專利名稱：寬帶無線網(wǎng)絡中用于中繼的分布式控制架構的制作方法
技術領域：
本申請涉及無線系統(tǒng)，并且更具體地涉及為無線中繼提供分布式控制架構。
背景技術：
無線通信系統(tǒng)一般具有遍布于區(qū)域分布的基站，其提供遍布該區(qū)域或小區(qū)的數(shù)據(jù) 連接性。每個基站通過通信基礎設施連接到通信主干，以將訂戶連接到無線通信系統(tǒng)內部 或外部的其他用戶和系統(tǒng)。常規(guī)基站配置成在小區(qū)內通信，或者有時在無線系統(tǒng)的宏小區(qū)內通信?；咎峁?的宏小區(qū)可具有數(shù)英里的截面，但與基站安裝有關的成本和實現(xiàn)復雜度能是顯著的。微小 區(qū)用于在基站的延伸之外以比典型基站更低的成本來擴展無線系統(tǒng)的范圍，但微小區(qū)的范 圍非常有限(具有一百英尺或更小的截面)。轉發(fā)器也已用于擴展無線系統(tǒng)的范圍，然而轉 發(fā)器放大干擾并且能惡化在接收器測量的信號干擾加噪聲比(SINI )。此外，轉發(fā)器通常不 具有無線系統(tǒng)中信號控制和處理的智能性。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種包括收發(fā)邏輯以通過高級中繼站(ARS)并在所述ARS和接入服務 網(wǎng)絡(ASN)網(wǎng)關(GW)之間的R6接口上與ASN通信的高級移動臺(AMS)，其中所述AMS配置 成與所述ARS接口以執(zhí)行初始測距，接收臺標識符(STID)、其中所述STID由所述ARS指派 到所述AMS，接收來自所述ARS的流標識符指派，以及接收來自所述ARS的控制操作消息、其 中所述控制操作由所述ARS執(zhí)行。本發(fā)明還提供一種使用高級移動臺(AMS)的分布式控制架構中用于無線連網(wǎng)的 方法，包括通過將測距請求(AAI_RNG-REQ)消息從所述AMS傳送到高級中繼站(ARS)，與 所述ARS執(zhí)行初始測距；接收來自所述ARS的臺標識符(STID)，其中所述STID由所述ARS 指派到所述AMS ；接收來自所述ARS的流標識符(FID)指派，其中所述FID由所述ARS指派 到所述AMS ；以及接收來自所述ARS的控制操作消息，其中所述控制操作由所述ARS執(zhí)行。本發(fā)明還提供一種包括收發(fā)邏輯以與高級移動臺(AMS)、高級基站(ABQ和接入 服務網(wǎng)絡網(wǎng)關(ASN-GW)通信的高級中繼站(ARS)，其中所述ARS配置成與所述AMS接口以 執(zhí)行初始測距、將所述ARS指派的臺標識符(STID)傳送到所述AMS、將所述ARS指派的流標 識符傳送到所述AMS，以及在R6接口上通過所述ABS與所述ASN-GW通信。本發(fā)明還提供一種使用高級中繼站(ARS)的分布式控制架構中用于無線連網(wǎng)的 方法，包括與高級移動臺(AMQ執(zhí)行初始網(wǎng)絡進入；將所述ARS指派的臺標識符(STID)傳 送到所述AMS;將所述ARS指派的流標識符(FID)傳送到所述AMS ；以及在R6接口上通過 ABS與接入服務網(wǎng)絡網(wǎng)關(ASN-GW)通信。


本發(fā)明在附圖的圖形中通過示例而非作為限制來示出，其中
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圖1是示出根據(jù)一些實施例的無線網(wǎng)絡的圖；圖2是示出根據(jù)一些實施例的無線網(wǎng)絡的示意圖；圖3是示出根據(jù)一些實施例的分布式控制中繼架構的圖；圖4是示出根據(jù)一些實施例的協(xié)議棧的圖；圖5是示出根據(jù)一些實施例的分布式控制中繼架構的圖；圖6是示出根據(jù)一些實施例的分布式中繼控制的方法的圖；以及圖7是示出根據(jù)一些實施例的分布式中繼控制的方法的圖。
具體實施例方式在下面的詳細描述中，陳述許多具體細節(jié)以便提供本發(fā)明的實施例的透徹理解。 然而本領域技術人員將理解，本發(fā)明的實施例也可以沒有這些具體細節(jié)來實行。在其他情 況下，公知的方法、過程、組件和電路未詳細描述，以免混淆本發(fā)明的實施例。除非特別地另外聲明，如從以下討論明白的，領會到，遍布本說明書討論利用例如 “處理”、“計算”、“運算”、“確定”或者諸如此類的術語是指計算機或計算系統(tǒng)、或類似電子計 算裝置的動作和/或過程，這些動作和/或過程操縱計算系統(tǒng)的寄存器和/或存儲器內表 示為物理(例如電)量的數(shù)據(jù)和/或將其變換為計算系統(tǒng)的存儲器、寄存器或其他此類信 息存儲、傳送或顯示裝置中類似地表示為物理量的其他數(shù)據(jù)。另外，術語“多個”可遍布說 明書而使用，以描述兩個或更多組件、裝置、要素、參數(shù)和諸如此類。以下詳細描述還描述了用于通過無線裝置、平臺、用戶設備(UE)、訂戶站(SS)、 站、移動臺(MQ或高級移動臺(AMQ來接入無線網(wǎng)絡的各種實施例。各種形式的裝置(例 如平臺、UE、SS、MS或MS)遍布于說明書統(tǒng)稱為MS。