專利名稱：混合蜂窩式網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的路由選擇協(xié)議的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及蜂窩式網(wǎng)絡(luò)，并且尤其涉及在混合蜂窩式網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的路由選擇協(xié)議。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的蜂窩式網(wǎng)絡(luò)中，移動單元與諸如蜂窩式基站(BTS)之類的主干網(wǎng)建立直接下行鏈路和上行鏈路連接。近來提出的混合蜂窩式網(wǎng)絡(luò)(hybrid-cellular network，HCN)設(shè)法通過使上行鏈路和下行鏈路連接能夠包括一個以上的鏈路來緩和傳統(tǒng)蜂窩式系統(tǒng)的限制，所有鏈路都在BTS發(fā)起或終止。這種系統(tǒng)是蜂窩式和專門網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)之間的混合體，其中發(fā)往或發(fā)自BTS的上行鏈路和/或下行鏈路數(shù)據(jù)由其它移動單元或?qū)Ｓ弥欣^器來進行中繼。在圖1中描述了HCN 100的例子。顯然，發(fā)往或發(fā)自基站102的通信可以作為到移動單元(就像移動單元101)的直接鏈路存在或者可以具有一個或多個中間中繼站(就像經(jīng)由移動單元103所路由的移動單元104)。通過引入中間中繼站，長距離傳輸可以被斷成幾個短距離鏈路，使得減少了下行鏈路上的BTS傳輸功率并且增加了上行鏈路的容量。
在構(gòu)造混合蜂窩式網(wǎng)絡(luò)中的主要難點是實現(xiàn)高效的路由選擇協(xié)議。在網(wǎng)絡(luò)中從節(jié)點A1到節(jié)點A2的路由選擇處理包括建立中間節(jié)點序列，這些中間節(jié)點被用作把信息從節(jié)點A1發(fā)送到節(jié)點A2并且從節(jié)點A2發(fā)送到節(jié)點A1的中繼站。當(dāng)從節(jié)點A1發(fā)送到節(jié)點A2并且從節(jié)點A2發(fā)送到節(jié)點A1而不涉及中間節(jié)點時路由選擇可以是直接的。這里的目標在于創(chuàng)建強壯的路由選擇協(xié)議，能夠在高度移動網(wǎng)絡(luò)中維持路由選擇信息而沒有過度的信令開銷。在此問題上的大部分研究活動集中在用于HCN中的適應(yīng)性特設(shè)(ad hoc)路由選擇協(xié)議，諸如特設(shè)按需向量路由選擇(Ad hoc On-demand Vector Routing，AODV)、動態(tài)源路由選擇(Dynamic Source Routing，DSR)和目的地排列的距離向量路由選擇(Destination Sequenced Distance Vector Routing)。這些協(xié)議有效地在一般的特設(shè)網(wǎng)絡(luò)中采集并維護路由選擇信息，涉及具有多個源-目的地對的拓撲，但是對于其中每個路由具有共用的源或目的節(jié)點的情況，HCN拓撲不必很復(fù)雜。因此，在HCN內(nèi)需要存在一種對HCN拓撲來說不那么復(fù)雜的路由選擇協(xié)議，而對于采集并維持路由選擇信息來說仍然是高效的。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)混合蜂窩式網(wǎng)絡(luò)的框圖。
圖2是能夠作為傳統(tǒng)的蜂窩式系統(tǒng)或混合蜂窩式系統(tǒng)操作的通信系統(tǒng)的特定小區(qū)的框圖。
圖3是用于示出從蜂窩式網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為混合蜂窩式網(wǎng)絡(luò)所必須步驟的流程圖。
圖4是用于示出在路由發(fā)現(xiàn)期間類J網(wǎng)絡(luò)元素的操作的流程圖。
圖5是網(wǎng)絡(luò)元素的框圖。
圖6是用于示出路由維護的流程圖。
具體實施例方式
為了解決上述需要，這里公開了一種用于混合蜂窩式網(wǎng)絡(luò)的路由選擇協(xié)議。為了在混合蜂窩式網(wǎng)絡(luò)內(nèi)建立往返于基站的路由選擇，根據(jù)所接收的基站的信號強度來為每個網(wǎng)絡(luò)元素分配“操作類(class ofoperation)”。允許每個網(wǎng)絡(luò)元素選擇更低類的網(wǎng)絡(luò)元素來把信息中繼到基站。以上路由選擇協(xié)議是高效卻并不復(fù)雜的、用于在混合蜂窩式網(wǎng)絡(luò)中路由選擇信息的手段，其中每個路由具有共用源或目的節(jié)點。
