DE60104005T2

DE60104005T2 - Übertragung von paketdaten

Info

Publication number: DE60104005T2
Application number: DE60104005T
Authority: DE
Inventors: Tero MÄKELÄ; Julius Karlsson; Tuomo Notkola
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2001-01-16
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2021-01-17
Also published as: US7336661B2; AU2001226778A1; EP1282969A1; JP2003529291A; GB0007394D0; ATE270015T1; DE60104005D1; EP1282969B1; CA2404523A1; US20030152097A1; CA2404523C; WO2001074027A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Übertragung von Paketdaten in einem Telekommunikationssystem.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Telekommunikationsnetzwerke arbeiten typischerweise in Übereinstimmung mit einem bestimmten Standard oder einer bestimmten Spezifikation, der/die darlegt, was die verschiedenen Elementen des Netzwerks tun dürfen, und wie das erreicht werden soll. Der Standard oder die Spezifikation kann zum Beispiel festlegen, ob dem Teilnehmer, oder genauer gesagt, der Teilnehmervorrichtung oder dem Endgerät ein schaltungsvermittelter und/oder ein paketvermittelter Dienst bereitgestellt wird. Der Standard oder die Spezifikation kann auch die Kommunikationsprotokolle und/oder Parameter festlegen, die für die Verbindung verwendet werden sollen. Mit anderen Worten legen die Standards und/oder Spezifikationen die „Regeln" fest, auf denen die Kommunikation aufgebaut werden kann. Beispiele unterschiedlicher Standards und/oder Spezifikationen für drahtlose Kommunikation umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein, Spezifikationen wie etwa GSM („Global System for Mobile Communications") oder verschiedene GSM-basierte Systeme (wie etwa GPRS: „General Packet Radio Service"), AMPS („American Mobile Phone System"), DAMPS (Digital-AMPS), WCDMA („Wideband Code Division Multiple Access") oder TD/CDMA in UMTS („Time Division/Code Division Multiple Access in Universal Mobile Telecommunications System"), IMT-2000 und so weiter.
Bei einem typischen drahtlosen, zellularen Kommunikationssystem versorgt eine Basisstation Mobilstationen oder ähnliche Endgerätevorrichtungen (Mobilstation MS bei GSM, Teilnehmereinrichtung UE bei UMTS) über eine drahtlose Schnittstelle. Jede der Zellen des zellularen Systems kann von einer entsprechenden Sendeempfängervorrichtung versorgt werden. Beim WCDMA-Funkzugangsnetzwerk wird die Zelle zum Beispiel von einem „Knoten B" versorgt, der an ein Element angeschlossen ist und von diesem gesteuert wird, das als Funknetzwerksteuerungs-(RNC: „radio network controller")Knoten bezeichnet wird. Beim GSM-Funknetzwerk wird die Zelle von einer Basisstation (BTS) versorgt, die an einen Basisstationssteuerungs-(BSC: „base station controller")Knoten angeschlossen ist und von diesem gesteuert wird. Das BSC/RNC-Element kann an eine Mobilvermittlungsstelle (MSC: „mobile switching center"), einen Versorgungs-GPRS-Unterstützungsknoten (SGSN: „serving GPRS support node") oder eine ähnliche Einrichtung angeschlossen sein und wird von dieser gesteuert. Die Steuereinheiten eines Netzwerks sind typischerweise miteinander verbunden und es kann ein oder mehrere Gateways wie etwa eine Gateway-MSC (GMSC) oder einen Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten (GGSN: „gateway GPRS support node") zum Verbinden des zellularen Netzwerks mit anderen Netzwerken geben, wie etwa zu schaltungs- oder paketvermittelten Telefon- oder Datennetzen wie etwa dem Internet oder einem Intranet. Der Gatewayknoten stellt für das Netzwerk einen oder mehrere Zugangspunkte zu einem anderen Netzwerk bereit, das heißt einen Verbindungspunkt zwischen den beiden Netzwerken.
