专利名称：将服务映射到无线承载和根据加权值给无线承载分配带宽的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在无线通信系统中支持Internet协议数据流的机制。本发明可应用于但不限于包数据传输中的网关排队算法，例如，用于通用移动电信标准。
背景技术：
在蜂窝通信系统中，将地理区域划分成多个小区，由基站对每个小区提供服务，有时将基站称为节点B。基站通过能够在基站之间传输数据的固定网络互连。移动台有时称为用户设备(UE)，通过来自该移动台所在小区的基站的无线通信链路向移动台提供服务。
通常的蜂窝通信系统将覆盖范围扩展到整个国家，并包括支持数千或甚至数百万个移动台的数百或甚至数千个小区。从移动台到基站的通信称为上行链路，从基站到移动台的通信称为下行链路。
将基站互连的固定网络可用于对任何两个基站之间的数据进行路由，从而能够使小区中的移动台与任何其他小区中的移动台进行通信。此外，固定网络包括网关功能，用于与诸如Internet或公共交换电话网(PSTN)之类的外部网络进行互连，从而允许移动台与陆线电话和通过陆线连接的其他通信终端进行通信。此外，固定网络包括用于对传统蜂窝通信网络进行管理所需的多个功能，包括用于路由数据、准入控制(admission control), 资源分配、用户记账、移动台认证等的功能。
目前，最为普遍的蜂窝通信系统为称为全球移动通信系统(GSM)的第2代通信系统。GSM使用称为时分多址(TDMA)的技术，其中，通过将载频划分为8个分立的时隙，将时隙分别分配给用户，以此实现用户隔离。关于GSM TDMA通信系统的更多描述可参见Michel Mouly和Marie Bernadette Pautet 的“The GSMSystem for Mobile Communications(Bay Foreign LanguageBooks,1992 年，ISBN 2950719007)。
目前，出现了第3代系统，以便使提供给移动用户的服务得以进一步提高。最广泛采用的第3代通信系统是基于码分多址(CDMA)技术。频分双工(FDD)和时分双工(TDD) 技术采用该CDMA技术。在CDMA系统中，通过对相同载频上且在相同时间间隔中的不同用户分配不同的扩展码和扰码实现用户隔离。在TDD中，类似于TDMA，通过对不同用户分配不同时隙来实现附加用户隔离。然而，与TDMA不同的是，TDD可使相同的载频用于上行链路和下行链路传输。使用该原理的通信系统的示例有通用移动电信系统(UMTS)。关于UMTS 的CDMA，特别是宽带CDMA(WCDMA)模式的更多描述，可参看Harri Holma(编辑)、Antti Toskala (编辑)的 “WCDMA for UMTS” (Wiley & Sons，2001 年，ISBN 0471486876)。
在第3代蜂窝通信系统中，通信网络包括核心网和无线接入网(RAN)。核心网络可用于将来自RAN的一部分的数据路由到另一部分，并与其他通信系统相接口。此外，它实现了蜂窝通信系统的许多操作和管理功能，如记帐。RAN可用于在空中接口的无线链路上支持无线用户设备。RAN包括基站(在UMTS中，将其称为节点B)以及无线网络控制器(RNC)， RNC对基站和在空中接口上的通信进行控制。
RNC执行与空中接口相关的多个控制功能，包括无线资源管理和对去往和来自适当基站的数据进行路由。它还在RAN与核心网络之间提供接口。RNC和相关联的基站称为无线网络子系统(RNS)。
第3代蜂窝通信系统特别用于提供众多不同的服务，包括有效包数据服务。例如， 在3GPP第5版本规范内以高速下行链路包接入(HSDPA)服务的形式支持下行链路包数据服务。高速上行链路包接入(HSUPA)特性也处在标准化进程中。该上行链路包接入特性将采用多个HSDPA特性。
根据3GPP规范，在频分双工(FDD)模式和时分双工(TDD)模式中，都可使用HSDPA 服务。
在HSDPA中，在用户之间，根据其流量需求，共享传输码资源。在所谓调度任务内， 基站或“节点B”用于将资源分配和分发给用户。因此，对于HSDPA，某些调度通过RNC得以执行，而其他调度通过基站得以执行。特别是，RNC对每个基站分配资源集，基站可使用该资源集专门用于高速包服务。此外，RNC还对去往和来自基站的数据流进行控制。
