专利名称：用于移动宽带无线网络的网络管理软件体系结构的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明的领域通常涉及无线通信网络，并且更具体地但不绝对 地涉及用于移动宽带无线网络的网络管理软件体系结构的方法和系 统。
背景技术：
IEEE(电子以及电气工程师协议)802.16是一组新兴的空中接口 标准，用于组合的固定、便携以及移动宽带无线接入(MBWA)。最 初将该规范构思为无线标准，以使得低成本的最后一英里宽带连接 能够连接到那些未通过有线宽带来服务(例如电缆或DSL)的地方， 该规范正在发展为把目标定位为移动、高速宽带应用的更广阔的市 场机会。正EE 802.16体系结构不仅解决了传统的"最后一英里"问 题，而且支持正在运动当中的游牧或移动客户。MBWA体系结构是 由全球微波接入互操作性(WiMAX)论坛的网络工作组(NWG)标准化 的。为了方便起见，本说明书始终可交换地用术语802.16和WiMAX 来表示IEEE 802.16空中接口标准组。图1示出了具有点对多点(PMP)蜂窝状体系结构的简化的宽带 无线网络，用于在典型地低于llGHz的许可的和免许可的频带上进 行操作。还可以是其它类型的体系结构(未示出)，例如网格宽带无线 网络。用无线接入节点(RAN)102A和102B，将骨干IP(因特网协议) 网络100连接到宽带无线网络。每个RAN经由诸如光纤(描绘为光 纤链路103A、103B和103C)的有线链路或点对点无线链路(未示出)， 连接到一个或多个无线小区(描绘在RAN 102A或102B到104A、 104B和104C之间)。各自的基站(BS)106A、 106B和106C在无线小 区的集线器上。基站系统包括高级天线系统(AAS)，其典型地位于无
线塔的顶端，并且用于将高速数据发射到多个用户站(SS)108以及移 动用户站(MSS)，并且经由单向的无线链路IIO(每个SS链路传输与 其它传输不相关)，来从用户站接收数据。更特别地，每个SS 108 可以使用由IEEE P802.16空中接口标准所定义的PHY+MAC(物理十 介质访问控制)层特征(经由适当的BS)，来接入网络IOO。 SS可以对 应于固定用户位置(例如，在家里或办公室里)，或可以对应于可能经 由诸如个人数字助理(PDA)、膝上电脑等移动设备(MSS)来接入该宽 带无线网络的移动用户。
数据串(databurst)从网络100到SS 108的传输按以下方式进行。 在给定的小区内，诸如IP分组和以太网帧的数据串从适当的RAN 前进到适当的BS。该BS将数据封装成正EE 802.16-2004数据帧格 式，并且随后使用被称为"下行链路"的单向无线链路IIO，将非视 距(NLOS)数据传输到每个SS 108。反向进行从SS 108到网络100 的数据传输。在这种情况下，使用被称为"上行链路"单向无线链 路，将封装的数据从SS传输到适当的BS。该数据分组随后转发到 适当的RAN，转换成IP分组或以太网帧，并且从此以后传输到网络 IOO中的目的节点。可以用频分双工(FDD)、半双工FDD或时分双 工(TDD)方案来传输该数据组。在TDD方案中，上行链路和下行链 路共享相同的RF信道，但不同时传输，并且在FDD方案中，上行 链路和下行链路分别在不同的RF信道中操作，而这些信道同时传 输。
对多个BS进行配置，以形成小区状的无线网络。使用了共享介 质的网络需要一种机制来有效地进行共享。在每个小区中，该无线 网络体系结构是双通道PMP，其为很好的共享介质实例；此处的介 质是用于传播无线电波的空间(空中)。从基站(BS)到SS的下行链路 基于PMP来操作。正EE 802.16-2004标准和IEEE 802.16e/D5a规范 草案(2004年12月)中的规定包括在每个小区内具有AAS的中央BS。 这种AAS包括能够同时处理多个独立扇区的扇区化天线。在这种配 置中，可以对每个独立扇区实现下述的基站操作，从而在网络中可 以使用共享了公共控制器的多个局内(co-related)基站，该基站具有多 个扇区天线。在给定的频率信道和天线扇区内，所有站接收相同的 传输或传输部分。在其它方向，用户站基于需求，共享到BS的上行链路。取决于 所利用的服务等级，SS可以得到连续的传输权限，或者该传输权限 可以在从SS接收了请求后由BS授予。除了独立寻址的消息之外， 可以在多播(控制消息和视频分发是多播应用的实例)或广播连接上 将消息发送给所有站。在每个扇区中，用户所遵守的传输协议对用 户之间的竞争进行控制，并且使得服务能够按照每个用户应用的延 时和带宽要求来定制。
通过参考以下详细描述，并结合附图，本发明的前述的方面和 许多随后的优势将会变得更加明显，同时变得更好理解，其中在各 视图中如非另外指定，则相同的参考标号始终表示相同的部件。图1是具有基于正EE 802.16标准组的点对多点拓扑的示例性宽 带无线网络的示意图；图2是根据本发明一个实施例的，用于具有移动用户站(MSS) 的宽带无线网络体系结构的网络管理参考模型的示意图；图3a是根据本发明一个实施例，在具有对应的控制、数据和管 理平面(plane)软件体系结构的宽带无线接入(BWA)网络中，用于 MSS的具有网络管理的协议分层参考模型的示意图；图3b是具有图3a的网络管理的协议分层参考模型的示意图， 其进一步示出了与从MSS获取参数有关的消息流；图3c是具有图3a的网络管理的协议分层参考模型的示意图， 其进一步示出了与向MSS发送参数有关的消息流；图4a—e是图2的网络管理参考模型中用来促进网络提供和管 理操作的管理信息(数据)库(MIB)结构的示意性表示；图5是根据本发明一个实施例，示出了用于从MSS中获取参数所执行的操作的流程图；图6a是示出了 TLV请求消息的格式的表；
图6b是示出了 TLV响应消息的格式的表；图7是示出了用基站的委托简单网络管理协议(SNMP)代理提供 MSS的动态服务流参数的操作的流程图；图8是根据本发明一个实施例，示出了在为移动用户站提供服 务流的期间所执行的操作的所流程图；图9是示出了图8中的框804的服务流提供操作的细节的流程图；图10是示出了图8中的框806的动态服务流参数下载操作的细 节的流程图；图11是示出了在切换过程的一个实施例将MSS的空中接口从 服务BS切换到目标BS的期间所执行的操作和逻辑的流程图；图12是示出了图11中的框1108的切换过程操作细节的流程图； 图13是示出了图11中的框1112的动态服务流参数下载操作的 细节的流程图。
