TWI390896B - 管理網路資源及移動性之無線都市區域網路架構 - Google Patents

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Description

管理網路資源及移動性之無線都市區域網路架構
本發明是關於無線都市區域網路(WMANs)，尤其是關於一種在一WMAN中管理網路資源和移動性的架構。
無線都市區域網路(WMAN)標準必須定義一個網路架構，其提供該網路設備和程序，使其能管理網路資源、移動性和頻譜。此網路架構應該允許網路執行不同WMAN網路間無縫隙遞交，以及協調802.21與其他無線網路(例如：802.11無線區域網路、蜂巢式網路等等)之無縫隙移動性程序。
現行的解決方案並未定義如何管理WMAN網路資源，以及使用者如何在不同WMAN網路中無縫隙遞交，或是由WMAN網路無縫隙遞交至不同的存取技術。因此，便需要定義在WMAN和不同存取技術間，無線資源管理和移動性管理的參考模組和網路架構。
本發明提出一種基礎架構，使得WMAN網路可無縫隙移動，且提供頻譜和網路資源的管理。一種網路參考模組係被引入，其中無線資源管理(RRM)和遞交(HO)子層係被引入至協定堆疊中。網路管理平面係負責RRM和HO的管理，而且，本發明亦提出網路管理的實體和邏輯網路架構選擇。
一種在一WMAN管理資源的系統，其包含一控制及資料平面，以及一管理平面。該控制和資料平面包含一服務特定整合子層、一MAC共享部分子層(CPS)、以及一實體子層。該管理平面包含一服務特定整合子層管理實體、一MAC CPS管理實體、一RRM子層、一遞交子層、一實體子層管理實體、以及一管理服務存取點，管理平面的元件係透過該管理服務存取點互相通訊。
一種在一WMAN中管理遞交之系統，其包含一行動IP部分；一遞交子層，該遞交子層係特定於該WMAN之一網路型式；一媒體獨立遞交(MIH)低層整合功能(LLCF)，該LLCF係特定於該WMAN之一網路型式；一MIH遞交功能；以及一MIH高層整合功能。
一種在一WMAN管理資源之系統，其包含一基地台、一無線存取通訊閘、一核心網路、以及一MIH存取通訊閘。該基地台係配置以與一站台通訊。該無線存取通訊閘係配置以運作為一系統管理實體，並與該站台通訊。該核心網路與該無線存取通訊閘通訊。該MIH存取通訊閘係配置以執行媒體獨立遞交並與該無線存取通訊閘通訊。
一種在一WMAN中管理資源之系統，其包含一基地台、一存取通訊閘、以及一核心網路。該基地台係配置以與一站台通訊。該存取通訊閘係與該基地台通訊，且包含一無線存取通訊閘及一MIH存取通訊閘。該MIH存取通訊閘係配置以執行媒體獨立遞交並與該無線存取通訊閘通訊。該核心網路係與該存取通訊閘通訊。
一種在一WMAN中管理資源之系統，其包含一基地台以及一核心網路。該基地台係包含一MAC和實體層裝置、一無線存取通訊閘、以及一MIH存取通訊閘。該無線存取通訊閘係配置以與該MAC及實體層裝置通訊，該MIH存取通訊閘係配置以執行媒體獨立遞交並與該無線存取通訊閘通訊。該核心網路係與該基地台通訊。
此後，專用術語「站台(STA)」，其包含但並未限制於一無線傳輸/接收單元(WTRU)、一使用者設備、一固定或行動用戶單元、一呼叫器或其他可在一無線環境下操作之任何形式之裝置。當本文此後提到專用術語「存取點(AP)」，其包含但並未限制於一節點B、一基地台、一站台控制器、或是其他在無線環境下任何形式的介面裝置。
本發明定義WMAN設備的一個一般化架構，允許在一WMAN中可無縫隙移動。同樣地，其提供在不同網路間的移動性。第1段介紹協定參考模組，管理平面的概念係用以定義移動性和網路資源管理。第2段所示為邏輯網路架構，在此介紹兩種新的邏輯節點，亦即系統管理實體(無線存取通訊閘)以及媒體獨立遞交(MIH)存取通訊閘。第3段所示為邏輯架構要如何映射至不同的實施方式。
