способ передачи обслуживания абонентских станций в беспроводной сети по стандарту ieee 802.16

Формула изобретения

1. Способ передачи обслуживания абонентских станций в беспроводной сети по стандарту IEEE 802.16, при котором беспроводная сеть включает К секторов, где К больше или равно двум, и, по меньшей мере, одну абонентскую станцию, каждый сектор и каждая абонентская станция имеют ограничения на максимальную мощность передачи, в беспроводной сети используют временной дуплекс, множественный доступ с частотно-временным разделением и структуру кадра с частотным разнесением, кадр включает кадр прямого канала и кадр обратного канала, причем граница между кадрами прямого и обратного каналов адаптивно меняется от кадра к кадру, каждая абонентская станция имеет один или несколько сервисных потоков в прямом канале, или один, или несколько сервисных потоков в обратном канале, или один, или несколько сервисных потоков в прямом канале и один или несколько сервисных потоков в обратном канале, каждому сервисному потоку задан набор требований по качеству сервиса, при передаче каждому сервисному потоку назначают вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи, при этом виды кодирования и модуляции пронумерованы в порядке возрастания скорости передачи, начиная с единицы и заканчивая номером Q, заключающийся в том, что выбирают периодически, раз в интервал времени Т, новый набор обслуживающих секторов для всех абонентских станций беспроводной сети таким образом, что выбирают для каждой абонентской станции набор разрешенных секторов, в которых удовлетворяются требования по качеству сервиса для всех сервисных потоков этой абонентской станции, формируют начальный набор обслуживающих секторов, включая в него для каждой абонентской станции сектор с наименьшим среди ее разрешенных секторов значением нагрузки этой абонентской станции на сектор, выбирают в (K-1) этапов новый набор обслуживающих секторов так, чтобы минимизировать максимальную нагрузку на сектор в каждом подмножестве множества всех секторов беспроводной сети, при условии, что новый обслуживающий сектор для каждой абонентской станции выбирается из ее набора разрешенных секторов, при этом: на первом этапе выбирают первый промежуточный набор обслуживающих секторов, используя начальный набор обслуживающих секторов, так, чтобы минимизировать максимальную нагрузку на сектор в множестве из всех K секторов, если K>2, то включают сектор с максимальным значением нагрузки на сектор в новый набор обслуживающих секторов в качестве обслуживающего сектора для всех абонентских станций, которые он обслуживает, исключают из дальнейшего рассмотрения этот сектор и все абонентские станции, которые он обслуживает, иначе включают каждый из двух секторов выбранного промежуточного набора в новый набор обслуживающих секторов в качестве обслуживающих секторов для всех абонентских станций, которые они обслуживают, если K>3, то на промежуточном k-ом этапе, где k изменяется от двух до (K-2), выбирают k-й промежуточный набор обслуживающих секторов, используя (k-1)-u промежуточный набор обслуживающих секторов, так, чтобы минимизировать максимальную нагрузку на сектор в множестве из (K-k+1) секторов, включающем все сектора, кроме исключенных на предыдущих с первого по (k-1)-й этапах, включают сектор с максимальным значением нагрузки на сектор в новый набор обслуживающих секторов в качестве обслуживающего сектора для всех абонентских станций, которые он обслуживает, исключают из дальнейшего рассмотрения этот сектор и все абонентские станции, которые он обслуживает, если K>2, то на последнем (K-1)-м этапе выбирают (K-1)-й промежуточный набор обслуживающих секторов, используя (K-2)-й промежуточный набор обслуживающих секторов, так, чтобы минимизировать максимальную нагрузку на сектор в множестве из двух секторов, включающем все сектора, кроме исключенных на предыдущих с первого по (K-2)-й этапах, включают каждый из двух секторов выбранного промежуточного набора в новый набор обслуживающих секторов в качестве обслуживающих секторов для всех абонентских станций, которые они обслуживают, передают обслуживание абонентской станции из текущего обслуживающего сектора в новый обслуживающий сектор для каждой абонентской станции, для которой новый обслуживающий сектор не совпадает с текущим обслуживающим сектором.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что интервал времени Т выбирают, используя скорость изменения условий, влияющих на значение максимальной нагрузки на сектор в секторах беспроводной сети, накладные расходы, необходимые при минимизации максимальной нагрузки на сектор в секторах беспроводной сети и при передаче обслуживания абонентских станций в беспроводной сети.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что набор разрешенных секторов абонентской станции выбирают таким образом, что определяют для каждого сектора значение нагрузки этой абонентской станции на сектор, включают в набор разрешенных секторов все сектора, для которых значение нагрузки этой абонентской станции на сектор меньше или равно единице.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый промежуточный набор обслуживающих секторов выбирают таким образом, что включают в первый промежуточный набор обслуживающих секторов все сектора из начального набора обслуживающих секторов, определяют для каждого сектора первого промежуточного набора значение нагрузки на сектор, выбирают из первого промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор, выбирают очередную абонентскую станцию этого сектора с максимальным значением нагрузки абонентской станции на этот сектор, выбирают для этой абонентской станции из ее набора разрешенных секторов очередной сектор с минимальным значением нагрузки этой абонентской станции на сектор, не совпадающий с ее текущим обслуживающим сектором, определяют значения нагрузки на сектор для выбранного для этой абонентской станции сектора и для ее текущего обслуживающего сектора при условии ее обслуживания в выбранном для этой абонентской станции секторе, если каждое из этих двух значений меньше значения нагрузки на сектор для текущего обслуживающего сектора этой абонентской станции, при условии ее обслуживания в нем, то включают выбранный для этой абонентской станции сектор в первый промежуточный набор в качестве ее обслуживающего сектора, выбирают из первого промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что k-й промежуточный набор обслуживающих секторов выбирают таким образом, что включают в k-й промежуточный набор обслуживающих секторов все сектора из (k-1)-го промежуточного набора обслуживающих секторов, определяют для каждого сектора k-го промежуточного набора значение нагрузки на сектор, выбирают из k-го промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор, выбирают очередную абонентскую станцию этого сектора с максимальным значением нагрузки абонентской станции на этот сектор, выбирают для этой абонентской станции из ее набора разрешенных секторов очередной сектор с минимальным значением нагрузки этой абонентской станции на сектор, входящий в k-й промежуточный набор обслуживающих секторов и не совпадающий с ее текущим обслуживающим сектором, определяют значения нагрузки на сектор для выбранного для этой абонентской станции сектора и для ее текущего обслуживающего сектора при условии ее обслуживания в выбранном для этой абонентской станции секторе, если каждое из этих двух значений меньше значения нагрузки на сектор для текущего обслуживающего сектора этой абонентской станции при условии ее обслуживания в нем, то включают выбранный для этой абонентской станции сектор в k-й промежуточный набор в качестве ее обслуживающего сектора, выбирают из k-го промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что (K-1)-й промежуточный набор обслуживающих секторов выбирают таким образом, что включают в (K-1)-й промежуточный набор обслуживающих секторов все сектора из (K-2)-го промежуточного набора обслуживающих секторов, определяют для каждого сектора (K-1)-го промежуточного набора значение нагрузки на сектор, выбирают из (K-1)-го промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор, выбирают очередную абонентскую станцию этого сектора с максимальным значением нагрузки абонентской станции на этот сектор, выбирают для этой абонентской станции из ее набора разрешенных секторов очередной сектор с минимальным значением нагрузки этой абонентской станции на сектор, входящий в (K-1)-й промежуточный набор обслуживающих секторов и не совпадающий с ее текущим обслуживающим сектором, определяют значения нагрузки на сектор для выбранного для этой абонентской станции сектора и для ее текущего обслуживающего сектора, при условии ее обслуживания в выбранном для этой абонентской станции секторе, если каждое из этих двух значений меньше значения нагрузки на сектор для текущего обслуживающего сектора этой абонентской станции при условии ее обслуживания в нем, то включают выбранный для этой абонентской станции сектор в (K-1)-й промежуточный набор в качестве ее обслуживающего сектора, выбирают из (K-1)-го промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что значение нагрузки абонентской станции на сектор определяют как значение нагрузки на сектор, создаваемой при обслуживании в этом секторе только этой абонентской станции.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что значение нагрузки на сектор определяют таким образом, что определяют значение нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов, определяют значение нагрузки в обратном канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов, определяют положение границы между кадрами прямого и обратного каналов, при котором достигается минимальное значение нагрузки на сектор, используя значение нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов, значение нагрузки в обратном канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов, длительность кадра, используя положение границы между кадрами прямого и обратного каналов, при котором достигается минимальное значение нагрузки на сектор, значение нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов, значение нагрузки в обратном канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов, длительность кадра, определяют значение нагрузки на сектор.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что значение нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов определяют таким образом, что определяют для каждой абонентской станции этого сектора значение минимальной доли ресурса кадра прямого канала, потребляемой только этой абонентской станцией, таким образом, что выбирают очередной сервисный поток прямого канала этой абонентской станции с максимальным средним размером блоков данных сервисного потока, передаваемых в каждом кадре, выбирают для этого сервисного потока вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи таким образом, чтобы минимизировать долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую этим сервисным потоком совместно со всеми сервисными потоками прямого канала этой абонентской станции, для которых вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи уже выбраны, при этом выбирают в качестве значения мощности передачи минимальное значение мощности передачи этого сервисного потока, при котором выполняется его набор требований по качеству сервиса, определяют долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую этим сервисным потоком совместно со всеми сервисными потоками прямого канала этой абонентской станции, для которых вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи уже выбраны, используя долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую совместно всеми сервисными потоками прямого канала этой абонентской станции, для которых вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи уже выбраны, средний размер блоков данных сервисного потока, передаваемых в каждом кадре, вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи, выбранные для этого сервисного потока, среднее положение границы между кадрами прямого и обратного каналов, число частотных подканалов в кадре прямого канала, максимальное значение мощности передачи этого сектора, принимают в качестве значения минимальной доли ресурса кадра прямого канала, потребляемой только этой абонентской станцией, долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую совместно всеми сервисными потоками прямого канала этой абонентской станции, определяют значение нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов таким образом, что выбирают очередную абонентскую станцию этого сектора с минимальным значением минимальной доли ресурса кадра прямого канала, потребляемой только этой абонентской станцией, выбирают очередной сервисный поток прямого канала этой абонентской станции с максимальным средним размером блоков данных сервисного потока, передаваемых в каждом кадре, выбирают для этого сервисного потока вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи таким образом, чтобы минимизировать долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую этим сервисным потоком совместно со всеми сервисными потоками прямого канала всех абонентских станций этого сектора, для которых вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи уже выбраны, при этом выбирают в качестве значения мощности передачи минимальное значение мощности передачи этого сервисного потока, при котором выполняется его набор требований по качеству сервиса, определяют долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую этим сервисным потоком совместно со всеми сервисными потоками прямого канала всех абонентских станций этого сектора, для которых вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи уже выбраны, используя долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую совместно всеми сервисными потоками прямого канала всех абонентских станций этого сектора, для которых вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи уже выбраны, средний размер блоков данных сервисного потока, передаваемых в каждом кадре, вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи, выбранные для этого сервисного потока, среднее положение границы между кадрами прямого и обратного каналов, число частотных подканалов в кадре прямого канала, максимальное значение мощности передачи этого сектора, принимают в качестве значения нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую совместно всеми сервисными потоками прямого канала всех абонентских станций этого сектора.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что значение нагрузки в обратном канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов определяют таким образом, что выбирают для всех сервисных потоков обратного канала этого сектора вид кодирования и модуляции под номером Q, выбирают для каждого сервисного потока обратного канала этого сектора в качестве значения мощности передачи минимальное значение мощности передачи, при котором выполняется набор требований по качеству сервиса этого сервисного потока, определяют для каждой абонентской станции этого сектора значение минимальной доли ресурса кадра обратного канала, потребляемой только этой абонентской станцией, таким образом, что определяют для каждого сервисного потока обратного канала этой абонентской станции значение средней доли от максимальной мощности этой абонентской станции, потребляемой этим сервисным потоком, используя средний размер блоков данных этого сервисного потока, передаваемых в каждом кадре, вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи, выбранные для этого сервисного потока, среднее положение границы между кадрами прямого и обратного каналов, максимальное значение мощности передачи этой абонентской станции, если сумма значений средней доли от максимальной мощности этой абонентской станции, потребляемой каждым сервисным потоком обратного канала этой абонентской станции, превышает единицу, то, если остался хотя бы один сервисный поток обратного канала этой абонентской станции, для которого выбранный номер вида кодирования и модуляции больше единицы, то выбирают сервисный поток обратного канала этой абонентской станции с максимальной средней долей от максимальной мощности этой абонентской станции, потребляемой сервисным потоком, для которого выбранный номер вида кодирования и модуляции больше единицы, уменьшают на единицу номер вида кодирования и модуляции, выбранный для этого сервисного потока, определяют для каждого сервисного потока обратного канала этой абонентской станции значение средней доли от максимальной мощности этой абонентской станции, потребляемой этим сервисным потоком, определяют значение минимальной доли ресурса кадра обратного канала, потребляемой только этой абонентской станцией, используя средний размер блоков данных сервисного потока, передаваемых в каждом кадре, для каждого сервисного потока обратного канала этой абонентской станции, вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи, выбранные для каждого сервисного потока обратного канала этой абонентской станции, среднее положение границы между кадрами прямого и обратного каналов, число частотных подканалов в кадре обратного канала, принимают в качестве значения нагрузки в обратном канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов сумму значений минимальной доли ресурса кадра обратного канала, потребляемой каждой абонентской станцией этого сектора.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что минимальное значение мощности передачи для сервисного потока прямого канала определяют таким образом, что раз в 1 кадров, где 1 больше либо равно единице, для абонентской станции, к которой относится этот сервисный поток, измеряют условия приема в прямом канале, передают измеренные условия приема с абонентской станции на обслуживающий сектор, используя переданные измеренные условия приема и соответствующие им значения мощности передачи, прогнозируют условия приема в текущем кадре прямого канала, используя прогноз условий приема, набор требований по качеству сервиса этого сервисного потока, вид кодирования и модуляции, назначенный этому сервисному потоку, средний размер блоков данных этого сервисного потока, передаваемых в каждом кадре, определяют минимальное значение мощности передачи этого сервисного потока, при котором выполняется его набор требований по качеству сервиса.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что минимальное значение мощности передачи для сервисного потока обратного канала определяют таким образом, что раз в 2 кадров, где 2 больше либо равно единице, для абонентской станции, к которой относится этот сервисный поток, измеряют условия приема в обратном канале, используя измеренные условия приема и соответствующие им значения мощности передачи, прогнозируют условия приема в текущем кадре обратного канала, используя прогноз условий приема, набор требований по качеству сервиса этого сервисного потока, вид кодирования и модуляции, назначенный этому сервисному потоку, средний размер блоков данных этого сервисного потока, передаваемых в каждом кадре, определяют минимальное значение мощности передачи этого сервисного потока, при котором выполняется его набор требований по качеству сервиса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способу передачи обслуживания абонентских станций в беспроводной сети по стандарту IEEE 802.16. Оно может быть использовано, например, в беспроводных сетях по стандарту IEEE 802.16.

В структуре глобальной системы высокоскоростной беспроводной связи, значительную роль играют системы фиксированного и мобильного высокоскоростного беспроводного доступа. К ним можно отнести беспроводные сети по стандарту IEEE 802.16.

Стандарт IEEE 802.16, опубликованный в IEEE Standard 802.16-2004, IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks - Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, October 1, 2004 [1] и в IEEE Standard 802.16e-2005, Amendment to IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks - Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems - Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands, February, 2006 [2], описывает требования к физическому уровню и уровню управления доступом к среде (MAC - media access control) для систем фиксированного и мобильного высокоскоростного беспроводного доступа. Стандарт включает большинство ключевых современных технологий, таких как механизмы передачи обслуживания абонентских станций между секторами беспроводной сети (НО - handover), поддержка качества сервиса (QoS - quality of service), адаптивное кодирование и модуляция, регулировка мощности, технология передачи данных на ортогональных по частоте поднесущих (OFDM - orthogonal frequency division multiplexing), a также множественный доступ с частотно-временным разделением (OFDMA - orthogonal frequency division multiple access). Это дает широкие возможности для оптимизации беспроводных сетей передачи данных IEEE 802.16.

Технология OFDM дала развитие множественному доступу OFDMA, который является очень хорошим решением для передачи мультимедийных данных, обеспечивая при этом требования QoS. Множественный доступ OFDMA предоставляет удобную возможность адаптивно выделять частотно-временной ресурс, назначать мощность передачи и схемы кодирования и модуляции сервисным потокам с разными требованиями QoS. При выделении частотно-временного ресурса в множественном доступе OFDMA возможно два подхода: частотное разнесение и многопользовательское разнесение. Оба направлены на борьбу с частотно-селективным федингом.

При частотном разнесении все поднесущие одного пользователя псевдослучайно разносятся по всему спектру OFDM сигнала. Эта операция называется перемежением в частотной области. При наличии частотно-селективного фединга есть вероятность, что соседние поднесущие попадут в область существенных замираний. После частотного перемежения вероятность того, что все поднесущие одного пользователя, псевдослучайно разнесенные по всему спектру сигнала, попадут в область замираний, значительно уменьшается, что повышает помехоустойчивость передачи.

При использовании частотного разнесения условия приема для конкретной пользовательской станции характеризуются средними по всему спектру сигнала условиями.

При оптимизации современных беспроводных сетей обязательно использование адаптивной передачи. Примерами адаптивной передачи являются регулировка мощности (см. J. Zander, "Performance of optimum transmitter power control in cellular radio systems," IEEE Trans. Veh. Technol, vol.41, pp.57-62, Feb. 1992 [3]) и совместное назначение мощности и скорости передачи (см. S.Т. Chung and A.J. Goldsmith, "Degrees of freedom in adaptive modulation: a unified view," IEEE Trans. Commun., vol.49, pp.1561-1571, Sep. 2001 [4]).

В беспроводных сетях важной задачей является передача обслуживания абонентских станций между секторами беспроводной сети (см. G.P. Pollini, "Trends in Handover Design", IEEE Communications Magazine, Mar. 1996 [5]). Эффективное решение этой задачи в большинстве случаев требует учета целого ряда факторов, таких как уровень сигнала для различных секторов беспроводной сети, распределение нагрузки между секторами беспроводной сети, требования по качеству обслуживания абонентских станций (см. Nishith D. Tripathi, Jeffrey H. Reed and F. VanLandingham, "Handoff in Cellular Systems," IEEE Personal Communications, Dec. 1998 [6]).

Однако традиционными подходами к решению задачи передачи обслуживания абонентских станций между секторами беспроводной сети, в силу своей простоты, являются подходы, описанные в Qing-An Zeng and Dharma P. Agrawal, "Handoff in Wireless Mobile Networks," Handbook of Wireless Networks and Mobile Computing, Edited by Ivan Stojmenovic, Wiley, 2002, pp.2-3 [7]. Они заключаются в следующем:

для обслуживания абонентской станции периодически выбирается новый сектор, если уровень его сигнала на абонентской станции выше уровня сигнала текущего сектора,

для обслуживания абонентской станции периодически выбирается новый сектор, если уровень его сигнала на абонентской станции выше уровня сигнала текущего сектора, а уровень сигнала текущего сектора меньше заданного порога,

для обслуживания абонентской станции периодически выбирается новый сектор, если уровень его сигнала на абонентской станции выше уровня сигнала текущего сектора на заданную величину,

для обслуживания абонентской станции периодически выбирается новый сектор, если уровень его сигнала на абонентской станции выше уровня сигнала текущего сектора на заданную величину, а уровень сигнала текущего сектора меньше заданного порога.

Наиболее близким по технической сущности решением к заявляемому способу является способ передачи обслуживания абонентской станции между беспроводной сетью передачи данных по стандарту IEEE 802.11b и беспроводной сетью передачи данных по стандарту GPRS, описанный в Ye Min-hua, Liu Yu, Zhang Hui-min, The Mobile IP Handoff Between Hybrid Networks, PIMRC 2002 [8].

Способ-прототип [8] состоит в том, что:

используют как минимум одну точку доступа по стандарту IEEE 802.11b, как минимум одну базовую станцию по стандарту GPRS и как минимум одну мобильную станцию, имеющую возможность работать как в сети по стандарту IEEE 802.11b, так и в сети по стандарту GPRS, при обслуживании мобильной станции беспроводную сеть передачи данных по стандарту IEEE 802.11b определяют как приоритетную сеть, а беспроводную сеть передачи данных по стандарту GPRS определяют как неприоритетную сеть,

зона обслуживания приоритетной сети, образованная как минимум одной точкой доступа, находится внутри зоны обслуживания неприоритетной сети, образованной как минимум одной базовой станцией,

у мобильной станции установлено как минимум одно соединение в прямом или в обратном канале,

задан порог входа и задержка входа в приоритетную сеть,

задан порог выхода и задержка выхода из приоритетной сети,

заключается в следующем:

периодически осуществляют оценку уровня сигнала точки доступа на мобильной станции,

если мобильная станция обслуживается точкой доступа и текущие оценки уровня сигнала точки доступа ниже порога выхода в течение временного интервала, равного задержке выхода, то передают обслуживание мобильной станции из приоритетной сети в неприоритетную сеть,

если мобильная станция обслуживается базовой станцией и текущие оценки уровня сигнала точки доступа выше порога входа в течение временного интервала, равного задержке входа, то передают обслуживание мобильной станции из неприоритетной сети в приоритетную сеть.

Способ-прототип [8] обладает двумя существенными недостатками.

Он не обеспечивает выполнения требований по качеству обслуживания при передаче обслуживания мобильной станции между беспроводной сетью передачи данных по стандарту IEEE 802.11b и беспроводной сетью передачи данных по стандарту GPRS. Качество обслуживания мобильной станции в сети по стандарту IEEE 802.11b определяется отношением сигнал-шум на приемной стороне и текущей нагрузкой на сеть. В способе-прототипе эти факторы не учтены.

Способ-прототип [8] не учитывает значения нагрузки на сеть. В случае существенной асимметрии нагрузки на сектора беспроводной сети эффективная передача обслуживания абонентских станций между секторами беспроводной сети приведет к существенному увеличению максимальной пропускной способности. Задача, на решение которой направлен заявляемый способ, состоит в том, чтобы обеспечить повышение эффективности беспроводной сети по стандарту IEEE 802.16 при передаче обслуживания абонентских станций между секторами беспроводной сети, не отклоняясь от требований по качеству обслуживания для всех сервисных потоков всех абонентских станций беспроводной сети.

Решение поставленной задачи достигается заявляемым способом передачи обслуживания абонентских станций в беспроводной сети по стандарту IEEE 802.16, при котором беспроводная сеть включает К секторов, где К больше или равно двум, и, по меньшей мере, одну абонентскую станцию, каждый сектор и каждая абонентская станция имеют ограничения на максимальную мощность передачи, в беспроводной сети используют временной дуплекс, множественный доступ с частотно-временным разделением и структуру кадра с частотным разнесением, кадр включает кадр прямого канала и кадр обратного канала, причем граница между кадрами прямого и обратного каналов адаптивно меняется от кадра к кадру, каждая абонентская станция имеет один или несколько сервисных потоков в прямом канале, или один или несколько сервисных потоков в обратном канале, или один или несколько сервисных потоков в прямом канале и один или несколько сервисных потоков в обратном канале, каждому сервисному потоку задан набор требований по качеству сервиса, при передаче каждому сервисному потоку назначают вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи, при этом виды кодирования и модуляции пронумерованы в порядке возрастания скорости передачи начиная с единицы и заканчивая номером Q, заключающемся в том, что выбирают периодически, раз в интервал времени Т, новый набор обслуживающих секторов для всех абонентских станций беспроводной сети таким образом, что выбирают для каждой абонентской станции набор разрешенных секторов, в которых удовлетворяются требования по качеству сервиса для всех сервисных потоков этой абонентской станции, формируют начальный набор обслуживающих секторов, включая в него для каждой абонентской станции сектор с наименьшим среди ее разрешенных секторов значением нагрузки этой абонентской станции на сектор, выбирают в (K-1) этапов новый набор обслуживающих секторов так, чтобы минимизировать максимальную нагрузку на сектор в каждом подмножестве множества всех секторов беспроводной сети, при условии, что новый обслуживающий сектор для каждой абонентской станции выбирается из ее набора разрешенных секторов, при этом: на первом этапе выбирают первый промежуточный набор обслуживающих секторов, используя начальный набор обслуживающих секторов, так чтобы минимизировать максимальную нагрузку на сектор в множестве из всех K секторов, если K>2, то включают сектор с максимальным значением нагрузки на сектор в новый набор обслуживающих секторов в качестве обслуживающего сектора для всех абонентских станций, которые он обслуживает, исключают из дальнейшего рассмотрения этот сектор и все абонентские станции, которые он обслуживает, иначе включают каждый из двух секторов выбранного промежуточного набора в новый набор обслуживающих секторов в качестве обслуживающих секторов для всех абонентских станций, которые они обслуживают, если K>3, то на промежуточном k-м этапе, где k изменяется от двух до (K-2), выбирают k-й промежуточный набор обслуживающих секторов, используя (k-1)-й промежуточный набор обслуживающих секторов, так, чтобы минимизировать максимальную нагрузку на сектор в множестве из (K-k+1) секторов, включающем все сектора, кроме исключенных на предыдущих с первого по (k-1)-й этапах, включают сектор с максимальным значением нагрузки на сектор в новый набор обслуживающих секторов в качестве обслуживающего сектора для всех абонентских станций, которые он обслуживает, исключают из дальнейшего рассмотрения этот сектор и все абонентские станции, которые он обслуживает, если K>2, то на последнем (K-1)-м этапе выбирают (K-1)-й промежуточный набор обслуживающих секторов, используя (K-2)-й промежуточный набор обслуживающих секторов, так, чтобы минимизировать максимальную нагрузку на сектор в множестве из двух секторов, включающем все сектора, кроме исключенных на предыдущих с первого по (K-2)-й этапах, включают каждый из двух секторов выбранного промежуточного набора в новый набор обслуживающих секторов в качестве обслуживающих секторов для всех абонентских станций, которые они обслуживают, передают обслуживание абонентской станции из текущего обслуживающего сектора в новый обслуживающий сектор для каждой абонентской станции для которой новый обслуживающий сектор не совпадает с текущим обслуживающим сектором.

При этом интервал времени Т выбирают, используя скорость изменения условий, влияющих на значение максимальной нагрузки на сектор в секторах беспроводной сети, накладные расходы, необходимые при минимизации максимальной нагрузки на сектор в секторах беспроводной сети и при передаче обслуживания абонентских станций в беспроводной сети.

Набор разрешенных секторов абонентской станции выбирают таким образом, что определяют для каждого сектора значение нагрузки этой абонентской станции на сектор, включают в набор разрешенных секторов все сектора, для которых значение нагрузки этой абонентской станции на сектор меньше или равно единице.

Первый промежуточный набор обслуживающих секторов выбирают таким образом, что включают в первый промежуточный набор обслуживающих секторов все сектора из начального набора обслуживающих секторов, определяют для каждого сектора первого промежуточного набора значение нагрузки на сектор, выбирают из первого промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор, выбирают очередную абонентскую станцию этого сектора с максимальным значением нагрузки абонентской станции на этот сектор, выбирают для этой абонентской станции из ее набора разрешенных секторов очередной сектор с минимальным значением нагрузки этой абонентской станции на сектор, не совпадающий с ее текущим обслуживающим сектором, определяют значения нагрузки на сектор для выбранного для этой абонентской станции сектора и для ее текущего обслуживающего сектора при условии ее обслуживания в выбранном для этой абонентской станции секторе, если каждое из этих двух значений меньше значения нагрузки на сектор для текущего обслуживающего сектора этой абонентской станции при условии ее обслуживания в нем, то включают выбранный для этой абонентской станции сектор в первый промежуточный набор в качестве ее обслуживающего сектора, выбирают из первого промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор.

k-й промежуточный набор обслуживающих секторов выбирают таким образом, что включают в k-й промежуточный набор обслуживающих секторов все сектора из (k-1)-го промежуточного набора обслуживающих секторов, определяют для каждого сектора k-го промежуточного набора значение нагрузки на сектор, выбирают из k-го промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор, выбирают очередную абонентскую станцию этого сектора с максимальным значением нагрузки абонентской станции на этот сектор, выбирают для этой абонентской станции из ее набора разрешенных секторов очередной сектор с минимальным значением нагрузки этой абонентской станции на сектор, входящий в k-й промежуточный набор обслуживающих секторов и не совпадающий с ее текущим обслуживающим сектором, определяют значения нагрузки на сектор для выбранного для этой абонентской станции сектора и для ее текущего обслуживающего сектора при условии ее обслуживания в выбранном для этой абонентской станции секторе, если каждое из этих двух значений меньше значения нагрузки на сектор для текущего обслуживающего сектора этой абонентской станции при условии ее обслуживания в нем, то включают выбранный для этой абонентской станции сектор в k-й промежуточный набор в качестве ее обслуживающего сектора, выбирают из k-го промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор.

(K-1)-й промежуточный набор обслуживающих секторов выбирают таким образом, что включают в (K-1)-й промежуточный набор обслуживающих секторов все сектора из (K-2)-го промежуточного набора обслуживающих секторов, определяют для каждого сектора (K-1)-го промежуточного набора значение нагрузки на сектор, выбирают из (K-1)-го промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор, выбирают очередную абонентскую станцию этого сектора с максимальным значением нагрузки абонентской станции на этот сектор, выбирают для этой абонентской станции из ее набора разрешенных секторов очередной сектор с минимальным значением нагрузки этой абонентской станции на сектор, входящий в (K-1)-й промежуточный набор обслуживающих секторов и не совпадающий с ее текущим обслуживающим сектором, определяют значения нагрузки на сектор для выбранного для этой абонентской станции сектора и для ее текущего обслуживающего сектора при условии ее обслуживания в выбранном для этой абонентской станции секторе, если каждое из этих двух значений меньше значения нагрузки на сектор для текущего обслуживающего сектора этой абонентской станции при условии ее обслуживания в нем, то включают выбранный для этой абонентской станции сектор в (K-1)-й промежуточный набор в качестве ее обслуживающего сектора, выбирают из (K-1)-го промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор.

Значение нагрузки абонентской станции на сектор определяют как значение нагрузки на сектор, создаваемой при обслуживании в этом секторе только этой абонентской станции.

