CN1227944C - 无线系统中对基于分组的数据业务进行上行链路安排的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于在各个无线连接到基站的移动台之中分配带宽资源的系统。确定各移动台中的数据队列长度，并且将有关长度的信息放入输出数据分组的字段中。当基站收到该信息时，对该字段解码并且使用队列长度信息在各移动台连接之中分配带宽资源。这实现了对数据队列长度的非常快的响应，因此也提供了更好的服务。

Description

无线系统中对基于分组的数据 业务进行上行链路安排的系统

技术领域

本发明一般涉及用于为数据流分配资源的系统，更具体地说，涉及在无线系统中分配传输资源的系统，其中数据包含其自身资源需求的指示。

背景技术

在网络和其它配置中，必须在多个链路之中共享如带宽等有限数量的资源的情况经常出现。具体地说，在无线型网络中，若干移动台可通过无线连接而连接到基站。每个基站可能只具有有限数量的信道来进行这些连接。现在，由于许多此类移动装置不限于利用基本话音数据，因此流动的数据量会有显著变化。因此，除话音通信之外，无线装置可包含实时视频、电子邮件、基于万维网的信息等。为了公平地分配可用资源，基站必须针对哪些移动台可利用这些信道作出某种判断。

过去大量用于话音数据的最简单配置仅仅是，只要移动台在连接中，单个信道就专用于单个移动台。只有指定的移动台可以使用该信道。根据初始请求，可以分配不止一个信道，而且这多个信道一直专用于该移动台，直到连接终止。不共享关于在移动台中等待的瞬时数据量的信息。

处理该情况的另一种方式是采用轮询方案，其中，基站轮询各移动台，以便得知各移动台中数据队列的状况。这使基站可以确定如何在不同的移动台冲共享带宽资源。因此，当被轮询时，移动台可以发送指示其是否有数据要发送的响应。例如，在全球移动通信系统(GSM)时分多址(TDMA)系统中，在基站从移动台接收到轮询响应后，给予移动台n帧的传输时机，其中n是在信道中传输数据块所需的帧的数量。因此，在可以作出调整之前，在轮询后有多帧的延迟。

遗憾的是，如电视会议之类的实时业务在数据速率上有不可预测的波动。因此，调整资源的过程中的任何延迟可能意味着，到移动台的链路可能不总是在其传输队列中都有数据。

由于专用信道指配方案在指定的移动台上行链路队列为空时不允许任何其它移动台使用该信道，因此不会使用指配的带宽，这降低了整体谱效率。这还导致带宽利用不佳，而且随着系统中连接的数量增加会进一步恶化。而且，在高数据速率期间，在上行链路队列中等待的实时分组的数量会增加。由于指配给移动台的有限带宽共享，会出现分组拥塞并且越来越多的分组会超过其延迟要求。

虽然从带宽利用的观点来看，轮询方案比专用信道指配方案效率高一些，但是还是浪费了一些带宽，因为当发送轮询响应时移动台不能发送实际数据。轮询越频繁，浪费的带宽也越多。此外，因为当接收和回答轮询时分组必须等待，所以引入了额外的延迟。因而，该延迟进一步降低了传输速度并抵消了轮询带来的任何好处。

发明的公开

因此，本发明提供一种用于在基站和一系列移动台之间分配传输资源的系统。

本发明还提供一种用于根据在各移动台中的队列中等待的数据量来分配资源的方法。

本发明还提供一种用于在无线网络中的多个移动台和单个基站之间分配带宽资源的系统。

本发明还提供一种用于在无线网络中的多个移动台和单个基站之间分配带宽资源的方法。

本发明还提供一种用于发送关于队列中数据量的信息、使得可适当分配资源以便最有效率地使用资源的系统。

本发明还提供一种用于发送关于在无线网络中的移动台中的队列中存储的数据量的信息的方法。

简言之，本发明是通过使用各数据段中的多位来描述该移动台中队列大小而实现的。一旦基站中收到该信息，如果需要的话则可分配附加资源。

结合附图考虑并参考以下详细描述，本发明会变得更好理解，从而容易获得对本发明的更完全理解及其许多伴随的优点。

附图简述

图1是说明本系统的配置的示意图；

图2是说明根据本发明的移动台的框图；

图3是说明根据本发明的基站的框图；

图4是说明确定队列长度的方法的流程图；以及

图5是说明利用信息的方法的流程图。

实施本发明的最佳方式

现在参考附图，在各个图中特别是其中的图1中类似的参考标号指明相同或相应的部件。其中，所示的无线系统10包括基站12和移动台14。如图中所示，各个移动台可通过无线连接而连接到基站。由于只允许基站使用一定范围的频率，因此对移动台的可用带宽有限制。由于这种资源有限，因此必须分配该带宽以便在最短时间内传送最大的数据量。这改善了业务质量并且为用户避免了不必要的延迟。