Wie vorstehend erwähnt kann das Telekommunikationsnetzwerk zum Bereitstellen von drahtlosen paketvermittelten Diensten fähig sein. Beispiele derartiger Netzwerke umfassen das GPRS-(„General Packet Radio Service")Netzwerk, das EDGE-(„Enhanced Data Rate for GSM Evolution")Mobildatennetzwerk oder ein geeignetes Telekommunikationssystem der dritten Generation wie etwa die CDMA-(„Code Division Multiple Access": Codemultiplex) oder TDMA-(„Time Division Multiple Access": Zeitmultiplex) basierten Telekommunikationssysteme der dritten Generation, die manchmal als „Universal Mobile Telecommunication System" (UMTS) bezeichnet werden. Diese betreffen alle die Übermittlung von Daten zu und von Mobilstationen. Der GPRS-Standard ist zum Beispiel in Verbindung mit dem GSM-(„Global System for Mobile Communications")Standard vorgesehen. Der GSM-Standard ist ein schaltungsvermittelter Dienst und ist ursprünglich für Sprachdienste ausgelegt. Es gibt Elemente des GSM-Standards und des GPRS-Standards, die diese gemeinsam haben. Die GPRS-Netzwerke werden z. B. in der technischen 3GPP-Spezifikation 3G TS 23.060, Version 3.2.0 „General Packet Radio Service (GPRS); Service description; Stage 2" vom Januar 2000 ausführlicher beschrieben. Dieses Dokument wird hierin mittels Referenz eingebunden. Eine Anpassung des GPRS-Standards wurde auch zur Verwendung mit dem UMTS-Standard der dritten Generation vorgeschlagen, der typischerweise Codemultiplex verwendet. Der Paketdatenteil von UMTS ist in der vorstehend referenzierten Spezifikation 23.060 enthalten, d. h. 23.060 wendet für paketvermittelte Daten sowohl UMTS als auch GPRS an.
Die herausgegebenen GPRS- und UMTS-Spezifikationen spezifizieren vier Verkehrsklassen (Gespräch, Streaming, Interaktiv und Hintergrund) für die Dienstgüte (QoS: „Quality of Service"). Die Gesprächsklasse ist für Sprachrufe gedacht. Die Streamingklasse ist für Realzeitverkehr wie etwa für „Video-on-Demand"-Dienste gedacht. Die interaktive Klasse kann Nichtrealzeitverkehr mit geringen Verzögerungen wie etwa „Web-Browsing" abdecken. Die Hintergrundklasse dient für Verkehr, der größere Verzögerungen wie etwa Verzögerungen von 1 bis 5 Sekunden tolerieren kann.
Die Daten können innerhalb jeder der Klassen über verschiedene Datenflüsse, d. h. Datenströme, fließen. Die aktuellen Vorschläge für einen QoS-Standard definieren zum Beispiel die interaktive Verkehrsklasse und Verkehrsverarbeitungsprioritätsparameter. Mit anderen Worten kann der Datenverkehr zwischen unterschiedlichen Datenflusspfaden in der interaktiven Verkehrsklasse mit einem weiteren QoS-Parameter priorisiert werden. Dieser weitere QoS-Parameter wird im Folgenden als Verkehrsverarbeitungspriorität bezeichnet.
Fordert der Endteilnehmer einer Verbindung Daten von einer entfernten Vorrichtung (z. B. einem Server) an, kann das interaktive Klassenschema angewandt werden. Der Endteilnehmer kann eine Maschine, ein Mensch und so weiter. sein. Beispiele der menschlichen Interaktion mit der entfernten Vorrichtung umfassen „Web-Browsing", Datenbankabfrage, Serverzugang und so weiter. Beispiele einer maschinellen Interaktion mit der entfernten Vorrichtung umfassen ein Polling bzw. Abfragen von Messdatensätzen, automatische Datenbankanfragen (Telemaschinen) und so weiter.
Interaktiver Verkehr ist ein Datenkommunikationsschema, das auf einer allgemeinen Ebene durch das Abfrage-Antwort-Muster des Endteilnehmers gekennzeichnet werden kann. Am Nachrichtenziel ist eine Instanz, die die Nachricht (Antwort) innerhalb eines bestimmten Zeitraums erwartet. Eine Umlaufverzögerungszeit ist daher eine wichtige Eigenschaft des Schemas. Ein weiteres kennzeichnendes Merkmal der interaktiven Klasse besteht darin, dass der Inhalt der Datenpakete transparent übermittelt werden muss. Die Übermittlung sollte auch mit einer so geringen Bitfehlerrate wie möglich erfolgen.
Die Verkehrsverarbeitungspriorität kann als ein Merkmal definiert sein/werden, das die relative Wichtigkeit zur Verarbeitung aller Dienstdateneinheiten (SDUs) festlegt, die z. B. zu einem UMTS-Träger gehören, verglichen mit den SDUs anderer Träger. Die Dienstdateneinheiten (SDUs) können ein Datenpaket oder jede andere Datenübertragungsinstanz aufweisen, die als eine Einheit bildend angesehen werden kann.
