CN101300795B - 无线数据网络中下行链路分组数据业务的有效调度 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供了一种方法，包括在基站使用分组知识以有效地调度来自用户站的上行链路传输。所述方法还可包括使用分组类型和目标用户站作为分组知识，此外，分组类型还可包括话音、数据和信令，并且每个分组类型可被提供到分组分类器。

Description

无线数据网络中下行链路分组数据业务的有效调度
背景技术
包括无线网络的无线通信在整个社会已变得很普遍。无线通信的改进对于增进其可靠性和速度至关重要。无线通信可包括话音和/或数据，并且可具有从基站(BS)到用户站(SS)的下行链路传输和从用户站到基站的上行链路传输。
目前，话音业务在上行链路和下行链路方向分配有固定带宽。静音抑制话音(silence-suppressed voice)的优化容量分配例如要求适时停止和开始上行链路带宽调度。当前提议的方法是基于进行此操作的显式SS动作，并且它们会引起带宽开销或延迟。用于此的方法一般是定期轮询的，由此为每个SS在上行链路方向定期分配有请求资源的一定带宽，或者是基于争用的请求，由此每个SS在争用基础上接入上行链路方向上的共享带宽，以执行相同的操作。在SS具有稳定的业务流要发送(如话音交谈期间的IP话音分组)时，轮询是可供使用的一种适宜的技术。在SS偶尔要发送突发业务时，争用请求是适宜的。但在SS无业务在上行链路发送(例如在话音交谈中的静音抑制期间)时，定期轮询会浪费上行链路带宽。另一方面，基于争用的请求可导致延迟获得BS分配的上行链路带宽。
因此，强烈需要能够在无线数据网络中提供分组数据业务有效调度的技术。
附图说明
在说明书的结论部分专门指出并清楚地声明了与本发明有关的主题。然而，就操作组织和方法及本发明的目的、特性和优势而言，在参照附图阅读时参照下面的详细说明，可最好地理解本发明，其中：
图1示出具有上行链路预期调度的本发明实施例，该调度可结合入下行链路业务处理中。
将理解，为简明和清晰起见，图中所示元件不必按比例画出。例如，为清晰起见，一些元件的尺寸相对其它元件会显得过大。此外，在认为视当之处，标号已在图中重复以指示一致或类似的元件。
具体实施方式
在下面的详细说明中，为提供本发明的详尽理解而陈述了多个特定的细节。然而，本领域的技术人员将理解，本发明可在这些特定细节中的一些细节不存在的情况下实行。在其它情况下，熟知的方法、过程、组件和电路未详细描述以便混淆本发明。
算法、技术或进程在此处且通常被视为产生所需结果的自相一致的行为或操作序列。这些行为或操作包括物理量的物理操控。这些数量通常(但不一定)采用能够存储、传送、组合、比较及以其它方式操控的电气或磁信号的形式。将这些信号称为比特、值、元素、符号、字符、项、数字或诸如此类已证明在有些情况下是方便的，主要是为了共同使用。但应理解，所有这些和类似的术语要与适当的物理量相关联，并且只是应用到这些量的方便标识。
本发明的实施例可包括用于执行本文中操作的设备。设备可为所需目的而专门构建，或者它可包括通用计算装置，它由装置中存储的程序选择性激活或重新配置。此类程序可存储在存储媒介上，诸如但不限于任何类型的磁盘，包括软盘、光盘、压缩光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘、只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、可擦除编程只读存储器(EPROM)、电可擦除只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁卡或光学卡或适用于存储电子指令并能够耦合到用于计算装置的系统总线的任何其它类型的介质。
本文所述进程和显示并未在本质上涉及任何特定计算装置或其它设备。各种通用系统可根据本文的示教与程序一起使用，或者可证明构建更专业化设备以执行所需方法是方便的。下面的说明将显示多个这些系统的所需结构。另外，本发明实施例未参照任何特定编程语言描述。将理解，多种编程语言可用于实现如本文所述的本发明示教。另外，应理解，本文所述的操作、容量和特性可通过硬件(离散或集成电路)与软件的任何组合实现。
可使用术语“耦合”和“连接”及其衍生词。应理解，这些术语并是彼此的同义词。相反，在特定实施例中，“连接”可用于指两个或更多个元件相互的直接物理或电接触。“耦合”可用于指两个或更多个元件相互直接或间接(它们之间有其它中介单元)物理或电接触，和/或指两个或更多个元件相互合作或交互(例如，如在因果关系中)。
应理解，本发明实施例可在多种应用场合中使用。虽然本发明并不受限于此方面，但本文公开的装置可在诸如无线电系统的发射机和接收机等许多设备中使用。例如，要包括在本发明范围内的无线电系统包括蜂窝无线电话通信系统、卫星通信系统、双向无线电通信系统、单向寻呼器、双向寻呼器、个人通信系统(PCS)、个人数字助理(PDA)、无线局域网(WLAN)、个人区域网(PAN及诸如此类)、无线广域网(WWAN)和网状网络。
