СПОСОБ СОКРАЩЕНИЯ ТРАФИКА В СИСТЕМЕ e-MBMS И ЦЕНТР BM-SC ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ УПОМЯНУТОГО СПОСОБА
METHOD OF REDUCING TRAFFIC IN e-MBMS SYSTEM AND BM-SC FOR IMPLEMENTING SAID METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области мобильной связи и, более конкретно, относится к планированию пакетов и сокращению трафика в системе развитых услуг мультимедийной широковещательной и многоадресной передачи (evolved multimedia broadcast multicast service, e-MBMS), где выполняется статистическое мультиплексирование посредством использования агрегированной скорости передачи в битах (aggregated bit rate, ABBR).
Описание предшествующего уровня техники
В настоящее время, в связи с быстрым развитием мобильных технологий, появляются массовые мультимедийные услуги. Для некоторых прикладных услуг, например, таких как видео по запросу, телевизионное широковещание, видеоконференции, мобильное телевидение, и т.д., многочисленные пользователи могут одновременно принимать одни и те же данные. Для того чтобы эффективно использовать ресурсы мобильной сети, глобальная организация стандартизации 3GPP по технологии WCDMA/GSM предоставляет услугу мультимедийной широковещательной и многоадресной передачи (MBMS) или развитую услугу мультимедийной широковещательной и многоадресной передачи (e-MBMS). Под терминами услуга MBMS/e-MBMS понимается услуга точка- множественные точки, когда источник данных отправляет данные множественным пользователям с тем, чтобы реализовать совместное использование сетевых ресурсов. Услуги MBMS/e-MBMS, определяемые посредством 3GPP, могут не только осуществлять многоадресную и широковещательную передачу сообщения типа низкоскоростного простого текста, но также и могут осуществлять многоадресную и широковещательную передачу высокоскоростной мультимедийной услуги, что, несомненно, согласуется с тенденциями развития мобильных данных в будущем.
Что касается развитых услуг e-MBMS, для того, чтобы облегчить эксплуатацию сети одночастотной широковещательной и многоадресной передачи (multicast broadcast single-frequency network, MBSFN), все режимы работы базовых станций (eNB) должны синхронизироваться. Станция eNB должна отправлять все пакеты данных в пределах заданного периода синхронизации. Если объем данных в буферном запоминающем устройстве больше, чем выделяемые ресурсы, то неизбежно следовало бы выполнять отбрасывание пакетов. Проблема заключается в том, в каком месте и каким образом выполнять отбрасывание пакетов в течение периода планирования, не влияя при этом на работу синхронизированной сети MBSFN, и каким образом предоставлять возможность системе быть более надежной в исключительных случаях.
К настоящему времени, протокол IP беспроводной связи предлагает некоторые распределенные алгоритмы в R2-093737. В частности, он предлагает три решения, каждое из которых основывается на распределенной архитектуре. Эти решения адаптируют традиционные алгоритмы планирования, например, алгоритм планирования пропорциональной равнодоступности. Следствием этого является то, что каждая станция eNB должна быть стандартизирована с помощью одного и того же алгоритма планирования для того, чтобы обеспечивать синхронизированную эксплуатацию. В документах предшествующего уровня техники не было в наличии никакой литературы, раскрывающей стандартизацию алгоритма управления радио-ресурсами RRM (radio resource management).
Сущность изобретения
Ввиду вышеизложенных обстоятельств, настоящее изобретение предоставляет централизованное планирование пакетов и схему сокращения трафика таким образом, чтобы не было необходимости в стандартизации алгоритма планирования в каждой станции eNB.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, предоставляется способ сокращения трафика в системе развитых услуг мультимедийной широковещательной и многоадресной передачи (e-MBMS), упомянутая система e-MBMS применяет к услугам мультиплексирование с агрегированной скоростью передачи в битах (ABBR), причем способ содержит: определение ABBR мультиплексирования посредством центра услуг широковещательной и многоадресной передачи (broadcast multicast service center, BM-SC) в системе e-MBMS; выделение ресурсов, посредством объекта координации услуг мультимедийной широковещательной и многоадресной передачи (multimedia broadcast multicast service coordination entity, MCE) в системе e-MBMS, основываясь на определяемой ABBR; определение, посредством центра BM-SC, превышает ли объем данных, который должен быть передан в периоде синхронизации, ресурсы, выделяемые в период синхронизации; отбрасывание, посредством центра BM-SC, хвостовых пакетов данных, которые не могут быть отправлены в периоде синхронизации в мультиплексированной услуге, в случае, если определено, что имеет место упомянутое превышение.
Предпочтительно, упомянутый способ дополнительно содержит: произвольное отбрасывание, посредством центра BM-SC, некоторых пакетов данных в мультиплексированной услуге перед этапом определения.
Предпочтительно, упомянутые некоторые пакеты данных занимают не более 1% плюс допустимое отклонение от всех пакетов данных в мультиплексированной услуге. Дополнительно, допустимое отклонение занимает 0,1% от всех пакетов данных в мультиплексированной услуге.
Предпочтительно, базовая станция eNB в системе e-MBMS дополнительно отбрасывает пакеты данных, основываясь на заранее определяемом правиле. Дополнительно, заранее определяемое правило содержит: отбрасывание пакетов данных для услуг в мультиплексированных услугах в соответствии с порядком, обратным последовательности передачи услуг в мультиплексированных услугах.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, в системе e-MBMS предоставляется центр BM-SC, упомянутая система e-MBMS применяет к услугам мультиплексирование с агрегированной скоростью передачи в битах (ABBR), причем упомянутый центр BM-SC содержит: средство обработки, выполненное с возможностью определения ABBR мультиплексирования; средство определения, выполненное с возможностью определения, превышает ли объем данных, который должен быть передан в периоде синхронизации, ресурсы, выделяемые в период синхронизации, основываясь на определяемой ABBR; и средство формирования потоков выходных данных, выполненное с возможностью отбрасывания хвостовых пакетов данных, которые не могут быть отправлены в периоде синхронизации в мультиплексированной услуге, в случае, когда определено, что имеет место упомянутое превышение.
Предпочтительно, центр BM-SC выполнен так, что средство формирования потоков выходных данных сначала произвольно отбрасывает некоторые пакеты данных в мультиплексированной услуге, и затем средство определения выполняет определение.
Предпочтительно, некоторые пакеты данных занимают не более 1% плюс допустимое отклонение от всех пакетов данных в мультиплексированной услуге. Дополнительно, допустимое отклонение занимает 0,1% от всех пакетов данных в мультиплексированной услуге.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения, предоставляется система e-MBMS, содержащая центр BM-SC.
Предпочтительно, система e-MBMS дополнительно содержит базовую станцию eNB, которая дополнительно отбрасывает пакеты данных, основываясь на заранее определяемом правиле. Дополнительно, заранее определяемое правило содержит: отбрасывание пакетов данных для услуг в мультиплексированных услугах, в соответствии с порядком, обратным последовательности передачи услуг в мультиплексированных услугах.
В соответствии с настоящим изобретением, так как отбрасывание пакетов определяется в центре BM-SC, имеется возможность избежать стандартизации по отношению к сложному распределенному алгоритму планирования, таким образом, осуществление настоящего изобретения намного упрощается, так как оно не требует существенных изменений в существующей архитектуре системы.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем в настоящем документе будут более определенно описываться предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, посредством обращения к чертежам, при этом,
Фиг.1 представляет собой схематическую диаграмму системы e-MBMS.
Фиг.2 представляет собой статистическую характеристику услуги с CBR.
Фиг.3 представляет схему последовательности этапов способа сокращения трафика, который комбинирует произвольное отбрасывание пакетов и пассивное отбрасывание пакетов, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4 представляет собой структурную блок-схему центра BM-SC, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание вариантов осуществлений изобретения
Внедрение мультиплексирования с ABBR
В многопоточной передающей системе данных широко применяется статистическая технология мультиплексирования. С помощью мультиплексируемых параллельных потоков может достигаться значительный прирост мультиплексирования. Прирост достигается с помощью статистических режимов в трафике. Другими словами, когда поток нуждается в большей полосе частот, другие потоки статистически подвергаются состоянию пониженной скорости передачи в битах. Статистическое мультиплексирование может применяться для широковещательной системы, так как прирост достигается посредством использования статистических характеристик, вместо обратной связи физического уровня и т.п. Прирост мультиплексирования довольно значительный. Например, в DVB-H, обнаружено, что может достигаться (30%~40%)-ый прирост.
В системе развитых услуг мультимедийной широковещательной и многоадресной передачи (e-MBMS) может выполняться статистическое мультиплексирование, основываясь на агрегированной скорости передачи в битах (ABBR). В частности, множественные развитые услуги e-MBMS совместно используют одну и ту же ABBR. Каждая развитая услуга e-MBMS может потенциально использовать целиком всю ABBR. Развитые услуги e-MBMS, совместно использующие ABBR, образуют пакет для ABBR.
Фиг.1 представляет собой схематическую диаграмму системы e-MBMS.
Система 100 e-MBMS, как это демонстрируется на Фиг.1, содержит одно или более кодирующих устройств 101-1, 101-2, …, 101-n, центр 105 услуг широковещательной и многоадресной передачи (BM-SC), шлюз 110 (GW), объект 115 координации услуг MBMS (MBMS coordinating entity, MCE), и одну или более базовых станций 120 (eNB). В этом варианте осуществления изобретения объект 115 MCE и станции 120 eNB могут быть расположены в сети радиодоступа (RAN).
Кодирующие устройства 101-1, 101-2, …, 101-n принимают содержимое от соответствующего сервера поставщика содержимого, кодируют его и поставляют кодированное содержимое к центру 105 BM-SC.
Центр 105 BM-SC принимает и передает кодированное содержимое развитых услуг e-MBMS. Центр 105 BM-SC конфигурирует статистическое мультиплексирование, так как центр 105 BM-SC имеет возможность узнавать информацию относительно комбинации услуг. Например, в сценарии мобильного телевидения, центр 105 BM-SC имеет возможность узнавать информацию относительно желаемой комбинации телеканалов. Например, центр 105 BM-SC может обладать информацией о зоне услуг, и обладать информацией о и возможно управлять статистическими характеристиками пользовательского потока услуг, например, является ли кодирование с постоянной скоростью передачи в битах (constant bit rate, CBR) или с изменяющейся скоростью передачи в битах (variable bit rate, VBR), или представляет ли собой кодирующее устройство MPEG4 или H.264.
Например, центр 105 BM-SC может быть выполнен с возможностью получения статистических параметров услуг, таким образом, чтобы он имел возможность получения информации относительно комбинации услуг и мог мультиплексировать услуги, основываясь на упомянутой информации. В частности, центр 105 BM-SC имеет возможность устанавливать ABBR для мультиплексирования услуг, основываясь на полученных параметрах услуг.
Кроме того, центр 105 BM-SC может быть сконфигурирован с возможностью выполнения координации управления скоростями среди прикладных кодирующих устройств по отношению к услугам потоков, таким образом, кодирующее устройство имеет возможность генерировать поток услуг с VBR, в то время как агрегированная скорость передачи в битах может поддерживаться постоянной.
Шлюз 110 GW устанавливает канал EPS для услуг и передает релевантную информацию, относящуюся к пакету для ABBR, к объекту 115 MCE. Объект 115 MCE выделяет ресурсы, основываясь на информации о ABBR, передаваемой от шлюза 110, таким образом, чтобы осуществлять мультиплексирование среди различных услуг в одном и том же пакете для ABBR, то есть, различные услуги совместно используют ресурсы. Основываясь на выделяемых ресурсах, станция 120 eNB, наконец, предоставляет услугу, к которой проявил интерес пользователь, для его пользовательского оборудования (UE) (не показывается).
Услуги, которые принадлежат к одному и тому же пакету для ABBR, совместно используют ресурсы, выделяемые для упомянутого пакета. Различные услуги планируются, то есть, мультиплексируются, согласно схеме выделения ресурсов, основанной на пакете для ABBR.
Отбрасывание пакетов
С помощью вышеупомянутого механизма мультиплексирования может достигаться значительный прирост мультиплексирования. Однако скорости цифровых потоков мультиплексированных услуг все еще представляют собой изменяющиеся скорости. Между тем, мультиплексирование выполняется в пределах многоадресного канала (multicast channel, MCH), а для канала MCH, ресурсы обычно выделяются фиксированным образом. Таким образом, скорость передачи в битах после мультиплексирования может, вероятно, превышать выделяемую полосу частот. Таким образом, имеется необходимость отбрасывания некоторых пакетов данных в конкретном периоде синхронизации. Таким образом, требуется функция пассивного отбрасывания пакетов.
Для того чтобы отбрасывать пакеты данных, не подвергая риску синхронизацию станции eNB, имеются в наличии следующие два решения: добавление безопасного допустимого отклонения к полосе частот, выделяемой каналу MCH; или синхронизированное отбрасывание пакетов данных в случае переполнения/превышения. С помощью моделирования обнаружено, что, если позволить отбрасывать 1% пакетов данных, тогда требуемые ресурсы будут намного меньше, в то время как все еще имеется возможность поддерживать столь же высокий прирост как 50%. Поэтому, ключ к решению состоит в том, чтобы позволять отбрасывать малый объем данных. Это всегда обстоит так для услуги с VBR и для услуги с CBR.
5
На Фиг.2 демонстрируются статистические характеристики услуги с CBR, при этом доля отбрасывания составляет 1%, и ресурсы в 1,5×10бит/c выделяются в пределах каждого периода в 0,5 с.
Как это демонстрируется на Фиг.2, скорость передачи в битах услуги с CBR, основанная на статистических данных в реальном времени, также представляет собой изменяющуюся скорость, хотя ее изменение является более гладким, чем у услуги с VBR. Таким образом, также требуется функция для произвольного отбрасывания пакетов.
Поскольку отбрасывание в этом месте большого количества данных не является идеальным выбором, здесь предполагается, что во время передачи данных может отбрасываться не более 1% пакетов данных. Как это заметно из вышеприведенного описания, требуется функциональное средство для отбрасывания. Проблема заключается в том, в каком месте осуществлять упомянутое функциональное средство. Поскольку трафик передается от центра BM-SC, и у центра BM-SC имеется функциональная возможность услуг MBMS, такая как объект SYNC, центр BM-SC представляет собой подходящее место для того, чтобы сформировать трафик. Как это заметно на Фиг.2, требуется отбрасывать не более 1% пакетов данных.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, пассивное отбрасывание пакетов выполняется в центре BM-SC. В частности, центр BM-SC определяет ABBR мультиплексирования услуг и контролирует трафик; объект MCE выделяет ресурсы, основываясь на необходимой ABBR; и, когда трафик превышает выделяемые ресурсы, центр BM-SC будет отбрасывать некоторые пакеты данных.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, произвольное отбрасывание пакетов также выполняется в центре BM-SC. Более определенно, центр BM-SC произвольно отбрасывает некоторые пакеты данных в мультиплексированной услуге. Такое отбрасывание, например, учитывает выделяемые ресурсы, а также и требование задержки передачи данных (например, будут отбрасываться пакеты данных с задержкой в 1 секунду). С помощью моделирования обнаружено, что процент отбрасывания может составлять 1%. Дополнительно, относительно базиса в 1%, может быть установлено допустимое отклонение, а именно, отбрасывание 1%+ε от пакетов данных. Например, допустимое отклонение ε может составлять 0,1%.
Дополнительно, Фиг.3 представляет собой схему последовательности этапов способа сокращения трафика, который комбинирует произвольное отбрасывание пакетов и пассивное отбрасывание пактов, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Как это демонстрируется на Фиг.3, в первую очередь, на этапе 301, центр BM-SC вычисляет усредненную скорость передачи в битах (ABR) для мультиплексирования услуг. Затем, на этапе 302, центр BM-SC конфигурирует ABR и кодирующие устройства таким образом, чтобы выходной поток мультиплексируемой пачки представлял собой скорость CBR. На этапе 303, центр BM-SC конфигурирует скорость так, чтобы ABBR=ABR. С помощью этих трех этапов центр BM-SC завершает конфигурирование мультиплексирования с ABBR.
Затем, на этапе 304, центр BM-SC формирует (произвольное отбрасывание) поток выходных данных с помощью исключения, 1%-та + некоторого допустимого отклонения ε, от пакетов данных. В этом варианте осуществления изобретения допустимое отклонение ε может составлять, например, 0,1%. Затем, на этапе 305, контролируется, является ли объем данных, который должен быть передан, больше ресурсов, выделяемых в период синхронизации. В случае "да", на этапе 306, хвостовые пакеты данных, которые не могут быть отправлены в периоде синхронизации, отбрасываются (пассивное отбрасывание), и затем способ приступает к этапу 307, на котором отправляются пакеты данных; в противном случае, способ непосредственно приступает к этапу 307.
Таким образом, дополнительно может быть получена конструкция центра BM-SC, который может использоваться для того, чтобы осуществлять вышеупомянутый способ. Фиг.4 представляет собой структурную блок-схему центра BM-SC, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Как это демонстрируется на Фиг.4, центр 400 BM-SC содержит: средство 405 обработки, которое может использоваться для того, чтобы вычислять скорость ABR и конфигурировать ABBR, основываясь на этом (для чего имеется возможность обратиться к этапам 301~303), и дополнительно управлять различными компонентами в центре BM-SC (отношения взаимосвязи между средством обработки и различными компонентами опускаются на Фиг.4); буфер 410 для приема и временного хранения данных, принимаемых от кодирующих устройств; средство 415 определения для того, чтобы определять, на основе данных, хранящихся в буфере 410, превышает ли объем данных, который должен быть передан в периоде синхронизации, ресурсы, выделяемыми объектом MCE, согласно определяемой ABBR в период синхронизации; и средство 401 формирования потоков выходных данных, выполненное с возможностью отбрасывания хвостовых пакетов данных, которые не могут быть отправлены в периоде синхронизации в мультиплексированной услуге, когда определено, что имеет место упомянутое превышение.
Дополнительно, центр 400 BM-SC дополнительно выполнен так, что средство 401 формирования потоков выходных данных сначала произвольно отбрасывает некоторые пакеты данных в мультиплексированной услуге, и затем средство 415 определения выполняет определение.
Действуя таким образом, предоставляется возможность избежать стандартизации сложного распределенного алгоритма планирования, который учитывает равноправие, пропускную способность и приоритет и т.п. Таким образом, такое отбрасывание пакетов является прозрачным для сети RAN.
Дополнительное усовершенствование надежности
В вариантах осуществления настоящего изобретения трафик формируется в находящемся выше по потоку (сигналов) узле BM-SC станции eNB, таким образом, станция eNB не нуждается в сложной распределенной функции отбрасывания. Однако, в соответствии с такой схемой, могут возникать некоторые нетипичные обстоятельства. Например, когда центр BM-SC отправляет данные к шлюзу GW, некоторые пакеты данных задерживаются до следующего периода синхронизации, и таким образом следующий период синхронизации вынужден передавать избыточные пакеты данных. Дополнительно, например, когда центр BM-SC и объект MCE изготавливаются различными поставщиками и, таким образом, имеют в наличии различные алгоритмы, например, алгоритм для отбрасывания пакетов в центре BM-SC не идеален, или объект MCE требует экономии настолько большого количества ресурсов, насколько это возможно, время от времени незначительное число пакетов данных не сможет быть отправлено. Хотя эти случаи встречаются чрезвычайно редко, такие нетипичные обстоятельства должны быть отрегулированы при рассмотрении надежности системы.
Что касается этих нетипичных обстоятельств, самый простой характер действий представляет собой то, что станция eNB отбрасывает пакеты данных конкретной услуги, основываясь на определяемых заранее правилах. Например, это правило может представлять собой то, что всегда отбрасывается последняя услуга в последовательности передач данных, услуга, у которой имеется достаточно данных, которые должны быть отброшены. Поскольку это возникает достаточно редко, это не будет влиять на качество (QoS) последней услуги. Говоря в более широком смысле, при нетипичных обстоятельствах, пакеты данных для услуг отбрасываются, в соответствии с порядком, обратным последовательности передачи. Действуя таким образом, отбрасываются все пакеты данных только принесенной в жертву услуги (то есть, услуги с отбрасываемыми пакетами данных), исключая влияние на другие услуги.
Варианты осуществления изобретения, в том виде, как это описывается выше, приведенные только в демонстрационных целях, не предназначаются для того, чтобы ограничивать объем настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники должны понимать, что имеются возможности проводить различные модификации и изменения в форме и в деталях в этих вариантах осуществления изобретения, не отступая от объема и идей настоящего изобретения. Объем настоящего изобретения определяется прилагаемыми пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.