Способ и устройство для формирования структуры кадра для поддержки различных режимов работы

Способ и устройство для формирования структуры кадра для поддержки различных режимов работы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Родственные заявки

[0001] На основании раздела 35 Свода законов США §119(е) настоящая заявка ссылается на приоритет заявки на патент США 60/982255 под названием "Способ и устройство для формирования структуры кадра для поддержки различных режимов работы", поданной 24 октября 2007 г., содержание которой включено в настоящий документ путем ссылки.

Область техники

[0002] Системы радиосвязи, такие как беспроводные сети передачи данных (например, системы долгосрочного развития (LTE, Long Term Evolution) в рамках Проекта партнерства третьего поколения (3GPP), широкополосные системы (такие как сети с множественным доступом с кодовым разделением каналов (CDMA)), сети с множественным доступом с временным разделением каналов (TDMA), сети стандарта WiMAX (глобальная совместимость для доступа в СВЧ диапазоне) и т.д.), предоставляют пользователям такое удобство, как мобильность, наряду с богатым набором услуг и функций. Эти преимущества повлекли за собой их широкое применение возрастающим количеством потребителей в качестве общепринятого режима связи для бизнеса и персонального использования. Для более эффективного применения телекоммуникационная индустрия, от изготовителей до провайдеров услуг, пошла на большие расходы и предприняла усилия по разработке стандартов для протоколов связи, которые лежат в основе различных услуг и функций. Одна из областей приложения усилий включает обратную совместимость для устройств связи. С учетом высоких темпов разработки новых услуг и функций, не удивительно, что цикл разработки наладонных устройств продолжает сокращаться. Чтобы смягчить эффект от устаревания этих устройств, а также элементов сети (например, базовых станций), которые их поддерживают, изготовители вынуждены обращаться к проблемам совместимости, а именно к обратной совместимости.

Варианты осуществления изобретения

[0003] В настоящее время имеется потребность в таком подходе, который гарантирует совместимость различных сетевых устройств.

[0004] Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения предлагается способ, содержащий формирование кадра для передачи по сети в первое устройство и во второе устройство. Кадр включает преамбулу, предназначенную для обеспечения рабочей совместимости с первым устройством и со вторым устройством в первой полосе частот и во второй полосе частот соответственно. Указанная преамбула обеспечивает синхронизацию для работы в первой полосе частот и во второй полосе частот.

[0005] Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, устройство содержит логические схемы для формирования кадра для передачи по сети в первое устройство и во второе устройство в первой полосе частот и во второй полосе частот соответственно. Преамбула обеспечивает синхронизацию для работы в первой полосе частот и во второй полосе частот.

[0006] Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, способ включает прием кадра по сети. Кадр включает преамбулу для обеспечения совместимости с множеством режимов работы. Первая часть преамбулы обеспечивает синхронизацию для работы в первой полосе частот, а вторая часть преамбулы обеспечивает синхронизацию для работы во второй полосе частот.

[0007] Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, устройство содержит логические схемы для приема кадра по сети, при этом кадр включает преамбулу для обеспечения совместимости с множеством режимов работы. Первая часть преамбулы обеспечивает синхронизацию для работы в первой полосе частот, а вторая часть преамбулы обеспечивает синхронизацию для работы во второй полосе частот.

[0008] Дополнительные аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из последующего подробного описания путем рассмотрения множества конкретных вариантов его осуществления, включая предпочтительный вариант осуществления изобретения. Кроме того, настоящее изобретение включает и другие различные варианты его осуществления, и некоторые его детали могут быть модифицированы в различных очевидных отношениях в рамках объема настоящего изобретения. Соответственно, чертежи и описание следует рассматривать как иллюстрации, а не ограничения.

Краткое описание чертежей

[0009] Ниже на чертежах варианты осуществления настоящего изобретения даны в качестве примеров и не являются ограничениями.

