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CN1682502A - 用于传输具有不同QoS属性的数据的装置、系统和方法 - Google Patents

用于传输具有不同QoS属性的数据的装置、系统和方法 Download PDF

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CN1682502A
CN1682502A CNA03821895XA CN03821895A CN1682502A CN 1682502 A CN1682502 A CN 1682502A CN A03821895X A CNA03821895X A CN A03821895XA CN 03821895 A CN03821895 A CN 03821895A CN 1682502 A CN1682502 A CN 1682502A
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安托尼·格尔奇斯
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Soma Networks Inc
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Publication date
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Abstract

提供了一种新颖的装置、系统和方法，用于在构建于两个或者更多信道中的网络链路上发射具有不同服务质量(QoS)属性的数据流。该方法对到达的分组进行分类，用以确定其所需的/分配的QoS属性，并且将已分类的分组置于若干逻辑信道队列中的一个，所选的逻辑信道队列具有适当的相应的定义的QoS属性集合。无线电链路控制器检查可用的信道，并且针对每个信道，选择逻辑信道队列，其内容将在该信道上发射。该无线电链路控制器确定用于每个信道的数据传输容量，并且对所选逻辑信道的内容进行分段，用以适应于不超出所确定的容量。根据QoS属性集合执行逻辑信道队列的选择，并且因此每个流可以具有不同的QoS特性，包括：优先级、可靠性(ARQ、无ARQ等)。

Description

用于传输具有不同QoS属性的数据的装置、系统和方法
发明领域
本发明涉及一种用于在网络链路上传输具有不同服务质量(Quality of Service，QoS)属性的数据流的装置、系统和方法。更特定地，本发明涉及一种用于提供和管理在数据网络中至少一个链路上传输的数据流的服务质量(QoS)的装置、系统和方法，该数据网络能够传输具有不同QoS要求和/或属性的数据。
发明背景
迄今为止一个最普遍的数据网络是互联网，其是使用互联网协议(Internet Protocol，IP)作为其网络层协议的分组数据网络。IP作为网络层协议提供了很多优点，包括稳健性和实现简便，并且其一个初始原理是，网络层不需要了解有关其所传输分组内容的任何信息。换言之，对于IP而言，作为分组的分组就是分组。相似地，IP设计成单独于网络的物理层而进行工作。换言之，IP不了解其所操作于其中的网络是光网络还是有线网络，等等。
近来，对于创建聚合式网络(converged network)花费了大量的精力，其中单一的网络可以处理多种变化类型的数据。例如，现在分组数据网络常常能够传送语音(电话)数据、“纯”数据(诸如数据文件传输，电子邮件等)、传真数据、流视频、电视会议等。许多这些聚合式网络也使用IP作为其网络协议。
尽管IP仍然是为许多现代网络所选择的网络层协议，但是在聚合式网络中来自不同用户应用的数据可能需要为其提供不同的传输特性。例如，来自于和/或发送至电话语音编码器的数据分组要求相对低的端到端传输等待时间，但能适应相对高的差错率和/或丢弃分组。相反地，来自于文件传输协议(FTP)会话的数据分组能够容忍相对长的等待时间，但却不能良好地适应差错或丢弃分组。使用T.38协议传送传真数据的数据分组既要求低的等待时间也要求低的差错率。对于数据分组内容的可接受传输的特定要求通常被称为关于该数据的所需服务质量(QoS)。如最初的设计，IP并未考虑为分组提供不同的QoS等级。
为了提供IP中的某些QoS测量，典型地被称为IPv4的第四版协议在标准IP报头中提供了服务类型(Type of Service，TOS)字节，如IETF RFC791(1981)(可获得自www.ietf.org)中所定义的。TOS字节的前三比特(0至2)表示具有8个定义值的前导字段(具体为，“Network Control”、“Internetwork Control”、“CRITIC/ECP”、“FlashOverride”、“Flash”、“Immediate”、“Priority”和“Routine”)。除路由表更新和类似的网络函数外，目前前导比特在大部分的网络中并未被广泛应用。
