CN1930846A - 无线通信***中分割的媒体访问控制协议结构、数据发送和接收方法以及使用该结构的切换方法和*** - Google Patents
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Abstract
一种无线通信***中的分割的媒体访问控制(MAC)协议、数据发送和接收方法以及使用该结构的切换方法和***,用于有效率地管理MSS(移动用户台)的切换中的会话信息。在MAC协议结构中,MAC被分割为MAC高层和MAC低层。MAC高层执行与会话信息有关的功能,而MAC低层执行对有关MSS的切换的时间延迟敏感的功能。在切换方法中,当无线通信***中的MSS执行接入点(AP)间的切换时,由包括MAC高层或服务AP的接入点控制器(APC)在固定的位置管理会话信息。因此,能够降低***负载并且能够改善通信质量。
Description
技术领域
本发明一般涉及无线通信***中移动用户台(MSS)的通信协议结构、数据发送/接收方法和切换方法,尤其涉及无线通信***中分割的媒体访问控制(MAC)协议结构以及数据发送和接收方法以及使用该结构的切换方法和***,其使用会话信息降低了无线通信***的负载,并且该改善了通信质量。
背景技术
当前,随着移动通信业的发展和对因特网服务增长的需求,对能够有效率地提供无线因特网服务的移动通信***的需要正越来越增长。因为已经开发的现有移动通信网络提供集中于语音的服务,它具有的缺点是数据发送带宽相对窄并且服务费用贵。
作为国际标准化组织之一的电气和电子工程师协会(IEEE)的IEEE802.16e标准化工作组,正在推动建立IEEE 802.16d标准,该标准要用作提供无线宽带因特网服务给固定用户台的标准。同时,IEEE 802.16e标准化工作组正在通过改善IEEE 802.16d标准来推动建立802.16e标准,以便提供无线宽带因特网服务给MSS。
与传统的用于语音服务的无线技术相比,IEEE 802.16d标准和IEEE802.16e标准由于宽的数据带宽使大量存储数据能够在短时间内发送,并且由于由所有用户共享信道使信道能够有效率地使用。但是,IEEE 802.16d标准不反映MSS,因为它只考虑固定用户台。进而,因为正在通过改善IEEE802.16d标准为提供无线因特网服务给MSS而开发的、IEEE 802.16e标准也已经根据IEEE 802.16d标准开发,所以IEEE 802.16e标准也不充分具备提供服务给MSS需要的功能。用于MSS的代表性的服务功能可以包括切换功能、寻呼功能、功耗节省功能等。在这些功能中,切换功能是提供服务给MSS中的基本功能。
由于MSS的移动,切换功能改变提供通信服务给MSS的接入点(AP)。因此,为了连续地提供通信服务给MSS,在MSS和执行切换的AP之间保留会话信息是必需的。会话信息包括数据的传输状态、MSS的功能和特性、AP的功能和特性、用于MSS的认证信息等,它们是MSS和AP之间的通信需要的。
图1是显示宽带无线通信***中MSS的传统切换过程的图。参考图1,MSS 10通过无线网络连接到接入点(AP)20a或20b。AP 20a和20b通过有线网络1连接到路由器30,使得MSS 10以及AP 20a和20b向/从如因特网的外部因特网协议(IP)网络发送/接收分组数据。进而,MSS 10以及AP 20a和20b之间的会话信息存储在MSS 10以及AP 20a和20b中。因此,MSS 10以及AP 20a和20b连续地管理相同的会话信息。
但是,当MSS 10从当前连接的服务AP(S-AP)20a移开,并且切换到新连接的目标AP(T-AP)20b时,MSS 10可以继续管理已经存储的会话信息而不管切换。但是,因为T-AP 20b不知道由S-AP 20a管理的会话信息,所以难于管理相同的会话信息。
因此,MSS 10的切换过程要求S-AP 20a和T-AP 20b之间的会话信息传递以及MSS 10和T-AP 20b之间的新会话信息的建立。但是,当大量的会话信息在切换中必须传递到T-AP 20b时,传递会话信息并建立新会话信息花费更多的时间。另外,MSS 10在会话信息的传递和新会话信息的建立期间不从S-AP 20a和T-AP 20b接收服务。
发明内容
因此,已经设计本发明以解决现有技术中出现的上面和其它的问题。本发明的目的是提供一种MAC协议结构以及使用该MAC协议结构的无线通信***,该MAC协议结构被分割为用于管理会话信息的MAC高层、和用于传递数据到物理层的MAC低层。
本发明的另一个目的是提供一种MAC协议结构以及使用该MAC协议结构的无线通信***,该MAC协议结构最小化在MSS的切换中AP之间的会话信息的传递。
本发明的另一个目的是提供一种使用分割的MAC协议结构的无线通信***中的上行链路和/或下行链路数据发送方法。