Die Dateneinheiten können als ein Paketdatenprotokoll-(PDP)Kontext über das Netzwerk übermittelt werden. Insbesondere betrifft ein PDP-Kontext den Teil der Datenverbindung, der über das paketvermittelte Netzwerk (z. B. das GPRS/UMTS-Netzwerk) läuft. Der PDP-Kontext kann als eine logische Verbindung von der drahtlosen Station zum Zugangspunkt eines Gatewayknotens wie etwa eines GGSN angesehen werden, wobei der Zugangspunkt der Verbindungspunkt zwischen z. B. dem GPRS/UMTS-Mobilnetzwerk und einem externen Datennetzwerk ist. Der PDP-Kontext kann anstelle des Ausdrucks logische Verbindung auch als ein logischer Zusammenhang zwischen dem Zugangspunkt und dem Teilnehmer bezeichnet werden.
Der Zweck des Prioritätsmerkmals innerhalb der interaktiven Klasse ist es, in der Lage zu sein, zwischen den unterschiedlichen Trägerqualitäten bzw. -eigenschaften zu unterscheiden. Dies wird durch Verwendung einer Verkehrsverarbeitungsprioritäts-Eigenschaft bewältigt, um dem Mobilnetzwerk zu ermöglichen, Verkehr entsprechend (zeitlich) zu planen. Per Definition ist die Priorität eine Alternative zu absoluten Garantien und diese beiden Eigenschaftstypen können daher nicht gemeinsam für einen einzigen Träger verwendet werden.
Die Anzahl der PDP-Kontexte verändert sich fortlaufend. Die Erfinder haben herausgefunden, dass dies ein Beibehalten der relativen Prioritäten der PDP-Kontexte in der interaktiven Verkehrsklasse während ihrer Konfiguration schwierig macht. Der den Erfindern bekannte Stand der Technik erkennt oder behandelt das Problem nicht. Die momentanen Spezifikationen oder Vorschläge für die Standards beschreiben keine Art und Weise, wie die tatsächliche Bearbeitung der Datenpakete durchzuführen ist, die zu den PDP-Kontexten, d. h. den logischen Verbindungen oder Zusammenhängen, in der interaktiven Verkehrsklasse gehören und unterschiedliche Verkehrsverarbeitungsprioritäten aufweisen können.
Die Verarbeitung der Datenpakete kann jedoch vor einer Implementierung des Systems angegangen werden müssen, um eine gerechte Bearbeitung einzelner Datenflüsse bereitzustellen. Eine Möglichkeit zum Angehen des Problems wäre es, ein WFQ („Weighted Fair Queuing": gewichtetes gerechtes Warteschlangenschema) zu verwenden. Die einfache Verwendung von WFQs könnte jedoch die Anzahl der logischen Verbindungen vernachlässigen, die jede Verkehrsverarbeitungspriorität verwenden. Dies kann auch zu einem ungerechten Verhalten bei einer Blockierungssituation führen, z. B. derart, dass ein PDP-Kontext mit einer niedrigeren Verkehrsverarbeitungspriorität eine Möglichkeit zum Empfangen eines besseres Dienstes aufweist als ein PDP-Kontext mit einer höheren Verkehrsverarbeitungspriorität. Mit anderen Worten kann ein PDP-Kontext mit einer höheren Priorität einen geringeren Durchsatz erfahren als ein PDP-Kontext mit einer niedrigeren Priorität, falls die Anzahl von PDP-Kontexten mit der höheren Priorität einen kritischen Wert überschreitet. Zusätzlich kann auch eine gerechte Bearbeitung der logischen Verbindungen, PDP-Kontexte basierend auf den Verkehrsverarbeitungsprioritäten oder anderen ähnlichen Parametern gewünscht sein, da die Endteilnehmer bei einigen Anwendungen (gänzlich oder teilweise) basierend auf den Parametern finanziell belastet werden können.
Das Dokument WO/9714240 offenbart eine gerechte Warteschlangenbedienung unter Verwendung von dynamischen Gewichtungen für eine Weiterleitungsvorrichtung einer ATM-Zelle. Die Gewichtungen werden basierend auf einem Pufferverbrauch und minimalen Bandbreitenanforderungen angepasst.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der Ausführungsbeispiele der Erfindung, eines oder mehrere der vorstehenden Probleme zu behandeln bzw. anzugehen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Verarbeiten einer Vielzahl an Dateneinheiten in einem Knoten eines Kommunikationssystems bereitgestellt, wobei die Vielzahl an Dateneinheiten im Knoten basierend auf der Priorität der Dateneinheiten in eine Vielzahl an Übertragungswarteschlangen verteilt wird, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Zuordnen von Gewichtungen an die Warteschlangen der Vielzahl an Übertragungswarteschlangen, wobei die Gewichtung einer Warteschlange den Anteil an Ressourcen festlegt, der für die Warteschlange zuzuweisen ist; und Anpassen der zugeordneten Gewichtung einer Warteschlange der Vielzahl an Übertragungswarteschlangen basierend auf Informationen über die Menge an logischen Verbindungen, die mit der Warteschlange in Zusammenhang stehen.