TOS字节的下四个比特(比特3至6-典型被称为TOS比特)表示，指出所需服务类型的标志，并且最末比特(比特7)被留作空白。TOS比特基本上用作标志，用于从网络请求服务等级，用以：使延迟最小，使通过量最大，使可靠性最大或使货币成本最小。一种应用可以依据需要设置四个TOS比特中的任何一个，如果没有进行设置，则假设需要常规服务。在IETF REC 1600(Reynolds and Postel，1992)和IEFT RFC 1609(Almquist，1992)中描述了用于普通应用的TOS比特的推荐设置。作为特定的示例，在这些文档中推荐，FTP控制分组具有最小化延迟的比特设置，FTP数据分组具有最大化通过量的比特设置，并且新闻组(NNTP)分组具有最小化货币成本的比特设置。
尽管TOS提供了某种提供QoS的容量，但它是非常有限的。因此，为了提供用于IP的QoS机制，进行了很多其他的尝试。例如，提出了RSVP作为用于在IP网络中提供QoS保证的机制。基本上，RSVP预留了来自网络组件的资源，用以提供通过另外的无连接IP网络的虚拟连接。RSVP受到这样的困难的困扰，即其仍未得到广泛支持，即使在其得到支持时，需假设有足够大量的网络资源(带宽等)可用于允许为特定用户和/或应用预留这些资源中的某些资源，并且这会导致这些资源的低效率的使用。
当试图在实现在具有较高差错概率的物理层上的IP网络上提供QoS时存在其他的问题。具体地，IP被设计用于并假设了可靠的物理层，诸如有线以太网等，其中拥塞可能是一个问题，但是其中有大量的通常可靠的带宽是可用的。迄今为止，在具有较低可靠性的物理层(诸如无线电信道)上实现启用QoS的基于IP的网络仍是困难的。
而且，迄今为止，实现用于IP网络的QoS的大部分尝试采取端到端方法，并且并不针对具有异类物理层的网络，诸如既具有线链路也具有无线电链路的网络。不同的物理层可以导致需要区别很大的QoS机制。
而且，在诸如由第三代伙伴项目(third generation partnershipproject，3GPP)提出的无线电系统中，典型地，必须在系统的物理层提供QoS，这要求不同的信道以提供不同的QoS等级。显而易见，这可以严重地限制可在网络中提供的QoS的范围。
所需的是，拥有能够在多种物理层上(包括相对不可靠的层，诸如无线电信道)和/或在具有异类物理链路的网络中操作的启用QoS的基于IP的网络。
发明概述
本发明的目的在于提供一种用于在构建于至少两个信道中的电信链路上发射至少两个数据流的新颖的装置、系统和方法，每个数据流具有不同的QoS属性，其避免或者减轻了上文提及的现有技术的缺陷中的至少一个。
根据本发明的第一方面，提供了一种在电信链路上发射至少两个数据流的方法，其中每个数据流可以具有为其定义的不同的服务质量属性集合，该方法包括以下步骤：
(i)接收用于在所述链路上传输的分组；
(ii)检查所述分组以确定其所需的适当的服务质量属性集合；
(iii)将所述经检验的分组置于多个逻辑信道队列中的一个，所述一个逻辑信道具有为其定义的服务质量属性，该属性对应于所述分组所需的已确定的服务质量属性；
(iv)确定用于所述链路的数据传输容量，并且选择使数据保持以最高优先级发射的所述多个逻辑信道队列中的一个用于传输，并且对与可被分组的数据量相等的、来自所述逻辑信道队列的数据进行分组和发射，用以适应于不超出所述信道的所述确定的传输容量；
(v)重复步骤(i)至(iii)并在必要时重复步骤(iv)。
优选地，该电信链路被构建在两个或者更多的信道中，其中每个信道可以具有不同的数据传输容量量，并且每个逻辑信道队列可被分配有一个或者多个信道。在该情况中，所确定的数据传输容量是针对每个信道确定的，并且对于每个信道，选择所分配的逻辑信道队列中的一个用于传输。同样优选地，每个信道可以是一对端点之间的专用信道或者是一个端点和多个其他端点之间的广播信道。同样优选地，对于一个对多个端点配置中，在一个端点处定义逻辑信道队列集合，其用于至该多个端点中每一个的传输。
根据本发明的另一方面，提供了一种系统，用于通过链路自第一端点向多个其他端点中的一个或者多个端点传输数据流，其中每个数据流可以具有为其定义的不同的服务质量属性，该系统包括：
网络接口，其位于所述第一端点处，用于接收来自所述数据流的分组，以通过所述链路传输到所述其他端点；
逻辑信道队列集合，所述集合中的每个所述逻辑信道队列可操作用于对接收到的分组进行排队，并且具有为队列内容所定义的定义服务质量属性的集合；
分组分类器，用于检查所述接收分组以确定用于所述分组的服务质量属性，并且用于将所接收的分组置于具有相应服务质量属性的所述逻辑信道队列的所选逻辑信道队列中；和
链路控制器，其确定至所述多个端点的可用数据传输容量，并且其从内容具有最高优先级的逻辑信道队列中选择一部分分组用于传输，该链路控制器在必要时对该分组进行分段，用以使该部分适应于不超出所述链路的数据传输容量。
优选地，该系统在第一端点处维持用于所述其他多个端点中的每个的端点逻辑信道队列集合。同样优选地，该链路被构建在两个或者更多的信道中，并且链路控制器为至少该两个信道中的每一个从逻辑信道队列中选择一部分分组，用于传输到该多个端点的至少一个端点。同样优选地，此至少两个信道中的至少一个是第一端点和多个端点中的一个端点之间的专用信道，并且此至少两个信道中的另一信道是从第一端点到多个其他端点中的至少两个端点或者多个端点的广播信道。同样优选地，链路控制器可操作用于改变每个专用信道的结构，用以改变其数据传输容量以满足端点的需要。
