通过在多用户通信网络上随机化资源授权来改善网络发射功率概况的制作方法

通过在多用户通信网络上随机化资源授权来改善网络发射功率概况
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求提交于2020年4月6日的名称为“satellite communication system return link scheduler randomization”的美国临时申请第63/005,995号的优先权，该申请全文以引用方式明确并入本文以用于所有目的。


背景技术：
技术领域
3.本公开整体涉及在通信系统中向用户终端分配资源授权。
4.相关技术
5.网络通信涉及在节点(诸如内容服务器和用户终端)之间来回发送数据。为了通过网络发送数据，可使用调度器来向设备分配网络资源，从而创建设备的发射的调度时间表。然后，基于调度时间表，各个设备可使用分配的资源来发射数据。网络通信可使用为频率跳变的有时序发射方案的时分多址(tdma)或允许大型社区的用户共享带宽的多频tdma(mf-tdma)。


技术实现要素：

6.本公开涉及用于在卫星通信网络上针对多个波束分配资源授权的方法。该方法包括针对该多个波束中的每个波束生成随机化图，以随机化用于向帧中的时隙分配资源授权的顺序，各个帧包括用于向一个或多个用户终端分配资源授权的多个时隙。该方法包括针对该多个波束中的每个波束：确定该波束的当前帧的多个活动时隙，该多个活动时隙包括当前帧中的该多个时隙的要用于分配资源授权的子集；根据该波束的该随机化图生成该多个活动时隙的分配顺序，该分配顺序不同于该波束的该当前帧中的该多个活动时隙的时间顺序；以及按该分配顺序行进通过该多个活动时隙，以在各个活动时隙内分配资源授权。
7.在一些实施方案中，生成随机化图包括生成随机时隙偏移。在另外的实施方案中，分配顺序从与随机时隙偏移对应的活动时隙开始，并且在与随机时隙偏移对应的活动时隙之后，按该多个活动时隙的时间顺序行进通过该多个活动时隙。在另外的实施方案中，行进通过该多个活动时隙还包括返回到在当前帧中的该多个活动时隙的时间顺序中的第一活动时隙，并且按时间顺序前进通过该多个活动时隙，直到到达在与随机时隙偏移对应的活动时隙之前的时隙。
8.在一些实施方案中，帧中的该多个活动时隙中的每个活动时隙包括与该多个活动时隙的时间顺序对应的索引，并且随机化图包括该多个活动时隙的索引的随机顺序。在另外的实施方案中，分配顺序包括该多个活动时隙的索引的随机顺序。
9.在一些实施方案中，在卫星通信网络中至少部分地基于带宽需求来分配资源授权。在一些实施方案中，在卫星通信网络中至少部分地基于服务质量要求来分配资源授权。
10.在一些实施方案中，帧中的各个时隙包括到一个或多个用户终端的一个或多个资源块分配，各个资源块分配包括单个时隙内的时间和频率的分配。在另外的实施方案中，资源授权的分配被约束为使得单个用户终端不被调度为同时在多个频率信道上发射。在另外的实施方案中，资源授权的分配被约束为使得波束内的多个用户终端不被调度为同时在相同频率信道上发射。
11.在一些实施方案中，分配资源授权包括分配返回链路带宽。在一些实施方案中，针对波束的随机化图在多个帧内保持不变。在一些实施方案中，随机生成每个随机化图以至少部分地基于统计随机化来改善网络负载分布。在一些实施方案中，每个随机化图被分配给特定波束，以大体上改善跨时隙的总体网络负载。
12.本公开涉及在通信网络中的网络资源管理器。该网络资源管理包括网络接口，该网络接口被配置为与该通信网络的一个或多个调度器通信。该网络资源管理包括数据存储库，该数据存储库被配置为存储计算机可执行指令，这些计算机可执行指令用于在该通信网络上为多个管道分配资源授权，各个管道包括一个或多个服务流。该网络资源管理包括处理器，该处理器被配置为执行这些计算机可执行指令以执行以下操作：针对该多个管道中的每个管道生成随机化图，以随机化用于向帧中的时隙分配资源授权的顺序，各个帧包括用于向一个或多个用户终端分配资源授权的多个时隙；以及针对该多个管道中的每个管道：确定该管道的当前帧的多个活动时隙，该多个活动时隙包括该当前帧中的该多个时隙的要用于分配资源授权的子集；根据该管道的该随机化图生成该多个活动时隙的分配顺序，该分配顺序不同于该管道的该当前帧中的该多个活动时隙的时间顺序；以及按该分配顺序行进通过该多个活动时隙，以在各个活动时隙内分配资源授权。
13.在一些实施方案中，生成随机化图包括生成随机时隙偏移。在另外的实施方案中，分配顺序从与随机时隙偏移对应的活动时隙开始，并且在与随机时隙偏移对应的活动时隙之后，按该多个活动时隙的时间顺序行进通过该多个活动时隙。在另外的实施方案中，行进通过该多个活动时隙还包括返回到在当前帧中的该多个活动时隙的时间顺序中的第一活动时隙，并且按时间顺序前进通过该多个活动时隙，直到到达在与随机时隙偏移对应的活动时隙之前的时隙。
14.在一些实施方案中，帧中的该多个活动时隙中的每个活动时隙包括与该多个活动时隙的时间顺序对应的索引，并且随机化图包括该多个活动时隙的索引的随机顺序。在另外的实施方案中，分配顺序包括该多个活动时隙的索引的随机顺序。
15.在一些实施方案中，在通信网络中至少部分地基于带宽需求来分配资源授权。在一些实施方案中，在通信网络中至少部分地基于服务质量要求来分配资源授权。
16.在一些实施方案中，帧中的各个时隙包括到一个或多个用户终端的一个或多个资源块分配，各个资源块分配包括单个时隙内的时间和频率的分配。在另外的实施方案中，资源授权的分配被约束为使得单个用户终端不被调度为同时在多个频率信道上发射。在另外的实施方案中，资源授权的分配被约束为使得管道内的多个用户终端不被调度为同时在相同频率信道上发射。
17.在一些实施方案中，分配资源授权包括分配返回链路带宽。在一些实施方案中，针对管道的随机化图在多个帧内保持不变。在一些实施方案中，随机生成每个随机化图以至少部分地基于统计随机化来改善网络负载分布。在一些实施方案中，每个随机化图被分配
给特定管道，以大体上改善跨时隙的总体网络负载。
18.本公开涉及用于在通信网络上分配资源授权的方法，资源授权使用具有多个时隙的帧来分配，该多个时隙基于对应帧中的时隙的时间位置进行排序。该方法包括生成随机化图以随机化用于向帧中的时隙分配资源授权的顺序。该方法包括确定当前帧的多个活动时隙，该多个活动时隙包括该当前帧中的该多个时隙的要用于分配资源授权的子集。该方法包括根据该随机化图生成该多个活动时隙的分配顺序，该分配顺序不同于该当前帧中的该多个活动时隙的时间顺序。该方法包括按该分配顺序行进通过该多个活动时隙，以在各个活动时隙内分配资源授权。
19.在一些实施方案中，生成随机化图包括生成随机时隙偏移。在另外的实施方案中，分配顺序从与随机时隙偏移对应的活动时隙开始，并且在与随机时隙偏移对应的活动时隙之后，按该多个活动时隙的时间顺序行进通过该多个活动时隙。在另外的实施方案中，行进通过该多个活动时隙还包括返回到在当前帧中的该多个活动时隙的时间顺序中的第一活动时隙，并且按时间顺序前进通过该多个活动时隙，直到到达在与随机时隙偏移对应的活动时隙之前的时隙。
20.在一些实施方案中，帧中的该多个活动时隙中的每个活动时隙包括与该多个活动时隙的时间顺序对应的索引，并且随机化图包括该多个活动时隙的索引的随机顺序。在另外的实施方案中，分配顺序包括该多个活动时隙的索引的随机顺序。
21.在一些实施方案中，在通信网络中至少部分地基于带宽需求来分配资源授权。在一些实施方案中，在通信网络中至少部分地基于服务质量要求来分配资源授权。
22.在一些实施方案中，帧中的各个时隙包括到一个或多个用户终端的一个或多个资源块分配，各个资源块分配包括单个时隙内的时间和频率的分配。在另外的实施方案中，资源授权的分配被约束为使得单个用户终端不被调度为同时在多个频率信道上发射。
23.在一些实施方案中，分配资源授权包括分配返回链路带宽。在一些实施方案中，随机化图在多个帧内保持不变。
24.本公开涉及在通信网络中的调度器。该调度器包括网络接口，该网络接口被配置为通过该通信网络与多个用户终端通信。该调度器包括数据存储库，该数据存储库被配置为存储用于分配资源授权的计算机可执行指令，资源授权使用具有多个时隙的帧来分配，该多个时隙基于对应帧中的时隙的时间位置进行排序。该调度器包括处理器，该处理器被配置为执行这些计算机可执行指令以执行以下操作：生成随机化图以随机化用于向帧中的时隙分配资源授权的顺序；确定当前帧的多个活动时隙，该多个活动时隙包括该当前帧中的该多个时隙的要用于分配资源授权的子集；根据该随机化图生成该多个活动时隙的分配顺序，该分配顺序不同于该当前帧中的该多个活动时隙的时间顺序；以及按该分配顺序行进通过该多个活动时隙，以在各个活动时隙内分配资源授权。
