专利名称：认知信息与控制信息及业务分离的分层异构移动通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及认知无线网络技术领域，具体涉及一种认知信息与控制信息及业务分离的分层异构移动通信系统。
背景技术：
进入二十世纪以来，无线移动通信技术迅速发展，在研究和实际应用中均获得了重大的技术突破。与此同时，无线接入技术的不断涌现已经构成了未来无线通信中多种异构网络并存的通信网络格局。由于性质上存在着比较大的差异，不同无线接入技术在通信能力、覆盖、成本等方面各有所长。此外，由于经济的原因以及商业化上的需求，已经进入商用的通信系统在技术落后的情况下也不能快速用新的技术来代替。基于这些原因，异构无线网络的融合这一新兴的研究领域慢慢得到了人们的广泛关注。异构无线网络融合不仅能够充分发挥不同无线接入技术的长处，实现不同无线接入技术优势的互补，最大程度的优化资源利用效率，同时也能够为用户提供最佳的无缝业务体验。移动宽带系统中业务量以及终端用户要求数据速率的持续增长，将影响移动网络在未来的部署。提供非常高的系统容量(每平方米容量)以及非常高的用户数据速率，需要非常密的无线接入网络，也就是要部署额外的网络节点。一种部署方法是通过增加小区数目，提高每平方米容量而不需要每个网络节点业务量对应增加。同时，通过增加网络节点的数目，基站到终端的距离总体上会缩短，这意味着链路预算的提高以及对应的可实现数据速率的提高。通用的宏蜂窝层的密度化(也就是说，减少每个小区的覆盖以及增加蜂窝基站的个数)是许多运营商已经采取的部署方法。另一种部署方法是在宏蜂窝小区覆盖范围内部署额外的低功率节点。在这样不规则或多层的网络部署中，底层的微小区不需要提供全区域的覆盖。微小区的站址部署在需要增加通量和提高数据速率的地方，而微小区之外的覆盖终端可以通过宏小区接入网络。在移动通信系统中利用不规则网络部署，也就是利用低功率的微小区节点作为宏小区的补偿，在某特定区域可提高网络容量及/或数据速率。然而对于宽带无线接入技术，如LTE(Long Term Evolution,长期演进),在不同的小区层使用不同的载波频率会导致不必要的频谱碎片，明显减少每个小区层中的最大可实现数据速率；同样，给一个业务量低的小区分配亦可亦不可使用的频谱会导致频谱的非充分使用。在不规则网络部署中层间的干扰特性也取决于所使用的小区选择策略。传统的小区选择是基于一些下行信号接收功率的测量。然而在不规则网络部署中小区有不同的发送功率，意味着即使到微小区的路径损耗小，终端也可能经常选择高功率的宏小区。从上行覆盖和容量来讲，这显然不是最优的。从以上分析可以看出，目前移动网络存在异构网络融合以及提高频谱效率、增加网络容量的两大问题；虽然目前已经有了一些研究，但是目前还没有一种合理的、适当的网络结构将两者结合起来，而这种新型的网络结构对于未来无线网络的组网不仅是必须的，而且是非常急迫的。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明的目的在于提供一种认知信息与控制信息及业务分离的分层异构移动通信系统，实现控制与业务在覆盖上的分离，从而使移动网络既能方便的实现异构融合和网间协调，又能对高速率业务提供有效承载，从而解决制约移动网络发展的两个难题，为未来移动网络的发展提供技术支持。(二)技术方案本发明技术方案如下:一种认知信息与控制信息及业务分离的分层异构移动通信系统，包括大区、与所述大区信息交互的若干小区以及分别与所述大区和小区信息交互的若干终端；所述大区，用于收集通信系统中认知信息并根据所述认知信息为所述小区分配网络资源；指导所述终端选择接入小区；指导所述终端进行跨网切换；所述小区，用于根据终端业务类型以及服务质量需求为其分配用户资源并将分配信息发送至所述终端以及传输业务数据。优选的，所述认知信息包括无线域信息、网络域信息以及用户域的信息；所述认知信息与宏观控制信息共同形成认知平面。优选的，所述无线域信息包括频谱使用状态、信道衰落状态；所述网络域信息包括网络异构情况、网络负载情况、网络资源分配情况；所述用户域信息包括终端所处位置、移动方向及速度、业务类型、服务质量需求。优选的，指导所述终端选择接入小区包括步骤:S101.所述终端向大区发送业务接入请求信息；S102.大区结合所述认知信息以及业务接入请求信息为终端选择接入的小区并将选择信息发送至终端以及被选小区；S103.被选小区根据所述选择信息为终端分配用户资源并发送许可信息到所述终端;S104.终端根据所述许可信息进行数据传输。优选的，所述业务接入请求信息包括终端业务类型、所需资源以及所处位置。优选的，指导所述终端进行跨网切换包括步骤:S201.大区根据所述认知信息预测到终端需要跨网切换后，根据终端移动方向及速度选择切换的目的小区；S202.大区发送切换指令至所述终端、其所在小区以及目的小区；S203.目的小区为所述终端预留用户资源；S204.终端所在小区将终端相应信息移交至所述目的小区；S205.终端切换至所述目的小区。(三)有益效果本发明从整体角度构建了一种双层小区的异构网络结构，将认知信息与控制信息及业务相分离，由大区统一管理，与长期、全局的宏观控制信息共同形成认知平面，保证了各个网络对于网络状况有相同的看法，并且能够更好的协调各个网络，实现异构融合。而将大部分的控制信息留在小区，保证了网络对于用户需求以及环境变化的快速反应，降低了通信时延，提高了数据速率。同时通过信令的大区覆盖，保证终端永远在线，提高了服务质量，实现了数据的不连续覆盖，提升了整个网络的容量和频谱效率。
图1是本发明的一种认知信息与控制信息及业务分离的分层异构移动通信系统结构示意图；图2是图1中移动通/[目系统的一种模型不意图；图3是图1中移动通/[目系统的另一种|旲型不意图；图4是图1中移动通信系统的又一种模型示意图；图5是图1中移动通信系统终端选择接入小区的流程图；图6是图1中移动通信系统终端进行跨网切换的流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对发明的具体实施方式
做进一步描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。如图1-图4中所示的一种认知信息与控制信息及业务分离的分层异构移动通信系统，其特征在于，包括大区、与所述大区信息交互的若干小区以及分别与所述大区和小区信息交互的若干终端；所述大区，用于收集通信系统中认知信息，并根据所述认知信息分析各小区长时的资源与业务的匹配情况，然后为所述小区分配网络资源；并用于指导所述终端选择接入小区以及指导所述终端进行跨网切换；本发明中大区即指认知平面，其管理网络的认知信息，收集整个网络的状态，制定网络中长期的、大粒度的、全局性的决策，协调各个小区的网络资源分配，根据终端需求指导所述终端接入网络，网间切换等。这样保证了各个网络对于网络状况有相同的看法，并且由于大区对于认知信息的了解，能够更好的协调各个网络，实现异构融合；所述小区，用于根据终端业务类型以及服务质量需求为其分配用户资源并将分配信息发送至所述终端以及用于传输业务数据；本发明中小区包括多种不同类型的异构网络，如图1及图3所示，每个小区负责管理本小区的网内终端用户，包括管理针对本小区的网内短期的、即时的控制信息，以及承载用户的业务数据等；将大部分的网内短期控制信息交由小区处理，保证了通信系统对于用户需求以及环境变化的快速反应，降低了通信时延，提高了数据速率。其中，所述认知信息包括无线域信息、网络域信息以及用户域的信息等；所述无线域信息包括频谱使用状态、信道衰落状态等；所述网络域信息包括网络异构情况、网络负载情况、网络资源分配情况等；所述用户域信息包括终端所处位置、移动方向及速度、业务类型、服务质量需求等；认知信息帮助大区了解网络的状态以及终端的位置、业务类型等信息，从而制定相应的策略进行资源分配以及进行网间干扰协调等，实现异构网络的融合。其中，指导所述终端选择接入小区流程图如图5中所示，主要包括以下步骤:
S101.大区通过收集到的认知信息分析出各小区的资源使用情况和负载情况，将网络信息通过广播的方式发送至全区；所述终端根据收到的网络信息向大区发送业务接入请求信息；所述业务接入请求信息包括终端业务类型、所需资源以及所处位置等；S102.大区结合所述认知信息以及业务接入请求信息为终端选择接入的小区并将选择信息发送至终端以及被选小区；S103.被选小区收到大区发送的选择信息后，根据所述选择信息为终端分配用户资源并发送许可信息到所述终端；S104.终端收到所述许可信息后，根据所述许可信息进行数据传输。终端统一向大区发送连接建立请求，再由大区分配至相应的小区，保证了各网络的负载均衡。