專利名稱：經(jīng)由接入終端路由的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，更具體地，涉及在無(wú)線通信系統(tǒng)中路由業(yè)務(wù)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)基站(接入點(diǎn))，其使用有線鏈路(銅、同軸電纜、光 纖)連接至中心控制器(無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器/基站控制器)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器連接至電路交 換機(jī)或分組數(shù)據(jù)路由器，其接下來(lái)連接至有線電信架構(gòu)(核心網(wǎng)絡(luò))。圖1中示出這個(gè)傳統(tǒng) 的分級(jí)網(wǎng)絡(luò)。在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中的典型基站部署中，通常需要從每個(gè)基站到控制器的有線連接，然 后向前連接至核心網(wǎng)絡(luò)。在大部分情況下，這些有線鏈路是T1、E1、以太網(wǎng)或光纖鏈路。在 某些罕見情況下，采用使用不同頻譜的特定專用的視距微波鏈路。這種專用回程連接的實(shí) 現(xiàn)通常是昂貴的。在不能夠可靠或經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)專用回程連接的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中，也可能存在基 站對(duì)。因此，值得考慮備選方法來(lái)減少回程成本。一種這樣的備選方法是以某種方式在基 站他們自身之間提供無(wú)線回程鏈路，從而提供回程通信路徑。此外，不期望對(duì)于這種回程賦 予不同頻譜和專用設(shè)備。在基站的故障隔離和問題解答的情況下，當(dāng)前蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的技術(shù)依賴于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng) 商將來(lái)自許多不同源的信息關(guān)聯(lián)的能力。通常，從第三方服務(wù)提供商租借回程連接。有時(shí) 候，當(dāng)從基站檢測(cè)到缺少服務(wù)時(shí)，在幾個(gè)小時(shí)都不能夠?qū)⒏辞宄胤蛛x到有線網(wǎng)絡(luò)或基 站RF鏈，可能更久。如今不存在其他可用機(jī)制，當(dāng)回程可能故障時(shí)遠(yuǎn)程注冊(cè)到受影響的基 站。技師需要站點(diǎn)訪問來(lái)確認(rèn)或排除故障的基站。如果其他機(jī)制可用于遠(yuǎn)程診斷基站，則 可避免這種非常昂貴的站點(diǎn)訪問。此外，架構(gòu)節(jié)點(diǎn)(基站或接入點(diǎn))的實(shí)際數(shù)目可能增加幾個(gè)量級(jí)。典型地，每個(gè)大 型服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)如今包括的基站所在的小區(qū)基站多于50，000個(gè)。期望將這個(gè)數(shù)目按100 至大約500萬(wàn)的因子生長(zhǎng)是不現(xiàn)實(shí)的。需要如此大量的基站來(lái)確保真正的無(wú)處不在的數(shù)據(jù) 覆蓋。還可能的是，通過到核心網(wǎng)絡(luò)的有線回程不能夠容易地支持許多的這些新接入點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)部分所述的問題，本發(fā)明在這里公開了使用無(wú)線技術(shù)經(jīng)由基站 (接入點(diǎn))之間的接入終端(AT)路由分組的方法。在示例性實(shí)施例中，接入終端路由能力可用于使用現(xiàn)有無(wú)線接入資源(時(shí)間、帶 寬、碼空間、功率)、協(xié)議、和基站架構(gòu)在基站之間提供無(wú)線的、網(wǎng)格的回程。因此，提供了在不需要有線或?qū)Ｓ脽o(wú)線回程的情況下增加獨(dú)立基站以擴(kuò)展現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的手段。主要地，通過本發(fā)明的方法，AT可在開始這樣做時(shí)用作“代理路由器”。使用AT在 基站之間路由分組的能力提供增加的靈活性，以在現(xiàn)有回程被堵塞或中斷的情況下配置和 控制基站以及冗余性。根據(jù)本發(fā)明，接入終端路由能力在頻分雙工(FDD)無(wú)線系統(tǒng)中提供網(wǎng)絡(luò)集成和更 有效的資源分配，同時(shí)保持接入終端成本和復(fù)雜性較低。在時(shí)分雙工(TDD)系統(tǒng)中也實(shí)現(xiàn) 了本發(fā)明方法的特定優(yōu)點(diǎn)。在另一實(shí)施例中，可實(shí)現(xiàn)全無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(不具有有線或?qū)Ｓ脽o(wú)線回程)，其中使用單 獨(dú)的接入?yún)f(xié)議集在接入和回程功能(按需和在需要時(shí))之間以動(dòng)態(tài)方式共享空中接口資 源。可同時(shí)使用若干接入終端，以實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)率回程。在其他實(shí)施例中，描述了一種服務(wù)模型，由此接入終端所有者(無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商 的顧客)協(xié)定他們?cè)O(shè)備的使用，以通過經(jīng)由他們的設(shè)備鏈接基站來(lái)向網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供連接 服務(wù)。在其他實(shí)施例中，提供了到使能AT路由能力的當(dāng)前EVDO空中接口標(biāo)準(zhǔn)的新擴(kuò)展。 為了使得AT在上行鏈路和下行鏈路上同時(shí)與不同基站通信，從而允許經(jīng)由AT在基站之間 無(wú)線中繼和網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)化，可通過附加空中接口資源(功率控制、時(shí)間和頻率)管理和協(xié)調(diào)來(lái) 增強(qiáng)當(dāng)前EVDO標(biāo)準(zhǔn)。在其他實(shí)施例中，可將本發(fā)明提供的AT和中繼能力擴(kuò)展成基于OFDM的空中接口 技術(shù)，看作第四代蜂窩標(biāo)準(zhǔn)，如LTE、UMB和WiMAX?？紤]IP可尋址基站和IP可尋址接入終端的網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)提供了在這些網(wǎng)絡(luò)元件之 間無(wú)縫擴(kuò)展IP路由的自然基礎(chǔ)。


