CN101755423B - 用于在通信网络中发射数据分组的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于在通信网络(100)中发射多个数据分组的方法。该方法包括在分组调度器处接收(404)该多个数据分组。该分组调度器可以是电子设备(110)。该方法还包括在该分组调度器处使该多个数据分组中的第一组数据分组的发射延迟(406)。该第一组数据分组具有高优先级。而且，该方法包括发射(408)该多个数据分组中的第二组数据分组。该第二组数据分组具有低优先级。而且，该方法包括在发射该第二组数据分组之后发射(410)该第一组数据分组。

Description

用于在通信网络中发射数据分组的方法和系统
技术领域
本发明总体上涉及通信网络，并且更具体地，涉及一种用于在通信网络中发射数据分组的方法和系统。
背景技术
现今通信设备是用于发射和接收数据和信息的有价值的工具。该通信设备的示例包括移动电话、智能电话、固定线路电话、寻呼机、计算机、膝上型电脑和个人数字助理(PDA)。这些通信设备可在诸如互联网、公共交换电话网络(PSTN)、全球电信交换(TELEX)网络、全球移动系统(GSM)通信网络、码分多址(CDMA)网络、局域网(LAN)、第三代伙伴项目(3GPP)长期演进方案(LTE)、超移动宽带(UMB)、全球微波接入互操作性(WiMax)、无线保真(WiFi)等通信网络中相互连接。
这些通信设备可用于通过通信网络相互传输诸如语音、视频、多媒体应用等数据。从一个通信设备到另一通信设备的数据传输经由诸如路由器、基站收发信机(BTS)等通信网络实体发生。通信网络中的从一个通信设备到另一通信设备的大量数据的传输引起通信网络过载，这可能阻碍用户将数据从一个通信设备传输到另一通信设备。
存在用于减少因从一个通信设备到另一通信设备的大量数据的传输引起的通信网络的网络过载的不同方法。一个方法是按照数据的服务质量(QoS)或优先级级别的顺序传输该数据。例如，在文件传输协议(FTP)数据之前发射互联网协议语音(VoIP)数据，这是因为VoIP数据具有高的QoS级别。该方法向VoIP数据提供了高于诸如文本、图像、多媒体应用等其他类型的数据的优先级。因此，一旦VoIP数据到达通信网络实体，则立刻发射该VoIP数据。
然而，当VoIP数据分组将被发射到处于差的网络条件中的用户或者自处于差的网络条件中的用户发射VoIP数据分组时，为其中调度VoIP数据分组用于发射的数据帧分配通信网络上的差的数据传输接口链路。由于VoIP分组的到达间隔时间长于调度时隙，这导致了在数据帧中调度小规模的VoIP数据分组与其他低QoS级别数据的发射。由于该方法的特性，具有小规模VoIP数据分组的数个低速率数据帧用于一起发射所有VoIP数据分组。由于具有小规模分组的数据帧的低效调度，通信网络上的数据吞吐量下降。
附图说明
在附图通篇中相同的附图标记表示相同的或功能相似的元素，并且附图连同下面的具体实施方式一起并入本说明书并且形成其一部分，用于进一步说明各种实施例并且解释根据本发明的各种原理和优点。
图1说明了其中可实践本发明的各种实施例的示例性通信网络；
图2说明了其中可实践本发明的各种实施例的另一示例性通信网络；
图3是根据本发明的实施例的电子设备的框图；
图4是示出根据本发明的实施例的用于在通信网络中发射多个数据分组的方法的流程图；
图5是示出根据本发明的另一实施例的在通信网络中发射多个数据分组的另一流程图；并且
图6和7是示出根据本发明的另一实施例的用于在通信网络中发射多个数据分组的详细方法的另一流程图。
本领域的技术人员将认识到，图中的元素被说明用于简单和清楚的目的并且没有必要依比例绘制。例如，图中的某些元素的规模可相对其他元素被放大，以帮助改进对本发明的实施例的理解。
具体实施方式
在详细描述根据本发明的各种实施例的用于在通信网络中发射数据分组的特定方法和系统之前，应注意到，本发明主要在于与用于在通信网络中发射数据分组的方法和系统相关的方法步骤的组合。因此，在附图中，装置部件和方法步骤在适当的情况中已由常规符号表示，仅示出了与理解本发明相关的特定细节，不致因对于受益于此处的描述的本领域的普通技术人员是显而易见的细节而使本公开内容混淆。