1.WMAN協定參考模組第1圖所示為所提出的WMAN參考模組100，該模組100包含一控制和資料平面102、以及一管理平面104。該控制和資料平面102包含一服務特定整合子層(CS)110、一媒體存取控制(MAC)共享部分子層(MAC CPS)112、一安全子層114(其係為MAC CPS 112之一部份)、以及一實體子層116。該管理平面104包含一服務特定CS管理實體120、一MAC CPS管理實體122、一安全子層124(其係為MAC CPS管理實體122之一部份)、一RRM和HO子層126、一實體子層管理實體128、以及一管理服務存取點(SAP)介面130。儘管第1圖所示之該RRM和HO子層126係為一單一層，但該RRM和HO子層126亦可配置為一個分離的RRM子層和HO子層，或是該HO層可為該RRM層之子層。
該SAP介面130係用以配置該MAC層及該實體層；以及由該MAC層和該實體層獲得測量。除此之外，該SAP介面130連接該RRM和HO子層126與RRM和遞交功能，其係包含RRM和遞交決定程序。該RRM和遞交功能係位於該MAC管理實體122之外部，此功能包含由該MAC管理實體122接收輸入之演算法，以及做出RRM和遞交決定，這些功能係位於在802參考模組之SME(會話管理實體)內。
第2圖所示為802.16g遞交管理平面200示意圖，該管理平面200包含一行動IP部分202、一802.16 HO子層204、一802.21 MIH點16低層整合功能(LLCF)206、一MIH HO功能208、以及一MIH行動IP高層整合功能(HLCF)210。一SAP至MAC介面220以及一SAP至PHY介面222係用以連接該802.16 HO子層204與802.21 MIH管理平面。
802.16網路內的遞交是由802.16 HO子層204所負責，該HO子層204配置該802.16 MAC和實體層，以便經由該MAC和實體SAPs 220、222分別發送測量和遞交觸發器，如果需要改變802.16子網路，則802.16 HO子層204便發送該觸發器至行動IP部分202。對於技術間的遞交而言(例如：802.16至蜂巢式網路，或是802.16至802.11)，遞交觸發器係由該802.16 HO子層204發送至該802.21 MIH點16 LLCF 206，如果有需要改變定義域或是以其他技術執行遞交的話，則該802.21 MIH便會處理遞交需要。
儘管管理平面200係結合802.16網路描述，然而該網路平面可實施於任何形式的WMAN中，其係藉由改變HO子層204按LLCF 206至對應的適當網路型式即可達成。
2. WMAN邏輯網路架構
第3圖至第5圖展現了不同的WMAN邏輯網路架構，其中該實體和MAC層係位於該基地台(BS)的內部。該HO子層係位於該系統管理實體中，其係稱為無線存取通訊閘，此系統管理實體可負責一或多個在同一個子網路的BSs。該MIH存取通訊閘包含802.21 MIH功能。該BS經由U介面與行動站台用戶通訊，且經由IB介面與其他BS 通訊。該無線存取網路(RAN)係經由該I-CN介面與該IP核心網路連接。
第3圖所示為邏輯架構300之第一實施例，其中所有的邏輯節點係經由標準化的邏輯介面連接。該架構300包含複數個無線站台302、一RAN 304、一IP核心網路306、以及一MIH存取通訊閘308。該RAN 304包含一或多個基地台(BS)310及至少一無線存取通訊閘312，其係為一系統管理實體。
一無線站台302透過U介面320與一BS 310通訊，該BSs 310則透過IB介面322互相通訊，該BSs 310透過A介面324與無線存取通訊閘312通訊，此係為BS和認證及服務授權伺服器(ASA)間標準化A介面的再利用。無線存取通訊閘312透過AG介面326互相通訊，無線存取通訊閘312透過I-CN介面328與IP核心網路306通訊，無線存取通訊閘312透過I-CMIH介面330與該MIH存取通訊閘308通訊。
第4圖所示為邏輯架構400之第二實施例，該架構400包含複數個無線站台402、一RAN 404、一IP核心網路406、以及一MIH存取通訊閘408。該RAN 404包含一或多個BSs 410以及至少一無線存取通訊閘412，其為一系統管理實體。
