專利名稱:用于映射用戶業(yè)務的無線通信網(wǎng)絡、空中接口和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及根據(jù)IEEE802.16標準的空中接口，所述空中接口包括至少一個較高層和會聚子層，該會聚子層布置成將根據(jù)預定協(xié)議而在所述空中接口上接收的分組形式的用戶業(yè)務映射到所述空中接口上的預定連接，其中所述會聚子層可操作地設置有分組分類規(guī)則，用于執(zhí)行將所述分組映射到預定連接。本發(fā)明還涉及用于將根據(jù)預定協(xié)議而在根據(jù)IEEE802.16標準的空中接口上接收的分組形式的用戶業(yè)務映射到所述空中接口上的預定連接的方法，所述方法包括以下步驟-將所述分組轉發(fā)到會聚子層，以及-在所述會聚子層處應用分組分類規(guī)則，用于將所述分組映射到預定連接，其中所述分組分類規(guī)則包括具有特定值的通用分類規(guī)則。
背景技術：
IEEE802.16標準定義了用于無線城域網(wǎng)(MAN)的無線空中接口規(guī)范。這種無線城域網(wǎng)通過與中央無線基站(BS)進行通信的外部天線向固定用戶設備(訂戶站)或移動站(MS)提供網(wǎng)絡接入。所有這些站共同具有圖1所示空中接口1的數(shù)據(jù)/控制平面的參考模型。
根據(jù)該標準，提供分級分層，使物理層5作為最低層，其中規(guī)定用于給定頻率范圍的無線傳輸?shù)募毠?jié)，例如對于10GHz到66GHz的范圍，單一載波調(diào)制的使用、下行鏈路中的時分復用(TDM)以及上行鏈路中的時分多址(TDMA)。在物理層之上，提供媒體接入控制層(MAC)，其包括三個子層，即MAC公共部分子層(CPS)4、會聚子層3和安全子層(未示出)。在MAC CPS4和物理層5之間，提供服務接入點(SAP)6c，用于在這兩個層之間傳送數(shù)據(jù)、PHY控制和統(tǒng)計數(shù)字。
MAC CPS4提供系統(tǒng)接入、帶寬分配、連接建立和連接維護的核心MAC功能性。MAC CPS4經(jīng)由對應的SAP 6b而與服務專用的會聚子層3交換數(shù)據(jù)，該會聚子層3本身包括另外的服務接入點6a，用于與空中接口1的較高層2的信息交換。會聚子層3的類型依賴于較高層2中提供的服務。由于空中接口1是定向連接的，所以當在較高層2中使用分組服務時，會聚子層3必須執(zhí)行通過使用分類功能來根據(jù)特定用戶協(xié)議棧(例如，IPv4、IPv6、以太網(wǎng)或虛擬局域網(wǎng)(VLAN))將用戶業(yè)務映射到特定連接。
因此執(zhí)行CS3除其他之外還需要定義分組分類規(guī)則，該分組分類規(guī)則將用于把分組映射到特定連接。對于每個支持的用戶協(xié)議棧，IEEE802.16標準定義了具有其關聯(lián)的分組分類規(guī)則的會聚子層例如，IPv4會聚子層將在802.16之上傳輸完全原始的IPv4分組(IP“網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議”的簡寫)。在這種情況下，可用的分類規(guī)則為源IP地址、目的地IP地址、協(xié)議類型、源端口號和目的地端口號。
由該會聚子層引起的問題在于，這些分類規(guī)則僅包括在通過上層2傳遞的分組中可用的字段，由此使得不可能使用帶外信息。這已經(jīng)被證明是，當試圖支持在未綁定的網(wǎng)絡接入提供商(NAP)下的單一訂戶站背后的多個主機時，對WIMAX論壇(組織其成員來促進IEEE802.16標準的工業(yè)聯(lián)盟)環(huán)境的一種限制。更具體來說，該問題是由不同網(wǎng)絡服務提供商(NSP)私有分配的IP地址的沖突所引起的。
描述以上問題的場景如下如果兩個不同用戶屬于不同網(wǎng)絡服務提供商，則這兩個不同用戶可能具有相同(私有)的IP地址。如果這兩個用戶經(jīng)由同一訂戶站接入網(wǎng)絡，則會聚子層不能夠區(qū)分它們，并因此破壞所有用戶有關的功能性，諸如授權、服務質量(QoS)、計費等。
