ПЛАНИРОВАНИЕ С УЧЕТОМ ПРИОРИТЕТОВ И УПРАВЛЕНИЕ ДОСТУПОМ В СЕТИ СВЯЗИ
PRIORITY-BASED SCHEDULING AND ACCESS CONTROL IN COMMUNICATION NETWORK

Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной патентной заявки США № 60/973137 под названием "Резервирование ресурсов и управление очередностью в основанных на IP (интернет-протокол) беспроводных сетях связи", поданной 17 сентября 2007 г, переуступленной ее правопреемнику и включенной в настоящий документ посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее раскрытие относится, в общем, к связи, и более конкретно - к методам планирования передачи данных и управления доступом в сети связи.
Уровень техники
По различным причинам сеть связи может испытывать большие колебания нагрузки. Когда нагрузка сети высокая, для сети связи может быть желательно обслуживать некоторых пользователей раньше, чем других пользователей. Например, когда происходит стихийное бедствие или вызванная действиями человека катастрофа, сеть связи в зоне поражения может подвергаться напряжению из-за чрезмерной интенсивности обмена информацией, а иногда из-за повреждений инфраструктуры сети, вызванных самим бедствием. Для сети связи может быть желательным обслуживать специалистов, оказывающих помощь при аварийной ситуации, например полицейских и пожарных, прежде, чем остальных пользователей. Поэтому существует потребность в методиках эффективного обслуживания различных пользователей при большой нагрузке сети.
Раскрытие изобретения
В данном описании представлены методы планирования с учетом приоритетов и управления доступом в сети связи. В одном аспекте, потокам данных могут быть присвоены приоритеты, а пакеты для разных потоков данных могут размещаться в различных позициях в очереди, в зависимости от приоритетов потоков данных. В общем, может поддерживаться любое количество уровней приоритетов. В одном конструктивном решении, пакеты с прогрессивно повышающимися уровнями приоритетов могут размещаться в позициях, прогрессивно все более близких к головной части очереди, и тогда могут испытывать прогрессивно все более короткие задержки постановки в очередь. Каждому потоку данных может быть присвоен уровень приоритета, и пакеты для потока данных могут быть размещены в позиции в очереди, определяемой на основании уровня приоритета этого потока данных. Пользователю может быть присвоен отдельный уровень приоритета, и все потоки данных, принадлежащие этому пользователю (исходящие или завершающиеся в устройстве пользователя), могут придерживаться уровня приоритета пользователя.
В другом аспекте, пакет для терминала может быть передан от исходной ячейки к целевой ячейке вследствие передачи обслуживания, и в течение такого количества времени, пока пакет находился в ожидании в очереди в исходной ячейке, может быть получено разрешение на передачу очередного пакета данных. Пакет может быть размещен в передней позиции в очереди в целевой ячейке. Эта позиция может быть определена на основании количества времени, в течение которого пакет уже находится в ожидании. Не размещая пакет в конце очереди в целевой ячейке, можно избегать чрезмерной задержки постановки в очередь для пакета.
Еще в одном аспекте, управление доступом может выполняться способом, снижающим неблагоприятные воздействия на приоритетные потоки данных. В одном конструктивном решении, загрузка ячейки может быть определена на основании, по меньшей мере, одного критерия, например средней задержки постановки в очередь пакетов для отправки. Можно полагать, что загрузка ячейки малая, если средняя задержка постановки в очередь меньше, чем первое пороговое значение, и большая, если средняя задержка постановки в очередь больше, чем второе пороговое значение, или умеренная, если средняя задержка постановки в очередь находится между первым и вторым пороговыми значениями. Если загрузка ячейки является малой, могут быть допущены все приоритетные потоки данных и неприоритетные потоки данных. Если загрузка ячейки является большой, могут быть допущены только приоритетные потоки данных. Если загрузка ячейки является умеренной, могут быть допущены все приоритетные потоки данных и определенные неприоритетные потоки данных. В случае, если терминалы с приоритетными потоками данных в соседних ячейках выполняют передачу обслуживания к этой ячейке, могут быть зарезервированы некоторые ресурсы радиосвязи ячейки.
Далее более подробно описаны различные аспекты и признаки раскрытия.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 иллюстрирует сеть беспроводной связи.
Фиг. 2 иллюстрирует примерный механизм постановки в очередь для пяти классов трафика.
Фиг. 3 иллюстрирует конструктивное решение планирования с учетом приоритетов с двумя уровнями приоритетов.
Фиг. 4 иллюстрирует конструктивное решение планирования с учетом приоритетов с N уровнями приоритетов.
Фиг. 5 иллюстрирует процесс отправки данных с помощью планирования с учетом приоритетов.
Фиг. 6 иллюстрирует маршрутизацию и передачу пакета на терминал без передачи обслуживания.
Фиг. 7 иллюстрирует маршрутизацию и передачу пакета на терминал с передачей обслуживания.
Фиг. 8 иллюстрирует процесс отправки данных с учетом предшествующего времени постановки в очередь.
Фиг. 9 иллюстрирует процесс управления доступом.
Фиг. 10 иллюстрирует блок-схему терминала, базовой станции и сетевого объекта.
Осуществление изобретения
Описанные в данном описании методы можно использовать для различных сетей беспроводной и проводной связи. Термины "сеть" и "система" часто являются взаимозаменяемыми понятиями. Например, эти методы могут использоваться для сетей беспроводной связи, таких как сети множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), сети множественного доступа с временным разделением (TDMA), сети множественного доступа с частотным разделением (FDMA), сети множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA), сети FDMA с единственной несущей (SC-FDMA) и т.д. Сеть CDMA может реализовывать технологию радиосвязи, такую как cdma2000, универсальный наземный радиодоступ (UTRA) и т.д. cdma2000 охватывает стандарты IS-2000, IS-95 и IS-856. UTRA включает в себя широкополосный CDMA (WCDMA) и другие варианты CDMA. Сеть TDMA может реализовывать технологию радиосвязи, такую как Глобальная система мобильной связи (GSM). Сеть OFDMA может реализовывать технологию радиосвязи, такую как сверхмобильная широкополосная сеть связи (UMB), выделенный UTRA (E-UTRA), IEEE 802.16 (Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике) (WiMAX (общемировая совместимость широкополосного беспроводного доступа)), IEEE 802.20, Flash-OFDM и т.д. UTRA и E-UTRA представляют собой часть Универсальной системы мобильной электросвязи (UMTS). Долгосрочное развитие (LTE) представляет собой планируемый выпуск UMTS, которая использует E-UTRA. UTRA, E-UTRA, UMTS, LTE и GSM описаны в документах организации, называемой "Проект партнерства 3-его поколения" (3GPP). cdma2000 и UMB описаны в документах организации, называемой "Проект партнерства 3-его поколения 2" (3GPP2). Для ясности, некоторые аспекты методов ниже описаны для сети беспроводной связи.
Фиг. 1 иллюстрирует сеть 100 беспроводной связи, которая может включать в себя любое количество базовых станций 120. Базовая станция, в общем, представляет собой стационарную станцию, которая осуществляет связь с терминалами, а также может упоминаться как Узел В, выделенный Узел В, точка доступа, базовая приемопередающая станция (BTS) и т.д. Каждая базовая станция обеспечивает зону действия связи для конкретной географической области. Зона обслуживания базовой станции может быть разбита на множество (например, на три) меньших зон. Каждая меньшая зона может обслуживаться соответствующей подсистемой базовой станции. В 3GPP, термин "ячейка" может относиться к самой маленькой зоне обслуживания базовой станции и/или к подсистеме базовой станции, обслуживающей эту зону, в зависимости от контекста, в котором используется этот термин. В 3GPP2, термин "сектор" может относиться к самой маленькой зоне обслуживания базовой станции и/или к подсистеме базовой станции, обслуживающей эту зону. Для ясности, в представленном ниже описании используется концепция ячейки в 3GPP.
Сетевой контроллер 122 может соединяться с рядом базовых станций и обеспечивать координацию и управление для этих базовых станций. Шлюз 124 интернет-протокола (IP) может поддерживать передачи данных для терминалов и может быть ответствен за установление, поддержание и завершение информационных сеансов связи для терминалов. Шлюз 124 IP может связываться с другой сетью (сетями) передачи данных, такой как базовая сеть, частная сеть и/или сеть передачи данных общего пользования, Интернет и т.д. Сеть 100 может включать в себя другие сетевые объекты, на Фиг. 1 не показанные.