因此，大多数基于包的系统包含有对何时传输各数据包进行控制的调度器，以便共享有效资源，无论是时分多址(TDMA)通信系统中的时隙，还是码分多址(CDMA)通信系统中的功率(power)和码。关于调度器的介绍可参见Hui Zhang所著的“Service discipline for guaranteed performance service in packet-switching networks，，(发表于 the proceeding of the IEEE,第 83 卷，no. 10,1995 年 10 月)。
美国专利6，845，100描述了使用两个单独的调度器；包调度器和QoS调度器。包调度器对用户分配资源，然后在该用户的分配内，根据给其分配的无线载体，QoS调度器给某些包设置高于其他包的优先级。
从而，存在着提供一种用于区分IP数据流的改进型机制的需求。发明内容
根据本发明的各个方面，提供了一种无线通信系统、装置及其操作方法，如在所附权利要求中所定义的。
因此，在本发明的一个实施例中，提供了一种用于在无线通信系统中分配资源的装置，所述装置包括映射逻辑，用于将一个或多个服务映射到多个无线承载的各个无线承载；报告逻辑，用于指示多个无线承载的缓冲器占用率；以及优先级设置 (prioritization)逻辑，用于基于无线承载为在多个无线通信单元上的分配资源设置优先级(prioritize)。
提供用于为在多个无线通信单元上的分配资源设置优先级的优先级设置逻辑，使得能够为在用户上的特定服务设置优先级，以便例如可以给超文本传输协议(HTTP)流量设置高于文件传输协议(FTP)流量的优先级，而不管FTP流量是与一个用户相关联还是与多个其他用户相关联。
在本发明的一个实施例中，装置包括存储多个服务规范的数据库，每个无线通信单元具有一个服务规范，其定义数据流与相应的无线承载之间的映射。
设置存储有多个服务规范的数据库，提供了可配置的很大范围映射特性。此外，可基于每个等级或甚至每个用户实现不同的映射。
在本发明的一个实施例中，装置还包括信号划分逻辑，可操作地与映射逻辑相连接，用于根据单个(rop)上下文将服务划分到各个无线承载中。
设置信号划分逻辑，为用户设备提供了要开始新服务而不再需要发送辅助包数据协议(rop)上下文请求的能力，从而避免较大延迟。
在本发明的一个实施例中，无线通信单元是用于在上行链路通信路径中分配资源的用户设备。
在本发明的一个实施例中，所述装置处在无线接入网络(RAN)中，所述无线接入网络包括优先级设置逻辑，用于基于无线承载对下行链路通信路径中的多个无线通信单元分配资源。
在本发明的一个实施例中，多个无线通信单元中的无线通信单元包括信号处理器，用于对于各无线承载和可操作地与信号处理器相连且用于向无线接入网络发送消息的发射器，确定缓冲器占用率。
设置用于为各无线承载(或服务)确定缓冲器占用率的信号处理器，有利地使得任何系统能够提供优先级设置，不论是在用户分配内还是在用户上。在本发明的一个实施例中，消息指示每个无线承载的单独缓冲器占用率。
设置指示各无线承载中的每一个的单独缓冲器占用率的消息，提供了有效的优先级设置，原因在于在UL方向，分配器了解每个无线承载(RB)的缓冲器占用率。这支持使得 UE能够报告该容量(volume)的信令。
在本发明的一个实施例中，所述装置还包括加权逻辑，所述加权逻辑可操作地与信号处理器和优先级设置逻辑相连接，用于为多个用户上的每个服务提供一组加权值，以便优先级设置逻辑根据一组加权值对各无线承载分配带宽资源。
设置可操作地与信号处理器和优先级设置逻辑相连接的加权逻辑，使得分配给特定无线承载(例如，服务)的某一比例的资源。这与3GPP提供的传统优先级设置方案不同， 传统优先级方案使用的是简单绝对优先级方案。
在本发明的一个实施例中，所述装置还包括发射器，该发射器将该组加权值发送到无线通信单元。该特性提供了这样的优点，即，使UE此后能够在从该网络接收单个物理分配的同时正确地为流量设置优先级，而不必使用在3GPP中定义的简单绝对优先级系统。