[0010] На фиг.1А и 1В схематично изображена система связи, которая способна формировать структуру кадра, позволяющую использовать различные режимы работы согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения;

[0011] На фиг.2 схематично показана система радиосвязи для поддержки устройств с различными режимами работы согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения;

[0012] На фиг.3-5 показаны процессы для формирования структуры кадра, которая позволяет использовать различные режимы работы согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения;

[0013] На фиг.6-8 показаны примеры структур кадров, сформированных соответственно процессами на фиг.3-5 согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения;

[0014] На фиг.9А и 9В схематично показаны примеры архитектуры WiMAX, в которых могут работать системы, изображенные на фиг.1А и 1В согласно различным примерам вариантов осуществления настоящего изобретения;

[0015] На фиг.10А-10D схематично показаны системы связи, имеющие архитектуру долгосрочного развития (LTE), в которой могут работать устройства, изображенные на фиг.1А и 1В согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения;

[0016] На фиг.11 схематично показано оборудование, которое может использоваться для выполнения варианта осуществления настоящего изобретения, и

[0017] на фиг.12 схематично показаны примеры компонентов пользовательского терминала, выполненного с возможностью работать в системах, изображенных на фиг.9 и фиг.10 согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание

[0018] Предлагаются устройство, способ и программное обеспечение для формирования структуры кадра, которая позволяет использовать различные режимы работы. В последующем описании с целью пояснения сформулированы многочисленные конкретные детали, обеспечивающие полное понимание вариантов осуществления настоящего изобретения. Однако, очевидно, что варианты осуществления настоящего изобретения могут быть выполнены без этих конкретных деталей или с использованием эквивалентных устройств. В других примерах известные структуры и устройства показаны в виде блок-схем, чтобы не перегружать иллюстрации вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0019] Несмотря на то что варианты осуществления настоящего изобретения рассмотрены в отношении беспроводной сети с архитектурой, совместимой со стандартами Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) 802.16m. и 802.16е, очевидно, что варианты осуществления настоящего изобретения могут быть применены в любой системе связи на основе пакетной передачи данных и эквивалентных по функциям устройствах.

[0020] На фиг.1А и 1В схематично показана система связи, способная формировать кадровую структуру, которая позволяет использовать различные режимы работы согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.1А, система 100 связи содержит узлы 101, 103 в виде различных типов сетевых элементов, таких как пользовательское оборудование (UE, user equipment), телефонные трубки, терминалы, мобильные станции, базовые станции, блоки, устройства или любые типы пользовательских интерфейсов (например, "носимое" устройство и т.д.). Например, одним из узлов может быть пользовательское оборудование или абонентский пункт (SS, subscriber station), а другим - базовая станция; эти узлы могут общаться через беспроводной интерфейс, определенный, например, стандартом IEEE 802.16. Кроме того, система 100 может образовывать сеть доступа (например, 3GPP LTE (или E-UTRAN), WiMAX и т.д.). Например, в архитектуре 3GPP LTE (как показано на фиг.9А-9D) базовая станция 103 обозначена как усовершенствованный узел В (eNB, enhanced Node В).

[0021] Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, система 100 обеспечивает обратную совместимость для устройств (например, мобильных станций 101а, 101b) с различными возможностями и функциями. Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, устройства 101 включают устройство 101а IEEE 802.16е ("наследуемое устройство") и устройство 101b IEEE 802.16m ("новое устройство"). Кроме того, базовая станция 103а, которая поддерживает наследуемое устройство 101а, обозначена как "наследуемая базовая станция", в то время как базовая станция 103b, которая соответствует возможностям нового устройства 101b, может быть названа "новой базовой станцией." В приведенном для примера варианте осуществления настоящего изобретения наследуемая мобильная станция 101а и базовая станция 103а совместимы с эталонной системой с ортогональным множественным доступом с частотным разделением каналов стандарта WirelessMAN (OFDMA). Кроме того, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, новая мобильная станция 101b и базовая станция 103b совместимы со стандартом IEEE 802.16 WirelessMAN OFDMA, определенным в документе IEEE 802.16-2004 с исправлениями IEEE 802.16е-2005 и IEEE 802.16m (которые полностью включены в настоящее описание путем ссылки).