本发明的另一个目的是提供一种无线通信***中的切换方法,当MSS执行切换时,该切换方法降低了无线***的负载并且改善了通信质量。
根据本发明的一个方面,提供一种用于无线通信***中的分组通信的MAC(媒体访问控制)协议结构。MAC协议结构包括:MAC高层,包括至少一个子层,用于固定地管理用于分组传输的会话信息;MAC低层,从MAC低层分离出来,用于在MAC高层和物理层之间传递数据块;以及隧道层,用于产生预定的隧道头信息作为地址信息,用于MAC高层和MAC低层之间的数据传输。
根据本发明的另一个方面,提供一种无线通信***中用于分组通信的MAC(媒体访问控制)协议结构。MAC协议结构包括:MAC高层,包括至少一个子层,用于固定地管理用于与MSS(移动用户台)的分组通信的会话信息;以及MAC低层,从MAC低层分离出来,用于根据无线信道的条件,可变地调整MAC高层和物理层之间交换的PDU(协议数据单元)块的大小。
进而根据本发明的另一个方面,提供一种方法,用于在使用MAC(媒体访问控制)协议的无线通信***的下行链路中,发送IP(因特网协议)网络的分组给MSS(移动用户台)。该方法包括以下步骤:由MAC高层将通过IP网络接收的分组切割为多个ARQ(自动重复请求)块;由MAC高层向MAC低层发送至少一个ARQ块以及用于发送ARQ块的预定头信息;由MAC低层根据头信息接收ARQ块,并且组装接收到的ARQ块为PDU(协议数据单元)块,用于发送到MSS;以及由MAC低层发送组装的PDU块到MSS。
仍然根据本发明的另一个方面,提供一种方法,用于在使用MAC(媒体访问控制)协议的无线通信***的上行链路中,发送MSS(移动用户台)的传输数据到IP(因特网协议)网络。该方法包含以下步骤:由MAC低层通过物理层接收MSS的传输数据;由MAC低层提取至少一个包含在传输数据中的ARQ(自动重复请求)块;由MAC低层给MAC高层发送至少一个ARQ块以及用于传输AR0块的预定头信息;由MAC高层接收所述至少一个ARQ块;组装所述至少一个ARQ块为分组;以及发送分组到IP(因特网协议)网络。
还是根据本发明的另一个方面,提供一种使用MAC(媒体访问控制)协议的无线通信***中的切换方法,该方法在服务AP(接入点)和MSS(移动用户台)要切换到的目标AP之间进行。该方法包含以下步骤:由MSS执行信道扫描并且决定到目标AP的切换;通过服务AP接收MSS的切换请求;检查MSS到目标AP的切换是否可能;发送切换命令给目标AP;以及发送除会话信息以外的PDU(协议数据单元)块给目标AP。
还是根据本发明的另一个方面,提供一种无线通信***,用于使用MAC(媒体访问控制)协议执行分组通信。该***包括:至少一个包括MAC高层的APC(接入点控制器),该MAC高层包括至少一个子层,用于为分组通信固定地管理会话信息;以及包括MAC低层的多个AP(接入点),该MAC低层用于在MAC高层和MSS(移动用户台)所连接的物理层之间传输PDU(协议数据单元)块。
还是根据本发明的另一个方面,提供一种无线通信***,用于使用MAC(媒体访问控制)协议执行分组通信。该***包括:包括MAC高层和MAC低层的多个AP(接入点),MAC高层包括至少一个子层,用于为分组通信固定地理会话信息,MAC低层从MAC高层分割出来,并且在MAC高层和物理层之间传输PDU(协议数据单元)块;以及MSS(移动用户台),它使MAC低层能够从第一个AP转移到MSS切换到的第二个AP,会话信息固定在AP中当前连接的第一个AP的MAC高层中。
附图说明
从下面结合附图的详细说明,本发明上面的和其它的目的、特征和优点将更明显,在附图中:
图1是说明无线通信***中MSS的传统切换过程的图;
图2是说明无线通信***中与切换有关的通信协议的传统结构的图,该无线通信***在IEEE 802.16e中定义;
图3是说明无线通信***中传统切换过程的图,该无线通信***在IEEE802.16e中定义;
图4是说明根据本发明实施例的无线通信***的分割的MAC协议结构的图;
图5是说明根据本发明实施例的无线通信***中MSS的MAC协议结构的图;
图6是说明使用图4的MAC协议结构的无线通信***中下行链路中的数据传输过程的图;
图7是说明使用图4的MAC协议结构的无线通信***中上行链路中的数据传输过程的图;
图8是说明使用根据本发明实施例的切换方法的无线通信***的方块图;
图9是说明使用根据本发明实施例的切换方法的无线通信***的方块图;以及
图10是说明根据本发明实施例的无线通信***中的切换过程的流程图。
具体实施方式
以下将在这里参考附图详细说明本发明的优选实施例。在下面的本发明的说明中,当可能模糊本发明的主题时,将省略这里合并的已知功能和配置的详细说明。
