[发明专利]第四代通信系统网络架构设计及无线资源管理方法

说明书

技术领域

本发明设计了一种新型的IMT-Advanced(第四代通信系统)融合网络架构，并提出支持这种新型网络架构的无线资源管理方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

随着数据业务的发展和用户数量的增加，用户对移动通信网络容量的要求不断提高，传统的蜂窝网络结构日益显现出局限性，需要研究新型无线网络组网技术，以改善用户体验，提高小区边缘的数据业务速率，提高全网的业务容量，并达到降低网络建设成本，降低网络运行和维护成本的目的。目前，相关研究已引起国内外研究的关注。

随着无线通信技术的不断发展，新一代的无线网络发展趋势是异构、共享与融合，以支撑新的工作和服务方式，因此无线异构网络融合技术已成为下一代无线网络不可逾越的关键技术。IMT-Advanced系统是不同无线接入技术支持的无线接入网络相互融合的异构无线网络环境。如何将不同的异构网络加以融合，集中调度和利用是所面临的问题之一，因此，设计出一个适用于异构网络融合技术的架构就尤为关键。此外，实现异构无线网络的关键技术之一是网络的无线资源管理技术，即如何实现不同无线接入技术之间的无缝合作和互补。无线资源管理具体而言，就是对异构网络中频谱资源的管理，主要包括授权系统资源之间的管理和分配，授权系统和非授权系统资源之间的管理和分配，以及非授权系统资源之间的管理和分配等等。

要想加速推动MT-Advanced系统的研发，首先需要设计高效的无线资源管理机制和频谱管理机制，设计IMT-Advanced新型网络架构、跨层设计方法，信令协议以及相关的关键技术等，为支持新的体系框架和新的无线资源管理算法，展开对动态频谱接入算法、干扰抑制技术、无线资源管理和调度机制等关键技术的深入研究。最终实现IMT-Advanced技术的目标：更高的数据率和更大的系统容量，目标峰值速率为：低速移动、热点覆盖场景下1Gbit/s以上，高速移动、广域覆盖场景下100Mbit/s。

针对上述问题，本发明设计出一种新型的IMT-Advanced网络融合架构，并提出相应的资源管理体系。在所设计的方案下，解决了异构网络融合方案，并且实现了系统间的资源共享与调度，较好解决了频谱紧缺问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种第四代通信系统网络架构设计及无线资源管理方法，该架构能融合多个不同接入技术的网络，而且这些网之间是共存、共享和互通的。同时提出支持所设计的新型融合网络架构的无线资源管理方法，动态地为不同系统分配频谱资源，实现频谱资源的多系统间共享。

技术方案：本发明的第四代通信系统网络架构设计及无线资源管理方法，其特征在于该方法为：网络架构由不同接入技术的网络、网关和核心IP网络组成，在热点区域还会存在无线局域网WLAN的接入点；该网络架构中采用网格Mesh中继技术，每个蜂窝小区内，基站和静态的网格Mesh节点形成多跳的无线网格Mesh网；该网络架构的无线资源管理方法由三层结构的无线资源管理和动态频谱管理实现。

第四代通信系统网络架构设计的基本组成具体分为不同接入技术的网络、网关和核心IP网络，在热点区域还会存在无线局域网WLAN的接入点；在所设计的架构中，网关是一个重要的功能实体，它位于核心网与路由器中间，起连接沟通作用，不同网关间共享集中控制的资源，基站位于路由器下方，分布式地实现具体的频谱分配。

在第四代通信系统网络架构中，所采用的Mesh中继技术，在每个蜂窝小区内，基站和静态的Mesh节点形成了多跳的无线Mesh网；把每个小区分成几个环，每个环分配不同的信道，每个环内使用时分多址接入(Time Division Multiple Access，TDMA)或载波监听/冲突监测(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect，CSMA/CA)接入控制协议共享信道；除此以外，内环的Mesh节点向基站转发外环节点的数据，基于这种Mesh蜂窝结构，利用非线性规划最优化方法来配置最优的参数，使得网络容量和覆盖范围达到最大化。

该方法分为三层结构的无线资源管理和动态频谱管理两部分，其具体实现方法如下：

①三层结构的无线资源管理：协作无线资源管理、通用无线资源管理和具体无线资源管理，

协作无线资源管理：位于最上层网关处，从总体带宽角度负责不同运营商间资源的共享与调度，因为目前不同运营商使用不同的频段，协作无线资源管理可以使单个运营商使用到所有频段，

通用无线资源管理：位于单个运营商内部，负责内部资源的共享与调度，即基站间资源的分配与使用，