專利名稱：一種利用多個802.16d基站密集覆蓋用戶群的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通信技術(shù)，尤其涉及一種利用多個802.16d基站密集覆蓋用戶群的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
接入網(wǎng)絡(luò)是數(shù)據(jù)固定業(yè)務的基礎(chǔ)，接入設(shè)備的智能化、接入技術(shù)的多樣化和寬帶化是未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢。根據(jù)技術(shù)的發(fā)展情況和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的情況，接入網(wǎng)技術(shù)主要分為有線接入和無線接入兩種大的方式有線方式采用光纖接入或?qū)ΜF(xiàn)有銅線網(wǎng)進行升級改造，來作為寬帶接入的主要技術(shù)和手段。無線接入主要包括本地多點分配系統(tǒng)(LMDS)、無線局域網(wǎng)(WLAN)和微波接入全球互操作性(WiMAX)等，由于無線技術(shù)本身所具有的移動性的優(yōu)勢，使其具有良好的發(fā)展前景，尤其是WiMAX技術(shù)具有較高的接入帶寬和較大的覆蓋范圍，更贏得了用戶的青睞。WiMAX技術(shù)具有帶寬高、覆蓋范圍廣、支持移動等多方面的優(yōu)點，被業(yè)界視為下一代寬帶無線技術(shù)，具有十分廣闊的前景。隨著標準的完善和產(chǎn)品的成熟，WiMAX將成為有線寬帶接入方式的有效補充。由于部分運營商在有線寬帶接入方面缺乏資源，WiMAX技術(shù)可以成為發(fā)展寬帶業(yè)務的有效方式。WiMAX網(wǎng)絡(luò)作為固定無線最后一公里接入或者移動的寬帶IP網(wǎng)絡(luò)接入，對移動運營商的主流業(yè)務并不構(gòu)成實質(zhì)性威脅，而對其綜合接入能力和業(yè)務提供能力是一種良性的補充。采用WiMAX等無線最后一公里覆蓋網(wǎng)絡(luò)技術(shù)勢必將會大大增加運營商的用戶接入能力和業(yè)務滲透能力，豐富各種應用覆蓋能力，向城區(qū)、郊區(qū)和農(nóng)村地區(qū)銅纜匱乏地區(qū)滲透，同時提高現(xiàn)網(wǎng)用戶的忠誠度，從而形成多種業(yè)務能力、多種接入手段并存的綜合接入。
WiMAX終端具有多種形態(tài)，包括室外型、室內(nèi)型、卡式、筆記本電腦內(nèi)嵌、手持式等。作為WiMAX應用的第一步，支持靜態(tài)接入的室外型和室內(nèi)型終端具有重要意義。特別是室內(nèi)型終端，不需要室內(nèi)布線，是實現(xiàn)無線數(shù)字用戶線(DSL)的重要手段。但是室內(nèi)終端信號不如室外終端，加之目前WiMAX頻率資源較少，單基站容量有限，如何利用多個基站對用戶群進行高容量密集覆蓋是一個難題。
現(xiàn)有技術(shù)中，可以讓多個基站覆蓋一用戶，但用戶只能通過手工方式，分別設(shè)置各個基站的頻點，并通過手工比較來決定采用哪個頻點。要讓用戶可以選擇不同的基站，必須通過這些基站的認證，目前很多用戶認證數(shù)據(jù)是配置在不同的基站中，因而不夠靈活。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種利用多個802.16d基站密集覆蓋用戶群的方法及系統(tǒng)，其目的在于，利用多個802.16d基站密集覆蓋用戶群，使用戶終端能夠自動接入信號最強的基站，并且對用戶終端認證進行統(tǒng)一管理。
本發(fā)明提供了一種利用多個802.16d基站密集覆蓋用戶群的方法，包括以下步驟步驟1，頻率資源有限條件下的基站干擾隔離，用于充分利用資源，并保證用戶需求帶寬；步驟2，用戶終端自動優(yōu)選強信號基站，用于使所述用戶終端自動接入強信號基站；步驟3，所述用戶終端認證參數(shù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫管理，用于對所述用戶終端認證進行統(tǒng)一管理；當所述用戶終端處于802.16d基站的盲區(qū)時，所述用戶終端切換至現(xiàn)有的移動網(wǎng)。
所述步驟1中的隔離包括頻率隔離、距離隔離、極化隔離、方向隔離和/或建筑物阻擋隔離。
所述用戶終端認證的參數(shù)以可擴展標識語言方式存放。