[0022] В системе 100 на фиг.1А мобильные станции 101 и базовые станции 103 обладают множеством характеристик. Например, мобильная станция 101b IEEE 802.16m может также работать с базовой станцией 103а, которая сконфигурирована для работы с устройством 101а IEEE 802.16е, на уровне рабочих характеристик, эквивалентных соответствующему уровню мобильной станции 101а IEEE 802.16е. Кроме того, системы, основанные на стандарте IEEE 802.16m и эталонная система WirelessMAN-OFDMA могут работать на той же несущей в диапазоне радиочастот (RF) с той же шириной полосы канала; кроме того, эти системы могут работать на той же несущей в диапазоне радиочастот с другими значениями ширины полосы канала. Базовая станция 103b IEEE 802.16m может поддерживать совместную работу мобильных станций IEEE 802.16m и 802.16е, когда они обе работают на той же несущей в диапазоне радиочастот. Рабочие характеристики системы в такой конфигурации улучшаются для мобильных станций 101a, 101b IEEE 802.16m, связанных с базовыми станциями 103а, 103b. Базовые станции 103b IEEE 802.16m поддерживают также хэндовер (НО, handover) наследуемой мобильной станции 101а в направлении к и от базовой станции 103а и в направлении к и от базовой станции IEEE 802.16m на уровне рабочих характеристик, эквивалентных хэндоверу между двумя наследуемыми базовыми станциями 103а, 103b. Кроме того, базовая станция 103b IEEE 802.16m может поддерживать наследуемую мобильную станцию 101а в процессе обслуживания мобильных станций IEEE 802.16m на той же несущей в диапазоне радиочастот на уровне рабочих характеристик, эквивалентных тому уровню, который наследуемая базовая станция 103а обеспечивает наследуемой мобильной станции 101а.

[0023] Как видно на фиг.1В, базовая станция 103 использует приемопередатчик 105, который передает информацию в мобильную станцию 101 посредством одной или более антенн (не показаны) для передачи и приема электромагнитных сигналов. Аналогично, мобильная станция 101 использует приемопередатчик 107 для приема таких сигналов. Например, базовая станция 103 может использовать антенную систему со многими входами и многими выходами (MIMO, Multiple Input Multiple Output) для поддержки параллельной передачи независимых потоков данных с целью достижения высоких скоростей передачи данных между мобильной станцией 101 и базовой станцией 103. В приведенном для примера варианте осуществления настоящего изобретения базовая станция 103 использует мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM, Orthogonal Frequency Divisional Multiplexing) в качестве схемы передачи по нисходящему каналу (DL) и множественный доступ с разделением частот на одной несущей (SC-FDMA, Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) с циклическим префиксом для схемы передачи в восходящем направлении (UL). Доступ SC-FDMA может также быть реализован с использованием принципа DFT-S-OFDM, который подробно изложен в документе 3GGP TR 25.814, озаглавленном "Physical Layer Aspects for Evolved UTRA," v.1.5.0, Май 2006 (который полностью включен в настоящее описание путем ссылки). Доступ SC-FDMA, также называемый многопользовательским SC-FDMA (Multi-User-SC-FDMA) позволяет множеству пользователей осуществлять одновременную передачу в различных субдиапазонах. В другом примере варианта осуществления настоящего изобретения базовая станция 103 использует мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM) для передачи как по нисходящему каналу, так и по восходящему каналу.

[0024] Как сказано выше, мобильная станция 101 и базовая станция 103 работают согласно стандарту IEEE 802.16. Стандарт IEEE 802.16 поддерживает несколько схем кодирования каналов, включая сверточный код (СС, convolutional code), сверточный турбокод (СТС, convolutional turbo code), блочный турбокод (ВТС, block turbo code) и код с проверкой на четность с низкой плотностью (LDPC, low-density parity check). Эти схемы кодирования поддерживают схему с отслеживанием гибридного автоматического запроса повторной передачи (HARQ, hybrid Automatic Repeat Request); сверточный код и сверточный турбокод поддерживают HARQ с возрастанием избыточности. Автоматический запрос повторной передачи (ARQ) является механизмом обнаружения ошибок, используемым на уровне канала. Этот механизм разрешает приемнику указывать передатчику, что пакет или субпакет были получены с ошибками и, таким образом, делать запрос передатчику на повторную посылку конкретного пакета (пакетов). В системе 100 в любой конкретный момент мобильная станция 101 или базовая станция 103 могут вести себя или как приемник, или как передатчик.

[0025] Для гарантирования совместимости устройств (например, мобильных станций) с разными функциональными возможностями базовая станция 103 использует многорежимную схему 109 с целью формирования кадра, который может быть обработан мобильной станцией 101. Для синхронизации работы мобильной станции 101 с сетью мобильная станция 101 использует схему 111 синхронизации.

