TWI359588B - Non-signalled terminal blocking - Google Patents

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TWI359588B
TWI359588B TW095143268A TW95143268A TWI359588B TW I359588 B TWI359588 B TW I359588B TW 095143268 A TW095143268 A TW 095143268A TW 95143268 A TW95143268 A TW 95143268A TW I359588 B TWI359588 B TW I359588B
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Reiner Ludwig
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Description

1359588 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於無線存取網路中的訊務擁塞問題。更特定 而言，本發明係關於一種解決無線存取網路中之資料封包 擁塞問題的方法及節點。 【先前技術】 隨著第三代（3G)行動系統之不斷發展，支援高位元速率 多媒體服務的市場關注不斷增長。同時，3 g操作者面故來 自使用（例如）基於IEEE 802.X之技術之非習知商業模型的 強烈競爭’其中該等技術提供對基於網際網路協定（〗p)之 多媒體服務（IMS)或對網際網路的無線存取。 因此’行動操作者感興趣於使用能為其提供基於寬頻ιρ 之服務之能力的技術來加大發展無線存取網路（ran)，其 中基於寬頻IP之服務包括基於TCP(傳輸控制協定）及 UDP(使用者資料報協定）之應用程式。在此文獻中，吾人 將此等超出現有3G無線存取技術的高位元速率ran共同稱 為"4G RAN"。以下文獻確定為相近之先前技術： [1] WINNER Project, "Description of identified new relay based radio network deployment concepts and first assessment by comparison against benchmarks of well known deployment concepts using enhanced radio interface technologies", IST-2003-507581 D3.1 [2] C. Barakat, P. Thiran, G. Iannaccone, C. Diot, P. Owezarski, "A Flow based model for Internet backbone 116325.doc 1359588 traffic", http://www.imconf.net/imw-2002/imw20Q2-Dapers/ 123.pdf [3] CISCO Document, Configuring QoS, http://www.cisco.com/ univercd/cc/td/doc/product/lan/cat4000/l 2_2_25/conf/qos.pdf 一關鍵觀察在於可有利地設計4G以專用於基於ip之應用 程式》亦即，吾人可假設4G RAN僅與蜂巢式操作者之封 包交換式域建立介面，且經由4G執行之所有應用程式均基 於IP。接著可進一步假設所有應用程式均為速率適應性 的，包括TCP應用程式以及許多UDP應用程式，包括使用 速率適應性編碼器之VoIP(V〇ice-over-IP，IP語音傳輸）應 用程式。 以下列出4G RAN之若千特徵： •專門針對基於IP及速率適應性應用程式 •每小區僅有一個共用訊務通道 •對所有當前可用頻寬進行瞬時存取 •不支援基於會話之允入控制及資源儲集（單一承載概念） •即時、準即時及非即時應用程式之間無區別 •每一 IP封包具有受限重傳延遲之無損耗HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request ’混合自動重複請求） •純粹基於端對端機制之擁塞控制（流動等級式佇列及主 動佇列管理） • 4R RAN對不同服務等級提供每跳（Per-Hop)QoS(按 DiffServ之方式） •服務等級之間基於策略之排程 M6325.doc 1359588 對4G系統之一關鍵要求在於必須盡可能保持低系統複雜 性。此尤其適用於旨在提供某基本的服務區分級別以及確 保擁塞情況下之系統穩定性的服務品質（Q〇 S)機制。 網際網路未提供任何端對端QoS，且出於不同原因，永 遠不可能提供任何端對端QoS。區分服務（DiffServ, DS)之 每跳模型係一提供網路之邊緣節點之間的Q〇s的有吸引力 的機制，且因此很好地適用於提供4G ran中之Q〇s的目 的。