本發(fā)明包含一種用于在混合蜂窩式網(wǎng)絡(luò)內(nèi)確定路由的方法。所述方法包括步驟確定來自基站的傳輸?shù)男盘柼匦?，并且根?jù)所述信號特性來確定特定的操作類。然后為了路由數(shù)據(jù)選擇具有較低操作類的網(wǎng)絡(luò)元素，并且通過該具有較低操作類的網(wǎng)絡(luò)元素來路由所述數(shù)據(jù)。
本發(fā)明還包含一種方法，包括步驟接收多個閾值T1到TJ以便由網(wǎng)絡(luò)元素用于類確定，從基站接收下行鏈路傳輸，并且確定用于所述下行鏈路傳輸?shù)男盘柼匦浴８鶕?jù)所述信號特性和多個閾值，為該網(wǎng)絡(luò)元素確定特定的操作類。然后為其它網(wǎng)絡(luò)元素接收類信息，并且為了路由數(shù)據(jù)選擇類＜k的網(wǎng)絡(luò)元素。
本發(fā)明另外包含一種用于在混合蜂窩式網(wǎng)絡(luò)內(nèi)確定路由的設(shè)備。所述設(shè)備包括用于確定來自基站的傳輸?shù)男盘柼匦缘难b置，用于根據(jù)所述信號特性來確定特定操作類的裝置，用于為了路由數(shù)據(jù)而選擇具有較低操作類的網(wǎng)絡(luò)元素的裝置，和用于經(jīng)由具有較低操作類的網(wǎng)絡(luò)元素來路由數(shù)據(jù)的裝置。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，其中同樣的數(shù)字指代同樣的組件，圖2是用于通信系統(tǒng)的特定小區(qū)200的框圖，所述通信系統(tǒng)能夠作為傳統(tǒng)的蜂窩式系統(tǒng)或混合蜂窩式系統(tǒng)操作。小區(qū)200包含BTS 201和多個移動或遠程單元203-205(只示出了三個)。該組遠程單元203-205由用于維持與BTS 201活動通信的終端203-204和處于“睡眠”模式中的終端205組成，即該終端205是被加電而并未與BTS維持活動連接的終端。注意，“睡眠”模式中的終端仍然可以收聽一些信道，諸如尋呼信道或廣播頻道，但是并不發(fā)送任何數(shù)據(jù)或控制信息，因此大部分時間所述BTS甚至不知道此終端存在于其所覆蓋的區(qū)域內(nèi)。遠程單元可以是靜止的或移動的。小區(qū)200還可以包括多個靜止的中繼器202，特別部署這些中繼器202，用于在BTS 201和活動遠程單元203-204之間中繼數(shù)據(jù)。在小區(qū)內(nèi)，BTS 201、遠程單元203-205和靜止的中繼器202包括一組網(wǎng)絡(luò)元素。
在操作期間，小區(qū)200可以作為標準的蜂窩式電話模式或HCN模式來起作用。在標準操作期間，在移動單元203-205和基站201之間的所有通信利用在移動單元203-205和基站201之間的直接通信來進行。如上所述，在HCN操作期間，所有鏈路在BTS 201發(fā)起或終止；然而可以由其它遠程單元或?qū)Ｓ弥欣^器把上行鏈路和/或下行鏈路數(shù)據(jù)中繼至BTS 201或從其中繼。小區(qū)200可以從一個操作模式轉(zhuǎn)換為另一個操作模式。
如上所述，在建立可高效采集路由選擇信息而又不比現(xiàn)有技術(shù)協(xié)議更復(fù)雜的路由選擇協(xié)議方面存在問題。為了解決該問題，路由選擇協(xié)議依賴于在各網(wǎng)絡(luò)元素之間建立J+1個操作類。BTS 201始終是類0實體，而其它網(wǎng)絡(luò)元素屬于類1到類J。在任何給定時刻，網(wǎng)絡(luò)元素只可以屬于單一的類，并且對于上行鏈路傳輸(即，在BTS 201終止的那些傳輸)來說只可以把數(shù)據(jù)中繼到那些具有較低類值的網(wǎng)絡(luò)元素。依照類似的方式，對于上行鏈路傳輸來說，網(wǎng)絡(luò)元素只可以從具有較高類值的網(wǎng)絡(luò)元素中接收所中繼的傳輸。因而對于上行線路傳輸來說，具有類x的網(wǎng)絡(luò)元素只可以中繼從類＞x的網(wǎng)絡(luò)元素接收的信息，并且只可以向類＜x的網(wǎng)絡(luò)元素執(zhí)行中繼傳輸。
對于下行鏈路傳輸來說(即那些在BTS 201發(fā)起的傳輸)，網(wǎng)絡(luò)元素只可以向那些具有較高類值的網(wǎng)絡(luò)元素中繼數(shù)據(jù)。依照類似的方式，對于下行鏈路傳輸來說，網(wǎng)絡(luò)元素只可以從具有較低類值的網(wǎng)絡(luò)元素中接收所中繼的傳輸。因而對于下行鏈路傳輸來說，具有類x的網(wǎng)絡(luò)元素只可以中繼從類＜x的網(wǎng)絡(luò)元素接收的信息，并且只可以向類＞x的網(wǎng)絡(luò)元素執(zhí)行中繼傳輸。對于上行鏈路和下行鏈路傳輸來說，根據(jù)從BTS所接收的信號強度來確定類成員。
