CN105610460B - 用于传送数据的通信终端和方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及用于传送数据的通信终端和方法。描述了一种通信终端，包括：第一收发器，该第一收发器被配置为经由第一无线电接入网络提供第一通信信道；第二收发器，该第二收发器被配置为经由第二无线电接入网络提供第二通信信道；尺寸阈值确定器，该尺寸阈值确定器被配置为基于针对数据通信的平均延迟的限制来确定尺寸阈值；尺寸确定器，该尺寸确定器被配置为确定要被传送的数据的尺寸；选择器，该选择器被配置为基于数据的尺寸与尺寸阈值的比较来选择第一收发器和第一通信信道或第二收发器和第二通信信道用于传送数据；以及控制器，该控制器被配置为控制所选择的收发器经由所选择的通信信道来传送数据。
Description
技术领域
本文所描述的实施例一般地涉及用于传送数据的通信终端和方法。
背景技术
在诸如移动电话或平板计算机之类的移动通信终端中，通常期望具有较高的数据传输速度，例如以减少等待时间并且节约电能。数据传输速度可以例如通过将数据流量从较慢的网络卸载到较快的网络(即使用提供较高数据速率的无线电接入网络而不是提供较低数据速率的无线电接入网络来传输数据)来得以增加。然而，另一方面这可能引入延迟，例如由于无线电网络(例如WiFi网络)可能仅在特定时间是可用的，从而使得通信速度和延迟之间通常存在权衡。因此，期望有效的卸载策略。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供了一种通信终端，包括：第一收发器，该第一收发器被配置为经由第一无线电接入网络在通信终端和通信网络之间提供第一通信信道；第二收发器，该第二收发器被配置为经由第二无线电接入网络在通信终端和通信网络之间提供第二通信信道；尺寸阈值确定器，该尺寸阈值确定器被配置为基于针对数据通信的平均延迟的限制来确定尺寸阈值；尺寸确定器，该尺寸确定器被配置为确定要在通信终端和通信网络之间被传送的数据的尺寸；选择器，该选择器被配置为基于数据的尺寸与尺寸阈值的比较来选择第一收发器和第一通信信道或第二收发器和第二通信信道用于传送数据；以及控制器，该控制器被配置为控制所选择的收发器经由所选择的通信信道来传送数据。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于传送数据的方法，包括：基于针对数据通信的平均延迟的限制来确定尺寸阈值；确定要在通信终端和通信网络之间被传送的数据的尺寸；基于数据的尺寸与尺寸阈值的比较来选择经由第一无线电接入网络的通信终端和通信网络之间的第一通信信道或经由第二无线电接入网络的通信终端和通信网络之间的第二通信信道来传送数据；以及经由所选择的通信信道来传送数据。
根据本公开的又一方面，提供了一种上面记录有指令的计算机可读介质，当所述指令由处理器执行时，使得所述处理器执行一种用于执行根据上述方法的任一项的无线电通信的方法。
附图说明
在附图中，相同的参考符号通常指代贯穿不同视图的相同的部件。附图不一定是按比例绘制的，替代地重点通常在于说明本发明的原理。在下文的描述中，本发明的各个方面将参考以下附图进行描述，其中：
图1示出了通信布置。
图2示出了通信终端。
图3示出了流程图，该流程图示出了用于传送数据的方法。
图4示出了移动终端的排队系统模型。
图5示出了针对不同卸载策略的相对节能的比较。
图6示出了针对不同卸载策略的平均延迟的比较。
具体实施方式
下文的详细描述参考了附图，附图以说明性的方式示出了可以在其中实践本发明的本公开的具体细节和各个方面。其它方面可以得到利用，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下做出结构、逻辑和电方面的改变。本公开的各个方面并不一定相互排斥，因为本公开的一些方面能够与本公开的一个或多个其它方面组合以形成新的方面。
图1示出了通信布置100。
通信布置100包括第一无线电小区101和第二无线电小区102。第一无线电小区101由第一基站103操作并且第二无线电小区102由第二基站104操作。在当前示例中，基站103是第一无线电接入网络的一部分并且基站104是第二无线电接入网络的一部分。无线电接入网络例如是不同的移动通信网络。例如，无线电接入网络可以是不同的蜂窝通信网络(例如，根据GSM(全球移动通信系统)、UMTS(通用移动电信系统)、CDMA2000(CDMA：码分多址)通信系统、FOMA(自由移动接入)通信系统或LTE(长期演进))、或第一无线电接入网络是蜂窝通信网络(例如，根据上面的通信技术中的一个)而第二无线电接入网络是诸如WiFi网络之类的无线局域网(WLAN)。因此，第二基站104例如是接入点。相比无线局域网，蜂窝通信网络可以被理解为广域网。