25.在一些实施方案中，生成随机化图包括生成随机时隙偏移。在另外的实施方案中，分配顺序从与随机时隙偏移对应的活动时隙开始，并且在与随机时隙偏移对应的活动时隙之后，按该多个活动时隙的时间顺序行进通过该多个活动时隙。在另外的实施方案中，行进通过该多个活动时隙还包括返回到在当前帧中的该多个活动时隙的时间顺序中的第一活动时隙，并且按时间顺序前进通过该多个活动时隙，直到到达在与随机时隙偏移对应的活动时隙之前的时隙。
26.在一些实施方案中，帧中的该多个活动时隙中的每个活动时隙包括与该多个活动时隙的时间顺序对应的索引，并且随机化图包括该多个活动时隙的索引的随机顺序。在另外的实施方案中，分配顺序包括该多个活动时隙的索引的随机顺序。
27.在一些实施方案中，在通信网络中至少部分地基于带宽需求来分配资源授权。在一些实施方案中，在通信网络中至少部分地基于服务质量要求来分配资源授权。
28.在一些实施方案中，帧中的各个时隙包括到一个或多个用户终端的一个或多个资源块分配，各个资源块分配包括单个时隙内的时间和频率的分配。在另外的实施方案中，资源授权的分配被约束为使得单个用户终端不被调度为同时在多个频率信道上发射。
29.在一些实施方案中，分配资源授权包括分配返回链路带宽。在一些实施方案中，随机化图在多个帧内保持不变。
30.本公开涉及用于在通信网络上分配资源授权的方法，资源授权使用具有多个时隙的帧来分配。该方法包括确定当前帧的多个活动时隙，该多个活动时隙包括该当前帧中的该多个时隙的要用于分配资源授权的子集。该方法包括行进通过该多个活动时隙，以在各个活动时隙内向一个或多个用户终端分配资源授权。该方法包括通过调整到该一个或多个用户终端每个资源授权在时隙内的时间位置来在时间上分布分配的资源授权。
31.在一些实施方案中，各个时隙包括到一个或多个用户终端的带宽分配，各个带宽分配包括该对应时隙内的时间和频率的分配。在另外的实施方案中，分配资源授权被约束为使得单个用户终端不被调度为同时在多个频率信道上发射。在另外的实施方案中，分配资源授权被约束为使得多个用户终端不被调度为同时在相同频率信道上发射。
32.在一些实施方案中，资源授权被分组成多个返回信道组，各个返回信道组包括分配给用户终端集合的一组频率信道。在另外的实施方案中，在时间上分布分配的资源授权包括反转在随机选择的时隙的返回信道组中的资源授权的时间顺序。在另外的实施方案中，反转时间顺序包括重新计算返回信道组中的每个资源授权的起始时间，同时维持每个资源授权的持续时间。在另外的实施方案中，随机选择的时隙包括大约一半的该多个返回信道组中的时隙。
33.在一些实施方案中，在时间上分布分配的资源授权包括将在时隙内的每个资源授权的起始时间移位随机时间偏移。在另外的实施方案中，由于起始时间中的移位而延伸超过时隙的末端的资源授权被划分成使得在时隙的开端提供资源授权的一部分。在另外的实施方案中，被划分的资源授权产生相对于在移位起始时间之前的对应资源授权减少的资源分配。在另外的实施方案中，还包括截断由于已移位起始时间而延伸超过时隙的末端的资源授权的持续时间，使得资源授权不延伸超过时隙的末端。在另外的实施方案中，随机时间偏移被限制为使得在时隙中的资源授权都不延伸超过时隙的末端。
34.本公开涉及在通信网络中的调度器。该调度器包括网络接口，该网络接口被配置为通过该通信网络与多个用户终端通信。该调度器包括数据存储库，该数据存储库被配置为存储用于分配资源授权的计算机可执行指令，资源授权使用具有多个时隙的帧来分配，该多个时隙基于对应帧中的时隙的时间位置进行排序。该调度器包括处理器，该处理器被配置为执行这些计算机可执行指令以执行以下操作：确定当前帧的多个活动时隙，该多个活动时隙包括该当前帧中的该多个时隙的要用于分配资源授权的子集；行进通过该多个活动时隙，以在各个活动时隙内向一个或多个用户终端分配资源授权；以及通过调整到该一
个或多个用户终端的每个资源授权在时隙内的时间位置来在时间上分布分配的资源授权。
35.在一些实施方案中，各个时隙包括到一个或多个用户终端的带宽分配，各个带宽分配包括该对应时隙内的时间和频率的分配。在另外的实施方案中，分配资源授权被约束为使得单个用户终端不被调度为同时在多个频率信道上发射。在一些实施方案中，分配资源授权被约束为使得多个用户终端不被调度为同时在相同频率信道上发射。
36.在一些实施方案中，其中资源授权被分组成多个返回信道组，各个返回信道组包括分配给用户终端集合的一组频率信道。在另外的实施方案中，在时间上分布分配的资源授权包括反转在随机选择的时隙的返回信道组中的资源授权的时间顺序。在另外的实施方案中，反转时间顺序包括重新计算返回信道组中的每个资源授权的起始时间，同时维持每个资源授权的持续时间。在另外的实施方案中，随机选择的时隙包括大约一半的该多个返回信道组中的时隙。
37.在一些实施方案中，在时间上分布分配的资源授权包括将在时隙内的每个资源授权的起始时间移位随机时间偏移。在另外的实施方案中，由于起始时间中的移位而延伸超过时隙的末端的资源授权被划分成使得在时隙的开端提供资源授权的一部分。在另外的实施方案中，被划分的资源授权产生相对于在移位起始时间之前的对应资源授权减少的资源分配。在另外的实施方案中，该处理器被进一步配置为截断由于已移位起始时间而延伸超过时隙的末端的资源授权的持续时间，使得资源授权不延伸超过时隙的末端。在另外的实施方案中，随机时间偏移被限制为使得在时隙中的资源授权都不延伸超过时隙的末端。
38.本公开涉及用于在卫星通信网络上针对多个波束分配资源授权的方法。该方法包括针对该多个波束中的每个波束生成随机化图，以随机化用于向帧中的时隙分配资源授权的顺序，各个帧包括用于向一个或多个用户终端分配资源授权的多个时隙。该方法包括针对该多个波束中的每个波束：确定该波束的当前帧的多个活动时隙，该多个活动时隙包括当前帧中的该多个时隙的要用于分配资源授权的子集；根据该波束的该随机化图生成该多个活动时隙的分配顺序，该分配顺序不同于该波束的该当前帧中的该多个活动时隙的时间顺序；按该分配顺序行进通过该多个活动时隙，以在各个活动时隙内向一个或多个用户终端分配资源授权；以及通过调整到该一个或多个用户终端的每个资源授权在时隙内的时间位置来在时间上分布分配的资源授权。
39.在一些实施方案中，生成随机化图包括生成随机时隙偏移。在另外的实施方案中，分配顺序从与随机时隙偏移对应的活动时隙开始，并且在与随机时隙偏移对应的活动时隙之后，按该多个活动时隙的时间顺序行进通过该多个活动时隙。在另外的实施方案中，行进通过该多个活动时隙还包括返回到在当前帧中的该多个活动时隙的时间顺序中的第一活动时隙，并且按时间顺序前进通过该多个活动时隙，直到到达在与随机时隙偏移对应的活动时隙之前的时隙。
40.在一些实施方案中，帧中的该多个活动时隙中的每个活动时隙包括与该多个活动时隙的时间顺序对应的索引，并且随机化图包括该多个活动时隙的索引的随机顺序。在另外的实施方案中，分配顺序包括该多个活动时隙的索引的随机顺序。
41.在一些实施方案中，在卫星通信网络中至少部分地基于带宽需求来分配资源授权。在一些实施方案中，在卫星通信网络中至少部分地基于服务质量要求来分配资源授权。
42.在一些实施方案中，帧中的各个时隙包括到一个或多个用户终端的一个或多个资
源块分配，各个资源块分配包括单个时隙内的时间和频率的分配。在另外的实施方案中，资源授权的分配被约束为使得单个用户终端不被调度为同时在多个频率信道上发射。在另外的实施方案中，资源授权的分配被约束为使得波束内的多个用户终端不被调度为同时在相同频率信道上发射。
43.在一些实施方案中，分配资源授权包括分配返回链路带宽。在一些实施方案中，针对波束的随机化图在多个帧内保持不变。在一些实施方案中，随机生成每个随机化图以至少部分地基于统计随机化来改善网络负载分布。在一些实施方案中，每个随机化图被分配给特定波束，以大体上改善跨时隙的总体网络负载。
44.在一些实施方案中，资源授权被分组成多个返回信道组，各个返回信道组包括分配给用户终端集合的一组频率信道。在另外的实施方案中，在时间上分布分配的资源授权包括反转在随机选择的时隙的返回信道组中的资源授权的时间顺序。在另外的实施方案中，反转时间顺序包括重新计算返回信道组中的每个资源授权的起始时间，同时维持每个资源授权的持续时间。在另外的实施方案中，随机选择的时隙包括大约一半的该多个返回信道组中的时隙。
