[發(fā)明專利]具有認知功能的無線通信網絡系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910082733.3
• 申請日: 2009-04-28
• 公開（公告）號: CN101541025A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設計）人: 賀志強;薛超;許文俊;牛凱;林家儒
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W24/00
• 分類號: H04W24/00;H04B17/00
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司
• 代理人: 夏憲富

技術領域

本發(fā)明涉及一種結構新穎的無線通信網絡，確切地說，涉及一種具有認知功能的無線通信網絡系統(tǒng)，屬于無線通信系統(tǒng)網絡層的網絡結構技術領域。

背景技術

當今迅猛增長的寬帶無線業(yè)務需求對無線通信網絡提出了更高要求，但是，由于無線通信網絡中存在資源的靜態(tài)管理問題，使得資源分布很不均衡，資源短缺和浪費的現(xiàn)象共存，且使用方式不能根據(jù)需求和環(huán)境的變化進行動態(tài)調整，從而造成網絡使用方式僵化和資源利用效率低下。這些問題已經成為制約無線通信網絡發(fā)展的主要瓶頸，而且日趨嚴重。為了解決這些問題，使網絡從靜態(tài)工作模式發(fā)展到動態(tài)自適應的工作模式，必須使網絡具備對無線環(huán)境、網絡環(huán)境、用戶環(huán)境的高度認知能力，且在認知的基礎上無線通信網絡需要以一定的衡量準則進行自主的決策控制，并借助重構的手段達到適應變化的目的。可以看出，這些問題的解決離不開認知、自主決策控制以及重構這三個要素，而目前封閉、靜態(tài)的無線通信網絡體系結構不具備這些要素和相應的支持能力。

David?D.Clark等人首先于因特網中提出了知識平臺的概念。為了使網絡可以根據(jù)自身的情況，自覺地而非人為地采取行動，David?D.Clark等人為因特網提出了一個新的體系結構，即知識平臺與數(shù)據(jù)平臺、管理平臺相分離，使網絡成為一個三平臺結構。

在無線通信網絡方面，IEEE?802.22提出將感知平臺獨立于業(yè)務平臺和控制平臺，以更好地實現(xiàn)感知功能。并且，目前已經研制出相應的無線通信網絡架構，下面分別說明之：

參見圖1，先介紹傳統(tǒng)的一種按照層間與平臺之間相互獨立的原則建立的WCDMA的無線接口協(xié)議通用結構組成。它在橫向設有兩層：無線網絡層和傳輸網絡層。所有無線接入相關問題只與無線網絡層有關，傳輸層只是無線接入采用的標準化傳輸技術，而與無線接入的特定功能無關。協(xié)議結構的縱向設有三個垂直平臺：控制平臺，包含無線網絡層的應用協(xié)議接口以及傳輸層用于傳送應用協(xié)議消息的信令承載；業(yè)務平臺，包含數(shù)據(jù)流接口和用于傳輸數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)承載；傳輸網絡控制平臺，不包含任何無線網絡控制平臺的相關信息，但包含業(yè)務平臺數(shù)據(jù)承載所需的ALCAP協(xié)議(即接入鏈路控制應用協(xié)議)，以及ALCAP所需的信令承載。該平臺的引入使無線網控制平臺的應用協(xié)議完全獨立于業(yè)務平臺數(shù)據(jù)承載技術。這種協(xié)議結構的網絡具有很好的靈活性。

在IEEE的802系列協(xié)議的標準化進程中，802.22工作組所負責的“無線區(qū)域網WRAN(Wireless?Regional?Area?Networks)”是應用認知無線電(Cognitive?Radio)技術建立一套物理層/MAC層/空中接口標準，非注冊無線設備可基于該標準在TV廣播頻段上檢測并使用空閑頻帶。目前該協(xié)議還在草稿階段，各個參與者在標準化進程中也在不斷提出新的想法。最近，802.22協(xié)議參與者針對標準草案中的協(xié)議參考模型PRM(Protocol?Reference?Model)提出了“認知平臺(Cognitive?Plane)”的概念。

參見圖2，具體介紹802.22提出的在802無線系列協(xié)議模型的基礎上添加了認知平臺所組成的認知網絡結構組成(基站端)。

在基站端，認知平臺CP中設有多個應用認知無線電的模塊，主要有：位于認知平臺MAC層的頻譜管理器(SM)，位于認知平臺物理層的頻譜認知功能單元(SSF)和地理定位單元(GL)。這三個認知功能模塊集合在認知平臺內分層實現(xiàn)，并按照設定的層次關系，通過協(xié)議層間的服務接入點來實現(xiàn)SSF/GL與SM的信息交互，認知平臺CP則只通過位于MAC層的SM模塊與其他平臺交互。用戶端的認知平臺與基站端基本一致，只是將基站端的頻譜管理器(SM)換為頻譜自動認知器(SA)，相應的服務接入點換為SA-SSF，SA-GL。

802.22協(xié)議參考模型的優(yōu)點是：認知平臺獨立于其他兩個平臺，功能劃分上更加靈活；保持了原有兩個平臺的無需變動，具有很好的協(xié)議結構繼承性；使得SM可以直接與SSF和GL單元交互，減小了認知功能的開銷。

但是，這種802.22中的認知平臺的本質只是對已有協(xié)議模型的改進，相當于一種認知功能的實現(xiàn)方式，不具有與業(yè)務平臺或管理控制平臺同等重要的位置。另外，該認知平臺的組成結構還比較簡單，主要是認知功能單元的統(tǒng)一集成和分層實現(xiàn)。

因此，但是當今是多種網絡并存的時代，如何在現(xiàn)有網絡中和未來的網絡中加入認知平臺而使網絡具備認知功能，就成為業(yè)內科技人員關注的技術焦點。

發(fā)明內容