DiffServ(根據標準文獻iETF rFC2475)已在網際網路 中取得部分成功’其中DiffServ主要實施於一操作者之域 内。DiffServ使用IP標頭中之6位元仍欄位來標記Ip封包之 服務等級。此方法之一大優勢在於11>8^(11>安全機制）並不 加密DS攔位。IPsec逐漸用於（例如）合作存取。因此可設 想實施4G RAN以提供不同服務等級。1]?封包之服務等級 標記於DS攔位中。4G操作者有自由決定支援多少服務等 級。 因此，術語"服務品質（Q〇S)"定義為"若一個網路能夠在 一共用基礎架構中提供不同服務品質及級別可區分之服務 品質’則稱該網路支援Q〇 S，，。 對於QoS之此定義，應注意，當網路上之負載較低且所 有使用者終端（UT)具有足夠之覆蓋範圍（足夠高之接收器 等級）時’不同服務等級之間並無差異。在此等情形下， 4G RAN可更快地傳送資料（無1?封包損耗及足夠低之延 遲）’於是當前由一小區中之所有UT所使用的應用程式可 遞送該資料。 H6325.doc 1359588 • 4G %要支援之一重要特徵係一可供操作者用以將某q〇s • · 、及別與由s玄操作者經由其服務網路或由該操作者選定之第 —方所k供之應用程式相關聯的機制。服務可劃分為"公 ’ 用"及”專用，，服務等級。公用服務等級公開提供，且可被 4G使用者預訂。該構思在於每一 υτ精確地屬於一個公用 服務等級，例如，"金級"、"銀級，，或"銅級"之一。公用服 務等級"金級"可與使用者之預訂相聯繫。專用服務等級對 • 於4G使用者而言不可用，但僅可由一4G操作者設定。該 構思在於屬於該操作者選定之應用程式的封包被指派至一 專用服務等級（下文中指示為”叙級"）。以此方式，4G操作 者可確保封包在4G RAN中得到區分處理，例如，公用服 務等級之封包的優先權。藉由此方法，有可能模仿可與扣 操作者選定之特定服務相關聯的保證位元速率。此需要一 適當網路尺寸及-用於處理不同服務等級（優先權、最小 位元速率等）之對應策略。 • 彳慮圖2之Q0S支援系統架構。隨著系統中總體訊務負載 .之增大’系統之擁塞級職始增大，且最終僅可服務於 ’’鉑級"使用者訊務（歸因於第二級別排程機制）。 當僅來自"鉑級"使用者之訊務負載達到高負載區域時， 需要優，先化某些，，錄級，，使用者。亦即，需要一種判定當系 統擁塞至無法排程所有”㈣"訊務之程度時在無線介面上 排程哪些"鉑級"使用者的演算法。 此問題是重要的，因為㈣並未制於相㈣先級等級 (例如"翻級，，）之兩個使用者（兩個υτ)進行區分。如圖2所 116325.doc 1359588 示，第二級別排程器可與一等級間策略相關聯且亦可知悉 未處理ip封包之齡期。然而，此等資訊並不夠，因為其並 不允許在具有齡期相同之未處理IP封包的相同等級（例如 "鉑級"）之使用者之間進行區分。 簡而言之，需要一種用以判定在出現擁塞的情況下哪些 UT之會話不應接收MAC級別之任何排程資源。此問題稱 為等級内UT阻隔問題。 【發明内容】 所提出之對該問題之解決方案將允許在不依賴於基於會 話及基於流之顯式發信的情況下，阻隔UT對無線介面（下 行鏈路（DL)及上行鏈路（UL))進行存取。在DL中，根本不 需要任何發信（甚至在媒體存取控制（MAC)層上亦不要 求）。 本發明可視為設計適用於無線鏈路上基於Ip之速率適應 性應用程式之低複雜性但高效率之Q〇S機制的過程中的重 要難題。所提f義之QoS機制的基本構思在於利用4G特定假 設（高位元速率、低擁塞機率、基於IP之適應性應用程式） 及無需會話級別發信及允入控制而提供服務區分。此種 QoS機制可論證地較少應用程式特定、需要最少量之狀態 資訊且不寓要預應用q〇S發信及資源儲集。 本發明係關於一種如請求項i之訊務解決方法。由附屬 項1至12定義該方法之不同變型。 本發明亦關於一種如獨立項13之節點。該節點包含用於 執行本發明方法之構件。於附屬項14至2〇中定義該節點之 J 16325.doc 1359588 不同實施例。 本發明之價值在於克服了與此種QoS機制相關之重要問 題，亦即在高擁塞情形期間阻隔使用者終端中的—些而無 需使用者資料傳輸之前的會話建立及UTRAN發信程序來 執行允入控制及資源儲集。因此，要求所提議之機制以在 網路中存在擁塞時確保系統穩定性。 【實施方式】 圖1說明一用於諸如UMTS(通用行動通信系統）之蜂巢式 無線通信的無線存取網路（RAN)。使用一諸如行動無線終 端之使用者終端υτ(υτ·1、UT-2、UT-3、…）在一小區c(c_ 1、02 '…）内進行無線通信的能力可由一連接至網路之 另一節點4(基地台天線4)的節點2例如無線網路控制器 ((GSM(全球行動通信系統）中之基地台控制器等提供，其 中該另一節點4為了達成最佳可能之無線信號覆蓋範圍而 位於小區申的關鍵位置（在UMTS術語中，"基地台”通常指 示一由RNC控制之節點b，然在更一般之意義上，rnc亦 可視作及指示為系統或網路之一節點）。每一 RNC節點通 常經由若干信號連接件8控制若干小區及節點B。