DE60200708T2

DE60200708T2 - Verfahren und Vorrichtung zur steuerung der Übertragung von Datenblöcken

Info

Publication number: DE60200708T2
Application number: DE60200708T
Authority: DE
Inventors: Nidham Ben Rached; Jean-Louis Dornstetter
Original assignee: Nortel Networks Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2022-05-28
Also published as: FR2825547B1; EP1265400A1; US20030026204A1; DE60200708D1; US7197023B2; EP1265400B1; FR2825547A1; ATE270802T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Techniken der Zuteilung von Ressourcen für die Übertragung von Daten im Paket-Modus.
Sie findet Anwendung bei Systemen zur Übertragung von Datenpaketen, in denen Übertragungsressourcen auf Multiplex-Datenflüsse aufgeteilt werden, die für mehrere Benutzer bestimmt sind. Jeder über eine solche Ressource übertragene Block enthält eine Fluss-Identität, aus dem sich die von ihm umfassten Daten ergeben. Die Terminals der Benutzer, welche sich die Ressource teilen, erhalten mindestens den Anteil jedes Blockes, der die Fluss-Identität enthält, was es ihnen erlaubt zu bestimmen, ob sie von den Daten des Blocks betroffen sind.
Die Erfindung findet insbesondere Anwendung in Systemen der Funkkommunikation des Typs GPRS („General Packet Radio Service"). Diese Systeme sind entwickelt worden, um die Übertragung von Daten im Paketmodus in den zellulären Netzen des Typs GSM („Global System for Mobile communications") zu ermöglichen.
Die GSM-Netze verwenden eine Technik des multiplen Zugriffs mit Zeit-Zuteilung (TDMA („Time Division Multiple Access"), bei der die in jeder Zelle definierten physischen Kanäle zeitlichen Abschnitten entsprechen, die auf einer Trägerfrequenz rekurrieren. Diese zeitlichen Abschnitte wiederholen sich im Rhythmus von Rastern, die jeweils aus acht Abschnitten zusammengesetzt sind. Dieses Multiplexer-Schema, das urspränglich für Übertragungen im Umlaufmodus bestimmt war, ist neu genutzt worden, um einen Dienst mit Paketen zu unterstützen, namentlich das GPRS. Auf dem aufsteigenden Ast (von den Mobilgeräten zum Netz) wird der Zugriff auf den physischen Datenkanal GPRS von Befehlen vorgegeben, die vom Netz geliefert werden. Auf dem absteigenden Ast (vom Netz zu den Mobilgeräten) wählt das Netz einen Benutzer-Fluss für jedes Auftreten des zeitlichen Abschnitts des physischen Kanals aus.
Ein GPRS-Datenkanal wird in temporärer Weise zugeteilt, wenn Daten zu übertragen sind. Temporäre Flüsse (TBF, „Temporärer Blockfluss") werden folglich ständig geschaffen und gelöscht.
Der Artikel „IEEE, Supporting Broadband, Mobile, High-speed multimedia Services Based on TDMA MAC Protocol", veröffentlicht durch Ming-Hung Lin, Ray-Guang Cheng und Chiung-Shien Wu, beschreibt beispielsweise ein solches Verfahren zum Steuern des Sendens von zu mehreren Flüssen gehörenden Datenblöcken zu Terminals auf physischen Kanälen, wobei jeder physische Kanal aufeinander folgende Perioden hat, deren jede zum Senden eines Blocks bestimmt ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, jedem neu geschaffenen Block mindestens einen logischen Kanal zuzuordnen, der von einem der physischen Kanäle unterstützt wird und für jede Periode des Sendens auf einem physischen Kanal einen Fluss von Blöcken zu bestimmen, dem ein logischer Kanal zugeordnet wird, um das Senden eines ausgewählten Blockes von Flüssen während des Verlaufs der besagten Sendeperiode zu steuern.
In diesem Zusammenhang ist die Verwaltung der an die unterschiedlichen Flüsse gelieferten Durchsätze ein komplexes Problem. Es ist theoretisch möglich, zu jedem Zeitpunkt die optimale Zuteilung der Ressourcen in Abhängigkeit von den für die verschiedenen aktiven Flüsse nachgefragten Durchsätzen und von der (festen oder variablen) Anzahl von physischen Kanälen zu suchen, die dem GPRS-Dienst in der Zelle gewidmet sind. Doch verlangt diese Optimierung in der Praxis im Hinblick auf die sehr häufigen Erstellungen und Löschungen von TBF eine hinderliche Menge an Berechnungen. Außerdem muss man die Tatsache berücksichtigen, dass gewisse Flüsse Vorrang gegenüber anderen haben, abhängig von den gezeichneten Abonnements, und die Tatsache, dass bestimmte Terminals unterschiedliche Empfangskapazitäten haben können, was die Zahl von Abschnitten pro Raster angeht.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen Betriebsmodus für die Daten-Durchsätze zu schaffen, der diese Bedingungen berücksichtigt und der eine relativ einfache Anwendung ermöglicht.
Die Erfindung schlägt so ein Verfahren zum Steuern des Sendens von Datenblöcken vor, die zu mehreren temporären Flüssen von Blöcken zu Terminals auf einer Anzahl von L physischen Kanälen gehören, welche dem Übertragen von Daten im Paket-Modus gewidmet sind, wobei L eine Anzahl von mindestens gleich 1 ist und jeder physische Kanal aufeinanderfolgende Perioden hat, die jeweils zum Senden eines Blocks bestimmt sind. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

– Übertragungs-Sollmengen zu bestimmen, die jeweils den Blockflüssen abhängig von den Übertragungs-Strömen zugeteilt sind, die bei der Schaffung der Flüsse nachgefragt werden;
– jedem neu geschaffenen Fluss mindestens einen logischen Verkehrskanal zuzuordnen, der von einem der L physischen Kanäle unterstützt wird; und
– für jede Sendeperiode auf einem logischen Kanal einen Fluss von Blöcken auszuwählen, dem ein logischer, von dem besagten physischen Kanal gestützter Verkehrskanal zugeordnet ist, um die Sendung eines Blocks des ausgewählten Flusses im Verlauf der besagten Sendeperiode zu steuern, wobei die Auswahl des Flusses durch die Werte der den Flüssen zugeteilten Übertragungsströme bestimmt wird, denen logische, durch besagten physischen Kanal unterstützte Verkehrskanäle zugeordnet sind.