Терминалы 110 могут быть рассредоточены по всей сети, и каждый терминал может быть стационарным или подвижным. Терминал также может упоминаться как подвижная станция, оборудование пользователя, терминал доступа, абонентское устройство, станция и т.д. Терминалом может быть сотовый телефон, персональный цифровой помощник (PDA), устройство беспроводной связи, беспроводный модем, карманное устройство, портативный компьютер и т.д. Терминал может осуществлять связь с базовой станцией по прямым и обратным линиям связи. Термин "Прямая линия связи" (или "нисходящая линия связи") относится к линии связи от базовой станции к терминалу, а термин "обратная линия связи" (или "восходящая линия связи") относится к линии связи от терминала к базовой станции. В представленном здесь описании термины "терминал" и "пользователь" используются взаимозаменяемым образом. Термины "базовая станция" и "ячейка" также используются взаимозаменяемым образом.
Сеть 100 может использовать механизм постановки в очередь, чтобы назначать приоритеты трафику данных и поддерживать различные уровни качества обслуживания (QoS). Для различных категорий обслуживания могут быть определены некоторое количество классов трафика (ТС). Классы трафика также могут упоминаться как классы QoS, классы потоков, категории трафика, категории обслуживания и т.д. Каждый класс трафика может быть связан с определенными гарантиями QoS, такими как конкретная максимальная задержка отправки данных. Эта максимальная задержка также может упоминаться как необходимое условие задержки, допустимое отклонение задержки, предельное значение задержки, ограничение задержки, максимальная допустимая задержка и т.д. В большей части описания ниже используется термин "необходимое условие задержки". В общем, может быть определено любое количество классов трафика. Для того чтобы сохранять данные для каждого класса трафика, может использоваться очередь.
На линии связи между терминалом и ячейкой могут существовать один или больше потоков данных. Поток данных представляет собой информационный поток между двумя определенными конечными позициями. Поток данных также может упоминаться как поток IP, поток управления работой радиолинии (RLC), поток протокола работы радиолинии (RLP) и т.д. Поток данных может быть активен от начала до конца сеанса связи. Например, переносящий музыку поток данных может быть активен с момента времени, когда пользователь обращается к серверу Web-вещания, до тех пор, пока пользователь не выключает медиаплеер на своем компьютере. Потоку данных могут быть назначены атрибуты QoS во время вызова услуги или инициирования сеанса связи. Эти атрибуты QoS могут включать в себя описатели обслуживания, такие как необходимое условие задержки, допустимая частота появления ошибок в пакете, требуемая или ожидаемая скорость передачи данных и т.д. Поток данных может быть для конкретного обслуживания, и атрибуты QoS могут быть определены на основании необходимых условий для данных этого обслуживания. Поток данных может быть отображен в определенный класс трафика на основании атрибутов QoS этого потока данных и гарантий QoS для различных классов трафика. Пакеты для потока данных могут быть сохранены в очереди для класса трафика, к которому принадлежит этот поток данных.
1
5
1
2
3
4
5
1
2
Фиг. 2 иллюстрирует примерный механизм 200 постановки в очередь для пяти классов 1-5 трафика, которые помечены как TC-TC, соответственно. В примере, показанном на Фиг. 2, пять классов трафика имеют необходимые условия прогрессивно все более длительной задержки. Класс 1 трафика имеет необходимое условие самой короткой задержки D и может использоваться для услуг Voice-over-IP (VoIP) (передачи голоса по IP-протоколу), проведения телеконференций и других услуг в реальном масштабе времени. Классы 2, 3 и 4 трафика имеют необходимое условие прогрессивно все более длительной задержки D, D и D, соответственно. Класс 5 трафика имеет необходимое условие самой длительной задержки D и может использоваться для потоков наибольшего объема работы, таких как по протоколу передачи файлов (FTP). Необходимые условия задержки пяти классов трафика могут иметь любые соответствующие значения и на Фиг. 2 не показаны в масштабе. Например, необходимое условие задержки D класса 1 трафика может составлять 50 миллисекунд (мс) или меньше, необходимое условие задержки D класса 2 трафика может составлять несколько сотен миллисекунд и т.д.
Фиг. 2 иллюстрирует пример пяти очередей для пяти классов трафика на объекте, который может быть ячейкой или шлюзом IP. Ячейка может поддерживать очереди, сохраняя данные, чтобы пересылать их по прямой линии связи на различные терминалы. Отдельно, ячейка может поддерживать очереди, сохраняя данные, принимаемые от различных терминалов по обратной линии связи, и может посылать сохраненные данные в шлюз IP. Для ясности, большая часть последующего описания представлена для передачи по прямой линии связи, и любые отклонения для обратной линии связи обсуждаются отдельно.
Ячейка может принимать пакеты (например, от шлюза 124 IP на Фиг. 1) для передачи на различные терминалы. Пакеты также могут упоминаться как пакеты IP, дейтаграммы, кадры и т.д. Каждый пакет может быть предназначен для определенного терминала получателя информации, и пакеты для каждого терминала на Фиг. 2 изображены в виде прямоугольников с разной закраской. Пакеты могут иметь различные размеры, как иллюстрируется различными размерами для прямоугольников. Количество времени для передачи каждого пакета может зависеть от скорости передачи данных при передаче, которая может зависеть от величины ресурсов радиосвязи, выделенных терминалу получателя информации, условий в канале, наблюдаемых терминалом, и т.д.
Фиг. 2 иллюстрирует моментальный снимок пяти очередей в определенный момент времени. На Фиг. 2 горизонтальная ось представляет время, а входящие пакеты прибывают с левой стороны Фиг. 2. Пять очередей для пяти классов трафика представлены пятью горизонтальными рядами прямоугольников 210a-210e для пакетов, сохраненных в этих пяти очередях. Головная часть каждой очереди представляет собой крайний справа прямоугольник для этой очереди, а задняя часть каждой очереди является крайним слева прямоугольником для этой очереди.
Каждый пакет может принадлежать отдельному потоку данных и, когда принимается, может быть размещен в конце очереди для класса трафика, которому этот поток данных принадлежит. Каждая очередь может сохранять пакеты для различных терминалов в порядке, в котором пакеты принимаются. Каждый пакет может продвигаться от задней части очереди к головной части очереди при передаче пакетов в этой очереди.
1
5
На Фиг. 2 жирная вертикальная линия 220 может представлять срок завершения передачи для каждого пакета в пяти очередях. Пунктирные вертикальные линии 222a-222c могут представлять позиции, в которые помещают прибывающие пакеты в этих пяти очередях, и могут быть начерчены на расстояниях D-D, соответственно, от жирной вертикальной линии 220. Расстояние от каждой пунктирной вертикальной линии 222 до жирной вертикальной линии 220 определяется в соответствии с необходимым условием задержки связанного класса трафика. Класс 5 трафика может не иметь никакого необходимого условия задержки, и в этом случае пунктирная вертикальная линия 222e может не присутствовать.
Когда пакет принимается в ячейке, он может быть классифицирован и размещен в надлежащей очереди у пунктирной вертикальной линии 222 для этой очереди. После прохождения некоторого времени пакеты перемещаются слева направо на Фиг. 2 и приближаются к их сроку завершения передачи у жирной вертикальной линии 220. Расстояние от переднего/правого края каждого прямоугольника до жирной вертикальной линии 220 представляет количество времени, остающееся до срока завершения передачи. Расстояние от переднего края каждого прямоугольника до пунктирной вертикальной линии 222 представляет количество времени, потраченное в очереди. Например, когда пакет 212 прибывает в ячейку, он классифицируется и помещается в очередь для класса 3 трафика у пунктирной вертикальной линии 222c (на Фиг. 2 не показано). Когда проходит время в ожидании его передачи, пакет 212 передвигается к своему сроку завершения передачи у жирной вертикальной линии 220. Через непродолжительное время другой пакет 214 для другого терминала прибывает в ячейку, классифицируется в этой же самой очереди для класса 3 трафика и аналогичным образом размещается у пунктирной вертикальной линии 222c после пакета 212.
Пакеты для каждого класса трафика могут передаваться в порядке поступления (FIFO (первым пришел - первым обслужен)). На Фиг. 2, пакеты в очереди для каждого класса трафика пронумерованы последовательно, начиная с 1 для пакета в головной части очереди. Для каждой очереди, цифра в каждом прямоугольнике указывает порядок, в котором прибыл пакет. Пакеты в каждой очереди могут передаваться в порядке, в котором они принимаются, начиная с пакета 1, за которым следует пакет 2, и т.д. Каждый пакет может быть передан, когда или перед тем, как он достигнет жирной вертикальной линии 220, чтобы соответствовать сроку завершения передачи для этого пакета.
