DE112006002491T5 - Verfahren zum Ermitteln eines Scheduling-Prioritätswerts für eine Benutzerdatenverbindung auf Basis einer QoS-Anforderung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Bereitstellen einer nominalen Best Effort-Datenrate auf Basis einer Quality of Service (QoS)-Anforderung einer Benutzerdatenverbindung, wobei das Verfahren umfasst:
Zuordnen einer Dienstpriorität auf Basis der QoS-Anforderung; und
Zuordnen der nominalen Best Effort-Datenrate für die Dienstpriorität unter Verwendung einer vorgegebenen Funktion.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Scheduling-Algorithmen für drahtlose Kommunikationen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Ermitteln einer Scheduling-Priorität für eine Benutzerdatenverbindung auf Basis einer QoS (für engl.: Quality of Service, also: Dienstgüte)-Anforderung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Im Falle einer Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung verbessert Scheduling die Ausnutzung der Verbindung und reduziert Übertragungsverzögerungen. Vorhandene Scheduler implementieren die Zuordnung und Ausnutzung von Ressourcen auf Basis einer Priorität, wobei die Priorität durch die Berücksichtigung von Faktoren, wie z. B. einer mittleren Datenrate und einer Kanaleigenschaft, berechnet wird. In einem HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)-System weist der Scheduler den HSDPA-Benutzern Ressourcen zum Beispiel auf Basis einer Kanalbedingung zu, die von einem Mobilgerät durch eine CQI(Channel Quality Indicator, 'Kanalqualitätsanzeiger')-Signalisierung gemeldet wird.
  • Bei einem Proportional Fair Scheduler-Algorithmus handelt es sich um einen weit verbreiteten Scheduling-Algorithmus, der Benutzer gemäß Kanalfadingprozessen adaptiv zur Übertragung vorsieht. Der Proportional Fair Scheduler-Algorithmus ist im CDMA(Code Division Multiple Access – Mehrfachzugriff im Codemultiplex)-Standard, wie z. B. 1xEV-DO (1x Evolution Data Only) und 1xEV-DV (1x Evolution Data and Voice) verwendet worden. Das Proportional Fair Scheduling stellt im Gegensatz zu anderen Fairnesskriterienalgorithmen, wie z. B. der herkömmlichen Max-Min-Fairness, Fairness unter Benutzern dadurch zur Verfügung, dass Benutzer mit geringerem Durchsatz favorisiert werden. Allerdings stellt es keine relative Fairness zwischen unterschiedlichen Datenverkehren auf Basis der zugeordneten Priorität zur Verfügung.
  • Darüber hinaus nehmen die vorhandenen Scheduler-Algorithmen keine Rücksicht auf Quality of Service(QoS)-Eigenschaften unterschiedlicher Dienste.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Die Begleitfiguren, in denen sich in den ganzen individuellen Ansichten ähnliche Verweisziffern auf identische oder in funktioneller Hinsicht ähnliche Elemente beziehen, und die zusammen mit der ausführlichen Beschreibung unten in der Spezifikation umfasst sind und zu ihr gehören, dienen dazu, verschiedene Ausführungsformen zusätzlich zu veranschaulichen und verschiedene Prinzipien und Vorteile alle gemäß der Erfindung zu erläutern.
  • 1 ist ein Ablaufdiagramm, das die Schritte zum Bereitstellen einer nominalen Best Effort-Datenrate auf Basis einer Quality of Service(QoS)-Anforderung einer Benutzerdatenverbindung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
  • 2 ist ein Fließbild, das die Schritte zum Ermitteln einer Scheduling-Priorität für eine Benutzerdatenverbindung darstellt, um ein Kriterium relativer Fairness gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zu erzielen.
  • 3 ist ein Fließbild, das die Schritte zum Anlegen einer Gewichtung für nominale Best Effort-Daten auf einen Scheduling-Prioritätswert gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
  • 4 ist ein Fließbild, das die Schritte zum Anlegen einer Gewichtung für eine verzögerungsempfindliche Benutzerdatenverbindung auf einen Scheduling-Prioritätswert gemäß einer Discard Timer-Einstellung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
  • 5 ist ein Fließbild, das die Schritte zum Erfüllen einer Verzögerungsanforderung für eine verzögerungsempfindliche Datenverbindung durch ein Scheduling gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
  • Es versteht sich für einen ausgebildeten Fachmann, dass Elemente in den Figuren der Einfachheit und Klarheit halber dargestellt werden und nicht zwangsläufig maßstabsgerecht gezeichnet worden sind. Die Maße einiger der Elemente in den Figuren können zum Beispiel bezüglich anderer Elemente übertrieben sein, um ein besseres Verständnis für Ausführungsformen der Erfindung zu unterstützen.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Bevor das Verfahren zum Ermitteln einer Scheduling-Priorität für eine Benutzerdatenverbindung auf Basis einer Quality of Service(QoS)-Anforderung gemäß der Erfindung ausführlich beschrieben wird, sollte beachtet werden, dass die Erfindung im Wesentlichen in Kombinationen aus Verfahrensschritten und Systemkomponenten liegt, die sich auf das Verfahren zum Ermitteln einer Scheduling-Priorität für eine Benutzerdatenverbindung auf Basis einer QoS-Anforderung beziehen. Demgemäß sind die Systemkomponenten und Verfahrensschritte, wo angemessen, in den Zeichnungen durch herkömmliche Symbole dargestellt worden, wobei nur diejenigen spezifischen Details dargestellt werden, die für ein Verständnis der Erfindung relevant sind, um die Offenbarung nicht durch Einzelheiten unverständlich zu machen, die einem ordentlichen Fachmann, der den Vorteil der Beschreibung hier besitzt, leicht ersichtlich sind.