首先,为帮助理解本发明,将参考图2和图3简要说明802.16e中定义的MAC协议的传统结构、会话信息管理方法和切换方法。
图2是说明宽带无线通信***中与切换有关的通信协议的传统结构的图,该宽带无线通信***在IEEE 802.16e中定义。如图2中所示,参加宽带无线通信***中切换的层包括MAC层210、PHY层220(物理层)和多个管理层230a到230c,分别用于管理MAC层210和PHY层220。MAC层210包括特定服务会聚子层211、MAC公共部分子层212以及私有子层213。每个子层通过服务接入点(SAP)214到243互相连接。
IEEE 802.16e中定义的MAC层210具有以下特性:它具有MAC公共部分子层212和私有子层213的连接结构,类似于802.16d中定义的MAC层结构。如上所述的协议结构定义MAC层210和PHY层220在固定的结构中结合,并且定义所有与MSS的切换有关的会话信息必须存储在AP中。
根据如图2中说明的协议执行支持MSS的移动性的802.16e的切换。将参考图1的例子说明IEEE 802.16e宽带无线通信***中的切换过程。
参考图1,当由MSS 10监视的当前连接的S-AP 20a的无线信道条件变坏时,MSS 10为了执行切换监视相邻AP的无线信道。
进而,当MSS 10确定它必须切换到相邻的AP时,MSS 10发送切换请求(HO-REQ)消息给S-AP 20a。S-AP 20a检查包含在HO-REQ消息中的相邻AP信息,并且发送预定的切换响应(HO-RSP)消息给MSS 10,该消息包括用于MSS 10要切换到的T-AP 20b的信息。已经从S-AP 20a接收到HO-RSP消息的MSS 10发送预定的切换确认(HO-confirm)消息给T-AP 20b,并且尝试与T-AP 20b的连接。
图3是说明IEEE 802.16e中定义的宽带无线通信***中切换过程的图。参考图3,在步骤301中,图1的MSS 10通过信道扫描获得用于相邻AP的信息。在步骤303中,MSS 10发送HO-REQ消息给S-AP 20a。在步骤305中,已经接收到HO-REQ消息的S-AP 20a发送HO-pre-notification消息给T-AP20b,并通知T-AP 20b MSS 10要切换到T-AP 20b。在步骤307中,T-AP 20b发送HO-pre-notification-response消息给S-AP 20a,并允许MSS 10的切换。
在步骤309中,已经接收到HO-pre-notification-response消息的S-AP 20a发送HO-confirm消息给T-AP 20b,作为对接收到HO-pre-notification-response消息的响应。另外,在步骤311中,S-AP 20a发送HO-RSP消息给MSS 10——该消息包括T-AP 20b的标识符(T-AP ID)——并且报告MSS 10要切换到它的T-AP 20b。
其后,当最终的切换时间到来时,MSS 10在步骤313中发送切换指示(HO-IND)消息给S-AP 20a并通知S-AP 20a:在L帧之后,MSS 10开始切换。在步骤315中,S-AP 20a发送切换命令(HO-command)给T-AP 20b,该命令报告:在L帧之后,MSS 10要切换到T-AP 20b,并且报告MSS 10的切换开始。在步骤317和319中,S-AP 20a发送已经存储的会话信息(例如,服务环境、服务IE等)和MSS 10的用户数据块(即,协议数据单元(PDU))给T-AP 20b。
在步骤321中,T-AP 20b传递IEEE 802.16e中定义的上行链路MAP的快速测距信息元素(Fast Ranging_IE)给MSS 10,使得MSS 10能够迅速发送测距请求给T-AP 20b。因此,当MSS 10在步骤323中发送测距请求(RNG-REQ)消息给T-AP 20b时,T-AP 20b在步骤325中发送测距响应(RNG-RSP)消息给MSS 10以响应RNG-REQ消息。其后,当上述过程结束时,MSS 10与T-AP 20b同步。因此,在步骤327中,可能通过相应的T-AP20b发送和接收数据。
但是,当大量的会话信息必须在如上所述的切换执行期间从S-AP发送到T-AP时,传递会话信息和在T-AP中建立新的会话花费更多的时间。另外,在传递会话信息和建立新的会话期间,提供给MSS的服务可能暂时中断。
为了解决这些问题,本发明提出用于宽带无线通信***的新的MAC协议结构。即,本发明引入分割的MAC层结构(该结构通过在AP的通信协议结构中将MAC层分割为MAC高层和MAC低层得到),固定地给MAC低层分配MAC功能中与会话有关的功能,并且给MAC低层分配对与MSS的切换有关的时间延迟敏感的功能。
