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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft Dienstqualitäts-
oder QoS-Mechanismen
(QoS für
engl. Quality of Service) insbesondere zur drahtlosen Übertragung.
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2. Erörterung
der verwandten Technik
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Aus
DE 199 07 085 C (Siemens
AG), 13. April 2000, ist ein System bekannt, bei welchem Datenpakete
von mehreren Verbindungen (Trägern) zwischen
einer Basisstation (BS) und einer Mobilstation (MS) über eine
Funkschnittstelle übertragen
werden. Auf der Senderseite wird für jede Verbindung oder die
zu sendenden Datenpakete eine einzelne Warteschlange bestimmt. Der Übertragungsfolge
von Datenpaketen aus den Warteschlangen wird gemäß Parametern im Zusammenhang
mit einzelnen Warteschlangen festgelegt. Die Priorität von Warteschlangen
mit wiederholt zu sendenden Datenpaketen ist höher als die von Warteschlangen
ohne wiederholt zu sendende Datenpakete.
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Die
aktuellen Lösungen
für den
Paketverkehr bei der drahtlosen Funkverbindung unterstützen keine
Mechanismen für
eine garantierte QoS.
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Es
gibt neue QoS-Mechanismen in Entwicklung zur Anwendung in Festnetzroutern.
Die Funktion von Funknetzelementen, d.h. der Funknetzsteuerung und
des Teilnehmergeräts,
unterscheidet sich jedoch erheblich von denen eines Routers. Normalerweise bearbeitet
ein Router vielfache Eingangsströme,
und er stellt äußerst schnell
vielfache Ausgangsströme bereit.
Die Pakete werden in Abhängigkeit von
der Zieladresse mit der Hilfe von Leitwegtabellen an den nächsten Netzknoten
geliefert.
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Wenn
Pakte in einer Funknetzsteuerung ankommen, werden sie nicht mehr
auf der Basis der IP-Adresse, sondern unter Verwendung der funknetzspezifischen
Benutzergerät- oder UE-Adressen (UE
für engl.
user equipment) weitergeleitet. Die Pakete können durch verschiedene Übertragungskanäle, die
reservierte Kanäle,
allgemeine Kanäle
oder gemeinsame Kanäle
genannt werden, zugestellt werden. Der wesentliche Unterschied im
Vergleich zu einem Festnetz ist, dass der Verkehr allgemeine Funkbetriebsmittel
gemeinsam benutzt. Das Funkbetriebsmittel reicht nicht aus und ändert sich
dynamisch infolge von Änderungen
der Verkehrslast, aber auch infolge der Funkcharakteristiken. Das
Funknetzteilsystem (RNS für
engl. radio network subsystem) ist dadurch gekennzeichnet, dass
es das Funkbetriebsmittel dynamisch steuern und auf eine angemessene
Weise oder beinahe optimale Weise verteilen kann. Das RNS ist auch
dadurch gekennzeichnet, dass es dazu vorgesehen und bemessen ist,
eine Versorgung und eine Kapazität über einen
bestimmten Dienstbereich zu bieten, und dazu bestimmt ist, die Bedürfnisse
der Teilnehmer zu erfüllen.
Die Kapazität
und die Versorgung hängen
vom Standort, der Mobilität
und dem Verkehrstyp des UE ab, aber sie hängen auch vom Standort, der
Mobilität
und dem Verkehrstyp der anderen UE in demselben RNS ab.
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Das
Problem ist einfach, dass es keine Unterstützung zur Erfüllung verschiedener
QoS-Erfordernisse über
die Luftschnittstelle gibt. Eigentlich gibt es herkömmlicherweise
gar keine QoS-Mechanismen für
das Festnetz. Wie jedoch bereits zuvor angedeutet, führte kürzlich ein
Versuch zu etlichen QoS-Mechanismen für den Internetprotokoll- oder IP-Verkehr
(IP für
engl. internet protocol) im Festnetz. Das Gebiet ist noch immer
mehr oder weniger offen, um die QoS über die Luftschnittstelle zu
gewährleisten.
Es sind nur die einfachsten und herkömmlichsten Mittel bekannt,
die verschiedene Erfordernisse für
die Träger
ermöglichen,
wie das garantierte Mindestbitratenerfordernis, die maximale zulässige Dienstdateneinheits-
oder SDU-Größe (SDU
für engl.
service data unit) und das Zuordnen einer Priorität zu jedem Träger.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung von QoS-Mechanismen
für die
drahtlose Übertragung.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Einsatz in
einem drahtlosen Netzwerk die folgenden Schritte: Klassifizieren von
Paketen entsprechend verschiedenen Klassen, die für unterschiedliche
Träger
von unterschiedlichen Mobilterminals bestimmt sind, Speichern der
klassifizierten Pakete entsprechend den verschiedenen Klassen und
entsprechend den unterschiedlichen Trägern von unterschiedlichen
Zielmobilterminals, Auflisten von einigen oder allen der gespeicherten Pakete
zur möglichen Übertragung
entsprechend den unterschiedlichen Trägern von unterschiedlichen Zielmobilterminals
während
eines Zyklus eines Paket-Schedulers, Auflisten von einigen oder
allen der zur möglichen Übertragung
bestimmten, gespeicherten Pakete für die tatsächliche Übertragung entsprechend den
verschiedenen Klassen, und Übertragen der
gespeicherten Pakete, die für
die tatsächliche Übertragung
während Übertragungszeitintervallen bestimmt sind,
die während
des Zyklus des Paket-Schedulers eintreten.
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Weiterhin
gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung ein Verfahren, wobei der Schritt des Auflistens
von einigen oder allen der zur möglichen Übertragung
bestimmten, gespeicherten Pakete für die tatsächliche Übertragung entsprechend den
verschiedenen Klassen den Schritt des Auflistens gleich großer Datenmengen
zur Übertragung
aus den verschiedenen Klassen umfasst.
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Noch
weiter gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung ein Verfahren, wobei der Schritt des Auflistens
von einigen oder allen der zur möglichen Übertragung
bestimmten, gespeicherten Pakete für die tatsächliche Übertragung entsprechend den
verschiedenen Klassen die Schritte des Bestimmens der Übertragungskapazität eines Übertragungszeitintervalls
und des Dividierens der Kapazität
in gleich große
Anteile – einen
Anteil für
jede der verschiedenen Klassen – umfasst.
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Weiterhin
noch immer gemäß dem ersten Aspekt
der Erfindung ein Verfahren, wobei der Schritt des Auflistens von
einigen oder allen der zur möglichen Übertragung
bestimmten, gespeicherten Pakete für die tatsächliche Übertragung entsprechend den verschiedenen
Klassen folgende Schritte umfasst: Bestimmen der Diensttypen der
verschiedenen Klassen, Bestimmen der Übertragungskapazität eines Übertragungszeitintervalls
und Zuordnen der Gesamtkapazität
des Übertragungszeitintervalls
auf Basis des Diensttyps.
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Noch
weiter gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung ein Verfahren, wobei der Schritt des Auflistens
von einigen oder allen der zur möglichen Übertragung
bestimmten, gespeicherten Pakete für die tatsächliche Übertragung entsprechend den
verschiedenen Klassen folgende Schritte umfasst: Messen der entsprechend
den verschiedenen Klassen gespeicherten Paketmengen, Bestimmen der
Kapazität
eines Übertragungszeitintervalls,
und Dividieren der Kapazität
des Übertragungszeitintervalls
entsprechend den gemessenen Pufferebenen.
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Weiterhin
gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung ein Verfahren, wobei der Schritt des Auflistens
von einigen oder allen der zur möglichen Übertragung
bestimmten, gespeicherten Pakete für die tatsächliche Übertragung entsprechend den
verschiedenen Klassen weiterhin folgende Schritte umfasst: Bestimmen
der Prioritäten
der entsprechend den verschiedenen Klassen gespeicherten Pakete, Bestimmen
der Übertragungskapazität eines Übertragungszeitintervalls
und Zuordnen der Kapazität auf
Basis der Prioritäten.
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Noch
weiter gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung ein Verfahren, wobei der Schritt des Auflistens
von einigen oder allen der zur möglichen Übertragung
bestimmten, gespeicherten Pakete für die tatsächliche Übertragung entsprechend den
verschiedenen Klassen weiterhin folgende Schritte umfasst: Bestimmen
der Priorität
der entsprechend den verschiedenen Klassen gespeicherten Pakete
anhand einer Prioritätstabelle,
Bestimmen der Kapazität
eines Übertragungszeitintervalls,
und Zuordnen der Kapazität
auf Basis der Prioritäten.
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Weiterhin
gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren, wobei die verschiedenen
Klassen bezeichnend für
die geforderte Dienstqualität
der Pakete beim Durchlauf außerhalb
des drahtlosen Netzwerks vor der Ankunft im drahtlosen Netzwerk
sind, die folgenden Schritte: Bestimmen, ob die Pakete beim Durchlauf
außerhalb
des drahtlosen Netzwerks tatsächlich
die geforderte Dienstqualität
empfangen haben, und wobei der Schritt des Klassifizierens den Schritt
des Klassifizierens der Pakete entsprechend der geforderten Dienstqualität, wenn
die Pakete tatsächlich
die geforderte Dienstqualität
beim Durchlauf außerhalb
des drahtlosen Netzwerks empfangen haben, und andernfalls des Klassifizierens
der Pakete entsprechend einer Dienstqualität umfasst, die die Pakete tatsächlich beim
Durchlauf außerhalb
des drahtlosen Netzwerks erfahren haben.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Einsatz
in einem drahtlosen Netzwerk einen Paketklassifizierer zum Klassifizieren
von Paketen entsprechend den verschiedenen Klassen, die für unterschiedliche
Träger
von unterschiedlichen Mobilterminals bestimmt sind, ein Paketspeichermedium
zum Speichern der klassifizierten Pakete entsprechend den verschiedenen
Klassen und entsprechend den unterschiedlichen Trägern von
unterschiedlichen Zielmobilterminals, einen Paket-Scheduler zum
Auflisten von einigen oder allen der gespeicherten Pakte zur möglichen Übertragung
entsprechend der unterschiedlichen Träger von unterschiedlichen Zielmobilterminals
während
eines Zyklus des Paket-Schedulers, einen Dienstqualität-Scheduler zum Auflisten
von einigen oder allen der zur möglichen Übertragung
bestimmten, gespeicherten Pakete für die tatsächliche Übertragung entsprechend den
verschiedenen Klassen und einen Sender zum Übertragen von einigen oder
allen der zur tatsächlichen Übertragung
bestimmten Pakete während Übertragungszeitintervallen,
die während des
Zyklus des Paket-Schedulers eintreten.