  • In diesem Dokument können relationale Ausdrücke, wie z. B. erster und zweiter, oben und unten u. Ä. lediglich verwendet werden, um eine Entität oder Aktion von einer anderen Entität oder Aktion zu unterscheiden, ohne dass zwangsläufig irgendeine tatsächliche solche Relation oder Ordnung zwischen solchen Entitäten oder Aktionen vorausgesetzt oder impliziert wird. Die Ausdrücke "umfasst", "umfassend" oder jegliche weitere Variante davon sind dazu gedacht, eine nicht ausschließliche Angabe zu umfassen, so dass ein Prozess, ein Verfahren, ein Gegenstand oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfassen, nicht nur diejenigen Elemente umfasst, sondern weitere Elemente umfassen kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt oder einem solchen Prozess, Verfahren, Gegenstand oder Vorrichtung immanent sind. Ein Element, das durch "umfasst ... ein" ausgeführt wird, schließt das Vorhandensein weiterer identischer Elemente in dem Prozess, Verfahren, Gegenstand oder der Vorrichtung, die das Element umfassen, nicht ohne weitere Einschränkungen aus.
  • Es versteht sich, dass das hier beschriebene Verfahren zum Ermitteln einer Scheduling-Priorität für eine Benutzerdatenverbindung auf Basis einer QoS-Anforderung aus einem oder mehreren herkömmlichen Prozessoren und eindeutigen gespeicherten Programmbefehlen, die den einen oder die mehreren Prozessoren steuern, bestehen kann, um in Verbindung mit gewissen Nichtprozessorenschaltungen einige, die meisten oder alle der Funktionen des Verfahrens zum Ermitteln einer Scheduling-Priorität für eine Benutzerdatenverbindung auf Basis einer QoS-Anforderung, das hier beschrieben wird, zu implementieren. Die Nichtprozessorschaltungen können einen Funkempfänger, einen Funksender, Signaltreiber, Taktschaltungen, Energiequellenschaltungen und Benutzereingabegeräte umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Als solches können diese Funktionen als Schritte eines Verfahrens zum Ermitteln einer Scheduling-Priorität für eine Benutzerdatenverbindung basierend auf einer QoS-Anforderung interpretiert werden. Alternativ könnten einige oder alle Funktionen durch eine Zustandsmaschine, die keine gespeicherten Programmbefehle aufweist, oder in einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits – ASICs), in denen jede Funktion oder einige Kombinationen von bestimmten der Funktionen als Custom Logic implementiert sind, implementiert werden. Selbstverständlich könnte eine Kombination aus den beiden Ansätzen verwendet werden. Somit sind hier Verfahren und Mittel für diese Funktionen beschrieben worden. Es versteht sich darüber hinaus, dass ein ordentlicher Fachmann, ungeachtet eventuell erheblichen Aufwands und vieler Designalternativen, zum Beispiel motiviert durch verfügbare Zeit, aktuelle Technologie und wirtschaftliche Überlegungen, bei Anleitung durch die hier offenbarten Konzepte und Prinzipien leicht dazu im Stande ist, solche Softwarebefehle und Programme und ICs (Integrated Circuits – Integrierte Schaltungen) durch minimales Experimentieren zu entwickeln.
  • Wie früher erläutert wurde, gehört der Proportional Fair Scheduler zu einer Klasse eines normalisierten C/I (Carrier/Interference – Träger/Interferenz)-Schedulers. Verschiedene Dienste, wie z. B. Web Browsing, File Transfer Protocol (FTP – 'Dateiübertragungsprotokoll') und Voice over Internet Protocol (VoIP), die von 3G-Funkkommunikationsnetzen zur Verfügung gestellt werden, weisen unterschiedliche QoS-Anforderungen auf und benötigen unterschiedliche Datendienstraten. Der weit verbreitete Proportional Fair Scheduling-Algorithmus berücksichtigt jedoch die QoS-Eigenschaften unterschiedlicher Dienste nicht. Die Erfindung befasst sich mit einem relativ fairen Scheduler, der QoS-Anforderungen von Benutzern unterschiedlicher Priorität erfüllt. Der Dienstanbieter kann für jeden Benutzer eine Dienstprioritätsstufe und, gemäß der unterschiedlichen Dienstprioritätsstufe, eine nominale Best Effort-Datenrate ermitteln. Die Dienstprioritätsstufe kann einem Benutzer über eine Dienstgütevereinbarung zugeordnet sein. Für Benutzer mit gleicher Prioritätsstufe kann die Fairness unter ihnen in derselben Weise wie der Proportional Fair Scheduling-Algorithmus interpretiert werden. Für Benutzer mit unterschiedlichen Prioritäten kann ein Kriterium relativer Fairness angelegt werden.