圖1提供分級(jí)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的示意性視圖。圖2示意性示出分組數(shù)據(jù)無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)。圖3示出用作第一基站的中繼的第二基站。圖4示意性示出2層網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)。圖5示意性示出平面的1層網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)。圖6示出以802. Ils標(biāo)準(zhǔn)形成網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的各種網(wǎng)絡(luò)元件。圖7提供基于示例性IEEE 802. 16網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的示意性視圖。圖8提供在802. 16j (移動(dòng)多跳無(wú)線)標(biāo)準(zhǔn)下提供的網(wǎng)絡(luò)的示意性視圖。圖9提供在802. 15. x(無(wú)線個(gè)人域網(wǎng))標(biāo)準(zhǔn)下提供的網(wǎng)絡(luò)的示意性視圖。圖10示意性示出根據(jù)本發(fā)明的接入終端的操作。圖11示出根據(jù)本發(fā)明在中繼操作中沿著典型協(xié)議棧所遍歷的路徑。圖12示意性和功能性示出在本發(fā)明的方法中在AT路由和通信基站之間的基礎(chǔ)空 中接口鏈路和高層信息交換。圖13提供本發(fā)明的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)元件的示意性視圖。圖14提供本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的示例性路由網(wǎng)絡(luò)的示意性視圖。圖15示出本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的示例性網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)能力的視圖。
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圖16提供本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的另一示例性路由網(wǎng)絡(luò)的示意性視圖。圖17示意性示出基礎(chǔ)類型A和類型B網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以及稱為設(shè)備類型C的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 組合功能。圖18提供本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的另一示例性路由網(wǎng)絡(luò)的示意性視圖。圖19示意性示出經(jīng)由本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)的室內(nèi)覆蓋擴(kuò)展。圖20示意性示出使用經(jīng)由本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)的單跳的范圍和覆蓋擴(kuò)展的示例性 情況。圖21示意性示出經(jīng)由本發(fā)明的方法將類型C設(shè)備用作中間中繼的范圍擴(kuò)展的另
一實(shí)現(xiàn)。圖22示意性示出經(jīng)由本發(fā)明的方法的范圍擴(kuò)展的備選另一方案。圖23示意性示出經(jīng)由本發(fā)明的方法提供的臨時(shí)通信覆蓋的示例性情況。圖24提供使用本發(fā)明適用的方法在宏小區(qū)和微微或毫微微小區(qū)之間用于自動(dòng)配 置和RF優(yōu)化的協(xié)作的示意圖。圖25示出在固定架構(gòu)情況下使用本發(fā)明的方法的故障/性能管理功能。
具體實(shí)施例方式無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)正在朝向分組交換(與電路交換相反)和因特網(wǎng)協(xié)議的端對(duì)端使用 演變。圖2中示出這種演變的分組數(shù)據(jù)無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)。演變的接入網(wǎng)絡(luò)包括IP可尋址的 基站，其經(jīng)由邊緣路由器(已知為網(wǎng)關(guān))連接至核心分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。在演變的基站和網(wǎng)關(guān) 之間的接口是IP接口。在接入網(wǎng)絡(luò)中的其他信令和控制實(shí)體(可以集成到基站中或是獨(dú) 立網(wǎng)絡(luò)元件)也使用IP協(xié)議。在支持接入網(wǎng)絡(luò)的操作的核心網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)體包括AAA服務(wù)器和IMS(IP多媒體子 系統(tǒng))節(jié)點(diǎn)，以在基于IP網(wǎng)絡(luò)上分發(fā)多媒體服務(wù)。圖2中的上部分支示出當(dāng)前部署的EVDO 網(wǎng)絡(luò)的元件。同時(shí)，在接入終端和基站之間的空中接口協(xié)議也已經(jīng)朝向分組化和因特網(wǎng)協(xié)議的 增加使用演變。