专利名称：一种分布式多跳无线网络的接入方法
技术领域：
本发明涉及一种分布式多跳无线网络的接入方法，更具体地说，涉及到一种后三代移动通信以及第四代移动通信(Beyond Three Generation/Fourth Generation；B3G/4G)系统中的多跳无线网络的接入方法。
背景技术：
随着第三代移动通信(Third Generation Communication；3G)的商用化开始，具有更高速率、更高频谱效率、更好覆盖和更强业务支撑能力的B3G/4G技术也开始进入预研阶段，计划在2007年完成频谱分配，2010年完成主要标准，2012年开始商用，2015年后投入大规模商用。B3G系统对频谱的需求至少是600兆。对于这样一个宽带的频段需求，在现有频段中很难找到，因此对于B3G和4G需要分配更高的频段。
较高频段虽然可以解决B3G的频率分配问题，但是频段越高，电磁波的绕射能力越差、穿透力越差。在这种情况下，该电磁波也就越来越接近于直线传播，如果存在建筑物，就会导致小区中存在很多电磁波无法到达的“阴影”地带。例如，如果移动节点(Mobile Node；MN)在一个建筑物后，由于信号的绕能能力差使得信号无法绕过建筑物到达该移动节点处，另外还由于信号的穿透能力差也使得信号无法穿过该建筑物而到达该移动节点处，因此该移动节点有可能接收不到来自基站的信号。
另外，频段越高，电磁波的衰减越大，即发射功率会有衰减。基站发射功率的衰减会导致小区的覆盖范围变小，或者在覆盖范围不变的情况下使得小区边缘功率控制不够理想，从而引起很多传输差错。而且，由于人们希望电磁波辐射对人体的影响减弱，要求基站的发射功率进一步减小，这会进一步加重小区边缘功率控制不够理想的问题。
解决上述问题的一种方案是将蜂窝状小区重新划分，使得原有的小区缩小到基站的功率能够达到的范围，进而在每个缩小了的小区上都设置一个基站。但是，该方法需要用光纤将每个基站进行连接，因此使用起来不方便，尤其是当光纤经过的区域是私人区域或者其他不便设置光纤的区域时使用更加不便。
为此，无线通信领域出现了多跳网络的概念，在基站与移动节点间增加了中继节点(RelayNode；RN)，从而构成了基站-中继节点-移动节点的路径。上述中继节点可能只有一个，也可能是多个。这种多跳网络使每个中继节点所需的功率大大降低，一个多跳网络中的节点只需要足够的发射功率就可以到达相邻节点。其次，由于网状网中的各个节点功率很低，因此位于网络不同部分的设备实际上可以在同一频率同时发射，而不产生干扰。频谱的这种复用提高了网络的空间容量，节点之间的较短距离还带来了更高的网络带宽。
图1是现有技术中移动节点第一次接入到多跳网络中的信令流程示意图。图中移动节点MN首先向最近的中继节点RN发送一个接入请求消息，该中继节点向其下一个中继节点转发该接入请求消息，一直到将该接入请求消息转发给接入点(Access Point；AP)，该接入点AP连接一个服务代理(Service Agent；SA)，该服务代理SA包含路由和接入信息。如果该服务代理SA认证来自移动节点的信息合法，则会通知接入点AP，AP建立返回给移动节点消息的路由。AP按照选定的路由将接入许可消息发给第一个中继节点，该中继节点将该接入许可消息转发给下一个中继节点，一直到将该接入许可消息转发给上述移动节点。
图2是现有技术中移动节点移动后接入到多跳网络中的信令流程示意图。图中虚线的移动节点MN代表没有移动前的位置，移动节点MN首先按照箭头方向进行移动，随后该移动节点MN向最近的中继节点RN发送一个接入请求消息，该中继节点向其下一个中继节点转发该接入请求消息，一直到将该接入请求消息转发给接入点AP，该接入点AP连接一个服务代理SA，该服务代理SA包含路由和接入信息。如果该服务代理SA认证来自移动节点的信息合法，则会通知接入点AP，AP更改返回给移动节点消息的路由。AP按照更改后的路由将接入许可消息发给第一个中继节点，该中继节点将该接入许可消息转发给下一个中继节点，一直到将该接入许可消息转发给上述移动后的移动节点。
但是，由于具有多个节点，移动节点在多跳网络中进行接入时，在接入点AP、中继节点RN、移动节点MN中的每一处都要经过网络层、接入层、物理层，进行编码、解码以及路由等信息的处理，因此网络接入时间比较长、接入延迟会比较大，不利于移动节点在移动过程中的无缝接入。