45.在一些实施方案中，在时间上分布分配的资源授权包括将在时隙内的每个资源授权的起始时间移位随机时间偏移。在另外的实施方案中，由于起始时间中的移位而延伸超过时隙的末端的资源授权被划分成使得在时隙的开端提供资源授权的一部分。在另外的实施方案中，被划分的资源授权产生相对于在移位起始时间之前的对应资源授权减少的资源分配。在另外的实施方案中，还包括截断由于已移位起始时间而延伸超过时隙的末端的资源授权的持续时间，使得资源授权不延伸超过时隙的末端。在另外的实施方案中，随机时间偏移被限制为使得在时隙中的资源授权都不延伸超过时隙的末端。
46.本公开涉及在通信网络中的网络资源管理器。该网络资源管理器包括网络接口，该网络接口被配置为与该通信网络的一个或多个调度器通信。该网络资源管理器包括数据存储库，该数据存储库被配置为存储计算机可执行指令，这些计算机可执行指令用于在该通信网络上为多个管道分配资源授权，各个管道包括一个或多个服务流。该网络资源管理器包括处理器，该处理器被配置为执行这些计算机可执行指令以执行以下操作：针对该多个波束中的每个波束生成随机化图，以随机化用于向帧中的时隙分配资源授权的顺序，各个帧包括用于向一个或多个用户终端分配资源授权的多个时隙；以及针对该多个波束中的每个波束：确定该波束的当前帧的多个活动时隙，该多个活动时隙包括该当前帧中的该多个时隙的要用于分配资源授权的子集；根据该波束的该随机化图生成该多个活动时隙的分配顺序，该分配顺序不同于该波束的该当前帧中的该多个活动时隙的时间顺序；按该分配顺序行进通过该多个活动时隙，以在各个活动时隙内向一个或多个用户终端分配资源授权；以及通过调整到该一个或多个用户终端的每个资源授权在时隙内的时间位置来在时间上分布分配的资源授权。
47.在一些实施方案中，生成随机化图包括生成随机时隙偏移。在另外的实施方案中，分配顺序从与随机时隙偏移对应的活动时隙开始，并且在与随机时隙偏移对应的活动时隙之后，按该多个活动时隙的时间顺序行进通过该多个活动时隙。在另外的实施方案中，行进通过该多个活动时隙还包括返回到在当前帧中的该多个活动时隙的时间顺序中的第一活动时隙，并且按时间顺序前进通过该多个活动时隙，直到到达在与随机时隙偏移对应的活
动时隙之前的时隙。
48.在一些实施方案中，帧中的该多个活动时隙中的每个活动时隙包括与该多个活动时隙的时间顺序对应的索引，并且随机化图包括该多个活动时隙的索引的随机顺序。在另外的实施方案中，分配顺序包括该多个活动时隙的索引的随机顺序。
49.在一些实施方案中，在通信网络中至少部分地基于带宽需求来分配资源授权。在一些实施方案中，在通信网络中至少部分地基于服务质量要求来分配资源授权。
50.在一些实施方案中，帧中的各个时隙包括到一个或多个用户终端的一个或多个资源块分配，各个资源块分配包括单个时隙内的时间和频率的分配。在另外的实施方案中，资源授权的分配被约束为使得单个用户终端不被调度为同时在多个频率信道上发射。在另外的实施方案中，资源授权的分配被约束为使得管道内的多个用户终端不被调度为同时在相同频率信道上发射。
51.在一些实施方案中，分配资源授权包括分配返回链路带宽。在一些实施方案中，针对管道的随机化图在多个帧内保持不变。在一些实施方案中，随机生成每个随机化图以至少部分地基于统计随机化来改善网络负载分布。在一些实施方案中，每个随机化图被分配给特定管道，以大体上改善跨时隙的总体网络负载。
52.在一些实施方案中，资源授权被分组成多个返回信道组，各个返回信道组包括分配给用户终端集合的一组频率信道。在另外的实施方案中，在时间上分布分配的资源授权包括反转在随机选择的时隙的返回信道组中的资源授权的时间顺序。在另外的实施方案中，反转时间顺序包括重新计算返回信道组中的每个资源授权的起始时间，同时维持每个资源授权的持续时间。在另外的实施方案中，随机选择的时隙包括大约一半的该多个返回信道组中的时隙。
53.在一些实施方案中，在时间上分布分配的资源授权包括将在时隙内的每个资源授权的起始时间移位随机时间偏移。在另外的实施方案中，由于起始时间中的移位而延伸超过时隙的末端的资源授权被划分成使得在时隙的开端提供资源授权的一部分。在另外的实施方案中，被划分的资源授权产生相对于在移位起始时间之前的对应资源授权减少的资源分配。在另外的实施方案中，该处理器被进一步配置为截断由于已移位起始时间而延伸超过时隙的末端的资源授权的持续时间，使得资源授权不延伸超过时隙的末端。在另外的实施方案中，随机时间偏移被限制为使得在时隙中的资源授权都不延伸超过时隙的末端。
54.出于概述本公开的目的，本文已描述了某些方面、优点和新颖的特征。应当理解，不一定所有此类优点均可根据任何具体实施方案来实现。因此，所公开的实施方案可以下方式来执行：实现或优化如本文所教导的一个优点或一组优点，而不一定实现如本文可能教导或建议的其他优点。
附图说明
55.为了进行示意性的说明，在附图中描绘了各种实施方案，并且这些各种实施方案绝不应被理解为限制本公开的范围。此外，可组合所公开的不同实施方案的各种特征以形成作为本公开的一部分的附加实施方案。
56.图1示出了示例性卫星通信网络的图示。
57.图2示出了表示用于在通信网络中向用户终端分配资源授权的调度帧、调度时期
和时隙的框图。
58.图3a、图3b和图3c示出了用于在图1的卫星通信网络中请求和接收资源授权的示例性过程。
59.图4a示出了具有提供多个波束的卫星并且具有用于随机化资源授权分配的多个调度器的另一个示例性卫星通信网络。
60.图4b示出了示例性通信网络，其中利用分组成管道的服务流和针对每个管道随机化资源授权分配的多个调度器来服务用户终端。
61.图5a和图5b示出了用于对用于资源授权分配的活动时隙进行重新排序的随机化图的示例。
62.图6示出了在通信网络上分配资源授权之前随机化活动时隙的顺序的示例性方法的流程图。
63.图7示出了在通信网络上分配资源授权之前利用针对不同服务流管道的不同随机化图来随机化活动时隙的顺序的示例性方法的流程图。
64.图8a、图8b、图8c、图8d和图8e示出了移位活动时隙内的资源授权以改善通信网络中的发射功率概况的示例。
65.图9示出了用于随机化活动时隙中的分配的资源授权的起始时间的示例性方法的流程图。
66.图10示出了用于在分配资源授权之前使用随机化图来随机化活动时隙的顺序，然后在通信网络上利用针对不同服务流管道的不同随机化图来随机化活动时隙中的分配的资源授权的起始时间的示例性方法的流程图。
67.图11示出了示例性调度器的框图，该示例性调度器被配置为：随机化用于分配资源授权的活动时隙的顺序，并且/或者重新分布活动时隙中的分配的资源授权，以改善发射功率概况并且/或者分布网络负载。
具体实施方式
68.本文提供的标题(如果有的话)仅是为了方便起见，并且不一定影响受权利要求书保护的主题的范围或含义。
69.概述
70.图1示出了示例性卫星通信网络100的图示。卫星通信网络100包括卫星网络140，该卫星网络将用户终端110a、110b和网关路由设备150彼此通信地耦接并且将它们通信地耦接到网络(诸如互联网160)。卫星通信网络100包括调度器170，该调度器被配置为通过随机化到用户终端110a、110b的资源分配的定时位置来分布网络负载。如本文所述，随机化可包括随机化帧中的时隙的顺序以及/或者随机化帧的时隙内的资源块。通过以这种方式在多个用户终端和/或多个调度器上进行随机化，可通过更平均地分布资源授权分配来改善发射功率概况。在卫星通信网络100中，这可能是有利的，因为这改善或优化了在返回链路(例如，从用户终端110a、110b到网关路由设备150的通信)上发射功率的使用。
71.卫星通信网络100可利用包括空间段和地面段的各种网络架构。例如，空间段可包括一个或多个卫星，而地面段可包括一个或多个卫星用户终端、网关终端、网络操作中心(noc)、卫星和网关终端命令中心等。为了清楚起见，未在图中示出这些元件中的一些元件。
卫星网络140可包括一个或多个地球同步轨道(geo)、一个或多个中地球轨道(meo)卫星和/或一个或多个低地球轨道(leo)卫星。
72.用户终端110a、110b可包括路由器并且可被配置为接收要通过卫星通信网络100路由的数据，用户终端包括任何类型的消费场所装置(例如，电话、调制解调器、路由器、计算机、机顶盒等)。
73.用户终端110a、110b被配置为将数据路由到卫星网络140(经由相应的客户卫星收发器120a、120b)。卫星网络140包括用于将信息从网关路由设备150发送到用户终端110a、110b的前向链路，以及用于将信息从用户终端110a、110b发送到网关路由设备150的返回链路。前向链路包括从网关路由设备150开始，通过网关卫星收发器130，经由卫星上行链路信道通过卫星105，经由卫星下行链路信道到达客户卫星收发器120a、120b，并且到达用户终端110a、110b的发射路径。返回链路包括从客户卫星收发器120a、120b开始，经由卫星上行链路信道到达卫星105，经由卫星下行链路信道到达网关卫星收发器130，并且到达网关路由设备150的发射路径。每个发射信道可利用多个卫星和收发器。