MS可通過一個或更多裝置或系統(tǒng)(例 如中繼站(RS)、高級中繼站(ARS)、基站(BS)、高級基站(ABS)、多跳中繼基站(MRBS)、接入 點(AP)、節(jié)點、中繼節(jié)點(RN)、節(jié)點B或增強型節(jié)點B(eNB))來接入無線網(wǎng)絡。術語AR和 ARS遍布說明書統(tǒng)稱為AR，并且這兩個術語根據(jù)特定無線網(wǎng)絡中正在使用哪個無線協(xié)議， 可以在概念上相互交互。術語BS、ABS、MRBS、AP、節(jié)點、節(jié)點B或eNB遍布說明書統(tǒng)稱為BS。 此外，根據(jù)特定無線網(wǎng)絡中正在使用哪個無線協(xié)議，術語BS、ABS、MRBS、AP、節(jié)點、節(jié)點B或 eNB可在概念上相互交換，因此本文中對BS的引用也可視為是對eNB或AP的引用(作為一 個示例)。類似地，本文中對MS和SS的引用也可視為是對UE或STA的引用(作為另一個 示例)。無線網(wǎng)絡具體包括但不限于無線局域網(wǎng)(WLAN)，無線個域網(wǎng)(WPAN)和/或無線廣 域網(wǎng)(WffAN)。以下發(fā)明性的實施例可用于各種應用中，包括無線電系統(tǒng)的收發(fā)器或傳送器和 接收器，但本發(fā)明在此方面中不受限制。本發(fā)明范圍內具體包括的無線電系統(tǒng)包括但不 限于網(wǎng)絡接口卡(NIC)、網(wǎng)絡適配器、MS、BS、網(wǎng)關、橋接器和集線器。此外，本發(fā)明范圍內 的無線電系統(tǒng)可包括蜂窩無線電話系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、個人通信系統(tǒng)(PCS)、智能電話、網(wǎng)本 (netbook)、雙向無線電系統(tǒng)、雙向尋呼機、個人計算機(PC)和相關外圍設備、個人數(shù)字助 理(PDA)、個人計算附件以及在性質上可能有關的并且發(fā)明性實施例的原理能適當?shù)貞?到其的所有現(xiàn)有的和將來出現(xiàn)的系統(tǒng)。在包括無線通信的通信領域中，提供用于在無線網(wǎng)絡中使用RS的系統(tǒng)和方法將 是有幫助的。RS能通過包括一個或更多基站、高級基站(ABQ或其他RS的連接來提供對接入服務網(wǎng)絡(ASN)或其他網(wǎng)絡的接入。將有用的是在無線網(wǎng)絡中采用一個或多個RS以獲 得網(wǎng)絡覆蓋擴展、避免部署區(qū)域中的覆蓋空缺并且提供無線網(wǎng)絡中的吞吐量增強。在無線 網(wǎng)絡中結合中繼來實現(xiàn)控制和數(shù)據(jù)路徑操作的分布式控制架構和方法的示例在本發(fā)明的 各種實施例中提供。對進行圖1參考，其示出根據(jù)一些實施例的無線網(wǎng)絡100。圖1中的無線網(wǎng)絡100 示出為包括由5個RS 110和兩個MS 120包圍的服務基站105，但實施例不限于此，并且無 線網(wǎng)絡100可包括任何數(shù)量的MS 120, RS 110和BS 105。RS 110使用收發(fā)器和一個或更多天線往返于服務基站105和/或其他RS 110 和/或MS 120來傳送和接收信號。無線網(wǎng)絡100可配置成使用電氣和電子工程師協(xié)會 (IEEE) 802. 11 標準("IEEE Standard for Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specification. 1999 Edition，，，2003 年 6 月 12 日再確認) 中指定的一個或更多協(xié)議，例如 IEEE 802. 11 a -1999 ；IEEE 802. Ilb -1999/Corl2001 ； IEEE 802. llg -2003 ；禾口 / 或 IEEE 802. lln ；以及 IEEE 802. 16 標準(‘‘IEEE Standard for Local and Metropolitan AreaNetworks-Part 16 :Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access System，，，2004年10月1日)中指定的一個或多個協(xié)議，例 如 IEEE802. 162004/Corl-2005 或 IEEE Std 802. 16-2009 (其在本文中可稱為 “ IEEE Std 802. 16-2009”或"WiMAX”標準)，和 / 或 IEEE 802. 15. 1 標準(“IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks-SpecificRequirements. Part 15. 1 :ffireless Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications for Wireless Personal Area Networks (WPANs ) ”，2005年6月14日)中指定的一個或多個協(xié)議，但本發(fā)明在此方 面中不受限制，并且可使用其他標準。