在此示意 圖中，基地台天線4位於小區之中心，儘管並非中心之其 他位置為可能的。基地台天線4包含至少一個天線，其為 全向的或定向的且連接至一無線收發器配置（未圖示）。一 使用者終端UT與該RNC節點能夠經由基地台天線4及兩個 方向（自使用者終端UT至基地台天線4之上行鏈路（xnink)及 自該基地台天線4之下行鏈路（DHnk))上之無線介f而彼此 116325.doc 12 1359588 通信。行動無線電話通信系統包含一無線存取網路ran， 其通常包含若干RNC節點，該等RNC節點經由若干連接件 6相互連接甚至連接至諸如核心網路、PSTN、ISDN、 LAN、WLAN等之其他網路。該收發器配置（未圖示）由無 線網路控制器監視及控制。將行動無線通信系統描述為 UMTS系統之事實應視為教示簡化而並非用以限制本發明 之範# °因此’本發明並非限制為一行動無線通信標準， 相反地’下文描述之本發明適用於已知行動無線通信標準 中之任何一者。 圖2為示意性地展示根據WINNER project[參考文獻1]之 先則技術排程器架構設計J 〇〇之組態的方塊圖。圖2為如何 在下行鏈路中實施用於4G QoS處理之不同元件的實施例。 此貫施例包含兩個公用服務等級"金級"（G)及"銀級"（s)， 以及一個專用服務等級"始級"（p)。服務等級優先級次序自 最π服務級別至最低服務為："鉑級"（p)、"金級,，（G)及，，銀 級（S)。然而，其他等級組態在本發明之範疇内係可能 的。假没訊務情形係小區内包含N個用戶，其中κ個"拍級" 用戶、L個"金級"用戶及（N (K+L))個"銀級"用戶。應注 思’在當刖正使用一對應應用程式（例如自操作者之服 務網路提供的v〇Ip服務）時，一獨立於其公用服務等級的 使用者終端UT亦可屬於，，钻級"等級。 較佳地，所有應用程式皆為速率適應性的。因為速率適 應性應用程式具有作為—標準的擁塞控制，對擁塞控制之 顯式支援未必設計於4G無線存取網路（RAN)中。相反地， H6325.doc 13 1359588 4G RAN中較佳實施基於流之佇列及主動佇列管理[參考文 獻2]。 類似於2G及3G，每使用者終端（υτ)10(12、…）具有至少 一個IP(網際網路協定）封包佇列1〇Α、1〇β(ι2α、 12Β、…），一個在RANi 一節點中之下行鏈路（dl)中 一 個在υτ(未圖示）中之上行鏈路（UL)中）。此為實施每。丁之 獨立鏈路層的直接結果（與例如標準IEEE 802.11中所有終 端共用一個鏈路層相對）。流至同一 UT或自同一 υτ流動之 不同應用程式封包為獨立的或隔離的。另外，大塊資料轉 移可能易於引起線頭阻隔且因此引起同—υτ上之並行ν〇ιρ 會活的不良品質。為避免此情況，可使用基於流之佇列， 亦即’將不同的流或不同等級的流獨立地排入佇列。流等 級~τ界疋於源及目的地I p位址之相同元組上。 邏輯上’已知QoS架構設計包含位於4G網路中的三個級 別之排程器。第一排程器22與一使用者終端相關聯，且排 私來自不同應用程式之競爭封包。第二排程器28選擇一特 疋UT之佇列’且為第三級別排程器3〇處理相應ιρ封包。第 二級別排.程器30為一MAC排程器，其選擇未處理之等待1? 封包中之一者以用於MAC級別排程。 由三個級別之排程器提供執行於4G使用者終端（υτ)上之 應用程式的QoS供應。現將詳細描述三個級別之功能。 單個4G UT 10(12、Μ、16、18、2〇)上可能執行若干應 用程式10A、1〇Β(12Α、12B等），每一應用程式與訊務模 式及QoS要求相關聯。概念上，應用程式在緩衝器中產生 116325.doc
^之通常由作業系統管理之Ip封包。與每_υτ相關聯 I排程Θ22 ’其任務係判定應首先服務等待於應用程 1分列中之未處理封包中之何者。此實施例中使用加權猶 % (=ghted RGUnd_R()bin)排程器（wrr)，但亦可使用其他 排程$以在考慮封包A小之差異的情況下將每UT(每服務 等級)之總位元速率的一公平共用權提供至不同的流等 級。或者，可給予使用者控制此排程器之能力。後一解決 方案將允許高級使用者覆寫某—應用程式（例 >，其最喜 愛之VoIP客戶端）之預設優先權。在此級別上，使用了一 維持ΐϊΜ宁列的機制。主動佇列管理（Active Q_e
Management，AQM)係一用以有效維持卩佇列的經證實之機 制。其由許多當前技術水平之路由器支援[參考文獻3]。 AQM可用作為隱式擁塞信號之"封包丟棄"來操作或用顯式 擁塞通知（ECN)(IETF RFC3168中描述）來操作，後一操作 方式中用"經歷擁塞"標記一封包而不是將其丢棄。隨後藉 由接收速率適應性應用程式（例如TCP)來回波此標記。 AQM之關鍵特徵在於在佇列變滿之前作出反應（丢棄或標 記封包），以便留下緩衝器空間來吸收瞬間封包叢發，並 將需要之封包盡可能多地排入佇列以最大化端對端通量， 但可能少地排入佇列以最小化端對端延遲。 在下一級別24處’ 4G存屏，點（AP)維持每一 υτ之一佇 列。亦即，已由第一級別排程器22選擇之一個吓封包置放 於此每UT佇列中。