所述用戶終端認證的參數(shù)通過輕型目錄訪問協(xié)議方式查詢、獲取。
所述步驟2包括以下步驟步驟51、所述用戶終端掃描下行鏈路，建立與基站的同步；步驟52、所述用戶終端從上行信道描述符中提取傳輸參數(shù)；步驟53、所述用戶終端進行測距；
步驟54、所述用戶終端根據(jù)信號強度指示，接入信號最強的基站。
本發(fā)明還公開了一種利用多個802.16d基站密集覆蓋用戶群的系統(tǒng)，包括隔離模塊，用于頻率資源有限條件下的基站干擾隔離，從而充分利用資源，并保證用戶需求帶寬；用戶終端，可自動優(yōu)選強信號基站，使所述用戶終端自動接入強信號基站；統(tǒng)一認證模塊，用于所述用戶終端認證參數(shù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫管理；切換模塊，用于當所述用戶終端處于802.16d基站的盲區(qū)時，所述用戶終端切換至現(xiàn)有的移動網(wǎng)。
本發(fā)明可以使用多個基站提供密集用戶的容量和信號、減小基站之間的干擾、并且讓用戶自動優(yōu)選高強度信號、在特殊情況下可降級到cdma2000或者其他移動網(wǎng)，保證用戶業(yè)務的持續(xù)性。本發(fā)明能夠使終端用戶無需手動選擇而接入信號最強的802.16d基站，并且實現(xiàn)了對用戶認證的統(tǒng)一管理，并且可以使用WiMAX提供的各種綜合業(yè)務。


圖1是本發(fā)明實施例的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明實施例的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃示意圖；圖3是利用本發(fā)明實施例的統(tǒng)一認證數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)流程示意圖；圖4是利用本發(fā)明實施例的802.16d系統(tǒng)與cdma2000切換融合的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是利用本發(fā)明實施例的多基站密集覆蓋用戶群的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所述的利用多個802.16d基站密集覆蓋用戶群的方法及系統(tǒng)，該方法包括以下步驟步驟1，頻率資源有限條件下的基站干擾隔離，用于充分利用資源，并保證用戶需求帶寬；步驟2，用戶終端自動優(yōu)選強信號基站，用于使所述用戶終端自動接入強信號基站；步驟3，所述用戶終端認證參數(shù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫管理，用于對所述用戶終端認證進行統(tǒng)一管理；當所述用戶終端處于802.16d基站的盲區(qū)時，所述用戶終端切換至現(xiàn)有的移動網(wǎng)。該系統(tǒng)包括隔離模塊，用于頻率資源有限條件下的基站干擾隔離，從而充分利用資源，并保證用戶需求帶寬；用戶側(cè)終端設(shè)備(CPE)(一般指用戶終端)，可自動優(yōu)選強信號基站，使所述用戶終端自動接入強信號基站；還包括用戶終端統(tǒng)一認證模塊，用于所述用戶終端認證參數(shù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫管理；切換模塊，用于當所述用戶終端處于802.16d基站的盲區(qū)時，所述用戶終端切換至現(xiàn)有的移動網(wǎng)。
本發(fā)明實施例的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示?；?01通過業(yè)務接入控制點(SACP)102接入交換機103，通過交換機103接入IP核心網(wǎng)105。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(NMS)服務器112、呼叫控制模塊(CCM)106、業(yè)務服務器104、用戶數(shù)據(jù)服務器113也接入IP核心網(wǎng)105。計算機或電活107可以通過內(nèi)嵌網(wǎng)關(guān)的室內(nèi)用戶終端(SS)111接入基站101，也可以通過網(wǎng)關(guān)109連接至室內(nèi)SS108，從而接入基站101，也可以連接至網(wǎng)關(guān)109，再通過室內(nèi)SS108，經(jīng)室外天線110接入基站101，還可以通過內(nèi)嵌網(wǎng)關(guān)的室內(nèi)SS111，然后通過室外天線110接入基站101?