當前提出的在WIMAX論壇的環(huán)境中的解決方案為-基于802.16通過以太網(wǎng)傳輸IP該解決方案需要包括以太網(wǎng)協(xié)議作為體系結構的一部分。這使得無法具有一種單純的IP解決方案。此外，與以太網(wǎng)一樣，還需要基于802.16通過ATM支持IP。此外，該解決方案需要在單一訂戶站和基站二者中都實現(xiàn)以太網(wǎng)層，并且由于附加以太網(wǎng)報頭而增加了分組開銷。此外，在802.16之上傳輸以太網(wǎng)(即802.3)不提供任何附加值。
-實現(xiàn)網(wǎng)絡地址和端口轉換(NAPT)在網(wǎng)絡連接的公眾(community)中普遍認為，基于NAPT的解決方案呈現(xiàn)眾多的不便，這可以歸結為這樣的事實端到端模型被破壞。
應注意到，在基于第三代合作伙伴項目(3GPP)或3GPP2(通過無線接入網(wǎng)絡共享來處理移動網(wǎng)絡的演變)的蜂窩網(wǎng)絡中，以上問題并沒有出現(xiàn)，因為-無線接入網(wǎng)絡共享并不是常見部署場景，-用戶業(yè)務從訂戶站隧道傳送到服務GPRS支持節(jié)點(SGSN)。也就是說，移動核心節(jié)點負責在其地理服務區(qū)內(nèi)從移動站傳送數(shù)據(jù)分組以及將數(shù)據(jù)分組傳送到移動站，以及-并不覆蓋涉及同一訂戶站背后的多個用戶的場景。
此外，特別是在固定網(wǎng)絡(諸如DSL)中，該問題通過設計來解決，因為網(wǎng)絡體系結構已經(jīng)基于VLAN技術在源(用戶)處為服務提供商提供了隔離。
其他公知的無線寬帶技術，WIFI，沒有定義端到端網(wǎng)絡體系結構，而是定義了熱點方法，因而沒有揭示以上定義的情形。
最后，802.16 WIMAX論壇和技術仍處于定義該體系結構的進程中，并且盡管為了解決這個問題，已經(jīng)提出了其他解決方案，諸如基于802.16在以太網(wǎng)上傳輸IP以及在訂戶站中實現(xiàn)NAPT，但二者都具有上述不利的特征。
從下列現(xiàn)有技術文獻進一步已知以上定義的類型的方法Wang等人的“A Generic Packet Convergence Sublayer(GPCS)forSupporting Multiple Protocols over 802.16 Air Interface”，http://www.ieee802.org/16/netman/cotrib/C80216g-05025r4.pdf。所述文獻公開了一種基于802.16空中接口用于支持多協(xié)議的通用分組會聚子層(GPCS)。該GPCS提供通用分組會聚層和分組分類功能性，即，其參與將上層分組映射到適當?shù)?02.16連接。為此，在GPCS“之上”執(zhí)行上層分組解析，以向GPCS SAP(服務接入點)提供針對所謂的參數(shù)化分類的標準化參數(shù)。所述文獻提供一組參數(shù)的定義作為上層分組解析的結果，除了分組數(shù)據(jù)之外，從分組中提取這些參數(shù)并且然后將其傳遞到GPCS。該方法也存在固有的不利之處僅可以使(固有地)包括在數(shù)據(jù)分組內(nèi)的信息對于GPCS可用。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一目的在于，提供一種用于基于IEEE802.16標準在空中接口中映射用戶業(yè)務的方法，其允許使用帶外信息。
本發(fā)明的第二目的在于，提供一種根據(jù)IEEE802.16標準的空中接口，其設計為使得可以實現(xiàn)對帶外信息的使用，并且具體而言，如果具有同一(私有)IP地址并屬于不同網(wǎng)絡服務提供商的兩個或多個用戶經(jīng)由同一訂戶站接入網(wǎng)絡，則會聚子層能夠對它們進行區(qū)分。
根據(jù)本發(fā)明能夠實現(xiàn)上述目的。