  • Im Gegensatz zu vorhandenen Scheduling-Systemen, die eine Dienstpriorität zur Verfügung stellen, indem nur Faktoren von mittlerer Datenrate oder Kanaleigenschaften berücksichtigt werden, stellt die Erfindung deshalb die Dienstpriorität zur Verfügung, indem in Bezug auf eine QoS-Anforderung umfassende Parameter, die eine Benutzerdienstpriorität (zum Beispiel eine versprochene Bitrate), eine Paketverzögerung, eine erzielte mittlere Datenrate, eine Kanaleigenschaft und andere relevante Faktoren umfassen, berücksichtigt werden.
  • Bezieht man sich nun auf 1, so erkennt man, dass es sich um ein Ablaufdiagramm 100 handelt, das die Schritte zum Bereitstellen einer nominalen Best Effort-Datenrate auf Basis einer QoS-Anforderung einer Benutzerdatenverbindung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. In einem Schritt 105 wird der Benutzerdatenverbindung auf Basis der QoS-Anforderung der Benutzerdatenverbindung eine Dienstpriorität zugeordnet. Die Dienstpriorität kann basierend auf einer zwischen dem Dienstanbieter und dem Besitzer der Benutzerstation abgeschlossenen Vereinbarung eine Reihe von Werten einnehmen. Die Benutzerstation kann eine Mehrzahl von Diensten gleichzeitig unterstützen und kann deshalb für jeden aus der Mehrzahl von Diensten eine Datenverbindung aufweisen. Deshalb kann jeder Benutzerdatenverbindung eine Dienstpriorität zugeordnet werden, d. h. eine Dienstpriorität kann für jeden der Dienste, die der Benutzerstation zur Verfügung stehen, zugeordnet werden. Unter Verwendung der der Benutzerdatenverbindung zugeordneten Dienstpriorität kann einer Benutzerdatenverbindung, wie in einem Schritt 110 dargestellt wird, unter Verwendung einer vorgegebenen Funktion die nominale Best Effort-Datenrate zugeordnet werden.
  • Die vorgegebene Funktion kann eine monoton zunehmende Funktion umfassen, in der eine höhere Dienstpriorität einer höheren nominalen Best Effort-Datenrate entspricht. Andererseits kann die nominale Best Effort-Datenrate einen Mindestwert entsprechend einer Mindestdienstpriorität aufweisen. In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Mindestwert einem Wert entsprechen, der durch Berechnen einer nominalen Best Effort-Datenrate unter Verwendung der vorgegebenen Funktion erhalten wird, wenn der Dienstpriorität ein Wert von Null zugeordnet werden kann. Der so aus der vorgegebenen Funktion erhaltene Mindestwert kann auf einer Mehrzahl von Kriterien beruhen. Die Mehrzahl von Kriterien kann einen Typ von Dienst umfassen, wobei entweder ein Audiodienst, ein Videodienst oder ein Datendienst umfasst wird.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung kann die nominale Best Effort-Datenrate (Γi) unter Verwendung einer mathematischen Funktion, wie sie in EQU 1 dargestellt wird, zugeordnet werden. Γi = k·(1 + pri/C) EQU 1wobei "pri" eine Dienstpriorität bezeichnet, die auf Basis von QoS-Anforderungen einer Benutzerdatenverbindung zugeordnet wird, ein Koeffizient "k" den Mindestwert entsprechend einer Mindestdienstpriorität bezeichnen kann und ein Koeffizient "C" eine Konstante ist. Der Wert C ist so gewählt, dass jede Priorität einer Zieldienstdatenrate oder einer nominalen Best Effort-Datenrate entspricht. Im Falle eines HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)-Systems (es gibt 15 Prioritäten) ist C gleich 5.
