管理网络资源及移动性的无线都市局域网络架构

摘要

本发明提出一种基础架构，使得无线都市局域网络(WMANs)可无缝隙移动，且提供频谱和网络资源的管理。本发明介绍一种WMAN参考模块，其中无线资源管理(RRM)和递交(HO)子层被引入至协议堆栈中。WMAN网络管理平面负责RRM和HO的管理，而且，本发明还提出数种WMAN管理的实体和逻辑网络架构选择。

说明书

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2005/039078，国际申请日为2005.10.31，进入中国国家阶段的申请号为200580038175.0，名称为“管理网络资源及移动性的无线都市局域网络架构”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明是关于无线都市局域网络(WMANs)，尤其是关于一种在一WMAN中管理网络资源和移动性的架构。

背景技术

无线都市局域网络(WMAN)标准必须定义一个网络架构，其提供该网络设备和程序，使其能管理网络资源、移动性和频谱。此网络架构应该允许网络执行不同WMAN网络间无缝隙递交，以及协调802.21与其它无线网络(例如：802.11无线局域网络、蜂巢式网络等等)的无缝隙移动性程序。

现行的解决方案并未定义如何管理WMAN网络资源，以及用户如何在不同WMAN网络中无缝隙递交，或是由WMAN网络无缝隙递交至不同的接入技术。因此，便需要定义在WMAN和不同接入技术间，无线资源管理和移动性管理的参考模块和网络架构。

发明内容

本发明提出一种基础架构，使得WMAN网络可无缝隙移动，且提供频谱和网络资源的管理。一种网络参考模块被引入，其中无线资源管理(RRM)和递交(HO)子层被引入至协议堆栈中。网络管理平面系负责RRM和HO的管理，而且，本发明还提出网络管理的实体和逻辑网络架构选择。

一种在一WMAN管理资源的系统，其包含一控制及数据平面，以及一管理平面。该控制和数据平面包含一服务特定整合子层、一MAC共享部分子层(CPS)、以及一物理子层。该管理平面包含一服务特定整合子层管理实体、一MAC CPS管理实体、一RRM子层、一递交子层、一物理子层管理实体、以及一管理服务接入点，管理平面的组件系透过该管理服务接入点互相通讯。

一种在一WMAN中管理递交的系统，其包含一移动IP部分；一递交子层，该递交子层系特定于该WMAN的一网络型式；一媒体独立递交(MIH)低层整合功能(LLCF)，该LLCF是特定于该WMAN的一网络型式；一MIH递交功能；以及一MIH高层整合功能。

一种在一WMAN管理资源的系统，其包含一基站、一无线接入网关、一核心网络、以及一MIH接入网关。该基站系配置以与一站台通讯。该无线接入网关是配置以运作为一系统管理实体，并与该站台通讯。该核心网络与该无线接入网关通讯。该MIH接入网关是配置以执行媒体独立递交并与该无线接入网关通讯。

一种在一WMAN中管理资源的系统，其包含一基站、一接入网关、以及一核心网络。该基站是配置以与一站台通讯。该接入网关系与该基站通讯，且包含一无线接入网关及一MIH接入网关。该MIH接入网关是配置以执行媒体独立递交并与该无线接入网关通讯。该核心网络是与该接入网关通讯。

一种在一WMAN中管理资源的系统，其包含一基站以及一核心网络。该基站包含一MAC和物理层装置、一无线接入网关、以及一MIH接入网关。该无线接入网关是配置以与该MAC及物理层装置通讯，该MIH接入网关系配置以执行媒体独立递交并与该无线接入网关通讯。该核心网络与该基站通讯。

附图说明

通过下文中一较佳实施例的描述、所给予的范例，参照对应的附图，本发明可获得更详细地了解，其中：

图1所示为WMAN参考模块示意图；

图2所示为802.16g递交管理示意图；

图3所示为WMAN逻辑网络架构的第一实施例；

图4所示为WMAN逻辑网络架构的第二实施例；

图5所示为WMAN逻辑网络架构的第三实施例；

图6所示为WMAN实体网络架构的第一实施例；

图7所示为WMAN实体网络架构的第二实施例；以及

图8所示为WMAN实体网络架构的第三实施例。

具体实施方式

此后，专用术语「站台(STA)」，其包含但并未限制于一无线传输/接收单元(WTRU)、一用户设备、一固定或移动用户单元、一呼叫器或其它可在一无线环境下操作的任何形式的装置。当本文此后提到专用术语「接入点(AP)」，其包含但并未限制于一节点B、一基站、一站台控制器、或是其它在无线环境下任何形式的接口装置。