在本文中，术语“包括”、“包含”或其任何其他变化应涵盖非排他的内含物，由此包括元素列表的过程、方法、物品或装置不仅包括这些元素，而且可包括未明确列出的或者在该过程、方法、物品或装置中是固有的其他元素。前面带有“包括一个”的元素，在没有更多的限制的情况下，不排除包括该元素的过程、方法、物品或装置中的额外相同元素的存在。如本文中使用的术语“另一”被定义为至少第二或更多。如此处使用的术语“包括”和/或“具有”被定义为包括。
对于一个实施例，提供了一种用于在通信网络中发射多个数据分组的方法。该方法包括在分组调度器处接收该多个数据分组。该方法还包括在该分组调度器处使该多个数据分组中的第一组数据分组的发射延迟。该第一组数据分组具有高优先级。而且，该方法包括发射该多个数据分组中的第二组数据分组。该第二组数据分组具有低优先级。而且，该方法包括发射该多个数据分组中的该第一组数据分组。
对于另一实施例，提供了一种能够在通信网络中发射多个数据分组的电子设备。该电子设备包括接收机，其被配置为接收多个数据分组。该电子设备还包括处理器，该处理器被配置为使该多个数据分组中的第一组数据分组的发射延迟。该第一组数据分组具有高优先级。而且，该电子设备包括发射机，其能够发射该多个数据分组。
图1说明了其中可实践本发明的各种实施例的示例性通信网络100。该通信网络100实现多个通信设备之间的通信。通信网络100可以是互联网、公共交换电话网络(PSTN)、全球电信交换(TELEX)网络、全球移动系统(GSM)通信网络、码分多址(CDMA)网络、局域网(LAN)、第三代伙伴项目(3GPP)长期演进(LTE)、超移动宽带(UMB)、全球微波接入互操作性(WiMax)、无线保真(WiFi)等。
该通信环境包括在通信网络100中相互交互的示例性通信设备。这些示例性通信设备包括第一设备102、第二设备104、第三设备106和第四设备108。设备102～108的示例是计算机、膝上型电脑、智能电话、固定线路电话、寻呼机、个人数字助理(PDA)、移动电话等。设备102～108可经由通信网络100共享诸如文本、图像、语音、视频、多媒体应用等信息和数据。
通信网络100包括管理多个通信设备之间的通信的电子设备110。而且，电子设备110实现通信设备之间的数据传输。电子设备110可以是诸如分组调度器、路由器、BTS等通信网络实体。电子设备110自多个通信设备中的通信设备接收数据分组。而且，电子设备110使用适当的数据调度方法通过使通信网络100中的带宽利用最优并且保持通信网络100中的所需数据吞吐量的方式向一个或多个示例性通信设备发射数据分组。尽管电子设备110被示出为位于通信网络100中，但是其也可位于通信网络100中存在的任何通信设备中。
图2说明了其中可实践本发明的各种实施例的另一示例性通信网络200。通信网络200示出了在空中接口上经由BTS 202相互通信的多个通信设备102～108。尽管多个通信设备102～108被示出为经由BTS202相互通信，但是对于本领域的普通技术人员显而易见的是，可在任何其他适当的电子设备的帮助下实现本发明。通信网络200的示例是互联网、公共交换电话网络(PSTN)、全球电信交换(TELEX)网络、全球移动系统(GSM)通信网络、码分多址(CDMA)网络、局域网(LAN)、第三代伙伴项目(3GPP)长期演进方案(LTE)、超移动宽带(UMB)、全球微波接入互操作性(WiMax)、无线保真(WiFi)等。多个通信设备102～108可在空中接口上经由BTS 202在相互之间传输诸如语音、视频、文本、图像、多媒体应用等数据。该空中接口具有以规则间隔到来的发射时机。因此，可以规则间隔接收和/或发射数据分组。例如，在CDMA rev A网络中，可大约每1.6ms发射数据分组。
