专利名称：便携式因特网服务系统和方法
技术领域：
本发明的各方面涉及一种便携式因特网服务系统及其方法，尤其是一种
在网络中可以执行点对点(peer-to-peer)传输来提高无线传输效率的便携式 因特网服务系统及其方法。
背景技术：
通过使用便携式因特网服务，用户可以在特定的地点运动或保持静止时 使用便携式终端无线接入因特网。提供便携式因特网服务来支持在室内和户 外环境中无缝的无线因特网接入，不管用户是在移动中还是处于静止状态。 作为可能的便携式因特网服务的标准，已经提出了无线宽带(WiBro)标准和 孩t波^妻入全球互通(WiMAX)标准。-在用于便携式因特网的正EE 802.16e 标准(包括WiBro和WiMAX )中定义了在基站和便携式终端之间的数据传 输。由于当上行链路数据和下行链路数据在预定区域内的终端之间进行传输 时，该标准要求需要通过基站传输它们，因此无线网络传输带宽的使用可能 不够经济。
发明内容
本发明特征在于提供一种便携式因特网服务系统及其方法来执行点对点 (peer-to-peer)传输，以便提高无线网络传输的效率。
本发明的另 一个特征在于提供一种便携式因特网服务系统，通过从上行 链路数据传输操作中省去额外的下行链路数据传输过程来优化网络传输的效 率。
本发明的其它方面和/或优点将在下面的描述部分中阐明，并且将通过该 描述部分地变得明显，或者可以通过本发明的实践习得。
根据本发明的一个方面，提供一种便携式因特网服务系统，包括多个 终端，发送上行链路数据来执行无线通信；以及基站，接收来自所述多个终 端的上行链路数据，发送下行链路数据到所述多个终端，并建立点对点功能
以执行所述多个终端之间的点对点传输。
根据本发明的另 一方面，基站发送控制信号到所述多个终端中的发送终 端，使得该发送终端发送上行链路数据，以及基站发送控制信号到所述多个 终端中的接收终端，使得该接收终端接收来自发送终端的上行链路数据。
根据本发明的另一方面，基站发送点对点接收控制信号到接收终端，使 得该接收终端接收来自发送终端的上行链路数据，以及该接收终端接收该点 对点接收控制信号，并建立用来接收来自发送终端的上行《随路数据的参数。
根据本发明的另一方面，接收终端和基站同时接收来自发送终端的上行 链路数据。
根据本发明的另一方面，当接收终端没有接收到来自发送终端的上行链 路数据时，接收终端通知基站上行链路数据接收错误。
根据本发明的另 一方面，当接收终端没有接收到来自发送终端的上行链 路数据时，接收终端发送传输请求信号到基站，请求由基站接收到的上行链 路数据作为下行链路数据。
根据本发明的另一方面，基站根据从接收终端接收的传输请求信号，将 从发送终端接收的上行链路数据作为下行链路数据发送到接收终端。
根据本发明的另 一方面，基站确定从发送终端发送的上行链路数据是否 能以点对点方式在接收终端上接收。
根据本发明的另一方面，基站确定发送和接收终端是否位于发送和接收 终端能以点对点方式接收数据的区域内。
根据本发明的另 一方面，基站确定接收终端是否能以点对点方式接收数据。
根据本发明的另一方面，提供一种便携式因特网服务方法，包括在第 二终端处请求基站发送存储在第一终端中的数据；以及在基站处建立第一终 端和第二终端中的点对点功能，使得在第一终端和第二终端之间执行点对点 发送和接收操作。
根据本发明的另一方面，点对点功能的建立包括在基站处向第一终端 发送控制信号，使得第一终端发送上行链路数据；以及在基站处向第二终端 发送控制信号，使得第二终端接收来自第一终端的上行链路数据。
根据本发明的另一方面，点对点功能的建立包括在基站处向第二终端 发送点对点接收控制信号，使得第二终端接收来自第一终端的上行链路数据;