74.用户终端110a、110b中的每一者被配置为经由网关路由设备150向调度器170请求卫星网络140上的返回链路授权。调度器170确定返回链路分配调度时间表并且经由网关路由设备150将其发射到每个用户终端110a、110b。
75.改善或优化在返回链路(尤其是在高吞吐量宽带卫星系统诸如卫星通信网络100上)上发射功率的使用将是有利的。在这种卫星通信网络100中，返回链路应答器增益可以是可变的并且可能难以严格控制。此外，返回链路下行链路功率是返回链路容量的主要贡献因素。返回链路功率概况是用户终端(ut)对多个非协调和独立发射的聚合表示。返回链路上的资源授权分配通常由调度器基于多个用户终端的聚合需求提前确定。然而，根据瞬时缓冲区状态，用户终端可能不完全利用分配的授权，从而造成整个返回链路功率概况的变化。在mf-tdma系统中，例如，返回链路分组有可能干扰在同一时间频率资源处发射的其他分组，而不管其发射器相隔的距离如何。因此，改善调度以提高网络资源利用率并改善功率使用将是有益的。
76.在逐个时隙的基础上分配资源授权的调度器可能产生前负载效应，在此效应下，分配更频繁地在帧中较早的时隙中发生。具体地，调度器时期中的较早时隙通常具有更多授权，并且在时隙内，通常接近时隙的开端存在更多授权。这可能导致各种调度器(例如，位于相同地理区域内的不同子网络中的调度器)在时间上高度相关。在不拥挤的时间段期间，这些效应可能更明显。这可能导致信号干扰、网络性能的劣化、功率消耗的不期望增加和/或跨调度帧的不期望功率偏差。例如，由于存在更多数量的返回链路突发或发射，接近调度时期的开端的时隙将具有更高的返回链路功率，并且接近调度时期的末端的时隙将具有更低的返回链路功率。这导致在时间上的更高偏差(例如，在峰值至平均功率或最大至最小功率变量方面测量的)，并且这导致返回链路的亚最佳性能。
77.因此，为了解决这些问题和其他问题，本文公开了用于在网络中调度资源授权以便以统计学方式分布网络负载的系统和方法。例如，如本文更详细地讨论的，调度器170被配置为随机化时期中的时隙的顺序，其中对于不同调度器利用不同随机化，以使时隙更平均地分布有资源授权分配，从而防止或减少前负载效应。作为另一个示例，如本文更详细地讨论的，调度器170被配置为随机化时隙内的资源块的起始时间，以防止或减少前负载效
应。
78.所公开的系统和方法在任何合适的网络通信系统中起作用。例如，网络通信系统可由卫星、基于地面的装置或卫星和地面网络的组合来提供。因此，本文所公开的关于随机化资源授权分配的概念可与由任何种类的网络通信系统提供的服务流集合(或管道)有关，并且不需要由卫星通信系统提供的波束。
79.在一些实施方案中，调度器170可利用按需分配多址(dama)调度模型、增强的移动卫星服务(emss)调度模型和/或其他调度技术。响应于从用户终端110a、110b接收到对带宽分配的请求，调度器170分析请求、网络状态、网络拥塞、先前请求、类似请求等来确定用于返回链路带宽的调度时间表。在一些实施方案中，调度器170被配置为基于对实现请求所需的实际带宽的预测或估计来生成调度时间表。可使用由用户终端110a、110b请求并由调度器170分配的带宽来将数据从特定用户终端110a、110b通过卫星105发射到网关路由设备150。
80.基于来自调度器170的分配的资源授权，用户终端110a、110b通过卫星网络140经由返回链路将数据发射到网关路由设备150。在到达网关路由设备150之后，那么可将数据引导到互联网160。来自互联网160的数据可由网关路由设备150经由卫星网络140的前向链路发送到用户终端110a、110b。在一些实施方案中，网关路由设备150和/或调度器170的一部分或全部可位于驻留在公共或私人计算云中的虚拟设备中。
81.图2示出了用于向用户终端分配资源授权的调度帧200、调度时期210和时隙220的示例。可使用帧200来分配网络资源，这些帧将时间划分成被称为时隙220的离散块。在一些实施方案中，可将时隙220分组成时期210，并且/或者可将帧分成时期210并且可将时期分成时隙220。时隙220表示用于向用户终端分配资源的离散时间和频率块。在时隙220内，资源块230可被分配给各个用户终端。每个资源块230可表示频率的分配(沿着时隙220的y轴示出)(例如，特定频率信道上的分配)和时间的分配(沿着时隙220的x轴示出)。调度器(例如，调度器170)可通过以下方式在活动时隙220中分配资源块230：前进通过时期210中的每个活动时隙220，前进到下一个时期210，在该时期210的活动时隙中分配资源块230，等等。如本文所公开的，调度器行进通过时期210和/或帧200中的活动时隙220的顺序可被随机化，以在时期210和/或帧200内以统计学方式分布网络负载。如本文所公开的，在活动时隙220中分配资源块230之后，调度器可调整资源块230的起始时间以便以统计学方式分布网络负载。
82.在一些实施方案中，调度帧200可被划分成n
帧
个时隙210。然后，调度器可将n
时期
个时隙分组成时期，其中n
帧
》n
时期
。每个时隙220包括到0个或多个用户终端的0个或多个资源块分配，这意味着一些时隙可能是未使用的和/或未分配的。
83.图3a至图3c示出了在图1的卫星通信网络中向用户终端分配资源授权的示例。图3a示出了用户终端110a请求在卫星网络140的返回链路上用于发射数据112a的返回链路带宽，并且用户终端110b请求在卫星网络140的返回链路上用于发射数据112b的返回链路带宽。用户终端110a、110b基于缓冲区大小、qos参数和其他流参数向调度器170请求返回链路资源。图3b示出了调度器170分配时隙220中的资源块230(时间频率资源)来服务来自用户终端110a、110b的带宽请求。这些分配基于来自用户终端110a、110b的需求。分配可作为表格(例如，rl-map)经由广播消息、多播消息或单播消息传输到用户终端110a、110b。图3c示
end beamforming with multifrequency access node clusters”的美国专利第10,484,080号中，该专利的全部内容以引用方式并入本文。在一些实施方案中，可针对每个波束307a-307d执行资源授权分配的随机化。在某些实施方案中，可由波束内的服务流集合执行资源授权分配的随机化。在此类实施方案中，每个调度器370a-370d可被配置为管理针对每个服务流集合的随机化图和/或时间移位，其中服务流集合在本文中可称为“管道”。换句话说，管道是到/来自在整体上由单个调度器实体处理的一组用户终端的服务流集合。因此，单个调度器370a-370d被配置为管理针对由多个波束307a-307d提供的一个或多个管道的随机化图和/或时间移位。
89.在某些具体实施中，每个波束307a-307d可承载多个聚合服务流。在各种具体实施中，各个波束307a-307d可由多个调度器370a-370d服务。在此类具体实施中，管道可被定义为服务用共同的返回链路资源集调度的一组一个或多个用户终端的服务流集合。
90.在某些实施方案中，随机化图和/或时间移位参数与特定管道或波束相关联，并且该随机化图和/或时间移位在时期和帧内保持一致。例如，对于特定波束(或管道)，只要波束(或管道)处于活动状态，随机化图就可以是恒定的。随机化图和/或时间移位可由与管道相关联的调度器或由网络资源管理器380生成。
91.图4b示出了另一个网络通信系统400，其中网络资源管理器480管理多个调度器470a-470b，并且每个调度器管理一个或多个管道415a-415d，其中每个管道包括提供给一个或多个用户终端410a-410d的一个或多个服务流。在该网络通信系统400中，通信可由卫星、基于地面的装置或卫星和地面网络的组合来提供。因此，本文所公开的关于随机化资源授权分配的概念可与由任何种类的网络通信系统提供的管道有关，并且不需要由卫星通信系统提供的波束。
92.在一些实施方案中，仅由与管道415a-415d相关联的调度器470a-470b生成和管理时隙内的资源授权分配的随机化(例如，时隙内随机化)。在此类实施方案中，网络资源管理器480可被配置为在不提供用于时隙内随机化的随机化参数时，提供用于在资源授权分配之前随机化活动时隙顺序的随机化图(例如，时隙间随机化)。如本文所公开的，时隙内随机化可由调度器470a-470b单独提供，并且可在每个活动时隙上执行活动时隙中的资源授权的起始时间的移位或翻转。
