CN1231090C - 基站处理器内的无线信道地址分配 - Google Patents

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CN1231090C CNB018107516A CN01810751A CN1231090C CN 1231090 C CN1231090 C CN 1231090C CN B018107516 A CNB018107516 A CN B018107516A CN 01810751 A CN01810751 A CN 01810751A CN 1231090 C CN1231090 C CN 1231090C
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Abstract

一种在无线网络的基站处理器中用于为传送于用户和基站处理器之间的信息分配无线信道的系统和方法。根据接收来自于响应发送器经由基站处理器发送的输出信息的响应节点的返回信息来确定等待周期。基站处理器的等待周期管理器计算等待周期并且在地址分配表中存储该等待周期。一调度程序在接收到返回信息之前预定信道，该返回信息在地址分配表中指示的等待周期结束时可以得到。大约在等待周期的末尾，接收所述返回信息并且调度程序如地址分配表中定义的那样分配信道。该指定的信道向相应的用户传送信息或者从相应的用户处接收信息。

Description

基站处理器内的无线信道地址分配
发明背景
无线网络基础设备日益变得允许计算装置通过无线介质与如国际互联网一样的有线网络通信。在无线数据网络中，通过无线用户的存取单元支持多样化的本地计算装置，例如PC。用户存取单元提供与基站处理器的无线链路连接。所述基站处理器同样与国际互联网的网关连接，此网关提供与有线网络的连接。同样地，对于蜂窝电话网络，基站处理器分配大多数的无线信道遵循立即连接制向用户单元或从用户单元传送信息。为信息分配该无线信道，所述信息由代表本地计算装置的用户单元发送与接收。
在一个典型的基站处理器中，无线信道缺少与用户单元共享的资源。信息根据信道的可用性被排成队列。进一步地说，有线网络特有地使用检测接收器处理信息的速度的技术。这些技术通过降低信息传送率避免信息接收器超载以减少信息拥挤状况，但同时必然降低了总处理能力。这样的技术能够解译有线网络信息拥堵时基站处理器的信息队列，同时因此，也降低了总处理能力。特别地，有线网络使用的协议自身不能够很好地提供遍及无线连接的有效通信。
例如在TCP/IP网络中，使用了例如缓慢启动、避免信息拥挤、快速中继和快速复原的信息拥挤控制技术。根据国际互联网RFC2581定义的缓慢启动技术，希望得到确认信息(ACK)，作为每一条传送信息的返回信息。传送的字节量或信息量数随着实时接收确认字符而逐步增加。如果该确认字符不以实时方式接收，附加信息将不会被频繁地传送，这就降低了总处理能力。然而所述基站处理器的信息队列不说明基站处理器的信息拥挤状态。相反地，上述信息队列说明无线网络内在固有的传播延迟。然而例如TCP/IP这样的有线协议解译了这个作为信息拥挤状况的传播延迟。
因此，需要提供一种有益的方法和装置，该方法和装置能够预见返回信息的到达，及安排信道以经由基站处理器传输信息，因此，如缓慢启动的有线网络协议信息拥挤控制特性不会降低无线网络的总处理能力。
发明概述
提供一种系统和方法，用于在无线通信系统中分配无线信道来支持在用户和基站处理器之间的信息传输。等待周期确定为与预期来自于响应节点的返回信息的时限一致，该响应节点响应于一经由基站处理器的发送器发送的输出信息。基站处理器的等待周期管理器计算等待周期并且在一地址分配表中存储该等待周期。调度程序在收到返回信息之前安排信道，以在地址分配表指示的等待周期的末尾得到该信道。大约在等待周期的末尾，接收所述返回信息且调度程序分配地址分配表定义的信道。该分配的信道用于传送该返回信息给或从相应的用户。
所述等待周期管理器使用有线网络协议定义的多种传输参数计算等待周期。例如，在TCP/IP网络中，用于计算等待周期的传输参数可以包括窗口大小、窗口可用空间、信息尺寸平均值、未处理的确认字符量、信息类型、对话中接收的信息量、未处理的确认字符量、未处理的确认字符的最大量和其他传输参数。
