TWI392261B - 無線資源分配的方法及其相關通訊裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種無線資源分配的方法及其相關通訊裝置，尤指一種用於一無線通訊系統中，避免無線資源浪費的方法及其相關通訊裝置。
根據第三代行動通訊聯盟所制定之媒體存取控制(Medium Access Control，MAC)協定規範，媒體存取控制層係無線鏈結控制層之下層，支援邏輯通道與傳輸通道的對應、多工、解多工及傳輸格式選擇等等功能。媒體存取控制層透過邏輯通道與無線鏈結控制層交換無線鏈結控制協定資料單元(亦視為媒體存取控制伺服資料單元)，並且透過傳輸通道，例如上鏈路共享通道(Uplink Shared Channel，UL-SCH)或下鏈路共享通道(Downlink Shared Channel，DL-SCH)，與實體層交換媒體存取控制協定資料單元。
在媒體存取控制層中，當一新傳輸進行時，一邏輯通道優先次序程序(Logical Channel Prioritization Procedure)會被啟用。邏輯通道優先次序程序包含複數個邏輯通道，每一邏輯通道都被賦予一優先位元率(Prioritized Bit Rate，PBR)，其係以每秒X個位元組或每秒Y個位元來表示。邏輯通道優先次序程序用來確保所有的邏輯通道係根據所設定的優先位元率，以相對優先次序由高至低的方式進行資料傳輸。
簡單來說，媒體存取控制層之邏輯通道優先次序程序係為複數個邏輯通道分別根據一優先次序於一傳輸時間間隔依序傳送資料至媒體存取控制層，故具高優先性的服務資料往往較早被傳送。
進一步說明邏輯通道優先次序程序，以清楚解釋其資源分配及資料傳輸流程。當一用戶端上鏈路傳送一資料時，首先無線通訊系統之一網路端分配一授予量給用戶端，用以提供無線資源予用戶端。其中，授予量為用戶端所允許傳送之最大資料量。接著，用戶端之無線資源控制層分別給予複數個邏輯通道一優先位元率及一優先次序，以根據其優先次序分配資源給每一個邏輯通道。其中，每一邏輯通道可分配最大資源量不可超過優先位元率。
另外，習知技術提供一優先位元率流量控制流程(PBR Token Bucket Framework)，用以計算複數個邏輯通道之可用資源量。優先位元率流量控制流程使用一優先位元率資料變數(PBR Token Bucket)及一優先位元率流量率(PBR Token Rate)。優先位元率資料變數用來表示邏輯通道的可用資源量；優先位元率流量率的單位為位元組/傳輸時間間隔(bytes/TTI)，代表每一傳輸時間間隔，增加至邏輯通道之優先位元率資料變數的資源量。
在每一傳輸時間間隔中，用戶端執行優先位元率流量控制流程，其係於每一傳輸時間間隔，增加優先位元率流量率至優先位元率資料變數，以增加邏輯通道的可用資源量。接著，若該傳輸時間間隔網路端有分配一授予量，優先位元率資料變數大於0(增加優先位元率流量率後)之邏輯通道根據其優先次序分配資源，並根據分配到的資源量遞減優先位元率資料變數與授予量。
在習知技術中，當邏輯通道可用資源量不足時(即邏輯通道之優先位元率資料變數小於其欲傳送之資料量)，該邏輯通道僅能分配與邏輯通道可用資源量相同之資源量。此時，優先位元率資料變數遞減至0(即邏輯通道無可用資源量)，故該邏輯通道無法繼續分配資源。若所有有資料可傳送之邏輯通道皆無法進行資源分配，即使用戶端仍有剩餘之授予量可使用，卻無法透過邏輯通道傳送資料，即造成無線資源浪費。