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Weiterhin
gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung, wobei der Dienstqualität-Scheduler
Mittel zum Auflisten gleich großer
Datenmengen zur Übertragung
aus den verschiedenen Klassen umfasst.
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Noch
weiter gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung, wobei der Dienstqualität-Scheduler
Mittel zum Bestimmen der Übertragungskapazität eines Übertragungszeitintervalls
und Mittel zum Dividieren der Kapazität in gleich große Anteile – einen
Anteil für
jede der verschiedenen Klassen – umfasst.
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Weiterhin
noch immer gemäß dem zweiten Aspekt
der Erfindung eine Vorrichtung, wobei der Dienstqualität-Scheduler Mittel
zum Bestimmen der Diensttypen der verschiedenen Klassen, Mittel
zum Bestimmen der Kapazität
eines Übertragungszeitintervalls,
und Mittel zum Zuordnen der Gesamtkapazität des Übertragungszeitintervalls auf
Basis der Diensttypen umfasst.
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Noch
weiter gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung, wobei der Dienstqualität-Scheduler
Mittel zum Messen der entsprechend den verschiedenen Klassen gespeicherten
Paketmengen, Mittel zum Bestimmen der Kapazität eines Übertragungszeitintervalls,
und Mittel zum Dividieren der Kapazität des Übertragungszeitintervalls entsprechend
den gemessenen Pufferebenen umfasst.
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Weiterhin
gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung, wobei der Dienstqualität-Scheduler
Mittel zum Bestimmen der Prioritäten der
entsprechend den verschiedenen Klassen gespeicherten Pakete, Mittel
zum Bestimmen der Kapazität
eines Übertragungszeitintervalls, und
Mittel zum Zuordnen der Kapazität
auf Basis der Prioritäten
umfasst.
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Noch
weiter gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung, wobei der Dienstqualität-Scheduler
Mittel zum Bestimmen der Priorität
der entsprechend den verschiedenen Klassen gespeicherten Pakete
anhand einer Prioritätstabelle,
Mittel zum Bestimmen einer Kapazität eines Übertragungszeitintervalls,
und Mittel zum Zuordnen der Kapazität auf Basis der Prioritäten umfasst.
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Weiterhin
noch immer gemäß dem zweiten Aspekt
der Erfindung eine Vorrichtung, wobei die verschiedenen Klassen
bezeichnend für
die geforderte Dienstqualität
der Pakete beim Durchlauf außerhalb des
drahtlosen Netzwerks vor der Ankunft im drahtlosen Netzwerk sind,
und die Vorrichtung ferner umfasst: Mittel zum Bestimmen, ob die
Pakete die geforderte Dienstqualität beim Durchlauf außerhalb
des drahtlosen Netzwerks tatsächlich
empfangen haben, und wobei der Paketklassifizierer Mittel zum Klassifizieren
der Pakete entsprechend der geforderten Dienstqualität, wenn
die Pakete tatsächlich
die geforderte Dienstqualität
beim Durchlauf außerhalb
des drahtlosen Netzwerks empfangen haben, und andernfalls zum Klassifizieren
der Pakete entsprechend einer Dienstqualität umfasst, die die Pakete tatsächlich beim
Durchlauf außerhalb
des drahtlosen Netzwerks erfahren haben.
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Zusammenfassung
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Die
Erfindung deckt L2-QoS-Verfahren für den Paketverkehr, wobei sowohl
das UE als auch das RNS die beschriebenen QoS-Verfahren realisieren. Sie
deckt auch die Zeichengabe zwischen dem UE und dem RNS, um eines oder
mehr der beschriebenen Mittel zum Einsatz bei der QoS-Erfüllung auszuwählen. Ferner
deckt sie die Etiketten, Markierungen, QoS-Klassen und Flussetiketten,
welche als QoS-Mechanismen im RNS und im UE verwendet und über die
Luftschnittstelle signalisiert werden.
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Diese
neuen Schemata sind dadurch gekennzeichnet, dass sie für die QoS-Gewährleistung verfügbar sind,
sie sind aber auch dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Abstimmen
der IP-Leistung über
die drahtlose Schnittstelle verfügbar
sind. Die QoS für
den Paketverkehr ist ein Funkleistungsergebnis hinsichtlich der
Durchsatzrate, der Verzögerung
und der Verzögerungsschwankung.
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Auswirkung
auf aktuelle Entwicklungen
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Die
Auswirkung auf aktuelle Entwicklungen ist dreifach. Wenn ein dynamisches
QoS-Attribut während
einer Trägerlebensdauer
zwischen den Fällen
von Trägerneukonfiguration
anzuwenden ist, muss eine neue Meldung zwischen den Partnerinstanzen
zugestellt werden. Diese Meldung ist eine dynamische Priorität oder ein ähnliches
QoS-Unterscheidungsmerkmal, das die relative Bedeutung der Verkehrsflüsse anzeigen
würde.
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Der
SGSN/Router, wo die IP-Köpfe
bekannt sind und der PDP-Kontext geöffnet wird, sollte die QoS-Attributfelder
für die
Schicht-2-Funkschnittstelle liefern. Diese Felder sind verkehrsklassenbezogen für QoS der
differenzierten Dienste und potenziell flussetikettenbezogen für andere
QoS-Zwecke. Für den
Festnetz-IP-Transport im IP-Paketkopf werden keine anderen QoS-Mechanismen
als wesentlich angesehen. Die Neuheit ist, dass diese Etiketten
an die Funkschnittstellenschicht 2 geliefert werden, welche jedes
Auflistungs- oder dynamische Priorisierungsschema auf der Basis
der Werte dieser Felder anwenden kann.
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Die
dritte Auswirkung ist, das „Abschnittgrenze"-Feld auf eine neuartige
Weise anzuwenden. Normalerweise wird dieses IP-Paketfeld angewendet, um
eine maximale Paketlebensdauer zu erzwingen, um veraltete Pakete
zu verwerfen. Die neuartige Art und Weise ist, dieses Feld für die Latenzzeitmarkierung
der Luftschnittstelle zu verwenden, die im Folgenden beschrieben
wird.
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Vorteile
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Die
Herstellung einer QoS-Differenzierung für Pakete über die Luftschnittstelle ermöglicht die Ende-zu-Ende-Dienstqualität, welche
für die
zukünftigen
Netzwerke als sehr wesentlich angesehen wird. QoS-Mechanismen machen
es möglich,
die Luftschnittstelle besser zu optimieren und die aufkommenden Überlastungsprobleme
auf die bestmögliche Weise
zu lösen.
Es ist ein klarer Vorteil, die Lösung des
Netzüberlastungsproblems
von der Lösung
des durch das Funknetz verursachten Paketverlustproblems zu trennen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 stellt
eine Architektur des universellen Mobilfunk-Telekommunikationssystems
(UMTS) dar, die vom Third Generation Partnership Project (3GPP)
vorgeschlagen wird.
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2 stellt
eine Iu- und Uu-Benutzerebene für
das 3GPP dar.
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3 zeigt
eine detailliertere Darstellung der vorgeschlagenen UMTS-Paketnetzarchitektur.
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4A stellt
das Protokollprofil einer UMTS-Benutzerebene
dar.
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4B stellt
das Protokollprofil einer UMTS-Steuerungsebene
dar.
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5 stellt
die QoS-Zuordnung von IP-Paketen zur Funkschnittstelle dar.
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6 stellt
einen QoS-Scheduler gemäß der vorliegenden
Erfindung in Verbindung mit einem Paket-Scheduler dar, welche zusammen
mit dem QoS-Klassifizierer QoS-Mechanismen
für die
drahtlose Übertragung
gemäß der vorliegenden
Erfindung bereitstellen.
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7 stellt
IP-Pakete dar, welche auf der Netzseite ankommen, wo die QoS-Klasse
analysiert wird und die Pakete zum richtigen Qualitätskontext geleitet
werden, um in RLC-Puffern gepuffert zu werden.
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8 stellt
die Auflistung und QoS-Aktivierung von der Netzseite, aber für ein einziges
Terminal dar.
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9 stellt
einen ersten QoS-Mechanismus zum Zuordnen von IP-Paketen zur Funkstelle
gemäß der vorliegenden
Erfindung dar.
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9A stellt
den QoS-Scheduler dar, wobei er gleich große Datenmengen bestimmt, die
aus den durch den PS aufgelisteten Puffern für ein bestimmtes TTI zu übertragen
sind.
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9B stellt
den QoS-Scheduler dar, wobei er die Gesamtdatenkapazität des TTIs
in gleich große
Anteile – einen
Anteil für
jeden Puffer – gemäß der vorliegenden
Erfindung dividiert.
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9C stellt
den QoS-Scheduler dar, wobei er die Gesamtkapazität des TTIs
auf der Basis des Diensttyps gemäß der vorliegenden
Erfindung zuordnet.
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9D stellt
den QoS-Scheduler dar, wobei er die Gesamtkapazität des TTI
auf der Basis der gemessenen Pufferebenen gemäß der vorliegenden Erfindung
zuordnet.
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9E stellt
den QoS-Scheduler dar, wobei er die Gesamtkapazität des TTI
auf der Basis der Pufferpriorität
gemäß der vorliegenden
Erfindung zuordnet.
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9F stellt
den QoS-Scheduler dar, wobei er die Gesamtkapazität des TTI
Puffern auf der Basis Pufferpriorität gemäß der vorliegenden Erfindung
zuordnet.
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10 stellt
ein QoS-Klassifizierungsverfahren dar, wobei ankommende Pakete überprüft werden,
um zu sehen, ob die geforderte QoS während des Durchlaufs vor dem
Einstieg in ein Netzwerk tatsächlich
erreicht wurde, und andernfalls nur jenes Dienstqualitätsniveau,
das durch die Pakete von diesem Punkt an tatsächlich erfahren wird, anstelle
der geforderten QoS erteilt wird.
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11 stellt
ein IPv6-Paket dar, welches eine abschnittweise Erweiterungsoption
als einen Latenzzeitzähler
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet.
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12 stellt
eine Vorrichtung zum Ausführung
des Verfahrens von 10 dar.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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Die
Luftschnittstelle wird für
einen 3G-WCDMA beschrieben. Die offenbarte Vorrichtung und die offenbarten
Verfahren würden
auch auf GSM/GPRS und WLAN Anwendung finden, aber es ist zu beachten,
dass sich die beteiligten Netzelemente dann von jenen des WCDMA
unterscheiden würden.
