专利名称：WiMax通信系统以及通信方法
技术领域：
本发明涉及一种WiMax通信系统以及通信方法。
背景技术：
IEEE 802在无线领域针对不同的市场需求和应用模式制订了不同的标准，如应用于无线局域网的IEEE 802.11标准。IEEE 802.16则是为制订无线城域网(Wireless MAN)标准成立的工作组，该工作组自1999年成立后，主要负责固定无线接入的空中接口标准，自从支持移动特性的802.16e任务组成立以及很多主流设备制造商加盟WiMAX后，IEEE 802.16吸引了越来越多的目光。
IEEE 802.16的主要任务是，开发工作于2～66GHz频带的无线接入系统空中接口物理层(PHY)和媒质接入控制层(MAC)规范，同时还有与空中接口协议相关的一致性测试以及不同无线接入系统之间的共存规范。
IEEE 802.16规定的无线系统主要应用于城域网。
根据是否支持移动特性，IEEE 802.16标准可以分为固定宽带无线接入空中接口标准和移动宽带无线接入空中接口标准，其中802.16、802.16a、802.16d属于固定无线接入空中接口标准，而802.16e属于移动宽带无线接入空中标准，相应的研究状态如表1。
表1 IEEE 802.16空中接口相关标准由于802.16d基本上是对802.16、802.16a和802.16c的修订，因此可以认为目前802.16包括两个主流空中接口标准802.16d和802.16e，分别为固定和移动设计。
在802.16的标准中，其规范的协议栈模型的空中接口由物理层和MAC层组成，MAC层又分成了三个子层特定服务汇聚子层(Service SpecificConvergence Sublayer，CS子层)、公共部分子层(Common Part Sublayer，CPS子层)、安全子层(Privacy Sublayer)。
CS子层的核心作用是对上层数据分类和对数据包头的压缩。
CPS子层是MAC的核心子层，它主要完成业务流管理，带宽的分配和调度，QOS等。
安全子层的作用是对数据加密和解密，以提供安全的数据传输。
802.16MAC层是基于“连接”的，即所有终端的数据业务以及与此相关的QoS要求，都是基于“连接”进行的。每一个“连接”均由一个标识符(CID)来唯一进行标识。在802.16标准中，MAC层定义了较为完整的QoS机制。MAC层针对每个连接可以分别设置不同的QoS参数，包括速率、延时等指标。
现有802.16的标准为MAC管理报文指定了大量的消息类型，这些MAC管理消息担负SS/MSS(订户/移动订户)与BS(基站)的链路层信息交互，其交互信息的功能包括初始化、测距、注册、密钥交换、移动切换、能力协商、带宽分配、组播、天线调整、动态业务配置等等。
这些MAC管理报文所使用的连接主要有基本连接(basic connection)，首要管理连接(primary management connection)，广播连接(broadcastconnection)。
目前，SS/MSS向BS主动进行链路层消息通告的途径都是一些特定的消息类型，所通告的内容也是比较固定的，没有一个有效的通用或者可扩展的链路层通告类型来满足其他的消息通告，如故障/告警信息等。
因此，SS/MSS向BS主动进行消息通告就需要上升到IP层以上进行通信，如果IP层的通信不正常时，SS/MSS就无法把有效的信息如故障/告警等信息告知BS，那么可能就需要其他的途径来通告信息，甚至可能需要人工现场采集故障信息等，因此增大了运营成本，降低了效率，引起客户满意度下降等不利因素。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于MAC层的WiMax通信系统和方法，其中SS/MSS利用MAC管理报文主动向BS通告其相关信息。
依照本发明的WiMax通信系统包括一用户终端和一基站，用户终端通过MAC通告消息将其信息通知基站；所述基站响应该MAC通告消息将MAC应答消息发送给用户终端。
依照本发明的用于WiMax通信系统的通信方法，包括步骤一.用户终端通过MAC通告消息将其信息通知基站；以及步骤二.所述基站响应该MAC通告消息将MAC应答消息发送给用户终端。