在本发明的一个实施例中，无线接入网络包括调度器，所述调度器用于响应于消息，对在多个无线通信单元上的已设置优先级的分配资源进行调度。
在本发明的一个实施例中，无线接入网络包括与一个或多个服务相关联的多个分类器，其可操作地与映射逻辑相连接，以便映射逻辑将数据包映射到相应的无线承载上。
设置与一个或多个服务相关联的分类器有利地支持服务到无线承载上的过滤。
在本发明的一个实施例中，提供了包括有存储器和可操作地与所述存储器相连接的处理器的装置。过程代码可在处理器上执行，其中，过程代码可用于将一个或多个服务映射到多个无线承载的各无线承载；报告多个无线承载的缓冲器占用率；以及基于无线承载为在多个无线通信单元上的分配资源设置优先级。
在本发明的一个实施例中，无线通信系统包括有助于与多个无线通信单元的通信的无线接入网络。无线通信系统包括映射逻辑，用于将一个或多个服务映射到多个无线承载的各无线承载；报告逻辑，用于指示多个无线承载的缓冲器占用率；以及优先级设置逻辑，用于基于无线承载对多个无线通信单元上的分配资源设置优先级。
在本发明的一个实施例中，描述了一种用于在无线通信系统中对某一时刻所支持的服务的数量进行限制的方法。所述方法包括确定分配资源的归一化服务加权参数；确定分配给每个服务的资源分配单元的数量；以及确定被分配有资源的服务的数量是否大于阈值。所述方法还包括，当被分配有资源的服务的数量大于阈值时，对分配的资源分配单元的数量进行限制；重新计算分配给每个服务的资源分配单元的数量；以及按照分配给每个服务的资源分配单元的顺序对服务排序，并从排序后的服务中选择数量。所述方法还包括， 将所有未选中的服务设置为零；确定被分配有资源的服务的数量是否大于阈值；以及当被分配有资源的服务的所述数量大于阈值时，重复重新计算、排序、设置和确定的所述步骤。
以此方式，即便当存在众多用户时，每个用户具有多个服务，也将分配全部资源所需的消息的数量限制到可管理的数量。显然，值得注意的是，具有多个服务且每个服务都分配有资源的单个用户，将会仅仅导致单个分配消息。然而，通过使大量用户具有众多服务， 使得对许多用户分配少量资源的机会增加了。
下面，将参照附图，仅以示例性方式描述本发明的实施例，其中
图I表示能够支持本发明的实施例的3GPP蜂窝通信系统；
图2表示根据本发明的实施例的允许在多个用户上设置服务优先级的下行链路操作；
图3表示根据本发明的实施例的将UE映射到无线承载的机制的示例；
图4表示在本发明的实施例中可利用的基于层加权的公平排队系统；
图5表示根据本发明的某些实施例的包括上行链路调度的通信系统；以及
图6表示根据本发明的实施例的在特定时刻要给其分配无线承载的服务/队列的数量进行限制的方法。
具体实施方式
概括而言，本发明的实施例描述了用于在无线通信系统内支持具有不同服务质量的IP流的体系结构。本发明的实施例包括承载服务规范的数据库，每个用户设备具有一个服务规范，其定义出在IP流与无线承载之间的映射。在用户设备处，以及在无线接入网络内，分类器使用规范将IP包映射到合适的无线承载。在无线接入网络内的调度器被配置成根据一组加权值对不同无线承载分配带宽。从而，以此方式，实现在无线网络上的IP上所承载的不同服务之间的服务质量(QoS)差异。
RAN功能已假设将与单独的服务定义规范(例如，端口号)相关联的数据设置在单独的无线承载上。然而，在本发明的实施例中，RAN功能被配置成允许在多个用户上对服务设置优先级，这与仅允许在用户的分配内设置优先级的现有技术不同。
首先参照图1，很容易想到典型、标准的UMTS无线接入网络(UTRAN)系统100包括:终端/用户设备域Iio ；UMTS陆地无线接入网络域120 ;和基础设施域130。
在终端/用户设备域110中，终端设备(TE) 112通过有线或无线R接口与移动设备(ME) 114相连。ME 114也与用户服务识别模块(USM) 116相连；ME 114和USM 116 — 起被视为用户设备(UE) 118。UE例如可为远程单元、移动站、通信终端、个人数字助理、膝上型计算机、嵌入式通信处理器或通过蜂窝通信系统的空中接口进行通信的任何通信元件。
UE 118通过无线Uu接口与无线接入网络域120中的节点B (基站)122传输数据。 在无线接入网络域120内，节点B122通过Iub接口与无线网络控制器(RNC) 124进行通信。 RNC 124通过Iur接口与其他RNC (未示出)进行通信。