该通信设备可位于经历不同的射频(RF)条件的区域中。可在连续时间间隔之后传输到特定通信设备的数据分组的规模取决于通信设备正在经历的RF条件。例如，如果第一设备102正在经历好的RF条件，则相比于正在经历差的RF条件的第二设备104，第一设备102可请求在数据帧中传输5120比特的数据分组。经历差的RF条件的第二设备104可请求在数据帧中传输仅256比特的数据分组。经由BTS 202发射的数据分组可在QoS级别、每个数据分组的规模、每个数据分组的速率请求、其中正在发射该数据分组的通信设备经历的RF条件等方面不同。由于该差异，BTS 202使用不同的调度算法以便于高效地利用空中接口上的带宽。
图3是根据本发明的实施例的电子设备110的框图。电子设备110是针对图1的示例性通信网络100描述的。电子设备110管理从一个通信设备到另一通信设备的数据分组的传输。设备110自多个通信设备之一接收数据，在通信网络100中调度数据的发射并且在通信网络100中向多个通信设备之一或多个发射数据分组。设备110使用调度算法传输数据，由此使通信网络过载最小并且高效地利用数据传输中使用的带宽。电子设备110包括接收机302、处理器304和发射机306。
接收机302自在通信网络100中耦合在一起的一个或多个通信设备接收多个数据分组。在本发明的实施例中，可以规则的时间间隔接收该多个数据分组。例如，在CDMA rev A通信网络中，可以大约每1.6ms接收和/或发射数据分组。在电子设备110处接收多个数据分组，电子设备110又在通信网络100中调度和发射数据分组。例如，BTS 202中的接收机302可接收多个数据分组，诸如VoIP数据分组，以促进通信网络100中的从第一设备102到第二设备104的数据传输。在接收机302处接收到数据分组时，处理器304基于调度算法调度数据分组的发射。
根据本发明，处理器304可使接收的数据分组的子集的发射延迟。在第一实施例中，处理器304可使接收的多个数据分组中的第一组高优先级(高QoS)数据分组的发射延迟并且发射接收的多个数据分组中的第二组低优先级数据分组。在本文的剩余部分通篇中提到的“第一组数据分组”将与“高优先级数据分组”或“高QoS数据分组”互换使用。同样地，提到的“第二组数据分组”将与“低优先级数据分组”互换使用。当高优先级数据分组将被发射到正在经历差的RF条件的通信设备时，处理器304将发射低优先级数据分组并且使高优先级数据分组的发射延迟。例如，第一组数据分组可包含VoIP数据分组，因为它们具有高QoS级别和高优先级。由处理器304确定接收的多个数据分组的优先级。在第一实施例中，使第一组数据分组的发射延迟的时间段小于与第一组数据分组相关的QoS级别的预先定义的延迟阈值(即，延迟的时间段将不违反特定QoS应用所需的等待时间)。如果第一组数据分组的发射被延迟超过预先定义的延迟阈值，则可能影响第一组数据分组的等待时间。
存在使高优先级数据分组的发射延迟的其他原因。例如，如果接收的第一组数据分组的规模较小，则数据帧(多个)极大地未被占用并且可填充有低优先级数据分组。当要将第一组数据分组发射到经历差的RF条件的用户时，向该数据帧提供低速率数据传输接口链路。因此，请求正在低数据传输速率数据帧中发射的第二组数据分组的通信设备也受到影响。而且，如果经历差的RF条件的数个高QoS用户同时位于空中接口上，则它们均可被分配其自身的低速率数据传输接口链路。这可极大地人为限制信道带宽。因此在第二实施例中，使第一组数据分组的发射延迟以实现具有低速率请求的第一组数据分组的聚集。这减少了通信网络100上的被分配低数据传输速率的数据帧的数目。
在第二实施例中，处理器304使第一组数据分组聚集。例如，在使BTS 202处的低速率VoIP数据分组的发射延迟时，它们可与下一组低速率VoIP数据分组聚集。请注意，本文通篇中提到的低速率数据分组暗指请求该数据分组的用户正在经历差的RF条件，由此该数据分组的发射在低速率接口链路上发生。类似地，低速率请求和高速率请求分别意指请求低速率接口链路和请求高速率接口链路。速率阈值可用于区分高速率请求和低速率请求。由处理器304确定速率请求和多个数据分组中的每个数据分组的规模。第一组数据分组的聚集使低速率的第一组数据分组容纳在数目较少的数据帧中。当被分配通信网络100上的低传输速率带宽的数据帧的数目减少时，通信网络100上的总数据吞吐量增加。