如所述的，假定對于小區(qū)中的所有路由來說BTS 201是上行鏈路上的公共目的地，并且是下行鏈路上的公共源。通過在網(wǎng)絡(luò)元素之間指定鏈路序列來建立每個路由。逐個類地依次建立各路由?？紤]類j網(wǎng)絡(luò)元素的路由選擇過程。在協(xié)議的這個階段，已經(jīng)建立了在BTS 201和屬于類1到j(luò)-1的所有網(wǎng)絡(luò)元素之間的路由。類j網(wǎng)絡(luò)元素評估到至少某些并且優(yōu)選是到所有類0至j-1網(wǎng)絡(luò)元素的鏈路質(zhì)量并且與最好的一個建立鏈接。在本發(fā)明的第一實施例中，從網(wǎng)絡(luò)元素所接收的信號強度被用作鏈路質(zhì)量的指示符。然而在替換實施例中，使用其它鏈路質(zhì)量指示符，諸如C/I比、C/N、C/(I+N)、BER、FER、鏈路負載或平均路徑損耗。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)元素以變化的功率等級發(fā)送時，平均路徑損耗作為質(zhì)量度量最為有用。對于給定類j網(wǎng)絡(luò)元素來說，只需要考慮由鄰近類0到j(luò)-1網(wǎng)絡(luò)元素所組成的子集。
在本發(fā)明的替換實施例中，類j網(wǎng)絡(luò)元素估計到至少一些并且優(yōu)選到所有類0至j-1網(wǎng)絡(luò)元素的鏈路質(zhì)量并且確定一組可能的用于中繼的網(wǎng)絡(luò)元素。它與該組的網(wǎng)絡(luò)元素之一建立連接。如果在稍后的時間點，連接質(zhì)量變得不能令人滿意，那么類j網(wǎng)絡(luò)元素可以試圖與該組的另一網(wǎng)絡(luò)元素建立連接。
在進一步的替換實施例中，類j網(wǎng)絡(luò)元素可以根據(jù)由各網(wǎng)絡(luò)元素所通告的累積路徑質(zhì)量度量來與類0到j(luò)-1網(wǎng)絡(luò)元素之的某一個建立連接。在進一步的替換實施例中，累積的路徑量度是沿著該網(wǎng)絡(luò)元素至BTS的路徑的鏈路特性的總和。鏈路特性可以包括這些東西作為所述鏈路的質(zhì)量度量，如鏈路C/I比率、C/N、C/(I+N)、BER、FER、所述鏈路上的平均路徑損耗、流過所述鏈路的通信業(yè)務(wù)量(鏈路負載)等。累積的路徑量度可以包括對沿著到BTS路徑的中繼段(hop)數(shù)目的懲罰項。
所述協(xié)議對于給定小區(qū)中的所有網(wǎng)絡(luò)元素有效地構(gòu)造以BTS 201為根的生成樹。利用這種構(gòu)造，每個類1網(wǎng)絡(luò)元素必須與BTS 201直接通信，并且一般地說，每個類j網(wǎng)絡(luò)元素與類0至j-1的單個網(wǎng)絡(luò)元素通信。注意，禁止相同類的網(wǎng)絡(luò)元素之間的鏈路以避免在路由選擇圖中構(gòu)成環(huán)路。對于任何鏈路來說，較低類的網(wǎng)絡(luò)元素被稱為“雙親”并且較高類的網(wǎng)絡(luò)元素被稱為“子女”。給定網(wǎng)絡(luò)元素具有單個“雙親”并且可以具有多個“子女”。
一個本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認識到，任何HCN路由選擇協(xié)議需要解決兩個相關(guān)的路由選擇任務(wù)(i)把網(wǎng)絡(luò)從蜂窩式轉(zhuǎn)換為HCN拓撲，和(ii)一旦建立所述HCN拓撲就遞增地更新路由。轉(zhuǎn)換過程構(gòu)造初始HCN，而遞增的路由更新適合于網(wǎng)絡(luò)中的改變。
從蜂窩式轉(zhuǎn)換為HCN拓撲現(xiàn)在根據(jù)上述路由選擇協(xié)議來考慮從蜂窩式到HCN拓撲的轉(zhuǎn)換過程的細節(jié)。這種轉(zhuǎn)換過程可以在每個小區(qū)的基礎(chǔ)上發(fā)生，而不必對整個網(wǎng)絡(luò)同時執(zhí)行。這種轉(zhuǎn)換涉及專用中繼器和網(wǎng)絡(luò)元素，它們與BTS201活動地維持通信，這是由于處于“睡眠”模式中的網(wǎng)絡(luò)元素可以通過隨后拓撲中增量式更新來結(jié)合到HCN中。作為替換，處于“睡眠”模式的單元可以被尋呼并被命令參與轉(zhuǎn)換過程。如果允許專用中繼器轉(zhuǎn)換到“睡眠”模式，那么此實施例是特別有用的。圖3中示出了該轉(zhuǎn)換的流程圖。