本发明定义WMAN设备的一个一般化架构，允许在一WMAN中可无缝隙移动。同样地，其提供在不同网络间的移动性。第1段介绍协议参考模块，管理平面的概念是用以定义移动性和网络资源管理。第2段所示为逻辑网络架构，在此介绍两种新的逻辑节点，也即系统管理实体(无线接入网关)以及媒体独立递交(MIH)接入网关。第3段所示为逻辑架构要如何映像至不同的实施方式。

1.WMAN协议参考模块

图1所示为所提出的WMAN参考模块100，该模块100包含一控制和数据平面102、以及一管理平面104。该控制和数据平面102包含一服务特定整合子层(CS)110、一媒体接入控制(MAC)共享部分子层(MAC CPS)112、一安全子层114(其系为MAC CPS 112的一部份)、以及一物理子层116。该管理平面104包含一服务特定CS管理实体120、一MAC CPS管理实体122、一安全子层124(其系为MAC CPS管理实体122的一部份)、一RRM和HO子层126、一物理子层管理实体128、以及一管理服务接入点(SAP)接口130。尽管图1所示的该RRM和HO子层126为一单一层，但该RRM和HO子层126也可配置为一个分离的RRM子层和HO子层，或是该HO层可为该RRM层的子层。

该SAP接口130是用以配置该MAC层及该物理层；以及由该MAC层和该物理层获得测量。除此之外，该SAP接口130连接该RRM和HO子层126与RRM和递交功能，其包含RRM和递交决定程序。该RRM和递交功能位于该MAC管理实体122的外部，此功能包含由该MAC管理实体122接收输入的算法，以及做出RRM和递交决定，这些功能位于在802参考模块的SME(会话管理实体)内。

图2所示为802.16g递交管理平面200示意图，该管理平面200包含一移动IP部分202、一802.16HO子层204、一802.21MIH点16低层整合功能(LLCF)206、一MIH HO功能208、以及一MIH移动IP高层整合功能(HLCF)210。一SAP至MAC接口220以及一SAP至PHY接口222是用以连接该802.16HO子层204与802.21MIH管理平面。

802.16网络内的递交是由802.16HO子层204所负责，该HO子层204配置该802.16MAC和物理层，以便经由该MAC和实体SAPs 220、222分别发送测量和递交触发器，如果需要改变802.16子网络，则802.16HO子层204便发送该触发器至移动IP部分202。对于技术间的递交而言(例如：802.16至蜂巢式网络，或是802.16至802.11)，递交触发器系由该802.16HO子层204发送至该802.21MIH点16LLCF 206，如果有需要改变定义域或是以其它技术执行递交的话，则该802.21MIH便会处理递交需要。

尽管管理平面200是结合802.16网络描述，然而该网络平面可实施于任何形式的WMAN中，其通过改变HO子层204按LLCF 206至对应的适当网络型式即可达成。

2.WMAN逻辑网络架构

图3-5展现了不同的WMAN逻辑网络架构，其中该实体和MAC层是位于该基站(BS)的内部。该HO子层位于该系统管理实体中，其称为无线接入网关，此系统管理实体可负责一个或多个在同一个子网络的BSs。该MIH接入网关包含802.21MIH功能。该BS经由U接口与移动站台用户通讯，且经由IB接口与其它BS通讯。该无线接入网络(RAN)是经由该I-CN接口与该IP核心网络连接。

图3所示为逻辑架构300的第一实施例，其中所有的逻辑节点是经由标准化的逻辑接口连接。该架构300包含多个无线站台302、一RAN 304、一IP核心网络306、以及一MIH接入网关308。该RAN 304包含一个或多个基站(BS)310及至少一无线接入网关312，其为一系统管理实体。

一无线站台302通过U接口320与一BS 310通讯，该BSs 310则通过IB接口322互相通讯，该BSs 310通过A接口324与无线接入网关312通讯，此为BS和认证及服务授权服务器(ASA)间标准化A接口的再利用。无线接入网关312通过AG接口326互相通讯，无线接入网关312通过I-CN接口328与IP核心网络306通讯，无线接入网关312通过I-CMIH接口330与该MIH接入网关308通讯。

图4所示为逻辑架构400的第二实施例，该架构400包含多个无线站台402、一RAN 404、一IP核心网络406、以及一MIH接入网关408。该RAN 404包含一个或多个BSs 410以及至少一无线接入网关412，其为一系统管理实体。

一无线站台402通过U接口420与一BS 410通讯，该BSs 410通过IB接口422互相通讯，该BSs 410通过A接口424与该无线接入网关412通讯。该无线接入网关412通过I-CN接口426与该IP核心网络406通讯，该无线接入网关412通过SAP接口428与该MIH接入网关408通讯。该IP核心网络406通过I-CN接口430与该MIH接入网关408通讯。

图5所示为逻辑架构500的第三实施例，该架构500包含多个无线站台502、一RAN 504、一IP核心网络506、以及一MIH接入网关508。该RAN 504包含一个或多个BSs 510及至少一无线接入网关512，其为一系统管理实体。

