專利名稱：控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡及其通信方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡及其通信方法。
因此，隨著無線網絡通信技術的發(fā)展，控制與業(yè)務功能集中于同一設備的無線接入網絡形式將無法適應新的無線網絡通信技術。
本發(fā)明的目的是這樣實現的控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡，其特征在于包括無線接入服務器實現接入控制、無線資源管理和移動性控制功能；無線接入網關實現核心網與接入網之間的數據轉換和負載處理功能；即實現核心網與基站之間用戶數據的傳輸功能；基站控制用戶數據的傳輸和執(zhí)行測量功能；無線接入服務器、無線接入網關和基站間分別通過相應的接口實現數據和控制信息的傳輸。
所述的接口包括業(yè)務傳輸接口位于無線接入網關與核心網及無線接入網關與基站之間，用于傳輸用戶數據；
業(yè)務控制接口位于無線接入服務器與核心網、無線接入服務器與基站無線接入服務器與無線接入網關及無線接入服務器與無線接入服務器之間，用于傳輸控制信息；無線接入網關之間的接口位于無線接入網關之間，用于傳輸用戶數據和承載控制信息；基站之間的接口位于基站之間，用于傳輸用戶數據和控制信息。
所述的業(yè)務傳輸接口應用的協(xié)議棧包括第六層應用層協(xié)議；第五層幀協(xié)議；第四層傳輸控制協(xié)議；第三層IP協(xié)議；第二層鏈路層協(xié)議；第一層物理層協(xié)議。
所述的業(yè)務控制接口應用的協(xié)議棧包括第五層接口應用部分；第四層對于無線接入服務器與無線接入網關間的接口，采用的為網關控制協(xié)議；對于無線接入服務器與無線接入服務器、核心網、基站間的接口則又包含三個子層，依次為SCCP(信令連接控制部分)、M3UA(第三類媒體傳輸協(xié)議用戶適配層)、SCTP(業(yè)務控制傳輸協(xié)議)；第三層IP協(xié)議；第二層鏈路層協(xié)議；
第一層物理層協(xié)議。
所述的無線接入網關之間的接口應用的協(xié)議棧包括第五層在控制面為接口應用部分；在用戶面為幀協(xié)議；第四層在控制面為RTP(實時傳輸協(xié)議)；在用戶面為傳輸控制協(xié)議；第三層IP協(xié)議；第二層鏈路層協(xié)議；第一層物理層協(xié)議。
所述的基站之間的接口應用的協(xié)議棧包括第五層對于控制面為接口應用部分；對于用戶面為幀協(xié)議；第四層對于控制面依次為SCCP(信令連接控制部分)、M3UA(第三類媒體傳輸協(xié)議用戶適配層)、SCTP(業(yè)務控制傳輸協(xié)議)；對于用戶面為傳輸控制協(xié)議；第三層IP協(xié)議；第二層鏈路層協(xié)議；第一層物理層協(xié)議。
控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡的通信方法，包括(1)基站將接收用戶信息和連接請求信息發(fā)送給無線接入服務器；(2)無線接入服務器與核心網中的業(yè)務控制服務器配合為該業(yè)務確定配置無線網絡資源的方案；(3)無線接入網關與基站根據步驟(2)所確定的配置無線網絡資源方案，實現核心網與用戶終端之間的上行和下行數據的傳輸。
8、根據權利要求7所述的控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡的通信方法，其特征在于所述的步驟(2)包括(81)無線接入服務器通過基站與用戶之間建立一個無線資源控制連接；(82)將該用戶信息和連接請求信息發(fā)送給核心網中的業(yè)務控制服務器；(83)核心網中的業(yè)務控制服務器響應該請求后，由無線接入服務器為該業(yè)務分配無線網絡資源。
