用于在多个网络运营商之间共享资源的通信系统的制作方法_3

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冲视频流)、实时游戏等,并且通常将相关联的数据作为连续的数据流来 发送。另一方面,非GBR服务(有时被称为"非实时"服务)相对地可容忍延迟。因此,如 果网络资源有限,则非GBR数据可以在非连续的脉冲中而非作为连续的数据流来发送。非 GBR服务通常包括例如互联网浏览、电子邮件、文件下载、互动游戏、在线聊天、点对点文件 共享、文件传输协议(FTP)业务等。
[0095] 在该典型实施例中,共享基站5通过考虑特定通信承载属于哪一个运营商来调度 数据传输。对于共享基站5的每个运营商,共享eNB 5能够有益地平均提供资源的各最小 保证数量(例如每个子帧的PRB的数量)。实际上可以将针对特定运营商的资源的最小保 证数量视作全部可用资源的预约比例(也被称为"预约部分"),在该预约比例中,该运营商 的通信具有高于其它运营商的通信的优先级,而与其它运营商的通信的业务类型(GBR/非 GBR)无关。然而,有益地,每个运营商的全部可用资源的预约比例之和少于全部可用资源。 将全部可用资源的剩余比例有意地预约为可以用于例如任一运营商在充分利用了自己的 预约资源之后的通信承载的共享比例(或者"共享部分")。必要时,基于业务类型的优先 级对共享比例的可用资源的接入有利地进行分配,其中,与通信和哪个运营商相关联无关 地对GBR通信给予较高的优先级。
[0096] 在分配资源之前,在授权新通信承载的情况下,共享基站5利用接纳控制机制来 确保在允许针对与任一运营商相关联的用户设备建立新通信承载之前多个预定的条件得 以满足。通过在通信系统1正接近过载的情况下拦截新通信承载,接纳控制有助于保护活 动的通信承载的服务质量(QoS)。
[0097] 在该典型实施例中,在使用运营商的可用资源的预约比例来授权新通信承载的情 况下,在该运营商的预约比例仍然具有足够的剩余容量来接纳该承载同时维持活动的通信 承载的足够的QoS的情况下,共享基站5所采用的接纳控制不会拦截与该运营商相关联的 任何新通信承载。然而,如果运营商的可用资源的预约比例不具有足够的剩余容量来接纳 新通信承载同时维持活动的通信承载的足够的Q〇S,在使用资源的共享比例来授权新通信 承载的情况下,共孚基站5利用接纳控制以在先到先服务的基础上接纳与任一运营商关联 的新通信承载。
[0098] 将被授权使用与特定运营商相关联的可用资源的预约比例的通信承载组称为该 运营商的"片"。将被授权使用可用资源的共享比例的通信承载组(一般为与网络运营商无 关的全部通信承载)称为"共享片"。在运行中,基于每片各自的权重向该片的承载分配资 源。每个权重是基于相关联的片的承载被授权使用的可用资源的相应比例以及所测量到 的当前正用于该片的资源的比例来确定的。
[0099] 因此,假定这些预定的条件得以满足,共享基站5的网络运营商能够通过使用共 享资源调度传输来暂时超出其所分配的/所商定的容量。这将有利地提高对这些网络运营 商的用户的服务连续性而不使这些网络运营商中的任一网络运营商必须承担(并且因此 支付)比他们正常情况下所需的容量更大的共享基站5的容量。
[0100] 共享基站(eNB)
[0101] 图2是说明图1中所示的共享基站5的主要组件的框图。如图所示,共享基站5 包括收发器电路51,该收发器电路51可操作用于经由一个以上天线53将信号发送至移动 电话3以及从移动电话3接收信号、并且可操作用于经由网络接口 55将信号发送至核心网 络2和/或其它基站4以及从核心网络2和/或其它基站4接收信号。网络接口 55通常 包括用于与核心网络2进行通信的Sl接口以及用于与其它基站进行通信的X2接口。控制 器57根据存储在存储器59中的软件来控制收发器电路51的运行。该软件包括操作系统 61、通信控制模块63、负载测量模块64、片调度器模块65、MAC调度器模块66和接纳控制模 块67等。
[0102] 通信控制模块63可操作用于控制共享基站5与移动电话3以及连接至基站5的 其它网络实体之间的通信。通信控制模块63还对单独的上行和下行用户业务流以及将被 发送至共享基站5所服务的通信装置的控制数据(包括例如用于管理移动电话3的运行的 控制数据)进行控制。
[0103] 负载测量模块64可操作用于例如通过计算属于共享共享基站5的每个相应的网 络运营商的GBR业务当前所使用的物理资源块的数量来执行对当前系统负载的测量。可以 将负载测量的结果(例如在请求之后)直接地或者经由存储器59提供给其它模块。