Значение нагрузки на сектор определяют следующим образом:

- определяют значение нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов,

- определяют значение нагрузки в обратном канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов,

- определяют положение границы между кадрами прямого и обратного каналов, при котором достигается минимальное значение нагрузки на сектор, используя значение нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов, значение нагрузки в обратном канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов, длительность кадра, используя положение границы между кадрами прямого и обратного каналов, при котором достигается минимальное значение нагрузки на сектор, значение нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов, значение нагрузки в обратном канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов, длительность кадра,

- определяют значение нагрузки на сектор.

Значение нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов определяют следующим образом:

- определяют для каждой абонентской станции этого сектора значение минимальной доли ресурса кадра прямого канала, потребляемой только этой абонентской станцией, таким образом, что выбирают очередной сервисный поток прямого канала этой абонентской станции с максимальным средним размером блоков данных сервисного потока, передаваемых в каждом кадре, выбирают для этого сервисного потока вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи таким образом, чтобы минимизировать долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую этим сервисным потоком совместно со всеми сервисными потоками прямого канала этой абонентской станции, для которых вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи уже выбраны, при этом: выбирают в качестве значения мощности передачи минимальное значение мощности передачи этого сервисного потока, при котором выполняется его набор требований по качеству сервиса,

- определяют долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую этим сервисным потоком совместно со всеми сервисными потоками прямого канала этой абонентской станции, для которых вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи уже выбраны, используя долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую совместно всеми сервисными потоками прямого канала этой абонентской станции, для которых вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи уже выбраны, средний размер блоков данных сервисного потока, передаваемых в каждом кадре, вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи, выбранные для этого сервисного потока, среднее положение границы между кадрами прямого и обратного каналов, число частотных подканалов в кадре прямого канала, максимальное значение мощности передачи этого сектора, принимают в качестве значения минимальной доли ресурса кадра прямого канала, потребляемой только этой абонентской станцией, долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую совместно всеми сервисными потоками прямого канала этой абонентской станции,

- определяют значение нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов таким образом, что выбирают очередную абонентскую станцию этого сектора с минимальным значением минимальной доли ресурса кадра прямого канала, потребляемой только этой абонентской станцией, выбирают очередной сервисный поток прямого канала этой абонентской станции с максимальным средним размером блоков данных сервисного потока, передаваемых в каждом кадре, выбирают для этого сервисного потока вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи таким образом, чтобы минимизировать долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую этим сервисным потоком совместно со всеми сервисными потоками прямого канала всех абонентских станций этого сектора, для которых вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи уже выбраны, при этом: выбирают в качестве значения мощности передачи минимальное значение мощности передачи этого сервисного потока, при котором выполняется его набор требований по качеству сервиса, определяют долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую этим сервисным потоком совместно со всеми сервисными потоками прямого канала всех абонентских станций этого сектора, для которых вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи уже выбраны, используя долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую совместно всеми сервисными потоками прямого канала всех абонентских станций этого сектора, для которых вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи уже выбраны, средний размер блоков данных сервисного потока, передаваемых в каждом кадре, вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи, выбранные для этого сервисного потока, среднее положение границы между кадрами прямого и обратного каналов, число частотных подканалов в кадре прямого канала, максимальное значение мощности передачи этого сектора, принимают в качестве значения нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую совместно всеми сервисными потоками прямого канала всех абонентских станций этого сектора.

Значение нагрузки в обратном канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов определяют таким образом:

- выбирают для всех сервисных потоков обратного канала этого сектора вид кодирования и модуляции под номером Q,

- выбирают для каждого сервисного потока обратного канала этого сектора в качестве значения мощности передачи минимальное значение мощности передачи, при котором выполняется набор требований по качеству сервиса этого сервисного потока,

- определяют для каждой абонентской станции этого сектора значение минимальной доли ресурса кадра обратного канала, потребляемой только этой абонентской станцией, таким образом, что определяют для каждого сервисного потока обратного канала этой абонентской станции значение средней доли от максимальной мощности этой абонентской станции, потребляемой этим сервисным потоком, используя средний размер блоков данных этого сервисного потока, передаваемых в каждом кадре, вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи, выбранные для этого сервисного потока, среднее положение границы между кадрами прямого и обратного каналов, максимальное значение мощности передачи этой абонентской станции, если сумма значений средней доли от максимальной мощности этой абонентской станции, потребляемой каждым сервисным потоком обратного канала этой абонентской станции, превышает единицу, то если остался хотя бы один сервисный поток обратного канала этой абонентской станции, для которого выбранный номер вида кодирования и модуляции больше единицы, то выбирают сервисный поток обратного канала этой абонентской станции с максимальной средней долей от максимальной мощности этой абонентской станции, потребляемой сервисным потоком, для которого выбранный номер вида кодирования и модуляции больше единицы, уменьшают на единицу номер вида кодирования и модуляции, выбранный для этого сервисного потока,

- определяют для каждого сервисного потока обратного канала этой абонентской станции значение средней доли от максимальной мощности этой абонентской станции, потребляемой этим сервисным потоком,

- определяют значение минимальной доли ресурса кадра обратного канала, потребляемой только этой абонентской станцией, используя средний размер блоков данных сервисного потока, передаваемых в каждом кадре, для каждого сервисного потока обратного канала этой абонентской станции, вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи, выбранные для каждого сервисного потока обратного канала этой абонентской станции, среднее положение границы между кадрами прямого и обратного каналов, число частотных подканалов в кадре обратного канала,

- принимают в качестве значения нагрузки в обратном канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов сумму значений минимальной доли ресурса кадра обратного канала, потребляемой каждой абонентской станцией этого сектора.

Минимальное значение мощности передачи для сервисного потока прямого канала определяют таким образом, что раз в 1 кадров, где 1 больше либо равно единице, для абонентской станции, к которой относится этот сервисный поток, измеряют условия приема в прямом канале, передают измеренные условия приема с абонентской станции на обслуживающий сектор, используя переданные измеренные условия приема и соответствующие им значения мощности передачи, прогнозируют условия приема в текущем кадре прямого канала, используя прогноз условий приема, набор требований по качеству сервиса этого сервисного потока, вид кодирования и модуляции, назначенный этому сервисному потоку, средний размер блоков данных этого сервисного потока, передаваемых в каждом кадре, определяют минимальное значение мощности передачи этого сервисного потока, при котором выполняется его набор требований по качеству сервиса.

Минимальное значение мощности передачи для сервисного потока обратного канала определяют таким образом, что раз в 2 кадров, где 2 больше либо равно единице, для абонентской станции, к которой относится этот сервисный поток, измеряют условия приема в обратном канале, используя измеренные условия приема и соответствующие им значения мощности передачи, прогнозируют условия приема в текущем кадре обратного канала, используя прогноз условий приема, набор требований по качеству сервиса этого сервисного потока, вид кодирования и модуляции, назначенный этому сервисному потоку, средний размер блоков данных этого сервисного потока, передаваемых в каждом кадре, определяют минимальное значение мощности передачи этого сервисного потока, при котором выполняется его набор требований по качеству сервиса.

Заявляемый способ передачи обслуживания абонентских станций в беспроводной сети по стандарту IEEE 802.16 имеет отличия от известных технических решений, которые в совокупности позволяют обеспечить повышение эффективности беспроводной сети по стандарту IEEE 802.16 при передаче обслуживания абонентских станций между секторами беспроводной сети, при выполнении требований по качеству обслуживания для всех сервисных потоков всех абонентских станций беспроводной сети. Эти отличия заключаются в следующем.

В заявляемом способе выбирают для каждой абонентской станции беспроводной сети набор разрешенных секторов, в которых удовлетворяются требования по качеству сервиса для всех сервисных потоков этой абонентской станции. Выбор выполняют следующим образом.

Набор разрешенных секторов абонентской станции выбирают таким образом, что определяют для каждого сектора значение нагрузки этой абонентской станции на сектор, включают в набор разрешенных секторов все сектора, для которых значение нагрузки этой абонентской станции на сектор меньше или равно единице.

В способе-прототипе [8] не учитываются требования по качеству обслуживания и значения нагрузки на сеть. Таким образом, способ-прототип [8] не позволяет выполнить требования по качеству обслуживания. Предлагаемая в заявляемом способе процедура выбора для каждой абонентской станции беспроводной сети набора разрешенных секторов позволяет обеспечить выполнение требований по качеству обслуживания всех сервисных потоков беспроводной сети. В заявляемом способе выбирают новый набор обслуживающих секторов для всех абонентских станций беспроводной сети так, чтобы минимизировать максимальную нагрузку на сектор в каждом подмножестве множества всех секторов беспроводной сети. Выбор осуществляют следующим образом.

Выбирают в (K-1) этапов новый набор обслуживающих секторов так, чтобы минимизировать максимальную нагрузку на сектор в каждом подмножестве множества всех секторов беспроводной сети, при условии что, новый обслуживающий сектор для каждой абонентской станции выбирается из ее набора разрешенных секторов, при этом: на первом этапе выбирают первый промежуточный набор обслуживающих секторов, используя начальный набор обслуживающих секторов, так, чтобы минимизировать максимальную нагрузку на сектор в множестве из всех K секторов, если K>2, то включают сектор с максимальным значением нагрузки на сектор в новый набор обслуживающих секторов в качестве обслуживающего сектора для всех абонентских станций, которые он обслуживает, исключают из дальнейшего рассмотрения этот сектор и все абонентские станции, которые он обслуживает, иначе включают каждый из двух секторов выбранного промежуточного набора в новый набор обслуживающих секторов в качестве обслуживающих секторов для всех абонентских станций, которые они обслуживают, если K>3, то на промежуточном k-м этапе, где k изменяется от двух до (K-2), выбирают k-й промежуточный набор обслуживающих секторов, используя (k-1)-й промежуточный набор обслуживающих секторов, так, чтобы минимизировать максимальную нагрузку на сектор в множестве из (K-k+1) секторов, включающем все сектора, кроме исключенных на предыдущих с первого по (k-1)-й этапах, включают сектор с максимальным значением нагрузки на сектор в новый набор обслуживающих секторов в качестве обслуживающего сектора для всех абонентских станций, которые он обслуживает, исключают из дальнейшего рассмотрения этот сектор и все абонентские станции, которые он обслуживает, если K>2, то на последнем (K-1)-м этапе выбирают (K-1)-й промежуточный набор обслуживающих секторов, используя (K-2)-й промежуточный набор обслуживающих секторов, так, чтобы минимизировать максимальную нагрузку на сектор в множестве из двух секторов, включающем все сектора, кроме исключенных на предыдущих с первого по (K-2)-й этапах, включают каждый из двух секторов выбранного промежуточного набора в новый набор обслуживающих секторов в качестве обслуживающих секторов для всех абонентских станций, которые они обслуживают.

В способе-прототипе [8] не учитываются требования к качеству обслуживания и значения нагрузки на сеть. В случае существенной асимметрии нагрузки на сектора беспроводной сети, минимизация максимальной нагрузки на сектор в каждом подмножестве множества всех секторов беспроводной сети приведет к существенному увеличению максимальной пропускной способности беспроводной сети и уменьшению вероятности перегрузки в ее секторах.

Описание изобретения поясняется примерами выполнения и чертежами.

На фиг.1 показана логическая структура кадра с частотным разнесением.

Фиг.2 иллюстрирует алгоритм заявляемого способа передачи обслуживания абонентских станций в беспроводной сети по стандарту IEEE 802.16.

На фиг.3 показаны значения нагрузки на сектор для всех секторов сети для начального набора обслуживающих секторов.

На фиг.4 показаны значения нагрузки на сектор для всех секторов сети для первого промежуточного набора обслуживающих секторов.

На фиг.5 показаны значения нагрузки на сектор для всех секторов сети для второго промежуточного набора обслуживающих секторов.

Фиг.6 иллюстрирует алгоритм процедуры выбора первого промежуточного набора обслуживающих секторов.

Фиг.7 иллюстрирует алгоритм операции определения для абонентской станции значения минимальной доли ресурса кадра прямого канала сектора, потребляемой только этой абонентской станцией.

Фиг.8 иллюстрирует алгоритм операции определения значения нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов.

Фиг.9 иллюстрирует алгоритм операции определения для каждой абонентской станции сектора значения минимальной доли ресурса кадра обратного канала, потребляемой только этой абонентской станцией.

Рассмотрим работу заявляемого способа передачи обслуживания абонентских станций в беспроводной сети по стандарту IEEE 802.16.

Заявляемый способ реализуют в системе управления беспроводной сетью. При этом используют, например, рабочую станцию или сервер, соединенные с сетью, объединяющей все сектора беспроводной сети и программное обеспечение управления беспроводной сетью.

Каждая абонентская станция беспроводной сети имеет один или несколько сервисных потоков в прямом канале, или один, или несколько сервисных потоков в обратном канале, или один, или несколько сервисных потоков в прямом канале и один или несколько сервисных потоков в обратном канале.

Каждому сервисному потоку задан набор требований по качеству сервиса.

Блоки данных сервисных потоков, запланированные для передачи, перед передачей преобразуются в пакеты данных. Используя наборы требований по качеству сервиса, алгоритм управления ресурсом назначает каждому набору пакетов данных вид кодирования и модуляции, а также значение мощности передачи.

Виды кодирования и модуляции пронумерованы в порядке возрастания скорости передачи, начиная с единицы и заканчивая номером Q.

После того как для некоторого сервисного потока принято решение о количестве данных, которое будет передаваться в кадре, а также о виде кодирования и модуляции, который будет при этом использоваться, известен размер частотно-временного ресурса, который должен быть выделен этому сервисному потоку в этом кадре.

Предполагается, что в беспроводной сети используется структура кадра с частотным разнесением.

Логическая структура кадра с частотным разнесением показана на фиг.1. Кадр имеет фиксированную длительность и содержит кадр прямого канала и кадр обратного канала. Граница между кадрами прямого и обратного каналов может адаптивно меняться от кадра к кадру.

Во временной области кадры прямого и обратного канала разделены на временные слоты, каждый из которых содержит один или несколько OFDM символов. В частотной области поднесущие кадров прямого и обратного каналов разделены на частотные подканалы, каждый из которых содержит несколько поднесущих. Перед передачей поднесущие одного частотного подканала псевдослучайно распределяются во всей полосе частот OFDM сигнала.

Предполагаем, что частотно-временной ресурс кадров прямого и обратного каналов выделяется сервисным потокам непрерывно слева направо сверху вниз.

Заявляемый способ передачи обслуживания абонентских станций в беспроводной сети по стандарту IEEE 802.16 решает задачу управления передачей обслуживания в следующей постановке.

Минимизировать максимальную нагрузку на сектор в каждом подмножестве множества всех секторов беспроводной сети, при удовлетворении требований по качеству сервиса для всех сервисных потоков всех абонентских станций беспроводной сети.

Рассмотрим один сектор беспроводной сети.

Обозначим:

- N - число абонентских станций в секторе,

- - число сервисных потоков прямого канала i абонентской станции,

- - число сервисных потоков обратного канала i абонентской станции,

- - среднее число информационных бит j сервисного потока прямого канала i абонентской станции, передаваемое в каждом кадре,

- - среднее число информационных бит j сервисного потока обратного канала i абонентской станции, передаваемое в каждом кадре,

- - номер вида кодирования и модуляции, выбранный для j сервисного потока прямого канала i абонентской станции,

- - номер вида кодирования и модуляции, выбранный для j сервисного потока обратного канала i абонентской станции,

- - число информационных бит j сервисного потока прямого канала i абонентской станции, передаваемое на одной поднесущей в одном OFDM символе, при использовании вида кодирования и модуляции под номером ,

- - число информационных бит j сервисного потока обратного канала i абонентской станции, передаваемое на одной поднесущей в одном OFDM символе, при использовании вида кодирования и модуляции под номером ,

- Т - общее число OFDM символов в кадре,

- Т^DL - число OFDM символов в кадре прямого канала, предназначенных для передачи блоков данных сервисных потоков прямого канала,

- T^UL=Т-Т ^DL - число OFDM символов в кадре обратного канала, предназначенных для передачи блоков данных сервисных потоков обратного канала,

- F^DL - число поднесущих в кадре прямого канала, предназначенных для передачи блоков данных сервисных потоков прямого канала,

- F^UL - число поднесущих в кадре обратного канала, предназначенных для передачи блоков данных сервисных потоков обратного канала,

- максимальная мощность сектора, излучаемая в единицу времени (OFDM символ), доступная для передачи блоков данных сервисных потоков прямого канала,

- - значение мощности передачи на одну поднесущую на один OFDM символ, выбранное для j сервисного потока прямого канала i абонентской станции для вида кодирования и модуляции под номером .

В прямом канале сектора беспроводной сети разделяемыми ресурсами являются частотно-временной ресурс кадра прямого канала и мощность сектора, излучаемая в единицу времени (OFDM символ). При этом параметрами адаптации при передаче являются виды кодирования и модуляции и значения мощности передачи, выбираемые для сервисных потоков при передаче в кадре прямого канала.

Общий объем частотно-временного ресурса в кадре прямого канала сектора определяется по формуле

.

Доля частотно-временного ресурса кадра прямого канала, потребляемая j сервисным потоком прямого канала i абонентской станции, определяется по формуле

.

Доля частотно-временного ресурса кадра прямого канала, потребляемая совместно всеми сервисными потоками прямого канала i абонентской станции, определяется по формуле

Доля частотно-временного ресурса кадра прямого канала, потребляемая совместно всеми сервисными потоками прямого канала всех абонентских станций сектора, определяется по формуле

.

Нормализованное значение s^DL доли частотно-временного ресурса кадра прямого канала, потребляемой совместно всеми сервисными потоками прямого канала всех абонентских станций сектора, является функцией параметров адаптации и может быть записано как

.

Предполагаем, что при использовании структуры кадра с частотным разнесением значение мощности передачи на поднесущую, необходимое для удовлетворения одного и того же набора требований по качеству сервиса, одинаково для всех поднесущих кадра.

Средняя доля от максимальной мощности сектора, потребляемая j сервисным потоком прямого канала i абонентской станции, определяется по формуле

.

Средняя доля от максимальной мощности сектора, потребляемая совместно всеми сервисными потоками прямого канала i абонентской станции, определяется по формуле

.

Средняя доля от максимальной мощности сектора, потребляемая совместно всеми сервисными потоками прямого канала всех абонентских станций сектора, определяется по формуле

.

Будем определять долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую совместно всеми сервисными потоками прямого канала всех абонентских станций сектора, как

U ^DL=max(s^DL, p^DL ).

Обозначим:

- q^DL - набор видов кодирования и модуляции, выбранных для всех сервисных потоков прямого канала сектора,

- р^DL - набор значений мощности передачи, выбранных для всех сервисных потоков прямого канала сектора,

- - значение мощности передачи, выбранное для j

сервисного потока прямого канала i абонентской станции сектора,

- - минимальное значение мощности передачи, позволяющее выполнить требования по качеству сервиса для j сервисного потока прямого канала i абонентской станции сектора.

Будем определять нагрузку в прямом канале сектора u^DL как решение следующей задачи условной минимизации.

Найти

при условии

, ,

т.е. при выполнении требований QoS всех сервисных потоков прямого канала всех абонентских станций сектора.

В обратном канале сектора беспроводной сети разделяемым ресурсом является частотно-временной ресурс кадра обратного канала. Мощность передачи, излучаемая в единицу времени (OFDM символ) в обратном канале, является индивидуальным ресурсом каждой абонентской станции. При этом параметрами адаптации при передаче являются виды кодирования и модуляции и значения мощности передачи, выбираемые для сервисных потоков при передаче в кадре обратного канала.

Общий объем частотно-временного ресурса в кадре обратного канала сектора определяется по формуле

.

Доля частотно-временного ресурса кадра обратного канала, потребляемая совместно всеми сервисными потоками обратного канала всех абонентских станций сектора, рассчитывается аналогично таковой для прямого канала и определяется по формуле

.

Нормализованное значение s^UL доли ресурса кадра обратного канала, потребляемой совместно всеми сервисными потоками обратного канала всех абонентских станций сектора, является функцией параметров адаптации и может быть записано как

.

Обозначим:

- q^UL - набор видов кодирования и модуляции, выбранных для всех сервисных потоков обратного канала сектора,

- р^UL - набор значений мощности передачи, выбранных для всех сервисных потоков обратного канала сектора,

- - значение мощности передачи, выбранное для j сервисного потока обратного канала i абонентской станции сектора,

- - минимальное значение мощности передачи, позволяющее выполнить требования по качеству сервиса для j сервисного потока обратного канала i абонентской станции сектора.

Будем определять нагрузку в обратном канале сектора u^UL как решение следующей задачи условной минимизации.

Найти

,

при условии

, ,

т.е. при выполнении требований QoS всех сервисных потоков обратного канала всех абонентских станций сектора.

Разделяемые ресурсы сектора включают ресурсы прямого канала и ресурсы обратного канала. Таким образом, положение границы между кадрами прямого и обратного каналов является параметром адаптации при передаче сервисных потоков сектора.

Определим нагрузку на сектор как

Функции u^UL(T ^DL) и u^DL(T^DL ) можно представить в виде

, ,

где величины А и В не зависят от величины Т ^DL=Т-Т^UL. При этом минимум функции max(u^UL(T^DL),u ^DL(T^DL)) по переменной T ^DL достигается при соблюдении равенства

,

а оптимальное значение определяется аналитически

.

Таким образом, нагрузка на сектор определяется в четыре шага.

На первом шаге для произвольной величины Т^DL, например T^DL =Т/2, рассчитываются значения u^UL(T ^DL) и u^DL(T^DL ).

На втором шаге рассчитывается оптимальное значение .

На третьем шаге рассчитываются нагрузка в обратном канале сектора и нагрузка в прямом канале сектора для оптимального значения по формулам

,

.

На последнем четвертом шаге нагрузка на сектор рассчитывается по формуле

.

Рассмотрим i абонентскую станцию беспроводной сети.

Определим нагрузку на сектор, создаваемую при обслуживании в нем только i абонентской станции, как

u _i=u(i, S^DL, P^DL , S^UL),

где

Выполнение неравенства u_i>1 для сектора означает, что всех ресурсов этого сектора не достаточно для выполнения требований по качеству сервиса для всех сервисных потоков i абонентской станции при ее обслуживании в этом секторе.

Определим набор разрешенных секторов i абонентской станции как набор из секторов, в которых удовлетворяются требования по качеству сервиса для всех сервисных потоков этой абонентской станции. Таким образом, в набор разрешенных секторов i абонентской станции войдут все сектора беспроводной сети, для которых выполняется неравенство

u_i<1.

Рассмотрим беспроводную сеть.

Обозначим:

- K - общее число секторов в беспроводной сети, K 2,

- - произвольное подмножество секторов

беспроводной сети,

- - множество всех возможных подмножеств секторов беспроводной сети,

- - набор разрешенных секторов i абонентской

станции беспроводной сети,

- М - общее число абонентских станций в беспроводной сети, М 1,

- - набор обслуживающих секторов

для всех абонентских станций беспроводной сети, где _i - обслуживающий сектор для i абонентской станции беспроводной сети,

- u_k - нагрузка на сектор k.

Задача минимизации максимальной нагрузки на сектор в каждом подмножестве множества всех секторов беспроводной сети математически формулируется как условная минимизация.

Найти

,

при условии выбора обслуживающего сектора для каждой абонентской станции сети только из ее набора разрешенных секторов

т.е. при выполнении требований QoS всех сервисных потоков прямого и обратного каналов беспроводной сети.

Заявляемый способ передачи обслуживания абонентских станций в беспроводной сети по стандарту IEEE 802.16 включает две процедуры (фиг.2):

- процедуру выбора нового набора обслуживающих секторов для всех абонентских станций беспроводной сети и

- процедуру передачи обслуживания абонентской станции из текущего обслуживающего сектора в новый обслуживающий сектор для каждой абонентской станции, для которой новый обслуживающий сектор не совпадает с текущим обслуживающим сектором.

Вторая процедура выполняется для каждого нового набора обслуживающих секторов для всех абонентских станций беспроводной сети.

Рассмотрим процедуру выбора нового набора обслуживающих секторов для всех абонентских станций беспроводной сети. Она включает (K-1) этапов, где К - общее число секторов в беспроводной сети, и выполняется следующим образом.

Выбирают периодически, раз в интервал времени T, новый набор обслуживающих секторов для всех абонентских станций беспроводной сети таким образом, что

- выбирают для каждой абонентской станции набор разрешенных секторов, в которых удовлетворяются требования по качеству сервиса для всех сервисных потоков этой абонентской станции,

- формируют начальный набор обслуживающих секторов, включая в него для каждой абонентской станции сектор с наименьшим среди ее разрешенных секторов значением нагрузки этой абонентской станции на сектор,

- выбирают в (K-1) этапов новый набор обслуживающих секторов

- так, чтобы

минимизировать максимальную нагрузку на сектор в каждом подмножестве множества всех секторов беспроводной сети,

- при условии что,

новый обслуживающий сектор для каждой абонентской станции выбирается из ее набора разрешенных секторов,

- при этом:

на первом этапе

- выбирают первый промежуточный набор обслуживающих секторов,

- используя

начальный набор обслуживающих секторов,

- так, чтобы

минимизировать максимальную нагрузку на сектор в множестве из всех К секторов,

- если К>2,

- то

включают сектор с максимальным значением нагрузки на сектор в новый набор обслуживающих секторов в качестве обслуживающего сектора для всех абонентских станций, которые он обслуживает,

исключают из дальнейшего рассмотрения этот сектор и все абонентские станции, которые он обслуживает,

- иначе

включают каждый из двух секторов выбранного промежуточного набора в новый набор обслуживающих секторов в качестве обслуживающих секторов для всех абонентских станций, которые они обслуживают,

- если K>3,

- то

на промежуточном k-м этапе, где k изменяется от двух до (K-2),

- выбирают k-й промежуточный набор обслуживающих секторов,

- используя

(k-1)-й промежуточный набор обслуживающих секторов,

- так, чтобы

минимизировать максимальную нагрузку на сектор в множестве из (K-k+1) секторов, включающем все сектора, кроме исключенных на предыдущих с первого по (k-1)-й этапах,

- включают сектор с максимальным значением нагрузки на сектор в новый набор обслуживающих секторов в качестве обслуживающего сектора для всех абонентских станций, которые он обслуживает,

- исключают из дальнейшего рассмотрения этот сектор и все абонентские станции, которые он обслуживает,

- если K>2,

- то

- на последнем (K-1)-м этапе

- выбирают (K-1)-й промежуточный набор обслуживающих секторов,

- используя

(K-2)-й промежуточный набор обслуживающих секторов,

- так, чтобы

минимизировать максимальную нагрузку на сектор в множестве из двух секторов, включающем все сектора, кроме исключенных на предыдущих с первого по (К-2)-й этапах,

- включают каждый из двух секторов выбранного промежуточного набора в новый набор обслуживающих секторов в качестве обслуживающих секторов для всех абонентских станций, которые они обслуживают.

При этом интервал времени Т выбирают, используя

- скорость изменения условий влияющих на значение максимальной нагрузки на сектор в секторах беспроводной сети и

- накладные расходы, необходимые при минимизации максимальной нагрузки на сектор в секторах беспроводной сети и при передаче обслуживания абонентских станций в беспроводной сети.

Проиллюстрируем примером процедуру выбора нового набора обслуживающих секторов для всех абонентских станций беспроводной сети.

Рассмотрим беспроводную сеть из трех секторов (K=3).

Процедура выбора нового набора обслуживающих секторов для всех абонентских станций этой беспроводной сети включает два этапа.

На фиг.3 показаны значения нагрузки на сектор для всех секторов сети для начального набора обслуживающих секторов. Из фиг.3 видно, что нагрузка на сектор 1 начального набора обслуживающих секторов больше единицы, т.е. этот сектор перегружен.

На первом этапе, используя начальный набор обслуживающих секторов, выбирают первый промежуточный набор обслуживающих секторов так, чтобы минимизировать максимальную нагрузку на сектор в множестве из всех трех секторов.

На фиг.4 показаны значения нагрузки на сектор для всех секторов сети для выбранного первого промежуточного набора обслуживающих секторов. Из фиг.4 видно, что нагрузка на сектор 1 является максимальной среди всех секторов первого промежуточного набора.

Далее, на первом этапе включают сектор 1 в новый набор обслуживающих секторов в качестве обслуживающего сектора для всех абонентских станций, для которых он был включен в качестве обслуживающего сектора в первый промежуточный набор. После чего исключают из дальнейшего рассмотрения сектор 1 и все абонентские станции, которые он обслуживает.

На последнем втором этапе, используя первый промежуточный набор обслуживающих секторов, выбирают второй промежуточный набор обслуживающих секторов так, чтобы минимизировать максимальную нагрузку на сектор в множестве из двух оставшихся секторов.

На фиг.5 показаны значения нагрузки на сектор для всех секторов сети для выбранного второго промежуточного набора обслуживающих секторов.

Далее, на последнем втором этапе включают сектор 2 и сектор 3 в новый набор обслуживающих секторов в качестве обслуживающих секторов для всех абонентских станций, для которых они были включены в качестве обслуживающих секторов во второй промежуточный набор.

Из фиг.3 и фиг.5 видно, что после передачи обслуживания абонентских станций из текущих обслуживающих секторов в новые для всех абонентских станций, для которых новые обслуживающие сектора не совпадают с текущими, перегрузка в секторе 1 будет устранена, а нагрузка на сектора 2 и 3 будет сбалансирована.

Поясним следующие операции процедуры выбора нового набора обслуживающих секторов для всех абонентских станций беспроводной сети:

- операцию выбора для каждой абонентской станции набора разрешенных секторов, в которых удовлетворяются требования по качеству сервиса для всех сервисных потоков этой абонентской станции,

- операцию выбора первого промежуточного набора обслуживающих секторов,

- операцию выбора k-го промежуточного набора обслуживающих секторов и

- операцию выбора (K-1)-го промежуточного набора обслуживающих секторов.

Набор разрешенных секторов абонентской станции выбирают таким образом, что

- определяют для каждого сектора значение нагрузки этой абонентской станции на сектор,

- включают в набор разрешенных секторов все сектора, для которых значение нагрузки этой абонентской станции на сектор меньше или равно единице.

При этом значение нагрузки абонентской станции на сектор определяют как значение нагрузки на сектор, создаваемой при обслуживании в этом секторе только этой абонентской станции.

