Запрос разрешения от базовой станции для отправки пакетов, поставленных в очередь на подвижной станции в соответствии с ее задержкой передачи
Заявлен способ функционирования системы связи, которая содержит станцию связи (ПА1) и базовую станцию (БС), причем станции имеют средства, благодаря которым они могут осуществлять связь друг с другом, а станция связи имеет средства (БУФ1-БУФn) буферной памяти для сохранения элементов данных по меньшей мере в одной очереди. Технический результат заключается в улучшении планирования передачи элементов данных. Для этого одна из станций (ПА1, БС) имеет средство для оценки задержки передачи по меньшей мере одного из элементов данных по меньшей мере в одной очереди и средство, чувствительное к оцениваемой задержке передачи, превышающей пороговое значение, для запрашивания разрешения от БС, чтобы обеспечивать возможность станции связи (ПА1) передать по меньшей мере один элемент данных на БС. БС также "предоставляет" разрешение (в виде одобрения использования определенной скорости, передачи на определенном уровне мощности или передачи в течение определенного периода времени). 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.
Настоящее изобретение относится к способу функционирования станции связи, способу функционирования системы связи, к станции связи и системе связи. Настоящее изобретение в частности, но неисключительно, можно применять к системам связи с коммутацией пакетов, особенно к системам мобильной связи, таким как УСМЭС (UMTS).
Ради удобства настоящее изобретение будет описано со ссылкой на УСМЭС (универсальную систему мобильной электросвязи). Однако настоящее изобретение можно применять и к другим системам связи с коммутацией элементов данных или пакетов данных.
Современное состояние техники описано во входных документах в 3GPP (Проект партнерства 3-го поколения), в частности, относительно расширенной восходящей линии связи (от подвижного объекта к базовой станции), иначе известной как высокоскоростной пакетный доступ к восходящей линии связи (ВПДВЛС, HSUPA). Характерной особенностью ПДВЛС в УСМЭС является то, что требуется механизм для обеспечения возможности базовой станции (БС, BS) эффективно присваивать приоритеты распределению ресурсов передачи восходящей линии связи между пользовательскими аппаратами (ПА, UE).
Данные для передачи от ПА на БС обычно устанавливаются в очередь в буферах, пока они не могут быть переданы. ПА может иметь элементы данных для передачи из ряда различных потоков, каждый с отличающимся заданным значением задержки качества обслуживания (КО, QoS). Каждому потоку может быть присвоен отличающийся приоритетный уровень, чтобы сначала передавались какие-либо поставленные в очередь данные в потоке с самым высоким приоритетом. Данные с различными приоритетами могут быть буферизированы в разных очередях.
Чтобы передать некоторые данные, ПА должен принять полномочия от БС, обычно в виде "разрешения" на использование определенных ресурсов передачи, например, разрешение для передачи на определенной скорости передачи данных, передачи на определенном уровне мощности или передачи в течение определенного периода времени.
БС нуждается в информации, чтобы иметь возможность решать, которому из аппаратов ПА следует выдавать разрешение на передачу, и на какой скорости, и в частности, иметь возможность присваивать приоритеты различным аппаратам ПА. Чтобы помочь в этом процессе, известно, что ПА нужно передавать запросы на разрешение и что ПА нужно передавать индикацию относительно количества данных в его буферах. Некоторые способы присваивания приоритетов, которые БС может использовать, включают в себя присвоение приоритетов для аппаратов ПА с самым большим количеством данных в их буферах или для аппаратов ПА с самыми полными буферами. Однако такие способы необязательно достигают хорошего качества обслуживания.
Задача настоящего изобретения состоит в улучшении планирования передачи элементов данных.
В соответствии с первым аспектом изобретения обеспечен способ функционирования станции связи, причем способ заключается в том, что осуществляют постановку в очередь элементов данных, оценивают задержку передачи по меньшей мере одного из элементов данных в очереди и, если оцениваемая задержка передачи превышает пороговое значение, запрашивают разрешение на передачу по меньшей мере одного элемента данных.