附图说明
前述的和其他目的、特性和优点将在下面的本发明的首选实施例的更详细的描述中体现，如附图说明的一样，在附图中，相同的参考标记在所有不同的附图中涉及相同的部分。附图不必按比例标定，重要的是说明本发明的原理而不是实际的图形。
图1是通信系统的方块图，该通信系统适于执行如这里定义的无线信道的分配动作；
图2示出了与多个用户存取单元通信的基站处理器；
图3a示出了图2所示的系统的信息传输；
图3b示出了相应于图3a所示信息的信道地址分配表；
图4示出了这里定义的信道分配流程图；
图5a示出了使用图1所示系统的网页取数；
图5b示出了相应于图5a所示信息的地址分配表；
图5c示出了相应于图5b所示地址分配表的时间图；和
图6示出了用于这里定义的信道分配的用户特征表。
发明详述
图1是通信系统10的方块图，如这里定义的，该系统可用于在无线网络中分配信道。通信系统包括本地计算装置，如PC12、用户存取单元14、基站处理器16和国际互联网网关18。PC12经由有线连接20与用户14进行通信。用户14经由无线连接26与基站处理器16进行通信。基站处理器经由有线链路24与国际互联网网关18进行通信。国际互联网网关18适于经由例如国际互联网的公众通路网络进行通信。
因此，可以提供给PC12与网络服务器18的通路，通过提供的有线连接20、24和无线连接26的组合，该网络服务器可以是定位在国际互联网或其他网络的远程实体。例如TCP/IP或UDP这样的协议典型地支持有线连接20、24。如以PCT申请号WO99/44341，1999年9月2日公开的在审的美国专利申请“用于多信道传输的动态帧尺寸设置”中描述的协议支持所述无线连接。特别地，PC12通过有线连接20提供INTERNET协议(IP)数据包给用户14，所述有线连接可以是例如以太网式连接。用户14移动IP数据包的帧并且根据无线链接协议通过无线连接26传送该IP数据包中的数据给基站处理器16。基站处理器16抽取无线连接帧并通过有线连接24以IP数据包的形式把它们发送给国际互联网网关18。因此用户14和基站处理器16被看作是无线连接20的“终点”。
参考图2，基站处理器16被更详尽地示出。基站处理器16与多个用户14a-14b进行通信。可以装备附加用户单元14(X)。所述用户经由所示的无线信道22a-22j与基站处理器进行通信。可以添加附加信道22(X)。如前面指出的，信道22用于向用户14和从它处传送信息。调度程序28根据立即连接制分配信道22并且为在用户14和基站处理器16之间传输的信息指定可用的信道。
所述信道22在用户14和转换器16之间是单向的，然而可以给来源于特别用户14或指定给特别用户14的信息分配多路信道。在所示的例子中，分配信道22a用以传送来自于基站处理器16的信息给用户14b。分配信道22b以在基站处理器16内接收来自于用户14c的信息，而分配信道22c以发送信息给用户14c。分配信道22d和22e以传送信息给用户14d，并且分配信道22f以接收来自于用户14d的信息。特别地，如前面指出的，调度程序28快速地为用户分配信道以适应传送到用户14和用户14接收的信息的信道请求。
所有用户14公用的两个专用信道，用于启动信道的信息通信。公用的选址信道30被用户14用于请求基站处理器16的信道。公用的寻呼信道32用于通知用户14它正在被分配以信道。然后用户14根据方向向PC12或基站处理器16发送信息。
基站处理器16还包括将在下面进一步描述的用于确定等待延迟时间的等待周期管理器34，和一地址分配表36。在典型的信息传输中，如前面指出的，许多等待延迟发生在信息发送器和接收器，或响应节点之间。例如，无线传播延迟发生在从基站处理器16到用户14(图1)的信息传送期间。网络传播延迟发生在信息通过国际互联网或其他公共的存取网络传输时。其他的等待延迟将在下面进一步描述。在如TCP/IP的协议中，预期得到一个返回信息是常见的，代表性的如一个响应于发送到响应节点的信息的确认字符。根据这里定义的本发明，等待周期管理器包括于基站处理器中，用来计算等待延迟并以此安排信道。信道的分配涉及发送器以任一方向发送的信息；所述返回信息将被接收信息的节点发送回发送器。因此，当信息发送到用户14或由用户14发送时，预先确定返回信息的信道分配。
参考图3a和图3b，示出了基站处理器16更详细的结构，包括等待周期管理器34、地址分配表36和调度程序28。该等待周期管理器34是一个计算与响应节点40发送的返回信息有关的等待延迟的过程。该地址分配表36是一存储器结构，该结构存储每个分配的信道22b、22c的登录项38a、38b和相关的等待周期T0、T0+TL。调度程序28是一过程，用于读取地址分配表36和等待周期信息来确定预期信息的信道的分配。
在典型的信息传输中，PC12向响应节点40发送连接请求信息，如箭头所指示的。在时刻T0发送信息42。由此，对于用户14c在时刻T0分配的信道22b，在地址分配表36中写入登录项38a。当通过信道22b接收信息42时，等待周期管理器34检验该信息。等待周期管理器34确定信息类型为TCP/IP连接请求，并且因此确定预期得到作为返回信息的确认符。
所述等待周期管理器34确定等待周期，该等待周期将在基站处理器16接收到返回信息之前结束。例如，该等待周期管理器34确定ISP(因特网服务提供商)延迟44将发生在国际互联网网关18和国际互联网50之间，用ΔT1指示；另外，网络传播延迟46将发生在当通过国际互联网50传送信息42时，用ΔT2指示；此外，响应节点延迟48将发生在当响应节点40处理信息并发送返回信息时，用ΔT3指示。因此，等待周期管理器计算等待周期TL52为TL＝ΔT1+ΔT2+ΔT3。接着，等待周期管理器在地址分配表36中写入登录项38b以指示接下来的延迟时间，可以预期得到从响应节点40到用户14c的返回信息54。于是，在时刻T0+TL为用户14c分配信道22c。响应节点40发送返回信息54，并且在时刻T0+TL基站处理器16接收返回信息。根据地址分配表36，调度程序28分配信道22c用于将返回信息54传送到用户14c。
在可互换的实施例中，确定所述信道作为地址分配表中的通用池并且直到确切地接收到返回信息时，才为特殊的用户分配信道。
在上面的例子中，等待周期管理器34计算基于信息类型和相应的预期返回信息的等待周期TL52。包括TCP/IP协议的许多协议，不仅规定返回信息，还规定其他传输参数。因此，等待延迟的确定方式取决于许多因素，这些因素又依赖于所使用的协议。在TCP/IP协议中，这样的因素包括传输参数，如窗口尺寸、窗口可用空间、信息尺寸平均值、未处理的确认字符量、信息类型、对话中接收的信息量、未处理的确认字符量、未处理的确认字符的最大量和其他传输参数。例如，TCP/IP使用滑动窗口性能增强特性，如在Internet RFC1323中定义的那样。使用这样的结合传输参数的特性，通过这里定义的基站处理器改善性能。
TCP/IP网络在最大化带宽时，根据滑动窗口协议进行操作以提供可靠的输出流。在这个协议下，TCP/IP连接的两个终点成功地得到一个合适的窗口尺寸。该窗口尺寸指定最大的字节量，在接收到来自于接收单元的肯定应答之前，发送单元传送这些字节。通常，所述窗口与无应答数据包的最大量有关。一旦发送单元接收到窗口中的第一数据包的肯定应答后，该发送单元向前“滑动”并且向下一个数据包传送。
在如图3a所示的例子中的发送的信息42，等待周期管理器以非破坏性的方式检验TCP/IP数据包来确定信息类型。也可以检验前面列举的TCP/IP数据包的其他方面来获得传输参数，并且使用这些参数确定与返回信息关联的等待周期52。在下面图4和图5a-5c所示的例子中，等待周期管理器34进一步包括用于存储相应于每个用户14的传输参数的用户特征表56。
根据图4所示的流程图加上图3a所示的系统图，在基站处理器16处接收信息，如步骤100所示。所述等待周期管理器34检验TCP/IP数据包信息，如步骤102描述的。在用户特征表中进行查找以找到与用户对应的登录项，如步骤104所示。步骤106所示检索对应的传输参数。更新所述传输参数以反射在步骤102中检验的TCP/IP数据包信息，如步骤108所示。确定指示返回信息是否预计补充信息，如步骤110所示。如果没有预期的返回信息，那么就发送信息，如步骤120所示，并且控制回复到步骤100直到接收到下一条信息，如步骤122所示。如果得到预期的返回信息，则等待周期管理器34使用在步骤108更新的用户传输参数来计算等待周期52，如步骤112所示。对应于计算出的等待周期52的一条新的登录项被存储在地址分配表36中，如步骤114所示。接着，所述信息发送到响应节点40，如步骤116所示。控制回复到步骤118直到接收到下一条信息。
在图5a-5c中，图3b所示的信息传输序列的另一个实施例被更详细的示出。PC12在时刻T0发送连接请求42。等待周期管理器34检验数据包信息并且确定用户14d。该等待周期管理器检查用户特征表56中的用户14d的传输参数，并且由此更新这些参数以与新的数据包信息达成一致。该等待周期管理器34确定预期得到作为返回信息的连接肯定应答信息54。所述等待周期管理器34计算作为更新的传输参数的结果的等待延迟时间ΔT1，ΔT2和ΔT3，并且计算等待周期TA，其结果为TA＝ΔT1+ΔT2+ΔT3。该等待周期管理器34在地址分配表36中存储登录项58以通知调度程序在时刻TA给用户14d分配信道22d，如时间表86的登录项68所指示的。
然后，响应节点40发送返回信息54。基站处理器16接收该返回信息54，等待周期管理器34检验数据包信息。所述等待周期管理器检查用户特征表56中的用户14d的传输参数，并且由此更新登录项。该等待周期管理器34确定返回信息的类型是连接响应应答，并确定一作为返回信息的请求信息可能将从PC发送出来。
当信息发送到用户14d时，等待周期如下面所述被计算出来。无线传播时间ΔT4表明与通过无线连接26在基站处理器16和用户14d之间进行的传输有关的等待周期。用户响应时间ΔT5表明与通过有线连接20在用户14d和PC12之间进行的传输有关的等待周期。因此，等待周期管理器34使用用户特征表计算等待周期为ΔTB＝ΔT4+ΔT5。与之对应的登录项60被写入地址分配表36中来通知调度程序在时刻TB给用户14d分配信道22f，如时间表86中登录项70所示。
PC12在接收到肯定应答54之后发送HTTP获取信息78。在用户特征表56中检查对应的传输参数，并且由此更新这些参数以与信息78达成一致。由于更新的传输参数，等待周期管理器78确定，HTTP获取肯定应答80和HTTP数据信息82可能将作为返回信息同时发送。因此，等待周期管理器计算等待周期TC，TC＝ΔT1+ΔT2+ΔT3，并且在地址分配表36中写入两条登录项。在时刻TC登录项62分配信道22d，登录项64分配信道22e给用户14d，如时间表86登录项72和74所示。
当转换器16接收到HTTP数据信息时，等待周期管理器34确定HTTP数据肯定应答84为返回信息，并且在TD＝ΔT4+ΔT5时刻写入登录项66以分配信道22f，如时间表86登录项76所示。
图6示出了用户特征表56的一个例子。每一项登录项86都适于存储对应于特殊用户14接收到的信息的传输参数88。这样的参数包括窗口尺寸、窗口可用空间、信息尺寸平均值、未处理的确认字符量、信息类型、对话中接收的信息量、未处理的确认字符量、和未处理的确认字符最大量。可以如在基站处理器中使用的TCP/IP协议或其他协议中定义的那样来确定其他参数。
本领域的技术人员能够容易地理解这里所说的定义所述操作的程序和方法在很多形式中的基站处理器中都可以使用，它不仅仅局限地包括：a)永久地存储在不可写入的存储介质中的信息，此介质如ROM，b)可修改地存储在可写入存储介质中的信息，此介质如软盘、磁带、CD、RAM装置，和其他磁和光介质，c)通过传播介质传送到计算机的信息，例如使用基带信号或宽带信号技术，象在电子网络如国际互联网或电话调制解调器线网中一样。所述操作和方法可以通过处理器在存储器以外的可执行的软件中执行。换句话说，所述操作和方法可以使用硬件元件全部或部分地实施，例如专用集成电路(ASICs)、状态机、控制器或其他硬件元件及装置，或者硬件和软件的组合。
本发明已经详细地示出并描述了关于其首选实施例的情况，本领域普通技术人员能够理解在不脱离附属的权利要求包括的本发明的范围内可以实现形式上的多种变化和细节。因此，本发明由下面的权利要求所限定。

Claims (39)

1.一种在无线数据通信系统中分配无线信道的方法，包括：
通过基站处理器提供适应于传输信息的多个信道；
在所述基站处理器接收来自于一发送器的第一信息；
确定描述所述第一信息的类型；
计算与对应所述类型的返回信息相关的等待周期；和
安排适于传送所述返回信息的所述信道之一，在取决于所述等待周期的时刻分配该信道。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
接收来自于响应节点的所述返回信息；和
经由所述分配的信道传送所述返回信息给所述发送器。
3.如权利要求1所述的方法，其中计算所述等待周期进一步包括：
确定ISP延迟；
确定网络传播延迟；
确定响应节点延迟；和
集合所述网络传播延迟、所述ISP延迟、和所述服务器响应延迟以计算所述等待时间。
4.如权利要求1所述的方法，其中计算所述等待周期进一步包括：
确定无线传播延迟；
确定用户响应延迟；和
集合所述无线传播延迟和所述用户响应延迟。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述发送器是国际互联网网关，并且所述确定的信道进一步可操作地接收来自于所述用户的所述返回信息。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述国际互联网网关适于经由公共存取网络进行通信。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述发送器是用户，并且所述确定的信道进一步可操作地传送所述返回信息给所述用户。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述用户可操作地与个人计算装置进行通信。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述多个信道支持经由射频介质的通信。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述安排进一步包括：
在预定时刻读取来自适于指明所述信道的地址分配表的所述等待周期，和
在所述等待周期结束之后为所述返回信息分配所述信道之一。
11.如权利要求10所述的方法，其中计算所述等待周期进一步包括：
调用等待周期管理器与所述地址分配表通信并且可操作地计算所述等待周期；和
在表明所述等待周期的所述地址分配表中存储登录项。
12.如权利要求1所述的方法，其中计算所述等待周期进一步包括确定一TCP/IP窗口大小。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述窗口尺寸指定最大的字节量，在接收到来自于接收单元的肯定应答之前，发送单元传送这些字节。
14.如权利要求2所述的方法，其中计算等待周期进一步包括引用适于存储对应于每个所述用户的传输参数的用户特征表。
其中的引用进一步包括：
确定对应于所述返回信息的用户；
响应于响应所述返回信息的用户来检索用户特征表以找到用户登录项；
响应所述用户定位至少一个所述传输参数；和
计算所述等待周期作为所述传输参数的结果。
15.如权利要求14所述的方法，其中每一条所述用户的登录项进一步包括至少一个指示所述响应于所述用户的返回信息的传输参数。
16.如权利要求15所述的方法，其中传送所述返回信息的下一步是更新所述用户特征表以响应所述返回信息。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述传输参数包括从组中选择的参数，该组包括：窗口尺寸、窗口可用空间、信息尺寸平均值、未处理的确认字符量、信息类型、对话中接收的信息量、未处理的确认字符量、和未处理的确认字符最大量。
18.一种基站处理器内分配信道的方法，包括：
提供具有多个适于传送信息的无线信道的基站处理器；
在所述基站处理器接收第一信息；
确定说明所述信息的类型；
计算与来自于响应所述类型的响应节点的返回信息相关的等待周期；
在所述等待周期结束之后，从所述适于传送所述返回信息的多个无线信道中安排一返回信道；
在所述等待周期结束后为所述返回信息分配所述返回信道；
从响应节点接收所述返回信息；和
经由所述返回信道传送所述返回信息给发送器。
19.一种无线数据通信系统，包括：
基站处理器；
适于传送无线信息的多个信道；
在预定时间可操作地分配所述信道给所述无线信息的调度程序；
适于存储所述预定时间的地址分配表；和
可操作地确定等待周期并进一步基于所述等待周期可操作地存储所述预定时间在所述地址分配表的等待周期管理器，其中所述等待周期管理器基于返回信息确定所述预定时间，其中所述返回信息是响应于来自所述基站处理器的第一信息而被传送的。
20.如权利要求19所述的无线数据通信系统，其中所述第一信息具有说明所述等待周期的类型。
21.如权利要求20所述的无线数据通信系统，其中所述等待周期管理器响应于所述类型进一步可操作地计算所述等待周期。
22.如权利要求19所述的无线数据通信系统，其中所述基站处理器可操作地与多个用户经由所述多个信道进行通信。
23.如权利要求22所述的无线数据通信系统，其中所述信道可操作地发送所述返回信息给至少一个所述用户。
24.如权利要求22所述的无线数据通信系统，其中所述信道可操作地从至少一个所述用户处接收所述返回信息。
25.如权利要求19所述的无线数据通信系统，其中所述等待周期管理器进一步可操作地计算所述等待周期作为网络传播延迟、ISP正向延迟、和响应节点延迟的结果。
26.如权利要求19所述的无线数据通信系统，其中所述等待周期管理器进一步可操作地计算等待周期作为无线传播延迟和用户响应延迟的结果。
27.如权利要求19所述的无线数据通信系统，其中进一步包括用户特征表和所述等待周期管理器基于所述用户特征表进一步可操作地计算所述等待周期。
28.如权利要求27所述的无线数据通信系统，其中所述用户特征表适于响应至少一个所述用户以存储登录项。
29.如权利要求28所述的无线数据通信系统，其中所述的登录项包括响应于所述用户的传输参数。
30.如权利要求29所述的无线数据通信系统，其中所述传输参数包括从组中选择的参数，该组包括：窗口尺寸、窗口可用空间、信息尺寸平均值、未处理的确认字符量、信息类型、对话中接收的信息量、未处理的确认字符量、和未处理的确认字符最大量。
31.如权利要求19所述的无线数据通信系统，其中所述信道可操作地在无线协议下进行通信。
32.如权利要求19所述的无线数据通信系统，其中所述信道经由射频介质可操作地进行通信。
33.如权利要求19所述的无线数据通信系统，进一步包括一有线路由选择器，其中所述有线路由选择器可实施远程计算装置与基站处理器之间的通信。
34.如权利要求33所述的无线数据通信系统，其中所述远程计算装置是一适于经由公共存取网络进行通信的网络服务器单元。
35.如权利要求34所述的无线数据通信系统，其中所述公共存取网络是国际互联网。
36.如权利要求19所述的无线数据通信系统，其中所述返回信息遵循一协议。
37.如权利要求36所述的无线数据通信系统，其中所述协议是TCP/IP。
38.如权利要求37所述的无线数据通信系统，其中所述返回信息是一肯定应答。
39.一种管理无线信道分配的系统，包括：
具有可操作地传送多个无线信息的多个信道的基站处理器；
至少一个用户可操作地经由所述信道与所述基站处理器进行通信；
适于存储一预定时间并在所述预定时刻响应于此而分配所述信道的地址分配表；
可操作地计算等待周期并进一步基于所述等待周期可操作地存储所述预定时间的等待周期管理器；
与所述地址分配表进行通信并可操作地为所述无线信息分配所述信道的调度程序；
其中所述调度程序依照所述地址分配表中的所述预定时间分配所述信道给所述无线信息。
CNB018107516A 2000-05-05 2001-05-04 基站处理器内的无线信道地址分配 Expired - Lifetime CN1231090C (zh)

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