93.在一些实施方案中，网络资源管理器480管理用于调度器470a、470b的随机化图。可至少部分地基于总体网络拓扑(例如，多个管道和/或波束，哪些管道被分配给哪些调度器，等等)来生成随机化图。可出于大体上改善发射功率概况和/或时隙上的总体网络负载的目的而生成和管理随机化图。此类实施方案表示用于生成时隙重新排序模式的集中式方法。可生成随机化图来改善发射功率概况，但不需要每个随机化图对于每个调度器或每个管道是唯一的。一些随机化方法不会导致大量不同的随机化可能性；因此，可针对不同的调度器或管道重复一些随机化图。例如，在随机化图表示时期中的时隙偏移的情况下，并且在时期通常包括约20个时隙的情况下，唯一的随机化图的数量可被限制为20(或21，包括为0的移位)。因此，可为两个或更多个管道分配相同的随机化图。在服务数千个管道的网络通信系统中，可频繁出现重复的随机化图。然而，在此类情况下，至少部分地由于资源授权在整体上被更平均地分配，可以统计学方式改善发射功率概况。
94.时隙间随机化的示例
95.图5a和图5b示出了用于对用于资源授权分配的活动时隙进行重新排序的随机化图的示例。如本文参考图2所述，可使用帧(或调度帧)来分配资源授权。这些帧可被划分成时隙(或调度时隙)，并且时隙可被分组成时期(或调度时期)。图5a和图5b示出了具有16个时隙的时期510，但应当理解，时期中的时隙的数量可以是除16之外的任何合适数量。此外，可确定在时期510内的活动时隙的数量520可不同于时期510中的时隙的数量。例如，在时期510中存在14个活动时隙520，但这并不旨在是限制性的，时期可具有除14之外的任何合适数量的活动时隙，并且在某些具体实施中，活动时隙的数量可与时期510中的时隙的数量相同。
96.活动时隙的数量可由网络资源管理器分配，诸如本文所述的任何网络资源管理器。网络资源管理器可将不同的活动时隙集合分配给不同的管道，这取决于各种约束。为了说明这一点，相对于管道a、管道b、波束a和波束b提供了示例。
97.作为第一示例，管道a和b属于分别由调度器(例如，调度器470a和470b)服务的波束c和d。这两个波束可在地理上靠近，因此这些波束上的发射可产生交叉干扰。在这种情况下，网络资源管理器可将非重叠时隙分配给管道a(例如，时隙1-8)和管道b(例如，时隙9-16)。
98.作为第二示例，管道a和管道b分别在波束c和波束d上。波束c和d可由卫星(例如，卫星305)上的不同反射器处理，在这种情况下，活动时隙可在帧的不同部分上。例如，时隙1-16在管道a上是活动时隙，而时隙33-40在管道b上是活动时隙。
99.作为第三示例，服务飞机的移动管道可比服务数百个住宅客户的固定管道具有更少的活动时隙。
100.作为第四示例，管道a和管道b分别在波束c和d上。波束c和d可在不同频率上操作，在这种情况下，活动时隙可在两个波束之间重叠。例如，时隙1-16在管道a上是活动的，并且相同的时隙1-16在管道b上是活动的。
101.在这些示例中的每个示例中，活动时隙可能不一定是连续的(例如，1、3、6、10的活动时隙集合是可接受的)。
102.如本文所述，调度时期是连续的时隙集合(例如，时隙1-16)，对于该连续的时隙集合，调度器至少部分地基于需求来向多个服务流分配授权。在特定时期期间，可调度具有不同的(与该时期重叠的)活动时隙集合的不同管道。活动时隙可与管道相关联并且由网络资源管理器分配，而调度器时期与调度器相关联。
103.活动时隙520被示出为基于其在时期510内的时间顺序而被索引。这些索引可被随机分配，使得基于不同于时间顺序的分配顺序来向时隙分配资源块，其示例在下文描述。因此，时期510(或帧)中的多个活动时隙520中的每个活动时隙包括与多个活动时隙520的时间顺序对应的索引，并且随机化图包括多个活动时隙520的索引的随机顺序。因此，随机化图生成分配顺序，该分配顺序通常不同于活动时隙的时间顺序。因此，分配顺序是该多个活动时隙的索引的随机顺序。
104.对于不同的调度器或不同的管道，随机化图可能不同。结果总体网络负载被在时间上重新分布，因为每个调度器针对每个管道生成其自身的随机化图。期望，由于更平均地在时间上分布资源授权分配，随机分配顺序会改善发射功率概况。
105.图5a示出了包括随机时隙偏移的随机化图。随机时隙偏移表示在0与时期510中的
时隙的最大索引之间的数字。在一些实施方案中，在确定时期中的活动时隙之前生成随机化图。在此类实施方案中，即使活动时隙520的数量可不同于时期520中的时隙的数量(例如，在该示例中，14个活动时隙对比16个总时隙)，随机化图也用于对时期510中的活动时隙520进行重新排序。然后使用随机时隙偏移来生成分配顺序的新起始位置。分配顺序是时隙被分配资源授权分配的顺序。因此，在图5a的示例中，随机时隙偏移为4，因此被调度器分配资源块的第一活动时隙是时期520中的第五活动时隙。分配顺序继续遵循时间顺序，并且当到达时期中的最后一个活动时隙(按时间顺序来说)时，分配顺序循环回到时期中的第一活动时隙(按时间顺序来说)。因此，在所示示例中，分配顺序是5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、1、2、3、4，这意味着这是调度器将用于向活动时隙520分配资源块的顺序。
106.图5b示出了包括活动时隙索引的排列的随机化图。随机化图向每个活动时隙索引分配在1与时期中的活动时隙520的总数量(例如，在该示例中为14)之间的唯一随机数。然后将唯一随机数用作新索引来生成分配顺序。因此，在所示示例中，分配顺序是活动时隙2、14、13、9、1、10、6、5、8、12、11、4、3、7，这意味着这是调度器将用于向活动时隙520分配资源块的顺序。
107.图6示出了在通信网络上分配资源授权之前随机化活动时隙的顺序的示例性方法600的流程图。使用各自具有多个时隙的帧分配资源授权，该多个时隙基于对应帧中的时隙的时间位置进行排序，如本文参考图2、图5a和图5b所述。方法600可在本文参考图1、图3a至图3c、图4a或图4b所述的任何调度器或网络资源管理器中执行或由调度器和网络资源管理器的组合执行。然而，为了便于描述，方法600将被描述为由调度器执行。这不应理解为限制本公开的范围。相反，方法600的任何步骤或部分都可由本文所述的通信网络的任何部件或部件的组合来执行。
108.在框605处，调度器生成随机化图以随机化用于向帧中的时隙分配资源授权的顺序。随机化图可以是帧中的时隙的顺序的任何合适的随机化，包括随机时隙偏移和时隙的索引的排列。
109.在框610处，调度器确定当前帧或时期的多个活动时隙。该多个活动时隙是当前帧或时期中的多个时隙的要用于分配资源授权的子集。在一些情况下，活动时隙的数量与帧或时期中的时隙的总数量相同。
110.在框615处，调度器根据随机化图生成该多个活动时隙的分配顺序。分配顺序不同于当前帧或时期中的该多个活动时隙的时间顺序，如本文所述。不同的顺序可包括从不同的活动时隙开始，然后按时间顺序行进通过活动时隙，并循环回到第一时间的活动时隙。不同的顺序可包括按与活动时隙的时间顺序不同的顺序行进通过活动时隙，向前和向后跳过活动时隙。
111.在框620处，调度器按分配顺序行进通过该多个活动时隙，以在各个活动时隙内分配资源授权。可使用标准的调度技术来实现分配资源授权。可使用标准的约束来约束分配资源授权。因此，方法600可在不需要新调度算法的情况下实施，同时有利地改善网络负载分布。
112.在一些实施方案中，资源授权的分配被约束为使得单个用户终端不被调度为同时在多个频率信道上发射。在某些实施方案中，用户终端可包括能够同时在不同频率信道上发射的多个发射器，并且当分配资源授权时，该约束被忽略或不被实行。在一些实施方案
中，资源授权的分配被约束为使得管道或波束内的多个用户终端不被调度为同时在相同频率信道上发射。在一些实施方案中，帧或时期中的各个时隙包括到一个或多个用户终端的一个或多个资源块分配。在此类实施方案中，各个资源块分配可包括单个时隙内的时间和频率的分配。在某些具体实施中，分配资源授权包括分配返回链路带宽。
113.在一些实施方案中，针对管道或波束的随机化图在多个帧内保持不变，或者当管道或波束处于活动状态时，随机化图是恒定的。在某些实施方案中，随机生成每个随机化图以至少部分地基于统计随机化来改善网络负载分布。在各种实施方案中，网络资源管理器生成被分配给特定管道或波束的随机化图，以大体上改善跨时隙的总体网络负载。