一无线站台502通过U接口520与一BS 510通讯，该BSs 510通过IB接口522互相通讯，该BSs 510通过SAP接口524与该无线接入网关512通讯。该无线接入网关512通过I-CN接口526与该IP核心网络506通讯，该无线接入网关512通过该SAP接口528与该MIH接入网关508通讯。该IP核心网络506通过I-CN’接口530与该MIH接入网关508通讯。

架构500的主要不同处在于，无线接入网关512是经由一SAP接口(528)与该MIH接入网关508连接，但其经由其它SAP接口(524)与该BS 510连接。

3.WMAN实体网络架构

三个逻辑网络架构选择300、400、500，使得WMAN设备工厂可将这些架构选择映像至不同实体网络实施，举例来说，其是示于图6-8。

图6所示为实体网络架构600的第一实施例，该架构600包含多个无线站台602、一RAN 604、一IP核心网络606、一MIH接入网关608。该RAN 604包含一个或多个BSs 610及至少一无线接入网关612，其为一系统管理实体。

一无线站台602通过U接口620与一BS 610通讯，该BSs 610则通过IB接口622互相通讯，该BSs 610通过A接口624与无线接入网关612通讯。该无线接入网关612通过AG接口626互相通讯，无线接入网关612通过I-CN接口628与IP核心网络606通讯，无线接入网关612通过I-CMIH接口630与该MIH接入网关608通讯。该IP核心网络606通过I-CN’接口632与该MIH接入网关608通讯。

该架构600在网络端包含三个主要的实体节点：BS 610，其仅包含该物理层及可能的MAC层；无线接入网关612，其包含该递交功能；以及MIH接入网关608，其包含所有的MIH功能(也即802.21)。该架构600是假设使用集中递交管理实体。

图7所示为实体网络架构700的第二实施例，该架构700包含多个无线站台702、一RAN 704、一IP核心网络706。该RAN 704包含一个或多个BSs 710以及至少一无线接入网关712，每该接入网关712包含一无线接入网关714及一MIH接入网关716。

一无线站台702通过U接口720与一BS 710通讯，该BSs 710通过IB接口722互相通讯，该BSs 710通过A接口724与该无线接入网关712通讯。该无线接入网关712及该MIH接入网关716通过SAP接口726互相通讯，该接入网关712通过AG接口728互相通讯。该接入网关712通过I-CN接口730与该IP核心网络706通讯。

该架构700为另一种集中解决方案的实施方式，其中所有的递交功能(无线网络及802.21递交)是集中于该接入网关712中。该无线网络及802.21递交功能经由在接入网关712中的SAP接口726互相连接。在架构700中，该BS 710仅包含实体和MAC层。

图8所示为实体网络架构800的第三实施例，该架构800包含多个无线站台802、一RAN 804、一IP核心网络806。该RAN 804包含一或多个BSs 810，每该BS 810包含一MAC和PHY区段812、一无线接入网关814、以及一MIH接入网关816。

一无线站台802系通过U接口820与一BS 810通讯，该MAC和PHY区段812通过一第一SAP接口822与无线接入网关814通讯。该无线接入网关814及该MIH接入网关816通过一第二SAP接口824互相通讯。该BSs 810通过IB接口826互相通讯，该BSs 810通过I-CN接口828与该IP核心网络806通讯。

该架构800包含一「胖」BS 810，其中该无线网络级802.11递交功能是实施于该BS中。该递交功能经由该第一和第二SAPs 822、824互相且与该实体和MAC层通讯。

实施例

1.一种在一无线都市局域网络中管理资源的系统，其包含一控制和数据平面以及一管理平面。该控制和数据平面包含：一服务特定整合子层；一媒体接入控制(MAC)共享部分子层(CPS)；以及一物理子层。该管理平面包含：一服务特定整合子层管理实体；一MAC CPS管理实体；一无线资源管理和递交子层；一物理子层管理实体；以及一管理服务接入点，管理平面的组件可借其而互相通讯。

2.如实施例1所述的系统，其中该无线资源管理子层及该递交子层结合成一单一子层。

3.如实施例1所述的系统，其中该递交子层为该无线资源管理子层的一部分。

4.如实施例1-3中其中一项所述的系统，其中该控制和数据平面还包含位于该MAC CPS中的一安全子层。

5.如实施例1-4中其中一项所述的系统，其中该管理平面还包含位于该MACCPS管理实体中的一安全子层。

6.一种在一无线都市局域网络(WMAN)中管理递交的系统，其包含：一移动因特网通讯协议(IP)部分；一递交子层，该递交子层是特定于该WMAN的一网络型式；一媒体独立递交(MIH)低层整合功能(LLCF)，该LLCF是特定于该WMAN的一网络型式；一MIH递交功能；以及一MIH高层整合功能。