Первый промежуточный набор обслуживающих секторов выбирают таким образом, что

- включают в первый промежуточный набор обслуживающих секторов все сектора из начального набора обслуживающих секторов,

- определяют для каждого сектора первого промежуточного набора значение нагрузки на сектор,

- выбирают из первого промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор,

- выбирают очередную абонентскую станцию этого сектора с максимальным значением нагрузки абонентской станции на этот сектор,

выбирают для этой абонентской станции из ее набора разрешенных секторов очередной сектор с минимальным значением нагрузки этой абонентской станции на сектор, не совпадающий с ее текущим обслуживающим сектором,

- определяют значения нагрузки на сектор для выбранного для этой абонентской станции сектора и для ее текущего обслуживающего сектора при условии ее обслуживания в выбранном для этой абонентской станции секторе,

- если каждое из этих двух значений меньше значения нагрузки на сектор для текущего обслуживающего сектора этой абонентской станции при условии ее обслуживания в нем,

- то

включают выбранный для этой абонентской станции сектор в первый промежуточный набор в качестве ее обслуживающего сектора,

выбирают из первого промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор.

Алгоритм реализации процедуры выбора первого промежуточного набора обслуживающих секторов условно можно разделить на пять шагов (фиг.6), каждый из которых включает определенную последовательность действий способа.

На первом шаге:

- включают в первый промежуточный набор обслуживающих секторов все сектора из начального набора обслуживающих секторов,

- определяют для каждого сектора первого промежуточного набора значение нагрузки на сектор.

После первого шага переходят ко второму шагу.

На втором шаге:

- выбирают из первого промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор.

После второго шага проверяют условие А:

- осталась ли хотя бы одна абонентская станция этого сектора, для которой еще не проводилась операция выбора из ее набора разрешенных секторов сектора, не совпадающего с ее текущим обслуживающим сектором.

Если осталась хотя бы одна абонентская станция этого сектора, для которой еще не проводилась операция выбора из ее набора разрешенных секторов сектора, не совпадающего с ее текущим обслуживающим сектором, то переходят к третьему шагу.

Если не осталось ни одной абонентской станции этого сектора, для которой еще не проводилась операция выбора из ее набора разрешенных секторов сектора, не совпадающего с ее текущим обслуживающим сектором, то процедура выбора первого промежуточного набора обслуживающих секторов завершена.

На третьем шаге:

- выбирают очередную абонентскую станцию этого сектора с максимальным значением нагрузки абонентской станции на этот сектор.

После третьего шага проверяют условие Б:

- остался ли хотя бы один сектор из набора разрешенных секторов этой абонентской станции, не совпадающий с ее текущим обслуживающим сектором, который еще не выбирался для этой абонентской станции.

Если остался хотя бы один сектор из набора разрешенных секторов этой абонентской станции, не совпадающий с ее текущим обслуживающим сектором, который еще не выбирался для этой абонентской станции, то переходят к четвертому шагу.

Если не осталось ни одного такого сектора из набора разрешенных секторов этой абонентской станции, не совпадающего с ее текущим обслуживающим сектором, который еще не выбирался для этой абонентской станции, то проверяют условие А.

На четвертом шаге:

- выбирают для этой абонентской станции из ее набора разрешенных секторов очередной сектор с минимальным значением нагрузки этой абонентской станции на сектор, не совпадающий с ее текущим обслуживающим сектором,

- определяют значения нагрузки на сектор для выбранного для этой абонентской станции сектора и для ее текущего обслуживающего сектора при условии ее обслуживания в выбранном для этой абонентской станции секторе.

После четвертого шага проверяют условие В:

- меньше ли каждое из этих двух значений значения нагрузки на сектор для текущего обслуживающего сектора этой абонентской станции при условии ее обслуживания в нем.

Если каждое из этих двух значений меньше значения нагрузки на сектор для текущего обслуживающего сектора этой абонентской станции при условии ее обслуживания в нем, то переходят к пятому шагу.

Иначе, проверяют условие Б.

На пятом шаге:

- включают выбранный для этой абонентской станции сектор в первый промежуточный набор в качестве ее обслуживающего сектора.

После пятого шага переходят ко второму шагу.

k-й промежуточный набор обслуживающих секторов выбирают таким образом, что

- включают в k-й промежуточный набор обслуживающих секторов все сектора из (k-1)-го набора обслуживающих секторов,

- определяют для каждого сектора k-го промежуточного набора значение нагрузки на сектор,

- выбирают из k-го промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор,

- выбирают очередную абонентскую станцию этого сектора с максимальным значением нагрузки абонентской станции на этот сектор,

выбирают для этой абонентской станции из ее набора разрешенных секторов очередной сектор с минимальным значением нагрузки этой абонентской станции на сектор, входящий в k-й промежуточный набор обслуживающих секторов и не совпадающий с ее текущим обслуживающим сектором,

- определяют значения нагрузки на сектор для выбранного для этой абонентской станции сектора и для ее текущего обслуживающего сектора при условии ее обслуживания в выбранном для этой абонентской станции секторе,

- если каждое из этих двух значений меньше значения нагрузки на сектор для текущего обслуживающего сектора этой абонентской станции при условии ее обслуживания в нем,

- то

включают выбранный для этой абонентской станции сектор в k-й промежуточный набор в качестве ее обслуживающего сектора,

выбирают из k-го промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор.

Алгоритм реализации процедуры выбора k-го промежуточного набора обслуживающих секторов аналогичен описанному алгоритму для первого промежуточного набора.

(K-1)-й промежуточный набор обслуживающих секторов выбирают таким образом, что

- включают в (K-1)-й промежуточный набор обслуживающих секторов все сектора из (K-2)-го набора обслуживающих секторов,

- определяют для каждого сектора (К-1)-го промежуточного набора значение нагрузки на сектор,

- выбирают из (K-1)-го промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор,

- выбирают очередную абонентскую станцию этого сектора с максимальным значением нагрузки абонентской станции на этот сектор,

выбирают для этой абонентской станции из ее набора разрешенных секторов очередной сектор с минимальным значением нагрузки этой абонентской станции на сектор, входящий в (K-1)-й промежуточный набор обслуживающих секторов и не совпадающий с ее текущим обслуживающим сектором,

- определяют значения нагрузки на сектор для выбранного для этой абонентской станции сектора и для ее текущего обслуживающего сектора при условии ее обслуживания в выбранном для этой абонентской станции секторе,

- если каждое из этих двух значений меньше значения нагрузки на сектор для текущего обслуживающего сектора этой абонентской станции при условии ее обслуживания в нем,

- то

включают выбранный для этой абонентской станции сектор в (K-1)-й промежуточный набор в качестве ее обслуживающего сектора,

выбирают из (K-1)-го промежуточного набора сектор с максимальным значением нагрузки на сектор.

Алгоритм реализации процедуры выбора (K-1)-го промежуточного набора обслуживающих секторов аналогичен описанному алгоритму для первого промежуточного набора.

Поясним операцию определения значения нагрузки на сектор.

Значение нагрузки на сектор определяют таким образом, что

- определяют значение нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов,

- определяют значение нагрузки в обратном канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов,

- определяют положение границы между кадрами прямого и обратного каналов, при котором достигается минимальное значение нагрузки на сектор, используя

значение нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов,

значение нагрузки в обратном канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов и

длительность кадра,

- используя

положение границы между кадрами прямого и обратного каналов, при котором достигается минимальное значение нагрузки на сектор,

значение нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов,

значение нагрузки в обратном канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов и

длительность кадра,

- определяют значение нагрузки на сектор.

Поясним операцию определения значения нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов.

Значение нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов определяют таким образом, что

- определяют для каждой абонентской станции этого сектора значение минимальной доли ресурса кадра прямого канала, потребляемой только этой абонентской станцией, таким образом, что

выбирают очередной сервисный поток прямого канала этой абонентской станции с максимальным средним размером блоков данных сервисного потока, передаваемых в каждом кадре,

- выбирают для этого сервисного потока вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи таким образом, чтобы

минимизировать долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую этим сервисным потоком совместно со всеми сервисными потоками прямого канала этой абонентской станции, для которых вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи уже выбраны,

- при этом:

выбирают в качестве значения мощности передачи минимальное значение мощности передачи этого сервисного потока, при котором выполняется его набор требований по качеству сервиса,

определяют долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую этим сервисным потоком совместно со всеми сервисными потоками прямого канала этой абонентской станции, для которых вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи уже выбраны, используя

- долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую совместно всеми сервисными потоками прямого канала этой абонентской станции, для которых вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи уже выбраны,

- средний размер блоков данных сервисного потока, передаваемых в каждом кадре,

- вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи, выбранные для этого сервисного потока,

- среднее положение границы между кадрами прямого и обратного каналов,

- число частотных подканалов в кадре прямого канала и

- максимальное значение мощности передачи этого сектора,

принимают в качестве значения минимальной доли ресурса кадра прямого канала, потребляемой только этой абонентской станцией, долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую совместно всеми сервисными потоками прямого канала этой абонентской станции,

- определяют значение нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов таким образом, что

выбирают очередную абонентскую станцию этого сектора с минимальным значением минимальной доли ресурса кадра прямого канала, потребляемой только этой абонентской станцией,

- выбирают очередной сервисный поток прямого канала этой абонентской станции с максимальным средним размером блоков данных сервисного потока, передаваемых в каждом кадре,

выбирают для этого сервисного потока вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи таким образом, чтобы

- минимизировать долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую этим сервисным потоком совместно со всеми сервисными потоками прямого канала всех абонентских станций этого сектора, для которых вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи уже выбраны,

при этом:

- выбирают в качестве значения мощности передачи минимальное значение мощности передачи этого сервисного потока, при котором выполняется его набор требований по качеству сервиса,

- определяют долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую этим сервисным потоком совместно со всеми сервисными потоками прямого канала всех абонентских станций этого сектора, для которых вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи уже выбраны, используя

долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую совместно всеми сервисными потоками прямого канала всех абонентских станций этого сектора, для которых вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи уже выбраны,

средний размер блоков данных сервисного потока, передаваемых в каждом кадре,

вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи, выбранные для этого сервисного потока,

среднее положение границы между кадрами прямого и обратного каналов,

число частотных подканалов в кадре прямого канала,

максимальное значение мощности передачи этого сектора,

- принимают в качестве значения нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую совместно всеми сервисными потоками прямого канала всех абонентских станций этого сектора.