值得注意的是，無線資源控制層可另外給予每一對應於保證位元率負載(Guarantee Bit Rate bearers)之邏輯通道一最大位元率(Maximum Bit Rate，MBR)，其係以每秒X個位元組或每秒Y個位元來表示。最大位元率的給予係根據不同的QoS服務，例如：VoIP(Voice over Internet protocol)服務係為一利用保證位元率負載的傳輸。
以無線資源控制層分別給予複數個邏輯通道一優先位元率、一最大位元率及一優先次序為例。首先，複數個邏輯通道根據給予的優先位元率，以相對優先次序由高至低的方式進行資源分配。如果用戶端有剩餘之授予量可使用，複數個邏輯通道接著根據給予的最大位元率，依其優先次序進行資源分配。之後，若用戶端有多餘的授予量，因複數個尚有資料可傳送之邏輯通道皆無法再進行資源分配，即造成無線資源浪費。
另外，在習知技術中，除了藉由上述之優先位元率流量控制流程計算每一邏輯通道的可用資源量外，另藉由一最大位元率流量控制流程(MBR Token Bucket Framework)計算邏輯通道之可用資源量。最大位元率流量控制流程使用一最大位元率資料變數(MBR Token Bucket)及一最大位元率流量率(MBR Token Rate)。最大位元率資料變數用來表示邏輯通道的可用資源量；最大位元率流量率的單位為位元組/傳輸時間間隔(bytes/TTI)，代表每一傳輸時間間隔，增加至邏輯通道之最大位元率資料變數的資源量。
在習知技術中，用戶端係於每一傳輸時間間隔首先啟動優先位元率流量控制流程，其中，優先位元率流量控制流程請參考上述，在此不再贅述。接著，進行最大位元率流量控制流程，即增加各個邏輯通道之最大位元率流量率至最大位元率資料變數，若用戶端有剩餘的授予量，且尚有資料可傳送，則最大位元率資料變數大於0(增加最大位元率流量率後)之邏輯通道根據其優先次序分配資源，並根據分配的資源量遞減最大位元率資料變數與授予量。然而，之後若仍有剩餘的授予量，因所有尚有資料可傳送之邏輯通道皆無法再進行資源分配，即造成無線資源浪費。
由上述可知，用戶端於進行完最大位元率流量控制流程後，由於習知的邏輯通道優先次序程序未揭露相關運作方式，造成即使用戶端仍有剩餘之授予量，其邏輯通道卻無法繼續分配資源。另外，當一邏輯通道無可用資源量時(即最大位元率資料變數遞減至0)，即使用戶端仍有剩餘之授予量可使用，該邏輯通道仍無法進行資源分配，造成無線資源浪費。
因此，在習知技術中，用戶端於進行完優先位元率流量控制流程與最大位元率流量控制流程後，即使仍有剩餘之授予量，因所有尚有資料可傳送之邏輯通道皆無法再進行資源分配，故邏輯通道無法傳送資料，造成資源浪費。此外，邏輯通道需具有可用資源量，邏輯通道之資料才可被傳送。若邏輯通道之可用資源量小於其傳輸資料量，則資料會於不同的傳輸時間間隔傳送，延遲了協定資料單元(Protocol Data Unit，PDU)上鏈路的傳送，進而影響無線通訊系統效率。
因此，本發明之主要目的即在於提供一種用於一無線通訊系統之無線資源分配的方法及其相關通訊裝置，用以避免無線資源的浪費。
本發明揭露一種無線資源分配的方法，用於一無線通訊系統中，該方法包含有根據一授予量分配無線資源給複數個邏輯通道；以及於該授予量尚有剩餘，且尚有資料可傳送之複數個邏輯通道皆無法進行資源分配時，允許該複數個邏輯通道使用剩餘授予量。
本發明另揭露一種通訊裝置，用於一無線通訊系統中，該通訊裝置包含有一中央處理器，用來執行一程式；以及一儲存裝置，耦接於該中央處理器，用來儲存該程式。該程式包含有根據一授予量分配無線資源給複數個邏輯通道傳輸資料；以及於該授予量尚有剩餘，且尚有資料可傳送之複數個邏輯通道皆無法進行資源分配時，允許該複數個邏輯通道使用剩餘授予量。
