TWI501592B - 在通信網路中對資料優先順序排序用於智慧丟棄的系統和方法 - Google Patents

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Description

在通信網路中對資料優先順序排序用於智慧丟棄的系統和方法 【相關申請的交叉引用】
本申請請求於2010年12月9日提交的、序列號為61/421,510、標題為“SYSTEMS AND METHODS FOR INTELLIGENT DISCARD IN A COMMUNICATION NETWORK”的美國臨時專利申請的權益,其全部內容以引用的方式併入本文。本申請是於2011年6月7日提交的、序列號為13/155,102、標題為“SYSTEMS AND METHODS FOR PRIORITIZATION OF DATA FOR INTELLIGENT DISCARD IN A COMMUNICATION NETWORK”的部分繼續申請,其全部內容以引用的方式併入本文。本申請也是於2010年6月11日提交的、序列號為12/813,856、標題為“SYSTEM AND METHOD FOR INTERACTIVE INTELLIGENT DISCARD IN A COMMUNICATION NETWORK”的美國專利申請的部分繼續申請,所述序列號為12/813,856的美國專利申請請求於2009年6月12日提交的、序列號為61/186,707、標題為“SYSTEM AND METHOD FOR INTERACTIVE INTELLIGENT DISCARD IN A COMMUNICATION NETWORK”的美國專利申請、於2009年6月15日提交的、序列號為61/187,113、標題為“SYSTEM AND METHOD FOR REACTIVE INTELLIGENT DISCARD IN A COMMUNICATION NETWORK”的美國臨時專利申請,於2009年6月15日提交的、序列號為61/187,118、標題為“SYSTEM AND METHOD FOR PROACTIVE INTELLIGENT DISCARD IN A COMMUNICATION NETWORK”的美國臨時專利申請的權益,以上這些的全部內容以引用的方式併入本文。
本發明總體上涉及通信系統領域,以及更具體而言涉及用於通過在容量和頻譜受限的多接入通信系統中選擇性地丟棄分組而優化系統性能的系統和方法。
在容量和頻譜受限的多接入通信系統中,同時存在兩個目標:成功地發送資訊、以及減少該傳送對其他發送的中斷。這兩個目標經常是互相衝突的,並因此為系統優化提供了可能性。
例如,在蜂窩網路中,創建積極的用戶體驗是傳輸資訊的成功標準。該度量經常進一步被定義為特定用戶任務或應用的服務品質。相反,具體地通過利用有限系統資源和通過創建通道干擾,可以查看該操作對其他網路用戶的影響。
提供了通過選擇性地丟棄分組優化容量和頻譜受限的多接入通信系統的系統性能的系統和方法。本文提供的系統和方法能利用控制回應驅動通信系統中的改變。一個該控制回應包括在容量受限條件下的網路分組的最佳丟棄(本文中也稱為“智慧丟棄”)。
一方面,回應於網路條件管理視頻傳輸的系統,包括確定模組,經配置以確定視頻流中每個幀的優先順序值,每個幀具有幀類型,其中每個幀的優先順序值至少部分地基於所述幀類型;以及選擇模組,經配置以至少部分地基於所述幀的優先順序值丟棄一個或多個幀。
另一方面,每個幀包括具有切片(slice)類型的一個或多個切片,以及所述確定模組經配置以至少部分地基於所述切片類型確定一個或多個切片的優先順序值。另外,選擇模組經配置以基於切片的優先順序值丟棄一個或多個切片。丟棄的切片可以是冗餘切片。而且,確定切換切片的優先順序值可以是動態的。另一方面,每個切片包括多個資料分割區,每個資料分割區具有類型,以及所述確定模組經配置以確定每個資料分割區的優先順序值,以及每個資料分割區的優先順序值至少部分地基於所述幀類型。
另一方面,所述確定模組經配置以至少部分地基於幀中切片的優先順序值確定每個幀的優先順序值。
另一方面,每個切片包括具有宏塊(macroblock)類型的一個或多個巨集塊,以及至少部分地基於切片中巨集塊的巨集塊類型確定每個切片的優先順序。可替換地,每個切片的優先順序值至少部分地基於切片的尺寸。另外,每個幀的優先順序值至少部分地基於幀的尺寸。而且,每個幀的優先順序值至少部分地基於是否已丟棄相鄰幀。
另一方面,每個幀包括具有宏塊類型的一個或多個巨集塊,以及至少部分地基於切片中巨集塊的巨集塊類型確定每個切片的優先順序。
另一方面涉及用於回應於網路情況管理視頻傳輸的系統,所述系統包括確定模組,經配置以確定圖片組(GOP)中每個幀的優先順序值,其中一個或多個幀依賴於另一個幀用於解碼,以及其中每個幀的優先順序值至少部分地基於取決於所述幀的幀的數量。
另一方面,一種回應於網路條件管理視頻傳輸的電腦實施方法,該方法包括接收要傳輸到一個或多個設備的圖片組(GOP)的多個幀;確定具有不足的可用帶寬用於發送所述GOP中的每個幀;確定所述GOP中每個幀的優先順序值,其中一個或多個幀依賴另一個幀用於解碼,以及其中每個幀的優先順序值至少部分地基於取決於所述幀的幀的數量;基於每個幀的優先順序值丟棄一個或多個幀;以及向一個或多個設備傳輸未丟棄的幀。
另一方面,一種回應於網路條件管理視頻傳輸的電腦實施方法,該方法包括接收要傳輸到一個或多個設備的視頻流中的多個幀;確定具有不足的可用帶寬用於發送視頻流中每個幀;確定視頻幀中每個幀的優先順序值,每個幀具有幀類型,其中每個幀的優先順序值至少部分地基於幀類型;基於每個幀的優先順序值丟棄一個或多個幀;以及向一個或多個設備傳輸未丟棄的幀。
通過由示例示出的本發明的各個方面的如下描述,本發明的其他特點和優點將變得明顯。
附圖簡述
本發明的細節-包括其結構和操作可以通過研究相應附圖部分地收集,在附圖中,相同的附圖標記表示相同的部件,以及其中:圖1是其中可以根據實例實施本文公開的系統和方法的無線通信網路的框圖;圖2A是其中可以根據實例實施本文公開的系統和方法的另一無線通信網路的框圖;圖2B是可用於根據實例圖3-6所示的系統和方法的接入點或基站的框圖;圖3是根據實例用於在無線通信網路中減輕干擾情況的影響的邏輯框圖;圖4是根據實例利用圖3所示的系統能用於產生射頻(RF)網路的前饋和回饋調節的方法流程圖;圖5是根據實例在無線通信網路中減輕干擾場景的影響的方法流程圖;圖6是根據實例在無線通信網路中減輕干擾場景的影響的方法流程圖;圖7是根據實例在無線通信網路中減輕干擾場景的影響的方法流程圖;圖8A是根據實例在圖片組中多個幀的示意圖;圖8B是根據實例在圖片組中多個幀的示意圖;圖9是根據實例用於確定圖片組中幀的優先順序的方法流程圖;圖10是根據實例圖片組中多個幀的示意圖;圖11是根據實例圖片組中多個幀的示意圖;圖12是根據實例圖片組中多個幀的示意圖;圖13是根據實例圖片組中多個幀的示意圖;圖14是根據實例圖片組中多個幀的示意圖;圖15是根據實例用於確定圖片組中幀的負荷的方法流程圖;圖16是根據實例的權重因數向量的示意圖;圖17是根據實例的權重因數向量的示意圖;圖18是根據實例的幀負荷表格和幀優先順序向量的示意圖;圖19是根據實例用於確定圖片組中幀的負荷的方法流程圖;圖20是根據實例的幀負荷表格和幀優先順序向量的示意圖;圖21是根據實例的權重因數表格的示意圖;圖22是根據實例用於確定幀的優先順序的方法流程圖;圖23是根據實例用於確定幀的優先順序的方法流程圖;圖24是利用優先順序以確定丟棄哪些資料分組並將哪些發送到終端接收者的系統實例的功能框圖;圖25是當正由調度器排列時丟棄分組的方法流程圖;圖26是在將分組放入調度器使用的緩衝器中之後丟棄分組的方法流程圖;圖27是用於確定GOP結構和平均大小的方法流程圖;圖28是N=12、M=3的GOP的相對幀尺寸的示例的圖形表示;圖29是具有所選幀丟棄的來自圖28的N=12、M=3的GOP的相對幀尺寸的示例的圖形表示;圖30是具有進一步的所選幀丟棄的來自圖28的N=12、M=3的GOP的相對幀尺寸的示例的圖形表示;圖31是具有更進一步的所選幀丟棄的來自圖28的N=12、M=3的GOP的相對幀尺寸的示例的圖形表示;圖32是呼叫許可的方法流程圖;圖33是在資源減少情況下允許適度(graceful)降低服務的方法流程圖。
某些實例提供了可以在基站或其他設備中實施的多變控制系統的系統和方法。該控制系統可經過配置以用於在容量和頻譜受限的多接入通信網路中減輕各種干擾場景的影響。在其他實例中,該控制系統可經過配置以進行調整或改變整體帶寬需求。本文公開的系統和方法可以利用控制回應驅動通信系統中的改變。一個這樣的控制回應包括在容量受限條件下的網路分組的最佳丟棄(本文中也稱為“智慧丟棄”)。某些實例提供通過選擇性地丟棄分組用於改進感受和實際系統吞吐量的互動式回應(interactive response),其他實例根據資料分組對服務品質的影響選擇性地丟棄資料分組用於減輕過度訂購(oversubscription)而提供被動回應(reactive response),其他實例根據預測的過度訂購丟棄分組提供主動回應(proactive response),以及其他實例提供其組合。
根據實例,提供互動式回應技術以允許為了穩健性優化傳輸和無線接入網(RAN)/射頻(RF)參數,以避免相鄰單元的干擾,並經過優化以減輕對相鄰單元的干擾。通過對有效服務集確定並考慮吞吐量級和相關品質分值執行這些優化。通過選擇性地丟棄分組控制感受的和實際系統吞吐量可以維持高品質的用戶體驗。
根據實例,提供被動回應技術,允許根據資料分組對服務品質的影響丟棄所選的資料分組以便減輕由修改傳輸參數改變RAN/RF參數引起的過度訂購,用於減輕相鄰單元之間的干擾。回應改變的可用帶寬被動式地丟棄分組可以提供用戶體驗對於給定帶寬量的感受品質的增加並可以提供對於給定帶寬量維護的服務數量的增加。
根據實例,提供主動回應技術,可以通過預測過度訂購並選擇性地丟棄分組或在預期的過度訂購之前標記分組用於高效丟棄而改進系統體驗的品質和系統吞吐量。回應預期的過度訂購主動丟棄分組可以提供用戶對於給定的帶寬量的體驗的感受品質的增加並可以提供對於給定帶寬量和帶寬中給定量的改變可以維護的服務數量的增加。在實例中,選擇性地主動丟棄分組可以用於當預期使得需要參數改變的事件中優化傳輸和RAN/RF參數以增加面對相鄰單元干擾的穩健性並減輕對相鄰單元的干擾。和直到帶寬限制事件之後等待應用智慧丟棄並修改傳輸和RAN/RF參數相比,在帶寬限制事件發生之前主動地應用智慧丟棄並考慮智慧丟棄以主動地修改傳輸和RAN/RF參數可以提供更好的用戶體驗過渡。
某些實例提供了可以在基站中實施的多變控制系統的系統和方法。該控制系統可經配置以在容量和頻譜受限的多接入通信網路中減輕各種干擾場景的影響。在其他實例中,該控制系統可經配置用於調整或改變整體帶寬需求。
本文公開的系統和方法可以應用於各種容量受限的通信系統,包括但不限於有線和無線技術。例如,本文公開的系統和方法可以使用網路2G、3G、4G(包括長期演變(“LTE”)、高級LTE、WiMax)、WiFi、超移動帶寬(“UMB”)、電纜解調器以及其他有線或無線技術。雖然本文用於描述特定實例的短語和術語可以應用於特定技術或標準,但本文所述之系統和方法不限於這些特定的標準。
雖然本文用於描述特定實例的短語和術語可以應用於特定技術或標準,所述方法仍能應用於所有技術中。
根據實例,本文公開的系統和方法包括可以在執行調度的通信系統內的任何實體中實施的分組的智慧丟棄。該操作包括由任何形式的基站調度下行鏈路帶寬,所述基站包括宏社區(macro cell)、微微社區(pico cell)、企業微型基站(femtocell)、住宅微型基站、中繼或任何其他形式的基站。根據實例,智慧丟棄可以由以上行鏈路方向傳輸的任何形式的設備執行,所述設備包括固定的和移動的用戶設備、以及中繼設備。根據實例,智慧丟棄可以由駐留在核心網路中的調度演算法或模組執行,所述核心網路集中地指導設備的操作。根據實例,智慧丟棄可以由諸如基站的實體預測性地執行,所述基站分配由另一實體使用的上行鏈路帶寬,諸如已知具有智慧丟棄能力的用戶設備。該基站和該用戶設備能協商用戶設備是否具有智慧丟棄能力,或在某些實例中,可以根據用戶設備的模型識別確定用戶設備是否具有智慧丟棄功能。
基本部署
圖1是其中根據實例實施本文公開的系統和方法的無線通信網路的框圖。圖1示出包括宏社區(macro cell)、微微社區(Pico cell)、企業微型基站(Eemtocell)的通信系統的常規基本部署。在常規部署中,宏社區能在獨立於由小尺寸架構(SFF)基站(包括微微社區和企業或住宅微型基站)所用的一個或多個頻率通道的一個或多個頻率通道上傳輸和接收。在其他實例中,巨集社區和SFF基站可以共用相同的頻率通道。地理和通道可用性的各種組合會產生影響通信系統吞吐量的各種干擾場景。
圖1示出在通信網路100中的常規微微社區和企業微型基站的部署。宏基站110通過標準回程線路(backhaul)170連接到核心網路102。用戶站150(1)和150(4)可以通過宏基站110連接到網路。在圖1所示的網路配置中,辦公大樓120(1)產生覆蓋陰影104。經過標準回程線路170連接到核心網102的微微站130可以提供到覆蓋陰影104中的用戶站150(2)和150(5)的覆蓋。
在辦公大樓120(2)中,企業微型基站140提供到用戶站150(3)和150(6)的建築內覆蓋。企業微型基站140可以通過利用寬頻連接160經過ISP網路101連接到核心網102,所述寬頻連接160由企業閘道103提供。
圖2A是其中根據實例可以實施本文公開的系統和方法的另一無線通信網路的框圖。圖2A示出在家庭環境中部署的包括宏社區和家庭微型基站的通信網路200的常規基本部署。宏社區基站110可以經過標準回程線路170連接到核心網102。用戶站150(1)和150(4)可以經過宏基站110連接到網路。住宅內部220、住宅微型基站240可以提供到用戶站150(7)和150(8)的家庭內覆蓋。住宅微型基站240可以通過利用寬頻連接260經過ISP網路101連接到核心網102,所述寬頻連接260由電纜解調器或DSL解調器203提供。
圖2B是接入點或基站的高級功能框圖。應該注意,相同或類似的功能塊也出現在無線通信系統的其他元件(例如,巨集社區、微微社區、企業微型基站和用戶站)中,以及在此對圖2B所示系統的引用也用於應用到該其他元件。基站包括傳送和接收無線信號的解調部件272。解調器272也經常被稱為RF卡。解調器也可以檢測並確定所接收信號的各種特性。控制和管理部件270一般負責基站的操作。控制和管理部件270包括高級控制部件274和一個或多個MAC(介質接入控制)層或模組276以及PHY(物理的)層或模組280。一般而言,MAC層276通過協調到共用無線通道的訪問並利用在無線介質上改進通信的協議管理和維護站(用戶站接入點/基站)之間的通信。MAC層276中是調度器278。一般而言,PHY層280負責在無線鏈路上傳輸比特。在本文所述之某些實例中,控制和管理部件270實施本文所述之系統和方法。
干擾場景