Bei einem spezielleren Ausführungsbeispiel wird die Anpassung durch ein Multiplizieren der Gewichtung der Warteschlange mit der Anzahl der logischen Verbindungen durchgeführt, die mit der Warteschlange in Zusammenhang stehen. Die Übertragungswarteschlangen können auch zu einer interaktiven Verkehrsklasse der Dienstgüteklassen gehören. Die Anzahl an Dateneinheiten, die aus einer Warteschlange zu übermitteln ist, kann auf der relativen Gewichtung der Warteschlange basieren. Die angepasste Gewichtung einer Warteschlange der Vielzahl an Übertragungswarteschlangen kann die Anzahl an Dateneinheiten angeben, die aus der Warteschlange zu übermitteln ist, bevor Dateneinheiten aus einer nächsten Warteschlange übermittelt werden. Die Gewichtungen können dynamisch angepasst werden. Die Gewichtungen können während einer Aktivierung oder einer Deaktivierung der logischen Verbindungen angepasst werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Knoten für ein Kommunikationssystem bereitgestellt, mit: einer Einrichtung zum Empfangen eines Stroms an Dateneinheiten, wobei die Dateneinheiten mit unterschiedlichen Prioritäten in Zusammenhang stehen; einer Einrichtung zum Verteilen der Dateneinheiten in eine Vielzahl an Übertragungswarteschlangen basierend auf den Prioritäten der Dateneinheiten; einer Einrichtung zum Zuordnen von Gewichtungen für die Übertragungswarteschlangen, wobei die Gewichtung einer Warteschlange den für die Warteschlange zuzuweisenden Anteil an Ressourcen festlegt; und einer Einrichtung zum Anpassen der einer Warteschlange zugeordneten Gewichtung basierend auf Informationen über die Menge an logischen Verbindungen, die mit der Warteschlange in Zusammenhang stehen, wobei der Knoten zum Übermitteln von Dateneinheiten aus den Warteschlangen basierend auf den angepassten Gewichtungen angepasst ist.
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung können eine gerechte Bearbeitung der Datenpaketkontexte und eine Beibehaltung der gewünschten relativen Prioritäten zwischen den logischen Paketdatenverbindungen in einer Verkehrsklasse ermöglichen, ungeachtet der Anzahl der Paketdatenkontexte innerhalb der Klasse. Die Ausführungsbeispiele können auch eine dynamische Verteilung von Datenweiterleitungsressourcen in einem Knoten eines Kommunikationssystems ermöglichen.
KURZE BESCHREIBUNG VON ZEICHNUNGEN
Zur besseren Verständlichkeit der Erfindung, und um zu zeigen, wie die Erfindung in der Praxis implementiert werden kann, wird nun beispielhaft auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, bei denen zeigen:
1 ein Kommunikationsnetzwerk, bei dem die Ausführungsbeispiele der Erfindung verwendet werden können;
2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
3 ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb eines Ausführungsbeispiels der Erfindung veranschaulicht.
BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
Es wird Bezug genommen auf 1, die ein Kommunikationssystem zeigt, bei dem die Ausführungsbeispiele der Erfindung eingesetzt werden können. Das System ist zum Bereitstellen drahtloser paketvermittelter Dienste für einen seiner Teilnehmer 1 fähig. Der vom Kommunikationssystem abgedeckte Bereich kann in eine Vielzahl von Zellen oder (nicht gezeigte) ähnliche Zugangsinstanzen unterteilt werden. Jede Zelle hat eine Basisstation 6 zu ihr zugeordnet. Abhängig vom durch das Netzwerk verwendeten Standard wird die Basisstation manchmal als Knoten B bezeichnet, zum Beispiel bei Standards der dritten Generation. Der Ausdruck „Basisstation" wird in diesem Dokument verwendet, um alle Elemente zu umfassen, die über die Funkschnittstelle an drahtlose Stationen oder dergleichen übertragen. Eine Mobilstation 1, d. h. die drahtlose Teilnehmereinrichtung, ist zum Kommunizieren mit der jeweiligen Basisstation eingerichtet. Es sollte anerkannt werden, dass der Ausdruck „Mobilstationen" gedacht ist, jeden geeigneten Typ von drahtloser Teilnehmereinrichtung abzudecken, wie etwa tragbare Datenverarbeitungsvorrichtungen und Web-Browser.
