CN1607857A - 用于保证的服务质量的准入控制和资源预留 - Google Patents

Abstract

一种方法和系统，为实时业务量保证基站的Abis接口上的某一吞吐量。该方法包括如下步骤：提供无线资源的准入控制和资源预留；通过确定Abis接口的已用资源，确定连接的所要求吞吐量的所需资源，和如果所需Abis资源量小于可用Abis资源与已用Abis资源之间的差则接受该连接的方式提供Abis接口的准入控制；和利用Abis接口的准入控制的结果作为用于提供Abis资源的资源预留的网络设计参数。

Description

用于保证的服务质量的准入控制和资源预留

技术领域

本发明涉及提供用于保证的服务质量的准入控制(admissioncontrol)和资源预留的方法和系统。本发明尤其涉及在Abis接口上为实时业务量保证某一吞吐量的方法和系统。

背景技术

在(增强型)通用分组无线系统(GPRS)网络中，在支持要求保证的吞吐量的业务(比如一般是实时业务量(traffic)的多媒体流业务)时，其问题之一在于新连接请求的准入控制。由于这种连接请求随业务量特性的不同(即它是实时连接还是非实时连接)而不同，因此情况尤为如此。

具体地说，用户通常所请求的许多业务都要求一定量的服务质量(QoS)，因此必须保证这些要求。尤其是，这些业务要求某一吞吐量。

以前，在基站子系统(BSS)能够提供保证的比特率(GBR)业务之前，网络接受新的临时块流(TBF)建立请求，直到每一时隙(TSL)的TBF数达到8为止。

后来，提出了无线资源的准入控制(AC)和资源预留(RR)，从而可以保证GPRS共用信道(shared channel)上的流式连接的某一比特率。

发明内容

然而，虽然针对实际GPRS网络中的这一目的提出这些准入控制(AC)机制，但是这些机制只是考虑了无线资源，而这些常规系统中的局限性可能源于不足的EGPRS动态Abis池(EDAP)资源。本发明认识到动态Abis池(即基站收发信机(BTS)与GPRS业务量所用的基站控制器/变码器和速率适配器单元(BSC/TRAU)之间的接口的资源池)的常规管理迄今为止并不含有准入控制和资源预留方案。因此，本发明提出了这样一种系统和方法，它们保证可以为从Gb到Um接口的实时业务量提供协商的保证的比特率(GBR)。

具体地说，本发明提出了一种为实时业务量保证基站子系统的Abis接口上的某一吞吐量的方法。该方法包括如下步骤：提供无线资源的准入控制和资源预留；通过确定Abis接口的已用资源，确定连接的所要求吞吐量的所需资源，和如果所需Abis资源量小于可用Abis资源与已用Abis资源之间的差则接受该连接的方式提供Abis接口的准入控制；和利用Abis接口的准入控制的结果作为用于提供Abis资源的资源预留的网络设计参数。

连接的所要求吞吐量的所需资源可以按以下方式确定：对于下行链路方向，将保证的比特率除以取决于所用调制和编码方案的吞吐量，并将相应结果乘以取决于所用调制和编码方案的从属数；而对于上行链路方向，将保证的比特率除以取决于所用调制和编码方案的吞吐量与1与块差错率之差的乘积，并将相应的结果乘以取决于所用调制和编码方案的从属数。

调制和编码方案参数可以按以下方式获得：采取给定类型的信道，由系统的运营者设置参数Throughput_per_TSL的值，并从相应的变换表中获得所希望的调制和编码方案参数。

块差错率参数可以按以下方式获得：从相应的变换表中获得每个接口的所要求容量的值，并利用每个接口的所要求容量的值和所希望的调制和编码方案参数。

Abis接口的已用资源可以按以下方式确定：通过调度器监测临时块流的每个无线块的所需实际平均从属数；通过调度器监测临时块流的每个无线块的实际平均比特率；根据临时块流的每个无线块的实际平均比特率计算出已用无线容量；和通过将已用无线容量乘以每个块的平均从属数计算出Abis接口的已用资源。

在另一种实施方式中，Abis接口的已用资源还可以按以下方式确定：根据所命令的调制和编码方案和基于正在进行的连接的比特差错概率测量的块差错率的估算，从链路适配算法提供一个估算。

本发明还提供了一种保证实时业务量在基站子系统的Abis接口上的某一吞吐量的系统。该系统包括：用于提供无线资源的准入控制和资源预留的设备；用于通过包括以下装置提供Abis接口的准入控制的设备：用于确定Abis接口的已用资源的装置，用于确定连接的所要求吞吐量的所需资源的装置，和用于如果所需Abis资源量小于可用Abis资源与已用Abis资源之间的差则接受该连接的装置；和用于利用Abis接口的准入控制的结果作为网络设计参数馈送到用于提供Abis资源的资源预留的设备的设备。

此外，本发明还提供了一种用于为实时业务量提供基站子系统的Abis接口的准入控制的网络设备。该网络设备包括：用于确定Abis接口的已用资源的装置，用于确定连接的所要求吞吐量的所需资源的装置，和用于如果所需Abis资源量小于可用Abis资源与已用Abis资源之间的差则接受该连接的装置。

也就是说，根据本发明，为要求保证将吞吐量作为某一服务质量的实时业务量(比如流式传输)提供无线和EDAP资源的准入控制和资源预留。从而，可以保证某一比特率。

附图说明

从以下结合附图所采取的优选实施方式的详细描述，可以更容易地明白本发明的这些优点及其他优点、修改和细节，其中：

图1示出了用于强调无线资源和EDAP资源的准入控制和资源预留需要的系统的结构；和

图2示出了在比较每个接口的容量情况下根据本发明所用的参数的功能。

具体实施方式

下面，参照(E)GPRS系统来描述本发明，不过，本发明并不局限于本文中所作的描述。因此，本发明还可以适用于针对无线资源具有类似特性的系统，这可以从以下本发明的优选实施方式的描述中看到。

首先，参照图1，图中示出了系统中本发明主要起作用的那些部分的结构。也就是说，用户设备UE可以通过Um接口(无线空中接口)与基站收发信机BTS连接。基站收发信机BTS又通过Abis接口与基站控制器BSC连接，其中基站收发信机BTS以及基站控制器BSC都是基站子系统(BSS用椭圆表示)的一部分。最后，接口Gb是基站控制器BSC与服务GPRS支持节点SGSN之间的连接。

如上所述，要求(E)GPRS网络中的某些保证的业务支持意味着：基站子系统BSS需要在数据吞吐量方面保证某一服务质量。这又意味着：如果需要某些保证，则要求无线资源预留。

准入控制(AC)可以用来计算需要什么网络资源来提供所请求的服务质量(QoS)，以判断资源是否可供使用并预留资源。

在GPRS网络中，Abis接口可能成为系统的瓶颈，这是因为，它的资源(称为EGPRS动态Abis池(EDAP)资源)是很不足的。因此，除了无线资源(如图1中所示的Um接口的资源)的准入控制(AC)和资源预留(RR)之外，本发明还认识到还必须要提供EDAP资源的准入控制和资源预留。

这些EDAP资源是属于EDAP(EGPRS动态Abis池)的64kpbs脉码调制(PCM)信道内的16kpbs的子信道。它们还被叫作“从属”信道或简称“从属”。

以下，给出一个简单的例子。

在基站控制器(BSC)中，分别有针对GPRS和EGPRS的单独区域。换言之，GPRS业务量主要使用非EDGE收发信机(TRX)，而EGPRS业务量使用EDGE收发信机(TRX)。在GPRS负载情况下或者当GPRS区域不存在时，GPRS业务量(GPRS临时块流-TBF)有可能使用来自EGPRS区域的EGPRS容量。

本例中，当GPRS临时块流(TBF)通过GPRS区域(通过非EDGE TRX)发生时，CS-2编码方案只需要Abis接口资源中的16kbit/s。因此，使用Abis资源的固定“池”中的1个子时隙(即16kbps信道)。

当GPRS临时块流(TBF)通过EGPRS区域(通过EDGE TRX)发生时，CS-2编码方案需要16kbit/s主Abis信道和EDAP中的1个16kbit/s从属信道。这是因为，EDGE收发信机(TRX)使用不同的变码器格式、速率适配器单元(TRAU)格式和同步方案。这意味着，只有EGPRS区域使用主Abis信道和EDAP资源。GPRS区域不使用EDAP。

也就是说，每个EGPRS无线时隙取固定“池”中的1个主子时隙和EDAP中的4个从属子时隙(＝1个时隙)。

根据本发明，提出了用于GPRS基站子系统(BBS)的准入控制方法。因此，根据本发明的准入控制算法考虑了EDAP资源，并以不同的方式处理非实时和实时业务量。

EDAP准入控制适用于实时连接(即流式和对话业务类别连接)，并基于保证某一比特率所需的时隙(TSL)使用的计算(按时间百分比)。然后，检查可用容量(即总估算容量减去正在进行的连接所用的容量)是否大于所需容量。根据检查结果，接受或不接受连接。对于总的接受情况，无线准入控制同样必须根据需要基于资源的可用性来接受连接。

所需EDAP容量

由于连接建立时在GPRS系统中不知道特定连接所看到的信道容量，所以需要进行估算。因此，利用信道容量的估算将比特率要求转换成时间百分比。

对于无线准入控制，使用称为“Throuhput_per_TSL”的参数，该参数代表给定概率情况下每个时隙(TSL)的所达到吞吐量，比如概率为Y％时的X kbps/TSL。这是一个存储在网络中的固定值。因此运营者设计网络以达到这一吞吐量。

与此相比，EDAP准入控制需要有关Abis接口中所需容量的估算。然而，这无法从“Throuhput_per_TSL”参数中得到，因为发送给定数据量所要求的Abis资源量一方面取决于网络中所用的调制和编码方案(MCS)。其原因在于，无线链路控制(RLC)块上数据载荷的大小主要取决于MCS。另一方面，还取决于用参数块差错率(BLER)表示的重发数，其中块是指RLC(无线链路控制)块。

如果这些参数已知，那么就可以按如下公式计算所需EDAP容量(DL表示下行链路方向，而UL表示上行链路方向)：

$\mathrm{Needed}\_\mathrm{DL}\_\mathrm{EDAP}\_\mathrm{capacity}=$

$\frac{\mathrm{GBR}}{\mathrm{Throughput}\left(\mathrm{MCS}\right)}\·\mathrm{number}\_\mathrm{of}\_\mathrm{slaves}\left(\mathrm{MCS}\right)----\left(1\right)$

$\mathrm{Needed}\_\mathrm{UL}\_\mathrm{EDAP}\_\mathrm{capacity}=$

$\frac{\mathrm{GBR}}{\mathrm{throughput}\left(\mathrm{MCS}\right)\·(l-\mathrm{BLER})}\·\mathrm{number}\_\mathrm{of}\_\mathrm{slaves}\left(\mathrm{MCS}\right)----\left(2\right)$

相应地，公式(1)和(2)给出了为保证给定比特率GBR所必须预留的EDAP资源量(即从属信道数)的确定方法。因此，必须计算分组控制单元(PCU)发送多少比特(用参数“吞吐量(MCS)”表示)给基站发收信机(BTS)，以便能够知道发送GBR(以kbps为单位)所需的信道数。

也就是说，“MCS”和“BLER”是输入参数，准入控制利用这些参数来确定各自的参数“所需EDAP容量”。

参数MCS和BLER可以根据无线准入控制参数按如下方式计算出。

为了以无线资源的现有无线准入控制来协调Abis接口的EDAP准入控制，根据本发明的一种实施方式，使用无线准入控制的运营者参数“Throuhput_per_TSL”得到EDAP准入控制的参数MCS和BLER。

参照图2，其通过假定给定类型的信道来实现。在这种情况下，运营者设置“Throughput_per_TSL”的值，并可以从变换表(针对GPRS和EGPRS情况当然是不同的)中获得所希望的MCS参数和所要求的C/I值，用于网络设计过程中，即用作运营者参数。此外，如果知道了C/I值和MCS参数，那么可以获得所希望的BLER参数。因此，运营者只须设置一个参数就可以配置无线和EDAP准入控制。

也就是说，图2示出了保证的吞吐量平均需要多少个从属。假定，在下行链路(DL)方向情况下，从基站收发信机(BTS)缓冲器可以进行所有的重发，因此不使用Abis资源。而在上行链路(UL)方向，还需要为重发预留Abis资源。

在图2中，所示的MCS参数表示概率为Y％时在小区中至少可以使用相应表示的MCS。

在下行链路(DL)情况下，所需EDAP容量主要取决于吞吐量，因为这完全是必须通过Abis接口所发送的。较低的MCS需要较多的无线块，但每个无线块的从属信道较少，而较高的MCS需要每个无线块有较多的从属，但所需无线块的数量较少。

然而，对于固定吞吐量，由于不同调制和编码方案(MCS)的从属帧中的数据比特个数的变化，所需EDAP容量有很大的变化。下面将看到，MCS-5最有效地使用了EDAP资源，而MCS-2和MCS-2显得最无效。因此，似乎不能仅使用吞吐量来估算所需EDAP容量。

在上行链路(UL)情况下，同样必须考虑到重发所需的EDAP容量。

已用EDAP容量

已经在进行的连接所用的容量可以根据从调度器接收到的信息来计算。调度器根据下列公式监测临时块流(TBF)的每个无线块的所需从属的实际平均数：

Used_EDAP_capacity＝                                (3)

Used_radio_capacity·Ave_number_of_slaves_per_block

类似地，调度器监测临时块流(TBF)的每个无线块的实际平均比特率，以计算出已用无线容量。这考虑到了所用的MCS和重发(BLER)。

尽管上述是确定已用EDAP容量的一种优选实施方式，然而，另一种可能性是利用链路适配(LA)算法来提供估算。

具体地说，链路适配(LA)算法知道所命令的MCS，并且还可以利用基于正在进行的连接的比特差错概率(BEP)测量的BLER参数的估算。相应地，据此可以确立所用容量的估算。

然而，在这里，显然这些估算可能没有考虑到例如实际MCS是否由于EDAP资源不足而小于所命令的MCS。

因此，基于调度器监测的估算可能更精确。

连接接受

如上所述，根据本发明的准入控制过程确定了下列参数：

EDAP容量

所需EDAP容量

已用EDAP容量

EDAP容量是网络设计的内容，因此是运营者所知道的。

所需EDAP容量可根据参数MCS和BLER计算出，而这些参数本身是这样计算出的：可以从链路适配(LA)算法中直接得到它们，或者可以按照图2和公式(1)或(2)根据无线准入控制参数计算出它们。

已用EDAP容量可根据已用无线容量计算出，已用无线容量可以从如公式(3)给出的链路适配(LA)算法中得到，或者从调度器监测中得到。

如上所述，如果所需EDAP容量小于可用EDAP容量与已用EDAP容量之间的差，那么，EDAP准入控制接受该连接。对于连接的最终接受，当然无线准入控制也必须接受它。

与根据本发明的准入控制有关的所有算法和功能可以利用控制分组单元的控制面部分中的软件程序来实现。例如，在实际版中，它们可以象分组控制单元(PCU)中的块那样来实现。不过，这仅仅是实现方式的一个例子，而决不是限定性的。

因此，以上所述是用于保证在基站子系统的Abis接口上的某一吞吐量以用于实时业务量的方法、系统和网络设备。该方法包括如下步骤：提供无线资源的准入控制和资源预留；通过确定Abis接口的已用资源，确定连接的所要求吞吐量的所需资源，和如果所需Abis资源量小于可用Abis资源与已用Abis资源之间的差则接受该连接的方式提供Abis接口的准入控制；和利用Abis接口的准入控制的结果作为用于提供Abis资源的资源预留的网络设计参数。

尽管以上描述了目前被认为是本发明的优选实施方式，然而应当理解，所给出的说明决不是限定性的，显然，对熟练技术人员而言，在不背离附属权利要求书所界定的本发明的范围的前提下，可以作出各种变化和修改。

Claims (18)

1.一种用于为实时业务量保证基站子系统的Abis接口上的某一吞吐量的方法，该方法包括：

提供无线资源的准入控制和资源预留的第一步骤；

通过确定Abis接口的已用资源，确定连接的所要求吞吐量的所需资源，和如果所需Abis资源量小于可用Abis资源与已用Abis资源之间的差则接受该连接的方式提供Abis接口的准入控制的第二步骤；和

利用Abis接口的准入控制的结果作为用于提供Abis资源的资源预留的网络设计参数。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述第二提供步骤包括：通过确定连接的所要求吞吐量的所需资源来提供准入控制，所述连接的所要求吞吐量的所需资源按以下方式确定：

对于下行链路方向，将保证的比特率除以取决于所用调制和编码方案的所要求吞吐量，并将相应结果乘以取决于所用调制和编码方案的从属数；和

对于上行链路方向，将保证的比特率除以取决于所用调制和编码方案的所要求吞吐量与和一个块差错率之差的乘积，并将相应结果乘以取决于所用调制和编码方案的从属数。

3.如权利要求2所述的方法，其中除法步骤包括利用调制和编码方案参数去除以保证的比特率，该调制和编码方案参数按以下方式获得：

采取给定类型的信道；

由系统的运营者设置每个时隙的所达到吞吐量参数的值；和

从相应的变换表中获得所希望的调制和编码方案参数。

4.如权利要求3所述的方法，其中除法步骤包括对于上行链路方向，利用该调制和编码方案和与块差错率之差的参数去除以保证的比特率，该与块差错率之差的参数按以下方式获得：

从相应的变换表中获得每个接口的所要求容量的值；和

利用每个接口的所要求容量的值和所希望的调制和编码方案参数。

5.如权利要求1所述的方法，其中第二提供步骤包括通过确定Abis接口的已用资源来提供准入控制，该Abis接口的已用资源按以下方式确定：

通过调度器监测临时块流的每个无线块的所需实际平均从属数；

通过调度器监测临时块流的每个无线块的实际平均比特率；

根据临时块流的每个无线块的实际平均比特率计算出已用无线容量；和

通过将已用无线容量乘以每个块的平均从属数计算出Abis接口的已用资源。

6.如权利要求1所述的方法，其中第二提供步骤包括通过确定Abis接口的已用资源来提供准入控制，该Abis接口的已用资源按以下方式确定：根据所命令的调制和编码方案和基于正在进行的连接的比特差错概率测量的块差错率的估算，从链路适配算法提供一个估算。

7.一种用于为实时业务量保证基站子系统的Abis接口上的某一吞吐量的系统，该系统包括：

用于提供无线资源的准入控制和资源预留的设备；

用于通过包括以下装置提供Abis接口的准入控制的设备：用于确定Abis接口的已用资源的装置，用于确定连接的所要求吞吐量的所需资源的装置，和用于如果所需Abis资源量小于可用Abis资源与已用Abis资源之间的差则接受该连接的装置；和

用于利用Abis接口的准入控制的结果作为网络设计参数馈送到用于提供Abis资源的资源预留的设备的设备。

8.如权利要求7所述的系统，其中用于确定连接的所要求吞吐量的所需资源的装置包括：

下行链路方向的第一除法装置，用于将保证的比特率除以取决于所用调制和编码方案的所要求吞吐量，并将相应结果乘以取决于所用调制和编码方案的从属数；和

上行链路方向的第二除法装置，用于将保证的比特率除以取决于所用调制和编码方案的所要求吞吐量与和一个块差错率之差的乘积，并将相应结果乘以取决于所用调制和编码方案的从属数。

9.如权利要求8所述的系统，其中调制和编码方案参数由以下装置来提供：

采取装置，用于采取给定类型的信道；

设置装置，用于设置由系统的运营者提供的每个时隙的所达到吞吐量参数的值；和

第一获得装置，用于从相应的变换表中获得所希望的调制和编码方案参数。

10.如权利要求9所述的系统，其中块差错率参数由以下装置来提供：

第二获得装置，用于从相应的变换表中获得每个接口的所要求容量的值；和

利用装置，用于利用每个接口的所要求容量的值和所希望的调制和编码方案参数。

11.如权利要求7所述的系统，其中用于确定Abis接口的已用资源的装置包括：

第一调度装置，用于监测临时块流的每个无线块的所需实际平均从属数；

第二调度装置，用于监测临时块流的每个无线块的实际平均比特率；

第一计算装置，用于根据临时块流的每个无线块的实际平均比特率计算出已用无线容量；和

第二计算装置，用于通过将已用无线容量乘以每个块的平均从属数计算出Abis接口的已用资源。

12.如权利要求7所述的系统，其中用于确定Abis接口的已用资源的装置包括：提供装置，用于根据所命令的调制和编码方案和基于正在进行的连接的比特差错概率测量的块差错率的估算，从链路适配算法提供一个估算。

13.一种用于为实时业务量提供基站子系统的Abis接口的准入控制的网络设备，该网络设备包括：

第一确定装置，用于确定Abis接口的已用资源；

第二确定装置，用于确定连接的所要求吞吐量的所需资源；和

接受装置，用于如果所需Abis资源量小于可用Abis资源与已用Abis资源之间的差则接受该连接。

14.如权利要求13所述的网络设备，其中用于确定连接的所要求吞吐量的所需资源的第二确定装置包括：

下行链路方向的第一除法装置，用于将保证的比特率除以取决于所用调制和编码方案的所要求吞吐量，并将相应的结果乘以取决于所用调制和编码方案的从属数；和

上行链路方向的第二除法装置，用于将保证的比特率除以取决于所用调制和编码方案的所要求吞吐量与和一个块差错率之差的乘积，并将相应的结果乘以取决于所用调制和编码方案的从属数。

15.如权利要求14所述的网络设备，其中调制和编码方案参数由以下装置来提供：

采取装置，用于采取给定类型的信道；

设置装置，用于设置由系统的运营者提供的每个时隙的所达到吞吐量参数的值；和

第一获得装置，用于从相应的变换表中获得所希望的调制和编码方案参数。

16.如权利要求15所述的网络设备，其中块差错率参数由以下装置来提供：

第二获得装置，用于从相应的变换表中获得每个接口的所要求容量的值；和

利用装置，用于利用每个接口的所要求容量的值和所希望的调制和编码方案参数。

17.如权利要求13所述的网络设备，其中用于确定Abis接口的已用资源的装置包括：

第一调度装置，用于监测临时块流的每个无线块的所需实际平均从属数；

第二调度装置，用于监测临时块流的每个无线块的实际平均比特率；

第一计算装置，用于根据临时块流的每个无线块的实际平均比特率计算出已用无线容量；和

第二计算装置，用于通过将已用无线容量乘以每个块的平均从属数计算出Abis接口的已用资源。

18.如权利要求13所述的网络设备，其中用于确定Abis接口的已用资源的装置包括：提供装置，用于根据所命令的调制和编码方案和基于正在进行的连接的比特差错概率测量的块差错率的估算，从链路适配算法提供一个估算。

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