CN101091356B - 在宽带无线接入通信中保障业务流的***和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种在宽带无线接入通信***中保障业务流的***和方法。在宽带无线接入通信***中，如果基站接收到来自移动站的注册请求消息，并且如果所述基站在接收到该注册请求消息之后将关于将由基站保障的业务流的信息***到注册响应消息中并向所述移动站发送所述注册响应消息，则所述移动站确定所述移动站是否过渡到与所述信息相对应的正常工作模式并且准确识别所述移动站进入正常工作模式的时间点。

Description

在宽带无线接入通信中保障业务流的***和方法
技术领域
本发明涉及宽带无线接入(BWA)通信***，更具体地，涉及用于保障(provisioning)可以由基站(BS)提供的业务流的***和方法。
背景技术
在作为下一代通信***的***(4G)通信***中，已经积极开展了在高速条件下向用户提供具有各种业务质量(QoS)的业务的研究。特别地，在目前的4G通信***中，已经积极开展了开发一种新型通信***的研究，该***在能够支持相对较高传输速度的诸如无线局域网(LAN)***和无线城域网(MAN)的宽带无线接入(BWA)通信***中确保移动性和QoS并且支持高速业务。作为这种新型通信***的代表，已经开发了电气与电子工程师协会(IEEE)802.16e通信***。
IEEE 802.16e通信***是为WMAN***的物理信道使用正交频分复用(OFDM)/正交频分多址(OFDMA)方案以便支持宽带传输网络的***。
以下将参考图1的框图描述传统IEEE 802.16e通信***的示意性结构。
IEEE 802.16e通信***具有多小区结构并且包括小区100、小区150、控制小区100的基站(BS)110、控制小区150的基站140以及多个移动站(MS)111、113、130、151和153。另外，BS 110和140使用OFDM/OFDMA方案向MS 111、113、130、151、和153发送信号以及从MS 111、113、130、151、和153接收信号。
参考图1对传统IEEE 802.16e通信***的结构进行描述，而且此后将参考图2A和2B的流程图描述IEEE 802.16e通信***中的MS初始化操作。
当接通MS 200的电源时，所述MS执行小区选择操作(步骤211)。换句话说，MS 200监视由MS 200预设的所有频带以便检测具有最大强度(例如，最大载波干扰噪声比(CINR))的参考信号(例如，导频信号)。然后，MS 200将已经发射具有最大CINR的导频信号的基站(BS)确定为当前覆盖MS 200的BS 250，并通过接收从BS 250所发送的下行链路帧的前同步信号(preample)来获得与BS 250的***同步。其中，如果获得了MS 200与BS 250之间的***同步，则MS 200接收从BS 250发送的DL-MAP消息、UL-MAP消息以及上行链路信道描述(UCD)消息。于是，已经接收了来自BS 250的DL-MAP消息、UL-MAP消息和UCD消息的MS 200能够识别用于初始测距操作的时隙。MS 200从用于所述初始测距操作的时隙中随机选择一个预定时隙，并向BS 250发送用于初始测距操作的测距请求(RNG-REQ)消息。其中，RNG-REQ消息包括MS 200的初始测距连接标识符(CID)和媒体访问控制(MAC)地址。
一旦接收到来自MS 200的RNG-REQ消息，BS 250向MS 200发送测距响应(RNG-RSP)消息，它是针对RNG-REQ消息的响应消息。如果MS200接收到来自BS 250的RNG-RSP消息，则MS 200选择BS 250作为MS200的服务基站并且完成小区选择操作。
如果完成了所述的小区选择操作，则MS 200与BS 250一起执行网络登录。下面将给出关于登录网络的详细描述。
根据小区选择操作的完成，MS 200通过DL-MAP消息、UL-MAP消息、下行链路信道描述(DCD)消息、UCD消息以及近邻通告(NBR-ADV)消息接收来自BS 250的关于BS 250的信息(步骤213)。MS 200使用通过DL-MAP消息、UL-MAP消息、DCD消息、UCD消息以及NBR-ADV消息接收的BS信息来获得与BS 250的下行链路同步(步骤215)。于是，已经获得与BS 250的下行链路同步的MS 200向BS 250发送RNG-REQ消息(步骤217)。
BS 250接收来自MS 200的RNG-REQ消息，并通过与包含在所接收的RNG-REQ消息中的媒体访问控制(MAC)地址的映射，为MS 200分配基本连接标识符(basic CID)和初级管理连接标识符(Primary management CID)(步骤219)。
