СПОСОБ ПОДСТРОЙКИ РАЗМЕРА ОКНА ПЕРЕДАЧИ НА УРОВНЕ УПРАВЛЕНИЯ РАДИОКАНАЛАМИ Российский патент 2008 года по МПК H04Q7/38 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к управлению радиоканалами в системе сотовой связи с подвижными объектами (мобильными телефонами), в частности к способу подстройки размера окна передачи на уровне управления радиоканалами.

Предпосылки создания изобретения

Протокол управления радиоканалами (протокол RLC, где RLC = Radio Link Control) является протоколом управления, основанным на окне переменного размера, которое используется для управления передачей по радиоканалу пакета данных, как показано на фиг.1. У передающей RLC-стороны термин "блок с перекрестными смещениями" обозначает пакет данных, который имеет подтверждение, что он не получен противоположной стороной, и который должен быть передан повторно; термин "блоки с отсутствием приема" обозначает пакет данных, подтверждение приема которого противоположной стороной ожидается, а термин "пустые блоки" обозначает неиспользовавшиеся буферы. У принимающей RLC-стороны термин "блок с перекрестными смещениями" обозначает пакет данных, который потерян в процессе передачи противоположной стороной и должен быть принят повторно; термин "блоки с отсутствием приема" обозначает полученный пакет данных, а термин "пустые блоки" обозначает неиспользовавшийся буфер.

Далее описаны основные переменные протокола управления радиоканалами (RLC-протокол):

Configured_Tx_Window_Size: начальное значение окна передачи, сконфигурированное для передающей RLC-стороны протоколом высшего уровня, а также наибольший размер окна передачи с блоком, представленным последовательностью модулей данных протокола PDU (PDU - Protocol Data Units); при этом передающая RLC-сторона обращается к буферу передачи в соответствии с этой переменной.

VT(S): переменная состояния передачи, представляющая собой порядковый номер следующего модуля данных протокола PDU, который нужно передать, без учета повторно передаваемого модуля данных протокола (PDU).

VT(A): переменная состояния подтверждения, представляющая собой порядковый номер следующего в последовательности модуля данных протокола (PDU), подтверждение которого ожидается принимающей стороной.

VT(MS): переменная максимального состояния передачи; если порядковый номер модуля данных протокола (PDU) превышает это значение или равен ему, то передача модуля данных протокола не разрешается, и VT(MS)=VT(A)+VT(WS).

VT(WS): размер окна передачи, причем его начальное значение, являющееся также наибольшим значением, равно Configured_Tx_Window_Size, а наименьшее значение равно 1 или значению, сконфигурированному другим высшим уровнем, и значение VT(WS) изменяется в пределах этого диапазона.

Configured_Rx_Window_Size: размер начального окна приема, сконфигурированный для принимающей RLC-стороны протоколом высшего уровня, причем блок представляется последовательностью модулей данных протокола (PDU); RLC использует буфер приема в соответствии с этой переменной.

VR(R): переменная состояния приема, представляющая собой порядковый номер следующего в последовательности модуля данных протокола (PDU), подлежащего приему.

VR(H): переменная состояния приема с наивысшим ожиданием, представляющая собой наибольший порядковый номер модуля данных протокола (PDU), прием которого ожидается.

VR(MR): переменная наибольшего допустимого состояния приема; если порядковый номер модуля данных протокола (PDU) превышает это значение или равен ему, то принимающая RLC-сторона отказывается принимать модуль данных протокола, и

VR(MR)=VR(R)+Configured_Rx_Window_Size.

Принимающая RLC-сторона уведомляет передающую RLC-сторону пакетом состояния PDU (PDU-состояние), что некоторые пакеты приняты, а некоторые пакеты не приняты. Получив пакет состояния PDU, передающая RLC-сторона изменяет значение переменной состояния подтверждения VT(A) и передает переменную максимального состояния передачи VT(MS), чтобы обеспечить непрерывную передачу данных.