一無線站台402透過U介面420與一BS 410通訊，該BSs 410透過IB介面422互相通訊，該BSs 410透過A介面424與該無線存取通訊閘412通訊。該無線存取通訊閘412透過I-CN介面426與該IP核心網路406通訊，該無線 存取通訊閘412透過SAP介面428與該MIH存取通訊閘408通訊。該IP核心網路406透過I-CN介面430與該MIH存取通訊閘408通訊。
第5圖所示為邏輯架構500之第三實施例，該架構500包含複數個無線站台502、一RAN 504、一IP核心網路506、以及一MIH存取通訊閘508。該RAN 504包含一或多個BSs 510及至少一無線存取通訊閘512，其係為一系統管理實體。
一無線站台502係透過U介面520與一BS 510通訊，該BSs 510透過IB介面522互相通訊，該BSs 510透過SAP介面524與該無線存取通訊閘512通訊。該無線存取通訊閘512透過I-CN介面526與該IP核心網路506通訊，該無線存取通訊閘512透過該SAP介面528與該MIH存取通訊閘508通訊。該IP核心網路506透過I-CN’介面530與該MIH存取通訊閘508通訊。
架構500的主要不同處在於，無線存取通訊閘512係經由一SAP介面(528)與該MIH存取通訊閘508連接，但其係經由其他SAP介面(524)與該BS 510連接。
3. WMAN實體網路架構
三個邏輯網路架構選擇300、400、500，使得WMAN設備工廠可將這些架構選擇映射至不同實體網路實施，舉例來說，其係示於第6圖至第8圖。
第6圖所示為實體網路架構600之第一實施例，該架構600包含複數個無線站台602、一RAN 604、一IP核心網路606、一MIH存取通訊閘608。該RAN 604包含一或多個BSs 610及至少一無線存取通訊閘612，其係為一系統管理實體。
一無線站台602透過U介面620與一BS 610通訊，該BSs 610則透過IB介面622互相通訊，該BSs 610透過A介面624與無線存取通訊閘612通訊。該無線存取通訊閘612透過AG介面626互相通訊，無線存取通訊閘612透過I－CN介面628與IP核心網路606通訊，無線存取通訊閘612透過I－CMIH介面630與該MIH存取通訊閘608通訊。該IP核心網路606透過I－CN，介面632與該MIH存取通訊閘608通訊。
該架構600在網路端包含三個主要的實體節點：BS 610，其係僅包含該實體層及可能的MAC層；無線存取通訊閘612，其係包含該遞交功能；以及MIH存取通訊閘608，其係包含所有的MIH功能(亦即802.21)。該架構600是假設使用集中遞交管理實體。
第7圖所示為實體網路架構700之第二實施例，該架構700包含複數個無線站台702、一RAN 704、一IP核心網路706。該RAN 704包含一或多個BSs 710以及至少一無線存取通訊閘712，每該存取通訊閘712包含一無線存取通訊閘714及一MIH存取通訊閘716。
一無線站台702透過U介面720與一BS 710通訊，該BSs 710透過IB介面722互相通訊，該BSs 710透過A介面724與該無線存取通訊閘712通訊。該無線存取通訊閘712及該MIH存取通訊閘716透過SAP介面726互相通訊，該存取通訊閘712透過AG介面728互相通訊。該存取通訊閘712透過I－CN介面730與該IP核心網路706通訊。
該架構700係為另一種集中解決方案的實施方式，其中所有的遞交功能(無線網路及802.21遞交)係集中於該存取通訊閘712中。該無線網路及802.21遞交功能經由在存取通訊閘712中的SAP介面726互相連接。在架構700中，該BS 710僅包含實體和MAC層。
第8圖所示為實體網路架構800之第三實施例，該架構800包含複數個無線站台802、一RAN 804、一IP核心網路806。該RAN 804包含一或多個BSs 810，每該BS 810包含一MAC和PHY區段812、一無線存取通訊閘814、以及一MIH存取通訊閘816。