进而,本发明提出宽带无线通信***的会话管理方法,其中MAC高层管理会话信息,并且数据能够在从MAC低层分割出的MAC高层和MAC低层之间传递,使得在MSS的切换中不必传递会话信息。
此外,本发明提出宽带无线通信***的切换方法,该方法通过分割的MAC协议结构能够省略会话信息的传递以及会话信息的重新设置过程。
图4是说明根据本发明的宽带无线通信***的分割的MAC协议结构的图。在图4中,MAC高层410可以应用于接入点控制器(APC)。进而,通过分割的结构连接到MAC高层410的MAC低层420可以应用于执行与MSS的数据发送和接收的AP。
图4的MAC结构包括MAC高层410、MAC低层420和PHY层430(物理层)。MAC高层410控制与MSS的切换有关的会话管理功能,并位于网络的固定点。MAC高层410的位置不改变,即使AP由于MSS的切换改变。但是,MAC低层420具有这样的位置,该位置在MSS的切换中转移到MSS的相邻AP,负责对延迟时间敏感的功能,如与MSS的直接通信功能,并且使得能够与MSS进行高速通信。
在图4中,MAC高层410包括分类层411、分组头抑制层412、加密层413、会话控制层414和自动重复请求(ARQ)层415,作为与会话有关的层。进而,MAC低层420包括打包和分段层421、PDU处理层422和链路控制层423,作为执行切换时与延迟时间有关的层。
进而,为在MAC高层410和MAC低层420之间发送数据(该MAC高层具有在APC中固定的位置,该MAC低层具有根据MSS的移动变化的位置),图4的隧道(tunnelling)层440产生预定的隧道头,并添加产生的隧道头到ARQ块,该隧道头包括从MAC高层410发送到MAC低层420的ARQ块的顺序号以及MAC低层地址,ARQ块发送到该地址。
当MAC低层420从MSS接收到MAC PDU时,隧道层440立即添加隧道头到接收的MAC PDU,并且发送MAC PDU给MAC高层410,以便发送MAC PDU给MAC高层410中的ARQ层415,该隧道头包括ARQ块的顺序号以及MAC高层地址,ARQ块发送到该地址。
表1显示图4中说明的本发明的MAC结构和图1中说明的传统MAC结构中互相对应的层。
表1
分类 | 本发明的MAC结构 | 传统MAC结构 |
MAC高层410 | 分类层411 | 特定服务会聚子层211 |
分组头抑制层412 | ||
加密层413 | 私有子层213 | |
会话控制层414 | 特定服务会聚子层211和MAC公共部分子层212 | |
ARQ层415 | MAC公共部分子层212 | |
MAC低层420 | 打包和分段层421 | |
PDU处理层422 | ||
链路控制层423 |
以下,将详细说明包括在MAC高层410和MAC低层420中的层。
首先,MAC高层410的分类层411接收IP分组,根据服务的类型确定分组的特性,选择适合发送IP分组的连接,即逻辑信道,并且通过相应的逻辑信道发送IP分组给分组头抑制层412(较低的层)。进而,分类层411根据服务的类型存储和管理每个IP分组的特性,并且根据分组的特性确定服务的质量(QoS)。因为分组的特性或QoS不仅是在相对长的时间期间必须保留的信息,而且是即使MSS执行切换也必须连续保留的信息,所以分组的特性或QoS包含在会话信息中。
进而,MAC高层410的分组头抑制层412抑制从分类层411(更高层)接收的IP分组的头,并发送被抑制的IP分组给加密层413(更低层),因此改善发送效率。每个分组的抑制过程受先前分组的抑制设置影响。因此,即使MSS执行切换,因为用于分组的抑制设置的信息必须连续保留,所以该信息也必须包含在MAC高层410中。因为详细的抑制方法符合IEEE 802.16d的标准,所以将省略详细的说明。
进而,因为根据IEEE 802.16e***的特性,另一个MSS可能访问MSS和AP之间交换的数据,所以MAC高层410的加密层413加密从AP发送到MSS的数据,以便阻止另一个MSS解密数据。
进而,当MSS发送加密的数据给AP时,加密层413解密加密的数据,并传递解密的数据给分组头抑制层412(更高层)。在这里,因为预定的加密密钥在MSS和AP中设置并且为上述加密连续保留,所以加密层413必须包括在MAC高层410中。更特别地,因为根据加密算法的特性最初设置加密密钥花费更多的时间,所以加密功能必须连续保留会话,即使MSS执行切换。
当逻辑信道的连接中的数据传输期间出现差错时,MAC高层410的ARQ层415执行重传,这必须保证分组传输的可靠性。在重传操作中,发送侧由预定块大小构造ARQ块并发送ARQ块,接收侧组装接收的ARQ块并为包括差错的ARQ块请求重传,并且已经接收到重传请求的发送侧重新发送存储在ARQ窗中的相同的ARQ块。
ARQ块表示宽带无线通信***中用于数据传输的基本单元。例如,对前向传输,发送侧对应于APC,而接收侧对应于由APC控制的AP。