以及在第二终端处接收该点对点接收控制信号，并建立参数，以便接收来自 第 一终端的上行链路数据。根据本发明的另一方面，该便携式因特网服务方法还包括在基站和第 二终端处同时接收来自第一终端的上行链路数据。根据本发明的另一方面，该便携式因特网服务方法还包括当第二终端 没有接收到来自第 一终端的上行链路数据时，通知基站上行链路数据接收错 误。根据本发明的另一方面，上行链路数据接收错误的通知包括请求从基 站接收到的上行链路数据作为下行链路数据。根据本发明的另一方面，该便携式因特网服务方法还包括在基站处， 根据第二终端的下行链路数据请求，将从第 一终端接收到的上行链路数据作 为下行链路数据发送到第二终端。根据本发明的另一方面，该便携式因特网服务方法还包括确定从第一 终端发送的上行链路数据是否能以点对点方式在接收终端上接收。根据本发明的另 一方面，确定上行链路数据是否能以点对点方式接收包 括确定第一终端和第二终端是否位于第一终端和第二终端能以点对点方式 接收数据的区域内。根据本发明的另 一方面，确定上行链路数据是否能以点对点方式接收包 括确定第二终端是否能以点对点方式接收数据。除了上述示例实施例和方面外，通过参考附图和研究下面描述，其他方 面和实施例也将显而易见。
当结合附图阅读下面对示例实施例的详细描述时，将获得对本发明更好 的理解，它们都属于本发明所公开内容的一部分。尽管以下描写和说明的公 开内容集中在披露本发明的实施例中，但应当清楚地理解，这只是说明和示 例的方式，本发明并不限于此。本发明特征的主旨和范围仅由权利要求书的 项目限制。以下是附图的简要介绍，其中图1示出根据本发明一个示例实施例的便携式因特网服务系统； 图2示出根据本发明一个示例实施例的便携式因特网服务系统的传输帧 配置； 图3示出根据本发明一个示例实施例的便携式因特网服务系统的分层结构；图4示出表示根据本发明一个示例实施例的便携式因特网服务系统的传 输例程的流程图；图5A和5B分别示出表示根据本发明一个示例实施例的便携式因特网服 务系统的点对点传输例程的示意图；以及图6示出根据本发明一个示例实施例的发送和接收终端的连接结构示意图。具体实现方式现在具体参照本发明的实施例，其示例在附图中说明，其中相同附图标 记指代相同的元件。为了通过参照附图来解释本发明，以下对实施例进行描 述。图1示出根据本发明一个示例实施例的便携式因特网服务系统。便携式 因特网服务系统100包括基站110、与基站110执行无线通信的便携式终端 120、无线连接基站110与便携式终端120的路由器130、以及服务器140。 尽管图1示出两个路由器130和三个便携式终端120,但便携式因特网系统 可以有任意数量的路由器130和便携式终端120。便携式终端120可以是任 何便携式装置，比如笔记本计算机、移动电话、个人数字助理(PDA)、个人 娱乐装置、多功能装置等。在便携式因特网服务系统100中，即使在便携式终端120从一个基站 110-1覆盖的小区移动到另一个基站110-2覆盖的小区时，也能够提供保证移 动性的数据通信服务。与移动通信服务类似，便携式因特网服务系统100支 持便携式终端120的切换，并根据便携式终端120的移动来分配动态因特网 协议(IP)地址。基站110-2和多个便携式终端120-1、 120-2和120-3 4皮此间以正交频分 多址(OFDMA)方法进行通信。OFDMA方法是一种复用方法，其中将使用 多个正交频率的子载波作为多个子信道的频分方法和时分多址(TDMA)方法 组合。OFDMA方法抗多径衰落的能力强，并具有高数据率。然而，也可以 使用其它通信方法，包括码分多址(CDMA )和TDMA。IEEE 802.16e标准使用自适应调制与编码(AMC )方法，可以根据便携
式终端120的信道状态和位置来自适应地选择调制和编码，以提供适当的数 据率。因此，当多个用户共享给定的容量时，传送速度会根据预定环境(即， 相邻小区的负荷和用户的当前信道状态)来变化。然而，本发明的各方面可以使用不同的标准，比如IEEE 802.11或蓝牙。图2表示根据本发明一个示例实施例的便携式因特网服务系统100的帧 配置。便携式因特网服务系统100的传输帧包括上行链路帧和下行链路帧。 上行链路帧和下行链路帧分别具有5ms的固定时间值，如图2所示。上行链路帧包括上行链路控制符和上行链路数据。上行链路数据包括时 隙(slot)、瓦片(tile)和箱(bin)。在上行链路帧的尾部提供40.4ms的接收 发射转换间隙(RTG)作为保护时间，以便分隔上行链路和下行链路帧传输 时间。