各種干擾場景會導致通信網路的感受的和實際性能的下降。例如,第三代合作專案(3GPP)已在技術報告(3GPP TR 25.967)中識別多個干擾場景,其全部內容以引用的方式併入本文。干擾場景的某些示例包括:(1)從用戶站到SFF基站的上行鏈路(UL)傳輸干擾宏社區基站的UL;(2)SFF基站的下行鏈路(DL)傳輸干擾宏社區基站DL;(3)用戶站到宏社區基站的UL傳輸干擾SFF基站上行鏈路;(4)宏基站的傳輸干擾SFF基站DL;(5)從用戶站到SFF基站的UL傳輸干擾SFF站的UL;(6)SFF基站的DL傳輸干擾SFF基站DL;以及(7)來往於其他技術的系統的干擾。
避免和減輕技術
圖3是示出根據實例在諸如以上所述之容量和頻譜受限的多接入通信網路中減輕各種干擾場景的影響的多變控制系統的功能元件示例的邏輯框圖。將圖3所示的系統的功能分解為模組以更清楚地示出控制系統的功能。控制系統可以在巨集社區基站、微微社區或微型基站中實施,諸如圖1、2A和2B所示的宏社區基站110、微微站130和家庭微型基站240。可替換地,多個部分可分佈到基站控制器(BSC)或核心網路102的其他元件。在一個實例中,在圖2B所示的基站的MAC層276中實施該控制系統。
在一個實例中,該控制系統可經配置以在如下區域提供最佳回應:(1)干擾避免和(2)干擾減輕。該控制系統可以經過RF/RAN參數的最佳控制避免射頻(RF)干擾。當干擾不能避免時或當干擾避免或減輕導致降低的可用帶寬時該控制系統也可以保留分組服務品質(”QoS”)。
根據實例,該控制系統可以使用各種類型的輸入參數。在一個實例中,這些輸入參數可以經劃分為策略參數和環境參數。策略參數模組310可經配置以接收策略參數,以及環境參數模組320可經配置以接收環境參數。策略參數模組310接收的策略參數是例如由網路運營商定義的操作需求。這些策略參數可以被分解為兩組系統需求:QoS策略和干擾策略。在一個實例中,策略參數可以包括應用層、以時間/天確定、或以服務層協定(SLA)確定的QoS策略、手動確定QoS參數或其組合。該策略參數也可以包括涉及各種干擾相關參數的策略,諸如接收信號強度指示器(RSSI)、每比特能量對雜訊功率頻譜密度比(Eb /N0 )、載波干擾比(C/I)、雜訊基底(所有噪音源和不想要的信號之和產生的信號測量)或其他干擾相關參數。當干擾不能避免時,該控制系統可以使用策略參數以確定為了避免干擾或減輕干擾時採取的操作類型。
由環境參數模組320接收的環境輸入參數包括描述RF網路和系統環境的運行狀態的即時資訊。該資訊可以在基站(例如,圖1、2A和2B所示的宏社區、微微社區或微型基站)獲取或由用戶站報告並也可以包括關於相鄰社區的資訊。環境參數模組320也進一步劃分為兩種輸入參數:自(self)環境參數和遠端環境參數。自環境參數涉及其中實施控制系統的站或由該站獲取。例如,在一個實例中,自環境參數可以包括RF和回程微型基站或微微社區埠的1-7層的參數。遠端環境參數涉及靠近基站操作的其他社區和/或用戶設備或從他們獲取,所述其他社區和/或用戶設備對基站的操作環境造成影響。例如,在實例中,遠端環境參數可以包括用戶設備(UE)、核心網路和基站確定的其他相鄰社區的1-7層參數,諸如演變節點B(eNB或eNodeB),以及微微站和微型基站,諸如演變家庭節點B設備(eHNB或家庭eNodeB),統稱為e(H)NB設備。
從策略參數和環境參數可以獲得其他的參數集,包括控制設置點、即時概況和模式。控制設置點模組315經配置以從策略輸入獲取控制設置點,所述策略輸入由策略參數模組310從網路運營商接收或可以人工得到。控制設置點包括能用作控制環路目標值的量化參數。這些量化參數可以被劃分為QoS參數和干擾參數。QoS參數的某些示例包括幀尺寸和幀速率。以及視頻內容分組類型的誤幀率(FER)。QoS參數的某些其他示例包括平均意見分值(“MOS”)、等待期和語音內容的抖動。QoS參數的其他示例是資料內容的吞吐量和誤比特率(BER)。干擾相關參數可以包括,但不限於各種涉及干擾的參數,諸如接收信號強度指示器(RSSI)、每比特能量對雜訊功率頻譜密度比(Eb /N0 )、載波干擾比(C/I)、雜訊基底(所有噪音源和不想要的信號之和產生的信號測量)。控制設置點可以由控制系統的評價模組330用於根據RF網路和系統環境的即時概況(profile)325評價通信網路的當前狀態並確定是否產生回饋信號以調整網路的運行狀態。
即時概況模組325經配置以根據由環境參數模組320接收的環境輸入參數產生通信系統的即時概況。在實例中,即時概況包括反映通信網路的當前運行情況的量化參數。該即時概況可以包括QoS和干擾相關參數。QoS相關參數的某些示例包括BER、吞吐量、等待期/抖動、協定相關參數和應用相關參數。干擾相關參數可以包括,但不限於各種涉及干擾的參數,諸如接收信號強度指示器(RSSI)、每比特能量對雜訊功率頻譜密度比(Eb /N0 )、載波干擾比(C/I)、雜訊基底(所有噪音源和不想要的信號之和產生的信號測量)。根據實例,即時概況可以包括資料包、試算表或通信網路的當前運行情況的其他表示。
模式模組335經配置以產生包括歷史量化參數模式集合的模式,所述歷史量化參數模式用於產生前饋控制回應。可以從由環境模式模組320接收的環境參數和由即時概況模組325接收的實施概況得到所述模式。這些模式可以反映網路上的使用模式。例如,在實例中,模式可以包括涉及日期和/或時間的特定驅動器、特定應用或協議和/或特定UE。
由控制設置點模組315產生的控制設置點和由即時概況模組325產生的即時概況可以通過評估模組330進行比較以比較即時概況中表示的通信網路的即時運行參數和控制設置點,用於確定網路的當前運行情況是否滿足策略參數中包含的運行需求。如果當前運行情況不符合策略參數中提出的需求,則評估模組330可以產生回饋信號,指示需要調整該通信系統的運行參數。
控制回應模組經配置以從評估模組330接收所述回饋信號。控制回應模組340(本文中也被稱為優化模組)經配置以優化通信網路的運行參數以嘗試滿足運營策略的需求。控制回應模組340可以經配置以根據從評估模組330接收的回饋信號生成控制信號。控制信號落入兩類:“自”、“遠程”。自控制信號可應用於基站本身(e(H)NB)以改變基站的運行參數,以及遠端控制信號可應用于遠端網路設備或部件、包括UE、核心網路和其他e(H)NB用於改變遠端網路設備或部件的運行參數。
圖4是根據實例利用圖3所示的系統用於產生RF網路和系統環境的前饋和回饋調整的方法流程圖。獲取表示RF網路和系統環境的當前狀態或新的當前狀態的更新環境輸入(步驟410)。環境輸入對應於由通信系統的環境參數產生模組320產生的環境參數。如上所述,環境參數包括從微微社區或微型基站、用戶站和相鄰社區(包括宏社區、微微社區和微型基站)獲取的涉及RF網路和系統環境的即時資訊。還從更新環境輸入獲得即時概況(步驟415)。在實例中,即時概況對應於由即時概況模組325產生的即時概況,並可以從在步驟410獲取的環境輸入參數中產生。
確定即時概況是否匹配由控制設置點模組315產生的設置點(步驟420)。如上所述,控制設置點包括可以用作控制環路目標值的量化參數。該控制設置點可以從網路運營商確定的策略參數獲得。如果所述即時概況不匹配設置點,涉及RF網路和系統環境採集的即時資訊指示網路的運行狀態已偏離從網路運營商的操作策略獲取的的設置點。進行回應,可產生回饋調節控制信號(步驟440)用於將所述通信網路調整到與所述策略參數一致的運行狀態。
模式模組335可以從即時概況和環境輸入參數獲得模式(步驟425)。在一個實例中,模式包括歷史量化參數模式的集合。確定模式是否發生變化(步驟430),並如果模式已變化,歷史量化參數模式可用於產生前饋控制回應(步驟435),所述前饋控制回應可用於調整各種運行參數,所述運行參數可用於將所述通信網路調整到所需的狀態。
在步驟440產生產生的回饋信號和在步驟435產生的前饋信號可用於產生控制信號集(步驟450),該控制信號集可應用於‘自’e(H)NB和遠端設備,包括UE、核心網路和其他e(H)NB。
進行確定網路運營商是否已改變運營策略(步驟470)。如果網路運營商已改變策略參數,返回步驟410之前可由控制設置點模組315根據運營策略產生新設置點(步驟475)。否則,該方法返回到步驟410,其中,收集環境輸入。
輸入
SFF基站可以訪問各種環境資訊,所述環境資訊可以用於為控制回應模組340產生回饋和前饋信號。該資訊是環境參數320的一部分,並可以用於產生由即時概況模組325產生的即時概況和由模式模組335產生的模式。所述資訊可以通過基站在所示方法的步驟410中收集。例如;根據實例,如下環境輸入資料對SFF基站一般是可用的(感應、向其報告,等等):(1)來自宏BTS的信號強度;(2)來自其他SFF基站的信號強度;(3)瞭解宏基站和SFF基站是否同通道(或相鄰通道);(4)相鄰社區識別資料;和(5)巨集網路特定資訊和系統參數閾值。對SFF基站可用的其他資訊的一些實例包括:DL同通道載波RSSI、DL相鄰通道載波RSSI、公共導頻通道(CPICH)、能量/晶片總雜訊功率(Ec/No)、接收總帶寬功率(RTWP)、公共陸地移動網路(PLMN)ID、社區ID、局部區域碼(LAC)、路由區域碼(RAC)、擾碼、共通道CPICH接收信號碼功率(RSCP)、相鄰通道CPICH RSCP、P-CPICH Tx功率、巨集社區的資料率和巨集社區的死區覆蓋。所述巨集社區資料率和巨集社區的死區覆蓋可以考慮各種資訊,包括巨集站負載、有效SFF基站的數量、SFF基站與宏站的距離、衰落環境以及日時。SFF基站可以具有對SFF基站可用的巨集站參數資訊,包括目標SNR、測量SNR以及接收功率。
調整
響應於經過傳感接收的環境資訊,由SFF基站在步驟450調整的參數類型的一些示例如以下幾項:(1)DL功率,(2)UL雜訊上升目標(UL調度器),(3)UL功率,(4)控制通道/資料通道的功率比,(5)接收器增益,(6)載頻,(7)DL擾碼,(8)LAC以及(9)RAC。
其他輸入
SFF基站可以訪問其他的輸入資訊。該資訊可以是環境參數可320的一部分,並被用於產生即時概況325和模式335。所述資訊可以通過SFF基站在圖4所示的方法的步驟410中收集。例如,諸如即時流量度量的其他輸入也對SFF基站也是可用的並可用於產生即時概況325。例如,即時流量度量諸如有效UE的數量、空閒UE的數量、UE移動和位置變化的指示、集成UL使用、集成DL使用、4-7層概況(語音、視頻、web、FTP,等等)、回程容量以及每個連接的BER。可以在混合自動重傳請求(HARQ)或其他重試機制之前或在HARQ或其他重試機制之後獲取每個連接的BER資料。在一些實例中,可以在沒有HARQ的情況下獲取每個連接的BER。在一些實例中,每個連接的BER資料可以包括重試的統計。
歷史模式資料(諸如模式335)還可用於SFF基站,諸如一天中的時間資料、每週中各天的資料、本地歷史資料、進入網路的已知/未知UE、常規使用率以及常規使用期。該歷史資料可用於產生模式335,該模式335可用於產生如上所述之前饋控制信號。
策略輸入資料也可以對於SFF基站可用,諸如QoS需求資料、優先級數據、分組檢查資料以及改進的天線輸入。該策略資訊可以是上述的運營策略資料310中的一部分。QoS需求資料可包括延遲容忍資料、抖動容忍資料、BER/PER容忍資料、最小可接受速率資料和/或其他QoS相關資料。該優先順序輸入資料可涉及用戶之間、服務類別之間、連接之間和/或來自相同服務類型的分組之間的優先順序的資料。分組檢查資料和改進的天線輸入資料SFF基站也是可用的。
其他調整的參數
在步驟450可以調整其他參數以便嘗試修復過度訂購(oversubscription)。在一個實例中,RAN/RF參數(諸如調製和編碼、子通道化、幀內的時間、子通道和跳時、多輸入多輸出(MIMO)參數和波形成等)可用於修復通信系統上的過度訂購。在另一實例中,流量監管可用於修復過度訂購。可以使用各種類型的流量監管,包括速率限制、分組阻塞、分組丟失和/或智慧丟棄。下文將描述可用於治療過度訂購的智慧丟棄的各種技術。
優化性能
根據實例,所述之系統和方法包括優化模組,用於通過根據QoS、優先權和策略(在此也稱作“優化模組”)改變擴展RAN/RF參數優化性能。根據實例,優化模組可以在包括巨集社區、微微社區或微型基站的基站中實施。
在一個實例中,優化模組經配置以為每個服務類別(CoS)或連接建立BER/PER或其他的品質度量級。在一個實例中,可基於已知/未知的用戶設備對品質度量進行優先順序排序。其中對已知用戶設備給定優先權超過未知戶設備。用戶設備可包括移動、瞬態或固定用戶站。在另一個實例,可以基於特定UE標識對品質度量進行優先順序排序,以及在另一實例中,可以基於應用對品質度量進行優先順序排序。
根據實例,優化模組經配置以為每個服務類別或連接建立期望的/所需的吞吐量。可以基於UE是已知或未知的、基於特定UE標識、或基於特定的應用可選地修改期望的/所需的吞吐量。
根據實例,優化模組被配置為使用基於標準的方法以獲得基線干涉場景和基線RAN/RF參數。
根據實例,基線干擾場景和基線RAN/RF參數可以隨著通信網路的情況變化而即時改變。例如,某些改變的情況包括有效/無效UE的數量、相鄰社區的流量以及UE位置改變的指示(諸如往返時延、RSSI以及經過過接收波形成的跟蹤)。
根據實例,優化模組可以隨著情況改變而即時地改變實際場景和實際RAN/RF參數。例如,在一個實例中,如果BER或服務品質度量下降到低於閾值,可以將所需的服務物理參數設定的比基準值更加魯棒。例如,可以改變MIMO並可以應用形成高級天線技術的波。而且,可以進行調製和編碼改變以提高魯棒性。可替換地,可以確定是否超過基線干涉場景和/或RAN/RF參數。例如,可以基於傳感資料、中央控制器的許可/與中央控制器的協商、相鄰BTS的許可/與相鄰BTS的協商、或使用空間複用(波束形成等等)以進行確定用於使干擾最小化。可替換地,子通道和幀中的時間位置(例如,正交頻分複用(OFDM)符號、時隙,等等)都可以選擇以避免常規干擾。可替換地,子通道和幀中的時間位置可以隨機化以統計地避免干擾或選擇性地提高可能引起的干擾,但隨機化地減輕影響。
在實例中,如果需求超過新的最大吞吐量(DL或UL、包括管理有效和等待UE的帶寬),則優化模組可以採取措施以緩解該過度訂購。在一個實例中,容延流量可以經延遲以暫時降低需求。例如,一種方法包括延遲並緩衝內容,諸如實況視頻。只要延遲(抖動)的變化保持在延遲/抖動緩衝器的容量/時間限制內,就可以延遲並緩衝實況頻。在另一實例中,“下載用於以後使用”內容的實質延遲用於減小對網路的需求。例如,在一個實例中,當接收內容(例如,流媒體內容)時沒有使用的音樂和/或視頻內容的下載可以被臨時延遲直到對網路的需求降低。
在另一實例中,如果需求超過新的最大集成吞吐量,則優化模組可選擇性地丟棄服務內的幀以便減少對網路的需求。例如,一些運動圖像專家組(MPEG)幀沒有其他的那麼重要並可選擇性地丟棄以減少對通信系統的需求。在另一示例中,可以丟棄具有最小可接受服務速率之上的分組以便降低需求。
在另一實例中,如果需求超過新的最大集成吞吐量,呼叫接納控制(CAC)可用於縮減服務。在一些實例中,可以基於優先順序縮減業務,而在一些實例中,可以基於應用縮減服務。
根據實例,當情況改進時,可以對如果需求超過新的最大集成吞吐量時採取的各種減輕操作進行反轉。例如,在一個實例中,滯後可被用來平滑反應。
圖5是示出由上述優化模組實施以根據QoS、優先權、和策略通過該百年擴展RAN/RF參數用於優化性能的方法流程圖。在實例中,圖5所示的該方法可由圖3所示的控制系統在MAC和PHY部件中實施。在實例中,圖5的方法可在圖4的步驟450中實施。