一無線站台802係透過U介面820與一BS 810通訊，該MAC和PHY區段812透過一第一SAP介面822與無線存取通訊閘814通訊。該無線存取通訊閘814及該MIH存取通訊閘816透過一第二SAP介面824互相通訊。該BSs 810透過IB介面826互相通訊，該BSs 810透過I－CN介面828與該IP核心網路806通訊。
該架構800包含一「胖」BS 810，其中該無線網路級802.11遞交功能係實施於該BS中。該遞交功能經由該第一和第二SAPs 822、824互相且與該實體和MAC層通訊。
實施例
1.一種在一無線都市區域網路中管理資源的系統，其包含一控制和資料平面以及一管理平面。該控制和資料平面包含：一服務特定整合子層；一媒體存取控制(MAC)共享部分子層(CPS)；以及一實體子層。該管理平面包含：一服務特定整合子層管理實體；一MAC CPS管理實體；一無線資源管理和遞交子層；一實體子層管理實體；以及一管理服務存取點，管理平面之元件可藉其而互相通訊。
2.如實施例1所述之系統，其中該無線資源管理子層及該遞交子層係結合成一單一子層。
3.如實施例1所述之系統，其中該遞交子層係為該無線資源管理子層之一部分。
4.如實施例1－3中其中一項所述之系統，其中該控制和資料平面更包含位於該MAC CPS中之一安全子層。
5.如實施例1－4中其中一項所述之系統，其中該管理平面更包含位於該MAC CPS管理實體中之一安全子層。
6.一種在一無線都市區域網路(WMAN)中管理遞交之系統，其包含：一行動網際網路通訊協定(IP)部分；一遞交子層，該遞交子層係特定於該WMAN之一網路型式；一媒體獨立遞交(MIH)低層整合功能(LLCF)，該LLCF係特定於該WMAN之一網路型式；一MIH遞交功能；以及一MIH高層整合功能。
7.如實施例6所述之系統，更包含：一服務存取點(SAP)至媒體存取控制層介面，以及一SAP至實體層介面，該SAP介面使得該遞交子層和一MIH管理平面間可互相通訊。
8.如實施例6或7所述之系統，其中該遞交子層係配置以執行在該網路內之遞交。
9.如實施例6或7所述之系統，其中該遞交子層係配置以在子網路間執行遞交，該遞交子層發送該行動IP部分信號以執行該遞交。
10.如實施例6或7所述之系統，其中該遞交子層係配置以在不同技術間執行遞交，該遞交子層發送該LLCF信號以執行該遞交。
11.一種在一無線都市區域網路中管理資源之系統，其包含：一基地台，其係配置以與一站台通訊；一無線存取通訊閘，其係配置以作為一系統管理實體，該無線存取通訊閘係與該基地台通訊；一核心網路，其係與該無線存取通訊閘通訊；以及一媒體獨立遞交(MIH)存取通訊閘，其係配置以執行媒體獨立遞交，該MIH存取通訊閘係與該無線存取通訊閘通訊。
12.如實施例11所述之系統，其中該基地台係經由一U介面與一站台通訊。
13.如實施例11或12所述之系統，其中該基地台係經由一A介面與該無線存取通訊閘通訊。
14.如實施例11－13中其中一項所述之系統，其中該無線存取通訊閘係經由一I－CN介面與該核心網路通訊。
15.如實施例11－13中其中一項所述之系統，其中該無線存取通訊閘係經由一CMIH介面與該MIH存取通訊閘通訊。
16.如實施例11－15中其中一項所述之系統，其中該系統包含一個以上的基地台，其係與該無線存取通訊閘通訊，且每該基地台係配置以經由一IB介面與另一基地台通訊。
17.如實施例11－16中其中一項所述之系統，其中該系統包含一個以上的無線存取通訊閘，且每該無線存取通訊閘係配置以經由一AG介面與另一無線存取通訊閘通訊。
18.如實施例11－14、16或17其中一項所述之系統，其中該無線存取通訊閘係經由一服務存取點介面與該MIH存取通訊閘通訊。
19.如實施例11－18中其中一項所述之系統，其中該核心網路係經由一I－CN’介面與該MIH存取通訊閘通訊。
20.如實施例11、12、14、16、18或19其中一項所述之系統，其中該基地台係經由一服務存取點介面與該無線存取通訊閘通訊。