Die Terminals sind auf mehrere Abonnements-Klassen aufgeteilt, welche unterschiedlichen Prioritäts-Niveaus entsprechen, wobei man jeder Abonnements-Klasse einen Parameter der Restriktion des Durchsatzes zuordnet, der eine Proportion des global für die Flüsse von Blöcken zu den Terminals besagter Klasse nachgefragten Durchsatzes darstellt. Die den Flüssen zugeteilten Übertragungs-Durchsätze sind so bestimmt, dass sie die durch die Parameter der Restriktion dargestellten Proportionen im Falle der Überlastung der dem Paketmodus zugeordneten physischen Kanäle im Verhältnis zur Gesamtheit des für die Flüsse der Blöcke benötigten Durchsatzes berücksichtigen.
Das Verfahren steuert die zeitliche Multiplexierung der Flüsse, indem es ihnen Durchsätze zuteilt, die im Falle von Knappheit von Übertragungsressourcen durch in den Abonnements-Parametern enthaltene Restriktionsparameter bestimmt werden. Die unterschiedlichen Prioritäten, die zwischen den Flüssen vorliegen können, werden dann auf einfache Weise berücksichtigt. Die globale Zuteilung der Ressourcen ist nicht konform mit der optimalen Lösung des Zuteilungsproblems, aber sie ermöglicht eine effiziente Multiplexierung und eine relativ einfache Anwendung, die mit den sehr häufigen Anforderungen nach Erstellung und Löschung von TBF verträglich sind.
Typischerweise gibt der einer gegebenen Abonnements-Klasse zugeordnete Parameter der Durchsatz-Restriktion einen Anteil des nachgefragten globalen Durchsatzes für die Gesamtheit der Blockflüsse zu den Terminals dieser Klasse wieder, der dieser Gesamtheit von Flüssen wenigstens in bestimmten Fällen der Überlastung der physischen, dem Paket-Modus gewidmeten Kanäle nicht zugeteilt werden kann.
In einer besonderen Ausführungsform antwortet das Verfahren auf die Erstellung eines Blockflusses, für den ein Durchsatz nachgefragt wird, für den die physischen, dem Paket-Modus gewidmeten Kanäle im Verhältnis zur Gesamtheit des nachgefragten Durchsatzes unzureichend werden, indem dem Blockfluss zu den Terminals derjenigen Abonnements-Klasse, die dem niedrigsten Prioritätsniveau entsprechen, Übertragungs-Durchsätze zugeteilt werden, die niedriger sind, als die für besagte Flüsse jeweils nachgefragten Durchsätze, wobei das Verhältnis zwischen dem zugeteilten globalen Durchsatz und dem globalen, für die besagten Flüsse nachgefragten Durchsatz mindestens gleich 1 minus dem Anteil des Durchsatzes ist, der durch den Parameter der Restriktion repräsentiert wird, welcher der besagten Klasse zugeordnet ist, die dem geringsten Prioritätsniveau entspricht.
Allgemeiner kann das Verfahren, wenn die Abonnements-Klassen durch eine Ganzzahl k indiziert sind, die von 1 für die Klasse geringster Priorität bis N für die Klasse höchste Priorität geht, die folgenden Schritte umfassen, als Antwort auf die Schaffung eines Flusses von Blöcken, für den ein solcher Durchsatz nachgefragt wird, dass die Differenz zwischen der Gesamtheit des nachgefragten Durchsatzes und der Durchsatz-Kapazität der physischen, dem Paket-Modus gewidmeten Kanäle größer als
wird (wobei n eine Ganzzahl mit 1 ≤ n < N ist, M_k den Anteil des Durchsatzes angibt, der durch den Parameter der Restriktion des Durchsatzes repräsentiert wird, der der Klasse k zugeteilt ist, und Dt_k den für die Flüsse zu den Terminals der Klasse k nachgefragten globalen Durchsatz bezeichnet):

– den Flüssen von Blöcken zu den Terminals jeder Klasse k, mit 1 ≤ k ≤ n, Übertragungsdurchsätze zuzuteilen, die im Wesentlichen gleich 1 – M_k mal den jeweils für die besagten Flüsse nachgefragten Durchsätze sind; und
– den Flüssen von Blöcken zu den Terminals jeder Klasse n+1 Übertragungs-Durchsätze zuzuteilen, die geringer als die für besagte Flüsse nachgefragten Durchsätze sind, wobei das Verhältnis zwischen dem globalen, den besagten Flüssen zugeteilten Durchsatzes und dem globalen, für die besagten Flüsse nachgefragten Durchsatzes höchstens gleich 1 – M_n+i ist.

Im Falle sehr hoher Durchsatz-Nachfrage (Erstellung eines Flusses von Blöcken, für den ein solcher Durchsatz nachgefragt wird, dass die Differenz zwischen der Gesamtheit des nachgefragten Durchsatzes und der Durchsatz-Kapazität der dem Paket-Modus gewidmeten physischen Kanäle gleich
ist, mit α > 1, kann dieser Zuteilungsmodus für die Durchsätze durch eine einheitliche Reduzierung aller Klassen vervollständigt werden. Man teilt dann den Blockflüssen zu den Terminals jeder Klasse k, mit 1 ≤ k ≤ N, Übertragungs-Durchsätze zu, die im Wesentlichen gleich (1 – M_k) / α mal den jeweils für besagte Flüsse nachgefragten Durchsätzen ist.