步驟1.確定HCN成員關(guān)系。在蜂窩式下行鏈路上，BTS 201向小區(qū)中的所有活動網(wǎng)絡(luò)元素指出將通過在廣播控制信道或新的邏輯信道上廣播探查信號來開始向HCN的轉(zhuǎn)換。然后BTS 201命令每個活動網(wǎng)絡(luò)元素回復(fù)報告HCN參與標志。該標志表明了網(wǎng)絡(luò)元素是否適于參與該HCN。例如，根據(jù)其電池狀態(tài)、其速度或其硬件能力，網(wǎng)絡(luò)元素可能不適于參與。不參與的網(wǎng)絡(luò)元素繼續(xù)依照蜂窩式模式與BTS 201通信。為了節(jié)省帶寬，可以只由那些愿意參與HCN的網(wǎng)絡(luò)元素發(fā)送HCN參與標志。于是，不做出響應(yīng)意味著網(wǎng)絡(luò)元素不會參與HCN。
步驟2.確定類成員關(guān)系。BTS 201命令參與HCN的所有網(wǎng)絡(luò)元素來確定他們的特定操作類。這通過BTS 201廣播由網(wǎng)絡(luò)元素用于類確定的一組閾值T1到TJ來實現(xiàn)。此廣播可以發(fā)生在轉(zhuǎn)換開始的時候，或者在控制信道上周期性地進行廣播。在替換實施例中，在網(wǎng)絡(luò)元素中硬編碼閾值。網(wǎng)絡(luò)元素測量來自BTS 201的下行鏈路傳輸?shù)男盘柼匦?。在本發(fā)明的第一實施例中，利用來自BTS 201的下行鏈路接收信號強度(RSS)，然而在替換實施例中，可以利用其它信號特性，諸如載波與干擾(C/I)的比率、比特差錯率(BER)、幀錯誤比率(FER)等。在足夠長的時段上求RSS的平均值，從而按如下確定他們的類如果RSS≥T1，則該網(wǎng)絡(luò)元素是類1的成員。如果RSS＜TJ，則所述網(wǎng)絡(luò)元素是類(J)的成員。然而如果Tk-1＞RSS≥Tk，其中k是整數(shù)且1＜k＜J，則該網(wǎng)絡(luò)元素是類-k的成員。作為替換，BTS 201可以根據(jù)在蜂窩上行鏈路上所獲得的RSS測量值(或其它量度值)來確定參與網(wǎng)絡(luò)元素的類，繼而向相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)元素發(fā)送類標識。另外在替換實施例中，網(wǎng)絡(luò)元素測量來自BTS 201的下行鏈路傳輸?shù)男盘柼匦圆⑶蚁蛩鯞TS201回復(fù)報告這些測量。BTS然后確定每個網(wǎng)絡(luò)元素的類并且向每個網(wǎng)絡(luò)元素通知其類。
步驟3.發(fā)現(xiàn)路由。當(dāng)完成類確定步驟時，BTS 201向每個參與網(wǎng)絡(luò)元素分配可識別的導(dǎo)頻波形(優(yōu)選是唯一的)并且命令小區(qū)200中的所有參與元素參與路由發(fā)現(xiàn)會話(RDS)。在替換實施例中，在形成HCN之前，導(dǎo)頻波形可以由BTS 201預(yù)先分配到每個網(wǎng)絡(luò)元素。在RDS期間，每個網(wǎng)絡(luò)元素根據(jù)其操作類來確定傳輸時段繼而在預(yù)定時段期間廣播信號(例如其導(dǎo)頻)。該信號由其它網(wǎng)絡(luò)元素使用，用于選擇中繼站。特別地是，RDS的持續(xù)時間被分成J個時段，各分別用于每個類1到J。(注意假定在小區(qū)內(nèi)所有參與的網(wǎng)絡(luò)元素至少被粗略地是幀同步的)。在每個時段中，相應(yīng)類的每個網(wǎng)絡(luò)元素發(fā)送其唯一的導(dǎo)頻和控制消息(所述控制消息還可以由該導(dǎo)頻波形來調(diào)制)。BTS 201發(fā)送其唯一的導(dǎo)頻而不管是否處于RDS中。除在其時段期間進行發(fā)送之外，每個網(wǎng)絡(luò)元素接收由其它網(wǎng)絡(luò)元素在其它時段發(fā)送的導(dǎo)頻信號和控制消息繼而確定這些網(wǎng)絡(luò)元素的類和身份。然后選擇較低類的網(wǎng)絡(luò)元素作為中繼站。在本發(fā)明的第一實施例中，所選擇的網(wǎng)絡(luò)元素是如在“子女”網(wǎng)絡(luò)元素所測量的具有最好信號強度的一個較低類。在替換實施例中，所選擇的網(wǎng)絡(luò)元素是具有最低累積路徑量度的一個較低類。然后將此信息提供給BTS 201。
步驟4.更新資源分配和鏈路建立。當(dāng)完成路由發(fā)現(xiàn)時，BTS 201依賴在RDS期間所采集的拓撲信息來為“子女”和其對應(yīng)“雙親”之間的通信鏈路分配資源，諸如發(fā)送功率和空時頻柵格中的段(segment)。利用所分配的資源，建立在“雙親”與其對應(yīng)“子女”之間的鏈路。