  • Wie früher erörtert wurde, bezieht sich die Erfindung allgemein auf einen relativ fairen Scheduler, der eine QoS-Anforderung einer Benutzerdatenverbindung erfüllt. Einer Benutzerdatenverbindung kann eine Dienstprioritätsstufe zugeordnet werden. In einer Ausführungsform der Erfindung können zum Beispiel einer Mehrzahl von HS-DSCH(High Speed Downlink Channel)-Datenframes in einem HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)-System sechzehn Prioritätsstufen zugeordnet werden, wobei es sich bei einer Stufe 15 um eine Stufe höchster Priorität handelt und eine Stufe Null eine Stufe niedrigster Priorität ist. Jeder Dienstprioritätsstufe kann eine nominale Best Effort-Datenrate, die von dem Dienstanbieter in einem Service Level Agreement (SLA – dt. Dienstgütevereinbarung) festgelegt werden kann, zugeordnet werden. Für den Fall, dass eine Mehrzahl von Benutzerdatenverbindungen dieselbe Prioritätsstufe aufweist, kann eine Fairness unter der Mehrzahl von Benutzerdatenverbindungen wie in einem Scheduling proportionaler Fairness interpretiert werden. Für eine Mehrzahl von Benutzerdatenverbindungen mit unterschiedlichen Prioritäten kann eine relative Fairness allerdings so interpretiert werden, dass ein Prozentsatz eines ersten Satzes an Benutzerdatenverbindungen mit einer ersten Priorität, die eine entsprechende erste nominale Best Effort-Datenrate nicht erreicht haben, gleich einem Prozentsatz eines zweiten Satzes an Benutzerdatenverbindungen mit einer zweiten Priorität, die eine entsprechende zweite nominale Best Effort-Datenrate nicht erreicht haben, erzielt wird. Zum Beispiel ist ein erster Satz an Benutzerdatenverbindungen für eine nominale Best Effort-Datenrate von 100 Kbps registriert und ein zweiter Satz an Benutzerdatenverbindungen ist mit einer nominalen Best Effort-Datenrate von 10 Kbps registriert. Der erste Satz an Benutzerdatenverbindungen weist demzufolge eine höhere Pri orität auf als der zweite Satz an Benutzerdatenverbindungen. In diesem Beispiel kann eine relative Fairness so interpretiert werden, dass der Prozentsatz des ersten Satzes an Benutzerdatenverbindungen, die eine nominale Best Effort-Datenrate von 100 Kbps nicht erreicht haben, dem Prozentsatz des zweiten Satzes an Benutzerdatenverbindungen, die eine nominale Best Effort-Datenrate von 10 Kbps nicht erreicht haben, entspricht.
  • Bezieht man sich nun auf 2, so erkennt man, dass es sich um ein Fließbild 200 handelt, das die Schritte zum Ermitteln einer Scheduling-Priorität für eine Benutzerdatenverbindung darstellt, um ein Kriterium relativer Fairness gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zu verwirklichen. In einem Schritt 205 kann eine momentane Datenrate, die für die Benutzerdatenverbindung basierend auf einer Kanalqualität erzielt werden kann, ermittelt werden. Darüber hinaus kann, wie in einem Schritt 210 dargestellt wird, ein normalisierter mittlerer Durchsatz für die Benutzerdatenverbindung ermittelt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung, die Non-Streaming-Benutzer umfasst, kann der normalisierte mittlere Durchsatz als ein erstes Verhältnis eines mittleren Durchsatzes der Benutzerdatenverbindung in Bezug auf eine nominale Best Effort-Datenrate, der Benutzerdatenverbindung zugeordnet, berechnet werden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die Streaming-Benutzer umfasst, kann es sich bei der nominalen Best Effort-Datenrate um eine garantierte Bitrate (Guaranteed Bit Rate – GBR) handeln, die über ein NBAP (Node B Application Part) empfangen wird. Als ein Ergebnis einer Normalisierung reflektiert der normalisierte mittlere Durchsatz, der der Benutzerdatenverbindung zur Verfügung gestellt wird, eine QoS, von der Benutzerdatenverbindung erkannt, indem ein tatsächlich empfangener Dienst mit einem von einem Provider versprochenen Dienst verglichen wird.
  • Wie darüber hinaus in einem Schritt 215 dargestellt wird, kann die Scheduling-Priorität als ein zweites Verhältnis der momentanen Datenrate, gesteuert durch einen ersten mathematischen Index, berechnet werden, wobei der normalisierte mittlere Durchsatz durch einen zweiten mathematischen Index gesteuert wird. Bei dem ersten mathematischen Index und dem zweiten mathematischen Index, die verwendet werden, um eine Scheduling-Fairness zu steuern, kann es sich um eine Potentialfunktion handeln. Der erste mathematische Index und der zweite mathematische Index können variiert werden, um ein Scheduling-Verfahren zwischen den zwei Extremen eines Round-Robin-Scheduling und eines Maximum-C/I(Carrier to Interference – Träger/Interferenz)-Scheduling zu selektieren.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Scheduling-Prioritätswert unter Verwendung einer mathematischen Funktion, wie sie in EQU 2 dargestellt wird, berechnet werden.
    Figure 00120001
    wobei "ri[n]" den Scheduling-Prioritätswert für eine ite Benutzerdatenverbindung bis zu Zeit "n" bezeichnet. Eine Mehrzahl an Ressourcen, wie z. B. Leistung und Codes, kön nen der iten Benutzerdatenverbindung gemäß der Scheduling-Priorität zugeordnet werden. Bei T ^i[n] kann es sich um den normalisierten mittleren Durchsatz für die ite Benutzerdatenverbindung handeln. Der normalisierte mittlere Durchsatz bezieht sich gewöhnlich auf ein Verhältnis aus absolutem mittlerem Durchsatz eines Benutzers (Ti[n]) und der nominalen Best Effort-Datenrate (Γi). DRRi[n] kann die Prognose einer momentanen Datenrate der iten Benutzerdatenverbindung sein und ist eine Angabe einer Kanaleigenschaft. Ein erster mathematischer Index "α" und ein zweiter mathematischer Index "β" können verwendet werden, um eine Scheduling-Fairness zu steuern. Die zwei Parameter "α" und "β" können variiert werden, um ein Scheduling-Verfahren zwischen den zwei Extremen aus Round-Robin-Scheduling (α = 0, β = 1) und Maximum-C/I-Scheduling (α = 1, β = 0) zu selektieren. Als Ergebnis ist das Round-Robin-Scheduling umgekehrt von T ^i[n] und das Maximum-C/I-Scheduling ist gleich DRRi[n].
  • Bezieht man sich nun auf 3, so erkennt man, dass es sich hierbei um ein Fließbild 300 handelt, welches die Schritte zum Anlegen einer Gewichtung für nominale Best Effort-Daten auf einen Scheduling-Prioritätswert gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. In einem Schritt 305 kann die Gewichtung für eine nominale Best Effort-Datenrate für eine Benutzerdatenverbindung unter Verwendung einer ersten mathematischen Funktion ermittelt werden. Die erste mathematische Funktion kann ein erstes Paar an Eingaben, wobei ein Best Effort-Faktor und ein normalisierter mittlerer Durchsatz umfasst werden, annehmen. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die erste mathema tische Funktion eine glatte Funktion und steigt deutlich, wenn die Datenrate erheblich ist. Darüber hinaus ist die Gewichtung für die nominale Best Effort-Datenrate für eine Benutzerdatenverbindung, die eine Datenrate näher an der Zielrate aufweist, höher. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste mathematische Funktion eine Exponentiationsfunktion. Das wird zusätzlich in Zusammenhang mit EQU 3 erläutert. Wie in einem Schritt 310 dargestellt wird, kann die Gewichtung für eine nominale Best Effort-Datenrate auf den Scheduling-Prioritätswert angewendet werden. Bei dem Best Effort-Faktor handelt es sich um einen Faktor, der angepasst werden kann, um einen Prozentsatz von Benutzerdatenverbindungen, die eine nominale Best Effort-Datenrate nicht erreichen, zu ändern. Für den Fall, dass der Wert des Best Effort-Faktors für die Benutzerdatenverbindung auf Null gesetzt ist, wird der Benutzerdatenverbindung keine zusätzliche Erleichterung hinzugefügt, falls sie die nominale Best Effort-Datenrate nicht erreicht. Durch Erhöhen des Best Effort-Faktors kann der Prozentsatz an Benutzerdatenverbindungen, die die nominale Best Effort-Datenrate nicht erreichen, reduziert werden. Deshalb wäre dadurch, dass ein Best Effort-Faktor für eine Mehrzahl von Benutzerdatenverbindungen auf einen selben Wert gesetzt wird, wobei jeder der Benutzerdatenverbindungen eine unterschiedliche Priorität zugeordnet sein kann, der Prozentsatz der Benutzerdatenverbindungen, die die nominale Best Effort-Datenrate nicht erreichen, in jeder unterschiedlichen Priorität derselbe. Demzufolge wird eine Anforderung relativer Fairness erfüllt.
  • In der durch EQU 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann eine Gewichtung für eine nominale Best Effort-Datenrate für eine Benutzerdatenverbindung unter Verwendung einer Exponentiationsfunktion, wie sie in EQU 3 dargestellt wird, ermittelt werden, wobei γGBR,i ein Best Effort-Faktor ist und T ^i[n] ein normalisierter mittlerer Durchsatz ist.
  • Figure 00150001
  • In der Ausführungsform, die in EQU 2 dargestellt wird, kann zur Erzielung relativer Fairness die Gewichtung für eine nominale Best Effort-Datenrate für eine Benutzerdatenverbindung auf den Scheduling-Prioritätswert angewendet werden, wie in EQU 4 dargestellt wird.
  • Figure 00150002
  • Bezieht man sich nun auf 4, so erkennt man, dass es sich um ein Fließbild 400 handelt, welches die Schritte zum Anlegen einer Gewichtung für eine verzögerungsempfindliche Benutzerdatenverbindung auf einen Scheduling-Prioritätswert gemäß einer Discard Timer-Einstellung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. Ein Discard Timer wird gewöhnlich für einen verzögerungsempfindlichen Dienst verwendet. Ist ein Paket veraltet, dann wird es fallen gelassen.
  • Wie in einem Schritt 405 dargestellt wird, umfasst der Schritt zum Berechnen der Gewichtung für eine verzögerungsempfindliche Benutzerdatenverbindung, dass, wie in einem Schritt 410, eine normalisierte Verzögerung ermittelt wird. Eine normalisierte Verzögerung bezieht sich gewöhnlich auf ein Verhältnis einer Paketverzögerung zu der Discard Timer-Einstellung, wobei die Paketverzögerung ein Alter in Zeiteinheiten des Pakets sein kann, das in eine Prioritätsschlange eingegeben wird. Das wird zusätzlich in Zusammenhang mit EQU 6 erläutert.