1
5
2
1
4
3
1
2
1
3
5
2
1
k
Пакеты в пяти очередях могут передаваться таким образом, чтобы могли быть выполнены необходимые условия задержки этих пакетов. Один возможный порядок передачи может быть следующим: TC(1), TC(1), TC(1), TC(2), TC(1), TC(1), TC(3), TC(2), TC(4), TC(2), TC(2), TC(3), TC(5) и т.д, где TC(m) обозначает пакет m для класса k трафика. Пакеты также могут передаваться в других порядках.
Если сеть является легко загруженной, то пакеты могут быть переданы вскоре после того, как они достигают ячейки. Например, пакет 212 может быть передан в момент времени прибытия пакета 214. Таким образом, количество пакетов, ожидающих в очередях, может быть низким, и большая часть пространства между наиболее ранними (или самыми старыми) пакетами и сроком завершения передачи у жирной вертикальной линии 220 может быть пустым.
Когда сеть становится перегруженной, задержки пакетов увеличиваются, и пространство между жирной вертикальной линией 220 и пунктирными вертикальными линиями 222a-222e может быть заполнено. Планировщик может пытаться поддерживать задержки пакетов в пределах их необходимых условий задержки и может пытаться планировать передачу каждого пакета прежде, чем этот пакет перейдет за его срок завершения передачи у жирной вертикальной линии 220. Планировщик может выбирать пакеты для передачи так, чтобы пакеты в пяти классах трафика приближались к их необходимым условиям задержки приблизительно одновременно.
В качестве примера, планировщик может выполнять балансировку загрузки между двумя классами X и Y трафика, с классом Y трафика, имеющим необходимое условие более длительной (менее напряженной) задержки, чем класс X трафика. В данном образце времени, задержка пакета в классе X трафика может быть обозначена как D(X), а задержка пакета в классе Y трафика может быть обозначена как D(Y). Краткосрочный режим работы планировщика может следовать одному из двух случаев, представленных ниже.
Пример 1
. В предшествующем сегменте времени может быть больше прибывающих пакетов для класса X трафика, чем для класса Y трафика. D(X) может приблизиться к необходимым условиям задержки класса X трафика прежде, чем D(Y) приблизится к необходимым условиям задержки класса Y трафика. В приближающемся сегменте времени планировщик может распределять большее количество ресурсов радиосвязи для пакетов в классе X трафика и меньше или вообще не распределять ресурсы радиосвязи для пакетов в классе Y трафика. D(X) может быть сокращена, а D(Y) может начать увеличиваться, и это может тогда восстанавливать равновесие между D(X) и D(Y) и предотвращать перемещение D(X) к ее пределу.
Пример 2
. Также может применяться обратный случай. В предшествующем сегменте времени может быть больше прибывающих пакетов для класса Y трафика, чем для класса X трафика. В приближающемся сегменте времени планировщик может распределять большее количество ресурсов радиосвязи для класса Y трафика и меньше или вообще не распределять ресурсы радиосвязи для класса X трафика. D(Y) может быть сокращена, а D(X) может начать увеличиваться, и это может тогда восстанавливать равновесие между D(X) и D(Y).
Описанная выше балансировка загрузки может быть расширена на любое количество классов трафика. В сильно перегруженной сети планировщик может распределять большее количество ресурсов радиосвязи классам трафика с большим количеством пакетов, и все классы трафика могут приближаться к их соответствующим необходимым условиям задержки одновременно. Когда очереди полные, планировщик может использовать с максимальной выгодой адаптационную способность трафика, которая является допустимым отклонением задержек, посредством ожидания последнего возможного момента для передачи пакетов, принадлежащих потокам, имеющим большие допустимые задержки.
Планировщик может поддерживать задержки пакетов в каждом классе трафика в пределах необходимого условия задержки этого класса трафика и одновременно может приближаться к необходимым условиям задержки всех классов трафика. Однако планировщик может смещаться к самому высокому классу трафика с необходимым условием самой короткой задержки, например, к классу 1 трафика на Фиг. 2. Таким образом, когда сеть тяжело загружена, самый низкий класс трафика с необходимым условием самой длительной задержки сначала может испытывать недопустимые задержки. Этот самый низкий класс трафика может быть предназначен для услуг наибольшего объема работ и может охватывать трафик FTP (такой как электронная почта) и другой трафик, который может допускать более длительные задержки. Превышение необходимого условия задержки такого трафика может иметь незначительное влияние. Следовательно, данные в самом низком классе трафика могут удерживаться в очереди до тех пор, пока не произойдет переполнение буфера и превышение лимита времени протокола более высокого уровня. Переполнение буфера или превышение лимита времени протокола могут приводить или не приводить к прекращению потока данных. Например, превышение лимита времени FTP может приводить к повторной передаче пакетов, таким образом поддерживая поток данных.
Для интерактивных услуг, таких как просмотр Web-страниц, пакеты могут удерживаться в очередях, несмотря на превышение их необходимых условий задержки. Пользователи могут запустить отказ от услуг, когда они испытывают чрезмерные задержки. Это может снижать потребности в трафике, а также загрузку сети.
В представленном выше описании предполагается, что планировщик может свободно определять, какие пакеты передавать. Это предположение не может полностью оставаться в силе для некоторых технологий радиосвязи. Кроме того, для некоторых услуг в реальном масштабе времени, таких как VoIP, сеть может резервировать некоторые ресурсы радиосвязи для заданного потока данных так, чтобы пакеты в этом потоке данных могли рассматриваться, как запланированные прежде. Тогда представленное выше описание может обращается к классам трафика, и эти отклонения на ресурсы радиосвязи воздействовать не будут.
В аспекте, потокам данных могут быть присвоены приоритеты, и пакеты для потоков данных могут быть размещены в различных позициях в очереди, в зависимости от приоритетов различных потоков данных. В одном конструктивном решении, заданный поток данных может быть отображен в класс трафика, как описано выше, и ему также может быть присвоен уровень приоритета. В общем, для каждого класса трафика может поддерживаться любое количество уровней приоритетов (N). Уровень 1 приоритета может быть самым высоким, а уровень N приоритета может быть самым низким. Различные классы трафика могут иметь одно и то же или разные количества уровней приоритетов. Пакеты для всех потоков данных в каждом классе трафика могут иметь необходимое условие задержки этого класса трафика. Однако пакеты для потоков данных с более высокими уровнями приоритетов могут посылаться в среднем с более короткими задержками.
k
k
2
2
k
1
1
2
2
1
1
Фиг. 3 иллюстрирует конструктивное решение планирования с учетом приоритетов для одного класса k трафика (TC) с двумя уровнями 1 и 2 приоритетов. В этом конструктивном решении поток данных с уровнем 1 приоритета может упоминаться как приоритетный поток данных, а поток данных с уровнем 2 приоритета может упоминаться как неприоритетный поток данных. Класс k трафика может иметь необходимое условие задержки D, которое может быть подходящим для всех потоков данных в классе k трафика. Пакеты для неприоритетных потоков данных могут упоминаться как неприоритетные пакеты и могут иметь целевое время постановки в очередь Т, где в общем Т≤D. Пакеты для приоритетных потоков данных могут упоминаться как приоритетные пакеты и могут иметь целевое время постановки в очередь Т, где в общем 0≤Т<Т. Целевое время постановки в очередь также может упоминаться как предполагаемое время постановки в очередь, ожидаемая задержка передачи и т.д. Целевое время Т постановки в очередь может зависеть от загрузки сети и других факторов. Целевое время Т постановки в очередь может быть выбрано на основании различных факторов, таких как общее количество уровней приоритетов, поддерживаемых системой, текущая ожидаемая задержка постановки в очередь или необходимое условие задержки класса k трафика, текущая ожидаемая задержка для этого уровня приоритета и т.д. В одном конструктивном решении Т может быть выбрано так, чтобы ожидаемая задержка передачи для приоритетных пакетов не превышала P процентов от необходимого условия задержки класса k трафика, где P может иметь любые подходящие значения.
1
1
Когда принимается неприоритетный пакет для класса k трафика, пакет может быть размещен в конце очереди для класса k трафика. Когда принимается приоритетный пакет (обозначенный на Фиг. 3 как F) для класса k трафика, пакет может быть размещен в той же самой очереди. Однако вместо размещения пакета F в конце очереди, пакет F может быть размещен в позиции в пределах очереди так, чтобы его предполагаемое время постановки в очередь составляло T. Фактическое время постановки в очередь пакета может быть с определенностью не известно из-за различных факторов, связанных с динамикой сети и совместным использованием ресурсов радиосвязи. Время постановки в очередь может быть оценено на основании располагаемой информации, такой как самая последняя загрузка сети и т.д. Пакет F может быть размещен впереди в очереди так, чтобы предполагаемое время постановки в очередь пакета F составляло Т.