方法開始於步驟501,其中所述方法平行地確定確定系統的RAN/RF方面(步驟510、512和514)和系統的QoS和流量管理方面(步驟520、522、524和526)。
在步驟510,得到並監視基線干擾場景以及產生RAF/RF參數設置的基線。在一個實例中,用於得到基線干擾場景的輸入可以包括諸如在3GPP TS 25.967中建議的常規輸入以及本文檔中建議的其他輸入,或兩者。調整的RAN/RF參數可以包括諸如在3GPP TS 25.967建議的常規輸入以及本文檔中建議的其他輸入,或兩者。在一個實例中,步驟510可以由評估模組330執行。
在步驟512,即時確定影響干擾場景和表示RF網路與系統環境的RAN/RF參數的任何因素是否已改變。如果這些因素都沒改變,則本發明的平行操作繼續進行步驟530。如果這些因素已經改變,則本方法進行到步驟514,其中修改基線干擾和RAN/RF參數以考慮所觀測的變化,以及該方法進行到確定步驟530。在一個實例中,步驟512可以由評估模組330執行,以及步驟514可以由控制回應模組340執行。
管理對服務類別和單個連接的影響,以及相反地,管理單個服務和他們相關服務類別對介面環境的影響的處理可以並行開始於步驟510。在步驟520,為每個服務類別或每個單獨服務或連接建立最大或目標誤比特率(BER)或誤包率(PER)(或其他品質度量)。每個單獨服務或連接的實際BER、PER或其他品質度量可被監視。可基於網路運營商提供的運營策略資訊310確定最大或目標BER和PER值。另外,在步驟520,也可以確定服務的吞吐量的需求或目標。這些吞吐量目標可以具有多個級別,對應於需要不同吞吐量級別的QoS的多個等級。吞吐量目標還基於在通信協定的多個層使用的應用或傳輸機制的瞭解考慮期望的重傳。在一個實例中,步驟520可以由控制設置點模組315執行。
在步驟522,確定實際差錯率(諸如BER或PER)或其他實際品質度量是否超過在步驟510確定的連接的目標閾值。如果BER或其他品質度量超過連接的閾值,則本方法進行到確定步驟524用於開始採取糾正操作的處理。否則,如果該品質度量沒有劣於目標,則本方法進行到確定步驟530。在一個實例中,步驟522可由評估模組330執行。
在步驟524,確定受到影響的服務運營商是否能接受以超出基線干擾場景和基線RAN/RF參數的方式運行,如果以該方式運行則會對相鄰社區的有效的服務產生較大干擾。例如,傳輸功率的臨時略微增強(例如,0.5dB)對相鄰社區的服務干擾增加可容忍的增強。如果受影響的服務運營商可接受以超過基線干涉場景和基線RAN/RF參數的方式運行,則本方法進行到步驟514,其中基線干涉場景和RAN/RF參數可以臨時調節以適應改進的服務QoS的需要。根據實例,僅對受影響的服務或連接允許該調整,或可以對社區普遍地允許。在一個實例中,步驟524可以由評估模組330和/或控制回應模組340執行。
如果在判定步驟524確定不能超過基線干涉場景,則本方法進行到步驟526,其中修改服務的傳輸參數以達到目標BER/PER或品質度量,同時不違反當前的基線干擾場景。在實例中,該操作可以包括改變調製和編碼、發射功率或任何其他可調整的傳輸參數。在一個實例中,步驟526可以由控制回應模組340執行。
根據本發明的實例,當調整參數時,足需求的帶寬要求有可能滿超過當前可用的社區集合吞吐量。因此,本發明的兩個並行路徑都進行到確定步驟530,在該步驟確定需求是否超過當前可用集成吞吐量。如果沒有超過社區的當前可用集成吞吐量,則本方法返回步驟501並重複進行。否則,本發明進行到步驟540,再進行到步驟501以重複。在步驟540,選擇並應用減輕過度訂購的方法。下面將描述用於減輕過度訂購的多種方法。在一個實例中,步驟530和540可以由控制回應模組340執行。
根據實例,圖5所示方法包括例如在頻分雙工(FDD)系統上獨立運行的上行鏈路和下行鏈路實例。相反,在其他實例中,上行鏈路和下行鏈路實例需要共用在時分雙工(TDD)系統中的資訊,在該系統中,上行鏈路和下行鏈路位於同一頻率並可能因此在某些情況下產生干擾。對於動態地適應上行鏈路/下行鏈路速率的TDD系統尤其如此。
根據實例,優化模組還可以基於歷史資料實施另一優化性能方法以執行預期修改用於降低潛在的求購過度。根據實例,優化模組可實施該第二種方法,該方法可用于更新運營商策略310。通過感測和/或通過從其他網路元件(例如,核心網、BTS、UE)接收的共用度量的使用構建干擾歷史。該干擾資料可根據日期和/或時間進行分組以便建立干擾模式對於不同時間幀的描述。例如,該資料可以根據一天中的時間、每週中的天、或標記資料為節日或非節日進行分組。感測和/或共用度量還可包括SFF基站的自己社區和/或相鄰社區的流量度量。還可以包括“使用存儲軌跡更新”,其中加權平均、指數平均、或一些其他方法可用於對最近的資料給予更高的重要性。
可以基於已建立的干擾歷史進行搶佔決定。例如,可以進行確定更多或更少的嚴格CAC、策略和/或功率控制會有助於減少過度訂購的可能性。在實例中,可以確定是否交易關閉可能魯棒性對BER/PER。
根據實例,如果意外的使用模式破壞第二種方法所述之預測干擾方法,可以使用基於上述第一種方法並如圖5所示的即時監測方法。在實例中,預測資料可用於基線場景以及第一方法可用於即時系統優化。在另一實例中,使用第二種方法產生的預測資料可用于更新運營策略310,以及第一方法可用于應用經過更新的策略。
智能丟棄
參見圖5,智慧丟棄可作為減輕由在步驟526的修改傳輸參數引起的或在步驟514的改變干擾場景和RAN/RF參數引起的過度訂購的方法步驟540的技術之一。這是智慧丟棄的被動形式。可替換地,瞭解可用智慧丟棄的技術可用於影響步驟520的吞吐量水準目標、步驟526的傳輸參數修改、步驟514的對干擾場景和RAN/RF參數的改變。這是智慧丟棄的互動式形式。通過使用其他系統資訊預測以後的帶寬過度訂購可以進一步主動的進行該互動式形式。
根據實例,智慧丟棄可以由執行調度的通信網路的任何實體實施。該操作包括由任何形式的基站(包括宏社區、微微社區、企業微型基站、住宅微型基站、中繼或任何其他形式的調度)調度下行鏈路帶寬。智慧丟棄可以由以上行鏈路方向傳送的任何形式的設備執行,包括固定的和移動的用戶設備以及中繼設備。在實例中,智慧丟棄可以由在核心網中實施的調度演算法或模組執行,該調度演算法或模組中心地指導設備的操作。在另一個實例中,智慧丟棄也可由諸如基站的實體預測性地執行,該實體分配另一個實體所用的上行連續帶寬,諸如能智慧丟棄的用戶設備。基站和用戶設備可以協商用戶設備是否具有智慧丟棄能力或者可以基於用戶設備的模型識別得知。根據實例,其中諸如基站的實體可以與諸如用戶設備的其他實體協作的方法可以被稱為協作式智慧丟棄,所述實體在能智慧丟棄的網路中分配另一實體使用的帶寬。
被動智能丟棄
在圖5的步驟530,判定應用層吞吐量對於寬頻的需要當前是否超出集成吞吐量或者特定會話或連接是否超出分配的吞吐量。例如,在步驟520,可以對考慮中的基站服務的有效連接建立吞吐量等級目標。這些目標等級可以以量化形式表示為比特/秒或位元組/秒。在實例中,這些目標等級可包括重傳分配額。根據在步驟526所選的傳輸參數和在步驟510和514所選的RAN/RF參數,將吞吐量水準轉換為所需的物理層資源,諸如3GPP LTE中所用的資源塊、QAM符號、OFDM符號、子通道、UL/DL比或其組合。所需的物理層資源可以包括用於HARQ或其他重傳的分配額。一旦被轉換到物理層資源,吞吐量水準目標或需求與步驟530所指示的可用物理層資源進行比較。該比較結果返回指示當前對物理資源的需求超過可用物理資源的結果。在這種情況下,需要減少物理資源以便不超出可用物理資源。這反過來決定當前需求對會話中的帶寬、連接和/或應用的必要減少。
根據可替換的實例,可使用其他方法用於確定對物理資源的需求是否超出可用物理資源,該可用物理資源可提供用於被動智慧丟棄的可用吞吐量度量。
一旦確定應用層吞吐量需求超出可用物理資源,在步驟540使用智慧丟棄以減少需求,並同時使得縮減個人服務的需要最小化以及同時使得終端用戶感受的品質最大化。
如果對VoIP服務資源的需求比可用物理資源超出10%,則隨機(非智慧)丟棄可引起連續或接近連續地丟棄VoIP分組。相反,被動智慧丟棄可以識別丟下的分組數量以便減少對帶寬超出需求的至少一部分,並同時保持呼叫方的感受品質。例如,在一個實例中,在智慧丟棄系統中,調度器278(參見圖2B)可以丟棄每第十個分組。這可以包括已由調度器排隊的分組、或沒被排隊的分組,或包括兩者。和隨機丟棄演算法成塊丟棄分組相比,該智慧丟棄方法的均勻分佈的智慧丟棄對於終端用戶不那麼明顯。根據實例,其他模式可用於選擇要丟棄的分組,只要所選模式使得連續或接近連續地丟棄分許的數量最小化。
根據實例,也可以根據特定語音協定和正使用的編解碼器調整該丟棄方法。智慧丟棄可允許呼叫方以品質分值確定的並與運營策略、系統策略或本地策略相比可接受的品質繼續。
在另一示例中中,在MPEG-2傳輸中,音頻分組比視頻分組更重要。這是因為和視頻品質中變化相比,人們更容易注意到MPEG-2傳輸中的音頻品質的改變。另外,視頻分組包含內編碼幀(“I-幀”)、預測編碼幀(p“P-幀”)以及雙向預測編碼幀(“B-幀”)。和P-幀或P-幀相比,I-幀的丟失更有害於MPEG-2的傳輸品質。事實上,即使P-幀被正確接收,I-幀的丟失也會導致接收裝置無法使用P-幀。因此,在MPEG-2中,智慧丟棄會優先於I-幀先丟失P-幀和B-幀並會優先於音頻幀先丟棄所有形式的視頻幀。
對於MPEG-4傳輸,除了從MPEG-2繼承的幀之間的區別,還具有11層空間可縮放性、3層時間可縮放性以及取決於視頻應用的可變數量層的品質可縮放性。細粒度將這些組合成11層可縮放性。在一個實例中,可執行使用資訊“標記”分組並可由智慧丟棄使用該標記以允許當可用物理資源改變時細粒度的區分品質。
和VoIP示例一樣,在MPEG示例中,智慧丟棄可執行已排隊分組的丟棄以及一旦進入調度佇列的丟棄。智慧丟棄分組百分比能允許呼叫許可控制(CAC)方法維護並接受更多的服務。
在步驟540,可以有一個以上的選擇可應用智慧丟棄的服務以滿足物理層資源限制。有多種標準可用于選擇應用智慧丟棄服務或多個服務。例如,可以輪循方式應用智慧丟棄,類似的影響所有服務或所選類中的所有服務或服務集。可以根據身份用戶或某些組合中終端用戶的成員應用智慧丟棄。例如,不同的用戶對於和網路運營商的不同服務等級協定會或多或少地付費。優先於具有較高等級協定的用戶,具有較低等級協定的用戶先受到影響。優先於直接訂閱網路,從另一網路漫遊的用戶先受到智慧丟棄的影響。該確定可以基於業務類型或應用。例如,優先于通過運營商直接提供的VoIP服務的VoIP呼叫,經由諸如Skype的第三方應用進行的VoIP呼叫先受到影響。可以演算法上確定影響哪個應用以使總吞吐量最大化。確定如何應用智慧丟棄基於系統、運營商或自治策略。例如設備可具有能由系統或運營策略修改或推翻的默認策略。
關於影響哪些服務的確定可以基於相對退化(degradation),例如首先影響其觀測品質最少受到智慧丟棄影響的那些服務,而不論相對的丟棄資料量。為了實現該目的,步驟540計算各個服務的每個可能吞吐量等級的分值。這些分值表示對於每個吞吐量等級的觀測品質的相對等級。這些分值可以基於主觀標準(諸如用於對語音品質進行評分的MOS分值)或可以是量化的(諸如從服務去除的特徵)。這些分值可用於步驟540,作為確定已向哪些服務應用智慧丟棄以及何種程度的一部分。例如,一旦對於需要帶寬的服務的可能吞吐量等級集確定分值集,可以根據對於各種吞吐量等級計算的分值集為一個或多個服務選擇目標帶寬等級,以及可以選擇性地丟棄和每個服務相關的分組以將和每個服務相關的吞吐量減少到和該服務相關的目標吞吐量等級。
可以在進行關於傳送或丟棄分組的選擇的系統的任何部分中執行被動智慧丟棄。例如,在一個實例中,基站、微微站、微型基站、或中繼可以包括用於發送和接收分組的收發器。根據優選的實例,這些站可以包括MAC層276(參見圖2B),負責分配上行和/或下行鏈路上的帶寬。MAC層優選地可以包含調度器(例如,圖2B中的調度器278)和用於在傳送之前保存分組的緩衝器或與它們相關。在一個實例中,本文公開的智慧丟棄技術可以在MAC層中的一部分中實施,所述MAC層負責緩衝並調度分組的傳送,本文中也被稱為調度器。可替換地,該MAC調度器的對等物可以駐留在執行中央調度和可能緩衝的核心網元件中。例如,在一個實例中,該MAC調度器的對等物可以經實施以協調資料(諸如視頻或音頻廣播)在兩個或多個基站或其他類似設備上的同時傳送。
在實例中,智慧丟棄技術還可以在用戶設備的MAC調度器中實施,該調度設備在以上行鏈路傳輸之前調度和緩衝資料。根據實例,核心網或基站(或對等設備)可以經配置以在緩衝之前標記分組用於幫助在下行方向更容易地進行丟棄決定。可替換地,在緩衝分組用於由用戶設備上行傳送之前的功能可以標記分組用於由用戶設備中的MAC調度功能更容易地進行調度決定。
互動式智能丟棄
除了之前所述之被動智慧丟棄,智慧丟棄方法可與系統控制的其他方面進行交互以獲得改進的性能。例如,現在參見圖5,在一個實例中,改變特定的RAN/RF網路運營參數(諸如在步驟510降低最大傳送功率)通過減少那些社區的觀測干擾利於相鄰社區。
可替換地,在步驟526選擇更健壯的調製方案也可以具有類似效果。 在常規系統中,這些改變是不受歡迎的,因為產生的可用物料資源的降低引起應用層吞吐量需求超過可用帶寬。相反,在利用互動式智慧丟棄的系統中,在步驟520,對有效服務計算吞吐量等級集。當考慮步驟526的可能傳輸參數選擇和步驟510的可能RAN/RF參數時,吞吐量等級集較大範圍的物理資源需求。瞭解品質等級、RAN/RF參數的這些可能的組合允許系統在步驟510和步驟526選擇實質上臨時地或永久地增加系統的健壯性參數,並只對一個或多個服務的品質有少量損失。
互動式智能丟棄的可替換實施
圖6是圖5所示的方法的修改版本的流程圖,該方法使能網路運營的其他方面(諸如干擾減輕和功率控制)以利用智慧丟棄進一步優化系統性能。在步驟620,不是對服務或連接創建單個品質(例如,BER或PER)和吞吐量等級(如圖5的步驟520),可以創建(605)吞吐量等級集和/或量化品質閾值範圍(例如,BER和PER)。可以將分值應用於每個吞吐量等級。分值表示對於每個吞吐量等級的觀測品質相對等級。根據實例,可以將評分應用於每個吞吐量等級用於指示對於每個吞吐量等級的觀測品質相對等級。該評分可以基於主觀評分標準,諸如用於對語音品質進行評分的MOS分值,或者該分值可以是量化的,諸如從業務中去除特徵。分值可在步驟640用作確定將向哪些服務應用智慧丟棄以及何種程度的一部分。
由資料塊605示例的吞吐量等級和分值的集合可以由步驟610、確定步驟612和修改步驟614用於在服務品質和其他系統操作因素之間進行權衡。諸如步驟626的其他步驟也可以使用吞吐量等級和分值的集合以優化性能選擇。例如,基於吞吐量等級和分值,瞭解相對於對相鄰社區引起的干擾降低單個服務的性能退化是少量的,步驟610中的方法可以選擇向服務的基線參數施加更魯棒的調製和較低的功率。事實上,RAN/RF參數的變化可以如下操作的反應:來自相鄰社區的請求干擾降低、來自網路管理實體或其他中心定位控制功能的命令或請求干擾降低或本底雜訊降低、或減小功率、干擾可能性的自主決策、或某些其他的網路操作。這樣,步驟610和類似功能能評估由可能的可替換操作產生的吞吐量影響意味的品質影響,所述可能的可替換操作可經應用到選擇合適RAN/RF參數的之前獨立任務。