При этом минимальное значение мощности передачи для сервисного потока прямого канала определяют таким образом, что

- раз в 1 кадров, где 1 больше либо равно единице, для абонентской станции, к которой относится этот сервисный поток, измеряют условия приема в прямом канале,

- передают измеренные условия приема с абонентской станции на обслуживающий сектор,

- используя переданные измеренные условия приема и соответствующие им значения мощности передачи, прогнозируют условия приема в текущем кадре прямого канала,

- используя

прогноз условий приема,

набор требований по качеству сервиса этого сервисного потока,

вид кодирования и модуляции, назначенный этому сервисному потоку и

средний размер блоков данных этого сервисного потока, передаваемых в каждом кадре,

- определяют минимальное значение мощности передачи этого сервисного потока, при котором выполняется его набор требований по качеству сервиса.

Алгоритм реализации операции определения для абонентской станции сектора значения минимальной доли ресурса кадра прямого канала, потребляемой только этой абонентской станцией, условно можно разделить на следующие два шага (на фиг.7 показаны шестой и седьмой шаги), каждый из которых включает определенную последовательность действий способа.

Сначала проверяют условие Г:

- остался ли хотя бы один сервисный поток прямого канала этой абонентской станции, для которого еще не выбраны вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи.

Если остался хотя бы один сервисный поток прямого канала этой абонентской станции, для которого еще не выбраны вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи, то переходят к шестому шагу.

Если не осталось ни одного сервисного потока прямого канала этой абонентской станции, для которого еще не выбраны вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи, то переходят ко седьмому шагу.

На шестом шаге:

- выбирают очередной сервисный поток прямого канала этой абонентской станции с максимальным средним размером блоков данных сервисного потока, передаваемых в каждом кадре,

- выбирают для этого сервисного потока вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи.

После шестого шага проверяют условие Г.

На седьмом шаге:

- принимают в качестве значения минимальной доли ресурса кадра прямого канала, потребляемой только этой абонентской станцией, долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую совместно всеми сервисными потоками прямого канала этой абонентской станции.

На этом операция определения для абонентской станции сектора значения минимальной доли ресурса кадра прямого канала, потребляемой только этой абонентской станцией, завершена.

Алгоритм реализации операции определения значения нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов условно можно разделить на следующие три шага (на фиг.8 показаны восьмой, девятый и десятый шаги), каждый из которых включает определенную последовательность действий способа.

Сначала, проверяют условие Д:

- осталась ли хотя бы одна абонентская станция этого сектора, для сервисных потоков которой еще не выбраны виды кодирования и модуляции и значения мощности передачи.

Если осталась хотя бы одна абонентская станция этого сектора, для сервисных потоков которой еще не выбраны виды кодирования и модуляции и значения мощности передачи, то переходят к восьмому шагу.

Если не осталось ни одной абонентской станции этого сектора, для сервисных потоков которой еще не выбраны виды кодирования и модуляции и значения мощности передачи, то переходят к десятому шагу.

На восьмом шаге:

- выбирают очередную абонентскую станцию этого сектора с минимальным значением минимальной доли ресурса кадра прямого канала, потребляемой только этой абонентской станцией.

После восьмого шага проверяют условие Е:

- остался ли хотя бы один сервисный поток прямого канала этой абонентской станции, для которого еще не выбраны вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи.

Если остался хотя бы один сервисный поток прямого канала этой абонентской станции, для которого еще не выбраны вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи, то переходят к девятому шагу.

Если не осталось ни одного сервисного потока прямого канала этой абонентской станции, для которого еще не выбраны вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи, то проверяют условие Д.

На девятом шаге:

- выбирают очередной сервисный поток прямого канала этой абонентской станции с максимальным средним размером блоков данных сервисного потока, передаваемых в каждом кадре,

- выбирают для этого сервисного потока вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи.

После девятого шага переходят к десятому шагу.

На десятом шаге:

- принимают в качестве значения нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов долю ресурса кадра прямого канала, потребляемую совместно всеми сервисными потоками прямого канала всех абонентских станций этого сектора.

На этом операция определения значения нагрузки в прямом канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов завершена.

Поясним операцию определения значения нагрузки в обратном канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов.

Значение нагрузки в обратном канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов определяют таким образом, что

- выбирают для всех сервисных потоков обратного канала этого сектора вид кодирования и модуляции под номером Q,

- выбирают для каждого сервисного потока обратного канала этого сектора в качестве значения мощности передачи минимальное значение мощности передачи, при котором выполняется набор требований по качеству сервиса этого сервисного потока,

- определяют для каждой абонентской станции этого сектора значение минимальной доли ресурса кадра обратного канала, потребляемой только этой абонентской станцией, таким образом, что

определяют для каждого сервисного потока обратного канала этой абонентской станции значение средней доли от максимальной мощности этой абонентской станции, потребляемой этим сервисным потоком, используя

- средний размер блоков данных этого сервисного потока, передаваемых в каждом кадре,

- вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи, выбранные для этого сервисного потока,

- среднее положение границы между кадрами прямого и обратного каналов и

- максимальное значение мощности передачи этой абонентской станции,

если сумма значений средней доли от максимальной мощности этой абонентской станции, потребляемой каждым сервисным потоком обратного канала этой абонентской станции, превышает единицу,

то

- если остался хотя бы один сервисный поток обратного канала этой абонентской станции, для которого выбранный номер вида кодирования и модуляции больше единицы,

- то

выбирают сервисный поток обратного канала этой абонентской станции с максимальной средней долей от максимальной мощности этой абонентской станции, потребляемой сервисным потоком, для которого выбранный номер вида кодирования и модуляции больше единицы,

уменьшают на единицу номер вида кодирования и модуляции, выбранный для этого сервисного потока,

определяют для каждого сервисного потока обратного канала этой абонентской станции значение средней доли от максимальной мощности этой абонентской станции, потребляемой этим сервисным потоком,

- определяют значение минимальной доли ресурса кадра обратного канала, потребляемой только этой абонентской станцией, используя

средний размер блоков данных сервисного потока, передаваемых в каждом кадре, для каждого сервисного потока обратного канала этой абонентской станции,

вид кодирования и модуляции и значение мощности передачи, выбранные для каждого сервисного потока обратного канала этой абонентской станции,

среднее положение границы между кадрами прямого и обратного каналов и

число частотных подканалов в кадре обратного канала,

- принимают в качестве значения нагрузки в обратном канале сектора для среднего положения границы между кадрами прямого и обратного каналов сумму значений минимальной доли ресурса кадра обратного канала, потребляемой каждой абонентской станцией этого сектора.

При этом минимальное значение мощности передачи для сервисного потока обратного канала определяют таким образом, что

- раз в 2 кадров, где 2 больше либо равно единице, для абонентской станции, к которой относится этот сервисный поток, измеряют условия приема в обратном канале,

- используя измеренные условия приема и соответствующие им значения мощности передачи, прогнозируют условия приема в текущем кадре обратного канала,

- используя

прогноз условий приема,

набор требований по качеству сервиса этого сервисного потока,

вид кодирования и модуляции, назначенный этому сервисному потоку и

средний размер блоков данных этого сервисного потока, передаваемых в каждом кадре,

- определяют минимальное значение мощности передачи этого сервисного потока, при котором выполняется его набор требований по качеству сервиса.

Алгоритм реализации операции определения для каждой абонентской станции сектора значения минимальной доли ресурса кадра обратного канала, потребляемой только этой абонентской станцией, условно можно разделить на следующие три шага (на фиг.9 показаны одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый шаги), каждый из которых включает определенную последовательность действий способа.

На одиннадцатом шаге:

- определяют для каждого сервисного потока обратного канала этой абонентской станции значение средней доли от максимальной мощности этой абонентской станции, потребляемой этим сервисным потоком.

После одиннадцатого шага проверяют условие К:

- превышает ли единицу сумма значений средней доли от максимальной мощности этой абонентской станции, потребляемой каждым сервисным потоком обратного канала этой абонентской станции.

Если сумма значений средней доли от максимальной мощности этой абонентской станции, потребляемой каждым сервисным потоком обратного канала этой абонентской станции, не превышает единицу, то переходят к тринадцатому шагу.

Если сумма значений средней доли от максимальной мощности этой абонентской станции, потребляемой каждым сервисным потоком обратного канала этой абонентской станции, превышает единицу, то проверяют условие Л:

- остался ли хотя бы один сервисный поток обратного канала этой абонентской станции, для которого выбранный номер вида кодирования и модуляции больше единицы.

Если не осталось ни одного сервисного потока обратного канала этой абонентской станции, для которого выбранный номер вида кодирования и модуляции больше единицы, то переходят к тринадцатому шагу.

Если остался хотя бы один сервисный поток обратного канала этой абонентской станции, для которого выбранный номер вида кодирования и модуляции больше единицы, то переходят к двенадцатому шагу.

На двенадцатом шаге:

- выбирают сервисный поток обратного канала этой абонентской станции с максимальной средней долей от максимальной мощности этой абонентской станции, потребляемой сервисным потоком, для которого выбранный номер вида кодирования и модуляции больше единицы,

- уменьшают на единицу номер вида кодирования и модуляции, выбранный для этого сервисного потока.

После двенадцатого шага переходят к одиннадцатому шагу.

На тринадцатом шаге:

- определяют значение минимальной доли ресурса кадра обратного канала, потребляемой только этой абонентской станцией.

На этом операция определения для каждой абонентской станции сектора значения минимальной доли ресурса кадра обратного канала, потребляемой только этой абонентской станцией, завершена.

Заявляемый способ передачи обслуживания абонентских станций в беспроводной сети по стандарту IEEE 802.16 обладает следующими существенными преимуществами по сравнению с известными в данной области техники, изобретениями.

Во-первых, заявляемый способ позволяет обеспечить при передаче обслуживания абонентских станций между секторами беспроводной сети выполнение требований по качеству обслуживания для всех сервисных потоков. Это преимущество достигается за счет передачи обслуживания абонентской станции только в сектора из набора ее разрешенных секторов, в которых обеспечивается выполнение требований по качеству обслуживания для всех ее сервисных потоков. Во-вторых, заявляемый способ позволяет существенно увеличить максимальную пропускную способность беспроводной сети и уменьшить вероятность перегрузки в ее секторах. По результатам моделирования заявляемого способа было достигнуто увеличение максимальной пропускной способности беспроводной сети в два с половиной раза по сравнению с традиционными способами передачи обслуживания на основе сравнения уровней сигнала секторов беспроводной сети на абонентской станции. Это преимущество достигается за счет минимизации максимальной нагрузки на сектор в каждом подмножестве множества всех секторов беспроводной сети при выборе нового набора обслуживающих секторов.