DE602004011347T2

DE602004011347T2 - Ablaufsteuerung und Verfahren zur Planung von Datenübertragung in einem Kommunikationsnetz

Info

Publication number: DE602004011347T2
Application number: DE602004011347T
Authority: DE
Inventors: Krishna Morganville Balachandran; Kenneth C. Marlboro Budka; Arnab Jersey City Hudson Das; Kameswara Rao Middletown Medapalli; Minothi Parulekar
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: EP1643696B1; DE602004014274D1; JP2004320775A; DE602004011347D1; KR101038227B1; EP1643695A1; EP1816809A2; EP1469641A2; DE602004026956D1; EP1816809A3; KR20040090442A; JP4607486B2; EP1469641A3; EP1643697A1; US20040208183A1; EP1643697B1; EP1469641B1; EP1643696A1; US7349338B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Ablaufsteuerung von Übertragungen in Kommunikationssystemen.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
In dem Maße, wie Telekommunikationssysteme sich von einem System der zweiten Generation, das reine Sprachdienste anbietet, zu einem System der dritten Generation, das gemischte Sprach- und Datendienste anbietet, entwickelt, entstehen neue technische Herausforderungen. In dem Bestreben, die an Datendienste gestellten Anforderungen zu erfüllen, müssen neue Leistungsparameter and Algorithmen definiert werden, um die Datenleistung zu optimieren.
Das CDMA 3G-1x Evolution Data Only-System (1x-EV-DO, auch als ein High Rate Packet Data(HRPD)-System bekannt) ist eine Weiterentwicklung des cdma2000 3G-1x-Systems und ist ein reines Datensystem, um für Mobilfunknutzer Datendienstleistungen zu erbringen. Beim 1x-EV-DO ist eine Ablaufsteuerungsvorrichtung oder Ablaufsteuerungsfunktion in einer Basisstationssteuerung vorhanden, um eine schnelle Ablaufsteuerung oder Verwaltung von Systemressourcen anhand von Kanalqualitätsrückmeldung von einem oder mehreren Mobilgeräten zu ermöglichen. Im Allgemeinen wählt eine Ablaufsteuerungsvorrichtung ein Mobilgerät zur Übertragung zu einem bestimmten Zeitpunkt aus, und eine adaptive Modulation und Codierung gestattet die Auswahl des entsprechenden Transportformats (Modulation und Codierung) für die momentanen Kanalbedingungen, die das Mobilgerät erkennt.
In Drahtloskommunikationssystemen der zweiten Generation wie beispielsweise jenen vom IS-95-Standard arbeiten die Anwendungen in der Regel mit sprachgestützten Kommunikationsregimes, bei denen eine Verbindung zwischen der Basisstation und dem Mobilgerät eine dedizierte Verbindung ist. Da dies im Wesentlichen feste Verbindungen sind, besteht keine Notwendigkeit zur Priorisierung der Reihenfolge der Übertragung zu den aktiven Nutzern, die durch das System bedient werden (ein aktiver Nutzer ist ein Nutzer, der zu einem momentanen Zeitpunkt Daten zu übertragen hat). Mit dem Aufkommen von Drahtlosdatenkommunikationssystemen der dritten Generation, wie beispielsweise Systemen nach dem CDMA-2000-Standard und 1x-EV-DO, kommt der Verwaltung von Systemressourcen eine überragende Bedeutung zu. Das liegt daran, dass sich die Eigenschaften von Daten erheblich von den Eigenschaften von Sprache unterscheiden. Zum Beispiel ist eine Datenübertragung im Gegensatz zu einer Sprachübertragung nicht unbedingt kontinuierlich und kann beispielsweise als eine Burstübertragung oder eine intermittierende Übertragung zwischen einer Basisstation und einem Mobilgerät verkörpert sein. Dementsprechend versucht eine Basisstation in einem System der dritten Generation, einen großen Pool von Datennutzern zu verwalten, indem jedem Nutzer Funkressourcen zur Übertragung zugewiesen werden. In der Regel erfolgt dies unter Nutzung eines Priorisierungsregimes, das von einer Ablaufsteuerungsvorrichtung in der Basisstationssteuerung gesteuert wird. Bei einem herkömmlichen Priorisierungsregime wird im Ruhezustand befindlichen Mobilgeräten eine niedrigere Priorität zugewiesen als einem Mobilgerät, das Daten zu versenden hat.
Dementsprechend muss die Ablaufsteuerungsvorrichtung in der Lage sein, diese großen Anzahlen von Nutzern zu verwalten, ohne Funkressourcen des Kommunikationssystems zu vergeuden. Dieser Verwaltungsfunktion kommt eine noch größere Bedeutung zu, wenn eine Basisstation versucht, QoS (Quality of Service)-Anforderungen zu erfüllen. QoS ist ein allgemeiner Begriff, der eine Reihe verschiedener Anforderungen darstellen kann. Grundsätzlich steht QoS für das Erbringen einer garantierten Leistung (zum Beispiel eines Mindest-/Maximal-Datendurchsatzes, einer Minimalverzögerungsvorgabe, einer Paketverlustrate und einer Paketdownloadzeit usw.) in einem Drahtloskommunikationssystem.
Eine Quality of Service(QoS)-Differenzierung in Drahtlosdatennetzen gestattet es Netzbetreibern, mehr Umsatz zu generieren, als es mit den ausgeklügeltsten Ablaufsteuerungsverfahren möglich ist. Das Versprechen zusätzlichen Umsatzes basiert auf der Bereitschaft von Endnutzern (Abonnenten), für spürbare Verbesserungen beim Service (zum Beispiel geringere Latenz, höherer Durchsatz oder besser vorhersagbare Leistung) mehr Geld zu bezahlen. Eine QoS-Differenzierung ermöglicht auch den Einsatz neuer Dienstleistungen (zum Beispiel Streaming-Audio/-Video, Paketsprache usw.), die selbst mit den ausgeklügeltsten Ablaufsteuerungsverfahren oder -algorithmen nicht mit akzeptabler Qualität erbracht werden können, wie beispielsweise Highest Rate User First(HRUF)-Ablaufsteuerung, Maximum Carrier to Interference Ratio-Ablaufsteuerung (Max C/I) und Proportional Fair(PF)-Ablaufsteuerung usw.
Es ist versucht worden, Ablaufsteuerungsalgorithmen für die Ablaufsteuerungsvorrichtung in der Basisstationssteuerung zu entwickeln, um QoS-Garantien in leitungsgebundenen Netzen und in Drahtlosnetzen zu erreichen. Frühere Bemühungen haben zum Beispiel zu Ablaufsteuerungstechniken wie beispielsweise der reinen Spitzenwertauswahl-Ablaufsteuerung (d. h. das oben erwähnte HRUF oder Max C/I)), Proportional Fair(PF)-Ablaufsteuerung und Variationen der PF-Ablaufsteuerung, als Proportional Fair with Minimum Rate(PFMR)-Ablaufsteuerung und Maximum Throughput with Minimum Rate(MTMR)-Ablaufsteuerung, geführt. Jedoch sind aufgrund der Unterschiede in den Kanaleigenschaften viele der QoS-Ansätze, die für leitungsgebundene Netze entwickelt wurden, nicht direkt auf drahtlose Daten-Funkverbindungen übertragbar. Darum ist es derzeitigen Ablaufsteuerungstechniken wie zum Beispiel den oben angesprochenen noch nicht vollständig gelungen, sich auf QoS-Differenzierungsmerkmale einzustellen, die von den Betreibern von Drahtlosnetzen künftig benötigt werden, ihre Dienstleistungsangebote von denen ihrer Wettbewerber zu differenzieren, um zusätzliche Umsatzerlöse zu generieren. Dementsprechend kann es sein, dass Leistungsunterschiede für Nutzer in verschiedenen Dienst-Klassen derzeit für den Endnutzer noch nicht wahrgenommen werden. Darum muss für die Netzbetreiber ein Nutzeffekt in einem QoS-Leistungsmerkmal, wie zum Beispiel ein QoS-Differenzierungsmerkmal, erkennbar sein, bevor sie Systemtechnik kaufen, die diese Leistungsmerkmale implementiert.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind in den unabhängigen Ansprüchen dargelegt, auf die wir den Leser nun verweisen. Bevorzugte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Eine Ablaufsteuerungsvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern des Ablaufs von Übertragungen an mehrere Nutzer in einem Kommunikationsnetz weisen einen höheren Zielmindestdurchsatz für das Empfangen einer nächsten Übertragung an einen Nutzer anhand einer Quality of Service(QoS)-Klasse des Nutzers zu. Ein Token-Zählwert, der die erreichte Leistung des Nutzers im Vergleich zu einem Zielmindestdurchsatz verfolgt, wird für jeden Nutzer in einem bestimmten Zeitschlitz ermittelt, und es wird ein Gewicht für jeden Nutzer anhand eines oder mehrerer der Token-Zählwerte und einer vom Nutzer angeforderten momentanen Rate bestimmt. Ein Nutzer mit dem höchsten Gewicht gemäß Bestimmung durch eine Gewichtsfunktion wird dafür eingeteilt, die nächste Übertragung zu erhalten. Die Nutzerpriorität für die Einteilung kann herabgestuft werden, wenn eine durchschnittliche Datenrate, die durch den Nutzer angefordert wird, kleiner als der Zielmindestdurchsatz ist.
EP 1 246 399 offenbart ein Verfahren zur Priorisierung der Nutzung geschlitzter Verbindungen durch einzelne Netzkomponenten in einem Drahtlosnetz zum Anpassen an variierende Verkehrslasten. Das offenbarte Verfahren beinhaltet das Voreinstellen einer Verteilung von Prioritäten für die Nutzung einer Verbindung auf vorgegebene Werte, das Überwachen der momentanen Verbindungsauslastung und das Anpassen der Prioritäten entsprechend der überwachten Auslastung.
WO 01/71926 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auswählen eines favorisierten Übertragungsschlitzes zur Übermittlung von Nicht-Sprachdaten in Verbindung mit einer Sprachdatenkommunikation. Der Schlitz, der einen favorisierten Leistungspegel und eine favorisierte Übertragungsrate zum Übertragen der Nicht-Sprachdaten auf einem Zusatzkanal widerspiegelt, wird anhand der Übertragungsleistungspegel für Sprachdaten, die durch eine Basisstation zu einer räumlich abgesetzten Station auf einem Grundkanal übertragen werden, ausgewählt. Der favorisierte Übertragungsschlitz wird ausgewählt, ohne dass die räumlich abgesetzte Station Informationen bezüglich Frequenz, Kanal oder Interferenzinformationen für den Zusatzkanal an die Basisstation übermittelt. Ein Verfahren zum Ausführen einer Vorwärtsverbindungs-Ablaufsteuerung in einem Drahtloskommunikationssystem enthält das Ermitteln der verfügbaren Basisstationsleistung am Beginn eines Rahmens, das Vorhersagen der benötigten Sendeleistung am Beginn des Rahmens für jeden Zusatzkanal, das Ermitteln von Raten, die bei der vorhergesagten Sendeleistung aufrechterhalten werden können, das Dividieren durch den Durchsatz über ein zurückliegendes Fenster, um einen Zusatzkanal-Prioritätsindex zu erhalten, und das Ermöglichen, dass der Zusatzkanal mit dem höchsten Prioritätsindex über den nächsten Frame sendet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der detaillierten Beschreibung, die im Folgenden gegeben wird, und anhand der begleitenden Zeichnungen besser verstanden. In den Zeichnungen sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszahlen versehen. Zahlen mit einem oder mehreren Strichen bedeuten ähnliche Elemente in alternativen Ausführungsformen, die lediglich zur Veranschaulichung dienen und somit nicht die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einschränken. In den Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
1 ist ein Blockschaubild eines Kommunikationssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Flussdiagramm einer Ablaufsteuerungsfunktionsarchitektur einer Ablaufsteuerungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Ablaufsteuerungsverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
4 ist ein Diagramm, das einen Vergleich des Gesamtsystemdurchsatzes für das Dateiübertragungs- Anwendungsschichtprotokoll (FTP) veranschaulicht, der mittels Ablaufsteuerungsalgorithmen des Standes der Technik und mittels des Ablaufsteuerungsverfahrens gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung erreicht wird.
5 ist ein Diagramm, das einen Vergleich einer kumulativen Verteilungsfunktion (Cumulative Distribution Function – CDF) des vom Nutzer wahrgenommenen(FTP)-Durchsatzes veranschaulicht, der mittels Ablaufsteuerungsalgorithmen des Standes der Technik und mittels des Ablaufsteuerungsverfahrens gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung erreicht wird.
6 ist ein Diagramm, das einen Vergleich von Durchsatzparametern für das Webseitenübertragungs-Anwendungsschichtprotokoll (HTTP) veranschaulicht, die mittels Ablaufsteuerungsalgorithmen des Standes der Technik und mittels des Ablaufsteuerungsverfahrens gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung erreicht werden.
7 ist ein Diagramm, das einen Vergleich der normalisierten Verzögerungsleistung von zum Stand der Technik gehörenden Ablaufsteuerungsalgorithmen und dem Ablaufs teuerungsverfahren gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht.
8 ist ein Diagramm, das einen Vergleich des vom Nutzer wahrgenommenen durchschnittlichen Seitendurchsatzes veranschaulicht, der mittels Ablaufsteuerungsalgorithmen des Standes der Technik und mittels des Ablaufsteuerungsverfahrens gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung erreicht wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung kann als auf einem Drahtloskommunikationssystem basierend angesehen werden, das gemäß dem cdma2000 1x-EV-DO-Standard arbeitet. Obgleich die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in diesem beispielhaften Kontext beschrieben werden, ist anzumerken, dass die beispielhaften Ausführungsformen, die im vorliegenden Text gezeigt und beschrieben sind, lediglich der Veranschaulichung dienen und in keiner Weise als einschränkend anzusehen sind. Insofern werden dem Fachmann verschiedene Modifikationen zur Anwendung in anderen Kommunikationssystemen einfallen, wie beispielsweise dem Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), wie es sich in der High-Speed Downlink Packet Access(HSDPA)-Systemspezifikation findet, die durch die im vorliegenden Text beschriebenen Lehren in Betracht gezogen werden.
Die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen ein Verfahren zur Ablaufsteuerung von Übertragungen, um: (1) die Nutzerzufriedenheit durch Erreichen von QOS-klassenspezifischen Mindestdurchsatzzielen zu maximieren und (2) QoS-klassenspezifische Maximaldurchsätze zu erzwingen, um Nutzern einen Anreiz zu bieten, einen höherwertigen Dienst in Anspruch zu nehmen, und möglicherweise die Sektorenaktivität zu verringern.
Wenn im Folgenden von einer Mobilstation die Rede ist, so ist damit eine Vorrichtung gemeint, die einem Nutzer eine Datenkonnektivität ermöglicht. Eine Mobilstation kann mit einem Computergerät verbunden sein, wie beispielsweise einem Laptop oder einem Personalcomputer (PC), oder sie kann ein unabhängiges Datengerät sein, wie beispielsweise ein Persönlicher Digitaler Assistent (PDA) oder ein Mobiltelefon. Dementsprechend ist eine Mobilstation äquivalent zu einem – und kann auch bezeichnet werden als ein – Zugangs-Endgerät, Drahtlosmobilgerät, räumlich abgesetzte Station, Nutzer, Nutzerausrüstung (User Equipment – UE), Abonnent oder ein sonstiger Fernnutzer von Drahtlosressourcen in einem Drahtloskommunikationsnetz. Des Weiteren kann eine Mobilstation funktionell in ein Computergerät, wie beispielsweise einen PC, der für Point-to-Point-Protokoll (PPP) und höhere spätere Protokollfunktionen (IP, TOP, RTP, HTTP usw.) zuständig ist, und ein Zugangs-Endgerät (Access Terminal – AT) unterteilt werden. Das AT ist für die Funkverbindungs- und die Radio Link-Protokoll(RLP)-Schicht zuständig.
Außerdem bezieht sich im Sinne des vorliegenden Textes der Begriff "Basisstation" auf Netzwerktechnik, die für eine Datenkonnektivität zwischen einem Paketdatennetz (zum Beispiel dem Internet) und einer oder mehreren Mobilstationen sorgt. Eine Basisstation kann äquivalent sein zu einer – und kann bezeichnet werden als eine – Basissendestation, ein Knoten-B, ein Zugangsnetz oder ein Funkzugangsnetz (Radio Access Network – RAN). Ein Zugangsnetz oder RAN kann aus einer oder mehreren Basisstationen bestehen.
Im vorliegenden Text wird die Übertragungsrate, die von einem bestimmten Nutzer in einem bestimmten Schlitz angefordert wird, und/oder die maximale Abwärtsstreckendatenrate, die ein Nutzer in einem bestimmten Schlitz erreichen kann, als eine DRC bezeichnet. Die DRC kann als Teil eines Umkehrverkehrskanals oder als Teil eines Umkehrsteuerkanals, d. h. eines DRC-Kanals, verkörpert sein. Der DRC-Kanal zeigt die Rate, mit der der Nutzer einen Vorwärtsverkehrskanal empfangen kann, der bestimmte Informationen für den betreffenden Nutzer transportiert, sowie den Sektor der Zelle an, von dem der Nutzer den Vorwärtsverkehrskanal von der Basisstation, die den Nutzer bedient, empfangen will.
Des Weiteren werden in der folgenden Besprechung Übertragungsraten in Bit je Zeitschlitz ausgedrückt und sind numerisch gleich der Rate über diesen Zeitschlitz hinweg. Wenn des Weiteren davon gesprochen wird, dass die Menge der übermittelten Daten oder ein "Token-Zählwert" um eine "Rate" inkrementiert oder dekrementiert wird, so ist damit die Menge der Daten gemeint, die mit dieser Rate in einem einzelnen Zeitschlitz übermittelt werden.
Gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine QoS-Differenzierung durch eine Ablaufsteuerungsvorrichtung und ein Verfahren zur Ablaufsteuerung von Übertragungen bewerkstelligt werden, welche die Funkverbindungsdatenübertragungsraten jedes Nutzers zwischen vom Netzbetreiber festgelegten Minimum- und Maximumwerten aufrechterhalten. Nutzer, die mehr für einen Dienst zahlen, erhalten höhere Mindestdurchsatzziele zugewiesen. Außerdem erhalten diese Nutzer einer höheren QoS-Klasse einen höheren Anteil an der Restfunkverbindungskapazität.