在優選實例中,互動式智慧丟棄方法可由站的收發器、用戶設備或實施互動式智慧丟棄的網路功能在MAC層調度器的對等物(例如,圖2B中的調度器278)中實施丟棄功能以及傳輸之前的分組緩衝功能。品質閾值、吞吐量等級、分值的集合的導出可在核心網、基站(宏基站、微微基站或微型基站)或用戶設備中實施並向互動式智慧丟棄功能提供資訊,所述互動式智慧丟棄功能與MAC層中的緩衝和調度交互用於執行智能丟棄。該互動式智慧丟棄功能還可以與物理層功能(該物理層功能監管RF環境)、並與核心網功能或其他基站或網路元件交互以交換關於相鄰社區的RF環境的資訊。互動式智慧丟棄中的面向網路功能功能向核心網功能或相鄰設備上的互動式智慧丟棄功能提供關於服務、用戶設備和RF環境的資訊。該互動式智慧丟棄可以向RF或物理層(PHY)控制模組提供資訊,該控制模組用於調整RAN/RF參數用於特定資訊分組的傳輸。
主動智能丟棄
根據實例,主動智慧丟棄是用於在預期過度訂購情況下預測性地執行智慧丟棄並用於在過度訂購情況實際發生之前執行丟棄的一項技術。當對網路帶寬的預期需求超過預期的可用帶寬時,主動式智慧丟棄可用於減少預期需求。
可反應式應用主動智慧丟棄。例如,當移動站靠近社區邊緣時,對切換的期望產生了更穩健調製的期望,以及因此,每個物理層資源的較低吞吐量。主動智慧丟棄可用於實際事件發生之前的丟棄,允許使用可控資料丟棄更平滑地切換,而不是由於堵塞隨機丟棄資料。
可互動式應用主動智慧丟棄。例如,可以根據歷史資料得知來往於相鄰社區的干擾在一定時間(每日上下班)增加。在主動智慧丟棄中,步驟612可以確定影響RAN/RF參數的因素將改變,並在步驟614,可以基於需要結合步驟620產生的吞吐量等級和分值的集合改變的假設,修改RAN/RF參數,以便主動修改系統參數,因此智慧丟棄可以根據關於品質和吞吐量的系統策略保留最佳吞吐量和品質。
主動智慧丟棄可以基於各種激勵或觸發事件執行。能用於觸發執行主動智慧丟棄的激勵或觸發事件的類型的某些示例包括:
(1)移動-如果確定設備不是靜止或超過一定速度閾值,主動智慧丟棄可以基於移動引起物理參數改變的預期執行智慧丟棄,所述物理參數改變影響可用吞吐量。
(2) 預期切換-如果確定切換可能性超過某個閾值度量,智慧丟棄可以以可控方式主動丟棄資料,從而使得預期品質減少的品質影響最小化。
(3)每日中的時間、每週中的日或其他歷史模式-歷史資料表示在時間可預測點預期資源的下降。主動智慧丟棄可以使系統準備平滑過渡到較低資源。
(4)社區中的有效/無效用戶設備-社區中用戶設備的數量可用於預測需求波動,該需求波動使得執行反應式智能丟棄。
(5)預留資源-主動智慧丟棄可以通過主動地執行智慧丟棄以為諸如呼叫許可控制的其他功能預留資源來幫助服務品質預留,如果應用智慧丟棄,所述呼叫許可控制能服務更多有效呼叫。
(6)對相鄰社區的改變-關於相鄰社區數量和配置的改變的資訊,包括但不限於:相鄰社區的數量、相鄰社區的位置、社區運營商、運行頻率和帶寬、有效/等待UE的數量、RF/RAN參數。
另外,主動智慧丟棄能提供從一個丟棄等級更平滑過渡到另一個丟棄等級,使得對服務品質參數(諸如抖動和單個分組延遲)的影響最小化。
在實例中,主動智慧丟棄還可以用於其中需要之前,在預期缺少資源應用較低吞吐量的實施中。在可替換的實例中,主動智慧丟棄可用於其中需要丟棄、預期缺少資源應用較低吞吐量之前發生丟棄的實施中。在可替換實例中,主動智慧丟棄可用於其中標記預期缺少資源時期用於快速丟棄中丟失分組的實施中,但只在預期缺少資源實際發生時丟棄。
在實例中,智慧丟棄還可以進行相反作用:在容量限制生效之前加速將分組發送到通道。這樣可以允許避免未來短期資源限制。
用於創建模式或歷史的歷史或其他資料可以來自多種來源,所述模式或歷史用於主動地實施智慧丟棄。例如,RF模組收集關於物理環境的資訊。在另一示例中,MAC層收集關於分組需求和吞吐量、有效或無效用戶設備和服務的數量的資訊。在一個實例中,所述資訊可以在本地進行以將輸入轉換成歷史趨勢,或在可替換實例中,資訊可以被轉發到核心網上的函數或任何其他處理器用於轉換成歷史趨勢和模式。歷史趨勢和模式可以在本地由設備使用或在設備之間共用,諸如主動應用互動式智慧丟棄的情況。
在以下段落中描述涉及丟棄分組的各個其他實例。參考具體標準描述某些實例。然而,將理解的是,本文所述實例可應用於其他系統和標準。將理解的是,下文所述之智慧丟棄的實例可使用上文所述之系統和方法實施,包括被動智慧丟棄、主動智慧丟棄和互動式智慧丟棄。例如,下文所述之實例可以結合參考圖4-6所述之智慧丟棄實例使用。而且,下文所述之實例可利用上述的系統實例(諸如參考圖1-3所述之系統)實施。
具體而言,根據下文所述之一個或多個實例的丟棄分組可以在執行調度的通信系統中的任何實體內實施。該操作包括由任何形式的基站調度下行鏈路帶寬,包括宏社區、微微社區、企業微型基站、住宅微型基站、中繼或任何其他形式的基站。在另一個實例中,根據下文所述之一個或多個實例的丟棄分組可以在以上行方向傳送的任何形式的設備執行,包括固定的和移動的用戶設備以及中繼設備。根據下文所述之一個或多個實例的丟棄分組可以由駐留在核心網中的調度演算法或模組執行,所述核心網中心指導設備操作或調度對多個終端用戶設備公用的服務,諸如組播或廣播視頻服務。
根據另一實例,根據下文所述之一個或多個實例的丟棄分組可以由諸如基站的實體預測性執行,所述基站分配另一實體(諸如用戶設備)使用的上行鏈路帶寬。根據本文所述之一個或多個實例或在某些實例中,基站和用戶設備互相協商用戶設備是否能丟棄分組,可以根據用戶設備的模型識別確定用戶設備是否具有智慧丟棄能力。
根據另一實例,下文所述之優化分組可以在一個設備中執行,諸如執行深度分組檢測的設備,並產生分組標記,所述標記由執行智慧丟棄的諸如無線基站的另一設備使用。
圖7是圖3的控制回應模組340的一個實例的功能框圖。如上所述,在一個實例中,如果需求超過網路的最大集成吞吐量,則控制回應模組340通過選擇性地丟棄服務內的幀進行回應從而減少對網路的需求。在圖7的實例中,控制回應模組340包括優先順序/負荷確定模組744(“確定模組”)和幀/切片選擇模組746(“選擇模組”)。如下文更詳細地描述,何時丟棄幀或切片、選擇丟棄哪個幀或切片可以對產生視頻的觀看體驗品質產生顯著影響。在一個實例中,確定模組744確定例如負荷或優先順序的值,表示該鎮相比於其他幀的重要性。選擇模組746然後根據確定的值選擇一個或多個用於丟棄或丟下。下文將更詳細地描述確定模組744和選擇模組746的操作。
智能丟棄的優先順序排列
如上文部分所述,在MPEG-2、MPEG-4和H.264-AVC(MPEG-4部分10)中,視頻流被編碼成不同類型的幀:內編碼幀或I-幀(經常被稱為內幀)、預測編碼幀或P幀以及雙向預測編碼幀或B幀。幀表示顯示在觀看螢幕上以觀看設備的幀速率所顯示的。例如,美國使用的NTSC標準是以29.97幀/秒操作。幀包括宏塊。巨集塊對應於幀的16×16圖元區。
不同幀類型具有可以影響視頻信號中誤差傳播的不同依賴性。I幀經過編碼以至於它們不依賴於任何其他幀。這樣使得I幀通常包含最大的資料量。基於I幀或P幀對P幀編碼。這樣這允許主要編碼當前P幀和其依賴的I幀或P幀之間的區別。這樣因此允許P幀和I幀相比通常包含較少的資料,即它們更小並因此消耗較少的帶寬來發送。然而,即使P幀被正確接收,但P幀依賴的幀的誤差將誤差複製到P幀的解碼中。B幀依賴於之前的I幀或P幀以及後續的I或P幀。這種雙依賴性允許B幀和I幀或P幀相比包含更少的資料,但會加快誤差複製。I幀和P幀經常被稱為錨幀或參考幀。
這些依賴性在宏塊層中實現。I幀至包含巨集塊,對該巨集塊編碼而不依賴於其他幀中的宏塊。P幀可包含I巨集塊或P巨集塊或包括兩者。基於之前的(或以後的)I幀或P幀對P巨集塊編碼。B幀可包含I巨集塊、P巨集塊或B巨集塊或任何組合。基於之前和之後I幀或P幀對B巨集塊雙向編碼。
I幀、P幀和B幀的模式以及相關解碼依賴性被稱為畫面組(GOP)或預測性結構。如下文所述,可使用預測能力或GOP知識和相對誤差複製或攜帶潛在幀或部分幀的資訊用於考慮該丟棄傳遞給服務並相對於其他服務的服務品質退化而創建丟棄分組的規則。
此外,H.264-AVC增強與多引用預測結構的可允許依賴性,以至於P幀依賴於多個I幀或P幀。它還增加了體系預測結構,該體系預測結構允許B幀依賴於其他B幀而不是僅僅I幀和P幀。下文描述包括基線實施和增強的實例。
GOP開始於I幀並以兩個數位M和N為標誌,M是錨幀(I幀或P幀)之間的距離,N是I幀之間的距離。錨幀之間的間隙由B幀填充。普通的GOP結構是圖8A所示的M=3、N=12開放GOP。GOP被認為是開放的,因為GOP的最後B幀依賴於當前GOP的最後P幀和下一GOP的I幀。
圖8A表示GOP中幀的流覽順序。使用幀編號1-12指示流覽順序。幀編號1’表示下個GOP的第一個幀。每個流覽順序幀編號下的字母指示位於該幀編號的幀I、P、或B的類型。箭頭指示具體幀依賴哪個幀。例如,幀4是依賴I幀1的P幀。幀10是依賴P幀7的P幀。幀5和幀6是依賴P幀4和P幀7的B幀。可以看出,I幀中的誤差將複製經過GOP中的所有十一個其他幀和在前GOP的最後兩個B幀。更糟的是,幀1的丟失會使得幀2至12和在前GOP的最後兩個B對解碼器是無用的。可以看出,延遲幀I經過顯示時間和幀1的丟失具有相同效果。相反地,在該示例中,I幀的丟失或錯誤接收沒有複製誤差並只影響單個B幀。注意,在其中B幀依賴於其他B幀的H.264的模式中產生了更複雜的體系,但也存在沒有其他幀依賴的“葉節點”幀。
在某些系統中,控制和管理部分270通過對I幀應用比P幀和B幀更高的保護解決該誤差複製的問題,減少了較差信號品質對解碼器解碼和顯示視頻能力的影響。然而,雖然該方法是有利的,但這樣使得已經較大的I幀消耗更多的帶寬。該方法也引起許多視頻解碼器不支援的不按順序傳輸幀的問題。
在其他系統中,控制回應模組340可以通過丟下幀進行回應。控制回應模組340選擇丟下幀的一種方法是基於傳送的幀的類型。例如,給出I幀、P幀和B幀之間的選擇,控制回應模組可經配置以在P幀之間丟下B幀以及在I幀之前丟下P幀。例如隨機進行決定丟下多個相同類型中的哪個幀。
相反,在本文所述之其他實例中,控制回應模組340分析並利用幀依賴性以保留流覽者的體驗品質(QoE),並同時智慧退化視頻資料的傳輸服務品質(QoS)以使用較少帶寬回應傳輸介質中的堵塞或同時允許介質上的更多視頻或資料服務。
在一個實例中,控制模組340突破I、P和B幀的簡單分類並確定幀的相對重要性。如上所述,重要性決定了誤差複製以及編碼器使用隨後幀的能力。但是,基於幀分佈的重要性元件具有相同的誤差複製重要性。將參考圖8B描述這兩種情況。在確定幀的相對重要性之後,單獨對視頻流決定丟下哪個幀。可替換地,將如下文所述,控制回應模組340不僅可考慮丟下的幀對單個流的影響,而且考慮來自一個或其他兩個不同流的幀的相對影響,選擇丟下具有最少整體影響的幀。
圖8B表示具有和圖8A所用相同依賴性的相同GOP。此外,在每個幀的列中,順序編號和幀類型是指示優先順序、負荷和負荷的可替換形成的值。在一個實例中,優先順序、負荷和可替換負荷值由確定模組744決定。下文更詳細地描述其中由確定模組744決定優先順序和負荷的形式。
在某些實例中,所示的幀優先順序和負荷值是適於例如由傳輸設備之前的深度分組檢查(DPI)設備標記的。因此,本文參考確定模組744所述之功能可由另一設備執行,該另一設備包括除了包含參考圖3所示的系統的設備之外的設備。在該情況中,選擇模組746使用之前確定的優先順序負荷值以選擇要丟下的幀。然而,為了便於說明,參考確定模組744描述優先順序和負荷確定功能。在一些實例中,所述之確定模組744的功能可以包含並實施在即時概況模組325中或優選地具有在環境參數模組320、即時概況模組325和模式模組335之間分佈的功能,所述環境參數模組320例如可以確定資料流程是視頻流,所述即時概況模組325可以例如即時評估視頻幀的優先順序,所述模式模組335例如可以確定經過一段時間觀察的GOP結構。
在當前描述中,較低的優先順序編號指示較高的幀的重要性,但是明顯的是也能可以使用相反關係。當遇到傳輸介質堵塞或過度訂購時這些優先順序指示允許傳輸設備智慧丟棄幀的相對重要性。優先於具有較低優先順序編號的幀,先丟棄具有較高優先順序編號的幀。
參考圖8B的GOP,在一個實例中,對所有其他幀必需傳送I幀是有用的,因此確定模組對幀1的I幀分配優先順序值1。P幀與I幀斷開依賴性,因此確定模組向第一個P幀分配和I幀相比較低的優先順序(較高的編號),但比隨後的P幀更高的優先順序(較低的編號)。遵循該模式,確定模組對GOP中的P幀分別給予優先順序編號2、3和4。本領域普通技術人員將理解,較低的優先順序編號可以相反映射到較低的實際優先順序,以及較高的優先順序編號可以映射到較高的實際優先順序。
在一個實例中,由於B幀依賴於其他幀,因此確定模組向B幀分配和它們依賴的任何幀相比更低的優先順序(較高的編號)。適合以傳送順序對B幀編號8、9、11和12,因為它們都依賴於編號為10的P幀,該P幀具有優先順序4並是具有最低優先順序的P幀。然而,編號為2和3的B幀也沒有P幀4那麼重要,即使它們都不依賴於該P幀。這有兩個原因。首先,如之前的描述,丟棄B幀2或B幀3不會複製誤差,而丟棄P幀4需要也丟棄B幀8、9、11和12。其次,P幀在GOP中是均勻分佈的。丟棄P幀容易引起丟失一行中的多個幀,而不是行中的僅僅一個。因此,在一個實例中,確定模組向B幀分配和任何P幀相比較低的優先順序(更大的編號)。
重要地是,所有B幀在重要性上不是完全相等的。具體而言,B幀的重要性可基於是否丟棄相鄰B幀而改變。這種情況發生是因為在某些情況下,丟下多個連續幀和丟下不連續的幀相比對視頻品質具有更壞的影響。例如,如果丟棄B幀5,然後隨後丟棄B幀6會導致丟棄連續的2個幀。然而,隨後的丟棄B幀12相反不會引起該情況的發生。
有利地是,確定模組可以預測並解釋重要性的改變。為此,在一個實例中,確定模組向GOP中的所有B幀分配初始優先順序編號5。然而,當出現連續B幀時,由確定模組對GOP中具有較高幀編號的B幀分配較低優先順序(較高編號)。因此,在圖8B的示例中,確定模組向B幀分配交替優先順序5和6以預測在丟棄相鄰B幀之後它們在重要性上的改變。在另一實例中,確定模組向所有的B幀分配相同的優先順序值以及如果或當必須丟棄時選擇模組746可以選擇B幀用於統一丟棄而不是成串的丟棄。
確定模組用於確定優先順序的功能可以總結如下:對I幀分配優先順序1。依賴於具有優先順序y的幀的P幀被分配優先順序y+1。如果z是任何P幀的最大優先順序編號,則:所有的B幀被指定優先順序z+1,或兩個錨幀之間的B幀被分配優先順序z+1、z+2,...z+(M-1),其中M是錨幀之間的間距。可替換地,兩個錨幀之間的B幀被分配優先順序z+(M-1)、z+(M-2),....,z+1。
在另一實例中,確定模組至少部分地基於多少個其他幀依賴於某幀而確定該幀的重要性。例如,圖8B的GOP中位置1的I幀有13個其他的幀直接或間接依賴於它。因為該GOP是開放的,因此總結出該GOP中的其他11個幀以及之前GOP的最後兩個幀依賴於該I幀。B幀有0個其他的幀依賴於它們。P幀4、P幀7和P幀10分別具有依賴於它們的10、7和4個幀。基於依賴性的該值確定在本文中被稱為負荷。圖8B表示GOP中幀的負荷值。