依照本发明，通过增加MAC管理报文类型并使用这些管理报文，SS/MSS可以主动向BS通告其相关信息，例如故障/告警信息，不需要由BS发起查询后才反馈这些信息，及时把相关信息提供给运营商，这样就可以比原有的方案提供更多的有效信息以便尽早发现问题、分析问题、解决和排除问题以及为保证网络安全、有效、可靠地运行提供了更多的保证。基于IP协议的网络设备管理以及控制比较完善，但对于一些低成本、低功耗的终端不一定适合，因此使用MAC层进行网络设备管理的方案，为这些目标对象具有比较好的应用价值。也对能够提供高层协议的网络设备提供了一种辅助或者备用通信手段。
图1为SS/MSS和BS之间通信的流程图。
图2为SS/MSS在超时时间之后再次发送NTF_IE_REQ消息给BS的流程图。
具体实施例方式
在本发明中，首先在已有的MAC管理消息中增加如表1所示的MAC管理报文类型
表1 增加的MAC管理报文依照如表1定义的MAC管理报文，如图1所示，SS/MSS11定时或者在预定条件(例如发生故障)触发下主动发送NTF_IE_REQ消息给BS12，将其相关信息(例如，告警信息)通知BS12。BS12接收到该NTF_IE_REQ消息之后，根据消息的类型作相应处理，例如确定应答状态等。BS12根据处理的情况应答NTF_IE_REQ消息，以MAC管理报文的形式发送NTF_IE_RSP消息来应答SS/MSS11。
下面，对NTF_IE_REQ消息和NTF_IE_RSP消息进行详细的描述。
通告IE请求(Notify IE Request，NTF_IE_REQ)SS/MSS11使用NTF_IE_REQ消息承载一个或者多个IE，来通知BS12有关SS/MSS11的设备或者网络的相关信息，这些信息的具体内容由IE来进行描述。NTF_IE_REQ消息由SS/MSS11发起，通过主要管理连接向BS12发送。
表2中描述了NTF_IE_REQ的消息格式。
表2 NTF_IE_REQ的消息格式在NTF_IE_REQ消息中，各个参数的含义如下Management message type为管理消息类型值，此处设定为206；Transaction id为会话标识，由会话发起者(SS/MSS11)产生的用于识别该会话过程的标识序列号；Response indication为响应标志，由会话发起者(SS/MSS)设置，用于指定该消息是否需要BS响应；Response timeout为响应超时，以5帧时间为单位，如果该消息需要响应(Response indication设置为1)且SS/MSS11在这个超时范围内没有收到反馈消息NTF_IE_RSP，可以重发；TLV(type length value，类型长度值)Encoded Information所包含的信息是可变的，根据该NTF_IE_REQ消息所需要通知的信息不同而不同，例如可以包括认证信息，告警信息等。例如，包括如表3所示的Fault List TLV(错误列表TLV)信息
表3 Fault List TLVFault List TLV子属性的内容可以包括如表4所示的类型。
表4 Fault List TLV子属性此外，TLV Encoded Information需要包括认证信息HMAC Tuple(请给出其中文名称)，且HMAC Tuple必须出现在TLV Encoded Information最后一项。HMAC Tuple的参数包含HMAC密钥序列号和HMAC摘要。HMAC密钥序列号在HMAC Tuple的第一个字节的低4比特，HMAC摘要占用密钥序列号后的160比特，具体的格式、算法与其他的MAC管理报文中的HMACTuple相同。
通告IE响应(Notify IE Response，NTF_IE_RSP)BS12使用NTF_IE_RSP消息来应答SS/MSS11的NTF_IE_REQ信息，NTF_IE_RSP消息由BS12，通过主要管理连接向SS/MSS11发送。
表5中描述了NTF_IE_RSP的消息格式。
表5 NTF_IE_RSP的消息格式在NTF_IE_RSP消息中，各个参数的含义如下Management message type为管理消息类型值，此处设定为207；Transaction id为会话标识，由会话发起者(SS/MSS 11)产生的用于识别该会话过程的标识序列号；RSP Status为应答状态，例如，可以利用0表示成功；1表示超时时间太短；2表示错误的TLV。
TLV Encoded Information所包含的信息是可变的，根据该NTF_IE_RSP所需要承载的信息不同而不同，例如可以包括认证信息等。