对上述的操作,发送侧必须在ARQ窗中存储为满足接收侧的重发请求已经发送的ARQ块。当从接收侧接收到重发请求时,仅仅重新发送存储在ARQ窗中的ARQ块。然后,当接收侧发送确认信号给发送侧时,发送侧从ARQ窗中删除对应的ARQ块,该确认信号表示接收侧已经正常接收到ARQ块。当发送侧发送新的ARQ块给接收侧时,删除ARQ块之后留下的空间被重新使用。进而,ARQ层415管理块顺序号(BSN),以便在序列中顺序地安排发送的ARQ块,无论何时发送ARQ块时,将对应的BSN***到每个ARQ块中,并且发送该ARQ块。
当必须处理大量存储数据时,ARQ层415需要用于存储多个ARQ块的ARQ窗。即,应用本发明的宽带无线通信***使用具有如下容量的ARQ窗,该容量大于现有无线通信***的ARQ窗的容量。因此,在本发明中,因为ARQ层415包括在MAC高层410中,所以即使MSS执行切换,也不需要改变ARQ窗。
如上所述,在应用本发明的宽带无线通信***中,最好分类层411、分组头抑制层412、加密层413和ARQ层415为MSS在网络中的固定点连续地保留会话。因此,MAC高层410的会话控制层414是用于发送和接收控制消息的层,该控制消息与保留会话到MSS和从MSS保留会话需要的功能有关,并且控制消息通过逻辑信道传递。
MAC低层420中的打包和分段层421和PDU处理层422是用于有效率地使用分配给每个MSS的带宽的层。进而,打包和分段层421和PDU处理层422,将从MAC高层410发送的每个ARQ块组装为实际发送的一个大传输块(PDU块)。该传输块具有由内部调度器424确定的大小。调度器424考虑无线信道的条件和业务的负载,确定传输块的最佳大小。在这里,当无线信道的条件和传输时间之间存在小差异时,可以有效率地使用无线资源。因此,打包和分段层421和PDU处理层422位于MAC低层420中。
根据数据传输中由调度器424确定的PDU块的大小,打包和分段层421组装ARQ块。进而,打包和分段层421在情况需要时将打包子头和段子头添加到组装的ARQ块,或者将打包/段子头从自PDU处理层422(更低层)接收的数据移除,并且发送该数据给MAC高层410。
在这里,打包子头是这样的头:它用于将发送给MSS的分组,即服务数据单元转换为MAC PDU,并且发送MAC PDU,如本领域已知的。段子头是这样的头:当由于服务数据单元的大尺寸而不可能将服务数据单元转换为一个MAC PDU时,它用于分割服务数据单元并发送服务数据单元。
PDU处理层422通过添加MAC头到从打包和分段层421接收的打包/段子头,产生PDU块(传输块,即MAC PDU),并且传递PDU块给PHY层430。在这里,PDU块可以包括多个子头块(打包子头(PSH)或分段子头(FSH))。
进而,因为子头块一般包括用于报告有效负荷的开始、中间和结尾的字段,所以MSS能够正确地接收被分割和发送的PDU块。进而,当从MSS接收到数据时,PDU处理层422通过MAC头从自PHY层430接收的数据中提取PDU块,将MAC头从PDU块分离,并且发送PDU块到打包和分段层421(更高层)。
MAC低层420中的链路控制层423和MSS交换MSS的状态和调度信息,以便传递最终的MAC PDU。进而,由链路控制层423产生的各种调度和控制消息必须迅速地通过PDU处理层422传递给MSS,以便防止对MSS的服务延迟。因此,链路控制层423包括在MAC低层420中。
在上述的实施例中,MAC高层固定地管理会话信息。但是,当由于网络延迟或异常导致的延迟有必要移动MAC高层时,最好将会话信息移到另一个MAC低层。
图5是说明根据本发明的宽带无线通信***中MSS的MAC协议结构的图。如图5中所示,MAC协议结构是通过合并MAC高层和MAC低层得到的集成MAC结构。在这里,因为图5中的子层511到515和521到524与图4中的子层411到415和421到424具有相同的基本操作,所以将省略详细的说明。进而,因为图5的MAC结构未被分割为MAC高层和MAC低层,所以如图4中所示的用于连接MAC高层和MAC低层的隧道层440是不必要的。
在本发明中,MAC高层位于APC等中,MAC低层位于AP等中,而会话信息通过MSS的切换中的固定APC管理。进而,MAC低层通过改变MAC低层的位置到MSS的相邻AP来固定会话位置,使得IP网络的数据向下发送到MSS,或者MSS的数据向上发送到IP网络。
图6是说明使用图4中所示的MAC协议结构的宽带无线通信***中下行链路中的数据传输过程的图。参考图6,将说明这样的过程:在该过程中,从MAC高层接收到的分组发送到MAC低层以产生PDU块。其后,PDU块发送到MSS。