在一些實施例中，無線網(wǎng)絡100及其組件的屬性、兼 容性、和/或功能性可根據(jù)例如IEEE802. 16標準(例如，其可稱為全球微波接入互操作性 (WiMAX))來定義。備選或附加的是，無線網(wǎng)絡100可使用可與第三代合作伙伴項目(3GPP)、 第四代(4G)、長期演進(LTE)蜂窩網(wǎng)絡或用于WLAN或WffAN的任何協(xié)議兼容的裝置和/或 協(xié)議。本發(fā)明的實施例可使得下一代的移動WiMAX系統(tǒng)(例如，基于IEEE 802. 16m、IEEE 802. 16e、IEEE 802. 16 j和/或IEEE 802. 16ac標準)能夠高效地支持顯著高移動性和低 等待時間應用，例如，諸如因特網(wǎng)協(xié)議上的語音(VoIP)、空中接口上的交互游戲、更大小區(qū) 大小或更低頻帶中的部署、和/或“多跳”中繼操作。根據(jù)無線網(wǎng)絡100中的位置，MS 120將關聯(lián)于服務基站105或RS 110中的一個或 更多。例如，靠近無線網(wǎng)絡100的基站105的MS 120可使用收發(fā)器和一個或多個天線直接 連接到服務基站105，而處于無線網(wǎng)絡100邊緣的MS 120可連接到一個或更多RS 110。在 無線網(wǎng)絡100中，基站105提供基站覆蓋小區(qū)130，而每個RS 110提供中繼覆蓋小區(qū)140。 每個基站覆蓋小區(qū)130和中繼覆蓋小區(qū)140的形狀和大小可根據(jù)地面和拓撲特性、網(wǎng)絡要 求以及系統(tǒng)配置而變化。每個RS 110能夠解碼來自源的信號并通過無線電接口將所述信號轉發(fā)到目的 地。在一實施例中，每個RS 110可無需有線線路回程而實現(xiàn)。此外，RS 110可以是智能的 并配置成提供資源調度和協(xié)作性中繼傳送，由此BS 105和RS 110中的一個或多個協(xié)作地 往返于一個下級站和/或多個下級站來傳送或接收數(shù)據(jù)，下級站可包括其他BS 105和/或
6RS 110。此外，在協(xié)作中繼環(huán)境中，多個傳送和/或接收站可合作來共享它們的天線以創(chuàng)建 虛擬天線陣列。無線網(wǎng)絡100中的通信可在例如主載波的載波上發(fā)起。主載波可以是BS 105,RS 110和MS 120在其上交換業(yè)務和物理層(PHY)/媒體接入控制(MAC)層控制信息的載波。此 外，主載波可用于為RS 110和MS 105操作傳達控制功能，例如網(wǎng)絡進入(network entry), 其中每個MS 120具有該MS 120認為是小區(qū)中其主載波的載波。對于已經建立在主載波上 的通信，BS 105和RS 110可促使MS 120從主載波改變到次載波，此后可選地轉變主載波 到另一個載波。對于已經建立在主載波上的通信，BS 105或RS 110還可指派MS 120利用 來自次載波的附加無線電資源。圖2是根據(jù)一些實施例的無線網(wǎng)絡100的圖示。在無線網(wǎng)絡100中提供多個BS 216-222以為MS 212-214直接提供連接和/或通過RS 232-233間接提供連接。根據(jù)應用， BS 216-222能采取多種不同的形式，而且可覆蓋大或小區(qū)域并傳送功率。雖然BS和RS在 圖2中顯示為類似，但它們也可以與彼此不同地來配置和連接。在圖示的示例中，MS 212關 聯(lián)于BS 219。該關聯(lián)允許MS 212與BS 219通信以支持MS 212和系統(tǒng)支持的所有服務。每個BS 216-222還連接到網(wǎng)關(GW) 225、226。每個網(wǎng)關支持多個BS。網(wǎng)關可以 連接到彼此或可以不連接到彼此，并且都直接或間接連接到網(wǎng)絡服務提供商(NSP) 230的 連接性服務網(wǎng)絡(CSN)。在任何一個系統(tǒng)內可能存在一個或更多CSN。CSN耦合到電話主干 231，該網(wǎng)提供對其他電話系統(tǒng)、數(shù)據(jù)服務器和服務以及更多的接入。在一些情況中，BS可 通過主干231而不是通過網(wǎng)關而直接連接到CSN230。第三網(wǎng)關227也連接到其他網(wǎng)關和CSN 230。毫微微-GW(femto-GW) 227是支持一 個或更多毫微微小區(qū)(FC)223、224的毫微微網(wǎng)關。毫微微小區(qū)通過貫穿寬帶服務228的安 全隧道耦合到毫微微-GW 227。在典型的示例中，每個毫微微小區(qū)位于家庭或小型企業(yè)，并 且通過電纜或者DSL(數(shù)字訂戶線路)服務而耦合到毫微微-GW227。然而，可使用任何其 他寬帶服務，包括對于無線無線電系統(tǒng)的NSP的服務。在那種情況下，毫微微小區(qū)能夠通過 BS 216-222連接。第二 MS 214通過RS 233連接到RS 232并通過BS 221接入GW22^。