具体实施方式
此处描述了用于对移动宽带无线网络的网络管理和服务提供进 行支持的软件体系结构的方法和系统的实施例。在以下描述中，阐 述了许多具体细节，以便提供对于本发明的实施例的透彻理解。然 而，相关领域的技术人员将会认识到，在缺少一个或多个这些具体 细节的情况下，或者通过其它方法、部件、材料等也能执行本发明。 在其它实例中，没有详细描述或示出公知的结构、材料或操作，以 免混淆本发明。本说明书中，通篇所涉及的"一个实施例"或"实施例"表示 所描述的与该实施例有关的具体特征、结构、或属性至少包括在在 本发明的一个实施例中。因此，本说明书通篇在各个地方出现的"在 —个实施例中"或"在实施例中"不一定全部指同一实施例。此外， 具体的特征、结构或属性可以以适当的方式组合在一个或多个实施 例中。基于802.16的宽带无线网络中设计了多个更重要的方面，其中 之一是支持移动用户的能力。显然，这是当前基于蜂窝的网络的多个薄弱环节之一。虽然现代的"2.5G"和"3G"蜂窝服务使得用户 能够从移动平台接收数据并且向移动平台发送数据，传输速率却相 对较差。造成这个的重要原因是因为其基本传输机制(蜂窝网络)最初 是被设计来用于对传输速率需求相对较低的语音通信。WiMAX论坛网络工作组(NWG)所标准化的MBWA体系结构的 目标在于为移动用户的最佳传输速率提供支持。同时，MBWA体系 结构还被设计为支持丰富的服务能力，例如，高速数据、流视频以 及用IP传输语音(VoIP)服务，这些服务的最初目标是固定用户站， 以实现"最后一英里/第一英里"服务需求WiMAX网络的另一个重要方面是服务提供。为了使得终端用户 能够接入WiMAX网络，必须提供用户的SS和服务流(即与特定的 服务质量(QoS)相关的单向的MAC服务数据单元流)。与通常用于在 现今环境中提供无线网络接入的更简化的Wi-Fi(即IEEE S02.11)网 络所提供的有限QoS支持不同，正EE 802.16体系结构支持丰富的 QoS特征集。此夕卜，WiMAX使用的无线空中接口比Wi-Fi所使用的 更加复杂，因此需要更复杂的服务提供考虑因素。更具体地，WiMAX基于集中式控制体系结构，在该结构中BS 中的调度器完全控制所有SS的无线介质接入。WiMAX可以同时支 持用一个QoS参数完全集表征的多个无线连接。此外，WiMAX提 供了分组分类器，以将这些连接映射到各种用户应用和接口，包括 以太网、TDM(时分复用)、ATM(异步转移模式)、IP(因特网协议)、 VLAN(虚拟局域网)等等。然而，WiMAX中丰富的特征集以及灵活 性还增加了对于固定以及移动宽带无线接入网络的服务部署和提供 的复杂度。图2根据本发明的一个实施例，示出了宽带无线接入(BWA)网 络的管理参考模型200。该模型包括网络管理系统(NMS)202、被管 理的基站节点(描述为被管理的节点204,和2042，例如基站206和 208)、以及数据库服务器212所主控的服务流数据库210。 NMS 202 和服务流数据库经由网络214，可通信地链接到WiMAX网络的 BS(例如基站206和208)，其中网络214典型地为广域网(WAN)或公 共网(例如因特网)。基站所管理的节点收集被管理的对象并将其存储 成如管理信息库(MIB)实例218和220所示的802.16管理信息库 (MIB)格式。在一个实施例中，使用如IETFRFC(请求评论)1157(即 http://www.faqs.org/rfcs/rfcl 157.h加l)所指定的简单网络管理协议 (SNMP)，来使得NMS(例如NMS 202)可获得被管理的对象。基站206和208中的每一个都提供各自的覆盖范围。每个覆盖 范围的"足迹"(即形状)通常取决于基站结合地理和/或基础设施考 虑因素以及无线信号功率所提供的天线系统类型(例如单扇区、多扇 区或全向的)。例如，被称为非视距(NLOS)的地理地形(例如山脉和 树木)和公共基础设施(例如大型建筑物)可能影响无线信号的传播， 导致覆盖范围减小。WiMAX传输的无线信号强度也受限于许可的 或免许可的操作的可用RF频谱。为了简化起见，将基站206和208 各自的覆盖范围222和224描绘为椭圆形。给定基站在其覆盖范围内能够支持与MSS和固定SS之间的通 信。如图2中的重叠覆盖范围226所示，为了支持完全的移动性， 接近的多个"相邻"基站的覆盖范围必须具有一定程度的重叠。随 着MSS在该覆盖范围内移动(如所示，MSS 228在覆盖范围222和 224之间移动)，周期性地采集该MSS的信号强度数据，以估计应该 用哪个BS来最好地保持当前的服务等级。根据这个信号强度数据以 及以下详述的其它考虑因素，该用于向给定MSS提供服务的BS随 着该MSS在各BS覆盖范围中移动，将经由切换(HO)过程来进行转 换。下面详述切换过程操作。如此处所用，移动用户站通常是指能够在宽带无线网络中与基 站进行通信的电子设备。MSS可以是例如扩充卡或网络接口卡中的 IEEE 802.16芯片集，该卡包括用于移动用户平台的插件，该移动用 户平台例如笔记本电脑(例如图2中所示的笔记本电脑230)、手持设 备(PDA、掌上PC、移动电话等等)。服务流数据库210包括服务流和相关联的QoS信息，当提供服 务，SS进入^TiMAX网络，或者移动SS漫游入BS覆盖范围时，该