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1 stellt
eine vereinfachte UMTS-Architektur (UMTS für engl. Universal Mobile Telecommunications
System) mit externen Bezugspunkten und Schnittstellen mit dem UTRAN
(UMTS-Erd-Funkanschlussnetz nach engl. UMTS Terrestrial Radio Access
Network) gemäß 1 des „Third
Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio
Access Network; UTRAN Overall Description, 3G TS 25.401 v.3.2.0
(2000-03)" dar.
Die Protokolle über
Uu- und Iu-Schnittstellen
sind in Benutzerebenenprotokollstrukturen und Steuerungsebenenprotokollstrukturen
dividiert. Die Benutzerebenenprotokolle realisieren den tatsächlichen
Funkanschlussträgerdienst,
d.h. die Übertragung
von Benutzerdaten durch das Zugriffsstratum. Die Steuerungsebenenprotokolle
steuern die Funkanschlussträger
und die Verbindung zwischen dem UE und dem Netz von verschiedenen
Aspekten (einschließlich
des Anforderns des Dienstes, Steuern verschiedener Übertragungsbetriebsmittel,
Umschalten und Rationalisieren usw.).
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2 veranschaulicht
die Iu- und Uu-Benutzerebene, wobei der Funkanschlussträgerdienst durch
das Zugriffsstratum von SAP (Dienstzugriffspunkt nach engl. Service
Access Point) zu SAP angeboten wird. Die Protokolle der Funkschnittstelle
(Uu) werden in den Dokumenten 3G TS 25.2xx und TS 25.3xx definiert.
Die Iu-Schnittstellenprotokolle
werden in den Dokumenten 3G TS 25.41x definiert. Die vorliegende
Erfindung offenbart, dass Nichtzugriffsstratum-Informationen im
Paketverkehr, insbesondere die IPv6-Paketfelder der Verkehrsklasse
und Flussetiketten, auf einer paketweisen Basis an die Zugriffsstratum-Protokollschichten
zur QoS-Auflistung signalisiert werden. Die IPv6 wird auf Seite
155 bis 162 der zweiten Ausgabe von „A Guide to the TCO/IP Protocol
Suite" von Floyd
Wilder, herausgegeben von der Artech House, Inc., 1998, ausführlich erörtert. Das
IPv6-Kopfformat
enthält
eine Anzeige der IP-Version und der Priorität (Zustellreihenfolge von Paketen)
im ersten Oktett und ein Flussetikett in den nächsten drei Oktetten, welches
die Art der Diensthandhabung anzeigt. Die Nutzdatenlänge wird
im nächsten
Oktett angezeigt, usw.
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3 stellt
die UTRAN-Architektur wie in Abschnitt 6 von 3G TS 25.401 v.3.2.0
(2000-03) beschrieben, sowie Einzelheiten der Kernnetzes dar. Das
UTRAN besteht aus einem Satz von Funknetzteilsystemen (RNS), welche
durch Iu-Schnittstellen mit dem Kernnetz verbunden sind. Ein RNS
besteht aus einer Funknetzsteuerung (RNC für engl. Radio Network Controller))
und einem oder mehr Knoten B. Ein Knoten B ist durch eine Iub-Schnittstelle
mit der RNC verbunden. Ein Knoten B kann Frequenzduplexbetriebs-
oder FDD- (für
engl. frequency division duplex), Zeitduplexbetriebs- oder TDD-
(für engl. time
division duplex) oder Doppelbetriebsoperationen unterstützen. Innerhalb
des UTRAN können
die Funknetzsteuerungen (RNCs) der Funknetzteilsysteme durch eine
Iur-Schnittstelle miteinander verbunden sein. Iu und Iur sind logische Schnittstellen.
Die Iur kann über
eine direkte physikalische Verbindung zwischen Funknetzsteuerungen
(RNCs) und virtuellen Netzwerken unter Verwendung jedes geeigneten Transportnetzes
befördert
werden. Jedes RNS ist für die
Betriebsmittel seiner Zellsätze
verantwortlich. Für jede
Verbindung zwischen dem Benutzergerät (UE) und dem UTRAN ist ein
RNS das versorgende RNS (SRNS für
engl. serving RNS). Nötigenfalls
unterstützen
Wanderfunknetzteilsysteme das versorgende RNS durch Bereistellen
von Betriebsmitteln. Die Rolle eines (versorgenden oder Wander-)
RNS ist auf einer Per-Verbindung-Basis zwischen einem UE und dem
UTRAN.
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Die
UMTS-Paketnetzarchitektur von 3 ist dem
GPRS sehr ähnlich.
Allerdings wurde die Benennung einiger Elemente und Schnittstellen
gegenüber
dem GPRS geändert.
Das UMTS-Paketnetz besteht aus den folgenden Netzelementen:
- – 3G-SGSN:
ist die Version der dritten Generation des versorgenden GPRS-Unterstützungsknoten (SGSN
für engl.
serving GPRS support node).
- – 3G-GGSN:
ist die Version der dritten Generation des Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten (GGSN
für engl.
gateway GPRS support node).
- – HLR:
ist die GSM-Teilnehmerdatenbasis (HLR für engl. home location register)
mit einigen Aktualisierungen.
- – Knoten
B: entspricht der Basis-Funkstation (BTS für engl. base transceiver station)
im GSM.
- – RNC
(Funknetzsteuerung): entspricht der Basisstationssteuerung (BSC
für engl.
base station controller) im GSM.
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Der
Kernnetz- oder CN-Teil (CN für
engl. core network) der paketvermittelten Seite besteht aus 3G-SGSN-,
3G-GGSN- und HLR-Elementen. Das
Paketkernnetz umfasst auch das Hintergrundnetz zum Verbinden der
Kernnetzelemente 3G-SGSN und 3G-GGSN miteinander.
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Wie
bereits erwähnt,
umfassen der Knoten B und die RNC den Funkanschlussnetz- oder RAN-Teil (RAN
für engl.
radio access network) des UMTS-Netzes. Das RAN entspricht dem Basisstationssteilsystem
(BSS für
engl. Base Station Subsystem) des GSM. Die Verantwortlichkeit des
RAN ist die Handhabung aller funkspezifischen Funktionen, z.B. Funkkanalverschlüsselung,
Leistungsregelung, Funkträgerverbindungsaufbau
und -abbau. Die grundlegende Trennung zwischen den Elementen ist,
dass der Knoten B die Funktionen der physikalischen Schicht handhabt,
und die RNC handhabt die Verwaltungsfunktionen. Die Trennung kann
jedoch etwas anders als beim GSM sein.
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4A stellt
das Protokollprofil der UMTS-Benutzerebene dar. Ein entsprechendes
Protokollprofil der UMTS-Steuerungsebene
ist in 4B dargestellt. In der UMTS-Funkschnittstelle
(Uu) weist jeder Funkträger
seine eigene Funkübertragungssteuerungs-
oder RLC-Instanz (RLC für
engl. Radio Link Control) auf. Bei Verwenden dieser Lösung ist die
QoS-Bereitstellung wirksamer. Der QoS-bezogene Multiplexbetrieb ist eine Funktion,
die für
die Medienanschlusssteuerungs- oder MAC-Schicht (MAC für engl.
Medium Access Control) und Schicht 1 bestimmt ist. In der Abwärtsverbindung
handhabt die RLC den RNC-MS-Teil.
Zwischen der RNC und dem Kernnetz gibt es keine Flusssteuerung.
Aber dies stellt keine schlechtere Situation als im GPRS dar, da der
GPRS keine Flusssteuerung innerhalb des Kernnetzes (zwischen dem
GGSM und dem SGSM) aufweist. Eine angemessene Datenübertragung
zwischen dem 3G-GGSM und der RNC beruht auf ausreichend großen Puffern,
der Verkehrsüberwachung im
3G-GGSM und der Ende-zu-Ende-Flusssteuerung, z.B. dem Übertragungssteuerungsprotokoll (TCP
für engl.
Transmission Control Protocol).
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4B stellt
das Protokollprofil der UMTS-Steuerungsebene
mit der Funkbetriebsmittelsteuerungsschicht über der RLC/MAC-Schicht 2 dar. 5 stellt
das QoS-Zuordnen von IP-Paketen
zur Funkschnittstelle dar. Die IP-Pakete, welche von einem IP-Netz
ankommen, sind so dargestellt, dass sie mehrere unterschiedliche
Flüsse
aufweisen. Ein Fluss ist eine Kombination der Quellen- und Ziel-Hostadressen,
sowie der Quellen- und Zielports. Im Falle der IPv4 kann der Fluss
so definiert werden. Für
die IPv6 kann das Flussetikettenfeld zusätzlich zu den Portnummern verwendet
werden. Für
das UMTS werden Flüsse
verwendet, um Pakete dem richtigen PDP-Kontext zuzuordnen, d.h.
die Zuordnung zum PDP-Kontext erfolgt auf einer Flussbasis. Es können mehrfache
PDP-Kontexte vorhanden sein, und der Satz von QoS-Attributen, der
für einen PDP-Kontext
ausgehandelt wurde und durch diesen verwendet wird, wird als ein
QoS-Profil bezeichnet. Es kann mehrere PDP-Kontexte mit verschiedenen Arten von
QoS-Profilen geben, welche dieselbe PDP-Adresse verwenden. 5 stellt
mehrere solcher Flüsse
dar, welche an einen QoS-Klassifizierer geliefert
werden, wo sie entsprechend den verschiedenen QoS-Klassen klassifiziert
werden. Die verschiedenen Klassen können sich in Dienstqualitätsklassen,
Latenzzeitklassen, Durchsatzratenklassen, Verzögerungsklassen, Bandbreiteklassen
usw. unterscheiden. Die QoS-Klasse zeigt an, zu welcher QoS-Kategorie
der Fluss von Paketen gehört.
Dies kann z.B. durch einen Bereich der Verkehrsklassen-Indikatoren
angezeigt werden, wie beispielsweise:
- – Dividieren
des Verkehrsklassenprotokollfeldes [0 ... 255] in Klassen:
- – QoS-Klasse
1 [10 ... 14]
- – QoS-Klasse
2 [15 ... 19]
- – QoS-Klasse
3 [20 ... 39]
- – QoS-Klasse
4 [40 ... 127]
- – QoS-Klasse
5 [128 ... 255]
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Noch
immer gemäß jedem
Fluss von Paketen, die zu einer bestimmten QoS-Klasse gehören, kann
es eine gewisse QoS-Differenzierung
auf einer paketweisen Basis geben, wie beispielsweise:
- – QoS-Teilklasse
(i, j), z.B. gehört
(2, 18) mit dem Verkehrsklassenwert 18 normalerweise zur QoS-Klasse
2. Wenn jedoch Pakete mit der QoS-Klasse 2 mit einem Verkehrsklassenwert
15 auftauchen, erhalten sie höhere
Auflistungsprivilegien in der Funkschnittstellenschicht 2.