MAC高层410和MAC低层420之间的数据平面S1通过隧道层440连接。因此,可能通过隧道层440连接MAC高层410到MAC低层420,该MAC高层410位于APC等的固定点,该MAC低层420位于随机点并且可以连接到MSS。进而,MAC低层420直接连接到PHY层430,因此迅速响应MSS的请求。
在图6中,因为ARQ层415位于MAC高层410中,所以用于存储ARQ块的ARQ窗620也位于MAC高层410中。分类层411中通过外部IP网络接收到的分组610被分割为如图6中所示的多个ARQ块620a到620g,暂时存储在ARQ窗620中,然后传递给MAC低层420。
图6说明一例子:在该例子中,ARQ窗620具有足够的大小以包括ARQ块620a到620e。ARQ块620a到620e已经完全发送之后,发送ARQ块620f和620g。
在本发明中,包括隧道头(TH)的ARQ块630从MAC高层410传递到MAC低层420。隧道头由图4的隧道层440产生,并记录每个ARQ块的BSN和MAC低层420的MAC地址。
MAC低层420在缓存器635中存储从MAC高层410接收的ARQ块,存储的ARQ块产生到PDU块640中,该PDU块640根据由调度器424分配的频带,通过打包和分段层421以及PDU处理层422发送到MSS。进而,根据由虚线标记的数据重传过程R1,发送ARQ块给MAC低层420。参考号码R1指示第三个ARQ块的重传过程。
进而,在图6中,PSH是上述打包子头而MH是MAC头。因为产生其它PDU块需要的过程符合现有的802.16d标准,所以将省略详细的说明。
图7是说明使用图4中所示的MAC协议结构的宽带无线通信***中、上行链路中的数据传输过程的图。在图7中,将说明这样的过程:在该过程中,从MAC低层接收到的PDU块发送到MAC高层,以便产生到分组中,并且分组发送到IP网络。进而,在图7中,与图6中等价的元件具有相同的参考号码,并且将省略对这些元件的详细说明。
参考图7,MAC低层420发送从PDU块640(该PDU块640从PHY层430接收)分割的ARQ块到MAC高层410,并且隧道层440添加隧道头(TH)(该隧道头包括ARQ块的BSN和MAC高层410的MAC地址)到ARQ块,并且发送被添加隧道头的ARQ块到MAC高层410。MAC高层410中的ARQ层415组装接收到的ARQ块,请求MAC低层420重新发送包括差错的ARQ块,依靠最终组装的ARQ块产生分组610,并且通过路由器发送分组610给外部IP网络。
根据图6到7中说明的操作,MAC高层410固定在APC等中之后,数据发送到AP的MAC低层420,它具有根据MSS的移动变化的位置,或者位于随机位置的MAC低层420中接收的数据发送给具有固定位置的MAC高层410。因此,由MAC高层410管理的会话信息可以固定地保留。
图8是说明使用根据本发明实施例的切换方法的宽带无线通信***的方块图。这表示具有分割的MAC结构的切换模型,在该MAC结构中,上述MAC高层位于至少一个APC 60中,并且多个MAC低层位于AP 50a和50b中。进而,当执行切换时,假定AP 50a是S-AP以及AP 50b是T-AP。
在图8中,MSS 40通过无线网络连接到AP 50a和50b,AP 50a和50b通过有线网络连接到APC 60,而APC 60通过路由器30连接到IP网络,如因特网。MSS 40和APC 60保留相同的会话信息,并且AP 50a和50b只包括从管理会话信息的MAC高层分割出的MAC低层,使得当MSS 40执行切换时不需要传递会话信息。进而,MAC高层的下行链路传输数据通过上述的隧道层传递到MAC低层,然后发送到MSS 40。
在图8中,因为MAC高层通过IP隧道连接到MAC低层,所以没有对它们之间的相对位置的限制。进而,因为MAC高层管理在固定位置的会话信息,所以在下行链路数据传输中延迟时间减小。此外,因为在MSS 40的切换中不发生会话信息的传递,所以宽带无线通信***中的切换负载降低。
图9是说明使用根据本发明实施例的切换方法的宽带无线通信***的方块图。更特别地,图9说明具有混合MAC结构的切换模型,在该MAC结构中,MAC协议分割为MAC高层和MAC低层,并且每对MAC高层和MAC低层位于AP 50a或AP 50b。进而假定,当执行切换时,AP 50a是S-AP以及AP 50b是T-AP。
在图9中,整个MAC结构包含在AP 50a和50b中,类似于图1的传统模型。但是,用户数据可以通过隧道层从MAC高层发送到位于另一个AP中的MAC低层。在这样的情况下,因为具有固定位置的MAC高层管理会话信息,所以没有必要在MSS 40的切换中传递会话信息。因此,可以提供稳定的服务。
进而,因为AP 50a和50b的每个具有相同的形状,容易安装AP 50a和50b。