本发明提供了对包括异类链路的网络中的共享资源(诸如无线电链路)的有效利用。数据被组织成流，并且可以为每个流提供具有其自己的QoS属性集合的其自己的逻辑信道。这些属性可以包括：优先级排序、等待时间限制、数据速率要求、可靠性要求等。具有广泛不同的服务质量属性的数据流可以多路利用到在单一的链路上，该单一的链路可以具有可变的数据传输容量，并且可以有效地提供有关这些流的必要不同的服务质量。该属性的范围和/或类型没有特定的限制，并且可以包括这样的属性，诸如，是否提供了ARQ；是否执行了报头压缩；优先级；对于延迟的可容忍性或者不可容忍性；等等。
附图简述
现在，通过参考附图，将仅以示例方式描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1示出了网络和所连接的最终用户的示意图，该网络是异类的并且包括有线和无线电信链路；
图2示出了连接到CPE的示意图的最终用户终端；
图3示出了基站处的QoS处理器的示意图，其包括多个优先级排序和队列引擎；
图4是表示在接收用于传输的分组时QoS处理器中执行的步骤的流程图；
图5是表示无线电链路控制器所执行的用以选择和发射分组分段的步骤的流程图；
图6示出了具有不同优先级的所发射分组分段的图表；
图7示出了重组控制器；并且
图8示出了CPE处的优先级排序和队列引擎的示意图。
发明详述
图1中示出了电信系统20，其包括由网络32连接的多种最终用户数据24和电话28终端。网络32可以是任何适当的电信网络，诸如使用IP实现的并在有线或光主干上运行的分组网络等等。
如所示出的，某些终端可以通过有线链路36(诸如例如，T1、xDSL、电缆调制解调器、拨号、光纤系统等)连接到网络32。其他终端可以通过无线链路40进行连接，该无线链路40在无线电基站44和用户站(诸如客户住宅设备(customer premises equipment，CPE))之间延伸，该终端连接到该用户站。基站44和用户站可以是任何适用于数据传输的无线电传输系统的组件，并且在本实施例中，其是由本发明的受让人所制造和销售的AMOSPHERETM系统。该AMOSPHERE系统在NPM基站和SOMAportTM CPE之间使用宽带CDMA，并且在共享无线链路40上提供完全聚合式数据传输，该传输从CPE 48到基站44，并且经由回程52发自和回到自核心网络32。回程52可以是任何适当的回程链路，其包括，但不限于，T3、OC3、微波或者其他电信链路。
图2示出了系统20中的CPE 48的一个可行的实施例的示意图。如所示出的，CPE 48包括微处理器组件50，其包括一个或者多个允许数据终端24连接到CPE 48的输入/输出端口。相似地，CPE 48包括用户线接口电路(subscriber line interface circuit，SLIC)组件54，其提供一个或者多个标准RJ-11端口或者其他适当的接口，用以将一个或者多个电话设备28连接到CPE 48。SLIC组件54还包括A/D和D/A转换器，以及任何所需的语音编解码器，用以将电话设备28连接到微处理器组件50。CPE 48还可以用作无线接入点，用于通过任何适当的技术向和从客户住宅中的最终用户终端进行无线通信，该适当的技术包括，但不限于，802.11a、802.11b或802.11g无线电接入点、蓝牙(Bluetooth)收发信机，、红外收发信机、或者任何其他的由本领域的技术人员所将想到的适当的技术。本领域的技术人员将想到CPE 48的其他的实施例，包括PCMCIA或者可以连接或者安装到多种用户终端的、并且可以在游动或者移动应用中操作的其他波形因数的设备。
如所示出的，微处理器组件50经由调制解调器60连接到无线电收发信机64，其接下来连接到天线68。在无线电链路40上通过天线68接收来自基站44的数据，并且该数据通过无线电装置64进行放大并且通过调制解调器60进行解调/解码，该调制解调器60向微处理器组件50提供结果数据。如果所接收数据是控制信号，则微处理器组件50作用于该接收数据，或者该微处理器组件50以适当的格式将该数据传递到适当的数据终端24或者经由SLIC组件54传递到电话设备28。
相似地，由微处理器组件50接收来自数据终端24的数据或者经由SLIC组件54来自电话终端28的数据，并且该数据由调制解调器60进行调制和编码，由无线电装置64放大，并且经由天线68在无线电链路40上发送到基站44。
如将显而易见地，无线电链路40受制于多种条件和/或限制。例如，典型地仅存在有限的无线电频谱量(带宽)可用于由无线电链路40进行使用，并且该带宽必须在所有的CPE 48之间共享。而且，典型地，从基站44到单独CPE 48(下行链路)的可用数据容量总量显著地高于从CPE 48到基站44(上行链路)的可用数据容量总量。例如，在下行链路中可以获得12兆比特每秒(mbps)的总速率，而上行链路可能限于1mbps或者更低。
而且，由于无线电波传播因素(距离，方向等)以及由于有关时间的变化(衰落、局部干扰源等)，单独的CPE 48和基站44之间的无线电路径特性将广泛地变化。因此，任何给定的CPE 48将在某些时刻经历允许其在某种最大速率(例如，5兆比特每秒)接收或者发送数据的无线电路径特性，并且还将在其他的时刻经历仅允许其在某种最小速率(例如，500千比特每秒)接收或者发送数据的无线电路径特性，并且每个CPE 48将在其他时刻经历这些极端中的每一个之间中的无线电路径特性。因此，系统20必须能够有效地使用无线电链路40的容量，即使该容量将随时间变化，并且，特别地，单独CPE48和基站44之间的容量可能随时间发生显著的变化。