BS 250为MS 200分配基本CID和初级管理CID，然后向MS 200发送测距响应(RNG-RSP)消息，该消息是RNG-REQ消息的响应消息(步骤221)。其中，RNG-RSP消息包括所分配的基本CID、所分配的初级管理CID、以及上行链路同步信息。MS 200通过接收RNG-RSP消息来获得与所述BS的上行链路同步并调整功率频率(步骤223)。
MS 200向BS 250发送用户站的基本能力协商请求(SBC-REQ)消息(步骤225)。其中，SBC-REQ消息是由MS 200所发送的媒体访问控制(MAC)消息以便与所述BS协商基本能力，而且SBC-REQ消息包括关于MS 200所能支持的调制和编码方案的信息。BS 250接收来自MS 200的SBC-REQ消息，检查包含在SBC-REQ消息中的能够被MS 200支持的调制和编码方案，并接着发送用户站的基本能力协商响应(SBC-RSP)消息作为SBC-REQ消息的响应消息(步骤227)。
MS 200通过接收SBC-RSP消息完成对它的基本能力的协商(步骤229)。然后，MS 200向BS 250发送专用密钥管理请求(PKM-REQ)消息(步骤231)。其中，PKM-REQ消息是用于该MS的验证的MAC消息，并且包括MS 200的认证信息。已经接收到PKM-REQ消息的BS 250使用包含在PKM-REQ消息中的MS 200的认证信息与验证服务器(AS)执行验证。如果使用所述验证信息确定MS 200对应于已验证的MS，则BS 250向MS 200发送专用密钥管理响应(PKM-RSP)消息，作为PKM-REQ消息的响应消息(步骤233)。其中，PKM-RSP消息包括分配给MS 200的验证密钥(AK)和业务加密密钥(TEK)。
MS 200通过接收PKM-RSP消息完成MS 200的验证并获得所述业务加密密钥(步骤235)。然后，MS 200向BS 250发送注册请求(REG-REQ)消息(步骤237)。REG-REQ消息包括MS 200的MS注册信息。
已经接收到REG-REQ消息的BS 250检测包含在REG-REQ消息中的MS注册信息以便在BS 250中注册MS 200，并为MS 200分配次级管理CID(Secondary management CID)。已经分配次级管理CID的BS 250向MS 200发送注册响应(REG-RSP)消息，该消息是REG-REQ消息的响应消息(步骤239)。其中，REG-RSP消息包括已分配的次级管理CID和MS注册信息。
MS 200通过接收REG-RSP消息来完成它的注册并且获得次级管理CID(步骤241)。于是，如果完成了MS注册，则MS 200被分配了三个CID(即初始基本CID、初级管理CID、以及次级管理CID)。因此，如果完全注册了MS 200，则BS 250执行对由BS提供的业务流的保障(步骤260)。稍后将给出关于业务流保障的详细描述。
如果完成了业务流的保障，即，如果完成了MS 200的初始化操作，MS200过渡到正常工作模式，实现MS 200和BS 250之间的因特网协议(IP)连接，并通过所述IP连接下载管理信息(步骤271)。之后，在MS 200和BS 250之间建立业务流(步骤273)。其中，业务流表示其中通过具有预定QoS类型的连接发送和接收MAC-业务数据单元(SDU)的流。因为如上所述当发送和接收MAC-SDU(即业务)时，必须给MS 200分配传输CID，所以将业务流的连接中的传输CID分配给MS。因此，如果完成了业务流的连接，则实际上在MS 200和BS 250之间执行业务(步骤275)。
以下将给出关于业务流保障的详细描述。
如果完成了MS 200的注册，BS 250向MS 200发送动态业务增加请求(DSA-REQ)消息(步骤261)。当MS 200接收到来自BS 250的DSA-REQ消息时，MS 200发送动态业务增加响应(DSA-RSP)消息，该消息是DSA-REQ消息的响应消息(步骤263)。其中，发送和接收DSA-REQ消息或DSA-RSP消息的操作被称为“DSA消息事务操作”。一个DSA消息事务操作仅允许为业务流设置一种QoS类型。因此，如果存在由BS 250支持的多种QoS类型，则必须针对下行链路或上行链路执行与BS 250所支持的QoS类型数量相对应的DSA消息事务操作。
例如，IEEE 802.16e通信***支持包括主动授予业务(UGS)类型、实时轮询业务(rtPS)类型、非实时轮询业务(nrtPS)类型以及尽力(BE)类型的全部四种QoS类型。
因此，如果BS 250能够支持全部四种QoS类型，则BS 250在上行链路或下行链路中通过DSA消息事务操作执行针对四种QoS类型的业务流保障。换句话说，BS 250执行四次DSA消息事务操作以便在下行链路中针对四种QoS类型执行业务流保障。此外，BS 250执行四次DSA消息事务操作以便在上行链路中针对四种QoS类型执行业务流保障。结果，BS 250执行八次DSA消息事务操作。