[0104] MAC调度器模块66负责在下行和上行两个方向中对资源进行动态调度。
[0105] 片调度器模块65 (是MAC调度器模块66的一部分和/或与MAC调度器模块66协 作地工作)可操作用于基于各运营商占全部可用频率资源的相应预约比例来为属于该运 营商片的通信承载分配PRB。片调度器模块65可进一步操作用于基于全部可用频率资源的 共享比例来为属于共享片的通信承载分配PRB。
[0106] 接纳控制模块67可操作用于通过考虑例如负载测量模块64所报告的当前系统负 载来判断是否应该接纳或者拒绝新通信承载。
[0107] 務动电话
[0108] 图3是说明图1所示的移动电话3的主要组件的框图。如图所示,移动电话3具 有可操作用于经由一个以上天线33将信号发送至基站4、5或者从基站4、5接收信号的收 发器电路31。尽管在图3中未必示出,但是移动电话3当然可以具有常规移动电话3全部 的常用功能(例如用户接口 35)并且这些功能可以通过硬件、软件和固件的任何一个或者 任何组合来适当地提供。移动电话3具有控制移动电话3的运行的控制器37。控制器37 与存储器39相关联并且连接至收发器电路31。软件可以预先安装在存储器39中和/或可 以经由通信网络下载或者来自例如可移动数据存储装置(RMD)。
[0109] 控制器37配置成通过在本示例中存储在存储器39内的程序指令或者软件指令来 控制移动电话3的整体运行。如图所示,这些软件指令包括操作系统41、通信控制模块43、 调度服从模块45和接纳请求模块47等。
[0110] 通信控制模块43可操作用于控制移动电话3和基站4、5之间的通信。通信控制 模块43还控制将被发送至基站5的单独的上行数据流和控制数据流。通信控制模块43包 括调度服从模块45和接纳请求模块47。
[0111] 调度服从模块45可操作用于从基站的相应调度模块(例如共享基站5的MAC/片 调度器模块或者常规基站4的MC调度器模块)接收与该移动电话3的(上行/下行)通 信的调度有关的信息。调度服从模块45利用该信息来控制用于与该移动电话3的活动通 信承载有关的任何上行/下行通信的资源。
[0112] 接纳请求模块47可操作用于例如在移动电话3的用户请求新的服务的情况下请 求建立用于该移动电话3的新通信承载。接纳控制模块47还可操作用于向共享基站5的 相应的接纳控制模块67提供与即将建立的服务的需求(例如类型和/或分级和/或最小 带宽等)有关的信息,从而协助基站5经由该承载适当地调度通信。
[0113] 在以上说明中,为了便于理解将共享基站5和移动电话3说明为具有多个离散的 模块(例如通信控制模块、片调度器模块和接纳控制模块)。在可以针对某些应用(例如修 改现有系统以实现本发明)以该方式提供这些模块的同时,在其它应用(例如从开始就考 虑使用本发明的创造性特征来设计的系统)中,可以将这些模块内置于整个操作系统或者 代码中,所以这些模块可能不像离散的实体一样是可识别的。也可以在软件、硬件、固件或 者其组合中实现这些模块。
[0114] 运行-片调度器
[0115] 现在将给出对以上所讨论的状况的更详细的说明,其中,共享基站5对其用于传 输到达/来自属于一个以上网络运营商的移动电话3的数据的资源进行最优化。
[0116] 片调度器模块65 (有时被称为"网络虚拟化底层"或者"NVS"片调度器)在共享 基站5的MC调度器模块66的顶部实现。每个"片"都可以被视作被授权使用相关联的资 源的至少一部分的一组通信承载。
[0117] 在本典型方法中,每个运营商片仅与一个运营商对应,即片包括属于一个运营商 的全部通信承载而不包括属于任何其它运营商的承载。每个运营商片都被赋予权重,并且 通过如下方式来计算权重:
[0119] 其中,g是运营商片索引,〇 S S 1是表达为系统带宽的总资源的分数的运 营商g的预约比例的大小,j是将要分配资源的当前子帧的子帧号,以及gy是包括子帧j 中所分配的资源之前运营商片g的资源使用的测量结果,例如使用来自先前子帧的资源使 用的测量结果来计算。
[0120] 在每个子帧中使用指数权重移动平均来更新的值:
[0122] 其中,β实际上是在0到1范围(其中值1表示忽略先前子帧中的资源使用)内 的遗忘因子参数,K是系统带宽中资源(例如PRB)的数量,以及1, 1是在紧挨着子帧j的 前一个子帧中分配给属于运营商片g的全部通信承载的资源的总数。
[0123] 然而,在该典型实施例中,除了每个运营商各自的运营商片以外,片调度器模块65 还处理包括被授权使用共享基站5的可用资源的共享比例的全部通信承载的共享片。实际 上,共享片包括共享基站5的全部运营商的全部通信承载。
