通信网络中的集中式无线资源分配 |
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| 申请号 | CN200780036772.9 | 申请日 | 2007-07-19 | 公开(公告)号 | CN101523942B | 公开(公告)日 | 2013-03-13 |
| 申请人 | 诺基亚西门子通信有限公司; | 发明人 | E·巴拉里尼; D·托托拉; | ||||
| 摘要 | 一种用于在通信网络中集中式无线资源分配的方法，该通信网络包括网络控制和管理系统(NCMS)和至少一个基站集群(BS集群)，该基站集群具有待向其分配相应排列域和无线资源的一组基站实体(100)。所述网络控制和管理系统(NCMS)通过对准不同基站实体(100)的排列域并且通过确定待用于每个排列域中的无线资源，控制排列域和无线资源到所述基站实体(100)的分配。优选地，网络控制和管理系统(NCMS)向基站实体(100)发送第一消息(102)，该第一消息 请求 关于包括对于每个排列域的特定信息项的可用无线资源的信息。基站实体(100)向网络控制和管理系统(NCMS)返回包括在第一消息(102)中请求的信息的第二消息(104)，并且网络控制和管理系统(NCMS)向基站实体(100)发送第三消息，该第三消息包括对准不同基站实体(100)的排列域以确定待用于每个排列域中的无线资源的命令。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于通信网络中集中式无线资源分配的方法，该通信网络包括网络控制和管理系统(NCMS)和至少一个基站集群(BS集群)，该基站集群具有待向其分配相应排列域和无线资源的一组基站实体(1 00)，该方法包括由所述网络控制和管理系统(NCMS)执行的如下步骤： |
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| 说明书全文 | 通信网络中的集中式无线资源分配技术领域[0001] 本发明涉及通信网络。 [0002] 本发明随着关注于其在移动无线宽带接入网络(Mobile WirelessBroadband Access network)中的可能运用而被开发出，该移动无线宽带接入网络符合由IEEE802.16e-2005和IEEE 802.16g修正的IEEE802.16-2004标准。 [0003] 前面提及的标准的当前参考文献如下： [0004] -IEEE Computer Society and IEEE Microwave Theory andTechniques Society，“IEEE Standard for Local and Metropolitan AreaNetworks Part 16：Air Interface for Fixed Broadband Wireless AccessSystems”，IEEE Std 802.16-2004(Revision of IEEE Std 802.16-2001)，2004年10月1日； [0005] -IEEE Computer Society and IEEE Microwave Theory andTechniques Society，“IEEE Standard for Local and Metropolitan AreaNetworks Part 16：Air Interface for Fixed Broadband Wireless AccessSystems”Amendment 2：Physical and Medium Access Control Layers forCombined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands andCorrigendum 1，2006年2月28日；和 [0006] -IEEE Computer Society and IEEE Microwave Theory andTechniques Society，“Draft IEEE Standard for Local and MetropolitanArea Network Part 16：Air Interface for Fixed and Mobile BroadbandWireless Access Systems-Management Plane Procedures and Services”，IEEE P82.16g/D2，2006年4月3日。 [0007] 本发明可以应用于的另一个网络示例为基于IEEE 802.16规范的移动WIMAX网络。 [0008] 移动WIMAX网络的当前参考文献如下： [0009] -WiMAX Forum，“WiMAX End-to-End Network SystemsArchitecture(Stage 2：Architecture Tenets，Reference Model andReference Points)”，2006年3月1日，草案； [0010] -WiMAX Forum，“WiMAX End-to-End Network SystemsArchitecture(Stage 3：Detailed Protocols and Procedures)”，2006年4月24日，草案。 