[0026] На фиг.2 схематично показана система радиосвязи, предназначенная для поддержки устройств с меняющимися режимами работы, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения. Для иллюстрации система 200 связи на фиг.2 описана в отношении беспроводной ячеистой сети (WMN, wireless mesh network) с использованием технологии WiMAX для неподвижного и мобильного широкополосного доступа. В технологии WiMAX аналогично технологии сотовой связи используются зоны обслуживания, которые разделены на соты. Как показано на чертеже, множество базовых станций 103а-103n или базовых приемопередающих станций (BTS) составляют сеть радиодоступа (RAN, radio access network). Технология WiMAX может работать как по линии прямой видимости (LOS, Line Of Sight), так и не по линии прямой видимости (non-LOS). Сеть радиодоступа, которая включает базовые станции 103 и ретрансляционные станции 201а-201n, осуществляет связь с сетью 203 передачи данных (например, с сетью пакетной коммутации), которая имеет возможность связи с сетью 205 передачи данных общего пользования (например, с глобальным Интернетом) и с телефонной сетью 207 на основе коммутации цепей, например, с коммутируемой телефонной сетью общего пользования (PSTN).

[0027] В варианте осуществления настоящего изобретения система связи, показанная на фиг.2, совместима со стандартом IEEE 802.16. Стандарт IEEE 802.16 предназначен для неподвижных беспроводных широкополосных городских вычислительных сетей (MAN, Metropolitan Area Network) и определяет шесть моделей каналов, от работающих по линии прямой видимости (LOS) до работающих не по линии прямой видимости (NLOS), для неподвижных беспроводных систем, работающих на частотах от 2 ГГц до 11 ГГц, для которых не требуется лицензии. В варианте осуществления настоящего изобретения для размещения полосы частот для передачи в восходящем и нисходящем направлениях каждая из базовых станций 103 использует уровень управления доступом к среде передачи (MAC, medium access control). Как показано, для установления связи одной базовой станции с другой базовой станцией используется мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM). Например, стандарт IEEE 802.16х определяет уровень MAC, который поддерживает множество спецификаций для физического уровня (PHY). Например, стандарт IEEE 802.16а определяет три варианта физического уровня: OFDM с 256 поднесущими; OFDMA с 2048 поднесущими и одночастотный вариант для решения проблем многолучевого распространения. Кроме того, стандарт IEEE 802.16а обеспечивает адаптивную модуляцию. Например, стандарт IEEE 802.16j определяет сеть с множеством ретрансляторов, в которой для расширения радиопокрытия может использоваться одна или более ретрансляционных станций.

[0028] Зоны обслуживания сети радиодоступа (RAN) могут, например, составлять от 31 до 50 миль (50-80 км) (например, с использованием частот 2-11 ГГц). Сеть радиодоступа может использовать топологию «точка-много точек» или ячеистую топологию. В соответствии со стандартами мобильной связи пользователи могут общаться посредством мобильных устройств в пределах приблизительно 50 миль (80 км). Кроме того, сеть радиодоступа может поддерживать точки доступа стандарта IEEE 802.11.

[0029] Система связи, показанная на фиг.2, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, может обеспечить дуплексирование как с частотным разделением (FDD), так и с временным разделением (TDD). Подразумевается, что может быть использована любая дуплексная схема. При дуплексной связи с частотным разделением используются двухканальные пары (один канал для передачи и один для приема), в то время как при дуплексной связи с временным разделением используется один канал как для передачи, так и для приема.

[0030] На фиг.3-5 показаны последовательности операций для формирования структуры кадра, которая обеспечивает использование различных режимов работы, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.3, на шаге 301 назначают преамбулу в соответствии с различными режимами работы. Обычные системы не обеспечивают сосуществование устройств, работающих в различных полосах частот. На шаге 303 формируется кадр, включающий указанную преамбулу. В качестве примера описаны три варианта для структуры кадра (см. фиг.6-8); однако, очевидно, что могут быть сформированы другие эквивалентные структуры. На шаге 305 передают указанный кадр с использованием общей частоты несущей для устройств (например, мобильных станций 101а, 101b системы 100). Например, устройства могут быть выполнены с возможностью работы в следующих режимах: работа в полосе 20 МГц и работа в полосе 10 МГц.

[0031] На фиг.4 показана последовательность операций для разбиения полосы частот и генерации соответствующей преамбулы для многорежимной работы согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. На шаге 401 полосу частот разделяют или разбивают на равные полосы: например, на две полосы по 10 МГц. На шаге 403 процесс принимает решение, использовать ли общую, то есть одну и ту же преамбулу; если да, то та же самая преамбула определяется для обеих полос (шаг 405). В противном случае на шаге 407 процесс определяет для полос различные преамбулы.