114.图7示出了在通信网络上分配资源授权之前利用针对不同服务流管道的不同随机化图来随机化活动时隙的顺序的示例性方法700的流程图。使用各自具有多个时隙的帧分配资源授权，该多个时隙基于对应帧中的时隙的时间位置进行排序，如本文参考图2、图5a和图5b所述。方法700可在本文参考图4a或图4b所述的任何网络资源管理器中执行或由调度器和网络资源管理器的组合执行。然而，为了便于描述，方法700将被描述为由网络资源管理器执行。这不应理解为限制本公开的范围。相反，方法700的任何步骤或部分都可由本文所述的通信网络的任何部件或部件的组合来执行。
115.在框705处，网络资源管理器针对多个管道中的每个管道生成随机化图。每个管道是一个或多个服务流的集合。在卫星通信网络中，波束可服务一个或多个管道。随机化图被配置为随机化用于向帧或时期中的时隙分配资源授权的顺序。网络资源管理器可被配置为生成随机化图并将其分配给各个调度器以改善网络负载分布。在一些实施方案中，网络资源管理器使用考虑当前和预测的网络负载、网络容量、服务质量参数等的算法来选择随机化图。算法被配置为生成随机化图，该随机化图有利地分布网络负载以增加服务质量、减少网络带宽瓶颈并且/或者降低功率消耗。在某些实施方案中，网络资源管理器随机生成并分配随机化图。这可在期望统计变化将产生相对均匀的网络负载分布的情况下完成。
116.在框710处，网络资源管理器前进通过该多个管道中的每个管道，并且对当前管道执行步骤715、720和725中的每个步骤。在一些实施方案中，与当前管道或波束对应的调度器执行步骤715、720和725。因为这些步骤类似于方法600中的对应步骤，所以此处仅提供对步骤的简要描述。
117.在框715处，调度器确定波束的当前帧的多个活动时隙。在框720处，调度器根据管道或波束的随机化图生成该多个活动时隙的分配顺序。在框725处，调度器按分配顺序行进通过该多个活动时隙，以在各个活动时隙内分配资源授权。
118.在框730处，网络资源管理器确定所有管道是否已被随机化。如果是，则网络资源管理器移动到框735以将所得调度时间表发射到用户终端。如果不是，则网络资源管理器返回到框710并且为了资源块分配而前进到下一个管道。
119.在一些实施方案中，资源授权的分配被约束为使得单个用户终端不被调度为同时在多个频率信道上发射。在某些实施方案中，用户终端可包括能够同时在不同频率信道上发射的多个发射器，并且当分配资源授权时，该约束被忽略或不被实行。在一些实施方案中，资源授权的分配被约束为使得管道或波束内的多个用户终端不被调度为同时在相同频率信道上发射。在一些实施方案中，帧或时期中的各个时隙包括到一个或多个用户终端的一个或多个资源块分配。在此类实施方案中，各个资源块分配可包括单个时隙内的时间和
频率的分配。在某些具体实施中，分配资源授权包括分配返回链路带宽。
120.方法700使随机化图被分配给各个管道或波束。对于特定管道或波束，当该管道或波束处于活动状态时，随机化图可以是固定的。如果添加了新的波束或管道，则可生成新的随机化图并将其分配给新的管道或波束。
121.时隙内随机化的示例
122.图8a、图8b、图8c和图8d示出了移位活动时隙内的资源授权以在通信网络中分布网络负载的示例。这些示例示出了在时隙内的分配的资源授权的移位起始时间，并且因此可称为时隙内随机化。这不同于如上所述的随机化时隙的分配顺序，该随机化可称为时隙间随机化。对于图8a至图8c所示的示例，时隙820a-820c利用分配在时隙820a-820c内的对应资源块830a-830c来表示。资源块830a-830c被表示为具有不同填充图案以表示唯一资源授权的框。每个时隙820a-820c在频域中被分组成返回链路载波组(rcg)。因此，时隙820a也称为rcg1，时隙820b也称为rcg2，并且时隙820c也称为rcg3。在其对应时隙中的每个资源块被表示为框，其中沿着x轴的长度表示持续时间，沿着y轴的长度表示频率信道，并且左边缘的位置表示分配的资源块的起始时间。
123.可针对帧中的各个时隙执行时隙内随机化。这可独立于时隙间随机化而进行。此外，可对于单个管道实现时隙内随机化的益处，而时隙间随机化流的益处中的至少一些益处来自由于跨不同管道或波束的随机化而引起的统计效应。时隙内随机化可与被一起调度的一组信道、返回链路载波组(rcg)相关联。各个rcg可包括分配给用户终端集合的一组频率信道。在一些具体实施中，下文呈现的时隙内随机化示例可能是相互排斥的。
124.图8a示出了在时域中反转或翻转资源块分配的示例，其中维持了每个资源块的持续时间。因此，图8a中的示例可称为无损翻转，因为持续时间以及因此分配的数据量保持不变。
125.调度器可通过随机选择大约一半的rcg并反转或翻转所选择的rcg中的资源块的起始时间来执行无损翻转。如图8a所示，选择翻转rcg2。所得已翻转时隙产生资源块830d，其表示资源块830b的镜像(在时域中)。翻转资源块维持了其持续时间，但更改了其起始时间。
126.翻转资源块的示例在图8b中的图示825中示出。在图示825中，时间在水平通道上表示，并且时隙的总持续时间为t
时隙
。时隙的持续时间t
时隙
是固定的。实际上，在时隙的开端和末端可能存在一些保护时间。这被表示为时隙的与时隙中的允许调度窗口的开端和末端对应的t
最小
和t
最大
。在一些实施方案中，对于部分调度的时隙(例如，反射器切换)，t
最大
的值基于中断间隔来配置。这些值可被配置为考虑在时隙的开端和末端的保护时间。例如，保护时间可能有益于允许卫星或终端设备处的硬件部件在时隙转变期间稳定下来。该计算假设相对于任何保护时间来调整时隙的起始时间和结束时间。资源块具有起始时间t
起始，先前
，该起始时间从时隙的开端t
最小
起、在时间偏移t
偏移
之后开始，使得t
起始，先前
＝t
偏移
+t
最小
。时间偏移取决于在任何翻转或其他调整之前由调度器分配的时间分配。资源块具有结束时间t
结束，先前
，该结束时间由资源块的持续时间t
持续
确定，使得t
结束，先前
＝t
起始，先前
+t
持续
。这被示出为图示825的顶部部分中的“原始”资源块。该块被翻转并在图示825的底部部分中示出，标记为“已翻转”。翻转涉及移动时隙内的块，使得在翻转之后块的结束时间t
结束，之后
现在与时隙中的允许调度窗口的结束t
最大
相距在时间上等于时间偏移t
偏移
的距离，使得t
结束，之后
＝t
最大-t
偏移
。时间偏
移的量值是固定的，并且在翻转资源块的过程中不改变。这导致翻转之后的起始时间t
起始，之后
基于持续时间t
持续时间
来移动，其中持续时间在翻转资源块的过程中不改变。换句话说，t
起始，之后
＝t
结束，之后-t
持续时间
。
127.无损翻转以及本文所公开的其他时隙内随机化技术不影响频率信道分配。一旦选择了返回载波组的时隙用于翻转，则对于该rcg时隙，对所有频率信道的所有资源授权都被翻转。
128.时隙内随机化包括在时间上随机分布分配的资源授权。无损翻转包括反转在随机选择的时隙的返回信道组中的资源授权的时间顺序。反转时间顺序包括重新计算返回信道组中的每个资源授权的起始时间，同时维持每个资源授权的持续时间。通过随机选择大约一半的该多个返回信道组，负载分布将产生前负载和后负载授权的混合物。利用这种技术，在时隙中心处可能存在水平降低。有利地，无损翻转不会造成容量损失，并且实施起来相对简单，因为涉及重新计算已翻转资源授权的起始时间的方程简单。
129.图8c示出了将时隙中的所有资源块的起始时间移位随机时间偏移的示例。随机时间偏移被限制为使得没有资源块分配延伸超过时隙的末端(或超过时隙的末端的保护时间)。因此，图8b中的示例可称为无损移位，因为持续时间以及因此分配的数据量保持不变。
130.图8d示出了使用无损移位随机化rcg1资源块830a和rcg2资源块830b，从而分别产生具有已移位资源块830d、830e的时隙。然而，rcg3资源块830c没有接纳移位，因为当前资源授权占用了时隙的整个持续时间，因此任何移位将导致将资源授权推出时隙的末端。对于无损移位，这不是允许的，因此rcg3资源块830c保持不变。对于rcg1资源块830d，使用第一随机时间偏移821a来移位每个资源块830a的起始时间以产生已移位资源块830d。类似地，对于rcg2资源块830e，使用第二随机时间偏移821b来移位每个资源块830b的起始时间以产生已移位资源块830e。随机时间偏移的大小被限制为使得没有资源块延伸超过其被分配的时隙的末端。
131.因此，图8c的无损移位包括通过将在时隙内的每个资源授权的起始时间移位随机时间偏移来在时间上分布分配的资源授权。随机时间偏移被限制为使得在时隙中的资源授权都不延伸超过时隙的末端。因此，相对于非移位具体实施，网络负载分布可能更平均地进行。有利地，无损移位不会导致任何容量损失，并且可能相对容易实施。
