专利名称：支持多个空中接口的通信方法
技术领域：
本发明涉及的领域是无线接入网，确切地说，涉及支持多种通信标准的无线接入网，但本发明并不局限于此。
背景技术：
UMTS是已经标准化，目前正在实施的无线通信方法。对应的标准，尤其是2002年三月的3GPP TS 25.308版本5.2.0，以及2002年9月的3GPP TS 25.321 V5.2.0，分别涉及UMTS的不同扩展，也就是高速下行链路分组接入(HSDPA)和MAC协议规范，这里通过引用整体并入。
其它无线标准，例如IEEE 802.11旨在使得移动设备，例如移动电话，笔记本电脑，耳机和PDA(个人数字助理)，能够彼此通信，并且能够和有线LAN(局域网)通信。这种移动设备能够在无线LAN(WLAN)之间传送信息，一些移动设备能够在不同类型的无线网络(例如WLAN和蜂窝移动通信网)之间传送信息。这种信息传送一般需要与新的WLAN建立新的连接，才能支持移动设备进行信息传送。这些技术为不同的移动设备提供了通用的入网方法，从而使得移动电话，笔记本电脑，耳机，PDA和其它设备能够容易地在办公室接入网络，最终在公共场所接入网络。例如IEEE(电子电气工程师委员会)802.11和ETSI(欧洲电信标准委员会)HIPERLAN/2的标准，提供了无线连接功能，可以用于支持WLAN(无线LAN)通信。参见IEEE 802.11“Wireless LAN Medium Access Control (MAC)and Physical Layer Specifications”，其全部内容在这里通过引用并入。同时参见ETSI的HIPERLAN/2规范，例如ETSI文档号TR 101 683，“Broadband Radio Access Networks(BRAN)；HIPERLAN Type 2；System Overview”，其全部内容在这里通过引用并入。
一些移动设备还能够在不同类型的无线通信网之间移动，例如在WLAN网络(蓝牙或前面提到的IEEE 802.11)和移动通信网，例如基于移动电话通信协议的移动通信网(例如CMTS或蜂窝移动电话系统，GSM或全球移动通信系统，PCS或个人通信业务，或UMTS或通用移动通信系统)之间移动。
例如，移动设备(例如笔记本计算机或PDA)包括通信接口(例如通信硬件和软件)，使得移动设备能够与两种(或更多种)不同类型的无线网通信。一般当移动设备因移动而接入不同类型的无线网时，当前无线网的当前通信会话中止，移动设备与新接入的无线网建立新的通信会话(新的通信)。
本发明旨在提供一种改进的通信方法，改进移动设备的使用，使其支持多种空中接口。确切地说，本发明旨在提供一种改进的无线网络控制器，以及一种改进的无线接入网节点。
发明内容
本发明提供了支持多种空中接口标准的无线接入控制器和无线接入网节点。当一个活跃的用户设备位于某个由两个或多个空中接口覆盖的区域时，为了更有效利用可用的带宽资源，在可用接口之间做出选择。
例如，建立了高速下行链路分组接入(HSDPA)传输，将数据流传送到终端用户设备。在建立了传输之后，例如因为其它用户的通信业务请求出现瓶颈情况时。这种瓶颈情况可以通过将HSDPA连接的物理层替换成其它物理层，例如WLAN，并且将HSDPA帧映射到WLAN帧结构来解决。通过这种方式，在维持HSDPA传输的同时，可以在UMTS和WLAN空中接口之间无缝地切换。物理层的替换也可以因为其它原因，例如干扰、收发信机故障或网络运营商的决定而合理发生。
按照本发明的一种优选实施例，多种标准无线网络控制器从核心网接收服务质量参数集。这是活跃用户设备发出的通信业务请求的一部分。此外，无线网络控制器从各个网络节点，例如节点B接收数据，这些数据指示了空中接口的实际可用性。例如，因为各个带宽资源的用尽，一个或多个空中接口可能无法提供。
此外，无线网络控制器从发出请求的用户设备接收一个监控清单，指示用户设备在其当前位置“看到”的空中接口。综合来自用户设备的监控清单和来自无线接入节点的可用性数据，可以向无线网络控制器提供一组空中接口，从中进行选择。
无线网络控制器从这组空中接口中选择一个或多个接口。为此，无线网络控制器从可用的空中接口集合中识别出与服务质量要求最为匹配的接口。无线网络控制器将“候选清单”提供给无线接入节点。在无线接入节点层面上，基于候选清单作出最终选择。该选择也可以基于负载平衡方案或者基于其它标准作出。
在做出最终选择之后，与发出请求用户设备建立具有所需服务质量的通信链路。当出现瓶颈情况时，可以将当前的空中接口替换成另一种空中接口，改变建立的通信链路的物理层。这种转换可以是无缝进行的，不会影响通信的较高层。通过这种方式，可以更为有效地利用支持覆盖同一或重叠区域的多种标准空中接口的综合信道能力。