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Der
QoS-Klassifizierungsprozess kann zum Beispiel im 3G-GGSN von 3 stattfinden.
Anschließend
werden die auf diese Weise klassifizierten IP-Pakete an andere Teile
der UMTS-Infrastruktur geliefert, wie in 5 allgemein
angezeigt. Zuletzt werden die unterschiedlichen QoS-klassifizierten Pakete
an eine Paketdatenkonvergenzprotokoll- oder PDCP-Schicht (PDCP für engl.
packet data convergence protocol) im RAN geliefert, wo die Pakete
in unterschiedlichen RLC-Puffern,
welche den unterschiedlichen Klassen oder Teilklassen der QoS-klassifizierten
Pakete entsprechen, gespeichert werden. Danach werden die Pakete
durch die MAC-Schicht an die physikalische Schicht zur Übertragung über die
Funkschnittstelle Uu von 3 übertragen.
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Die
Erfindung befasst sich damit, darzustellen, wie die RLC/MAC-Auflistung
und -Aktivierung auf der Basis der signalisierten Information über die Verkehrsklassen- und/oder Flussetikettenprotokollfelder
in jedem Paket erfolgt.
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Wie
bereits erwähnt,
sind für
die Bereitstellung der Ende-zu-Ende-QoS-Fähigkeit in einem Mobilfunknetz
die Verfahren, die bei den Kernfestnetz-Routern angewendet werden,
nicht ausreichend, und hierin werden neuartige Verfahren zur Paketzustellung über die
Funkschnittstelle offenbart, so dass die Ende-zu-Ende-QoS-Erfordernisse
erfüllt werden.
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Unter
Bezugnahme auf 6 ist eine Veranschaulichung
des erfinderischen QoS-Schedulers 10 dargestellt, der in
Verbindung mit den verschiedenen anderen Funktionsblöcken und
verschiedenen Schichten in einer Kombination 12, die sich
sowohl im UE als auch im RNS befindet, verwendet werden kann. Die
Kombination 12 umfasst einen Paketklassifizierer 16,
wie beispielsweise den QoS-Klassifizierer
von 5, welcher in dem Fall, dass sich die Kombination 12 im
UTRAN oder im CN befindet, verwendet werden kann, um Pakete 14,
welche für
unterschiedliche Träger
von unterschiedlichen Mobilterminals bestimmt sind, entsprechend
den verschiedenen Klassen zu klassifizieren, oder der zum Klassifizieren
von Paketen, welche für
Träger
eines einzigen Mobilterminals bestimmt sind, entsprechend den verschiedenen
Klassen verwendet werden kann. Die auf diese Weise klassifizierten
Pakete werden auf einer Leitung 18 (welche eine Mehrzahl
von Leitungen umfassen kann) an verschiedene Funkübertragungssteuerungs-
oder RLC-Puffer 20 (wie beispielsweise in 5 dargestellt)
zur Speicherung entsprechend den verschiedenen Klassen und, falls
anwendbar, entsprechend den unterschiedlichen Zielmobilterminals
darin geliefert oder durch den QoS-Klassifizierer 16 veranlasst,
geliefert zu werden. Ein Paket-Scheduler (PS) 22 ist Teil
der Funkbetriebsmittelverwaltungs – oder RRM-Funktionalität (RRM für engl.
Radio Resource Management) des Funkanschlussnetzes (RAN). Die PS-Funktionalität im RAN
kann zur Gänze
in der Funknetzsteuerung (RNC) von 3 angeordnet
sein.
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Der
Paket-Scheduler 22 liefert ein oder mehr Steuersignale
auf einer Leitung an die RLC-Puffer 20, um die mögliche Übertragung
von Paketen aus den RLC-Puffern auf einer Leitung 26, bei
der es sich um eine Mehrzahl von Leitungen handeln kann, an einen
Transportblock-Assemblierer
(nicht dargestellt) zur tatsächlichen Übertragung
zur Luftschnittstelle unter Verwendung eines ausgewählten Mechanismus
an der physikalischen Schicht L1, wie durch einen Sender 28 dargestellt,
aufzulisten.
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen QoS-Scheduler 10 bereit,
welcher in Verbindung mit dem Paket-Scheduler 22 wirkt,
um Pakete, welche vom Paket-Scheduler 22 (bereits (zur
möglichen Übertragung)
aufgelistet wurden, zur tatsächlichen Übertragung
weiter aufzulisten. Er macht dies mittels eines oder mehrerer Steuersignale
auf einer Leitung 34, um die Freigabe von ausgewählten Paketen
aus dem Speicher in den RLC-Puffern zu bestimmen. Es ist zu beachten,
dass das Steuersignal oder die Steuersignale auf der Leitung 34 stattdessen
auch an den Paket-Scheduler
geliefert werden könnten.
In diesem Fall würden
die gespeicherten Pakete, welche vom Paket-Scheduler für die mögliche Übertragung
aufgelistet wurden, nur bei Empfang eines weiteren Steuersignals
vom QoS-Scheduler freigegeben werden, das dann durch den Paket-Scheduler
durch das Signal auf der Leitung 24 an den oder die RLC-Puffer 20 geliefert
werden würde.
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Der
Paket-Scheduler entscheidet, welche Terminals während der nächsten Paketzuordnungsperiode
aktiv sind. Der QoS-Scheduler
aktiviert die RLC-Puffer für
die ausgewählten
Terminals in der Reihenfolge der QoS-Klassifizierung. Die Träger können verschiedene
Transportformatsätze
(TFS) aufweisen, um verschiedene Übertragungsraten während eines Übertragungszeitintervalls
(TTI für
engl. Transmission Time Interval) zu unterstützen, wie beispielsweise in 6 von
3G TS 25.302 v.3.3.0 (2000-1), „Services
Provided by the Physical Layer", in
Abschnitt 7 dargestellt. Das Übertragungszeitintervall
wird als die Zwischenankunftszeit von Transportblocksätzen definiert
und ist gleich der Periodizität,
in welcher ein Transportblocksatz durch die physikalische Schicht
auf der Funkschnittstelle übertragen wird.
Der Transportformatsatz ist ein Satz von Transportformaten, welche
mit einem Transportkanal verbunden sind. Jedes Transportformat begründet zwei Teile,
einen dynamischen Teil und einen semistatischen Teil. Die semistatischen
Teile aller Transportformate sind innerhalb eines Transportformatsatzes gleich.
Die Attribute des dynamischen Teils ermöglichen es, entweder durch Ändern der
Transportblocksatzgröße oder
sowohl der Transportblockgröße als auch
der Transportblocksatzgröße zwischen
jedem TTI eine verzögerungsfreie
Bitrate auf dem Transportkanal zu bilden. Das Transportformat (TF)
wird für
jeden Träger
aus seinem eigenen Transportformatsatz (TFS) ausgewählt. Innerhalb
des codierten Verbundtransportkanals (CCTrCH für engl. Coded Composite Transport
Channel) eines Terminals sind die Transportformate beschränkt, so
dass die TF-Auswahl die Grenzen eines zulässigen Transportformatkombinationssatzes
(TFCS für
engl. Transport Format Combination Set) nicht überschreitet. Gemäß der Erfindung
werden die TF für
jeden Träger
durch den QoS-Scheduler innerhalb der Grenzen eines TCFS so ausgewählt, dass
die beste QoS-Bereitstellung für
das Terminal während
jeder TTI-Periode erreicht wird.
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7 veranschaulicht
ein Schema über
die QoS-Auflistung gemäß der Erfindung
auf der (entweder RNS- oder Kern-) Netzseite. Der obere Teil von 7 entspricht
dem QoS-Klassifizierer
von 5, sowie dem QoS-Klassifizierer 16 von 6,
während die
RLC-Puffer für
unterschiedliche Terminals (1, 2, 3 ..., N) sowohl den RLC-Puffern
von 5 als auch von 6 entsprechen.
Zum Beispiel kommen IP-Pakete am 3G-GGSN oder einem anderen Netzkanten-Router
an, wo (unter anderem) ihre QoS-Klasse in einem QoS-Klassifizierer
analysiert wird. Das Paket wird zum richtigen Qualitätskontext geleitet,
um im RLC-Puffer gepuffert zu werden, nachdem die Netzköpfe entfernt
oder komprimiert sind. Es gibt RLC-Puffer für jedes Terminal für jeden Träger (wenigstens
bei der RLC mit gesichertem Betrieb, welche eine verbesserte Qualität für Paketdienste
bereitstellen kann). Die RLC-Funktionalität zur Segmentierung, Nummerierung
und PDU-Konstruktion wird in der Spezifikation 3G TS 25.322 definiert.
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Die
Zeichengabe auf der Leitung 24 vom RRC-Paket-Scheduler (auf der
rechten Seite in 7) zeigte an (dunkle Pfeile),
welche Terminals (1, 3, ..., N) während der nächsten Paketauflistungsperiode
des PS 22 aktiv sind. Für
diese Terminals ist Kapazität
verfügbar,
und der QoS-Scheduler listet Übertragungsblöcke zur
Aktivierung durch die physikalische Schicht jede TTI-Zeitspanne auf. Die
Figur zeigt, dass alle RLC-PDUs für alle aktiven Terminals während des
TTI für
die erste QoS-Klasse
(der vertikale Stapel der RLC-Puffer ganz links) übertragen werden.
Für das
Terminal 1 ist es nötig,
dass die PDUs in Fluss 2, 3 und 4 alle wenigstens ein Paket zur Übertragung
bringen, was bedeutet, dass für
die gegenwärtige Übertragungskapazität die beiden
Pakete von Fluss 2 nicht bestimmt werden können, selbst wenn sie die höchste Dringlichkeit
haben. Für das
Terminal 3 erlaubt der TCFS eine größere Anzahl von Übertragungsblöcken, und
es kann, da sein Fluss 2 große
TF-Werte verfügbar
hat, eine größere Anzahl
von Paketen durch den QoS-Scheduler aus Fluss 2 bestimmt werden.
Da jedoch der Fluss 3 wenigstens ein zu sendendes Paket begünstigt,
können durch
den QoS-Scheduler nur 4 Blöcke
anstatt von 5, die verfügbar
wären,
bestimmt werden. Der Fluss 4 erhält
während
dieses TTI überhaupt
kein Privileg, aber er kann es während
des nächsten
TTI erhalten, wenn es nicht genug Pakete mit höherem Privileg zu senden gibt
oder wenn sein Privileg für
das nächste TTI
erhöht
wird. Für
das Terminal N wird der erste Fluss weitestgehend bestimmt, und
die anderen Flüsse
werden der Reihe nach weitestgehend bestimmt. Von Fluss 3 können jedoch
nur 2 Pakete bestimmt werden, und von Fluss 4 können keine Pakete bestimmt
werden, da keine geeignete TF-Auswahl verfügbar ist. Für das nächste TTI bringt auch der Fluss
4 von Terminal N Pakete durch, wenn genug Funkbetriebsmittel verfügbar sind.
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Es
ist zu erwähnen,
dass die Übertragungsblocksätze für jedes
Terminal unabhängig
gebildet werden und dass sie nicht von den anderen Terminals abhängen. Die
Grenzen werden durch die gemeinsamen verfügbaren Funkbetriebsmittel und
den maximalen zulässigen
TFCS jedes Terminals bewirkt. Wenn irgendeiner der Träger dazu
neigt, eine verminderte Qualität
zu erreichen, sollte ein Trägerneukonfigurationsverfahren
durchgeführt
werden, um die Trägereigenschaften
zu verbessern.
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8 stellt
dasselbe Konzept, das in 7 dargestellt ist, aus einer
anderen Perspektive dar, d.h. aus der Perspektive eines einzigen
Terminals (Benutzergerät
(UE)). Es ist für
den QoS-Scheduler auch möglich,
ausgewählte
Puffer für
verschiedene Funkträger
zu aktivieren, wie durch den Paket-Scheduler 22 von 8 dargestellt,
und nur die ersten beiden und den letzten, aber nicht den dritten
RLC-Puffer für
das Terminal aufzulisten.
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Die
vorliegende Erfindung berücksichtigt
die Möglichkeit
mehrerer verschiedener QoS-Mechanismen, welche in dem neuartigen
QoS-Scheduler ausgeführt
werden können.
Beispiele für
solche Mechanismen werden nun als QoS-Mechanismen 1 und 2 dargelegt, wobei
eine oder mehr alternative Ausführungsformen
jedes Mechanismus in Verbindung mit 8 beschrieben
werden.
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QoS-Mechanismus 1
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In
Abhängigkeit
von der QoS-Klasse aktiviert die MAC die RLC-Datenpuffer einmal
je Übertragungszeitintervall
(TTI). Die Datenmenge, die aus den Puffern aktiviert wird, wird
durch das ausgewählte
Transportformat des Transportformatsatzes für jeden Transportkanal bestimmt.
Die QoS-Klasse ist durch Flussetikettierung im IP-Paket oder durch Bandbreitenverwalterparameter
entweder bekannt oder wird durch das RSVP-Protokoll von Ende zu Ende
ausgehandelt.
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9 stellt
einen ersten QoS-Mechanismus gemäß der vorliegenden
Erfindung zum Zuordnen von IP-Paketen zur Funkschnittstelle dar. 9 ist am
besten in Verbindung mit 6 zu verstehen, in welcher der
QoS-Klassifizierer 16 ankommende
Pakete bereits klassifiziert und dieselben in den RLC-Puffern 20 gespeichert
hat. An diesem Punkt liegt es nach dem Einstieg bei einem Schritt 36 am Paket-Scheduler 22,
während
seiner nächsten
Paketauflistungsperiode, die eine Mehrzahl von Übertragungszeitintervallen
(TTI) umfasst, ausgewählte RLC-Puffer
zur Datenübertragung
aufzulisten, wie bei einem Schritt 38 angezeigt. Bestimmte
Puffer können
von der Teilnahme an der Datenübertragung während einer
bestimmten PS-Periode aus verschiedenen Gründen, einschließlich einer
für diese
PS-Periode festgestellten schlechten Verbindung, ausgeschlossen
werden. Sobald der Paket-Scheduler 22 ausgewählte Puffer
für diese
PS-Periode aufgelistet hat,
bestimmt der QoS-Scheduler 22 dann, wie bei einem Schritt 40 dargestellt,
die Datenmenge, die aus den durch den PS aufgelisteten Puffern für das bevorstehende
TTI zu übertragen
ist. Die durch den QoS-Scheduler freigegebene Datenmenge, die aus den
durch den PS aufgelisteten Puffern für jedes TTI zu übertragen
ist, kann entsprechend den verschiedenen Methodologien, die in den
anschließend
zu beschreibenden 9A bis 9F ausführlich beschrieben
werden, unterschiedlich sein. Nach der Ausführung von Schritt 40 aktiviert
die Schicht 1 die durch den QoS-Scheduler bestimmte Datenmenge aus
den durch den PS aufgelisteten Puffern für das betreffende TTI, wie
bei einem Schritt 42 angezeigt. Dies bedeutet, dass die
Daten tatsächlich
aus den Puffern ausgelesen und gemäß einem ausgewählten Transportmechanismus
durch die physikalische Schicht über
die Funkschnittstelle Uu übertragen werden.
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Bei
einem Schritt 44 erfolgt eine Feststellung hinsichtlich
dessen, ob die Paket-Scheduler-Periode abgeschlossen ist oder nicht.
Wenn nicht, sind nachfolgende TTIs für die PS-Periode zu bestimmen,
und die Schritte 40, 42 und 44 werden
erneut wiederholt ausgeführt,
bis bei einem Schritt 44 eine Feststellung erfolgt, dass
die PS-Periode abgeschlossen ist, worauf eine Rückkehr erfolgt, wie bei einem
Schritt 46 angezeigt. Dann kann wieder eine neue Auflistungsperiode
des Paket-Schedulers eingeleitet werden, und durch Einsteigen bei
Schritt 36 und Wiederholen der in 9 dargestellten
Schritte kann wieder ein Einstieg ausgeführt werden.
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Die
aus dem Puffer aktivierte Datenmenge kann auf vielerlei Arten und
Weisen bestimmt werden. Einige dieser Möglichkeiten spiegeln direkt
eine QoS-Auswirkung wider. Demnach können sie als QoS-Mechanismen
angesehen werden. Einige alternative Ausführungsformen werden im Folgenden dargestellt:
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1.
Den QoS-Scheduler veranlassen, eine gleich große Datenmenge zu bestimmen,
die aus allen Puffern zu aktivieren ist, solange Kapazität übrig ist.
Für das
nächste
TTI vom nächsten
Puffer in zyklischer Reihenfolge starten. Dafür gibt es zwei Alternativen:
entweder werden alle Puffer in zirkularer Reihenfolge aktiviert,
oder es werden nur jene Puffer, die durch den Paket-Scheduler angezeigt
werden, für alle
TTI einer Auflistungsperiode aktiviert. Aus 7 ist bekannt,
dass der Paket-Scheduler
zum Beispiel Paketübertragungen
für ein
bestimmtes Terminal während
einer ausgewählten
Paketauflistungsperiode ganz verbieten kann. Der Paket-Scheduler muss dann
entscheiden, welcher Puffer für
die Auflistungsperiode zu aktivieren ist. Die Funktionsweise des
Paket-Schedulers ist bekannt und basiert auf der Rauschzunahmeberechnung
in der Aufwärtsverbindung
und auf der übertragenen
Basisstationsleistung in der Abwärtsverbindung.
Es ist auch zu beachten, dass der Paket-Scheduler Übertragungen
aus einem bestimmten Puffer oder aus bestimmten Puffern unter einer
Mehrzahl von Puffern, die mit einem einzigen Terminal verbunden
sind, verbieten kann. Das Flussdiagramm in 8 stellt
diese Situation dar. Die entlang der Leitung 24 oval angezeigten
Puffer werden durch den Paket-Scheduler zur Aktivierung während dieses
TTI ausgewählt.
(Die Paket-Scheduler-Freigabe
dauert mehrere TTI.) Alle I-Puffer werden der Reihe nach aktiviert.
Wenn die Kapazitätsgrenze
erreicht wird, erfolgt ein Wechsel zur nächsten TTI-Aktivierungsperiode,
und der Prozess wird in einer zyklischen Reihenfolge fortgesetzt.
Die aus jedem Puffer aktivierte PDU-Menge ist konstant, d.h. kI = ... = kI = ki+1 = kI für ∀ i = 0
... I.
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Es
gibt hier zwei verschiedene Auslegungen: entweder ist die Anzahl
von aktivierten Bytes gleich, d.h., wenn die PDU-Größe gleich
ist, oder die Anzahl von aktivierten PDUs ist gleich, aber die PDU-Größe kann
verschieden sein, d.h. die Datenmenge in Byteeinheit ist verschieden.
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Um
auf 9 und insbesondere auf die Details von Schritt 40,
wie in 9A dargestellt, zurückzukommen,
kann die zuvor erwähnte
Methodologie als eine Reihe von Schritten betrachtet werden, welche
mit einer Feststellung, wie bei Schritt 48 dargestellt,
hinsichtlich dessen, ob ein neues TTI zur QoS-Auflistung verfügbar ist
oder nicht, beginnt. Wenn dies der Fall ist, wird ein nächster Puffer
ausgewählt,
wie bei einem Schritt 50 angezeigt. Der QoS-Scheduler 10 von 6 bestimmt
dann bei einem Schritt 52 „gleich große" (wie zuvor ausgelegt) Datenmengen,
die bei Schritt 50 aus dem ausgewählten Puffer zu übertragen
sind. Wenn genügend Kapazität im neuen
TTI vorhanden ist, wie bei einem Schritt 54 festgestellt
wird, wird die Übertragung
freigegeben, wie bei Schritt einem 56 angezeigt, und der Schicht-1-Aktivierungsschritt 42 von 9 wird
ausgeführt.
Wenn nicht genügend
Kapazität
im TTI vorhanden ist, kann stattdessen ein Schritt 58 ausgeführt werden,
und die durch den QoS-Scheduler 10 bestimmte Datenmenge
wird nicht durch die Schicht 1 übertragen.
Vielmehr erfolgt bei Schritt 44 von 9 eine Feststellung
hinsichtlich dessen, ob die PS-Periode abgeschlossen ist, und wenn
nicht, werden die Schritte von 9A erneut
ausgeführt
usw.
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2.