ΑΡ處之此等邏輯佇列26係具有一與位 於使用者終端（未圖示）處之對等實體相關聯的混合自動重 116325.doc •15· 1359588 複Γ求（HARQ)發送器24的件列[參考文獻1]。第二級別排 私盗28之任務係判定應選擇未處理㈣包中之何者以進行 C、及別排程30。此排程器應考慮事敍总篇略（亦即在不 同服知等級P、G及S之間進行處理的優先權)以及於每 佇列26中等待之IP封包的齡期。 不同服務等級P、〇及s之間的排程係判定提供至任何特 定，務等級的⑽之級別的排程。-個服務等級内之排程 判疋如何相對於彼此處理同—服務等級之υτ，例如，美 於所發送之位元組或封包之數目的公平性、基於所消耗： 無線資源之量的公平性等。 個排程$ (基於策略之排程器28)應執行服務等級之間 的排程。 應盡可能由操作者策略來判定排程器之操作，亦即，應 由4G標準或供應商特定之4(}實施將盡可能少之功能、特 徵及菜略固線連於排程器中。 下文給出可能界定之排程策略的若干實例。 藉由單個專用服務等級（·，翻級"），4G操作者可判定每小 區應儲集多少頻寬以用於由4G操作者之服務網路所提供之 服務。此可⑷適應於在—給料間點實際地使用服務的 使用者之數目、全品質服務所需位元率等。 藉由兩個公用服務等級（"金級"G及"銀級"s)，4g操作者 可決定"金級"G等級得到絕對優先權，此在峰值訊務時間 期間可導致”銀級”訊務之資源缺乏β相反地，可儲集某一 最小頻寬以用於"金級"訊務’同樣基於，，金級"等級中'啟用 U6325.doc •16· 1359588 (發送及/或接收）υτ的數目而為適應性的β 可將不同之固定排程權重（與優先權成比例之公平性）指 派至不同服務等級。 可取決於特定UT之接收器信號強度潛在地指派每服務 等級之最小位元速率。舉例而言，對,，鉑級"使用者接收器 級別3處之最小值2 Mb/s ’或更好的對"金級"使用者接收器 級別4處之最小值〇.1 Mb/s，或更好的對„銀級"使用者無最 小值。 在此設計中，策略排程器及MAC排程器30保持為獨立實 體。以此方式，MAC排程器3G可經由通道相依排程獨立操 作而純粹聚焦於多使用者增益。 、 自策略排程器28經由發送符記32控制MAC排程器，其中 策略排程器28應來自MAC排程器之請求指派該等發❹記 且對於 L2. 每一發送符記32屬於一個特定υτ_: PDU(IP封包）的成功傳輸而言為"有效的， 除等級間策略之外’策略排程器28亦需要考慮—勺 之"齡期”。此構思在力每-1?封包在進入的宁列後得= 派以一時間戳記（例如當前系統時一 9 J T巴愈老"，目ι| 所得到之優先權及權重即變得愈高，且其被策略排 程之機率即愈高。吾人假sHARQ發送器从總
L2-PDU(IP封包）重傳置於重傳/傳輸作列之前面，之 重傳總是具有高於新傳輸的優先權。 亦P 此構思在於MAC排程器30總是以如 广万式h永符記32 : 116325.doc MAC排程㈣總是具有足夠量之符記由其處置以允許足 夠高之多使用者增益。 同時，MAC排程器必須確保其能在少f時間（例如，小 於10 ms)内傳輸與其所持之所有符記32相關聯之有效負 載否則，MAC 30可引起線頭阻隔及過量延遲。當mac 排程器排程一符記32時，其向相應υτ提供給定通道品質 (CQI)34之特定量資料塊（chunk)。υτ隨後決定其需要使用 夕少貝料塊且產生一匹配之前向誤差校正（FEC)斷片％。 隨後，MAC排程器排程下一符記直至其"充滿”一傳輸訊 框（訊框位元或MAC協定資料位元）為止。類似於策略排程 器28維持封包之齡期，MAC排程器需要維持一符記之齡 期。此用以避免屬於一特定符記之υτ的資源缺乏。因 此，一符記變得愈老，則其被MAC排程器3〇排程之可能性 愈大，即使彼時刻仍然僅存在少數具良好通道品質（CQI) 之資料塊。
事貫上，此意謂關於是否傳輸Ip封包及何時傳輸ιρ封包 之最終決策取決於基於策略之排程器（PBS)28，因為MAC 排程器終究必須排程指派至其之ιρ封包。此亦意謂服務等 級對於MAC排程器30而言為透明的。 現將參看圖3之發信方案機制描述用於q〇s處理之上述 4G排程器架構的功能。 屬於某一應用私式且定址至一 UT之IP資料封包到達第一 排程器級別22。等待被選擇以由HARQ發送器24傳輸的IP 封包根據緩衝器26中之每流等級佇列方式而置放於一佇列 H6325.doc -18- 1359588 中。在下一步驟中，HARQ發送器24產生一發送請求至下 一級別發送器28(PBS)，其接收到請求時將設定IP封包時 間。PBS僅接收每UT—個請求。 PBS 28檢查等級間策略及IP封包之齡期。若接受請求， 貝iJPBS發出一發送符記至CD-MAC(通道相依媒體存取控制 器）。UT係是其IP封包等待於HARQ緩衝器中以待經由無線 介面傳輸至UT中之相應對等HARQ的候選者。所發出之發 送符記儲存於一記憶體空間（候選者房間）中，由CD-MAC 排程器30管理及操作。CD-MAC維持對等UT計時器，此意 謂每一 UT具有其自身之計時器。 因此，CD-MAC排程器有可能監視每一發送符記之齡 期，並在一符記超過一預定齡期的情況下丟棄該發送符 記。 