下面结合附图，更详细说明本发明的优选实施例，在附图中图1的框图示出包括无线网络控制器和节点B的实施例的无线接入网；图2示出了本发明实施例的流程图。
具体实施例方式
图1的框图示出的通信系统100包括核心网102，连接到核心网102的无线网络控制器(RNC)104，连接到无线网络控制器104的多个节点B 106。
RNC 104具有控制平面108，包括无线资源控制部件110和无线资源管理(RRM)部件，后者支持多种空中接口标准。下面将该部件称为MxRRM 112。控制平面108包含节点B 106所支持的所有空中接口的清单114。每个空中接口具有服务质量(QoS)信息，它是给定空中接口提供的QoS描述信息。
此外，RNC 104具有用户平面116。用户平面116具有用于每个活跃通信链路的RLC/MAC-d部件118。MAC-d是MAC子层的MAC实体，部件118的无线链路控制(RLC)/MAC-d功能的详细内容，请参见相应的标准定义，例如3GPP TS 25.321 V5.2.0(2002-09)，Technical Specification，3rd Generation Partnership Project；TechnicalSpecification Group Radio Access Network；MAC ProtocolSpecification，(Release 5)。
通过RLC/MAC-d部件118建立的每个无线链路的用户数据从核心网102提供。为了从核心网102传送用户数据给用户平面116，可以采用TCP/IP或ATM协议。
节点B 106具有空中接口集合120，其中具有空中接口122、124、126…对于空中接口122、124、126…中的每一个都有一个对应的媒质存取控制(MAC)部件，也就是空中接口122的MAC部件128，空中接口124的MAC部件130…例如，空中接口122是Tx HSDPA类型空中接口；空中接口124是Tx WLAN类型空中接口；空中接口126是Tx UMTS-FDD空中接口。也可以支持其它多种空中接口，例如正交频分复用(OFDM)、蓝牙和其它接口。
MAC部件128、130…接收无线链路适配(RLA)信息，用以控制各个无线链路，这在现有技术中已是众所周知。
所有MAC部件128、130…都包括在MxMAC单元132中，这样后者为不同空中接口122、124、126…提供MAC功能。
此外，MxMAC单元132具有空中接口选择部件134和帧映射部件136。
在操作中，节点B 106向RNC 104的控制平面108报告集合120中包含的空中接口的资源可用性。通过这种方式，可以识别出以全数据传输速率运行的一个或多个空中接口122、124、126…。还可以识别出仍然可用的那些空中接口122、124、126…。
当一个活跃用户设备请求通信业务时，MxRRM 112从RRC部件110接收相应的监控清单。该监控清单包含多标准用户设备当前“看到”的空中接口的清单。此外，控制平面108从核心网102接收用户设备请求的服务质量要求。
综合监控清单和资源可用性信息，可以确定包含在清单114中的一组可用空中接口。在该组可用空中接口中，MxRRM部件112进行查询，以识别该组可用空中接口中与从核心网102接收的服务质量要求最匹配的空中接口。
该查询的结果可以是一个或多个空中接口，从而提供了“候选清单”。控制平面108将候选清单提供给MxMAC 132。MxMAC 132的空中接口选择部件在候选清单包含的空中接口中选出一个。例如，这种选择基于负载平衡标准或其它适当的标准进行。
例如，用户设备请求数据流。候选清单包含HSPDA空中接口122和WLAN空中接口124。当HSPDA空中接口122已经接近其最大容量运行，而WLAN空中接口124的数据业务量相对较少时，为了负载平衡，接口选择模块134选择WLAN空中接口124。在这种情况下，通过空中接口124与发出请求用户设备建立流数据连接。从用户设备发往节点B/RNC的控制信息可以同时通过空中接口124或空中接口122发送。
在集合120的给定空中接口发生瓶颈情况，而集合120的其它空中接口仍有未用容量时，可以替换当前通信链路的物理层。为此，帧映射部件136将已建立的通信链路的数据帧映射成替换物理层的数据帧。通过这种方式，只改变了物理层，而不改变通信的高层。这样，实现了重叠覆盖区域中从一个物理层到另一物理层的无缝切换。当发出请求用户设备位于可用空中接口集合120覆盖的某个重叠区域时，这使得组合信道容量能够得到充分利用。
图2给出了相应的流程图。