信息对正在创建传输连接的BS和SS/MSS进行指导。通常，可以从 NMS直接管理SS/MSS,或者可以通过用来作为SNMP代理的BS 间接管理SS/MSS。在一个实施例中，通过被管理SS/MSS的主或次 管理CID(连接标识符)来携带SS/MSS和BS之间的管理信息。IEEE 802.16-2004标准定义了三种类型的服务流，包括提供服务 流、许可服务流和激活服务流。提供服务流是提供的但未被立即激 活的服务流。用外部触发将提供服务流转变为许可服务流。当SS通 过网络进入过程进入网络时，这个服务流开始，其中由NMS管理提 供命令。在许可服务流中，通过许可控制来保存网络资源。在一种技术 中，用外部触发来将许可服务流转变为激活服务流。在另一种技术 中，可以使用动态服务添加(DSA)消息来产生类似的结果。使用类似 于电话模型中"摘机"的事件来激活主动授予服务(UGS)服务流。还 可以用应用触发来实现到激活服务流的转变。激活服务流是活动的服务流。即，其为被授予了诸如用于传送 数据的上行链路或下行链路带宽的网络资源的服务流。该服务流使 用激活的QoS参数集，该参数集是许可QoS参数集的子集。图3a、 3b、 3c中示出了移动BWA网络的具有网络管理的协议 分层参考模型300的一个实施例的细节。该网络管理参考模型包括 用于管理各种网络元件的网络管理系统302，这些网络元件如所示的 基站304和306以及MSS 308和310。网络管理系统302包括元件 管理系统(EMS)312，其可通信地链接到服务数据库314，在该数据 库中存储各种服务提供者数据，该数据包括与MSS和SS服务流(类 似于服务流数据库210中所存储的)、陷阱(trap)和事件有关的数据。 用网络平面服务接入点(SAP)316来提供EMS 312和基站304以及 306之间的接口 ，该接口使得EMS能够经由IP传输(如IP传输云318 所示)来与基站进行通信。在常规的EMS模型中，用EMS来管理系统中一种或多种类型 的网络元件。例如，在电信系统中，可以用EMS来管理各种电信开 关和类似网络元件的操作。在诸如基站304和306的BWA系统中， 用类似的EMS 312来管理网络元件。然而，与常规的EMS模型方 法不同，管理参考模型300的体系结构使得EMS 312还能够经由基 站上所提供的委托管理服务来管理移动用户站。在进一步的细节中，在每个基站上提供了 SNMP转换代理，如 所示的转换SNMP代理320和322。使用常规SNMP消息，经由SNMP 管理器324，使得该转换SNMP代理能够与EMS 312进行通信。 SNMP基于由管理器、代理、管理信息数据库、被管理的对象和网 络协议所组成的管理/代理模型。该管理器执行用于监视和控制被管 理的网络元件的管理应用。该代理是位于被管理的设备中、用于执 行来自管理器的命令的管理软件模块。该管理器和代理使用管理信息库(MIB)以及相对小的命令集，经 由对应的SNMP消息来交换信息。将该MIB组织成树型结构，该树 型结构具有用分支上的叶子来表示的独立变量，例如点状态或描述。SNMP管理器和代理之间传递的信息包括一个或多个封装在SNMP 消息中的MIB对象，该对象还被称为协议数据单元或PDU。 SNMP 消息格式包括将PUD与头字段封装在一起的包装。基于SNMP PDU的功能，将其进行分类。以下的表l示出了当 前版本(SNMP版本3)中的SNMP PDU(消息)类另U,以及早先的SNMP 版本1的PDU类别。为了简化起见，还有三种额外的类别(内部的、 确认的，以及未确认的)没有在表1中示出。_SNMP版本3 PUD类别描述SNMP版本1 PDUSNMP版本2/ SNMP 版本3 PDU读取该消息使用轮询机制，从 被管理的设备读取管理信 息GetRequest-PDU GetNextRequest-PDUGetRequest-PDU GetNextRequest-PDU GetBulkRequest-PDU写入该消息对来自被管理设备 的管理信息进行改变，以 影响该设备的操作SetRequest-PDUSetR叫uest-PDU响应发送该消息，以响应先前 的请求GetResponse-PDUResponse-PDU
通知设备用该消息将类^l中断Trap-PDUTrapv2-PDU的通知发送到SNMP管理InformRequest-PDU器表1如上所述，SNMP使用被管理设备处的MIB,这要求SNMP代 理对给定设备的MIB实例中的对象进行管理。因此，委托SNMP代 理320和322中的每一个都被配置为当做SNMP代理来操作，此外 其还执行下述的SNMP委托操作。在网络管理参考模型300中，没有使用SNMP消息传递来发送 在基站和其服务的用户(例如MSS 308和310)之间的管理信息。而是 用使用了管理MAC消息的简化协议来传递这个信息。移动用户站308和310中的每一个实现由IEEE标准 802.16-2001协议分层参考模型所定义的控制和数据平面部件。在这 个协议分层参考模型中，MAC层包括三个子层。MAC服务具体汇 聚子层(CS)330将通过CS服务接入点(SAP)332接收的外部网络数据 变换或映射成MAC服务数据单元(SDU)，由MAC公共部分子层 (MAC CPS)344通过MAC SAP 336来接收该MAC SDU。这过程包 括对外部网络SDU进行分类，并且将它们关联到适当的MAC服务 流和连接标识符。该过程还可以包括诸如有效载荷头压縮等功能。 提供了多个CS规范，以便与各种协议进行接口。 CS有效载荷的内 部格式对该CS是唯一的，并且MACCPS无须理解CS有效载荷的 格式或解析来自CS有效载荷的任何信息。MAC CPS 334提供系统接入、带宽分配、连接建立和连接保持 的核心MAC功能。MAC CPS 334通过MAC SAP 336，从归类于特 定MAC连接的各个CS接收数据。将服务质量应用到PHY上的数 据传输和调度上。MAC还包括用于提供认证、安全密钥交换和加密的单独的安全 子层338。数据、PHY控制和统计量经由PHY SAP 342，在MAC CPS 和PHY子层340之间传递。移动用户站308和310中的每一个还实现IEEE标准802.16-2001