21.一種在一無線都市區域網路中管理資源之系統，其包含：一基地台，其係配置以與一站台通訊；一存取通訊閘，其係與該基地台通訊，該存取通訊閘包含一無線存取通訊閘以及一媒體獨立遞交(MIH)存取通訊閘，其係配置以執行媒體獨立遞交，該MIH存取通訊閘係與該無線存取通訊閘通訊；以及一核心網路，其係與該存取通訊閘通訊。
22.如實施例21所述之系統，其中該基地台係經由一U介面與一站台通訊。
23.如實施例21或22所述之系統，其中該基地台係經由一A介面與該存取通訊閘通訊。
24.如實施例21－23中其中之一所述之系統，其中該無線存取通訊閘係經由一服務存取點介面與該MIH存取通訊閘通訊。
25.如實施例21－24中其中之一所述之系統，其中該存取通訊閘係經由一I－CN介面與該核心網路通訊。
26.如實施例21－25中其中之一所述之系統，其中該系統包含一個以上的基地台，其係與該存取通訊閘，且每該基地台係配置以經由一IB介面與另一基地台通訊。
27.如實施例21－26中其中之一所述之系統，其中該系統包含一個以上的存取通訊閘，且每該存取通訊閘係配置以經由一AG接面與另一存取通訊閘通訊。
28.一種在一無線都市區域網路中管理資源之系統，其包含一基地台以及一與該基地台通訊之核心網路。該基地台包含：一媒體存取控制(MAC)和實體層裝置；一無線存取通訊閘，其係配置以與該MAC和實體層裝置通訊；以及一媒體獨立遞交(MIH)通訊閘，其係配置以執行該媒體獨立遞交，該MIH存取通訊閘係與該無線存取通訊閘通訊。
29.如實施例28所述之系統，其中該基地台係經由一U介面與一站台通訊。
30.如實施例28或29所述之系統，其中該MAC和實體層裝置係經由一服務存取點介面與該無線存取通訊閘通訊。
31.如實施例28－30中其中之一所述之系統，其中該無線存取通訊閘係經由一服務存取點介面與該MIH存取通訊閘通訊。
32.如實施例28－31中其中之一所述之系統，其中該基地台係經由一I－CN介面與該核心網路通訊。
33.如實施例28－32中其中之一所述之系統，其中該系統包含一個以上的基地台，該基地台係經由一IB介面互相通訊。
儘管本發明之特徵和元件皆於實施例中以特定組合方式所描述，但實施例中每一特徵或元件能獨自使用，而不需與較佳實施方式之其他特徵或元件組合，或是與/不與本發明之其他特徵和元件做不同之組合。儘管本發明已經參照較佳實施方式特別展示和描述，熟習此技藝之人士將瞭解，在不脫附本發明在此所描述之保護範圍下，可完成形式和細節上的不同改變。
100．．．WMAN參考模組
102．．．控制和資料平面
104．．．管理平面
110．．．服務特定整合子層(CS)
112．．．媒體存取控制(MAC)共享部分子層(MAC CPS)
114、124．．．安全子層
116．．．實體子層
120．．．服務特定CS管理實體
122．．．MAC CPS管理實體
126．．．RRM和HO子層
128．．．實體子層管理實體
130．．．管理服務存取點(SAP)介面
200．．．802.16g遞交管理平面
202．．．行動IP
204．．．802.16 HO子層
206．．．802.21 MIH點16低層整合功能(LLCF)
208．．．MIH HO功能
210．．．MIH行動IP高層整合功能(HLCF)
220．．．SAP至MAC介面
222．．．SAP至PHY介面
300、400、500．．．WMAN邏輯網路架構
302、402、502、602、702、802．．．無線站台
304、404、504、604、704、804．．．無線存取網路(RAN)
306、406、506、606、706、806．．．IP核心網路
308、408、508、608、716、816．．．MIH存取通訊閘
310、410、510、610、710、810．．．基地台(BS)
312、412、512、612、712、714、814．．．無線存取通訊閘
320、420、520、620、720、820．．．U介面
322、422、522、622、722、826．．．IB介面