节点B 122和RNC 124 一起构成UTRAN 126。RNC 124通过Iu接口与核心网络域 130中的服务GPRS服务节点(SGSN) 132进行通信。在核心网络域130内，SGSN 132通过Gn 接口与网关GPRS支持节点134进行通信；SGSN 132和GGSN 134分别通过Gr接口和Ge接口与归属位置寄存器(HLR)服务器136进行通信。GGSN 134通过Gi接口与公共数据网络 138进行通信。
从而，通常将元件RNC 124，SGSN 132和GGSN 134设置为在无线接入网络域120 和核心网络域130上分开的分立且独立的单元(在其自身相应的的软件/硬件平台上)，如图I所示。
RNC 124是用于控制和分配用于多个节点B 122的资源的UTRAN元件；一个RNC通常可控制50至100个节点B。RNC还提供在空中接口上的可靠用户流量传递。RNC彼此进行通信(通过Iur接口)。
SGSN 132是用于会话控制的UMTS核心网络元件，并与HLR相接口。SGSN对各个 UE的位置进行跟踪，并执行安全功能和接入控制。SGSN是用于多个RNC的大型集中式控制器。
GGSN 134是用于将核心包网络内的用户数据集中和隧道化到最终目的地(例如， Internet服务提供商-ISP)的UMTS核心网络元件。终端设备(TE) 112通过有线或无线R 接口与移动设备(ME) 114相连。ME 114也与用户服务识别模块(USM) 116相连接；ME 114 和USM 116—起被视为用户设备(UE)118。UE118通过无线Uu接口与无线接入网络域120 中的节点B(基站)122传输数据。在无线接入网络域120内，节点B 122通过Iub接口与无线网络控制器(RNC) 124进行通信。RNC 124通过Iur接口与其他RNC (未示出)进行通信。节点B 122和RNC 124 —起构成UTRAN 126。RNC 124通过Iu接口与核心网络域130 中的服务GPRS服务节点(SGSN) 132进行通信。在核心网络域130内，SGSN 132通过Gn接口与网关GPRS支持节点134进行通信；SGSN 132和GGSN 134分别通过Gr接口和Ge接口与归属位置寄存器(HLR)服务器136进行通信。GGSN 134通过Gi接口与公共数据网络 130D进行通信。
从而，通常将元件RNC 124，SGSN 132和GGSN 134设置为在无线接入网络域120 和核心网络域130上分开的分立且独立的单元(在其自身相应的的软件/硬件平台上)，如图I所示。
RNC 124是用于控制和分配用于多个节点B 122的资源的UTRAN元件；一个RNC通常可控制50至100个节点B。RNC 124还提供在空中接口上的可靠用户流量传递。RNC彼此进行通信(通过Iur接口)。
SGSN 132是用于会话控制的UMTS核心网络元件，并与HLR相接口。SGSN对各UE的位置进行跟踪，并执行安全功能和接入控制。SGSN是用于多个RNC的大型集中式控制器。
GGSN 134是用于将核心包网络内的用户数据集中和隧道化到最终目的地(例如， Internet服务提供商-ISP)的UMTS核心网络元件。
关于这样的UTRAN系统及其操作的更详细描述可参见第3代合作项目技术规范文档 3GPP TS 25. 401,3GPP TS 23. 060 和相关文档(可从 3GPP 网站 www. 3gpp. org 获得)，在此无需进行更详细描述。
在RNC 124内，根据本发明的实施例，包含或采用单独的功能块。特别是，如图I所示，映射器128用于将IP包映射到单独的RB。在图2中更详细地显示出映射器128。调度器129用于对每个RB分配一定比例的无线资源，这将参照图3和图4进行更详细的描述。
另外，根据本发明的实施例，将元件管理器逻辑140包含在系统中，其用于包含定义IP包到RB的映射特性的数据库。元件管理器逻辑140还包含队列加权参数，Stier,的值这在后将进行更详细描述。