Если передающая RLC-сторона обнаруживает, что принимающая сторона не ответила на некоторый модуль данных протокола (PDU), такой как блок с перекрестными смещениями на передающей RLC-стороне на фиг.1, то значение переменной состояния передачи VT(S) непрерывно увеличивается, пока не достигнет значения переменной максимального состояния передачи VT(MS), и после этого данные с порядковым номером, равным значению VT(MS) или превышающим это значение, не передаются.

Если принимающая RLC-сторона обнаруживает, что некоторый модуль данных протокола (PDU) не получен, такой как блок с перекрестными смещениями на принимающей RLC-стороне на фиг.1, то значение переменной состояния приема с наивысшим ожиданием VR(H) непрерывно увеличивается, пока не достигнет значения переменной максимального допустимого состояния приема VR(MR), и после этого данные с порядковым номером, равным значению VR(MR) или превышающим это значение, не принимаются.

Существующий в настоящее время протокол RLC обеспечивает следующее: принимающая RLC-сторона в зависимости от состояния собственного окна приема управляет размером окна для передачи данных передающей RLC-стороной, тем самым управляя использованием полосы пропускания радиоканала. Схема протокола содержит информацию индикатора размера окна (информация SUFI о размере окна) в пакете состояния PDU, посылаемом передающей RLC-стороне, и после того, как передающая RLC-сторона получает информацию SUFI о размере окна, изменяет размер окна передачи VT(WS) на WSN. Если значение WSN равно нулю, то информация SUFI игнорируется; если значение WSN превышает наибольший размер окна передачи Configured_Tx_Window_Size, то размер окна передачи VT(WS) устанавливается равным Configured_Tx_Window_Size. Если связь по радиоканалу ухудшается, то данные могут быть потеряны, что ведет к увеличению буфера на принимающей RLC-стороне. В это время принимающая RLC-сторона уменьшает передачу данных от передающей RLC-стороны, используя информацию SUFI о размере окна, и уведомляет передающую RLC-сторону о необходимости уменьшить размер окна передачи VT(WS), тем самым уменьшая размер окна передачи и исключая перегрузку канала. Когда принимающая RLC-сторона обнаруживает, что имеющийся в наличии размер буфера приема постоянно растет до определенных пороговых значений, как показано на фиг.2, тогда как все повторно переданные пакеты получены и принимающей RLC-стороне не требуется буфер для использования, то принимающая RLC-сторона аналогичным образом уведомляет передающую RLC-сторону о необходимости увеличить размер окна передачи VT(WS), в результате чего размер окна передачи возрастает и исключается снижение эффективности использования полосы пропускания канала передачи данных.

В соответствии с фактически проведенными измерениями различных услуг вероятность потери модуля данных протокола (PDU) при некоторых услугах передачи данных, предоставляемых не в режиме реального времени, может достигать 10%. При хорошей радиосвязи протокол RLC предписывает, чтобы вероятность потери модуля данных протокола (PDU) не превышала 0,7%. Значит, по результатам сравнения, вероятность потери информации SUFI о размере окна выше. Однако согласно положениям настоящего протокола передающая сторона не "видит" использование полосы пропускания радиоканала и подстраивает размер окна передачи только согласно требованиям, содержащимся в информации SUFI о размере окна, полученной от принимающей стороны. Таким образом, если потеряна информация SUFI о размере окна, то передающая сторона не подстраивает размер окна по собственной инициативе. Более того, в протоколе RLC нет универсального критерия включения информации SUFI о размере окна, и после однократного включения такой информации может пройти длительное время до ее следующего включения. В частности, если состояние радиоканала становится хорошим и вероятность потери пакетов уменьшается, то информация SUFI о размере окна может быть вообще не включена, и в течение этого периода, даже при хорошем радиоканале, данные могут передаваться по радиоканалу с меньшей скоростью, тем самым значительно уменьшая эффективность радиоканала.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение обеспечивает способ подстройки размера окна передачи на уровне управления радиоканалами для эффективной борьбы с такими недостатками протоколов существующего уровня, как полное управление использованием полосы пропускания радиоканала на принимающей стороне, так что нет возможности своевременно подстроить размер окна передачи из-за потери информации SUFI о размере окна, что приводит к уменьшению эффективности использования полосы пропускания для протокола управления радиоканалами.