Die Gesamtdatenmenge, die dem TTI entspricht, dividieren und diese
Kapazität
für verschiedene
reservierte Kanäle
oder DCHs (für
engl. Dedicated Channels) gleich verteilen. Jeder RLC-Puffer wird
dann entsprechend aktiviert. Dieses Schema ist ebenfalls in 8 abgebildet.
In diesem Schema wird jedoch jeweils eine PDU aus jedem Puffer aktiviert,
solange Kapazität übrig ist.
Wenn die Kapazitätsgrenze
erreicht wird, erfolgt ein Wechsel zum nächsten TTI.
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Es
ist wichtig zu erwähnen,
dass die Auflistung und die Datensammlung zuerst auf einer pufferweisen
Basis stattfinden. Nachdem die PDUs, die zur Übertragung gehen, bekannt sind,
werden sie auf der L1 „transportkanalweise" verarbeitet, bevor
sie multiplext werden und der codierte Verbundtransportkanal gebildet
wird.
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Diese
Methodologie ist in 9B abgebildet, wobei nach der
Ausführung
von Schritt 38 von 9 ein Schritt 60 ausgeführt wird,
um festzustellen, ob ein neues TTI verfügbar ist oder nicht. Wenn dies
der Fall ist, wird die Kapazität
des TTIs bestimmt, wie bei einem Schritt 62 angezeigt.
Der QoS-Scheduler von 6 dividiert dann die Gesamtdatenkapazität des TTI
in gleich große
Anteile – einen
Anteil für
jeden Puffer. Auf diese Weise wird die TTI-Kapazität für verschiedene
DCH gleich verteilt. Sobald durch einen Schritt 66 freigegeben,
wie in 9B angezeigt, wird Schritt 42 von 9 ausgeführt, und
jeder RLC-Puffer wird entsprechend aktiviert.
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3.
Die Gesamtdatenkapazität
auf der Basis des in jedem DCH vorhandenen Diensttyps dividieren.
Jeder RLC-Puffer wird dann in Abhängigkeit von seinem Diensttyp
für die
Datenmenge aktiviert.
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Dieses
Schema kann ebenfalls durch Bezugnahme auf 8 veranschaulicht
werden. Nun unterscheiden sich die PDU-Menge und die PDU-Größe für jeden Puffer. Eine unterschiedliche
Datenmenge wird aus jedem Puffer aktiviert, d.h. sowohl die Anzahl
der aktivierten PDUs als auch die Größe der PDUs ist verschieden.
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9C stellt
ebenfalls diese Methodologie dar, wobei nach der Ausführung von
Schritt 40 von 9 ein Schritt 68 ausgeführt wird,
um festzustellen, ob ein neues TTI verfügbar ist oder nicht. Wenn dies
der Fall ist, werden die Diensttypen der verschiedenen Puffer, wie
bei Schritt 70 angezeigt, zusammen mit der Kapazität des TTI
bestimmt. Dann wird durch den QoS-Scheduler 10 von 6 ein
Schritt 72 ausgeführt,
um die Gesamtkapazität
auf der Basis des bei Schritt 70 bestimmten Diensttyps
zuzuordnen. Dann wird die Übertragung
bei einem Schritt 74 freigegeben, und Schritt 42 von 9 wird
ausgeführt,
wobei die Schicht 1 die bei Schritt 74 freigegebene Datenübertragung
aktiviert.
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4.
Pufferebenen in den RLC-Puffern messen und die Datenmenge in Bezug
auf die Pufferebenen der anderen RLC-Puffer aktivieren.
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Hier
beeinflusst und ändert
die Pufferebenenmessung die Anzahl von PDUs, die aus den einzelnen
Puffern je TTI aktiviert werden.
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Diese
Methodologie ist in 9D abgebildet, wobei nach der
Ausführung
von Schritt 38 von 9 ein Schritt 76 ausgeführt wird,
um festzustellen, ob ein neues TTI verfügbar ist oder nicht. Wenn dies
der Fall ist, werden die Pufferebenen gemäß Schritt 78 gemessen,
und die Kapazität
des TTI wird bei einem Schritt 80 festgestellt. Der QoS-Scheduler 10 von 6 dividiert
dann die Gesamtdatenkapazität
des TTI auf der Basis der gemessenen Pufferebene. Wenn zum Beispiel
die Pufferebene in einem bestimmten Puffer höher ist als die Ebene der anderen Puffer,
ordnet der QoS-Scheduler diesem Puffer mehr von der TTI-Kapazität zu. Die Übertragung
wird dann bei einem Schritt 84 freigegeben, und der Schritt 42 von 9 wird
dann ausgeführt,
um die Datenmenge zu aktivieren, die durch den QoS-Scheduler für die tatsächliche Übertragung
auf der Funkschnittstelle bestimmt wurde.
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5.
Die Gesamtdatenkapazität
auf Basis der Priorität
dividieren, die den Trägern
erteilt wird, die dem DCH zugeordnet sind. Jedem RLC-Puffer werden
dann die Daten nach Priorität
aktiviert.
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Hier
ist die Aktivierungsreihenfolge nicht zyklisch, sondern sie erfolgt
in priorisierter Reihenfolge. Auch die Anzahl von aktivierten PDUs
je Puffer ist unterschiedlich für
verschiedene Puffer.
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9E stellt
diese QoS-Auflistungsmethodologie dar. Nachdem der Paket-Scheduler
Schritt 38 von 9 ausführt, wird ein Schritt 86 ausgeführt, wie
in 9E angezeigt, um festzustellen, ob ein neues TTI
verfügbar
ist oder nicht. Wenn dies der Fall ist, wird bei einem Schritt 88 die
Priorität
jedes Puffers, sowie die Kapazität
des TTI festgestellt. Bei Schritt 90 ordnet dann der QoS-Scheduler 10 von 6 die
Gesamtkapazität
des TTI auf der Basis der bei Schritt 88 bestimmten Priorität zu. Dann
wird die Übertragung
bei einem Schritt 92 freigegeben, und der Schritt 42 von 9 wird
ausgeführt,
wobei die Schicht 1 die durch den QoS-Scheduler bestimmte Datenmenge aktiviert.
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6.
Datenmenge aus den Puffern in priorisierter Richtung aktivieren.
Der erste zu aktivierende Puffer ist stets der Zeichengabemeldungspuffer.
Die anderen Puffer werden in einer nach der Wichtigkeit gereihten
Reihenfolge aktiviert. Diese Reihung nach der Wichtigkeit kann periodisch
sortiert werden. Der erste Puffer ist der wichtigste, der zweite
Puffer ist der zweitwichtigste usw. Die größte Datenmenge wird aus dem
ersten Puffer aktiviert, die zweitgrößte Datenmenge wird aus dem
zweiten Puffer aktiviert und so weiter. Auf diese Weise werden dem
ersten Puffer die höchste
Durchsatzrate und die höchste
Wichtigkeit erteilt, dem zweiten Puffer die zweithöchste Durchsatzrate
und die zweithöchste
Wichtigkeit und so weiter.
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Das
Verfahren macht es sehr leicht, die gegenseitige Reihenfolge nach
der Wichtigkeit der Puffer zu wechseln, da es nur eine Tabelle ist,
welche die Reihenfolge der zu aktivierenden Puffer bekannt gibt. Die
Tabelle kann auch entweder die absolute oder die relative Datenmenge,
die aus jedem Puffer zu aktivieren ist, anzeigen. Es sollte auch
sichergestellt werden, dass der zugewiesene Transportformatsatz
für jeden
DCH genügend
Flexibilität
aufweist, um dieses Priorisierungsschema auf der Basis der Datenmenge zu
gewährleisten.
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Dieses
Verfahren ist in 9F dargestellt, wobei nach der
Ausführung
von Schritt 38 von 9 ein Schritt 94 ausgeführt wird,
um festzustellen, ob ein neues TTI verfügbar ist oder nicht. Wenn dies
der Fall ist, wird bei einem Schritt 96 eine Pufferprioritätstabelle überprüft, wie
zuvor beschrieben, und die Kapazität des TTI bestimmt. Der QoS-Scheduler 10 von 6 ordnet
dann die Gesamtkapazität
des neuen TTI auf der Basis der aus der Tabelle bestimmten Priorität den RLC-Puffern
zu, wie bei einem Schritt 98 angezeigt. Die Übertragung
wird dann freigegeben, wie durch einen Schritt 100 angezeigt,
und der Schritt 42 von 9 wird ausgeführt, um
die durch den QoS-Scheduler bestimmte Datenmenge tatsächlich zu
aktivieren.
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QoS-Mechanismus 2
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Ein
anderes Verfahren zur QoS-Realisierung ist, neuen Gebrauch vom Multiprotokoll-Etikett-Austausch
oder anderen Markierungsarten zu machen, die für andere Zwecke in der Festnetzverkehrslenkung
bekannt sind. Dieser Mechanismus fügt ein Etikett oder eine Markierung
zu jedem Paket hinzu, welche Erfordernisse für die Übertragung spezifiziert. Das
Etikettier- oder Markierschema kann in der Luftschnittstellenübertragung
angewendet werden, da diese Mechanismen die bei der drahtlosen Übertragung
zu verwendenden Parameter implizit definieren. Diese Etiketten und
Markierungen können
einfach zu Werten oder Bereichen von Werten zuordnen, um die Übertragungserfordernisse
wie Mindestbandbreite, maximale Latenzzeit, QoS-Klasse oder eine
andere Klassifizierung zu spezifizieren. Dies kann natürlich für längere Zeiträume, zum
Beispiel die Trägerlebensdauer
im Trägeraufbauverfahren, geschehen
oder es kann für
die Trägerlebensdauer bis
zum nächsten
Trägerneukonfigurationsverfahren, wobei
neue Trägerparameter
erteilt werden, geschehen. Das Etikettier- und Markierschema macht
es jedoch möglich,
jedes Netzpaket oder jede Netzpaketfolge unabhängig anzuzeigen. Es ist wirklich
nicht praktisch, für
jedes Paket unabhängig
eine Trägerneukonfiguration
vorauszusetzen.
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Das
Etikett oder die Markierung des ankommenden Pakets kann durch den
QoS-Klassifizierer 16 von 6 gelesen
und in einem geeigneten RLC-Puffer unter der Mehrzahl von RLC-Puffern 20 von 6 gespeichert
werden. Das Paket kann dann durch den Paket-Scheduler 22 und
den QoS-Scheduler 10 auf
dieselbe Weise aufgelistet werden, wie zum Beispiel zuvor in Verbindung
mit 9 und insbesondere 9C, 9E und 9F beschrieben.
