[發明專利]第四代通信系統網絡架構設計及無線資源管理方法

無效

• 申請號: 201010146492.7
• 申請日: 2010-04-13
• 公開（公告）號: CN101848465A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 朱曉榮;劉露婷;朱洪波
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W16/04
• 分類號: H04W16/04;H04W16/14;H04W72/12
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明設計了一種新型的IMT-Advanced(第四代通信系統)融合網絡架構，并提出支持這種新型網絡架構的無線資源管理方法，屬于無線通信技術領域。

背景技術

隨著數據業務的發展和用戶數量的增加，用戶對移動通信網絡容量的要求不斷提高，傳統的蜂窩網絡結構日益顯現出局限性，需要研究新型無線網絡組網技術，以改善用戶體驗，提高小區邊緣的數據業務速率，提高全網的業務容量，并達到降低網絡建設成本，降低網絡運行和維護成本的目的。目前，相關研究已引起國內外研究的關注。

隨著無線通信技術的不斷發展，新一代的無線網絡發展趨勢是異構、共享與融合，以支撐新的工作和服務方式，因此無線異構網絡融合技術已成為下一代無線網絡不可逾越的關鍵技術。IMT-Advanced系統是不同無線接入技術支持的無線接入網絡相互融合的異構無線網絡環境。如何將不同的異構網絡加以融合，集中調度和利用是所面臨的問題之一，因此，設計出一個適用于異構網絡融合技術的架構就尤為關鍵。此外，實現異構無線網絡的關鍵技術之一是網絡的無線資源管理技術，即如何實現不同無線接入技術之間的無縫合作和互補。無線資源管理具體而言，就是對異構網絡中頻譜資源的管理，主要包括授權系統資源之間的管理和分配，授權系統和非授權系統資源之間的管理和分配，以及非授權系統資源之間的管理和分配等等。

要想加速推動MT-Advanced系統的研發，首先需要設計高效的無線資源管理機制和頻譜管理機制，設計IMT-Advanced新型網絡架構、跨層設計方法，信令協議以及相關的關鍵技術等，為支持新的體系框架和新的無線資源管理算法，展開對動態頻譜接入算法、干擾抑制技術、無線資源管理和調度機制等關鍵技術的深入研究。最終實現IMT-Advanced技術的目標：更高的數據率和更大的系統容量，目標峰值速率為：低速移動、熱點覆蓋場景下1Gbit/s以上，高速移動、廣域覆蓋場景下100Mbit/s。

針對上述問題，本發明設計出一種新型的IMT-Advanced網絡融合架構，并提出相應的資源管理體系。在所設計的方案下，解決了異構網絡融合方案，并且實現了系統間的資源共享與調度，較好解決了頻譜緊缺問題。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提出一種第四代通信系統網絡架構設計及無線資源管理方法，該架構能融合多個不同接入技術的網絡，而且這些網之間是共存、共享和互通的。同時提出支持所設計的新型融合網絡架構的無線資源管理方法，動態地為不同系統分配頻譜資源，實現頻譜資源的多系統間共享。

技術方案：本發明的第四代通信系統網絡架構設計及無線資源管理方法，其特征在于該方法為：網絡架構由不同接入技術的網絡、網關和核心IP網絡組成，在熱點區域還會存在無線局域網WLAN的接入點；該網絡架構中采用網格Mesh中繼技術，每個蜂窩小區內，基站和靜態的網格Mesh節點形成多跳的無線網格Mesh網；該網絡架構的無線資源管理方法由三層結構的無線資源管理和動態頻譜管理實現。

第四代通信系統網絡架構設計的基本組成具體分為不同接入技術的網絡、網關和核心IP網絡，在熱點區域還會存在無線局域網WLAN的接入點；在所設計的架構中，網關是一個重要的功能實體，它位于核心網與路由器中間，起連接溝通作用，不同網關間共享集中控制的資源，基站位于路由器下方，分布式地實現具體的頻譜分配。

在第四代通信系統網絡架構中，所采用的Mesh中繼技術，在每個蜂窩小區內，基站和靜態的Mesh節點形成了多跳的無線Mesh網；把每個小區分成幾個環，每個環分配不同的信道，每個環內使用時分多址接入(Time?Division?Multiple?Access，TDMA)或載波監聽/沖突監測(Carrier?Sense?Multiple?Access/Collision?Detect，CSMA/CA)接入控制協議共享信道；除此以外，內環的Mesh節點向基站轉發外環節點的數據，基于這種Mesh蜂窩結構，利用非線性規劃最優化方法來配置最優的參數，使得網絡容量和覆蓋范圍達到最大化。

該方法分為三層結構的無線資源管理和動態頻譜管理兩部分，其具體實現方法如下：

①三層結構的無線資源管理：協作無線資源管理、通用無線資源管理和具體無線資源管理，

協作無線資源管理：位于最上層網關處，從總體帶寬角度負責不同運營商間資源的共享與調度，因為目前不同運營商使用不同的頻段，協作無線資源管理可以使單個運營商使用到所有頻段，

通用無線資源管理：位于單個運營商內部，負責內部資源的共享與調度，即基站間資源的分配與使用，