图10是说明根据本发明的宽带无线通信***中的切换过程的流程图。更特别地,图10表示图8中所示的分割类型的模型中的切换过程。在图10的说明中,假定MAC高层位于APC 60,以及MAC低层分别位于连接到MSS40的S-AP 50a和MSS 40要切换到的T-AP 50b。
在步骤1001中,MSS 40通过信道扫描获得用于相邻AP的信息,找到T-AP 50b,并且决定切换。在步骤1003中,MSS 40发送HO-REQ给S-AP 50a,并且HO-REQ传递给APC 60。在步骤1005中,APC 60通过发送handover-pre-notify给MSS 40要切换到的T-AP 50b,确定是否可以执行MSS40的切换。在这个过程中,T-AP 50b从APC 60接收到MSS 40的特性信息,例如由MSS要求的带宽或QoS,并且确定是否T-AP 50b可以允许MSS 40的切换。
在步骤1007中,T-AP 50b发送handover-pre-notify-response给APC 60以响应handover-pre-notify。在步骤1009中,APC 60通过发送包括T-AP 50b的身份ID(T-AP ID)的HO-RSP给MSS 40,通知MSS 40可能切换到T-AP50b。然后,在步骤1011中,当最终的切换时间到来时,MSS 40通过S-AP 50a发送HO-IND,该HO-IND表示L帧之后切换开始。
在步骤1013中,APC 60暂时停止到MSS 40的下行链路数据传输之后,APC 60发送handover-command(切换命令)给T-AP 50b,该命令表示MSS 40在L帧之后要切换到T-AP 50b。进而,在步骤1015和1017中,APC 60发送在APC 60中缓存的用户数据到T-AP 50b,使得当MSS 40已经切换到T-AP50b时,T-AP 50b可以直接发送用户数据(PDU块)给MSS 40。
在这里,因为会话信息如MSS认证、ARQ块的BSN以及MSS的QoS由APC 60管理,所以会话信息不发送到T-AP 50b。进而,切换中从APC 60发送到T-AP 50b的用户数据的数量大大减小,因为它只是必须发送仅仅在ARQ窗中的数据。
在步骤1019中,T-AP 50b使MSS 40能够使用IEEE 802.16e中定义的Fast Ranging IE迅速发送测距请求。进而,MSS 40在步骤1021中发送RNG-REQ给T-AP 50b,并且T-AP 50b在步骤1023中发送RNG-RSP给MSS40以响应RNG-REQ。当如上所述的过程结束时,MSS 40与T-AP 50b同步。因此,MSS 40在步骤1025中通过T-AP 50b发送和接收数据。
根据如上所述的本发明,因为在宽带无线通信***中MSS执行切换时AP之间不传递会话信息,所以可以降低***负载。进而,根据本发明,MSS和AP之间的切换过程可以简化,并且通过会话信息的固定(fixing),切换由于延迟时间的缩短而可以迅速地执行。
此外,根据本发明,可能使用各种切换模型,在该模型中MAC结构可以分割为MAC高层和MAC低层,使得可以确保***设计的灵活性。
虽然为了说明的目的已经描述了本发明的优选实施例,但本领域的技术人员将认识到,各种修改、添加和替换是可能的,只要不背离如权利要求中公开的本发明的范围和精神,包括其等效的全部范围。
Claims (23)
1.一种用于无线通信***中的分组通信的MAC(媒体访问控制)协议结构,该MAC协议结构包含:
MAC高层,包括至少一个子层,用于在固定位置为分组传输管理会话信息;
MAC低层,它从MAC高层分离出来,用于在MAC高层和物理层之间传递数据块;以及
隧道层,用于产生预定的隧道头信息作为地址信息,用于MAC高层和MAC低层之间的数据传输。
2.根据权利要求1中所述的MAC协议结构,其中MAC高层包含分类层、分组头抑制层、加密层、会话控制层和ARQ(自动重复请求)层中至少一个。
3.根据权利要求1中所述的MAC协议结构,其中MAC低层包含打包和分段层、PDU(协议数据单元)处理层和链路控制层中至少一个。
4.根据权利要求1中所述的MAC协议结构,其中通过物理层发送到MSS(移动用户台)的分组的传输块包括至少一个ARQ块和MAC头信息。
5.根据权利要求4中所述的MAC协议结构,其中隧道层将ARQ块的BSN(块顺序号)***到隧道头信息中。
6.根据权利要求1中所述的MAC协议结构,其中MAC高层位于无线通信***的APC(接入点控制器)中。
7.根据权利要求1中所述的MAC协议结构,其中MAC低层通常位于无线通信***的多个AP(接入点)中。
8.一种方法,用于在使用MAC(媒体访问控制)协议的无线通信***的下行链路中,发送IP(因特网协议)网络的分组到MSS(移动用户台),该方法包含以下步骤:
由MAC高层将通过IP网络接收的分组切割为多个ARQ(自动重复请求)块;