；?01也可以通過業(yè)務接入控制點102直接與IP核心網(wǎng)105相連。所述的頻率資源有限條件下的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃包括頻率隔離通過規(guī)劃不同的扇區(qū)、不同的遠端站使用不同的頻率來達到頻率隔離的目的；距離隔離加大小區(qū)間距離來增加干擾信號強度的衰減；極化隔離通過使用載波的不同極化方式來加大載波間的隔離度；方向隔離通過使用扇區(qū)天線和定向天線的不同朝向來對載波發(fā)射和接收方向加以區(qū)分；其他的方面，可以進一步依據(jù)具體地形地物進行隔離以減少干擾，并通過調(diào)整基站發(fā)射功率、天線高度、天線傾角來控制基站覆蓋范圍以減少不同基站覆蓋的重疊區(qū)和越區(qū)現(xiàn)象。
如圖2所示，在進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃前，需要進行前期的站址勘測，這其中包括地理數(shù)據(jù)201、用戶和業(yè)務202以及極化類型203的采集，進而建議和修改小區(qū)覆蓋范圍204，并計算業(yè)務容量和更新網(wǎng)絡(luò)規(guī)模205，分配射頻(RF)信道和計算信號強度指示(RSSI)、C/I206，監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)性能207，如果符合要求則進行實地測量208和網(wǎng)絡(luò)配置209，否則從204開始，重復執(zhí)行。
本發(fā)明將對用戶終端認證的參數(shù)從基站分散存放改為集中在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中以可擴展標識語言(XML)方式存放，且通過輕型目錄訪問協(xié)議(LDAP)等方式查詢、獲取。如圖3所示是利用本發(fā)明的統(tǒng)一認證數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)流程示意圖；用戶終端認證參數(shù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)負責控制用戶終端(SS)授權(quán)過程，即終端先向基站發(fā)送認證信息301，其中包括CA證書(CA-Certificate)，然后發(fā)送認證請求302，其中包括SS證書(SS-Certificate，)、安全(Security)、能力(Capabilities)和安全關(guān)聯(lián)標識(SAID)，基站(BS)對SS的身份標識進行認證，BS向經(jīng)過認證的SS發(fā)送一個認證響應(AK)303，其中包括認證密鑰(AUTH-Key)、密鑰生存周期(Key-Lifetime)、密鑰序列號(Key SequenceNumber)、SA描述符(SA Descriptor)和公共密鑰管理(PKM)配置，終端發(fā)送密鑰響應304，其中包括密鑰序列號(Key Sequence Number)、SAID和HMAC摘要(HMAC-Digest)，基站發(fā)送密鑰響應305，包含TEK0、TEK1，還包含密鑰序列號(Key Sequence Number)、SAID、新舊TEK參數(shù)和HMAC摘要(HMAC-Digest)，然后終端和基站使用TEK加密306。
本發(fā)明通過用戶終端自動優(yōu)選基站強信號。優(yōu)選過程可以分為以下一些階段802.16d終端掃描下行鏈路，建立與BS的同步；802.16d終端從上行信道描述符(UCD)中提取傳輸參數(shù)；802.16d終端進行測距；802.16d基站協(xié)商SS的基本性能；802.16d基站對SS進行鑒權(quán)，并且進行密鑰交換；802.16d終端注冊；802.16d終端與802.16d基站建立IP連接、傳輸操作參數(shù)、建立連接。802.16d終端進行測距后，802.16d終端根據(jù)其信號強度指示(RSSI)，接入信號最強的基站。