除毫微微-GW 227之外，F(xiàn)C223.224還通過貫穿寬帶服務的安全隧道而連接到毫 微微NSP 229。毫微微NSP 2 提供特定于毫微微小區(qū)的服務。在圖示的示例中，系統(tǒng)監(jiān)管和管理能在多種不同的方式中分布于BS、GW、毫微微 NSP 229和NSP 230之間。對于通信，MS 212能通過分別連接的BS和GW與MS 214通信。 如果兩個MS注冊在相同BS或者毫微微小區(qū)，則BS可以能夠支持通信而不通過GW進行路 由選擇。類似地，如果MS 214連接到另一個系統(tǒng)、NSP或ISP (因特網(wǎng)服務提供商)，則這兩 個MS能通過主干231來通信。圖2示出一個示例網(wǎng)絡，然而，本發(fā)明能應用于廣范圍的不 同網(wǎng)絡配置，并且通信能不同地路由以適合不同的情形和應用。圖3是根據(jù)一些實施例的圖，其示出分布式控制中繼架構中RSllO和接入服務網(wǎng) 絡網(wǎng)關(ASN-GW) 312之間的接口。ASN-GW 312對于ASN網(wǎng)絡接入提供商(NAP)310充當網(wǎng) 關。IEEE 802. 16標準為固定和移動寬帶無線接入系統(tǒng)描述媒體接入控制(MAC)和物理層 (PHY)協(xié)議。MAC和PHY功能能分類成三個類別，S卩，數(shù)據(jù)平面、控制平面和管理平面。數(shù)據(jù) 平面包括數(shù)據(jù)處理路徑中的功能(例如報頭壓縮)以及MAC和PHY數(shù)據(jù)分組處理功能。要 求一組第2層(U)控制功能以支持各種無線電資源配置、協(xié)調、信令和管理。該組功能共同地被稱為控制平面功能。還定義管理平面以用于外部管理和系統(tǒng)配置。包括BS 105、RS 110 禾口 ASN-GW 312 的 ASN 310 為 MS 120 接入 ASN 310 提供 相對大的小區(qū)區(qū)域。本實施例中的ASN 310包括多個實體，這些實體包括BS 105、兩個 ASN-Gff 312、RS 110以及兩個MS 120，但實施例不限于此。附加的和/或更少的實體可在 其他實施例中提供。ASN-GW 312還通過R3接口耦合到連接性服務網(wǎng)絡/網(wǎng)絡服務提供商 CSN(NSP) 300ο R3接口包括ASN-GW 312和CSN300之間的承載連接(表示為虛線)和控制 連接(在圖3中表示為實線)以支持AAA 302、策略實施和移動性管理能力。R3接口還包 含承載平面方法(例如，隧道化)以在ASN 310和CSN 300之間傳輸IP數(shù)據(jù)。CSN 300具 有AAA (認證、授權和計費)服務器302和歸屬代理(HA) 304以用于連接到其他有線或無線 網(wǎng)絡，。BS 105使用R6接口通過安全隧道連接到ASN-GW 312。該安全隧道能穿過任何類 型的寬帶服務，包括有線和無線服務。ASN 310中BS 105和ASN-GW 312之間的R6接口由用 于BS 105和ASN-GW 312之間通信的一組控制和承載平面協(xié)議來組成。承載平面由BS105 和ASN-GW 312之間的ASN間隧道或ASN內數(shù)據(jù)路徑組成。控制平面包括與MS移動性事件 一致的用于IP隧道管理(建立、修改和釋放)的協(xié)議。R6接口也可充當管道以用于在相鄰 BS之間交換MAC狀態(tài)信息。ASN 310中每個ASN-GW 312通過R4接口相互耦合。R4接口由一組控制和承載平 面協(xié)議組成，這些協(xié)議發(fā)起/端接于ASN 310內的各種實體中，其調整ASN 310之間的MS 120移動性。第一 MS 120按照空中接口(PHY和MAC)規(guī)范(IEEE P806. 16d/e)通過Rl接 口與BS 105接口。Rl接口可包括有關管理平面的附加協(xié)議。第二 MS 120通過Rla接口與 RS 110接口。Rla接口由使用空中之上(over-the-air)接口的一組控制和承載平面協(xié)議 來組成。RS 110通過具有承載平面協(xié)議的R6接口與ASN-GW 312接口。RS 110還在Rlr接 口和R8接口上與BS 105接口，其中Rlr接口為MS 120提供通信，而R8接口為BS 105和 /或RS 110提供通信。本實施例中未示出的是位于兩個BS 105之間的R8接口或兩個RS 110之間的Rlr接口，如多跳中繼的情況中那樣。在其中使用LTE協(xié)議的另一個實施例中， 一個或更多類型的接口可改變(例如，R8接口替換為X2接口，R6接口可替換為Sl接口， Rl接口可替換為Uu接口)。備選的連網(wǎng)協(xié)議可要求具體的接口以用于使用的連網(wǎng)協(xié)議。MS 120在無線網(wǎng)絡100的分布式控制中繼架構中能與RS 110執(zhí)行網(wǎng)絡進入。附 連到RS 110的MS 120使用MS 120用于附連到BS 105的相同網(wǎng)絡進入過程。在與RS 110 執(zhí)行測距操作之后，RS 110和MS120能執(zhí)行能力協(xié)商、認證/密鑰協(xié)定和注冊過程。