132.图8d示出了将时隙中的所有资源块的起始时间移位随机时间偏移的示例，该移位类似于图8c的无损翻转。然而，在图8d中，允许随机时间偏移使资源块分配移动超过时隙的末端。在资源块分配移位超过块的末端的情况下，可将块移动到时隙的开端，或者可将资源块的延伸超过时隙的末端的一部分分段，使得一部分保持在时隙的末端并且一部分移动到时隙的开端。在资源块被分段的情况下，可减少总持续时间以及因此分配的数据量。因此，图8c中的示例可称为有损移位，因为一些资源块的持续时间以及因此分配的总数据量可能减少。
133.图8d示出了rcg1的资源块830a被移位第一随机时间偏移822a，从而产生资源块830d，rcg2的资源块830b被移位第二随机时间偏移822b，从而产生资源块830e，以及rcg3的资源块830c被移位第三随机时间偏移822c，从而产生资源块830f。对于有损移位，通过针对每个时隙、rcg对添加随机时间偏移来在时间上移位所有资源授权。由于在时间上的移位而划分的资源授权产生相对于在移位起始时间之前的对应资源授权减少的资源分配。由于随
机时间移位而延伸超过时隙的末端的资源授权可被丢弃、截断、分段或包裹。被丢弃的资源授权不再包括在时隙中。被截断的资源授权具有该授权的延伸超过时隙的末端的部分，从而减少分配的容量。被分段的资源授权具有保持在时隙的末端的部分和移动到时隙的开端的部分。分段可能导致分配的数据减少，如下所述。被包裹的资源授权完全移动到时隙的开端，不导致分配容量的损失。在图8d中，被包裹、截断或分段的资源块用虚线轮廓表示。有损移位时隙内随机化技术可能导致分配的容量减少，并且一些资源授权可能需要将来重新分配。有损移位时隙内随机化技术可能导致优异的网络负载分布，但同时相对于无损翻转和无损移位可能更复杂。
134.图8e示出了由如相对于图8d所述的有损移位产生的分段的示例。资源块分配831最初是1024字节。在第一种情况下(图8e的上部图示)，分段发生在资源块分配831的中间。在这种情况下，所得分段资源块832a、833a各自具有448字节。这表示损失128字节。在第二种情况下(图8d的下部图示)，分段发生在资源块分配831的末端附近。这产生具有864字节的第一分段资源块832b和具有64字节的第二分段资源块833b。这表示损失96字节。由分段产生的容量损失的一个原因是对分组大小的限制。在图8e的示例中，分组具有32字节的最小大小，因此分段产生具有多个32字节的资源块，这导致容量损失。
135.图9示出了用于随机化活动时隙中的分配的资源授权的起始时间的示例性方法900的流程图。方法900可在本文参考图1、图3a至图3c、图4a至图4b所述的任何通信网络中实施。分配的资源授权表示帧或时期的时隙中的资源块，如本文参考图2和图8a至图8d所述。方法900被设计成平衡复杂性和改善的网络负载分布。在第一阶段中，调度器基于用户终端需求和qos要求来分配资源授权，从而从调度时期的开端开始，而不尝试使授权在时间上均匀地分布。在第1阶段结束时，有可能存在资源授权的前负载。在第2阶段中，调度器在时间上分布分配的资源授权，同时维持所有调度器约束，以创建更均匀的模式，从而产生改善的网络负载分布。
136.方法900可在本文参考图1、图3a至图3c、图4a或图4b所述的任何调度器中执行或由调度器和网络资源管理器的组合执行。然而，为了便于描述，方法900将被描述为由调度器执行。这不应理解为限制本公开的范围。相反，方法900的任何步骤或部分都可由本文所述的通信网络的任何部件或部件的组合来执行。此外，框905和910类似于本文参考图6和图7所述的对应框，并且为了简洁起见，此处进行简短描述。
137.在框905处，调度器确定当前帧的多个活动时隙。在框910处，调度器行进通过该多个活动时隙，以在各个活动时隙内向一个或多个用户终端分配资源授权。在框915处，调度器通过调整到该一个或多个用户终端的每个资源授权在时隙内的时间位置来在时间上分布分配的资源授权。资源授权可被分组成多个返回信道组，各个返回信道组包括分配给用户终端集合的一组频率信道。
138.在一些实施方案中，在时间上分布分配的资源授权包括反转在随机选择的时隙的返回信道组中的资源授权的时间顺序或无损翻转。反转时间顺序包括重新计算返回信道组中的每个资源授权的起始时间，同时维持每个资源授权的持续时间。这不会影响频率分配。随机选择的时隙包括大约一半的该多个返回信道组中的时隙。
139.在一些实施方案中，在时间上分布分配的资源授权包括将在时隙内的每个资源授权的起始时间移位随机时间偏移。如果资源授权由于起始时间中的移位而延伸超过时隙的
末端，则将该资源授权划分或分段成使得在时隙的开端提供资源授权的一部分，或者进行有损移位。分段资源授权可产生相对于在移位起始时间之前的对应资源授权减少的资源分配。在某些具体实施中，如果资源授权由于已移位起始时间而延伸超过时隙的末端，则截断该资源授权，使得该资源授权不延伸超过时隙的末端。在某些实施方案中，随机时间偏移被限制为使得在时隙中的资源授权都不延伸超过时隙的末端，或者进行无损移位。
140.组合时隙间和时隙内随机化的示例
141.图10示出了用于在分配资源授权之前使用随机化图来随机化活动时隙的顺序，然后在通信网络上利用针对不同服务流管道的不同随机化图来随机化活动时隙中的分配的资源授权的起始时间的示例性方法1000的流程图。示例性方法1000将方法700与方法900组合来执行时隙间和时隙内随机化以改善网络负载分布。使用各自具有多个时隙的帧分配资源授权，该多个时隙基于对应帧中的时隙的时间位置进行排序，如本文参考图2、图5a和图5b所述。方法1000可在本文参考图4a或图4b所述的任何网络资源管理器中执行或由调度器和网络资源管理器的组合执行。然而，为了便于描述，方法1000将被描述为由网络资源管理器和调度器执行。这不应理解为限制本公开的范围。相反，方法1000的任何步骤或部分都可由本文所述的通信网络的任何部件或部件的组合来执行。
142.在框1005处，网络资源管理器针对多个管道中的每个管道生成随机化图。每个管道是一个或多个服务流的集合。在卫星通信网络中，波束可服务一个或多个管道。随机化图被配置为随机化用于向帧或时期中的时隙分配资源授权的顺序。网络资源管理器可被配置为生成随机化图并将其分配给各个调度器以改善网络负载分布。在一些实施方案中，网络资源管理器使用考虑当前和预测的网络负载、网络容量、服务质量参数等的算法来选择随机化图。算法被配置为生成随机化图，该随机化图有利地分布网络负载以增加服务质量、减少网络带宽瓶颈并且/或者降低功率消耗。在某些实施方案中，网络资源管理器随机生成并分配随机化图。这可在期望统计变化将产生相对均匀的网络负载分布的情况下完成。
143.在框1010处，网络资源管理器前进通过该多个管道中的每个管道，并且对当前管道执行步骤1015、1020、1025和1030中的每个步骤。在一些实施方案中，与当前管道或波束对应的调度器执行步骤1015、1020、1025和1030。因为除了方法900中的对应步骤之外，这些步骤还类似于方法600中的对应步骤，所以此处仅提供对步骤的简要描述。
144.在框1015处，调度器确定波束的当前帧的多个活动时隙。在框1020处，调度器根据管道或波束的随机化图生成该多个活动时隙的分配顺序。在框1025处，调度器按分配顺序行进通过该多个活动时隙，以在各个活动时隙内分配资源授权。在框1030处，调度器通过调整每个资源授权的起始时间位置来在时间上分布分配的资源授权。这可包括无损翻转、无损移位或有损移位。
145.在框1035处，网络资源管理器确定所有管道是否已被随机化。如果是，则网络资源管理器移动到框1040以将所得调度时间表发射到用户终端。如果不是，则网络资源管理器返回到框1010并且为了资源块分配而前进到下一个管道。
146.在一些实施方案中，资源授权的分配被约束为使得单个用户终端不被调度为同时在多个频率信道上发射。在某些实施方案中，用户终端可包括能够同时在不同频率信道上发射的多个发射器，并且当分配资源授权时，该约束被忽略或不被实行。在一些实施方案中，资源授权的分配被约束为使得管道或波束内的多个用户终端不被调度为同时在相同频
率信道上发射。在一些实施方案中，帧或时期中的各个时隙包括到一个或多个用户终端的一个或多个资源块分配。在此类实施方案中，各个资源块分配可包括单个时隙内的时间和频率的分配。在某些具体实施中，分配资源授权包括分配返回链路带宽。