本发明通过在当前连接到基站的不同移动台之间分配带宽来改善先前的方案。为了做到这一点，基站必须得到关于各个移动台中的队列中的数据量的信息。先有技术的系统没有规定这类信息要提供给基站，也没有根据这类信息实时分配资源。

按照管理设备的协议把从移动台发送到基站的数据安排在块中。因此，这类块不仅包含数据本身，而且包含标识信息和可用于如差错检查之类的其它目的的其它比特。具体地说，在增强通用分组数据无线电业务系统(EGPRS)中，提供了称为块的倒计数值的四比特字段。在当前方案下，分配给移动台的带宽是固定的，而且这四比特指示该移动台的队列长度。具体地说，它指示队列中数据块的数量，前提条件是该数量小于16。这提供了对于何时完成当前数据传送的估计。但是，这未以任何方式用于控制可用资源。

在本方案中，这四比特反而提供队列中数据的指示，以便基站可以确定：为了以最佳速度传送数据，是否需要附加资源。虽然包含在这四比特中的特定数据可具有各种不同的含义，优选方案是使值0-8指示队列中数据段的数量。如果队列长度小于或等于段速率，则这些值指示队列长度。此段速率是在建立阶段在移动台和基站之间建立的参数。如果队列长度超过段速率，则四比特字段中的值9-15指示为了满足分组的延迟/速率要求而需要的附加带宽。

因此，随着各个分组从移动台发送到基站，基站检查此四比特字段并且注意该移动台中队列中的情况。如果需要附加资源，则基站会为该连接分配附加带宽，以便存储在队列中的数据可更快地传送。当然，假定有足够的可用资源以向该连接增加资源。显然，在分配这些资源之前，基站必须考虑所有连接的所有请求。由于四比特字段与每个分组一起发送，因此基站不断地针对各个移动台中的情况进行更新。因此，它可以严密监视情况并且在非常短的时段内作出调整，以便改善其资源利用。此方案比轮询方案快得多，因为在每个分组中提供信息而不会为轮询通信浪费带宽。此外，本方案采用按照当前协议已经存在的四比特字段。只需要规定基站和移动台各具有适当的系统以便添加数据和使用数据。

图2表示移动台14的框图。虽然所示的移动台包含若干电路，但是事实上，这些功能也可通过处理器中的软件执行。数据发生器20产生要通过移动台发送的数据。这可包括在移动台中用来产生数据的任何常规装置，包括产生话音数据的传声器、产生字母数字数据的键盘、产生视频数据的摄像机等。数据产生的具体类型对于本发明的操作不是关键的。但是，不管产生哪种类型的数据，都将其发送到数据队列22以等待其传输。队列长度测量装置24观测队列中的数据量并确定队列长度。将此队列长度信息发送到编码器26，编码器根据队列长度来确定要放置到字段中的四比特代码。因此，在上述优选系统中，如果队列长度小于段速率，则编码0到8之间的值，如果队列长度大于段速率，则编码9到15之间的值。这些范围中任一范围中的确切值取决于队列长度。仅仅通过改变编码方案，可容易地采用其它编码方案。因此，如果选择的话，可以仅使用队列长度值或者仅使用附加带宽的值。也可采用其它值，只要它们以某种方式与队列长度相关并且可在基站中用来恰当地分配带宽。显然，某些编码方案提供更好的信息并实现更恰当的资源分配。

一旦产生了四比特代码，就在组合器28中将其添加到数据块中。因此，只有当代码到达队列中的行的前面时，才将其添加到数据块，以便可给出关于队列长度的最新信息。或者，当数据块进入队列时，可根据队列长度添加该代码，但是该信息会稍微过时。在此备选方案中，随着数据进入队列，组合器会进行组合。在任一情况下，当分组准备发送时，将其发送到发射机30，以便通过天线32连接到基站。