Das Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in Zusammenhang mit UMTS („Universal Mobile Telecommunications System") und GPRS („General Packet Radio Service") sowie Paketdaten einbeziehende Kommunikationen beschrieben. Es sollte jedoch anerkannt werden, dass Ausführungsbeispiele der Erfindung auf jedes andere Kommunikationssystem anwendbar sind, das Paketdaten, Nichtpaketdaten oder sogar Sprachkommunikation oder dergleichen behandelt, wie etwa IMT-2000, drahtloses LAN oder andere Zugangsnetzwerke.
Die Elemente eines UMTS-Netzwerksystems 2 werden nun ausführlicher erörtert. Die Mobilstation oder Teilnehmereinrichtung 1 ist zum Kommunizieren mit einer jeweiligen Basisstation 6 über die Luftschnittstelle eingerichtet. Die Basisstation wird von einer Funknetzwerksteuerung RNC 7 gesteuert. Die Funknetzwerksteuerung RNC und die Basisstation können manchmal als das Funknetzwerk-Subsystem RNS 8 oder als das Funkzugangsnetzwerk RAN bezeichnet werden. Es sollte anerkannt werden, dass ein UMTS-Netzwerk typischerweise mit mehr als einer RNC versehen ist, und dass jede Funknetzwerksteuerung im Allgemeinen eingerichtet ist, mehr als eine Basisstation 6 zu steuern, obwohl gemäß 1 nur eine Basisstation gezeigt ist. Die Elemente des RNS können entweder in der RNC oder der Basisstation oder beiden enthalten sein. Dies ist eine Frage der Implementierung.
Das Funknetzwerk-Subsystem 8 kann mit einem SGSN (Versorgungs-GPRS-Unterstützungsknoten) 14 verbunden sein. Der SGSN 14 verfolgt den Aufenthaltsort der Mobilstation und führt Sicherheitsfunktionen sowie eine Zugriffssteuerung durch. Die Funktionen des SGSN sind ausführlicher z. B. in der 3GPP-Spezifikation 23.060 definiert. Der SGSN 14 ist mit einem GGSN (Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten) 16 verbunden. Der GGSN 16 stellt eine Zusammenarbeit mit einem externen paketvermittelten Netzwerk 3 bereit. Mit anderen Worten verhält sich der GGSN 16 als ein Gateway zwischen dem UMTS-Netzwerk 2 und dem externen Datennetzwerk 3 wie etwa einem IP-basierten Datennetzwerk. Die Funktionen eines typischen GGSN sind auch in der referenzierten 3GPP-Spezifikation definiert.
Obwohl nicht gezeigt kann das Netzwerksystem 2 auch an ein herkömmliches Telekommunikationsnetzwerk wie etwa ein GSM-basiertes zellulares öffentliches, landgestütztes Mobilfunknetz (PLMN: „Public Land Mobile Network") oder an ein öffentliches Telefonnetz (PSTN: „Public Switched Telephone Network") angeschlossen sein. Die verschiedenen Netzwerke können über geeignete Schnittstellen und/oder Gateways miteinander verbunden sein.
Nun auch mit Bezugnahme auf 2 und 3 stellen die Ausführungsbeispiele ein Verfahren bereit, um die Bearbeitung bzw. Behandlung von Datenpaketen des zu einer interaktiven Verkehrsklasse gehörenden Gesamtverkehrs 20 zu unterscheiden. Die interaktive Verkehrsklasse kann verschiedene Verkehrsverarbeitungsprioritäten aufweisen, wobei 2 drei unterschiedliche Prioritätsklassen zeigt. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele ermöglichen eine Bestimmung einer relativen Priorität eines Paketdatenprotokoll-(PDP)Kontexts verglichen mit anderen PDP-Kontexten in der interaktiven Verkehrsklasse. Das folgende Ausführungsbeispiel kann im GGSN 16 gemäß 1 implementiert werden, und genauer gesagt mit Hilfe einer Datenverarbeitungseinheit 11 des GGSN. Es sollte jedoch anerkannt werden, dass das Ausführungsbeispiel auch in anderen Netzwerkknoten des Netzwerks 2 wie etwa im SGSN 14 und in der RNC 7 angewandt werden kann. Die Ausführungsbeispiele können auch in der Mobilstation 1 angewandt werden.