就第一无线电小区101和第二无线电小区102的重叠区域中的位于第一无线电小区101的边缘处的移动终端105既可以从第一基站103接收信号也可以从第二基站104接收信号而言，第一无线电小区101和第二无线电小区102重叠，其中假设移动终端105支持到第一无线电接入网络的接口和到第二无线电接入网络的接口(例如，具有相应的收发器)。因此，基站103、104这二者都可以服务移动终端105。这意味着移动终端可以使用第一无线电接入网络用于访问诸如互联网之类的通信网络(即，与诸如互联网之类的通信网络进行通信)并且还可以使用第二无线电接入网络用于访问通信网络。
移动数据流量的爆发性增长正引起针对移动运营商(由于容量和成本原因)和针对用户(在高流量的情况下，用户的数据饥渴应用程序在减速并且电池消耗在加速)这二者的关注。为了处理该问题，数据流量可以在网络之间被卸载。例如，在如图1中所示出的情境中，例如在第一无线电接入网络是蜂窝通信网络并且第二无线电接入网络是诸如WiFi网络之类的无线局域网(WLAN)的情况下，当WiFi网络可用时(即如图1中所示，当移动终端在这两个网络的覆盖区域中时)，流量可以从蜂窝通信网络被卸载到WiFi网络(即，数据可以经由WiFi网络而不是蜂窝通信网络来被传送)。这允许缓解蜂窝通信网络的负载，并且通常可以给用户(例如，移动终端105的用户)提供更高的数据速率。
针对卸载策略的示例是现场卸载和延迟卸载。当WiFi网络可用时，现场卸载简单地将所有流量从蜂窝网络切换到WiFi网络。就性能和移动终端节能而言，这样的卸载的好处通常取决于WiFi可用性、移动终端的环境的类型(例如，农村、城市)、用户移动性等。然而，研究已经表明该卸载类型已经可以节省高达55％的电池电量。
在延迟卸载中，一些数据传送被延迟直到WiFi网络可用为止。所有的数据默认由WiFi传送(即，被卸载到WiFi)，但是每个数据流与最后期限相关联：如果数据流的传送未在它的最后期限内结束，则数据流通过蜂窝接口(即使用蜂窝通信网络)被发送。该卸载类型的额外的好处可能是重要的，但是它们通常对施加的最后期限敏感。例如，针对具有短的最后期限(如100秒)的延迟卸载传输，与现场卸载相比可实现的能量增益可能仅为大约3％。然而，即使具有简单的策略和1小时最后期限，增益可能已经被增加到大约20％。
上面的策略可以被认为是简单的，这是由于它们将所有的流初始分配到一个接口(WiFi或蜂窝)。这可能也部分由于当前移动设备通常无法使能这两个接口并行的事实。简单的并行使用可能已经提供了更高的聚合速率。
然而，更好的性能可以通过例如基于应用类型、尺寸等来智能地选择哪个流被分配在哪个接口上来实现。作为示例，较大的流可以被发送到较快的接口(即，由提供较快连接的网络传送)，以便平衡接口负载。这可以被视为回忆排队论中的任务分配问题，其中WiFi接口和蜂窝接口可以被视为两个异构服务器(即，具有不同的服务速率)。虽然典型的任务分配问题是为了最小化工作延迟，但在数据卸载的情况下事情是更加复杂的：首先，能量损耗对用户来说是同等重要的关注点(如果没有更重要的关注点)。第二，WiFi通信通常仅间歇可用。最后，延迟一些流的能力给流分配决策增加另一维度。
在下文中，描述了可以被视为将这些方面一起进行考虑的示例。具体地，描述了尝试实现良好的能量延迟权衡的智能卸载策略。
图2示出了通信终端200。
通信终端包括第一收发器201和第二收发器205，第一收发器201被配置为经由第一无线电接入网络204在通信终端200和通信网络203之间提供第一通信信道202，第二收发器205被配置为经由第二无线电接入网络207在通信终端200和通信网络203之间提供第二通信信道206。
通信终端200还包括尺寸阈值确定器208和尺寸确定器209，尺寸阈值确定器208被配置为基于针对数据通信的平均延迟的限制来确定尺寸阈值，尺寸确定器209被配置为确定要在通信终端200和通信网络之间被传送的数据的尺寸。