下行链路帧包括下行链路前导和下行链路数据。和上行链路数据一样， 下行链路数据也包括时隙、组(group )和箱。在下行链路帧的尾部提供121.2ms 的发射接收转换间隙(TTG),作为保护时间，以便分隔上行链路和下行链路 巾贞的传输时间。图3表示根据本发明一个示例实施例的便携式因特网服务系统的分层结 构。使用IEEE 802.16e标准的便携式因特网服务系统的分层结构包括物理层 Ll、 i某体访问控制(MAC )层L2、传输控制协议(TCP ) /IP层L3和应用层 L4。也可能存在其它层，比如OSI模型的七个层。物理层Ll执行由常规物理层执行的无线通信功能。无线通信功能包括调 制/解调和编码功能。此外，物理层Ll包括调制解调器，用来转换和保护 在无线环境下的数据；以及发送/接收单元，其包括射频(RF)单元来无线发 送和接收数据。MAC层L2包括私密子层L21、 MAC公共部分子层L22、以及特定于 服务的汇聚子层L23。私密子层L21执行便携式终端120的鉴别、安全密钥 交换和加密的功能。便携式终端120的鉴别功能是在私密子层L21中执行的， 而用户鉴别功能是在上层(未示出)中执行的。MAC公共部分子层L22是 MAC层的核心部分，执行系统接入、宽带分配以及连接建立和管理操作的相 关功能。特定于服务的汇聚子层L23执行对顺序数据通信的净荷头抑制和服 务质量(QoS)映射功能。TCP/IP层L3连接每个系统，并使用TCP协议来执行数据传输的功能。 应用层L4包括使用网络的应用程序，比如用于网页浏览的超文本传输协议(HTTP )。图4示出根据本发明一个示例实施例的便携式因特网服务系统的传输例 程流程图。图5A和图5B分别表示根据本发明一个示例实施例的便携式因特 网服务系统的点对点传输例程。多个便携式终端520-1、 520-2和520-3在方框S402接入基站510。当给 第一便携式终端520-1供电，或者第一便携式终端520-1进入基站510的小区 时，基站510与第一便携式终端520-1建立下行链路同步。 一旦建立了下行 链路同步，第一便携式终端520-1就获得上行链路参数，并在第一便携式终 端520-1和基站510之间执行调整(ranging)操作。此外，执行接入控制功 能，包括鉴别、登记、地址分配以及业务连接建立和改变，以便第一便携式 终端520-1接入便携式因特网服务。当第二便携式终端520-2 (下文称为"接收终端")在方框S404发送请求 以下载存储在第一便携式终端520-1 (下文称为"发送终端")中的数据时， 基站510在方框S406检测接收终端520-2是否以点对点方式接收到从发送终 端520-1发送的上行链路数据。基站510确定发送终端520-1和接收终端520-2 是否位于基站510的区域内，并确定发送终端520-1和接收终端520-2是否位 于发送终端520-1和接收终端520-2能够以点对点方式接收数据的区域内。尽 管第一便携式终端520-1是发送终端，第二便携式终端520-2是接收终端，但 应当理解，才艮据本发明的其它方面，第一和第二便携式终端520-1和520-2 都可以执行发送和接收功能。当接收终端520-2具有与现有的执行点对点功能的参数不同的参数时， 基站510确定接收终端520-2是否可以以点对点方式接收数据。如果在发送 终端520-1和接收终端520-2之间不能执行点对点传输，则基站510在方框 S408从发送终端520-1接收上行链路数据，将上行链路数据添加下行链路帧， 并将下行链^各帧发送到接收终端520-2。如果在发送终端520-1和接收终端 520-2之间可以执行点对点传输，则基站510将控制信号发送到发送终端 520-1，从而发送终端520-1发送上行链路数据。基站510在方框S410将控 制信号发送到接收终端520-2，以便从发送终端520-1接收上行链路数据。如图5A所示，基站510将点对点上行链路控制信号发送到发送终端 520-1，并将点对点接收控制信号发送到接收终端520-2。