Gemäß 2 sind für jede der drei Verkehrsverarbeitungsprioritäten in der interaktiven Verkehrsklasse separate Sendewarteschlangen 21, 22 und 23 zugeordnet. Die Datenpakete werden von den Warteschlangen z. B. durch Verwendung eines WFQ-(„Weighted Fair Queuing")Verfahrens weitergesendet. Die WFQ-Funktion 24 kann derart implementiert sein, dass die Gewichtungen der Warteschlangen durch den Benutzer des Netzwerkelements (z. B. den Betreiber des Netzwerks 2 oder den Teilnehmer der Mobilstation 1) konfigurierbar sind. Die Ausführungsbeispiele der Erfindung ermöglichen eine dynamische Anpassung der Gewichtungen der Warteschlangen gemäß der Anzahl der PDP-Kontexte, die die Warteschlangen verwenden. Die Gewichtungen der Warteschlangen können zugeordnet sein und/oder die dynamische Veränderung der Gewichtungen wird vorzugsweise während der Aktivierung/Deaktivierung der PDP-Kontexte, d. h. der logischen Verbindungen zwischen dem Teilnehmer 1 und dem Zugangspunkt 16, implementiert. Mit Hilfe der dynamischen Anpassung der Gewichtungen können die relativen Prioritäten der Datenpakete in der interaktiven Verkehrsklasse ungeachtet der Anzahl der aktiven PDP-Kontexte die gleichen bleiben.
Im Folgenden wird eine Situation betrachtet, bei der der Teilnehmer die Gewichtungen der Verkehrsverarbeitungsprioritätswarteschlangen 21 bis 23 auf 5, 3 bzw. 2 konfiguriert hat. Das heißt, falls sich in jeder der Verkehrsverarbeitungsprioritäts-Warteschlangen eine gleiche Menge an PDP-Kontext befindet und jede der Warteschlangen fortlaufend wartende bzw. Schlange stehende Datenpakete enthält, können als erstes fünf Pakete aus der ersten Warteschlange 21 genommen werden, dann können drei Pakete aus der zweiten Warteschlange 22 genommen werden und schließlich können zwei Pakete aus der dritten Warteschlange 23 genommen werden, woraufhin fünf Pakete aus der ersten Warteschlange 21 genommen werden können und so weiter. Die gesamte Ausgabe würde so gebildet werden, dass der Datenstrom 21 mit der höchsten Priorität 50% des Verkehrs einnehmen würde, während der Datenstrom 22 30% einnehmen würde und der Datenstrom 3 20% des gesamten Verkehrs 20 einnehmen würde.
Ist jedoch die Anzahl der jede Warteschlange verwendenden PDP-Kontexte ungleich, können die konfigurierten Gewichtungen nicht als solche verwendet werden, weil sie nicht mehr die relativen Prioritäten der Warteschlangen widerspiegeln. Ist die Anzahl der PDP-Kontexte in der Verkehrsverarbeitungspriorität 21 zum Beispiel gleich 100, ist die Anzahl der PDP-Kontexte in der Verkehrsverarbeitungspriorität 22 gleich 0, und ist die Anzahl der PDP-Kontexte in der Verkehrsverarbeitungspriorität 23 gleich 50, würde das Ergebnis für die Teilnehmer des Knotens ungerecht sein, da der Kontext mit einer niedrigeren Priorität vor den Paketen mit einer höheren Priorität übertragen werden kann. Insbesondere würde der PDP-Kontext mit Verkehrsverarbeitungspriorität 22 einen höheren Durchsatz erfahren als der PDP-Kontext mit der Verkehrsverarbeitungspriorität 21.
Gemäß den Ausführungsbeispielen kann dies durch ein Multiplizieren der konfigurierten Gewichtung mit der Anzahl der PDP-Kontexte mit der gleichen Verkehrsverarbeitungspriorität überwunden werden. Beim vorstehend erwähnten Beispiel wären die effektiven Gewichtungen daher in Übereinstimmung mit untenstehender Tabelle 1, wobei „Priorität W" die ursprüngliche konfigurierte Gewichtung bezeichnet:
Tabelle 1
Wie aus dem Vorstehenden gesehen werden kann, wäre die Gewichtung der (1.) Warteschlange mit der höchsten Priorität 500, die Gewichtung der (2.) Warteschlange mit der mittleren Priorität wäre 30, und die Gewichtung der (3.) Warteschlange mit der niedrigsten Priorität wäre 100, wodurch die relativen Prioritäten der Warteschlangen widergespiegelt werden. Die Gewichtungen werden derart verwendet, dass die Anzahl von Paketen, die durch die effektive Gewichtung definiert ist, in der Prioritätsreihenfolge sequentiell aus jeder Warteschlange genommen wird. Das heißt, die Datenpaketverarbeitungsfunktion 24 überträgt als erstes 500 Pakete erster Priorität aus der Warteschlange 21, gefolgt von 30 Paketen zweiter Priorität aus der Warteschlange 22 und 100 Paketen dritter Priorität aus der Warteschlange 23.