在一 實施例中，RSllO與ASN-GW 312通信以促進能力協(xié)商、認證/密鑰協(xié)定和注冊過程。在MS 120網(wǎng)絡進入期間，RS 110使用ASN消息與ASN 310實體通信。RS 110向MS 120指派臺 標識符(STID)，其中MS 120是AMS并且RS 110是根據(jù)WiMAX IEEE 802. 16m協(xié)議來操作的 ARS0 RS 110可另外選取應用機制，以確保MS 120的STID在BS 105的域中是唯一的。在 這種情況下，RS 110經由ASN消息傳遞來通知BS 105對MS 120指派的STID。在一實施例 中，STID空間在RS小區(qū)和BS小區(qū)之間是獨立的，例如在802. 16m中。MS 120進行的初始測距能由分布式控制中繼架構中的RS 110來處理，例如無線 網(wǎng)絡100中見到的RS 110。在一實施例中，RS 110分配其自己的測距時機，并且RS 110測
8距信道配置在處理測距過程的RS 110的超幀報頭(SFH)中攜帶。RS 110能接收與MS 120 的初始網(wǎng)絡進入相關聯(lián)的測距請求(AAI_RNG-REQ)消息。在本實施例中，RS 110向MS 120 指派STID或者臨時STID (TSTID)，并且以測距響應(AAI_RNG_RSP)消息響應回MS 120。RS 110使用機制來確保TSTID在BS 105域中的唯一性。連接管理也能由分布式控制中繼架構中的RS 110來處理。RS 110控制與RS 110 相關聯(lián)的MS 120的連接管理，例如，AAI_D&c消息能在RS 110端接。RS 110執(zhí)行用于MS 120的流標識符(FID)指派。RS 110使用ASN 305消息在數(shù)據(jù)路徑(例如BS 105、ASN 305 實體等)中與無線網(wǎng)絡100中的其他網(wǎng)絡實體通信，以完成用于MS 120的FID的數(shù)據(jù)路徑設立。根據(jù)本發(fā)明的實施例，RS 110配置成執(zhí)行與不同控制機制相關聯(lián)的操作，例如切 換、安全、睡眠和空閑。與RS 110關聯(lián)的MS 120服從于使其控制操作由RS 110來執(zhí)行。在 控制操作期間，RS 110與ASN310中有助于或者鏈接到每個控制操作的合適實體直接通信。 在本實施例中，在RS 110和ASN-GW 312或者ASN 310之間沒有直接鏈路，所以RS 110和 ASN-Gff 312之間的R6接口是經由BS 105的。從RS 110發(fā)送的消息能在從RS 110經過 BS 105到ASN-GW 312的路徑上傳輸。根據(jù)使用的無線消息傳遞協(xié)議，用于消息的格式可使用多種消息類型來發(fā)送。例 如,在基于IEEE 802. 16m標準的WiMAX網(wǎng)絡中，與RS IlOiPASN-GW 312之間的R6接口相 關聯(lián)的控制消息使用L2傳輸消息(AAI_L2-XFER)來傳輸。AAI_L2_XFER消息是通用MAC管 理消息，其擔當通用服務承載，用于各種服務，包括但不限于到MS 120的裝置供應自舉消 息、到MS 120的全球定位系統(tǒng)(GPS)輔助輸送、到MS 120的BS 105地理位置單播輸送、消 息傳遞服務等。AAI_L2-XFER消息用于由ASN-GW 312或ASN 310處理的IEEE802. 16m消 肩、ο對于BS 105未處理的RS 110和ASN-GW 312或者ASN 310之間傳輸?shù)腞6消息， R6消息使用AAI_L2-XFER消息在RS 110-BS 105鏈路中傳輸。在本實施例中，與RS 110關 聯(lián)的MS 120的控制功能有關的消息使用R6接口在RS 110和ASN-GW 312或者ASN 310之 間傳輸。BS 105在RS 110和ASN-GW 312或者ASN 310之間的消息傳輸期間執(zhí)行經過。在BS 105接收到來自ASN 310或者ASN-GW 312的下行鏈路控制消息時，BS 105 執(zhí)行分類以識別出該下行鏈路控制消息是來自ASN 310或ASN-GW 312的與RS 110有關 的控制消息。BS 105在兩個接口(R6和Rlr接口)之間轉換該控制消息，轉換的方式是在 AAI_L2-XFER MAC管理消息中封裝控制消息，并將其發(fā)送到具有流標識符(FID) = 1的目 標RS 110。為了優(yōu)化消息大小，BS 105可在將每個控制消息傳送到RS 110之前從控制消 息去除ASN傳輸網(wǎng)絡報頭。在上行鏈路上，RS 110在FID = 1上使用AAI_L2_XFER MAC消息來發(fā)送控制消息。 當BS 105接收到來自RS 110的上行鏈路控制消息時，BS 105將ASN傳輸網(wǎng)絡報頭附連到 控制消息并將該消息轉發(fā)到ASN 310或ASN-GW 312。根據(jù)IEEE 802. 16m標準的AAI_L2_XFER消息的格式可描述為具有以下值的 L2-Xfer 類型a)傳輸類型=1 ；GNSS 輔助(DL)b)傳輸類型=2 ；LBS測量[地面測量和GNSS偽距離](UL)