MAC排程器30受符記控制，且每UT僅有一發送符記等 待儲存。一發送符記儲存有關其UT候選者之資訊。當CD-MAC瞭解到哪些UT為候選者時，MAC檢查候選者房間中 所表示之每一 UT的無線通道品質（CQI)。MAC所接觸之一 個UT藉由應通道品質而設定前向誤差校正（FEC)冗餘（通道 品質愈好，則所需要之FEC冗餘位元愈少）來作出回應。 MAC排程器30直接與HARQ發送器24進行通信（並不通知 PBS)，且根據所量測及判定之CQI設定FEC級別。若MAC 30已能夠與一UT進行通信，則MAC發送一包括必要FEC級 別之"提取HARQ封包”指令至該HARQ發送器。相反地，若 UT經判定為不能達到，則MAC 30發送一"丟棄HARQ封包” < £ 116325.doc -19- 1359588 指令至所考慮之HARQ發送器。 若所考慮之HARQ發送器接收一"提取HARQ封包"指令， 則HARQ向IP封包提供一包含通道之當前FEC級別之Harq . 標頭。HARQ發送器傳輸HARQ封包至xjT中之相應之對等 HARQ。當泫對等HARQ成功地接收資料封包時，其返回 一確認至RNC中之對等HARQ。當HARQ已接收到該確認 時，HARQ發送一，，確認接收"指示至MAC ,其將丟棄候選 $ 者房間中之發送符記。 在某些情形下，變得有必要在屬於同一等級之多個使用 者之間進行選擇。此問題在上述已知架構中並未解決。 當排程器及無線介面無法服務屬於同一等級之所有傳入 IP封包時，出現等級内排程問題。因此，此意謂資料封包 將必須在系統中件列等待很長時間。此仔列將溢流。此情 形稱為訊務擁塞。因此，必須選擇同一等級内之某些 且給予其優於同-等級中之其他υτ的優先性。此稱為等 •、級内選擇。操作者在整合至基於策略之排程器28中之訊務 • 策略中提供等級間選擇（例如，來自不同服務等級之UTi 間的選擇）。 在先前技術系統中，藉由使用允入控制移除此問題。然 而允入控制涉及經由無線介面之發信。發信將限制可用 之…、線資源及頻寬。因此，在根據Winner叫參考文 獻1]所提議之4G系統中未必提供允入控制，且該系統使每 -使用者可啟動及開始傳輸資料封包。因此，發明一種避 免無線發信或使用嚴格限制之無線發信的等級内選擇機制
】16325.doc -20· 1359588 為極有益的。 一可能之解決方案係一等級内之υτ的隨機選擇。然 而，下文將參照圖4描述根據本發明之選擇問題的一解決 方案。上文已參照圖2描述架構之許多細節，因此共同細 節具有相同參考數字。 本發明為一種訊務擁塞解決方法，其包含一涉及通道相 依MAC排程器30的阻隔機制。CD-MAC維持對等UT計時器 3 8，此意謂每一 UT 46具有其自身之計時器。此外，CD-MAC排程器在表40(甚至指示為阻隔表）中暫存小區中的現 存UT。 本發明之機制將起始於擁塞或擁塞警告，且包含將不同 UT分類為ACTIVE(啟用）42或IDLE(閒置）44的步驟，及將 此等資訊儲存於包含與系統中之UT同樣多之計時器38的 阻隔表40中的步驟。當存在擁塞或擁塞警告時，由通道相 依MAC排程器維持阻隔表40。阻隔表40係當前系統中之所 有UT的登記，且其維持關於哪些UT為啟用或不啟用的資 訊。小區中關於小區中之現存UT的資訊係收集自發送符 記，該發送符記除符記計時器資訊之齡期外亦儲存UT資 訊。 在擁塞或擁塞警告期間，MAC排程器在選擇HARQ封包 以便經由無線介面傳輸時將考慮此資訊及CQI資訊。一旦 UT與一 ACTIVE(啟用）/INACTIV(不啟用）狀態相關聯，此 資訊即可供MAC排程器使用。為了保持此ACTIVE/ INACTIV狀態，需要一將UT分類為ACTIVEANACTIV且保 1 16325.doc -21 - 1359588 證只要擁塞或預擁塞情形存在即保持更新阻隔表4〇中之此 狀態資訊的機制。 擁塞偵測： 獄排程器3〇及PBS排程器28將能夠伯測擁塞及/或擁塞 預狀態。因此，節點具備擁塞監 W 見構件，其有可迠以電腦 軟體或硬體實施。當系統接近擁塞時，屬於較低服務等級 如金級"或"銀級”）之使用者終端可能已完全被阻隔而 不侍再傳輸資科封包。 —為了能夠衫擁塞預狀態或擁塞警告狀態，有必要界定 =塞級別。該擁塞級別可^義為每單位時間來自職q 之傳入發送請求的數目（亦即傳入 下行鏈路容量的比率或封包之傳出速羊率)=位時間之總 寻出逑羊之間的比率將 ^界定臨限值。另-可用之擁塞級別定義為MM排㈣ ==者儲存器中之發送符記的總和將㈣—臨界數。 肩始擁塞或實際擁塞之另一可用定義為候 所有發送符記料！！之_總和^ = :S)。當擁塞警告機制❹]到-擁塞警告狀態或-貫際擁塞時’ MAC排程器能夠建立此描述之阻隔表。 分類演算法 =雍塞或擁塞警告狀態下’在阻隔表4。中將候選者儲存 盗中之母一 UT分類為IDLE。 當MAC排程器排程一舰⑼包以傳輸時， 介面之成功傳輸。當職Q發送器演算法已成功 疋成备則HARQ封包之傳輪時，MAC排程器丢棄發送符 H6325.doc •22- 1359588 記。