請參考第1圖，第1圖為一無線通訊系統10之示意圖。無線通訊系統10較佳地為一第三代行動通訊系統之長期演進(Long Term Evolution，LTE)系統，其簡略地係由一網路端及複數個用戶端所組成。在第1圖中，網路端及用戶端係用來說明無線通訊系統10之架構；實際上，網路端可視不同需求包含有複數個基地台、無線網路控制器等；而用戶端則可能是行動電話、電腦系統等設備。
請參考第2圖，第2圖為一無線通訊裝置200之功能方塊圖。無線通訊裝置200較佳地為無線通訊系統10之用戶端。為求簡潔，第2圖僅繪出無線通訊裝置200之一輸入裝置202、一輸出裝置204、一控制電路206、一中央處理器208、一儲存裝置210、一程式212及一收發器214。在無線通訊裝置200中，控制電路206透過中央處理器208執行儲存於儲存裝置210中的程式212，從而控制無線通訊裝置200之運作，其可透過輸入裝置202(如鍵盤)接收使用者輸入之訊號，或透過輸出裝置204(如螢幕、喇叭等)輸出畫面、聲音等訊號。收發器214用以接收或發送無線訊號，並將所接收之訊號傳送至控制電路206，或將控制電路206所產生之訊號以無線電方式輸出。換言之，以通訊協定之架構而言，收發器214可視為第一層的一部分，而控制電路206則用來實現第二層及第三層的功能。
請繼續參考第3圖，第3圖為第2圖中程式212之示意圖。程式212包含有一應用程式層300、一第三層302及一第二層306，並與一第一層308連接。第二層介面306包含兩子層，分別為一無線鏈結控制層306a及一媒體存取控制層306b。其中，無線鏈結控制層306a與媒體存取控制層306b之間係透過複數個邏輯通道(Logic Channel)來傳遞信息及封包。無線鏈結控制層306a主要功能為提供不同的傳輸品質處理，依據不同的傳輸品質要求，針對所傳輸的資料或控制指令，進行切割、重組等處理。媒體存取控制層306b可依據第三層介面(無線資源控制層)302的無線資源分配命令，將來自無線鏈結控制層306a不同邏輯通道的封包，對應到包括普通、共享或專用等性質的傳輸通道，以進行通道對映、多工、傳輸格式選擇、隨機存取控制等程序。
當媒體存取控制層306b欲分配資源給無線鏈結控制層306a傳輸資料時，媒體存取控制層306b會啟動一邏輯通道優先次序程序，使資料依序於複數個邏輯通道上傳輸。在此情形下，本發明實施例於第二層306中提供一無線資源分配程式320，用以於媒體存取控制層306b之複數個邏輯通道進行無線資源分配時，避免資源浪費，以提升系統效率。
請參考第4圖，第4圖為本發明實施例一流程40之示意圖。流程40用於無線通訊系統10之一用戶端中之邏輯通道資料傳輸，其可編譯為無線資源分配程式320。流程40包含以下步驟：
步驟400：開始。
步驟402：根據一授予量分配無線資源給複數個邏輯通道。
步驟404：於該授予量尚有剩餘，且尚有資料可傳送之複數個邏輯通道皆無法進行資源分配時，允許該複數個邏輯通道使用剩餘授予量。
步驟406：結束。
根據流程40，首先媒體存取控制層306b係根據邏輯通道之優先次序及優先位元率依序分配資源。其中，每一邏輯通道可分配之資源量受到優先位元率的限制。另外，授予量係根據邏輯通道所分配之資源量遞減，故授予量為用戶端所允許傳送之最大資料量。若有剩餘的授予量，且邏輯通道尚有資料可傳送時，本發明實施例可再次根據邏輯通道之優先次序傳送資料，直至資料或授予量耗盡。
於流程40中，本發明實施例較佳地係根據一流量控制流程(Token Bucket Framework)，計算每一邏輯通道之可用資源量。流量控制流程使用一流量控制值(Token Bucket Value)、一流量率(Token Rate)以及一流量控制量(Bucket Size)。流量控制值用來表示邏輯通道的可用資源量；流量率的單位為位元組/傳輸時間間隔(bytes/TTI)，代表每一傳輸時間間隔累加至流量控制值之大小；流量控制量的單位為位元(bytes)，用來代表每一邏輯通道最大可用資源量。