圖9描述用於確定GOP中幀的負荷的方法910的一個實例。如上所述,該方法可由確定模組744實施。在另一實例中,該方法可由另一設備或模組實施。為了便於解釋,參考確定模組描述該方法。在步驟915,確定模組確定值N(GOP中的幀的數量)以及M(GOP中錨(I或P)幀之間的距離)。在圖8B的示例GOP中,N=12 M=3。可以通過分析GOP中的幀進行該確定。可替換地,如果這些值之前已經被確定,確定模組可以獲取之前確定的值。
在確定步驟920,確定模組確定當前考慮的幀是否是B幀。如果是,方法進行到步驟925以及確定模組向當前B幀指定負荷0。在一個實例中,指定的負荷可以存儲在和幀或GOP相關的資料結構中。在指定之後,使得GOP中的下個幀成為當前幀,以及該方法返回到確定步驟920之前的點927。
返回確定步驟920,如果當前幀不是B幀,該方法進行到步驟930。在步驟930,確定模組確定當前幀的幀流覽順序(FVO)。再次可以通過分析GOP中的幀或通過獲取之前確定的FVO確定該值。在步驟935,確定模組向當前幀指定負荷,等於等式1的結果:
等式1) 負荷=(N-1)+M-FVO
在指定之後,使得GOP中的下個幀成為當前幀,以及方法返回到確定步驟920之前的點927。該處理繼續進行直到確定模組已為GOP中的每個幀指定負荷。
如圖8B所示,當確定負荷時,確定模組可替換地可將每個幀也計算為依賴於自己。在該實例中,確定模組向每個B幀指定負荷1。根據等式2向錨幀指定負荷:
等式2) 負荷=N+M-FVO
使用任一負荷計算,選擇模組746可以通過首先丟棄具有最低負荷的幀而智慧選擇丟棄的幀。對於具有相同負荷的幀,當需要丟棄時選擇模組可以均勻地丟棄,即不是相鄰幀的群。可替換地,選擇模組可以基於尺寸在相同負荷的幀之間選擇用於丟棄。例如,兩個B幀可以具有不同的尺寸,因為一個比另一個包含更多的I巨集塊或P巨集塊。如果可用帶寬資源允許傳輸較大的B幀,選擇模組可以優選地選擇較小的B幀而不是較大的B幀,這是因為較小的B幀包含更少的資訊並因此它的丟失和丟失較大B幀相比較少的退化視頻品質。然而,如果可用帶寬資源由於其尺寸不容納較大B幀的傳輸,選擇模組可丟棄較大的B幀而不是較小的B幀。
圖10示出不包含任何B幀的GOP。參考圖9的上述方法使用GOP的這些類型,諸如MPEG-1和H.264-AVC基線概況、或用於不希望額外解碼B幀引起的延遲的應用的MPEG-2、MPEG-4或H.264-AVC GOP。這些幀內在都不是開放的,因為它們沒有B幀以具有雙向依賴性。確定模組可以使用相同方法用於分析該類型的GOP。
圖11示出在錨幀之間具有三個B幀(M=4)的GOP的另一類型。參考圖9的上述方法也用於這些類型的GOP。具體而言,確定模組可以使用相同方法用於分析該類型的GOP。
體系和多引用的預測性GOP結構
如之前所述,在諸如H.264-AVC的標準記憶體在允許體系或多引用GOP預測性結構的特徵。對於體系GOP的情況,B幀依賴於之前和/或之後的B幀。多引用GOP的使用允許P幀依賴於一個或多個P幀或I幀。
圖12示出體系GOP的一個示例。具體而言,圖12以流覽順序表示12幀(N=12)的體系GOP結構。順序開始於I幀,並是開放GOP,包括對下一GOP的I幀1’的引用。不存在P幀以及部分B幀引用其他B幀。例如,B4引用I1和B7,以及B3引用I1和B4。關係的體系層創建了當分析非體系GOP時看不到的B幀之間的目的和重要性的差別。當分析誤差複製經過GOP時以及當計算幀負荷和優先順序時這些為確定模組提供了進一步的資訊。
例如,在一個實例中,控制回應模組340需要丟棄單個幀以滿足可用容量,則幀B2、B3、B5、B6、B8、B9、B11或B12優先於幀B4、B7和B10,因為前一列表包括所有的“葉”節點,這些“葉”節點的丟失不會影響隨後的幀。在這個實例中,控制回應模組340丟棄葉節點而不是其他幀取決的節點。
圖13示出多引用GOP的一個示例。在該示例中,幀P2只有一個引用幀I1。然而,幀P3引用兩個在前的幀P2和I1。幀P4引用P3、P2和I1。這些進一步的引用改進了資料壓縮並減少了GOP中隨後P幀的尺寸。
在一個實例中,確定模組向諸如圖12和13的GOP的體系和多引用GOP結構應用可替換的確定處理。在一個實例中,確定模組基於GOP內依賴每個幀的幀數量指定每個幀的負荷。在進行該評估時,確定模組考慮兩類依賴性:直接的和間接的。為了便於解釋,圖14示出4個一般幀F1-F4的集合。幀F2被認為直接依賴幀F1,因為幀F2直接引用幀F1用於解碼其資訊。幀F3是間接地依賴幀F1的第一層,這是因為幀F3直接引用F2以及幀F2直接引用幀F1。通過擴展,幀F4是間接依賴幀F1的第二層。
圖15示出用於計算直接幀負荷的方法1510。如上所述,該方法由確定模組744實施。在另一個實例中,該方法由另一設備或模組實施。為了便於解釋,參考確定模組描述該方法。
在步驟1520,確定模組計算N,當前正處理的GOP的長度或尺寸。在步驟1530,確定模組向每個幀指定幀編碼,對於開始的I幀從1開始。在一個實例中,這些幀編號是幀的幀流覽順序。在步驟1540,確定模組創建大小為N乘N的表格D,用於存儲中間的負荷資訊。該確定模組也創建大小為N的權重向量X。在另一實例中,確定模組使用現有表格和向量而不是創建新的表格。在步驟1550,確定模組通過清零每個值初始化表格D。在另一實例中,表格已之前經過初始化。
在步驟1560,確定模組創建表格D中直接互相依賴的幀之間的映射。具體而言,對於GOP中的每個幀i,確定模組檢查並記錄對於GOP中的所有其他幀j的依賴性。一旦識別幀i對幀j的依賴性,向表格D的位置(i,j)指定值為一,其中i表示列,以及j表示行。例如,如果幀2是當前考慮的幀(i)並依賴於幀1(j),確定模組向表格D的位置(2,1)指定值為一。本領域技術人能理解使用只要在演算法中一致性地使用該標誌,使用i表示列以及j表示行的標誌D(i,j)等同於標誌D(j,i)。
在步驟1570,確定模組確定每個幀的加權直接幀優先順序。具體而言,對於每個幀j,確定模組對所有值為1求和表格D(i,j)的值並加一。該求和是對幀j的直接依賴的數量。該確定模組然後將總數乘以來自權重向量X的權重X(j)。產生的結果由確定模組存儲在長度為N的向量中。在該產生向量中的值表示GOP中幀的加權直接幀優先順序。
圖18示出直接幀負荷的表格D。圖18的表格D是根據利用圖12所示的GOP參考圖15所述之方法產生的。如所示,表格D中的每條記錄(i,j)指示幀(i)是否取決於幀(j)。例如,因為幀B3依賴於該GOP中的B4,D(3,4)的值為1。對個幀j產生的加權直接優先順序也如圖18所示。結果是對該幀的值之和,即在表格D的該幀的行中的值求和,加一,再乘以對應的圖16所示的加權向量X的權重。如所示,幀I幀I1具有最高優先順序。然而,與根據參考圖9的上述方法的確定模組產生的B幀的負荷相反,圖18所示的B幀的負荷基於依賴性的數量。因此,確定模組向B幀指定負荷為1、5或7個單元。
在一個實例中,確定模組在步驟1560考慮每個幀依賴自己。在該實例中,在步驟1570,確定模組不需要向表格D的總和加上1。
在另一個實例中,確定模組使用1×N向量D’取代直接幀負荷表格D。在該實例中,在步驟1590,確定模組對依賴幀j的每個幀i對D’(j)增量1。然後通過對個元素j用D(j)乘以X(j)計算幀j的加權直接優先順序。
如所述,方法1505基於如下至少兩種因素產生幀之間的優先順序的相對描述:(1)直接依賴幀的數量和(2)幀的權重。可以多種方式創建加權向量X(j)。
例如,在一個實例中,權重向量X包括值,以至於指定到I幀的權重大於P幀,以及該P幀的權重依次大於B幀。圖16示出具有圖12所示的GOP結構的加權向量X。在該示例中,加權向量X對I幀的值是3,對P幀的值是2,以及對B幀的值是1。因此,對唯一的I幀-幀1指定值是3,以及剩餘的所有B幀的幀被指定值是1。
在另一個實例中,加權向量X包含基於幀的尺寸的值。在某些情況下,增加較大幀的優先順序是有利的,這是因為當與較小的幀相比時,它們最可能包含進一步的場景細節或移動。加權中尺寸的使用可以獨立於幀的類型(I、B或P)進行或者同時考慮幀的尺寸和類型。例如,參考圖12的GOP,葉幀B5和B6可包含重要的場景細節或移動。在這種情況下,這些B幀的尺寸會比剩餘的葉子和非葉子B幀更大。加權向量X可以通過增加對應於幀B5和B6的加權值對此說明。
在一個實例中,基於幀的相對或絕對尺寸向加權向量指定相對權重(例如1-10)。在一個實例中,使用封閉形式表示、直方圖函數或另一類型的函數執行該指定。在一個實例中,指定函數創建整數或實數形式的權重。該函數可以是線性或非線性的。
圖17示出上述的其中權重值併入幀尺寸的加權向量X。加權向量對應於圖12所示的GOP。如圖17所見,幀I1由於其尺寸具有最大權重。由於非葉節點幀B7、B4和B10的較大的編碼尺寸,因此具有比1大的權重。因為葉節點幀B5和B6包含大量的細節或移動,它們較大的尺寸導致權重比所有其他的B幀更大。
圖19示出用於基於直接依賴和間接依賴確定負荷的方法1902。如上所述,該方法可由確定模組744實施。在另一實例中,該方法可由另一設備或模組實施。為了便於解釋,參考確定模組描述該方法。
步驟1905、1910、1915、1920、1925和1930類似于關聯圖15所示的方法1505的對應步驟。為了詳細解釋這些步驟的實施,返回參考圖15進行描述。繼續到步驟1935,確定模組創建總負荷表格T。確定模組將在步驟1930產生的表格D的值複製到表格T中。總負荷表格T是N×N表格,確定模組使用該表格以確定直接和間接依賴性對負荷的影響。例如,參考圖12的GOP,確定模組744使用該追溯方法說明幀B9(經過B7)對幀I1的依賴性。具體而言,確定模組在幀I1的負荷值中包括幀B9對幀I1的負荷。在一個實例中,確定模組使用追溯方法以便說明一個幀對另一個的間接依賴性。
在步驟1940,確定模組設置其兩個索引i和j的值等於1。在步驟1945,確定模組確定表格T在位置(i,j)是否大於零。以該形式,確定模組確定幀j是否有依賴幀。如果有,方法進行到步驟1950。在步驟1950,確定模組使用依賴間接負荷表格D為幀j確定幀j自己是否依賴任何其他幀。如果有,則在j對其依賴的幀的負荷中包括幀j的依賴幀。例如,使用圖12參考的GOP和圖18的表格D,在直接負荷表格D中指示幀B9對B7的直接依賴D(9,7)的值等於1。在步驟1250,確定模組確定B7自己是否依賴任何幀。確定模組通過在表格D的7列搜索任何大於零的任何目錄的存在執行該處理。在該示例中,表格位置D(7,1)的1表示幀B7依賴幀I1。因此,明顯地,幀B9是幀I1間接依賴的第一級。通過將1放入總負荷表格T的位置T(9,1)記錄該資訊。圖20表示參考圖19所述之總負荷表格T。表格T中的陰影值表示由確定模組利用圖19的方法獲取的間接依賴。
從步驟1950繼續,或者如果確定步驟1945的結果是否,則該方法進行到步驟1955。在步驟1955,確定模組比較索引j與值N。如果j小於N,則該方法進行到步驟1960。在步驟1960,確定模組對索引j遞增一以及該方法返回到確定步驟1945。返回確定步驟1955,如果索引j沒有小於N,則該方法進行到步驟1965。在步驟1965,確定模組設置索引j等於1。繼續步驟1970,確定模組確定索引i是否小於N。如果i小於N,則該方法進行到步驟1975。在步驟1975,確定模組將索引i遞增1,以及該方法返回到確定步驟1945。返回到確定步驟1970,如果i沒有小於N,則該方法進行到步驟1985。
步驟1940、1955、1960、1965、1970和1975對於確定模組的影響在於使用兩層“嵌套”迴圈評估GOP的依賴性。因此,確定模組使用直接負荷表格D中的所有值用於製作總負荷表格T。
在確定模組在步驟1970達到“否”決定之後,嵌套迴圈完成。在該點,總負荷表格T包含所有GOP幀之間的直接和第一層間接幀關係。在步驟1985,對於每個幀j,確定模組對於所有i值求和表格T(i,j)的值,加一併然後將結果乘以權重X(j)。注意,加一使得負荷非零,因此允許不同權重之的差異化。例如,如果具有不同依賴性(相同負荷)的兩個B幀具有不同權重(例如,如果它們具有不同尺寸),不添加一會引起負荷為零,並使得負荷和各個權重的乘積對於兩個B幀都為零。然而,加一允許負荷和權重的乘積對於兩個B幀是不同的。產生的N長度的向量是GOP的加權、總幀優先順序。由確定模組確定的總幀優先順序如圖20所示,其中所用的加權向量是圖16所示的加權向量。
參考圖19所述之“追溯”方法將基於直接依賴性和第一層間接依賴性計算幀負荷。本領域普通技術人員將理解該方法可以經過擴展以包括所有間接依賴性的影響,而不限於依賴性級別的數量。換而言之,“追溯”可以經設計以致確定模組遵循從根到葉節點的依賴性。
擴展依賴性跟蹤的一個實例是對於確定模組創建n-1個其他負荷表格T2至Tn,其中每個負荷表格表示從直接依賴到第n層間接依賴的所有依賴性的累積表示。例如,表格T3表示直接依賴性以及所有第一、第二和第三層間接依賴性。就圖19的方法而言,由確定模組執行步驟1935-1975用於每個表格Tn。在那些步驟中,Tn取代表格T,以及表格T(n-1)取代表格D。一旦,表格Tn中的所有元素等於表格T(n+1)的所有元素,即通過創建其他的負荷表格T(n+1)沒有識別新的依賴性,確定模組完成創建表格。
在另一個實例中,確定模組可以考慮雙重依賴性。例如,如基於圖12的GOP的圖18的表格所述,如果幀之間有一條以上的依賴路徑存在,上述方法沒有產生增加的幀負荷。例如,由於依賴幀B3向幀I1給予一個單元的負荷,儘管事實是在I1和B3之間有兩條依賴路徑。一條是直接的;另一條是經過幀B4間接的。在一個實例中,確定模組說明這些雙重依賴性以便進一步放大幀負荷之間的差別。例如,在上面情況中,由於幀B3和I1之間的第二雙重引用,向幀I1給予一個另外單元的負荷。
參考圖15和圖19所述之方法考慮GOP內部依賴性。在其他實例中,確定模組還可考慮在開放GOP結構中出現的GOP之間依賴性。
如上所述,多個方法可用於創建由確定模組在計算總幀優先順序中使用的有用加權向量X。例如,如之前參考圖16和圖17所述,可以基於幀類型(I、P或B)或通過幀尺寸或兩者結合指定權重。
在另一個實例中,加權向量X經擴展成權重表格的形式,尺寸為N×N。在該方法中,當指定權重和計算優先順序時考慮關於幀依賴性的其他資訊。在一個實例中,基於考慮的幀之間的關係的“直接性”將權重應用於依賴性。即,應用於直接依賴性的權重大于應用於間接依賴性的權重。在另一個實例中,對第一層間接依賴性的加權大於第二層間接依賴性。類似地,對第二層間接依賴性的加權大於第三層間接依賴性。
例如,可以向直接依賴性、第一層間接依賴性和第二層間接依賴性分別應用權重值3、2和1。圖21示出使用該加權方案用於圖20的總幀負荷表格T的權重表格T。
尺寸為NxN的表格X可以取代圖19的步驟1985中尺寸為N的權重向量X。當使用權重表格X時,通過對從1至N的所有i值,求和T(i,j)*X(i,j)的乘積以對每個幀計算加權總幀優先順序。
優選地,該方法考慮到當幀誤差複製經過GOP時誤差複製可以通過I宏塊減輕。因此,當幀之間的“直接性”級別減少時依賴性的重要性也減少。
切片
在MPEG-2、MPEG-4和H.264中,幀可進一步分解為切片。切片包含都來自相同幀的整數數量的巨集塊。通過使用幀的單個切片可以實施將幀劃分為切片。幀也可以劃分為j個切片,每個包含固定數量的宏塊。可替換地,幀可被劃分為k個切片,每個包含可變數量的宏塊。切片內的宏塊不依賴於來自相同幀的其他切片的宏塊。如果切片小於整個幀,丟失切片對視頻品質的影響小於丟失整個幀。