本发明的一些实施例在可在无线网络(如WiMax)中利用的无线基站(BS)处为传输提供了因特网协议(IP)分组的有效集中式调度，其中，基站(BS)在上行链路(用户站(SS)到BS)和下行链路(BS到SS)两个方向上调度分组传输。要理解，本发明并不限于任何特定类型的无线网络，并且具体地说不限于WiMax无线网络。一般情况下，BS完全知道下行链路上流动的业务，并因此可相对轻松地调度此业务。另一方面，有关上行链路业务的信息要由BS以特定方式从每个SS收集。用于此的方法一般是定期轮询，由此为每个SS在上行链路方向定期分配有一定带宽以请求资源，或者是基于争用的请求，由此每个SS在争用基础上接入上行链路方向上的共享带宽，以执行相同操作。如上所述，在SS具有稳定的业务流要发送(如话音交谈期间的IP话音分组)时，轮询是可供使用的一个适宜的技术。在SS偶尔要发送突发业务时，争用请求是适宜的。但在SS无业务在上行链路发送(例如，在话音交谈中的静音抑制期间)时，定期轮询会浪费上行链路带宽。另一方面，基于争用的请求可导致延迟获得BS分配的上行链路带宽。
本发明的实施例因而提供一种用于“预期调度”的方法，它减轻了在上行链路方向上支持基于IP的分组业务中的这两种技术的问题。虽然并不受限于此方面，但在预期调度下，可利用话音、数据和其它应用与控制业务的以下特征：
-话音交谈在长期内为半双工，即在一方说话时，另一方通常在收听。
-TCP/IP数据业务一般情况下为非对称型，大部分在下行链路方向上流动，而确认在上行链路方向上流动。TCP控制状态机可供使用，具有两个端点之间的可预测交互。
-基于UDP/IP的其它应用可具有熟知的“请求/响应”语义。
因此，对于话音，BS可监视下行链路业务，并且在它检测到静音时，它可预期方向变化而开始调度上行链路传输机会。对于数据，BS可在发送下行链路TCP或UDP业务时为确认和其它响应调度上行链路传输机会。在其它时间，SS为带宽接入利用基于争用的请求。
现在转到图1，概括示为100的是在具有上行链路预期调度的BS处的此系统的组件，该调度可包含在下行链路业务处理中。这些组件可包括但不限于：
-分组分类器(packet classifier)110，它可与固定网络105通信，可检测分组类型(话音/数据/信令/其它应用)和目标SS。
-多个队列125、130、135、140、145和150，使得为服务的每个SS指配每个业务类一个队列。虽然图1示出6个队列Q1-Q6(125-150)，它们被指配到两个用户站(Q1，125-Q3，135到第一SS，Q4，140-Q6，150到第二SS)，但并不限于此数量。三个业务类可以为话音(Q2，130和Q5，145)、数据(Q1，125和Q4，140)和信令(Q3，135和Q6，150)。
-用于数据业务的令牌桶(token bucket)115和120管制方案，以加强接受传输165的业务的速率。
-在所述BS处的调度器，跟踪上行链路和下行链路方向的整体资源可用性，并为上行链路和下行链路传输分配容量。
从图1可看到，上行链路预期调度包含在下行链路业务处理中。具体而言，分类器可查看从固定网络接收的IP分组的各种字段以选择将分组放入的特定队列。分组添加到不同队列的速率可取决于令牌桶管制机制，但本发明在此方面并不受限。调度器可监视队列，并且为下行链路传输挑选分组。为此，调度器155决定：
-是否为给定SS开始调度上行链路传输机会，并且如果是，则决定时间和容量。对于话音业务，不存在下行链路分组或者在预定时间间隔内在Q2 130和Q5 145中存在舒适噪声描述符(noise descriptor)分组就将指示静音。这随后将触发为对应用户调度更大的上行链路带宽160。此外，在Q3 135和Q6 150中存在某些信令分组也可触发调度上行链路话音传输机会(对于一般在信令完成后开始的SS启动的话音呼叫，情况是如此)。对于数据和信令业务，在对应队列中存在一定数量和类型的分组将触发在上行链路方向上调度一定量的带宽。由此在上行链路中调度的带宽量和调度的持续时间将取决于应用类型。
-是否为给定SS停止调度上行链路传输机会。对于话音业务，Q2 130和Q5 145中存在一定量的分组将指示在下行链路方向上开始持续的话音突发。这将导致调度器155停止或减少给予到用户的上行链路传输机会。
每个SS可保持本地分类和调度机制以分离话音和数据业务，并在它们之间实行优先级。
虽然本文中已示出和描述本发明的某些特性，但本领域的技术人员现在将明白许多修改、替代、更改和等效物。因此，要理解随附权利要求书旨在涵盖在本发明真正精神范围内的所有此类修改和更改。

Claims (17)

1.一种用于无线数据网络中分组数据业务的有效调度的设备，包括：
基站，能够使用下行链路分组知识而有效地调度来自用户站的上行链路传输，这通过如下方式来实现：对于话音业务，检测不存在下行链路分组或存在舒适噪声描述符分组，且响应于此调度增加的上行链路带宽；并且对于数据业务，估计相应队列中的分组的数量和类型以使得重新调度上行链路方向的带宽，
其中所述下行链路分组知识包括分组类型和目标用户站，其中每个用户站保持话音和数据业务的本地分类和调度机制以分离话音和数据业务并在它们之间实行优先级；
其中所述分组类型包括话音、数据、信令或其它应用特定信息，以及其中各所述分组类型被给到分组分类器；