演變的接入終端是IP可尋址的，并且演變的空中接口協(xié)議支持在這些接入 終端和基站之間的因特網(wǎng)協(xié)議。接入網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)演變的另一方向是朝向支持網(wǎng)格/中繼(mesh/relay)能力。網(wǎng)格 網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)沿著多條路徑連接(或可被連接)的網(wǎng)絡(luò)。中繼是通過空中技術(shù)從一個(gè)實(shí) 體向另一個(gè)(如基站向接入終端和相反)傳送數(shù)據(jù)的專用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。圖3示出一實(shí)例，其 中展示了用作BSl的中繼的BS2。內(nèi)部BS通信可經(jīng)由有線回程或視距(LOS)微波無(wú)線鏈 路。網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)分為兩個(gè)主要類別2層網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)和平面的1層網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)。在圖4所示 的2層網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中，第一層形成互連的網(wǎng)格基站集合。對(duì)于繼續(xù)在正常模式下工作的接入 終端沒有改變。接入終端不具有網(wǎng)格功能。在圖5中所示的平面的1層網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中，所有 終端能夠是網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)。在基站和接入終端之間沒有區(qū)別。每個(gè)節(jié)點(diǎn)用作基站和接入終端。如今，無(wú)線網(wǎng)格和中繼網(wǎng)絡(luò)如IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)所指定地存在。這些標(biāo)準(zhǔn)作為現(xiàn)有無(wú) 線LAN(802. 11)、無(wú)線PAN(802. 15)的擴(kuò)展而生成，在一種情況下用作無(wú)線WAN(802. 16)的 擴(kuò)展。將這些802標(biāo)準(zhǔn)集成到現(xiàn)有的，或出現(xiàn)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)(例如UMB、EVD0、LTE等)中作為重疊導(dǎo)致非常困難的運(yùn)行和網(wǎng)絡(luò)管理任務(wù)。這樣的集成需要復(fù)雜的多標(biāo)準(zhǔn)手機(jī)、困難 的切換協(xié)議、和符合不同標(biāo)準(zhǔn)的各種網(wǎng)絡(luò)元件之間非常復(fù)雜的相互作用。以下，為了上下文和比較簡(jiǎn)單地描述在IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)中確立的網(wǎng)格/中繼原理的 相關(guān)部分。在802網(wǎng)格/中繼網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件之間用于數(shù)據(jù)和信令傳輸?shù)馁Y源分配的 兩個(gè)主要機(jī)制是載波偵聽多路訪問和沖突避免(CSMA/CA)和時(shí)分復(fù)用(TDM)/時(shí)分雙工 (TDD)。CSMA/CA是簡(jiǎn)單的聽后發(fā)送機(jī)制。每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)或接入終端在發(fā)送之前等待確定信 道沒有正被其他網(wǎng)格點(diǎn)使用。在兩個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)在同時(shí)進(jìn)行發(fā)送的情況下，CSMA/CA協(xié)議指定 如何處理任何沖突。CSMA/CA具有不從中心節(jié)點(diǎn)控制資源分配的優(yōu)點(diǎn)，從而容易部署。劣勢(shì) 在于沒有充分使用RF資源。在TDD系統(tǒng)中，在一個(gè)頻率上傳送所有數(shù)據(jù)和控制。然而，將時(shí)間分成許多小時(shí) 隙，用于在各個(gè)網(wǎng)格/中繼點(diǎn)之間調(diào)度和多路復(fù)用(TDM)可變量的發(fā)送和接收幀。典型地， 在基站或?qū)Ｓ镁W(wǎng)關(guān)中的基于中心調(diào)度器的資源分配基于在各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)之間的控制信息交 換協(xié)調(diào)哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件在什么時(shí)隙發(fā)送和接收。中心資源管理更加簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)，但是緩慢和 低效。許多分布方案(盡管更加復(fù)雜)也在考慮中。802. 11標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議，作為802. IlffLAN MAC標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展。圖6示出形 成網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件。這些元件的屬性概括如下?！ぞW(wǎng)格點(diǎn)(MP)確立與其他MP的端對(duì)端鏈路?！ぞW(wǎng)格接入點(diǎn)(MAP = MP+AP)與接入點(diǎn)(AP)共置的MP功能?！ぞW(wǎng)格端口點(diǎn)(MPP = MP+Portal)與數(shù)據(jù)進(jìn)入和離開網(wǎng)格的網(wǎng)絡(luò)元件、或端口共 置的MP的網(wǎng)關(guān)功能?！?STA(站)在網(wǎng)格之外的最終用戶接入終端。 