发明内容本发明的目的是提供一种分布式多跳无线网络的接入方法，使得移动节点从一个小区移动到另外一个小区时，采用该方法能够提高接入速度，保证通信数据尤其是语音数据不会间断。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种分布式多跳无线网络的接入方法，该无线网络包含一个接入点、一个与该接入点相连的服务代理、至少一个中继节点、至少一个移动节点，其特征在于该方法包括以下的步骤(1)每个移动节点向上述无线网络注册时将与该移动节点有关的接入信息通知与该移动节点相邻的至少一个中继节点；(2)在与上述移动节点相邻的上述至少一个中继节点中存放与该移动节点有关的接入信息；(3)上述至少一个中继节点向与上述移动节点相邻的所有其它中继节点通知与该移动节点有关的接入信息，或者，上述中继节点向预测上述移动节点移动的至少一个中继节点通知与该移动节点有关的接入信息；
(4)上述移动节点向与该移动节点相邻的一个中继节点发送接入请求消息；(5)上述接收接入请求消息的中继节点向上述移动节点返回一个接入许可消息；(6)上述中继节点向下一个中继节点发送一个路由更新消息，该下一个中继节点继续向其他中继节点转发该路由更新消息，一直到将该路由更新消息转发到上述接入点；(7)上述接入点或者上述服务代理进行路由更新。
根据本发明的另一个方面，上述通知方式为广播方式、多播方式或者单播方式。
根据本发明的又一个方面，上述中继节点存放与该移动节点有关的接入信息后，将接收到的接入信息删除；或者在收到与上述移动节点当前联系的中继节点发出的删除信令后，上述中继节点将收到的接入信息删除。
根据本发明的再一个方面，上述中继节点存放与该移动节点有关的接入信息后将该接入信息删除的时间由上述中继节点或者上述接入点设定。
本发明的核心在于在网络中向与每个移动节点相邻的中继节点发出通知，告知与该移动节点有关的接入信息。
可见，本发明所提供的方法具有以下优点(1)本发明所提供的分布式多跳无线网络的接入方法，将原来位于网络的服务代理中的接入信息移动到移动节点附近的中继节点中，移动节点在接入时不再需要通过接入点来获得接入许可消息，而只需要与相邻的一个中继节点处获得接入许可消息，极大缩短了接入信令的传输、极大减小了移动节点的接入时间。
(2)本发明所提供的分布式多跳无线网络的接入方法，使得移动节点在高速移动过程中或者从一个小区运行到另外一个小区时能够实现无缝接入，这对于B3G网络中的数据传输、尤其是语音数据传输非常重要，使得用户不会感觉到有通话短暂中断的现象，始终保持清晰的话质。
(3)本发明所提供的分布式多跳无线网络的接入方法，仅需在网络中的中继节点处设置一存储区域，用来存储与各个移动节点相应的接入信息，相对于现有技术设备所做的改动小，节约成本。
(4)本发明所提供的分布式多跳无线网络的接入方法，不影响现有技术的实施，如果采用本方法无法得到移动节点最新的接入信息，仍然可以按照现有技术的方法进行网络接入，因此与现有技术兼容。
图1是现有技术中移动节点第一次接入到多跳网络中的信令流程示意图。图中MN为移动节点，RN为中继节点，AP为接入点。
图2是现有技术中移动节点移动后接入到多跳网络中的信令流程示意图。
图3是本发明中移动节点移动后接入到多跳网络中得信令流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
本发明实现的前提为在B3G以及4G的无线移动通信网络中采用多跳网络，基站通常被称为接入点AP，在接入点与移动节点间增加了中继节点RN。上述中继节点RN可能只有一个，也可能是多个。
基于上述前提，本发明提出了一种分布式多跳无线网络的接入方法，参见图3所示。图3中的MN为一个移动节点，例如移动台(Mobile Station)或者带无线网卡的笔记本电脑。图3中的虚线为移动节点最初所在的位置。在网络接入点AP处有一个服务代理SA，该服务代理上存贮移动节点MN的路由信息。上述服务代理SA也可以位于与接入点相连的网络中的任何其他地方。
移动节点开机向网络注册，同时将与该移动节点有关的接入信息通知与该移动节点相邻的至少一个中继节点，例如虚线上方的中继节点RN1，该中继节点保留一份本移动节点相关的接入信息，即在RN1中存放与该MN有关的接入信息，同时把该移动节点相关的注册信息通知到AP。