而且，由于无线电信道相比于某些其他的物理媒介(诸如有线链路)通常更易于发生传输差错，因此有必要适当地格式化数据，用于在无线电信道上传输，其在下文中被称为数据的“分组”。该分组可以包括：使用纠错码、交织该数据、选择所使用的调制，等等。典型地，该分组的一个结果是，无线电信道的物理层传输块的最大大小(即，可由物理层在一个时间周期中(诸如单个的帧)传输的最大数据量)小于有线传输的情况中的物理层传输块的最大大小。例如，在有线网络中，用于以太网系统的传输块大小可以是1500个字节或更多，而在上文提及的AMOSPHERE系统中，在上行链路上(CPE 48到基站44)传输块最小仅有11字节，并且在下行链路上(基站44到CPE 48)最小仅有19字节。而且，与传输具有遭遇传输差错较大概率的大的分组不同，传输较小分组是有利的，该较小分组可以具有减小的经历差错的概率并且在出现差错的情况中，相比于较大的分组所需要的带宽，其可以在较小的带宽中传输。因此，在经无线电链路40上传输之前，来自有线系统和/或用户终端的分组通常需要分割分组。
尽管在必要时，传统的IP系统中使用了分割，但是典型地，直到分组到达其最终目的地之前，不执行被分割分组的重组。而且，在带宽和资源的有效使用方面，执行分割分组中的开销(报头等)可以使其是非常昂贵的，即使是在需要时才实施。如下文所将详细描述的，在本发明中，分组的分段需要很少的开销，并且当在无线电链路40的末端接收到该分段时，可以执行将分段的分组重组成分段之前的传输块大小。
因此，无线电链路40的有效使用需要对有限的共享资源的管理，其中使用该资源的单独终端的能力可能随时间广泛地变化，并且其中数据分组的分割将是标准的。在这些问题之上的是，如果需要关于数据的QoS，则必须包括额外的复杂度程度。
图3示出了在系统20中的基站44运行的QoS处理器100。对于每个共享无线电链路40，可用分立的QoS处理器，其在上文所提及的AMOSPHERE系统中意味着多扇区基站44的每个无线电扇区具有其自己的QoS处理器100。QoS处理器100包括关于每个其所服务的CPE 48x的网络接口端口104x，待发射到各自CPE 48x的信息通过该端口104x进行传递。每个网络接口端口104馈入各自优先级排序和队列引擎(PQE)108x，每个PQE 108x接下来包括数据分类器112和逻辑信道队列集合LC0至LCi。在所说明的本发明的实施例中，每个PQE 108包括16个逻辑信道队列，具体地，是LC0至LC15。逻辑信道队列LC包括待发射分组的队列，其中队列中的每个入口占有一个分组。置于不同逻辑信道队列LCi的队列中的分组大小可以在必要时有所不同。例如，语音电话数据分组可以是20个字节，而Web浏览会话数据分组可以是几百个字节或者更多。
当每个分组到达网络接口端口104x时，分类器112x检查该分组，用以将其路由至PQE 108x中多达16个逻辑信道队列LCi中的一个。分类器112x可以基于多种因素执行分类，包括：IP报头的TOS字段内容；源和/或目标IP地址和端口；有效负载类型(如果已知)；有效负载长度；等等。
典型地，每个从基站44到CPE 48的数据流或者相反方向的数据流被分配到不同的逻辑信道队列LCi，并且每个逻辑信道队列LCi具有适当的优先级和为其定义的QoS属性集合。数据流可以是任何由网络服务的通信需要，例如，web浏览会话可以是一个流，两个电话呼叫中的每一个可以是其他的流，并且文件传输可以是第四个流。
如此处使用的，并且如下文进一步讨论的，术语“QoS属性”可以包括宽范围的多种属性，其包括但不限于：通过量成形；分割禁止；优先级；数据速率；等待时间；可靠性；报头压缩技术；块差错概率；等等。
例如：如果在基站44和CPE 48之间提供了两个语音连接，则LC0和LC1可被定义为具有低的等待时间、高的容错性、适用于语音数据的报头压缩QoS属性；LC2可被定义为具有适合于web浏览会话的QoS属性，即对等待时间的中等容忍性，低的容错性；LC3可被定义为具有适合于电子邮件的QoS属性(对高的等待时间的容忍性和低的容错性-即ARQ启用的)；LC4可被定义为具有适合于流媒体(诸如视频)的QoS属性；LC5可被定义为具有适合于系统控制和消息信号的QoS属性；而LC6可被定义为具有适合于使用T.38协议的传真数据的QoS属性，即低的等待时间，低的容错性；等等。逻辑信道队列可以根据需要初始化逻辑信道队列，并且可以按照需要定义和/或修改QoS属性，如下文进一步讨论的。
图4示出了上文所述过程的流程图。在步骤120中，在PQE 108处接收来自网络接口端口104的分组，并且由分类器112进行分分类。分类器112确定接收分组的适当的QoS属性。在步骤124中，分类器112确定逻辑信道队列LC是否可用于该分组，并且如果该逻辑信道队列是不可用的，则在步骤128中，该方法通过创建具有必要的QoS属性的新信道逻辑信道队列，或者通过修改现有的空的逻辑信道队列的QoS属性，创建所需的逻辑信道队列。当所需的逻辑信道队列是可用的时候，在步骤132中，该方法使接收分组排队。
如下文所述，每个逻辑信道队列LCi针对于排队在其中的分组执行优先级的调度，并且以非强占的方式自逻辑信道队列LCi发射数据。特定地，当每个分组添加到逻辑信道队列时，确定其相对于已排队的分组的优先级。选择队列中具有最高优先级的分组用于传输，并且，如下文所述，一旦开始进行传输，该分组的传输不会由逻辑信道队列LCi中其他分组中断，即使更高优先级的分组排队在随后。