在步骤200，RNC(参见图1的RNC 104)从核心网接收服务质量请求。在步骤202还从RRC接收监控清单。RNC在步骤204中相应选出最符合服务质量要求的候选空中接口的适当清单。在步骤206中，将该候选清单提供给具有结合图1解释过的MxMAC的节点B。
在步骤208中，MxMAC例如基于负载平衡标准，从候选清单中选出空中接口。在步骤210中，通过选定的空中接口建立通信链路。当出现瓶颈情况时或者为了改进负载平衡时，MxMAC的空中接口选择部件能够通过将当前物理层替换成其他物理层，“轻松”(on thefly)地改变空中接口选择。这在步骤212完成。为了改变物理层，将已建立的通信链路上的帧重新映射成另一个物理层格式。这在步骤214完成。
例如，在步骤210，建立了HSDPA通信链路将数据流传送给发出请求的用户设备。当HSDPA容量不足时，MxMAC的空中接口选择部件决定用WLAN物理层来替换HSDPA物理层，也就是UMTS。为此，HSDPA数据帧被映射到WLAN数据帧，通过WLAN空中接口发送给用户设备，而不会影响建立的通信链路。
需要注意，上述方法可以作为不断进行的处理进行。尤其是，控制可以从步骤214返回212，从而可调整地改变空中接口的选择。
权利要求
1.一种通信方法，包括以下步骤无线网络控制器(RNC)从核心网接收要求的服务质量(QoS)参数集，从空中接口集合中选出空中接口子集，该子集包括支持所要求的服务质量参数集的空中接口，将该子集提供给具有该空中接口集合的无线接入网的节点，由所述节点从该子集中选出空中接口，向用户设备提供所要求的服务质量。
2.按照权利要求1的方法，还包括，由无线网络控制器接收监控清单，该监控清单包含所述空中接口集合，由此，所述节点可以实际建立到用户设备的通信链路。
3.按照权利要求1的方法，还包括以下步骤接收指示该空中接口集合的至少一个空中接口的数据，前述至少一个接口不再有空闲的数据传输容量，从该子集中去除前述至少一个空中接口。
4.按照权利要求1的方法，其中所述节点基于负载平衡和/或空中接口的实际可用性选择空中接口。
5.按照权利要求1的方法，还包括以下步骤利用所述空中接口集合中选出的一个空中接口，建立第一通信链路，并且发送数据帧，该数据帧格式为选定的空中接口的第一数据帧格式，将第一数据帧格式映射到所述空中接口集合中另一空中接口的第二数据帧格式，将选定的空中接口替换成该另一接口，通过利用另一空中接口已建立的第二通信链路，发送具有第二空中接口格式的已经映射的数据帧。
6.按照权利要求5的方法，选定的空中接口是UMTS空中接口，且第一空中接口格式是HSDPA，另一空中接口是WLAN，且第二空中接口格式是WLAN帧。
7.一种计算机程序产品，如数字存储介质，包括执行以下步骤的计算机程序装置输入要求的服务质量参数集，无线网络控制器从核心网接收该服务质量参数集，从空中接口集合中选出空中接口子集，该子集包括支持所要求的服务质量参数集的空中接口，输出该子集，将该子集提供给具有该空中接口集合的无线接入网的节点，节点从该子集中选出空中接口，向用户设备提供所要求的服务质量。
8.一种无线接入网的无线网络控制器，包括用于从核心网接收要求的服务质量参数集的装置(108)，用于从其中包含多个空中接口(122，124，126…)的空中接口集合(120)中选出空中接口子集的装置(112，114)，所述子集包括支持所要求的服务质量的空中接口，以及用于将所述子集提供给具有所述空中接口集合的无线接入网的节点(106)的装置(108)。
9.一种具有空中接口集合的无线接入网的节点，该节点包括从无线接入网的无线网络控制器(104)接收空中接口的一个子集的装置(132)，从所述子集中选出空中接口，向用户设备提供所要求的服务质量的装置(134)，选择空中接口的装置可以基于负载平衡和/或所述子集中空中接口的当前可用性进行选择。
10.一种包括权利要求8的无线网络控制器和权利要求9的节点的通信系统，前述节点连接到所述无线网络控制器。
全文摘要
本发明公开了一种通信方法，包括以下步骤无线网络控制器(RNC)从核心网接收要求的服务质量(QoS)参数集，从空中接口集合中选出空中接口子集，该子集包括支持所要求的服务质量参数集的空中接口，将该子集提供给具有该空中接口集合的无线接入网的节点，由所述节点从该子集中选出空中接口，向用户设备提供所要求的服务质量。
文档编号H04L12/56GK1509112SQ20031011853
公开日2004年6月30日 申请日期2003年12月12日 优先权日2002年12月16日
发明者斯蒂芬·卡明斯基, 哈约·巴克, 贝恩德·哈伯兰, 哈伯兰, 巴克, 斯蒂芬 卡明斯基 申请人:阿尔卡特公司