[0124] 共享片也被赋予相应的片权重,该权重计算如下:
(即,在考虑了每个运营商的预约比例的情况下剩 余系统带宽的比例),/实际上是表达为系统带宽的总资源的分数的共享比例的大 小。
[0127] 将Wshal^>W& ](对于全部g)的子帧归类为"共享子帧"。在共享子帧中,片调度器 模块65将全部活动通信承载当作调度的潜在候选而不基于每个通信承载属于哪个运营商 来进行优先级排序。
[0128] 对于共享子帧,测量的共享片的资源使用^^+丨在每个子帧中以类似于的 方式但基于在紧挨着共享子帧j的前一个子帧中分配给被调度的全部通信承载的资源(例 如PRB)的总数Nsharad, j i来进行更新。
[0130] 在子帧j被当作是共享子帧的情况下,在子帧j中分配给属于运营商片g的通信 承载的资源的数量被当作是零(即N & ,= 0)。类似地,如果子帧j不被当作是共享子帧,则 NsHared, j 〇 0
[0131] 片调度器模块65针对每个子帧计算每个"片"各自的权重并且根据针对给定子帧 哪个片的权重最高来设置通信优先级。在特定运营商的片权重最高的情况下,对该运营商 的通信承载优先进行资源调度。在共享片权重最高的情况下,对不同运营商的通信承载在 共孚的基础上进彳丁调度。
[0132] 在以下表1中说明这种调度的第一示例。在表1的示例中,存在预约比例大小分 别是tfv =: 0.1和^sv = 0.4的两个运营商A和B,系统资源的剩余分数= 0.5是 共享比例。于是,如表1所示,在十个连续子帧系列中,平均地,将通过优先化网络运营商A 来调度一个子帧(即10%的时间),将通过优先化网络运营商B来调度四个子帧(即40% 的时间),以及将在共享的基础上调度五个子帧(即50%的时间)。在该示例中,将在共享 的基础上调度的子帧在不优先化任一运营商的任意基础上调度至运营商A或者运营商B的 通信承载。
[0133] 在考虑基于任何运营商的优先级的情况下,给予GBR业务高于非GBR业务的优先 级。
[0135] 表1 MAC调度器优先级设置示例
[0136] 于是,在表1的示例中,在一个运营商的片权重最高的情况下,片调度器模块65在 调度任何来自其它运营商的通信承载之前处理属于该运营商的通信承载(先GBR承载再非 GBR承载)。然而,在共享片权重最高的情况下,在共享片中,片调度器模块65将全部活动通 信承载视作调度的候选而与运营商优先级无关。此外,在共享片中,给予(任何运营商的) GBR承载高于非GBR承载的优先级。
[0137] 作为该方法的变形,在共享片权重最高的情况下,如表2所示在共享的基础上调 度不同运营商的通信承载,其中在表2中,通信承载在"轮询调度(round-robin)"的基础上 基于每个共享子帧都变化的运营商优先级被调度,以确保随着时间每个运营商的通信承载 在大约相等数量的共享子帧中优先调度。
[0138] 在表2的示例中,如同在表1的示例中,存在预约比例大小分别是= 0.1和 = 0.4的两个运营商A和B,系统资源的剩余分数0.5是共享比例。

[0141] 表2轮询调度变形的MAC调度器优先级设置示例
[0142] 因此,以上方法有利地为每个网络运营商的部分资源预约(在以上示例中,对于 运营商A为10%以及对于运营商B为40% )提供支持,同时仍然允许任一运营商在有需要 的情况下使用比它们各自所预约的部分明显更大部分的共享基站5的资源。该解决方案的 特殊益处是每个运营商甚至可以在其它运营商没有充分使用自己的预约部分的情况下使 用其它运营商的(一些或者全部的)预约部分。理论上,一个运营商甚至可以在其它运营 商没有经由共享基站5发送/接收的数据的情况下使用共享基站5的全部资源。
[0143] 图4是说明适合在图1的通信网络1中使用的通过共享基站5执行的片调度方法 的典型流程图。通过共享基站5的片调度器模块65针对每个调度轮次(例如子帧)执行 该方法。
[0144] 在步骤S400中,该过程始于调度轮次的开始。
[0145] 在步骤S402中,片调度器模块65使用各个运营商的份额和它们正在使用的实 际容量来计算每个运营商片的权重(如上更详细所述的
和共享片的权重
[0146] 在计算了全部权重之后,片调度器模块65进行至步骤S403,在该步骤中选择具有 最高权重的片。该片是确定该调度轮次中的调度优先级的片。
[0147] 之后,在步骤S404中,片调度器模块65根据适于所选片的优先级排序方法(如上 表1和2中所述)对活动通信承载进行优先级排序以进行调度。
[0148] 在步骤S
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