  • Wie in einem Schritt 415 dargestellt wird, kann danach ein Verzögerungsfaktor unter Verwendung einer zweiten mathematischen Funktion auf Basis eines früheren Verzögerungsfaktors, der für ein früheres Paket der verzögerungsempfindlichen Benutzerdatenverbindung berechnet wurde, ermittelt werden.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die zweite mathematische Funktion Maximal- und Minimalfunktionen, wie später erläutert wird. Darüber hinaus kann, wie in einem Schritt 420 dargestellt wird, die Gewichtung für die Verzögerungsbegrenzung für die verzögerungsempfindliche Benutzerdatenverbindung unter Verwendung einer dritten mathematischen Funktion berechnet werden. Die dritte mathematische Funktion kann ein zweites Paar Eingaben, wobei die normalisierte Verzögerung und der Verzögerungsfaktor umfasst werden, annehmen. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die dritte mathematische Funktion eine glatte Funktion und nimmt deutlich zu, wenn die Datenrate erheblich ist. Darüber hinaus ist die Gewichtung für die Verzö gerungsbegrenzung für eine verzögerungsempfindliche Benutzerdatenverbindung, die eine Verzögerung näher an der Zielverzögerung aufweist, höher. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die dritte mathematische Funktion eine Exponentiationsfunktion. Die Gewichtung für die verzögerungsempfindliche Benutzerdatenverbindung kann auf den Scheduling-Prioritätswert angewendet werden, wie in einem Schritt 425 dargestellt wird.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung kann eine Gewichtung für eine Verzögerungsbegrenzung für eine verzögerungsempfindliche Benutzerdatenverbindung unter Verwendung einer mathematischen Funktion wie in EQU 5 dargestellt berechnet werden.
  • Figure 00170001
  • In der oben dargestellten Ausführungsform ist "λde-jitter,i" die Gewichtung für Verzögerungsbegrenzung für den Fall, dass für die ite Benutzerdatenverbindung eine Discard-Zeit definiert ist. Die Verzögerungsbegrenzung wird durch eine De-Jitter-Puffergröße ermittelt. Für den Fall, dass die Discard-Zeit für "Φi" Sekunden gesetzt ist, kann eine normalisierte Verzögerung "D ^i(n)" wie in EQU 6 berechnet werden.
  • Figure 00170002
  • "Di(n)" ist eine Paketverzögerung von Paketen, die darauf warten, übertragen zu werden, wobei es sich bei der Paket verzögerung um ein Alter in Sekunden eines Pakets handelt, das in einer Prioritätsschlange darauf wartet, übertragen zu werden. Bei dem Verzögerungsfaktor "γde-jitter,i" kann es sich um einen festen Wert handeln. Alternativ wird der Verzögerungsfaktor "γde-jitter,i" für jede Paketübertragung aktualisiert und kontinuierlich erhöht oder reduziert, um die Verzögerung des Pakets anzupassen, wobei darauf geachtet wird, dass sich die Verzögerung nicht jenseits eines für das Paket zulässigen Werts befindet. Die Gewichtung für die Verzögerungsbegrenzung kann auf die in EQU 4 dargestellte Ausführungsform angewendet werden, wie in EQU 7 dargestellt wird.
  • Figure 00180001
  • Bezieht man sich nun auf 5, so erkennt man, dass es sich um ein Fließbild 500 handelt, welches die Schritte zum Erfüllen einer Verzögerungsanforderung für eine verzögerungsempfindliche Datenverbindung durch ein Scheduling gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. Wie in einem Schritt 505 dargestellt wird, kann ein Discard Timer "Φi" für die verzögerungsempfindliche Datenverbindung gesetzt werden. Der Discard Timer "Φi" kann in Zeiteinheiten gesetzt werden. Danach umfasst ein Schritt 510, dass ein Alter eines Pakets entsprechend dem verzögerungsempfindlichen Dienst in einer Prioritätsschlange eines Datendiensts ermittelt wird. Darüber hinaus kann in einem Schritt 515 ein Vergleich zwischen dem Alter eines zuletzt erfolgreich übertragenen oder zeitlich abgelaufenen Daten pakets und der Discard Timer-Einstellung durchgeführt werden, um zu ermitteln, ob das Alter des verglichenen Pakets um eine vorgegebene Spanne geringer ist als die Discard Timer-Einstellung. Danach kann ein neuer Verzögerungsfaktor für die verzögerungsempfindliche Datenverbindung auf Basis des Vergleichs und eines alten Verzögerungsfaktors der verzögerungsempfindlichen Datenverbindung berechnet werden. Wie in einem Schritt 520 dargestellt wird, kann der neue Verzögerungsfaktor auf einen Wert gesetzt werden, der durch Erhöhen des alten Verzögerungsfaktors um einen ersten vorgegebenen Faktor erhalten wird, falls das Alter des zuletzt erfolgreich übertragenen oder zeitlich abgelaufenen Datenpakets nicht um die vorgegebene Spanne geringer ist als die Discard Timer-Einstellung. Der Wert kann auf einen Höchstwert begrenzt werden. Falls das Alter des ältesten Pakets nicht um eine vorgegebene Spanne geringer ist als der Discard Timer, kann das älteste Paket fallen gelassen werden. Andererseits kann, wie in einem Schritt 525, der neue Verzögerungsfaktor auf einen Wert gesetzt werden, den man erhält, indem der alte Verzögerungsfaktor um einen zweiten vorgegebenen Faktor reduziert wird, falls das Alter des zuletzt erfolgreich übertragenen Datenpakets um die vorgegebene Spanne geringer ist als die Discard Timer-Einstellung. In so einem Fall kann der Wert auf einen Mindestwert begrenzt werden. Die verzögerungsempfindliche Datenverbindung kann auf einen vorgegebenen Anfangswert für einen Verzögerungsfaktor initialisiert werden.
  • Mit Bezug auf die oben erwähnte Ausführungsform kann das Setzen des neuen Verzögerungsfaktors durch die Funktion, wie sie in EQU 8 dargestellt wird, repräsentiert wer den, die darüber hinaus eine Ausführungsform darstellt, um eine Verzögerungsanforderung für eine verzögerungsempfindliche Datenverbindung durch ein Scheduling zu erfüllen. γde-jitter,i(m) = max(γde-jitter,i(m – 1)/2, 0.01) if Di[n] ≤ 0.8 Φi min(γde-jitter,i(m – 1)·2,1) otherwise EQU 8
  • Deshalb wird, wie oben erläutert wird, der neue Verzögerungsfaktor "γde-jitter,i(m)" auf Basis des Alters des zuletzt erfolgreich übertragenen oder zeitlich abgelaufenen Datenpakets und des alten Werts von Verzögerungsfaktor "γde-jitter,i(m – 1)" berechnet. Der neue Verzögerungsfaktor kann abhängig von einem Höchstwert von 1 erhöht werden und kann auf einen Mindestwert von 0.01 reduziert werden. In der Gleichung kann ein Sicherheitsfaktor umfasst werden und der Vergleich kann zwischen Di[n] und 0.8 Φi stattfinden.
  • Darüber hinaus kann eine Gewichtung für die verzögerungsempfindliche Datenverbindung auf Basis des neuen Verzögerungsfaktors berechnet werden und die Gewichtung für die verzögerungsempfindliche Datenverbindung kann auf einen Scheduling-Prioritätswert angewendet werden, der während des Schedulings für das Paket in einer Prioritätsschlange berechnet wird, um einen resultierenden Scheduling-Prioritätswert zu erhalten. Danach kann ein Zuordnen einer Mehrzahl von Ressourcen zu den verzögerungsempfindlichen Datenverbindungen auf den resultierenden Scheduling-Prioritätswerten basieren.
  • Deshalb wird in der in EQU 8 dargestellten Ausführungsform der neue Verzögerungsfaktor, abhängig von einem Mindestwert von 0.01, reduziert, falls die Verzögerung Di[n] viel geringer ist als die Discard Timer-Einstellung "Φi". Als Ergebnis hätte die Gewichtung für Verzögerungsbegrenzung "λde-jitter,i" gemäß EQU 7 einen reduzierten Wert, wodurch ihre Scheduling-Priorität "ri[n]" reduziert würde. Andrerseits wird der neue Verzögerungsfaktor, abhängig von einem Höchstwert von 1.0, erhöht, falls die Verzögerung Di[n] höher als die Discard Timer-Einstellung "Φi" ist. Als Ergebnis hätte die Gewichtung für Verzögerungsbegrenzung "λde-jitter,i" gemäß EQU 7 einen erhöhten Wert, wodurch ihre Scheduling-Priorität "ri[n]" erhöht würde.
  • In der vorangehenden Spezifikation sind die Erfindung und ihre Nutzen und Vorteile mit Bezug auf spezifische Ausführungsformen beschrieben worden. Es versteht sich allerdings für einen ordentlichen Fachmann, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass von dem Umfang der Erfindung wie in den Ansprüchen unten dargelegt abgewichen wird. Die Spezifikation und die Figuren sind folglich vielmehr in einem veranschaulichenden als in einem beschränkenden Sinne zu betrachten, und es ist beabsichtigt, dass alle solche Modifikationen innerhalb des Umfangs der Erfindung umfasst werden. Die Vorteile, Nutzen, Lösungen für Probleme und jegliches Element/jegliche Elemente, die dazu führen können, dass irgendein(e) Vorteil, Nutzen oder Lösung auftritt oder deutlicher hervortritt, sind nicht als entscheidende, erforderliche oder wesentliche Merkmale oder Elemente von irgendei nem oder all der Ansprüche auszulegen. Die Erfindung wird einzig und allein durch die angehängten Ansprüche definiert, wobei jegliche Änderungen, die während der Rechtsanhängigkeit dieser Anmeldung vorgenommen werden, und alle Äquivalente jener Ansprüche wie herausgegeben, umfasst werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Verfahren zum Bereitstellen einer nominalen Best Effort-Datenrate auf Basis einer QoS (für engl.: Quality of Service, also: Dienstgüte)-Anforderung einer Benutzerdatenverbindung, wobei das Verfahren umfasst: Zuordnen (105) einer Dienstpriorität auf Basis der QoS-Anforderung und Zuordnen (110) der nominalen Best Effort-Datenrate für die Dienstpriorität unter Verwendung einer vorgegebenen Funktion. Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Scheduling-Prioritätswerts für eine Benutzerdatenverbindung durch Bereitstellen einer relativen Fairness umfasst. Darüber hinaus umfasst das Verfahren ein Verfahren zum Erfüllen einer Verzögerungsanforderung für eine verzögerungsempfindliche Datenverbindung durch ein Scheduling.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Bereitstellen einer nominalen Best Effort-Datenrate auf Basis einer Quality of Service (QoS)-Anforderung einer Benutzerdatenverbindung, wobei das Verfahren umfasst: Zuordnen einer Dienstpriorität auf Basis der QoS-Anforderung; und Zuordnen der nominalen Best Effort-Datenrate für die Dienstpriorität unter Verwendung einer vorgegebenen Funktion.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorgegebene Funktion eine monoton zunehmende Funktion umfasst, wobei eine höhere Dienstpriorität einer höheren nominalen Best Effort-Datenrate entspricht.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die nominale Best Effort-Datenrate einen Mindestwert entsprechend einer Mindestdienstpriorität aufweist, wobei der Mindestwert auf einer Mehrzahl von Kriterien basiert.