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c)傳輸類型=3 ；裝置自舉(DL/UL)d)傳輸類型=4 ；無線MAN-0FDMA網(wǎng)絡邊界指示(DL)e)傳輸類型=5 ；ORAT-MSG (DL)a.子類型=1 GERAN (GSM/GPRS/EGPRS)b.子類型=2 =UTRANc.子類型=3 =E-UTRANd.子類型=4 TDSCDMAe.子類型=5 :CDMA2000f)傳輸類型=6 =SMSg)傳輸類型=7 用于中繼支持的ASN控制消息(DL/UL)h)傳輸類型=8-127 ；保留i)傳輸類型=128-255 ；供應商特定類型為了幫助附連到一個或更多RS 110的MS 120，每個RS 110能廣播關于無線網(wǎng)絡 100中存在的相鄰BS 105和RS 110的信息。附連到RS 110的MS 120可發(fā)送可充當用于切 換的潛在候選的一個或更多BS105和/或RS 110的掃描報告。附連到該數(shù)量的RS 110的 MS 120可遵循如BS 105使用的掃描過程，例如IEEE 802. 16m提供的過程，除非RS 110(特 別是在其中RS 110是ARS的實施例中)定義對應的觸發(fā)/動作、控制掃描過程并且基于接 收的掃描報告來發(fā)起切換。在涉及MS 120切換的WiMAX IEEE 802. 16m的上下文中，MS120附連到RS 110，在 切換過程期間遵循的過程與MS 120附連到BS105時使用的切換過程相同。在切換期間，服 務BS 105或RS 110可使用ASN消息與目標站(BS 105或RS 110)交換MS 120上下文，以 用于切換優(yōu)化。目標站將在切換期間為MS 120分配臺標識符(STID)和FID。如果目標站 是RS 110，則STID和FID分配如根據(jù)如IEEE 802. 16m中所指定的AMS連接管理協(xié)議和MS 120網(wǎng)絡進入所指定的來進行。此外，分布式控制中繼架構還支持安全操作。在一實施例中，RSllO使用與MS 120 相同的安全架構和過程以在其自己和BS 105之間在中繼鏈路(例如圖3中RS 110和BS 105之間具有Rlr接口的中繼鏈路)上提供隱私、認證和機密?？深A期RS 110首先像MS 120那樣運轉，使用Rl信令集來建立與BS 105的連接性，包括安全保護。在那之后，由Rlr 擴展所支持的附加RS配置信息可經由R6/R8傳輸(在L2-Xfer中)到RS 110，以允許RS 110按照網(wǎng)絡管理來操作。Rlr接口是Rla接口的超集，其包括一些附加的PHY控制消息和 L2-xfer 消息。例如ARS的RS 110正在按照分布式安全模式來操作。建立在MS 120和認證器之 間的認證密鑰(AK)如下導出AK = Dotl6KDF (PMK, MSID | ARSID | CMAG_KEY_C0UNT |，，AK”，160)在采用認證器(ASN-GW 312)的MS 120認證或再認證期間，AK可分發(fā)到RS 110。睡眠操作能在分布式控制中繼架構中管理，例如無線網(wǎng)絡100中見到的架構。當 MS 120附連到RS 110時，在其睡眠操作期間遵循的過程與MS 120附連到BS 105時使用的 睡眠過程相同?？臻e模式操作能在分布式控制中繼架構中管理。當MS 120附連到RS 110 時，在其空閑模式操作期間遵循的過程是MS 120附連到BS 105時使用的相同操作。取消注冊操作能在分布式控制中繼架構中管理。當MS 120附連到RS 110時，在取消注冊期間遵 循的采用上下文保持(DCR)操作的過程是MS 120附連到BS 105時使用的相同DCR操作。 在控制操作期間RS 110需要與ASN 310交換的控制消息可使用RS 110和ASN-GW 312之 間的R6接口來交換。當MS 120附連到RS 110時，例如自動重復請求(ARQ)操作的附加操作可在分布 式控制中繼架構中管理。RS 110執(zhí)行與中繼鏈路中BS 105和接入鏈路中MS 120的逐跳操 作。逐跳ARQ能意味著兩個鏈路上的兩個ARQ實例具有獨立的分片/重組狀態(tài)維護。下一 跳ARQ狀態(tài)機在來自前一跳的有序數(shù)據(jù)上執(zhí)行ARQ功能。作為附加選項，對前一跳上數(shù)據(jù) 的ARQ反饋基于從下一跳接收的反饋來發(fā)送，以獲得端到端可靠性。在這些實施例中描述的睡眠、空閑、取消注冊控制操作以及其他操作是參考IEEE 802. 16m規(guī)范來描述的。然而，這些實施例不限于802. 16m通信協(xié)議，并且可以應用于另外 的WiMAX和/或其他網(wǎng)絡通信協(xié)議。用于附連到RS 110的MS 120和ASN-GW 312之間控制消息交換的協(xié)議棧在圖4 中示出，其中較低層鏈路(例如用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)-UDP、IP-IP、L2-L2等)為了清楚性 而省略。RS 110(其在本實施例中是ARS)通過R6接口與ASN 310中的ASN-GW 312直接交 換控制消息。