在发送到发送终端 '520-1的点对点上行链路信号中定义了上行链路数据的区域。在从接收终端520-2发送的点对点接收控制信号中定义了用于通知从发送终端520-1发送的 上行链路数据区域的信息。因此，发送终端520-1准备发送数据，接收终端 520-2建立内部参数来接收来自发送终端520-1的上行链路数据。返回图4， 发送终端520-1向基站510和接收终端520-2发送上行链路数据，并且在方框 S412,基站510和接收终端520-2同时接收来自发送终端520-1的上行链路 数据。如图5B所示，发送终端520-1发送上行链路数据，并且基站510和接收 终端520-2同时从发送终端520-1接收上行链路数据。因此，不要求基站510 将从发送终端520-1接收的上行链路数据作为下行链路数据发送到接收终端 520-2。因为接收终端520-2同时接收从发送终端520-1发送到基站510的上 行链路数据，所以不要求基站510向接收终端520-2发送下行链路数据。下 行链路带宽可以转而用于其他便携式终端。返回图4，如果接收终端520-2在方框S414没有从发送终端520-1正常 接收到上行链路数据，则接收终端520-2在方框S416通知基站510上行链路 数据接收错误。如果在接收终端520-2中接收的上行链路数据的错误率大于 预定错误率，则接收终端520-2可以通知基站上行链路数据接收错误，并再 次接收上行链路数据。接收终端520-2可以请求在基站510中接收的上行链 路数据作为下行链路数据。基站510在方框S418根据从接收终端520-2收到 的传输请求信号，将从发送终端520-1接收的上行链路数据作为下行链路数 据发送给接收终端520-2。如果接收终端520-2持续从发送终端520-1接收到数据，则可以形成专用 的信道。基站510可以重复方框S410，并向发送终端520-1和接收终端520-2 发送控制信号。图6示出根据本发明一个示例实施例的发送和接收终端的连接结构示意 图。基站510向发送终端520-1发送控制信号，使得发送终端520-1发送上行 链路数据。基站510向接收终端520-2发送控制信号，使得接收终端520-2 从发送终端520-1接收上行链路数据。此外，发送终端520-1和接收终端520-2 从基站510接收控制信号，并建立用来执行点对点功能的参数。以这样的方 式，在发送终端520-1的MAC层和接收终端的520-2的MAC层之间建立连 接C1。连接C1并不是物理连接关系，而是逻辑连接关系。连接C1可以定义为
发送和接收终端520-1和520-2的MAC对等层之间的映射关系，以便发送一 个服务流的业务。定义在连接C1上的参数或消息可以定义MAC对等层之间 的功能。参数或消息形成为通过物理层传输的帧，并且帧被分析，以便MAC 层执行与该参数或消息相对应的功能。在如图6所示的本发明示例实施例中，基站510可以建立发送终端520-1 和接收终端520-2的连接，以便具备双向特性。如上所述，根据本发明的各方面，可以执行点对点传输来增加网络的无 线传输效率。所以可以最大化网络的传输效率。根据本发明实施例的点对点传输例程可以记录在计算机可读介质中，包 括完成由计算机实现的各种操作的程序指令。该介质还可以包括，单独或与 程序指令组合的数据文件、数据结构等。计算机可读介质的例子包括磁性介 质，如硬盘、软盘和磁带；光介质，如CDROM盘和DVD;磁光介质，如 光盘；以及专门配置来存储和执行程序指令的硬件设备，如只读存储器 (ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等；以及以载波实现的计算机数据 信号，包括压缩源代码片段和加密源代码片段(比如通过因特网数据传输)。 程序指令的例子包括机器代码(比如由编译器产生的)以及含有可由计算机 使用解释器执行的更高级代码的文件。所描述的硬件设备可以被配置成作为一个或多个软件模块，以便执行本发明上述实施例的各操作。虽然已经说明和描述了本发明的范例实施例，但本领域技术人员将理解 的是，随着4支术发展，在不脱离本发明的实际范围的情况下，可以进行各种 改变和修改，并且其元件可以用等效物代替。在不脱离其范围的情况下，可 以进行许多修改、改变、叠加和子组合，以使本发明的教导适应具体情况。 比如基站110可以包括接收单元，用于从发送终端520-1接收上行链路信 号；发送单元，用于发送下行链路数据和控制信号到发送终端520-1和接收 终端520-2;和控制器，用于在发送终端520-1与接收终端520-2之间建立点 对点通信。类似地，发送终端和接收终端520-1和520-2可以包括通信单元， 用于与其它终端和基站进行通信；以及控制器，用来建立点对点通信。基站110、发送终端520-1和接收终端520-2可以包括其它组件。以上的一个或多 个组件的功能也可以合并为单个组件。因此，这意味着，本发明并不只限制
于所公开的各种实施例，相反，本发明包含落入权利要求书范围内的各种实 施例。
权利要求
1.一种便携式因特网服务系统，包括多个终端，发送上行链路数据来执行无线通信；以及基站，接收来自所述多个终端的上行链路数据，发送下行链路数据到所述多个终端，并建立点对点功能以执行所述多个终端之间的点对点传输。
2. 如权利要求1所述的便携式因特网服务系统，其中 基站发送控制信号到所述多个终端中的发送终端，使得该发送终端发送上行链路数据；以及基站发送控制信号到所述多个终端中的接收终端，使得该接收终端接收 来自发送终端的上行链路数据。
3. 如权利要求1所述的便携式因特网服务系统，其中 基站发送点对点接收控制信号到接收终端，使得该接收终端接收来自发送终端的上行链路数据；以及该接收终端接收该点对点接收控制信号，并建立用来接收来自发送终端 的上行链路数据的参数。
4. 如权利要求1所述的便携式因特网服务系统，其中，接收终端和基站 同时接收来自发送终端的上行链路数据。
5. 如权利要求4所述的便携式因特网服务系统，其中，当接收终端没有 接收到来自发送终端的上行链路数据时，接收终端通知基站上行链路数据接 收错误。
6. 如权利要求5所述的便携式因特网服务系统，其中，当接收终端没有 接收到来自发送终端的上行链路数据时，接收终端发送传输请求信号到基站， 请求由基站接收到的上行链路数据作为下行链路数据。
7. 如权利要求6所述的便携式因特网服务系统，其中，基站根据从接收 终端接收的传输请求信号，将从发送终端接收的上行链路数据作为下行链路 数据发送到接收终端。
8. 如权利要求1所述的便携式因特网服务系统，其中，基站确定从发送 终端发送的上行链路数据是否能以点对点方式在接收终端上接收。
9. 如权利要求8所述的便携式因特网服务系统，其中，基站确定发送终 端和接收终端是否位于发送终端和接收终端能以点对点方式接收数据的区域内。
10. 如权利要求8所述的便携式因特网服务系统，其中，基站确定接收终端是否能以点对点方式接收数据。
11. 一种便携式因特网服务方法，包括在第二终端处请求基站发送在第一终端中存储的数据；以及在基站处建立第一终端和第二终端中的点对点功能，使得在第一终端和 第二终端之间执行点对点发送和接收操作。
12. 如权利要求11所述的便携式因特网服务方法，其中点对点功能的建 立包括在基站处向第一终端发送控制信号，使得第一终端发送上行链路数据；以及在基站处向第二终端发送控制信号，使得第二终端接收来自第一终端的 上行链路数据。
13. 如权利要求12所述的便携式因特网服务方法，其中点对点功能的建 立包括在基站处向第二终端发送点对点接收控制信号，使得第二终端接收来自 第一终端的上行链路数据；以及在第二终端处接收该点对点接收控制信号，并建立参数，以便接收来自 第 一终端的上行链路数据。
14. 如权利要求12所述的便携式因特网服务方法，还包括在基站和第 二终端处同时接收来自第一终端的上行链路数据。
15. 如权利要求14所述的便携式因特网服务方法，还包括当第二终端 没有接收到来自第一终端的上行链路数据时，通知基站上行链路数据接收错 误。
16. 如权利要求15所述的便携式因特网服务方法，其中，上行链路数据 接收错误的通知包括请求从基站接收到的上行链路数据作为下行链路数据。