通常，鏈路建立可以是集中式(BTS指導(dǎo)的)或分散式的。在集中式的情況中，蜂窩式下行鏈路上的BTS 201指導(dǎo)每個“雙親”-“子女”對開始在鏈路所分配資源上的發(fā)送和接收。在分散式的情況中，蜂窩式下行鏈路上的BTS 201向每個“雙親”通知其所分配的資源，并且每個“雙親”-“子女”對自發(fā)地且異步地與其它的對建立通信(例如，使用隨機訪問信道過程或具有爭用機制的預(yù)先分配的時隙)。
圖4是用于示出在路由發(fā)現(xiàn)期間類-k的網(wǎng)絡(luò)元素500(在圖5中示出)的操作的流程圖。對于路由發(fā)現(xiàn)來說，可以預(yù)見，所述導(dǎo)頻是直接序列擴展頻譜波形(在時域中或在頻域中)，并且由收發(fā)器501接收(其他的抗共信道干擾并且服從快速獲取的強壯信令配置也是適合的)。導(dǎo)頻和控制信息傳輸可以具有相對較低的功率，除非他們要被發(fā)往BTS 201，這是因為只有鄰近的網(wǎng)絡(luò)元素才需要交換路由選擇信息。在實踐中，提供了邏輯電路502(例如，執(zhí)行計算機可讀代碼的計算機程序或執(zhí)行嵌入指令的微處理器控制器)來分析所接收的導(dǎo)頻并且確定那些可接受的用來路由數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)元素。特別地是，邏輯電路502作為用于確定來自基站的傳輸?shù)男盘柼匦缘难b置，用于確定網(wǎng)絡(luò)元素500的特定操作類的裝置，用于選擇具有較低操作類的用來路由數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)元素的裝置，和用于經(jīng)由具有較低操作類的網(wǎng)絡(luò)元素來路由該數(shù)據(jù)的裝置。
邏輯流程在步驟400開始，在此邏輯電路502分析來自基站的傳輸?shù)男盘柼匦圆⑶掖_定特定的操作類(例如，類k)。在步驟401，邏輯電路502在時段1到k-1中監(jiān)視來自較低類網(wǎng)絡(luò)元素(包括類0的BTS 201)的導(dǎo)頻和控制消息傳輸。然后邏輯電路502確定其類＜k的“雙親”(步驟403)。如上所述，在類0到k-1網(wǎng)絡(luò)元素中選擇該雙親，使得其在該類-k網(wǎng)絡(luò)元素具有最好的接收信號。在替換實施例中，邏輯電路502評估經(jīng)由一個較低類網(wǎng)絡(luò)元素到BTS的路由的累積路徑量度值，并且挑選具有最低累積路徑量度的較低類網(wǎng)絡(luò)元素作為其“雙親”。在第k時段中，收發(fā)器501發(fā)送其唯一的導(dǎo)頻和控制消息(步驟405)。注意，對于類J網(wǎng)絡(luò)元素來說，導(dǎo)頻的發(fā)送是不必要的，但是仍然要求發(fā)送用于指明其“雙親”選擇的控制消息。在控制消息中，網(wǎng)絡(luò)元素通告其自己的類(注意，此通告可以是隱式的，這是由于在此時段期間只有類-k網(wǎng)絡(luò)元素正在發(fā)送)，通告其“雙親”，并且根據(jù)替換實施例，包括其至BTS的路徑的累積量度值。在k+1到J時段中，邏輯電路502監(jiān)視來自較高類網(wǎng)絡(luò)元素的控制消息通告，并且確定其“子女”。在完成RDS時，假定所有控制消息到達他們所期望的目的地，那么每個網(wǎng)絡(luò)元素知道其“雙親”和“子女”。BTS 201通過輪詢蜂窩式下行鏈路上的網(wǎng)絡(luò)元素來確定HCN的拓撲。注意，如果BTS 201已經(jīng)成功地接收了所有在RDS期間所交換的消息，那么此步驟不是必要的。當(dāng)所述拓撲為系統(tǒng)所知時，用于上行線路傳輸(即，在網(wǎng)絡(luò)元素發(fā)起、發(fā)往BTS 201的數(shù)據(jù))的標準HCN路由選擇通過邏輯電路502經(jīng)由具有較低操作類的網(wǎng)絡(luò)元素(如上面所選)路由該數(shù)據(jù)來進行。特別地，被選擇用于路由的網(wǎng)絡(luò)元素使其邏輯電路502從較高操作類(即類＞k)的網(wǎng)絡(luò)元素接收上行鏈路數(shù)據(jù)，繼而把所接收的數(shù)據(jù)路由到具有較低操作類的網(wǎng)絡(luò)元素。
依照類似的方式，用于下行鏈路傳輸?shù)穆酚蛇x擇(即，在BTS 201發(fā)起、最終目的地在網(wǎng)絡(luò)元素的數(shù)據(jù))通過邏輯電路502路由從具有較低操作類的網(wǎng)絡(luò)元素所接收的數(shù)據(jù)來進行。特別，被選擇用于路由的網(wǎng)絡(luò)元素使其邏輯電路502從較低操作類的網(wǎng)絡(luò)元素接收下行鏈路數(shù)據(jù)，繼而把所接收的數(shù)據(jù)路由到具有較高操作類的網(wǎng)絡(luò)元素。
注意，RDS是串行過程必須在來自較高類網(wǎng)絡(luò)元素的消息之前接收來自較低類網(wǎng)絡(luò)元素的導(dǎo)頻波形和控制消息。這種條件使路由樹能夠首先從BTS 201開始直到類J的網(wǎng)絡(luò)元素順序地構(gòu)建。
如上面參考圖3所述的，每個網(wǎng)絡(luò)元素被分配有唯一的導(dǎo)頻波形。導(dǎo)頻分配并不是基于網(wǎng)絡(luò)元素的類成員關(guān)系。從而，在每個RDS周期期間，網(wǎng)絡(luò)元素需要監(jiān)視整個導(dǎo)頻波形組以使得能夠得知其雙親或子女節(jié)點。為了減少要在每個RDS周期期間所搜索的可能的導(dǎo)頻波形組，導(dǎo)頻波形組可以被劃分為J個子集，每個子集對應(yīng)一個類。利用這種分配，在第j個RDS周期期間只需要搜索第j個子集。子集的分配可以由BTS 201預(yù)先確定或動態(tài)分配并且被通告給參與的各網(wǎng)絡(luò)元素。為了便于基于類的導(dǎo)頻分配，BTS 201可能需要從參與的網(wǎng)絡(luò)元素處接收類報告。這可以通過包括具有HCN參與標志的類報告來高效地執(zhí)行。注意，盡管基于類的導(dǎo)頻分配降低了搜索復(fù)雜性，然而由于當(dāng)網(wǎng)絡(luò)元素的類改變時需要重新分配導(dǎo)頻波形，所以也增加了信令開銷。
由于鏈路建立故障而不能建立HCN路由的網(wǎng)絡(luò)元素繼續(xù)與BTS201直接通信。他們可以在隨后的RDS期間試圖參與所述HCN。參與所述HCN的網(wǎng)絡(luò)元素撤下它們的蜂窩式數(shù)據(jù)信道并且開始使用它們的HCN路由來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。作為替換，可以只在上行鏈路或只在下行鏈路上使用HCN，而另外的鏈路保持在蜂窩式模式。對于來自BTS201的進一步控制消息發(fā)送，對于所有活動網(wǎng)絡(luò)元素(參與HCN和不參與HCN)來說，下行鏈路控制信道結(jié)構(gòu)保持不變。
還應(yīng)當(dāng)注意，網(wǎng)絡(luò)元素可以決定使用HCN模式來進行發(fā)送而不會中繼任何傳輸。這可以發(fā)生在終端的電池壽命很低，或者因為擁有此網(wǎng)絡(luò)元素的訂戶將其配置為不中繼任何呼叫。在這種情況下，網(wǎng)絡(luò)元素在圖3的步驟2會強制其類為“類J”。在圖3中所描述的算法的其它步驟保持相同。作為替換，這種網(wǎng)絡(luò)元素可以接收來自其它網(wǎng)絡(luò)元素的所有消息但是不廣播任何導(dǎo)頻波形或控制消息。當(dāng)這種網(wǎng)絡(luò)元素需要發(fā)送時，它需要向BTS發(fā)送路由選擇路徑以便所述BTS知道怎樣到達它。
路由維護路由維護過程(RMP)需要適應(yīng)HCN成員關(guān)系和拓撲的改變。路由維護過程在每個小區(qū)中由BTS啟動并且周期性執(zhí)行，典型情況下為每隔幾個超幀(superframe)。更新之間的時間間隔應(yīng)當(dāng)充分短從而可跟蹤網(wǎng)絡(luò)的成員關(guān)系和拓撲的變化。在替換實施例中，當(dāng)HCN成員關(guān)系改變時可以觸發(fā)RMP。
HCN成員關(guān)系中的改變例如可以是由于新的網(wǎng)絡(luò)元素到達小區(qū)中，由于網(wǎng)絡(luò)元素從“睡眠”模式轉(zhuǎn)變到活動模式，或者由于網(wǎng)絡(luò)元素從小區(qū)中脫離。此外，如果BTS 201試圖把處于“睡眠”模式的網(wǎng)絡(luò)元素或?qū)Ｓ弥欣^器包括到HCN中，那么HCN成員關(guān)系會發(fā)生改變。例如HCN拓撲的改變可以是由于參與的網(wǎng)絡(luò)元素的類成員關(guān)系的改變。可以預(yù)計，周期性執(zhí)行與以上四步驟HCN轉(zhuǎn)換過程類似的過程來進行路由維護。所述步驟如下并且如圖6中所示。
步驟1.更新HCN成員關(guān)系。使用蜂窩式下行鏈路控制信道，BTS201向小區(qū)中的所有活動網(wǎng)絡(luò)元素指明將開始路由維護過程。然后BTS201命令每個活動的而不是先前參與的網(wǎng)絡(luò)元素向回報告參與標志。注意，所有活動的未參與的網(wǎng)絡(luò)元素必須依照蜂窩式模式與BTS 201維持雙向通信。所有先前參與的網(wǎng)絡(luò)元素并不重新發(fā)送它們的參與標志，除非執(zhí)行了基于類的導(dǎo)頻分配。在這種情況下，具有類改變的每個網(wǎng)絡(luò)元素也發(fā)送HCN參與標志。BTS 201可以通過尋呼并命令處于“睡眠模式”中的網(wǎng)絡(luò)元素或中繼器網(wǎng)絡(luò)元素向回報告HCN參與標志來把所述網(wǎng)絡(luò)元素包括到HCN中。
步驟2.更新類成員關(guān)系。BTS 201命令參與HCN的所有網(wǎng)絡(luò)元素來確定它們的類。網(wǎng)絡(luò)元素如上面HCN初始化過程的步驟2中所述來確定它們的類。
步驟3.更新路由發(fā)現(xiàn)。當(dāng)完成類確定步驟時，BTS 201向每個新參與的網(wǎng)絡(luò)元素分配唯一可識別的導(dǎo)頻波形并且命令HCN中的所有元件參與RDS，如在以上HCN初始化過程的步驟3中所指定的。在替換實施例中，在執(zhí)行RMP之前分配導(dǎo)頻波形。后來已經(jīng)變得不活動或不合格參與HCN的所有先前參與的網(wǎng)絡(luò)元素在RDS期間保持無聲(silent)。注意，通過在RDS期間保持無聲，有效地排除了這些網(wǎng)絡(luò)元素參與HCN。為了繼續(xù)與BTS 201通信，它們優(yōu)選借助于BTS 201上行鏈路隨機訪問信道來切換到蜂窩式通信模式。
步驟4.更新資源分配和鏈路建立。此步驟與HCN初始化過程的步驟4完全相同。
路由故障恢復(fù)周期性執(zhí)行的路由維護過程為從路由故障中恢復(fù)提供了高效的機制。即，其路由被破壞的HCN參與網(wǎng)絡(luò)元素簡單地監(jiān)視BTS 201下行鏈路控制信道有關(guān)通告下一路由維護過程的情況。通過參與下一路由維護過程，網(wǎng)絡(luò)元素建立新的HCN路由。如果網(wǎng)絡(luò)元素通過路由維護過程重復(fù)不能成功建立HCN路由，那么它借助于BTS 201上行鏈路隨機訪問信道來進入蜂窩式操作模式。作為選擇，路由故障可以是用于觸發(fā)RDS的事件。
HCN越區(qū)切換操作對參與網(wǎng)絡(luò)元素的小區(qū)間切換實質(zhì)上與蜂窩式模式中的小區(qū)間切換相同。特別地是，所有參與的網(wǎng)絡(luò)元素維持用于小區(qū)間切換的候選BTS列表。為了與新的BTS建立通信鏈路，參與的網(wǎng)絡(luò)元素首先使用新的BTS的上行鏈路隨機訪問信道來訪問該BTS。此時，依照蜂窩式模式與新的BTS建立(低)數(shù)據(jù)速率信道。當(dāng)在新的服務(wù)小區(qū)中建立蜂窩式鏈路時，網(wǎng)絡(luò)元素撤下其在舊小區(qū)中的HCN連接。一旦建立新小區(qū)中的蜂窩式鏈路，如果適用的話，網(wǎng)絡(luò)元素就參與用于新服務(wù)小區(qū)的路由維護過程。注意在越區(qū)切換過程期間，網(wǎng)絡(luò)元素可能會遭受較低的數(shù)據(jù)速率直到它參與路由維護過程并且加入新小區(qū)中的HCN網(wǎng)絡(luò)。作為選擇，網(wǎng)絡(luò)元素的到達可以觸發(fā)完整的RDS?；蛘呖梢苑乐沟竭_的網(wǎng)絡(luò)元素進行發(fā)送直到下一RDS。
斷電過程考慮正被其擁有者斷電的“雙親”網(wǎng)絡(luò)元素。在這種情況下，需要經(jīng)由此“雙親”節(jié)點與所述BTS通信的所有“子女”節(jié)點發(fā)現(xiàn)至BTS的新路由。在本發(fā)明的第一實施例中，這些“子女”節(jié)點當(dāng)終止它們與所斷電的“雙親”節(jié)點的連接時，簡單地監(jiān)視下行鏈路控制信道并且參與后續(xù)的RMP會話。在第二實施例中，“雙親”網(wǎng)絡(luò)元素向所述BTS發(fā)送“斷電”標志。然后BTS立即開始RMP。在另一實施例，“子女”重新建立與BTS的直接通信直到下一定期調(diào)度的RMP周期。在又一實施例中，延遲該網(wǎng)絡(luò)元素斷電直到下一周期性路由發(fā)現(xiàn)會話。
雖然參考其特定實施例已經(jīng)特別示出并描述了本發(fā)明，然而本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對其形式和細節(jié)進行各種改變。這種改變也包含在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于確定在以混合蜂窩網(wǎng)絡(luò)模式操作的小區(qū)內(nèi)的路由的方法，所述方法包括步驟確定來自基站的傳輸?shù)男盘柼匦?；根?jù)所述信號特性確定特定操作類；并且選擇用來路由數(shù)據(jù)的具有較低操作類的網(wǎng)絡(luò)元素。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定特定操作類的步驟包括步驟把所述信號特性與一組閾值做比較，并且根據(jù)所述比較來確定所述特定操作類。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中用于選擇所述網(wǎng)絡(luò)元素的步驟包括步驟接收由其它網(wǎng)絡(luò)元素發(fā)送的信號；并且確定具有最好信號強度的較低類的網(wǎng)絡(luò)元素。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟接收來自具有較高操作類的網(wǎng)絡(luò)元素的上行鏈路數(shù)據(jù)；并且把所接收的數(shù)據(jù)路由到該具有較低操作類的網(wǎng)絡(luò)元素。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟接收來自具有較低操作類的網(wǎng)絡(luò)元素的下行鏈路數(shù)據(jù)；并且把所述下行鏈路數(shù)據(jù)路由到具有較高操作類的網(wǎng)絡(luò)元素。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟為具有所述特定操作類的網(wǎng)絡(luò)元素確定用于傳輸?shù)臅r段；并且在所述時段期間，發(fā)送其它網(wǎng)絡(luò)元素用來選擇中繼站的信號。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中選擇用來路由數(shù)據(jù)的具有較低操作類的網(wǎng)絡(luò)元素的步驟包括步驟根據(jù)該網(wǎng)絡(luò)元素的累積的路徑質(zhì)量度量來選擇所述網(wǎng)絡(luò)元素。
8.一種方法，包括步驟接收多個閾值T1到TJ，從而使得可由網(wǎng)絡(luò)元素用于類的確定；接收來自基站的下行鏈路傳輸；確定該下行鏈路傳輸?shù)男盘柼匦?；根?jù)所述信號特性和所述多個閾值，為所述網(wǎng)絡(luò)元素確定特定操作類(k)；接收用于其它網(wǎng)絡(luò)元素的類信息；并且選擇具有類＜k的網(wǎng)絡(luò)元素來路由數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中確定特定操作類的步驟包括步驟把所述信號特性與所述多個閾值做比較，并且根據(jù)所述比較來確定所述特定操作類。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中用于選擇所述網(wǎng)絡(luò)元素的步驟包括步驟接收由其他較低類的網(wǎng)絡(luò)元素所發(fā)送的信號；并且確定具有最好信號強度的較低類的單個網(wǎng)絡(luò)元素。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括步驟接收來自具有類＞k的網(wǎng)絡(luò)元素的上行鏈路數(shù)據(jù)；并且把所述上行鏈路數(shù)據(jù)路由到具有類＜k的網(wǎng)絡(luò)元素。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括步驟接收來自具有類＜k的網(wǎng)絡(luò)元素的下行鏈路數(shù)據(jù)；并且把所述下行鏈路數(shù)據(jù)路由到具有類＞k的網(wǎng)絡(luò)元素。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括步驟為具有所述類-k的網(wǎng)絡(luò)元素確定用于傳輸?shù)臅r段；并且在所述時段期間，發(fā)送其它網(wǎng)絡(luò)元素用來選擇中繼站的信號。
14.一種用于確定混合蜂窩網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的路由的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于確定來自基站的傳輸?shù)男盘柼匦缘难b置；用于根據(jù)所述信號特性來確定特定操作類的裝置；用于選擇用來路由數(shù)據(jù)的具有較低操作類的網(wǎng)絡(luò)元素的裝置；以及用于經(jīng)由具有較低操作類的該網(wǎng)絡(luò)元素來路由數(shù)據(jù)的裝置。
全文摘要
為了在混合蜂窩網(wǎng)絡(luò)內(nèi)建立往返于基站的路由選擇，根據(jù)所接收的基站的信號強度來為每個網(wǎng)絡(luò)元素分配“類”(2)。允許每個網(wǎng)絡(luò)元素選擇更低類的網(wǎng)絡(luò)元素來把信息中繼到基站(3)。
文檔編號H04W84/04GK1947440SQ200580013426
公開日2007年4月11日 申請日期2005年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者菲爾皮·J·薩爾托里, 凱文·L·鮑姆, 布賴恩·K·克拉森, 維納婭克·特里帕蒂, 歐格納·維索特斯凱 申請人:摩托羅拉公司