ПЛАНИРОВЩИК КАЧЕСТВА ОБСЛУЖИВАНИЯ ДЛЯ СЕТИ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
SERVICE QUALITY PLANNER FOR WIRELESS COMMUNICATION NETWORK

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение в целом относится к передаче информации, и более конкретно к планированию качества обслуживания для сети беспроводной связи.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Системы беспроводной связи широко применяются для обеспечения различных типов передачи информации, например, речи и данных. Типичная беспроводная информационная система, или сеть, обеспечивает множественный доступ пользователей к одному или нескольким совместно используемым ресурсам. Система может использовать различные способы множественного доступа, такие как мультиплексирование с частотным разделением (МЧР, FDM), мультиплексирование с временным разделением (МВР, TDM), мультиплексирование с кодовым разделением (МКР, CDM), и другие.
Примерные сети беспроводной связи включают в себя системы передачи данных на основе сотовой связи. Нижеследующее представляет несколько таких примеров: (1) стандарт совместимости мобильная станция - базовая станция для двухрежимных широкополосных систем сотовой связи с расширенным спектром (стандарт IS-95), (2) стандарт, предложенный консорциумом, именуемым "Проект партнерства по системам связи 3-го поколения" (3rd Generation Partnership Project, 3GPP) и воплощенный в наборе документов, включая документы (технические описания) с порядковыми номерами 3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS 25.213, и 3G TS 25.214 (стандарт W-CDMA (широкополосный множественный доступ с кодовым разделением каналов)), (3) стандарт, предложенный консорциумом, именуемым "Проект 2 партнерства для систем связи 3-го поколения" (3GPP2) и осуществленный в "Стандарте TR-45.5 физического уровня для систем cdma2000 с расширенным спектром" (стандарт IS-2000), и (4) система высокоскоростной передачи данных, которая соответствует стандарту TIA/EIA/IS-856 (стандарт IS-856 Ассоциации промышленности средств связи/Ассоциации электронной промышленности).
Другие примеры систем беспроводной связи включают в себя беспроводные локальные сети (БЛС, WLAN) такие, как стандарт IEEE (Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике) 802.11 (то есть 802.11 (a), (b), или (g)). Усовершенствований этих сетей можно достичь в развертывании сети WLAN со многими входами, многими-выходами (MIMO), содержащей технические средства модуляции мультиплексной передачи (OFDM) с ортогональным частотным разделением.
Так как конструктивные решения систем беспроводной связи были усовершенствованы, стали доступными более высокие скорости передачи данных. Более высокие скорости передачи данных открыли возможность для расширенных приложений, среди которых передача речи, видео высокоскоростных данных и различные другие приложения. Однако различные приложения могут иметь отличающиеся требования к их соответственной передаче данных. Многие типы данных могут иметь требования к задержке и пропускной способности, или потребность в некоторой гарантии качества обслуживания (КО, QoS). Существующие системы могут предлагать планирование запросов по принципу «наилучших усилий», но на практике создаваемый для конкретного случая (ad hoc, «равный с равным») доступ к совместно используемому ресурсу может быть стандартом (то есть множественный доступ с контролем несущей (МДКН, CSMA)). Без управления ресурсами пропускная способность системы может быть снижена, и система может действовать неэффективно. Кроме того, если весь трафик обрабатывается одинаково (включая специальный доступ или «наилучшее усилие»), некоторые приложения могут быть ограничены или могут не функционировать вовсе (а именно пакетированные потоки видео с относительно низкой задержкой). Следовательно, в области техники имеется потребность в планировании QoS в сети беспроводной связи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном аспекте изобретения устройство связи, действующее с множеством удаленных устройств, и действующее с профилем разрешения на доступ, содержащим множество временных интервалов и резервирование объема ресурсов (возможностей системы) для нуля или более удаленных устройств в каждом интервале из множества временных интервалов, содержит планировщик, чтобы в течение каждого интервала из множества временных интервалов, для каждого указателя из множества указателей передачи данных, определять, имеет ли удаленное устройство, соответствующее указателю передачи данных, резервирование объема ресурсов в профиле допуска, и распределять объем ресурсов в соответствии с указателем передачи данных. В другом аспекте указатели данных соответствуют одному или нескольким уровням обслуживания. В следующем аспекте распределение осуществляется для одного уровня обслуживания прежде, чем для другого уровня обслуживания. Оставшийся объем ресурсов может быть распределен в соответствии с приоритетом по возрастанию размера требуемых передач данных. В очередном аспекте профиль допуска является обновляемым для принятия нового потока, определяемого параметрами потока, в соответствии с доступным объемом ресурсов системы. Представлены также различные другие аспекты.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - примерный вариант осуществления системы связи;
Фиг.2 - примерный вариант осуществления устройства связи, то есть точки доступа или пользовательского терминала;
Фиг.3 - иллюстрация планирования для данных, соответствующих трем классам, для множества пользовательских терминалов/приложений;
Фиг.4 - иллюстрация примера управления доступом;
Фиг.5 - блок-схема алгоритма управления допуском;
Фиг.6 - блок-схема алгоритма обобщенного варианта осуществления способа, осуществляемого планировщиком;
Фиг.7 - изображение алгоритма альтернативного способа распределения оставшегося объема ресурсов после планирования QoS; и
Фиг.8 - изображение алгоритма альтернативного способа распределения оставшегося объема ресурсов после планирования QoS в случае, когда известна некоторая информация о классах данных.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Слово "примерный" используется в документе, чтобы означать "используемый в качестве примера, экземпляра, или иллюстрации". Любой вариант осуществления, описанный в документе в качестве "примерного", не обязательно должен рассматриваться в качестве предпочтительного или преимущественного над другими вариантами осуществления.
На Фиг.1 изображена примерная система 100 связи. Система 100 включает в себя локальную сеть 190 беспроводной связи, содержащую точку 110 доступа (AP) и пользовательские терминалы (абонентские пункты) (UT) 130A-130N. Точка 110 доступа включает в себя планировщик 120 и блок 125 управления допуском (разрешением на доступ) (среди прочих компонентов, подробности не показаны). Блок 125 управления разрешением на доступ осуществляет управление допуском (разрешениями на доступ) и планировщик 120 осуществляет планирование трафика данных. Различные варианты осуществления подробно описаны ниже. Точка 120 доступа соединена с внешней сетью 140, то есть Интернет, внутриучрежденческой сетью, и т.д., или с другими соединениями передачи данных. В примерном варианте осуществления сеть 140 соответствует Интернет-протоколу (IP), и таким образом передача трафика по сети содержит пакеты согласно протоколу IP. Специалисты в данной области техники признают, что принципы, раскрытые в документе, не являются ограниченными таковым, и могут быть применены в любой сети передачи данных. Для иллюстрации приложения 150 показаны соединенными с внешней сетью 140. Обычно приложение 150 будет постоянно находиться на сервере, или любом другом устройстве, включающем в себя другой пользовательский терминал, который может время от времени пытаться устанавливать соединение данных с одним или несколькими пользовательскими терминалами 130. Такое соединение, обозначенное в документе также как поток данных, или, более просто, поток, может быть установлено через AP 110, и поток через радиоинтерфейс 180 может быть транспортирован на соответствующий UT и приложение, встроенное в него. Подобным образом, приложения, исполняющиеся в пользовательском терминале, то есть приложения 160A-160N в UT 130A, могут пытаться устанавливать соединение с устройством и/или приложением в другом пользовательском терминале или соединенным с сетью 140. Снова такое соединение может быть установлено через AP 110.
Расположение планировщика 120 и блока 125 управления допуском (разрешением на доступ) в точке 110 доступа является лишь примерным. В альтернативных вариантах осуществления не требуется, чтобы они были расположены в одном месте. В альтернативном варианте осуществления один или несколько UT могут содержать планировщик и/или блок управления допуском. Один или несколько UT через сигнализацию (передачу служебных сигналов) могут устанавливать, что назначенный UT будет выполнять планирование и/или управление допуском. В этом случае назначенный UT является точкой доступа фактически. Назначенный UT может быть изменен со временем. Один или несколько UT могут иметь соединение с внешней сетью 140. Альтернативно может не быть соединения с внешней сетью из WLAN 190. Также предполагаются управляемые одноранговые соединения. Например, точка доступа (или назначенный UT) может для соединения между двумя другими пользовательскими терминалами руководить управлением допуском и/или планированием. В таком случае передача данных происходит непосредственно между одноранговыми узлами, и только управляющая сигнализация, такая как запросы и разрешения передачи, передается на управляющую точку доступа (или назначенный UT) и принимается от нее. Многочисленные конфигурации, включающие эти и другие необязательные возможности, специалисты в данной области техники без труда приспособят в свете указаний в документе. Примерный вариант осуществления, содержащий точку доступа и один или несколько пользовательских терминалов, соединенных в топологию «звезда», часто используется в качестве примера. Он является полезным примером для описания различных аспектов настоящего изобретения, но настоящее изобретение не ограничено таковым.
WLAN 190 может обрабатывать различные типы трафика, включающие в себя услуги реального времени, такие как передача речи, видео по запросу, широковещательное видео, игровые приложения, и web-просмотр по стандартному TCP/IP, например. Характеристики потоков для приложений передачи данных могут отличаться. Например, различные потоки могут иметь отличающиеся требования к задержке и/или устойчивости к ошибкам. Обычно считают, что речевые данные требуют низкую задержку, чтобы избегать задержки, которая была бы заметной слушателю. Однако в области техники известны различные схемы кодирования речевых данных, которые позволяют передачу речевых данных ”с потерями”, то есть на качество речи не сильно воздействует постоянная низкоуровневая частота ошибок в кадрах. С другой стороны, загрузка файла, например, может не являться столь чувствительной к задержке. Однако может быть обязательным, чтобы файл был принят без ошибки. Чтобы обеспечивать приемлемую рабочую характеристику для совокупности ожидаемых приложений, планировщик 120 обеспечивает управление качеством обслуживания (QoS).
В примерном варианте осуществления трафик разделен на две группы: чувствительный к QoS трафик и трафик «наилучшее усилие» (BET). Трафик со строгими ограничениями задержки и/или полосы частот помещают в группу чувствительного к QoS трафика. Остаток помещают в группу «наилучшее усилие». Планировщик 120 управляет чувствительным к QoS трафиком, используя схему резервирования полосы частот, подробно представленную далее ниже. Блок 125 управления допуском применяет управление разрешением на доступ, чтобы принять или отклонить предлагаемый поток на основании доступных характеристик потока и доступного объема ресурсов. Трафиком «наилучшее усилие» управляют с использованием простой схемы организации круговой очереди. Эти и альтернативные варианты осуществления подробно представлены далее ниже.
В примерном варианте осуществления радиоинтерфейсом 180 является WLAN со многими входами, многими выходами (MIMO), использующая мультиплексирование (OFDM) с ортогональным частотным разделением. В качестве альтернативы могут использоваться различные другие схемы радиоинтерфейса, включающие в себя FDM, CDM, TDM. Могут использоваться другие способы, такие как пространственное разнесение, чтобы позволять многим пользователям осуществлять доступ к одному или нескольким общим интерфейсам. Различные стандарты и конструктивные решения для радиоинтерфейсов определили один или несколько типов каналов для передачи и приема по совместно используемому коммуникационному ресурсу. Обычно, являются предписанными один или несколько каналов управления и один или несколько информационных каналов (передачи данных). Часто широковещательный канал задают для сигнализации одновременно на более чем один объект назначения (например, сообщение по прямой линии связи). Часто канал произвольного доступа развертывают для устройств, чтобы получать доступ к сети (например UT, инициирующих передачи по обратной линии связи). В рамках настоящего изобретения может быть применена любая конфигурация каналов передачи данных и/или управления. Независимо от того, какой канал, или от типа канала, пользователи (то есть приложения 150, соединенные посредством сети 140, или пользовательские терминалы 130) осуществляют запросы доступа к совместно используемому ресурсу. Планировщик распределяет ресурс, используя один или несколько способов, подробно представленных ниже. Одному или нескольким пользователям затем разрешают доступ к совместно используемому ресурсу. Специалисты в данной области техники без труда приспособят раскрытые в документе принципы для различных систем связи.
На Фиг.2 показана блок-схема примерного устройства связи, такого как пользовательский терминал 130 или точка 110 доступа. Блоки, изображенные в этом примерном варианте осуществления, будут обычно поднабором компонентов, включенных либо в пользовательский терминал 130, либо в точку 110 доступа. Специалисты в данной области техники без труда приспособят вариант осуществления, показанный на Фиг. 2, для использования в любом числе конфигураций точек доступа или пользовательских терминалов. Обратите внимание, что использование терминов «прямая» и «обратная» линии связи применяется только для целей обсуждения. Когда точка 110 доступа функционирует аналогично базовой станции, и пользовательские терминалы взаимодействуют в виде типичной топологии «звезда», термины прямая и обратная линии связи являются подходящими. Однако, как описано выше, объем настоящего изобретения охватывает специальные сети (в которых один из любого числа пользовательских терминалов 130 фактически настраивают как точку 110 доступа), управляемые одноранговые соединения, и т.п. Специалисты в данной области техники признают, что использование этих терминов не ограничивает объем изобретения, но может служить в качестве соглашений, подходящих для контекста, в котором они используются.
Сигналы принимаются в антенне 210 и поставляются на приемник 220. Антенна 210 может содержать одну или несколько антенн. Приемник 220 выполняет обработку в соответствии с системой WLAN 190, которая может соответствовать одному или нескольким стандартам систем беспроводной связи таким, как перечисленные выше стандарты. Приемник 220 выполняет различную обработку такую, как преобразование радиочастоты (РЧ, RF) в частоту модулирующих сигналов, усиление, аналого-цифровое преобразование, фильтрация, и т.п. В области техники являются известными различные способы приема. Приемник 220 может использоваться, чтобы измерять качество канала прямой или обратной линий связи, хотя для ясности обсуждения показан отдельный блок 235 оценки качества канала. Блок 235 оценки качества канала может использоваться, чтобы определять качество канала, и, следовательно, оценивать поддерживаемую скорость передачи данных. Если устройству связи известно количество данных, которые оно должно посылать, или требуемая продолжительность передачи и поддерживаемая скорость передачи данных, оно может определить объем требуемых ему ресурсов и осуществить запрос соответственно. В примерном варианте осуществления устройство связи определяет количество символов OFDM, подлежащих передаче. Специалисты в данной области техники признают, что имеются многие варианты, которые могут быть применены, чтобы определять объем совместно используемых ресурсов, необходимых для передачи известного количества данных по изменяющемуся каналу. В качестве одной альтернативы запрос для передачи может включать в себя указатель количества данных и качества канала. В свою очередь планировщик может определять количество символов OFDM, подлежащих предоставлению, на основании этих факторов.
Сигналы от приемника 220 демодулируются в демодуляторе 225 в соответствии с одним или несколькими конструктивными решениями или стандартами связи. В примерном варианте осуществления применен демодулятор, способный демодулировать MIMO-сигналы OFDM. В альтернативных вариантах осуществления могут быть поддержаны дополнительные стандарты, и варианты осуществления могут поддерживать многие форматы передачи информации. Демодулятор 230 может выполнять многолучевой (RAKE) прием, коррекцию, объединение, обратное перемежение, декодирование, и различные другие функции, необходимые согласно формату принятых сигналов. В области техники являются известными различные способы демодуляции. В точке 110 доступа демодулятор 225 может осуществлять демодуляцию согласно обратной линии связи. В пользовательском терминале демодулятор 225 может осуществлять демодуляцию согласно прямой линии связи. Оба канала и передачи данных, и управления, описываемые в документе, являются примерами каналов, которые могут быть приняты и демодулированы в приемнике 220 и демодуляторе 225. Демодуляция для прямого канала данных может происходить в соответствии с сигнализацией по каналу управления, как описано выше.
Декодер 230 сообщений принимает демодулированные данные и извлекает сигналы, или сообщения, направляемые на пользовательский терминал 130 или точку 110 доступа по прямой или обратной линиям связи, соответственно. Декодер сообщений 230 декодирует различные сообщения, используемые в установлении, поддержании и разрыве сеанса данных в системе. Сообщения могут включать в себя запросы для передачи, разрешения передачи, или любое число сообщений канала управления. В области техники являются известными различные другие типы сообщений и могут быть указаны в различных являющихся поддерживаемыми стандартах или конструктивных решениях систем связи. Сообщения передают на процессор 250 для использования в последующей обработке. Некоторые или все функции декодера 230 сообщений могут выполняться в процессоре 250, хотя для ясности обсуждения показан отдельный блок. В качестве альтернативы, демодулятор 225 может декодировать некоторую информацию и посылать ее непосредственно на процессор 250 (однобитовое сообщение, такое как ACK/NAK (подтверждение успешного приема/отсутствие подтверждения приема) или команда регулировки мощности «повысить/понизить» являются примерами).
Блок 235 оценки качества канала соединен с приемником 220 и используется для выполнения различных оценок уровня мощности для использования в процедурах, описанных в документе, а также для использования в различной другой, используемой при передаче информации, обработке, такой, как демодуляция. Блок 235 оценки качества канала показан в виде отдельного блока только для ясности обсуждения. Обычно такой блок будет включен в состав другого блока, такого как приемник 220 или демодулятор 225. Могут быть выполнены различные виды оценок интенсивности сигнала в зависимости от того, какой сигнал или какой тип системы является оцениваемым. В частности для MIMO-канала (М передающих и N приемных антенн) оценка канала может быть таблицей MxN. В целом, в рамках настоящего изобретения может быть применен любой тип блока оценки метрики качества канала вместо блока 235 оценки качества канала.
Сигналы передаются через антенну 210, которая может включать в себя набор антенн. Передаваемые сигналы форматируют в передатчике 270 в соответствии с одним или несколькими стандартами или конструктивными решениями беспроводных систем связи такими, как перечисленные выше. Примерами компонентов, которые могут быть включены в передатчик 270, являются усилители, фильтры, цифроаналоговые (ЦАП, D/A) преобразователи, преобразователи радиочастоты (РЧ), и подобное. Данные для передачи подаются на передатчик 270 модулятором 265. Каналы данных и управления могут быть форматированы для передачи в соответствии с рядом форматов. Данные для передачи по информационному каналу прямой линии связи могут быть форматированы в модуляторе 265 в соответствии со скоростью передачи и форматом модуляции, указанными посредством алгоритма планирования в соответствии с C/I (отношение мощности несущей к уровню помехи) или другим измерением качества канала. Примеры компонентов, которые могут быть включены в модулятор 265, включают в себя кодеры (кодирующие устройства), обращенные перемежители, расширители спектра, и модуляторы различных типов.
Может использоваться формирователь 260 сообщений, чтобы составлять сообщения различных типов, как описано в документе. Например, сообщения запросов могут быть сформированы, чтобы запрашивать доступ к радиоинтерфейсу для передачи. Сообщения предоставления доступа могут быть сформированы для передачи в ответ на сообщения запроса, например, сообщение предоставления доступа содержит распределение совместно используемого ресурса, доступного запрашивающему пользовательскому терминалу. Различные типы управляющих сообщений могут быть сформированы либо в точке 110 доступа, либо в пользовательском терминале 130.
Данные, принятые и демодулированные в демодуляторе 225, могут посылаться на процессор 250 для использования в передачах данных, а также на различные другие компоненты. Подобным образом данные для передачи могут быть направлены от процессора 250 на модулятор 265 и передатчик 270. Например, различные приложения передачи данных могут присутствовать в процессоре 250 или в другом процессоре, включенном в состав устройства 110 связи или 130 (не показано). Точка 110 доступа через сетевой интерфейс 280 может быть соединена с одной или несколькими внешними сетями, такими как Интернет или сеть 140. Пользовательский терминал 130 или точка 110 доступа могут включать в себя линию связи на внешнее устройство, такое как портативная ЭВМ (не показано).
Планировщик такой, как описанный выше планировщик 120, может постоянно находиться в процессоре 250. Блок 125 управления допуском (разрешением на доступ) может постоянно находиться в процессоре 250. Различные варианты их осуществления подробно представлены далее ниже.
Процессор 250 может быть универсальным микропроцессором, цифровым процессором (ЦПС, DSP) сигналов, или специализированным процессором. Процессор 250 может выполнять некоторые или все функции приемника 220, демодулятора 225, декодера 230 сообщений, блока 235 оценки качества канала, формирователя 260 сообщений, модулятора 265, передатчика 270, или сетевого интерфейса 280, а также любую другую обработку, требуемую устройством связи. Процессор 250 может быть соединен со специализированными аппаратными средствами, чтобы оказывать помощь в этих задачах (подробности не показаны). Приложения передачи данных или речи могут быть внешними такими, как соединенная внешне портативная ЭВМ или соединение с сетью, могут исполняться в дополнительном процессоре в составе устройств связи 110 или 130 (не показано), или могут исполняться непосредственно в процессоре 250. Процессор 250 соединен с запоминающим устройством 255, которое может использоваться для хранения данных, а также команд для выполнения различных процедур и способов, описанных в документе. Специалисты в данной области техники признают, что запоминающее устройство 255 может быть составлено из одного или нескольких компонентов запоминающих устройств различных типов, которые могут быть встроены полностью или частично в процессор 250. Запоминающее устройство 255 может использоваться для развертывания одной или нескольких очередей, как описано в документе. Запоминающее устройство 255 является подходящим для хранения одного или нескольких профилей допуска (разрешения на доступ), подробно представленных ниже.
В примерном варианте осуществления применяется одиночный кадр управления доступом к среде передачи (УДС, MAC), который может поддерживать потоки многих UT, а также множество потоков для каждого UT. Определен суперкадр, который содержит набор кадров MAC. В этом примере количеством кадров MAC в суперкадре является 16.
В примерном варианте осуществления в начале каждого кадра MAC передается канал управления (CCH), содержащий информацию планирования для всех активных потоков в сегментах обеих прямой и обратной линий связи для текущего кадра MAC. Планированию прямой линии связи содействуют, используя информационную обратную связь от терминалов UT о скорости передачи данных по линии связи. Планированию обратной линии связи содействуют, используя информацию о состоянии очереди, и неявную информацию о скорости передачи данных линии связи, обеспечиваемую терминалами UT (например, запрошенная величина объема ресурсов коррелируется и с требованием данных, и с качеством линии связи). Бездействующий (пассивный) UT может использовать канал произвольного доступа (RCH) для запроса ресурсов системы. Точка доступа может также опрашивать пользовательские терминалы в качестве необязательной возможности. Обратите внимание, что в случае управляемых одноранговых соединений все передачи происходят между одноранговыми UT и с точки зрения планировщика могут рассматриваться как часть планирования обратной линии связи.
Обычно желательно свести к минимуму задержку между временем приема информации о состоянии линии связи в точке доступа и временем, в которое результирующая информация планирования передается на терминалы UT по CCH. Избыточная задержка может приводить к тому, что скорости передачи данных, назначенные в заданном кадре MAC, становятся устаревшими, если радиочастотный (РЧ) канал изменяется прежде, чем происходит результирующая передача. В примерном варианте осуществления целевая задержка одного кадра MAC (приблизительно 2 мс) используется в качестве технического требования.
В примерном варианте осуществления данные прямой линии связи для множества UT хранятся в очередях в точке доступа. Очереди могут быть или не быть идентифицированы по типу класса данных. В качестве альтернативы соответствующие очереди могут поддерживаться в приложениях, соединенных через сеть 140. В этом примере данные обратной линии связи хранятся в очередях в соответствующих пользовательских терминалах. Обратите внимание, что использование терминов «обратная линия связи» и «прямая линия связи» не препятствует использованию одноранговых соединений (в которых данные передаются между одноранговыми узлами, а не на точку доступа или от точки доступа, или управляющего UT), или любого из других вариантов, раскрытых в документе. Запросы для доступа к совместно используемому коммуникационному ресурсу могут идентифицировать тип данных, для которых выполняют запрос, или могут быть просто одиночным запросом, который может соответствовать множеству классов. В примерном варианте осуществления, запрос создают для набора символов OFDM. В альтернативном варианте запрос может быть создан для любой части совместно используемого ресурса (то есть временных интервалов, каналов, мощности, и т.д.). Запросы могут отражать, что запрашивающий объект согласовал размер запроса на основании количества данных и поддерживаемой битовой скорости передачи данных вследствие изменения условий канала. Преимущество этого типа запроса состоит в том, что планировщику не требуется ни доступ к измерениям касательно канала между одноранговыми узлами в ситуациях управляемых одноранговых соединений, ни явное задание качества канала обратной линии связи (то есть, в ситуациях, в которых прямая линия связи и обратная линия связи не обязательно симметрические). В качестве альтернативы, запрос может не задавать требуемую величину ресурса, а предпочтительнее количество данных и некоторый указатель качества канала. Любой тип запроса, или комбинация типов запросов могут быть обеспечены планировщиком.
Для ясности можно предполагать, что различные пользовательские терминалы являются стационарными, хотя объем настоящего изобретения не ограничен таковым. Передача обслуживания между точками множественного доступа посредством мобильного UT не обсуждается для ясности обсуждения. Является ли мобильным или не является канал беспроводной связи между любым UT и AP может изменяться во времени вследствие различных причин помех. Таким образом, пропускная способность прямой и/или обратной линии связи для любого UT может меняться.
Как описано выше, потоки UT помещают в одну из двух категорий, а именно: «наилучшее усилие» и «чувствительный к QoS». Обслуживание «наилучшее усилие» предусмотрено для нечувствительных к задержке потоков. Резервирование полосы частот, вместе с управлением допуском, используется для чувствительных к QoS потоков. Планировщик 120 также содействует независимому управлению задержкой. Чувствительным к QoS потокам распределяют номинальную установленную долю ресурсов либо на основе «на каждый кадр MAC», либо рассредоточенно по суперкадру (то есть 16 кадрам MAC). Номинальное распределение зависит от соответствующего источнику профиля трафика, статистически определенного посредством набора параметров, которые могут включать в себя среднюю скорость передачи, максимальную скорость передачи, пакетирование, максимальную задержку, и т.д. Блок 125 управления допуском использует эти и другие параметры, чтобы определить номинальную скорость передачи и план, необходимый для удовлетворения требований QoS касательно потока.
Как подробно представлено далее ниже, задача планирования усложняется фактом, что мгновенная скорость передачи данных источника и битовая скорость передачи, поддерживаемая каналом, могут обе изменяться. Многие приложения передачи данных имеют профили «пульсирующего» трафика. Например, кодированное видеоMPEG (Экспертная группа по вопросам движущегося изображения - Международная организация по стандартам/Международная электротехническая комиссия) может являть отношения пикового значения к среднему приближенно 10:1. Отношение сигнал/шум (SNR) канала беспроводной связи может широко меняться из-за затенения и помех (является ли UT мобильным или стационарным), и таким образом приемлемая скорость передачи данных линии связи также широко изменяется.
Гарантии QoS могут быть удовлетворены и достигнута хорошая эффективность системы посредством использования соответствующей политики допуска вместе со статистическим мультиплексированием. Если поток требует ресурсы сверх номинального распределения, ему могут быть распределены дополнительные ресурсы, если они доступны. Если поддерживается большое количество потоков, коэффициенты статистического мультиплексирования могут быть существенными, и результатом является хорошая эффективность системы.
Различные варианты осуществления управления допуском и планирования подробно представлены ниже. Кратким описанием одного примерного варианта осуществления является нижеследующее. Неиспользованные ресурсы в кадре MAC становятся доступными для других потоков. Сначала обслуживают чувствительные к QoS потоки, мгновенные требования которых превышают их номинальные распределения. Неиспользованные ресурсы распределяют способом, который максимизирует количество потоков, удовлетворяющих своим требованиям QoS. Если после обслуживания чувствительных к QoS потоков имеются оставшиеся ресурсы, то затем обслуживаются потоки «наилучшее усилие» (best-effort). Неиспользованные ресурсы могут быть распределены среди потоков «наилучшее усилие» способом круговой очереди. Как необязательная возможность, может быть применена политика справедливости.
На Фиг.3 иллюстрируется планирование для данных трех классов для множества пользовательских терминалов/приложений. В примерном варианте осуществления трафик классифицируется планировщиком на три группы. Назначение приоритетов в пределах каждой группы обрабатывается различным образом. В этом примере каждый UT управляет отдельными очередями для каждого класса трафика. Имеющиеся UT могут иметь множество потоков в каждом классе трафика. В примерном варианте осуществления очередями управляют как буферами с байтовой организацией. Байты в очереди обслуживаются планировщиком с использованием принципа "первым пришел-первым обслужен" (FIFO). В альтернативных вариантах осуществления может быть применен любой тип очереди и порядок доступа.
Первый класс трафика, трафик управления линией радиосвязи (УЛР, RLC), связан с управлением соединением линии радиосвязи, соответствующем UT, и обычно весьма чувствителен ко времени. Как таковой, в этом примере трафик RLC имеет наивысший приоритет относительно всех классов трафика. Планировщик сначала распределяет ресурсы для имеющихся UT с задержанным трафиком RLC. Трафик RLC обычно составляет малую долю общих ресурсов. Также, для ясности обсуждения, кроме тех случаев, которые отмечены ниже, нижеследующие варианты осуществления описаны в отношении следующих двух классов трафика. Специалисты в данной области техники без труда приспособят любой из вариантов осуществления, описанных в документе, чтобы обеспечить третий класс трафика такой, как RLC.
Второй класс трафика, чувствительных к качеству обслуживания (QoS) потоков, требует более строгих параметров доставки, чтобы удовлетворять потребностям, таким как максимальная задержка и/или объем ресурсов для транспортирования пакетированных данных. Чувствительным к QoS потокам может распределяться номинальная доля общего ресурса через блок управления допуском (разрешением на доступ). Трафик QoS имеет приоритет над трафиком (BET) «наилучшее усилие», третьим классом трафика. Потоки, запрашивающие существенно большее количество ресурсов, чем их номинальное распределение, являются более вероятными для приема обслуживания с пониженным качеством. Трафик QoS может составлять существенную долю общих ресурсов в зависимости от того, как осуществляется администрирование системы.
Третий класс, BET, имеет низший приоритет. Различные способы обработки BET подробно представлены ниже.
На Фиг.3 показан ряд очередей 310A-310N, поддерживаемых для множества пользовательских терминалов UT A-UT N. Обратите внимание, что эти очереди могут поддерживаться в точке 110 доступа для передачи прямой линии связи. В таком случае, точке доступа будет известно точно, какие очереди содержат какой класс данных. Подобные очереди могут поддерживаться в каждом из соответствующих пользовательских терминалов 130A-130N. Пользовательские терминалы могут указывать или не указывать точке доступа в запросе для передачи, какой класс или классы данных включены в запрос передачи. Различные примерные варианты осуществления, включающие в себя обе ситуации, и комбинацию обеих, подробно представлены ниже. Обычно специалист в данной области техники будет способен применить планировщик для планирования или прямой, или обратной линии связи, или обеих, в свете указаний в документе.
Функция 320 планирования RLC осуществляет планирование поставленных в очередь данных RLC из каждой из соответствующих очередей RLC. Функция 330 планирования QoS осуществляет планирование соответствующих QoS очередей. Подобным образом функция 340 планирования BET осуществляет планирование очередей BET, которые имеют низший приоритет. Результирующие передачи показаны для UT A-UT N в нижней части фигуры. Обратите внимание, что в качестве иллюстративного исключения, часть очереди 310В QoS запланирована в части BET для этого UT, в отличие от части QoS. Это иллюстрирует пример запроса, превышающего номинальное распределение QoS. В этом случае распределение BET было достаточным, чтобы удовлетворить любые потребности оставшегося трафика QoS, и на практике не будет испытываться ухудшение QoS. Фиг. 3 используется в качестве лишь одного примера планирования и классов данных. Различные варианты осуществления подробно представлены далее ниже.
Два основных аспекта подробно представлены ниже: управление допуском и планирование пакетов. Примерная система использует блок управления допуском, чтобы управлять принятием или отказом обслуживания для чувствительного к QoS трафика. Планировщик может отслеживать допущенные потоки и пытаться поддерживать их согласованные скорости обслуживания.
Управление допуском
R
R
B
A
Если желательно, может быть зарезервировано максимальное количество временных интервалов (то есть символов OFDM), F, для чувствительного к QoS трафика (F также может быть установлено для общего количества доступных временных интервалов). Остаток F, если таковой имеется, зарезервирован для трафика «наилучшее усилие». Общие доступные ресурсы (не включающие в себя трафик RLC или трафик подобного класса управления, как обсуждено выше) задаются согласно F:
A
R
B
F=F+F (1)
R
F может использоваться блоком управления допуском, чтобы определять, зафиксировать ли ресурсы для потока, запросившего указанное QoS. Блок управления допуском может использовать различные, относящиеся к одному потоку переменные, чтобы определять, допустить ли поток. Нижеследующее является некоторыми примерами, а другие будут ясны средним специалистам в данной области техники.
r
max
Могут быть указаны различные переменные, характеризующие источник. Например, для потока i может быть указан запрос a(i) резервирования полосы частот, который является требованием к скорости передачи данных в битах/в секунду и может быть вычислен на основании параметров QoS, связанных с потоком. При описании источника может предполагаться модель "дырявое ведро", то есть средняя устойчивая скорость передачи, пиковая скорость передачи, и пакетирование. Максимальная задержка d(i) для источника также может быть указана, чтобы получать эффективный способ планирования потока.
Также могут быть указаны различные переменные, характеризующие линию связи. Например, может быть идентифицирована средняя достижимая скорость  передачи данных, наблюдаемая в линии связи (с помощью отдельных переменных, поддерживаемых для прямой и обратной линий связи).  является средним значением достижимой скорости передачи, связанной с физическим уровнем для каждого терминала, и может быть определена в течение регистрации/калибровки. Это значение может меняться в зависимости от времени на основании условий линии связи (то есть замирание, потери при распространении помехи и т.д.).
В этом примере потокам в группе QoS блок управления допуском назначает номинальное распределение временных интервалов на основании этих параметров. Номинальное распределение гарантирует, что в данном временном интервале будет распределяться фиксированное количество временных интервалов (то есть целое, кратное числу кадров). В зависимости от этих параметров номинальное распределение может иметь следствием фиксированное количество временных интервалов на каждый кадр MAC, или фиксированное количество временных интервалов на каждый суперкадр (то есть 16 кадров MAC).
Если скорость передачи данных источника превышает согласованную скорость передачи, или скорость передачи данных линии связи падает ниже согласованной скорости передачи, поток потребует дополнительных временных интервалов, чтобы удовлетворить своему требованию. В этих случаях статистическое мультиплексирование может обеспечивать адекватный запас для потока, чтобы удовлетворить нехватки соотнесенные с одним потоком. Эффективность статистического мультиплексирования пропорциональна количеству пользователей, совместно использующих ресурс. Обычно, большее количество пользователей имеет следствием более высокую эффективность.
В этом примере, распределение, назначенное потоку i, задается согласно:
=min(,) (2)
причем
= (3)
Обратите внимание, что [x] подразумевает округленное x, и  является верхней границей, наложенной на максимальное распределение, разрешенное для одного потока. Специалисты в данной области техники признают, что в некоторых вариантах осуществления чем меньше задается , тем выше эффективность системы. Однако в некоторых обстоятельствах ограничивающее  может потенциально ограничивать зону обслуживания для услуг с более высокими скоростями передачи. Специалисты в данной области техники в соответствии с этой компромиссным соотношением приспособят  в развертывании различных вариантов осуществления.
a
Общее распределение является суммой распределений для каждого потока в группе QoS, N:
(4)
Требование для данного потока задается согласно:
= (5)
r
причем b(i) является мгновенной битовой скоростью передачи источника, и r(i) является наблюдаемой скоростью передачи данных в линии связи. Общее требование задается согласно:
(6)
R
Нарушение в обслуживании происходит всякий раз, когда общее требование превышает общее распределение. В примерном варианте осуществления алгоритм управления допуском отказывает в обслуживании любому потоку, который с вероятностью D>F вызывает превышение пороговой величины нарушения связи (например, 0,1%). Обратите внимание, что нарушение связи не обязательно превращается в нарушение связи для всех потоков. Вероятность нарушения связи, соотнесенная с конкретным потоком, зависит от других мгновенных требований потока.
В примерном варианте осуществления управления допуском каждому UT с наличием потока QoS назначают коэффициент заполнения и фазовый параметр кадра MAC. Коэффициент заполнения указывает периодичность, связанную с интервалом планирования для потока (например, 1 временной интервал в каждые 10 кадров MAC). Фазовый параметр указывает индексы кадров MAC, для которых происходит передача для потока (например, от 0 до 15). При обработке множества потоков QoS на каждый UT, поток с наивысшим коэффициентом заполнения может предписывать план для всех потоков QoS, соотнесенных с UT.
max
Можно рассмотреть нижеследующий пример, графически проиллюстрированный на Фиг. 4. Предполагается, что для потока запрос скорости передачи преобразуется в требование 375 временных интервалов на каждый суперкадр (то есть, 32 мс). Чтобы удовлетворять параметрам скорости передачи для этого потока, выделяется среднее число 23,4375 временных интервалов на каждый кадр MAC. Дополнительно предполагается, что поток имеет параметр максимальной задержки d(i)=5 кадрам MAC (то есть 10 мс). Нижеследующее является допустимым распределением:
Кадр #4 MAC
117 временных интервалов
Кадр #9 MAC
117 временных интервалов
Кадр #14 MAC
117 временных интервалов
Кадр #15 MAC
24 временного интервала
Блок управления допуском создает вектор распределения по 16 кадрам MAC в суперкадре:
A[i]= {0,0,0,0,117,0,0,0,0,117,0,0,0,0,117,24}.  (7)
A
A
Пусть R[i] является вектором совокупного распределения временных интервалов для кадров MAC (с индексами) 0,1,..15. Блок управления допуском может затем определять фазовый сдвиг, k, для A[i], предназначенного для резервирования доступности для последующих распределений. На Фиг. 4 проиллюстрирован пример R[i] и результат сдвига в A[i] k=15, просуммированный с R[i].
Специалисты в данной области техники признают различные критерии, которые могут использоваться в определении, осуществлять ли принятие потока, и как распределять принятый поток. Например, емкость кадра может быть распределена и трафику BET, и трафику QoS. Распределение может быть фиксированным на каждый кадр, или может быть приспосабливаемым, чтобы увеличить эффективность упаковки. Для каждого распределения может существовать компромиссное соотношение между эффективностью упаковки и способностью принять дополнительные потоки. Специалисты в области техники приспособят различные варианты осуществления, чтобы принимать решения о распределении на основании различных факторов, включая, например, статистические характеристики ожидаемого числа потоков QoS в данное время, и ожидаемые параметры потоков (то есть фазу и коэффициент заполнения, и т.д.).
Кроме того, специалисты в области техники оценят потенциальное компромиссное соотношение между достигнутой эффективностью и поддержанием QoS. Например, можно рассмотреть поток, скорость передачи которого и максимальная задержка позволяют ему быть переданным в течение одного временного интервала в каждый 4-й кадр MAC, достигая эффективности упаковки равной 80%. В качестве альтернативы, поток может передаваться в течение одного временного интервала каждые два кадра MAC с эффективностью упаковки временного интервала, равной 40%. Первый план может быть предпочтительным с точки зрения эффективности системы. Однако второй план может быть лучше с точки зрения QoS, поскольку он может обеспечивать дополнительный запас линии связи для обработки снижения скорости передачи данных линии связи. Блок управления допуском может быть развернут с возможностью баланса желательного уровня эффективности и/или поддержания QoS в установлении планов потоков.
На Фиг.5 показана блок-схема алгоритма действий примерного блока 500 управления допуском. На этапе 510 приложение осуществляет запрос разрешения на доступ для нового потока QoS. Запрос содержит параметры для ожидаемых характеристик потока. Примеры таких характеристик описаны выше. Напоминание, что обычно блок управления допуском принимает решение о допуске по ожидаемым параметрам (то есть средним значениям). Однако планировщик будет распределять объем ресурсов на основании запросов передачи данных в реальном времени, являющихся функцией фактического объема данных и текущего состояния изменяющегося во времени канала связи.
На этапе 520 блок управления допуском оценивает доступность ресурсов для запрошенного нового потока на основании имеющегося профиля допуска, который указывает ожидаемые требования к данным для уже допущенных потоков. Примерный способ определения, как присоединить запрошенный поток в свете имеющегося профиля, описан выше относительно Фиг. 4. На этапе 530 принятия решения, если имеется достаточный объем ресурсов, чтобы обеспечить требования пропускной способности, а также любые требования QoS (такие, как требования к коэффициенту заполнения и задержке), осуществляется переход на этап 540. На этапе 540, запрашивающему приложению посылают сообщение, указывающее, что новый поток был допущен (принят). Запрашивающее приложение затем может инициировать любой процесс или процессы, связанные с новым потоком.
Если на этапе 530 принятия решения не имеется достаточного объема ресурсов, осуществляется переход на этап 570. На этапе 570 запрашивающему приложению посылают сообщение, отклоняющее новый поток. Затем процесс может остановиться.
На этапе 550 после того, как новый поток был допущен (принят), модифицируют профиль допуска, чтобы включить в него обязательство для нового потока. Специалисты в данной области техники признают, что в рамках объема настоящего изобретения имеются многочисленные способы представления профиля допуска. В примерном варианте осуществления объем ресурсов распределяют в терминах символов OFDM. Используют суперкадр MAC, состоящий из 16 кадров MAC. Профиль допуска включает в себя обязательство, или контракт, на количество символов OFDM в каждом кадре MAC, выделяемых каждому допущенному потоку. В альтернативных вариантах осуществления могут распределяться другие единицы ресурсов, такие как временные интервалы в системе TDM, мощности и/или коды в системе CDM, и т.д. Профиль допуска может находиться на переменных уровнях временного разбиения, и может выражать интервалы переменной длины. Кроме того, обязательство для потока не требует фиксирования для конкретных кадров. Например, потоку может распределяться некоторое число символов в пределах диапазона кадров как часть обязательства профиля допуска. Планировщик может обладать гибкостью в том, какие кадры распределять потоку при условии, что его контрактный минимум удовлетворяется в пределах указанного диапазона.
На этапе 560 на планировщик поставляют обновленный профиль допуска. Любые средства для создания профиля допуска, доступные для планировщика, подпадают под рамки объема настоящего изобретения. Например, планировщик может просто быть способным обращаться к профилю допуска в памяти, используемой совместно с блоком управления допуском. В альтернативном варианте осуществления профиль допуска может передаваться в виде служебных сигналов или посылаться в сообщении планировщику. Не требуется передача всего профиля допуска, поскольку добавление новых потоков может быть объединено с предварительно принятыми потоками, чтобы формировать текущий профиль допуска. Затем процесс может остановиться. Обратите внимание, что процесс может повторяться так часто, как требуется, чтобы давать возможность приложениям резервировать полосу частот с помощью планировщика.
Обратите внимание дополнительно, что потоки также могут быть удалены из профиля допуска, что без труда будет очевидно специалистам в данной области техники. Подробности на Фиг. 5 не показаны. Приложение может посылать сообщение, указывающее, что поток более не является необходимым. В качестве альтернативы может быть послан новый запрос, модифицирующий поток. В качестве другой необязательной возможности планировщик может предписывать блоку управления допуском удалять поток, если приложение не придерживается своих контрактных параметров. В таком случае поток может быть прерван полностью, или понижен до статуса «наилучшее усилие». В таком случае приложение может быть принуждено завершить процесс, связанный с потоком, если минимальные значения QoS не удовлетворяются. Такое приложение может повторно запрашивать со скорректированными параметрами разрешение на доступ для потока, чтобы устанавливать поддерживаемое обслуживание QoS с помощью планировщика (то есть повторное согласование обслуживания).
Планирование QoS
В основном варианте осуществления, использующем планирование QoS, запрос для передачи (то есть доступ) создается для потока. Запрос не требует идентифицировать тип трафика для передачи, это может быть просто указанием объема. В этой ситуации запрашивающее приложение может упорядочивать данные в своей очереди в соответствии с приоритетом (то есть QoS прежде BET). Обратите внимание, что в варианте осуществления, в котором планировщик располагается в одном месте с одной или нескольким очередями, как, например, в точке доступа с очередями для трафика прямой линии связи, или в UT, действующем в качестве точки доступа, или управляющем одним или нескольким одноранговыми соединениями, как описано выше, запрос для передачи может не являться необходимым, поскольку данные в различных, расположенных вместе очередях указывают необходимость передачи. В основном варианте осуществления тип данных в очереди может быть неизвестным, в таком случае посылающее приложение должно упорядочить данные, посылаемые в очередь, в соответствии с приоритетом. В этих основных сценариях планирование QoS может быть обеспечено с использованием контрактных обязательств, указанных в профиле допуска.
Дополнительные функциональные возможности и управление могут быть доступными, если доступна дополнительная информация о данных в очереди. Например, если планировщик расположен вместе с одной или нескольким очередями, ассоциативно связанными с различными потоками, и очереди разделены или иным образом предусматривают указание класса данных (то есть QoS или BET), планировщику известно, сколько данных и какого типа ожидают передачу. Планировщик может назначать приоритеты данным различных типов в этом сценарии. Примерный вариант осуществления может быть точкой доступа, которая поддерживает очереди для потоков прямой линии связи. Обратите внимание, что приложения, создающие эти потоки, должны указывать класс данных, если данные более одного класса направлены от источника к UT. В таком сценарии планирование для обратной линии связи может быть основным, как непосредственно описано, тогда как планирование для прямой линии связи может принимать во внимание различные классы данных (описано дополнительно ниже).
Необязательно запрос для передачи может указывать класс данных. Если более одного класса ожидают передачу (то есть от UT), запрос может указывать, сколько данных каждого типа ожидают передачу. В этом случае планировщик может учитывать класс данных, как он это делает с расположенными вместе очередями.
Любая комбинация типов запросов и очередей может быть применена в рамках варианта осуществления. Планировщик может просто воспользоваться преимуществом конкретного знания, когда оно доступно, и действовать без такой информации, когда оно недоступно. В любом варианте осуществления, планировщик может использовать профиль допуска, как обусловлено контрактом между различными приложениями/потоками и блоком управления допуском, как описано выше, чтобы реализовать преимущества планирования QoS, описанного в документе.
Блок-схема обобщенного варианта осуществления способа 600 для планировщика изображена на Фиг. 6. Способ 600 может использоваться для описанного выше основного сценария, сценариев, в которых доступно более расширенное знание классов данных, или любой их комбинации. На Фиг. 7 показаны дополнительные подробности необязательной возможности этапа 640, пригодной для использования, если тип класса не известен. На Фиг. 8 показаны дополнительные подробности необязательной возможности блока 640, пригодной, если тип класса известен. На Фиг. 8 также проиллюстрированы другие аспекты настоящего изобретения.
Способ 600 начинается на этапе 610, на котором принимают обновленный профиль допуска от блока управления допуском. Как описано выше относительно Фиг. 5, профиль допуска может быть просто хранимым в совместно используемой памяти, так что блок управления допуском и планировщик имеют доступ к нему. В альтернативном варианте осуществления передаются обновления профиля допуска, и модификации включаются в текущее состояние доступного планировщику профиля допуска. Обратите внимание, что обязательства для объема ресурсов потока QoS могут быть добавлены или удалены со временем.
На этапе 620 планировщик принимает множество запросов на передачу от множества пользовательских терминалов и/или приложений (то есть принятых через сеть 140). На этапе 630 для каждого запрашивающего UT/приложения с наличием контракта в профиле допуска распределяют ресурсы вплоть до контрактной величины. В примерном варианте осуществления каждый UT/приложение может иметь контрактное количество символов OFDM, зарезервированное для передачи в текущем кадре (пример которого описан выше относительно Фиг. 4). Обратите внимание, что распределение, связанное с этим этапом 630, может не удовлетворять полному запрошенному количеству данных. Это является следствием того факта, что источники с переменной скоростью передачи данных часто создают данных больше, чем среднее значение величины, которая, возможно, использовалась для заключения контракта. Кроме того, ухудшение канала беспроводной связи может требовать дополнительного объема ресурсов (то есть символов OFDM, временных интервалов, мощности, и т.д.), чтобы передавать требуемое количество данных.
На этапе 640, если остается для распределения дополнительный объем ресурсов, он может быть разделен между любыми оставшимися неудовлетворенными запросами. Ниже дополнительно описаны альтернативные варианты для этапа 640, изображенные на Фиг. 7 и 8. В одном варианте осуществления оставшийся объем ресурсов может быть распределен с использованием любого числа стратегий типа «наилучшее усилие». Например, объем ресурсов может быть распределен между оставшимися запросами способом кругового обслуживания. В альтернативном варианте осуществления, таким UT/приложениям с контрактными распределениями QoS в кадре могут быть заданы приоритеты для распределения оставшихся BET согласно принципу, что некоторая часть или весь остаток их запросов, не распределенные на этапе 630, может быть данными QoS, которые превысили контрактное распределение. Могут использоваться другие критерии справедливости, чтобы распределять остаток. Могут быть применены дополнительные уровни назначения приоритета, так что некоторым UT/приложениям задаются приоритеты в распределении BET выше других. Может быть применена любая комбинация этих способов. Дополнительные необязательные возможности подробно представлены ниже.
Специалисты в данной области техники без труда расширят указания в документе на дополнительные классы и комбинации типов классов. Например, для ясности обсуждения, в различных вариантах осуществления, описанных в документе, опущено описание трафика RLC, описанного выше. В примерном варианте осуществления трафик RLC может быть трафиком с наивысшим приоритетом, но может также требовать относительно малой величины полного объема ресурсов. Также один способ для распределения этого третьего, высокоприоритетного класса данных состоит в том, чтобы распределять малую величину объема ресурсов каждому запрашивающему UT, для которого данные RLC могут быть частью запроса. Тогда остаток может быть распределен согласно планированию QoS или BET, как описано в документе. Ясно, что если трафик RLC является идентифицированным в запросе, или известным иначе (то есть он содержится в расположенной вместе очереди), распределение может быть сделано прямым способом.
На Фиг.7 изображен дополнительный вариант осуществления этапа 640 для распределения оставшегося объема ресурсов после планирования QoS. В качестве альтернативы различных способов, описанных выше, вариант осуществления этапа 640, изображенный на Фиг. 7, может быть применен, чтобы пытаться максимизировать количество UT/приложений, для которых удовлетворили их запрос передачи. На этапе 710 запросы, которые были нераспределены или только частично распределены на описанном выше этапе 630, ранжируют, причем самый высоким ранг является обратно пропорциональным размеру запроса (или его оставшейся части). На этапе 720, оставшийся объем ресурсов распределяется запросам в порядке наивысшего ранга. Если окончательное распределение не может быть осуществлено полностью вследствие недостатка объема ресурсов, то запрос будет распределен частично. Таким образом, максимальное количество запросов, которые могут быть обеспечены, удовлетворяется с помощью этого способа. Это вариант осуществления может использоваться вместе с различными способами, описанными выше.
R
R
B
R
R
R
Как описано выше, если планировщик имеет сведения о типе данных, соотнесенных с запросом, или находящихся в очереди, эта информация может быть включена в принятие решения планирования. Чтобы проиллюстрировать этот принцип, можно рассмотреть нижеследующий пример. Поддерживается «активный» флаг для каждого потока QoS, управляемого планировщиком. В любом данном кадре, активный флажок устанавливается для всех допущенных потоков QoS, которые имеют номинальное распределение временных интервалов в пределах этого кадра (как в примере по Фиг. 4). Все потоки QoS с установленными их активными флагами обслуживаются первыми в текущем кадре MAC. Другие потоки QoS могут получать или не получать обслуживание в текущем кадре MAC, в зависимости от того, имеются ли какие-либо неиспользованные ресурсы F. В этом примере F Может быть предельной величиной объема ресурсов, зарезервированного для обслуживания QoS, как описано выше, и F может быть зарезервировано для трафика «наилучшее усилие». Будет ясно, что F может быть установлено для полного объема ресурсов, если желательно. Если планировщик знает, что либо один, либо несколько частично распределенных запросов содержат данные QoS, а другие запросы ориентированы на трафик «наилучшее усилие», планировщик может задавать приоритет оставшемуся трафику QoS. Это также может быть желательным для планировщика для "работы с опережением", когда часть F не является распределенной полностью, для того, чтобы уменьшить будущую нагрузку. Использование этой необязательной возможности прерывания (вытеснения) текущих запросов BET может быть подходящим, когда ограниченная порция объема ресурсов, F, распределена обслуживанию QoS. Однако работа с опережением (подробности ниже) может выполняться всякий раз, когда остается нераспределенный объем ресурсов.
В этом примере активные, чувствительные к QoS потоки разбиты на две группы:
+
-
D для таковых с положительным запасом (предельным значением) потока, и Dдля таковых с отрицательным запасом потока:
, если  (8)
, если  (9)
+
+
-
Потоки в Dна практике не испытывают нарушение связи, поскольку их требование к потоку меньше или равно их распределению. В добавление, потоки в D, которые имеют положительный запас для потока, вносят вклад в пул неиспользованных временных интервалов, М, который можно сделать доступным другим потокам QoS способом с приоритетами. Потоки в Dмогут получать или не получать свои потребности в зависимости от того, являются ли доступными неиспользованные ресурсы.
-
-
-
-
i
i
i
i
Если D не является пустым, то любые неиспользованные временные интервалы можно сделать доступными сначала потокам в этой группе. Имеется ряд способов обработки распределения активным потокам QoS в D неиспользованных временных интервалов. В этом примере целью является максимизировать количество потоков, удовлетворяющих требованиям QoS. Это осуществляется посредством упорядочения по рангам потоков в D на основании их запасов по производительности, m. То есть поток с наименьшим |m| получает наивысший ранг. Обратите внимание, что m, принадлежащее к D, означает, что m является отрицательной величиной.
-
В этом примере планировщик распределяет минимальное количество временных интервалов из пула избыточных запасов, чтобы давать возможность потоку в Dс наивысшим рангом достигать своего требования, φ(i). Эту процедура является повторяемой, пока не исчерпается пул избыточных запасов, или не обслужены все активные потоки QoS. Если последний рассматриваемый поток QoS не является полностью удовлетворенным, ему может быть дано частичное распределение. Потоки, которые не являются полностью удовлетворенными, могут на практике испытывать сниженное качество обслуживания. Этот пример может привести к потоку, не получающему свое распределение. В таком случае может происходить переполнение буфера, и пакеты могут быть потеряны. Чтобы предотвращать это, переполнение буфера из очереди QoS для данного потока может быть помещено впереди очереди «наилучшее усилие», соответствующей этому пользователю.
R
Если после обслуживания всех активных потоков, имеются неиспользованные временные интервалы, остаток F можно сделать доступным группе потоков QoS, которые имеют данные в своих очередях QoS, но не имеют активного флага, установленного для текущего кадра. Эта возможность планирования "работы с опережением", представленная ранее, обычно выполняется, когда планировщик имеет доступ к данным, которые подлежат передаче в будущем, то есть данные, предназначенные для передачи в следующем кадре или кадрах. В одном варианте осуществления точка доступа и заключает в себе планировщик, и поддерживает очереди для данных прямой линии связи. Таким образом, если желательно, планировщик может работать с опережением, когда это является подходящим. В примерном варианте осуществления, в котором запросы данных обратной линии связи планируют для QoS на основании лишь профиля допуска (как описано выше), планировщик может не знать о будущих данных в пользовательском терминале, и, раз так, только выполняет работу с опережением по прямой линии связи. Для такой обратной линии связи, планировщик не делает различия между данными QoS и BET, кроме тех, которые были спланированы в кадре MAC (в соответствии с профилем допуска). То есть, как только трафику QoS для данного потока было дано его требование относительно сегмента обратной линии связи, остаток этих данных UT рассматривается планировщиком как трафик BET. Специалисты в области техники распознают, как приспособить этот принцип либо к прямой линии связи, либо к обратной линии связи, и для любого местоположения планировщика. В частности, такой планировщик может быть в назначенном UT, который обеспечивает планирование для управляемых одноранговых соединений с использованием процедур, описанных выше. Обратите внимание дополнительно, что с точки зрения UT, в этом примере, данные могут быть размещены любым желательным способом в очереди UT (например, данные QoS работы с опережением могут быть помещены впереди очереди BET, соответствующей UT). Таким образом, если желательно, UT может выполнять работу с опережением, даже если планировщик не выполняет.