然而，IEEE 802.16e通信***不可能提供关于所述BS所保障的业务流数量的信息或者关于该BS最后保障的时间点的信息。因此，所述MS不可能识别终止所述BS的最后业务流保障的时间点，因而该MS不可能确切地检测该MS过渡到正常工作模式的时间点。这样，由于所述MS不能准确识别该MS进入正常工作模式的时间点，降低了该MS所提供的服务质量。
发明内容
因此，提出本发明以解决现有技术中出现的上述问题，而且本发明的一个目的是提供一种在宽带无线接入通信***中保障业务流的***和方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于在宽带无线接入通信***中报告将由基站保障的业务流的数量的***和方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于在宽带无线接入通信***中报告关于基站的最后业务流保障的时间点的信息的***和方法。
为了实现上述目的，提供一种用于在宽带无线接入通信***中保障业务流的***，所述***包括：移动站，用于向基站发送注册请求消息；以及所述基站，如果接收到所述注册请求消息，则将关于将由该基站所保障的业务流的信息包括在注册响应消息中，并向所述移动站发送该注册响应消息。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于在宽带无线接入通信***中保障业务流的***，所述***包括：基站，用于向移动站发送包含关于将由该基站保障的业务流的信息的动态业务增加请求消息；以及移动站，如果接收到所述动态业务增加请求消息，则向所述基站发送动态业务增加响应消息。
根据本发明的又一个方面，提供一种用于在宽带无线接入通信***中保障业务流的方法，该方法包括步骤：接收来自移动站的注册请求消息；以及在接收到所述注册请求消息后将关于将由该基站保障的业务流的信息***到注册响应消息中并向所述移动站发送该注册响应消息。
根据本发明的又一个方面，提供一种用于在宽带无线接入通信***中保障业务流的方法，该方法包括步骤：向移动站发送包含关于将由基站提供的业务流的信息的动态业务增加请求消息；以及在发送该动态业务增加请求消息后，接收来自所述移动站的动态业务增加响应消息。
根据本发明的又一个方面，提供一种用于在宽带无线接入通信***中保障业务流的方法，该方法包括步骤：向基站发送注册请求消息；以及在发送该注册请求消息后，接收来自所述基站的包含关于将由该基站保障的业务流的信息的注册响应消息。
根据本发明的又一个方面，提供一种用于在宽带无线接入通信***中保障业务流的方法，该方法包括步骤：接收来自基站的包含关于将由该基站保障的业务流的信息的动态业务增加请求消息；在接收到所述动态业务增加请求消息后，向所述基站发送动态业务增加响应消息；以及确定是否过渡到与所述信息相对应的正常工作模式。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，本发明的以上和其它目的、特征和优点将变得更加显而易见，其中：
图1是说明典型IEEE 802.16e通信***的示意性结构的框图；
图2A和2B是说明传统IEEE 802.16e通信***中MS的初始化操作过程的信号流程图；
图3是示意性说明根据本发明的第一实施例的IEEE 802.16e通信***的业务流保障操作过程的信号流程图；
图4是示意性说明根据本发明的第二实施例的IEEE 802.16e通信***的业务流保障操作过程的信号流程图。
具体实施方式
以下将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意到，虽然相同或相似的元件出现在不同的图中，但是尽可能用相同的引用编号来指定它们。在本发明的以下描述中，当可能造成本发明的主题不清时，将省略对其中包含的已知功能和配置的详细描述。
本发明提出已知用于在电气与电子工程师协会(IEEE)802.16e通信***(即宽带无线接入(BWA)通信***)中保障业务流的***和方法。特别地，本发明提出一种在IEEE 802.16e通信***中通过事先向移动站(MS)报告将由基站(BS)保障的业务流的数量、或者事先向所述MS报告关于所述BS的最后业务流保障的时间点的信息而允许所述MS在初始化操作中精确检测出过渡到正常工作模式的时间点的***和方法。
在描述本发明之前，应当注意，图2中所示的传统MS初始化操作(步骤211到235)同样被应用于根据本发明的MS初始化操作。因此，为了避免重复，将省略与传统MS初始化操作相对应的本发明的MS初始化操作。另外，虽然根据本发明将IEEE 802.16e通信***描述为一个实例，但应当理解，除IEEE 802.16e通信***之外，本发明也可应用于支持业务流保障操作的其他通信***。
图3是示意性说明根据本发明的第一实施例的IEEE 802.16e通信***的业务流保障操作过程的信号流程图。
在描述图3之前，根据本发明的第一实施例，通过注册响应(REG-RSP)消息向MS报告将由BS保障的业务流的数量，从而允许所述MS准确地识别业务流保障终止的时间点，以便准确地识别过渡到正常工作模式的时间点。换句话说，根据本发明的第一实施例，将将由所述BS保障的业务流的数量表示为动态业务增加(DSA)消息事务操作的数量，以便能够通过REG-RSP消息来报告业务流的数量。
DSA消息事务操作表示发送和接收动态业务增加请求(DSA-REQ)消息或动态业务增加响应(DSA-RSP)消息的操作，其中DSA-RSP消息是DSA-REQ消息的响应消息。另外，一个DSA消息事务操作仅能够为业务流设置一个服务质量(QoS)类型。因此，当存在多种由所述BS支持的QoS类型时，必须针对下行链路或上行链路执行与所述BS所支持的QoS类型数量相对应的DSA消息事务操作。
参考图3，当执行初始化操作时，MS 300接收专用密钥管理响应(PKM-RSP)消息以便完成其验证。如果MS 300获得专用密钥，则MS 300向BS 350发送注册请求(REG-REQ)消息(步骤311)。REG-REQ消息包括保障业务流字段和MS注册信息，而所述保障业务流字段表示MS 300向BS 350请求关于将由BS 350保障的业务流的数量的信息。
通过将根据将由BS 350保障的业务流的数量的DSA消息事务操作的数量***到REG-RSP消息的保障业务流字段中，已经接收到来自MS 300的REG-REQ消息的BS 350向MS 300发送REG-RSP消息(步骤313)，REG-RSP消息是REG-REQ消息的响应消息。虽然根据本发明的实施例，将根据将保障的业务流的数量的DSA消息事务操作的数量记录到REG-RSP消息的保障业务流字段中，以便能够识别将由BS 350保障的业务流的数量，但是也可以记录业务流的数量，而不是DSA消息事务操作的数量。
IEEE 802.16e通信***支持包括主动授予业务(UGS)类型、实时轮询服务(rtPS)类型、非实时轮询服务(nrtPS)类型以及尽力(BE)类型的全部四种QoS类型。例如，如果BS 350仅能够支持四种QoS类型中的三种，则将表示在上行链路和下行链路中执行六次DSA消息事务操作的信息记录在REG-REQ消息的保障业务流字段中。
如果MS 300接收到来自BS 350的REG-RSP消息，则MS 300检测记录在REG-RSP消息的保障业务流字段中的DSA消息事务操作的数量，以便MS 300能够精确识别业务流保障终止的时间点。虽然在图3中通过发送和接收REG-REQ消息和REG-RSP消息的操作来报告将由BS 350保障的业务流的数量，但是也可以通过在执行初始化操作时发送和接收其它消息的操作来向MS 300报告将由BS 350保障的业务流的数量。例如，可以通过发送和接收用户站基本能力协商请求(SBC-REQ)消息和用户站基本能力协商响应(SBC-RSP)消息来向MS 300报告将由BS 350保障的业务流的数量。
已经参考图3描述了根据本发明的第一实施例的IEEE 802.16e通信***的业务流保障操作。下面将参考图4的信号流程图描述根据本发明的第二实施例的IEEE 802.16e通信***的业务流保障操作。
在描述图4之前，根据本发明的第二实施例，BS通过DSA-REQ消息向MS报告业务流保障状态而不是将由所述BS保障的业务流的数量，以便MS能够准确识别业务流保障终止的时间点，从而准确识别过渡到正常工作模式的时间点。换句话说，根据本发明的第二实施例，所述业务流保障状态被分为“持续状态”和“完成状态”两类，并且通过DSA-REQ消息向所述MS报告。其中，“持续状态”表示BS正在保障业务流(即，随后还要执行DSA消息事务操作)，而“完成状态”则表示BS终止业务流保障(即，随后不执行DSA消息事务操作)。
参考图4，如果在MS 400的初始化操作中完成了MS 400的注册，则BS 450向MS 400发送DSA-REQ消息(步骤411)。DSA-REQ消息包括保障业务流状态字段，并且可以用一个位来实现所述保障业务流状态字段。在这种情况下，保障业务流状态字段值‘0’和‘1’分别表示“持续状态”和“完成状态”。
已经从BS 450接收到DSA-REQ消息的MS 400检测包含在DSA-REQ消息中的保障业务流状态字段值，以便检测BS 450的业务流保障的状态。换句话说，如果包含在DSA-REQ中的保障业务流状态字段的值为‘0’，则MS 400识别出MS 400随后必须接着执行DSA消息事务操作。如果包含在DSA-REQ中的保障业务流状态字段的值为‘1’，则MS 400过渡到正常工作模式，因为不必执行DSA消息事务操作。