所述的步驟(83)還包括業(yè)務傳輸過程中對無線網絡資源配置信息的調整，具體過程為(91)無線接入服務器向基站和用戶終端發(fā)送外環(huán)功控信息和測量指示，并接收測量結果；(92)根據測量結果的處理和所估計的信道質量調整無線資源的配置信息，并將配置信息分別發(fā)送給基站和無線接入網關。
所述的步驟(83)還包括當用戶終端在分屬于兩個無線接入服務器控制下的不同基站的小區(qū)之間移動時，移動性的測定過程，具體步驟為(101)兩個無線接入服務器間需要交換相鄰基站和小區(qū)的信息，并向用戶發(fā)送移動測量請求和接收測量結果；(102)無線接入服務器將移動性管理信息發(fā)送給基站，基站之間轉發(fā)移動性相關的用戶數據和傳輸控制信息。
由上述技術方案可以看出，本發(fā)明采用了無線接入服務器、無線接入網關、基站及相應接口的組網結構，實現了無線接入網絡中控制與業(yè)務功能的分離，使基站與RNC間的耦合關系較為松馳。因此，本發(fā)明具有以下優(yōu)點A、降低了RNC結構的復雜程度及其成本；B、方便了無線接入網絡中新技術的引入，且保證了引入新技術時投入成本的合理性；C、便于無線接入網絡中控制功能的擴展，及新業(yè)務對已經控制和業(yè)務功能的適應；D、可大大縮短無線接入網絡對信令的處理時間。
無線接入網關主要完成核心網與接入網之間的數據轉換和負載處理。具體包括1、在核心網和基站之間傳輸用戶數據；2、信道加密和解密、數據整體性保護；
3、向CN報告UM數據的流量；4、與CN節(jié)點之間的下行傳輸時間對齊；5、將NAS信息發(fā)送到相應的CN節(jié)點；6、控制多個基站間的宏分集；7、與移動性相關的負載處理；8、控制業(yè)務和用戶在RB上的復用、對數據進行分段/重組、用AM或UM方式控制數據傳輸等。
基站的功能是控制用戶數據的傳輸和執(zhí)行測量，具體包括1、內環(huán)功控；2、無線信道編解碼；3、無線環(huán)境測量；4、用戶數據在多個小區(qū)或多條物理信道上的傳輸控制；5、不同用戶數據在無線信道上的復用；6、按指定QoS控制AM或UM模式的數據傳輸；7、測量節(jié)點同步信息；8、控制傳輸信道同步、無線接口同步；9、控制TDD上行信號同步；10、與移動性相關的傳輸控制。
建立了具有相應功能的各個實體后，為了實現各個實體間的信息傳輸，還需要在各個實體之間建立相應的接口。如

圖1所示，所建立的接口包括
無線接入網關與核心網之間的Iu-u接口；無線接入服務器與核心網之間的Iu-c接口；無線接入網關與基站之間的Iug接口；無線接入服務器與基站之間的Iub接口；基站之間的IuNB接口；同時，在一個UTRAN(通用陸地接入網)中可以有多個無線接入服務器和多個無線接入網關。因此，還包括兩個無線接入服務器之間的Iur接口，用于交換無線接入網絡的控制信息；兩個無線接入網關之間的Iuw接口，用于交換與業(yè)務傳輸相關的信息。
將上述各接口按其完成的功能和所處的位置分為用于業(yè)務傳輸的接口、用于業(yè)務控制的接口、無線接入網關之間的接口、基站之間的接口。其中用于業(yè)務傳輸的接口包括Iu-u接口用于在無線接入網關與核心網中的媒體網關之間傳輸用戶數據和承載控制信息。
Iug接口一個無線接入網關與一個或多個基站通過Iug接口相連，Iug接口上的功能與目前UTRAN(通用陸地無線接入網)中RNC與基站間的Iub接口的用戶面功能基本相同，其中用戶面功能主要是傳輸用戶數據。
業(yè)務傳輸接口采用的協(xié)議棧如圖2所示，傳輸控制協(xié)議是在IP協(xié)議層之上對IP傳輸進行控制的協(xié)議，該協(xié)議可以是面向連接的，也可以是非連接的。上述各接口采用的傳輸控制協(xié)議可以是相同的，也可以是不同的。例如傳輸控制協(xié)議可以采用UDP(用戶數據報協(xié)議)、RTP(實時傳輸協(xié)議)、XTP(其它傳輸協(xié)議)或者GRE(通用封裝協(xié)議)。由傳輸控制協(xié)議產生的數據可以復用在同一個IP數據報中，同一用戶的不同數據包也可以復用在同一IP數據報中。IP協(xié)議層的傳輸可以基于不同的鏈路層協(xié)議來實現。上述各接口采用的鏈路層協(xié)議可以相同也可以不同。