Настоящее изобретение обеспечивает способ подстройки размера окна передачи на уровне управления радиоканалами, при котором передающая RLC-сторона управляет использованием полосы пропускания радиоканала, периодически принимая решение о необходимости подстройки размера окна передачи и подстраивая размер окна передачи на передающей RLC-стороне, если происходит снижение эффективности использования полосы пропускания.

Шаг периодического принятия решения о необходимости подстройки размера окна передачи на передающей RLC-стороне включает в себя:

Шаг 1: задание порога N в зависимости от состояния радиоканала;

Шаг 2: периодическое измерение отношения K переменной состояния передачи VT(S) и переменной состояния подтверждения VT(A) к наибольшему размеру окна передачи Configured_Tx_Window_Size на передающей RLC-стороне, причем отношение K представляет собой отношение относительного расстояния между VT(S) и VT(A) к значению Configured_Tx_Window_Size;

Шаг 3: сравнение отношения K с порогом N и определение необходимости подстройки размера окна передачи, если отношение K меньше порога N; в противном случае, возврат к шагу 2.

Шаги для подстройки размера окна передачи на передающей RLC-стороне включают в себя:

Шаг 1: определение значения W на передающей RLC-стороне, т.е. размера окна передачи, который может быть обеспечен радиоканалом, и

Шаг 2: сравнение размера окна передачи VT(WS) со значением W и, если значение VT(WS) меньше W, задание значения VT(WS) равным W.

Согласно настоящему изобретению передающая RLC-сторона не полагается на информацию SUFI о размере окна, передаваемую принимающей RLC-стороной, а определяет состояние использования полосы пропускания радиоканала в зависимости от собственных переменных состояния и, таким образом, подстраивает размер окна передачи. Благодаря этому, можно исключить недостаток, состоящий в отсутствии возможности своевременной подстройки размера окна передачи при потере информации SUFI о размере окна, и быстро подстроить размер окна передачи, стремясь обеспечить полное и максимально эффективное использование полосы пропускания радиоканалов.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - это схематическое представление протокола управления радиоканалами.

Фиг.2 - это схема, на которой принимающая RLC-сторона уведомляет передающую RLC-сторону о необходимости изменения окна передачи, посылая пакет состояния, содержащий информацию SUFI о размере окна.

Фиг.3 - это алгоритм способа согласно настоящему изобретению.

Подробное описание предпочтительной реализации изобретения

Далее представлено более подробное описание настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

Основная идея настоящего изобретения состоит в определении состояния буфера на принимающей RLC-стороне за счет периодического измерения соотношения переменных на передающей RLC-стороне. Как показано на фиг.1, если подтверждена потеря данных PDU на передающей RLC-стороне, как блока с перекрестными смещениями, то относительное расстояние между переменной состояния подтверждения VT (А) и переменной состояния передачи VT (S) постепенно увеличивается, и заполнение буфера передачи постепенно растет. Так как на принимающей RLC-стороне также происходит потеря данных PDU как блока с перекрестными смещениями, то относительное расстояние между переменной состояния приема VR(R) и переменной состояния приема с наивысшим ожиданием VR(H) постепенно увеличивается, и заполнение буфера передачи у принимающей стороны постепенно растет.