[0032] На фиг.5 показана последовательность операций для генерации преамбулы с целью поддержки различных режимов работы согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. На шаге 501 генерируют две преамбулы для устройства, которое работает с первым устройством, работающим в первой полосе частот (например, 20 МГц и 10 МГц). Затем на шаге 503 эти преамбулы объединяют с формированием единственной преамбулы для другого устройства, работающего во второй полосе частот. Затем на шаге 505 это объединение преамбул используется для формирования кадра для передачи в указанные устройства.

[0033] На фиг.6-8 показаны примеры структур кадров, сформированных процессами, показанными на фиг.3-5, соответственно, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения система 100 на фиг.1А обеспечивает обратную совместимость, когда наследуемая мобильная станция 101а, предназначенная для работы в первой полосе частот (например 10 МГц), входит в сеть 802.16m, работающую в полосе частот 20 МГц. Согласно этому сценарию, структура кадра для устройства 802.16m на 20 МГц с обратной совместимостью в отношении наследуемой мобильной станции на 10 МГц представлена на фиг.6-8. Эффективная конструкция преамбулы облегчает синхронизацию как для наследуемой мобильной станции 101а на 10 МГц, так и для мобильной станции 101b 16m на 20 МГц. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, для поддержки наследуемых устройств имеется три отдельных режима работы.

[0034] В первом случае (как показано на фиг.6) используется единственная радиочастотная несущая "F1" с полосой частот 20 МГц. Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, мобильной станции 101а 16е может быть выделена лишь часть, например, подкадра 601 DL, тогда как мобильной станции 101b 16m, в принципе, может быть выделен весь подкадр DL (исключая преамбулу, части FCH и MAP). Таким образом, для "нового" устройства 101b создают расширенную часть 601а преамбулы, в то время как для наследуемого устройства 101а используют общую часть 601b преамбулы. В этом случае центральная частота для наследуемой мобильной станции 101а на 10 является той же, что и для мобильной станции 101b на 20 МГц. В подкадре 601 нисходящего канала обеспечена обратная совместимость путем выделения наследуемой преамбулы 16е, заголовка управления кадром (FCH, Frame Control Header) и MAP для части на 10 МГц, как определено в стандарте 802.16е. Для мобильной станции 101b 16m на 20 МГц общая (16е) преамбула дополнительно расширена, чтобы охватить всю полосу 20 МГц (с соответствующим выделением защитной полосы частот посредством нулевых несущих). Длина новой преамбулы может быть установлена равной используемым поднесущим в случае 20 МГц, так чтобы центральная часть новой определенной преамбулы была такой же, как для наследуемых преамбул WiMAX для 10 МГц. В одном из примеров расширенная часть преамбулы на 20 МГц сохраняет сопряженную симметрию в результате расширения преамбулы для 10 МГц. Таким образом, как терминал 16m, так и терминал 16е могут осуществлять синхронизацию с базовой станцией 103 с использованием различных преамбул. В некоторой степени преамбулы 16m и 16е перекрываются, но они не мешают друг другу. Далее, FCH и MAP выделены исключительно для мобильной станции 101b 16m. Имея как FCH, так и MAP, мобильная станция 101а 16е может исследовать часть кадра 16е непосредственно, а мобильные станции 101а, 101b 16m могут непосредственно считывать часть 16m. Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, в пределах MAP 16m могут содержаться указатели, указывающие местоположение зоны 16е (во времени и/или по частоте).

[0035] В восходящем канале (как в подкадре 601 DL) часть 603 восходящего подкадра, соответствующего системе с полосой 10 МГц, может быть выделена наследуемой мобильной станции 101а. Расширенная часть преамбулы определена для системы с полосой 20 МГц.

[0036] В качестве второго варианта на фиг.7 изображена структура кадра, в которой полоса частот 20 МГц разбита (согласно процессу, показанному на фиг.4) на две отдельных полосы по 10 МГц каждая с центральными частотами, равными, например, "F1" и "F2" соответственно. Например, в подкадре 701 DL часть 701а преамбулы является общей для обоих устройств. Таким образом, как мобильная станция 16е, так и мобильные станции 16m 101а, 101b «слушают» преамбулу в первой полосе. Та же самая/другая преамбула может быть передана во второй полосе 701b 10 МГц. Необходимо отметить, что во второй полосе FCH/MAP может не потребоваться, поскольку мобильная станция 101b 16m может получить дополнительную информацию о дополнительной полосе или в FCH, или в DL-MAP, или в других сообщениях в первой полосе. С целью использования всей полосы 20 МГц для мобильной станции 101b 16m может быть создана отдельная зона. В этом случае для пользователей 20 МГц может быть использовано отдельное сообщение MAP, поскольку для пользователей полос 20 МГц и 10 МГц указанные параметры, например защитные поднесущие, структура подканала, перестановка и т.д., могут быть различны.