Symmetrisch hierzu wird als Antwort auf das Löschen eines temporären Flusses von Blöcken, das sich ereignet, während die dem Paket-Modus gewidmeten physi schen Kanäle im Verhältnis zur Gesamtheit des für die Blockflüsse nachgefragten Durchsatzes unzureichend waren, eine Erhöhung der Durchsätze veranlasst, die den Blockflüssen zu den Terminals der Abonnements-Klasse zugeteilt werden, die dem höchsten Prioritätsniveau entsprechen, dem zuvor Durchsätze zugeteilt waren, die geringer als die nachgefragten Durchsätze waren.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern des Sendens von Datenblöcken, die zu mehreren temporären Flüssen von Blöcken zu Terminals gehören, welche gesteuerte Behandlungsmittel zum Durchführen eines Verfahrens wie des hiervor beschriebenen umfasst.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sich hiernach in der Beschreibung von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ergeben, in denen:
1 ein Schema eines Netzwerkes des GPRS-Typs ist, bei dem die Erfindung anwendbar ist;
2 ein synoptisches Schema einer Einheit zum Steuern von Paketen eines solchen Netzwerkes ist, die an die Anwendung der Erfindung angepasst ist;
3 ein synoptisches Schema des Sendeteils einer Einheit zum Steuern von Paketen aus 2 ist;
4a und 4b ein Organigramm einer Prozedur zeigen, die durch einen Modul zum Verwalten von Durchsätzen einer Einheit gemäß 3 bei der Schaffung eines temporären Flusses von Blöcken anwendbar ist; und
5 ein Organigramm einer Prozedur zeigt, die durch den Modul zum Verwalten von Durchsätzen beim Löschen eines temporären Flusses von Blöcken anwendbar ist.
Die Erfindung wird hiernach in ihrer Anwendung in der Infrastruktur eines GPRS-Netzwerkes beschrieben.
Das in 1 dargestellte GPRS-Netz ist auf einer GSM-Infrastruktur aufgebaut und in klassischer Weise in ein Netzwerk-Herz oder einen Netzwerk-Kern, auch Netzwerk- und Kommunikations-Untersystem / NSS („Network and Switching Subsystem") genannt, und ein Funk-Zugangsnetz unterteilt, auch Basisstations-Untersystem / BSS („Base Station Subsystem") genannt.
Für den Paket-Betrieb werden die Wandler des NSS „GPRS-Supportknoten" oder GSN genannt („GPRS Support Node"). Man unterscheidet die SGSN („Serving GSN") 5, die an das BSS mithilfe einer Gb genannten Schnittstelle angeschlossen sind, und die GGSN („Gateway GSN", nicht dargestellt), die als Übergänge zu externen Netzen der Übertragung von Paketen dienen, wie zum Beispiel zum Internet-Netzwerk.
Eine allgemeine Beschreibung des Funk-Interfaces, genannt Um, zwischen den Mobilstationen (MS) 10 und den Basisstationen (BTS) 20 des BSS wird in der technischen Spezifikation ETSI TS 101 350 geliefert, „Digital cellular telecommunications system (Phase 2+), General Packet Radio Service (GPRS); Overall description of the GPRS radio interface; Stage 2 (GSM 03.64, version 8.5.0, Release 1999)", veröffentlicht durch das ETSI (European Telecommunications Standards Institute) im August 2000.
Jede Basisstation 20 wird überwacht durch einen Controller für die Basisstationen oder BSC („Base Station Controller") 21 mithilfe einer Abis genannten Schnittstelle. Um die Übertragung von GPRS-Paketen zu steuern, umfasst das BSS außerdem eine Einheit 22, genannt Paket-Kontroll-Einheit oder PCU („Packet Control Unit"). Die räumliche Anordnung der PCU innerhalb des BSS ist nicht genormt. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist die PCU 22 zwischen dem BSC 21, mit dem sie durch eine Agprs genanntes Schnittstelle kommuniziert, und dem NSS angeordnet, mit dem sie über die Schnittstelle Gb kommuniziert.
Die 2 stellt eine mögliche Struktur einer zwischen einem SGSN 5 und einem BSC 21 gelegenen PCU 22 dar, wie in dem Beispiel der 1. Das Bezugszeichen 40 bezeichnet den Controller für die Schnittstelle Gb für die Verbindung mit dem SGSN 5.
Die Schnittstelle Gb ist vom asynchronen Typ. Sie beruht auf dem Rahmenrelais-Protokoll (FR, „Frame Relay"), sowie auf einem BSSGP („BSS GPRS Protocol") genannten Protokoll, das Informationen über die Routierung und die Qualität des Dienstes zwischen dem BSS und SGSN transportiert. Der Controller 40 der Schnittstelle Gb stellt die physische Verbindung mit dem SGSN 5 sowie die für die Protokolle FR und BSSGP geeigneten Prozeduren sicher.
Die Verbindungen zwischen der PCU 22 und den BTS 20 durch die Schnittstelle Agprs sind vom synchronen Typ. Folglich gehen die Daten, die von der PCU 22 zwischen dem Gb-Schnittstellen-Controller 40 und dem Agprs-Schnittstellen-Controller 42 verarbeitet werden, über einen Pufferspeicher 41, in dem Warteschlangen von Paketen gespeichert sind.
Zwischen der PCU 22 und der BTS 20 werden die Daten durch Raster des Typs TRAU („Transcoder/Rate Adaptor Unit") von 320 bit übertragen, mit einem Raster jeweils alle 20 ms. Diese Raster TRAU werden geformt und verarbeitet von einem Modul 44 und mithilfe von synchronen Interface-Kreisen 45 übertragen, die Unter-Leitungen MIC zu 16 kbit/s mit den BTS 20 bilden. Mehrere Unter-Leitungen zu 16 kbit/s können in der Schnittstelle Agprs multiplexiert werden und von dem BSC 21 für die Zuleitung zu den BTS aufgeteilt werden. Ein Modul 46 des Agprs-Schnittstellen-Controllers 42 wendet die Funkprotokolle der Stufe 2 des OSI-Modells an, namentlich die Protokolle RLC/MAC („Radio Link Control / Medium Access Control"), die in der europäischen Norm ETSI EN 310 349 beschrieben sind, „Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); General Packet Radio Services (GPRS); Mobile Station (MS)- Base Station System (BSS) interface; Radio Link Control / Medium Access Control (RLC/MAC) protocol" (GSM 04.60, version 8.3.1, Release 1999), veröffentlicht durch ETSI im Oktober 2000.
