[发明专利]具有认知功能的无线通信网络系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构新颖的无线通信网络，确切地说，涉及一种具有认知功能的无线通信网络系统，属于无线通信系统网络层的网络结构技术领域。

背景技术

当今迅猛增长的宽带无线业务需求对无线通信网络提出了更高要求，但是，由于无线通信网络中存在资源的静态管理问题，使得资源分布很不均衡，资源短缺和浪费的现象共存，且使用方式不能根据需求和环境的变化进行动态调整，从而造成网络使用方式僵化和资源利用效率低下。这些问题已经成为制约无线通信网络发展的主要瓶颈，而且日趋严重。为了解决这些问题，使网络从静态工作模式发展到动态自适应的工作模式，必须使网络具备对无线环境、网络环境、用户环境的高度认知能力，且在认知的基础上无线通信网络需要以一定的衡量准则进行自主的决策控制，并借助重构的手段达到适应变化的目的。可以看出，这些问题的解决离不开认知、自主决策控制以及重构这三个要素，而目前封闭、静态的无线通信网络体系结构不具备这些要素和相应的支持能力。

David D.Clark等人首先于因特网中提出了知识平台的概念。为了使网络可以根据自身的情况，自觉地而非人为地采取行动，David D.Clark等人为因特网提出了一个新的体系结构，即知识平台与数据平台、管理平台相分离，使网络成为一个三平台结构。

在无线通信网络方面，IEEE 802.22提出将感知平台独立于业务平台和控制平台，以更好地实现感知功能。并且，目前已经研制出相应的无线通信网络架构，下面分别说明之：

参见图1，先介绍传统的一种按照层间与平台之间相互独立的原则建立的WCDMA的无线接口协议通用结构组成。它在横向设有两层：无线网络层和传输网络层。所有无线接入相关问题只与无线网络层有关，传输层只是无线接入采用的标准化传输技术，而与无线接入的特定功能无关。协议结构的纵向设有三个垂直平台：控制平台，包含无线网络层的应用协议接口以及传输层用于传送应用协议消息的信令承载；业务平台，包含数据流接口和用于传输数据流的数据承载；传输网络控制平台，不包含任何无线网络控制平台的相关信息，但包含业务平台数据承载所需的ALCAP协议(即接入链路控制应用协议)，以及ALCAP所需的信令承载。该平台的引入使无线网控制平台的应用协议完全独立于业务平台数据承载技术。这种协议结构的网络具有很好的灵活性。

在IEEE的802系列协议的标准化进程中，802.22工作组所负责的“无线区域网WRAN(Wireless Regional Area Networks)”是应用认知无线电(Cognitive Radio)技术建立一套物理层/MAC层/空中接口标准，非注册无线设备可基于该标准在TV广播频段上检测并使用空闲频带。目前该协议还在草稿阶段，各个参与者在标准化进程中也在不断提出新的想法。最近，802.22协议参与者针对标准草案中的协议参考模型PRM(Protocol Reference Model)提出了“认知平台(Cognitive Plane)”的概念。

参见图2，具体介绍802.22提出的在802无线系列协议模型的基础上添加了认知平台所组成的认知网络结构组成(基站端)。

在基站端，认知平台CP中设有多个应用认知无线电的模块，主要有：位于认知平台MAC层的频谱管理器(SM)，位于认知平台物理层的频谱认知功能单元(SSF)和地理定位单元(GL)。这三个认知功能模块集合在认知平台内分层实现，并按照设定的层次关系，通过协议层间的服务接入点来实现SSF/GL与SM的信息交互，认知平台CP则只通过位于MAC层的SM模块与其他平台交互。用户端的认知平台与基站端基本一致，只是将基站端的频谱管理器(SM)换为频谱自动认知器(SA)，相应的服务接入点换为SA-SSF，SA-GL。

802.22协议参考模型的优点是：认知平台独立于其他两个平台，功能划分上更加灵活；保持了原有两个平台的无需变动，具有很好的协议结构继承性；使得SM可以直接与SSF和GL单元交互，减小了认知功能的开销。

但是，这种802.22中的认知平台的本质只是对已有协议模型的改进，相当于一种认知功能的实现方式，不具有与业务平台或管理控制平台同等重要的位置。另外，该认知平台的组成结构还比较简单，主要是认知功能单元的统一集成和分层实现。

因此，但是当今是多种网络并存的时代，如何在现有网络中和未来的网络中加入认知平台而使网络具备认知功能，就成为业内科技人员关注的技术焦点。

发明内容