协议分层参考模型中所述的管理平面部件。管理平面元件包括MAC CS管理实体344、 MAC CPS管理实体346、安全子层管理实体348 以及PHY子层管理实体350。尽管将前述的管理平面部件作为IEEE标准802.16-2001协议分 层参考模型的一部分来包括在该模型中(注意到在该协议分参考模 型中，安全子层实际上作为MAC CPS管理实体的一部分包括在该 模型中，而不是如这里所示为分开的)，用于实现管理平面的规范不 包括在IEEE标准802.16-2001或当前IEEE标准802.16-2004规范的 范围中。该模型进一步包括控制/数据平面和网络管理系统(其被简单 地描述为IEEE标准802.16-2001或当前正EE标准802.16-2004规范 的范围之下的外部元件)之间，以及管理平面和网络管理系统之间的 通信设施。在具有网络管理300的协议分层参考模型中，由控制平 面SAP 352和管理平面SAP 354提供这些各自的通信设施。通过使用SNMP消息来封装MB对象形式的管理数据，在基站 和网络管理系统之间传递这种数据。MIB对象本身体现为PDU变量 绑定，该绑定包括对象名与其对应值之间的绑定。给定基站的管理 对象存储在该基站的MIB实例中，如图3a中的MIB实例356和358 所示。图4a—e根据一个实施例，示出了 wmanIfMib(无线MAN接 口)MIB数据结构400的各种层次等级的细节。MIB数据结构包括嵌 套在对象层次结构中不同等级(组)上的多个MIB对象。该层次结构 的最高等级是图4a所示的wmanifMib对象。下一个层次等级包括 wmaniffisObjects、 wmanlfSsobjects以及wmanIfCommonObjects。 wmaniffisObjects包括将由基站实现的一组被管理对象；在图4b和 4c中示出wmaniffisObjects的一个实施例的细节。wmanlfSsobjects 包括有关用户站操作的一组被管理对象；在图4e中示出 wmanlfSsobjects的一个实施例的细节。wmanlfCommonObjects包括 与基站和用户站都有关的一组公共被管理对象；在图4d中示出 wmanlfCommonObjects的一个实施例的细节。wmanIMbMIB数据 结构400可以连同其它SNMP管理操作，实现为RFC(请求评
论)2863(即http:Vwww.faqs.org/rfcs/rfc2863.html)中定义的接口组 MIB之下的子树。在正EE P802.16犯2 MIB规范草案(2004年12月)定义的常规用 法中，由用户站来实现wmanlfSsobjects。类似地，在这个MIB规范 中，在基站和用户站中实现wmaiiIfCommonObjects。然而，在网络 管理参考模型300中，MSS没有保持MIB实例。而是将 wmanlfSsobjects和wmanlfCommonObjects中有关给定MSS的SS部 分存储在向该MSS提供服务的基站的MIB实例中。图5中示出了根据一个实施例所执行的，与从MSS获取操作和 /或动态服务流参数有关的操作的细节，在图3b中描述了对应的消 息流顺序。该过程从框500开始，其中EMS 312生成SNMP GetRequest消息，该消息包括与该EMS想要从所选MSS中获取的 MSS参数所对应的(多个)MIB对象。通常，由网络管理系统302所 管理的多个基站中的一个将在当前服务于该MSS，并且将会用唯一 的标识符，例如其MAC地址，来识别该MSS。基于服务数据库314 和/或MIB 356中所保持的激活服务流信息，可以容易地识别对该 MSS进行服务的基站。为了说明起见，假设该MSS是MSS308，并 假设该进行服务的基站是基站304。如框502所示，当生成了 SNMP GetRequest消息之后，将其经 由网络平面SAP和IP传输318，从SNMP管理器324发送到基站 304中的委托SNMP代理320。图3b中将这个消息示意性地描述为 GetRequest消息360。在框504中，响应于对GetRequest消息360 的接收，委托SNMP代理320从该消息中提取MIB对象(例如名称 一值绑定)，并且生成适当的管理和/或控制MAC消息，以获取对应 的MSS参数。该消息的类型和数量取决于该参数是被MSS的管理 平面使用还是被控制和数据平面使用，以及要求多少参数。如判决框506所述，对于所生成的每个管理MAC消息，该逻辑 前进到框508，其中委托SNMP代理320经由主管理CID,将该管 理MAC消息362发送到管理平面SAP 354。 一旦接收到管理MAC 消息362，管理平面SAP 354就从一个或多个适当的管理实体获取
请求的参数，并且经由主管理CID，将管理MAC消息364中的所获 取参数返回到委托SNMP代理320。对控制MAC消息的消息交换与上述类似，除了将MAC消息发 送到控制平面SAP 352，并从控制平面352返回该消息以外。在进 一步的细节中，对于在框504中所生成的每个控制MAC消息，判 决框506将该过程指引到框512，其中委托SNMP代理320经由主 管理CID，将控制MAC消息366发送到控制平面SAP 352。 一旦接 受到控制MAC消息366，控制平面SAP 352就从一个或多个适当的 控制和数据平面部件中获取请求的参数，并且经由主管理CID，将 控制MAC消息368中的所获取参数返回到委托SNMP代理320。一旦经由对应的管理MAC消息364和/或控制MAC消息368 接收到GetRequest 360所请求的参数，委托SNMP代理320就在框 516中生成SNMP Response消息，该响应消息包括与在框510和/或 514中由MAC消息所返回的参数对应的(多个)MIB对象。然后在框 518中，经由IP传输318和网络平面SAP 316，将SNMP Response 消息370从委托SNMP代理发送到SNMP管理器324，以完成MSS 参数获取程序。图6a和6b中示出了管理MAC消息和控制MAC消息的消息格 式的实施例的细节。更特别地，图6a描述了 TLV(标签/长度/值)请 求(TLV一REQ)消息的格式，该消息可以用于向MSS的管理平面354 或控制平面352提交请求，而图6b描述了 TLV响应(TLV—RSP)消息 的格式，该消息可以用于将管理或控制MAC响应消息从管理平面 354或控制平面352返回到在基站中的委托SNMP代理。在一个实 施例中，可以用由管理平面SAP 352所处理的管理MAC消息来传 送以下参数，但不限于以下参数配置文件编码(IEEE 802.16-2004 中的11.2节)、全局参数(IEEE 802.16-2004中的10.1节)、PKM参数 (IEEE 802.16-2004中的10.2节)、MSS陷阱(trap)控制、MSS门限配 置、MSS性能数据(例如，FEC计数器)和MSS事件。图7中示出了根据一个实施例而执行的，关于发送MIB对象以 便向BS提供动态服务流，以及接下来将动态服务流参数传递到MSS