Die Unter-Stufe RLC realisiert die Schnittstelle mit dem Protokoll der oberen Stufe, genannt LLC („Logical Link Control"). Sie stellt die Segmentierung und die Wiederzusammenstellung der Daten-Einheiten des Protokolls LLC (LLC-PDU) sicher, die in der Schnittstelle Gb asynchron ausgetauscht werden. Sie produziert Datenblöcke RLC, denen die untere Stufe MAC eine Kopf-Kenngröße MAC eines Oktetts hinzufügt.
Die Multiplexierung von Paketen in Form von Blöcken RLC/MAC benutzt eine temporäre Fluss-Identität TFI („Temporary Flow Identity"), die in der Kopf-Kenngröße RLC jedes Blocks angesiedelt ist. Die TFI ist aus fünf Bits zusammengesetzt, die den temporären Blockfluss identifizieren (TBF, „Temporary Block Flow"), aus dem die RLC-Daten des Blocks sich ergeben. Ein TBF ist eine den eindirektionalen Transfer von LLC-PDU von Daten auf physischen Kanälen unterstützende Verbindung. Ein TBF ist temporär, d. h. dass er nur während des Datentransfers besteht.
Die Unter-Stufe MAC verwaltet die relevante Block-Multiplexierung der unterschiedlichen aktiven TBF auf den verfügbaren physischen Kanälen, indem sie zwischen den unterschiedlichen mobilen Benutzern durch einen Planungsmechanismus („scheduling") auswählt, der darin besteht, einen TBF für jede Sendeperiode auf dem Kanal auszuwählen.
Die 3 zeigt eine mögliche Organisation von Elementen des Moduls RLC/MAC 46, die bei der Multiplexierung der absteigenden Blöcke mitwirken. Die TBF werden geschaffen und gelöscht durch eine Einheit 50, abhängig von Signal-Informationen, die von der Stufe LLC und/oder vom Inhalt des Sende-Pufferspeichers 41 empfangen werden.
In Antwort auf die Schaffung eines TBF, für den ein Durchsatz D nachgefragt wird, oder auf die Löschung eines TBF berechnet eine Einheit 51 zum Verwalten der Ströme Da_k,j, die den unterschiedlichen aktiven Benutzern (TBF) zugeteilt sind.
Solange die Summe der nachgefragten Durchsätze nicht die Kapazität der absteigenden Übertragung DMAX in der betroffenen Zelle übersteigt, sind diese zugeteilten Durchsätze Da_k,j gleich den jeweils für die unterschiedlichen TBF nachgefragten Strömen. Im Fall einer Überschreitung werden wenigstens bestimmte Benutzer nicht mehr den nachgefragten Durchsatz, sondern einen verringerten Durchsatz zugeteilt erhalten, z. B. in der Art, die später unter Bezug auf die 4a, 4b und 5 beschrieben wird.
Das GPRS-System benutzt die TDMA-Rahmen-Struktur des GSM. Ein elementarer physischer Kanal der Übertragung in einer Zelle besteht in einem zeitlichen Abschnitt auf einer Trägerfrequenz. Wenn der Kanal dem Verkehr von Paketen gewidmet ist, wird er PDCH („Packet Data Channel") genannt. Auf jeder Trägerfrequenz wird die Zeit in aufeinanderfolgende Rasterschritte von 4,615 ms aufgeteilt, wobei jedes Raster sich aus acht zeitlichen Abschnitten von 0,577 ms zusammensetzt. Der PDCH wird dann durch einen Trägerindex und einen Abschnittsindex innerhalb der Struktur des Rasters definiert. Ein Block RLC/MAC ist auf vier aufeinanderfolgende zeitliche Abschnitte des PDCH aufgeteilt, auf dem er gesendet wird. Man kann deshalb den PDCH so betrachten, dass er in aufeinander folgende Sendeperioden aufgeteilt ist, deren jede vier aufeinander folgenden Rastern entspricht. Im Verlauf einer solchen Sendeperiode wird ein Block RLC/MAC gesendet.
Die vorgenannten Durchsätze (nach dem Codieren des Kanals) können in Zahlen von zeitlichen Abschnitten pro Periode von 4,615 ms ausgedrückt werden, in welchem Fall die Kapazität der absteigenden Übertragung DMAX gleich der Anzahl L ≥ 1 der absteigenden physischen Kanäle ist, die dem GPRS-Dienst in der Zelle gewidmet sind. Wenn zum Beispiel in einer gegebenen Zelle insgesamt eine einzige Trägerfrequenz für den GPRS-Dienst genutzt wird, dann ist DMAX = L = 8 für diese Zelle. DMAX kann < 8 werden, da eine Trägerfrequenz auch nur teilweise für den GPRS-Dienst benutzt werden kann. DMAX kann auch > 8 werden, da PDCH auf verschiedenen Trägerfrequenzen in einer gegebenen Zelle vorliegen können. Die PCU kann über der Zeit die Anzahl L abhängig von den Bedarfen variieren.
Ein logischer, einem Datentransfer zugeordneter Verkehrskanal wird PDTCH („Packte Data Traffic Channel"). Ein PDTCH wird temporär einem Terminal zugeordnet, wenn für dieses ein TBF aktiviert ist. Die einen gleichen PDCH unter sich aufteilenden PDTCH werden mithilfe der Fluss-Identitäten TFI unterschieden, die in den Kopfdaten RLC/MAC der gesendeten Blöcke untergebracht sind. Ein Terminal kann für einen gegebenen Transfer von Paketen mehrere PDTCH parallel verwenden.