В соответствии со вторым аспектом изобретения обеспечен способ функционирования системы связи, содержащий функционирование станции связи в соответствии с первым аспектом изобретения и, на дополнительной станции, в ответ на прием запроса на разрешение передачи, планирование передачи элемента данных станцией связи.
В соответствии с третьим аспектом изобретения обеспечена станция связи, содержащая средство для осуществления связи, средство буферной памяти для сохранения элементов данных по меньшей мере в одной очереди, средство для оценки задержки передачи по меньшей мере одного из элементов данных по меньшей мере в одной очереди и средство, чувствительное к оцениваемой задержке передачи, превышающей пороговое значение, для запрашивания разрешения передачи по меньшей мере одного элемента данных.
В соответствии с четвертым аспектом изобретения обеспечена система связи, содержащая станцию связи и дополнительную станцию, причем станции имеют средства связи, благодаря которым они могут осуществлять связь друг с другом, при этом станция связи имеет средства буферной памяти для сохранения элементов данных по меньшей мере в одной очереди, одна из станций имеет средство для оценки задержки передачи по меньшей мере одного из элементов данных по меньшей мере в одной очереди и средство, чувствительное к оцениваемой задержке передачи, превышающей пороговое значение, для запрашивания разрешения от дополнительной станции обеспечить возможность станции связи передать по меньшей мере один элемент данных на дополнительную станцию.
Способ в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает возможность дополнительной станции, которая может содержать базовую станцию, принимать во внимание вероятность нарушения любого из ряда заданных значений качества обслуживания для других видов обслуживания (услуг) и распределять ресурсы соответствующим образом.
Один возможный показатель для механизма присваивания приоритетов заключается в обеспечении возможности достигать требуемого КО (заданного значения задержки) для такого большого количества станций связи (или аппаратов ПА), которое возможно, или для наиболее критических видов обслуживания. Для достижения этого заданного значения БС нуждается в том, чтобы каждый ПА сообщал подходящую информацию, чтобы обеспечивать ей возможность решать, в каких ресурсах ПА может нуждаться, если она будет избегать нарушения какого-либо из ее заданных значений КО.
Настоящее изобретение теперь будет описано посредством примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых
фиг. 1 - схематическое изображение блок-схемы системы связи и
фиг. 2 - блок-схема процесса, относящаяся к одному способу реализации способа в соответствии с настоящим изобретением.
Система связи, показанная на фиг. 1, содержит по меньшей мере одну базовую станцию БС и множество пользовательских аппаратов ПА1, ПА2 и ПА3, географически распределенных в пределах зоны обеспечения радиосвязью базовой станции (базовых станций). Аппараты ПА могут быть фиксированными или передвижными, например, ручными портативными или мобильными. Поскольку аппараты ПА имеют по существу одинаковую архитектуру, ниже подробно будет описан только ПА1.
БС содержит приемопередатчик 10 радиосвязи, подсоединенный к антенне 12 для распространения и приема сигналов от аппаратов ПА. Приемопередатчик 10 подсоединен к процессору 14, который работает в соответствии с программным обеспечением, хранящимся в ПЗУ (ROM) (постоянном запоминающем устройстве) (не показано). Планировщик 16 подсоединен к процессору 14 и служит для планирования передачи элементов данных соответствующими аппаратами из аппаратов ПА. Элементы данных, принимаемые БС, сохраняются в буферном запоминающем устройстве, содержащем ОЗУ (RAM) 18 (оперативное запоминающее устройство). С процессором 14 также связаны каскад 20 оценки времени задержки и запоминающее устройство 22 для сохранения заданных значений времени задержки КО для одного или каждого буфера в ПА. Если требуется, БС может включать в себя каскад 24 для оценки скорости передачи поступающих данных. Ради ясности, некоторые из каскадов БС показаны отдельно, но они могут быть образованы за одно целое с процессором 14 или создаваться процессором 14 в соответствии с предварительно запомненным программным обеспечением.
ПА1 содержит приемопередатчик 26 радиосвязи, подсоединенный к антенне 28 для распространения и приема сигналов от БС. Приемопередатчик 26 подсоединен к процессору 30, который работает в соответствии с программным обеспечением, хранящимся в ПЗУ (не показано). Одно или множество буферных запоминающих устройств БУФ1, БУФ2, БУФn для элементов данных подсоединены к процессору 30, и при работе оно или они сохраняют в очередях элементы данных, поставляемые ПА или генерируемые приложением через интерфейс 32. Буферные запоминающие устройства могут быть организованы таким образом, чтобы очереди имели отличающиеся уровни приоритета. С процессором также связан таймер 34, каскад 36 оценки для определения времени, в течение которого элемент данных сохранится или будет храниться в буферном запоминающем устройстве, и оценки скорости передачи для данных в буферном запоминающем устройстве, и регистр 38 времени задержки КО, для сохранения задержек времени качества обслуживания для одного или каждого из соответствующих буферных запоминающих устройств БУФ1, БУФ2, БУФn. Если требуется, ПА1 может включать в себя планировщик 40, показанный пунктирными линиями. Ради ясности некоторые из каскадов ПА1 показаны отдельно, но они могут быть образованы за одно целое с процессором 30 или создаваться процессором 30 в соответствии с предварительно запомненным программным обеспечением.
В реализации способа согласно настоящему изобретению ПА оценивает в процессоре 30 полную задержку передачи для каждого элемента данных, например, пакета, в одном или в каждом из буферных запоминающих устройств ПА. Общая величина оцениваемой задержки передачи представляет собой отрезок времени, в течение которого данные находятся в буфере, и/или дополнительный оцениваемый отрезок времени до того, как данные будут успешно переданы. Если общая величина оцениваемой задержки передачи превышает заданное значение задержки или КО, ПА передает сигнал для БС посредством процессора 30, показывая, что некоторые данные в его буфере близки к достижению их заданного значения задержки.
Способ суммирован посредством блок-схемы процесса, показанной на фиг. 2. В блоке 42 выполняется проверка, чтобы увидеть, что в буферных запоминающих устройствах ПА не имеются элементы данных, ожидающие отправки. Если ответ представляет собой "Да" (Y), тогда блок-схема процесса возвращается к входу блока 42. Однако если ответ представляет собой "Нет" (N) и в буферных запоминающих устройствах имеются элементы данных, тогда в блоке 44 оценивается скорость передачи данных. В блоке 44 время передачи для каждого элемента данных в очереди оценивается на текущей скорости передачи данных. В блоке 48 оценивается задержка для каждого элемента данных в очереди. В блоке 50 выполняется проверка, чтобы увидеть, превышает ли задержка худшего случая пороговую задержку, например, время задержки КО, и если это происходит (Y), делается запрос относительно ресурса, который будет намечен БС. Запрос может включать в себя индикацию относительно статуса элемента данных, такую как индикация того, что заданное значение задержки, вероятно, нарушено. Если пороговая задержка не превышается (N), блок-схема процесса возвращается к блоку 42.
БС в ответ на запрос о ресурсе проверяет потребность в ресурсе в восходящей линии связи и, если это возможно, намечает передачу элемента данных. Эта информация передается по нисходящей линии связи (от базовой станции к подвижному объекту) к запрашивающему ПА.
Эта передача сигналов относительно запроса ресурса ПА на БС потенциально может быть запущена любым из ряда событий, например:
а) элемент данных находится в буфере ПА в течение времени, превышающего заданный отрезок времени;
b) остающееся время до заданного значения задержки для конкретного элемента данных нарушится меньше, чем через заданный отрезок времени; и/или
c) доля заданного значения задержки, которая истекла для конкретного элемента данных, начиная с прибытия в буфер ПА, превысила заданное значение.
В варианте способа в соответствии с настоящим изобретением ПА может оценивать и сообщать на БС дополнительный отрезок времени, который прогнозируют как истекающий до передачи конкретного элемента данных. Это может быть получено из следующих двух частей информации:
a) общее количество данных перед конкретным элементом данных в его очереди по приоритету и данных во всех очередях более высокого приоритета, чем конкретный элемент данных, и
b) некоторое прогнозирование скорости передачи данных.
Прогнозирование скорости передачи данных может быть, например, таким, что скорость передачи данных
a) равна последней по времени предоставленной скорости передачи данных;
b) равна последней по времени использованной скорости передачи данных;
c) является средним значением недавно предоставленных скоростей передачи данных или
d) является средним значением недавно использованных скоростей передачи данных.
Дополнительное видоизменение этого варианта осуществления может определять, чтобы ПА принимал во внимание скорость поступления данных в очередях с более высоким приоритетом. Например, если количество данных в очередях с более высоким приоритетом и перед конкретным элементом данных в очереди с его собственным приоритетом равно D, прогнозируемая скорость передачи - R, а прогнозируемая скорость поступления в очередях с более высоким приоритетом - r, то оцениваемое время, остающееся до передачи рассматриваемого элемента данных, задается как D/(R-r).
В качестве дополнительного расширения способа согласно настоящему изобретению ПА может оценивать размер предоставления дополнительной передачи, что может быть необходимо для передачи элемента данных до того, как он будет не в состоянии удовлетворять его заданному значению КО.
Например, если остающееся время перед нарушением заданного значения КО составляет T, то дополнительная скорость RА, которую требует ПА, может быть оценена как D/T + r - R.
Таким образом, четвертый потенциальный запуск для передачи сигналов ПА с запросом ресурса на БС может заключаться в том, что текущая или средняя предоставленная скорость передачи меньше или находится в пределах заданной границы скорости, требуемой для какого-либо, то есть по меньшей мере одного, элемента данных в его буферах, чтобы удовлетворять его заданному значению КО.
ПА может выполнять необходимые вычисления для каждого элемента данных в своих буферах и передавать необходимые сигналы, когда происходит один из потенциальных запусков для любого из элементов данных. Может быть достаточно сделать вычисление только для элемента данных, который добавляется к очереди последним по времени.
Информация, имеющая отношение к потенциальным запускам, может сообщаться на ПА, например, информация, касающаяся какого-либо из заданных отрезков времени, значений или границ.
БС может также давать команды индивидуальным аппаратам ПА или группам аппаратов ПА включать или выключать их передачу сигналов.
В дополнительном варианте осуществления изобретения заданному соотношению элементов данных в очереди по приоритету или группе очередей по приоритетам, можно было бы разрешать выходить за пределы их заданного значения КО. Например, описанные выше вычисления могут быть выполнены на основании того, что предоставляемая скорость передачи должна быть такой, чтобы 95% элементов данных в конкретной очереди по приоритету удовлетворяли их заданным значениям КО. ПА может выполнять описанную передачу сигналов, только если этот критерий, который был предсказан, будет терпеть неудачу в течение некоторого заданного периода времени, т.е. в течение усредненного периода времени.
ПА может быть информирован относительно заданного значения задержки станцией БС или сетью, если имеются две или более БС, управляемые центральным контроллером.
ПА может иметь больше чем одну очередь с различными заданными значениями КО. Он может использовать информацию о том, что одно или больше заданных значений КО близки к тому, что они будут нарушены, чтобы модифицировать планирование передачи элементов данных из каждой очереди. Например, если очереди имеют приоритеты, присвоенные для них, то эти приоритеты могут модифицироваться посредством ПА, чтобы лучше удовлетворять заданным значениям КО.
В еще одном дополнительном видоизменении способа в соответствии с настоящим изобретением вычисления требуемой скорости могут выполняться полностью на БС. ПА может сообщить о прошедшей задержке для элемента данных, вместе с количеством данных в очередях перед ним, с информацией относительно скорости передачи поступающих данных в очередях с более высоким приоритетом или без нее. В некоторых вариантах осуществления оценки последней информации может быть определено БС с использованием каскада 24, чтобы исследовать скорость принимаемых данных на каждом уровне по приоритету.
БС также может нуждаться в подходящей информации, чтобы определять ее присваивание приоритетов аппаратов ПА, даже если ни один из них не близок к выходу за пределы заданного значения КО. Следовательно, передача сигналов, обеспечиваемая посредством реализации способа в соответствии с настоящим изобретением, может быть дополнительной к некоторой основной передаче сигналов относительно количества данных для передачи. Далее, необходимо давать возможность обеспечивать разрешение передачи для аппаратов ПА, которые имеют только данные с низким приоритетом без заданного значения КО, например, передачи файлов.
Если требуется, способ в соответствии с настоящим изобретением может включать в себя один или несколько из следующих дополнительных признаков:
а) Может быть желательно включать другие задержки в решение для КО, например, любые известные задержки обработки прежде, чем данные поступают в очередь, или любые известные задержки передачи в системе радиосвязи.
b) Если очередь содержит элементы данных, то информация в пределах элемента данных могла быть произведена в разные моменты времени, что подразумевает потребность в отличающихся задержках. Один подход может состоять в том, чтобы учитывать согласование во времени на основании самых старых данных в элементе данных.
с) Другие действия могут быть предприняты, если критерий качества обслуживания не выполняется или предсказано, что он не будет выполнен. Например элементы данных могут быть отвергнуты, что может помочь гарантировать, что последующие данные могут быть поставлены вовремя. Другая возможность состоит в том, что подключение или обслуживание могут быть отключены, если КО не достигнуто или недостижимо). Это может позволить направлять ресурсы для других пользователей.
В дополнительном варианте способа в соответствии с настоящим изобретением аппараты ПА способны слушать передачи друг друга и определять, который из них имеет элементы данных, которые, вероятно, не будут совпадать с их заданными значениями КО, если их не передать немедленно. Аппараты ПА включают в себя планировщик 40 (показанный пунктирными линиями на фиг. 1), с помощью которого ПА, желающий располагать в соответствии с приоритетом отправку элемента данных, может наметить его отправку. Процессор 30 генерирует сообщение по всей системе, информирующее БС и другие аппараты ПА о запланированной отправке элемента данных.
В настоящем описании и формуле изобретения слово "a" или "an" (один), находящееся перед элементом, не исключает присутствие множества таких элементов. Далее, слово "содержащее" не исключает присутствие других элементов или этапов помимо перечисленных. Включение ссылочных позиций в формулу изобретения не предназначено для ее ограничения.
Специалистам в данной области техники станут очевидными другие модификации на основании чтения настоящего раскрытия. Такие модификации могут включать в себя другие признаки, которые уже известны в проектировании, изготовлении и использовании систем связи и составных частей для них и которые могут использоваться вместо или в дополнение к признакам, уже описанным в данном описании.
1. Способ запроса разрешения для передачи пакетов посредством станции связи (ПА1), отличающийся тем, что осуществляют постановку в очередь элементов данных в, по меньшей мере, две очереди, имеющие различные значения задержки, оценивают задержку передачи, по меньшей мере, одного из элементов данных в, по меньшей мере, одной из очередей и, если оцениваемая задержка передачи превышает пороговое значение, запрашивают разрешение на передачу, по меньшей мере, одного элемента данных и в ответ на информацию, что одно из значений задержки скоро будет нарушено, модифицируют планирование передачи элементов данных из каждой из, по меньшей мере, двух очередей.
2. Способ по п.1, в котором пороговое значение превышено элементом данных, находящимся в очереди, больше, чем на заданный отрезок времени.
3. Способ по п.1, в котором пороговое значение превышено на остающееся время до того, как заданное значение задержки для конкретного элемента данных будет нарушено меньше, чем на заданный отрезок времени.
4. Способ по п.1, в котором пороговое значение превышено на долю заданного значения задержки, которая истекает для конкретного элемента данных, начиная с прибытия в очередь, имеющую заданное значение.
5. Способ по п.1, в котором пороговое значение превышено текущей или средней предоставленной скоростью передачи, которая меньше или находится в пределах заданной границы скорости, требуемой по меньшей мере для одного элемента данных в очереди, чтобы удовлетворять заданному значению качества обслуживания.
6. Способ по п.1, в котором задержку передачи оценивают только для элемента данных, последним по времени добавленного к очереди.
7. Способ по любому из пп.1-5, в котором задержку передачи оценивают на основании самых старых данных в элементе данных.
8. Способ по п.1, в котором оценивают дополнительный отрезок времени, который прогнозируют как истекающий до передачи конкретного элемента данных и сообщают эту оценку.
