DE60108765T2

DE60108765T2 - Basis-qos-mechanismen zur drahtlosen übertragung von ip-verkehr

Info

Publication number: DE60108765T2
Application number: DE60108765T
Authority: DE
Inventors: Mika Rinne
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2000-08-28
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2021-05-22
Also published as: EP1314281B1; WO2002019619A2; DE60108765D1; AU2001258678A1; EP1314281A2; WO2002019619A3; US7782872B2; US6845100B1; US20050185651A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Dienstqualitäts- oder QoS-Mechanismen (QoS für engl. Quality of Service) insbesondere zur drahtlosen Übertragung.
2. Erörterung der verwandten Technik
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.
Die aktuellen Lösungen für den Paketverkehr bei der drahtlosen Funkverbindung unterstützen keine Mechanismen für eine garantierte QoS.
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.
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.
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.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung von QoS-Mechanismen für die drahtlose Übertragung.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Zusammenfassung
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.
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.
Auswirkung auf aktuelle Entwicklungen
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.
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.
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.
Vorteile
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.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 stellt eine Architektur des universellen Mobilfunk-Telekommunikationssystems (UMTS) dar, die vom Third Generation Partnership Project (3GPP) vorgeschlagen wird.
2 stellt eine Iu- und Uu-Benutzerebene für das 3GPP dar.
3 zeigt eine detailliertere Darstellung der vorgeschlagenen UMTS-Paketnetzarchitektur.
4A stellt das Protokollprofil einer UMTS-Benutzerebene dar.
4B stellt das Protokollprofil einer UMTS-Steuerungsebene dar.
5 stellt die QoS-Zuordnung von IP-Paketen zur Funkschnittstelle dar.
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.
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.
8 stellt die Auflistung und QoS-Aktivierung von der Netzseite, aber für ein einziges Terminal dar.
9 stellt einen ersten QoS-Mechanismus zum Zuordnen von IP-Paketen zur Funkstelle gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
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.
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.
9C stellt den QoS-Scheduler dar, wobei er die Gesamtkapazität des TTIs auf der Basis des Diensttyps gemäß der vorliegenden Erfindung zuordnet.
9D stellt den QoS-Scheduler dar, wobei er die Gesamtkapazität des TTI auf der Basis der gemessenen Pufferebenen gemäß der vorliegenden Erfindung zuordnet.
9E stellt den QoS-Scheduler dar, wobei er die Gesamtkapazität des TTI auf der Basis der Pufferpriorität gemäß der vorliegenden Erfindung zuordnet.
9F stellt den QoS-Scheduler dar, wobei er die Gesamtkapazität des TTI Puffern auf der Basis Pufferpriorität gemäß der vorliegenden Erfindung zuordnet.
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.
11 stellt ein IPv6-Paket dar, welches eine abschnittweise Erweiterungsoption als einen Latenzzeitzähler gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
12 stellt eine Vorrichtung zum Ausführung des Verfahrens von 10 dar.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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.
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.).
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.
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.
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.

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.
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.
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).
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]

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.