對於幀,具有I切片、P切片和B切片。I切片只包含I宏塊,並不依賴於其他幀中的巨集塊進行編碼。P切片包含I巨集塊或P巨集塊,或兩者都有。基於之前(或下個)的I幀或P幀對P巨集塊進行編碼。B切片刻包含I巨集塊、P巨集塊或B巨集塊,或任何組合。基於之前和隨後的I幀或P幀對B巨集塊進行雙向編碼。
之前對幀所述之相同優先順序排列可以應用於切片。例如,可以由確定模組對作為I幀一部分的I切片指定對原始I幀相同的負荷和優先順序。類似地,可以對P切片指定和原始P幀相同的負荷和優先順序。可以對B切片指定和原始B幀相同的負荷和優先順序。
因為可以獨立於包含幀的其他切片的宏塊對幀的一個切片中巨集塊進行編碼,對切片的優先順序排列允許在堵塞或當資料率的減少時必須或有利的時間期間允許更精細地丟棄。
除了基於負荷以及幀或切片類型進行優先順序排列,確定模組可以進一步基於它們包含的多種宏塊的每個的相對數量對具有相同負荷的切片差異化。例如,如果兩個P幀具有相同負荷,則對於具有較多I巨集塊和較少P巨集塊的P切片給予的優先順序超過具有較少I巨集塊和較多P巨集塊的P切片。可替換地,精細粒度的優先順序調整基於切片內I巨集塊對P巨集塊的比率。可以基於I巨集塊、P巨集塊和B巨集塊的計數和比率將類似精細粒度的優先順序調整應用於B切片。在另一實例中,因為I巨集塊一般比P巨集塊包含更多的資料以及P巨集塊一般比B巨集塊包含更多的資料,確定模組可以基於切片中包含的宏塊的平均尺寸調整優先順序。這可以通過將以位元組計的切片尺寸除以切片中的宏塊數量進行計算。
在一個實例中,確定模組實施計分系統。例如,確定模組應用說明相同優先順序等級或符合的切片中宏塊的差異,而不允許切片經過不同優先順序等級或負荷。在一個實例中,確定模組使用數位以至於從優先順序值中增加或減去數字移動優先順序小於下一較低或較高優先順序的一半。如果優先順序等級之間的差異是整數值1,則可使用任何大於零、但小於0.5的數位x。例如,x可以是0.4。
圖22示出基於切片中的宏塊修改切片優先順序的方法2205。如上所述,該方法可由確定模組744實施。在另一實例中,該方法可由另一設備或模組實施。為了便於解釋,該方法參考確定模組進行描述。而且,在當前描述中,較低的優先順序編號意味著較高優先順序。本領域普通技術人員可以理解該方法也可用於基於幀內的宏塊修改幀的優先順序。
在確定步驟2210,確定模組確定幀中的當前切片是否是I切片。如果是,對當前切片的評價結束以及考慮下個切片。如果當前切片不是I切片,該方法進行到步驟2220。在步驟2220,確定模組確定值y,該值是在當前切片中是I巨集塊的巨集塊百分比。繼續進行步驟2230,確定模組通過相乘x和y並從乘積中減去切片的當前優先順序調整當前切片的優先順序。以該形式,切片中I宏塊的出現導致切片的較低優先順序編號,即較高有效優先順序。
繼續步驟2240,確定模組確定幀中的當前切片是否是P切片。如果是,對當前切片的評價結束以及考慮下個切片。如果當前切片不是P切片,該方法進行到步驟2250。在步驟2250,確定模組確定值z,該值是在當前切片中是B巨集塊的巨集塊百分比。繼續進行步驟2260,確定模組通過相乘x和z並對乘積加上切片的當前優先順序調整當前切片的優先順序。以該形式,切片中B宏塊的出現導致切片的較高優先順序編號,即較低有效優先順序。在另一實例中,可在該步驟中使用與步驟2330中所用的不同的x的值,以便提供對相對優先順序的更佳控制。如所述,確定模組可以對每個切片重複該處理以便確定對切片優先順序的調整。
圖23示出基於切片中的宏塊修改切片優先順序的方法2305。如上所述,該方法可由確定模組744實施。在另一實例中,該方法可由另一設備或模組實施。為了便於解釋,該方法參考確定模組進行描述。而且,在當前描述中,較低的優先順序編號意味著較高優先順序。本領域普通技術人員可以理解該方法也可用於基於幀內的宏塊修改幀的優先順序。
步驟2310、2320、2330和2340類似於圖22的方法2205的對應步驟。為了詳細解釋這些步驟的實施參考關於圖22的對應步驟的描述。繼續到步驟2350,確定模組確定值z,該值表示在當前切片中是P巨集塊的巨集塊百分比。繼續進行步驟2360,確定模組通過相乘x’和z並從乘積減去切片的當前優先順序調整當前切片的優先順序。在該步驟中,類似於x計算x’,但和B切片中的I宏塊相比允許向P宏塊應用不同的調整。
本領域技術人員將理解可以基於I、P和B宏塊的數量、百分比或尺寸對切片或幀優先順序進行其他調整。
諸如H.264-AVC的某些視頻標準允許冗餘切片。如果原始幀丟失或受損,冗餘切片攜帶冗餘資訊。為了優先順序丟棄,因為解碼器一般不需要冗餘切片,因此向冗餘切片指定比B切片更低的優先順序等級,諸如H.264-AVC的某些視頻標準允許切換切片,該切換切片允許更容易或更快地在視頻流之間切換。SI切片允許在完全不同的切片之間切換。在一個實例中,如果不希望流切換,向SI切片指定比B切片更低的優先順序,因為解碼器一般不使用它們。如果預期切換流是經常性的,諸如在多播或廣播系統中同時流播放多個視頻流,策略可命令該SI切片的優先順序,以及給予它們的優先順序高於B或P切片,但一般不高於I切片。SP切片允許在以不同速率或解析度編碼的相同視頻內容的流之間更容易或更快地切換。除非將進行該切換,則對SP指定比B切片更低的優先順序。然而,如果將進行該切換,和對P切片相同的形式對SP切片指定優先順序。
SI和SP切片都可用於在人類流覽者的控制下的視頻重放和管理功能。例如,某人可以選擇快進或倒帶當前正流覽的內容。一旦重放已開始,某人可選擇改變流覽流(或在廣播視頻中一般所述之“通道”)或調整播放解析度和/或螢幕尺寸。取決於視頻標準和編碼方法,這些流覽者請求可涉及使用或增加使用SP和/或SI幀。因為用戶控制回應時間是對視頻傳輸和重放系統的重要性能的度量,在該用戶請求時期,該SP和/或SI幀的重要性明顯較高。
在一個實例中,對SI和SP動態優先順序排列用於通過增加SI和SP幀的幀優先順序檢測用戶請求和回應。該操作例如可由控制回應模組340實施。該請求檢測可採取多種形式。一種方法是檢測上行鏈路控制流量(以與視頻流量的相反方向進行)以便檢測特定用戶請求。另一種形式為SI和SP幀建立基線幀速率。例如使用幀/秒測量,並當當前SI或SP幀速率超過該基線速率某個預定閾值(例如因數是2x)時檢測時期。一旦檢測到用戶請求,SI或SP幀的優先順序對平增加並甚至可以超過當前指定給I幀的優先順序。可在用戶請求以及某些配置超時時期的期限內保持該增加的優先順序等級。
數據分割
在諸如H.264-AVC的某些視頻標準中,切片中的資料可進一步經過配置成資料分割區。例如,在H.264-AVC中的切片可經過分割成三個資料分割區。資料分割區1包括切片頭和每個巨集塊的頭資料。資料分割區2包含來自切片的I或SI巨集塊的資料部分。資料分割區3包含來自切片的P、B和SP巨集塊的資料部分。資料分割區可被單獨傳輸。資料分割區1和2對於恢復I宏塊都是必須的,因此它們被鏈結在一起用於由確定模組優先順序丟棄。通過向資料分割區2應用切片優先順序調整方法以及向資料分割區1指定相同優先順序,對資料分割區1和2的優先順序進行優先順序調整。可替換地,因為資料分割區1對於資料分割區3的使用也是必須的,因此向資料分割區1指定比資料分割區2的優先順序略高的優先順序。可以通過向資料分割區3應用切片優先順序調整方法對資料分割區3的優先順序進行優先順序調整。
一旦例如利用上述技術對視頻幀進行優先順序排列,在諸如下行鏈路的無線基站或上行鏈路的用戶站的傳輸設備中的調度器(例如,圖2B中的調度器278)可使用該資訊用於在堵塞期間智慧丟棄或優化呼叫和服務到系統中的許可。在這些系統中,視頻幀一般攜帶在諸如網際網路(IP)分組的資料分組中。
圖24是當可用帶寬小於將所有分組傳送到所有接收者所需帶寬時使用優先順序排列確定丟棄哪些資料分組的系統實例的功能框圖。該系統可以使得用戶體驗退化最小化的形式通過丟下和服務相關度所選分組退化某些服務。在一個實例中,使用之前所述之優先順序排列方案。在一個實例中,在基站的MAC層276(參見圖2B)或接入點或用戶站的調度器中實施所述系統。然而,如下文所述,所述功能可以在不同設備中實施。在一個實例中,優先順序排列和標記模組(“確定模組”2410)、調度佇列2420和調度器2440結合圖3的控制回應模組(優化模組)340實施所述功能。
優先順序排列和標記模組2410對分組進行優先順序排列用於丟棄。可以使用之前所述之方法對視頻分組進行優先順序排列,但本領域技術人員可以理解不同方法可用於不同類型的資料流程,例如視頻對語音。優先順序排列和標記模組2410可位於傳送模組本身,或位於標記幀的單獨設備(諸如DPI設備),用於在將它們傳送到傳輸設備之前向攜帶視頻幀的分組添加或插入位。在圖24所述之系統的一個實例中,優先順序排列和標記模組2410結合圖7的優先順序/負荷確定模組744實施所述功能。類似地,在圖24所述之系統的一個實例中,調度器2440結合圖7的幀/切片選擇模組746實施所述功能並因此也能被稱為選擇模組。該優先順序排列允許在丟下和服務類型(例如,視頻或語音)相關的分組和下文將詳細描述的對應服務退化量之間的權衡評價。在優先順序排列之後,分組被傳輸到調度器或傳輸佇列2420。
當如圖25的流程圖所示的由優先順序排列和標記模組2410正排列分組(例如,視頻幀)時丟棄可發生,或如圖26的流程圖所示的在分組位於調度器所用的佇列2420之後由調度器2440丟棄分組。如圖25所示,由優先順序排列和標記模組例如從核心網102經過回程170接收的分組(步驟2510)由優先順序排列和標記模組2410進行評價用於確定它們是否滿足丟棄標準(步驟2520)。可替換地,該功能可在調度器中實施。在步驟2540丟棄滿足丟棄標準的分組以及在步驟2530將不滿足丟棄標準的分組放入佇列2420中。流程然後返回到步驟2510。如果當如圖25所示排列時丟棄分組,則不需要由優先順序排列和標記模組2410對分組進行標記。
如圖26所示,也可以對已在調度器的佇列2420中排列的分組執行丟棄處理。在步驟2610,調度器等待分組用於在其佇列中接收。檢查所接收的分組可以是週期性地,例如由毫秒計時器驅動,或是非週期性地,例如由接收要排列的分組驅動。當分組位於佇列中,在步驟2630,調度器等待調度分組用於傳送的時間。當調度器到時間調度分組用於傳送時,在步驟2640從佇列提取一個或多個分組。在步驟2650,根據丟棄標準對提取的分組進行評價。在一個實例中,如果分組是視頻分組,上述優先順序排列方案使用下文所述之方法以確定丟棄的合適性。在步驟2660丟棄滿足丟棄標準的分組,並在步驟2670調度不滿足丟棄標準的分組用於傳送。流程然後返回到步驟2630。可替換地,在排列分組之後,相應于諸如堵塞的激勵,在一個或多個佇列中進行所有分組的檢查,其中去除滿足標準的那些分組用於丟棄並留下不滿足丟棄標準的分組。沒有丟棄的分組會經過調度用於在合適時間傳送。本領域技術人員可以理解圖25和26的方法可以結合使用。即,某些分組在佇列入口被丟棄而其他分組經過標記或另外經選擇用於在佇列出口丟棄。
如下文所述,丟棄哪些分組的決定受到丟棄等級級的影響,該丟棄級是資料率、品質和系統資源的函數。該丟棄等級可由系統狀態模組或意識整體系統狀態的功能確定,例如圖24所示的呼叫許可控制(CAC)模組2460。CAC模組駐留在負責決定是否允許新呼叫或服務的設備上。該設備可以是基站或對等物,以及該設備可以是核心網中的設備,諸如服務閘道。CAC功能可以分步在多個網路設備之間。CAC功能可以利用來自傳送模組2450的PHY參數資訊,允許其瞭解從位元組到各個服務的物理資源的轉換。
調度模組2440確定在通信網路上以何種順序和何時傳送哪些資料分組。可以基於佇列指定、它們在佇列2420中的順序、由優先順序排列和標記模組2410創建的標記,或其某些組合將分組的優先順序表示給調度器2440。如果從佇列去除分組進行丟棄(如上文結合圖26所解釋的),調度器2440基於來自來源(包括佇列指定和順序以及由優先順序排列和標記模組2410創建的標記、來自CAC模組2460或類似模組的丟棄等級和整體資源可用性、以及來自傳送模組2450的PHY參數)的資訊執行該丟棄。在優選實例中,調度器駐留在諸如基站或對等物的傳送設備上,但也能駐留在向傳送設備提供調度資訊的設備上。
傳送模組2450負責經過諸如經過空氣的無線波的物理介質傳送分組。該模式可由圖2B的PHY層280實施或其功能可在PHY層和解調器272之間對分。此外,傳送模組可以進行關於可靠傳送和接收所需的PHY參數的確定,諸如調製和編碼方案。這些參數影響系統能力並可以經提供到需要它們的其他模組,諸如CAC模組2460和調度器2440。
在具有適應環境情況的物理層(PHY)的無線系統中,系統的位元/秒容量可以根據PHY參數改變,諸調製方案和前向糾錯(FEC)編碼。系統的位元/秒容量也可受到由於分組錯誤的重傳速率波動的影響。在寬頻無線系統中,RF鏈結的位元/秒容量的波動可影響鏈結上的所有業務。而不僅僅是來往於體驗PHY參數改變的用戶設備的那些業務。如果對帶寬的需求超過系統的新的位元/秒容量則會產生堵塞。這樣也會引起過度訂購的情況。也就是說,由於許可服務的總體時間-平均需求超出RF鏈結的容量,這樣可以引起慢性堵塞可能發生的情況。
在其中對於服務上攜帶的所有分組服務具有單個優先順序的系統中,該慢性堵塞可導致某些服務被中斷。可替換地,通過僅僅查看服務的相對優先順序,而不是服務上攜帶的單個分組的優先順序或丟棄對不同應用的影響從服務中丟棄分組。
然而,對於視頻,基於視頻傳輸的視頻幀的類型對單個分組進行優先順序排列允許系統基於單個分組的相對重要性智慧丟棄分組。該系統也可以對丟棄分組之後用戶體驗的視頻流的品質進行量化評價。在運營策略的限制內,無線網路可以適度退化視頻服務而不是以提供不能接收的品質的形式中斷服務或退化服務,當使用隨機丟棄時會出現提供不可接受的品質。
雖然視頻的優化編碼可以產生高度可變的位流,但可變性一般是受限的。對此有兩種原因。首先,諸如社區電話系統的許多遺留系統期望經過給定時間週期的恒定位元速率(CBR)。為了確保解碼器不會體驗緩衝器上溢或下溢,CBR編碼器對於I幀、P幀以及B幀的尺寸進行先驗(priori)非優化選擇。該CBR編碼器然後允許基於例如GOP和其包含的幀依賴性關係在編碼器和解碼器進行緩衝調整。第二,甚至在實施可變位元速率(VBR)編碼器和解碼器的系統中,位元速率可變性和幀尺寸一般受限以避免緩衝器上溢或下溢。
I幀、P幀以及B幀的尺寸在VBR視頻流中可變化,但類似於CBR視頻流多用的關係受限於最大值。可替換地,可以例如通過使用指數平均或本領域技術人員已知的其他技術基於視頻流的歷史資料計算VBR流中不同幀類型的平均尺寸。該方法也可用於CBR流,對流的帶寬需求有興趣的實體並不知道幀尺寸限制。幀尺寸限制或歷史平均幀尺寸然後可用於估計GOP中每種視頻幀佔用的帶寬。
類似地,GOP可以是先驗知道的或基於接收的幀檢測的。幀尺寸和GOP結構的確定允許計算GOP所需的帶寬以及因此視頻流的位元速率。可以通過計算差異或標準偏差對位元速率和平均幀尺寸的差異進行量化。