Однако из-за задержки в радиоканале значение переменной состояния приема с наивысшим ожиданием VR(H) не превысит значения переменной состояния передачи VT(S), а значение переменной состояния подтверждения VT(A) не превысит значения переменной состояния приема VR(R). Нужно также отметить, что относительное расстояние между переменной состояния приема VR(R) и переменной состояния приема с наивысшим ожиданием VR(H) определенно не превысит относительное расстояние между переменной состояния подтверждения VT(A) и переменной состояния передачи VT(S), т.е.:

(4096+VT(S)-VT(A)mod4096=(4096+VR(H)-VR(R))mod4096.

Но для конфигурации общих переменных протокола RLC имеет место:

Configured_Rx_Window_Size = Configured_Tx_Window_Size.

В протоколе 3GPP TS 25.306 это означает, что буфер передачи RLC должен быть использован в соответствии с окном передачи, а буфер приема RLC - в соответствии с окном приема. Более того, поскольку Configured_Tx_Window_Size и Configured_Rx_Window_Size являются начальными значениями окна передачи и окна приема RLC, то, когда установлен радиоресурс, буфер передачи, конечно, соответствует Configured_Tx_Window_Size, а буфер приема - Configured_Rx_Window_Size. Поэтому состояние заполненности буфера на принимающей RLC-стороне можно определить, периодически измеряя отношение К переменной состояния передачи VT(S) и переменной состояния подтверждения VT(A) к наибольшему размеру окна передачи Configured_Tx_Window_Size на передающей RLC-стороне. Даже если Conrigured_Rx_Window_Size < Configured_Tx_Window_Size, то отношение К переменной состояния передачи VT(S) и переменной состояния подтверждения VT(A) к наибольшему размеру окна передачи Configured_Tx_Window_Size можно также изменить, подстроив весовой коэффициент Р. Если при сравнении отношения К и некоторого порога N имеет место неравенство, например, "меньше чем", то для передающей RLC-стороны может быть принято меньшее заполнение в буфере принимающей RLC-стороны, и потом может быть определен размер окна передачи VT(WS); если VT(WS) меньше W, то размер окна передачи может быть обеспечен радиоканалом. Это показывает, что использование полосы пропускания радиоканала недостаточно, и нужно установить VT(WS) на W, т.е. на размер окна передачи, который может быть обеспечен радиоканалом.

Подробные шаги согласно настоящему изобретению представлены на фиг.3.

Шаг 1: задание порога N, причем обычно порог N очень мал, что можно оценить в зависимости от окна передачи и от требований к скорости передачи по радиоканалу; при этом предпочтительно порог составляет около 10.

Шаг 2: периодическое определение, получена ли информация SUFI о размере окна на передающей RLC-стороне; если да, то переход к шагу 8, в противном случае переход к шагу 3.

Шаг 3: периодическое измерение отношения K переменной состояния передачи VT(S) и переменной состояния подтверждения VT(A) к наибольшему размеру окна передачи Configured_Tx_Window_Size на передающей RLC-стороне, причем отношение К представляет собой отношение относительного расстояния между VT(S) и VT(A) к Configured_Tx_Window_Size.

Шаг 4: сравнение отношения K и порога N; если отношение K меньше порога N, что показывает необходимость увеличения размера окна передачи, то переход к шагу 5; в противном случае возврат к шагу 2.

Шаг 5: расчет размера окна передачи W, который может быть обеспечен радиоканалом, в зависимости от переменной состояния передачи VT(S), переменной состояния подтверждения VT(A) и наибольшего размера окна передачи Configured_Tx_Window_Size; или задание заранее на передающей RLC-стороне соответствующего соотношения между K и W и прямое определение соответствующего размера окна передачи W в зависимости от значения K.

Шаг 6: сравнение размера окна передачи VT(WS) и W; если VT(WS)<W, то переход к шагу 7; в противном случае, переход к шагу 2.

Шаг 7: задание значения переменной VT(WS), равным W, и переход к шагу 2.

Шаг 8: задание значения VT(WS), равным значению WSN в последней полученной информации SUFI о размере окна, и возврат к шагу 2 для продолжения измерений.