用于業(yè)務控制的接口包括Iu-c接口用于在無線接入服務器與核心網中的業(yè)務控制服務器之間交換業(yè)務控制信息。
Iub接口用來傳輸無線接入服務器與基站之間的無線資源管理/控制信令、接入控制信令、移動性管理信令以及廣播數據和信令。
Iur接口用于在無線接入服務器之間交換無線資源管理信息和移動性支持信息。
Iu-c、Iur和Iub接口分別采用與現有UTRAN結構中的Iu、Iub和Iur接口的控制面相似的協(xié)議棧，如圖3所示，傳輸層又分為三個子層，采用的協(xié)議為SCCP(信令連接控制部分)、M3UA(第三類媒體傳輸協(xié)議用戶適配層)、SCTP(業(yè)務控制傳輸協(xié)議)。
Iuc接口位于無線接入服務器與無線接入網關之間，用于傳遞無線資源管理信令和無線承載控制信令。Iuc接口采用的是基于IP的網關控制協(xié)議，如圖4所示，傳輸層采用的協(xié)議為網關控制協(xié)議。
無線接入網關之間的接口為uw接口在兩個無線接入網關之間傳輸用戶數據和承載控制信息。其中用戶數據的傳輸可以采用RTP/UDP/IP協(xié)議棧，承載控制可以采用RTP或H.245協(xié)議，如圖5所示。
基站之間的接口為IuNB接口用于在兩個基站間傳遞用戶數據和傳輸控制信息。IuNB接口采用的協(xié)議棧如圖6所示，控制面?zhèn)鬏攲臃譃槿齻€子層，采用的協(xié)議為SCCP(信令連接控制部分)、M3UA(第三類媒體傳輸協(xié)議用戶適配層)、SCTP(業(yè)務控制傳輸協(xié)議)。
建立具有相應功能的無線接入網絡實體及實體之間的接口，這種控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡便建立起來了，下面將結合圖7，敘述一個數據業(yè)務在上述建立的控制與業(yè)務功能分離的UTRAN結構中傳輸的過程首先，業(yè)務接入過程，假設該業(yè)務為用戶終端發(fā)起的業(yè)務。
步驟1基站通過無線接口接收用戶終端發(fā)出的業(yè)務連接請求；步驟2基站將用戶標識和連接請求信息通過Iub接口發(fā)送給無線接入服務器；步驟3無線接入服務器根據系統(tǒng)當前的資源使用狀況判斷該業(yè)務是否可以接入；如果可以接入，執(zhí)行步驟4，否則，執(zhí)行步驟5；步驟4無線接入服務器通過Iub接口和無線接口與用戶終端建立起一個無線資源控制連接；并將該用戶的用戶標識和業(yè)務請求信息通過Iu-c接口發(fā)送給核心網中的業(yè)務控制服務器，執(zhí)行步驟6；步驟5結束本次接入過程。
步驟6從業(yè)務控制服務器接收業(yè)務響應或拒絕信息，如果核心網響應了該業(yè)務的接入，則執(zhí)行步驟7，否則，執(zhí)行步驟5；步驟7無線接入服務器通過Iub接口和無線接口通知用戶終端，并執(zhí)行步驟8，開始進行無線資源的配置；步驟8無線接入服務器通過Iu-c接口從核心網接收當前業(yè)務應該采用的無線接入承載信息；步驟9根據當前系統(tǒng)中無線資源的使用狀況，確定當前業(yè)務應該采用的無線資源分配方案，并將該方案的內容通過Iub接口和Iuc接口分別通知基站和無線接入網關；步驟10基站和無線接入網關按照指定的無線資源分配方案執(zhí)行無線承載的分配；然后執(zhí)行步驟11，開始進行業(yè)務的傳輸；步驟11業(yè)務傳輸首先需要對Iu-u接口、Iug接口和無線接口分別進行時間對齊、傳輸信道同步和無線接口同步；步驟12通過無線接入網關和基站在Iu-u接口和無線接口之間進行上行和下行的用戶數據傳輸；在業(yè)務傳輸的過程中，無線接入服務器還通過Iub接口和無線接口向基站和用戶終端發(fā)送外環(huán)功控信息和測量指示；并從Iub接口接收測量結果；然后根據測量結果的處理和所估計的信道質量調整無線資源的配置狀況；再將重新配置的無線資源信息通過Iub接口和Iuc接口分別發(fā)送給基站和無線接入網關，這樣基站和無線接入網關便可以根據接收的新的無線資源配置信息為調整用戶終端的無線資源配置情況。