逻辑信道队列LCi使得其队列数据对于无线电链路控制器(RadioLink Controller，RLC)140而言是可用的。RLC 140识别可用的无线资源，并且将来自每个PQE 108x中的逻辑信道队列LCi的排队数据馈送给一个或者多个可用的无线资源。
在图3的实施例中，可用的无线电资源包括：专用数据信道(dedicated data channel，DDCH)(1481至148k)池144和共享广播数据信道(broadcast data channel，BDCH)(1561至156q)池152。在系统20中，可以向DDCH 148和BDCH 156分配不同量的无线电链路40的总容量。在本发明的当前实施例中，在池152中有3个BDCH156是可用的，且在池144中有典型地是20和80之间任意值的DDCH148是可用的，并且DDCH 148可以具有不同的为其分配的容量量。由系统20动态地执行DDCH 148的创建和删除以及DDCH 148的分配和/或重新分配。
DDCH 148是在连接会话过程中分配给CPE 48的数据信道。DDCH 148可以仅具有为其分配的单一的CPE 48，并且由于DDCH 148可以具有为其分配的可变的容量量(有效地是数据传输速率)，因此CPE 48仅具有为其分配的一个DDCH 148。当对会话的需求发生变化时和/或当基站44的扇区中所需的或者可用的整体资源量发生变化时，系统20可以动态地改变分配给特定DDCH 148的容量量。在建立和分配用于CPE 48的DDCH 148中和/或在调整该信道大小或者断开该信道时，存在某些开销和/或延迟。
BDCH 156是广播信道，并且每当在基站44操作时是可用的。由基站44服务的或者在多扇区基站44的情况中由扇区(共享无线电链路40)服务的每个CPE 48接收和监视至少一个(典型地是3个)池152中的BDCH 156，用于寻址至CPE 48的数据。由于BDCH 156是广播信道，因此在基站44启动之后，不存在额外的要求或开销用于建立BDCH信道来向CPE 48发射数据。每个BDCH 156发射信息块，并且将该块寻址至目标CPE 48，可以将该块发射到接收其的任何CPE 48。在转让至本发明的受让人的公开PCT申请WO01/91047(toMantha)中描述了适当的BDCH 156的特定的实施例。
用于管理基站44的或者多扇区基站44的扇区的容量资源的适当的方法(即，准许CPE 48进入网络和为其提供容量)，是为本领域的技术人员所熟悉的，并且在本发明的范围之外，在此处将不做进一步的讨论。然而，DDCH 148的数目及其容量以及将BDCH块调度到CPE 48是QoS处理器100和RLC 140所必须应对的所有因素。在当前的本发明的实施例中，PQE 108x的逻辑信道队列可以分配给CPE 48正在接收的可用BDCH 156中的任何两个以及可用的DDCH 148中的一个，尽管如上文所述，这些DDCH 148可以具有不同的最大数据传输速率等。如本领域的技术人员所将了解的，本发明既不限于分配给两个BDCH 156，也不限于分配给一个DDCH 148，并且实际上，具有多于一个所分配的DDCH 148允许实现所需的特征，诸如扇区之间或者基站之间的软切换或者较软切换，其中每个下行链路DDCH 148自不同的扇区或者基站44进行发射。
RLC 140执行数据分组的优先级排序、分段以及(如果需要)业务成形，用于在可用的无线资源上传输。具体地，RLC 140包括用于每个PQE 108x中的每个逻辑信道队列LCi的分段高速缓存器160。在各个任何时刻，每个分段高速缓存器160从其各自逻辑信道队列LCi中取用具有最高优先级的分组，并且将其存储在高速缓存器中，直至其在一个或者多个BDCH 156或者DDCH 148上被完整地发射。因此，实现了上文提及的每个逻辑信道队列LCi中具有最高优先级分组的传输的非强占式(在逻辑信道队列内)调度。
RLC 140同每个PQE 108x以及同池152和池144进行通信，用以确定对于逻辑信道队列和可用于为其服务的无线电资源的传输要求。RLC 140检查每个PQE 108x的分段高速缓存器160x，i，用以确定被高速缓存分组或者具有最高优先级的分组的剩余部分。池144和152向RLC 140报告分配给PQE 108x的它们各自信道中每一个的可用容量，RLC 140然后将选择分段高速缓存器160x，i的内容，用于在分配给该PQE 108x的信道(DDCH或者BDCH)上的下一传输。
例如，在图3中，PQE 108x具有为其分配的BDCH 1561和156q以及DDCH 1481。具体地，LC0和LC15已被分配给DDCH 1481，LC1已被分配给BDCH 1561，而LC15已被分配给BDCH 156q。池144将向RLC 140报告其在其下一传输帧上发射数据的容量。例如，池144可以报告，DDCH 1481在下一传输帧上具有发射24个字节数据的数据传输容量。相似地，池152可以向RLC 140报告，BDCH 1561和156q在其下一传输帧上分别具有发射48个和96个字节数据的数据传输容量。
RLC 140检查该关于DDCH 148的所报告数据传输容量和分段高速缓存器160x，0和160x，15中的数据的相对优先级，并且选择两个高速缓存器中的一个用于传输，例如分段高速缓存器160x，0中的数据。然后，如果需要，则RLC 140使分段高速缓存器160x，0中的数据进行分段，用以适应于不超出DDCH 1481的所报告数据传输容量(即，上文提及的示例中的24个字节)。然后将该分段的数据提供给DDCH 1481，用于在下一帧中进行分组和传输。
相似地，RLC 140检查所报告关于BDCH 1561和156q的数据传输容量，并且将分段高速缓存器160中的内容分配给这些BDCH中的每一个。对于每个BDCH 156，RLC 140选择其内容具有最高优先级的所分配分段高速缓存器160。如果需要，则RLC 140使分段高速缓存器160中的数据进行分段，用以适应于不超出BDCH 156的所报告数据传输容量，并且随后将该数据提供给BDCH 156，用于在下一帧中进行分组和传输。
如本领域的技术人员所将了解的，如果具有最高优先级的分段高速缓存器160的内容不需要DDCH或者BDCH的所有所报告数据传输容量，则RLC 140还可以包括另外的分段，其来自于下一个具有最高优先级的分段高速缓存器160或者来自于来自装载到具有最高优先级分段高速缓存器160中的相同逻辑信道队列中的另外的分组，用以利用全部的可用所报告数据传输容量。例如，当具有最高优先级的高速缓存器包括待发射分组的最末部分或者包括非常小的分组，并且待发射的数据低于所报告数据传输容量的时候，这可以发生。如果所考虑的信道是BDCH 156，则RLC 140还可以添加来自于分配给来自另外的PQE 108的BDCH 156的逻辑信道队列中的另外的分段。
图5示出了上文所述处理的流程图，如所说明的，在步骤200中，该方法接下来考虑被分配了一个或者多个分段高速缓存器160的每个和各个信道。在步骤204中，选择具有分配给所考虑信道的最高优先级的逻辑信道队列的非空分段高速缓存器160。在步骤208中，如果需要，则形成所选分段高速缓存器160的内容的分段，用以同由信道报告给RLC 140的数据传输容量相适应。在步骤212中，该分段提交给信道用于分组和传输。在步骤216中，进行检查，用以查看是否使用了全部的所报告数据传输容量。如果已经使用了全部容量，则该处理返回步骤200用于下一个信道。如果使用了小于所报告数据传输容量总量的数据传输容量，则该处理返回步骤204，其中，如果所考虑的信道是BDCH 156，则RLC 140考虑所有分配给BDCH 156的逻辑信道队列(来自任何PQE 108)，用以作为额外的分段而被包括。如果所考虑的信道是DDCH 148，则RLC 140将考虑下一个来自相同的PQE 108的具有最高优先级的数据，用以作为额外的分段而被包括。
对于自基站44发射的每个帧，由RLC 140执行该处理，其可以导致，不同的分段高速缓存器160中的内容在另外的分段高速缓存器中的内容被完全发射之前被选择用于下一传输。因此，RLC 140实现了逻辑信道队列之间的和/或PQE 108之间的强占式调度方法。
图6示出了关于一个DDCH 148的进行中的强占式调度的结果的示例，该DDCH 148至少具有分配给它的PQE 108的逻辑信道LC0、LC2和LC3。如图中所示，在时刻t0开始发射的帧中，用于逻辑信道队列LC3的分段高速缓存器中的数据被分段成DDCH 148的所报告传输容量并且进行发射。形成该数据的另一分段，并且在从时刻t1开始发射的帧中进行发射。尽管图中的说明指出该分段具有相同的大小，但是情况不需要是这样，并且所报告数据传输容量可以在帧到帧之间发生变化。
对于在时刻t2开始发射的帧，逻辑信道队列LC3内容的进一步传输被置于用于逻辑信道队列LC2的分段高速缓存器中的内容强占，该逻辑信道队列LC2被RLC 140确定为具有较高优先级。因此，在从时刻t2开始传输的帧中，针对所报告数据传输容量形成用于逻辑信道队列LC2的分段高速缓存器160中的内容分段并且进行发射。对于在时刻t3开始发射的帧，RLC 140确定已置于用于逻辑信道队列LC0的分段高速缓存器160中的内容具有更高的优先级。因此，LC2的内容传输被强占，并且针对所报告数据传输容量，形成逻辑信道队列LC0的分段，并且在时刻t3的帧中进行发射。由于在时间周期t4和t5中，在用于分配给DDCH 148的逻辑信道队列的分段高速缓存器160中未找到具有更高优先级的数据，因此，在时刻t4和t5，发生了用于逻辑信道队列LC0的分段高速缓存器160中的剩余内容的分段和传输，直至表示用于逻辑信道队列LC0的分段高速缓存器160中的完整分组的全部三个分段被发射。
在时刻t6，RLC 140确定剩余的具有最高优先级的分段高速缓存器160用于传输。在所说明的示例中，下一个具有最高优先级的数据是用于逻辑信道队列LC2的分段高速缓存器中数据的剩余部分，并且对该数据进行分段，用以同所报告数据传输容量相适应，并且在从时刻t6和t7开始传输的帧中进行发射。
在时刻t8，RLC 140确定剩余的具有最高优先级的分段高速缓存器用于传输。在所说明的示例中，下一个具有最高优先级的数据是用于逻辑信道队列LC3的分段高速缓存器160中剩余数据，并且对该数据进行分段，用以同所报告传输容量相适应，并且在从时刻t8、t9、t10和t11开始传输的帧中进行发射，此时完整的分组已被发射。