Описанный выше процесс выполняется в течение всего периода работы на передающей RLC-стороне, пока существует соединение с передающей RLC-стороной.

Ниже описан пример реализации изобретения, в котором отношение К вычисляется по следующей формуле:

если K>100, K=100; и в этой формуле Р - это весовой коэффициент, удовлетворяющий следующему условию:

А значение W, размер окна передачи, который может быть обеспечен радиоканалом, можно вычислить следующим образом:

и использовать после округления значения, рассчитанного по формуле выше, до ближайшего меньшего значения.

Порог задан как N=10; если K<N, размер окна передачи увеличивается. Предполагается, что Configured_Tx_Window_Size = 512, Configured_Rx_Window_Size = 512, размер окна передачи VT(WS), определенный на передающей RLC-стороне, равен 1, переменная состояния передачи VT(S) = переменная состояния подтверждения VT(A)=300.

Такой процесс может быть реализован следующим образом:

задание порога N=10; передающая сторона не получает информацию SUFI о размере окна, потом периодическое определение значения отношения К, здесь K=0; определение, удовлетворяют ли значения K и N условию для увеличения размера окна; так как K<N, размер окна передачи нужно увеличить; расчет значения W, размера окна передачи, который может быть обеспечен радиоканалом, W = Configured_Tx_Window_Size = 512;

сравнение размера окна передачи VT(WS) с W, что дает неравенство VT(WS)<W; задание размера окна передачи VT(WS), равным W, 512; потом продолжение измерений.

Нужно иметь в виду, что описанные выше реализации изобретения предназначены только для иллюстрации технических решений согласно настоящему изобретению и ни в коей мере не ограничивают настоящее изобретение. Хотя настоящее изобретение подробно описано со ссылками на предпочтительные реализации изобретения, специалист в данной технической области должен понимать, что технические решения согласно настоящему изобретению могут быть изменены или заменены подобными им без отхода от духа и объема настоящего изобретения и что все изменения и замены охватываются объемом формулы настоящего изобретения.

Изобретение относится к системам связи. Технический результат заключается в исключении снижения эффективности использования полосы пропускания канала, что передающая сторона на уровне управления радиоканалами определяет эффективность использования полосы пропускания радиоканала и активно подстраивает размер окна передачи в соответствии с эффективностью использования полосы пропускания радиоканала. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ подстройки размера окна передачи на уровне управления радиоканалами, отличающийся тем, что передающая сторона на уровне управления радиоканалами определяет эффективность использования полосы пропускания радиоканала и активно подстраивает размер окна передачи в соответствии с эффективностью использования полосы пропускания радиоканала.2. Способ подстройки размера окна передачи по п.1, отличающийся тем, что он содержит шаг периодического определения передающей стороной на уровне управления радиоканалами, нужно ли подстроить размер окна передачи.3. Способ подстройки размера окна передачи по п.2, отличающийся тем, что шаг периодического определения передающей стороной на уровне управления радиоканалами, нужно ли подстроить размер окна передачи, включающий в себя:

шаг 1: задание порога N в зависимости от состояния радиоканала; шаг 2: периодическое измерение передающей стороной на уровне управления радиоканалами отношения К переменной состояния передачи VT(S) и переменной состояния подтверждения VT(A) к наибольшему размеру окна передачи Configured_Tx_Window_Size, причем отношение K представляет собой отношение относительного расстояния между VT(S) и VT(A) к Configured_Tx_Window_Size; и шаг 3: сравнение отношения K с порогом N и выполнение шага подстройки размера окна передачи, если отношение K меньше порога N; в противном случае, возврат к шагу 2.

если K>100, устанавливают K=100; где P - это весовой коэффициент, удовлетворяющий следующему условию:

где Р - весовой коэффициент, удовлетворяющий условию:

после округления до ближайшего меньшего значения можно использовать W.