如圖4所示，3G核心網(wǎng)406與Bill服務器401、家鄉(xiāng)代理402、家鄉(xiāng)AAA403、分組數(shù)據(jù)服務節(jié)點(PDSN)407以及因特網(wǎng)413相連，PDSN 407與本地AAA 405、無線接入節(jié)點/分組控制實體(RAN/PCF)404、接入業(yè)務節(jié)點(ASN)網(wǎng)關(guān)411相連，現(xiàn)有的移動網(wǎng)如cdma2000系統(tǒng)408包括基站409和RAN/PCF404，WiMAX系統(tǒng)410包括接入點412和ASN網(wǎng)關(guān)411，ASN網(wǎng)關(guān)411也可以直接與因特網(wǎng)413相連。用戶終端414可以從802.16d系統(tǒng)切換至CDMA 2000系統(tǒng)。本發(fā)明通過802.16d系統(tǒng)與移動網(wǎng)系統(tǒng)切換、融合來進一步彌補信號覆蓋不足，所以，當用戶終端處于802.16d系統(tǒng)的盲區(qū)時，可以切換至現(xiàn)有的移動網(wǎng)，如cdma2000系統(tǒng)。有松耦合和緊耦合兩種情形，松耦合對現(xiàn)網(wǎng)改動小，緊耦合對現(xiàn)網(wǎng)改動大。在松耦合場景下，WiMAX移動性管理由WiMAX網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)，通過WiMAX網(wǎng)關(guān)的指示而切換至cdma2000系統(tǒng)等移動網(wǎng)，而在緊耦合場景下，移動蜂窩中的分組數(shù)據(jù)服務節(jié)點也要參與WiMAX終端的移動性管理，通過核心網(wǎng)的分組業(yè)務支持節(jié)點指示終端切換至現(xiàn)有的移動網(wǎng)，移動網(wǎng)不限于cdma2000系統(tǒng)，還可以為WCDMA系統(tǒng)，或者TD-SCDMA系統(tǒng)等等。

加入和退出本發(fā)明的融合、開放的電信網(wǎng)業(yè)務平臺非常方便，范圍可以無限的擴展。
下面結(jié)合圖5，對本發(fā)明做進一步的詳細描述。
對運營商典型的樓宇覆蓋提出如下的用戶帶寬需求假設(shè)如表1。

表1用戶帶寬需求假設(shè)從表1中可以看出，為了便于計算并選擇相應數(shù)量的WiMAX基站部署點位置，提出了3種不同的建筑物類型內(nèi)部的用戶模型，為了簡化設(shè)計，并沒有給出有可能的語音和視頻業(yè)務對IP入口帶寬的不同需求，而是統(tǒng)一給出了每種典型客戶的帶寬需求，由此計算出的整個地區(qū)對帶寬的需求有一定代表性，以后可以根據(jù)實際情況進行修改。用戶帶寬需求假設(shè)的最終結(jié)果如下
高層建筑物共有6棟，每棟對帶寬的需求為(80*0.4*512*1/3)+(80*0.6*1024*1/4)＝18Mbps，則總計帶寬為18*6＝108Mbps；中層建筑物共有7棟，如圖5中的中層建筑1’、2’、3’、4’、5’、6’和7’，每棟對帶寬的需求為；(40*0.5*512*1/3)+(40*0.5*1024*1/4)＝8.5Mbps，則總計帶寬為8.5*7＝60Mbps；住宅建筑物共有2個集中地區(qū)，每個集中地區(qū)按照30棟住宅建筑物來計算，則每棟對帶寬的需求為(10*0.6*512+10*0.4*1024)*1/3＝2.5Mbps，則每集中地區(qū)總計帶寬為2.5*30＝75Mbps。
根據(jù)樓宇分布位置，初步選擇以下6個地點作基站的BTS布放地點，6棟高層建筑作為第一方案，最有利于居高臨下部署WiMAX無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從高處采用機械下傾的方式可以最大限度實現(xiàn)建筑物的覆蓋。
針對中層建筑物的用戶帶寬需求(8.5Mbps)，完全可以采用3.5MHz單載頻扇區(qū)(理論帶寬為12Mbps)進行覆蓋即可滿足用戶需求；而針對高層建筑物的用戶帶寬需求(18Mbps)，則采用2個3.5MHz載頻(理論帶寬為24Mbps)同時覆蓋即可滿足用戶需求。故此，得到圖5當中的最優(yōu)站點選擇和站型選擇。
如表2所示。