147.方法1000将时隙内和时隙间随机化组合，以实现相对于单独执行时隙内或时隙间随机化改善的网络负载分布。此外，通过在分配资源授权之前生成随机化分配顺序以及通过在分配之后随机分布资源授权，可将用于分配资源授权的典型且有益的方法与所公开的随机化技术结合使用。因此，可在不使资源授权无效的情况下实施随机化技术。
148.附加实施方案
149.图11示出了示例性调度器1170的框图，该示例性调度器被配置为：随机化用于分配资源授权的活动时隙的顺序，并且/或者重新分布活动时隙中的分配的资源授权，以分布网络负载。调度器1170被配置为使用时隙内和时隙间随机化技术来随机化资源授权分配。调度器1170类似于本文参考图1、图3a至图3c、图4a和图4b所述的调度器，并且可在本文所述的网络通信系统中实施。调度器1170可采用本文所述的用于随机化资源授权的任何方法，诸如本文分别参考图6、图7、图9和图10所述的示例性方法600、700、900和1000。
150.调度器1170可包括用于管理资源授权分配的硬件、软件和/或固件部件。调度器1170包括数据存储库1171、一个或多个处理器1173、一个或多个网络接口1175、随机化模块1172和调度模块1174。调度器1170的部件可使用通信总线1179彼此通信，与外部系统通信，以及与网络的其他部件通信。调度器1170可使用一个或多个计算设备来实现。例如，调度器1170可使用单个计算设备、多个计算设备、分布式计算环境来实现，或者该调度器可位于驻留在公共或私人计算云中的虚拟设备中。在分布式计算环境中，一个或多个计算设备可被配置为提供模块1172、1174以提供所描述的功能。
151.调度器1170包括随机化模块1172以执行时隙内和时隙间随机化，如本文所述。调度器1170包括调度模块1174以向用户终端分配资源授权，如本文所述。
152.调度器1170包括一个或多个处理器1173，该一个或多个处理器被配置为控制模块1172、1174和数据存储库1171的操作。一个或多个处理器1173实施并利用被配置为调度和随机化资源授权分配的软件模块、硬件部件和/或固件元件。一个或多个处理器1173可包括任何合适的计算机处理器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他合适的微处理器。一个或多个处理器1173可包括被配置为与调度器1170的各种模块和数据存储库进行交互的其他计算部件。
153.调度器1170包括数据存储库1171，该数据存储库被配置为存储配置数据、用户要求、网络状态、网络特性和能力、控制命令、数据库、算法、可执行指令(例如，用于一个或多个处理器1173的指令)等。数据存储库1171可以是任何合适的数据存储设备或设备的组合，包括例如但不限于随机存取存储器、只读存储器、固态磁盘、硬盘驱动器、闪存驱动器、气泡存储器等。
154.本公开描述了各种特征，其中没有一个特征单独负责本文所述的益处。应当理解，本文所述的各种特征可以被组合、修改或省略，这对于普通技术人员而言将是显而易见的。除本文具体描述的那些组合和子组合之外的其他组合和子组合对于普通技术人员而言将是显而易见的，并且旨在构成本公开的一部分。本文结合各种流程图步骤和/或阶段描述了各种方法。应当理解，在许多情况下，某些步骤和/或阶段可被组合，使得流程图中所示的多
个步骤和/或阶段可作为单个步骤和/或阶段来执行。另外，某些步骤和/或阶段可以分成附加的子部件来单独地执行。在一些情况下，可以重新排列步骤和/或阶段的顺序，并且可以完全省略某些步骤和/或阶段。另外，本文所述的方法应当理解为开放式的，使得也可以执行本文所示和所述的那些的附加步骤和/或阶段。
155.本文所述的系统和方法的一些方面可以有利地使用例如计算机软件、硬件、固件或计算机软件、硬件和固件的任何组合来实现。计算机软件可以包括存储在计算机可读介质(例如，非暂态计算机可读介质)中的计算机可执行代码，该计算机可读介质在被执行时执行本文所述的功能。在一些实施方案中，计算机可执行代码由一个或多个通用计算机处理器执行。按照本公开，本领域技术人员将理解，可以使用将在通用计算机上执行的软件来实现的任何特征或功能也可以使用硬件、软件或固件的不同组合来实现。例如，此类模块可以使用集成电路的组合完全在硬件中实现。另选地或除此之外，此类特征或功能可以完全或部分地使用被设计成执行本文所述的特定功能的专用计算机而不是通用计算机来实现。
156.多个分布式计算设备可替代本文所述的任何单个计算设备。在此类分布式实施方案中，一个计算设备的功能是分布式的(例如，通过网络)，使得在分布式计算设备中的每个分布式计算设备上执行一些功能。
157.可以参考公式、算法和/或流程图说明来描述一些实施方案。这些方法可以使用可在一个或多个计算机上执行的计算机程序指令来实现。这些方法也可以单独地实现为计算机程序产品，或实现为装置或系统的部件。就这一点而言，流程图的每个公式、算法、框或步骤以及它们的组合可以由硬件、固件和/或软件来实现，该硬件、固件和/或软件来实现包括体现在计算机可读程序代码逻辑中的一个或多个计算机程序指令。应当理解，任何此类计算机程序指令可被加载到一个或多个计算机(包括但不限于通用计算机或专用计算机，或其他可编程处理装置)上以产生机器，使得在计算机或其他可编程处理设备上执行的计算机程序指令实现在公式、算法和/或流程图中指定的功能。还应理解，流程图图示中的每个公式、算法和/或框以及它们的组合可以由执行指定功能或步骤的基于专用硬件的计算机系统或专用硬件和计算机可读程序代码逻辑装置的组合来实现。
158.此外，计算机程序指令(诸如体现在计算机可读程序代码逻辑中的计算机程序指令)也可以存储在计算机可读存储器(例如，非暂态计算机可读介质)中，该计算机可读存储器可以指示一个或多个计算机或其他可编程处理设备以特定方式运行，使得存储在计算机可读存储器中的指令实现在流程图的框中指定的功能。计算机程序指令还可以被加载到一个或多个计算机或其他可编程计算设备上，以使得在一个或多个计算机或其他可编程计算设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程处理装置上执行的指令提供用于实现在流程图的公式、算法和/或框中指定的功能的步骤。
159.本文所述方法和任务中的一些或所有方法和任务可以由计算机系统执行并完全自动化。在一些情况下，计算机系统可以包括通过网络进行通信和互操作以执行所描述功能的多个不同的计算机或计算设备(例如，物理服务器、工作站、存储阵列等)。每个此类计算设备通常包括执行存储在存储器或其他非暂态计算机可读存储介质或设备中的程序指令或模块的处理器(或多个处理器)。本文所公开的各种功能可以体现在此类程序指令中，但所公开的功能中的一些或全部功能可以另选地在计算机系统的专用电路(例如，asic或fpga)中实现。在计算机系统包括多个计算设备的情况下，这些设备可以但不必协同定位。
本发明所公开的方法和任务的结果可以通过将物理存储设备(诸如固态存储器芯片和/或磁盘)转换成不同的状态来持久地存储。
160.除非上下文明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包含”等应被解释为包含性的意义，而不是排他的或穷举的意义；也就是说，有“包括但不限于”的意义。如本文一般所用的词语“耦接”是指可直接连接或通过一个或多个中间元件连接的两个或更多个元件。另外，当本技术中使用时，词语“在本文中”、“在...上方”、“在...下方”以及具有类似含义的词语，应整体指本技术而非本技术的任何特定部分。在上下文允许的情况下，在以上具体实施方式中使用单数或复数来描述的词语也可分别包括复数或单数。词语“或”指的是两个或更多个项目的列表，该单词涵盖了该单词的所有以下解释：列表中的任何项目、列表中的所有项目，以及列表中项目的任意组合。词语“示例性”在本文中唯一地用于意指“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何具体实施不一定被理解为比其他具体实施优选或有利。
161.本公开并非旨在限于本文所示的具体实施。对本公开中所描述的具体实施的各种修改对于本领域技术人员可以是显而易见的，并且本文定义的一般原理可应用于其他变型而不脱离本公开的范围。本文提供的本发明的教导内容可以应用于其他方法和系统而不限于上述方法和系统，并且上述各种实施方案的元件和动作可以组合以提供另外的实施方案。因此，本文所述的新型方法和系统可以多种其他形式体现；此外，在不脱离本公开的实质的情况下，可对本文所述的方法和系统的形式进行各种省略、替换和改变。所附权利要求及其等同物旨在覆盖将落入本公开的范围和实质内的这些形式或修改。