也就是說，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供上述種類的方法，其中所述特定值是包含所述分組中不可用的信息的用戶定義值，所述用戶定義值被從用戶轉送到空中接口的較高層，在所述會聚子層處從所述較高層接收，并從所述會聚子層傳送到所述較高層。
此外，根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供上述種類的空中接口，其中所述特定值為從用戶接收的且包括所述分組中不可用的用戶定義信息的用戶定義值，并且其中所述空中接口還包括用于在較高層和所述會聚子層之間交換所述用戶定義值的裝置。優(yōu)選地，該空中接口為無線通信網(wǎng)絡的基站、訂戶站或移動站的一部分。
因此，本發(fā)明的基本思想在于允許通用“用戶定義的”分組分類規(guī)則。連同媒體接入控制協(xié)議數(shù)據(jù)單元一起，可以從較高層接收包含在用戶定義值中的用戶定義信息或將包含在用戶定義值中的用戶定義信息傳送到較高層。這是允許針對不同目的而使用在用戶定義字段中提供的帶外信息的通用機制，例如，用于提供多主機支持，從而與用戶協(xié)議棧無關地向服務提供商提供會聚子層中的標識，如以下所示。這種通用的用戶定義的分類規(guī)則還可以作為工具箱用于當今無法預期的未來需求。
在該方法的優(yōu)選變體和該空中接口的對應實施例中，用戶定義值包含用于結合包含在所述分組中的信息來明確地識別所述預定義連接的信息，并且會聚子層布置成處理所述用戶定義信息，用于結合包含在所述分組中的信息來明確地識別預定義連接。在該情況下，將用戶定義值選擇為傳送該分組的特定用戶所特有的，從而通過使用包含在用戶定義字段中的附加信息，可以解決同一IP地址與不同用戶關聯(lián)的問題。
優(yōu)選地，所述分組的預定義協(xié)議為網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議。IEEE802.16標準可與各種類型的分組相兼容，但優(yōu)選IP分組。應注意的是，每個分組類型與對應的CS層類型相關聯(lián)，如已經(jīng)在上面所述的那樣。
進一步優(yōu)選地，將借助于用戶定義的信息識別的預定義連接與服務提供商相關聯(lián)。服務提供商的特殊情況是互聯(lián)網(wǎng)服務提供商，其服務接入到互聯(lián)網(wǎng)。服務提供商的其他情況是應用服務提供商或存儲服務提供商。
進一步優(yōu)選的是，通過內(nèi)部接口，與媒體接入控制分組數(shù)據(jù)單元一起，將用戶定義值與較高層進行交換，其中該內(nèi)部接口的設計依賴于實現(xiàn)方式的選擇。
進一步優(yōu)選的是，通過向所述分組分類規(guī)則添加下列類型長度值的規(guī)范來實現(xiàn)所述用戶定義的分類規(guī)則類型[145/146].cst.3.X，其中根據(jù)IEEE802.16標準X表示新標識符，3表示分組分類規(guī)則，cst表示任何類型的會聚子層，[145/146]表示上行鏈路/下行鏈路(UP/DN)服務流，以及長度待定義。
用于映射用戶業(yè)務的方法和根據(jù)本方法工作的空中接口公開了包括以下主要優(yōu)點1.沒有產(chǎn)生開銷，這允許更好地使用無線資源并實現(xiàn)較高的吞吐量；2.第2層的不明朗的體系結構(單純的網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議)；3.由于較便宜的網(wǎng)絡單元(基站、網(wǎng)關)而引起的基本建設費用的減少，因為使所需的協(xié)議棧得到了最小化(沒有隧道傳送)，以及4.操作費用的減少，因為不需要操作附加的隧道傳送協(xié)議。
很明顯，根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)意味著對IEEE802.16標準的更新，這將對互操作性產(chǎn)生影響。