如图7中所说明的，在每个CPE 148处，提供了重组控制器240。重组控制器240接收来自每个BDCH 156和DDCH 148信道的、在无线电链路40上发射至该重组控制器240的数据。首先由定序器244检查由重组控制器240接收的数据，(如果存在)其确定基站44处的哪个现存的逻辑信道队列LC是数据源。定序器244将使接收数据置于同所识别的逻辑信道队列LC相关的重组队列RQi中。如果定序器244确定该数据是由基站44处的新创建的逻辑信道队列LC创建的，则定序器244将使互补重组队列RQI在重组控制器240中被初始化，并且将接收的数据置于其中。
每个重组队列RQi检查置于其中的数据，并且将数据分段重组为原始的数据分组。一旦分组的重组完成，则其被输出至CPE 48中的适当的数据目标，并且清空重组队列RQi，用于下一个接收数据。
如果来自基站44的分组传输不需要分段，则接收的数据分组被置于随后立刻将其输出的重组队列RQi中。
如本领域的技术人员所了解的，可以使用多种技术来应对丢弃分组分段/丢失分组分段和接收的差错分组，并且这些技术在本发明的范围之外，此处将不进行描述。
图8示出了在系统20中的每个CPE 48处运行的优先级排序和队列引擎PQE 300。PQE 300与PQE 108相似，尽管由于每个CPE 48仅接入到至基站44的无线电链路40上的单一的上行链路DDCH信道148，使得PQE 300是较简单的。上行链路DDCH信道148在需要时被分配给CPE 48，并且如上文所述，可以提供不同的数据传输容量量用以满足其所分配到的CPE 48的需要。如上文所述，用于在系统20中管理容量资源的适当方法(即，准许CPE 48进入网络和为其提供上行链路容量)，是为本领域的技术人员所熟悉的，并且在本发明的范围之外，在此处将不做进一步的讨论。
PQE 300包括网络接口端口304，在CPE 48上运行的应用和/或处理或者连结于其的数据终端向该网络接口端口304发送待发射到基站44的信息。在端口304处接收的数据由分类器308进行分类，该分类器308执行与上文参考PQE 108讨论的分类器112相同的功能。在所说明的本发明的实施例中，每个PQE 300包括16个逻辑信道队列，具体地，是Lc0至Lc15，并且每个逻辑信道队列Lci具有适当的优先级和为其定义的QoS属性集合。尽管考虑到，对于PQE 300将预先定义一个或者多个逻辑信道队列，但是可以按照需要创建或者移除另外的逻辑信道队列Lci，并且为每个逻辑信道队列Lci定义的QoS属性可以根据需要进行设置和重新设置。
每个逻辑信道队列Lci具有为其定义的相关的分段高速缓存器312i，其执行与上文参考PQE 108讨论的分段高速缓存器160相同的功能。
每个CPE 48还包括无线电链路控制器RLC 316，其操作用于接收来自DDCH的所报告数据业务容量的信息，并且选择其内容具有的最高优先级的分段高速缓存器312i用于传输。如果需要，RLC 316将分段所选高速缓存器312i的内容，用以同所报告数据业务容量相适应，并且将向DDCH 148提供数据(不论是否进行了分段)，用于作为下一个发射帧而进行传输。
在基站44处，为每个上行链路DDCH 148提供了重组控制器(未示出)，然后将其分配给CPE 48。这些重组控制器与上文涉及图7讨论的重组控制器相似，并且进行操作用以在将分组转发到其在基站44中或者在其他位置的目标之前，重组在DDCH 148上发射的被分段分组。
如现在将显而易见的，本发明在具有时变容量的链路上向具有广泛不同的要求的数据流提供了QoS服务。多个逻辑信道队列共享单一的链路，并且即使在链路的数据传输容量随时间变化时，仍可向每个队列提供适合于其需要的不同的QoS属性。在下行链路方向中，链路可以被构建在多个信道中，并且逻辑信道队列可以映射至一个或者多个该信道。这些信道可以包括专用信道，每个专用信道专用于基站44和CPE 48之间的链路，其具有可变的数据传输容量，并且一个或者多个信道可以是从基站44到若干或者全部的CPE 48的广播信道。在上行链路中，逻辑信道队列映射至单一的专用信道，其可以具有可变的数据传输容量。
本发明的一个优点在于，其允许基于每个逻辑信道定义和提供QoS属性，这允许有效地使用网络资源，而且还允许基于每个数据流提供不同的QoS，并且支持无线链路上的QoS服务。例如，这允许用于媒体连接的逻辑信道，诸如语音电话数据流，被定义为具有适合于该连接的属性，即分段禁止、低等待时间和低可靠性，这是因为，语音呼叫对等待时间是敏感的，但是可以容忍某些丢弃分组且其分组根据所使用的特定编解码器的需要而总是具有已知的大小。
在该情况中，RLC 140将试图确保该逻辑信道队列中的分组在所要求的时间周期内发射(以满足等待时间要求)而不需要对其应用ARQ或者其他可靠性技术。相反地，CPE 48和基站44之间的文件传输，诸如ftp会话可以通过这样的逻辑信道队列进行发射，即具有已定义的属性：可容忍等待时间，但是需要高的可靠性。相似地，传真数据可以通过这样的逻辑信道队列进行发射，即具有已定义的属性：不能容忍等待时间且需要高的可靠性，由此需要应用ARQ或者其他的可靠性技术。如所提及的，可以基于每个逻辑信道提供诸如ARQ的可靠性技术。而且，还可以基于每个逻辑信道定义和实现较不属于传统的属性，诸如较高的纠错编码等级或者甚至是无线电传输功率电平裕度。而且，可以基于每个流定义其他的属性，诸如对该流是否应用报头压缩和应用哪种类型的报头压缩。
而且，可以基于每个逻辑信道实现业务成形器并对其进行设置。例如，这允许，在需要时语音电话数据在链路40上传输，而其他的数据类型是根据网络运营商定义的参数所限制的数据速率。因此，电话呼叫可以不受阻碍地进行，而文件传输或者其他大的传输可能经历漏桶或者其他的业务成形处理。