Anhand der vorherrschenden HF-Bedingungen können eine Codierrate und ein Modulationsregime durch das Netz ausgewählt werden, um Daten an einen Nutzer zu senden. Der Durchsatz, der gemäß dem ausgewählten Codierraten- und Modulationsregime erreicht werden kann, ist für jeden Nutzer bekannt. Die Durchsätze, die durch jeden Nutzer erreicht werden können, variieren zeitlich infolge von Schwankungen der HF-Qualität, die durch Log-normal Shadowing, Rayleigh-Fading und Schwankungen der Interferenzleistungspegel verursacht werden. Um einen Rahmen für die beispielhaften Ausführungsformen eingehender zu erläutern, ist die folgende Terminologie in Tabelle 1 definiert: Tabelle 1 – Terminologie

R_i ^min	Zielmindestdurchsatz für Nutzer i (bps). Die Zielrate ist eine Funktion der QoS-Klasse, der der Nutzer durch einen Netzbetreiber zugeteilt wurde. Außerdem kann sie eine Funktion einer QoS-Klasse sein, die durch den Nutzer beim Beginn einer Datensitzung angefordert wurde.
Rⁱ _max	Zielmaximaldurchsatz für Nutzer i (bps). Wahrscheinlichkeit, dass sich die Funkverbindung im Zustand (j) befindet.
r_i ^(j)	Durchsatz, den der Nutzer i empfangen würde, wenn sich die Funkverbindung im Zustand (j) befindet. Dieser Parameter spiegelt die Datentransportkapazität der Funkverbindung gemäß dem Codierraten- und Modulationsregime wider, das momentan verwendet wird, und die vorherrschenden Funkbedingungen, die dem Zustand (j) (bps) entsprechen.
p_i ^(j)	Anteil der Funkverbindungskapazität, die dem Nutzer i zugeteilt ist, wenn sich die Funkverbindung im Zustand (j) befindet (0 ≤ p_i ^(j) ≤ 1).
c_i	"Umsatzerlös", der durch den Transport von Verkehr für den Nutzer i generiert wird (zum Beispiel Euro/bps, c_i ≥ 0.)

Gemäß den beispielhaften Ausführungsformen berechnet das Ablaufsteuerungsverfahren eine QoS-Differenzierung als eine Lösung für das folgende lineare Programm:
Nach dieser Berechnung wählt die Ablaufsteuerungsvorrichtung den Anteil an Funkverbindungsschlitzen, die jedem Nutzer i zuzuweisen sind, wenn sich der Kanal im Zustand j befindet, unter dem Vorbehalt, dass der Durchsatz jedes Nutzers zwischen dem Zielmindest- und dem Zielmaximaldurchsatz (R_i ^min und R_i ^max) gehalten wird. Die objektive Funktion in Gleichung 1 stellt den gesamten erwarteten Umsatzerlös dar, den der Netzbetreiber über die Funkschnittstelle verdient. Die Umsatzerlösfaktoren c_i sind recht generisch. Wenn zum Beispiel der Umsatzerlösfaktor c_i für alle Klassen gleich ist, so maximiert die Lösung für das lineare Programm oben in den Gleichungen (1)–(4) den Gesamtdurchsatz, der über die Funkverbindung transportiert wird (Funkverbindungskapazität). Wenn der Netzbetreiber volumenbasierte Preisbildungsprogramme für verschiedene Nutzerklassen verwendet, so kann der Umsatzerlösfaktor c_i so gewählt werden, dass die relativen Preissätze widergespiegelt werden, die von jeder Dienstklasse (zum Beispiel QoS-Klasse) bezahlt werden.
Die Vorgabe in Gleichung 1 verkörpert das Konzept der Dienstqualität (Quality of Service), das durch die Ablaufsteuerungsvorrichtung erzwungen wird. Der Term
bezeichnet den durchschnittlichen Durchsatz, den ein Nutzer gemäß seiner Zuteilung an Bitübertragungsschicht-Bandbreite erhält. Die Netzbetreiber nehmen eine Dienst-Differenzierung vor, indem sie verschiedenen Nutzer-Klassen verschiedene Mindestdurchsatzziele zuweisen, wobei davon ausgegangen wird, dass Nutzer, die mehr für Drahtlos-Datendienste bezahlen, höhere Mindestdurchsatzziele zugewiesen bekommen. Ein Nutzer ist "zufrieden", wenn das Netz in der Lage ist, den Nutzer mit einem Durchsatz von oder über R_i ^min zu versorgen. Oder anders ausgedrückt: Ein Nutzer, der dafür eingeteilt ist, eine nächste Übertragung zu empfangen, erhält eine Datenrate zugewiesen, die höher als R_i ^min ist.
Die Vorgabe in Gleichung 2 ermöglicht es dem Netzbetreiber auch, ein Maximaldurchsatzziel R_i ^max zu spezifizieren. Das Festlegen einer Obergrenze durch R_i ^max gibt den Dienstanbietern einen zusätzlichen Mechanismus zum Differenzieren des Dienstes in die Hand, der für verschiedene Nutzer-Klassen wahrgenommen wird. Zum Beispiel kann es sein, dass Netzbetreiber die Maximaldurchsätze, die Nutzer in einer bestimmten QoS-Klasse wahrnehmen, auch dann begrenzen wollen, wenn zusätzliche Funkverbindungskapazität zur Verfügung steht. Ein möglicher Nachteil des Erzwingens dieser Grenzen ist, dass Funkverbindungsressourcen möglicherweise ungenutzt bleiben. Allerdings ist das Ungenutztlassen von Ressourcen, um Nutzer zu ermuntern, Geld für einen Premium-Dienst auszugeben, eine bewährte und gängige Praxis in der Luftfahrtindustrie. Zum Beispiel würden viele Fluglinien lieber unverkaufte Erste-Klasse-Sitze unbesetzt lassen, als Kunden aus der Business-Klasse aufzustufen. Eine solche Vorgehensweise gibt den Fluggästen einen Anreiz, den vollen Preis für Erste-Klasse-Sitze zu bezahlen, anstatt auf die Chance zu setzen, aus der Business-Klasse aufgestuft zu werden.
Die Vorgabe in Gleichung 2 kann auch Netzbetreiber berücksichtigen, die keine Funkverbindungsressourcen ungenutzt lassen wollen, wenn Sendeverkehr ansteht. Indem man R_i ^max für alle QoS-Klassen auf unendlich setzt, erreicht man dieses Ergebnis. Das Maximalziel kann ein für Netzbetreiber einfach zu verstehender Parameter sein und kann eine ausgezeichnete Messgröße der vom Nutzer wahrgenommenen Leistung sein.
Bei 1x-EV-DO und anderen Drahtlosdatentechnologien sind die Terme r_i ^(j) dem Netz anhand der durch alle Mobilgeräte gemeldeten Kanalqualitätsmessungen bekannt. Die Formulierung des linearen Programms in den Gleichungen 1–4 geht davon aus, dass die Ablaufsteuerungsvorrichtung im Voraus über eine Schätzung der Kanalzustandsverteilung π^(j) verfügt. Das Bilden einer solchen Schätzung und das Lösen des linearen Programms könnten die Ablaufsteuerungsvorrichtung noch komplexer machen. Deshalb kann die Formulierung in den Gleichungen (1) bis (4) folgendermaßen vereinfacht werden:
In den obigen Gleichungen ist p_i der Anteil der Funkverbindungskapazität, der dem Nutzer i zugeteilt ist; und r i ist der durchschnittliche Durchsatz, der durch den Nutzer i wahrgenommen wird.
Das lineare Programm in den Gleichungen (5) bis (8) kann eine Ablaufsteuerungslösung mit den folgenden Eigenschaften erbringen:

• Jedem Nutzer i wird mindestens genügend Funkverbindungskapazität zur Verfügung gestellt, um sein Mindestdurchsatzziel (R_i ^min) zu erreichen.
• Vorbehaltlich des Maximaldurchsatzziels Rⁱ _max (Spitzenwertauswahl) wird den Mobilstationen zusätzliche Funkverbindungskapazität zur Verfügung gestellt, die den größten Umsatzerlös für den Netzbetreiber generiert. Zum Beispiel wird dem Mobilgerät mit dem höchsten Wert von ci·r i zusätzliche Kapazität zugewiesen, bis es seine Maximaldurchsatzanforderungen erreicht (oder bis es keine Daten mehr gibt, die an das Mobilgerät zu senden sind). Dann wird dem Mobilgerät mit dem nächst-höchsten Wert von ci·r i zusätzliche Kapazität zugewiesen, bis sein Maximaldurchsatz erreicht ist, und so weiter.

Wenn das lineare Programm nicht durchführbar ist (die R_i ^min aller Mobilgeräte können nicht eingehalten werden, weil die Funkverbindung überlastet ist), so können die Mindestdurchsatzzielvorgaben in Gleichung 6 gelockert werden. Das wird weiter unten noch näher erläutert.
1 ist ein Blockschaubild eines Kommunikationssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System 100, das beispielsweise auch als ein High Rate Packet Data(HRPD)-System oder -Netz konfiguriert sein kann, das mit 1x-EV-DO-Technologie arbeitet, kann durch eine Zelle 102 veranschaulicht sein, die eine oder mehrere Mobilstationen 105 enthält, die mit einer Basisstation 115 kommunizieren oder von ihr bedient werden. Die Mobilstation 105 kann über eine Basisstation 115 kommunizieren, um Paketdaten mit dem Internet 120 oder einem anderen Paketdatennetz 125 auszutauschen, wie beispielsweise einem geschlossenen Firmennetz (zum Beispiel Intranet). Zu Beispielen für Paketdaten gehören Internet Protocol(IP)-Datagramme, die für Anwendungen wie beispielsweise das Zugreifen auf Webseiten und das Abrufen von E-Mails verwendet werden. Solche Paketdatenanwendungen können auf der Mobilstation 105 laufen oder können auf einem separaten Computergerät laufen, das die Mobilstation 105 als ein Drahtlosmodem benutzt. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Mobilstation 105 mit dem Drahtlosnetz 115 über eine Funkschnittstelle kommunizieren, bei der es sich beispielsweise um eine Gruppe aus Vorwärts- und Rückwärtskanälen handeln kann. Dies kann als Vorwärtsverbindung 107 und Rückwärtsverbindung 110 gezeigt werden.
Die Basisstation 115 kann aus einer einzelnen Basisstation und Basisstationssteuerung bestehen oder kann mehrere separat angeordnete Drahtlosbasisstationen enthalten (zum Beispiel ein Zugangsnetz und eine Basisstationssteuerung, die als eine zusammengesetzte Basisstation 115 miteinander verbunden sind). Jede Basisstation kann eine zuvor festgelegte Anzahl von Verkehrskanälen haben, die für den Datenaustausch mit Mobilstationen 105 verwendet werden. Wenn einer der Verkehrskanäle einer Mobilstation 105 zugewiesen ist, so kann diese Mobilstation 105 als eine aktive Mobilstation 105 bezeichnet werden. Jeder aktiven Mobilstation 105 ist wenigstens ein Verkehrskanal zugewiesen.
Die Basisstation 115 kann unter Verwendung von Rücktransporteinrichtungen wie beispielsweise T1/E1, STM-x usw. oder über sonstige geeignete Arten von Netzverbindungen, wie beispielsweise Drahtlos- oder Draht-T1 oder -T3, Lichtwellenleiterverbindung, Ethernet usw., mit dem Paketdatennetz 120 verbunden sein. Die Basisstation 115 kann mit mehreren Paketdatennetzen verbunden sein, die mehr als einen einzigen Typ aufweisen. Zum Beispiel könnte – anstelle eines Intranet – ein anderes Netz 125 ein öffentliches Fernsprechwählnetz (Public Switched Telephone Network – PSTN) sein, das mit der Basisstation 115 über eine Datendienste-Inter-working Funktion (IWF) verbunden ist.
In 1 umfasst die Basisstation 115 zur Veranschaulichung mehrere Sender-Empfänger 116A–D, eine Antenne 117, die mit jedem Sender-Empfänger verbunden ist, und eine Basisstationssteuerung 118, die mit jedem der Sender-Empfänger 116A–116D verbunden ist und diese steuert. Die Steuerung 118 kann zum Beispiel eine Funkverbindungs-Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 enthalten oder kann eine Ablaufsteuerungsfunktion oder einen Ablaufsteuerungsalgorithmus implementieren. Die Mobilstationen 105 sind zueinander identisch oder im Wesentlichen ähnlich. Es genügt daher, eine einzelne Mobilstation 105 zu beschreiben, die zur Veranschaulichung einen Sender-Empfänger 106, eine daran angeschlossene Antenne 107 und eine Steuerung 108 aufweist, die ebenfalls an den Sender-Empfänger 106 angeschlossen ist. Die Basisstationssteuerung 118 kann auch eine 1x-EV-DO Packet Control-Funktion (PCF) enthalten. Bei 1x-EV-DO verwaltet die PCF Zustandsinformationen über aktive oder ruhende Funkressourcen für jedes Mobilgerät, das für Paketdatendienste angemeldet ist, und bildet Mobilstations-IDs und Verbindungsverweise auf einen eindeutigen Schicht 2-Verbindungsidentifikator ab, der zur Kommunikation mit einem Paketdaten-Partnerknoten (Packet Data Serving Node – PDSN), der in 1 wegen der übersichtlicheren Darstellung nicht gezeigt ist, verwendet wird, wobei es sich versteht, dass ein PDSN eine Schnittstelle zwischen der Basisstationssteuerung 118 über das private IP-Netz 123 und dem Internet oder einem anderen Paketdatennetz (PDN) ist.
Obgleich die Steuerung 108 als Teil der Basisstation 115 gezeigt ist, könnten Funktionen der Basisstationssteuerung 118 zum Beispiel auch durch einen externen Server implementiert werden, der mit der Basisstation 115 über ein privates IP-Netz (das wegen der übersichtlicheren Darstellung nicht gezeigt ist), wie zum Beispiel das private IP-Netz 123, kommuniziert. Zum Beispiel könnte die Basisstation 115 über das private IP-Netz 123 mit einer Basisstationssteuerung verbunden sein, die in einem Flexent Mobility Server (FMS) von Lucent angeordnet ist.
Jede der mehreren Mobilstationen 105 kommuniziert mit der Basisstation 115 und sendet an sie in einer Rückwärtsverbindung 110 eine angeforderte Dienstrate (zum Beispiel Datenratenanforderung) DRC(n, i), wobei n den n-ten Zeitschlitz für eine Übertragung von Daten darstellt und i die Mobilstation angibt, welche die angeforderte Dienstrate sendet. Die Basisstation 115 weist eine nächste Übertragung von Daten in dem n-ten Zeitschlitz zu. Die Zuweisung kann gemäß einer Ablaufsteuerungsoperation erfolgen, die durch die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 ausgeführt wird, welche die mehreren Mobilstationen 105 priorisieren kann, um bei Implementierung durch die Basisstationssteuerung 118 eine verbesserte Durchsatzsteuerung zu ermöglichen.
Funkschnittstelle
Auf der Vorwärtsverbindung 107 kann ein Zeitmultiplexen (Time Division Multiplexing – TDM) ausgeführt werden, um Daten von der Basisstation 115 zu den Mobilstationen 105 zu senden. Abwärtsstreckenübertragungen erfolgen in festen Zeitintervallen oder Zeitschlitzen (im Weiteren als "Schlitze" bezeichnet, wobei jeder Schlitz eine feste Dauer von 1,667 ms hat). Eine Präambel in jedem Schlitz gibt den Nutzer an, dem dieser Schlitz zugewiesen ist. Jede Mobilstation 105, die das Pilotsignal der Basisstation 115 decodieren kann, führt eine Schätzung des Kanals zwischen der Basisstation, die das Pilotsignal gesendet hat, und sich selbst durch. Die Sektoren der Basisstation 115, zu denen die Mobilstation 105 den besten Kanal hat, sind in der aktiven Gruppe der Mobilstation 105 enthalten, wie bei IS-95- und cdma2000-Systemen. Im Gegensatz zu diesen Systemen jedoch verlangt die Mobilstation 105 eine Übertragung von nur einem einzigen Sektor (dem stärksten), der jeweils durch die Basisstation 115 zu einer gegebenen Zeit bedient wird.
Die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 bestimmt, an welche Mobilstation 105 in jedem Schlitz gesendet wird. Da sich die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 in der Basisstation 115 befindet, kann die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 die Fähigkeit besitzen, rasch auf die zeitweiligen Spitzen in den Kanalbedingungen (die Kanalbedingung wird implizit durch die Mobilstation 105 gemeldet, wie weiter unten noch näher erläutert wird) verschiedener Nutzer (Mobilstationen 105) zu reagieren und sie auszunutzen, was möglicherweise die Gesamtleistung und -kapazität des Systems 100 optimiert.
Die Vorwärtsverbindung 107 kann Incremental Redundancy (IR) benutzen, wofür ein unterstützendes Bitübertragungsschicht-Acknowledgment/negative Acknowledgment (ACK/NACK)-Verfahren (Bestätigung/negative Bestätigung) verwendet wird. IR ist ein flexibler Ansatz, der ein Hybrid Automated Repeat Request(HARQ)-Kombinieren (hybride automatisierte Wiederholungsanforderung) von Kopien der ursprünglichen Übertragung gestattet, die möglicherweise unterschiedliche Modulationsregimes verwenden. Generell gestattet HARQ das Kombinieren der ursprünglichen Übertragung mit der neuen Übertragung, anstatt die ursprüngliche Übertragung zu verwerfen. Dies erhöht deutlich die Wahrscheinlichkeit einer korrekten Decodierung des Pakets. Das Wort "hybrid" in HARQ zeigt an, dass neben ARQ-Techniken auch Forward Error Correction(FEC)-Techniken (Vorwärtsfehlerkorrektur) verwendet wurden. IR kann helfen zu gewährleisten, dass Übertragungen, die zu einem nicht-erfolgreichen Decodieren führen, selbst nicht umsonst waren.
Jedes Mobilgerät schätzt die Qualität des Abwärtsstreckenkanals. Anhand dieser Schätzung prognostiziert jede Mobilstation 105 das empfangene SNR (Signal-to-Noise Ratio – Signal-Rausch-Verhältnis) des Abwärtsstreckenkanals. Das prognostizierte SNR wird dann dazu verwendet, die erreichbare maximale Abwärtsstreckendatenrate – oder anders ausgedrückt: die DRC – für eine Zielpaketfehlerrate von etwa 1% zu prognostizieren. Die DRC ist als ein Vier-Bit-Wert auf dem DRC-Kanal verkörpert. Die Vier-Bit-DRC-Werte, die zum Beispiel auf Raten von 38,4, 76,8, 153,6, 307,2, 614,4, 921,6, 1228,8, 1843,2 und 2457,6 Kb/s abgebildet werden, werden durch jede Mobilstation 105 auf dem DRC-Kanal in der Rückwärtsverbindung 110 zurückgemeldet. Diese Informationen können von der Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 zum Beurteilen der Qualität des Abwärtsstreckenkanals jedes Nutzers verwendet werden, wodurch eine Spitzenwertauswahl ermöglicht wird, zum Beispiel das Einteilen des Nutzers mit der höchsten Rate an erster Stelle in einem momentanen Schlitz zum Empfang der Abwärtsstreckenübertragung.
In 1 kann die Mobilstation 105 funktional in ein Computergerät wie zum Beispiel einen PC, der für Point-to-Point-Protokoll (PPP) und höhere spätere Protokoll-Funktionalität (IP, TCP, RTP, HTTP usw.) zuständig ist, und ein Zugangs-Endgerät (Access Terminal – AT) aufgeteilt sein. Das AT ist für die Funkverbindungs- und die Radio Link Protocol(RLP)-Schicht zuständig. Wenn sich eine Mobilstation 105 (ein Mobilgerät-Nutzer) in das 1x-EV-DO-System einwählt, so authentifiziert das PDSN die Nutzeranforderung durch Abfragen des AAA-Servers 126 und stellt anschließend eine PPP-Verbindung mit der Mobilstation 105 her. Diese PPP-Verbindung ist das Medium für alle Datenübertragungen zu und von der Mobilstation 105. Da eine 1x-EV-DO-Funkverbindung Fehlern unterworfen ist (das System arbeitet im Schnitt mit einer Fehlerrate von 1%), wird ein Radio Link-Protokoll (RLP) zum Ausführen der ARQ verwendet, um verloren gegangene oder beschädigte Daten wiederherzustellen. Die Restfehlerrate nach dem RLP-Wiederherstellungsverfahren ist recht klein und beeinflusst daher den TCP-Durchsatz nicht nennenswert. RLP-Funktionalität wird in der Basisstationssteuerung 118 implementiert.
Funkverbindungs-Ablaufsteuerung bei 1x-EV-DO
Je nach der gewählten Codierrate und der Qualität des Kanals kann sich die Übertragung eines einzelnen Rahmens, wie beispielsweise eines Radio Link Protocol(RLP)-Rahmens von der Basisstation 115, über mehrere Funkverbindungsschlitze erstrecken. Beim 1x-EV-DO werden IP-Pakete, die zu einem Nutzer gehören, in der Basisstationssteuerung 118, die gegebenenfalls ein Teil der Basisstation 115 sein kann, in feste 128-Byte-RLP-Rahmen segmentiert. Funktionen der Basisstationssteuerung können zum Beispiel durch einen externen Server implementiert werden, der mit einer Basisstation über ein privates IP-Netz 123 kommuniziert, und dann zu der Basisstation 115 transportiert werden. Je nach der DRC-Rückmeldung, die in dem DRC-Kanal von der Mobilstation 105 empfangen wird, entscheidet die Basisstation 115, wie viele RLP-Rahmen in einem Schlitz gesendet werden können, und das entsprechende Modulations- und Codierungsregime. Wenn die Mobilstation einen RLP-Rahmen fehlerhaft empfängt, so sendet sie eine NACK (Negative Acknowledgment – negative Bestätigung), und der RLP Rahmen wird erneut übertragen. Je RLP-Rahmen ist nur eine einzige Neuübertragung zulässig. Sobald die Mobilstation alle RLP-Rahmen empfangen hat, die zu einem PPP-Rahmen gehören, wird der PPP-Rahmen reassembliert und zur Weiterverarbeitung an die PPP-Schicht übergeben.
Darum werden einige Schlitze für RLP-Rahmen "reserviert", die gerade an eine Mobilstation 105 gesendet werden. Es können aber jeder Mobilstation 105 auch nicht-reservierte Schlitze zugewiesen werden. Wenn ein Schlitz nicht-reserviert ist, so kann eine Ablaufsteuerungsfunktion gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 aufgerufen werden, um zu bestimmen, welcher der Mobilstationen 105 mit wartenden Abwärtsstreckendaten und geeigneter Verbindungsleistung der Schlitz zugewiesen werden sollte. Ein DRC-Wert von 0 wird von den Mobilstationen 105 verwendet, um die Basisstation 115 zu informieren, dass der Abwärtsstreckenkanal eine inakzeptabel hohe Fehlerrate hat. Wenn der Schlitz reserviert ist, was impliziert, dass es eine Mobilstation 105 gab, die zuvor eine NACK für eine Übertragung gesendet hat, dann sendet die Basisstation 115 einige weitere codierte Bit an die Mobilstation 105 in dem momentanen Schlitz.