從以下參考附圖僅通過示例的方式給出的優(yōu)選實施例的描述，可以得出本發(fā)明的進一步的優(yōu)點和特征。上述以及下述特征可以根據(jù)本發(fā)明單獨地或結合地使用。所提及的實施例不應理解為窮盡的列舉，而應理解為關于本發(fā)明基本概念的示例。
圖1是說明基于IEEE802.16標準的空中接口的示意圖。
具體實施方式以下將參考圖1描述用于將以IP分組形式接收的用戶業(yè)務映射到連接的方法，其中圖1以功能框示意性地說明了根據(jù)IEEE802.16標準的空中接口的構造示例，這在背景技術部分中已進行了詳細描述。
在第一步驟中，將IP分組經(jīng)由服務接入點6a從空中接口1的較高層2轉發(fā)到會聚子層3。會聚子層3應用分組分類規(guī)則，用于將這些IP分組映射到連接。作為連接，可以使用一個或多個固定或移動的發(fā)射機/接收機站以及/或者使用也可以具有其他發(fā)射機/接收機單元的訂戶站。在IP分組的情況中，會聚子層CS3上可用的分類規(guī)則為源IP地址、目的地IP地址、協(xié)議類型、源端口號和目的地端口號。
如已在背景技術部分中描述的，實際通過IEEE802.16標準化的分組分類規(guī)則的問題在于，這些分類規(guī)則僅包括在通過上層2傳遞的分組中可用的字段，由此不可能使用帶外信息。當在單一訂戶站背后的多個主機將由未綁定網(wǎng)絡接入提供商提供支持時，如果例如兩個用戶具有同一IP地址并且屬于不同網(wǎng)絡服務提供商，則私有分配的IP地址會產(chǎn)生沖突。這將導致將兩個分組都映射到同一連接，從而破壞所有用戶有關的功能性(授權、QoS、計費......)。
鑒于以上，在會聚子層3中向空中接口提供其他分組分類規(guī)則，即，包括用戶定義字段UDF的通用分類規(guī)則，該用戶定義字段UDF具有在PDU中不可用的用戶定義信息，其將從會聚子層CS3向較高層2傳送或者在會聚子層CS3處從較高層2接收。會聚子層3布置成通過例如將通用分類規(guī)則與根據(jù)該標準的分類規(guī)則相結合，來處理UDF，用于結合包含在分組中的IP信息來明確地識別特定連接。
為了在CS中實現(xiàn)用戶定義的分類規(guī)則，應根據(jù)802.16術語添加以下類型長度值TLF的規(guī)范類型[145/146].cst.3.X，其中根據(jù)IEEE802.16標準X表示新標識符，3表示分組分類規(guī)則，cst表示任何類型的會聚子層，[145/146]表示上行鏈路/下行鏈路(UP/DN)服務流，以及長度待定義。
需要指出的是，UDF是將由較高層經(jīng)由服務接入點6a而與MACPDU一起進行傳遞的值，以允許基于在分組中不可用的信息進行分類。用戶定義值從用戶傳送到較高層以及從較高層傳送回用戶。
當然，向在IEEE802.16標準中定義的分類規(guī)則添加通用分類規(guī)則意味著該標準的更新。然而，利用UDF實現(xiàn)分類規(guī)則提供了以下優(yōu)點-可以支持在未綁定網(wǎng)絡接入提供商中單一訂戶站SS背后的多個主機；-避免了會聚子層不能夠在經(jīng)由同一訂戶站訪問無線網(wǎng)絡的多個用戶之間進行區(qū)分的問題；-沒有允許更好地使用無線資源和更高吞吐量所需的開銷；-第2層的不明朗(agnostic)的體系結構(單純的IP)；-由于較便宜的網(wǎng)絡元件(基站、網(wǎng)關)而引起的基本建設費用的減少，因為使所需的協(xié)議棧得到了最小化(沒有隧道傳送)，以及-操作費用的減少，因為不需要操作附加的隧道傳送協(xié)議。
權利要求
1.一種用于將在根據(jù)IEEE 802.16標準的空中接口上根據(jù)預定義協(xié)議以分組形式從用戶接收的用戶業(yè)務映射到所述空中接口上預定義連接的方法，所述方法包括以下步驟-將所述分組轉發(fā)到會聚子層，-在所述會聚子層處應用分組分類規(guī)則，用于將所述分組映射到所述預定義連接，其中所述分組分類規(guī)則包括具有特定值的通用分類規(guī)則，其中所述特定值是包含所述分組中不可用的信息的用戶定義值，所述用戶定義值被從所述用戶傳送到所述空中接口的較高層，在所述會聚子層處從所述較高層接收，并從所述會聚子層傳送到所述較高層。