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Eine
Lehre hiervon ist die Berechnung aus den Etiketten oder Markierungen
mit zeitbezogener Information (wie die Latenzzeit) und zeitbezogenem Wert,
die bereits im Paketfestnetz genutzt wurden. Die RNC (oder das UE)
kann demnach beurteilen, was die Spezifikationen für die Übertragung über die Luftschnittstelle
sind.
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Die
Berechnung aus den Etiketten und Markierungen kann auch eine andere
als zeitbezogene Information sein. Wenn das Bandbreitenerfordernis für einen
sehr dringenden Dienst im Festnetz bereits sehr gut erfüllt ist,
ist es günstigerweise
auch möglich, über die
Luftschnittstelle so zu verfahren. Aber wenn die Bandbreite für einen
Dienst im Festnetz bereits verloren ist, ist es nicht notwendig,
mehr Luftschnittstellenkapazität
für seine Übertragung
zu verbrauchen, indem versucht wird, die erforderliche hohe Bandbreite
zu verwenden. In diesem Fall ist eine vernünftigere Möglichkeit, einfach die Mindestbandbreite über die
Luftschnittstelle zu verwenden und einen Hinweis an das Netzwerk
zu senden, dass mehr Funkbetriebsmittel verfügbar wären, aber die Qualität infolge
der Überlastung
im Festnetz geringer als die gewünschte
ist.
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Unter
Bezugnahme auf 10 ist ein QoS-Klassifizierungsverfahren,
das durch den QoS-Klassifizierer 16 von 6 ausgeführt werden kann,
für die
Situation dargestellt, in der Multiprotokoll-Etikett-Austausch oder Markieren
verwendet wird. Nach dem Eintreten bei einem Schritt 102 erfolgt
bei einem Schritt 104 eine Feststellung von zeitbezogener,
bandbreitenbezogener oder ähnlicher Dienstqualitätsinformation
aus dem Etikett oder der Markierung des ankommenden Pakets oder
der ankommenden Pakete. Es erfolgt eine Berechnung bei einem Schritt
106, um festzustellen, ob das Paket die spezifizierte QoS tatsächlich benötigt. Wenn
dies der Fall ist, wird das Paket entsprechend der spezifizierten
QoS klassifiziert, wie bei einem Schritt 108 angezeigt.
Wenn dies jedoch nicht der Fall ist, wird ein Schritt 110 ausgeführt, um
den Sender von der verminderten QoS des empfangenen Pakets zu benachrichtigen.
Da das Paket die gewünschte
Dienstqualität
beim Durchlauf durch das Festnetz eigentlich nicht erfahren hat,
ist es nicht notwendig, durch Erteilen eines höheren Dienstqualitätsniveaus
Funkbetriebsmittel zu vergeuden. Daher wird Schritt ein 112 ausgeführt, um
das Paket in Übereinstimung
mit der auf das empfangene Paket tatsächlich anwendbaren Dienstqualität zu klassifizieren.
Dann erfolgt bei einem Schritt 114 eine Rückkehr.
Die gewünschte Dienstqualität kann auf
der Funkschnittstelle für nachfolgende
Pakete, die nach der Übertragung durch
das Festnetz mit dem gewünschten
oder geforderten Dienstqualitätsniveau
empfangen werden, natürlich
wiederhergestellt werden.
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Die
Berechnung der neuen Werte auf der Basis der Etiketten und Markierungen
ist eine Verbesserung der Mittel zum bloßen Auslegen der etikettierten oder
markierten Werte als solche. Eine Aktualisierung der Etiketten und
Markierungen kann die Aktualisierung der Felder in einigen Netzelementen
auch im Festnetz auf der Basis des Empfangs der bei Schritt 110 von 10 gesendeten
Meldung erfordern. Der RNC-Knoten kann dann jedoch schließlich die
Etikett- oder Markierungswerte, die für die Luftschnittstelle gelassen
wurden, empfangen und auslegen. Alternativerweise kann die RNC aus
den Etikett- oder Markierungswerten, die in den Netzpaketköpfen vorhanden
sind, ihre temporären
Etikett- und Markierungswerte
für die
Luftschnittstelle ableiten.
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Für ein Beispiel
könnte
ein Latenzzeitzähler in
den Festnetzknoten und über
die Luftschnittstelle getrennt berechnet werden. Die RNC könnte auch eine
Differenz zwischen der geforderten maximalen zulässigen Latenzzeit und der realisierten
Latenzzeit angeben, um im Falle von Problemen eine schnelle Transportformatsatzneukonfiguration
zu ermöglichen.
Unter Bezugnahme auf 11 kann solch ein Latenzzeitzähler in
einem Erweiterungskopf der neuen IP-Version 6 bereitgestellt werden.
Zum Beispiel umfasst, wie in 11 dargestellt,
ein IP-Paket gemäß IPv6 einen
IPv6-Kopf, gefolgt von optionalen IPv6-Erweiterungsköpfen, gefolgt
von anderen Köpfen,
z.B. PCP, UDP, RTP, Anwendungsköpfen
usw. Ein Latenzzeitzähler
könnte
zum Beispiel im abschnittweisen Optionsfeld des IPv6-Pakets vorgesehen
werden. Es gibt ein „Nächster-Kopf"-Feld im IPv6-Kopf,
welches verwendet wird, um anzuzeigen, welcher Kopf auf den IP-Kopf
folgt, wenn andere Anwendungen auf dem IP-Kopf huckepack machen wollen. Ein IP-Nächster-Kopf-Feldwert von 0 zeigt die
abschnittweise Option an. Dies wird verwendet, um für jede Maschine,
durch welche das Paket durchläuft,
IP-Optionen bereitzustellen. Die Optionen, welche in der abschnittweisen
Erweiterung enthalten sind, weisen, wie in 11 dargestellt,
ein Standardformat von einem Typwert, einer Länge und einem Wert auf. Sowohl
das Typen- als auch das Längenfeld
weisen eine Länge
von einem einzigen Byte auf, während
die Wertfeldlänge
veränderlich
ist und durch das Längenbyte
angezeigt wird. Eines von diesen kann für einen „Latenzzeitzähler" verwendet werden,
wie in 11 dargestellt.
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Dieser
Latenzzeitzähler,
der im abschnittweisen Optionsfeld des IPv6-Pakets vorhanden ist,
wird durch jeden Router entlang des Weges zwischen der Ende-zu-Ende-Paketverbindung,
zwischen Terminals oder zwischen einem Terminal und einem Server verarbeitet.
Der Latenzzeitzähler
gibt bekannt, wie lange eine Zeit (absoluter Wert oder relativer
Wert) ist, die ein Paket in der Leitwegwarteschlange blieb, bevor
es vom Eingansport zum Ausgangsport übertragen wurde. Dies kann
von Abschnitt zu Abschnitt angehäuft
werden.
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Der
Endrouter, zum Beispiel ein drahtloser Router, kommuniziert mit
der Funknetzsteuerung, wie viel Zeit das Paket brauchte, um das
Festnetz zu durchlaufen, und was die Trägererfordernisse sind. Die
RNC entscheidet dann, ob es noch immer möglich ist, die geforderte Qualität zu erfüllen, die
auf den aktuellen Funkträger
zutrifft. Wenn das Paket bereits veraltet ist, wird es verworfen
und Statusberichte werden dementsprechend geliefert. Wenn keine
spezifischer veralteter Wert verfügbar ist und das Paket ziemlich
spät ankommt,
ist es nicht notwendig, ihm eine höhere Präferenz zu erteilen, um über die
Funkschnittstelle übertragen
zu werden, und es kann in der Warteschlange mit der niedrigeren
Priorität
angeordnet werden. Dennoch kann es wichtig sein, dass das Paket
nicht verworfen wird, sondern später
an das Endterminal geliefert wird.
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Mithilfe
des Latenzzeitzählers
kann die RNC Information über
die Verkehrsflüsse
innerhalb der IP-Pakete sammeln. Sie kann überwachen, welche Beschränkungen
infolge der Festnetzeigenschaften erreicht wurden, z.B. Überlastungssituation,
und welche Beschränkungen
infolge der Funkschnittstelle erreicht wurden, z.B. hohe Paketsverlustwahrscheinlichkeit
aufgrund von schlechter Ausbreitung und schlechten Funkbedingungen
oder einer Belastung, die in dieser konkreten Funkzelle zu hoch
ist, Warteschlangen, welche zu lange auf den Trägern sind, oder geringer Leistungsfähigkeit
der Funkträgereinstellungen
und Transportformateinstellungen. Die Reaktionsmittel in der RNC
variieren dann in Abhängigkeit
von jedem Fall.
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In
einigen Fällen
reicht es, die Trägereinstellungen
zu ändern
oder einfach besser geeignete Transportformate zum auswählbaren
Transportformatsatz hinzuzufügen
oder den Schutz oder der gleichen zu ändern. Andere Probleme können ein
stärkeres
Abstimmen der Funknetzparameter erfordern, z.B. Zuordnen von mehr
Kapazität
zu einer bestimmten Funkzelle, Ändern
von Fenstern und Spielräumen
der Umschaltung (sanfte Umschaltung und harte Umschaltung), Änderung
von Laststeuerung oder Zugangskontrollschwellen usw.
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Um
auf 11 zurückzukommen,
besagt die IPv6-Spezifikation
für die
abschnittweise Option, dass die IPv6 es annehmen und versuchen muss,
Erweiterungsköpfe
in der Reihenfolge und in jeder Anzahl von Malen in demselben Paket
auftretend zu verarbeiten, mit Ausnahme der abschnittweisen Option,
welche darauf beschränkt
ist, ausschließlich
unmittelbar nach dem IPv6-Kopf zu erscheinen.
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Die
IPv6-Spezifikation besagt weiterhin, dass der Kopf der abschnittweisen
Optionen verwendet wird, um optionale Information mitzuführen, welche
durch jeden Knoten entlang des Zustellungsweges eines Pakets überprüft werden
muss. Der Kopf der abschnittweisen Option weist Felder für Nächster-Kopf,
Kopferweiterungslänge
und Optionen auf. Die Optionen sind Felder mit veränderlicher
Länge, so
dass der komplette Kopf ein ganzzahliges Vielfaches von 8 Oktetten
ist. Er enthält
eine oder mehr Typ-Länge-Wert-
oder TLV-codierte Optionen (TLV für engl. type-length-value).