[0037] В подкадре 703 UL наследуемому устройству 101а назначают одну из полос, в то время как новое устройство 101b использует всю полосу 101b.

[0038] В третьем варианте (показан на фиг.8) единственная преамбула (например, преамбула 20 МГц) может быть основана на объединении двух преамбул 10 МГц. Например, подкадр 801 DL обеспечивает две отдельные полосы 801а, 801b no 10 МГц для терминалов с полосой 10 МГц (например, для устройства 101а), и одна полоса 20 МГц может быть поддержана в зонах 16m для терминалов с полосой 20 МГц (например, для устройства 101b). Аналогично, подкадр 803 UL обеспечивает две полосы для наследуемых устройств 101а и всю полосу для нового устройства 101b.

[0039] Каждая из вышеуказанных конфигураций обеспечивает обратную совместимость для устройств, выполненных с возможностью работы в системах с различной полосой частот (например, 10 МГц, 20 МГц и т.д.).

[0040] Как отмечено выше, описанные процессы могут быть осуществлены в любом количестве радиосетей.

[0041] На фиг.9А и 9В схематично показаны примеры архитектуры WiMAX, в которой могут работать системы, показанные на фиг.1А и 1В, выполненные согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения. Архитектура, показанная в фиг.9А и 9В, может поддерживать неподвижное, мигрирующее и мобильное развертывание и быть основана на модели услуг в рамках протокола Интернета (IP).

[0042] Абонентские или мобильные станции 901 могут осуществлять связь с сетью 903 службы доступа (ASN, access service network), которая включает одну или несколько базовых станций (BS) 905. В этой взятой для примера системе базовая станция 905, в дополнение к обеспечению беспроводного интерфейса для мобильных станций 901, обладает такими функциями управления, как запуск переадресации вызова и организация туннелирования, управление радиоресурсами, осуществление политики в области качества обслуживания (QoS), классификация трафика, организация прокси в рамках протокола динамической конфигурации хоста (DHCP, Dynamic Host Control Protocol)), распределение ключей, управление сеансом связи и управление многоадресным групповым вещанием.

[0043] Базовая станция 905 имеет возможность соединения с сетью 907 доступа. Для получения доступа к сети 911 службы подключения (CSN, connectivity service network), например сети 913 передачи данных, сеть 907 доступа использует шлюз 909 ASN. Например, сеть 913 может быть сетью передачи данных общего пользования, такой как глобальный Интернет.

[0044] Шлюз 909 ASN обеспечивает точку объединения трафика для уровня 2 в пределах сети 903 ASN. Шлюз 909 ASN может дополнительно обеспечивать управление локализацией и пейджинг внутри ASN, управление радиоресурсами и управление разрешением, кэширование профилей абонентов и ключей шифрования, функциональные возможности ААА-клиента, установку и управление мобильным туннелированием с базовыми станциями, обеспечение соблюдения качества обслуживания QoS и политики, функциональные возможности посторонних агентов для мобильных устройств с протоколом IP и маршрутизацию к выбранной сети 911 CSN.

[0045] Сеть 911 CSN взаимодействует с различными системами, такими как провайдер 915 служб приложений (ASP, application service provider), коммутируемая телефонная сеть 917 общего пользования (PSTN), система 919 стандарта Проекта партнерства третьего поколения (3GPP)/3GPP2 и корпоративные сети (не показаны).

[0046] Сеть 911 CSN может включать следующие компоненты: систему 921 доступа, авторизации и учета (ААА, Access, Authorization and Accounting), мобильный агент 923 IP-Home (MIP-HA), систему поддержки операций (OSS) / систему 925 поддержки бизнеса (BSS) и шлюз 927. Система 921 ААА, которая может быть выполнена в виде одного или более серверов, обеспечивает поддержку аутентификации для устройств, пользователей и специальных служб. Сеть 911 CSN также обеспечивает управление политикой пользователя в отношении качества обслуживания (QoS) и безопасности, а также управление IP-адресом, поддержку роуминга между провайдерами различных сетевых служб (NSP, network service provider), управление локализацией среди ASN.