Enthalten die Warteschlangen eine große Anzahl von PDP-Kontexten und ist die Verteilung der PDP-Kontexte im Wesentlichen ungleich, kann es sein, dass das WFQ 24 aufgrund der möglicherweise wesentlich höheren Werte der effektiven Gewichtungen (die Ordnung der Gewichtungen kann unter bestimmten Randbedingungen sogar Hunderttausende sein oder sogar mehr) nicht auf die effizienteste Art und Weise arbeiten kann. Dies kann untragbare Verzögerungen bei den Warteschlangen mit niedrigeren Prioritäten verursachen. Eine Lösung dafür ist eine Verwendung von z. B. einem WF²Q-Algorithmus oder einem ähnlichen Kapazitätsverteilungsschema, das die Situation ausgleicht. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im Folgenden erörtert wird, zielt darauf ab, eine gleichmäßigere Verteilung der Pakete bereitzustellen.
Es wird angenommen, dass sich eine große Anzahl von Paketen zur Übertragung in einem Knoten in der Warteschlange befindet. Die drei Warteschlangen 21 bis 23 sind mit 5, 3 bzw. 2 gewichtet, wie es gemäß untenstehender Tabelle 2 gezeigt ist.
Tabelle 2
Die Gesamtzahl an Datenpaketen wäre 532.000. Die erste Warteschlange bildet einen großen „Batzen" von 500.000 Paketen, was unter gewissen Umständen zu lange Verzögerungen für die zweite und dritte Warteschlange verursachen kann. Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat die Reihenfolge der Übertragung der Datenpakete das nächste Datenpaket basierend auf Wahrscheinlichkeiten zufällig auszuwählen, die für jede der Warteschlangen basierend auf den zugeordneten Gewichtungen bestimmt werden. Die Wahrscheinlichkeiten können z. B. auf die folgende Art und Weise bestimmt werden. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Datenpaket aus der ersten Warteschlange ausgewählt wird, beträgt 500.000/532.000 = 0,940, aus der zweiten Warteschlange 30.000/532.000 = 0,056 und aus der dritten Warteschlange 2.000/532.000 = 0,004. Über eine längere Zeitdauer kann das vorstehende Schema eine geeignete Verteilung der Trägerressourcen zwischen den Warteschlangen derart bereitstellen, dass keine der Warteschlangen unverhältnismäßig lange Verzögerungen erfährt.
Gemäß einer weiteren Möglichkeit werden die großen „Batzen" in kleinere Einheiten aufgeteilt. Dies kann z. B. durch ein Dividieren der Gewichtungen durch eine geeignete Ganzzahl erfolgen, wie etwa durch 100 oder 1000, wodurch die effektiven Gewichtungen der Warteschlangen reduziert werden. Wird für das Beispiel gemäß Tabelle 2 die Ganzzahl 1000 verwendet, würde dies zu der folgenden Reihung an Datenpaketen führen: 500 aus der ersten Warteschlange, 30 aus der zweiten Warteschlange, 2 aus der dritten Warteschlange, 500 aus der ersten Warteschlange, und so weiter.
Während Ausführungsbeispiele der Erfindung in Bezug auf die interaktive Klasse von GPRS und/oder UMTS der dritten Generation beschrieben wurden, sollte anerkannt werden, dass die Ausführungsbeispiele der Erfindung auf alle anderen Klassen jedes anderen geeigneten Standards anwendbar sind. Die logische Verbindung kann manchmal auch als ein logischer Zusammenhang oder als Bitkanal bzw. -pipe bezeichnet werden.
Während das Vorstehende veranschaulichende Ausführungsbeispiele der Erfindung beschreibt, sei hierin auch erwähnt, dass es mehrere Variationen und Modifikationen gibt, die an der offenbarten Lösung durchgeführt werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den zugehörigen Ansprüchen definiert ist.