Jedes GPRS-Terminal, betrachtet als Zusammenfügung einer Benutzerausstattung und eines Abonnements, besitzt bestimmte Eigenschaften, die in dem Prozess der Multiplexierung der Pakete auf dem absteigenden Weg mitwirken:

– einen maximal zulässigen Durchsatz, abhängig vom Abonnement. Im Bereich der Stufe RLC/MAC wird der für einen TBF nachgefragte Durchsatz D zum Terminal immer kleiner oder gleich diesem maximalen Durchsatz sein;
– eine Mehrabschnitt-Kapazität („multislot capability") auf dem absteigenden Weg. Ein Terminal mit einer Mehrabschnitt-Kapazität C kann für einen gegebenen Fluss Pakete auf C PDCH einer gleichen Trägerfrequenz zugleich empfangen, d. h. dass es imstande ist, während C aufeinander folgenden Abschnitten eines Rasters auf einer Trägerfrequenz (mit C ganzzahlig mit 1 ≤ C ≤ 8) in den Empfangszustand zu gehen.
– eine Abonnements-Klasse, die es erlaubt, Prioritäten zwischen unterschiedlichen Flüssen zu setzen. In der nachfolgenden Darlegung wird diese Klasse durch einen ganzzahligen Index k zwischen 1 und N repräsentiert, wobei der Index N (> 1) die Klasse mit der höchsten Priorität angibt. Zu Beispielszwecken bedeutet k = N = 4 ein „Platin"-Abonnement, k = 3 ein „Gold"-Abonnement, k = 2 ein „Silber"-Abonnement und k = 1 ein „gehobenes" Abonnement.

Man bezeichnet mit P(k) die Anzahl der aktiven TBF in einer gegebenen Zelle bezüglich der Terminals der Klasse k (P(k) ≤ 0). Der für die Gesamtheit dieser P(k) TBF wird mit Dt_k bezeichnet, und der durch die Einheit 51 an die Gesamtheit dieser P(k) TBF zugeteilte Durchsatz wird mit Dta_k bezeichnet. Für 1 ≤ j ≤ P(k) bedeuten die Bezeichnungen D_k,j und Da_k,j jeweils den für den j-ten TBF der Klasse k nachgefragten Durchsatz und den diesem j-ten TBG zugeteilten Durchsatz, mit
und
. Die Gesamt-Durchsätze, nachgefragt und zugeteilt, sind jeweils
und
. Zu Beginn werden die Mengen Dt_k, Dta_k (1 ≤ k ≤ N), DT und DTA zu Null initialisiert.
Wenn die Einheit 51 den bestimmten Benutzern zugeteilten Durchsatz verringern muss, wird die Auswahl der fraglichen Benutzer unter Ansehung der Abonnements-Klassen durchgeführt. Dazu ist jede Klasse einem Strom-Restriktions-Parameter M_k zugeteilt, zwischen 0 und 1, der einem maximalen Reduzierungsgrad des Stroms entspricht, der den TBF der Klasse k zugeteilt wird. Wenn die Kapazitäten zur Übertragung von Paketen in der Zelle im Sättigungsbereich liegen (DT > DMAX), beginnt die Einheit 51 damit, bei den Benutzern in der Klasse mit der geringsten Priorität Durchsatz bis zum Erreichen des Maßes M₁ abzuziehen. Dann verfährt sie genauso mit den anderen Klassen in der Reihenfolge der Prioritäten. Man nimmt im Allgemeinen M₁ > M₂ > ... > M_N = 0, was die beste Bedienung der Benutzer der oberen Klassen sicherstellt.
Die 4a, 4b und 5 zeigen Prozeduren, die von der Einheit 51 zum Einstellen der zugeteilten Ströme Da_k,j bei der Schaffung (4a und 4b) und beim Löschen (5) eines TBF zu einem Terminal der Klasse K (1 ≤ K ≤ N) anwendbar sind.
Beim Erstellen eines TBF der Klasse K, für den ein Durchsatz D (4a) nachgefragt wird, wird im Schritt 60 zuerst die Anzahl P(K) um eine Einheit erhöht. Der Durchsatz D_K,P(K) erhält den Wert des nachgefragten Durchsatzes, und die Gesamt-Durchsätze Dt_K und DT werden um diesen Wert D im Schritt 61 erhöht. Bei einem ersten Durchlauf (Schritt 62) wird der neue zugeteilte Durchsatz Da_K,P(K) auch gleich D gesetzt, und die Gesamt-Durchsätze Dta_K und DTA werden ebenfalls um D erhöht. Der Klassen-Index k wird im Schritt 63 bei 1 initialisiert (Klasse mit der geringsten Priorität), um eine Schleife einzuleiten, in der die zugeteilten Ströme reduziert werden in dem Fall, wo der folgende Test 64 zeigt, dass der zugeteilte Gesamt-Durchsatz DTA den maximalen Wert DMAX überschreitet. Die Prozedur endet, wenn diese Überschreitung nicht auftritt.
Wenn bei der Abfrage 64 DTA > DMAX ist, wird in der Abfrage 65 der Index k mit N verglichen. Wenn k ≤ N ist, wird eine weitere Abfrage durchgeführt, um zu bestimmen, ob in der Klasse k bereits die maximale Reduzierung des Durchsatzes vorliegt, die durch den Parameter M_k definiert ist. Wenn dies der Fall ist (Dta_k ≤ (1 – M_k)·Dt_k in der Abfrage 66), dann wird der Index der Klasse k im Schritt 67 einfach um eine Einheit erhöht, bevor es zur Abfrage 65 zurückgeht. Wenn in der Klasse k Durchsatz abgezogen werden kann (Dta_k > (1 – M_k) Dt_k in der Abfrage 66), besteht der folgende Schritt 68 darin, einen Grad der Reduzierung des Durchsatzes zu berechnen, der auf die TBF der Klasse k anwendbar ist. Dieser Grad r ist gleich der Menge (DTA – DMAX) / Dta_k, die durch M_k gedeckelt ist. Der Wert DTA des zugeteilten Gesamt-Stroms wird im Schritt 69 um r · Dta_k verringert, dann wird im Schritt 70 der Wert Dta_k des den TBF der Klasse k zugeteilten Stroms um das gleiche Maß verringert. Der jedem TBF der Klasse zugeordnete Strom Da_k,j wird um dieselbe Proportion r bei jedem Durchlauf einer mit j = 1 initialisierten Schleife reduziert (wenn j > P(k) ist, wird der Index j um eine Einheit im Schritt 73 erhöht, bevor zum nächsten Durchlauf 71 übergegangen wird). Am Ende dieser Schleife (j = P(k) in der Abfrage 72), wird der Index der Klasse k im Schritt 57 um eine Einheit erhöht, bevor die Abfrage 64 wiederholt wird.