2.根據(jù)權利要求
1所述的方法，其中所述用戶定義值包含如下信息，該信息用于結合包含在所述分組中的信息來明確地識別所述預定義連接。
3.根據(jù)權利要求
1所述的方法，其中所述分組的所述預定義協(xié)議是網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議。
4.根據(jù)權利要求
1所述的方法，其中與媒體接入控制協(xié)議數(shù)據(jù)單元MAC PDU一起，將所述用戶定義值與所述較高層進行交換。
5.根據(jù)權利要求
1所述的方法，其中為了實現(xiàn)所述通用分類規(guī)則，向所述分組分類規(guī)則添加以下類型長度值TLV的規(guī)范類型[145/146].cst.3.X，其中根據(jù)IEEE 802.16標準X表示新標識符，3表示分組分類規(guī)則，cst表示任何類型的會聚子層，[145/146]表示上行鏈路/下行鏈路UP/DN服務流。
6.一種根據(jù)IEEE 802.16標準的空中接口，所述空中接口包括至少一個較高層和會聚子層，布置成用于將在所述空中接口上根據(jù)預定義協(xié)議以分組形式接收的用戶業(yè)務映射到所述空中接口上的預定義連接，其中所述會聚子層可操作地具有用于執(zhí)行所述將所述分組映射到所述預定義連接的分組分類規(guī)則，所述分組分類規(guī)則包括具有特定值的通用分類規(guī)則，其中所述特定值是用戶定義值，該用戶定義值從用戶接收并包括所述分組中不可用的用戶定義信息，并且其中所述空中接口還包括用于在所述較高層和所述會聚子層之間交換所述用戶定義值的裝置。
7.根據(jù)權利要求
6所述的空中接口，其中所述會聚子層布置成處理所述用戶定義信息，用于結合包含在所述分組中的信息來明確地識別所述預定義連接。
8.根據(jù)權利要求
6所述的空中接口，其中所述分組的所述預定義協(xié)議是網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議。
9.根據(jù)權利要求
6所述的空中接口，其中所述會聚子層將所述用戶定義值與媒體接入控制協(xié)議數(shù)據(jù)單元MAC PDU一起，與所述較高層進行交換。
10.根據(jù)權利要求
6所述的空中接口，其中為了實現(xiàn)所述用戶定義的分類規(guī)則，向所述會聚子層(3)的所述分組分類規(guī)則添加以下類型長度值TLV的規(guī)范類型[145/146].cst.3.X，其中根據(jù)IEEE 802.16標準X表示新標識符，3表示分組分類規(guī)則，cst表示任何類型的會聚子層，[145/146]表示上行鏈路/下行鏈路UP/DN服務流。
11.一種無線通信網(wǎng)絡，包括至少一個如權利要求
6所限定的空中接口。
專利摘要
根據(jù)IEEE802.16標準的空中接口(1)的特征在于，在會聚子層(3)中提供用于將在所述空中接口(1)處以分組形式接收的用戶業(yè)務映射到預定義連接的分組分類規(guī)則，該分組分類規(guī)則包括具有用戶定義值的通用分類規(guī)則，其中用戶定義值包含所述分組中不可用的信息，所述值在所述會聚子層(3)處從空中接口(1)的較高層(2)接收或者從所述會聚子層(3)傳送到空中接口(1)的較高層(2)。會聚子層(3)優(yōu)選地布置成處理該用戶定義信息，用于結合包含在分組中的信息來明確地識別預定義連接。
文檔編號H04L12/00GK1996951SQ200610163374
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月4日
發(fā)明者費德里科·德賈安·赫阿蒂, 阿爾貝托·孔特 申請人:阿爾卡特公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan