CN100353696C - 通信系统中触发分组数据速率改变 - Google Patents

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Abstract

监视与一个或多个移动终端相关的通信业务，以有效地管理所分配的无线电资源。一种速率管理技术基于实际的信道使用动态地调整所分配的无线电资源，增加或减少分配的无线电信道的数据速率容量。以这种方式，由于减少了分配给各个用户的过度容量的数量，无线电资源得到更有效的利用。监视通信业务也可以用于确定附加无线电信道资源是否被分配给了给定的用户。例如，在cdma2000无线电接入网中，通常分配基本无线电信道给用户，并随后分配辅助信道以接入更高的数字速率服务。通过监视基本信道业务特征，例如呼出分组数据的队列长度或分组大小，无线电接入网可以确定是否保证了辅助信道的分配。

Description

通信系统中触发分组数据速率改变
技术领域
本发明通常涉及无线通信系统，并且尤其涉及使用可变速率或可变带宽无线电信道这样的系统。
背景技术
随着无线通信系统的发展，这种系统提供的服务的范围也在扩展。可用服务渐渐增长的多样性，复杂性，和质量已经吸引了越来越多的在日常生活中使用无线通信的人。例如，今天的移动终端用户可预定广泛的语音和数据服务，包括除更常规的语音服务之外的互联网接入，电子邮件，和其它数据服务。可以预期随着新服务的增加以及现有服务的改进，无线通信服务的需求将继续增长。
虽然数据服务的需求继续增长，但是提供这些服务的可用资源是有限的。这些资源包括呼叫(call)处理和管理资源(一般被称为网络资源)以及与个人移动终端进行通信所必需的无线电资源。
在下一代通信系统中，取决于提供给用户的服务，分配给该用户的信道或带宽的数量是不同的。例如，在基于cdma2000(IS-2000)的网络中，用户可能被分配一个基本信道以支持低数据速率服务，例如语音。对更高的数据速率服务，用户可能被分配一个基本信道和一个或多个辅助信道(supplemental channel)以支持更高的数据速率。因此，与旧的通信系统相比，这些新的通信网络可为单个用户分配充足的资源，潜在地减少可同时支持的用户总数。
发明内容
本发明包括用于在无线电接入网络中管理无线电信道分配和配置的方法和设备。一方面，本发明提供速率管理功能，该功能将分配的无线电信道的数据速率容量向上或向下动态地调整到其最适和的速率设置。可根据信道的使用、观察到的误差或其任意组合来评估当前数据速率设置的适合程度。通过为分配的无线电信道选择可用数据速率设置的最佳匹配，无线电接入网络的资源被更有效地利用。因此，不在未充分利用的或遭受过度误差的信道上保持高数据速率容量，而是可以减小该信道的数据速率，并且被释放的资源可得到更好的使用。
无线电信道管理可使用多个变量，这些变量用于在为给定的信道维持最小的资源分配的期望和限制与减少或增加无线电信道容量有关的附加处理与信令开销的需求之间进行平衡。由于最后的信道调整是向上或向下进行调整的，所以这些变量可包括允许跟踪时间的计时参数，并可用于阻止速率管理功能太过频繁地执行速率控制改变。用于本发明的动态速率管理和无线电信道分配技术中的附加变量可进一步包括例如可以从原籍(home)位置寄存器信息中获得的用户特定的值。因此，如果给定的用户已经为优质(premium)接入付费了，可为那个用户分配或维持较高的接入速率。
根据本发明的无线电信道管理可用于任何数量的无线电网络类型，以cdma2000和宽带CDMA(W-CDMA)作为主要的例子。在这些类型的无线网络中，可分配一个或多个无线电信道或一个或多个信道类型或数据速率能力给各个用户。通过采用本发明的速率管理技术，分配给各个用户的无线电信道资源可被维持在或接近每个用户所需的实际容量。
本发明也可采用速率信道分配技术，确定由无线电接入网络初始分配到给定用户的无线电信道的类型或数量。这些技术可以在无线电接入网络中找到特别的用途，其中可为用户初始分配一个基本速率信道，例如cdma2000网络中的基本信道，在需要时，其随后可以改变或以附加的无线电信道容量进行补充。从而，基于实际需要，可为给定的用户分配附加的无线电信道数据速率容量。然后，这些较高数据速率信道资源可如上所述地进行动态速率管理。
附图说明
图1是示例性无线通信网络的示意图。
图2是在移动终端和图1的无线电接入网络之间分配的典型RF信道的示意图。
图3是用于高数据速率信道启动和速率管理启动的示范性逻辑的示意图。
图4是用于高数据速率信道启动的示范性逻辑的更详细的示意图。
图5是用于无线电信道数据速率管理的示范性逻辑的更详细的示意图。
图6是图5中所示的向上速率管理操作的示例性示意图。
图7是图5中所示的向下速率管理操作的示例性示意图。
具体实施方式
本发明可应用于各种的无线电接入网络类型。这些网络类型包括但不限于所谓的第三代(3G)无线蜂窝通信网络，例如那些基于cdma2000或W-CDMA标准的无线电接入网络。因此，应当理解下列特定系统类型和实施的讨论仅用于示范性说明的目的。也应当理解其中涉及示意变量，例如各种计时器或计数器，以及最小和最大值，这些值可以根据特定的实施要求而配置。
现在转到附图，图1说明了通常使用附图标记10表示的无线通信网络。网络10包括无线电接入网络(RAN)12和核心网络，核心网络包括移动交换中心(MSC)14和相关的原籍位置寄存器(HLR)16以及分组数据服务节点(PDSN)18。网络10在一个或多个移动终端20和一个或多个外部通信网络之间提供通信，所述外部通信网络例如为公用交换电话网络(PSTN)22和一个或多个分组数据网络(PDN)24，例如互联网。
RAN12支持通过RF信令与移动终端20通信。一个典型的RAN 12包括一个或多个基站控制器(BSC)30和多个关联的无线电基站(RBS)32。BSC 30提供连接管理服务，通信信号处理，和无线链路管理功能。在BSC30控制之下操作，RBS32提供用于在移动终端20和RAN 12之间建立并保持通信的无线电资源。典型地，无线电资源以一个或多个无线电信道的形式被分配到给定的移动终端20。
在该讨论中，术语无线电信道一般地表示分配给一个给定的移动终端20的以建立专用数据或控制链路的物理信令资源。例如，如果RAN 12使用码分多址(CDMA)空中接口，无线电信道包括RF收发信机资源，该资源是产生信号并发射到移动终端20以及从移动终端20接收信号所必须的，除此之外还有在CDMA系统固有的多个接入环境中进行操作所必须的唯一扩频码。沃尔什码，其是正交码序列，通常被用作为CDMA扩频码，使用一个沃尔什码对每一个定义的无线电信道进行唯一地编码。
除了管理无线电资源之外，BSC 30也配置并分配与其呼叫管理功能有关的网络资源。同样地在呼叫建立和拆除操作中BSC30与MSC14协作，以及与PDSN 18协作，以建立所需的网络信道来支持与PDN 24的分组数据通信。BSC 30提供的呼叫处理和管理功能进一步包括在它和RBS 32之间配置和保持回程连接。
在操作中，BSC 30随后按需将逻辑和物理网络以及无线电资源分配给不同的移动终端20，这些终端与RAN 12进行有效通信。通过适当地分配这些资源，BSC 30支持并管理去往和来自移动终端20的通信业务。该业务可涉及与另一个移动终端用户通信的一个移动终端20的用户，或可涉及和其它的与PSTN22或PDN 24有关的用户或系统进行通信的移动终端用户。
为一个给定的移动终端20配置的特定无线电和网络通信信道取决于移动终端20的用户所要求的一种服务或多种服务。图2说明了在基于cdma2000的网络中用于在RAN 12和移动终端20之间通信的专用物理无线电信道。这些信道可包括基本信道(FCH)、辅助信道(SCH)和专用控制信道(DCCH)。前向信道从RAN12向移动终端20传送数据，而反向信道从移动终端20向RAN 12传送数据。
基本信道典型地被用于低数据速率(例如，9.6kbps)服务，例如语音，而辅助信道用于支持更高的数据速率服务。典型地，辅助信道的最大数据速率在一些最小和最大的值之间是可配置的。例如，cdma2000网络中典型的前向SCH(F-SCH)可支持从9.6k比特每秒(kbps)到2.3Mbps(兆比特每秒)的数据速率。如果RAN12是基于WCDMA的，术语发生变化，因为该标准本身不使用基本和辅助信道，但是尽管如此，W-CDMA使用了可配置的或可变的数据速率的无线电信道。
在典型的cdma2000方案中，在初始接入到RAN 12时，分配一个前向FCH(F-FCH)给移动终端20的用户。如果用户要求更高的数据速率服务，可分配F-SCH给用户的移动终端以支持所需的更高的数据速率。在分组数据呼叫中，F-FCH在呼叫建立时间期间建立。采用更高的呼入通信业务速率(即，大于F-FCH容量可支持的)，RAN 12使用的无线链路协议(RLP)数据队列在长度上将增加，该无线链路协议(RLP)数据队列对将呼出至移动终端20的通信业务进行排列。这导致增加了排队延时，超出给定的延时门限值，这是不希望的。
为了理解在排队延时和队列长度之间的关系，首先考虑端到端的延时，也称为涉及数据连接的往返行程时间(RTT)。在此示范性的情况下，RTT可大约在500ms到一秒，其等于典型的分组数据传输控制协议(TCP)超时(time out)。RTT延时的无线链路部分根据空中接口而变化，但是典型地范围可从80至120ms。同样，可假定大约百分之二的额定帧误差率(FER)用于呼出通信业务。有了这些值，F-FCH上的有效的最大无线链路大约给定为，
速率＝(基本FCH速率)(可用的带宽％)(1-FER)，
其大约等于9.6kbps*0.8*0.98＝7.526kbps。
因此，可允许的以避免延时超过目标值(例如，在此特别的例子中300ms)的有效RLP缓冲区长度(数据队列)被给定为：
最大的缓冲区长度＝7.526kbps/8比特/字节*0.3秒＝282字节。
因此，在此例中，如果用于将通信业务呼出至移动终端20的F-FCH RLP数据队列超过282字节，可能出现过度的传输延时。
从该数据队列长度分析得出，过度的分组大小可能妨碍队列长度限制。即，通信业务可包括不同分组大小的分组数据。给定的分组的大小取决于变量的数量，包括它的类型和源。在任何情况下，在上面的例子中，大的数据分组将妨碍最大的期望队列长度，并能导致不希望得到的从移动终端20观察的传输延时。
但是，在其上触发辅助信道启动的分组大小极限可以等于或不等于队列长度极限。例如，通信业务的一些类型可包括具有相对长的无业务介入周期的临时大数据分组。无线应用协议(WAP)业务可展示此特征。同样地，我们不希望仅为了服务临时的大的间歇性数据分组而触发F-SCH分配。因此，触发门限值应当是可配置的，并且可采用多个不同的值中的一个，多个不同的值可基于业务源，业务类型，或其他操作条件来设定。
在图3的逻辑流程中概要说明了一种用于确定是否向给定的移动终端20分配F-SCH的方法。在图3中，处理开始(方块200)，假定F-FCH已经被分配给了移动终端20，而且数据速率监视的某一形式指示超出由F-FCH提供的无线电信道容量的需要。对于上述讨论，其可以是，例如，用于输出通信业务的RLP队列长度是过度的，或分组大小大于所预期的指示。如果F-SCH还没有被分配给移动终端20(方块202)，递增F-SCH启动计时器(方块204)。如果启动计时器已经达到一个可配置的预定值(方块206)，它被复位，并且调用选择性地分配F-SCH以解决所需数据速率增加的问题的程序(方块208)。随后将在图4中公开关于F-SCH启动的示范性细节。
如果启动计时器还没有达到预定的值(方块206)，处理结束(方块210)。可以以一个取决于期望的最大发射延时时间的频率来调用这些处理步骤。从而，例如可每60ms执行图3的逻辑。利用这个值，在n*60ms后，启动计时器将达到它的门限值，其中“n”是可配置的门限计数值。
如果对于移动终端20，F-SCH已经是有效的(方块202)，则可使用速率管理技术来为分配的F-SCH资源维持最佳或最好的匹配数据速率容量配置。在有效服务期间，这样的速率管理功能应当被循环调用，这样，每当利用有效F-SCH调用图3的逻辑时，递增速率变化计时器(方块212)。此外，示范性的调用间隔可以为60ms，或其他适合的所选择的周期。如果变化计时器达到一个预定计数值“m”(方块214)，调用速率管理程序，并且复位速率变化计时器(方块216)。随后将在本文中详细说明速率管理特征。在完成了速率管理操作或如果速率变化计时器还没有达到它的门限计数值时，处理结束(方块210)。
图4提供上述在图3中描述和说明的F-SCH启动操作的示范性的流程逻辑(方块208)。处理开始(方块220)，确定是否已经先前请求了F-SCH启动，F-SCH启动与当前移动终端通信会话(例如，相同的呼叫)相关联(方块222)。请求分离计时器被用于防止启动操作太过频繁地请求附加无线电信道的分配(即，新的F-SCH分配)。如果没有一些实施在请求之间的延时的机制，信道启动过程可能重复地发出分配请求，此请求必须在更高的网络层进行处理，例如在信令层中，并且能够在BSC 30上导致显著的没有收益的处理负担。
如果请求分离计时器是一个非零值，意味着发出了在前的信道启动请求，其导致无F-SCH信道分配，大概是由于缺乏可用的资源，递减请求分离计时器(方块224)，并且处理结束(方块226)。启动程序将通过后来的对它的呼叫跟随该逻辑流程直到请求分离计时器已经递减至零，这样强制在发送至信令层的信道启动请求之间的期望延时。一秒表示用于请求分离计时器的示范性的值，并且利用该值，重复的用于SCH启动的请求将至少有一秒的分隔，由此最小化RAN12中的处理开销。
如果请求分离计时器已经是零，则评估一个或多个F-SCH启动“触发器”。在此示范性的逻辑流程中，评估的第一触发条件是用于将通信业务呼出至移动终端20的RLP数据队列的长度(方块228)。如果呼出分组数据具有一个过度的队列长度，这指示出F-FCH不足以满足移动终端的服务需要。简单地说，呼出数据的队列长度是有效的指示符，指示F-FCH的数据速率是否足以跟上用于移动终端20的业务的呼入数据速率。这里，“呼入”指进入RAN 12以便传输至移动终端20的业务。
如果RLP数据队列长度不超过定义的门限值(例如，最大的可允许的队列长度)，复位超额队列长度计时器(方块230)，并且评估下一个触发条件。下一个触发基于呼出通信业务中一个或多个分组的大小。例如，如果一个或多个分组具有超过最大的可允许的分组大小的分组尺寸，则可保证F-SCH启动，以避免过度的至移动终端20的传输延时(方块232)。
如果当前的RLP数据队列长度超过了最大的可允许的队列长度值(方块228)，递增超额队列长度计时器(方块234)。等于或高于定义的门限值的超额队列长度计时器计数指示RLP数据队列已经超出了用于定义的时间周期的它的最大可允许的长度，并因此可保证F-SCH的启动(方块232)。注意在图4的调用处理逻辑之间的间隔将确定超额队列长度计时器的每次递增所表示的时间量，以60ms的值表示一个额定的时间周期。使用计时器保证超额队列长度触发是基于一个连续的条件而不是RLP数据队列长度的暂时增加。如果满足超额RLP数据队列长度或者超额分组大小触发条(方块32)，继续F-SCH启动处理(方块36)。
对于F-SCH启动请求，出现许多步骤。第一，启动请求速率值(Req_Rate)被设为期望的数据速率容量指示符。被请求的速率可默认为，例如，最大的定义的数据速率，或可基于一些中间值，这些中间值反映满足通常的高数据速率业务的速率。可选地，被请求的速率可基于与用户特定信息相链接的自定义值。例如，移动终端20的用户可具有HLR16中(或在别处)确定缺省数据速率的相关用户档案(profile)信息。该用户信息可指示，例如，该用户对于优质数据速率服务是否是合格的，或该用户可能另外具有可用于请求F-SCH的默认数据速率值。
利用涉及与进行资源分配的BSC30中的其他处理过程通信(例如，与信令层通信)的Req_Rate值调用启动过程。如果允许被请求的分配，分配过程传递回可能等于或不等于Req_Rate值的的Assigned_Rate(分配速率)值。Initial-Rate(初始速率)值被设置为等于Assigned_Rate，以使得可以保留用于分配的F-SCH的开始数据速率的指示符。FSCH_Active标记可随后被设置为指示F-SCH资源对于移动终端20是有效的，并且可以利用适合的计数值初始化该调整保护计时器(Guard_Timer)。稍后在速率管理操作的讨论中将详细说明Guard_Timer。完成这些操作后，处理结束(方块226)。
注意如果BSC 30指示没有附加的资源可用，以完成被请求的无线电信道分配，请求分离计时器可被复位为一个适合的计数值(方块236)。如所解释的，之后对于图4的逻辑流程的连续调用随后将递减该计时器，从而通过适合的延时分离重复的资源请求，以限制系统处理额外开销。
虽然上述F-SCH启动触发的讨论主要地涉及cdma2000方案，在cdma2000方案中如果需要，以F-SCH补充初始F-FCH，一旦F-SCH信道被分配，其暗示速率管理处理。速率管理的一个优势在于其允许RAN 12避免低分配或过分配无线电资源。即，分配给单个移动终端20的数据速率容量应当与那些移动终端20实际的数据速率要求理想地匹配。
虽然由于速率仅可以在不连续的步骤中可选，同时用户业务非常繁重(bursty)，实际上不可能做到精确的数据速率匹配，优选地仍然对每个用户分配最合适的数据速率容量。应当注意这里描述的数据速率管理不限于cdma2000，或者W-CDMA。这里描述的数据速率管理对于定义了多个数据速率的无线通信系统是适合的，并且可通过基于实际的信道使用，匹配分配的无线电信道速率容量，以优化无线电资源分配。
通常，分配的无线电信道是基于监视的信道使用或监视误差来进行速率管理的。这适用于被讨论的信道是否是cdma2000系统中的F-SCH，W-CDMA系统中的可配置速率无线电信道——例如数字业务信道(DTCH)，或在其他类型通信系统中的其他可配置速率信道。
对于速率管理功能，信道使用和信道误差通常是很好的基础。在cdma2000实现中，RAN 12(例如，BSC 30)可监视RLP使用(usage)和RLP FER。其它网络类型可能对相似的参数使用不同的术语。因此，如果RLP使用高于可配置的使用上限值，可适当地重新配置被分配的无线电信道，以提供更高的数据速率容量给移动终端20。相反的，如果RLP使用低于可配置的下限值，可适当地重新配置被分配的无线电信道，以提供较低的数据速率容量，或许甚至重新分配(de-allocate)无线电信道。
RLP使用(或它的相当量度)可以以如下示范性的方式进行测量：
RLP_Usage＝(X*100)/(D*RATE)，
其中X＝作为新数据发送给移动终端20的八位字节的总数，D＝从最后使用测量以来帧持续时间的数量，以及RATE＝基于当前信道数据速率的值。本质上，RLP_Usage用作指示符，指示用于发送新数据到移动终端20的RLP帧的百分比。
至于使用，可以基于观察的通信误差向上或向下调整分配的无线电信道的容量(即，数据速率)，观察的通信误差可以利用例如RLP FER来指示。高FER指示与移动终端20连接的潜在的恶劣无线链路，并建议前向链路功率电平不足以维持以当前数据速率上进行的通信。
RLP误差(或它的相当量度)可以以如下示范性的方式进行测量：
RLP_Error＝(E*100)/(D*RATE)，
其中E＝重新发射的八位字节的总数。实际上，RLP_Error用作用于重新发射新数据到移动终端20的RLP帧的百分比的指示符。
使用这些使用和误差参数，速率管理处理可按需调整被分配的无线电信道容量。速率在其上变化的频率可根据特定系统的需要而调整。例如，在一个具有相对低的前向-链路功率控制环的系统中，可能期望降低速率调整，以使得速率变化调整不会超过前向链路功率调整使用的频率。这样的情形可以在，例如，RAN 12的无线本地环路(WLL)实现中找到，与传统的RAN 12的高移动性蜂窝通信实现相比较，其中移动性通常不是一个问题，并且通常以低得多的控制带宽来实现功率控制。
图5说明了速率管理功能的示范性的逻辑。速率管理功能确定是否增加、减少或维持当前的用于分配给移动终端20的无线电信道的数据速率。典型地，更高级别的程序或其他控制功能在循环基础上呼叫速率管理功能。在一个示范性的实现中，数据帧速率为20ms，可以每6个帧或每120ms呼叫速率管理功能。
一旦被呼叫，以不同的计时器的第一或一次(one-time)初始化以及所需的常数开始速率管理处理(方块250)。这里，高和低持续时间计时器被始化为零。当在一个周期性循环基础上调用速率管理功能时，调用间隔的持续时间确定了高和低持续时间计时器值。也就是说，如果每N帧循环周期调用一次速率管理功能(即，每N数据帧一次)，高和低计时器的每一个计数值以示范性的值6表示N，对于20ms帧时间，低和高持续时间计时器的每一个计数值等于120ms。
通过保护计时器的评估继续处理(方块252)。保护计时器防止速率管理功能进行太过频繁的速率调整。也就是说，在每一次速率调整之后，复位至一个默认的非零计数，并且在允许随后的的速率变化之前，必须重新递减至零。如果保护计时器没有清零(即，非零)，它被递减(方块254)，并且处理结束(方块256)。注意在这里，如在其它逻辑流程中说明的，“RETURN”指示返回至其它处理，其很可能需要返回至用于执行其它任务的呼叫程序。
如果保护计时器清零(即，零)。通过向上(Up)延时计时器的评估继续处理(方块258)，其在一个类似的基础上进行操作，但是与保护计时器相比较，可具有不同的非零默认值或复位计数值。向上延时计时器防止在速率减少操作之后的一个太过快速的速率增加，并且接下来将更详细地解释。
如果向上延时计时器没有清零(即，非零)，它被递减(方块260)，并且速率管理处理结束(方块256)直到下一个它被调用的时间。如果向上延时计时器清零，处理利用信道使用的评估继续(方块262)。一个示范性的信道使用评估比较MAX_USAGE常数和RLP_Usage值，MAX_USAGE常数可以是可配置的百分比使用门限值。先前已经描述了RLP_Usage的计算，并解释了其指示在速率管理功能调用之间的时间中确定的己分配的无线电信道的百分比使用(utilization)。
如果信道使用大于MAX_USAGE，递增高持续时间计时器，而低持续时间计时器被设为零(方块264)。如果高持续时间计时器饱和(satisfy)，意味着其已经达到一个预定计数值(方块266)，在“A”执行向上速率管理操作，其在图6中详细说明，并且处理结束(方块256)。使用高持续时间计时器，以使高使用条件合格，如果信道使用(RLP_Usage)在MAX_USAGE门限之上，在每一次呼叫时间速率管理功能时，递增高持续时间计时器。也就是说，如果已经在足够多数量的速率管理功能调用间隔上维持了高使用条件，至移动终端20的数据速率容量增加得到了保证。在图5中，向上速率管理操作表示为“A”，并在图6中详细说明。基于最大60ms帧计时，间隔计数3是高持续时间计时器计数门限值的一个示范性的值。
如果信道用量不大于MAX_USAGE(方块262)，高持续时间计时器被设为零(方块268)。以当前使用(RLP_Usage)是否小于用于减半的使用极限的评估来继续处理，或通过信道误差(RLP_Error)是否超过表示为MAX_ERROR的定义的误差门限值的评估来继续处理(方块270)。减半的使用极限可取决于于RAN 12的类型而设置，但是通常被定义为信道使用的最小百分比，在该最小百分比之下，不应维持当前的数据速率容量。
相似地，MAX_ERROR可为一个FER门限值，在该值之上减少至移动终端20的数据速率是有意义的。换句话说，如果至移动终端20的无线链路条件是如此恶劣，以至于在当前数据速率出现显著的误差，分配的信道资源没有得到有效地使用。在这个意义上，信道使用的估计需要计算的百分比使用，以及基于观察的或测量的误差的使用的有效性。
如果没有违反减半(halving)使用极限或MAX_ERROR门限，低持续时间计时器被清为氧(方块272)，同时处理结束(方块256)。但是，如果违反了一个或两个门限值，低持续时间计时器被递增(方块274)，并且随后被估算，以确定是否低使用条件已经持续足够长的时间来保证向下速率调整(方块276)。通过确定低持续时间计时器是否达到预定的计数门限值来评估该条件。如果还没有，处理结束(方块256)。如果更低持续时间计时器已经达到计数门限值(例如，计数值3)，在“B”以向下速率管理操作来继续处理，其在图7中具体说明。
在图6中，图5中被表示为“A”的向上速率操作以这样的评估开始，即，评估确定当前数据速率是否小于所讨论的无线电信道在初始分配至移动终端20时的数据速率(方块280)。如果是，设置被表示为REQ_RATE的被请求速率参数，以反映当前数据速率中期望的增加。此例中，REQ_RATE被设为当前速率的两倍(方块282)。
随后发送速率增加的请求至RAN 12适合的处理程序(例如，BSC 30中的信令层功能)，使用REQ_RATE值指示期望的新的速率(方块284)。信令层将分配可用的资源，并返回一个指示分配速率的值，其可以与被请求的速率匹配或不匹配。
为了保持实际上分配的速率，将该值保存为新的当前速率，利用CURRENT_RATE来表示(方块286)。注意该逻辑流程假设资源对于支持更高的速率是可用的。但是，BSC30也许不能分配任何更高的速率，并且应当理解图6的逻辑隐含地解决这一潜在的可能性。此外，注意在一些通信网络类型中，增加数据速率容量可以包括除了当前分配的无线电信道之外，还分配新的无线电信道。例如，一个IS-2000网络可能根据需要增加辅助信道(SCH)，以适应所需的数据速率。在任何情况下，通过复位保护计时器使处理继续(方块256)，以便通过速率管理功能在进行任何后来的速率变化之前实施延时。
如果当前速率不小于初始速率(方块280)，以一个可选的评估继续处理，即，评估是否允许速率增加到超过初始分配的速率(方块290)。如果不允许这样的增加，处理结束(方块256)。但是，如果增加是可允许的，REQ_RATE参数被设为期望的速率值(方块292)。期望的速率可以是当前速率的倍数、可以是默认的最大值、或者可以是与例如用户特定信息相联系的自定义(custom)值。在后一种情况下，用户档案信息可被存储在HLR 16中，可以用于确定REQ_RATE的值。在设定REQ_RATE值后，如上所述，处理利用速率管理功能继续，发送速率请求到信令层并响应分配的速率(方块284-288)。
取决于所涉及的RAN 12的类型，允许当前速率改进上述初始分配速率可具有不同的含义。例如，在cdma2000系统中，分配给给定的无线电信道的沃尔什码分配和特定无线电资源分配是基于信道的数据速率的。为了超过该初始速率移动，可能要求分配新的无线电信道，其要求拆除(tearing down)现存的信道，并建立新的信道。此外，可能存在重叠拆除和建立周期，其中来自旧信道和新信道的资源都被专用于移动终端20。这样，考虑到呼叫处理开销和涉及的资源使用，应当在操作中加以小心。
有了这些考虑，希望使用自定义用户信息来确定是否允许高于初始数据速率的增加。用户可以为这样的灵活性的优质服务付费，或可根据他或她的选择，放弃(forego)附加的服务费用。将用户喜好选择结合进速率管理功能，这允许服务供应商向用户提供定价和服务灵活性。
示范性速率管理功能的剩余操作解决在图5中显示为“B”的向下速率管理并且在图7中进行说明。以当前速率(CURRENT_RATE)是否小于或等于表示为MIN_RATE的最小速率的评估以及当前使用是否小于或等于最小使用门限值MIN_USAGE的评估开始处理，这些在之前已描述了(方块300)。这里，MIN_RATE可以是取决于所涉及的RAN12类型的值，例如，在cdma2000系统中定义的最小F-SCH数据速率，或例如在W-CDMA系统中定义的接近最低数据速率。
如果当前速率不大于最小速率(方块303)，处理继续而没有任何调整(方块256)。如果等于或低于MIN_RATE并且等于或低于MIN_USAGE，停用更高的数据速率信道，或另外采用较低的数据速率信道(方块302)。在cdma2000中，其可能需要重新分配F-SCH，这仅依赖于F-FCH。在W-CDMA中，其可能需要退回到分配的信道的最低定义数据速率。一旦信道被重新分配或采用最小速率信道，低持续时间计时器清零，继续进行处理(方块304)，在这之后处理结束(方块256)。
如果上述两个条件都不满足，并且如果当前速率大于最小速率，以信道使用的附加评估继续进行处理(方块306)。使用值定义的表可被存储在包括一部分BSC30的存储器中或在别处，这样其对于速率管理功能是可以访问的。表示为Usage_Limit[]的此表包括一组相应于适宜的分数式(fractional)信道使用的门限值。例如，Usage_Limit[]可包括下列值：
    表1：Usage_Limit(使用极限)数据结构
    Usage_Limit[1/8]     1/8使用门限
    Usage_Limit[1/4]     1/4使用门限
    Usage_Limit[1/2]     1/2使用门限
当然，上表中的定义和门限值可根据需要而不同。
第一评估确定信道使用(例如，RLP_Usage)是否低于Usage_Limit[1/8]门限值。如果是，REQ_Rate值设为1/8的CURRENT_Rate值(方块308)。校验此REQ_Rate值，以保证其不低于最小定义的速率(方块310)。如果低于最小定义的速率，REQ_Rate被设为最小定义速率MIN_Rate(方块312)，并且处理继续。评估当前误差电平(例如，RLP_Error)，以确定其是否超过MAX_ERROR门限值(方块313)。如果超出了误差门限值，则设置向上延时计时器以实施延时，防止后来的对速率管理功能的调用太过迅速地进行速率调整(方块326)。
从那时起，处理继续，向信令层提出请求，以便将当前速率调整至新请求的被减少的速率(方块314)，同时保护计时器复位，以便在进行后来的调整之前，实施延时(方块316)。由于减少当前数据速率解决(address)低持续时间条件，该低持续时间条件促使速率降低，低持续时间计时器被复位为零(方块304)。
如果上述初始信道使用评估确定RLP使用高于1/8门限值(方块306)，以是否使用低于1/4门限值的评估继续进行处理(方块318)。如果是，将被请求的速率设置为1/4当前速率(方块320)，并且如上所述继续处理(例如，从方块310开始)。如果使用等于或超过1/4门限值，将被请求的速率设置为1/2当前速率(方块324)，并且如上所述继续处理(例如，从方块310开始)。
如果需要向下速率调整的条件是过度误差，而不是低信道使用，在允许任何后来的向上速率调整之前，在使用向上延时计时器施加控制延时中存在相当大的值。也就是说，如果移动终端20周围的无线电环境恶劣到足以导致FER超过MAX_ERROR门限值，很可能在向下调整不久之后，通过将数据速率突然增高，而获得很小的收益。
不管向下速率调整是归因于误差还是低使用，考虑到新的速率而设置向上延时计时器也可能是有利的。例如，如果新的速率等于或接近最高定义数据速率，在允许随后的向上速率调整之前，实施相对长的延时可能是合理的。相反的，如果新的速率接近最小数据速率，在允许随后的向上速率调整之前，可切合实际地实施更短长度的延时。该逻辑确认在利用现有高数据速率试图增加连接的数据速率时增加失败似然性。
cdma2000环境中，Up延时计时器的示范性的值在下表中给出：
    表2：示范性向上延时计时器设置
    新速率＝16x(最大速率设置)     计时器值＝16*8
    新速率＝8x     计时器值＝8*8
    新速率＝4x     计时器值＝4*8
    “X”表示基本数据速率
当然，向上速率延时优选地可配置，以适应不同实施方案和RAN类型的多种需要。
应当理解，在图4-7中说明的处理逻辑流程是示范性的。当然，在不脱离本发明的精神和实质技术特征的前提下，本发明可以利用除了本文中阐明的方式之外的其它特定方式来实现。因此，考虑所有的方面，本发明的实施例将被视为是说明性的，而不是限制性的，并且所有在本发明所附权利要求书的含义和等同物范围内的变化也包括在其中。

Claims (33)

1.一种在无线电接入网中管理分配给移动终端的无线电信道的方法，该无线电接入网支持多个无线电信道数据速率容量，该方法包括：
监视时间间隔上无线电信道的使用；
如果对于第一限定的时间周期该使用维持在最大使用门限值之上，则增加该无线电信道的数据速率容量；以及
如果对于第二限定的时间周期该使用维持在最小使用门限值之下，则减少该无线电信道的数据速率容量。
2.根据权利要求1的方法，进一步包括：
在无线电信道的数据速率容量的每次增加或减少之后，启动保护计时器；以及
不管无线电信道的使用如何，暂停该无线电信道的数据速率容量的后续增加或减少，直到保护计时器达到预定超时值。
3.根据权利要求1的方法，进一步包括：
监视与无线电信道相关的误差率；以及
如果误差率超过量大误差率门限值，则减少该无线电信道的数据速率容量。
4.根据权利要求3的方法，其中监视与无线电信道相关的误差率包括监视利用该无线电信道传送的通信业务的帧误差率。
5.根据权利要求3的方法，其中监视与无线电信道相关的误差率包括通过以下步骤确定误差率为定义时间间隔上的百分比误差：
确定不得不重传的对于定义时间间隔通过该无线电信道发送的数据量；和
使用第一值和第二值计算百分比误差，其中第一值表示重传的数据量，而第二值表示以该无线电信道的当前数据速率容量在同一时间间隔上通过该无线电信道能够发送的最大数据量。
6.根据权利要求1的方法，其中监视在时间间隔上无线电信道的使用包括通过以下步骤确定使用为无线电信道的当前数据速率容量上的百分比使用：
确定在该时间间隔上通过该无线电信道发送的新数据量；以及
使用第一值和第二值计算百分比使用，其中第一值表示新数据量，而第二值表示在同一时间间隔上以该无线电信道的当前数据速率容量通过该无线电信道能够发送的最大数据量。
7.根据权利要求6的方法，其中该时间间隔包括无线电接入网的一个或多个传输帧时间，并且其中确定在时间间隔上通过无线电信道发送的新数据量包括确定在该时间间隔期间通过该无线电信道发送的新数据八位字节的总数。
8.根据权利要求1的方法，进一步包括：
在该无线电信道的数据速率容量的一定减少之后，启动向上延时计时器；以及
不管无线电信道的使用如何，暂停该无线电信道的数据速率容量的后续增加，直至向上延时计时器达到预定超时值。
9.根据权利要求8的方法，其中在无线电信道的数据速率容量的一定减少之后启动向上延时计时器包括：
通过确定无线电信道的使用是否落在最大使用门限值的一半直至最大使用门限值的范围之内，确定是否满足向上延时触发标准；以及
如果满足向上延时触发标准，则启动向上延时计时器。
10.根据权利要求1的方法，其中在对于第一限定的时间周期该使用维持在最大使用门限值之上时增加无线电信道的数据速率容量包括：
选择在利用当前速率值所指示的无线电信道的当前数据速率容量之上的期望的数据速率容量；
请求该无线电信道被配置用于期望的数据速率容量；
如果该请求被准许，则接收有关分配的数据速率容量的信息；以及
更新当前速率值，以反映所分配的数据速率容量。
11.根据权利要求10的方法，进一步包括：
确定是否允许将无线电信道的数据速率容量增加到超过初始分配的数据速率容量；以及
只在允许将该无线电信道的数据速率容量增加到超过初始分配的数据速率容量时，才执行选择、请求、接收和更新的步骤。
12.根据权利要求11的方法，其中确定是否允许将无线电信道的数据速率容量增加到超过初始分配的数据速率容量包括访问有关用户的用户特定信息，其中该用户与给之分配该无线电信道的移动终端相关。
13.根据权利要求11的方法，其中确定是否允许将无线电信道的数据速率容量增加到超过初始分配的数据速率容量包括访问指示是否允许增加的系统配置信息。
14.根据权利要求10的方法，其中请求无线电信道被配置用于期望的数据速率容量包括：
发送请求给无线电接入网中控制无线电信道分配与配置的相关过程。