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
QoS-Mechanismus 1
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.
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.
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.
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:
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. k_I = ... = k_I = k_i+1 = k_I für ∀ i = 0 ... I.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
4. Pufferebenen in den RLC-Puffern messen und die Datenmenge in Bezug auf die Pufferebenen der anderen RLC-Puffer aktivieren.
Hier beeinflusst und ändert die Pufferebenenmessung die Anzahl von PDUs, die aus den einzelnen Puffern je TTI aktiviert werden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
QoS-Mechanismus 2
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
Diese Anwendung des Latenzzeitzählers auf die abschnittweisen Felder ermöglicht daher das Abstimmen der Funknetzparameter und der Funkträgerparameter.
Dies ermöglicht auch die Differenzierung von Problemen und Lösungen für das Leistungsverhalten im Festnetz und im Funknetz, welche von Natur aus unterschiedlich sind.
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.)
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.
Es wird angenommen, dass dasselbe Verfahren auch für die erwähnten QoS-Klassen und anderen Arten von Verkehrsflussklassifizierungen geeignet ist.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Verfahren zum Einsatz in einem drahtlosen Netzwerk, welches folgende Schritte umfasst: Klassifizieren von Paketen (16) entsprechend verschiedener Klassen, die für unterschiedliche Träger von unterschiedlichen Mobilterminals bestimmt sind, Speichern (20) der klassifizierten Pakete entsprechend der verschiedenen Klassen und entsprechend der unterschiedlichen Träger von unterschiedlichen Zielmobilterminals, Auflisten (22) von einigen oder allen der gespeicherten Pakete zur möglichen Übertragung entsprechend der unterschiedlichen Träger von unterschiedlichen Zielmobilterminals während eines Zyklus eines Paket-Schedulers, gekennzeichnet durch Auflisten (10) von einigen oder allen der zur möglichen Übertragung bestimmten, gespeicherten Pakete für die tatsächliche Übertragung entsprechend der verschiedenen Klassen, und Übertragen (28) der gespeicherten Pakete, die für die tatsächliche Übertragung während Übertragungszeitintervallen bestimmt sind, die während des Zyklus des Paket-Schedulers eintreten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Auflistens (10) von einigen oder allen der zur möglichen Übertragung bestimmten, gespeicherten Pakete für die tatsächliche Übertragung entsprechend den verschiedenen Klassen den Schritt des Auflistens gleichgroßer Datenmengen zur Übertragung aus den verschiedenen Klassen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Auflistens (10) von einigen oder allen der zur möglichen Übertragung bestimmten, gespeicherten Pakete für die tatsächliche Übertragung entsprechend der verschiedenen Klassen die Schritte des Bestimmens der Übertragungskapazität eines Übertragungszeitintervalls und des Dividierens der Kapazität in gleichgroße Anteile – einen Anteil für jede der verschiedenen Klassen – umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Auflistens (10) von einigen oder allen der zur möglichen Übertragung bestimmten, gespeicherten Pakete für die tatsächliche Übertragung entsprechend der verschiedenen Klassen folgende Schritte umfasst: Bestimmen der Diensttypen der verschiedenen Klassen, Bestimmen der Übertragungskapazität eines Übertragungszeitintervalls und Zuordnen der Gesamtkapazität des Übertragungszeitintervalls auf Basis der Diensttypen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte des Auflistens (10) von einigen oder allen der zur möglichen Übertragung bestimmten, gespeicherten Pakete für die tatsächliche Übertragung entsprechend der verschiedenen Klassen folgende Schritte umfasst: Messen der entsprechend der verschiedenen Klassen gespeicherten Paketmengen, Bestimmen der Kapazität eines Übertragungszeitintervalls, und Dividieren der Kapazität des Übertragungszeitintervalls entsprechend der gemessenen Pufferebenen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Auflistens (10) von einigen oder allen der zur möglichen Übertragung bestimmten, gespeicherten Pakete für die tatsächliche Übertragung entsprechend der verschiedenen Klassen weiterhin folgende Schritte umfasst: Bestimmen der Prioritäten der entsprechend der verschiedenen Klassen gespeicherten Pakete, Bestimmen der Übertragungskapazität eines Übertragungszeitintervalls, und Zuordnen der Kapazität auf Basis der Prioritäten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Auflistens (10) von einigen oder allen der zur möglichen Übertragung bestimmten, gespeicherten Pakete für die tatsächliche Übertragung entsprechend der verschiedenen Klassen weiterhin folgende Schritte umfasst: Bestimmen der Priorität der entsprechend der verschiedenen Klassen gespeicherten Pakete anhand einer Prioritätstabelle, Bestimmen der Kapazität eines Übertragungszeitintervalls, und Zuordnen der Kapazität auf Basis der Prioritäten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die verschiedenen Klassen bezeichnend für die Dienstqualität sind, die für den Durchlauf der Pakete außerhalb des drahtlosen Netzwerks vor der Ankunft im drahtlosen Netzwerk gefordert wird, und das Verfahren weiterhin folgende Schritte umfasst: 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 den Schritt des Klassifizierens der Pakete entsprechend einer Dienstqualität umfasst, die die Pakete tatsächlich beim Durchlauf außerhalb des drahtlosen Netzwerks erfahren haben.
Vorrichtung zum Einsatz in einem drahtlosen Netzwerk, umfassend: einen Paketklassifizierer (16) zum Klassifizieren von Paketen entsprechend der verschiedenen Klassen, die für unterschiedliche Träger von unterschiedlichen Mobilterminals bestimmt sind, ein Paketspeichermedium (20) zum Speichern der klassifizierten Pakete entsprechend der verschiedenen Klassen und entsprechend der unterschiedlichen Träger von unterschiedlichen Zielmobilterminals, einen Paket-Scheduler (22) zum Auflisten von einigen oder allen der gespeicherten Pakte zur möglichen Übertragung entsprechen der unterschiedlichen Träger von unterschiedlichen Zielmobilterminals während eines Zyklus des Paket-Schedulers, gekennzeichnet durch einen Dienstqualität-Scheduler (10) zum Auflisten von einigen oder allen der zur möglichen Übertragung bestimmten, gespeicherten Pakete für die tatsächliche Übertragung entsprechend der 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.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Dienstqualität-Scheduler Mittel zum Auflisten gleichgroßer Datenmengen zur Übertragung aus den verschiedenen Klassen umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Dienstqualität-Scheduler Mittel zum Bestimmen der Übertragungskapazität eines Übertragungszeitintervalls und Mittel zum Dividieren der Kapazität in gleichgroße Anteile – einen Anteil für jede der verschiedenen Klassen – umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 9, 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.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Dienstqualität-Scheduler Mittel zum Messen der entsprechend der verschiedenen Klassen gespeicherten Paketmengen, Mittel zum Bestimmen der Kapazität eines Übertragungszeitintervalls, und Mittel zum Dividieren der Kapazität des Übertragungszeitintervalls entsprechend der gemessenen Pufferebenen umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Dienstqualität-Scheduler Mittel zum Bestimmen der Prioritäten der entsprechend der verschiedenen Klassen gespeicherten Pakete, Mittel zum Bestimmen der Kapazität eines Übertragungszeitintervalls, und Mittel zum Zuordnen der Kapazität auf Basis der Prioritäten umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Dienstqualität-Scheduler Mittel zum Bestimmen der Priorität der entsprechend der 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.
Vorrichtung nach Anspruch 9, 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 während des Durchlaufs 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.