如本领域的技术人员所应理解的，通过针对传输链路容量的非常低的开销的影响，实现了上文所述的独特的灵活性。分段的传输仅涉及为每个分段添加小的报头，该报头识别进行发送的逻辑信道，并且在发生分段的情况中，该报头还识别分组分段的指示和该分段在整个分组中的位置。
本发明提供了在包括异类链路的网络中对诸如无线电链路的共享资源的有效利用。数据排列成数据流，并且可以为每个数据流提供具有其自己的QoS属性集合的其自己的逻辑信道。这些属性可以包括：优先级排序、等待时间限制、数据速率要求、可靠性要求等等。
上文描述的本发明的实施例的目的在于成为本发明的示例，并且在不偏离由附属权利要求唯一限定的本发明的范围的前体下，本领域的技术人员可以对其进行变化和修改。

Claims (19)

1.一种在电信链路上发射至少两个数据流的方法，其中每个数据流可以具有为其定义的不同的服务质量属性集合，该方法包括以下步骤：
(i)接收用于在所述链路上传输的分组；
(ii)检查所述分组以确定其所需的适当的服务质量属性集合；
(iii)将所述经检验的分组置于多个逻辑信道队列中的一个，所述一个逻辑信道具有为其定义的服务质量属性，该属性对应于所述分组所需的已确定的服务质量属性；
(iv)确定用于所述链路的数据传输容量，并且选择使数据保持以最高优先级发射的所述多个逻辑信道队列中的一个用于传输，并且对与可被分组的数据量相等的、来自所述逻辑信道队列的数据进行分组和发射，用以适应于不超出所述信道的所述确定的传输容量；
(v)重复步骤(i)至(iii)并在必要时重复步骤(iv)。
2.权利要求1的方法，其中：
所述电信链路是构建在两个或者更多的信道中，并且所述两个或者更多的信道中的每一个可以具有不同的数据传输容量量；并且
所述多个逻辑信道队列中的每一个可被分配给所述两个或者更多的信道中的一个或者多个信道，并且在步骤(iv)中，确定的数据传输容量是针对每个信道确定的，并且，对于每个信道，选择所分配的逻辑信道队列中的一个用于传输。
3.权利要求2的方法，其中所述两个或者更多的信道可以包括一对端点之间的专用信道和一个端点和多个其他端点之间的广播信道中的任何一种。
4.权利要求3的方法，其中所述专用信道在无线电基站和一个用户站之间传输数据，并且其中所述广播信道在所述基站和多个用户站之间传输数据。
5.权利要求2的方法，其中根据需要调节所述至少两个信道的每一个的传输容量，用以服务于为其分配的逻辑信道队列。
6.权利要求1的方法，其中服务质量属性包括：对数据流是否执行ARQ。
7.权利要求1的方法，其中服务质量属性包括：对数据流是否执行报头压缩。
8.权利要求1的方法，其中服务质量属性包括：对所述数据流是否应用业务成形协议。
9.权利要求3的方法，其中逻辑信道队列可以与专用信道和至少一个广播信道相关。
10.权利要求4的方法，其中为所述多个用户站中的每一个定义逻辑信道队列集合。
11.权利要求1的方法，其中根据定义的优先级排列每个逻辑信道队列的内容，仅在前一具有最高优先级的分组的传输完成之后，才选择当前的具有最高优先级的分组用于传输。
12.权利要求11的方法，其中在完成来自另外的逻辑信道队列的分组的传输之前，可以强占式地选择不同逻辑信道队列的内容用于下一传输。
13.权利要求1的方法，进一步包括以下步骤：如果在步骤(ii)之后没有具有相应服务质量属性的逻辑信道队列是可用的，则创建具有所需服务质量属性的集合的逻辑信道队列，以及在步骤(iii)中，将所述分组置于所述已创建的逻辑信道队列中。
14.一种系统，用于通过链路自第一端点向多个其他端点中的一个或者多个端点传输数据流，其中每个数据流可以具有为其定义的不同的服务质量属性，该系统包括：
网络接口，其位于所述第一端点处，用于接收来自所述数据流的分组，以通过所述链路传输到所述其他端点；
逻辑信道队列集合，所述集合中的每个所述逻辑信道队列可操作用于对接收到的分组进行排队，并且具有为队列内容所定义的定义服务质量属性的集合；
分组分类器，用于检查所述接收分组以确定用于所述分组的服务质量属性，并且用于将所接收的分组置于具有相应服务质量属性的所述逻辑信道队列的所选逻辑信道队列中；和
链路控制器，其确定至所述多个端点的可用数据传输容量，并且其从内容具有最高优先级的逻辑信道队列中选择一部分分组用于传输，该链路控制器在必要时对该分组进行分段，用以使该部分适应于不超出所述链路的数据传输容量。
15.权利要求14的系统，其中所述第一端点是无线电基站，而所述多个其他端点是用户站。
16.权利要求15的系统，其中所述基站维持用于所述多个用户站的每一个的逻辑信道队列集合，。
17.权利要求16的系统，其中所述链路构建在两个或者更多的信道中，并且所述链路控制器针对所述至少两个信道中的每一个，从逻辑信道队列中选择一部分分组，用于传输到所述多个用户站中的至少一个用户站。
18.权利要求17的系统，其中所述至少两个信道中的至少一个是所述无线电基站和所述多个用户站中的一个用户站之间的专用信道，并且所述至少两个信道中的另一信道是从所述基站到所述多个用户站中的至少两个或者更多用户站的广播信道。
19.权利要求18的系统，其中所述链路控制器可操作用于改变所述至少一个专用信道的结构，用以改变其数据传输容量。
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