此外，通信终端200包括选择器210和控制器211，选择器210被配置为基于数据的尺寸与尺寸阈值的比较来选择第一收发器201和第一通信信道202或第二收发器205和第二通信信道206用于传送数据，控制器211被配置为控制所选择的收发器201、205经由所选择的通信信道202、206来传送数据，即使得所选择的收发器201、205经由所选择的通信信道202、206来传送数据。
换句话说，例如通信终端使用卸载策略(在下文中被称为阈值策略)，卸载策略选择哪个数据(由移动终端生成或请求)被分配到哪个无线电接入网络(即，通过哪个无线电接入网络(例如，WiFi或蜂窝)被传送)，朝向最小化移动终端处的能量消耗而保持平均延迟是有界限的。它因此可以被视为基于尺寸的策略，例如考虑每个接口的速率(即，通信信道的传输速率)连同可用性模式(例如，WiFi可用性模式)、以及负载平衡和排队方面。给定特定的平均每流(per-flow)延迟约束，模拟示出阈值策略允许实现相当大的节能。
针对平均延迟的限制可以例如由通信终端的用户或由通信终端的家庭网络的运营商来设置。
数据可以与数据流相对应，即可以是数据流中所传送的数据。数据流(或仅流)可以被理解为与相同的应用请求相对应的分组的级联(例如，要被下载的文件、要被下载的网页或被上传到社交网络的照片)并且具有持续时间和分组间到达时间。针对与上行链路数据传输相对应的流，流的尺寸可以由移动终端来确定。针对与下行链路数据传输相对应的流，应用(流对应于该应用的请求)可以知道或估计文件尺寸(例如，所请求的视频文件的尺寸)或可以请求提供要被下载的数据的服务器提供数据的尺寸。与应用请求(例如，网站检索请求或文件传输请求)相对应的数据可以被视为由于请求或用于满足请求而被传送的数据。
由于在WiFi网络和蜂窝通信网络的示例中，第一无线电接入网络可以例如比第二无线电接入网络具有更高的预期不可用的时间段。这意味着在第一无线电接入网络变得可用(例如，第一无线电接入网络是下一变得可用的WiFi网络)之前它可能花费一些时间，并且该时间被期望比第二无线电接入网络可用之前的时间更长(第二无线电接入网络可以例如几乎始终都是可用的，例如蜂窝移动通信网络)。
通信终端的组件(例如，收发器、尺寸阈值确定器、确定器、选择器和控制器)可以例如由一个或多个电路来实现。“电路”可以被理解为任何种类的逻辑实现实体，可以是执行存储于存储器中的软件的专用电路或处理器、固件或其任何组合。因此“电路”可以是硬接线逻辑电路或诸如可编程处理器(如微处理器)之类的可编程逻辑电路。“电路”还可以是执行软件(例如，任何种类的计算机程序)的处理器。下面将更详细描述的相应功能的任何其它种类的实现方式也可以被理解为“电路”。
通信终端例如执行如图3中所示的方法。
图3示出了流程图，该流程图示出了例如由通信终端执行的用于传送数据的方法。
在301中，通信终端基于针对数据通信的平均延迟的限制来确定尺寸阈值。
在302中，通信终端确定要在通信终端和通信网络之间被传送的数据的尺寸。
在303中，通信终端基于数据的尺寸与尺寸阈值的比较来选择经由第一无线电接入网络的通信终端和通信网络之间的第一通信信道或经由第二无线电接入网络的通信终端和通信网络之间的第二通信信道来传送数据。
在304中，通信终端经由所选择的通信信道来传送数据。
下面的示例关于另外的实施例。
示例1是如图2中所示的通信终端。
在示例2中，示例1的主题可以可选地包括：尺寸阈值确定器被配置为基于与数据有关的统计信息来确定尺寸阈值。
在示例3中，示例2的主题可以可选地包括：统计信息包括数据的预期尺寸和数据的尺寸的方差。
在示例4中，示例1-3中任一项的主题可以可选地包括：选择器被配置为如果尺寸高于尺寸阈值，则选择第一通信网络。
在示例5中，示例1-4中任一项的主题可以可选地包括：尺寸阈值确定器被配置为基于经由第一无线电接入网络的数据的传输的预期延迟和经由第二无线电接入网络的数据的传输的预期延迟来确定尺寸阈值。
在示例6中，示例5的主题可以可选地包括：经由第一无线电接入网络的数据的传输的预期延迟和经由第二无线电接入网络的数据的传输的预期延迟取决于尺寸阈值。
在示例7中，示例1-6中任一项的主题可以可选地包括：尺寸阈值确定器被配置为基于第一无线电接入网络的预期不可用的时间段来确定尺寸阈值。
在示例8中，示例1-7中任一项的主题可以可选地包括：第一无线电接入网络是无线局域网并且第二无线电接入网络是蜂窝移动通信网络。
在示例9中，示例1-8中任一项的主题可以可选地包括：尺寸阈值确定器被配置为如果第一通信网络比第二通信网络具有更高的速率，则确定尺寸阈值尽可能低以保持在平均延迟的限制内。