图2表示根据本发明的一个实施例的允许在多个用户上设置服务优先级的下行链路操作200。在此方面，在RNC内的处理逻辑180包括信号划分逻辑215，其根据单个PDP 上下文205将服务220，225，230划分到单独的无线承载235，240，245中。在本发明的一个实施例中，比如基于端口号，在单独的无线承载之间对服务进行划分。
尽管在图2中表示出8个服务/无线承载，不过可以想到本发明理念可应用于任何数量的服务/无线承载。以此方式，对于每个用户，调度器立刻了解每个服务的在缓冲器中存在的数据总量。
图3表示根据本发明的实施例的将多个UE映射到无线承载的机制的示例。在此示例中，表示出第一 UE 315，第二 UE 320和第三UE 335，从而，第一 UE 315和第二 UE 320 使用第一服务级协议(SLA-I) 305，第三UE 335使用第二服务级协议(SLA-2) 345。第一 SLA-1305和第-二 SLA-2345采用它们为其组织包数据队列的多个无线承载。
在本发明的一个实施例中，可以想到可为同样的服务设置单独的队列，只不过使用不同的SLA。
现在参看图4，该图显示出与单个SLA相关联的资源分配器逻辑，S卩，图4给出如图 3所示的元件305的更详细形式。给出了 RB ‘I’至‘8’的单独的报告410，430，460，它们与SLA内的单独的服务相关联。
在本发明的一个实施例中，在每个队列内，都存在有用于每个用户(对于相关联的无线承载)420，440，470的数据容量(volume)而非数据本身的单个指示。在每个队列内， 简易轮询(simple round robin)分配方案可起作用，从而，当容量指示到达队列头部时,将固定容量的资源分配给用户。当用户被授予该资源时，用户处在队列的后面(假设对于给定分配资源的该用户而言，仍有缓冲器占用率剩余。
来自相应的队列的输出为到UTRAN端介质访问层(MAC)的每个逻辑信道提供了单独的分配指示。输出在调度器480中进行组合，调度器480提供DL分配，在物理共享信道分配消息中，将DL分配发送到相应的UE。
参看图4，在提供“基于层的加权公平排队”的机制中可支持以上方案。简而言之， 在这样的机制中，每个队列基于下式确定加权值
权利要求
1.一种用于在无线通信系统中限制在某一时刻所支持的服务的数量的方法，所述方法包括 确定分配资源的归一化服务加权参数； 确定分配给每个服务的资源分配单元的数量； 确定被分配有资源的服务的数量是否大于阈值； 响应于确定被分配有资源的服务的数量大于阈值，限制所分配的资源分配单元的数量; 重新计算分配给每个服务的资源分配单元的数量； 按照分配给每个服务的资源分配单元的顺序对服务进行排序，并从排序后的服务中选择数量； 将所有未选中的服务设置为零； 确定被分配有资源的服务的数量是否大于阈值；以及 当被分配有资源的服务的所述数量大于阈值时，重复所述重新计算、排序、设置和确定步骤。
2.一种用于在无线通信系统中限制在某一时刻所支持的服务的数量的装置，包括 用于确定分配资源的归一化服务加权参数的逻辑元件； 用于确定分配给每个服务的资源分配单元的数量的逻辑元件； 用于确定被分配有资源的服务的数量是否大于阈值的逻辑元件； 用于响应于确定被分配有资源的服务的数量大于阈值，限制所分配的资源分配单元的数量的逻辑元件； 用于重新计算分配给每个服务的资源分配单元的数量的逻辑元件； 用于按照分配给每个服务的资源分配单元的顺序对服务进行排序，并从排序后的服务中选择数量的逻辑元件； 用于将所有未选中的服务设置为零的逻辑元件； 用于确定被分配有资源的服务的数量是否大于阈值的逻辑元件；以及当被分配有资源的服务的所述数量大于阈值时，重复所述重新计算、排序、设置和确定步骤。
全文摘要
本发明提供了一种用于在无线通信系统中分配资源的装置，其中，所述装置包括映射逻辑，用于将一个或多个服务映射到多个无线承载的各个无线承载；报告逻辑，用于指示所述多个无线承载的缓冲器占用率；以及优先级设置逻辑，用于基于无线承载为在多个无线通信单元上的分配资源设置优先级。
文档编号H04W72/04GK102984765SQ20121051029
公开日2013年3月20日 申请日期2007年4月27日 优先权日2006年5月8日
发明者T·斯佩特 申请人:知识风险控股81有限责任公司