用戶端使用流量控制流程之運作方式可歸納為以下五個步驟：
第一、計算流量控制值為流量控制量及流量控制值與流量率總和中之最小值(即Token Bucket Value=Min(Bucket Size,Token Bucket Value+Token Rate)。(步驟402)
第二、依邏輯通道之優先次序重複步驟三和四。(步驟402)
第三、分配授予量、流量控制值及邏輯通道資料量之最小值的資源量給該邏輯通道(即Min(Grant,Token Bucket,Data Amount))。(步驟402)
第四、根據第三步驟所分配之資源量，減少授予量及流量控制值；其中，流量控制值可等於或小於0。(步驟402)
第五、若有剩餘的授予量，且尚有資料可傳送，邏輯通道根據其優先次序分配資源，直到資料或授予量先耗盡。(步驟404)
由上述可知，當授予量有剩餘，且邏輯通道尚有資料可傳送時，若邏輯通道之流量控制值小於或等於0，則本發明實施例仍允許邏輯通道分配資源。換句話說，當邏輯通道分配資源時，若邏輯通道之可用資源量(即流量控制值)於目前的傳輸時間間隔不足時，邏輯通道仍可傳送資料，不受資源量之限制。在此情形下，高優先性的邏輯通道可儘早將資料傳出，不需等待下一傳輸時間間隔才能傳送資料，且可減少無線資源浪費，避免資料分割傳送，進而提升協定資料單元的傳送效率。
進一步說明在流程40中，邏輯通道係根據其優先次序及優先位元率依序分配資源；其中，用戶端根據無線資源控制層給予之優先位元率，進行一優先位元率流量控制流程。優先位元率流量控制流程係用以計算每一邏輯通道之可用資源。
值得注意的是，流量控制流程之概念可應用至優先位元率流量控制流程。其中，流量控制值係對應優先位元率資料變數之值；流量率係對應於優先位元率流量率；以及流量控制量係對應一優先位元率流量控制量。優先位元率流量控制流程之運作方式與上述之流量控制流程之步驟相同，故不再此贅述。重點在於，當授予量尚有剩餘且尚有資料可傳送時，即使邏輯通道之資源量不足時(即優先位元率資料變數之值等於或小於0)，邏輯通道仍可分配到資源。
簡單來說，本發明實施例於邏輯通道進行完優先位元率流量控制流程後，若有剩餘的授予量，以及尚有資料可傳送，則邏輯通道可根據其優先次序分配資源，直至資料或授予量先耗盡。此外，本發明實施例使用一流量控制流程概念應用至優先位元率流量控制流程，避免某些邏輯通道於優先位元率資料變數為0時，無法傳送資料的情形。如此一來，可防止資源浪費，且可增加資料傳輸速度，提升通訊品質。相較之下，於習知技術中，當有剩餘的授予量，以及尚有資料可傳送時，邏輯通道之優先位元率資料變數需大於0才可進行資源分配，造成某些邏輯通道需等待下一個傳輸時間間隔才能傳送資料，導致資料傳輸延遲，降低通訊品質。
另外，根據流程40，媒體存取控制層306b之邏輯通道亦可根據其優先次序、優先位元率及最大位元率依序分配資源。每一邏輯通道可分配之資源量受到優先位元率及最大位元率的限制。首先，用戶端執行優先位元率流量控制流程，接著執行最大位元率流量控制流程；其中，優先位元率流量控制流程係根據流量控制流程之步驟一到四，故其運作方式可參考上述。同理，流量控制流程之概念可應用至最大位元率流量控制流程，使邏輯通道可傳送資料，以有效利用無線資源。流量控制值、流量率及流量控制量係分別對應最大位元率資料變數、最大位元率流量率、最大位元率流量控制量。最大位元率流量控制流程之運作方式與上述之流量控制流程之步驟相同，故不再此贅述。