9. Способ по п.8, в котором оценивают дополнительный отрезок времени на основании общего количества данных перед конкретным элементом данных в его очереди и данных во всех очередях более высокого приоритета, чем конкретный элемент данных, и прогнозирования скорости передачи данных.
10. Способ по п.9, в котором прогнозирование скорости передачи данных основано на скорости передачи данных, являющейся одной из следующих:
a) равной последней по времени предоставленной скорости передачи данных;
b) равной последней по времени использованной скорости передачи данных;
с) средним значением недавно предоставленных скоростей передачи данных или
d) средним значением недавно использованных скоростей передачи данных.
11. Способ по п.1, в котором принимают индикацию относительно порогового значения.
12. Способ запроса разрешения для передачи пакетов в системе связи, содержащий этапы, на которых запрашивают разрешение для передачи пакетов посредством станции связи (ПА1) по любому из пп.1-11 и на базовой станции (БС) в ответ на прием запроса на разрешение передачи, планируют передачу элемента данных посредством станции связи (ПА1).
13. Способ по п.12, в котором при запросе разрешения для передачи пакетов посредством станции связи (ПА1) по любому из пп.8, 9 или 10 на базовой станции (БС) в ответ на прием оценки дополнительного отрезка времени, который прогнозируют как истекающий до передачи конкретного элемента данных, определяют скорость передачи данных для использования станцией связи (ПА1) при передаче элемента данных.
14. Способ по п.12, в котором при запросе разрешения для передачи пакетов посредством станции связи (ПА1) по п.11 и на базовой станции (БС) передают индикацию относительно порогового значения.
15. Станция связи (ПА1), содержащая средство (26) для осуществления связи, отличающаяся тем, что дополнительно содержит средства (БУФ1-БУФn) буферной памяти для сохранения элементов данных, по меньшей мере, в двух очередях, имеющих различные значения задержки, средство (36) для оценки задержки передачи, по меньшей мере, одного из элементов данных, по меньшей мере, в одной очереди и средство (30), чувствительное к оцениваемой задержке передачи, превышающей пороговое значение, для запрашивания разрешения для передачи, по меньшей мере, одного элемента данных и причем упомянутое средство (30) выполнено с возможностью модификации планирования передачи элементов данных из каждой из, по меньшей мере, двух очередей в ответ на информацию, что одно из значений задержки скоро будет нарушено.
16. Станция связи (ПА1) по п.15, в которой средства (БУФ1-БУФn) буферной памяти выполнены с возможностью постановки в очередь элементов данных, по меньшей мере, в двух очередях, имеющих различные заданные значения задержки, и дополнительно содержащая планирующее средство (40), чувствительное к информации о том, что одно из значений задержки близко к нарушению, чтобы модифицировать планирование передачи элементов данных из каждой из, по меньшей мере, двух очередей.
17. Станция связи (ПА1) по п.15 или 16, в которой средство (26) для осуществления связи выполнено с возможностью приема индикации относительно порогового значения.
18. Система связи, содержащая станцию связи (ПА1) и базовую станцию (БС), причем станции имеют средства (26, 10) связи, благодаря которым они могут осуществлять связь друг с другом, при этом станция связи (ПА1) отличается тем, что имеет средства (БУФ1-БУФn) буферной памяти для сохранения элементов данных, по меньшей мере, в двух очередях, имеющих различные значения задержки, при этом одна из станций (ПА1, БС) имеет средство (36, 20) для оценки задержки передачи, по меньшей мере, одного из элементов данных, по меньшей мере, в двух очередях, и станция связи имеет средство (30, 14), чувствительное к оцениваемой задержке передачи, превышающей пороговое значение, для запрашивания разрешения от базовой станции (БС), чтобы обеспечить возможность станции связи (ПА1) передать, по меньшей мере, один элемент данных на базовую станцию (БС), и причем упомянутое средство (30) выполнено с возможностью модификации планирования передачи элементов данных из каждой из, по меньшей мере, двух очередей в ответ на информацию, что одно из значений задержки скоро будет нарушено.
19. Система связи по п.18, в которой средство (26, 10) связи выполнено с возможностью передачи индикации относительно порогового значения от базовой станции (БС) на станцию связи (ПА1).