在STA和MAP (MP+AP)之間的PHY和MAC層通信保持不變(802. 1 la/b/g)。接入 機(jī)制保持CSMA/CA。協(xié)議依賴于“聽后發(fā)送”機(jī)制-沖突避免方案。 在MP之間的通信保持802. 1 la/b/g的相同CSMA/CA范例。在用于MESH操作的 MAC層改進(jìn)中指定附加LAYER 2路由發(fā)現(xiàn)和轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)范。 路由基于HWMP (混合無(wú)線網(wǎng)格協(xié)議)，這是無(wú)線度量AODV (對(duì)等距離向量)+基 于樹的路由的混合體。·無(wú)線認(rèn)知OLSR(按需鏈路狀態(tài)路由)是可選的。由于基于沖突的接入和數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，對(duì)于802. Ils的吞吐量可能非常低。圖7示出基于IEEE 802. 16的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的實(shí)例。802. 16網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)包括基站(BS) 和訂戶站(SS)。BSS用作外部網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)。每個(gè)SS與BS通信，以及還與其他SS通信。在網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)調(diào)功能(BS與SS和SS-SS)基于調(diào)度并且被分隙。在相同信 道上但是使用不同時(shí)間子幀來(lái)發(fā)送控制和數(shù)據(jù)。中心和分布調(diào)度機(jī)制都在標(biāo)準(zhǔn)中指定，以 提供控制和數(shù)據(jù)的無(wú)沖突傳輸。在中心調(diào)度中，網(wǎng)格BS處理所有上行鏈路(業(yè)務(wù)從SS去 向網(wǎng)格BS)和下行鏈路(業(yè)務(wù)從網(wǎng)格BS到SS)。在分布調(diào)度中，所有SS是端，并建立握手 協(xié)議，用于保留在SS之間發(fā)送的時(shí)隙。通過在網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)之間交換控制消息來(lái)保留隙。TDD 用于共享在上行鏈路和下行鏈路之間的信道。每個(gè)活動(dòng)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)(BS和SS)廣播網(wǎng)絡(luò)配置通告。希望加入網(wǎng)格的任意新SS掃描通告的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)配置消息。在選擇要附連的適當(dāng)?shù)?網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)(稱為發(fā)起者)時(shí)，其經(jīng)由發(fā)起SS向網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)并變?yōu)榫W(wǎng)格的一部分。802. 16j MMR(移動(dòng)多跳無(wú)線)標(biāo)準(zhǔn)主要關(guān)注于802. 16標(biāo)準(zhǔn)的中繼功能擴(kuò)展，并且 在圖8中示出。這個(gè)配置的元件的屬性概括如下?！?BS 基站，需要匪R改進(jìn)?！?RS 中繼站。用作到MS的BS，以及到BS的MS。IS類型固定(架構(gòu))，游動(dòng)(特定事件，室內(nèi))，移動(dòng)(火車)· MS/SS 移動(dòng)站/訂戶站?！H傳統(tǒng) 802. 16SS/MS。 移動(dòng)臺(tái)在中繼網(wǎng)絡(luò)之外。直接的BS到MS的通信使用沒有改變的802. 16TDD空中接口標(biāo)準(zhǔn)。BS到RS的通 信也基于下行鏈路(DL)和上行鏈路(UL)的TDD與TDM調(diào)度。將時(shí)隙進(jìn)一步分成控制業(yè)務(wù) 和網(wǎng)格業(yè)務(wù)。在網(wǎng)格業(yè)務(wù)時(shí)隙上發(fā)送載體數(shù)據(jù)之前，通過控制段時(shí)隙交換調(diào)度和路由消息。RS到RS的通信協(xié)議也利用與BS到RS協(xié)議相同的機(jī)制。將中心BS調(diào)度和路由看 作更簡(jiǎn)單方案的缺省選擇。對(duì)于802. 15x W PAN(無(wú)線個(gè)人域網(wǎng))，網(wǎng)格/中繼網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)不同變型在使用中 和/或在開發(fā)中。所有三個(gè)具有如圖9所示的基本設(shè)備到設(shè)備的通信。具有相關(guān)屬性的這 些變型概括如下。· 802. 15. 1藍(lán)牙-TDM，主/從，不基于競(jìng)爭(zhēng)· 802. 15. 3，用于高速率/高帶寬應(yīng)用-基于超寬帶(UWB)· 802. 15. 4，用于低速率傳感器網(wǎng)絡(luò)(如Zigbee)。在802. 15PAN中，客戶端是消費(fèi)者以及對(duì)等網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)?！奥酚善鳌笨梢允枪?定的或移動(dòng)的。不涉及架構(gòu)BS或AP。無(wú)線PAN PIC0NET包括若干組件?；A(chǔ)組件是DEV (設(shè)備)。需要一個(gè)DEV來(lái)承 擔(dān)微微網(wǎng)的微微網(wǎng)協(xié)調(diào)器(PNC)的角色。PNC提供具有信標(biāo)的用于微微網(wǎng)的基礎(chǔ)定時(shí)。此 外，PNC用消息向微微網(wǎng)發(fā)送服務(wù)質(zhì)量(QoS)需求、省電模式和接入控制。在微微網(wǎng)中的設(shè) 備可基于端對(duì)端通信。期望將網(wǎng)格/中繼網(wǎng)絡(luò)的概念與無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，在不增加新的、和更加復(fù)雜 的網(wǎng)絡(luò)元件以及對(duì)于現(xiàn)有無(wú)線協(xié)議的明顯改變的情況下，不可能向蜂窩網(wǎng)絡(luò)操作增加簡(jiǎn)單 的和廉價(jià)的自由回程無(wú)線網(wǎng)格和中繼能力。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了通過成本有效的方法實(shí)現(xiàn)這個(gè)目 的的途徑，并且在以下公開其發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的集成網(wǎng)格/中繼/無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)考慮在單獨(dú)的、共享空中接口上使 用單獨(dú)的空中接口接入?yún)f(xié)議，以在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的接入終端和基站之間提供所有網(wǎng)格和中繼功 能，同時(shí)還支持無(wú)線移動(dòng)接入。通過本發(fā)明的方法，接入終端承擔(dān)雙重職能。當(dāng)接入終端用作在其與基站之間的 空中鏈路上通信的信息的源(或作為其最終目的地)時(shí)，鏈路用于接入。當(dāng)接入終端是其 隨后在空中鏈路上傳送至基站的信息的接收者(來(lái)自另一基站)時(shí)，他使用完全相同的空 中接口資源和接入?yún)f(xié)議執(zhí)行網(wǎng)格/回程/中繼功能。為了執(zhí)行這種功能，根據(jù)本發(fā)明向接入終端增加以下能力
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·在空中鏈路上向其附近(無(wú)線范圍)的基站由其路由能力的通告； 在其與基站之間關(guān)于路由服務(wù)的持續(xù)時(shí)間和服務(wù)質(zhì)量(提供的帶寬、延時(shí))的協(xié) 定；·將在一個(gè)下行鏈路上接收的IP層數(shù)據(jù)流傳送至另一上行鏈路；·在下行鏈路和上行鏈路上保持與多個(gè)基站的無(wú)線連接，即，可靠發(fā)送和接收分組 的能力。圖10中示意性示出在周圍基站之間傳送數(shù)據(jù)/信令/控制信息時(shí)中繼模式下的 接入終端的操作。經(jīng)由AT路由器將標(biāo)記為1、1’的數(shù)據(jù)流從BSl傳送至BS2。類似地，經(jīng) 由AT路由器將標(biāo)記為2、2’的數(shù)據(jù)流從BS2傳送至BS1。標(biāo)記為3的雙向數(shù)據(jù)流包括流1、 1’、2、2’，并且示出由AT路由器使能的端對(duì)端通信路徑。類似地，圖11示出通過經(jīng)由路由 AT開始從源BS向目的BS的信息沿著協(xié)議棧所遍歷的路徑。當(dāng)所示實(shí)例發(fā)生在超移動(dòng)寬帶 (UMB)空中接口(由3GPP2標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)組織標(biāo)準(zhǔn)化)的環(huán)境下時(shí)，應(yīng)理解，本發(fā)明不以任何方 式限制在這個(gè)圖示的情況，并且可容易地?cái)U(kuò)展到基于CDMA技術(shù)的EVDO標(biāo)準(zhǔn)和其他OFDM標(biāo) 準(zhǔn)(例如LTE和WiMAX)。空中接口資源設(shè)置和分配過程可使用由AT路由器報(bào)告和中繼的信息通過基站協(xié) 作地完成。另一選擇是基于由基站向AT路由器傳遞的資源限制和路由器自身的限制由AT 路由器自身作出的資源消耗決定的決定處理。以下，簡(jiǎn)單描述在AT路由器和BS之間的基礎(chǔ)空中接口鏈路的設(shè)置。在圖12中所 示的框體化呼叫流程的上部示意性和功能性示出通信單元以及他們之間的交互(通信單 元和“正常操作”信令)。同樣，描述在UMB空中接口的環(huán)境下，并且應(yīng)該僅理解為示意性， 不限制本發(fā)明的范圍。在AT-BS鏈路的設(shè)置中的主要步驟為· AT路由器監(jiān)視來(lái)自其附近的基站的下行鏈路導(dǎo)頻信道，以跟蹤從這些基站中的 每個(gè)到自身的下行鏈路信道，并報(bào)告信道質(zhì)量測(cè)量；·基站通過空中鏈路報(bào)告來(lái)自AT路由器的接收(導(dǎo)頻)信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量，其使能 AT路由器跟蹤到這些基站中的每個(gè)的其信道的質(zhì)量?！?AT路由器估計(jì)在上行鏈路_下行鏈路信道對(duì)上的可支持?jǐn)?shù)據(jù)率。在圖12的下部示出對(duì)于AT路由操作特定的附加信令功能。為此，在沒有到核心 網(wǎng)絡(luò)的有線鏈路的情況下通過AT路由器為基站路由，執(zhí)行以下主要步驟-BS廣播路由器請(qǐng)求以發(fā)現(xiàn)可用作路由器的AT路由器，以及代表他向指向目的地 (或到有線網(wǎng)絡(luò)的連接的第一點(diǎn))轉(zhuǎn)發(fā)分組——這個(gè)步驟可在到BS的呼叫的啟動(dòng)之前。 在這個(gè)BS的周圍的AT路由器通告路由分組、他們能夠在其間路由分組的BS、以 及到達(dá)和來(lái)自這些BS的可支持?jǐn)?shù)據(jù)率的他們的能力。AT路由器也可以自動(dòng)通告，而不需要 請(qǐng)求?！?BS和AT路由器協(xié)定對(duì)于提供的路由服務(wù)的持續(xù)時(shí)間(租用時(shí)間)和服務(wù)質(zhì)量 (帶寬、延時(shí))。當(dāng)完成與基站的協(xié)定時(shí)，AT從和向數(shù)據(jù)被路由的基站請(qǐng)求和接收適當(dāng)?shù)馁Y 源分配(要使用的副載波、傳輸時(shí)間等)。-MAC和RLC (無(wú)線鏈路控制)層確保分別通告H-ARQ RLC重傳協(xié)議可靠接收分組。 在“租用時(shí)間”的結(jié)束，AT路由器結(jié)束路由服務(wù)，并釋放分配的控制接口資源。以下根據(jù)若干示例性實(shí)施例描述本發(fā)明的特定特征，這開始于由發(fā)明人作為基本網(wǎng)絡(luò)模型表征的實(shí)施例。基本網(wǎng)絡(luò)模型是僅存在可指示為Dev類型A和Dev類型B的兩個(gè) 設(shè)備類型的一個(gè)模型。圖13中示出這個(gè)模型。基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)模型的網(wǎng)絡(luò)操作通過以下規(guī)則定義l.Dev類型A操作與Dev類型B互補(bǔ)。a)例如，在頻分雙工(FDD)系統(tǒng)中，兩個(gè)設(shè)備的發(fā)送和接收頻率跳動(dòng)(flip)。在 圖13所示的實(shí)例中，發(fā)送頻率A_Tx等于接收頻率B_Rx，并且為了發(fā)生有效同時(shí)發(fā)送和接 收，頻率B_Tx等于頻率A_Rx。b)與此相比，在時(shí)分雙工(TDD)中，使用單頻率，因此不能夠發(fā)生同時(shí)發(fā)送和接 收。因此，發(fā)送和接收時(shí)隙跳動(dòng)。每個(gè)設(shè)備必須偵聽，同時(shí)其他設(shè)備正在談話，用于在他們之 間建立任意合理的通信。如果兩個(gè)設(shè)備嘗試同時(shí)發(fā)送，則發(fā)生沖突，并且不發(fā)生有效通信。 再參照?qǐng)D13，當(dāng)設(shè)備類型A正在時(shí)隙A_Tx處發(fā)送時(shí)，設(shè)備類型B的接收器必須在相同時(shí)間 B_Rx偵聽他。類似地，當(dāng)設(shè)備類型B正在時(shí)隙B_Tx處發(fā)送時(shí)，設(shè)備類型A必須在相同時(shí)隙 A_Rx偵聽他。2. 一個(gè)設(shè)備類型不直接在空中鏈路上(即不存在任意中間節(jié)點(diǎn))與相同類型的其 他設(shè)備通信。在FDD蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中應(yīng)用這個(gè)概念的主要優(yōu)點(diǎn)為·更加簡(jiǎn)單地用現(xiàn)有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件(即BS和AT)建立網(wǎng)格/中繼網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于現(xiàn)有 標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)備復(fù)雜度進(jìn)行最小的改變?！と鏘EEE 802系統(tǒng)中考慮的，具有可用作BS和AT的FDD網(wǎng)格設(shè)備是昂貴的。 在FDD系統(tǒng)中的資源分配不是基于沖突的，因此更加有效的使用頻譜。BS基于 瞬時(shí)需求和可用資源作出資源決定。這允許在AT自身通信需求和保存用于回程的資源的 需求之間的動(dòng)態(tài)資源共享?！な褂门c蜂窩網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)的基于單獨(dú)IEEE 802網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)在操作上難以部署。因此，所有通信是以下類型Dev類型A < = > Dev類型B，或Dev類型B < = > Dev類型A。類型A的兩個(gè)設(shè)備可例如經(jīng)由Dev類型B通信Dev類型A(I) < = > Dev類 型B < = > Dev類型A(2)。主要地，可僅使用相反Tx/Rx極性的網(wǎng)絡(luò)元件的這兩個(gè)類型設(shè) 計(jì)任意類型的網(wǎng)絡(luò)-傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)格或中繼。圖14中示出示例性的這種情 況。圖15中示出網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)能力的圖示。使用類型A(基站)和類型B(接入終端)設(shè) 備經(jīng)由基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)模型示出從源基站向目的基站通過多個(gè)獨(dú)立鏈路中繼或路由消息的能力。當(dāng)映射至傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)時(shí)，容易看出這個(gè)系統(tǒng)允許任意兩個(gè)基站使用中繼AT和 BS彼此通信。此外，任意兩個(gè)AT能夠僅使用中繼BS和AT的服務(wù)(即不使用專用無(wú)線回程 的任意有線)彼此通信。圖16中示出這樣的示例性路由配置。如果需要，設(shè)備類型C可通過將類型A和B的兩個(gè)設(shè)備集成來(lái)導(dǎo)出，如圖17所示。 在設(shè)備類型C中的設(shè)備類型A和B之間的有線接口可以與無(wú)線接口相同。從外部角度，類型 A或B的設(shè)備可與Dev類型C通信，如圖18所示。可通過使用干擾消除技術(shù)來(lái)緩解在Dev 類型C中的組成設(shè)備類型之間的干擾，由于干擾信號(hào)的信息內(nèi)容是預(yù)先已知的。實(shí)際上，該 設(shè)備用作Tx/Rx逆變器。本發(fā)明的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)模型——使用AT和BS的組合提供網(wǎng)絡(luò)連接——可應(yīng)用于各種應(yīng)用，以下作為本發(fā)明的其他實(shí)施例描述其中的幾個(gè)。然而，應(yīng)理解，所述實(shí)施例僅意味著 本發(fā)明實(shí)用的示例，不應(yīng)理解為可通過BS和AT路由器的組合使能的本發(fā)明實(shí)用模型的范 圍的任意限制。以下列出幾個(gè)類別A.范圍或覆蓋擴(kuò)展在無(wú)線接入終端和基站之間建立的中繼和網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)容易地應(yīng)用于范圍和覆蓋擴(kuò) 展功能的規(guī)定。以下作為其他發(fā)明實(shí)施例描述這種功能的兩個(gè)重要應(yīng)用。室內(nèi)覆蓋擴(kuò)展圖19示出在家庭中用于提供自由回程覆蓋的設(shè)備類型C。通過策略地設(shè)置這種設(shè) 備，內(nèi)部或室內(nèi)覆蓋可實(shí)用本發(fā)明的AT路由功能來(lái)提供。重要的優(yōu)點(diǎn)在于相同移動(dòng)臺(tái)和協(xié) 議可用在建筑物內(nèi)部和外部。固定架構(gòu)覆蓋擴(kuò)展本發(fā)明的AT路由方法的特別重要應(yīng)用是使用核心無(wú)線網(wǎng)絡(luò)外圍的基站提供范圍 擴(kuò)展的情況，其中對(duì)于BS的專用回程的提供難以實(shí)現(xiàn)和/或特別昂貴。圖20中示出用于 覆蓋擴(kuò)展的示例性架構(gòu)中繼。存在用于覆蓋擴(kuò)展的兩個(gè)方案選擇，依賴于經(jīng)由AT路由器連接的兩個(gè)基站是否 在他們之間具有視線(LOS)或非視線(NLOS)信號(hào)路徑。圖21中示出在BS和AT之間完整 的無(wú)線連接。當(dāng)BS不具有視線(LOS)傳時(shí)，這個(gè)選擇是有用的。圖22中示出在中繼站之間 提供鏈路的共置的、可能有線連接在一起的BS和AT路由器組合(先前稱為類型C設(shè)備)。 當(dāng)在部署期間LOS條件自身存在時(shí)，這個(gè)選擇有用。臨時(shí)點(diǎn)覆蓋緊急情況和特定事件本發(fā)明的AT路由器方法也可應(yīng)用于建立臨時(shí)通信需求的通信覆蓋，例如緊急情 況和特定事件通信覆蓋。圖23中示出這個(gè)情況，其示出在車輛上安裝的BS以及AT路由 器(用于需要在不同單元和/或服務(wù)之間的通信的緊急情況設(shè)立快速網(wǎng)絡(luò)覆蓋)的組合。 類似方法可用于特定位置和事件，如不頻繁的并且不持久授權(quán)和昂貴的固定資產(chǎn)的體育盛
A十A絕
石、入石寸οB. RF配置和優(yōu)化毫微微和微微小區(qū)管理在部署了上百萬(wàn)的微微和毫微微小區(qū)時(shí)，微微和毫微微小區(qū)的配置和優(yōu)化將是服 務(wù)提供商和類似的最終用戶的主要負(fù)擔(dān)。RF交互(即宏與微微、宏-毫微微、毫微微-毫微 微、微微-毫微微等)的各個(gè)組合需要以最小的技師和最終用戶的代價(jià)有效管理。圖24示 出宏小區(qū)BS的典型情況，其具有大覆蓋區(qū)，與毫微微小區(qū)重疊——很小功率的家庭覆蓋區(qū)。 最小化對(duì)宏小區(qū)的干擾和優(yōu)化毫微微/微微覆蓋可能是耗時(shí)的，特別地如果他們發(fā)生在相 同RF載波上。允許簡(jiǎn)單的宏小區(qū)基站協(xié)調(diào)與毫微微/微微小區(qū)的配置和優(yōu)化的機(jī)制將高 度有利。本發(fā)明的AT路由器方法特別提供了這樣的機(jī)制。由于其在BS和毫微微/微微小 區(qū)之間提供連接的能力，AT路由器可容易地提供所需的協(xié)調(diào)。AT路由器用于提供自動(dòng)配置 和優(yōu)化毫微微小區(qū)的信令和控制。宏小區(qū)RF優(yōu)化頻繁遇到的領(lǐng)域問題是在初始基站安裝時(shí)缺少回程。RF資產(chǎn)的優(yōu)化需要在回程變
10為可用之后隨后的站點(diǎn)訪問，增加運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。AT路由器也可在向網(wǎng)絡(luò)增加BS時(shí)用于RF優(yōu)化。新BS或新載波的覆蓋必須關(guān)于 其鄰居來(lái)調(diào)節(jié)。通過使得AT路由器同時(shí)與兩個(gè)相鄰基站通信，他們可容易地實(shí)時(shí)協(xié)作、協(xié) 調(diào)和精細(xì)調(diào)整他們的RF覆蓋、切換和鄰居列表參數(shù)。C.故障和性能管理無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商引起較大運(yùn)營(yíng)費(fèi)用(OPEX)，以執(zhí)行如包括在故障和性能管理的許 多0Α&ΜΡ行為。故障和降低的網(wǎng)絡(luò)性能促使可用性和可靠性度量降低。由此，在緊急情況 和故障期間的可用性、可靠性、響應(yīng)事件、以及相關(guān)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用是服務(wù)提供商和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商主 要關(guān)心的。在故障狀態(tài)的某個(gè)等級(jí)期間，在基站和網(wǎng)絡(luò)之間失去心跳時(shí)，問題解答和故障隔 離變?yōu)橹匾膯栴}。一般地，這僅可通過向小區(qū)站點(diǎn)之外的技師發(fā)送(通常需要大量時(shí)間、 代價(jià)和費(fèi)用)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的AT路由器提供了用于故障和性能監(jiān)視的成本有效的選擇。由AT路由器 提供的實(shí)時(shí)監(jiān)視服務(wù)覆蓋和質(zhì)量的能力可能對(duì)于服務(wù)提供商來(lái)說是主要有競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)點(diǎn)。假設(shè)兩個(gè)可能的部署情形⑴固定架構(gòu)情況和⑵移動(dòng)情況。固定架構(gòu)情況關(guān)注由服務(wù)提供商擁有的AT路由器，他們位于策略位置中，用于RF 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視、鍵控、報(bào)告測(cè)量和警報(bào)。這些固定AT路由器可被編程，以連續(xù)地、間歇地或按需 地用作傳感器，以及回報(bào)主要AT測(cè)量的性能指示符。圖25中示出示例性固定架構(gòu)配置的 圖示。這種情況的一個(gè)選擇是實(shí)用移動(dòng)AT路由器報(bào)告觀察內(nèi)容，以及還用作解決故障基站 的管道。移動(dòng)情況關(guān)注高度移動(dòng)并且路由能力的持續(xù)時(shí)間短的AT路由器。這種高度移動(dòng) AT可用于短請(qǐng)求響應(yīng)，以及在每個(gè)實(shí)例中導(dǎo)致幾千字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟樵儾僮黝愋?。圖26中 示出示例性移動(dòng)配置的圖示。在圖示的應(yīng)用中，可將消息發(fā)送至基站，以允許特定的自診斷 檢測(cè)并用結(jié)果響應(yīng)。這可僅需要幾條消息和少量數(shù)據(jù)傳輸。也可通過并行地或按序地使用 周圍的若干AT實(shí)現(xiàn)更高數(shù)據(jù)吞吐量。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，發(fā)明人指定為服務(wù)模型，本發(fā)明的AT路由器方法被擴(kuò) 展為訂戶擁有的和操作的AT。從本發(fā)明的以上描述應(yīng)清楚，為了使用AT提供所述路由服務(wù) (以及使能基站網(wǎng)格/回程)，AT正在利用其有利位置，即其當(dāng)前位置使其能夠在一組基站 之間發(fā)送和接收可靠分組的事實(shí)。常常，這種位置可以是訂戶住宅或工作場(chǎng)所，即通常服務(wù)提供商不可訪問的用于 安裝附加基站以擴(kuò)展覆蓋的位置。實(shí)際上，隨后，AT擁有者/訂戶可以在使用其AT的位置， 向網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商或服務(wù)提供商提供路由服務(wù)。本發(fā)明的服務(wù)模型實(shí)施例涉及由服務(wù)提供商補(bǔ) 償消費(fèi)者以向服務(wù)提供商提供連接服務(wù)所借助的手段。補(bǔ)償可包括為了無(wú)線接入服務(wù)的未 來(lái)使用而付費(fèi)和信貸。對(duì)消費(fèi)者的補(bǔ)償可作為他的服務(wù)合約的一部分(即相應(yīng)于AT在消費(fèi)者住宅并因 此可用作路由器的持續(xù)時(shí)間)或在提供路由服務(wù)的實(shí)際時(shí)間期間來(lái)協(xié)定。在后一情況下， AT可廣播他們用于路由的速率，或者基站可指示用于路由的提供速率，其中意愿AT和意愿 BS同意在給定路由應(yīng)用/持續(xù)時(shí)間接受提供的或協(xié)定的條款。這里，發(fā)明人公開了在蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)中使用接入終端路由器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格/中繼
11連接的方法和系統(tǒng)。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說，考慮了以上說明書本發(fā)明的各個(gè)修改 和備選實(shí)施例將是清楚的。 由此，這個(gè)說明書僅看作示例性，并且用于教導(dǎo)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員執(zhí)行本發(fā)明 的最佳模式，并非用于示出其所有可能形式。還可理解，使用的詞語(yǔ)是描述性詞語(yǔ)，并非限 制性，并且結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)可在不脫離本發(fā)明的精神的情況下實(shí)質(zhì)性改變，以及保留在所附權(quán) 利要求的范圍內(nèi)的所有修改的專用。
權(quán)利要求
在包括接入終端和至少兩個(gè)基站的無(wú)線通信系統(tǒng)中，一種經(jīng)由所述接入終端在第一基站和第二基站之間提供通信路徑的方法，包括以下步驟向所述接入終端提供與所述第一和第二基站的發(fā)送/接收能力互補(bǔ)的發(fā)送/接收能力；以及使得所述接入終端接收由所述第一基站發(fā)送的消息，并隨后向所述第二基站重發(fā)所述消息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟提供使能協(xié)議，以使得接入終端和網(wǎng)絡(luò)能夠彼此之間協(xié)定和合作。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使得所述接入終端能夠在不同模式下運(yùn)行，第一模 式為所述的從第一基站接收消息以及向所述第二基站重發(fā)消息(以下為“回程模式”)，以 及第二模式的特征在于，接收由所述基站中的至少一個(gè)發(fā)送的消息并隨后向所述至少一個(gè) 基站發(fā)送響應(yīng)消息(以下為“接入模式”)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中使用單獨(dú)的設(shè)備協(xié)議組在所述接入和回程模式之間 動(dòng)態(tài)地共享空中接口資源。
5.一種接入終端，其被確立為經(jīng)由無(wú)線介質(zhì)向兩個(gè)或更多個(gè)基站并行地發(fā)送兩個(gè)或更 多個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)流，將每個(gè)數(shù)據(jù)流發(fā)送至不同基站。
6.如權(quán)利要求5所述的接入終端，還被確立為從所述接入終端正將數(shù)據(jù)發(fā)送至的基站 并行地接收兩個(gè)或更多個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)流。
7.如權(quán)利要求6所述的接入終端，其中所述上行鏈路和下行鏈路是頻分雙工的。
8.如權(quán)利要求6所述的接入終端，還包括基于在所述接入終端自身和所述第一和第 二基站中的一個(gè)之間發(fā)送的控制信令由所述接入終端確定在每個(gè)上行鏈路_下行鏈路信 道對(duì)上的可支持?jǐn)?shù)據(jù)率。
9.如權(quán)利要求8所述的接入終端，其中所述接入終端報(bào)告所述可支持?jǐn)?shù)據(jù)率，以響應(yīng) 于由所述接入終端在回程模式下的操作請(qǐng)求。
10.如權(quán)利要求6所述的接入終端，其中所述第一和第二基站中的至少一個(gè)是毫微微 小區(qū)，并且所述接入終端提供用于自動(dòng)配置所述毫微微小區(qū)的信令和控制。
全文摘要
提供一種接入終端路由方法，其可用于使用現(xiàn)有無(wú)線接入資源(時(shí)間、帶寬、碼空間、功率)、協(xié)議、和基站架構(gòu)在基站之間提供無(wú)線的、網(wǎng)格的回程。因此，本發(fā)明提供了在不需要有線或?qū)Ｓ脽o(wú)線回程的情況下增加獨(dú)立基站以擴(kuò)展現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的手段。
文檔編號(hào)H04W88/04GK101983535SQ200980112128
公開日2011年3月2日 申請(qǐng)日期2009年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者S·A·拉奧, S·瓦蘇德萬(wàn) 申請(qǐng)人:阿爾卡特朗訊美國(guó)公司