背景技术[0011] WiMAX论坛(WiMAX Forum)规范(基于IEEE 802.16规范)给无线资源管理(RRM)分配在无线网络中对与无线资源相关的指示器的测量、交换和控制(例如，对服务流的当前子信道分配)的任务。RRM相关的信号发送(signaling)借助于RRM中的两个功能实体(entity)来实现：无线资源控制(RRC)功能实体和无线资源代理(RRA)功能实体。 [0012] 如WiMAX第2阶段规范清楚说明的，控制功能主要涉及测量站或远端实体所作出的决策(decision)以基于报告的测量和其他信息或通过使用专有的算法来调整(即分配、再分配或者解除分配)无线资源(radio resource)，并使用标准化原语(primitive)将这种调整传达给网络实体。这种控制可以是本地的和远离测量站的。 [0013] 尽管上述给出的RRM定义包括控制功能来管理无线资源，然而在当前的规范阶段没有支持特定消息来实现上述功能。WiMAX论坛体系结构规范定义了接入服务网络(Access Service Network)(ASN)功能所在的网络元件。目前支持移动WiMAX系统体系结构的三种可行的选择是：ASN Profile A，ASN Profile B，ASN Profile C。当采用ASN profile A时，RRC功能必须位于称为接入服务网关(ASN-GW)的网络元件中。ASN-GW控制一组在ASN中的802.16BS实体。每个802.16BS实体代表一个具有一种频率分配的区段(sector)。一组位于同一地点(co-located)的BS实体称为BS集群(cluster)。 [0014] 在现阶段，ASN Profile A中没有方法来控制在802.16BS实体中的无线资源的分配，因为目前没有RRM消息被定义为用于此用途。因而，在给定基站(BS)集群内和不同基站集群之间，同信道干扰(CCI)、移动到移动(Mobile-to-mobile)和基站到基站(BS-to-BS)的干扰不可避免。 [0015] 同样的，尽管作为移动WiMAX系统体系基准(baseline)的IEEE802.16g规范描述了NCMS(网络控制和管理系统)和802.16BS实体之间的无线资源管理原语，该系统规范的当前版本(IEEE 802.16g/D2(2006年4月))没有包含任何原语来避免CCI、基站到基站以及移动到移动的干扰问题。 发明内容[0016] 因而本发明的目的是要提供一种能够完全满足上述需求的解决方案，特别是避免同信道干扰(CCI)、基站到基站的干扰和移动到移动的干扰。 [0017] 基于本发明，该目标是通过一种具有所附的权利要求中所述的特征的方法来实现的。本发明还涉及对应的系统，相关的网络和相关的程序产品，该程序产品可装载在至少一个计算机的存储器中并且包括当产品在计算机上运行时用于执行本发明的方法的步骤的软件代码部分。如本文所使用的，提到这一计算机程序产品意在等同于提到包括用于控制计算机系统以协调(coordinate)本发明方法的性能的指令的计算机可读介质。提到“至少一个计算机”明显意在着重本发明可以分布式/模块化形式实施的可行性。 [0018] 权利要求是本文提供的发明的公开的组成部分。 [0019] 本文所描述的布置(arrangement)的优选实施例引入修改的C-RRM-REQ(Spare Capacity Report，Report type＝3)(备用容量报告，报告类型＝3)消息来指定新的请求信息类型；该特征允许使用包括新信息的新的C-RRM-RSP(Spare Capacity Report)，其不仅关于可用无线资源的总平均量，还关于用于每个排列域的特定信息项。归功于这一增加的细节级别(level)，NCMS中的RRC可运行过程以便用这样一种方法来对准排列域并给802.16BS实体分配子信道，即控制并且在这种情况下在BS集群内和不同BS集群之间消除CCI、基站到基站和移动到移动的干扰。 [0020] 本文所描述的布置的优选实施例中，后继的新的C-RRM-NOTFY(Neighbor-BS Permutation Zones Status Update)(邻近基站排列域状态更新)消息使得RRC能够给不同802.16BS实体中的RRA施以合适的无线资源分配，这会考虑BS集群内和不同BS站点之间的当前无线资源利用情况。 [0021] 本文所描述的布置有效解决了在BS集群内的不同802.16BS实体之间的内部BS集群CCI问题以及在遵循由IEEE 802.16e-2005和IEEE802.16g修订的IEEE 802.16-2004标准的移动无线宽带接入网络中的不同BS站点之间的移动到移动和基站到基站的干扰问题。作为特定应用，本文所描述的布置是解决了在移动WiMAX网络中内部BS集群CCI问题的发明。而且，本发明所描述的布置允许802.16BS实体通过无线资源传输数据，该无线资源完全不具有内部BS集群CCI或者引入了CCI的受控级别(the arrangement described herein inventionallows 802.16BS Entities to transmit data over radio resources with nointra BS Cluster CCI at all or introducing a controlled level of CCI)。 [0022] 如所指出的，本文所描述的布置的实际实现可以包括对于IEEE802.16g/D2规范的特定修改以使得NCMS中的RRC实体能控制802.16BS实体中的无线资源的分配以避免在BS集群内的BS实体之间发生的CCI问题，以及不同BS站点之间的移动到移动和基站到基站的干扰问题。附图说明 [0023] 本发明通过举例的方式并参照附图来予以说明，该附图是在本文所描述的布置的语境下表示原语流(primitive flow)的图。 具体实施方式[0024] 如所指示的，本文所描述的布置的优选应用领域是遵循IEEE802.16g标准或者WiMAX论坛规范的通信网络。对于所属技术领域的技术人员来说该网络的总规划和布置是众所周知的，从而本文有必要提供一个详细的说明。下面将主要采用来自IEEE 802.16g标准的术语，条件是相同的概念同样还将应用到遵循WiMAX论坛规范(即第2和第3阶段规范)的网络。 [0025] 附图中的图例示了在这样的网络中在基站集群(BS集群，左侧)和网络控制和管理系统(NCMS，右侧)之间的协作。 [0026] 在本文所描述的布置中，NCMS能够控制基站集群内排列域(Permutation Zone)和无线资源的分配。根据WiMAX论坛第1阶段规范，基站集群在这里被定义为基站实体的集合，这些基站实体在物理上位于同一地点并且能够共享功能部件(即，物理上的基站站点(site))。 [0027] 网络(如WiMAX网络)支持频率复用，即所有的小区/区段工作在相同的频道以最大化频谱效率。用户能够对仅仅占用整个信道带宽的一小部分的子信道进行操作。 [0028] 灵活的子信道复用通过子信道分段和排列域而变得容易。段(segment)是可用的OFDMA子信道的子部分(subdivision)(一段可以包括所有的子信道)。一段被用于部署单个MAC实例。 [0030] 如果一个或多个基站集群中的不同802.16BS实体的排列域被对准(align)并且在每个域中使用不同的子信道，则CCI、移动到移动的和基站到基站的干扰可以被彻底消除。 [0031] 当该基站集群中的所有基站实体在时间和频率上被同步时实现了排列域“对准”(即排列域被对准)，这意味着对于由NCMS中的上述RRC实体控制的所有BS集群的所有BS实体而言每个排列域的开始时间(starting time)是相同的。 [0032] 在本文所描述的布置中，当一组子信道被802.16BS实体使用时，NCMS将向相同BS集群的其他802.16BS实体发送不要使用指定的子信道组的命令信号以避免CCI或者在CCI的受控级别(controlledlevel)为可容忍(tolerable)的情况下进行传输：这种类型动态信道分配技术在文献中通常被称为“信道借用”方法。 [0033] IEEE 802.16g/D2规范为基站和NCMS之间的无线资源测量和报告过程提供了一组RRM(无线资源管理)原语。 [0034] 附图的图示出了在NCMS(RRC模块)和受控基站集群中的三个802.16BS实体100之间的消息流。每个实体100将通常被认为包括具有相关联的核心服务接入点(C-SAP)接口的无线资源代理(RRA)。 [0035] 一般而言，每个基站实体100与NCMS之间的“会话(dialogue)”将包括用于备用容量报告和通知管理的三个RRM消息，即： [0036] -从NCSM到实体100的请求消息102，即C-RRM-REQ(SpareCapacity Report，Report type＝3)(备用容量报告，报告类型＝3)； [0037] -从实体100到NCSM的响应消息104，即C-RRM-RSP(SpareCapacity Report)(备用容量报告)；和 [0038] -从NCSM到实体100的通知消息106，即C-RRM-NOTFY(Neighbor-BS Permutation Zones Status Update)(邻近基站排列域状态更新)。 [0039] 实施本文所描述的布置需要把这些消息修改成使NCMS知道详细的无线资源备用容量信息以及向802.16BS实体命令其在每个排列域内可使用的无线资源来避免CCI问题。此外，为避免发生移动到移动的和基站到基站的干扰，RRC可以发送相同的通知消息106给不同基站集群中的基站实体。 [0040] 特别地，在消息102中，NCMS发送C-RRM-REQ(OperationType＝＝Action，Action_Type＝＝Spare Capacity Report)(操作类型＝＝动作，动作_类型＝＝备用容量报告)原语给该基站集群中的所有802.16BS实体。 [0041] 在目前的规范版本中，这个原语被用于周期性地或事件驱动地请求BS发送备用容量消息。 [0042] C-RRM-REQ的当前格式如下： [0043] C-RRM-REQ [0044] ( [0045] Message_id， [0046] Operation_Type(Action)， [0047] Action_Type(Spare Capacity Report)， [0048] Object_id(BS_ID or NCMS node)， [0049] Attribute_List： [0050] Spare Capacity Report Type， [0051] Report Characteristics， [0052] ) [0053] Report Characteristics(报告特性)表明该报告是周期性发送还是事件驱动发送。