如图3所示，基站12包含天线34和接收从天线32发送的分组的接收机36。当然，此天线和接收机同时与多个移动台通信。但是，为了简化说明，假定在同一时间只连接了单个移动台。接收机36将收到的数据转发到信号处理器38，以便进一步处理数据并且最后将数据连接到输出线路40。但是，解码器42查看数据信号并且确定表示队列长度信息的四比特字段中的代码。然后，解码器将相关移动台的队列长度信息提供给资源控制器44。资源控制器确定相关移动台中的数据队列中的情况并且确定是否要为该移动台分配附加资源以及是否有可用资源。显然，考虑到可用资源，控制器必须对各个移动台的需要排出优先顺序并以最有效方式分配资源。然后，此控制器确定各移动台可用的各种带宽资源并控制接收机对此进行安排。关于如何根据此信息分配资源的实际判定过程可改变。除了各移动台中的数据量之外，还可考虑信息的重要性、时间敏感性、特定用户的重要性或者其它因素。但是，分配应该是为了给尽量多的移动台提供最佳业务质量。但是，作出此选择的简单方式仅仅是对具有最长队列的台分配最多资源，而不降低已经保证的段速率。正如移动台中一样，为基站指示的各种电路实际上可以是硬连线装置或者可以是编程的处理器功能。

在优选系统中，实时数据分组被分成数据段以便传输。在分组蜂窝系统中，数据段对应于无线链路控制/媒体接入控制(RLC/MAC)块，为第2层数据块。当给予时机时，每个数据段分别通过传输媒体传输。传输时机定义为用于在传输媒体上传送数据段的任何方法。例如，在时分多址系统(TDMA)中，传输时机是时隙，在宽带码分多址(WCDMA)系统中，传输时机是在无线电帧中采用独特的WALSH码。使用不同的WALSH码的多个用户共享无线电帧。基站对数据分组进行安排并且为当前用户业务组织传输时机。本发明提出一种有助于在基站中安排的模型，以便在上行方向上对所有用户提供最佳服务。在上行链路中在各块中发送业务信息。通过在块的一个字段中包含该信息，提供实时信息以实现更好的安排。

虽然本方案已按照移动台和基站之间的无线连接来描述，它还可应用于通过电线、光缆等进行连接的其它系统。唯一要求是，队列长度信息可与数据块一起发送并且可根据此数据分配资源。

本系统的操作方法见于图4和图5的流程图。图4是关于在移动台中确定队列长度和编码四比特字段的方法。在步骤100中确定数据队列长度。在步骤102中将所确定的长度转换为与队列长度有关的四比特代码。在步骤104中把该代码插入数据分组中。然后，在步骤106发送分组。

图5表示在基站中利用此信息的方法。在步骤110，收到来自特定移动台的信号。在步骤112转发该数据。在步骤114，解码器接收编码的四比特字段并对其解码。在步骤116，资源控制器接收解码信息并确定队列长度。在步骤118中根据此信息分配资源。

按照以上论述，本发明的大量其它修改和变化是可行的。因此，应当理解，在所附权利要求书的范围内，本发明的实施可不限于本文的具体描述。

Claims (13)

1.一种在通过一个网络从第一网元到第二网元的传输中控制通信资源的方法，其中所述通信资源由控制器来分配，所述方法包括：

监测所述第一网元中对通信资源的进一步需要的指示；

将所述指示从所述第一网元发送到所述控制器；以及

根据这个指示，控制所述第一网元和所述第二网元之间的所述通信资源，

其中所述控制器是单独的并且独立于所述第一网元和第二网元。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一网元经由所述第二网元连接到所述控制器。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指示包含关于所述第一网元的发送缓冲器的信息。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指示包含关于所述第一网元需要的附加资源的信息。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述指示包含对应于预定义的资源的值。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述指示包含关于所述第一网元的发送缓冲器的信息。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一网元是无线通信网络的移动台并且所述第二网元是无线通信网络的基站。

8.一种用于控制网络中的通信资源的系统，它包括：

多个第一站；

通过多个通信链路连接到所述多个第一站的第二站；

控制所述链路之中所述通信资源的分配的控制器，所述控制器是单独的并且独立于所述第一站和第二站；以及

根据从所述第一站发出的指示需要通信资源的信息执行所述分配。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述控制器是所述第二站的一部分。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一站是无线网络中的移动台。

11.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述多个第一站中的每一个均包含：

数据发生器；

数据队列；

编码器，用于产生表示所述数据队列长度的代码；

发射机，用于发送所述数据连同作为字段包含于其中的所述代码。

12.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第二站包括用于接收传输和产生数据的接收机；

用于对所述数据的字段进行解码并且产生相关的第一站中数据队列的指示的解码器；

其中所述控制器从所述解码器接收所述信息，并且根据该信息来分配通信资源。

13.如权利要求8所述的系统，其特征在于，为每个发送的数据分组提供所述指示。

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