存在不使高优先级数据分组的发射延迟的合适原因。例如，当第一组数据分组正被发射到经历好的RF条件的用户时，处理器304未使该第一组数据分组的发射延迟。此外，如果不存在与第一组数据分组一起发射的其他数据分组，则无延迟地发射该分组。而且，当多个数据分组以使第一组数据分组的立刻发射不影响分组封装效率的速率到达电子设备110时，未使第一组数据分组的发射延迟。而且，当在数据帧中存在少量低速率的第一组数据分组，但是其不足以填满低数据传输速率数据帧，并且不存在待发送的低优先级数据时，在不使第一组数据分组的发射延迟的情况下发射该数据帧。而且，当第一组数据分组的发射延迟超过预先定义的阈值时，立刻发射第一组数据分组，即使第一组数据分组具有低速率请求。在处理器304调度数据分组的发射之后，发射机306发射多个数据分组。多个数据分组可被发射到通信网络100中的多个通信设备中的一个或多个通信设备。
图4是示出根据本发明的实施例的用于在通信网络100中发射多个数据分组的方法的流程图。该方法开始于步骤402。在步骤404中，在分组调度器处接收多个数据分组，该分组调度器可以是电子设备110。该多个数据分组包括第一组数据分组(高优先级/高QoS)和第二组数据分组(低优先级/低QoS数据分组)。第一组数据分组的示例包括，但不限于，VoIP数据分组、流多媒体数据分组、视频电话会议数据分组、警报信令数据分组等。第二组数据分组的示例包括，但不限于，FTP数据分组，诸如HTTP web浏览分组、文本、图像等。在步骤406中，使该多个数据分组中的低速率的第一组数据分组的发射延迟。在步骤408中，将该多个数据分组中的第二组数据分组发射到通信网络100中的多个通信设备之一或多个。在步骤410中，将第一组数据分组发射到通信网络100中的多个通信设备之一或多个。随后，该方法终止于步骤412。
图5是示出根据本发明的另一实施例的在通信网络100中发射多个数据分组的方法的另一流程图。该方法开始于步骤502。在步骤504中，在分组调度器处接收多个数据分组，该分组调度器可以是电子设备110。如参考图4描述的，该多个数据分组包括第一组数据分组和第二组数据分组。在步骤506中，使该多个数据分组中的低速率的第一组数据分组的发射延迟，由此可以使第一组数据分组聚集。在通信网络100中的BTS 202处，可使VoIP数据分组的发射延迟。在步骤508中，在数据帧中聚集第一组数据分组。例如，在通信网络100中，以规则间隔到达分组调度器的低速率VoIP数据分组与在时间间隔之后到达的低速率VoIP数据分组聚集。分组调度器处的第一组数据分组的聚集导致需要较少的数据帧用于发射该低速率的第一组数据分组。在步骤510中，将该多个数据分组中的第二组数据分组发射到通信网络100中的多个通信设备之一或多个。在步骤512中，将第一组数据分组发射到通信网络100中的多个通信设备之一或多个。随后，该方法终止于步骤514。
图6和7是示出根据本发明的另一实施例的用于在通信网络100中发射多个数据分组的详细方法的流程图。该方法开始于步骤602。在步骤604中，在分组调度器处接收多个数据分组。该分组调度器可以是存在于通信网络100中的电子设备110，例如路由器、BTS 202等。由接收机302接收该多个数据分组。在分组调度器处接收这些数据分组以促进其在通信网络100中从多个通信设备之一到另一通信设备的发射。
在步骤606中，确定该多个数据分组中的每个数据分组的速率请求。数据分组的速率请求取决于请求该数据分组的用户正在经历的RF条件。如果用户正在经历差的RF条件，则相比于用户正在经历好的RF条件时的每个单位时间发射的数据分组的规模，在每个单位时间发射较小规模的数据分组。因此，数据分组的速率请求与每个单位时间发射的数据分组的规模成比例。预先定义的速率阈值用于区分具有高速率请求和低速率请求的数据分组。可由通信网络100的系统/网络管理员配置该预先定义的速率阈值。