R
Распределение неиспользованных временных интервалов неактивным потокам QoS прямой линии связи (работа с опережением) может быть осуществлено следующим образом. Неактивным потокам QoS прямой линии связи назначают приоритеты в порядке их фазового параметра. То есть неактивные потоки прямой линии связи, которые становятся активными в следующем кадре MAC, получают высший приоритет. Потокам в пределах этой фазовой группы назначают приоритеты способом, который максимизирует количество выполненных потоков (как описано выше). Таким образом, неактивные потоки с наименьшим количеством данных в своих очередях обслуживаются первыми. Планировщик продолжает обеспечивать работу с опережением для этих неактивных потоков QoS, пока не будут заняты все временные интервалы в F, или все очереди QoS не станут пустыми.
На Фиг.8 изображен дополнительный вариант осуществления этапа 640 для распределения оставшегося объема ресурсов, после планирования QoS, когда известна некоторая информация о данных, запрошенных для передачи (или вместе расположенных в очереди). Это вариант осуществления совместим с примером положительных и отрицательных запасов потока, непосредственно описанных, и работа с опережением также может быть по выбору развернута.
Процесс начинается на этапе 810 принятия решения. Если не имеется оставшегося объема ресурсов, подлежащего распределению, процесс останавливается. Если имеется оставшийся объем ресурсов, осуществляется переход на этап 820. На этапе 820 ранжируют запросы QoS. Могут предполагаться различные ранжирования. В примерном варианте осуществления для обслуживания наибольшего количества запросов запросы ранжированы обратно пропорционально размеру.
На этапе 830 выбирают следующий высший ранжированный запрос (высший ранг для первой итерации). На этапе 840, оставшийся объем ресурсов распределяют выбранному запросу. Если остаток от запроса больше оставшегося объема ресурсов, будет распределяться остаток объема ресурсов. На этапе 850 принятия решения, если оставшийся объем ресурсов был исчерпан, процесс может остановиться. Если объем ресурсов остается, переходят на этап 860 принятия решения.
На этапе 860 принятия решения, если имеются дополнительные запросы QoS, оставшиеся нераспределенными, осуществляется возврат на этап 830, выбирают следующий высший ранжированный запрос, и повторяют непосредственно описанный процесс. Если все запросы QoS были обработаны, осуществляется переход на этап 870.
Этап 870 изображен подчеркнутой штриховой линией, чтобы показать, что работа с опережением является необязательной. Если желательно, планировщик может работать с опережением для будущих кадров QoS. Примерный способ выполнения такой работы с опережением описан выше.
На этапе 880 какой-либо оставшийся объем ресурсов распределяют трафику «наилучшее усилие». Может применяться любой способ наилучшего усилия. В примерном варианте осуществления, трафик «наилучшее усилие» обслуживают с использованием способа планирования с круговым обслуживанием. Такой подход не предусматривает установления различий QoS по всем различным пользовательским терминалам, или по всему множеству потоков, соотнесенных с данным пользователем. Однако, как описано выше, пользовательский терминал свободен назначать приоритеты пакетам в соей очереди, чтобы обеспечить всякую схему QoS, которая ему требуется. Если желательны дополнительные уровни межпользовательских приоритетов, может быть применена сигнализация, чтобы дать возможность планировщику содействовать в таком назначении приоритетов, как будет очевидно специалисту в данной области техники.
Следует отметить, что во всех описанных выше вариантах осуществления этапы способа могут быть взаимозаменяемы без выхода за рамки объема изобретения. Описания, раскрытые в документе, во многих случаях обозначены как сигналы, параметры, и процедуры, соотнесенные с MIMO-системой OFDM, но объем настоящего изобретения не является ограниченным таковыми. Специалисты в области техники без труда применят принципы при этом к различным другим системам передачи информации. Эти и другие модификации будут очевидны средним специалистам в данной области техники.
Специалисты в данной области техники поймут, что информация и сигналы могут быть представлены с использованием любых из разнообразия различных технологий и способов. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы, и элементарные сигналы (интегральные схемы), на которые могут осуществляться ссылки по всему вышеупомянутому описанию, могут быть представлены посредством напряжений, токов, электромагнитных волн, магнитных полей или частиц, оптических полей или частиц, или любой их комбинации.
Специалисты дополнительно оценят, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы, и этапы алгоритмов, описанные в связи с вариантами осуществления, раскрытыми в документе, могут быть осуществлены в виде электронных аппаратных средств, программного обеспечения, или их комбинации. Чтобы ясно проиллюстрировать эту взаимозаменяемость аппаратных средств и программного обеспечения, различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы, и этапы были описаны выше обобщенно в терминах их функциональных возможностей. Осуществлены ли такие функциональные возможности в виде аппаратных средств, или программного обеспечения, зависит от конкретного применения и конструктивных ограничений, наложенных на полную систему. Специалисты в данной области техники могут осуществлять описанные функциональные возможности различными способами для каждого конкретного применения, но такие решения по осуществлению не должны интерпретироваться как вызывающие выход за рамки объема настоящего изобретения.
Различные иллюстративные логические блоки, модули, и схемы, описанные в связи с вариантами осуществления, раскрытыми в документе, могут быть осуществлены или выполнены с помощью универсального процессора, цифрового процессора (ЦПС, DSP) сигналов, специализированной интегральной схемы (ASIC), программируемой вентильной матрицы (FPGA) или другого программируемого логического устройства, дискретной вентильной или транзисторной логики, дискретных аппаратных компонентов, или любой их комбинации, предназначенной для выполнения функций, описанных в документе. Универсальный процессор может быть микропроцессором, но в качестве альтернативы процессор может быть любым обычным процессором, контроллером, микроконтроллером, или конечным автоматом. Процессор также может быть осуществлен в виде комбинации вычислительных устройств, например, комбинации DSP и микропроцессора, набора микропроцессоров, одного или нескольких микропроцессоров вместе с базовыми средствами DSP, или любой другой подобной конфигурации.
Этапы способа или алгоритма, описанные в связи с вариантами осуществления, раскрытыми в документе, могут быть осуществлены непосредственно в аппаратных средствах, в программном модуле, исполняемом процессором, или в комбинации этих двух. Программный модуль может постоянно находиться оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ, RAM), флеш-памяти, постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ, ROM), стираемом программируемом постоянном запоминающем устройстве (СППЗУ, EPROM), электрически стираемом программируемом постоянном запоминающем устройстве (ЭСППЗУ, EEPROM), регистрах, жестком диске, сменном диске, ПЗУ на компакт-диске (CD-ROM), или любой другой форме носителя данных, известного в области техники. Примерный носитель данных соединен с процессором, так что процессор может считывать информацию с носителя данных и записывать информацию на него. В альтернативе носитель данных может быть выполнен заодно с процессором. Процессор и носитель данных могут постоянно находиться в ASIC. ASIC может постоянно находиться в пользовательском терминале. В альтернативе, процессор и носитель данных могут постоянно находиться в качестве дискретных компонентов в пользовательском терминале.
Предыдущее описание раскрытых вариантов осуществления представлено, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники создавать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов осуществления будут без труда очевидны специалистам в данной области техники, и родовые принципы, определенные в документе, могут применяться к другим вариантам осуществления без выхода за рамки существа или объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не предусматривает являться ограниченным вариантами осуществления, показанными в документе, но должно быть соответственным самому широкому объему, совместимому с принципами и признаками новизны, раскрытыми в документе.