由MAC高层向MAC低层发送至少一个ARQ块以及用于发送ARQ块的预定头信息;
由MAC低层根据头信息接收ARQ块;
组装接收到的ARQ块为PDU(协议数据单元)块,用于发送到MSS;以及
由MAC低层发送组装的PDU块到MSS,
其中MAC协议分离为MAC高层和MAC低层,MAC高层管理会话信息并且具有固定位置,而MAC低层连接到物理层并且具有可变位置。
9.根据权利要求8所述的方法,其中MAC高层位于无线通信***的APC(接入点控制器)中,而MAC低层位于AP(接入点)中,并根据连接到物理层的MSS的移动改变它的位置。
10.根据权利要求8所述的方法,其中头信息包括ARQ块的BSN(块顺序号)和MAC低层的地址信息。
11.一种方法,用于在使用MAC(媒体访问控制)协议的无线通信***的上行链路中,发送MSS(移动用户台)的传输数据到IP(因特网协议)网络,该方法包含以下步骤:
由MAC低层通过物理层接收MSS的传输数据;
由MAC低层提取至少一个包含在传输数据中的ARQ(自动重复请求)块;
由MAC低层给MAC高层发送至少一个ARQ块以及用于传输ARQ块的预定头信息;
由MAC高层接收所述至少一个ARQ块;
组装所述至少一个ARQ块为分组;以及
发送分组到IP(因特网协议)网络,
其中MAC协议分离为MAC高层和MAC低层,MAC高层管理会话信息并且具有固定位置,而MAC低层连接到物理层并且具有可变位置。
12.根据权利要求11所述的方法,MAC高层位于无线通信***的APC(接入点控制器)中,而MAC低层位于AP(接入点)中,并根据连接到物理层的MSS的移动改变它的位置。
13.根据权利要求11所述的方法,其中发送到MAC高层的数据的基本单元包括至少一个从PDU分割的ARQ块和隧道头(TH),其包括ARQ块的BSN(块顺序号)和MAC高层的MAC地址。
14.一种使用MAC(媒体访问控制)协议的无线通信***中的切换方法,该方法在服务AP(接入点)和MSS(移动用户台)要切换到的目标AP之间进行,该方法包含以下步骤:
由MSS执行信道扫描并且决定到目标AP的切换;
通过服务AP接收MSS的切换请求;
检查MSS到目标AP的切换是否可能;
发送切换命令给目标AP;以及
发送不包括会话信息的PDU(协议数据单元)块给目标AP,
其中MAC协议分离为MAC高层和MAC低层,MAC高层管理会话信息并且具有固定位置,MAC低层在MSS的切换中从服务AP切换到目标AP。
15.一种用于无线通信***中的分组通信的MAC(媒体访问控制)协议结构,该MAC协议结构包含:
MAC高层,包括至少一个子层,用于在固定位置为与MSS(移动用户台)的分组通信管理会话信息;以及
MAC低层,从MAC高层分离出来,用于根据无线信道的条件,可变地调整MAC高层和物理层之间交换的PDU(协议数据单元)块的大小。
16.根据权利要求15中所述的MAC协议结构,其中MAC低层包括调度器层,用于调整PDU块的大小。
17.根据权利要求15中所述的MAC协议结构,其中MAC低层根据业务的负载可变地调整PDU块的大小。
18.一种无线通信***,用于使用MAC(媒体访问控制)协议执行分组通信,该***包含:
包括MAC高层的至少一个APC(接入点控制器),该MAC高层包括至少一个子层,用于在固定位置为分组通信管理会话信息;以及
包括MAC低层的多个AP(接入点),该MAC低层用于在MAC高层和MSS(移动用户台)所连接的物理层之间传输PDU(协议数据单元)块。
19.根据权利要求18中所述的***,其中当MSS从多个AP中的当前连接的源AP(接入点)切换到目标AP时,APC在固定位置管理相应的会话信息,并且MSS所连接的MAC低层转移到目标AP。
20.根据权利要求18中所述的***,其中当数据在MAC高层和MAC低层之间传输时,APC和MSS所连接的AP使用隧道层产生预定的隧道头信息作为数据的地址信息。
21.根据权利要求18中所述的***,其中AP根据无线信道的条件,可变地调整PDU块的大小。
22.一种无线通信***,用于使用MAC(媒体访问控制)协议执行分组通信,该***包含:
包括MAC高层和MAC低层的多个AP(接入点),MAC高层具有至少一个子层,用于在固定位置为分组通信管理会话信息,MAC低层从MAC高层分离出来,并且在MAC高层和物理层之间传输PDU(协议数据单元)块;以及
MSS(移动用户台),它使MAC低层能够从第一个AP转移到MSS切换到的第二个AP,会话信息固定在AP中当前连接的第一个AP的MAC高层中。
23.根据权利要求22中所述的***,其中第一个AP的MAC高层和第二个AP的MAC低层,使用隧道层产生预定的隧道头信息作为数据传输中的地址信息。
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