其中，指导所述终端进行跨网切换包括步骤:S201.大区根据所述认知信息中的信道信息和终端位置信息等预测终端是否需要进行跨网切换；如果终端需要进行网络切换，则根据终端移动方向及速度选择切换的目的小区；S202.大区发送切换指令至所述终端、其所在小区以及目的小区；S203.目的小区为所述终端预留用户资源；S204.终端所在小区将终端相应信息移交至所述目的小区；S205.终端切换至所述目的小区，其原先所在小区释放无线资源。由大区指导所述终端进行跨网切换，减少了控制信令流程，降低了切换时延。与现有技术方案相比，本发明从整体角度构建了一种双层小区的异构网络结构，该结构体现了未来移动网络部署的新思路，即不再是追求覆盖，而是转变为追求容量和热点地区的高数据速率，用大区保证基本的覆盖，用小区保证热点的高数据速率。本发明将认知信息与控制信息及业务相分离，由大区统一管理，与长期、全局的宏观控制信息共同形成认知平面，保证了各个网络对于网络状况有相同的看法，并且能够更好的协调各个网络，实现异构融合。而将大部分的控制信息留在小区，保证了网络对于用户需求以及环境变化的快速反应，降低了通信时延，提高了数据速率。同时通过信令的大区覆盖，保证终端永远在线，提高了服务质量，实现了数据的不连续覆盖，提升了整个网络的容量和频谱效率。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。
权利要求
1.一种认知信息与控制信息及业务分离的分层异构移动通信系统，其特征在于，包括大区、与所述大区信息交互的若干小区以及分别与所述大区和小区信息交互的若干终端； 所述大区，用于收集通信系统中认知信息并根据所述认知信息为所述小区分配网络资源；指导所述终端选择接入小区；指导所述终端进行跨网切换； 所述小区，用于根据终端业务类型以及服务质量需求为其分配用户资源并将分配信息发送至所述终端以及传输业务数据。
2.根据权利要求1所述的移动通信系统，其特征在于，所述认知信息包括无线域信息、网络域信息以及用户域的信息；所述认知信息与宏观控制信息共同形成认知平面。
3.根据权利要求2所述的移动通信系统，其特征在于，所述无线域信息包括频谱使用状态、信道衰落状态；所述网络域信息包括网络异构情况、网络负载情况、网络资源分配情况；所述用户域信息包括终端所处位置、移动方向及速度、业务类型、服务质量需求。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的移动通信系统，其特征在于，指导所述终端选择接入小区包括步骤:述终端向大区发送业务接入请求信息；区结合所述认知信息以及业务接入请求信息为终端选择接入的小区并将选择信息发送至终端以及被选小区；选小区根据所述选择信息为终端分配用户资源并发送许可信息到所述终端；端根据所述许可信息进行数据传输。
5.根据权利要求4所述的移动通信系统，其特征在于，所述业务接入请求信息包括终端业务类型、所需资源以及所处位置。
6.根据权利要求1-3或5任意一项所述的移动通信系统，其特征在于，指导所述终端进行跨网切换包括步骤:区根据所述认知信息预测到终端需要跨网切换后，根据终端移动方向及速度选择切换的目的小区；区发送切换指令至所述终端、其所在小区以及目的小区；的小区为所述终端预留用户资源；端所在小区将终端相应信息移交至所述目的小区；端切换至所述目的小区。
全文摘要
本发明涉及认知无线网络技术领域，具体涉及一种认知信息与控制信息及业务分离的分层异构移动通信系统。本发明从整体角度构建了一种双层小区的异构网络结构，将认知信息与控制信息及业务相分离，由大区统一管理，与长期、全局的宏观控制信息共同形成认知平面，保证了各个网络对于网络状况有相同的看法，并且能够更好的协调各个网络，实现异构融合。而将大部分的控制信息留在小区，保证了网络对于用户需求以及环境变化的快速反应，降低了通信时延，提高了数据速率。同时通过信令的大区覆盖，保证终端永远在线，提高了服务质量，实现了数据的不连续覆盖，提升了整个网络的容量和频谱效率。
文档编号H04W24/00GK103108340SQ201310008040
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月9日 优先权日2013年1月9日
发明者冯志勇, 刘建伟, 张奇勋, 马思思, 尉志青, 王璁, 张平 申请人:北京邮电大学