綜上所述，本發明實施例於授予量尚有剩餘，且尚有資料可傳送，但邏輯通道無法進行資源分配時，仍允許邏輯通道使用剩餘授予量，以避免無線資源浪費。此外，本發明實施例提供一流量控制流程概念，當一邏輯通道之可用資源不足時，該邏輯通道仍可於目前的傳輸時間間隔分配到資源，提升資料傳輸速度與效率。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10．．．無線通訊系統
200．．．無線通訊裝置
202．．．輸入裝置
204．．．輸出裝置
206．．．控制電路
208．．．中央處理器
210．．．儲存裝置
212．．．程式
214．．．收發器
300．．．應用程式層
302．．．第三層
306．．．第二層
306a．．．無線鏈結控制層
306b．．．媒體存取控制層
308．．．第一層
320．．．無線資源分配程式
40．．．流程
400、402、404、406．．．步驟
第1圖為一無線通訊系統之示意圖。
第2圖為一無線通訊裝置之功能方塊圖。
第3圖為第2圖中程式之示意圖。
第4圖為本發明實施例一流程圖。
40．．．流程
400、402、404、406．．．步驟
Claims (12)
- 一種無線資源分配的方法，用於一無線通訊系統，該方法包含有：根據一授予量分配無線資源給複數個邏輯通道；於結束該無線資源分配後，該邏輯通道之一流量控制值係隨該邏輯通道所分配到之無線資源量遞減；以及於該授予量尚有剩餘，且尚有資料可傳送之複數個邏輯通道之該流量控制值皆小於或等於0時，根據邏輯通道之優先次序允許該複數個邏輯通道使用剩餘授予量，直至資料或授予量耗盡。
- 如請求項1所述之方法，其中該流量控制值係對應於一優先位元率，該優先位元率對應於該複數個邏輯通道之一於一傳輸時間間隔所允許傳送之最大資料量。
- 如請求項1所述之方法，其中該流量控制值係優先位元率資料變數之值。
- 如請求項1所述之方法，其中該流量控制值係對應於一最大位元率，該最大位元率對應於該複數個邏輯通道之一於一傳輸時間間隔所允許傳送之最大資料量。
- 如請求項1所述之方法，其中該流量控制值係最大位元率資料變數之值。
- 如請求項1所述之方法，於分配該剩餘授予量後，其中該複數個邏輯通道之流量控制值係隨該複數個邏輯通道所使用之剩餘授予量遞減。
- 一種通訊裝置，用於一無線通訊系統中，該通訊裝置包含有：一中央處理器，用來執行一程式；以及一儲存裝置，耦接於該中央處理器，用來儲存該程式；其中，該程式包含有：根據一授予量分配無線資源給複數個邏輯通道；於結束該無線資源分配後，該邏輯通道之一流量控制值係隨該邏輯通道所分配到之無線資源量遞減；以及於該授予量尚有剩餘，且尚有資料可傳送之複數個邏輯通道之該流量控制值皆小於或等於0時，根據邏輯通道之優先次序允許該複數個邏輯通道使用剩餘授予量，直至資料或授予量耗盡。
- 如請求項7所述之通訊裝置，其中該流量控制值係對應於一優先位元率，該優先位元率對應於該複數個邏輯通道之一於一傳輸時間間隔所允許傳送之最大資料量。
- 如請求項7所述之通訊裝置，其中該流量控制值係優先位元率資料變數之值。
- 如請求項7所述之通訊裝置，其中該流量控制值係對應於一最大位元率，該最大位元率對應於該複數個邏輯通道之一於一傳輸時間間隔所允許傳送之最大資料量。
- 如請求項7所述之通訊裝置，其中該流量控制值係最大位元率資料變數之值。
- 如請求項7所述之通訊裝置，於分配該剩餘授予量後，其中該複數個邏輯通道之流量控制值係隨該複數個邏輯通道所使用之剩餘授予量遞減。
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