圖27是用於確定GOP結構和平均尺寸的方法流程圖。在一個實例中,該方法由優先順序排列和標記模組2410實施。在步驟2710,接收視頻幀。在步驟2720,確定視頻幀的類型。通過檢查包含視頻幀或包含其的傳輸分組的頭部或內容進行該確定。可替換地,由諸如比較該幀的尺寸和相同流中其他分組的尺寸,以及已確立的每個幀類型的平均幀尺寸探索式地進行該確定。如果該幀是I幀,則流程進行到步驟2730,在該步驟2730例如使用指數平均更新該視頻流的I幀的平均尺寸。流程從步驟2730進行到步驟2740,在該步驟2740確定自從最近I幀的幀的數量。流程然後進行到步驟2790,在步驟2730和2740收集和計算的資料用於更新GOP結構和平均GOP尺寸的認識。如果在步驟2720,確定視頻幀是P幀,流程進行到步驟2750,在該步驟2750更新該視頻流的P幀的平均尺寸。流程然後進行到步驟2780,在該步驟2780確定自從最近接收的錨幀的幀的數量並同時確定錨幀的類型(I幀或P幀)。流程然後進行到步驟2790,在步驟2750和2780收集和計算的資料用於更新GOP結構和平均GOP尺寸的知識。如果在步驟2720確定視頻幀是B幀,流程進行到步驟2770,在該步驟2770更新該視頻流中B幀的平均尺寸。流程然後進行到步驟2780,在該步驟2780確定自從最近接收的錨幀的幀的數量並同時確定錨幀的類型(I幀或P幀)。流程然後進行到步驟2790,在該步驟2790,從步驟2770和2780收集和計算的資料用於更新GOP結構和平均GOP尺寸的知識。
圖28是對於N=12,M=3的GOP的相對幀尺寸的示例的圖形表示3000。在該示例中,P幀是I幀的尺寸的平均一半,以及B幀是I幀的尺寸的平均五分之一。這僅是一個示例以及其他相對的幀尺寸取決於編碼發生。圖28左邊的幀尺寸數值是以1000位元組為單位的。在該示例匯總,I幀3001尺寸上平均為10,000位元組,P幀3015(1)-3015(3)尺寸上平均為5000位元組以及B幀3005(1)-3005(8)尺寸上平均為2000位元組。這樣給出了平均為41,000位元組/GOP。因為GOP在該示例中是12幀的延長時間,以及在移動電話上一半的幀速率時25幀/秒,這樣給出了平均數據速率近似為85,417位元組/秒或683位元組千位元/秒的示例。這僅是一個示例,以及本領域普通技術人員可以理解其他資料速率也是可能並普遍的。當當對於該服務只可用79,000位元組/秒帶寬的事件發生時,較老的系統會中斷服務,不可接受的延遲視頻幀或隨機丟下幀。所有這些場景可能對用戶產生不可接受的品質。
然而,如果在視頻服務內對幀進行優先順序排序,可以基於負荷或類似度量以及在相同優先順序的幀之間均勻間隔丟棄的希望的組合智慧丟棄幀。為了使得對視頻流質量的影響最小化,希望丟棄滿足新的帶寬限制內所需的最少數量的幀。通過以均勻方式丟棄25%的B幀,需求可以下降到77,083位元組/秒,負荷本示例中的可用帶寬。為了進一步減少視頻品質退化的可能性,可以均勻丟棄B幀,因此允許例如視頻解碼器中的插入系統減少恢復的失真。在該示例中,如圖29所示丟棄B幀3005(2)和3005(6)。可替換地,丟棄B幀3005(4)和3005(8)給出了丟棄的類似地均勻分佈。可以使用之前所述之優先順序排列方法預先確定這些選擇。
可以使用視頻平均意見分值(VMOS)或可替換的量化方法測量視頻流的品質。可以根據隨著時間精選哪些的檢測預測決定丟棄策略的VMOS退化。
如圖30和圖31所示,使用之前所述之品劉內的分組優先順序排列,需要時漸進地丟棄更多的幀,並使得視頻品質的退化最小化。可以由運營策略或用戶偏好控制中斷服務之前允許退化多少品質。
下面的表格展示了之前的技術提供了隨著GOP中的幀盡可能多的帶寬需求或丟棄等級,例外,通過丟棄諸如切片的部分幀、或通過使用GOP間技術(諸如每隔GOP丟棄一個B幀或每3個GOP丟棄兩個B幀)。實現其他的更精細的丟棄等級。
這些丟棄等級中的每個退化或降低視頻服務的品質。但是,正如編碼器和解碼器性能可以由諸如VMOS的度量進行量化,由於智慧丟棄的退化也可以使用這些度量量化。可以通過對多個公共GOP檢測由於本文所述之丟棄的VMOS退化,並得到評價VMOS退化中使用的度量完成上述目的。
以該方式,視頻服務可以具有每個和品質度量成對的帶寬需求的相關集合。運營策略或用戶偏好可以指出認為服務不可接受並中斷而不是進一步退化的品質度量值。例如,可以採用策略:每隔B幀以上的丟失是不可接受的。在該示例中,如圖29所示,4個B幀/GOP的丟棄引起了帶寬需求19.5%的下降。如果進一步帶寬降低是必須的,可以中斷或延遲服務或可替換地,中斷、延遲或丟棄不同的服務以減少其需求,降低整體系統需求。可以如圖25或圖26的之前所示執行該丟棄。
本領域普通技術人員可以理解,可以向單個視頻流、視頻流應用(例如,Youtube對Netflix)、用戶、用戶SLA種類、服務類、調度佇列或其組合不同地應用品質度量值。
速率和VMOS之間的關係可以用於許可新的服務。例如,如果用戶希望初始化視頻流,如在之前示例中需要85,417位元組/秒的帶寬,但只有79,000/秒可用,系統會知道仍能許可服務,但以通過丟棄2個B幀/GOP提供的退化品質用於實現77,083位元組/秒的帶寬需求。如果該退化運營策略和用戶偏好是可接受的,則會許可而不是拒絕服務。可替換地,如果策略允許不同的服務降低其帶寬需求,則系統向其他服務應用帶寬降低,空出帶寬以允許許可新服務。該呼叫許可控制(CAC)方法如圖32所示的流程圖中表示,並在一個實例中由圖24所示的呼叫許可控制模組2460實施。
在步驟3205,系統接收對於新服務的請求。該請求來自於請求服務的用戶設備或來自初始服務的外部實體,例如坐滿人的房間之間的視頻會議呼叫,移動手持機的參與者可由無線手持機的用戶發起或使用附連到會議房間視頻會議設備的固定線路發起。在步驟3210,執行檢查以確定是否有許可服務的足夠系統資源。呼叫許可控制一般用於許多通信系統中以及本領域技術人員可以理解對於參與的具體通信系統的標準方法。例如,美國專利7,529,204(通過引用在此併入)描述了在通信系統中利用適應性調製的呼叫許可控制。如果有足夠的資源,在步驟3215許可服務。如果在步驟3210確定具有不足資源用於許可服務,則流程進行到步驟3230,在該步驟3230執行檢查以確定能否以退化形式許可服務。如果以退化形式許可服務,則流程進行到步驟3235,在該步驟3235退化服務,例如選擇丟棄等級以至於丟棄25%的B幀,在此之後再步驟3240許可服務。如果步驟3230確定服務不能被充分退化在策略的限制內,為了滿足資源限制,流程進行到步驟3270,在該步驟3270確定不同的服務或服務組合(可能包含新服務)是否可以充分退化以允許許可新服務。如果在步驟3270確定服務集合可以被充分退化,流程進行到步驟3275,在該步驟3275,退化所識別的服務並在步驟3280許可新服務。如果在步驟3270確定服務集合不能被充分退化,則流程進行到步驟3290,在該步驟3290拒絕新服務請求。
在可替換實例中,從該方法中去除步驟3230、3235和3240的集合。相反地,從該方法中去除步驟3270、3275和3280。
所述CAC方法可運行在無線基站或另一網路中的對等物中,諸如DOCSIS電纜解調器系統中的頭端。可替換地,該方法可運行在核心網中的管理實體上,諸如服務閘道。
雖然在利用本發明的方法可退化的視頻服務的環境中描述了上面的CAC方法,本領域技術人員可以理解該CAC方法可應用於可退化的所有服務,諸如具有最小保證速率但允許突發到最大資料速率或對其策略允許丟失或丟棄一定百分比(例如5%)的經過IP的語音(VoIP)服務。
除了為服務設置退化等級以允許許可新服務,可以在諸如WiMAX和LTE的系統中使用類似方法,在該系統中,系統資源能由於改變的環境情況以及它們對PHY參數(諸如調製、編碼以及MIMO模式)的選擇顯著變化。圖33是在資源減少情況中允許適度退化服務的方法流程圖,避免隨機丟棄或過度延遲或中斷服務。在一個實例中,該方法可由圖2B所示的呼叫許可控制模組2460實施。
在步驟3310,減少系統資源的事件發生並識別該系統資源的減少。這可以例如由移動到社區邊緣並需要更穩健編碼和調製的手持機引起。流程進行到步驟3320,在該步驟3320,執行檢查確定對於當前狀態的當前服務是否有足夠資源。如果在步驟3320確定對當前服務具有足夠資源,則流程進行到步驟3330,在該步驟3330,不執行任何操作。如果在步驟3320確定對處於當前狀態的當前服務不再具有足夠資源,則流程進行到步驟3340。在步驟3340,執行檢查以確定某些服務組合是否可勁退化以允許繼續的服務操作是否在新的資源限制之內。該確定可以結合圖5的步驟540所述進行。一般而言,系統確定能夠經過選擇性地丟下和某些服務組合相關的分組對這些服務組合進行退化,該選擇性地丟下根據預定標準提出整體最小服務退化並不超過任何服務的最大可允許退化。如果有服務組合可經退化以允許服務的繼續操作,該流程進行到步驟3350,在該步驟3350退化那些服務。如果不存在服務組合可經退化以允許服務的繼續操作,該流程進行到步驟3360,在該步驟3360識別服務用於延遲或中端。延遲或中斷哪些服務的選擇可基於許多因素,包括釋放的資源量、服務優先順序、簽訂的服務等級協定和到服務用戶的鏈結品質。步驟3360可選地將某些服務的退化和其他服務的延遲或中斷結合起來以使得需要延遲或中斷的服務數量最小化。
本領域技術人員將理解服務的退化可以經過緩和以及當系統資源增加(諸如當移動手持機離開社區或改變到更有效調製和編碼方案)之後可以恢復經延遲的服務。
對於VBR服務,保留資源並高效使用資源可以是更顯著的。對於VBR流,幀尺寸的上限是有限制的,但平均幀尺寸可以更小。在某些GOP中,許多幀可以更小。這樣允許保留在CBR情況下必須丟棄的某些幀。為了允許該情況,優選實例使用如參考圖26所述之出口丟棄。在圖26所示的方法中,如果有足夠的資源,步驟2650經過加強以允許調度分組用於在步驟2670傳送,即使在步驟2650確定分組滿足丟棄標準。例如如果以位元組計的GOP的平均尺寸當時足夠小於平均值,當設置服務的丟棄等級時創建比預期更小的需求時,該情況會發生。
在寬頻系統中統計複用VBR視頻流進一步允許當一個流具有臨時低的帶寬需求時另一個流得利。例如,在一個實例中,當確定丟棄等級時,如果不同服務或所有服務的組合已使用更少的系統資源,圖26的增強步驟2650允許步驟2650已確定滿足一個服務的丟棄標準的視頻幀由步驟2670經過調度用於傳送。
所述之優先順序方案可用於進行決定以使幀保留最大化的調度器或用於預期堵塞時互動丟棄的調度器。優先順序方案還可用於對於停留在目標帶寬消耗之上的服務使用主動丟棄以接近目標帶寬消耗,並然後執行最後丟棄以使統計複用增益最大化的調度器。
本領域技術人員將理解上述的優先順序排列可用于除了智慧丟棄之外的用途,例如通過提供關於從視頻服務獲取多少資料的其他資訊並保持所需服務品質而改進呼叫許可控制,因此和沒有該資訊的可能服務相比允許接納更多服務。
如上所述,上述的分組丟棄和幀分析可以由通信設備或系統執行,包括但不限於接入點、基站、宏社區、微微社區、企業微型基站、住宅微型基站、中繼站、基站、小尺寸架構基站、用戶站、核心網系統或其他設備。在某些實例中,這些通信設備可包括一個或多個處理器、轉接器、天線系統和經操作以實現上述功能的電腦可讀記憶體或介質。
本領域技術人員將理解,結合本文公開的實例所述之各種示例邏輯塊、模組、單元和演算法以及方法步驟可以經常實施為電子硬體、電腦軟體或兩者組合。為了清楚地解釋硬體和軟體的可互換性,上文已結合他們的功能描述各種示例性元件、單元、塊、模組和步驟。該功能實施為硬體或軟體取決於對整體系統強加的具體系統和設計限制。技術人員可以對每個具體系統以不同的方式實施所述功能,但應將該實施確定解釋為不會引起偏離本發明的範圍。此外,組合單元、模組、塊或步驟的功能以便描述。在不便宜本發明的情況下可以從某個單元、模組或塊中移動具體功能或步驟。
結合本文公開的實例所述之各種示例邏輯塊、單元、步驟和模組可以使用通用處理器、數位信號處理器(DSP)、特定用途積體電路(ASIC)、現場可編程閘陣列(FPGA)或其他可編程邏輯設備、離散門或電晶體邏輯、離散硬體元件或其任何組合實施或執行,用於執行本文所述功能。通用處理器可以是微處理器,但可替換地,處理器可以是任何處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器也可以實施為DSP和微處理器組合、多個微處理器、結合DSP核心的一個或多個微處理器、或任何其他的該配置。
結合本文公開的實例所述之方法或演算法的步驟以及塊或模組的處理能直接體現為硬體、處理器執行的軟體模組(或單元)、或兩者的組合。軟體模組可以駐留在RAM記憶體、快閃記憶體、ROM記憶體、EPROM記憶體、EEPROM記憶體、寄存器、硬碟、可移除盤、CD-ROM、或任何其他形式的及其或電腦可讀存儲介質。示例的存儲介質可以耦合到處理器,以便處理器可以從存儲介質讀取資訊並將資訊寫入存儲介質。在可替換方案中,存儲介質可以集成到處理器。所述處理器和所述存儲介質可以駐留在ASIC中。
各個實例也可以主要在硬體中實施,所述硬體利用例如諸如特定用途積體電路(“ASIC”)或現場可編程閘陣列(“FPGA”)等的組件。
提供上述的公開實例用於使本領域普通技術人員理解或使用本發明。這些實例的各種修改對於本領域技術人員是明顯的,在不偏離本發明的精神或範圍的情況下本文公開的一般原理可以應用於其他實例。因此,可以理解,本文呈現的描述和附圖表示本發明的優選實例並因此代表本主題,所述主題由本發明廣泛地設想。進一步理解的是,本發明完全包含對本領域技術人員顯而易見的其他實例。
圖1
101...ISP網路
102...核心網路
103...企業閘道
104...覆蓋陰影
120(1)...辦公大樓
120(2)...辦公大樓
130...微微站
140...企業微型基站
150(1)...用戶站
150(2)...用戶站
150(3)...用戶站
150(4)...用戶站
150(5)...用戶站
150(6)...用戶站
160...利用寬頻連線
170...標準回程線路
圖2A
101...ISP網路
102...核心網路
110...宏社區基站
150(1)...用戶站
150(4)...用戶站
150(7)...用戶站
150(8)...用戶站
170...標準回程線路
200...通信網路
203...DSL解調器
220...住宅內部
240...住宅微型基站
260...寬頻連線
圖2B
270...控制和管理部件
272...解調部件
圖3
310...策略參數模組
315...設置點模組
320...環境參數模組
325...即時概況模組
330...評估模組
335...模式模組
340...控制回應模組
圖4
410...系統環境
415...即時概況
420...概況匹配設置點
425...獲得模式
430...模式確定
435...產生前饋控制響應
440...產生的回饋信號
450...產生控制信號集
470...確定網路運營商是否已改變運營策略
475...運營策略
圖5
501...方法
510...得到並監視基線干擾場景以及基線RAF/RF參數
512...影響RAN/RF參數的因素已改變
514...改變基線干涉場景和基線RAN/RF參數
520...為每類服務連接建立和監視BER/PER質量閾值和輸送量水準
522...BER/服務的PER下降到低於閾值
524...接受超出基線干擾場景
526...修改服務的傳輸參數以達到BER/PER閾值
540...移動網路閘道
圖6
605...資料塊
610...得到並監視基線干擾場景以及基線RAN/RF參數
612...影響RAN/RF參數的因素已改變?