Der durch die 4 dargestellte Ablauf stellt für 1 ≤ k ≤ N die Bedingung sicher: (1 – Mk) × Dt_k ≤ Dta_k ≤ Dt_k (1)
Wenn
mit 0 ≤ n < N, kommt man auf Dta_k ≈ (1 – M_k) × Dt_k für 1 ≤ k ≤ n, (1 – M_n) × Dt_n ≤ Dta_n ≤ Dt_n und Dta_k = Dt_k für n < k ≤ N.
In bestimmten Fällen starker Überlastung der von den L PDCH bereitgestellten Ressourcen, d. h. wenn
ist, können jedoch die Bedingungen (1) nicht mehr eingehalten werden. Wenn bei der Abfrage 65 k > N ist, unterliegen deshalb alle Klassen bereits Reduzierungen des Durchsatzes in den Maßen, die mindestens gleich den Parametern M_k sind. Dann wird auf alle TBF eine ergänzende einheitliche Reduzierung angewendet. Die entsprechenden Vorgänge sind durch die 4b dargestellt.
Der Grad der zusätzlichen Reduzierung r = (DTA – DMAX) / DTA wird (ohne Deckelung) im Schritt 77 berechnet. Dieser Grad genügt der Beziehung (1 – r) ≈ 1 / α, wo α (> 1) durch die Beziehung
definiert ist. Der Wert DMAX wird sodann dem Parameter DTA im Schritt 78 zugeordnet, bevor eine Schleife über die Klassen k durchlaufen wird. Bei jedem Durchlauf dieser Schleife wird der Index k im Schritt 79 um eine Einheit verringert, dann wird die Anzahl Dta_k um die Proportion r im Schritt 80 reduziert. Der jedem TBF der Klasse zugeteilte Durchsatz Da_k,j wird in jedem Durchlauf 81 einer inneren, durch j = 1 initialisierten Schleife um dieselbe Proportion r reduziert (wenn in der folgenden Abfrage 82 j < P(k) ist, wird der Index j im Schritt 83 um eine Einheit erhöht, bevor zum nächsten Durchlauf übergegangen wird), was im Ergebnis zu Da_k,j ≈ [(1 – M_k) / α] × D_k,j führt. Am Ende dieser Schleife (j = P(k) in der Abfrage 82) wird der Index der Klasse k in der Abfrage 84 mit 1 verglichen. Wenn k > 1 ist, kehrt man zum Schritt 79 zurück. Die Prozedur endet, wenn k = 1 ist.
Beim Löschen des J-ten TBF der Klasse K (mit 1 ≤ J ≤ P(K)) wird die Anzahl P(K) im Schritt 90 (5) um eine Einheit verringert, wo der Durchsatz D_K,J, der für diesen TBF nachgefragt worden war, um Dt_k beschnitten wird, und der Durchsatz Da_K,J, der ihm zugeteilt worden war, um Dta_K und um DTA beschnitten wird. Die Werte der Durchsätze D_K,J und Da_K,J für die TBF der Klasse K und von Rängen j > J werden sodann in einer Schleife 91 – 93, initialisiert mit j = J, verschoben, um der Löschung des TBF J Rechnung zu tragen. Solange j ≤ P(K) (Abfrage 91), wird im Schritt 92 eine Verschiebung durchgeführt, indem die Strom-Werte D_K,j und Da_K,j jeweils durch D_K,j+1 und Da_K,j+1 ersetzt werden. Dann wird der Index j im Schritt 93 um eine Einheit erhöht. Nach dieser Verschiebung (j > P(K) in der Abfrage 91), bestimmt die Einheit 51 in der Abfrage 95, ob die Ressourcen PDCH der Zelle vor der nachgefragten Löschung gesättigt waren. Wenn sie nicht gesättigt waren, d. h. wenn der insgesamt nachgefragte Strom DT geringer oder gleich DMAX war, endet die Prozedur durch Aktualisierung von
Wenn die Ressourcen PDCH der Zelle gesättigt waren (DT > DMAX in der Abfrage 95), gibt die Einheit 51 wenigstens einen Teil des nachgefragten Durchsatzes wieder frei, der nicht zugeteilt war. Sie beginnt diese Wiederzuteilung bei den Klassen mit der höchsten Priorität, derart, dass der Klassen-Index im Schritt 97 bei N initialisiert wird. Wenn der nachgefragte Durchsatz für die Gesamtheit der TBF der Klasse k vollständig zugeteilt war (Dta_k = Dt_K in der Abfrage 98), wird der Index in der Abfrage 99 mit 1 verglichen. Ist k > 1, wird dieser Index im Schritt 100 um eine Einheit verringert, bevor die Abfrage 98 für die folgende Klasse ausgeführt wird. Wenn ein Teil des für die TBF der Klasse k nachgefragten Durchsatzes nicht zugeteilt war (Dta_k < Dt_k in der Abfrage 98), wird im Schritt 101 ein Erhöhungsgrad r berechnet nach r = (DMAX – DTA( / Dta_k, und der Index j wird bei 1 für die folgende Schleife 102 – 105 initialisiert. Die Zunahme Δ des Durchsatzes wird im Schritt 102 bei jedem Durchlauf dieser Schleife berechnet, als das Minimum zwischen dem Ungenügen des Durchsatzes D_k,j – Da_k,j und dem Anteil r · Da_k,j. Die Durchsätze Da_k,j, Dta_k und DTA werden im Schritt 103 um diesen Betrag Δ erhöht, wonach der Index in der Abfrage 104 mit P(k) verglichen wird. Wenn j < P(k) ist, wird der Index j im Schritt 105 um eine Einheit erhöht, bevor für den folgenden Durchlauf zum Schritt 102 zurückgekehrt wird. Wenn j = P(k) ist, geht die Einheit zur Abfrage 99 über. Wenn k bei dieser Abfrage = 1 ist, endet die Prozedur in dem vorerwähnten Schritt 96.