此外，TLV Encoded Information需要包括认证信息HMAC Tuple，且HMAC Tuple必须出现在TLV Encoded Information最后一项。HMAC Tuple的参数包含HMAC密钥序列号和HMAC摘要。HMAC密钥序列号在HMACTuple的第一个字节的低4比特，HMAC摘要占用密钥序列号后的160比特，具体的格式、算法与其他的MAC管理报文中的HMAC Tuple相同。
如图2所示，如果SS/MSS 11在超时时间内没有收到来自BS 12的NTF_IE_RSP消息，则其可以在超时之后再次发送NTF_IE_REQ消息给BS12。
此外，BS12如果在超时时间内收到多个由SS/MSS11通过MAC管理报文上报的消息，BS12可以只对最新的报文作出应答。
表1所定义的MAC报文类型仅仅是一个例子。该MAC中，类型值可能采用其他的值来代替，例如208，209等；消息名可能采用其他的消息名称来代替；消息描述可能采用其他的消息描述来代替；连接报文类型可能采用其他的类型来代替例如，次要管理连接(secondary management connection)。
此外，在NTF_IE_RSP消息的应答状态中，可以利用一个返回码(n)来通知SS/MSS11停止发送通知。例如，可以将应答状态定义如下0表示成功；1表示超时时间太短；2表示错误的TLV；n表示禁止通告。此外，也可以将应答状态中的各个符号所表示的意义颠倒，例如可以将应答状态定义如下0表示成功；1表示错误的TLV；2表示超时时间太短。
此外，在NTF_IE_REQ消息和NTF_IE_RSP消息中，各个栏位的大小可以改为4比特、6比特或者1字节等，超时时间也可以修改以6帧等为单位。
依照本发明，通过新增SS/MSS主动上报消息给BS的链路层途径，结合BS主动查询SS/MSS的MAC管理报文，形成比较完善的SS/MSS与BS的消息互通机制。
权利要求
1.一种WiMax通信系统，包括一用户终端和一基站，其中，用户终端通过MAC通告消息将其信息通知基站；所述基站响应该MAC通告消息将MAC应答消息发送给用户终端。
2.如权利要求1所述的通信系统，其中，所述MAC通告消息或MAC应答消息通过主要管理连接或者次要管理连接发送。
3.如权利要求1所述的通信系统，其中，所述MAC通告消息包括管理消息类型，会话标识，响应超时信息以及用户终端的相关信息。
4.如权利要求3所述的通信系统，其中，用户终端的相关信息包括错误列表TLV，该错误列表TLV包括故障ID，故障类型，以及故障严重级别。
5.如权利要求1所述的通信系统，其中，所述MAC应答消息包括管理消息类型，会话标识，应答状态，以及相关信息。
6.如权利要求5所述的通信系统，其中，MAC应答消息中的应答状态为成功，超时时间太短，错误的TLV，禁止通告中的任一种。
7.一种用于WiMax通信系统的通信方法，其包括步骤一.用户终端通过MAC通告消息将其信息通知基站；以及步骤二.所述基站响应该MAC通告消息将MAC应答消息发送给用户终端。
8.如权利要求7所述的通信方法，其中，在步骤一和步骤二中，通过主要管理连接或者次要管理连接发送所述MAC通告消息或MAC应答消息。
9.如权利要求7所述的通信方法，其中，所述MAC通告消息包括管理消息类型，会话标识，响应超时信息以及用户终端的相关信息。
10.如权利要求9所述的通信方法，其中，用户终端的相关信息包括错误列表TLV，该错误列表TLV包括故障ID，故障类型，以及故障严重级别。
11.如权利要求7所述的通信方法，其中，所述MAC应答消息包括管理消息类型，会话标识，应答状态，以及相关信息。
12.如权利要求11所述的通信方法，其中，MAC应答消息中的应答状态为成功，超时时间太短，错误的TLV，禁止通告中的任一种。
全文摘要
本发明涉及一种WiMax通信系统以及用于该系统的通信方法。该通信系统包括一用户终端和一基站，用户终端通过MAC通告消息将其信息通知基站；所述基站响应该MAC通告消息将MAC应答消息发送给用户终端。
文档编号H04L29/06GK1964276SQ20051011984
公开日2007年5月16日 申请日期2005年11月8日 优先权日2005年11月8日
发明者付艳, 邹兰 申请人:华为技术有限公司