其中所述基站还包括多个队列，从而为服务的每个用户站分配每个分组类型一个队列，并且分组添加到队列的速率取决于令牌桶管制策略。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分组类型对应于给定业务类。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括数据业务的令牌桶管制技术，以加强接受所述数据业务以便传输的速率。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括所述基站处的调度器，它跟踪所述上行链路和下行链路方向中的整体资源可用性，并为上行链路和下行链路传输分配容量。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述分组分类器指示话音业务时，所述基站监视下行链路业务，并且在它检测到静音时，预期方向变化而开始调度上行链路传输机会。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述分组分类器指示数据业务时，所述基站在发送下行链路TCP或UDP业务时为确认和其它响应调度上行链路传输机会。
7.一种用于无线数据网络中分组数据业务的有效调度的方法，包括：
在基站处使用下行链路分组类型信息和目标用户站信息以有效地调度来自用户站的上行链路传输，这通过如下方式来实现：对于话音业务，检测不存在下行链路分组或存在舒适噪声描述符分组，且响应于此调度增加的上行链路带宽；并且对于数据业务，估计相应队列中的分组的数量和类型以使得重新调度上行链路方向的带宽；
使用分组类型和目标用户站作为所述下行链路分组知识，其中每个用户站保持话音和数据业务的本地分类和调度机制以分离话音和数据业务并在它们之间实行优先级；
将话音、数据或信令包括为所述分组类型，以及其中每个所述分组类型被给到分组分类器；
为服务的每个用户站从多个队列中由基站分配每个业务类一个队列，并且分组添加到队列的速率取决于令牌桶管制策略。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述业务类包括话音、数据和信令。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括使用数据业务的令牌桶管制技术，以加强接受所述数据业务以便传输的速率。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括使用所述基站处的调度器，它跟踪所述上行链路和下行链路方向的整体资源可用性，并为上行链路和下行链路传输分配容量。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述分组分类器指示下行链路话音业务并且所述基站检测到静音时，预期方向变化而开始调度上行链路传输机会。
12.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述分组分类器指示数据业务时，所述基站在发送下行链路TCP或UDP业务时为确认和其它响应调度上行链路传输机会。
13.一种用于无线数据网络中分组数据业务的有效调度的系统，包括：
无线通信网络中的用户站；以及
基站，能够使用分组知识而有效地调度从所述用户站到所述基站的上行链路传输，这通过如下方式来实现：对于话音业务，检测不存在下行链路分组或存在舒适噪声描述符分组，且响应于此调度增加的上行链路带宽；并且对于数据业务，估计相应队列中的分组的数量和类型以使得重新调度上行链路方向的带宽；
其中所述下行链路分组知识包括分组类型和目标用户站，其中每个用户站保持话音和数据业务的本地分类和调度机制以分离话音和数据业务并在它们之间实行优先级；
其中所述分组类型包括话音、数据、信令，以及其中每个所述分组类型被给到分组分类器；
其中所述基站还包括多个队列，从而为服务的每个用户站分配每个分组类型一个队列，并且分组添加到队列的速率取决于令牌桶管制策略。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，还包括数据业务的令牌桶管制技术，以加强接受所述数据业务以便传输的速率。
15.一种用于无线数据网络中分组数据业务的有效调度的装置，包括：
用于在基站处使用下行链路分组类型信息和目标用户站信息以有效地调度来自用户站的上行链路传输的部件，这通过如下方式来实现：对于话音业务，检测不存在下行链路分组或存在舒适噪声描述符分组，且响应于此调度增加的上行链路带宽；并且对于数据业务，估计相应队列中的分组的数量和类型以使得重新调度上行链路方向的带宽；
用于使用分组类型和目标用户站作为所述下行链路分组知识的部件，其中每个用户站保持话音和数据业务的本地分类和调度机制以分离话音和数据业务并在它们之间实行优先级；
用于将话音、数据或信令包括为所述分组类型的部件，和用于将每个所述分组类型给到分组分类器的部件；
用于为服务的每个用户站从多个队列由基站分配每个业务类一个队列的部件，并且分组添加到队列的速率取决于令牌桶管制策略。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，用于使用数据业务的令牌桶管制技术以加强接受所述数据业务以便传输的速率的部件。
17.如权利要求15所述的装置，其特征在于，用于使用所述基站处的调度器的部件，所述调度器跟踪所述上行链路和下行链路方向的整体资源可用性，并为上行链路和下行链路传输分配容量。
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