In Antwort auf die Schaffung eines TBF (K,J), dem ein Durchsatz Da_K,J zugeordnet worden war, ordnet eine Einheit 52 dem neuen TBF einen oder mehrere PDTCH zu. Diese Aufgabe wird ausgeführt, indem eine Kostenfunktion q(f,t) minimiert wird, die für unterschiedliche PDCH definiert ist, deren jeder durch einen Trägerfrequenz-Index f und einen Abschnittsindex t identifiziert ist. Ein Beispiel für eine verwendbare Kostenfunktion wird angegeben durch
wobei C_k,j die Mehrabschnitt-Kapazität des Terminals bezeichnet, für das der TBF (k,j) bestimmt ist, und T(f,u) die Gesamtheit der TBF darstellt, denen ein PDTCH auf dem PDCH (f,u) im betrachteten Moment zugeordnet ist. Diese Kostenfunktion q(f,t) ist nur für die Paare (f,t) definiert, für die die Abschnitte t bis t + C_K,J – 1 (≤ 8) auf der Trägerfrequenz PDCH sind.
Es ist anzumerken, dass andere Kostenfunktionen durch die Einheit 52 anwendbar wären. Solche Funktionen können insbesondere die den anderen TBF zugeteilten Ströme unterschiedlich gewichten, abhängig von den entsprechenden Abonnements-Klassen.
Nachdem das Paar (f,t) bestimmt wurde, das q(f,t) minimiert, teilt die Einheit 52 C_K,J PDTCH dem neuen TBF (K,J) auf der Trägerfrequenz in den Abschnitten t bis t + C_K,J – 1 zu.
Die dementsprechenden C_K,J PDCH werden in der Signalnachricht „Packet Down-link Assignment" identifiziert, die an die adressierte Mobilstation übertragen wird.
Der Modul RLC/MAC der PCU umfasst auch noch einen Controller 53, der die Übersendung der absteigenden Pakete sicherstellt. Jedes Mal, wenn ein auf einem PDCH (f,t) zu sendender Block RLC/MAC zu erstellen ist, ist der Controller 53 dafür zuständig, die Daten in dem Pufferspeicher 41 zu lesen und diesen die geeig neten Kopfdaten RLC/MAC beizufügen, worin insbesondere die Identität TFI des TBF einbezogen sind, zu dem die Daten gehören. Wenn ein einziger PDTCH auf dem fraglichen PDCH existiert, gehören die gelesenen Daten natürlich zu dem TBF, dem dieser PDTCH zugeordnet worden war. Wenn es mehrere PDTCH gibt, muss der Sende-Controller den TBF auswählen, dessen Daten gelesen werden müssen.
Diese Auswahl kann mithilfe von Variablen F_k,j getroffen werden, die für jeden aktiven TBF aktualisiert werden (wie zuvor repräsentieren der Index k die Abonnement-Klasse und der Index j den Rang des TBF in der Klasse). Die Variable F_k,j wird beim Erstellen des TBF zu Null initialisiert. Jedes Mal, wenn der TBF (k,j) für die Sendung eines Blocks RLC/MAC (auf irgendeinem PDCH) ausgewählt wird, wird die Variable F_k,j um den Betrag 1/Da_k,j erhöht. Für einen PDCH mit dem Index (f,t) besteht die Auswahl darin, den TBF (k,j), für den die Variable F_k,j in der Gesamtheit T(f,t) am Anfang der betrachteten Sendeperiode die kleinste ist.
Wenn der insgesamt zugeteilte Durchsatz DTA nicht die Kapazität DMAX überschreitet, stellt diese Fluss-Auswahl sicher, dass die zugeteilten Durchsätze Da_k,j im Mittelwert erhalten werden.

Claims

Verfahren zum Steuern des Sendens von Datenblöcken, die zu mehreren temporären Flüssen von Blöcken zu Terminals auf einer Anzahl von L physischen Kanälen gehören, welche dem Übertragen von Daten im Paket-Modus gewidmet sind, wobei L eine Anzahl von mindestens gleich 1 ist und jeder physische Kanal aufeinanderfolgende Perioden hat, die jeweils zum Senden eines Blocks bestimmt sind, und wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Übertragungs-Durchsätze (Da_k,j) zu bestimmen, die jeweils den Blockflüssen abhängig von den Übertragungs-Durchsätzen zugeteilt sind, die bei der Schaffung der Flüsse nachgefragt werden; – jedem neu geschaffenen Fluss mindestens einen logischen Verkehrskanal zuzuordnen, der von einem der L physischen Kanäle gestützt ist; und – für jede Sendeperiode auf einem logischen Kanal einen Fluss von Blöcken auszuwählen, dem ein logischer, von dem besagten physischen Kanal unterstützter Verkehrskanal zugeordnet ist, um die Sendung eines Blocks des ausgewählten Flusses im Verlauf der besagten Sendeperiode zu steuern, wobei die Auswahl des Flusses durch die Werte der den Flüssen zugeteilten Übertragungs-Durchsätze bestimmt wird, denen logische, durch besagten physischen Kanal unterstützte Verkehrskanäle zugeordnet sind, bei dem die Terminals auf mehrere Abonnements-Klassen aufgeteilt sind, welche unterschiedlichen Prioritäts-Niveaus entsprechen, bei dem man jeder Abonnements-Klasse einen Parameter der Restriktion des Durchsatzes (M_k) zuordnet, der ein Maß des global für die Flüsse von Blöcken zu den Terminals besagter Klasse benötigten Durchsatzes darstellt, und bei dem die den Flüssen zugeteilten Übertragungs-Durchsätze so bestimmt sind, dass sie die durch die Parameter der Restriktion dargestellten Proportionen im Falle des Nicht-Genügens der dem Paketmodus zugeordneten physischen Kanäle im Verhältnis zur Gesamtheit des für die Flüsse der Blöcke benötigen Durchsatzes berücksichtigen.