一旦已成功傳輸一 HARQ封包，MAC排程器將阻隔表 40中之對應UT項自IDLE改變至ACTIVE。此亦將此UT之 計時器設定為一較大的正值N。 在成功排程每一 HARQ封包後，MAC排程器遞減每一 UT 之N，除了剛好被排程封包之一個UT以外。當一 UT之計時 器達到零時（亦即，N變為零）時，再次將其狀態分類為 IDLE。或者，在一預定量時間後，無關已排程HARQ封包 而遞減N。 認識到不可能僅藉由關注屬於一 UT之發送符記中之一 者的齡期來將一 UT分類為閒置或啟用亦很重要。有必要 考慮一 UT之所有發送符記，且若所有發送符記太”老”以致 於不能傳輸時，將該UT視作IDLE。 阻隔機制 在擁塞情況下，MAC排程器30丟棄當前被分類為IDLE 之UT的發送符記及對應HARQ封包。藉此，ACTIVE UT的 HARQ封包具有較高機率得以排程。 上述演算法提供一種在擁塞週期期間於ACTIVE使用者 與IDLE使用者之間進行適應性區分的簡單方法。廣泛而 言，系統應經尺寸化以使得較少出現此類擁塞週期。亦 即，在正常及甚至"較弱"擁塞週期期間，基於服務等級之 區分應足以於使用者之間進行區分且保持系統穩定性。 在較少情況下，當"鉑級"使用者單獨超載系統時，仍需 要使等級内區分成為可能。正是在此類嚴重擁塞週期（例 外的係一短時間間隔内一蜂巢式小區内的許多呼叫起始， < £ 116325.doc •23· 1359588 稱為”New Year's Eve(除夕）·，現象）期間本發明變得適用。 通常，系統負載自•’正常"級別逐漸増大至極度擁塞級別。 考慮系統中無"始級"使用者的情形。然而，"金級”及"銀 級使用者產生一使得系統進入嚴重擁塞狀態的訊務負 載。現在，問題變為於”金級"使用者之間進行區分，此十 分類似於針對"銘級"使用者所描述之解決方案。所描述之
等級内選擇適用於除所描述之"鉑級使用者"之外的其他服 務等級。 阻隔演算法之上述實施例就下行鏈路（前向鍵路）方向（自 小區之RAN節點至UT)加以描述。 然而，上行鏈路（反向鏈路）中存在與下行鏈路中相同之 功能及實體。在使用者終端中，將Ip封包由處 理，並被城於至少—個仵財，且ιρ封包料待以被發 送至對等.HARQ。由基地台（或無線網路）控㈣器（亦即 BSC/RNC)處理排程控制。
上行鏈路MAC排程H並不對所有υτ之㈣的狀態具有 全域瞭解1而’下行鏈路情況與上行鏈路情況之間的僅 有差異係··在HARQ發送器與上行鏈路簡及上行鍵路 MAC排程ϋ之間的控制平面中傳送的指令經由無線介面傳 輸傳輸而非在RNC節點之内部傳輸。 本發月亦為用於蜂巢式無線通信之無線存取網路（RAN) :的節點2,例如無線網路控制器、基地台控制器等。該 即點2信號連接至例如收發器構件、基地台天線4等的構 件’該構件用於經由盔娃八 丄由無線"面在該節點2與小區區域cq内 I J6325.doc -24- (.5 1359588 =干使用者無線終端υτ(购'UT2、）之間傳輸及接 欠貢枓封包(IP封包)。該節點2包含_通道相依排程器 ”用於根據通道品質識別（CQI)及屬於等待被選擇以傳輸 至經識別且經定址之使用者終端υτ或自經識別且經定址 之使用者終端UT傳輸之資料封包的所儲存資料封包資訊 例如，符記）來監視及控制υτ排程。該節點2包含用以
提供執行本發明之解決訊務擁塞之方法之能力的若干構 件，其將在下文中呈現。 即點2匕3用於备已出現或即將出現訊務擁塞狀態時建 立表4〇(下文中指示為阻隔表）的構件，該表包含該等使用 料端中屬於同-服務等級（P、G、s、）之使用者終 端此夕卜節點2包含用於只要存在該擁塞狀態（較佳僅當 存在該擁塞狀態期間）即維持該阻隔表4〇的構件。另外， 節點2包含用於在阻隔表4〇向該排程器（3〇)指示一使用者終 端（UT)已經判定為已閒置超過—預定時間的情況下，阻隔 該使用者終端UT與該節點2之間上行鏈路（切1111〇及下行鏈 路（Dlink)兩個方向上之資料封包之傳輸的構件。該節點2 進一步具備用於當阻隔表向該排程器指示一使用者終端經 判定為仍處於啟用時允許該使用者終端與該節點之間上行 鏈路及下行鏈路兩個方向上之資料封包之傳輸的構件。所 有上文提及之構件較佳實施為可由一控制器讀取及處理之 程式心令，s亥控制器諸如為位於節點2内部或連接至節點 2(例如，在無線網路控制器（rnc)中）的一電腦、處理器、 中央處理單το、微處理器等。該等程式指令可以軟體或硬
Il6325.doc -25- 1359588 體貫施。 根據本發明之一個實施例，節點2亦具有用於在該阻隔 表40中引入每一使用者終端11丁的一個項及用於每一使用 者終端的一個每UT計時器的構件，及用於在該表中將每 一所表示之使用者終端設定為IDLE且將相應之每υτ計時 器設定為一預定起始值的構件。 界定本發明之不同實施例的下文所列出之構件較佳實施 為可由一控制器讀取及處理之程式指令，該處理器例如為 一位於節點2内或連接至節點2的例如在無線網路控制器 OWC)中的電^、處理器、中央處理單元、微處理器等。 該等程式指令可以軟體或硬體實施。 -用於在已成功傳輪相應資料封包（例如，已自接收方接收 -確認)的情況下將阻隔表4〇中之使用者終端項“自刪 42改變至ACTIVE 44的構件； •用於將相應每UT計時器38之計數值設定為—預定起始值 的構件； -用於將相應每UT計時器38之計數值設定為—預定之較大 正起始值N的構件； -用於為貢料封包之每—成功傳輸遞減每-每UT計時器38 之該計數值（除了剛好成功傳輸資料封包之-個UT之外㈣ 構件； -用於將每一每UT計時, τ f益38之该計數值遞減一預定遞減值 的構件； -用於當相應之每一I TTT< n_t 母UTS十時器38達到一預定停止值時將 116325.doc * 26 - ^ 1359588 使用者終端設定為IDLE 42的構件。 根據本發明之另一實施例，通道相依排程器3〇為一媒體 存取控制（MAC)排程器，其能夠當由於相應之每。丁計時器 已達到預定停止值而在該表中將—經識別且經定址之使用 者終端指示為IDLE時，藉由丟棄表示屬於該使用者终端之 所儲存資料封包資訊的一或多個相應發送符記來阻隔等待 被選擇以傳輸至該經識別且經定址之使用者終端或自該經
識別且經定址之使用者終端傳輸的資料封包。 在另一實施例中，該節點亦包含一基於策略之ip/L2_ PDU(網際網路協定層2封包資料單元）排程器28，其用於排 程由節點2中之發送實體24產生的所接受"發送請求,,至該 MAC排程器3G ’後者能夠將該所接受發送請求儲存為發送 符記32。該發送實體24可實施為混合自冑重複請求 (HARQ)。 現已描述本發明方法及包含用 is用於解決資料封包擁塞之構
件的節點如何能夠偵測及處理I φ 線存取網路RAN中的擁塞 情形而無需使用者資料傳輪& 埒鞠之别的會話建立及IIT-RAN發
信程序以執行允入控制及資调 X 久貰源儲集。本發明並不受限於上 述較佳實施例。可使用多㈣代、修改及等效物。因此， 以上實施例不應視為限制由輯巾請專利範圍所界定之本 發明之範疇。 【圖式簡單說明】 圖1為示意性地說明—用於格 、蜂巢式無線通信之無線存】 網路（RAN)中之一小區及竿此 久呆些功能性元件的方塊圖。 116325.doc •27· 1359588 圖2為示意性地展示一根據先前技術之先前技術排程器 架構之組態的方塊圖。 圖3係該根據先前技術之排程器架構中的一指令發信機 制。 圖4係不意性地展示一根據本發明之排程器架構之組態 的方塊圖。 【主要元件符號說明】
2 節點 4 基地台天線 6 連接 8 信號連接 10 使用者終端（UT) 10A 封包佇列 10B 封包佇列 12 使用者終端（UT) 12A 封包佇列 12B 封包佇列 14 使用者終端（UT) 16 使用者終端（UT) 18 使用者终端（UT) 20 使用者終端（UT) 22 第一排程器 24 混合自動重複請4 26 .緩衝器
器 116325.doc •28· 281359588
30 32 34 36 38 40 42 44 46 100 C-l C-2 C-3 C-4 C-5 C-6 C-7 C-8 UT-1 UT-2 UT-3 第二排程器 MAC排程器 發送符記 通道品質（CQI) 前向誤差校正（FEC)斷片 計時器 阻隔表 啟用（ACTIVE) 閒置（IDLE) 使用者終端項 排程器架構設計 小區1 小區2 小區3 小區4 小區5 小區6 小區7 小區8 使用者終端1 使用者終端2 使用者終端3 116325.doc -29-

Claims (1)

1359588 ------ 替換頁 圍年11月）-- 第 095143268 號 中文申請專利範 十、申請專利範圍： 種資料封包訊務擁塞解決方法，其用於包含一無線存 取網路（RAN)之蜂巢式無線通信，該網路包含至少一個 即點（2) ’該節點包含一通道相依排程器（3〇),該排程器 (30)用以根據通道品質識別（CQI)及屬於等待被選擇以傳 輸至經識別且經定址之使用者終端υτ或自經識別且經定 址之使用者終端UT傳輸之資料封包的所儲存資料封包資 訊（發送符記，32)來監視及控制υτ排程，該方法之特徵 在於該方法包含以下步驟： 當已出現或即將出現一訊務擁塞狀態時建立一表, 阻隔表），該表包含該等使用者終端υτ中屬於同一服務 等級（ρ)之使用者終端υτ ; 只要存在該擁塞狀態即维持該表（40); 若該表（40)向該排程器（3〇)指示一使用者終端（υτ_ι}已 、.二判疋為已閒置（42)超過一預定時間，則阻隔該使用者