Wie weiter unten noch näher zu sehen sein wird, verwenden die Ablaufsteuerungsvorrichtung und das Ablaufsteuerungsverfahren gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung QoS-klassenspezifische Minimum- und Maximumraten. QoS-klassenspezifisch kann zum Beispiel als Klassen von Nutzern definiert werden, die danach gruppiert werden, wie viel jeder Nutzer oder Abonnent für spezifizierte Dienste und Datenraten bezahlt. Alternativ könnte eine QoS-Klasse auf die Art des Verkehrs gestützt werden, den ein Nutzer transportiert, zum Beispiel Echtzeit, Nicht-Echtzeit usw. Bei jedem nicht-reservierten Schlitz wählt die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 einen Nutzer (eine Mobilstation 105) in einer solchen Weise aus, dass diese Minimum- und Maximumraten über einen geeigneten Zeithorizont hinweg erzwungen werden.
QoS-klassenspezifische Raten
Für die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 zentral ist das Konzept der QoS-klassenspezifischen Minimum (R_i ^min)- und Maximum (R_i ^max)-Raten. Wie oben besprochen, wählt die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 bei jedem nicht-reservierten Schlitz die Mobilstation 105 in einer solchen Weise aus, dass diese Minimum- und Maximumraten über einen geeigneten Zeithorizont hinweg erzwungen werden. Da die Funkverbindung die am meisten begrenzte Ressource in dem System 100 ist, ist klar, dass das Erzwingen der Mindestratenanforderung auf der Funkverbindung erfolgen muss. Die Maximum-Rate hingegen kann entweder auf der Funkverbindung oder in dem Rücktransportnetz erzwungen werden. Zum Beispiel kann das PDSN eine Messgröße des Verkehrs verwalten, der aus. dem Internet in das Funkzugangsnetz (das die Basisstation 115 enthält) fließt, und entsprechend Pakete abwerfen, die ihre abonnierte R_i ^max überschreiten. Andererseits kann R_i ^max zu einem integralen Bestandteil der Rangordnungsberechnung gemacht werden, die in der Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 ausgeführt wird. Dementsprechend wird R_i ^max in dem PDSN erzwungen, und die Basisstation 115 führt die Aufgabe der Maximierung des Systemdurchsatzes aus, während sie die Mindestraten erzwingt.
2 ist ein Flussdiagramm der Ablaufsteuerungsfunktionsarchitektur einer Ablaufsteuerungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. 2 beschreibt eine beispielhafte Ablaufsteuerungsfunktionsarchitektur für die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119.
Wenden wir uns 2 zu, wo eine Ressourcenverwalterfunktion 210 die Zuständigkeit für die Gesamtkoordination und den Informationsaustausch zwischen der Nutzerzugangserlaubniskontrollfunktion 220, der Schlitz-Ablaufsteuerungsfunktion 230 und der Systemüberlastkontrollfunktion 240 hat. Die Zugangserlaubniskontrollfunktion 220 überwacht die Kontrolllast der Basisstation 115 und führt eine realistische Schätzung der langfristigen Durchführbarkeit des Systems 100 aus, sollte ein neuer Nutzer (eine neue Mobilstation 105) eine Zugangserlaubnis erhalten. Anhand dessen wird die Entscheidung getroffen, ob ein bestimmter Nutzer zugelassen wird oder nicht.
Die Schlitz-Ablaufsteuerungsfunktion 230 arbeitet in dem Zeitmaßstab eines Funkverbindungsschlitzes (n-ter Schlitz) und entscheidet, welchem Nutzer der momentane Schlitz zugewiesen werden soll, um ein Ablaufsteuerungsziel zu erfüllen. Die Überlastkontrollfunktion überwacht die Abwärtsstreckendatenverkehrslast, die Rate der Lastzunahme und die Gesamtsumme des R_i ^min-Zielwertes von zugelassenen Nutzern, um zu bestimmen, ob das System in einen Überlastzustand eintritt oder nicht. Wenn tatsächlich ein Überlastzustand detektiert wird, so identifiziert sie einen Nutzer oder eine Gruppe von Nutzern (d. h. Mobilstationen 105), die im Rang herabzustufen sind (die zeitweilig R_i ^min-Werte zugewiesen bekommen, die kleiner sind als gewünscht, oder wobei in Extremfällen die Übertragung von Daten zu dem Nutzer komplett angehalten wird), so dass die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 und damit das System 100 rasch in den normalen Betriebszustand zurückkehren.
Aus der Sicht der Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 ist die einzige Nutzerinformation, die benötigt wird, die DRC-Rückmeldung. Die Ablaufsteuerungsvorrichtung benötigt weder Informationen über das Volumen von Daten, die für einen bestimmten Nutzer anstehen, noch benötigt sie Informationen darüber, wann die Daten eines bestimmten Nutzers eingetroffen sind. Die Systemüberlastkontrollfunktion 240 oder die Schlitz-Ablaufsteuerungsfunktion 230 müssen möglicherweise eine durchschnittliche DRC aufrechterhalten, die für jedes Mobilgerät gemeldet wird. Anhand dieser Informationen können Nutzer mit im Vergleich zu ihrer R_i ^min schlechten Kanalbedingungen identifiziert und entsprechend in ihrer Priorität herabgestuft werden, um den Nutzer für den Empfang einer nächsten Übertragung von der Basisstation 115 einzuteilen.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Ablaufs teuerungsverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. In 3 und in der anschließenden Besprechung werden die Begriffe "Nutzer" und "Mobilstation" gelegentlich austauschbar gebraucht.
Im Allgemeinen können die Mobilstationen 105 in der Zelle 102 in der Reihenfolge der Quality of Service (QoS)-Klasse des Mobilgerät-Nutzers eingeteilt werden. Jenen Nutzern, die Premium-Preise bezahlen, kann ein höherer Zielmindestdurchsatz für das Empfangen einer nächsten Übertragung zugewiesen werden als Nutzern niedrigerer QoS-Klassen. Des Weiteren kann Nutzern, die Premium-Preise bezahlen, Rest-Funkverbindungsbandbreite zugewiesen werden, da sie eine höhere Dienstklasse abonniert haben. Wie zuvor besprochen, kann dies in Abhängigkeit von dem durchschnittlichen Nutzerdurchsatz des Nutzers und dem Umsatzerlös geschehen, der für das Netz durch das Transportieren von Verkehr für den Nutzer generiert wird.
Wenden wir uns nun 3 zu. Um Nutzer für die Ablaufsteuerung zu priorisieren, so dass einem i-ten Nutzer eine Rate höher als R_i ^min zum Empfangen einer nächsten Übertragung in einem n-ten Schlitz zugewiesen wird, wird ein Token-Zählwert, der die erreichte Leistung einer Mobilstation 105 (eines i-ten Nutzers) im Vergleich zu R_i ^min verfolgt, bestimmt (Funktion 310). R_i ^max und R_i ^min können durch die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 als eine Funktion einer Quality of Service(QoS)-Klasse der Mobilstation 105, die durch das Netz zugewiesen wurde, bestimmt werden. Alternativ können R_i ^max und R_i ^min eine Funktion einer QoS-Klasse sein, die durch die Mobilstation 105 am Beginn einer Datensitzung zwischen der Mobilstation 105 und der Basisstation 115 angefordert wurde. Wie weiter unten noch deutlicher zu sehen sein wird, kann zum Beispiel der Token-Zählwert für einen eingeteilten Nutzer nach jeder eingeteilten Übertragung vorübergehend aktualisiert (zeitlich aktualisiert) werden, und der Token-Zählwert kann auch innerhalb eines bestimmten Token-Bereichs begrenzt werden.
Durch die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 wird für jeden Nutzer ein Gewicht bestimmt (Funktion 320). Das Gewicht kann mit Hilfe einer Gewichtsfunktion bestimmt werden, welche die Rate enthält, die durch die Mobilstation angefordert wurde, d. h. die DRC-Rückmeldung, die durch die Basisstation 115 in dem DRC-Kanal empfangen wurde. Die Gewichtsfunktion kann auch dafür verwendet werden, das Gewicht anhand des Token-Zählwertes zu bestimmen. Die aus der Funktion 320 errechneten Gewichte können positiv oder negativ sein. Dementsprechend wird ein Nutzer mit der höchsten resultierenden Gewichtsfunktion, die positiv ist, als der eingeteilte Nutzer ausgewählt, um eine Rate höher als R_i ^min zugewiesen zu bekommen, wenn die Übertragung an ihn ausgeführt wird. Wenn es keinen Nutzer mit einer positiven resultierenden Gewichtsfunktion gibt (Ausgabe aus der Funktion 330 ist NEIN), so wird darum kein Nutzer eingeteilt, und der Funkverbindungsschlitz kann ungenutzt bleiben (Funktion 340). Dementsprechend wird die Mobilstation 105 mit dem höchsten positiv bewerteten Gewicht als der zu bedienende Nutzer ausgewählt oder eingeteilt (Funktion 350), um eine nächste eingeteilte Übertragung in dem momentanen Funkverbindungsschlitz zu erhalten.
Ablaufsteuerung mit Mindestdurchsatzerzwingung
Die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 sollte die Mindestdurchsatzanforderungen (R_i ^min) für einen im Wesentlichen großen Anteil, wenn nicht gar alle, der Mobilstationen 105 erfüllen. Dabei sollte die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 auch eine Mehrfachnutzerdiversität nutzen, die sich aus zeitweiligen Veränderungen der Kanalqualität ergibt, um eine bessere Effizienz zu erreichen.
Dementsprechend kann die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 so konfiguriert sein, dass sie die Vorteile eines Kontrollmechanismus, der auf die Erreichung einer Nutzerzufriedenheit abzielt, mit den Vorteilen einer Spitzenwertauswahl (Kapazitätssteigerung, weniger Interferenzen und höherer Umsatzerlös) kombiniert. Zum Beispiel entscheidet die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 in jedem Ablaufsteuerungsmoment (d. h. Schlitz n), ob ein schlechter Nutzer (Mobilstation 105) einzuteilen ist, der einen relativ hoch bewerteten Token-Zählwert hat, wodurch angezeigt wird, dass der Nutzer seinen R_i ^min nicht erfüllt hat, oder ob eine Spitzenwertauswahl auszuführen ist (d. h. ob der Nutzer mit der höchsten angeforderten Rate (der höchsten DRC) einzuteilen ist). Die Spitzenwertauswahl hilft beim Maximieren des Durchsatzes des Systems 100 und kann außerdem die Ausführung von Paketrufen für "gute" Nutzer (Mobilstationen 105) gestatten, wodurch Ressourcen des Systems 100 für "schlechte" Nutzer freigegeben werden.
Im Allgemeinen kann die Nutzerzufriedenheit durch die Ressourcenzuweisung an die schlechten Nutzer stark eingeschränkt werden, da diese in der Regel am schwierigsten zufrieden zu stellen sind. Schlechte Nutzer müssen in der Regel häufig eingeteilt werden, um ihre Zielmindestdurchsätze zu erfüllen. Jedoch richten sich gemäß den beispielhaften Ausführungsformen die Zeitpunkte oder Schlitze, an denen schlechte Nutzer eingeteilt werden, nach (a) dem Token-Zählwert, der eine Messgröße eines momentanen Unzufriedenheitspegels im Verhältnis zu R_i ^min ist, und (b) der momentanen angeforderten (oder erreichbaren) Rate (d. h. DRC).
Um zu beobachten, wie gut die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 das Mindestdurchsatzziel jedes Nutzers erfüllt, kann die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 eine Variante des allgemein bekannten "Leaky-Bucket-Algorithmus" verwenden. Der Leaky-Bucket-Algorithmus verwendet einen Token-Zähler, der einen Token-Pool Ti(n) aus Bit für einen i-ten Nutzer in einem n-ten Schlitz verwaltet. Dieser Token-Zähler inkrementiert oder dekrementiert Token-Zählwerte. Wie oben besprochen, kann der Token-Zählwert oder "Token" eine Messgröße eines Unzufriedenheitspegels eines Nutzers sein und wird für jede Mobilstation 105 in einem bestimmten Schlitz bestimmt.
Der Zähler kann beim Zielmindestdurchsatz des Nutzers i, d. h. R_i ^min (bps), oder um eine Menge, die zu R_i ^min in dem n-ten Schlitz proportional ist, inkrementiert werden. Wann immer die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 b_i eingeteilte Bit an den Nutzer i sendet, können b_i Bit aus dem "Token-Behälter" ("Bucket") des Nutzers i abgezogen werden.
Der Term b_i(n) wird als eine Entnahmerate bezeichnet und kann die Anzahl von Bit, die an den i-ten Nutzer in dem n-ten Schlitz gesendet wurden, darstellen (in Bit/Schlitz). In der vorliegenden Erfindung wird der traditionelle Leaky-Gucket-Algorithmus zum Beispiel so modifiziert, dass er akzeptabel im Kontext der 1x-EV-DO-Ablaufsteuerung funktioniert.
A. Tokennachfüllung – Aktualisieren des Token-Zählwertes
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Token-Gucket-Regime ist eine Adaptierung der Leaky-Bucket-Formulierung und gestattet eine gerechte Ablaufsteuerung und klassenbasierte Differenzierung. Bei jedem Schlitz werden insgesamt X_i Token in den "Behälter" des Nutzers i gelegt, wobei X_i das Produkt aus der Zielmindestrate und der Schlitzdauer ist. Bei jedem Zeitschlitz n wird die Tiefe des Token-Pools eines Nutzers i, T_i(n), beim Treffen einer Ablaufsteuerungsentscheidung berücksichtigt. Wenn eingeteilt, wird der "Behälter" des Nutzers um eine Anzahl Token b_i entsprechend den Bit, die in dem n-ten Schlitz gesendet wurden, geleert. Die Entwicklung des Token-Pools, d. h. die Mittel, mit denen ein momentaner Token-Zählwert für einen i-ten Nutzer in einem n-ten Zeitschlitz aktualisiert (d. h. inkrementiert oder dekrementiert) werden kann, kann darum beschrieben werden als: Ti(n) = Ti(n – 1) + Xi(n) – bi(n), mit Xi(n) = αRi min/600 (Bit/Schlitz). Gleichung 9
Gleichung (9) kann eine Token-Nachfüllrate darstellen. Eine QoS-klassenbasierte Differenzierung kann durch die richtige Auswahl der Token-Nachfüllrate erreicht werden. In Gleichung (9) ist X_i(n) proportional zu R_i ^min und kann eine Token-Rate darstellen, die ein Produkt aus dem Zielmindestdurchsatz für den Nutzer i und der Zeitschlitzdauer darstellt, α ist ein abstimmbarer Parameter, der das Einstellen der Token-Rate auf einen Wert höher als R_i ^min für einen bestimmten Zeitraum gestattet, und b_i(n) stellt die Anzahl von Bit dar, die an den Nutzer i im Zeitschlitz n gesendet wurden; zum Beispiel ist b_i(n) die oben besprochene Entnahmerate.
Ein traditionelles Leaky-Gucket-Regime erzwingt insofern eine strikte Steuerung, als die Anzahl an Bit, die durch einen Nutzer gesendet werden, nicht die Größe des Token-Pools des Nutzers überschreiten kann. Oder anders ausgedrückt: Am Zeitpunkt n kann ein Nutzer höchstens T_i(n) Bit senden, oder b_i(n) ≤ T_i(n). Die strikte Formulierung eines solchen Regimes würde sich in der vorliegenden Erfindung als nachteilig herausstellen, da ihm die Flexibilität fehlt, sich an die sich verändernden Kanalbedingungen anzupassen, die für einen Drahtloskanal typisch sind.
B. Entnahmerate
Die Rolle der Tokennachfüllrate bei der Ablaufsteuerung, wie sie bis hierher beschrieben wurde, die Entnahmerate b_i(n) oder die Rate, mit der der Token-Pool eines Nutzers i im n-ten Schlitz dekrementiert wird, wird nun weiter erläutert. Beim Aktualisieren der Nutzer-Token mit der Anzahl der gesendeten Bit, eventuell über mehrere Schlitze hinweg, wurden drei Optionen in Betracht gezogen:

1. Aktualisieren von Token durch die gesamte Anzahl der gesendeten Bit am Beginn der Übertragung.
2. Aktualisieren von Token durch die gesamte Anzahl der gesendeten Bit am Ende der Übertragung.
3. Berechnen der Anzahl der gesendeten Bit je Schlitz mit der erwarteten Rate. Aktualisieren von Token durch diese Anzahl an jedem Schlitz, bis die Übertragung erfolgreich beendet ist. Am Ende der Übertragung Aktualisieren von Token durch die verbliebene Anzahl an Bit.

Das folgende Beispiel veranschaulicht die drei Optionen: Nehmen wir einen Nutzer i mit DRC_i[n] = 1. Auf diesem DRC-Pegel wird erwartet, dass der Nutzer nicht mehr als 16 Schlitze zum erfolgreichen Senden von 1024 Bit braucht, was eine Rate von 38,4 kbps bedeutet. Die tatsächliche Anzahl der Schlitze, die durch den Nutzer für eine erfolgreiche Übertragung beansprucht wird, soll M sein. Es ist zu beachten, dass M ≤ 16; anderenfalls wird die Übertragung als nicht erfolgreich betrachtet und muss wiederholt werden. Während des Intervalls 0 ≤ m < M werden die Token entsprechend der Gleichung (1) mit b_i[n + m] aktualisiert, wie unten in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2

Option b_i[n + m]

m = 0 0 < m < M – 1 m = M – 1

1 1024 0 0

2 0 0 1024

3 64 64 1024 – 64(M – 1)
Wenden wir uns Tabelle 2 zu. Option 1 ist für den eingeteilten Nutzer ungerecht, da die Token des eingeteilten Nutzers reduziert werden, bevor der Dienst vollständig erbracht wurde, was eine viel höhere Rate widerspiegelt, als der Nutzer empfängt. Option 2 hingegen begünstigt den eingeteilten Nutzer, weil die Token erst verringert werden, nachdem der gesamte Dienst vollständig erbracht wurde, wodurch in der Zwischenzeit ein Vorteil gegenüber anderen Nutzern ermöglicht wird. Option 3 ist die gerechteste von den dreien, doch sie erfordert ein wenig mehr Implementierungskomplexität. Im Fall einer nicht- erfolgreichen Übertragung sollte T_i(n) idealerweise um die entsprechende Anzahl an Bit dekrementiert werden. Da jedoch die Wahrscheinlichkeit dieser Ereignisse überaus gering ist, können sie unbedenklich vernachlässigt werden.
Die beispielhafte Ausführungsform nimmt weitere Verfeinerungen an dem traditionellen Leaky-Bucket-Regime vor, um die Akkumulation von Token anzuhalten, wenn Mobilgeräte sich lange Zeit im Ruhezustand befinden, wie es bei Nutzern der Fall ist, die im Internet surfen oder andere Anwendungen laufen haben, die sporadisch Verkehr erzeugen. Darüber hinaus hat die anfängliche Menge an Token, die sich zum Zeitpunkt des Beginns einer Übertragung im Behälter ("Bucket") jedes Nutzers befinden, einen großen Einfluss auf das Verzögerungsverhalten von Anwendungen, die sporadisch Daten senden. Des Weiteren sollte das Ablaufsteuerungsverfahren in der Lage sein, zwischen Ruhe- und Arbeitsphasen zu unterscheiden, wenn Nutzer-Token aktualisiert werden. Dementsprechend können die Token-Zählwerte des Token-Zählers auf einen spezifizierten Bereich beschränkt sein und können so initialisiert werden, dass zum Beispiel das Verzögerungsverhalten von Anwendungen, die sporadisch Daten senden, berücksichtigt wird.
C. Bereichsbeschränkung – Begrenzen der Tiefe des Token-Behälters
Die Größe des Token-Pools T_i(n) ist ein guter Indikator für die Unzufriedenheit des Nutzers i. Eine Mobilstation 105, die über einen größeren Zeitraum hinweg nicht bedient wurde, könnte eine recht große Anzahl von Token ansammeln. Umgekehrt könnte bei einer Mobilstation 105, die oft bedient wird, die Größe des Token-Pools sogar negative Werte annehmen. Jedes Token-basierte Ablaufsteuerungsregime hat darum einen eingebauten Speicher, der den Dienst widerspiegelt, der für einen Nutzer über einen Zeitraum hinweg erbracht wurde. In der beispielhaften Ausführungsform kann dieser Speicher ein Schiebefenster in der Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 sein. Der Speicher kann eine Wirkung beim Erreichen eines Grades von Nutzerzufriedenheit haben, könnte sich aber als Nachteil erweisen, wenn Token die Möglichkeit haben, überhand zu nehmen, d. h. einen übermäßig großen negativen oder positiven Wert anzunehmen. In solchen Situationen kann die Systemwiederherstellung langsam vonstatten gehen, wobei einige Nutzer in der Zwischenzeit zu kurz kommen, während für andere Nutzer unnötige Dienste erbracht werden.
In den beispielhaften Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem dadurch angegangen, dass man die Token mit einer Obergrenze versieht, d. h. indem sie auf einen bestimmten Bereich (T_MIN, T_MAX) beschränkt werden. Die maximale zulässige Bucket-Größe, T_MAX, begrenzt den Speicher in dem Sinne, dass, wenn der Token-Behälter bereits mit Token gefüllt ist, ankommende Token überlaufen und ab dann nicht mehr zur Verfügung stehen. Somit ist zu jeder Zeit der größte Burst, den ein Nutzer ins Netz (d. h. ins System 100) senden kann, ungefähr proportional zur Größe des Behälters. In ähnlicher Weise kann der Token-Zählwert nicht unter ein Minimum, T_MIN, abfallen.
Die Rate, mit der Token in jedem Schlitz in den Behälter eines Nutzers (einer Mobilstation 105) gelegt werden, ist in der Regel viel kleiner als die Entnahmerate b_i(n). Die Wiederherstellung nach sehr großen negativen Token-Werten erfolgt daher langsam. Nehmen wir zum Beispiel einen Fall eines Nutzers mit guten Kanalbedingungen in einem wenig beanspruchten System, der zu Beginn einen wiederholten Dienst erfährt, was zu einem großen negativen Token-Wert führt. Wenn die Systembeanspruchung nun allmählich zunimmt, oder wenn sich die Kanalbedingungen des Systems plötzlich deutlich verschlechtern, so kann der Nutzer nicht mit anderen Nutzern mit hohen Token-Werten konkurrieren.
Folglich wird der Nutzer für einen langen Zeitraum nicht eingeteilt. Dementsprechend kann, um dieses Problem zu lösen, die Länge der Zeit, während der ein bedarfsanmeldender Nutzer mit negativen Token nicht bedient wird, beobachtet werden. Sobald diese Dauer eine spezifizierte oder zuvor festgelegte Schwelle übersteigt, werden die Token des Nutzers mittels einer Tokenzählwertinitialisierungsroutine zurückgesetzt, die durch die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 implementiert wird. Dieses "effiziente Token-Regime" kann somit einen kontrollierten Grad an Burstbereitschaft gestatten, wodurch der Vorteil maximiert wird, der durch Mehrfachnutzerdiversität erlangt wird, während trotzdem noch versucht wird, auf lange Sicht zu garantieren, dass die Übertragungsrate für bedarfsanmeldende Nutzer i nicht die Tokennachfüllrate übersteigt.
D. Initialisierung eines Token-Wertes für einen neuen Nutzer
Der Token-Wert einer neuen Mobilstation 105, die in das System 100 eintritt, sollte eingestellt werden. Wenn die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 den anfänglichen Token-Wert für einen neuen Nutzer zu niedrig einstellt, so unterliegt das erste Paket, das an die neue Mobilstation 105 gesendet wird, einer Verzögerung, die länger ist als wünschenswert. Dies kann das Transmission Control Protocol (TCP) beeinträchtigen. TCP ist eine verbindungsorientierte Bytestrom-Transportschicht für eine zuverlässige Übermittlung, die derzeit in IETF RFC 793 dokumentiert ist, einem Normungsdokument, das von der Internet Engineering Task Force (IETF) vorgegeben wurde, um zu beschreiben, wie sich TCP verhalten sollte. In dem TCP/IP-Modell bildet TCP eine Schnittstelle zwischen einer Vermittlungsschicht darunter und einer Anwendungsschicht darüber.
Im Fall des TCP kann diese anfängliche Verzögerung die Zeitdauer verlängern, die das TCP in seiner Langsamstartphase verweilt. Die Langsamstartphase des TCP ist die Phase, während der das TCP die verfügbare Kanalbandbreite feststellt. Wenn dieser Prozess langsam abläuft, so ist die Zeit, die das TCP zum Feststellen braucht, lang, so dass der resultierende Durchsatz sich verringern würde, was den TCP-Durchsatz reduziert, den die Mobilstation 105 erfährt. Andererseits garantiert ein zu hohes Einstellen des Tokens einen Dient für die Mobilstation 105 über einen unangemessen langen Zeitraum, worunter andere Mobilstationen 105 in dem System 100 zu leiden hätten.
Für einen Nutzer j (d. h. eine Mobilstation 105), der zu einer Zeit n in das System 100 eintritt, werden die Token T_j(n) so initialisiert, dass, falls eine Bedienung nicht innerhalb von m Schlitzen erfolgt, die prognostizierten Gewichte des Nutzers gleich dem Gewicht des momentan bedienten Nutzers sind. Oder anders ausgedrückt: Wenn der Parameter A^max[n – 1] eine Anzahl von Gewichten darstellt, die dem Nutzer entsprechen, der in Schlitz (n – 1) eingeteilt ist, so werden die Token des Nutzers j, die als T_j(n) dargestellt sind, auf einen Wert gemäß der folgenden Gleichung (10) initialisiert.
In Gleichung (10) ist δ_j ein Ratenanforderungsexponent für den Nutzer j; DRC_j ist die momentane Rate, die durch den Nutzer j angefordert wird; und a_j stellt eine erwartete Nutzerzufriedenheitsabweichung für den Nutzer j dar. Der Parameter Xj ist proportional zu R_j ^min und ist insbesondere eine Token-Rate, die durch die folgende Gleichung (11) gegeben ist: Xj = αjRj min/600 (Bit/s) Gleichung 11wobei α_j ein abstimmbarer Parameter ist und R_j ^min den Zielmindestdurchsatz (zum Beispiel R_min) für den Nutzer j darstellt. Da die Token-Rate direkt aus R_j ^min errechnet wird, ist sie QoS-klassenabhängig. Wenn DRC_j(n) = 0, dann kann T_j(n) wie in Gleichung (12) definiert errechnet werden:
wobei m nach Bedarf gewählt werden kann. Dementsprechend kann ein anfänglicher Token-Wert gemäß den Gleichungen (10) bis (12) eingestellt werden, um Verzögerungen zu berücksichtigen, die zum Beispiel auf Anwendungen zurückzuführen sind, die sporadisch Daten senden.
E. Token-Aktualisierung in Ruhezeiträumen
Ein zentraler Gedanke bei aktualisierten Nutzer-Token ist die Unterscheidung zwischen Ruhezeiträumen, die durch Netzverzögerungen (oder einen TCP-Langsamstart) verursacht werden, und jenen, die auf Nachdenkzeiten (vom Nutzer eingeleitete Verzögerungen) zurückzuführen sind. Der letztere Fall wird als das Eintreffen eines neuen Auftrags angesehen, so dass eine logische Herangehensweise darin bestehen könnte, den Token-Wert neu zu initialisieren, wenn der Puffer einen nicht-leeren Zustand annimmt.
Im ersteren Fall werden zwei Alternativen in Betracht gezogen: eine, bei der Token für die gesamte Dauer des Ruhezeitraums "eingefroren" werden, und die zweite, bei der Token während der Anfangsphase des Ruhezeitraums weiter aktualisiert werden und erst später eingefroren werden. Wenn Token eingefroren werden, so erhält ein Nutzer, der infolge von Netzproblemen einen leeren Puffer hat, keine höhere Priorität. Das ist ein Vorteil, wenn Netzprobleme nichts mit der Drahtlosverbindung zu tun haben, aber es ist ein klarer Nachteil, wenn sie durch eine schlechte Ablaufsteuerung verursacht werden, was eine hohe Durchsatzveränderlichkeit verursacht, was zu TCP-Timeouts führt.
Die zweite Alternative setzt das Aktualisieren von Token wie üblich fort, bis die Mobilstation 105 (d. h. der i-te Nutzer) eine Einteilungsgelegenheit erhält. Das Mobilgerät, das keine Daten in seinem Puffer hat, kann diese Gelegenheit nicht nutzen. Um ein ungehemmtes Ansammeln seiner Token zu verhindern, verzeichnet die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 die verpassten Einteilungsgelegenheiten durch Inkrementieren eines Zählers Fi. Sobald Fi eine Schwelle NS während des momentanen Ruhezeitraums übersteigt, friert die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 die Token ein.
In der Regel würde man nicht erwarten, dass Netzverzögerungen, die TCP-Timeouts zur Folge haben, das 2- bis 3-fache der TCP-Umlaufreaktionsdauer (~1 s) übersteigen. Nutzernachdenkzeiten sind im Vergleich dazu im Allgemeinen viel länger (~10–30 s). Die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 verfolgt die Länge eines Ruhezeitraums durch Aktualisieren des Zählers Ci. Wenn Ci eine Schwelle NT übersteigt, so rechnet die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 einen Ruhezeitraum einer vom Nutzer eingeleiteten Verzögerung zu; anderenfalls wird von einer mit dem Netz zusammenhängenden Verzögerung ausgegangen.
F. Herabstufung der Priorität im Überlastzustand
Wie oben mit Bezug auf 2 besprochen, identifiziert die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119, wenn ein Überlastzustand detektiert wird, einen Nutzer oder eine Gruppe von Nutzern (d. h. Mobilstationen 105), die im Rang herabzustufen sind (die zeitweilig R_i ^min-Werte zugewiesen bekommen, die kleiner sind als gewünscht, oder wobei in Extremfällen die Übertragung von Daten zu den Nutzern komplett angehalten wird), so dass das System 100 rasch in einen normalen Betriebszustand zurückkehrt. Die Systemüberlastkontrollfunktion 240 oder die Schlitz-Ablaufsteuerungsfunktion 230 in der Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 müssen möglicherweise eine durchschnittliche DRC aufrechterhalten, die für jedes Mobilgerät gemeldet wird. Anhand dieser Informationen können Nutzer mit im Vergleich zu ihrer R_i ^min schlechten Kanalbedingungen identifiziert und entsprechend in ihrer Priorität herabgestuft werden, um den Nutzer für den Empfang einer nächsten Übertragung von der Basisstation 115 einzuteilen.
Wenn also die Kanalbedingung eines Nutzers dauerhaft so schlecht ist, dass seine durchschnittliche angeforderte Kanalrate nicht die Mindestrate erreicht, die für seine Dienstklasse garantiert ist, so kann die übertragene Rate des Nutzers niemals ihre erforderliche R_i ^min erreichen. Bestenfalls kann sie ihre durchschnittliche Kanalrate oder DRC erreichen. Die durchschnittliche DRC ist einfach die durch die DRC in jedem Schlitz angeforderte Bit-Rate, die ein IIR-Filter mit der gleichen Zeitkonstante passiert hat. Die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 kann die durchschnittliche Kanalbedingung DRC i für jeden Nutzer i mittels eines IIR-Filters mit der Zeitkonstante T verfolgen. Das kann durch die Gleichung (13) definiert werden:
Die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 nimmt eine Überprüfung vor, die den Nutzer i zeitweilig im Rang herabstuft, wenn DRC i[n] < Rmini , indem die Token-Rate auf
Bit/Schlitz oder, noch aggressiver, auf
Bit/Schlitz zurückgesetzt wird, wobei N = die Anzahl der aktiven Nutzer in dem System und ρ = die Mehrfachnutzerdiversitätsverstärkung. Diese Überprüfung braucht nicht an jedem Schlitz implementiert zu werden, sondern in regelmäßigen Intervallen.
G. Gewichtsfunktionsberechnungen
Die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 beurteilt die relativen Vorteile der Einteilung unzufriedener Nutzer und der Spitzenwertauswahl durch Vergleichen individueller Gewichtsfunktionen, die durch die folgenden zwei Ablaufsteuerungsroutinen berechnet werden: Die erste Ablaufsteuerungsroutine ist eine Kanalqualitäts- und Nutzerunzufriedenheits-sensible Ablaufsteuerungsroutine, die eine Gewichtsfunktion berechnet, die durch Gleichung (14) definiert ist:
wobei DRC_i die angeforderte Rate bezeichnet, δ_i einen Ratenanforderungsexponenten bezeichnet und a_i einen kleinen positiven Wert bezeichnet, der zu der QoS-Klasse des Nutzers in Beziehung steht. Der Parameter a_i kann auf einen kleinen Wert eingestellt werden, um eine Algorithmusstabilität zu gewährleisten, wie beispielsweise 0,0001 für die Bronze-Klasse (eine Klasse von Nutzern, die eine geringere Abonnementgebühr bezahlen) und 0,0005 für eine Gold-Klasse. T_i bezeichnet jeweils den momentanen Token-Zählwert für den i-ten Nutzer.
Die zweite Ablaufsteuerungsroutine ist eine reine Spitzenwertauswahl-Ablaufsteuerung, wobei die Gewichtsfunktion durch die Gleichung (15) gegeben ist: W1 2 = DRCi Gleichung 15
Die Gleichungen (14) und (15) werden durch die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 für jede Mobilstation 105 implementiert. Der eingeteilte Nutzer wird dann durch die Ablaufsteuerungsvorrichtung 119 in Übereinstimmung mit der Entscheidung der Ablaufsteuerungsroutine in den Gleichungen (14) und (15) ausgewählt, die die höhere resultierende Gewichtsfunktion hat, d. h.
In Gleichung (16) oben müssen sowohl w_i ¹ als auch wie positiv sein. Darum wird, wenn es keinen Nutzer gibt, bei dem sowohl w_i ¹ als auch w_i ² positiv ist, kein Nutzer eingeteilt, und der Funkverbindungsschlitz wird leer gelassen (siehe zum Beispiel die Funktionen 330 und 340 in 3).
Um R_i ^min zu erzwingen, wenn Übertragungen gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingeteilt werden, werden Nutzer-Token als eine Messgröße der zeitweiligen Unzufriedenheit verwendet. Token werden dekrementiert, wenn ein Nutzer (d. h. eine Mobilstation 105) eingeteilt wird. Token werden für jeden Nutzer unabhängig davon, ob der Nutzer eingeteilt wurde oder nicht, um eine Menge inkrementiert, die proportional zum Zielmindestdurchsatz (R_i ^min) des Nutzers ist. In jedem Augenblick können die angesammelten Token ungefähr proportional zu der Differenz zwischen der Token-Rate, die eine Rate sein kann, die auf wenigstens gleich R_i ^min eingestellt ist, und der tatsächlichen bedienten Rate, die der Nutzer erfährt, sein. Wenn ein Nutzer unzufrieden ist (d. h. die wahrgenommene Rate liegt unter der Token-Rate), so sammeln sich seine Token an. Der Exponentialterm in Gleichung (13) beginnt schließlich die Nutzerkanalqualität zu dominieren, und der Nutzer wird eingeteilt. Wenn alle Nutzer zufrieden sind, so sind ihre Token negativ, und das Ablaufsteuerungsverfahren, wie es sich durch die Ablaufsteuerungsroutinen in den Ausdrücken zeigt, richtet sich dann allein nach der Nutzerkanalqualität, um eine Ablaufsteuerungsentscheidung zu treffen. Oder anders ausgedrückt: Die Verteilung überschüssiger Bandbreite unter Nutzern richtet sich vor allem nach der Nutzerkanalqualität, und Nutzer mit einer besseren DRC erhalten einen größeren Anteil am Kanal.
Beispiele und Ergebnisse
Es wurde eine Simulation durchgeführt, um die Leistung des Ablaufsteuerungsverfahrens gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu messen. Für die 4–8 werden die Ablaufsteuerungsvorrichtung und/oder das Ablaufsteuerungsverfahren als "E-PEAQ" bezeichnet. E-PEAQ wurde mit den zum Stand der Technik gehörenden Ablaufsteuerungsalgorithmen Proportional Fair with Minimum Rate (PFMR), Maximum C/I und PF im Hinblick auf die Nutzerzufriedenheit (die Fähigkeit, die Mindestdurchsatzziele zu erreichen) und die Funkverbindungskapazität verglichen. Die Simulationen dienten zum Analysieren der Leistung dieser verschiedenen Ablaufsteuerungsalgorithmen für eine Anwendung mit langer Dateiübertragung (FTP) und eine Webseitenübertragungsanwendung (HTTP).
Der Simulationsaufbau war folgender. Die Funkverbindung zwischen der Basisstation und dem Mobilgerät wurde über eine Überwachungsdatei modelliert, welche die vorhergesagte DRC-Rückmeldung von jedem Mobilgerät enthielt. Die Überwachungsdatei enthielt Informationen darüber, wie viele Schlitze für eine erfolgreiche Übertragung benötigt wurden, nachdem eine bestimmte DRC gewählt wurde. Des Weiteren zeigte die Überwachungsdatei auch an, ob das MAC-Paket fehlerhaft sein würde oder nicht, nachdem die Gesamtzahl der Bitübertragungsschicht-Neuübertragungen ausgeführt war.
Es wurden zwei solcher Überwachungsdateien in Betracht gezogen. Die erste mit der Bezeichnung a0.dat spiegelte ein Szenario eines Einzelpfad-Rayleigh-Fading und einer Mobilgerät-Bewegungsgeschwindigkeit von 3 km/h wider. Die zweite Überwachungsdatei mit der Bezeichnung a30.dat spiegelte ebenfalls das Szenario eines Einzelpfad-Rayleigh-Fading wider, aber mit einer höheren Mobilgerät-Bewegungsgeschwindigkeit von 30 km/h.

Die RLP-Schicht wurde ebenfalls zwischen dem Mobilgerät und der Basisstationssteuerung (zum Beispiel FMS) modelliert, um die verlorenen Rahmen wiederherzustellen. Des Weiteren wurden FTP- und HTTP-Anwendungsschichtprotokolle in einem Host und auch in dem Mobilgerät implementiert. Da sowohl FTP- als auch HTTP-Anwendungsschichten TCP zur Datenübertragung verwenden, wurde TCP (Renn-Version) im Mobilgerät und im Host verwendet. Das Internet wurde als ein verlustfreies Festlaufzeitnetz modelliert. Eine Zusammenfassung der verschiedenen Parameter und ihrer Werte ist in Tabelle 3 unten gegeben. Tabelle 3 – Zusammenfassung von Simulationsparametern

Parameterbezeichnung	Wert
TCP-Version	Reno
TCP Maximale Segmentgröße (MSS)	1500 Byte
TCP Maximale Fenstergröße	64 KB
HTTP-Version	1.0
Anzahl der parallelen TCP-Verbindungen je Seite	1
Anzahl der Objekte auf einer Seite	1
Verteilung der Objektgröße	Pr{O = 5 KB} = 0,2 Pr{O = 30 KB} = 0,3 Pr{O = 60 KB} = 0,3 Pr{O = 80 KB} = 0,2
Nachdenkzeit zwischen Seiten	Exponentiell verteilt mit einem Mittel von 10 s
Verwendete Überwachungsdatei	a0.dat für FTP
	a30.dat für HTTP
Anzahl der Nutzer	40 für FTP
	20 für HTTP
Laufzeit vom Host bis FMS	150 ms
RLP-Verzögerung vom FMS zum Mobilgerät	100 ms
Simulationszeit	2000s

Interessierende Leistungsmesswerte
Im Fall von FTP waren die interessierenden Leistungsmesswerte folgende:

• Gesamtsystemdurchsatz: Dieser Messwert gibt die Gesamt-Kilobits je Sekunde, je Sektor, je Träger, an, die in dem 1x-EV-DO-System transportiert werden können. Dies wird berechnet als die Gesamtzahl der erfolgreichen Byte, die durch alle Mobilgeräte übertragen werden, geteilt durch die Simulationszeit.
• Nutzerzufriedenheit: Da die garantierte Mindestrate für alle Ablaufsteuerungsregimes die gleiche ist, ist es von Interesse zu überprüfen, wie viele Nutzer im Wesentlichen eine Datenrate empfangen, die mindestens so groß ist wie die Mindestrate.
• Kumulative Verteilungsfunktion (Cumulative Distribution Function – CDF) des vom Nutzer wahrgenommenen Durchsatzes: Wenn sich Nutzer in dem Sektor in verschiedenen HF-Zuständen befinden, so ist es von Interesse zu sehen, wie die Verteilung von Datenraten unter allen Nutzern von einem Ablaufsteuerungsregime zum anderen variiert.

Im Fall von HTTP waren die interessierenden Leistungsmesswerte folgende:

• Normalisierte Seitenverzögerung: Da HTTP ein Anwendungsprotokoll vom Anforderung/Antwort-Typ ist, spiegelt die Verzögerung oder die Antwortzeit die vom Nutzer wahrgenommene Leistung deutlicher wider als der Durchsatz. Da des Weiteren die Verzögerung für größere Seiten länger ist, ist das Normalisieren der Seitenübertragungsverzögerung mit der Seitengröße ein guter Hinweis auf die durchschnittliche Zeit, die ein Nutzer auf jedes Kilobyte warten muss.
• Durchschnittlicher vom Nutzer wahrgenommener Durchsatz und Zufriedenheit: Ähnlich wie im Fall des FTP ist es von Interesse, den durchschnittlichen vom Nutzer wahrgenommenen Durchsatz zu berechnen und ihn mit der Mindestratenanforderung zu vergleichen. Dies zeigt an, wie viele Nutzer "zufrieden" sind.
• Gesamtsystemdurchsatz: Obgleich die Anzahl der gleichzeitig aktiven Nutzer bei einer Anwendung vom HTTP-Typ klein ist, ist es von Interesse, den Gesamtsystemdurchsatz für verschiedene Ablaufsteuerungsregimes zu sehen.
• Durchschnittlicher Seitendurchsatz: Unter allen Seiten, die erfolgreich in dem System heruntergeladen wurden, ist es von Interesse, den durchschnittlichen Durchsatz, der für jede Seite erhalten wurde, unter allen Nutzern zu ermitteln. Es ist jedoch zu beachten, dass in der Regel Nutzer an guten Standorten die Seiten schneller herunterladen und darum im Durchschnitt mehr Seiten generieren als Nutzer an schlechten Standorten. Darum wird dieser Messwert durch die Leistung guter Nutzer verzerrt.

FTP- Ergebnisse
Es wurde eine Gruppe von 40 Nutzern, die alle das gleiche Mindestdurchsatzziel hatten und gleichzeitig einen FTP-Download ausführten, für eine Dauer von 2000 Sekunden beobachtet. Die Überwachungsdatei a0.dat wurde zum Modellieren der Funkverbindung verwendet, und es wurde ein Mindestdurchsatzziel von 9,6 Kb/s für alle Nutzer eingestellt. Der Wert von a_i wurde für alle drei Regimes auf 1/(1000 × 9,6 × 1,667 ms) eingestellt. Das E-PEAQ wurde mit zwei verschiedenen Parametereinstellungen untersucht: (a) E-PEAQ (Parametersatz 1), δi = 0,2, und E-PEAQ (Parametersatz 2), δi = 0, T_MIN = 0.
4 ist ein Diagramm, das einen Vergleich des Gesamtsystemdurchsatzes für das Dateiübertragungs-Anwendungsschichtprotokoll (FTP) veranschaulicht, der mittels Ablaufsteuerungsalgorithmen des Standes der Technik und mittels des Ablaufsteuerungsverfahrens gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung erreicht wird. In 4 ist gezeigt, dass E-PEAQ (Parametersatz 1) und E-PEAQ (Parametersatz 2) beide dem PFMR im Hinblick auf den Gesamtsystemdurchsatz überlegen sind, wobei E-PEAQ (Parametersatz 1) den höchsten Durchsatz unter den dreien erreicht. Max C/I erreicht den höchsten Durchsatz unter allen fünf betrachteten Ablaufsteuerungsregimes.
5 ist ein Diagramm, das einen Vergleich einer kumulativen Verteilungsfunktion (Cumulative Distribution Funktion – CDF) des vom Nutzer wahrgenommenen(FTP)-Durchsatzes veranschaulicht, der mittels Ablaufsteuerungsalgorithmen des Standes der Technik und mittels des Ablaufsteuerungsverfahrens gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung erreicht wird. In 5 erbringt E-PEAQ (Parametersatz 1) Mindestraten für alle Nutzer und gibt den Überschuss den Nutzern mit den besten HF-Standorten. Diese Verteilung von Datenraten kann auch für E-PEAQ (Parametersatz 2) festgestellt werden. PFMR hingegen hat die objektive Funktion des Bereitstellens von Mindestraten und des Verteilens der überschüssigen Ressourcen anteilig unter verschiedenen Nutzern. Aufgrund dieses Verhaltens ist der Gesamtsystemdurchsatz deutlich niedriger (ungefähr 33% niedrigerer Durchsatz im Vergleich zu E-PEAQ (Parametersatz 1)). Max C/I hat die schlechteste Leistung im Hinblick auf die Nutzerzufriedenheit. Es ist anzumerken, dass 75% der Nutzer Durchsätze von null erleben. Die besten Nutzer in dem System bekommen das meiste, und deshalb ist der Gesamtdurchsatz hoch. Interessanterweise erbringt E-PEAQ (Parametersatz 1) eine höhere Nutzerzufriedenheit als der Proportional Fair-Algorithmus und erreicht dennoch einen etwa 30% höheren Durchsatz.
6 ist ein Diagramm, das einen Vergleich von Durchsatzparametern für das Webseitenübertragungs-Anwendungsschichtprotokoll (HTTP) veranschaulicht, die mittels Ablaufsteuerungsalgorithmen des Standes der Technik und mittels des Ablaufsteuerungsverfahrens gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung erreicht werden. In 6 sind der Gesamtsystemdurchsatz, der durchschnittliche vom Nutzer wahrgenommene Durchsatz und der durchschnittliche Seitendurchsatz für E-PEAQ, Max C/I und PF/PFMR veranschaulicht.
7 ist ein Diagramm, das einen Vergleich der normalisierten Verzögerungsleistung von zum Stand der Technik gehörenden Ablaufsteuerungsalgorithmen und dem Ablaufsteuerungsverfahren gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht; und 8 ist ein Diagramm, das einen Vergleich des vom Nutzer wahrgenommenen durchschnittlichen Seitendurchsatzes veranschaulicht, der mittels Ablaufsteuerungsalgorithmen des Standes der Technik und mittels des Ablaufsteuerungsverfahrens gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung erreicht wird.
Diese Messwerte wurden durch die willkürliche Auswahl von 20 Nutzern aus einer Überwachung von 40 Nutzern (a30.dat) erhalten. In allen drei Ablaufsteuerungsregimes wurden dieselben 20 Nutzer ausgewählt. Wie im Fall von FTP erreicht Max C/I den höchsten Gesamtsystemdurchsatz. Es ist zu beachten, dass E-PEAQ (Parametersatz 1) ebenfalls den Gesamtsystemdurchsatz, den vom Nutzer wahrgenommenen Durchsatz und den Seitendurchsatz erreicht, die nahe dem Max C/I-Regime liegen.
Die normalisierte Verzögerungsleistung ist in 7 erfasst. Im Allgemeinen nimmt die normalisierte Verzögerung in dem Maße ab, wie die Seitengröße zunimmt. Das ist zu erwarten, da der Anforderung/Antwort-Stil von HTTP feste Latenzen mit sich bringt, die von der Seitengröße unabhängig sind. In dem Maße, wie die Seitengröße zunimmt, wird diese feste Verzögerungskomponente im Vergleich zur Gesamtdatenübertragungszeit immer kleiner. Mit Bezug auf die untersuchten Ablaufsteuerungsregimes haben E-PEAQ (Parametersatz 2) und PFMR eine bessere normalisierte Verzögerungsleistung für die 5 Kbyte-Seiten, obgleich E-PEAQ (Parametersatz 1) den anderen beiden Regimes bei Seiten von größer als 5 KB überlegen ist.
Die CDF von durch den Nutzer wahrgenommenen Durchsätzen sind in 8 gezeigt. Während die E-PEAQ- und die PFMR-Ablaufsteuerungsvorrichtung die Mindestrate von 9,6 Kb/s erreichen, erreichen das Proportional Fair- und das Max C/I-Ablaufsteuerungsregime sie nicht.
Dementsprechend stellen die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Ablaufsteuerungsvorrichtung und ein Verfahren zur Ablaufsteuerung von Übertragungen in einem Kommunikationssystem bereit, um die Nutzerzufriedenheit durch Erreichen QoS-klassenspezifischer Mindestdurchsatzziele zu maximieren und gleichzeitig innerhalb QoS-klassenspezifischer Maximaldurchsätze zu bleiben, um Nutzern einen Anreiz zu geben, einen höherwertigen Dienst in Anspruch zu nehmen, und möglicherweise die Sektorenaktivität zu verringern. Das Ablaufsteuerungsverfahren gemäß den beispielhaften Ausführungsformen kann spürbare Unterschiede für Endnutzer, die zu unterschiedlichen QOS-Klassen gehören, bewirken und messbare Vorteile für Netzbetreiber (d. h. höhere Systemkapazität, besser vorhersagbare Datenübertragungen, mehr Umsatz) erbringen.
Aus den so beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ersichtlich, dass diese auf vielfältige Weise variiert werden können. Zum Beispiel lassen sich die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung konkret auf die Ablaufsteuerung von Paketübertragungen von einer Basisstation an Mobilstationen eines CDMA-Netzes anwenden, wie beispielsweise eines CDMA-Netzes, das gemäß dem cdma2000 1x EV-DO-Standard arbeitet. Dementsprechend können die oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen durch eine Ablaufsteuerungsvorrichtung in solch einem Netz implementiert werden und wurden im Kontext einer Ablaufsteuerungsvorrichtung oder Ablaufsteuerungsfunktion beschrieben, die durch eine Basisstationssteuerung implementiert wird.
Jedoch haben die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen weiter gefassten Anwendbarkeitsbereich, wenn man andere nützliche Anwendungen in Kommunikationsnetzen anderer Arten, einschließlich sowohl leitungsgebundener als auch Drahtlosnetze, betrachtet. Insbesondere finden die beispielhaften Ausführungsformen nicht nur Anwendung für die Ablaufsteuerung von Abwärtsstreckenübertragungen, sondern können auch für die Ablaufsteuerung von Aufwärtsstreckenübertragungen in einem CDMA-System oder einem anderen Drahtlosnetz Anwendung finden. Es ist beabsichtigt, dass alle Modifikationen, die für einen Fachmann offenkundig sind, in den Geltungsbereich der folgenden Ansprüche fallen.

Claims

Verfahren zum Steuern des Ablaufs von Übertragungen an mehrere Nutzer (105) in einem Kommunikationsnetz, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Bestimmen, für jeden Nutzer in mindestens einem Zeitschlitz, eines Token-Zählwertes, der die erreichte Leistung eines Nutzers im Vergleich zu einem Zielmindestdurchsatz beobachtet; Ermitteln einer Gewichtsfunktion für jeden Nutzer anhand des Token-Zählwertes und einer von dem Nutzer angeforderten momentanen Rate; und Auswählen eines Nutzers mit einer höchsten Gewichtsfunktion als den Nutzer, dem die nächste Übertragung zuzuweisen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren gekennzeichnet durch: ein wenigstens einmaliges Aktualisieren des Token-Zählwertes für einen oder mehrere der Nutzer.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Aktualisieren eines Token-Zählwertes des Weiteren das Inkrementieren oder Dekrementieren des Token-Zählwertes anhand eines Zielmindestdurchsatzes (Rⁱ _min), der einem i-ten Nutzer durch das Netz garantiert wird, enthält.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein momentaner Token-Zählwert für den i-ten Nutzer in einem n-ten Zeitschlitz, (T_i(n)), gemäß Ti(n) = Ti(n – 1) + Xi(n) – bi(n), mit X_i(n) = αR¹ _min/600 (Bit/Schlitz) inkrementiert oder dekrementiert wird, wobei X_i(n) eine Token-Rate ist, die ein Produkt aus dem Zielmindestdurchsatz für den Nutzer i und der Zeitschlitzdauer darstellt, α ein abstimmbarer Parameter ist, der das Einstellen der Token-Rate auf einen Wert höher als den Zielmindestdurchsatz für einen bestimmten Zeitraum gestattet, und b_i(n) die Anzahl von Bit darstellt, die an den Nutzer i im Zeitschlitz n gesendet wurden.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren gekennzeichnet durch: Beschränken von Token-Zählwerten für jeden Nutzer auf einen bestimmten Bereich.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln einer Gewichtsfunktion des Weiteren beinhaltet, für einen i-ten Nutzer in einem n-ten Zeitschlitz eine Gewichtsfunktion (w_i(n)) zu bestimmen, die definiert ist durch:
wobei DRC_i(n) die Rate bezeichnet, die durch den i-ten Nutzer im Schlitz n angefordert wurde, δ einen Ratenanforderungsexponenten darstellt, a einen abstimmbaren Parameter bezeichnet und T_i(n) den momentanen Token-Zählwert für den i-ten Nutzer im Schlitz n bezeichnet; und das Auswählen des Weiteren beinhaltet, den Nutzer mit der höchsten positiv bewerteten Gewichtsfunktion (w_i(n)) als den Nutzer auszuwählen, dem die nächste Übertragung in dem n-ten Zeitschlitz zuzuweisen ist.
Ablaufsteuerungsvorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens zum Einteilen mehrerer Nutzer in einem Kommunikationsnetz, um eine Übertragung zu erhalten, wobei die Ablaufsteuerungsvorrichtung gekennzeichnet ist durch: ein Mittel zum Bestimmen, für jeden Nutzer in mindestens einem Zeitschlitz, eines Token-Zählwertes, der die erreichte Leistung eines Nutzers im Vergleich zu einem Zielmindestdurchsatz beobachtet; ein Mittel zum Ermitteln einer Gewichtsfunktion für jeden Nutzer anhand des Token-Zählwertes und einer von dem Nutzer angeforderten momentanen Rate; und ein Mittel zum Auswählen eines Nutzers mit einer höchsten Gewichtsfunktion als den Nutzer, dem die nächste Übertragung zuzuweisen ist.