В общем, приоритетный пакет может быть размещен в любой позиции в очереди перед концом очереди. Приоритетный пакет может быть размещен в начале очереди (на Фиг. 3 не показано) или в позиции между началом и концом очереди (как показано на Фиг. 3).
k
k
1
2
N
1
2
N
k
1
N-1
Фиг. 4 иллюстрирует схему планирования с учетом приоритетов для одного класса k трафика (TC) с N уровнями 1-N приоритетов, где в общем N≥1. В этой схеме класс k трафика может иметь необходимое условие задержки D, которое может быть подходящим для всех потоков данных в классе k трафика. Пакеты для потоков данных с самым высоким уровнем 1 приоритета могут иметь целевое время постановки в очередь Т, пакеты для потоков данных со вторым самым высоким уровнем 2 приоритета могут иметь целевое время постановки в очередь Т и так далее, а пакеты для потоков данных с самым низким уровнем N приоритета могут иметь целевое время постановки в очередь T, где в общем 0≤Т<Т<...<T≤D. Прибывающие пакеты с самым низким уровнем N приоритета могут быть размещены в конце очереди. Прибывающие пакеты с более высокими уровнями 1-N-1 приоритетов могут быть размещены в различных позициях в очереди, соразмерно с их уровнями приоритетов так, чтобы эти пакеты могли достигать целевых моментов времени T-T их постановки в очередь, соответственно.
n
n
k
1
2
N
Целевые моменты времени постановки в очередь для более высоких уровней приоритетов могут быть выбраны различными способами. В одной схеме, которая может упоминаться как схема A планирования с учетом приоритетов, целевое время T постановки в очередь для уровня n приоритета может быть выбрано так, чтобы ожидаемая задержка передачи для пакетов с уровнем n приоритета была не больше, чем P процентов от необходимого условия задержки D для класса k трафика, где n∈{1,.., N}. Процентные соотношения для N уровней приоритетов могут быть определены так, чтобы 0≤P<P<...<P≤1.
N
n
k
n
В другой схеме, которая может упоминаться как схема В планирования с учетом приоритетов, целевое время T постановки в очередь может быть выбрано так, чтобы ожидаемая задержка передачи для пакетов с уровнем n приоритета была не больше, чем P процентов от текущей ожидаемой задержки E постановки в очередь для класса k трафика. В этой схеме целевое время T постановки в очередь может быть ограничено конкретным минимальным значением, которое может быть общим для всех уровней приоритетов или может быть отличающимся для каждого уровня приоритета.
k
k
k
k
1
5
k
1
5
k
1
5
Для ясности, ниже описан конкретный пример для схем А и В планирования с учетом приоритетов. В этом примере, класс k трафика имеет необходимое условие задержки D=1,500 мс и текущую ожидаемую задержку постановки в очередь E=1,000 мс. Поскольку E<D, в данном случае для класса k трафика с состоянием перегрузки не сталкиваются. Для класса k трафика определены пять уровней 1-5 приоритетов. Для схемы A целевые моменты времени Т-T постановки в очередь для пяти уровней приоритетов определены так, что составляют 0%, 15%, 30%, 50% и 75% от необходимого условия задержки D класса k трафика. Для схемы В целевые моменты времени Т-T постановки в очередь для пяти уровней приоритетов определены так, что составляют 0%, 15%, 30%, 50% и 75% от текущей ожидаемой задержки E постановки в очередь для класса k трафика. Таблица 1 иллюстрирует целевые моменты времени Т-T постановки в очередь для пяти уровней приоритетов для обеих схем А и В.
<b>Таблица 1</b>
Уровень приоритета
Целевое время постановки в очередь
Схема А планирования с учетом приоритетов с D<sub>k</sub>=1500 мс
Схема В планирования с учетом приоритетов с E<sub>k</sub>=1000 мс
1
Т<sub>1</sub>
0% от D<sub>k</sub>
0 мс
0% от E<sub>k</sub>
0 мс
2
Т<sub>2</sub>
15% от D<sub>k</sub>
225 мс
15% от E<sub>k</sub>
150 мс
3
Т<sub>3</sub>
30% от D<sub>k</sub>
450 мс
30% от E<sub>k</sub>
300 мс
4
Т<sub>4</sub>
50% от D<sub>k</sub>
750 мс
50% от E<sub>k</sub>
500 мс
5
T<sub>5</sub>
75% от D<sub>k</sub>
1000 мс
75% от E<sub>k</sub>
750 мс
n
k
k
n
k
k
k
k
n
k
k
n
k
k
5
Для схемы A целевое время T постановки в очередь для каждого уровня n приоритета может быть ограничено меньшим из E или D так, чтобы T≤min{E, D}. Когда очередь является не полной, E меньше, чем D, и представляет конец очереди. Таким образом, если T больше, чем E для любого данного уровня n приоритета, то пакеты для уровня n приоритета могут быть размещены в E вместо T. В примере, показанном в таблице 1, уровень 5 приоритета имеет вычисленное значение 1125 мс для 75% от D. Поскольку 1125 мс больше, чем 1000 мс для E, T установлен на 1000 мс вместо 1125 мс. Таким образом, пакеты с уровнем 5 приоритета могут быть размещены в конце очереди вместо позиции 1125 мс.
k
k
Когда сеть не перегружена и E<D, схемы А и В могут обеспечивать разные целевые моменты времени постановки в очередь для N уровней приоритетов, например, как показано в таблице 1. Однако когда сеть приближается к позиции перегрузки, схемы А и В могут обеспечивать одни и те же целевые моменты времени постановки в очередь для N уровней приоритетов.
1
2
N-1
n
В другой схеме, которая на Фиг. 4 не показана и может упоминаться как схема C планирования с учетом приоритетов, пакеты с более высокими уровнями приоритетов могут быть размещены одной и той же позицию в очереди так, чтобы Т=Т=...=T. Однако, пакеты можно упорядочивать в соответствии с их уровнями приоритетов так, чтобы пакеты с уровнем 1 приоритета могли быть размещены перед пакетами с уровнем 2 приоритета, которые могут быть размещены перед пакетами с уровнем 3 приоритета, и т.д. Единственная позиция T может быть в начале очереди или может быть где-нибудь между началом и концом этой очереди.
Целевые моменты времени постановки в очередь для N уровней приоритетов также могут быть определены другими способами. Например, некоторые уровни приоритетов могут иметь одно и то же целевое время постановки в очередь, в то время как другие уровни приоритетов могут иметь разные целевые моменты времени постановки в очередь.
Для использования может быть выбрана одна схема планирования с учетом приоритетов, и то же самое планирование с учетом приоритетов может выполняться для каждого из K классов трафика. Также может использоваться комбинация схем планирования с учетом приоритетов. Например, схема А планирования с учетом приоритетов может использоваться для первой группы из нуля или большего количества классов трафика, схема В планирования с учетом приоритетов может использоваться для второй группы из нуля или большего количества классов трафика, а схема C планирования с учетом приоритетов может использоваться для третьей группы из нуля или большего количества классов трафика.
Описанные выше схемы планирования с учетом приоритетов можно использовать для любого количества уровней приоритетов (N). N можно выбрать на основании одного или больше стандартов, поддерживаемым сетью, и/или других факторов. Например, национальные системы связи (NCS) разрабатывают ряд необходимых условий для всех сетей в Соединенных Штатах Америки, чтобы соответствовать схеме приоритетов с 5 уровнями. Пять или больше уровней приоритетов могут быть определены так, чтобы поддерживать необходимые условия NCS. В качестве другого примера, мультимедийные услуги с учетом приоритетов (MMPS) в 3GPP2 предусматривают до N уровней приоритетов, где N может быть определено сетевым оператором. Чтобы поддерживать необходимые условия MMPS, может использоваться реконфигурируемое количество уровней приоритетов.
Потоком данных могут быть назначены атрибуты QoS во время вызова услуги или инициирования сеанса связи. Атрибуты QoS могут эффективно "модулироваться" уровнями приоритетов, описанными выше. Например, обслуживание электронной почты может иметь необходимое условие задержки, составляющее 10 секунд, а посылаемые по электронной почте пакеты могут храниться в очереди до 10 секунд, не вызывая погрешностей превышения лимита времени. Однако приоритетному пользователю может быть присвоен уровень 1 приоритета, и пакеты электронной почты для этого пользователя могут быть размещены в очереди так, чтобы они испытывали задержки постановки в очередь, составляющие две секунды или меньше. Обслуживание электронной почты для этого приоритетного пользователя не изменяется, например, погрешности превышения лимита времени не будут происходить, если задержка постановки в очередь не будет составлять 10 секунд или больше. Таким образом, при нормально действующем сценарии, обслуживание электронной почты для приоритетного пользователя не будет превышать лимит времени независимо от того, перегружена ли сеть или нет. Состояние ошибки превышения лимита времени является неизменным для приоритетного пользователя и может происходить при каком-нибудь экстраординарном обстоятельстве, например при неисправности базовой станции. В любом случае, описанное выше планирование с учетом приоритетов может обеспечивать возможность приоритетным потокам данных испытывать более короткие задержки постановки в очередь и другую преимущественную обработку, в то же время все еще сохраняя атрибуты QoS связанных классов трафика. Фактически, атрибуты QoS этих потоков данных при условиях перегрузки сети могут быть такими, как будто интенсивность обмена информацией низкая.
Фиг. 5 показывает схему процесса 500 отправки данных с помощью планирования с учетом приоритетов. Процесс 500 может выполняться ячейкой для передачи данных по прямой линии связи, терминалом для передачи данных по обратной линии связи или некоторым другим сетевым объектом. Первый пакет первого уровня приоритета может быть принят (блок 512) и может быть размещен в конце очереди (блок 514). Может быть принят (блок 516) второй пакет второго уровня приоритета, более высокого, чем первый уровень приоритета. Второй пакет может быть размещен в первой позиции в очереди перед концом очереди (блок 518). В одном конструктивном решении блока 518, целевое время постановки в очередь для второго уровня приоритета может быть определено, например, на основании предварительно определенного процента от необходимого условия задержки второго пакета или предварительно определенного процента от ожидаемой задержки постановки в очередь для пакетов в очереди. Тогда первая позиция в очереди может быть определена на основании целевого времени постановки в очередь. Первый и второй пакеты могут принадлежать различным потокам данных в одном и том же классе трафика и могут иметь атрибуты QoS, связанные с классом трафика. Первый и второй пакеты также могут быть предназначены для двух терминалов.
Может быть принят (блок 520) третий пакет третьего уровня приоритета, который выше, чем второй уровень приоритета. Третий пакет может быть размещен во второй позиции в очереди перед первой позицией (блок 522). В другом конструктивном решении блока 522, третий пакет может быть размещен в первой позиции в очереди. Однако пакеты третьего уровня приоритета могут быть размещены перед пакетами второго уровня приоритета в первой позиции, когда эти пакеты принимаются в одно и то же время.
В одном конструктивном решении, может быть принят пакет одного из множества уровней приоритетов. Множество уровней приоритетов могут быть связаны с различными позициями в очереди. Позиция в очереди для пакета может быть определена на основании уровня приоритета пакета. Затем пакет может быть размещен в определенной позиции в очереди. В любом случае, пакеты в очереди могут посылаться в заданной последовательности (блок 524).
В одном конструктивном решении, для множества классов трафика могут поддерживаться множество очередей, по одной очереди для каждого класса трафика. Для каждого класса трафика могут поддерживаться множество уровней приоритетов и могут быть связаны с различными позициями в очереди для этого класса трафика. Каждый пакет может быть размещен в очереди для класса трафика этого пакета и в позиции в очереди, определяемой уровнем приоритета этого пакета.
В другом аспекте, пакет для терминала может пересылаться от исходной ячейки к целевой ячейке вследствие передачи обслуживания терминала, и может быть получено разрешение на передачу очередного пакета данных в течение времени, пока пакет уже находился в ожидании в очереди в исходной ячейке. Пакет может быть размещен в передней позиции в очереди в целевой ячейке. Эта позиция может быть определена на основании количества времени, в течение которого пакет уже находился в ожидании. Не размещая пакет в конце очереди в целевой ячейке, можно избегать чрезмерной задержки постановки в очередь для пакета.
1
k
2
Фиг. 6 иллюстрирует маршрутизацию и передачу пакета на терминал без передачи обслуживания. В момент времени t сеть может принять пакет, предназначенный для терминала, и может маршрутизировать пакет в обслуживающую ячейку для терминала. Обслуживающая ячейка может быть ячейкой с самым высоким отношением сигнал-шум (SNR) в терминале. Обслуживающая ячейка может делать отметку времени в пакете при приеме, чтобы отслеживать задержку постановки в очередь пакета. Обслуживающая ячейка может определять класс трафика пакета и может размещать пакет в соответствующей очереди, например, либо в конце очереди, либо в передней позиции, если пакет имеет более высокий приоритет. Пакет может продвигаться вперед в очереди по оси времени (которая на Фиг. 4 направлена вертикально вниз) и к необходимому условию задержки D для этого класса трафика. В момент времени t пакет достигает головной части очереди. Если терминал все еще находится в пределах зоны действия обслуживающей ячейки, то обслуживающая ячейка может передать пакет на терминал в первоначально запланированное время.
1
2
3
Фиг. 7 иллюстрирует маршрутизацию и передачу пакета на терминал с передачей обслуживания. В момент времени t сеть может принять пакет, предназначенный для терминала, и может маршрутизировать пакет в обслуживающую ячейку для терминала. Обслуживающая ячейка может делать отметку времени в пакете при приеме и может размещать пакет в надлежащей позиции в соответствующей очереди. Пакет может продвигаться вперед в очереди по оси времени. Терминал может быть подвижным и может оценивать отношения SNR близлежащих ячеек. Терминал может определить, что SNR другой ячейки лучше, чем SNR обслуживающей ячейки. В момент времени t терминал может послать уведомление об измерении SNR в обслуживающую ячейку и/или лучшую ячейку, которая является целевой ячейкой для передачи обслуживания. В момент времени t для инициированной сетью передачи обслуживания обслуживающая ячейка может послать сообщение о направлении передачи обслуживания терминалу, чтобы инициировать передачу обслуживания к целевой ячейке.
4
5
В момент времени t обслуживающая ячейка может переместить пакет в целевую ячейку. Целевая ячейка может определить класс трафика пакета и может разместить пакет в соответствующей очереди. Целевая ячейка может разместить пакет в позиции в очереди таким образом, чтобы пакет получил упреждение во времени на ту величину времени, которое пакет уже находился в ожидании в очереди в обслуживающей ячейке. Таким образом, пакет может получить разрешение на передачу в течение для предшествующего времени ожидания так, чтобы он своевременно мог быть передан. Тогда пакет может продвигаться вперед в очереди в целевой ячейке нормальным способом и может быть передан целевой ячейкой на терминал, когда пакет достигнет головной части очереди в момент времени t.
Фиг. 7 иллюстрирует пример, в котором производится передача обслуживания терминала, в то время как пакет ожидает передачи. Манипулирование пакетом на Фиг. 7 может быть расширено так, чтобы охватывать любое количество передач обслуживания до передачи пакета. В общем, целевая ячейка может размещать пакет в передней позиции в соответствующей очереди в целевой ячейке так, чтобы пакет мог получать разрешение на передачу в течение некоторого или всего предшествующего времени ожидания.
Каждая ячейка, манипулирующая пакетом, также может размещать пакет в надлежащей позиции в соответствующей очереди с учетом приоритета пакета. Ячейка, которая принимает пакет от сети, может размещать пакет в позиции, определяемой на основании любого из описанных выше конструктивных решений планирования с учетом приоритетов. Каждая последующая ячейка может (i) определять остающееся целевое время постановки в очередь для пакета, которое может быть равно целевому времени постановки в очередь минус предшествующее время ожидания, и (ii) размещать пакет в очереди так, чтобы пакет мог ожидать остающееся целевое время постановки в очередь. Манипулирование пакетом различными целевыми ячейками вследствие передачи обслуживания не должно неблагоприятно влиять на манипулирование приоритетом пакета. Размещение пакета в очереди каждой целевой ячейки может воспроизводить размещение пакета в очереди ячейки, которая первоначально принимала пакет от сети.
Может быть выполнена передача обслуживания терминала к целевой ячейке, а затем обратно к предыдущей обслуживающей ячейке. Обслуживающая ячейка может сохранять пакет в течение предварительно определенного времени, например до тех пор, пока не истечет необходимое условие задержки пакета. Этого можно избегать, отправляя пакет из целевой ячейки обратно в предыдущую обслуживающую ячейку.
Задержки постановки в очередь в общем увеличиваются в течение периодов перегрузки сети, и в результате такой перегрузки пакет может ждать в очереди дольше. И вероятность изменения условий в канале, и вероятность передачи обслуживания могут увеличиваться, заставляя пакет дольше ожидать передачу. Приоритетные пакеты в общем могут ожидать в очередях в течение меньшего количества времени, чем неприоритетные пакеты в том же самом классе трафика. Следовательно, мобильность может оказывать меньшее воздействие на приоритетные пакеты, чем на неприоритетные пакеты, и воздействие может прогрессивно снижаться для прогрессивно более высоких уровней приоритетов.
Фиг. 8 иллюстрирует схему процесса 800 отправки данных с учетом предшествующего времени постановки в очередь. Пакет для отправки на терминал может быть принят от первой ячейки (блок 812). Пакет может быть размещен (i) в конце первой очереди в первой ячейке или (ii) в позиции в первой очереди, определяемой на основании уровня приоритета пакета. Пакет может удерживаться первой ячейкой до тех пор, пока не пройдет необходимое условие задержки пакета.
Может быть определено количество времени, которое пакет уже находился в ожидании в первой очереди в первой ячейке (блок 814). Пакет может быть размещен в позиции во второй очереди во второй ячейке с учетом количества времени, в течение которого пакет уже находится в ожидании в первой очереди (блок 816). В одном конструктивном решении блока 816, остающееся целевое время постановки в очередь для пакета может быть определено на основании целевого времени постановки в очередь для пакета и количества времени, в течение которого пакет уже находится в ожидании в первой очереди. Тогда пакет может быть размещен в позиции во второй очереди, определяемой на основании остающегося целевого времени постановки в очередь для пакета. Пакет может быть отправлен на терминал, когда он достигнет головной части второй очереди (блок 818).
Для того, чтобы ограничивать количество терминалов, имеющих допуск к сети, ограничивать величину трафика и избегать или ослаблять перегрузку сети, может выполняться управление доступом. Когда сеть не перегружена, может допускаться каждый терминал, желающий получить доступ к сети. Когда объем трафика увеличивается и сеть приближается к точке перегрузки, дополнительные увеличения объема трафика могут управляться с помощью стратегии допуска. Новые потоки данных могут сокращаться и, в некоторый момент, могут быть полностью остановлены, чтобы ослабить перегрузку сети.
Еще в одном аспекте, управление доступом и управление ресурсами могут выполняться способом, снижающим неблагоприятные воздействия на приоритетные потоки данных и терминалы. В первом конструктивном решении, потоки данных могут быть классифицированы как приоритетные или неприоритетные потоки данных. Поток данных можно считать приоритетным потоком данных, основываясь на различных факторах, таких как атрибуты QoS потока данных, на том, действительно ли поток данных предназначен для аварийных служб, предназначен ли поток данных для пользователя с премиальной подпиской и т.д. Потоки данных, которые не являются приоритетными потоками данных, можно считать неприоритетными потоками данных. Приоритетные и неприоритетные потоки данных могут быть допущены на основании загрузки ячейки, как описано ниже. Первое конструктивное решение может учитывать допуск потоков данных на основе потоков данных.
Во втором конструктивном решении, терминалы могут быть классифицированы как приоритетные или неприоритетные терминалы и могут быть допущены на основании загрузки ячейки. Терминал может иметь активный или неактивный сеанс связи и может иметь один или больше потоков данных в одном или больше классах трафика для активного сеанса связи. Второе конструктивное решение может рассматриваться как частный случай первого конструктивного решения, в котором все потоки данных терминала могут быть либо допущены, либо не допущены.
В одном конструктивном решении, управление доступом может выполняться для каждой ячейки на основании загрузки этой ячейки. В одном конструктивном решении, когда загрузка ячейки становится полной, приоритетные потоки данных могут быть допущены, а неприоритетные потоки данных могут быть сокращены или блокированы. В одном конструктивном решении, чтобы поддерживать мобильность приоритетных терминалов, каждая ячейка может откладывать некоторые ресурсы радиосвязи или может управлять распределением ресурсов радиосвязи в случае, если приоритетные терминалы в соседних ячейках производят передачу обслуживания к этой ячейке. Каждая ячейка может сокращать или прекращать допуск неприоритетных терминалов в этой ячейке, если в соседних ячейках есть приоритетные терминалы с активными сеансами связи (например, имеют недавнюю или продолжающуюся активность, такую как продолжающиеся сеансы связи VoIP).
Сетевой объект, который осуществляет управление доступом (например, функцию управления стратегией), может иметь доступ к различным типам информации, таким как:
- атрибуты QoS потоков данных или сеансов связи терминалов,
- приоритетное состояние потоков данных или сеансов связи, включая те, что проводятся в соседних ячейках,
- текущая статистика задержки постановки в очередь каждой ячейки, представляющей интерес, и
- другая относящаяся к делу информация.
На основании вышеупомянутой информации и/или другой информации могут быть определены различные правила допуска. Для различных уровней загрузки ячейки могут быть определены разные правила допуска. В общем, может поддерживаться любое количество уровней загрузки ячейки, и уровни загрузки ячейки могут определяться различными способами, например, с помощью сетевого оператора.
В одном конструктивном решении, к трем уровням загрузки ячейки могут применяться три правила допуска следующим образом:
- легкая загрузка ячейки - никакие ограничения допуска не применяются,
- умеренная загрузка ячейки - неприоритетные потоки данных допускаются в масштабе, обратно пропорциональном количеству приоритетных терминалов с активными сеансами связи в соседних ячейках, и
- тяжелая загрузка ячейки - допускаются только приоритетные потоки данных.
В одном конструктивном решении, управление доступом может выполняться отдельно для каждого класса трафика. В этом конструктивном решении, уровень загрузки может быть определен для каждого класса трафика в каждой ячейке. В одном конструктивном решении, уровень загрузки каждого класса трафика может быть определен на основании средней задержки постановки в очередь для этого класса трафика. Например, легкая загрузка ячейки (или отсутствие перегрузки) может быть определена с помощью средней задержки постановки в очередь, которая меньше, чем первый процент (например, 50%) от необходимого условия задержки этого класса трафика. Умеренная загрузка ячейки может быть определена с помощью средней задержки постановки в очередь, которая находится между первым процентом и вторым процентом (например, 90%) от необходимого условия задержки. Тяжелая загрузка ячейки (или перегрузка) может быть определена с помощью средней задержки постановки в очередь, которая больше, чем второй процент от необходимого условия задержки. Уровни загрузки ячейки также могут быть определены на основании других критериев.
Для умеренной загрузки ячейки количество допускаемых неприоритетных потоков данных может быть функцией средней задержки постановки в очередь. В одном конструктивном решении, средняя задержка постановки в очередь может быть преобразована в зарезервированную пропускную способность следующим образом:
k
k
k
k
C=(Z-Q)*F,Ур. (l)
k
где Q - средняя задержка постановки в очередь относительно необходимого условия задержки класса k трафика,
k
F - масштабный коэффициент для класса k трафика,
k
Z - второй процент для класса k трафика, и
k
C - зарезервированная пропускная способность для класса k трафика.
k
k
k
Зарезервированная пропускная способность может быть задана в количестве сеансов связи или терминалов или в количестве потоков данных. Значение масштабного коэффициента F и значение второго процента Z могут быть выбраны на основании эмпирического испытания, компьютерного моделирования и т.д. Средняя задержка постановки в очередь может быть фильтрованной, например, усредненной за период времени. Например, средняя задержка постановки в очередь может быть 60% от необходимого условия задержки, масштабный коэффициент может быть равен 0,5, а второй процент может быть равен 90%. Резервная пропускная способность тогда может быть вычислена как C=(90-60)·0,5=15. Неприоритетный поток данных может быть допущен, если выполнены следующие условия:
k
k
k
k
Q<Z и C>SP,Ур. (2)
k
где SP - количество приоритетных терминалов для класса k трафика в соседних ячейках.
k
k
В вышеупомянутом примере с Q=60% и F=0,5 неприоритетный поток данных может быть допущен, если общее количество активных приоритетных терминалов в соседних ячейках меньше, чем 15.
x
x.
x
k
k
Конструктивное решение в уравнении (2) осуществляет управление доступом таким образом, чтобы поддерживать мобильность приоритетных терминалов. Данная ячейка  может иметь информацию о присутствии активных приоритетных терминалов в соседних ячейках и может использовать эту информацию для управления доступом. Условие (C>SP) в уравнении (2) гарантирует, что в ячейке x имеется достаточная резервная пропускная способность, чтобы манипулировать потенциальной передачей обслуживания приоритетных терминалов в соседних ячейках к ячейке  Управление доступом для ячейки  может быть усилено, если в соседних ячейках имеется много приоритетных терминалов с активными потоками данных, и может быть ослаблено в иной ситуации.
x.
x
x,
k
k
k
k
k
Отношения SNR приоритетных терминалов в соседних ячейках также могут учитываться для управления доступом в ячейке x. Например, в большой соседней ячейке может быть много приоритетных терминалов, но эти приоритетные терминалы могут находиться далеко от зоны обслуживания ячейки  Близость каждого приоритетного терминала к ячейке  может быть отражена в SNR ячейки  как измеренное в этом терминале. В одном конструктивном решении, присутствие далеких приоритетных терминалов может быть дисконтировано, например, используя C>SP·D, где D - коэффициент дисконтирования, который меньше единицы. В другом конструктивном решении, приоритетный терминал в соседней ячейке может рассматриваться в вычислении SP, только если SNR ячейки x, как измеренное в терминале, превышает пороговое значение SNR. В еще одном конструктивном решении, для управления доступом может рассматриваться "свежесть" измерений SNR, доступных для ячейки (ячеек). Терминал может не посылать сообщения об SNR до тех пор и если SNR данной ячейки не превышает пороговое значение. Тогда терминал может сообщать отношения SNR ячейки, которая запустила сообщение SNR, а также других соседних ячеек, которые могут быть измерены терминалом.
В другом конструктивном решении, управление доступом может выполняться отдельно для каждой группы из одного или больше классов трафика. Например, одна группа может включать в себя услуги в реальном масштабе времени, такие как VoTP, а другая группа может включать в себя остающиеся классы трафика. В этом конструктивном решении, уровень загрузки может быть определен для каждой группы классов трафика в каждой ячейке, как описано выше, где k - теперь индекс для группы классов трафика вместо определенного класса трафика. В одном конструктивном решении, уровень загрузки для данной группы можно задавать средней задержкой постановки в очередь для всех классов трафика в этой группе в виде процента от необходимого условия задержки этих классов трафика. Средняя задержка постановки в очередь для данной группы может быть выражена как взвешенное среднее значение для средних задержек постановки в очередь классов трафика в этой группе. Весовой коэффициент для каждого класса трафика может быть определен количеством активных потоков данных в этом классе трафика, количеством пакетов в очереди для класса трафика и т.д.
Для всех описанных выше конструктивных решений, все классы трафика должны приближаться к позиции перегрузки приблизительно одновременно. В любое данное время, средняя задержка постановки в очередь для пакетов во всех классах трафика должна составлять приблизительно один и тот же процент от необходимого условия задержки для каждого класса трафика.
Уравнение (1) показывает пример отображения средней задержки постановки в очередь в резервную пропускную способность. Уравнение (2) показывает пример допуска неприоритетного потока данных на основании средней задержки постановки в очередь и резервной пропускной способности. При вычислении резервной пропускной способности и/или допуска неприоритетных потоков данных также могут рассматривать другие факторы, такие как располагаемый частотный спектр, полная пропускная способность, требуемая скорость передачи данных для нового потока данных и т.д. Например, сеанс видеотелефонной связи может иметь различные необходимые условия для потока данных и может обрабатываться иначе, чем сеанс связи VoIP для допуска.
Для большой загрузки ячейки, управление доступом может различаться между разными уровнями приоритетов. Например, потоки данных самого высокого приоритета могут быть допущены, даже когда средняя задержка постановки в очередь составляет 100% от необходимого условия задержки, потоки данных второго самого высокого приоритета могут быть допущены, только если средняя задержка постановки в очередь составляет 95% от необходимого условия задержки, и т.д.
В одном конструктивном решении, поток данных может обслуживаться, только если может быть выполнено необходимое условие задержки потока данных, а иначе может быть прерван. Потоком данных могут быть заданные атрибуты QoS, которые могут указывать, должен ли поток данных быть отклонен, если его необходимое условие задержки не может быть выполнено. Различные обработки потоков могут быть подходящими для различных уровней приоритетов. Например, терминалы самого высокого приоритета всегда могут обслуживать все из своих потоков данных, терминалы второго самого высокого приоритета могут обслуживать только свои потоки данных высокого приоритета и т.д.
Раскрытые в данном описании методы могут поддерживать доступ приоритетных потоков данных или терминалов даже в течение периодов условий перегруженного трафика. Методы также могут гарантировать, что обслуживание, предлагаемое приоритетным терминалам, минимально подвергается воздействию и прерыванию из-за загрузки сети, а также в результате мобильности пользователя. Эти методы могут использоваться для того, чтобы поддерживать аварийные службы для (i) выполнения услуг в реальном масштабе времени, таких как VoIP и проведение видеоконференций, и (ii) выполнения мультимедийных услуг в нереальном масштабе времени, таких как загрузка информации о маршрутах аварийного покидания объекта, организации доступа к Web-сайтам для получения новейшей информации о погоде, потоках движения автотранспорта и т.д. Эти методы также могут использоваться для поддерживания различных уровней обслуживания. Например, пользователь с премиальной подпиской может обрабатываться как приоритетный терминал, тогда как пользователь с общей подпиской может обрабатываться как неприоритетный терминал.
Фиг. 9 иллюстрирует схему процесса 900 для управления доступом в сети связи. Процесс 900 может выполняться ячейкой или сетевым объектом. Загрузка ячейки может быть определена на основании, по меньшей мере, одного критерия, например средней задержки постановки в очередь пакетов для отправки (блок 912). В одном конструктивном решении, загрузка ячейки может быть объявлена как (i) легкая, если средняя задержка постановки в очередь меньше, чем первое пороговое значение, (ii) тяжелая, если средняя задержка постановки в очередь больше, чем второе пороговое значение, или (iii) умеренная, если средняя задержка постановки в очередь находится между первым и вторым пороговыми значениями. Первое и второе пороговые значения могут быть определены на основании первого и второго процентов от необходимого условия задержки пакетов для отправки, со вторым процентом, превышающим первый процент. Загрузка ячейки также может быть определена другими способами и/или основана на других критериях.
Все приоритетные потоки данных и неприоритетные потоки данных для терминалов могут быть допущены, если загрузка ячейки является малой (блок 914). Определение того, является ли поток данных приоритетным потоком данных или неприоритетным потоком данных, может быть сделано на основании класса подписки, атрибутов QoS потока данных и/или другой информации. Если загрузка ячейки является большой, могут быть допущены только приоритетные потоки данных (блок 916). Если загрузка ячейки является умеренной, могут быть допущены приоритетные потоки данных и выбранные некоторые из неприоритетных потоков данных (блок 918). В одном конструктивном решении блока 918, выбранные некоторые из неприоритетных потоков данных могут быть допущены, основываясь на средней задержке постановки в очередь пакетов для отправки и количестве терминалов с приоритетными потоками данных в соседних ячейках, например, как показано в уравнении (2). Некоторые ресурсы радиосвязи ячейки могут быть зарезервированы в случае, если терминалы с приоритетными потоками данных в соседних ячейках выполняют передачу обслуживания к этой ячейке.
Описанные выше блоки 912-918 могут быть для одного класса трафика или для группы классов трафика, собранных вместе. В одном конструктивном решении, загрузка ячейки может быть определена для каждого класса трафика на основании, по меньшей мере, одного критерия, например средней задержки постановки в очередь для пакетов в этом классе трафика. Приоритетные потоки данных и неприоритетные потоки данных для каждого класса трафика могут быть допущены на основании загрузки ячейки для этого класса трафика, как описано выше. В другом конструктивном решении, загрузка ячейки может быть определена для каждой группы классов трафика. Приоритетные потоки данных и неприоритетные потоки данных для каждой группы классов трафика могут быть допущены на основании загрузки ячейки для этой группы.
Фиг. 10 показывает блок-схему конструктивного решения терминала 110, базовой станции 120 и сетевого объекта 130. В терминале 110 процессор 1024 модемов может принимать данные, подлежащие передаче терминалом, обрабатывать данные (например, кодировать, модулировать, расширять и скремблировать) и генерировать выборки выходного сигнала. Передатчик (TMTR) 1032 может преобразовывать выборки выходного сигнала (например, преобразовывать в аналоговый сигнал, фильтровать, усиливать и преобразовывать с повышением частоты) и генерировать сигнал обратной линии связи, который может быть передан через антенну 1034. На прямой линии связи антенна 1034 может принимать сигналы прямой линии связи от базовой станции 120 и/или других базовых станций. Приемник (RCVR) 1036 может преобразовывать сигнал (например, фильтровать, усиливать, преобразовывать с понижением частоты и оцифровывать), принятый от антенны 1034, и обеспечивать выборки. Процессор 1024 модемов может обрабатывать выборки (например, демодулировать и декодировать) и обеспечивать декодированные данные. Процессор 1024 модемов может осуществлять обработку в соответствии с технологией радиосвязи (например, CDMA IX, HRPD, WCDMA, GSM и т.д.), используемой сетью.
Контроллер/процессор 1020 может управлять работой в терминале 110. Контроллер/процессор 1020 может выполнять или управлять процессом 500 на Фиг. 5 и/или другими процессами для методов, описанных в данном описании. Запоминающее устройство 1022 может сохранять коды программ и данные для терминала 110 и может реализовывать одну или больше очередей для одного или больше классов трафика. Процессор цифровых сигналов 1026 может выполнять различные типы обработки для терминала 110. Процессоры 1020, 1024 и 1026 и запоминающее устройство 1022 могут быть реализованы на интегральной схеме прикладной ориентации (ASIC) 1010. Запоминающее устройство 1022 также может быть реализовано вне ASIC.
На базовой станции 120 передатчик/приемник (TMTR/RCVR) 1046 может поддерживать радиосвязь с терминалом 110 и/или другими терминалами. Контроллер/процессор 1040 может выполнять различные функции для осуществления связи с терминалами. Контроллер/процессор 1040 также может выполнять или управлять процессом 500 на Фиг. 5, процессом 800 на Фиг. 8, процессом 900 на Фиг. 9 и/или другими процессами для методов, описанных в данном описании. Запоминающее устройство 1042 может сохранять коды программ и данные для базовой станции 120. Запоминающее устройство 1042 может реализовывать одну или больше очередей для одного или больше классов трафика. Блок связи (Comm) 1044 может поддерживать связь с другими сетевыми объектами, например с сетевым объектом 130. В общем, базовая станция 120 может включать в себя любое количество контроллеров, процессоров, запоминающих устройств, передатчиков, приемников, блоков связи и т.д.
Сетевой объект 130 может быть сетевым контроллером 122 или шлюзом 124 IP, показанными на Фиг. 1, или может быть некоторым другим сетевым объектом. В сетевом объекте 130 контроллер/процессор 1050 может осуществлять различные функции, чтобы поддерживать различные услуги для терминалов. Контроллер/процессор 1050 может выполнять или управлять процессом 500 на Фиг. 5, процессом 900 на Фиг. 9 и/или другими процессами для методов, описанных в данном описании. Запоминающее устройство 1052 может сохранять коды программ и данные для сетевого объекта 130. Блок 1054 связи может поддерживать связь с другими сетевыми объектами, например с базовой станцией 120. В общем, сетевой объект 130 может включать в себя любое количество контроллеров, процессоров, запоминающих устройств, блоков связи и т.д.
Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что информация и сигналы могут быть представлены с использованием любых из множества различных технологий и методов. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и кодовые элементы, которые могут упоминаться по всему представленному выше описанию, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами, или любой их комбинацией.
Специалисты в данной области техники дополнительно должны оценить, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритмов, описанные в связи с раскрытием в данном описании, могут быть реализованы как электронное аппаратное обеспечение, программное обеспечение для компьютеров или их комбинации. Чтобы ясно проиллюстрировать эту взаимозаменяемость аппаратного обеспечения и программного обеспечения, различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы и этапы были описаны выше в общем в терминах их функциональных возможностей. Реализованы ли такие функциональные возможности как аппаратное обеспечение или программное обеспечение, зависит от конкретного применения и конструктивных ограничений, накладываемых на всю систему. Специалисты в данной области техники могут реализовывать описанные функциональные возможности изменяющимися способами для каждого конкретного применения, но такие решения реализации не должны интерпретироваться как вызывающие отклонения от объема представленного раскрытия.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с представленным в данном описании раскрытием, могут быть реализованы или выполнены с помощью процессора общего назначения, процессора цифровых сигналов (ПЦС), интегральной схемы прикладной ориентации (ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA) или другого программируемого логического устройства, дискретного логического элемента или транзисторных логических схем, дискретных компонентов аппаратного обеспечения или любой их комбинации, предназначенной для выполнения описанных в данном описании функций. Процессор общего назначения может быть микропроцессором, но, в качестве альтернативы, процессор может быть любым общепринятым процессором, контроллером, микроконтроллером или конечным автоматом. Процессор также может быть реализован в виде комбинации вычислительных устройств, например комбинации ПЦС и микропроцессора, множества микропроцессоров, одного или больше микропроцессоров вместе с ядром ПЦС или любой другой такой конфигурации.
Этапы способа или алгоритма, описанные в связи с представленным в данном описании раскрытием, могут быть воплощены непосредственно в аппаратном обеспечении, в программном модуле, выполняемом процессором, или в комбинации и того, и другого. Программный модуль может постоянно находиться в памяти ОЗУ (оперативного запоминающего устройства), флэш-памяти, памяти ПЗУ (постоянного запоминающего устройства), памяти ППЗУ (программируемого ПЗУ), памяти ЭСППЗУ (электрически стираемого ППЗУ), регистрах, жестком диске, съемном диске, CD-ROM (неперезаписываемом компакт-диске) или любой другой форме машиночитаемого носителя, известной в технике. Примерный машиночитаемый носитель подсоединен к процессору так, что процессор может считывать информацию с машиночитаемого носителя и записывать на нее информацию. В качестве альтернативы, машиночитаемый носитель может быть объединен с процессором. Процессор и машиночитаемый носитель могут постоянно находиться в ASIC. ASIC может постоянно находиться в терминале пользователя. В качестве альтернативы, процессор и машиночитаемый носитель могут постоянно находиться в терминале пользователя в виде дискретных компонентов.
disks
discs
В одном или больше примерных конструктивных решениях описанные функции могут быть реализованы в аппаратном обеспечении, программном обеспечении, встроенном программном обеспечении или любой их комбинации. Если они реализованы в программном обеспечении, функции могут быть сохранены или переданы в виде одной или больше команд или кода на машиночитаемом носителе. Машиночитаемый носитель представляет собой как запоминающий машиночитаемый носитель, так и носитель передачи данных, включая любой носитель, который облегчает перенос компьютерной программы с одного места на другое. Машиночитаемый носитель может быть любым располагаемым носителем, и к которому может получить доступ компьютер общего назначения или специализированный компьютер. Посредством примера, а не ограничения, такой машиночитаемый носитель может представлять собой ОЗУ, ПЗУ, ЭСППЗУ, CD-ROM или другой накопитель на оптических дисках, накопитель на магнитных дисках или другие магнитные запоминающие устройства или любым другим носителем, который может использоваться для того, чтобы переносить или сохранять требуемое средство кодирования программы в форме команд или структур данных, и к которой может получать доступ компьютер общего назначения или специализированный компьютер, или процессор общего назначения или специализированный процессор. Также, любое соединение должным образом называется машиночитаемым носителем. Например, если программное обеспечение передается от Web-сайта, сервера или другого удаленного источника с использованием коаксиального кабеля, волоконно-оптического кабеля, скрученной пары, цифровой абонентской линии (DSL) или беспроводных технологий, таких как связь в инфракрасном, радиочастотном и сверхвысокочастотном диапазоне, то коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель, скрученная пара, DSL или беспроводные технологии, такие как связь в инфракрасном, радиочастотном и сверхвысокочастотном диапазоне, включены в определение носителя. Термины "disk" и "disc" (диск), как используются в данном описании, включают в себя компакт-диск (CD), лазерный диск, оптический диск, универсальный цифровой диск (DVD), гибкий диск и диск технологии blu-ray, где (диски) обычно воспроизводят данные магнитным способом, в то время как (диски) воспроизводят данные оптическим способом с помощью лазеров. Комбинации вышеупомянутых устройств также должны быть включены в область определения машиночитаемого носителя.
Предыдущее описание раскрытия обеспечено для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники выполнять или использовать раскрытие. Различные модификации раскрытия специалистам в данной области техники будут очевидны, а универсальные принципы, определенные в данном описании, можно применять к другим вариациям, не отступая при этом от объема раскрытия. Таким образом, раскрытие предназначено не для того, чтобы быть ограниченным примерами и конструктивными решениями, описанными в данном описании, но должно соответствовать самому широкому объему, совместимому с принципами и новыми признаками, раскрытыми в данном описании.