在示例10中，示例1-9中任一项的主题可以可选地包括：尺寸阈值确定器被配置为如果第二通信网络比第一通信网络具有更高的速率，则确定尺寸阈值尽可能高以保持在平均延迟的限制内。
在示例11中，示例1-10中任一项的主题可以可选地包括：通信终端是第一无线电接入网络或第二无线电接入网络中的至少一个的订户终端。
在示例12中，示例1-11中任一项的主题可以可选地包括：尺寸确定器被配置为通过基于与数据尺寸有关的历史统计信息来估计数据的尺寸来确定要被传送的数据的尺寸。
在示例13中，示例1-12中任一项的主题可以可选地包括：尺寸确定器被配置为基于与由数据的源提供的数据的尺寸有关的信息来确定数据的尺寸。
在示例14中，示例1-13中任一项的主题可以可选地包括：要被传送的数据是要从通信终端被传送到通信网络的组件的数据或是要由通信终端从通信网络的组件所接收的数据。
在示例15中，示例1-14中任一项的主题可以可选地包括：要被传送的数据是数据流的数据。
在示例16中，示例1-15中任一项的主题可以可选地包括：尺寸阈值确定器被配置为基于数据的通信的能量消耗的最小化来确定尺寸阈值。
示例17是如图3中所示的用于传送数据的方法。
在示例18中，示例17的主题可以可选地包括：基于与数据有关的统计信息来确定尺寸阈值。
在示例19中，示例18的主题可以可选地包括：统计信息包括数据的预期尺寸和数据的尺寸的方差。
在示例20中，示例17-19中任一项的主题可以可选地包括：如果尺寸高于尺寸阈值，则选择第一通信网络。
在示例21中，示例17-20中任一项的主题可以可选地包括：基于经由第一无线电接入网络的数据的传输的预期延迟和经由第二无线电接入网络的数据的传输的预期延迟来确定尺寸阈值。
在示例22中，示例21的主题可以可选地包括：经由第一无线电接入网络的数据的传输的预期延迟和经由第二无线电接入网络的数据的传输的预期延迟取决于尺寸阈值。
在示例23中，示例17-22中任一项的主题可以可选地包括：基于第一无线电接入网络的预期不可用的时间段来确定尺寸阈值。
在示例24中，示例17-23中任一项的主题可以可选地包括：第一无线电接入网络是无线局域网并且第二无线电接入网络是蜂窝移动通信网络。
在示例25中，示例17-24中任一项的主题可以可选地包括：如果第一通信网络比第二通信网络具有更高的速率，则确定尺寸阈值尽可能低以保持在平均延迟的限制内。
在示例26中，示例17-24中任一项的主题可以可选地包括：如果第二通信网络比第一通信网络具有更高的速率，则确定尺寸阈值尽可能高以保持在平均延迟的限制内。
在示例27中，示例17-26中任一项的主题可以可选地包括：通信终端是第一无线电接入网络或第二无线电接入网络中的至少一个的订户终端。
在示例28中，示例17-27中任一项的主题可以可选地包括：通过基于与数据尺寸有关的历史统计信息来估计数据的尺寸来确定要被传送的数据的尺寸。
在示例29中，示例17-28中任一项的主题可以可选地包括：基于与由数据的源提供的数据的尺寸有关的信息来确定数据的尺寸。
在示例30中，示例17-29中任一项的主题可以可选地包括：要被传送的数据是要从通信终端被传送到通信网络的组件的数据或是要由通信终端从通信网络的组件所接收的数据。
在示例31中，示例17-30中任一项的主题可以可选地包括：要被传送的数据是数据流的数据。
在示例32中，示例17-31中任一项的主题可以可选地包括：基于数据的通信的能量消耗的最小化来确定尺寸阈值。
示例33是一种上面记录有指令的计算机可读介质，当指令由处理器执行时，使得处理器执行用于执行根据权利要求17到32中任一项的无线电接入的方法。
示例34是一种通信终端，包括：第一收发装置，该第一收发装置用于经由第一无线电接入网络在通信终端和通信网络之间提供第一通信信道；第二收发装置，该第二收发装置用于经由第二无线电接入网络在通信终端和通信网络之间提供第二通信信道；尺寸阈值确定装置，该尺寸阈值确定装置用于基于针对数据通信的平均延迟的限制来确定尺寸阈值；尺寸确定装置，该尺寸确定装置用于确定要在通信终端和通信网络之间被传送的数据的尺寸；选择装置，该选择装置用于基于数据的尺寸与尺寸阈值的比较来选择第一收发装置和第一通信信道或第二收发装置和第二通信信道用于传送数据；以及控制装置，该控制装置用于控制所选择的收发装置经由所选择的通信信道来传送数据。
在示例35中，示例34的主题可以可选地包括：尺寸阈值确定装置用于基于与数据有关的统计信息来确定尺寸阈值。
在示例36中，示例35的主题可以可选地包括：统计信息包括数据的预期尺寸和数据的尺寸的方差。
在示例37中，示例34-36中任一项的主题可以可选地包括：选择装置用于如果尺寸高于尺寸阈值，则选择第一通信网络。
在示例38中，示例34-37中任一项的主题可以可选地包括：尺寸阈值确定装置用于基于经由第一无线电接入网络的数据的传输的预期延迟和经由第二无线电接入网络的数据的传输的预期延迟来确定尺寸阈值。
在示例39中，示例38的主题可以可选地包括：经由第一无线电接入网络的数据的传输的预期延迟和经由第二无线电接入网络的数据的传输的预期延迟取决于尺寸阈值。
在示例40中，示例34-39中任一项的主题可以可选地包括：尺寸阈值确定装置用于基于第一无线电接入网络的预期不可用的时间段来确定尺寸阈值。
在示例41中，示例34-40中任一项的主题可以可选地包括：第一无线电接入网络是无线局域网并且第二无线电接入网络是蜂窝移动通信网络。
在示例42中，示例34-41中任一项的主题可以可选地包括：尺寸阈值确定装置用于如果第一通信网络比第二通信网络具有更高的速率，则确定尺寸阈值尽可能低以保持在平均延迟的限制内。
在示例43中，示例34-42中任一项的主题可以可选地包括：尺寸阈值确定装置用于如果第二通信网络比第一通信网络具有更高的速率，则确定尺寸阈值尽可能高以保持在平均延迟的限制内。
在示例44中，示例34-43中任一项的主题可以可选地包括：通信终端是第一无线电接入网络或第二无线电接入网络中的至少一个的订户终端。
在示例45中，示例34-44中任一项的主题可以可选地包括：尺寸确定装置用于通过基于与数据尺寸有关的历史统计信息来估计数据的尺寸来确定要被传送的数据的尺寸。
在示例46中，示例34-45中任一项的主题可以可选地包括：尺寸确定装置用于基于与由数据的源提供的数据的尺寸有关的信息来确定数据的尺寸。
在示例47中，示例34-46中任一项的主题可以可选地包括：要被传送的数据是要从通信终端被传送到通信网络的组件的数据或是要由通信终端从通信网络的组件所接收的数据。
在示例48中，示例34-47中任一项的主题可以可选地包括：要被传送的数据是数据流的数据。
在示例49中，示例34-48中任一项的主题可以可选地包括：尺寸阈值确定装置用于基于数据的通信的能量消耗的最小化来确定尺寸阈值。
应该注意的是上面示例中的任何示例的特征中的一个或多个可以与其它示例中的任何一个相结合。
在下文中，在如图1中所示的情境的背景下，更详细地描述了示例，其中第一无线电接入网络是蜂窝通信网络并且第二无线电接入网络是WLAN(例如，WiFi网络)。
假设移动终端105具有单个用户，该单个用户生成或请求运行于移动终端105(例如，智能手机或平板)上的不同应用的流和尺寸(随时间)。根据下面的示例的卸载是流级别(flow-level)上的卸载，即属于流的所有分组通过相同的网络接口(即，使用蜂窝网络或WiFi网络)被传送(发送/接收)。假设移动终端105可以同时使用蜂窝接口和WiFi接口这二者，从而使得：i)移动终端105可以选择通过哪个网络来发送/接收流，并且ii)它可以经由不同的接口来并行发送/接收不同的流。进一步假设在下面的示例中蜂窝连接性可用于移动终端，即移动终端在它可使用的蜂窝通信网络的覆盖范围内。相反，假设移动终端的用户进入和离开具有WiFi覆盖的区域，速率取决于用户的移动性(例如，行人、车辆)和环境(例如，农村、城市)。WiFi可用性因此可以被建模为开-关交替更新过程，其中打开(ON)时间和关闭(OFF)时间分别是具有WiFi连接和不具有WiFi连接(即可用性)的时间段，其中这些时间段的持续时间与通用随机变量相对应。
通常，WiFi连接提供比蜂窝网络连接更好的数据速率，例如由于接近接入点。因此，通过WiFi网络发送/接收流允许降低传输时间。如果传输/接收功率针对WiFi接口和蜂窝接口这二者也是类似的(典型操作条件下通常是这种情况)，通过WiFi发送流因此还允许降低移动终端的功率消耗(由于它花费更少的时间来发送相同数量的比特)。然而，到达WiFi队列(即，被分发到WiFi接口)的流(或流请求)如果其在关闭时间期间到达则可能经历额外的延迟。这在能量和平均每流延迟之间创建权衡。换句话说，流可能在特定接口处经历额外的排队延迟。
根据下面的示例，这基于能量逐位被支付(由于它与传输时间成比例)的观测来被解决，但是额外的WiFi延迟(由于关闭时间)逐流被支付(流级别处被感知的延迟影响)。因此，假设WiFi比蜂窝提供更高的速率，(例如，少数)大的流被发送到WiFi(即，经由WiFi接口被传送)，并且小的流被发送到蜂窝(即，经由蜂窝接口被传送)。这可能带来重要的好处，尤其当流尺寸分布具有高的方差时(通常是这种情况)。
在下文中，优化问题被公式化用于最小化能量消耗而保持平均每流延迟是有界限的，并且针对通用设置的策略(即，考虑WiFi可用性模式、流尺寸分布、相对速率、以及排队延迟)被得到。
为此，针对它的WiFi接口和它的蜂窝接口，移动终端被建模，如图4中所示。
图4示出了移动终端的排队系统模型。
流根据具有参数λ的泊松过程到达并且被分配给两个服务器401、402，服务器401、402分别表示WiFi接口和蜂窝接口。流可以是下行链路流或上行链路流。
每个服务器401、402具有队列403、404并且使用处理器共享(PS)来服务它的队列中的流，即服务器(WiFi或蜂窝)容量在当前被分配给服务器的所有流之间被平等共享。
针对下文，假设WiFi接口比蜂窝接口提供更高的数据速率。根据当前示例的阈值策略(TP)，大于被表示为Δ的特定阈值的所有流被分配给WiFi服务器401并且小于Δ的流被分配给蜂窝服务器402。
假设传入的流的尺寸(表示为S)遵循通用概率分布F(s)，s∈[Sm，SM](当F连续时具有密度f(s))。如果S≥Δ，则指示器随机变量X被定义为等于1，并且如果S＜Δ则被定义为等于0。因此，针对每个流i，X的预期值是：E[X]＝1-F(Δ)＝p。因此，各自地，每个新的流被路由到WiFi的概率为p并且被路由到蜂窝的概率为1-p，这维持到每个队列的输入的泊松性质(泊松稀释)。每个接口可以被视为M/G/1/PS队列，其中RWF和RC分别是WiFi队列和蜂窝队列处的平均速率。为了简化记法，WiFi速率被写为RWF＝K·RC，其中K∈(0，∞)是速率比。值K可以被视为关键参数，由于针对流的接口的选择强烈依赖于它。
阈值策略的下面的示例可以被视为基于发现最小化能量消耗而保持平均每流延迟有界限的策略，焦点在于用于服务大量流的平均传输/接收功率。依赖移动终端(例如，移动电话)技术、CPU频率、自动睡眠模式等，空闲/睡眠功率消耗可能从活跃时与功率消耗相当变化到活跃时远小于功率消耗。然而，空闲/睡眠功率消耗可以被视为实质上给总的能量消耗增加了常数，这通常对每个接口(WiFi/蜂窝)是类似的，因此这在下面的计算中被忽略。
可以看出在所有流分配策略(不一定是基于尺寸的)中，针对如图4中所表示的系统，具有由下面的优化问题(根据下面的表达式(1)到(5))给出的阈值Δ的基于尺寸的策略，给出服从于DM的平均延迟约束的最小的可能能量消耗。
Sm≤Δ≤SM (5)
目标函数(1)表示系统中的平均传输(接收)能量。
基本上，它等于功率P乘以接口在流上工作(即，发送/接收)的时间，该时间由流尺寸的总和除以速率来给出。
第二约束(2)表示每流延迟约束。具体地，这由每个队列/接口处的平均传输(接收)时间加上由于WiFi不可用性时间段平均由流所经历的额外延迟(即DWF)来给出。
约束(3)和(4)表示两个接口的稳定条件并且约束(5)将Δ限制为所允许的值。
根据(1)到(5)的优化问题既可以被应用到现场卸载(当DWF＝0时)也可以被应用到延迟卸载(当DWF＞0时)。它还可以被应用到WiFi更快或蜂窝更快的情况(例如，在LTE-A或毫微微小区的情况下)。
可以证明的是，在任何流尺寸分布的情况下，目标函数(1)在阈值Δ中是单调的。因此，使目标函数(1)(即平均传输/接收能量)最小化的最优阈值(即Δ*)为Δ*＝Sm(针对K＞1)或Δ*＝SM(针对K＜1)。此外，可以表明的是，在任何流尺寸分布的情况下，延迟约束(2)在[Sm，SM]中具有唯一最小值。因此，移动终端105例如使用下面的卸载策略(可以表明是最优的)：
A)针对K＞1的策略是：
-如果DM＞d(Sm)，则Δ*＝Sm；
-如果则问题无解；
-否则，为方程d(Δ)＝DM的解。如果存在两个解，则Δ*是较小的一个。
B)针对K＜1的策略是：
-如果DM＞d(SM)，则Δ*＝SM；
-如果则问题无解；
-否则，为方程d(Δ)＝DM的解。如果存在两个解，则Δ*是较大的一个。
在此，d(Sm)代表针对Δ*＝Sm的情况的平均流延迟，并且d(SM)代表针对Δ*＝SM的情况的平均流延迟。
根据K如何表现，阈值Δ*可以基于当前网络条件(即网络速率和WiFi网络可用性)而随时间变化。