15.根据权利要求1的方法，其中在对于第二限定的时间周期该使用维持在最小使用门限值之下时减少无线电信道的数据速率容量包括：
将该无线电信道的使用和最小使用门限的分数式门限进行比较；和
基于该使用位于哪些分数式门限之间，选择期望的数据速率容量；以及
请求该无线电信道被配置用于期望的数据速率容量；
如果该请求被准许，则接收有关分配的数据速率容量的信息；以及
更新当前速率值，以反映分配的数据速率容量。
16.根据权利要求1的方法，进一步包括：
如果无线电信道的误差测量超过最大误差门限值，则减少该无线电信道的数据速率容量；
将向上延时计时器设置为期望的期满周期；以及
不管信道使用如何，暂停该无线电信道的数据速率容量的后续增加，直到向上延时计时器期满。
17.根据权利要求16的方法，进一步包括：
相对于由无线电接入网定义的最大数据速率容量，基于无线电信道的当前数据速率容量，配置向上延时计时器的期满周期。
18.根据权利要求1的方法，其中该无线电接入网是基于IS-2000的网络，并且其中监视时间间隔上无线电信道的使用包括：
在一个或多个传输帧的间隔上，监视无线电链路协议使用；和
确定在该间隔期间发送的新无线电链路协议数据的量。
19.根据权利要求18的方法，其中该无线电信道是基于IS-2000的网络中的辅助信道，并且在对于第一限定的时间周期该使用维持在最大使用门限值之上时增加无线电信道的数据速率容量包括：
向基于IS-2000的网络中正在管理该无线电信道的基站控制器发出请求，以便将该辅助信道的数据速率容量增加到定义数量的数据速率设置之中较高的一个设置。
20.根据权利要求18的方法，其中该无线电信道是基于IS-2000的网络中的辅助信道，并且该方法进一步包括：
如果该无线电信道的使用低于最小使用门限值并且该辅助信道的当前数据速率容量是最低定义的数据速率容量，则重新分配该辅助信道。
21.根据权利要求1的方法，进一步包括：
如果该使用低于最小使用门限值并且该无线电信道的当前数据速率容量等于为无线电接入网定义的最低数据速率容量，则重新分配该无线电信道。
22.根据权利要求1的方法，其中该无线电接入网是基于IS-2000的网络，并且该无线电信道是辅助信道，而且该方法进一步包括：
在将该辅助信道初始分配给移动终端之前，确定分配给该移动终端的基本信道是否具有足够的数据速率容量；以及
如果基本信道的数据速率容量不足，则将该辅助信道分配给该移动终端。
23.根据权利要求22的方法，进一步包括：
基于与该移动终端相关的用户特定信息，选择所分配的辅助信道的初始数据速率容量。
24.根据权利要求22的方法，其中确定分配给该移动终端的基本信道是否具有足够的数据速率容量包括：
监视用于对在基本信道上发送的通信业务进行排列的数据队列长度，以确定是否超过定义的最大数据队列长度。
25.根据权利要求22的方法，其中确定分配给移动终端的基本信道是否具有足够的数据速率容量包括：
监视在该基本信道上发送的通信业务的分组数据大小，以确定是否超过定义的最大分组数据大小。
26.根据权利要求1的方法，其中在对于第一限定的时间周期该使用维持在最大使用门限值之上时增加无线电信道的数据速率容量包括：
分配新的无线电信道，以增加给该移动终端的数据速率容量。
27.一种能调整无线电信道数据速率容量的无线电接入网中的数据速率管理的方法，该方法包括：
监视用于将通信业务传送给移动终端的无线电信道的信道使用；
如果信道使用超过第一使用门限值，并且如果允许数据速率容量的增加，则增加用于所述无线电信道的数据速率容量；以及
如果信道使用低于第二使用门限值，并且如果允许数据速率容量的减少，则减少用于所述无线电信道的数据速率容量。
28.根据权利要求27的方法，进一步包括：
监视与所述无线电信道相关的误差项；以及
如果所述误差项超过第一定义的误差门限，并且如果允许数据速率的减少，则减少用于所述无线电信道的数据速率容量。
29.根据权利要求27的方法，进一步包括：
在用于所述无线电信道的数据速率容量的每一次增加或减少时，启动第一计时器；以及
暂停用于所述无线电信道的数据速率容量的后续增加或减少，直至所述第一计时器期满。
30.根据权利要求27的方法，进一步包括：
启动高持续时间计时器，以便对所述信道使用超过所述第一使用门限的时间周期进行计时；以及
阻止增加所述数据速率容量的任何动作，直到所述高持续时间计时器达到预定的高条件计数值。
31.根据权利要求30的方法，进一步包括：
在循环的基础上，递增所述高持续时间计时器的计数值；以及
评估所述高持续时间计时器的累积计数值是否已达到所述预定的高条件计数值，以确定是否允许后续的数据速率容量调整。
32.根据权利要求27的方法，进一步包括：
启动低持续时间计时器，以便对所述信道使用维持在低于所述第二使用门限的时间周期进行计时；以及
阻止减少所述数据速率容量的任何动作，直到所述低持续时间计时器达到预定的低条件计数值。
33.根据权利要求32的方法，进一步包括：
在循环的基础上，递增所述低持续时间计时器的计数值；以及
评估低持续时间计时器的累积计数值是否已达到所述预定的低条件计数值，以确定是否允许后续的数据速率容量调整。
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