  4. Verfahren zum Ermitteln eines Scheduling-Prioritätswerts für eine Benutzerdatenverbindung, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln einer momentanen Datenrate, die für die Benutzerdatenverbindung basierend auf einer Kanalqualität erzielbar ist; Ermitteln eines normalisierten mittleren Durchsatzes für die Benutzerdatenverbindung, wobei der normalisierte mittlere Durchsatz ein erstes Verhältnis eines mittleren Durchsatzes der Benutzerdatenverbindung in Bezug auf eine nominale Best Effort-Datenrate, der Benutzerdatenverbindung zugeordnet, ist; Berechnen des Scheduling-Prioritätswerts als ein zweites Verhältnis der momentanen Datenrate, gesteuert durch einen ersten mathematischen Index, wobei der normalisierte mittlere Durchsatz durch einen zweiten mathematischen Index gesteuert wird, wobei der erste mathematische Index und der zweite mathematische Index verwendet werden, um eine Scheduling-Fairness zu steuern.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Rechenschritt darüber hinaus umfasst: Ermitteln einer Gewichtung für eine nominale Best Effort-Datenrate für die Benutzerdatenverbindung unter Verwendung einer ersten mathematischen Funktion, wobei die erste mathematische Funktion ein erstes Paar an Eingaben annimmt, wobei ein Best Effort-Faktor umfasst wird, der den Prozentsatz an Benutzerdatenverbindungen, die eine nominale Best Effort-Datenrate und den normalisierten mittleren Durchsatz nicht erreichen, steuert; und Anwenden der Gewichtung für eine nominale Best Effort-Datenrate zu dem Faktor relativer Fairness auf den Scheduling-Prioritätswert.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die erste mathematische Funktion eine Exponentiationsfunktion umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, das darüber hinaus umfasst: Berechnen einer Gewichtung für eine verzögerungsempfindliche Benutzerdatenverbindung gemäß einer Discard Timer-Einstellung; und Anwenden der Gewichtung für die verzögerungsempfindliche Benutzerdatenverbindung auf den Prioritätswert.
  8. Verfahren zum Erfüllen einer Verzögerungsanforderung für eine verzögerungsempfindliche Datenverbindung durch ein Scheduling, wobei das Verfahren umfasst: Setzen eines Discard Timers für die verzögerungsempfindliche Datenverbindung; Ermitteln eines Alters eines Pakets entsprechend dem verzögerungsempfindlichen Dienst in einer Prioritätsschlange; Durchführen eines Vergleichs zwischen dem Alter eines zuletzt erfolgreich übertragenen oder zeitlich abgelaufenen Datenpakets und der Discard Timer-Einstellung, um zu ermitteln, ob das Alter des verglichenen Pakets um eine vorgegebene Spanne geringer ist als die Discard Timer-Einstellung; und Berechnen eines neuen Verzögerungsfaktors für die verzögerungsempfindliche Datenverbindung basierend auf dem Vergleich und einem alten Verzögerungsfaktor der verzögerungsempfindlichen Datenverbindung.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Rechenschritt darüber hinaus umfasst: Setzen des neuen Verzögerungsfaktors auf einen Wert, den man dadurch erhält, dass der alte Verzögerungsfaktor um einen ersten vorgegebenen Faktor erhöht wird, falls das Alter des zuletzt erfolgreich übertragenen oder zeitlich abgelaufenen Datenpakets nicht um die vorgegebene Spanne geringer ist als die Discard Timer-Einstellung, wobei der Wert auf einen Höchstwert beschränkt ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, welches darüber hinaus umfasst, dass das älteste Paket fallen gelassen wird, falls das Alter des ältesten Pakets nicht um eine vorgegebene Spanne geringer ist als der Discard Timer.
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