324、424、624、724．．．A介面
326、626、728．．．AG介面
328、426、430、526、628、828．．．I－CN介面
428、524、528、726．．．SAP介面
530、632．．．I－CN’介面
600、700、800．．．WMAN實體網路架構
630．．．I－CMIH介面
812．．．MAC和PHY區段
822．．．第一SAP介面
824．．．第二SAP介面
藉由下文中一較佳實施例之描述、所給予的範例，參照對應的圖式，本發明可獲得更詳細地瞭解，其中：第1圖所示為WMAN參考模組示意圖；第2圖所示為802.16g遞交管理示意圖；第3圖所示為WMAN邏輯網路架構之第一實施例；第4圖所示為WMAN邏輯網路架構之第二實施例；第5圖所示為WMAN邏輯網路架構之第三實施例；第6圖所示為WMAN實體網路架構之第一實施例；第7圖所示為WMAN實體網路架構之第二實施例；以及第8圖所示為WMAN實體網路架構之第三實施例。
300．．．WMAN邏輯網路架構
302．．．無線站台
304．．．無線存取網路(RAN)
306．．．IP核心網路
308．．．MIH存取通訊閘
310．．．基地台(BS)
312．．．無線存取通訊閘
320．．．U介面
322．．．IB介面
324．．．A介面
326．．．AG介面
328．．．I－CN介面

Claims (9)

  1. 一種用於在一無線網路中管理資源的系統，該系統包括用於管理在該無線網路中的遞交之一遞交管理平面，該遞交管理平面包含：一行動網際網路通訊協定(IP)部分；一遞交子層，該遞交子層係特定於該無線網路之一型式以及被配置以執行該無線網路內的一遞交；一媒體獨立遞交(MIH)低層整合功能(LLCF)，該LLCF係特定於該無線網路之一型式；一MIH遞交功能；以及一MIH高層整合功能。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該遞交管理平面更包含：一服務存取點(SAP)至媒體存取控制層之介面；以及一SAP至實體層之介面；該SAP至媒體存取控制層之介面與該SAP至實體層之介面使該遞交子層和一MIH管理平面間可互相通訊。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該遞交子層係配置以在子網路間執行一遞交，該遞交子層發送信號到該行動IP部分以執行該遞交。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該遞交子層係配置以在不同技術間執行一遞交，該遞交子層發送信號到該LLCF以執行該遞交。
  5. 一種基地台，其包含： 一媒體存取控制(MAC)和實體層裝置；一無線存取通訊閘，其係配置以經由一第一服務存取點(SAP)介面與該MAC和實體層裝置通訊；以及一媒體獨立遞交(MIH)存取通訊閘，其配置以：與一網際網路通訊協定核心網路以及另一技術型式網路通訊而執行一媒體獨立遞交；以及經由一第二SAP介面而與該無線存取通訊閘通訊，其中該第一SAP介面與該第二SAP界面是不同型式。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之基地台，其中該基地台經由一U介面與一站台通訊。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之基地台，其中該基地台係經由一I-CN介面與一核心網路通訊。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之基地台，其中該無線存取通訊閘被配置以使用一802.16通訊協定而通訊。
  9. 一種在一無線網路中管理遞交的方法，其包含：配置網路型式特定媒體存取控制和實體層以發送測量和遞交觸發器；發送遞交觸發器至一網路型式特定整合功能；以及經由該網路型式特定整合功能與一媒體獨立遞交功能通訊。
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