當用戶在分屬于兩個無線接入服務器控制下的不同基站的小區(qū)之間移動時，無線接入服務器通過Iur接口交換相鄰基站和小區(qū)的信息，并通過Iub接口和無線接口向用戶發(fā)送移動測量請求和接收測量結果；無線接入服務器將移動性管理信息通過Iub接口發(fā)送給基站，基站之間通過IuNB接口或者Iub和Iur接口轉發(fā)移動性相關的用戶數據和傳輸控制信息；如果是SRNS(服務無線網絡系統(tǒng))重定位，則除了基站之間需要轉發(fā)與移動性相關的信息外，無線接入服務器之間還需要通過Iur接口傳遞與該用戶的業(yè)務控制相關的信息，分別與兩個無線接入服務器相連的無線接入網關之間還可能通過Iuw接口轉發(fā)該用戶的業(yè)務數據和承載信息。
當該業(yè)務終止時，無線接入服務器釋放所有與該業(yè)務相關的無線資源，并向用戶終端和核心網發(fā)送業(yè)務終止確認信息。
經過上述過程即可實現一個數據業(yè)務在本發(fā)明提供的控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡中傳輸，進而說明用戶終端間基于控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡實現通信成為可能，即這種具有數據傳輸速率高、組網形式合理等優(yōu)點的控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡的實施應用成為可能。
權利要求
1.一種控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡，其特征在于包括無線接入服務器實現接入控制、無線資源管理和移動性控制功能；無線接入網關實現核心網與接入網之間的數據轉換和負載處理功能；即實現核心網與基站之間用戶數據的傳輸功能；基站控制用戶數據的傳輸和執(zhí)行測量功能；無線接入服務器、無線接入網關和基站間分別通過相應的接口實現數據和控制信息的傳輸。
2.根據權利要求1所述的控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡，其特征在于所述的接口包括業(yè)務傳輸接口位于無線接入網關與核心網及無線接入網關與基站之間，用于傳輸用戶數據；業(yè)務控制接口位于無線接入服務器與核心網、無線接入服務器與基站無線接入服務器與無線接入網關及無線接入服務器與無線接入服務器之間，用于傳輸控制信息；無線接入網關之間的接口位于無線接入網關之間，用于傳輸用戶數據和承載控制信息；基站之間的接口位于基站之間，用于傳輸用戶數據和控制信息。
3.根據權利要求2所述的控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡，其特征在于所述的業(yè)務傳輸接口應用的協(xié)議棧包括第六層應用層協(xié)議；第五層幀協(xié)議；第四層傳輸控制協(xié)議；第三層IP協(xié)議；第二層鏈路層協(xié)議；第一層物理層協(xié)議。
4.根據權利要求2所述的控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡，其特征在于所述的業(yè)務控制接口應用的協(xié)議棧包括第五層接口應用部分；第四層對于無線接入服務器與無線接入網關間的接口，采用的為網關控制協(xié)議；對于無線接入服務器與無線接入服務器、核心網、基站間的接口則又包含三個子層，依次為SCCP(信令連接控制部分)、M3UA(第三類媒體傳輸協(xié)議用戶適配層)、SCTP(業(yè)務控制傳輸協(xié)議)；第三層IP協(xié)議；第二層鏈路層協(xié)議；第一層物理層協(xié)議。