鈿（UT)與g玄節點（2)之間上行鏈路及下行鏈路兩個方向 上的資料封包之該傳輸。 士 μ求項1之方法，其中該方法進一步包含以下步驟： 右該排程器（30)可讀取表（4〇)向該排程器指示一使用 者々而（UT-2)經判定為仍處於啟用（44)，則允許該使用 者終端與該節點（2)之間上行鏈路及下行鏈路兩個方向上 的資料封包之傳輸。 如凊求項1之方法，其中該建立步驟進一步包含以下步 驟. 116325-1001104.doc 曰修(更)正替换頁 在該表（40)中引入一個用於每一使用者终端UT的項（46) 及用於每一使用者終端的一個每UT計時器（38)。 4. 如請求項3之方法，其中該建立步驟包含以下步驟： 將每一所表示之使用者終端（UT，46)設定為IDLE(42) 及將該相應之每UT計時器（38)設定為一預定起始值。 5. 如請求項1之方法，其中該維持步驟包含以下步驟： 若該（等）相應資料封包，例如，已自接收方接收一確 認，則將該表（40)中之一使用者终端項（46)自IDLE(42)改 變至 ACTIVE(44)。 6. 如請求項5之方法，其中該維持步驟亦包含以下步驟： 將該相應之每UT計時器（38)之計數值設定為一預定起 始值。 7. 如請求項6之方法，其中該維持步驟亦包含以下步驟： 將該相應之每UT計時器（3 8)之該計數值設定為一預定 之較大正起始值N。 8. 如請求項7之方法，其中該維持步驟亦包含以下步驟： 為資料封包之每一成功傳輸遞減每一每UT計時器（38) 之該計數值，除了已恰好成功傳輸資料封包之一個UT之 外0 9. 如請求項7之方法，其中該維持步驟亦包含以下步驟： 將每一每UT計時器（38)之該計數值遞減一預定遞減 值。 10. 如請求項8或9之方法，其中該維持步驟包含以下步驟： 當該相應之每UT計時器（3 8)達到一預定停止值時，將 116325-1001104.doc .Μ ϋ· 〇 4 年..月日修(更)正舒.换g ：· ---—~ 一使用者終端設定為IDLE(42)。 如請求項1至9中任-項之方法，其中該建立步称、該維 持步驟及該阻隔步驟係由該通道相依排程器（3〇)控制， -亥通道相依排程器（30)為一媒體存取控制⑽ac)排程 器。 12·如請求項11之方法，其中該媒體存取控制(MAC)排程器 (3〇)能夠在由於相應之每υτ計時器⑽已達到該預定停 止值而在該表（4〇)中將—經識❹經定址之使用者終端 指示為IDLE(42)的情況下，藉由丢棄表示屬於該使用者 終端之所儲存請封包資訊的_或多個相應發送符記㈣ 來阻隔等4被選擇以傳輸至該經識別且經定址之使用者 終端或自該經識別且經定址之使用者終端傳輸的資料封 包。 13.—種節點（2，無線網路控制器），其位於一用於蜂巢式無 線通信之無線存取網路（RAN)中，該節點包含一通道相 依排程器（30)，其用於根據通道品質識別（CQi)及屬於等 待被選擇以傳輸至經識別且經定址之使用者終端（UT)或 自經識別且經定址之使用者終端（υτ)傳輸之資料封包的 所儲存資料封包資訊（發送符記，32)來監視及控制町排 程，該節點之特徵在於以下用於解決訊務擁塞之構件： 用於當已出現或即將出現一訊務擁塞狀態時建立一表 (4〇 ’阻隔表）的構件，該表（4G)包含該等使用者終端⑴丁） 令屬於同一服務等級（P)之使用者終端（υτ); 用於只要存在該擁塞狀態即維持該表（4〇)的構件； n6325-100U04.doc 1359588 • /1* . • --- _ 1 v / . _ · I -Λ :…二： ,__________________ ______I ;在該表（40)向5亥排程器（3〇)指示一使用者终端（υτ) 已經判定為已間置(42)超過一預定時間的情況下，阻隔 該使用者終端與該節點⑺之間上行料及下行鏈路兩個 方向上之資料封包之該傳輸的構件。 4·如研求項13之節點，其中用於在該排程器（3〇)可讀取表 (4〇)向該排程器（30)指示一使用者終端（υτ)經判定為仍 處於啟用（44)的情況下允許該使用者終端與該節點⑺之 間上行鏈路及下行鏈路兩個方向上之資料封包之傳輸的 構件。 15. 如請求項13之節點，其中用於在該表（4〇)中引入一個用 於每使用者終端的項（46)及用於每一使用者終端的一 個每UT計時器（3 8)的構件。 16. 如請求項15之節點’其中用於在該表中將每一所表示之 使用者終端設定為IDLE(42)及將該相應之每υτ計時器 (38)設定為一預定起始值的構件。 17. 如請求項13、14、15或16之節點，其中該通道相依排程 器（30)為一媒體存取控制（mac)排程器。 18. 如請求項i 7之節點，其中該媒體存取控制（MAC)排程器 (3〇)包含用於在由於相應之每υτ計時器（3 8)已達到預定 停止值而在該表（40)中將一經識別且經定址之使用者終 端（UT)指示為IDLE(42)的情況下，藉由丟棄表示屬於該 使用者终端之所儲存資料封包資訊的一或多個相應發送 符記（32)來阻隔等待被選擇以傳輸至該經識別且經定址 之使用者終端或自該經識別且經定址之使用者終端傳輸 116325-1001104.doc
1359588 之資料封包的構件。 19. 如請求項18之節點，其中該節點亦包含一基於策略之 IP/L2-PDU排程器（28)，其用於排程由該節點（2)中之一 發送實體（24)產生之所接受之發送請求至能夠將該所接 受之發送請求儲存為發送符記（32)的該MAC排程器 (30)。 20. 如請求項18之節點，其中該發送實體（24)為一混合自動 重複請求（HARQ)。 116325-1001104.doc
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