[0047] На фиг.9В показана эталонная архитектура, которая определяет интерфейсы (то есть опорные точки) между функциональными объектами, способные поддержать различные варианты осуществления настоящего изобретения. Эталонная модель сети WiMAX определяет опорные точки: R1, R2, R3, R4, и R5. Точка R1 определена между SS/MS 901 и ASN 903а; этот интерфейс, в дополнение к беспроводному интерфейсу, включает протоколы управления. Точка R2 определена между SS/MS 901 и CSN (например, CSN 911а и 911b) для аутентификации, авторизации службы, IP-конфигурирования и управления мобильностью. ASN 903а и CSN 911а осуществляют связь через точку R3, которая поддерживает управление проведением политики и мобильностью.

[0048] Точка R4 определена между ASN 903а и 903b для поддержки мобильности между ASN. Точка R5 определена для поддержки роуминга через множество NSP (например, гостевую NSP 929а и домашнюю NSP 929b).

[0049] Как сказано выше, могут быть использованы другие беспроводные системы, такие как рассмотренная далее 3GPP LTE.

[0050] На фиг.10А-10D схематично показаны системы связи, имеющие в качестве примера архитектуру долгосрочного развития (LTE), в которой пользовательское оборудование (UE) и базовая станция на фиг.1 могут работать согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения. Например (см. фиг.10А), базовая станция (например, целевой узел) и пользовательское оборудование (UE) (например, исходный узел) могут осуществлять связь в системе 1000 с использованием любой схемы доступа, такой как множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA), множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA), широкополосный множественный доступ с кодовым разделением каналов (WCDMA), ортогональный множественный доступ с частотным разделением (OFDMA), множественный доступ с разделением частот на одной несущей (SC-FDMA) или их комбинации. В варианте осуществления настоящего изобретения как восходящий, так и нисходящий канал могут использовать WCDMA. В другом варианте осуществления настоящего изобретения восходящий канал использует SC-FDMA, в то время как нисходящий канал использует OFDMA.

[0051] Система 1000 связи соответствует стандарту 3GPP LTE, называемому "Долгосрочное развитие радиотехнологий 3GPP" (который полностью включен в настоящий документ путем ссылки). Как показано на фиг.10А, один или более экземпляров пользовательского оборудования (UE) общаются с сетевым оборудованием, таким как базовая станция 103, которое является частью сети доступа (например, WiMAX, 3GPP LTE (или Е-UTRAN) и т.п.). В рамках архитектуры 3GPP LTE базовая станция 103 обозначена как усовершенствованный узел В (eNB).

[0052] Шлюзы 1001 объекта управления мобильной связью (ММЕ, Mobile Management Еntity)/обслуживающие шлюзы связаны с eNB 103 посредством полной или частичной ячеистой конфигурации с использованием туннелирования по сети 1003 пакетной передачи данных (например, по сетям с протоколом Интернета (IP)). Примеры функций ММЕ/обслуживающих шлюзов 1001 включают передачу пейджинговых сообщений в eNB 103, завершение пакетов в U-плоскости для обеспечения пейджинга и переключение U-плоскости для поддержки мобильности пользовательского оборудования. Поскольку шлюзы 1001 являются шлюзами к внешним сетям, например, к Интернету или частным сетям 1003, шлюзы 1001 включают систему 1005 доступа, авторизации и учета (ААА) с целью надежной идентификации и определения привилегий пользователя и отслеживания каждого действия пользователя. А именно, ММЕ/обслуживающий шлюз 1001 является ключевым управляющим узлом для сети доступа LTE и отвечает за процедуры отслеживания и поискового вызова пользовательского оборудования в режиме ожидания, включая ретрансляции. Кроме того, шлюз 1001 ММЕ включен в процесс активации/деактивации несущей и отвечает за выбор SGW (обслуживающего шлюза) для пользовательского оборудования при начальном соединении и во время хэндовера внутри LTE, включающего изменение узла базовой сети (CN, Core Network).

[0053] Более подробное описание интерфейса LTE содержится в документе 3GPP TR 25.813, который озаглавлен "E-UTRA и E-UTRAN: аспекты протокола радиоинтерфейса" и полностью включен в настоящее описание путем ссылки.

[0054] На фиг.10В система 1002 связи поддерживает сеть 1004 доступа на основе GERAN (GSM/EDGE радиодоступ), сеть 1012 доступа на основе UTRAN и сети доступа не на основе 3GPP (не показаны) и более полно описана в документе TR 23.882, который полностью включен в настоящее описание путем ссылки. Ключевой особенностью этой системы является отделение сетевого объекта, который осуществляет функциональные возможности в плоскости управления (ММЕ 1008), от сетевого объекта, который осуществляет функциональные возможности в плоскости канала передачи (обслуживающий шлюз 1010), с четко заданным открытым интерфейсом S11 между ними. Поскольку сеть 1012 E-UTRAN обеспечивает более широкую полосу для поддержки новых услуг, а также для улучшения существующих, отделение ММЕ 1008 от обслуживающего шлюза 1010 подразумевает, что обслуживающий шлюз 1010 может быть основан на платформе, оптимизированной для транзакций сигнализации. Эта схема позволяет осуществлять выбор более рентабельных платформ для каждого из этих двух элементов, а также их независимое масштабирование. Провайдеры услуг могут также выбирать оптимизированное топологическое местоположение обслуживающих шлюзов 1010 в пределах сети независимо от местоположений ММЕ 1008 с целью уменьшения оптимизированной задержки полосы частот и предотвращения возникновения концентрированных точек отказа.

[0055] Как видно на фиг.10В, сеть 1012 E-UTRAN (например, eNB) взаимодействует с пользовательским оборудованием 101 посредством LTE-Uu. Сеть 1012 E-UTRAN поддерживает беспроводной интерфейс LTE и включает функции для управления функциональными возможностями радиоресурсов (RRC, radio resource control), соответствующие плоскости управления ММЕ 1008. Сеть 1012 E-UTRAN выполняет также множество функций, включая управление радиоресурсами, управление допуском, планирование, осуществление согласованного качества обслуживания (QoS) в восходящем канале, трансляцию информации о сотах, шифрование/дешифрование пользователя, сжатие/распаковку заголовков пакетов в плоскости пользователя для нисходящей и восходящей передачи данных и протокола преобразования пакетных данных (PDCP, Packet Data Convergence Protocol).

[0056] Объект 1008 ММЕ, как ключевой узел управления, отвечает за управление параметрами идентификации и безопасности мобильности пользовательского оборудования, и процедуру пейджинга, включая ретрансляции. Объект 1008 ММЕ включен в процесс активации/дезактивации канала, а также отвечает за выбор обслуживающего шлюза 1010 для пользовательского оборудования 101. Функции объекта 1008 ММЕ включают сигнализацию "слой без доступа" (NAS, Not Access Stratum) и соответствующие средства обеспечения безопасности. Объект 1008 ММЕ проверяет авторизацию пользовательского оборудования 101 на соединение с наземной мобильной сетью общего пользования провайдера услуг (PLMN) и обеспечивает выполнение ограничений на роуминг для пользовательского оборудования UE 101. Объект ММЕ 1008 также обеспечивает функцию плоскости управления для обеспечения мобильности между сетями LTE и сетями 2G/3G с интерфейсом S3, отделяющим объект 1008 ММЕ от служебного узла 1014 поддержки SGSN (Serving GPRS Support Node).

[0057] Узел 1014 SGSN отвечает за доставку пакетов данных из мобильных станций и в мобильные станции в пределах их географической зоны обслуживания. Его задачи включают маршрутизацию и передачу пакетов, управление мобильностью, управление логической связью и функции аутентификации и тарификации. Интерфейс S6a обеспечивает передачу данных подписки и аутентификации для аутентификации/ авторизации доступа пользователя к развитой системе (интерфейс ААА) между объектом 1008 ММЕ и домашним сервером 1016 абонента (HSS, Home Subscriber Server). Интерфейс S10 между объектами 1008 ММЕ обеспечивает перемещение ММЕ и передачу информации из ММЕ 1008 в ММЕ 1008. Обслуживающий шлюз 1010 представляет собой узел, который завершает интерфейс к сети 1012 E-UTRAN через S1-U.

[0058] Интерфейс S1-U обеспечивает в плоскости пользователя туннелирование для канала передачи между сетью 1012 E-UTRAN и обслуживающим шлюзом 1010. Он обеспечивает поддержку для переключения тракта во время хэндовера между усовершенствованными узлами 103 eNB. Интерфейс S4 обеспечивает