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Hinsichtlich
des Latenzzeitzählers
kann ein neuer Latenzzeitwert durch jeden Leitwegknoten berechnet
und im Feld der abschnittweisen Optionen mitgeführt werden. Dieser Latenzzeitwert
kann eine definierbare Messung sein, so dass er durch jeden Knoten
mit dem durch die TrafficClass- oder FlowLabel-Felder (Verkehrsklassen- oder Flussetikettenfelder)
angezeigten QoS-Erfordernis verglichen werden kann. Diese Felder
können
ein Ende-zu-Ende-Latenzzeiterfordernis
oder eine andere Art von Qualitätserfordernis
(Verzögerung,
Durchsatzrate, Bandbreite), mit dem die Latenzzeitzählerwerte
verglichen werden können,
direkt anzeigen.
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Der
Latenzzeitwert kann lokal innerhalb eines Routers verwendet werden,
so dass er analysieren kann, ein wie großer Anteil der zulässigen Zeitbegrenzungen
verbraucht wurde. Wenn er erkennt, dass er selbst ein Engpass für einige
Flüsse
ist, sollte der Router etwas unternehmen, um seinen Warteschlangenbetrieb
für diese
Flüsse
zu beschleunigen, oder er sollte aufhören, ein Leitwegknoten für diese Pakete
zu sein.
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Schließlich müssen der
drahtlosen Leitwegknoten und die Funknetzsteuerung die Leistung
zwischen dem Festnetz und dem Funknetz ausgleichen, um alle Paketflüsse entsprechend
ihren Erfordernissen zu versorgen.
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Diese
Anwendung des Latenzzeitzählers
auf die abschnittweisen Felder ermöglicht daher das Abstimmen
der Funknetzparameter und der Funkträgerparameter.
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Dies
ermöglicht
auch die Differenzierung von Problemen und Lösungen für das Leistungsverhalten im
Festnetz und im Funknetz, welche von Natur aus unterschiedlich sind.
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Der
Latenzzeitzähler
ist kein anwendungsabhängiger
Zeitstempel, der normalerweise ein Zeitbeziehungserfordernis zwischen
den Paketen einer Anwendung beschreibt. Der Latenzzeitzähler ist
ein transportabhängiger
Zeitstempel, der Warteschlangenbetriebsverzögerungen und verstrichene Zeit
in den Leitwegwarteschlangen während
des Transports im Netzwerk anzeigt. (Dieser Zeitstempel kann mit den
eingestellten QoS-Transportkriterien innerhalb der Verkehrsklassen-
und Flussetikettenfelder verglichen werden. Die QoS-Erfordernisse
werden durch die Anwendung definiert.)
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Dasselbe
Konzept, das zuvor für
einen Latenzzeitzähler
beschrieben wurde, kann auch für
weitere, z.B. die geforderte Mindestbandbreite, angewendet werden.
Die RNC könnte
die Differenz der geforderten Mindest- oder Nennbandbreite und der realisierten
Bandbreite angeben, um im Falle von Problemen eine schnelle Transportformatsatz-
oder TFS-Neukonfiguration zu ermöglichen.
Der problematische Fall ist natürlich
nicht der Fall, bei dem die zu übertragende
Datenmenge geringer als die geforderte Mindest- oder Nennbandbreite
ist. Es ist immer möglich,
eine niedrigere Bitrate als das Minimum auszuwählen, und es ist immer möglich, die
Nullbitrate auszuwählen,
wenn nicht genügend
Daten verfügbar
sind.
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Es
wird angenommen, dass dasselbe Verfahren auch für die erwähnten QoS-Klassen und anderen
Arten von Verkehrsflussklassifizierungen geeignet ist.
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Das
beschriebne Schema kann in der RNC für beide Verkehrsrichtungen
berechnet werden. Im Falle einer Übertragung von den UE-Puffern
muss die RNC Aktualisierungen für
die Etikett- oder Markierungsfelder berechnen. Die RNC sollte die
UE-Betriebsmittel so zuordnen, dass die Latenzzeit nicht zu extensiv
in der Luftschnittstelle verbraucht wird und die Bandbreite nicht
bereits in der Luftschnittstelle verloren geht. Die RNC kann jedoch
die Vorwärtsverkehrsmessungen
verwenden, um zu schätzen,
ein wie großer
Anteil der Latenzzeit im UE verbraucht werden kann und wie viel
Bandbreite durch den UE mindestens bereitzustellen ist, um eine
Ende-zu-Ende-Erfüllung zu
gewährleisten.
Es darf angenommen werden, dass der Anteil von Verbrauch in der
Luftschnittstelle verglichen mit dem Verbrauch im Festnetz vergleichbar
ist für
die Rückwärtsverbindung
als für
die Vorwärtsverbindung,
wenn die Erfordernisse gleich sind. Ebenso darf angenommen werden,
dass sich die bereitgestellte Bandbreite zwischen dem Vorwärts- und
dem Rückwärtsverkehr
auf dieselbe Weise verhält.
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Es
gibt natürlich
etliche Fälle,
in welchen sich die Erfordernisse für Latenzzeit, Bandbreite, QoS-Klasse
und Verkehrsflussklassifizierungen für den Vorwärts- und den Rückwärtsverkehr
klar unterscheiden. In diesem Fall kann der Vorwärtsverkehr keine direkte Ableitung
der Rückwärtsverkehrsparameter
ermöglichen.
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Daher
sollte die Erfindung so betrachtet werden, dass sie entweder auf
der Aufwärtsverbindung oder
auf der Abwärtsverbindung
und auf jeder Seite der Luftschnittstelle verwendet oder ausgeführt werden
kann. In der Tat kann sie als so einfach verwendbar wie zwischen
einem ersten Netzwerk und einem zweiten Netzwerk oder zwischen Teilen
desselben Netzwerks betrachtet werden.
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Unter
Bezugnahme auf 12 ist eine Vorrichtung zur
Ausführung
des QoS-Klassifizierungsverfahrens von 10 dargestellt.
Es ist zu beachten, dass das Verfahren bei jeder Schnittstelle entlang
eines Ende-zu-Ende-Weges anwendbar ist, der von einem Paket oder
von Paketen durchlaufen wird. Dies ist in 12 allgemein
dargestellt, wobei ein Paket oder Pakete auf einer Signalleitung 116 dargestellt
sind, wie sie ein zweites Netzwerk verlassen und in ein erstes Netzwerk über eine
Schnittstelle 117 eintreten. Die Pakete werden durch Mittel 118 empfangen,
welche auch das Dienstniveau bestimmen können, das durch das Paket bei
seinem Durchlauf des Ende-zu-Ende-Weges benötigt wird. Es kann auch Mittel
zum Bestimmen des tatsächlichen Dienstniveaus,
das durch das Paket oder die Pakete während dieses Durchlaufs auf
dem Weg, den sie vom Ausgangspunkt bis zur Schnittstelle 117 zurückgelegt
haben, bis hierher erfahren wurde. Diese Information über die
geforderte QoS und die tatsächlich erfahrene
QoS kann auf einer Signalleitung 120 an ein Mittel 122 zum
Bestimmen, ob das Paket oder die Pakete die geforderte QoS benötigen, geliefert
werden. Dies kann durch einen einfachen Vergleich der durch das
Mittel 118 bereitgestellten Information erfolgen. Wenn
der Vergleich, der durch das Mittel 122 ausgeführt wird,
bestimmt, dass das Paket oder die Pakete die geforderte QoS eigentlich
nicht benötigen,
da sie dieses Dienstniveau bis zu diesem Punkt eigentlich nicht
erfahren haben, dann ist es nicht notwendig, dieses Niveau von geforderter
QoS zu erteilen. Daher wird ein Signal auf einer Leitung 123 geliefert,
das anzeigt, dass der Vergleich festgestellt hat, dass nur ein bestimmtes
vermindertes Dienstniveau für
das ankommende Paket oder die ankommenden Pakete benötigt wird.
Diese Information wird an ein Mittel 124 zum Klassifizieren
des Pakets oder der Pakete entsprechend der tatsächlich benötigten QoS, wie durch das Signal
auf der Leitung 123 angezeigt, geliefert. Nach der Klassifizierung
liefert das Mittel 124 ein Signal auf einer Leitung 126,
welches das Dienstniveau anzeigt, das dem Paket oder den Paketen
erteilt werden sollte. Das Mittel zum Empfangen des Pakets oder
der Pakete kann zum Beispiel die Pakete, die auf der Leitung 116 ankommen, auf
einer Leitung 127 an ein Mittel 128 zum Liefern des
Pakets oder der Pakete auf einer Leitung 130 mit dem tatsächlich benötigten Dienstniveau,
wie durch das Signal auf der Leitung 126 angezeigt, liefern.
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Andererseits
wird, wenn das Mittel 122 bestimmte, dass das Paket oder
die Pakete die geforderte QoS benötigen, da sie dieses Dienstniveau beim
Durchlauf von der Quelle zur Schnittstelle 117 erfahren
haben, dann ein Signal auf einer Leitung 132 an ein Mittel 134 zum
Klassifizieren des Pakets entsprechend dem geforderten QoS-Niveau
geliefert. Das QoS-Niveau, welches das erste Netzwerk entsprechend
der geforderten QoS bereitzustellen imstande ist, wird auf einer
Leitung 136 an das Mittel 128 signalisiert, welches
seinerseits die Pakete im ersten Netzwerk vorwärts zum Endpunkt des Ende-zu-Ende-Weges
auf der Leitung 130 mit dem vollen Niveau der geforderten
QoS weiterleitet.
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Es
ist zu erwähnen,
dass das Signal auf der Leitung 123 auch an ein Mittel 138 zum
Benachrichtigen des Senders von einem verminderten QoS-Niveau, das
durch die von ihm gesendeten Pakete tatsächlich erfahren wird, geliefert
werden kann. Dies kann auf einer Leitung 140 an ein Mittel 142 zum
tatsächlichen
Senden der Benachrichtigungspakete zurück an das Quellenende des Weges
signalisiert werden.
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Es
ist zu beachten, dass die in 12 dargestellte
Vorrichtung auf eine bidirektionale Weise verwendet werden kann.
Zum Beispiel können
in einer drahtlosen Anwendung, bei welcher das zweite Netzwerk ein öffentliches
Telefonwählnetz
sein kann und das erste Netzwerk ein drahtloses Netzwerk sein kann,
die ankommenden Pakete auf der Leitung 116 für eine Abwärtsverbindung
zu einem Mobilterminal bestimmt werden. Wie bereits erwähnt, könnte sie
jedoch für
eine Aufwärtsverbindung,
bei welcher das zweite Netzwerk ein drahtloses Netzwerk ist und
das erste Netzwerk ein öffentliches
Telefonwählnetz
ist, gleichermaßen
anwendbar und nützlich
sein.