表2中心城區(qū)覆蓋站點及站型在表格2所列出的站點部署當中，可以滿足高層建筑物被2個3.5MHz載頻覆蓋，同時中層建筑物被1個3.5MHz載頻覆蓋的最低要求，同時為了節(jié)省WiMAX基站場地費用，同時遵循了盡量減少BTS站址數(shù)目的原則。在這種覆蓋模型當中，可以發(fā)現(xiàn)總共6個BTS基站，每個基站的扇區(qū)數(shù)目最多不超過5個(站點6)，考慮到3*3.5MHz頻點數(shù)目，同時在每頻點上利用不同的極化方式進一步增加頻率復用能力，這樣我們得到的6個載頻足完全可以滿足這種站型覆蓋上的。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離權(quán)利要求書確定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，還可以對以上內(nèi)容進行各種各樣的修改。因此本發(fā)明的范圍并不僅限于以上的說明，而是由權(quán)利要求書的范圍來確定的。
權(quán)利要求
1.一種利用多個802.16d基站密集覆蓋用戶群的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，頻率資源有限條件下的基站干擾隔離，用于充分利用資源，并保證用戶需求帶寬；步驟2，用戶終端自動優(yōu)選強信號基站，用于使所述用戶終端自動接入強信號基站；步驟3，所述用戶終端認證參數(shù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫管理，用于對所述用戶終端認證進行統(tǒng)一管理；當所述用戶終端處于802.16d基站的盲區(qū)時，所述用戶終端切換至現(xiàn)有的移動網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用多個802.16d基站密集覆蓋用戶群的方法，其特征在于，所述步驟1中的隔離包括頻率隔離、距離隔離、極化隔離、方向隔離和/或建筑物阻擋隔離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用多個802.16d基站密集覆蓋用戶群的方法，其特征在于，所述用戶終端認證的參數(shù)以可擴展標識語言方式存放。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用多個802.16d基站密集覆蓋用戶群的方法，其特征在于，所述用戶終端認證的參數(shù)通過輕型目錄訪問協(xié)議方式查詢、獲取。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用多個802.16d基站密集覆蓋用戶群的方法，其特征在于，步驟2包括以下步驟步驟51、所述用戶終端掃描下行鏈路，建立與基站的同步；步驟52、所述用戶終端從上行信道描述符中提取傳輸參數(shù)；步驟53、所述用戶終端進行測距；步驟54、所述用戶終端根據(jù)信號強度指示，接入信號最強的基站。
6.一種利用多個802.16d基站密集覆蓋用戶群的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括隔離模塊，用于頻率資源有限條件下的基站干擾隔離，從而充分利用資源，并保證用戶需求帶寬；用戶終端，可自動優(yōu)選強信號基站，使所述用戶終端自動接入強信號基站；統(tǒng)一認證模塊，用于所述用戶終端認證參數(shù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫管理；切換模塊，用于當所述用戶終端處于802.16d基站的肓區(qū)時，所述用戶終端切換至現(xiàn)有的移動網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用多個802.16d基站密集覆蓋用戶群的方法及系統(tǒng)，該方法包括以下步驟步驟1，頻率資源有限條件下的基站干擾隔離，用于充分利用資源，并保證用戶需求帶寬；步驟2，用戶終端自動優(yōu)選強信號基站，用于使所述用戶終端自動接入強信號基站；步驟3，所述用戶終端認證參數(shù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫管理，用于對所述用戶終端認證進行統(tǒng)一管理；當所述用戶終端處于802.16d基站的盲區(qū)時，所述用戶終端切換至現(xiàn)有的移動網(wǎng)。本發(fā)明能夠使用戶終端無需手動選擇而接入信號最強的802.16d基站，并且實現(xiàn)了對用戶認證的統(tǒng)一管理，并且可以使用WiMAX提供的各種綜合業(yè)務。
文檔編號H04W48/20GK1953596SQ20061011317
公開日2007年4月25日 申請日期2006年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月18日
發(fā)明者朱士鈞, 張云勇 申請人:中國聯(lián)合通信有限公司