此外，RS 110通過R8接口與BS 105直接交換消息。圖5是根據(jù)一些實施例的圖，其示出具有RS 110和ASN-GW 312之間接口的分布 式控制架構。提供另外的RS 110以與ASN-GW 312交換消息。在本實施例中，在兩個RS 110 之間不存在直接鏈路。通過BS 105提供兩個RS 110之間的R8接口，以提供RS1-BS-RS2路 徑，其中圖5中兩個RS 110中任一個可以是RSl或者RS2。R8接口是BS 105和另一個BS 105之間的接口。R8接口允許BS 105協(xié)調它們的動作而不涉及ASN-GW 312。當添加一個 或更多RS 110時，R8接口能將RS 110鏈接到RS 110，或者將BS 105鏈接到RS 110。能 使用各種方法以在RS 110和BS 105之間傳輸R8控制消息。在使用802. 16m作為通信協(xié) 議的實施例中，與RS 110和BS 105之間的R8接口關聯(lián)的控制消息使用L2傳輸消息(AAI_ L2-XFER)消息來傳輸。如圖5中所示，其中兩個RS 110連接到BS 105，并且RS 110使用R8接口來發(fā)起 通信，發(fā)起通信的RS 110使用L2傳輸消息將R8消息用隧道傳送到BS 105。BS 105使用 L2傳輸消息將該消息用隧道傳送到另一個RS 110。圖5示出兩個RS 110實體，然而，可提 供另外的RS 110。在一實施例中，例如AMS的MS 120包括收發(fā)器以通過例如ARS的RS 110以及在 ARS和ASN-GW 312之間的R6接口上與ASN 310通信，其中MS 120配置成與RS 110接口 以執(zhí)行初始測距、接收STID (其中該STID由RS 110指派到MS 120)、接收來自RS 110的 流標識符指派、并接收來自RS 110的控制操作消息(其中控制操作由RS 110執(zhí)行)。RS 110可將STID傳送到BS 105，例如耦合到RS 110的高級基站(ABS)。MS 120可配置成與 RS 110執(zhí)行能力協(xié)商、認證/密鑰協(xié)定以及注冊過程。MS 120可以在初始測距期間將測距 請求(AAI_RNG-REQ)消息傳送到RS 110。控制功能可包括切換、安全、睡眠、和空閑控制操 作。MS 120可使用Rla接口通過ARS用控制平面和承載平面協(xié)議來通信。此外，STID可以 是臨時STID。MS 120可配置成在切換操作期間接收來自RS 110的STID和FID。在一實施例中，例如ARS的RS 110包括收發(fā)器以與例如AMS的MS 120、例如ABS
11的BS 105以及ASN-GW 312通信，其中RS 110配置成與MS 120接口以執(zhí)行初始測距、將RS 110指派的STID傳送到MS 120、將RS 110指派的流標識符傳送到MS 120、以及在R6接口 上通過BS 105與ASN-GW通信。RS 110還可以在R6接口上在RS 110和ASN-GW之間傳輸 控制消息，以及在R8接口上在RS 110和BS 105或第二 RS 110之間傳輸控制消息。此夕卜， 控制消息可格式化為L2傳輸消息(AAI_L2XFER)。RS 110從ASN-GW接收的控制消息可具 有BS 105去除的傳輸報頭，并且控制功能包括睡眠操作、空閑模式操作和取消注冊操作。 此外，RS 110可以為MS 120管理控制功能。圖6是根據(jù)一些實施例的圖，其示出分布式中繼控制的方法。在該圖中，使用例如 AMS的MS 120的分布式控制架構中用于無線連網(wǎng)的方法包括通過從MS 120向RS 110傳 送測距請求(AAI_RNG-REQ)消息來執(zhí)行與例如ARS的RS 110的初始測距(要素602)，接收 來自RS 110的STID (要素604)，其中該STID由RS 110指派到MS 120，接收來自RS 110的 FID指派(要素606)，其中該FID由RS 110指派到AMS ；以及接收來自RS 110的控制操作 消息(要素608)，其中控制操作由RS 110來執(zhí)行。此外，MS 120可使用Rla接口通過RS 110來通信。MS 120可通過RS 110并在RS 110和接入服務網(wǎng)絡網(wǎng)關(ASN-GW) 312之間的 R6接口上與接入服務網(wǎng)絡310通信。圖7是根據(jù)一些實施例的圖，其示出分布式中繼控制的方法。在該圖中，使用例如 ARS的RS 110的分布式控制架構中用于無線連網(wǎng)的方法包括與例如AMS的MS 120執(zhí)行 初始網(wǎng)絡進入(要素702)，將RS 110指派的STID傳送(要素704)到MS 120，將RS 110 指派的FID傳送到MS 120(要素706)，并通過105BS在R6接口上與ASN-GW 312通信(要 素708)。此外，RS 110可以為MS 120管理控制功能，其中控制功能包括睡眠操作、空閑模 式操作以及取消注冊操作。RS 110可以在R6接口上直接與ASN-GW 312通信。BS 105可 以在通過BS 105傳輸?shù)男盘柣驍?shù)據(jù)上執(zhí)行路由選擇優(yōu)化。