614...改變基線干擾場景和基線RAN/RF參數
620...創建並監視BER/PER品質閾值
622...BER/服務的PER下降到低於閾值?
624...接受超出基線干擾場景?
626...修改服務的傳輸參數以達到BER/PER閾值
630...滿足超過集成輸送量?
640...選擇和應用技術以減輕過度訂購
圖7
744...優先順序/負荷確定模組
746...幀/切片選擇模組
圖9
910...方法的一個實施例
915...確定GOP長度和錨幀之間的距離
920...確定步驟
925...向當前幀指定負荷0
927...A
930...確定模組確定幀流覽順序
935...確定模組向當前幀指定負荷等於等式的結果
圖15
1505...基於如下至少兩種因素產生幀之間的優先順序的相對描述:(1)直接依賴幀的數量和(2)幀的權重
1520...計算GOP長度
1530...向每個幀指定幀編碼
1540...確定模組創建大小為N乘N的表格D,用於存儲中間的負荷資訊
1550...設置所有表格D值為零
1560...確定模組創建表格D中直接互相依賴的幀之間的映射
1570...確定模組確定幀的直接加權幀優先順序
1580...結束
圖19
1902...用於基於直接依賴和間接依賴確定負荷的方法
1905...開始
1910...確定GOP長度
1915...向每個幀指定幀編碼,從1至N
1920...創建大小為NxN的表格D
1925...設置所有表格D值為零
1930...幀(i)的步驟指定D(i,j)=1
1935...將表格D的值複製到表格T中
1940...設置索引i=j=1
1945...確定模組確定表格T在位置(i,j)的值是否大於零
1950...確定模組使用依賴間接負荷表格D為幀j確定幀j自己是否依賴任何其他幀
1955...確定模組比較索引j與值N
1960...確定模組對索引j遞增一以及該方法返回到確定步驟1945
1965...確定模組設置索引j等於1
1970...定模組確定索引i是否小於N
1975...確定模組將索引i遞增1,以及該方法返回到確定步驟1945
1985...對於每個幀j,確定模組對於所有i值求和表格T(i,j)的值,加一併然後將結果乘以權重X(j)
1990...結束
圖22
2205...基於切片中的宏塊修改切片優先順序的方法
2210...確定模組確定幀中的當前切片是否是I切片
2220...確定值y,該值是在當前切片中是I巨集塊的巨集塊百分比
2230...確定模組通過相乘x和y並從乘積中減去切片的當前優先順序調整當前切片的優先順序
2240...確定模組確定幀中的當前切片是否是P切片
2250...確定模組確定值z,該值是在當前切片中是B巨集塊的巨集塊百分比
2260...確定模組通過相乘x和z並對乘積加上切片的當前優先順序調整當前切片的優先順序
圖23
2305...基於切片中的宏塊修改切片優先順序的方法
2310...確定模組確定幀中的當前切片是否是I切片
2320...確定模組確定值y,該值是在當前切片中是I巨集塊的巨集塊百分比
2330...確定模組通過相乘x和y並從乘積中減去切片的當前優先順序調整當前切片的優先順序
2340...確定模組確定幀中的當前切片是否是P切片
2350...確定模組確定值z,該值是在當前切片中是P巨集塊的巨集塊百分比
2360...確定模組通過相乘x’和z並對乘積減去切片的當前優先順序調整當前切片的優先順序
圖24
2410...優先順序排列和標記模組
2420...調度佇列
2440...調度器
2450...傳送模組
2460...呼叫許可控制模組
圖25
2510...接收用於傳輸的分組
2520...分組滿足丟棄標準
2530...用於調度器的佇列分組
2540...丟棄分組
圖26
2610...在調度器中排列的分組
2630...調度分組用於傳輸的時間
2640...從佇列提取分組
2650...分組滿足丟棄標準
2660...丟棄分組
2670...調度用於傳輸的分組
圖27
2710...接收視頻幀
2720...確定幀的類型
2730...更新I幀的平均尺寸
2740...確定自從最近I幀的幀的數量
2750...更新P幀的平均尺寸
2770...更新B幀的平均尺寸
2780...確定自從最近接收的錨幀的幀的數量並確定錨幀的類型
2790...更新GOP結構和平均尺寸
圖28
3000...對於N=12,M=3的GOP的相對幀尺寸的示例的圖形表示
3001...平均為10,000位元組尺寸的I幀
3005(1)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(2)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(3)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(4)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(5)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(6)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(7)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(8)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3015(1)...平均為5000位元組尺寸的P幀
3015(2)...平均為5000位元組尺寸的P幀
3015(3)...平均為5000位元組尺寸的P幀
圖29
3000...對於N=12,M=3的GOP的相對幀尺寸的示例的圖形表示
3001...平均為10,000位元組尺寸的I幀
3005(1)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(2)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(3)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(4)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(5)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(6)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(7)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(8)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3015(1)...平均為5000位元組尺寸的P幀
3015(2)...平均為5000位元組尺寸的P幀
3015(3)...平均為5000位元組尺寸的P幀
圖30
3000...對於N=12,M=3的GOP的相對幀尺寸的示例的圖形表示
3001...平均為10,000位元組尺寸的I幀
3005(1)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(2)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(3)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(4)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(5)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(6)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(7)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(8)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3015(1)...平均為5000位元組尺寸的P幀
3015(2)...平均為5000位元組尺寸的P幀
3015(3)...平均為5000位元組尺寸的P幀
圖31
3000...對於N=12,M=3的GOP的相對幀尺寸的示例的圖形表示
3001...平均為10,000位元組尺寸的I幀
3005(1)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(2)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(3)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(4)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(5)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(6)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(7)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3005(8)...平均為2000位元組尺寸的B幀
3015(1)...平均為5000位元組尺寸的P幀
3015(2)...平均為5000位元組尺寸的P幀
3015(3)...平均為5000位元組尺寸的P幀
圖32
3205...系統接收對於新服務的請求
3210...執行檢查以確定是否有許可服務的足夠系統資源
3215...許可服務
3230...執行檢查以確定能否以退化形式許可服務
3235...退化服務
3240...許可服務
3270...確定服務集合可以被充分退化
3275...退化所識別的服務
3280...許可新服務
3290...拒絕新服務
圖33
3310...減少系統資源的事件發生並識別該系統資源的減少
3320...執行檢查確定對於當前狀態的當前服務是否有足夠資源
3330...不執行
3340...執行檢查以確定某些服務組合是否可以退化以允許繼續的服務操作是否在新的資源限制之內
3350...退化服務
3360...識別服務用於延遲或中端
圖1是其中可以根據實例實施本文公開的系統和方法的無線通信網路的框圖;
圖2A是其中可以根據實例實施本文公開的系統和方法的另一無線通信網路的框圖;
圖2B是可用於根據實例圖3-6所示的系統和方法的接入點或基站的框圖;
圖3是根據實例用於在無線通信網路中減輕干擾情況的影響的邏輯框圖;
圖4是根據實例利用圖3所示的系統能用於產生射頻(RF)網路的前饋和回饋調節的方法流程圖;
圖5是根據實例在無線通信網路中減輕干擾場景的影響的方法流程圖;
圖6是根據實例在無線通信網路中減輕干擾場景的影響的方法流程圖;
圖7是根據實例在無線通信網路中減輕干擾場景的影響的方法流程圖;
圖8A是根據實例在圖片組中多個幀的示意圖;
圖8B是根據實例在圖片組中多個幀的示意圖;
圖9是根據實例用於確定圖片組中幀的優先順序的方法流程圖;
圖10是根據實例圖片組中多個幀的示意圖;
圖11是根據實例圖片組中多個幀的示意圖;
圖12是根據實例圖片組中多個幀的示意圖;
圖13是根據實例圖片組中多個幀的示意圖;
圖14是根據實例圖片組中多個幀的示意圖;
圖15是根據實例用於確定圖片組中幀的負荷的方法流程圖;
圖16是根據實例的權重因數向量的示意圖;
圖17是根據實例的權重因數向量的示意圖;
圖18是根據實例的幀負荷表格和幀優先順序向量的示意圖;
圖19是根據實例用於確定圖片組中幀的負荷的方法流程圖;
圖20是根據實例的幀負荷表格和幀優先順序向量的示意圖;
圖21是根據實例的權重因數表格的示意圖;
圖22是根據實例用於確定幀的優先順序的方法流程圖;
圖23是根據實例用於確定幀的優先順序的方法流程圖;
圖24是利用優先順序以確定丟棄哪些資料分組並將哪些發送到終端接收者的系統實例的功能框圖;
圖25是當正由調度器排列時丟棄分組的方法流程圖;
圖26是在將分組放入調度器使用的緩衝器中之後丟棄分組的方法流程圖;
圖27是用於確定GOP結構和平均大小的方法流程圖;
圖28是N=12、M=3的GOP的相對幀尺寸的示例的圖形表示;
圖29是具有所選幀丟棄的來自圖28的N=12、M=3的GOP的相對幀尺寸的示例的圖形表示;
圖30是具有進一步的所選幀丟棄的來自圖28的N=12、M=3的GOP的相對幀尺寸的示例的圖形表示;
圖31是具有更進一步的所選幀丟棄的來自圖28的N=12、M=3的GOP的相對幀尺寸的示例的圖形表示;
圖32是呼叫許可的方法流程圖;
圖33是在資源減少情況下允許適度(graceful)降低服務的方法流程圖。
310...策略參數模組
315...設置點模組
320...環境參數模組
325...即時概況模組
330...評估模組
335...模式模組
340...控制回應模組

Claims (18)

  1. 一種用於通信網路中的管理分組丟棄程序的系統,所述通信網路具有多個用戶設備且經配置以支援多個通信服務,所述通信服務具有不同帶寬和等待期需求,所述系統包括:一調變解調器模組,配置以提供與該等用戶設備通信;一優先順序排序模組,經配置以至少部分基於將由丟棄各自的分組(又稱封包)導致的一相關通信服務的一品質退化之一退化估計來對分組進行優先順序排序成丟棄的多個優先順序等級;一調度器模組,經配置以:確定支援處於其當前狀態的所有當前運營通信服務之一要求的實體傳輸資源估計是否增加到大於一總實體傳輸資源值,在支援處於其當前狀態的所有當前運營通信服務之該要求的實體傳輸資源估計大於該總實體傳輸資源值的情況下,至少部分基於該要求的實體傳輸資源估計與該總實體傳輸資源值間之一差異的一短缺值,選擇和該等當前運營通信服務中之一個或多個服務相關的要丟棄的分組,以及將未被選擇為要丟棄的剩餘分組放置進要被調度之一或多個調度佇列以傳送到該等用戶設備中之至少一者;以及 一許可控制模組,經配置以:接收對於一新通信服務之一請求,決定該總實體傳輸資源值是否足以許可該新通信服務,在該總實體傳輸資源值不足以許可該新通信服務的情況下,決定該總實體傳輸資源值是否足夠以一可接受的退化形式許可該新通信服務,在該總實體傳輸資源值足夠以該可接受的退化形式許可該新通信服務的情況下,依該可接受的退化形式許可該新通信服務,在該總實體傳輸資源值不足夠以該可接受的退化形式許可該新通信服務的情況下,決定該等當前運營通信服務中之一或多者是否可被退化以允許許可該新通信服務,及在該等當前運營通信服務中之一或多者可被退化以允許許可該新通信服務的情況下,退化該一或多個當前運營通信服務並許可該新通信服務。
  2. 如申請專利範圍第1項的系統,其中所述調度器模組進一步經配置以選擇導致一最小整體服務退化值的分組。
  3. 如申請專利範圍第2項的系統,其中該服務退化值係藉由一品質經驗度量所測量。
  4. 如申請專利範圍第1項的系統,其中所述調度器模組選擇針對該等當前運營通信服務中之任一者不超過一最大可 允許退化值的分組。
  5. 如申請專利範圍第1項的系統,其中所述系統為一基地台,且其中該調變解調器模組配置來提供無線通信。
  6. 一種用於回應於通信網路中的情況管理分組丟棄的方法,所述通信網路具有多個用戶站和多個通信服務,所述通信服務具有不同帶寬和等待期需求,所述方法包括:考慮丟棄分組將加諸於一相關通信服務的經驗品質之一估計退化等級,將要傳送的多個分組分類為一些丟棄等級;確定支援處於其當前狀態的所有當前運營通信服務之一要求的實體傳輸資源估計是否增加到大於一總實體傳輸資源值,在該總實體傳輸資源值小於支援處於其當前狀態的所有當前運營通信服務之該要求的實體傳輸資源估計的情況下,確定是否該等總實體傳輸資源足夠支援所有當前運營通信服務,而其中該等當前運營通信服務之一子集係通過選擇性地丟棄和該等當前運營通信服務之該子集相關的分組,而於一退化狀態中運營;在該總實體傳輸資源值足夠以讓該等當前運營通信服務之該子集於該退化狀態中運營而來支援所有當前運營通信服務的情況下,通過選擇性地丟棄與該等當前運營通信服務之該子集相關之分組,退化該等當前運營通信服務之該子集中的該等通信服務;以及 在該總實體傳輸資源值不足夠以讓該等當前運營通信服務之該子集於該退化狀態中運營而來支援所有當前運營通信服務的情況下,延遲該等當前運營通信服務中之一或多者。
  7. 如申請專利範圍第6項的方法,進一步包括:接收對一新通信服務的一請求;確定該總實體傳輸資源值是否足以許可該新通信服務;在該總實體傳輸資源值不足以許可該新通信服務的情況下,確定該總實體傳輸資源值是否足夠以一可接受的退化形式許可該新通信服務;在該總實體傳輸資源值足夠以該可接受的退化形式許可該新通信服務的情況下,以該可接受的退化形式許可所述新通信服務;在該總實體傳輸資源值不足夠以該可接受的退化形式許可該新通信服務的情況下,確定該等當前運營通信服務中之一個或多個服務是否可以被充分退化以允許許可該新通信服務;以及在該等當前運營通信服務中之一個或多個服務可以被充分退化以允許許可該新通信服務的情況下,退化該一個或多個當前運營通信服務並許可所述新通信服務。
  8. 如申請專利範圍第6項的方法,進一步包括將該等分類的分組放入一個或多個傳送佇列中。
  9. 如申請專利範圍第8項的方法,其中該等經分類之分組係在所述一個或多個傳送佇列中使用其相關的丟棄等級標記。
  10. 如申請專利範圍第9項的方法,其中在該退化之步驟中,在將該等分組放入所述一個或多個傳送佇列之後選擇性地丟棄分組。
  11. 如申請專利範圍第6項的方法,進一步包含將未被選擇性丟棄的該等經分類之分組放置在該一個或多個傳送佇列中。
  12. 如申請專利範圍第6項的方法,其中在該退化狀態中運營之該等當前運營通信服務之該子集係針對最小整體服務退化來選擇。
  13. 如申請專利範圍第6項的方法,其中在該退化狀態中運營之該等當前運營通信服務之該子集係選擇成不超出針對該等當前運營通信服務中之任一者的一最大可允許退化。
  14. 如申請專利範圍第6項的方法,其中在該延遲之步驟中,該等當前運營通信服務中之一或多者係至少部分基於與該一或多個當前運營通信服務中之各者相關之用戶帳戶偏好被選擇來延遲。
  15. 如申請專利範圍第6項的方法,其中該等多個分組包括含有視訊資料之一或多個分組。
  16. 如申請專利範圍第15項的方法,其中一相關通信服務的 該經驗品質包括一視訊平均意見分數。
  17. 如申請專利範圍第6項的方法,其中與該等通信服務中之至少一者相關的該等分組中之至少一者之分類係不同於與該至少一通信服務相關之其它分組。
  18. 如申請專利範圍第7項的方法,其中該新通信服務包括含有與一視訊相關之視訊資料的分組,且其中確定該總實體傳輸資源值是否足夠以一可接受的退化形式許可該新通信服務之該步驟,包括確定該視訊之一視訊平均意見分數。
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