在步骤608中，确定该多个数据分组中的每个数据分组的速率请求是否大于预先定义的速率阈值。如果答案是肯定的，则在步骤610中由发射机306将该多个数据分组中的每个数据分组发射到通信网络100中的多个通信设备之一或多个。例如，当设备(多个)正在经历好的RF条件时，可立刻将所有VoIP数据分组从BTS 202发射到在通信网络100中连接的多个通信设备之一或多个。该方法随后终止于步骤612。
如果在步骤608中确定该多个数据分组中的某些数据分组的速率请求未大于预先定义的速率阈值，则在步骤614中，确定该多个数据分组中的每个数据分组的优先级。可由处理器304确定数据分组的优先级。例如，相比于FTP数据分组具有较高的QoS级别的VoIP数据分组将具有高于FTP数据分组的优先级。确定数据分组的优先级以便于基于其优先级对其分类。例如，由于VoIP数据分组具有高优先级，因此它们被分类为第一组数据分组，并且由于FTP数据分组具有低优先级，因此它们被分类为第二组数据分组。
在步骤616中，处理器304确定该多个数据分组中的每个数据分组的规模以便于确定第一组数据分组的规模、第二组数据分组的规模以及数据帧的规模。在步骤618中，确定该多个数据分组中的第二组数据分组的规模是否小于预先定义的规模阈值。如果答案是肯定的，则执行步骤610。这意味着，如果不存在或者存在非常少的将与第一组数据分组一同发射的低优先级数据分组，则发射在电子设备110处接收的所有的该多个数据分组。该方法随后终止于步骤612。
如果在步骤618中，确定第二组数据分组的规模大于或等于预先定义的规模阈值，则在步骤620中处理器304使具有低速率请求的第一组数据分组的发射延迟，由此可以使具有低速率请求的第一组数据分组聚集。例如，当路由器处的低速率VoIP数据分组的发射被延迟时，该低速率VoIP数据分组与下一组低速率VoIP数据分组聚集。由于在时间间隔，例如，每20ms之后，在路由器处接收VOIP数据分组用于发射，因此这是可行的。
在步骤622中，在电子设备110处聚集具有低速率请求的第一组数据分组。数据帧中的低速率的第一组数据分组的聚集将具有低速率请求的大规模高优先级数据分组容纳在数据帧中。这导致被分配通信网络100上的低传输速率接口链路的数据帧的数目减少。例如，低速率VoIP数据分组的聚集使大量的VoIP数据分组能够容纳在数据帧中。这减少了正被发射的具有低速率VoIP数据分组的数据帧的数目。而且，数据帧中的低速率的第一组数据分组的聚集使得能够在两个不同的数据帧中发射第一组数据分组和第二组数据分组。因此，可在高数据传输速率接口链路上发射第二组数据分组。
在步骤642中，发射该多个数据分组中的第二组数据分组。发射机306将第二组数据分组发射到通信网络100中的多个通信设备之一或多个。在步骤626中，发射第一组数据分组。发射机306将具有低速率请求的第一组数据分组发射到通信网络100中的多个通信设备之一或多个。该方法随后终止于步骤612。
本发明的各种实施例提供了一个或多个优点。数据帧中的低速率的第一组数据分组的聚集导致了在数据帧中容纳大规模的高优先级数据分组。这导致了在低数据传输速率接口链路上发射的数据帧的数目减少。因此，通信网络上的数据吞吐量增加。结果，用户可在较高比特速率下传输大量的数据和/或与通信网络中的其他通信设备共享大量的数据。而且，上文公开的方法的使用改进和/或最优化用于在通信网络中发射数据分组的网络容量。
将认识到，此处描述的用于在通信网络中发射数据分组的方法和系统可包括一个或多个常规的处理器和控制该一个或多个处理器的唯一存储程序指令，以结合特定的非处理器电路，实现此处描述的系统的某些、大部分或所有功能。该非处理器电路可包括，但不限于，信号驱动器、时钟电路、电源电路和用户输入设备。因此，这些功能可被解释为用于在通信网络中发射数据分组的方法和系统的步骤。可替选地，某些或所有功能可由不具有存储的程序指令的状态机实现，或者在一个或多个专用集成电路(ASIC)中实现，在该ASIC中每个功能，或者特定功能的某些组合被实现为定制逻辑。当然，也可以使用两种方法的组合。因此，此处描述了关于这些功能的方法和构件。