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem der einer Abonnements-Klasse zugeordnete Parameter der Restriktion (M_k) des Durchsatzes ein Maß des für die Gesamtheit der Block flüsse zu den Terminals der besagten Klasse nachgefragten globalen Durchsatzes darstellt, der besagter Gesamtheit der Flüsse zumindest in bestimmten Fällen der Überlastung der dem Paketmodus gewidmeten physischen Kanäle nicht zugeteilt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 2, das in Antwort auf die Erstellung eines Flusses von Blöcken, für welchen ein derartiger Durchsätz nachgefragt wird, dass die dem Paketmodus gewidmeten physischen Kanäle im Hinblick auf die Gesamtheit des nachgefragten Durchsatzes unzureichend werden, den folgenden Schritt umfasst: – den Flüssen von Blöcken zu den Terminals der Abonnements-Klasse, welche dem geringsten Prioritätsniveau entspricht, Übertragungs-Durchsätze zuzuteilen, die geringer als die für die jeweils für besagte Flüsse nachgefragten Durchsätze sind, wobei das Verhältnis zwischen dem den besagten Flüssen zugeteilten globalen Durchsatz und dem für die besagten Flüsse nachgefragten globalen Durchsatz höchstens gleich 1 minus demjenigen Maß des Durchsatzes ist, das durch den der besagten Klasse zugeordneten Parameter der Restriktion repräsentiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, das in Antwort auf die Erstellung eines Flusses von Blöcken, für den ein derartiger Durchsatz nachgefragt wird, dass die Differenz zwischen der Gesamtheit des nachgefragten Durchsatzes und der Durchsatz-Kapazität der dem Paket-Modus gewidmeten physischen Kanäle höher als
wird, wobei die Abonnements-Klassen durch eine Ganzzahl k indiziert sind, die von 1 für die Klasse niedrigster Priorität bis N für die Klasse höchster Priorität läuft, und n eine Ganzzahl mit 1 ≤ n < N ist, M_k das durch den der Klasse k zugeordneten Parameter der Durchsatz-Restriktion repräsentierte Maß des Durchsatzes bezeichnet und Dt_k den für die Flüsse zu den Terminals der Klasse k nachgefragten Fluss bezeichnet, die folgenden Schritte umfasst: – den Flüssen von Blöcken zu den Terminals jeder Klasse k, mit 1 ≤ k ≤ n, Übertragungs-Durchsätze zuzuteilen, die im wesentlichen gleich 1 – M_k mal den jeweils für die besagten Flüsse nachgefragten Durchsätze sind; und – den Flüssen von Blöcken zu den Terminals der Klasse n+1 Übertragungs-Durchsätze zuzuteilen, die geringer als die jeweils für die besagten Flüsse nachgefragten Durchsätze sind, wobei das Verhältnis zwischen dem globalen, den besagten Flüssen zugeteilten Durchsatz und dem globalen, für die besagten Flüsse nachgefragten Durchsatz höchstens gleich 1 – M_n+1 ist.
Verfahren nach Anspruch 4, umfassend den folgenden Schritt in Antwort auf die Erstellung eines Flusses von Blöcken, für welchen ein derartiger Durchsatz nachgefragt wird, dass die Differenz zwischen der Gesamtheit des nachgefragten Durchsatzes und der Durchsatz-Kapazität der dem Paketmodus gewidmeten physischen Kanäle gleich
wird, mit α > 1: – den Flüssen von Blöcken zu den Terminals jeder Klasse k, mit 1 ≤ k ≤ N, Übertragungs-Durchsätze zuzuteilen, die im Wesentlichen gleich (1 – M_k)/α mal die jeweils für die besagten Flüsse nachgefragten Durchsätze sind.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, das in Antwort auf die Löschung eines temporären Flusses von Blöcken, wenn die dem Paketmodus gewidmeten physischen Kanäle im Verhältnis zur Gesamtheit des für die Flüsse von Blöcken nachgefragten Durchsatzes unzureichend sind, den folgenden Schrittt umfasst: – die Durchsätze zu erhöhen, welche den Flüssen von Blöcken zu den Terminals der Abonnements-Klasse zugeteilt sind, die dem höchster Prioritätsniveau entspricht, dem zuvor geringere als die nachgefragten Durchsätze zugeteilt waren.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Zuordnung eines logischen Verkehrs-Kanals zu einem neu erstellten Fluss die Minimierung einer Kostenfunktion umfasst, abhängig von den Übertragungs-Durchsätzen, die den Flüssen von Blöcken zuteilt sind und den jeweiligen Empfangskapazitäten der Bestimmungs-Terminals der besagten Flüsse, wobei die Empfangskapazität eines Terminals dessen Kapazität bezeichnet, gleichzeitig Blöcke über mehrere physische Kanäle zu empfangen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem man für jeden Fluss von Blöcken eine Auswahlgröße aktualisiert, indem man ihm, jedes Mal wenn dieser Fluss zum Senden eines Blocks ausgewählt wird, eine Größe zuordnet, die umgekehrt proportional zu dem dem besagten Fluss zugeteilten Durchsatz ist, wobei die Auswahl eines Flusses von Blöcken für jede Sendeperiode auf einem physischen Kanal darin besteht, den Fluss auszuwählen, dem ein von besagtem physischer Kanal unterstützter logischer Verkehrskanal zugeordnet ist, für welchen besagte Auswahlgröße minimal ist.
Vorrichtung zum Steuern des Aussendens von Blöcken von Daten, die zu mehreren temporären Flüssen von Blöcken zu Terminals gehören, umfassend Behandlungs-Mittel (51 – 53) in einer Ausstattung zum Durchführen aller Schritte eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche.