DL-Verbindung 314 und eine UL-Verbindung 316 zwischen der BS 302 und der MS 304 eingerichtet werden. Es soll verstanden werden, dass die DL-Verbindung 314 und die UL-Verbindung 316 zum Zwecke der Veranschaulichung und nicht der Beschränkung gezeigt sind und dass eine größere oder kleinere Anzahl an UL- und DL-Verbindungen für eine gegebene Implementierung eingerichtet werden kann.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann eine oder können mehrere Benutzerverbindungen, die zwischen der BS 302 und der MS 304 eingerichtet werden, durch einen CCID-Wert identifiziert werden. Jeder CCID-Wert kann als eine zeitlich eindeutige Adresse für Daten und das MAC-Verwaltungssendungen über eine Funkschnittstelle, die einem bestimmten Benutzer enspricht, dienen. Jeder CCID kann einen Wert mit m Bit (z. B. m << 16 Bit) aufweisen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann jeder CCID-Wert mit m Bit (z. B. ein CCID-Wert mit 4 Bit) wie oben beschrieben ausgewählt werden. Zum Beispiel kann die BS 302 CCID-Werte Benutzertransportverbindungen entsprechend einer bestimmten Abbildung zuordnen, so dass jeder CCID-Wert einen Wert mit m Bit (z. B. m << 16) aufweisen kann, der von dem LSB-Teil mit 4 Bit eines abgeschnittenen CID mit 16 Bit (z. B. der GMH CID) abgeleitet worden ist. Bei einem weiteren Beispiel kann die BS 302 den Benutzertransport/Verwaltungsverbindungen CCID-Werte zuordnen, indem der CID mit 16 Bit in einen Nutzer-ID mit (16-m) Bit und einen Benutzer-Verbindung-ID mit m Bit aufgeteilt wird, wobei jeder CCID-Wert einen Wert mit m Bit aufweisen kann, der gleich dem Benutzer-Verbindungs-ID ist.
  • Wie es zum Beispiel in der 3 gezeigt ist, kann die DL-Verbindung 314 durch CCID-1 identifiziert werden und die UL-Verbindung 316 kann durch CCID-x identifiziert werden, wobei x irgendeine positive ganze Zahl entsprechend den beschriebenen Ausführungsformen darstellen kann. Bei diesem Beispiel können Datenpakete, die über die DL-Verbindung 314 von der BS 302 zu der MS 304 transportiert werden sollen, VoIP-Daten oder Daten für das interaktive Spielen mit häufigen kleinen Nutzlasten (z. B. bis zu 64 Oktetten) aufweisen. Wenn sie an der MAC-Schicht der BS 302 empfangen werden, können die Datenpakete mit einem Dienstestrom verknüpft werden und basiserend auf CCID-1 durch die MAC DS-Komponente 306 klassifiziert werden.
  • Nachdem sie einem Dienstestrom zugeordnet sind, können die Datenpakete in einer MAC PDU 318 verkapselt werden und für das Senden über die DL-Verbindung 314 eingereiht werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die MAC PDU 318 durch einen OFDMA-Frame implementiert werden. Zum Beispiel kann die MAC PDU 318 in einem DL-Unterframe des OFDMA-Frame enthalten sein.
  • Die MAC PDU 318 kann eine Paketdatenstruktur 100 aufweisen, wie sie oben mit Bezug auf 1 beschrieben ist. Zum Beispiel kann die MAC PDU 318 eine komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 aufweisen, die ein CCID-Feld 104 umfasst, welche den Wert von CCID-1 mit m Bit enthält. Bei einigen Ausführungsformen kann die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 ausschließlich in Permutationszonen verwendet werden, die für dem Benutzerverkehr bei VoIP und/oder interaktivem Spielen zugewiesen sind. An der BS 302 kann die MAC PDU 318 von der MAC CPS-Komponente 308 geplant und über die DL-Verbindung 314, identifiziert durch CCID-1, gesendet werden.
  • Wie beschrieben kann die Paketdatenstruktur 100 sowohl in DL als auch in UL-Richtung verwendet werden. Demgemäß kann bei einigen Ausführungsformen die MAC PDU 318 eine komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 aufweisen, die ein CCID-Feld 104 umfasst, welches den Wert von CCID-x mit m Bit enthält. Bei solchen Ausführungsformen kann die MAC PDU 318 über die UL-Verbindung 316 transportiert werden, die durch CCID-x identifiziert ist.
  • Wie beschrieben, können CCID-Werte verwendet werden, um herkömmliche Transport-CIDs (z. B. die GMH CIDs mit 16 Bit) für die Transportverbindung zwischen der BS 302 und der MS 304 zu ersetzen. Es kann jedoch verstanden werden, dass die CCID-Werte ebenfalls verwendet werden können, um herkömmliche Verwaltungsverbindungsidentifizierer zu ersetzen, so wie grundlegende, primäre und sekundäre CIDs. Die Verwaltungsverbindungen können DL- oder UL-Verbindungen aufweisen und können unterschiedlichen Ebenen der QoS beim Verwaltungsverkehr entsprechen, einschließlich der grundlegenden, primären und sekundären QoS-Ebene. Die Verwaltungsverbindungen können zum Beispiel verwendet werden, um die QoS-Parameter, die mit einem bestimmten Dienstestrom verknüpft sind, welcher die Reihenfolge der Sendung und die Planung auf der Funkschnittstelle definiert, dynamisch zu verwalten.
  • Um die QoS bei den Verbindungen aufrecht zu erhalten, kann die BS 302 BW-REQ-Nachrichten für jede Verbindung bewerten und der MS 304 ebenso wie anderen mobilen Stationen Bandbreite zuteilen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Bandbreite auf einer CCID-Basis angefragt und einer bestimmten Verbindung und/oder bestimmten mobilen Stationen (z. B. der MS 304) zugewiesen werden. Zum Beispiel kann die MS 304 während einer Wettbewerbsperiode eine BW-REQ-Nachricht an die BS 302 senden. Die BW-REQ-Nachricht kann die aktuelle Größe der Warteschlange bei jeder Verbindung berichten, um die Nachfrage an Brandbreite anzugeben. Bei verschiedenen Implementierungen kann Bandbreite periodisch angefragt werden, als Antwort auf das Polling, wobei Einmal-Sendetechniken verwendet werden, Wettbewerbsverfahren verwendet werden und/oder andere Anfragemechanismen verwendet werden.
  • 4 veranschaulicht eine Ausführungsform eines logischen Ablaufes 400 für die Verringerung des Gemeinwaufwands bei einem MAC-Nachrichtenkopf. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der logische Ablauf 400 durch verschiedene Systeme und/oder Einheiten ausgeführt werden und kann als Hardware, Software und/oder irgendeiner Kombination aus diesen implementiert werden, wie es für einen gewünschten Satz von Gestaltungsparametern gewünscht ist. Zum Beispiel kann der logische Ablauf 400 durch eine logische Einheit (z. B. einen Computer) und/oder Logik (z. B. Befehle in einem Computerprogramm), die von einer Logikeinheit ausgeführt wird, implementiert werden. Zum Zwecke der Veranschaulichung und nicht der Beschränkung wird Bezug auf 1 genommen.
  • Der logische Ablauf 400 kann das Angeben des Verwendens einer komprimierten MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 aufweisen (Block 402). Die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 kann ein CCID-Feld 104 aufweisen, das so ausgelegt ist, dass es einen CCID-Wert mit m Bit (z. B. m << 16) zum Identifizieren einer DL- oder UL-Verbindung zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station umfasst. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Verwendung der komprimierten MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 vor dem Einrichten einer Verbindung zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station angegeben werden, um sicherzustellen, dass sowohl neue als auch ältere mobile Stationen Dienste von der Basisstation planen und empfangen können.
  • Bei einigen Ausführungsformen können DCD- und/oder UCD-Nachrichten, die periodisch von einer Basisstation verschickt werden, eine Länge des CCID-Wertes mit m Bit ankündigen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Verwendung einer komprimierten MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 signalisiert werden, indem ein TLV verwendet wird, der in einer oder mehreren DSA-Nachrichten (z. B. der DSA-REQ-Nachrichten und/oder der DSA-RSP-Nachricht) enthalten sind. Bei einigen Ausführungsformen kann die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 ausschließlich in bestimmten Permutationszonen verwendet werden, so wie Permutationszonen, die dem Benutzerverkehr für VoIP und/oder interaktivem Spielen entsprechen.
  • Der logische Ablauf 400 kann das Einrichten einer Verbindung aufweisen (Block 404). Die Verbindung kann eine unidirektionale logische Verbindung zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station in entweder einer DL- oder einer UL-Richtung aufweisen. Bei verschiedenen Implementierungen kann die DL- oder UL-Verbindung eine Transportverbindung für das Senden von Benutzerdaten-Verkehrsströmen oder eine Verwaltungsverbindung für das Senden von MAC-Steuer- und/oder Signalgebungsdaten aufweisen. Die Verbindung kann zwischen den MAC-Schichten der Basisstation und der mobilen Station eingerichtet werden.
  • Der logische Ablauf 400 kann das Zuweisen eines CCID-Wertes zu der Verbindung aufweisen (Block 406). Bei verschiedenen Ausführungsformen kann ein CCID-Wert mit m Bit als eine zeitlich eindeutige Adresse dienen und eine geringere Anzahl von Bits umfassen als eine herkömmliche CID. Es wird angemerkt, dass der CCID-Wert mit m Bit entweder in der DL- oder in der UL-Richtung verwendet werden kann und benutzt werden kann, um CIDs für Transportverbindungen ebenso wie CIDs für Verwaltungsverbindungen (z. B. grundlegende, primäre und sekundäre) zu ersetzen. Bei einigen Ausführungsformen kann eine Basisstation CCID-Werte Benutzertransportverbindungen entsprechend einer bestimmten Abbildung zuweisen, so dass jeder CCID-Wert einen Wert mit m Bit (z. B. m << 16) aufweist, der von dem LSB-Teil mit 4 Bit eines abgeschnittenen CID mit 16 Bit (z. B. dem GMH CID) abgeleitet wird. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Basisstation den Benutzertransport/Verwaltungsverbindungen CCID-Werte zuweisen, indem der CID mit 16 Bit in einen Benutzer-ID mit (16-m) Bit und einen Benutzer-Verbindung-ID mit m Bit aufgeteilt wird, wobei jeder CCID-Wert einen Wert mit m Bit aufweisen kann, der gleich dem Benutzer-Verbindung-ID ist.
  • Der logische Ablauf 400 kann das Verkapseln einer Nutzlast mit Benutzerdaten in einer Paketdatenstruktur 100, welche die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 umfasst, aufweisen (Block 408). Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Benutzerdatenpakete mit einem Dienstestrom verknüpft werden und entsprechend einem CCID-Wert klassifiziert werden. Nachdem sie mit einem Dienstestrom verknüpft sind, können die Datenpakete in eine Paketdatenstruktur 100 verkapselt und für das Senden eingereiht werden. Die Paketdatenstruktur 100 kann durch eine MAC PDU und/oder einen OFDMA-Frame implementiert werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die Paketdatenstruktur 100, die die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 aufweist, verwendet werden, um kleine Datenpakete einzukapseln, so wie Datenpakete für VoIP und interaktives Spielen. Bei einigen Ausführungsformen ist die maximale Größe der Nutzlast mit Benutzerdaten 64 Oktette, was für VoIP- und interaktive Spieleanwendungen geeignet ist. Die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102 kann ein Feld 106 für die Paketlänge aufweisen, das einen Paketlängenwert mit n Bit umfasst, der so klein wie 6 Bit ist (z. B. n = 6).
  • Der logische Ablauf 400 kann das Kommunizieren der Paketdatenstruktur 100, die die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur 102, welche den CCID-Wert enthält, umfasst, über die Verbindung aufweisen (Block 410). Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Paketdatenstruktur 100 auf der MAC-Schicht geplant und über die Verbindung gesendet werden, die von dem CCID-Wert identifiziert wird. Es kann verstanden werden, dass in manchen Fällen der herkömmliche Gemeinaufwand von 10 Oktette, der GMH (6 Oktette) und CRC (4 Oktette) für jedes Datenpaket entspricht, auf 4 Oktette verringert werden kann, entsprechend dem Feld 102 für den komprimierten MAC-Nachrichtenkopf (2 Oktette) und das FCS-Feld 116 (2 Oktette). Diese Verringerung im Gemeinaufwand für den MAC-Nachrichtenkopf kann sich direkt in höhere Kapazität und Leistung für solche Anwendungen mit kleinen Paketen, so wie VoIP und interaktive Spieleanwendungen übersetzen.
  • 5 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Herstellungsgegenstandes 500. Wie gezeigt kann der Artikel 500 ein computerlesbares Speichermedium 502 aufweisen, um eine Logik 504 für das Verringern des Gemeinaufwands bei einem MAC-Nachrichtenkopf zu speichern. Der Artikel 500 kann durch verschiedene Systeme und/oder Einheiten entsprechend den beschriebenen Ausführungsformen implementiert werden.
  • Der Artikel 500 und/oder das computerlesbare Speichermedium 502 kann einen oder mehrere Typen eines computerlesbaren Speichermediums umfassen, das zum Speichern von Daten in der Lage ist, einschließlich flüchtigen Speicher oder nicht flüchtigen Speicher, entfernbaren oder nicht entfernbaren Speicher, löschbaren oder nicht löschbaren Speicher, beschreibbaren oder wiederbeschreibbaren Speicher und so weiter. Der Artikel 500 und/oder das computerlesbare Speichermedium 502 können die Logik 504 für das Verringern des Gemeinaufwands bei einem MAC-Nachrichtenkopfspeicher speichern, die ausführbare Computerprogrammbefehle aufweist, die, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, bewirken, dass der Computer Verfahren und/oder Arbeitsschritte gemäß den beschrieben Ausführungsformen ausführt.
  • Die Logik 500 für das Verringern des Gemeinaufwands bei einem MAC-Nachrichtenkopf kann Software, ein Softwaremodul, eine Anwendung, ein Programm, eine Subroutine, Befehle, einen Befehlssatz, Verarbeitungscode, Wörter, Werte, Symbole oder Kombinationen aus diesen aufweisen oder als solche implementiert werden. Die ausführbaren Computerprogrammbefehle können irgendeinen geeigneten Code umfassen, so wie Quellencode, kompilierten Code, interpretierten Code, ausführbaren Code, statischen Code, dynamische Code und dergleichen. Die ausführbaren Computerprogrammbefehle können entsprechend einer vordefinierten Computersprache, Art und Weise oder Syntax implementiert werden, um einem Computer zu befehlen, eine bestimmte Funktion auszuführen. Die Befehle können implementiert werden, indem irgendeine objektorientierte, visuelle, kompilierte und/oder interpretierte Programmiersprache auf hoher oder niedriger Ebene verwendet wird, so wie C, C++, Java, BASIC, Perl, Matlab, Pascal, Visual BASIC, Assembliersprache und andere.
  • Zahlreiche bestimmte Einzelheiten sind hierin aufgeführt worden, um für ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen zu sorgen. Es wird von den Fachleuten jedoch verstanden werden, dass die Ausführungsformen ohne diese bestimmten Einzelheiten in die Praxis umgesetzt werden können. In anderen Fällen sind gut bekannte Arbeitsschritte, Komponenten und Schaltungen nicht in Einzelheiten beschrieben worden, um die Ausführungsformen nicht zu verstecken. Es kann verstanden werden, dass die bestimmten strukturellen und funktionalen Einzelheiten, die hierin offenbart sind, repräsentativ sein können und den Umfang der Ausführungsformen nicht notwendigerweise beschränken.
  • Es ist auch wert anzumerken, dass jedweder Bezug auf „verschiedene Ausführungsformen” oder „eine Ausführungsform” bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur oder Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben worden ist, in wenigstens einer Ausführungsform enthalten ist. Somit bezieht sich das Auftreten der Ausdrücke „bei verschiedenen Ausführungsformen” oder „bei einer Ausführungsform” an Stellen in der Beschreibung nicht notwendigerweise immer auf dieselbe Ausführungsform. Weiterhin können die bestimmten Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in irgendeiner geeigneten Weise bei einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden.
  • Obwohl einige Ausführungsformen so veranschaulicht und beschrieben werden können, als dass sie beispielhafte funktionale Komponenten oder Module aufweisen, die verschiedene Arbeitsschritte aufführen, kann verstanden werden, dass solche Komponenten oder Module durch eine oder mehrere Hardwarekomponenten, Softwarekomponenten und/oder Kombinationen aus diesen implementiert werden können.
  • Einige der Figuren können ein Ablaufdiagramm umfassen. Obwohl solche Figuren einen bestimmten logischen Ablauf umfassen können, kann verstanden werden, dass der logische Ablauf lediglich eine beispielhafte Implementierung der allgemeinen Funktionalität zur Verfügung stellt. Weiter muss der logische Ablauf nicht notwendigerweise in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden, wenn es nicht anders angegeben ist. Zusätzlich kann der logische Ablauf durch ein Hardwareelement, ein Softwareelement, das von einem Computer ausgeführt wird, oder irgendeiner Kombination aus diesen implementiert werden.
  • Einige Ausführungsformen können als ein Herstellungsgegenstand implementiert sein, der ein computerlesbares Speichermedium aufweist, um ausführbare Computerprogrammbefehle zum Durchführen verschiedener Arbeitsschritte, wie hierin beschrieben, zu speichern. Bei derartigen Ausführungsformen kann ein Computer irgendeine geeignete Computerplattform, Einheit oder System oder dergleichen umfassen, das irgendeine geeignete Kombination aus Hardware und/oder Software verwendet.
  • Wenn es nicht besonders gesagt ist, kann verstanden werden, dass Ausdrücke, so wie „bearbeiten”, „verarbeiten”, „berechnen”, „bestimmen” oder dergleichen auf die Aktion und/oder Prozesse eines Computers oder eines Verarbeitungssystems oder eine ähnliche elektronische Verarbeitungseinheit bezogen werden, die Daten, die als physikalische Größen (z. B. elektronische) innerhalb von Registern und/oder Speichern dargestellt sind, manipuliert oder in andere Daten umwandelt, die in ähnlicher Weise als physikalische Größen innerhalb der Speicher, Register oder anderer derartiger Informationsspeicher-, sende- oder -anzeigevorrichtungen dargestellt sind.
  • Es ist wert anzumerken, dass einige Ausführungsformen beschrieben werden können, die den Ausdruck „gekoppelt” und „verbunden” zusammen mit ihren Ableitungen verwenden. Diese Ausdrücke sind nicht als Synonyme füreinander gedacht. Zum Beispiel können einige Ausführungsformen beschrieben werden, indem die Ausdrücke „verbunden” und/oder „gekoppelt” verwendet werden, um anzugeben, dass zwei oder mehr Elemente in direktem physischen oder elektrischen Kontakt miteinander sind. Der Ausdruck „gekoppelt” jedoch kann außerdem bedeuten, dass zwei oder mehr Elemente nicht in direktem Kontakt miteinander sind, jedoch weiterhin zusammen arbeiten oder miteinander wechselwirken. Mit Bezug auf Softwareelement kann der Ausdruck „gekoppelt” sich zum Beispiel auf Schnittstellen, Nachrichtenschnittstellen, API, den Austausch von Nachrichten und so weiter beziehen.
  • Obwohl bestimmte Merkmale der Ausführungsformen oben veranschaulicht und beschrieben worden sind, werden den Fachleuten nun viele Modifikationen, Ersetzungen, Änderungen und Äquivalente in den Sinn kommen. Es soll daher verstanden werden, dass die angefügten Ansprüche so gedacht sind, dass sie solche Modifikationen und Änderungen abdecken, wie sie in den wahren Gedanken der Ausführungsformen fallen.

Claims (19)

  1. Paketdatenstruktur, die auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, um den Gemeinaufwand bei der Mediumzugriffssteuerung (MAC – Medium Access Control) zu verringern, wobei die Paketdatenstruktur aufweist: eine komprimierte Nachrichtenkopfstruktur für die Medienzugriffssteuerung (MAC), die ein Feld für einen Kompaktverbindungs-Identifizierer (CCID – Compact Connection Identifier) aufweist, wobei das CCID-Feld einen CCID-Wert mit m Bit zum Identifizieren einer Verbindung umfasst, die eine unidirektionale logische Verbindung zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station entweder in Vorwärtsverbindungsrichtung oder in Rückwärtsverbindungsrichtung aufweist, wobei der CCID-Wert mit m Bit eine geringere Anzahl von Bits hat als ein Verbindungsidentifizierer (CID – Connection Identifier) für einen allgemeinen MAC-Nachrichtenkopf (GMH – Generic MAC Header) oder einen Bandbreitenanfrage(BW-REQ – Bandwidth Request)-Nachrichtenkopf und der CCID-Wert mit m Bit einen LSB(Least Significant Bit)-Teil eines CID aufweist, wobei die Verwendung der komprimierten MAC-Nachrichtenkopfstruktur vor Einrichten einer Verbindung zwischen der Basisstation und der mobilen Station unter Verwendung eines Typlängenwerts (TLV-Type Length Value) signalisiert wird, der in einer oder mehreren DSA(Dynamic Service Flow Addition)-Nachrichten enthalten ist, und wobei die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur zur Verwendung ausschließlich in einer oder mehreren Permutationszonen bestimmt ist.
  2. Paketdatenstruktur nach Anspruch 1, bei der der CCID-Wert mit m Bit 4 Bit aufweist.
  3. Paketdatenstruktur nach Anspruch 1, die weiter ein Paketlängenfeld, welches einen Paketlängenwert mit n Bit umfasst, ein Feld für die Verschlüsselungssteuerung (EC – Encryption Control), das einen EC-Wert mit 1 Bit umfasst, ein Feld mit einem Indikator (CI) für die zyklische Redundanzprüfung (CRC – Cyclic Redundancy Check), das einen CI-Wert mit 1 Bit umfasst und ein Feld für die Nachrichtenkopf-Prüffrequenz (HCS – Header Check Sequence), das einen HCS-Wert mit k Bit umfasst, aufweist.
  4. Paketdatenstruktur nach Anspruch 3, bei der der Längenwert mit n Bit 6 Bit aufweist.
  5. Paketdatenstruktur nach Anspruch 3, bei der der HCS-Wert mit k Bit 4 Bit aufweist.
  6. Paketdatenstruktur nach Anspruch 1, die weiter ein Feld für die Nutzlast mit Benutzerdaten aufweist, welche eine Nutzlast mit Benutzerdaten mit einer maximalen Paketlänge von 64 Oktetten hat.
  7. Paketdatenstruktur nach Anspruch 5, wobei die Nutzlast mit Benutzerdaten wenigstens eines aus Daten eines Voice Over Internet Protocol (VoIP) und Daten für interaktives Spielen aufweist.
  8. Paketdatenstruktur nach Anspruch 1, die weiter ein Feld für die Frame-Prüffrequenz (FCS – Frame Check Sequence) aufweist, das einen CRC-Wert mit 2 Oktetten umfasst.
  9. Paketdatenstruktur nach Anspruch 1, die eine MAC-Protokolldateneinheit (PDU – Protocol Data Unit) aufweist.
  10. Paketdatenstruktur nach Anspruch 1, die einen Frame für das orthogonale Frequenzmultiplex (OFDMA – Orthogonal Frequency Division Multiple Access) aufweist.
  11. Vorrichtung, die aufweist: eine Medienzuggriffssteuer(MAC)-Schicht, die eine oder mehrere Komponenten aufweist, um eine unidirektionale logische Verbindung zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station in entweder einer Vorwärtsverbindungsrichtung oder einer Rückwärtsverbindungsrichtung einzurichten und um der Verbindung einen Kompaktverbindungs-Identifizierer(CCID)-Wert mit m Bit einer komprimierten MAC-Nachrichtenkopfstruktur zuzuweisen, wobei der CCID-Wert mit m Bit eine geringere Anzahl von Bits hat als ein Verbindungsidentifzierer (CID) für einen allgemeinen MAC-Nachrichtenkopf (GMH – Generic MAC Header) oder einen Bandbreitenanfrage(BW-REQ – Bandwidth Request)-Nachrichtenkopf und der CCID-Wert mit m Bit einen LSB(Least Significant Bit)-Teil eines CID aufweist, wobei die Verwendung der komprimierten MAC-Nachrichtenkopfstruktur vor Einrichten einer Verbindung zwischen der Basisstation und der mobilen Station unter Verwendung eines Typlängenwerts (TLV-Type Length Value) signalisiert wird, der in einer oder mehreren DSA(Dynamic Service Flow Addition)-Nachrichten enthalten ist, und wobei die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur zur Verwendung ausschließlich in einer oder mehreren Permutationszonen bestimmt ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, die eine drahtlose Einheit aufweist, welche gemäß einem oder mehrerer Standards des Institute for Electronic and Electrical Engineers (IEEE) arbeitet.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der der Standard IEEE 802.16 einen oder mehrere aus IEEE 802.16e-2005 und IEEE 802.16m aufweist.
  14. System, das die Vorrichtung nach Anspruch 11 aufweist, welche an eine Antenne gekoppelt ist.
  15. Verfahren, das aufweist: Einrichten einer Verbindung, die eine unidirektionale logische Verbindung zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station entweder in einer Vorwärtsverbindungs- oder Rückwärtsverbindungsrichtung aufweist; Zuweisen eines Wertes für einen Kompaktverbindungs-Identifizierer (CCID) mit m Bit für die Verbindung, wobei der CCID-Wert mit m Bit eine geringere Anzahl von Bits hat als ein Verbindungsidentifizierer (CID) für einen allgemeinen MAC-Nachrichtenkopf (GMH) oder einen Bandbreitenanfrage(BW-REQ)-Nachrichtenkopf und der CCID-Wert mit m Bit ein LSB(Least Significant Bit)-Teil eines CID aufweist; und Kommunizieren einer Paketdatenstruktur, die eine komprimierte Medienzuggriffssteuerung(MAC)-Nachrichtenkopfstruktur über die Verbindung aufweist, wobei die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur ein CCID-Feld aufweist, das den CCID-Wert umfasst, wobei die Verwendung der komprimierten MAC-Nachrichtenkopfstruktur vor Einrichten einer Verbindung zwischen der Basisstation und der mobilen Station unter Verwendung eines Typlängenwerts (TLV-Type Length Value) signalisiert wird, der in einer oder mehreren DSA(Dynamic Service Flow Addition)-Nachrichten enthalten ist, und wobei die komprimierte MAC-Nachrichtenkopfstruktur zur Verwendung ausschließlich in einer oder mehreren Permutationszonen bestimmt ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, das weiter das Angeben des Einsatzes der komprimierten MAC-Nachrichtenkopfstruktur durch Ankündigen einer Länge des CCID-Wertes in einer Verbindungsbeschreibungsnachricht aufweist.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, das weiter das Angeben des Einsatzes der komprimierten MAC-Nachrichtenkopfstruktur aufweist, wobei ein Typlängenwert (TLV – Type Length Value) verwendet wird, der in einer dynamischen Dienstestromzusatz(DAS – Dynamic Service Flow Addition)-Nachricht enthalten ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 15, das weiter das Zuweisen von CCID-Werten an Transportverbindungen entsprechend einer bestimmten Abbildung aufweist, so dass jeder CCID-Wert einen Wert mit m Bit aufweist, der von einem Teil mit den niedrigstwertigen Bits (LSB – Least Significant Bit) eines abgeschnittenen GMH CID oder BW-REQ CID aufweist.
  19. Herstellungsgegenstand mit einem computerlesbaren Speichermedium, das ausführbare Computerprogrammbefehle speichert, die, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, bewirken, dass der Computer das Verfahren nach Anspruch 15 durchführt.
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