可以预见到，本领域的普通技术人员在此处公开的概念和原理的引导下，尽管可能由于例如，可用时间、当前技术和经济考虑而付出大量劳动并且进行许多设计选择，但是将容易地能够通过最少的实验生成该软件指令、程序和IC。
在前面的说明书中，参考特定实施例描述了本发明及其益处和优点。然而，本领域的普通技术人员将认识到，如附属权利要求中阐述的，在不偏离本发明的范围的前提下可进行各种修改和改变。因此，说明书和附图应被视为说明性的而非限制性的，并且所有该修改应包括在本发明的范围内。益处、优点、对问题的解决方案以及可引出任何益处、优点或解决方案或者使其变得更加显著的任何元素不应被解释为任何或所有权利要求的关键的、必需的或基本的特征或因素。本发明由附属权利要求唯一限定，包括在本申请的未决期间进行的任何修改，以及所发布的权利要求的所有等效物。

Claims (15)

1.一种用于在网络中发射多个数据分组的方法，所述方法包括：
在分组调度器处接收所述多个数据分组；
当第一组数据分组将被发射到经历差的射频RF条件的通信设备时，在所述分组调度器处使所述多个数据分组中的第一组数据分组的发射延迟，所述第一组数据分组具有高优先级；
发射所述多个数据分组中的第二组数据分组，所述第二组数据分组具有低优先级；和
在发射所述第二组数据分组之后，发射所述第一组数据分组。
2.如权利要求1所述的方法，其中提供给所述第一组数据分组的发射的延迟小于用于所述第一组数据分组的预先定义的延迟阈值，其中所述预先定义的延迟阈值取决于所述第一组数据分组的所需服务质量。
3.如权利要求1所述的方法，其中在发射第二组数据分组之后，所述方法进一步包括：聚集所述第一组数据分组。
4.如权利要求1所述的方法，其中在接收所述多个数据分组之后，所述方法进一步包括：确定所述多个数据分组中每个数据分组的优先级。
5.如权利要求1所述的方法，其中在接收所述多个数据分组之后，所述方法进一步包括：确定所述多个数据分组中每个数据分组的速率请求，其中所述速率请求与数据分组的规模成比例。
6.如权利要求5所述的方法，其中当所述第一组数据分组的所述速率请求小于预先定义的速率阈值时，使所述第一组数据分组的发射延迟。
7.如权利要求1所述的方法，其中在接收所述多个数据分组之后，所述方法进一步包括：确定所述多个数据分组中每个数据分组的规模。
8.如权利要求7所述的方法，进一步包括：确定所述第二组数据分组的规模。
9.如权利要求8所述的方法，其中当所述第二组数据分组的所述规模大于预先定义的规模阈值时，使所述第一组数据分组的发射延迟。
10.如权利要求1所述的方法，其中在使所述第一组数据分组的发射延迟之后，所述方法进一步包括：聚集所述第一组数据分组。
11.一种能够在网络中发射多个数据分组的电子设备，所述电子设备包括：
接收机，被配置为接收多个数据分组；
处理器，被配置为：当第一组数据分组将被发射到经历差的射频RF条件的通信设备时，使所述多个数据分组中第一组数据分组的发射延迟，所述第一组数据分组具有高优先级；以及，在无延迟的情况下调度具有低优先级的第二组数据分组的发射；和
发射机，能够发射所述第二组数据分组，之后发射所述第一组数据分组。
12.如权利要求11所述的电子设备，其中所述处理器被进一步配置为聚集所述第一组数据分组。
13.如权利要求11所述的电子设备，其中所述处理器被进一步配置为确定所述多个数据分组中每个数据分组的优先级。
14.如权利要求11所述的电子设备，其中所述处理器被进一步配置为确定所述多个数据分组中每个数据分组的速率请求，其中所述速率请求与所述数据分组的用户所经历的射频RF条件成比例。
15.如权利要求11所述的电子设备，其中所述处理器被进一步配置为确定所述多个数据分组中的每个数据分组的规模。
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