终端重新确定阈值Δ*(即，终端如何根据上面的A和B来确定Δ*)所处的频率可以例如根据用户的环境/类型来被设置：例如，在行人的情况下(低移动性)，Δ*的两个测定之间的间隔可以被设置为数分钟(如30分钟)量级。针对车辆用户(高移动性)，该间隔例如被设置为更短的(如几分钟)，这是由于网络条件可以预计变化地更快。然而，间隔例如被保持在特定最小值之上以避免在TP中引入太多的(计算的)开销，这些开销将降低策略效率。因此，通信终端可以根据精度(即，用于正确地并及时地跟随网络条件)和开销之间的权衡来设置该时间间隔的持续时间。
给定流尺寸分布，移动终端105可以计算最优阈值Δ*。移动终端105可以例如估计流尺寸分布的统计(例如，第1时刻和第2时刻)。例如，移动终端105估计流尺寸分布的平均值和方差，并且使给定分布适合所估计的平均值和方差和该分布用于根据(2)计算d的值以根据A)和B)推导阈值策略。例如，移动终端使用超指数(HE)分布，由于设置它的参数来得到任意的平均值和方差是相对容易的。该近似的精度可以用仿真进行验证。
应该注意的是针对K＜1，阈值策略将大的流分配到WiFi。事实上，这些流可以发生延迟(DWF)，这是延迟的主要部分，并且因此期望尽可能少的流具有延迟。换句话说，针对K＜1，阈值策略将更多的(事实上是尽可能多的)流分配到蜂窝网络。但是，如果针对负载平衡原因，阈值策略必须将一些流发送到WiFi，则较少的流被发送到蜂窝网络(由于DWF逐流支付)。
此外，针对计算最优阈值Δ*，移动终端105可以定期确定速率RWF和RC并且基于这些速率来确定参数K。
在下文中，给出了如上所述的阈值策略与其它可能的策略的比较。具体地，下面的策略被考虑：
1)仅小区：所有流通过蜂窝接口被发送(即，当前设备中通常默认的)；
2)仅WiFi：所有流通过WiFi接口被发送(即，如果通常存在WiFi连接，当前设备中通常默认的)；
3)FB：每个接口流的数量被平衡，因此利用接口的并行可用性；
4)LB：负载在两个接口之间被平衡，因此改善排队延迟。
图5示出了阈值策略与针对实际情境(城市环境、行人用户)的其它策略相比的相对节能。
阈值策略的节能根据纵轴501按百分比被给出。K的值根据横轴502从左到右增大。
可以观察到就能量而言除仅WiFi策略外，阈值策略优于其它策略，这正如所期望的(仅WiFi策略是针对K＞1的最优无约束策略)。然而，仅WiFi策略、以及其余策略违反延迟约束，有时显著地如图6中所示。
图6示出了上面的策略和阈值策略的平均延迟。平均每流延迟根据纵轴601从下到上按对数尺度增大。K的值根据横轴602从左到右增大。针对延迟限制DM的示例由实线603给出。
可以看出，就能量-延迟权衡而言，FB策略和LB策略优于仅小区策略和仅WiFi策略。这是合理的，由于这两个策略可以看出已经尝试通过平衡两个接口之间的流量数量来做一些更聪明的事情。然而，如已经被证明并且分析地，通过另外考虑WiFi不可用性统计和流尺寸可变性，阈值策略在所有策略中实现不违反每流延迟约束的最小能量消耗。事实上，流尺寸可变性越高，阈值策略越优于其它策略。
总之，如图5和6中所示的仿真结果示出：
1)针对K＞1，根据阈值策略的基于WiFi的卸载缓解蜂窝负载(利用率)，将利用率从0.6降低到低于0.1(不止6倍提升)；
2)与仅小区策略相比，能量消耗非常低(例如，针对K＝4，节省70％的能量)，并且通常低于其他负载平衡策略；
3)上述节省可以通过仅将(大的)流的小子集(10％与40％之间)卸载到WiFi来实现，并且由于WiFi不可用性，甚至更少的(大的)流事实上将经历额外的延迟；当流尺寸可变性增加时该百分比变得更小。
虽然已经描述了具体的方面，但本领域技术人员应该理解的是在不脱离由附加权利要求所定义的本公开的各个方面的精神和范围的情况下，可以在其中做出形式和细节上的各种变化。范围因此由附加的权利要求表示，因此旨在包含权利要求的等价形式的含义和范围内的所有变化。
Claims (25)
1.一种通信终端，包括：
第一收发器，所述第一收发器被配置为经由第一无线电接入网络在所述通信终端和通信网络之间提供第一通信信道；
第二收发器，所述第二收发器被配置为经由第二无线电接入网络在所述通信终端和所述通信网络之间提供第二通信信道；
尺寸阈值确定器，所述尺寸阈值确定器被配置为基于针对数据通信的平均延迟的限制来确定尺寸阈值；
尺寸确定器，所述尺寸确定器被配置为确定要在所述通信终端和所述通信网络之间被传送的数据的尺寸；
选择器，所述选择器被配置为基于所述数据的尺寸与所述尺寸阈值的比较，来选择所述第一收发器和所述第一通信信道或所述第二收发器和所述第二通信信道用于传送所述数据；以及