5.根據權利要求2所述的控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡，其特征在于所述的無線接入網關之間的接口應用的協(xié)議棧包括第五層在控制面為接口應用部分；在用戶面為幀協(xié)議；第四層在控制面為RTP(實時傳輸協(xié)議)在用戶面為傳輸控制協(xié)議；第三層IP協(xié)議；第二層鏈路層協(xié)議；第一層物理層協(xié)議。
6.根據權利要求2所述的控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡，其特征在于所述的基站之間的接口應用的協(xié)議棧包括第五層對于控制面為接口應用部分；對于用戶面為幀協(xié)議；第四層對于控制面依次為SCCP(信令連接控制部分)、M3UA(第三類媒體傳輸協(xié)議用戶適配層)、SCTP(業(yè)務控制傳輸協(xié)議)；對于用戶面為傳輸控制協(xié)議；第三層IP協(xié)議；第二層鏈路層協(xié)議；第一層物理層協(xié)議。
7.一種控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡的通信方法，包括(1)基站將接收用戶信息和連接請求信息發(fā)送給無線接入服務器；(2)無線接入服務器與核心網中的業(yè)務控制服務器配合為該業(yè)務確定配置無線網絡資源的方案；(3)無線接入網關與基站根據步驟(2)所確定的配置無線網絡資源方案，實現核心網與用戶終端之間的上行和下行數據的傳輸。
8.根據權利要求7所述的控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡的通信方法，其特征在于所述的步驟(2)包括(8)無線接入服務器通過基站與用戶之間建立一個無線資源控制連接；(82)將該用戶信息和連接請求信息發(fā)送給核心網中的業(yè)務控制服務器(83)核心網中的業(yè)務控制服務器響應該請求后，由無線接入服務器為該業(yè)務分配無線網絡資源。
9.根據權利要求8所述的控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡的通信方法，其特征在于所述的步驟(83)還包括業(yè)務傳輸過程中對無線網絡資源配置信息的調整，具體過程為(91)無線接入服務器向基站和用戶終端發(fā)送外環(huán)功控信息和測量指示，并接收測量結果；(92)根據測量結果的處理和所估計的信道質量調整無線資源的配置信息，并將配置信息分別發(fā)送給基站和無線接入網關。
10.根據權利要求8所述的控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡的通信方法，其特征在于所述的步驟(83)還包括當用戶終端在分屬于兩個無線接入服務器控制下的不同基站的小區(qū)之間移動時，移動性的測定過程，具體步驟為(101)兩個無線接入服務器間需要交換相鄰基站和小區(qū)的信息，并向用戶發(fā)送移動測量請求和接收測量結果；(102)無線接入服務器將移動性管理信息發(fā)送給基站，基站之間轉發(fā)移動性相關的用戶數據和傳輸控制信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制與業(yè)務功能分離的無線接入網絡及其通信方法，所述裝置包括實現接入控制、無線資源管理和移動性控制功能的無線接入服務器、實現核心網與基站之間數據傳輸功能的無線接入網關及控制用戶數據傳輸和執(zhí)行測量功能的基站，各個實體間通過相應的接口實現數據和控制信息的傳輸?；谏鲜鼍W絡的通信方法為無線接入服務器接收基站發(fā)來的用戶信息和連接請求信息后，為該業(yè)務確定無線資源分配方案；無線接入網關與基站根據無線資源分配方案進行上行和下行數據的傳輸。本發(fā)明具有降低了RNC結構的復雜程度、方便了無線接入網絡中新技術的引入、便于無線接入網絡中控制功能的擴展及可大大縮短無線接入網絡對信令的處理時間等優(yōu)點。
文檔編號H04W88/16GK1463128SQ02121008
公開日2003年12月24日 申請日期2002年5月29日 優(yōu)先權日2002年5月29日
發(fā)明者張萍 申請人:華為技術有限公司