7.如实施例6所述的系统，还包含：一服务接入点(SAP)至媒体接入控制层接口，以及一SAP至物理层接口，该SAP接口使得该递交子层和一MIH管理平面间可互相通讯。

8.如实施例6或7所述的系统，其中该递交子层是配置以执行在该网络内的递交。

9.如实施例6或7所述的系统，其中该递交子层是配置以在子网络间执行递交，该递交子层发送该移动IP部分信号以执行该递交。

10.如实施例6或7所述的系统，其中该递交子层是配置以在不同技术间执行递交，该递交子层发送该LLCF信号以执行该递交。

11.一种在一无线都市局域网络中管理资源的系统，其包含：一基站，其是配置以与一站台通讯；一无线接入网关，其是配置以作为一系统管理实体，该无线接入网关与该基站通讯；一核心网络，其与该无线接入网关通讯；以及一媒体独立递交(MIH)接入网关，其是配置以执行媒体独立递交，该MIH接入网关与该无线接入网关通讯。

12.如实施例11所述的系统，其中该基站是经由一U接口与一站台通讯。

13.如实施例11或12所述的系统，其中该基站是经由一A接口与该无线接入网关通讯。

14.如实施例11-13中其中一项所述的系统，其中该无线接入网关是经由一I-CN接口与该核心网络通讯。

15.如实施例11-15中其中一项所述的系统，其中该无线接入网关是经由一CMIH接口与该MIH接入网关通讯。

16.如实施例11-15中其中一项所述的系统，其中该系统包含一个以上的基站，其与该无线接入网关通讯，且每该基站是配置以经由一IB接口与另一基站通讯。

17.如实施例11-16中其中一项所述的系统，其中该系统包含一个以上的无线接入网关，且每该无线接入网关系配置以经由一AG接口与另一无线接入网关通讯。

18.如实施例11-14、16或17其中一项所述的系统，其中该无线接入网关是经由一服务接入点接口与该MIH接入网关通讯。

19.如实施例11-18中其中一项所述的系统，其中该核心网络是经由一I-CN’接口与该MIH接入网关通讯。

20.如实施例11、12、14、16、18或19其中一项所述的系统，其中该基站是经由一服务接入点接口与该无线接入网关通讯。

21.一种在一无线都市局域网络中管理资源的系统，其包含：一基站，其是配置以与一站台通讯；一接入网关，其与该基站通讯，该接入网关包含一无线接入网关以及一媒体独立递交(MIH)接入网关，其是配置以执行媒体独立递交，该MIH接入网关与该无线接入网关通讯；以及一核心网络，其与该接入网关通讯。

22.如实施例21所述的系统，其中该基站是经由一U接口与一站台通讯。

23.如实施例21或22所述的系统，其中该基站是经由一A接口与该接入网关通讯。

24.如实施例21-23中其中之一所述的系统，其中该无线接入网关是经由一服务接入点接口与该MIH接入网关通讯。

25.如实施例21-24中其中之一所述的系统，其中该接入网关是经由一I-CN接口与该核心网络通讯。

26.如实施例21-25中其中的一所述的系统，其中该系统包含一个以上的基站，其与该接入网关，且每该基站是配置以经由一IB接口与另一基站通讯。

27.如实施例21-26中其中之一所述的系统，其中该系统包含一个以上的接入网关，且每该接入网关是配置以经由一AG接面与另一接入网关通讯。

28.一种在一无线都市局域网络中管理资源的系统，其包含一基站以及一与该基站通讯的核心网络。该基站包含：一媒体接入控制(MAC)和物理层装置；一无线接入网关，其是配置以与该MAC和物理层装置通讯；以及一媒体独立递交(MIH)网关，其是配置以执行该媒体独立递交，该MIH接入网关系与该无线接入网关通讯。

29.如实施例28所述的系统，其中该基站是经由一U接口与一站台通讯。

30.如实施例28或29所述的系统，其中该MAC和物理层装置是经由一服务接入点接口与该无线接入网关通讯。

31.如实施例28-30中其中的一所述的系统，其中该无线接入网关是经由一服务接入点接口与该MIH接入网关通讯。

32.如实施例28-31中其中之一所述的系统，其中该基站是经由一I-CN接口与该核心网络通讯。

33.如实施例28-32中其中之一所述的系统，其中该系统包含一个以上的基站，该基站是经由一IB接口互相通讯。

尽管本发明的特征和组件皆于实施例中以特定组合方式所描述，但实施例中每一特征或组件能独自使用，而不需与较佳实施方式的其它特征或组件组合，或是与/不与本发明的其它特征和组件做不同的组合。尽管本发明已经参照较佳实施方式特别展示和描述，熟悉本技术的人士将了解，在不脱附本发明在此所描述的保护范围下，可完成形式和细节上的不同改变。