本文討論的操作一般可經由適當?shù)貙崿F(xiàn)為有形媒體上代碼指令的適合軟件或固 件的執(zhí)行來促進。因此，本發(fā)明的實施例可包括在某種形式的處理核上執(zhí)行的或以其他方 式在機器可讀媒體之上或之內實現(xiàn)或實行的指令集。機器可讀媒體包括用于以機器(例 如，計算機)可讀形式來存儲或傳送信息的任何機制。例如，機器可讀媒體能包括制造的物 品，例如只讀存儲器(ROM)；隨機存取存儲器(RAM)；磁盤存儲媒體；光存儲媒體；以及閃速 存儲器裝置等。此外，機器可讀媒體可包括傳播信號，例如電、光、聲或其他形式的傳播信號 (例如，載波、紅外信號、數(shù)字信號等)。雖然本發(fā)明的某些特征已在本文示出和描述，但本領域技術人員現(xiàn)在將想到許多 修改、替換、改變以及等同。因此，要理解，隨附權利要求旨在覆蓋落入本發(fā)明實施例內的所 有此類修改和改變。
權利要求
1.一種包括收發(fā)邏輯以通過高級中繼站(ARS)并在所述ARS和接入服務網(wǎng)絡(ASN)網(wǎng) 關(GW)之間的R6接口上與ASN通信的高級移動臺(AMS)，其中所述AMS配置成與所述ARS 接口以執(zhí)行初始測距，接收臺標識符(STID)、其中所述STID由所述ARS指派到所述AMS，接 收來自所述ARS的流標識符指派，以及接收來自所述ARS的控制操作消息、其中所述控制操 作由所述ARS執(zhí)行。
2.如權利要求1所述的AMS，其中所述ARS將所述STID傳送到耦合到所述ARS的高級 基站(ABS)，并且其中所述STID是臨時STID。
3.如權利要求1所述的AMS，其中所述AMS還配置成與所述ARS執(zhí)行能力協(xié)商、認證/ 密鑰協(xié)定和注冊過程。
4.如權利要求1所述的AMS，其中所述控制操作包括切換、安全、睡眠和空閑控制操作。
5.如權利要求1所述的AMS，其中所述AMS使用Rla接口通過所述ARS用控制平面和 承載平面協(xié)議來通信。
6.如權利要求5所述的AMS，其中所述AMS配置成在切換操作期間接收來自所述ARS 的STID和流標識符。
7.一種使用高級移動臺(AMS)的分布式控制架構中用于無線連網(wǎng)的方法，包括通過將測距請求(AAI_RNG-REQ)消息從所述AMS傳送到高級中繼站(ARS)，與所述ARS 執(zhí)行初始測距；接收來自所述ARS的臺標識符(STID)，其中所述STID由所述ARS指派到所述AMS ；接收來自所述ARS的流標識符(FID)指派，其中所述FID由所述ARS指派到所述AMS ；以及接收來自所述ARS的控制操作消息，其中所述控制操作由所述ARS執(zhí)行。
8.如權利要求7所述的方法，其中所述AMS使用Rla接口通過所述ARS來通信。
9.如權利要求7所述的方法，其中所述AMS通過所述ARS并在ARS和接入服務網(wǎng)絡網(wǎng) 關(ASN-GW)之間的R6接口上與接入服務網(wǎng)絡通信。
10.一種包括收發(fā)邏輯以與高級移動臺(AMS)、高級基站(ABQ和接入服務網(wǎng)絡網(wǎng)關 (ASN-Gff)通信的高級中繼站(ARS)，其中所述ARS配置成與所述AMS接口以執(zhí)行初始測距、 將所述ARS指派的臺標識符(STID)傳送到所述AMS、將所述ARS指派的流標識符傳送到所 述AMS，以及在R6接口上通過所述ABS與所述ASN-GW通信。
11.如權利要求10所述的ARS，還包括在所述R6接口上在所述ARS和所述ASN-GW之 間以及在R8接口上在所述ARS和所述ABS或第二 ARS之間傳輸控制消息。
12.如權利要求10所述的ARS，還包括為所述AMS管理控制功能，其中所述控制功能包 括睡眠操作、空閑模式操作以及取消注冊操作。
13.一種使用高級中繼站(ARS)的分布式控制架構中用于無線連網(wǎng)的方法，包括與高級移動臺(AMQ執(zhí)行初始網(wǎng)絡進入；將所述ARS指派的臺標識符(STID)傳送到所述AMS ；將所述ARS指派的流標識符(FID)傳送到所述AMS;以及在R6接口上通過ABS與接入服務網(wǎng)絡網(wǎng)關(ASN-GW)通信。
14.如權利要求13所述的方法，還包括為所述AMS管理控制功能，其中所述控制功能包 括睡眠操作、空閑模式操作以及取消注冊操作。
15.如權利要求13所述的方法，其中所述ABS在通過所述ABS傳輸?shù)臄?shù)據(jù)上執(zhí)行路由 選擇優(yōu)化。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“寬帶無線網(wǎng)絡中用于中繼的分布式控制架構”。本文描述了用于分布式控制中繼架構的系統(tǒng)和方法的實施例。其他實施例可描述并要求權利。
文檔編號H04W60/00GK102111809SQ20101060265
公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權日2009年11月6日
發(fā)明者A·沙拉加, J·西迪爾, M·文卡塔查拉姆, S·莫罕蒂, X·楊 申請人:英特爾公司