17. 如权利要求16所述的便携式因特网服务方法，还包括在基站处， 根据第二终端的下行链路数据请求，将从第 一终端接收到的上行链路数据作 为下行链路^t据发送到第二终端。
18. 如权利要求11所述的便携式因特网服务方法，还包括确定从第一 终端发送的上行链路数据是否能以点对点方式在第二终端上接收。
19. 如权利要求18所述的便携式因特网服务方法，其中，确定上行链路 数据是否能以点对点方式接收包括确定第一终端和第二终端是否位于第一 终端和第二终端能以点对点方式接收数据的区域内。
20. 如权利要求18所述的便携式因特网服务方法，其中，确定上行链路 数据是否能以点对点方式接收包括确定第二终端是否能以点对点方式接收 数据。
21. —种支持发送终端和接收终端的便携式因特网服务的基站，该基站 包括接收单元，接收来自发送终端的上行链路信号； 发送单元，将下行链路数据发送到发送终端；以及 控制器，使用从接收单元接收到的上行链路信号和由发送单元发送的下 行链路数据，建立发送终端和接收终端之间的点对点通信。
22. —种便携式装置，包括通信单元，发送上行链路数据到基站，以便响应于上行链路数据的发送， 从基站接收用来与接收装置建立点对点通信的点对点控制信号，并使用该点 对点通信与接收装置通信；控制器，使用由通信单元接收到的点对点控制信号，建立与接收装置的 点对点通信。
23. —种便携式装置，包括通信单元，向基站发送下栽请求，以便响应于该下载请求从基站接收点 对点控制信号，并且以点对点通信与发送装置通信；以及控制器，使用由通信单元接收到的点对点控制信号，建立与发送装置的 点对点通信。
24. —种在便携式因特网服务系统中在发送终端和接收终端之间建立点 对点通信的方法，该方法包4舌接收来自接收终端的、从发送终端下载数据的下载请求； 向发送终端发送基于该下载请求的控制信号，请求来自发送终端的上行 链路数据；以及发送点对点上行链路控制信号到发送终端，并发送点对点接收控制信号 到接收终端；其中，点对点上行链路控制信号和点对点接收控制信号用于在发送终端和接收终端之间建立点对点通信，使得接收终端能直接从发送终端下载数据。
25. 如权利要求1所述的便携式因特网系统，其中基站包括 接收单元，从多个终端中的发送终端接收上行链路信号； 发送单元，将下行链路数据发送到发送终端；以及控制器，使用从接收单元接收到的上行链路信号和由发送单元发送的下 行链路数据，在多个终端中的发送终端和接收终端之间建立点对点通信。
26. 如权利要求1所述的便携式因特网系统，其中所述多个终端包括发 送终端，该发送终端包括通信单元，向基站发送上行链路数据，以便响应于上行链路数据的发送， 从基站接收用来与所述多个终端中的接收终端建立点对点通信的点对点控制 信号，并使用点对点通信来与接收终端进行通信；控制器，使用由通信单元接收到的点对点控制信号，建立与接收终端的 点对点通信。
27. 如权利要求1所述的便携式因特网系统，其中所述多个终端包括接 收终端，该接收终端包括通信单元，向基站发送下载请求，以便响应于该下载请求从基站接收点 对点控制信号，并以点对点通信与所述多个终端中的发送终端通信；以及控制器，使用由通信单元接收到的点对点控制信号，建立与发送终端的 点对点通4言。
28. 如权利要求11所述的方法，其中，该便携式因特网服务支持IEEE 802.16标准。
29. 如权利要求28所述的方法，其中该便携式因特网服务是无线宽带 (WiBro )。
30. 如权利要求28所述的方法，其中该便携式因特网服务是^b皮接入全 球互通(WiMAX)。
全文摘要
一种便携式因特网服务系统，包括多个终端，发送上行链路数据来执行无线通信；以及基站，接收来自所述多个终端的上行链路数据，发送下行链路数据到所述多个终端，并建立点对点功能以执行所述多个终端之间的点对点传输。
文档编号H04L29/08GK101166195SQ20071014637
公开日2008年4月23日 申请日期2007年9月7日 优先权日2006年10月16日
发明者徐范喜, 李天茂, 李润相, 李贤雨, 梁治焕, 高万圣 申请人:三星电子株式会社