本文所描述的布置优选使用周期性报告。 [0054] 目前，阶段备用容量报告类型(Spare Capacity Report Type)＞2留给了将来的类型。如所示的那样，本文引入备用容量报告类型＝3用于请求新的备用容量报告类型。 [0055] 当802.16BS实体收到C-RRM-REQ(Operation Type＝＝Action，Action_Type＝＝Spare Capacity Report，Spare Capacity Report Type＝＝3)(操作类型＝＝动作，动作_类型＝＝备用容量报告，备用容量报告类型＝＝3)请求102时，它将周期性地发送如下所示的C-RRM-RSP响应消息104(斜体字表示相对于当前的标准版本而修改的属性)： [0056] C-RRM-RSP [0057] ( [0058] Message_id， [0059] Operation_Type(Action)， [0060] [0061] Object_id(BS_ID or NCMS node)， [0062] Attribute_List： [0063] // For each DLand UL permutation Zone1 to n [0064] [0065] } [0066] ) [0067] 新的消息属性描述如下。 [0068] OFDMA symbol offset(OFDMA符号偏移(offset))： [0069] 表示域的开始(从帧的前序(preamble)开始计算，从0开始) [0070] Permutation(排列)： [0071] 表示用于当前排列域的排列方案。以下类型是可行的： [0072] -DL PUSC排列； [0073] -DL FUSC排列； [0074] -DL可选FUSC排列； [0075] -DL AMC； [0076] -DL TUSC1； [0077] -DL TUSC2； [0078] -UL PUSC； [0079] -UL AMC。 [0080] Available Permutation Zone Radio Resources(可用排列域无线资源)： [0081] 每个排列域的报告的平均可用子信道和符号资源的百分数(Percentage of reported average available sub channels and symbolsresources per permutation zone)。 [0082] Permutation Zone Radio Resource Fluctuation(排列域无线资源波动)： [0083] 无线资源波动(Radio Resource Fluctuation)用于表明用于当前排列域的DL数据业务吞吐量(traffic throughput)的波动程度。 [0084] 基于从基站集群中的802.16BS实体100处采集的C-RRM-RSP消息104，NCMS可决定(decide)，即： [0085] -排列域大小，和 [0086] -待由每个802.16BS实体使用的特定排列域内的无线资源(例如：其能通过哪个子信道来进行传输)。 [0087] NCMS应通过发送给该BS集群中的所有802.16BS实体100的新消息106(即C-RRM-NOTFY(Event_Type＝＝Neigbor-BS PermutationZones Radio Resource Status Update)(事件_类型＝＝邻近基站排列域无线资源状态更新))来执行其决策(例如，两个先前分配的改变)。C-RRM-NOTFY(Event_Type＝＝Neigbor-BS Permutation Zones StatusUpdate)(事件类型＝＝邻近基站排列域状态更新)消息106的结构如下所示(同样，斜体字表示被修改的属性)。 [0088] C-RRM-NOTFY [0089] ( [0090] Message_id， [0091] Event_Type(Neighbor-BS Permutation Zones Status Update)，[0092] Object_id(BS_ID or NCMS node)， [0093] Attribute_List： [0094] N_NEIGHBORS， [0095] BS List： [0096] BS_ID， [0097] [0098] DCD Configuration Change Count， [0099] UCD Configuration Change Count， [0100] ) [0101] 在如附图所示的示例性实施例中，RRC模块位于NCMS中，而为受控的BS集群内的三个802.16BS实体100的每一个都提供了RRA。 [0102] 虽然没有严格强制，但这样的部分布置是有利的，因为它“流线化(streamline)”上述过程，即： [0103] -首 先，NCMS将发 送C-RRM-REQ(Spare Capacity Report，ReportType＝ 3)(备用容量报告，报告类型＝3)消息102给所有的802.16BS实体100，请求周期性的C-RRM-RSP(Spare Capacity Report)传输； [0104] -以周期性的时间间隔，所有的802.16BS实体100把要求的C-RRM-RSP(Spare Capacity Report)消息104发送回NCMS，根据每个排列域的报告的平均可用子信道和符号资源的百分数来指明每个DL和UL排列域的可用无线资源； [0105] -当NCMS收到这些响应时，它可以提供(have available)所有要求的无线资源信息，以便(基于本身已知的程序)评估每个排列域的适当大小和每个802.16BS实体的每个排列域的子信道的适当数量；以及 [0106] -最 后，NCMS 由 通 过 C-RRM-NOTFY(Neighbor-BS PermutationZones Status Update)消息106传送其决策来将其决策发送给每个802.16BS实体100，C-RRM-NOTFY消息106包括在排列域中的DL和UL帧划分和在BS实体中可用于传输的特定子信道。 [0107] 以下是对前述涉及的RRC过程的当前优选实施例的更为详细的描述。作为一个例子，将要考虑的情况是由共享相同频带的位于同一地点的三个802.16BS实体100构成的BS集群，如图1所示。 [0108] 将假设第一DL域开始于PUSC排列方案来传输FCH和DL-MAP。为了避免CCI问题，人们可能设想为所有的剩余DL帧周期保持相同的排列方案(参见图2)，这是一种在所考虑的BS集群中具有段复用3(即频率复用3)的方法：图示地，三个802.16BS实体使用不同的子信道。 [0109] 当单个802.16BS实体100的业务负荷增加时，例如当较多数量的连接必须被服务时，分配给特定BS实体100的带宽是按照子信道的数量而增加的，并且这只能采用不同的排列方案(例如，PUSC W/所有子信道、FUSC、AMC等)。 [0110] 随后，假设在BS集群中第二DL排列域被采用(例如：PUSC w/所有子信道)以提高特定802.16BS实体100的可用带宽，该特定802.16BS实体100必须为更大的小区提供更多的活动连接(activeconnection)。采用的排列方案允许所有的802.16BS实体100通过完全的子信道组来传输，如图3所示，其表示在没有RRC协调(coordination)的情况下在PUSC和PUSC w/所有子信道模式中的DL帧。 [0111] 所采用的排列方案从而将频率复用因子(factor)从3减少到1，因为他们都使用相同的子信道并且一个明显的影响是在这三个802.16BS实体之间(例如，在小区边界)引入干扰。 [0112] 因此应该理解所述的布置免除了与在一个小区中需要更多带宽有关的CCI问题。在802.16BS实体100和NCMS之间的消息中引入的修改使得现在可能去协调每个排列域的起始符号偏移，而且给每个802.16BS实体100分配不同的子信道子集。每个子集中的子信道数量是通过RRC模块动态评估的并且可顾及每个小区的业务负荷而以结合的方式被定义设置(can be defined set in a joined mannerconsidering the traffic load in each cell)。 [0113] 图4所示的例子是在具有RRC协调而没有CCI的PUSC和PUSCw/所有子信道模式中具有DL帧的子信道的动态分配(dynamicallocation of sub channels with DL frame in PUSC and PUSC w/all subchannels mode with RRC coordination and no CCI)。特别的，图4涉及这样的情况，即第一802.16BS实体100需要再有两个子信道来容纳新的连接，而第二BS实体100仅需要附加的子信道并且第三BS实体具有更低的业务负荷并且可以仅被分配两个子信道。 [0114] 借助于本文所述的布置中引入的修改RRM消息，NCMS可中央分配无线资源，指明待被每个BS实体使用的子信道组，避免CCI问题的发生。 [0115] 本文所述的安排使得可以设计RRC算法，其决策基于小区业务负荷情况以动态分配无线资源。而且，本文所述的布置使得可以通过给不同802.16BS实体100分配公共的子信道子集来容忍CCI的受控级别：例如参见图5的图，其表示在PUSC和PUSC w/所有子信道模式下有RRC协调并具有CCI的受控级别的DL帧。 [0116] 所考虑的例子示出了由第一和第二802.16BS实体所共享的一组子信道。由本文所述的布置所引入的修改消息使得每个BS实体100能够知道被分配给相同BS集群中的其他BS实体100的子信道。因此，所有的BS实体100可识别那些完全没有CCI的子信道和那些可以潜在接受CCI的受控级别的子信道。 [0117] 本领域普通技术人员显然可以立即认识到本文所述的布置可以例如容易扩展到被ASN-GW控制的多个BS集群。因此，在不违背本发明的基本原理的情况下，参照仅作为示例所描述的内容可在细节和实施方式上进行变化，甚至略微的改变，而不超出如所附权利要求书所限定的本发明的范围。 |
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