的操作的细节，在图3c中描述了对应的消息流的顺序。该过程在框 700开始，其中EMS 312从对应于待发送(多个)MIB对象的服务数 据库314中获取数据。在框702中，EMS 312随后生成SNMP SetRequest消息372，该消息包括MIB对象。在框704中，经由图 3c所示的网络平面SAP 316和IP传输318，将SetRequest消息372 从SNMP管理器324发送到委托SNMP代理320。如框706中所述， —旦接收到SetRequest消息372，委托SNMP代理320就提取(多 个)MIB对象，并且在与可用BS和(M)SS MIB对象对应的MIB实例 356中植入适当的MIB子树。在判决框708中，做出是否有参数需要被发送到MSS 308的判 定。如果否，该过程完成。如果是，该过程前进到判决框710，在该 框中判定经由管理MAC消息还是控制MAC消息来发送该参数。在 框712中，对于每个可用的管理MAC消息，委托SNMP代理320 生成包含管理平面参数的管理MAC消息374，并经由主管理CID 将该消息发送到管理平面SAP 354。如框714所示，随后管理平面 SAP将发送的(多个)参数提供给该管理平面中的一个或多个(可用的) 目标管理实体，该程序完成。在框716中，对于每个可用的MAC 消息，委托SNMP代理320生成包含数据/控制平面参数的控制MAC 消息376，并经由主管理CID将该消息发送到控制平面SAP 352。 如框718所述，随后该控制平面SAP将发送的(多个)参数提供给该 控制/数据平面中的目标MAC部件，该程序完成。图8根据本发明的一个实施例，示出了用于说明对移动用户提 供动态服务流而执行的操作的流程图。该过程从框800开始，其中 用户通过在服务等级协定中指定动态服务流属性，来从服务提供商 购买宽带无线服务。当顾客订购了该服务，他或她将把对应于所需 服务等级的动态服务流信息传达给服务提供商，该信息包括所请求 的UL/DL连接的数量，以及这些连接的数据速率和QoS参数，以及 他或她想要进行哪种应用(例如，因特网、语音、视频等等)。如框 802所示，响应于用户进入，服务提供商通过将对应的动态服务流属 性输入到服务数据库314中，来预先提供该服务。
在框804中，响应于MSS进入BS覆盖范围，BS从服务数据库 314中下载提供给该MSS的动态服务流参数。图9中示出了这些操 作的一个实施例的细节。该程序从框900开始，其中MSS执行扫描操作并且与BS同步。 通常，执行扫描，以便在MSS范围内识别基站，并且选择最佳的 BS来为该MSS提供服务。在扫描期间，MSS扫描邻近BS，以测量 无线信号接收强度。在进一步的细节中，用预定义的过程和消息交 换顺序，对载波干扰噪声比(CINR)和/或相对信号强度指示符(RSSI) 进行测量，达到分辨率为0.5分贝(dB)。在执行扫描之前，MSS与 其服务BS交换MOB_SCN_REQ(移动扫描请求)和 MOB—SCN一RSP(移动扫描响应)消息，以建立用于执行该扫描的时间 段。 一旦选择了BS以服务于该MSS，该MSS和该BS执行同步操 作，以建立上行链路和下行链路通信信道。在框902中，MSS从对应的上行链路信道描述符(UCD)和下行 链路信道描述符(DCD)消息中获得上行链路和下行链路参数。随后 该MSS用RNG消息来执行最初的搜索(ranging)。在这个操作中， 该MSS将RNG_REQ搜索请求消息发送到BS，该BS返回包括当 前搜索信息的RNG—RSP搜索响应消息。在成功的搜索了之后，该 BS获得该MSS的MAC(介质访问信道)地址。在框905中，BS委托SNMP代理经由SNMP管理器324，对 EMS 312生成SNMP陷阱。在SNMP模型中，SNMP陷阱用于从 SNMP代理发送信息到SNMP管理器(不用管理器请求该信息)。 SNMP陷阱标识陷阱类型，并且包括用于识别该MSS的MAC地址 的变量绑定。在框卯6中，EMS 312使用MSS的MAC地址来作为査找参数， 从服务数据库314中下载对应于该MSS的服务流信息(上述在框802 中输入)，使用SetR叫uest消息在基站为该MSS预先提供服务。结 合框906的操作，将对应的服务流信息植入到 wmanlfProvisionedSfTable中，而将对应的QoS参数输入到 wmanlfBsServiceClassTable中，并且将对应的分类器规则输入到wmanBsClassifierRuleTable中。如框908所述，在将预先提供的服务流数据添加到适当的BS MIB对象(例如，表)中之后，MSS和BS交换用户基本能力(SBC)消 息，来商议BS和MSS—致同意用于操作的基本能力。接下来，在 框910中，MSS和BS根据正EE 802.16e/D5a规范草案(2004年12 月)，用公共密钥管理(PKM)消息来进行MSS认证和授权。如框912 中所述，随后该MSS发送REG-REQ消息，以便将该MSS登记到 BS中，并且该MSS从该BS接收REG-RSP消息作为答复。随后该 BS将该MSS登记到其wmaniffisRegisteredSsTable中，使用该MSS 的MAC地址来识别该MSS。基于MAC地址，BS能够在 wmanlfBsProvisionedSfTable 、 wmanlffisServiceClassTable 禾卩 wmanBsClassifierRuleTable中找到预先提供给该MSS的服务流信 息。至此，如返回框914所述，图9的操作流程结束，该程序返回 图8的框804。从图8中的框806继续，执行了图9的流程图中的操作之后， BS将wmanlfMib中定义的操作参数和动态服务流参数下载到MSS。 图10中示出了框806的操作的一个实施例的细节。该过程从框1000开始，其中委托SNMP代理从MIB实例中提 取该MSS的操作参数和动态服务流参数。可选择地，可以随着SNMP SetRequest消息的接收，从该消息中提取这些参数。在框1002中， 委托SNMP代理生成包含操作参数和动态服务流参数的基于TLV的 消息，并且将这些参数发送到MSS，视情况将由管理平面SAP和/ 或控制平面SAP接收。随后在返回框1004中，管理平面SAP和/ 或控制平面SAP对该MSS的适当的操作和服务流参数进行更新。 从返回框1004将该过程返回到图8中的框808。从框808继续， 一旦完成了将操作参数和动态服务流参数下载 到MSS， BS使用发送给该MSS的动态服务添加(DSA)来创建动态 服务流，该动态服务流具有从框804中获得的预先提供的动态服务 流信息，并且该BS在wmanlfCmnCpsServiceFlowTable中创建对应 的条目。可以在IEEE 802.16-2004标准中用于DSA-REQ消息的 6.3.2.3.10节中、用于DSA-RSP消息的6.3.2.3.11节中、用于 DSA-ACK消息的6.3.2.3.12节中找到DSA消息语法的细节。wmanlfCmnCpsServiceFlowTable包括服务流信息和QoS参数。 取决于网络条件，wmanlfCmnCpsServiceFlowTable中的QoS参数可 以对应于比wmanlffisProvisionSfTable中预先提供给给定MSS的服 务等级更低的等级。在一个实施例中，在BS中的分类器规则表(未 示出)中创建分类器规则。如结束框810所述，随后用户可以用该动 态服务流来发送数据业务。响应于引起对应触发的适当条件，预先 提供的服务流将变成许可服务流，然后变成激活服务流。随着MSS在网络覆盖范围内移动，其信号强度将变弱，从而准 许切换(HO)过程。更特别地，在HO过程中，MSS的空中接口从一 个(当前)服务BS转移到目标(用于未来服务的)BS。 一旦完成HO， 该目标BS变成新的服务BS。根据IEEE 802.16e/D5a规范草案(2004 年12月)，在常规的HO过程中，MSS需要与目标BS下行链路信道 同步，获得上行链路参数，并且执行其网络重新进入过程，该重新 进入过程包括以类似于新MSS进入该网络所使用的的方式，来重 新认证、重新注册以及重新建立IP连接。该常规HO过程需要大量 的消息业务，给BS带来显著的时间延迟以及极大的工作负荷量。图11中示出了对应于一个切换过程实施例的操作和逻辑。切换 始于为MSS决定将其空中接口、服务流以及网络联接从一个服务 BS切换到目标BS。因此HO过程从框IIOO开始，其中确定需要或 最好把现有服务从服务BS转移到新的(目标)BS。该决定可以在 MSS、服务BS或网络管理器做出。典型地，基于服务标准(例如， 哪个BS将提供最好的空中接口给MSS)和BS带宽可用性考虑因素 来做出该HO决定。结合该切换决定，进行小区选择过程。小区选择指MSS扫描和/或搜索一个或多个BS,以便结合其它 性能考虑因素确定网络连接或切换的适合性。MSS可以将从 MOB一NBR-ADV(移动邻居广告)消息所获得的信息进行合并，以便 在小区选择考虑因素方面考察可用的邻近BS。如果MSS当前连接 到服务BS，该MSS应该安排用来进行小区选择的周期性扫描时间
间隔或休眠时间间隔，以评价MSS对于切换到潜在目标BS的兴趣。 这个步骤不包括终止与服务BS的现有连接及其在目标BS中的重新 开始。如果搜索用于切换的目标BS，任何新分配的基本和主CID(连 接标识符)都是该目标BS所特有的，并且不取代或代替该MSS与其 服务BS通信时所使用的基本和主CID。考虑到这些小区选择操作，MSS周期性地扫描邻近BS，以测量 无线信号接收强度。如上所述，用预定义的过程和消息交换顺序来 测量CINR和/或RSSI值，上述的MOB一SCN—REQ和 MOB—SCN—RSP消息交换接着该消息交换顺序，以建立用于执行扫 描的时间段。作为另一个选择，服务BS可以通过将NBR一ADV(邻 居广告)消息发送到MSS，来开始扫描行动。该消息告知该MSS有 多个本地邻居可以向它提供更好的服务。响应于该消息，该MSS和 服务BS交换MOB—SCN—REQ和MOB—SCN一RSP消息，并且随后 该MSS对MOB-NBR-ADV消息中所识别的邻近BS进行扫描。在 一个实施例中，考虑到前述的扫描操作，由MSS做出框1100中的 判定。前述切换判定之后，在框1102 中，MSS将 MOB一MSSHO一REQ(移动MSS切换请求)消息发送到服务BS以请求 切换，或服务BS发起切换。在框1104中，作为响应，服务BS中 的委托SNMP代理(经由SNMP管理器324)生成到EMS 312的陷阱， 以触发服务流和QoS参数到目标BS的下载。EMS 312 —旦被触发， 其用MSS的MAC地址作为査找参数，从服务数据库314下载对应 于该MSS的服务流信息(在上述框802中输入)，使用SetR叫uest消 息在目标BS处为MSS预先提供服务。结合框1106的操作，将对应 的服务流信息添加到wmanl迅sProvisionedSfTable中，同时将对应的 QoS参数输入到wmanl氾sServiceClassTable中，并且将对应的分类 器规则输入到wmanBsClassifierRuleTable中。在这一点，MSS已准备好执行其空中接口从服务BS到目标BS 的切换，用框1108来概括地描述该操作，同时在图12中示出了这 个过程的一个实施例的细节。通常，许多操作都类似于上述关于图9
的操作。该过程从框1200开始，其中通过类似于上述图9的框900的方 式，MSS扫描目标BS并与目标BS进行同步。在框1202中，该 MSS随后通过类似于上述框902的方式，分别经由UCD和DCD消 息来获得上行链路和下行链路参数。在在框1204中，通过类似于上 述框904所述的方式，该MSS随后用RNG消息来执行最初的搜索， 并且目标BS获得MSS的MAC地址。分别通过类似于框906和908 的方式，在框1206中，该MSS和BS随后用SBC消息来协商基本 能力，并对操作参数达成一致，并且用PKM消息来进行MSS认证 和授权。在框1210中，目标BS对在上述框1106中从服务数据库314下 载的预先提供的服务流信息进行定位。在框1212中，该MSS随后 发送REG消息，以便将该MSS登记到目标BS中，并且该BS将该 MSS输入到其wmanlfflsRegisteredSsTable中。随后在返回框1214 中结束图12的处理，其中逻辑返回到框1108。一旦返回，该逻辑前进到判决框1110，其中判定该MSS是否已 经使用了与目标BS所提供的动态服务流参数相同的动态服务流参 数——换句话说，服务BS和目标BS的动态服务流参数是相同的。 在一个实施例中，这是通过使用配置标签来识别的。在这个方法中， 每个配置文件具有关联标签，表示操作参数和动态服务流参数集的 版本。在一个实施例中，定义了标准配置文件集合，其在多个基站 间重复使用，以便简化切换过程。如果判决框1110的回答为是，那 么该逻辑跳过框1112，直接前进到框1114。如果判决框1110的回答为否，那么需要获得新的操作和/或动态 服务流参数，或者相对于当前使用参数的变化。因此，在框1112中， 目标BS下载这种动态服务流参数。图13中示出了这个过程的细节， 并且其类似于图10中的过程，用于向进入宽带无线网络的MSS提 供动态服务流参数。该过程从框1300开始，其中委托SNMP代理从目标BS处的 MIB实例为MSS提取操作参数和动态服务流参数。可选择地，可以
随着SNMP SetRequest消息的接收，从该消息中提取这些参数。在 框1302中，根据需要，委托SNMP代理生成包含操作参数和动态服 务流参数的基于TLV的消息，并且将该消息发送到MSS，根据情况 由管理平面SAP和/或控制平面SAP接收。在返回框1304中，管理 平面SAP和/或控制平面SAP随后更新MSS的操作和服务流参数， 从返回框1304将该过程返回到图11中的框1112。从框1114继续，目标BS使用DSA消息、基于在框1106(如果 该参数相同)或1112(如果该参数不同)中获得的服务流消息来创建服 务流，并且在该BS的smanlfCmnCpsServiceFIowTable中创建对应 的条目。如结束框1116所示，完成切换过程，并且因此现在由目标 BS为该MSS提供服务流。通常，由包括SNMP管理器324的EMS312、委托SNMP代理 320、管理平面SAP 354和控制平面SAP 352通过对应软件模块和/ 应用程序所执行的各种操作运行在适当的主机上。因此，本发明的 实施例可以用作软件或支持软件，该软件在某种形式的处理内核上 执行，或者可以在机器可读介质之上或之中执行或实现。机器可读 介质包括任何用于以机器(例如，计算机)可读的形式来存储或传输信 息的机制。例如机器可读介质可以包括诸如只读存储器(ROM)、 随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质，以及闪速存 储设备等等。此外，机器可读介质可以包括传播的信号，诸如电的、 光的、声的或其它形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信 号等等)。上面对本发明实施例的描述，包括摘要中所述的内容，不是为 了穷举本发明的实施方式，或者将本发明限制本公开的精确形式内。 此处所公开的实施例和实例是为了说明性的目的，本领域的技术人 员将会认识到，在本发明的范围内可以做出各种可能的等价修改。可以根据以上详细的描述来对本发明作出这些修改。不应该把 以下权利要求中使用的术语解释为将本发明限制在本说明书和附图 所公开的具体实施例内。而是，通过以下的权利要求来完全地确定 本发明的范围，其中根据既定的权利要求解释原则来解释权利要求。
权利要求
1、一种用于宽带无线接入(BWA)网络的软件体系结构，包括网络管理系统(NMS)，其包括简单网络管理协议(SNMP)管理器；多个委托SNMP代理，每个委托SNMP代理在所述BWA网络中的各个基站(BS)上实现，每个SNMP委托代理能够经由封装了管理信息库(MIB)对象的SNMP消息来与所述SNMP管理器进行通信，并且能够经由管理信道来与移动用户站(MSS)进行通信，SNMP委托代理还能够提取从所述SNMP管理器接收的SNMP消息中所封装的MIB对象，并且能够产生包含与所提取的MIB对象对应的参数的消息，并经由所述管理信道将该消息发送到MSS。
2、 如权利要求1所述的软件体系结构，还包括 在MSS中实现的管理平面服务接入点(SAP)，所述管理平面SAP支持在所述MSS中的管理平面实体与所述委托SNMP代理之间经由 管理MAC(介质访问控制)消息的通信，其中经由所述管理信道来发 送所述管理MAC消息。
3、 如权利要求1所述的软件体系结构，还包括 在MSS中实现的控制平面服务接入点(SAP)，所述控制平面SAP支持在所述MSS中的控制和/或数据平面部件与所述委托SNMP代 理之间经由控制MAC(介质访问控制)消息的通信，其中经由所述管 理信道来发送所述控制MAC消息。
4、 如权利要求1所述的软件体系结构，还包括 网络平面服务接入点(SAP),支持所述网络管理系统和所述基站之间使用因特网协议(IP)传输的通信，SNMP消息可以通过所述IP 传输在委托SNMP代理和所述SNMP管理器之间发送。
5、 如权利要求l所述的软件体系结构，其中，所述网络管理系 统包括元件管理系统(EMS);以及连接到所述EMS的服务数据库，用于存储与所述(BWA)网络的 运营商所提供的服务的用户有关的服务流数据。
6、 如权利要求1所述的软件体系结构，其中，所述委托SNMP 代理还能够保持MIB实例，该MIB实例包含与其上实现该委托 SNMP代理的基站当前所服务的MSS有关的动态服务流信息。
7、 如权利要求1所述的软件体系结构，其中，MSS实现基于电 气和电子工程师协会(IEEE)标准802.16的协议分层参考模型，该模 型包括数据/控制平面和管理平面，并且所述委托SNMP代理能够经 由所述管理信道、使用TLV(类型/长度/值)编码消息来与每个所述数 据/控制平面和管理平面进行通信。
8、 一种存储了多个软件模块的机器可读介质，所述多个软件模 块包括在宽带无线接入(BWA)网络的网络管理系统中实现的简单网络 管理协议(SNMP)管理器模块；在所述BWA网络中的基站(BS)上实现的委托SNMP代理模块， 所述委托SNMP代理能够经由封装了管理信息库(MIB)对象的 SNMP消息来与所述SNMP管理器进行通信，并且能够经由管理信 道来与移动用户站(MSS)进行通信，所述委托SNMP代理还能够提 取从所述SNMP管理器接收的SNMP消息中所封装的MIB对象， 并且能够产生包含与所提取的MIB对象对应的参数的消息，并经由 所述管理信道将该消息发送到MSS。
9、 如权利要求8所述的机器可读介质，其中，所述多个软件模 块进一步包括在MSS中实现的管理平面服务接入点(SAP)模块，所述管理平 面SAP模块支持在所述MSS中的管理平面实体与所述委托SNMP 代理模块之间经由管理MAC(介质访问控制)消息的通信，其中经由 所述管理信道来发送所述管理MAC消息。
10、 如权利要求8所述的计算机可读介质，其中，所述多个软 件模块进一步包括在MSS中实现的控制平面服务接入点(SAP)模块，所述控制平 面SAP模块支持在所述MSS中的控制和/或数据平面实体与所述委 托SNMP代理模块之间经由控制MAC(介质访问控制滩息的通信， 其中经由所述管理信道来发送所述控制MAC消息。
11、 如权利要求8所述的计算机可读介质，其中，所述多个软 件模块进一步包括-网络平面服务接入点(SAP)模块，支持所述网络管理系统和所述 基站之间使用因特网协议(IP)传输的通信，SNMP消息可以通过所述 IP传输在委托SNMP代理模块和所述SNMP管理器模块之间发送。
12、 如权利要求8所述的计算机可读介质，其中，所述多个软 件模块进一步包括元件管理系统(EMS)模块，其包括到服务数据库的接口，所述 EMS模块从所述服务数据库获取并存储与所述(BWA)网络的运营商所提供的服务的用户有关的服务流数据。
13、 如权利要求8所述的计算机可读介质，其中，所述委托SNMP 代理模块还能够保持MIB实例，该MIB实例包含与其上实现该委 托SNMP代理模块的基站当前所服务的MSS有关的动态服务流信 息。
14、 一种方法，包括使宽带无线接入(BWA)网络的网络管理系统(NMS)能够经由服 务基站(BS)，来与接入所述BWA网络的移动用户站(MSS)进行通信， 通过，在所述NMS中使用简单网络管理协议(SNMP)管理器， 在所述服务BS中使用委托SNMP代理；经由SNMP消息来发送与所述MSS的操作有关的管理信息库 (MIB)对象，其中所述MIB对象封装在所述SNMP消息中；使用管理信道在所述委托SNMP代理和所述MSS之间发送对应 于所述MIB对象的参数。
15、如权利要求14所述的方法，还包括通过执行以下操作来从 MSS获取参数从所述SNMP管理器向所述委托SNMP代理发送SNMP GetRequest消息，所述GetRequest消息包含至少一个MIB对象，用 于识别要从所述MSS获取的一个或多个参数；在所述委托SNMP代理处从所述SNMP GetRequest消息中提取 所述至少一个MIB对象和所述一个或多个参数；生成MAC(介质访问控制)请求消息，用于识别将要获取的所述 一个或多个参数；将所述MAC请求消息发送到所述MSS;从所述MSS中获取通过所述MAC请求消息识别的所述一个或 多个参数；生成包含所获取的所述一个或多个参数的MAC应答消息； 将所述MAC应答消息从所述MSS发送到所述委托SNMP代理； 生成包含MIB对象的SNMP Response消息，所述MIB对象包含所获取的所述一个或多个参数；将所述SNMP Response消息从所述SNMP代理发送到所述 SNMP管理器；以及从包含在所述SNMP Response消息中的所述MIB对象中提取所 述参数。
16、 如权利要求15所述的方法，其中，所获取的所述一个或多 个参数涉及所述MSS的管理平面实体所使用的参数，并且所述方法 还包括生成管理MAC请求消息，用于识别将要获取的所述一个或多个 参数；发送所述管理MAC请求消息，其将由在所述MSS上所实现的 管理平面服务接入点(SAP)来接收；经由所述管理平面SAP,从至少一个管理平面实体获取通过所 述管理MAC请求消息识别的所述一个或多个参数；生成包含所获取的所述一个或多个参数的管理MAC应答消息;将所述管理MAC应答消息从所述管理平面SAP发送到所述委 托SNMP代理。
17、 如权利要求15所述的方法，其中所获取的所述一个或多个 参数涉及所述MSS的控制或数据平面部件所使用的参数，并且所述 方法还包括生成控制MAC请求消息，用于识别将要获取的所述一个或多个 参数；发送所述控制MAC请求消息，其将由在所述MSS上所实现的 管理平面服务接入点(SAP)来接收；经由所述控制平面SAP,从至少一个控制或数据平面部件获取 通过所述控制MAC请求消息识别的所述一个或多个参数；生成包含所获取的所述一个或多个参数的控制MAC应答消息;将所述控制MAC应答消息从所述控制平面SAP发送到所述委 托SNMP代理。
18、 如权利要求14所述的方法，还包括 对MSS进入WBA网络进行检测；对所述SNMP管理器生成SNMP陷阱，以识别所述MSS; 用一个或多个SNMP消息，将预先提供给所述MSS的服务流和 服务质量(QoS)参数从所述NMS下载到所述服务BS;将所述MSS的服务流和QoS参数添加到所述服务BS的MIB 实例中；以及经由所述管理信道将服务流和QoS参数发送到所述MSS。
19、 如权利要求14所述的方法，还包括将与所述服务BS提供给所述MSS的当前服务流所对应的基站 服务流和QoS参数添加到所述MIB实例的基站MIB对象中；以及将与所述服务BS所提供的当前服务流对应的所述MSS所使用 的用户站服务流和QoS参数添加到所述MIB实例中的用户站MIB 对象中。
20、 如权利要求14所述的方法，还包括 确定将要把所述MSS的空中接口从所述服务BS切换到目标BS;将SNMP陷阱从所述服务BS的所述委托SNMP代理发送到所 述SNMP管理器；以及响应于触发该陷阱，使用一个或多个SNMP消息将预先提供给所述MSS的服务流和 服务质量(QoS)参数从所述NMS下载到在所述目标BS上实现的委 托SNMP代理；将所述MSS的所述服务流和QoS参数添加到所述目标BS的 MIB实例中；以及使用从所述NMS下载的所述服务流和QoS参数，将所述MSS 的空中接口切换到所述目标BS。
全文摘要
用于移动宽带无线网络的网络管理和协议软件体系结构的方法和系统。该软件体系结构的一个实施例在网络中的基站上采用委托简单网络管理协议(SNMP)代理。该委托SNMP代理用SNMP消息来与网络管理系统(NMS)上的SNMP管理器进行通信，以便在NMS和基站之间发送管理信息库(MIB)对象。该委托SNMP代理用介质访问控制(MAC)消息来与移动用户站(MSS)进行通信。该协议软件体系结构还包括在MSS中配置的管理平面服务接入点(SAP)和控制平面SAP。该体系结构使得能够使用基站处的委托SNMP代理，来从MSS获取以及向MSS写入与动态服务流和服务质量对应的具体参数。
文档编号H04L12/28GK101112047SQ200680003913
公开日2008年1月23日 申请日期2006年1月31日 优先权日2005年2月3日
发明者J·周, S·奥瓦迪亚 申请人:英特尔公司