然后，MS 400向BS 450发送DSA-RSP消息，它是DSA-REQ消息的响应消息(步骤413)。当BS 450接收到来自MS 400的DSA-RSP消息时，BS 450发送表示DSA-RSP消息被正常接收的动态业务增加应答(DSA-ACK)消息(步骤415)。
虽然根据本发明所述BS将所述保障业务流字段新***到DSA-REQ消息中以便报告它的业务流保障状态，但是所述BS也可以通过修改已经包含在DSA-REQ消息中的字段之一来报告它的业务流保障状态。例如，所述BS可以通过修改DSA-REQ消息的QoS参数设置类型字段中的保留位中的第三位来报告所述BS的业务流保障状态，使得该第三位表示业务流保障状态。另外，很自然地，BS也可以通过将DSA-REQ消息的QoS参数设置类型字段中的保留位中的某个位(而不是第三位)修改为业务流保障状态字段来使用QoS参数设置类型字段。
下面将参考表1和2来描述QoS参数设置类型字段的格式，其中将DSA-REQ消息的QoS参数设置类型字段修改为业务流保障状态字段。
表1
Figure G200580045127401D00091
如果如表1所示，将QoS参数设置类型字段的保留位中的第三位记录为表示所述BS的业务流保障状态是最后业务流保障状态的“最后保障设置”，则该第三位表示随后不执行DSA消息事务操作。换句话说，如果将QoS参数设置类型字段的保留位中的第三位记录为“最后保障设置”，则当前的DSA消息事务操作是最后一次DSA消息事务操作。
表2
Figure G200580045127401D00092
如果如表2所示，将QoS参数设置类型字段的保留位中的第三位记录为表示还要执行所述BS的业务流保障的“继续保障设置”，则该第三位表示随后执行DSA消息事务操作。换句话说，如果将QoS参数设置类型字段的保留位中的第三位记录为“继续保障设置”，则在当前的DSA消息事务操作之后，还要执行DSA消息事务操作。
如上所述，根据本发明，在宽带无线接入通信***中，BS向MS报告将要保障的业务流的数量，从而使得所述MS能够准确地识别所述BS的业务流保障完成时间点以便过渡到正常工作模式。因此，有可能将由MS初始化操作中的业务流保障所造成的延迟最小化，从而改善业务质量。
虽然已经参考某些优选实施例对本发明进行了说明和描述，但本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神和范围的情况下可以在形式和细节上作各种改变。因此，本发明的范围不应当仅限于所述实施例，而应当由所附权利要求及其等价材料来定义。

Claims (6)

1.一种用于在宽带无线接入通信***中保障业务流的方法，所述方法包括步骤：
接收来自移动站的注册请求消息；以及
在接收到所述注册请求消息后，将与要由基站保障的业务流的数量有关的信息***到注册响应消息中，并向所述移动站发送该注册响应消息，
其中，所述信息表示与将由所述基站保障的业务流的数量成比例的动态业务增加消息事务操作的总数。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述动态业务增加消息事务操作包括由所述基站发送动态业务增加请求消息的操作、以及由所述移动站发送动态业务增加响应消息的操作。
3.一种用于在宽带无线接入通信***中保障业务流的方法，所述方法包括步骤：
向基站发送注册请求消息；以及
在发送所述注册请求消息之后，从所述基站接收包括与将由所述基站保障的业务流的数量有关的信息的注册响应消息，
其中，所述信息表示与将由所述基站保障的业务流的数量成比例的动态业务增加消息事务操作的总数。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述动态业务增加消息事务操作包括由所述基站发送动态业务增加请求消息的操作、以及由所述移动站发送动态业务增加响应消息的操作。
5.一种用于在宽带无线接入通信***中保障业务流的***，所述***包括：
移动站，用于向基站发送注册请求消息；以及
所述基站，如果接收到所述注册请求消息，则将与要由该基站保障的业务流的数量有关的信息包括在注册响应消息中，并向所述移动站发送该注册响应消息，
其中，所述信息表示与将由所述基站保障的业务流的数量成比例的动态业务增加消息事务操作的总数。
6.如权利要求5所述的***，其中，所述动态业务增加消息事务操作包括由所述基站发送动态业务增加请求消息的操作、以及由所述移动站发送动态业务增加响应消息的操作。
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