Claims

Verfahren zum Verarbeiten einer Vielzahl an Dateneinheiten in einem Knoten eines Kommunikationssystems, wobei die Vielzahl an Dateneinheiten im Knoten basierend auf der Priorität der Dateneinheiten in eine Vielzahl an Übertragungswarteschlangen (21, 22, 23) verteilt wird, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Zuordnen von Gewichtungen (24) an die Warteschlangen der Vielzahl an Übertragungswarteschlangen, wobei die Gewichtung einer Warteschlange den Anteil an Ressourcen festlegt, der für die Warteschlange zuzuweisen ist; und Anpassen der zugeordneten Gewichtung (24) einer Warteschlange der Vielzahl an Übertragungswarteschlangen basierend auf Informationen über die Menge an logischen Verbindungen, die mit der Warteschlange in Zusammenhang stehen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Anpassen durch Multiplizieren der Gewichtung der Warteschlange mit der Anzahl logischer Verbindungen durchgeführt wird, die mit der Warteschlange in Zusammenhang stehen.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Dienstgütemerkmal des Kommunikationssystems eine Vielzahl an Verkehrsklassen festlegt, wobei die Übertragungswarteschlangen zu einer interaktiven Verkehrsklasse der Vielzahl an Verkehrsklassen gehören.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Gewichtungen den Warteschlangen basierend auf einem gewichteten gerechten Warteschlangenmodell zugeordnet werden.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anzahl an Dateneinheiten, die aus einer Warteschlange zu übermitteln ist, auf der relativen Gewichtung der Warteschlange basiert.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die angepasste Gewichtung einer Warteschlange der Vielzahl an Übertragungswarteschlangen die Anzahl an Dateneinheiten angibt, die aus der Warteschlange zu übermitteln ist, bevor Dateneinheiten aus einer nächsten Warteschlange übermittelt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Übertragungsreihenfolge der Warteschlangen auf den Prioritätsparametern basiert.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei Daten aus den Warteschlangen basierend auf Wahrscheinlichkeiten übermittelt werden, die basierend auf Informationen über die angepassten Gewichtungen der jeweiligen Warteschlangen und der Gesamtzahl an zu übermittelnden Daten berechnet werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Gewichtungen durch eine Ganzzahl dividiert werden und die Anzahl an Dateneinheiten, die aus einer Warteschlange zu übermitteln ist, auf einem durch die Division erhaltenen relativen Wert basiert.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Gewichtungen dynamisch angepasst werden.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die Gewichtungen während einer Aktivierung oder einer Deaktivierung logischer Verbindungen angepasst werden.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kommunikationssystem ein erstes paketvermitteltes Netzwerk, das drahtlose Dienste für drahtlose Stationen bereitstellt, und ein zweites paketvermitteltes Netzwerk aufweist, und wobei die Dateneinheiten zwischen dem ersten und dem zweiten paketvermittelten Netzwerk zu übertragen sind.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Knoten eines der folgenden Elemente aufweist: einen Gateway zwischen zwei Kommunikationsnetzwerken; einen Steuerknoten eines Kommunikationsnetzwerks; einen Steuerknoten eines Funkzugangsnetzwerks; eine drahtlose Station.
Knoten für ein Kommunikationssystem, mit: einer Einrichtung zum Empfangen eines Stroms an Dateneinheiten (20), wobei die Dateneinheiten mit unterschiedlichen Prioritäten in Zusammenhang stehen; einer Einrichtung zum Verteilen der Dateneinheiten in eine Vielzahl an Übertragungswarteschlangen (21, 22, 23) basierend auf den Prioritäten der Dateneinheiten; einer Einrichtung zum Zuordnen von Gewichtungen (24) für die Übertragungswarteschlangen, wobei die Gewichtung einer Warteschlange den für die Warteschlange zuzuweisenden Anteil an Ressourcen festlegt; und einer Einrichtung zum Anpassen der einer Warteschlange zugeordneten Gewichtung (24) basierend auf Informationen über die Menge an logischen Verbindungen, die mit der Warteschlange in Zusammenhang stehen, wobei der Knoten zum Übermitteln von Dateneinheiten aus den Warteschlangen basierend auf den angepassten Gewichtungen angepasst ist.
Knoten gemäß Anspruch 14, wobei die Einrichtung zum Anpassen der Gewichtungen zum Multiplizieren der für die Warteschlange zugeordneten Gewichtung mit der Anzahl an logischen Verbindungen angepasst ist, die die entsprechende Priorität aufweisen.
Knoten gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei die Übertragungswarteschlangen zu einer interaktiven Verkehrsklasse der Dienstgüteklassen gehören.
Knoten gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Einrichtung zum Anpassen der Gewichtungen zum dynamischen Anpassen der Gewichtungen angepasst ist.
Knoten gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das Kommunikationssystem ein erstes paketvermitteltes Netzwerk, das drahtlose Dienste für drahtlose Stationen bereitstellt, und ein zweites paketvermitteltes Netzwerk aufweist, und wobei die Dateneinheiten zwischen dem ersten und dem zweiten paketvermittelten Netzwerk zu übertragen sind.
Knoten gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei der Knoten eines der folgenden Elemente aufweist: einen Gateway zwischen zwei Kommunikationsnetzwerken; einen Steuerknoten eines Kommunikationsnetzwerks; einen Steuerknoten eines Funkzugangsnetzwerks; eine drahtlose Station.