与RN1相邻的中继节点例如RN2、RN3对MN的移动进行监测和预测，如果一个或者几个相邻的中继节点预测到MN在其附近移动，RN1就将MN的接入信息通知给这一个或者几个中继节点；或者不需要相邻的中继节点对MN的移动进行预测，而由RN1直接向相邻的中继节点RN2、RN3通知该MN的接入信息。通知的方式可以是广播、也可以是多播或者单播。移动节点MN由最初的位置发生移动，移动后与MN最为接近的中继节点为RN2。由于RN2监测到MN的移动，RN1将MN的接入信息通知给RN2；或者RN1向相邻的中继节点(包括RN2)通知MN的接入信息。
移动节点MN向距离其最近的中继节点RN2发出接入请求消息，由于RN2上已经存储了该MN的接入信息，因此RN2立即向该MN返回一个接入许可消息。
中继节点RN2向下一个中继节点RN3发送一个路由更新消息，RN3再将该路由更新消息转发给接入点AP。
上述接入点AP进行路由更新，并将更新的路由信息存储在与该AP相连的服务代理SA中。中继节点RN1中存放与该移动节点有关的接入信息一段时间后，将接收到的接入信息删除，这段时间可以由中继节点设定；或者在收到与上述移动节点当前联系的中继节点RN2发出的删除信令后，中继节点RN1将存放的与MN有关的接入信息删除。
假如移动节点MN在移动后，与MN最接近的中继节点RN2上没有该MN最新的接入信息，则MN向与其相邻的其他中继节点发送接入请求消息。如果与该MN相邻的其他中继节点上也没有该MN最新的接入信息，则MN向RN2发送接入请求消息，RN2再将该接入请求消息向其他相邻的中继节点转发，一直将该接入请求消息发送给接入点AP，即按照图1所论述的现有技术的流程来完成接入。
通过上述接入方法，将原来位于网络的服务代理中的接入信息移动到移动节点附近的中继节点中，移动节点在接入时不再需要通过接入点来获得接入许可消息，而只需要与相邻的一个中继节点处获得接入许可消息，极大减小了移动节点的接入时间，保证了移动节点在移动过程中的无缝接入。
权利要求
1.一种分布式多跳无线网络的接入方法，该无线网络包含一个接入点、一个与该接入点相连的服务代理、至少一个中继节点、至少一个移动节点，其特征在于该方法包括以下的步骤(1)每个移动节点向上述无线网络注册时将与该移动节点有关的接入信息通知与该移动节点相邻的至少一个中继节点；(2)在与上述移动节点相邻的上述至少一个中继节点中存放与该移动节点有关的接入信息；(3)上述至少一个中继节点向与上述移动节点相邻的所有其它中继节点通知与该移动节点有关的接入信息，或者，上述中继节点向预测上述移动节点移动的至少一个中继节点通知与该移动节点有关的接入信息；(4)上述移动节点向与该移动节点相邻的一个中继节点发送接入请求消息；(5)上述接收接入请求消息的中继节点向上述移动节点返回一个接入许可消息；(6)上述中继节点向下一个中继节点发送一个路由更新消息，该下一个中继节点继续向其他中继节点转发该路由更新消息，一直到将该路由更新消息转发到上述接入点；(7)上述接入点或者上述服务代理进行路由更新。
2.如权利要求1所述的一种分布式多跳无线网络的接入方法，其特征在于上述通知方式为广播方式、多播方式或者单播方式。
3.如权利要求1或2所述的一种分布式多跳无线网络的接入方法，其特征在于上述中继节点存放与该移动节点有关的接入信息后，将接收到的接入信息删除；或者在收到与上述移动节点当前联系的中继节点发出的删除信令后，上述中继节点将收到的接入信息删除。
4.如权利要求3所述的一种分布式多跳无线网络的接入方法，其特征在于上述中继节点存放与该移动节点有关的接入信息后将该接入信息删除的时间由上述中继节点或者上述接入点设定。
全文摘要
本发明提出一种分布式多跳无线网络的接入方法，该无线网络包含一个接入点、至少一个中继节点、至少一个移动节点，在上述网络中通知与每个移动节点相邻的中继节点与该移动节点有关的接入信息；上述移动节点移动后，向与该移动节点相邻的一个中继节点发送接入请求消息；上述中继节点向上述移动节点返回一个接入许可消息；上述中继节点向下一个中继节点发送一个路由更新消息，该中继节点继续向其他中继节点转发该路由更新消息，一直到将该路由更新消息转发到上述接入点；上述接入点进行路由信息更新。采用本发明移动节点在相邻的一个中继节点处获得接入许可消息，极大减小了移动节点的接入时间。
文档编号H04W40/24GK1842207SQ200510059758
公开日2006年10月4日 申请日期2005年3月31日 优先权日2005年3月31日
发明者喻丹, 郦辉 申请人:西门子(中国)有限公司