控制器，所述控制器被配置为控制所选择的收发器经由所选择的通信信道来传送所述数据。
2.如权利要求1所述的通信终端，其中，所述尺寸阈值确定器被配置为基于与所述数据有关的统计信息来确定所述尺寸阈值。
3.如权利要求2所述的通信终端，其中，所述统计信息包括所述数据的预期尺寸和所述数据的尺寸的方差。
4.如权利要求1所述的通信终端，其中，所述选择器被配置为如果所述尺寸高于所述尺寸阈值，则选择所述第一通信网络。
5.如权利要求1所述的通信终端，其中，所述尺寸阈值确定器被配置为基于经由所述第一无线电接入网络的所述数据的传输的预期延迟和经由所述第二无线电接入网络的所述数据的传输的预期延迟的总和来确定所述尺寸阈值。
6.如权利要求5所述的通信终端，其中，经由所述第一无线电接入网络的所述数据的传输的预期延迟和经由所述第二无线电接入网络的所述数据的传输的预期延迟取决于所述尺寸阈值。
7.如权利要求1所述的通信终端，其中，所述尺寸阈值确定器被配置为基于所述第一无线电接入网络的预期不可用的时间段来确定所述尺寸阈值。
8.如权利要求1所述的通信终端，其中，所述第一无线电接入网络是无线局域网并且所述第二无线电接入网络是蜂窝移动通信网络。
9.如权利要求1所述的通信终端，其中，所述尺寸阈值确定器被配置为如果所述第一通信网络比第二通信网络具有更高的速率，则确定所述尺寸阈值尽可能低以保持在平均延迟的限制内。
10.如权利要求1所述的通信终端，其中，所述尺寸阈值确定器被配置为如果所述第二通信网络比所述第一通信网络具有更高的速率，则确定所述尺寸阈值尽可能高以保持在平均延迟的限制内。
11.如权利要求1所述的通信终端，其中，所述通信终端是所述第一无线电接入网络或第二无线电接入网络中的至少一个的订户终端。
12.如权利要求1所述的通信终端，其中，所述尺寸确定器被配置为通过基于与数据尺寸有关的历史统计信息来估计所述数据的尺寸来确定要被传送的所述数据的尺寸。
13.如权利要求1所述的通信终端，其中，所述尺寸确定器被配置为基于与由所述数据的源提供的所述数据的尺寸有关的信息来确定所述数据的尺寸。
14.如权利要求1所述的通信终端，其中，要被传送的所述数据是要从所述通信终端被传送到所述通信网络的组件的数据或是要由所述通信终端从所述通信网络的组件所接收的数据。
15.如权利要求1所述的通信终端，其中，要被传送的所述数据是数据流的数据。
16.如权利要求1所述的通信终端，其中，所述尺寸阈值确定器被配置为基于所述数据的通信的能量消耗的最小化来确定所述尺寸阈值。
17.一种用于传送数据的方法，包括：
由通信终端基于针对数据通信的平均延迟的限制来确定尺寸阈值；
确定要在所述通信终端和通信网络之间被传送的数据的尺寸；
基于所述数据的尺寸与所述尺寸阈值的比较来选择经由第一无线电接入网络的所述通信终端和通信网络之间的第一通信信道、或经由第二无线电接入网络的所述通信终端和所述通信网络之间的第二通信信道来传送所述数据；以及
经由所选择的通信信道来传送所述数据。
18.如权利要求17所述的方法，包括：基于与所述数据有关的统计信息来确定所述尺寸阈值。
19.如权利要求18所述的方法，其中：所述统计信息包括所述数据的预期尺寸和所述数据的尺寸的方差。
20.如权利要求17所述的方法，包括：如果所述尺寸高于所述尺寸阈值，则选择所述第一通信网络。
21.如权利要求17所述的方法，包括：基于经由所述第一无线电接入网络的数据的传输的预期延迟和经由所述第二无线电接入网络的数据的传输的预期延迟来的总和确定所述尺寸阈值。
22.如权利要求21所述的方法，其中，经由所述第一无线电接入网络的数据的传输的所述预期延迟和经由所述第二无线电接入网络的数据的传输的所述预期延迟取决于所述尺寸阈值。
23.如权利要求17所述的方法，包括：基于所述第一无线电接入网络的预期不可用的时间段来确定所述尺寸阈值。
24.如权利要求17所述的方法，其中，所述第一无线电接入网络是无线局域网、并且所述第二无线电接入网络是蜂窝移动通信网络。
25.一种上面记录有指令的计算机可读介质，当所述指令由处理器执行时，使得所述处理器执行一种用于执行根据权利要求17到24中任一项所述的方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190219 Termination date: 20201013 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |