专利名称：传输节点中的拥塞控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及电信，尤其涉及无线电信中的拥塞控制。
背景技术：
利用在多个用户之间共享的资源的包交换网络可能出现拥塞是众所周知的事实。 当共享资源的入口节点流量总和超过同一共享资源的出口节点流量总和时就会发生拥塞。 最典型的例子是具有特定个连接的路由器。即使路由器具有足以根据所估计的链路吞吐量 来重新对流量进行路由的处理功率，当前链路吞吐量也可能限制路由器可以处理的流出链 路的流量量。因此，路由器的缓冲器将积聚并最终溢出。随后网络会出现拥塞并且路由器 被迫丢弃包。 无线资源和拥塞 拥塞的另一实例可以在研究具有共享信道的无线网络时找到，所述无线网络例如 是802. 11 a/b/g、高速包接入(HSPA)、长期演进(LTE)和微波存取全球互通(WiMAX)。在 这些网络中，至少下行链路是在用户之间共享的，因此是遭遇拥塞的可能候选。例如在LTE
的情况下，增强的节点B(eNB)基站将管理在媒体访问控制(MAC)层上对移动终端(用户终 端，UE)的重发，这将对eNB在任何给定时刻可以为之提供吞吐量的流量量产生影响。在UE 处进行成功接收所要求的重发(HARQ和RLC ARQ)越多，为其他用户提供吞吐量的可用资源 (例如发射功率、可用发射时隙数)就越少。 例如在LTE的情况下，基站(eNB)还将通过为物理信道选择适当的调制和编码策 略(MCS)来管理添加多少冗余度以保护数据免受发射错误影响，随后将所得比特与资源块 数量(RB)进行匹配。为发射所选择的MCS越保守，为用户提供吞吐量的可用资源块就越少。
拥塞和IP传输协议 任何路由节点的正常行为都是为了提供可以管理输入/输出链路容量的一定变 化量，由此吸收所发生的较小拥塞。然而，当拥塞足够严重时，路由节点将最终丢弃包。
传输控制协议(TCP)是面向连接、拥塞控制并且可靠的传输协议。对于TCP流量， 发送方因为未接收到针对该特定包的确认而检测到被丢弃的包，并且将进行重发。此外， TCP协议具有内建的速率自适应特征，S卩，当发生包丢失并且在网际协议(IP)层发生重发 时，将降低传输比特率。因此，TCP非常适合响应于网络拥塞。 用户数据报协议(UDP)是一种无连接传输协议，其仅为复用服务提供端对端校验 和。UDP不可靠或者不进行拥塞控制。因此，UDP流量没有类似于TCP响应于拥塞的机制。 就定义而言，UDP流量在不保证递送(delivery)的意义上是不可靠的。丢失的UDP包将不 会被重发，除非使用UDP提供的传输服务的应用层具有一些专门进行重发的特征。UDP自身 不会以任何方式响应于网络拥塞，但是应用层机制可以实现某种形式的对拥塞的响应。
显式拥塞通知(ECN) 为了进一步提高路由节点的性能，已经开发了一种称为"E邓licitCongestion Notification for IP(用于IP的显式拥塞通知)"的机制。例如参加RFC 3168，Proposed
4Standard, S印tember 2001，通过引用将其并入本文。该机制使用IP报头中的两个位来通 知(signal)与拥塞相关的丢失(loss)风险。该字段具有四个编码点，其中两个用来通知 ECN能力，而另两个用来通知拥塞。用于拥塞的编码点例如是在路由器中设置的。当接收机 接收到拥塞通知时，它将该信息传播到流的发送方，然后，该发送方可以更改它的发射比特 率。对于TCP来说，这是通过使用TCP报头中的两个位来完成的。在定义使用ECN之前，这 些位被预留并且未被使用。当接收到这些位时，它们触发发送方来减小其发射比特率。
在这种情况下使用TCP的好处有二。第一个好处在于，因为TCP确认接收到了入 向包，所以所有TCP连接都自动具有后向信道(而对于UDP却并非如此)。第二个好处在 于，TCP内建有针对包丢失的退避(back-off)响应，其也可以与ECN相结合来使用(这对 于UDP是不可行的)。 总之，使用TCP的ECN具有标准中可用来成功部署的所有机制。在更多现代路由 器和新的PC操作系统中也看到这样的情况。 用于UDP的ECN的情形显著不同。ECN是针对利用任何传输协议的IP使用而定义 的。然而，ECN仅在与TCP流量一起使用的情况下才被显式指定。用于UDP的ECN需要与 TCP的ECN相同的通用机制快速后向信道和某些速率控制算法。 在诸如IMS多媒体技术(MTSI)的基于UDP的实时通信服务的环境中，明确需要管 理拥塞。就定义而言，这些服务对包丢失非常敏感。因此，应该使用任何可避免这种丢失的 手段。用于UDP的ECN是用于减轻拥塞影响的一种合适的候选手段。结果证明对于成功的 ECN使用、快速反馈和速率适应的要求在许多此类服务中都是容易获得的，缺少的部分是 ECN位和应用的响应之间的连接。 使用ECN的另一方案是在拥塞节点中使用拥塞避免算法(在下面进行描述)来丢
弃包或者标记包以通知拥塞。 拥塞避免算法 拥塞避免算法包括三种基本类型队尾丢弃、随机早期检测(RED)和加权随机早 期检测(WRED)。 尾部丢弃拥塞避免算法同等地处理所有流量，并且不在服务类别之间进行区分。 在拥塞期间填满队列。当输出队列满并且队尾丢弃有效时，包被丢弃，直到拥塞被消除并且 队列不再满为止。 随机早期检测(RED)拥塞避免算法以响应性(responsive)方式而非反应性 (reactive)方式来处理网络拥塞。RED算法的基础是假设大多数流量运行在这样的数据传 送实现上，这些数据传送实现对丢失很敏感并且在丢失这些流量中的特定流量时将临时减 慢。TCP(通过减慢其流量传输来对流量丢弃进行适当地(甚至是鲁棒地)响应)有效地使 得RED的流量丢弃行为充当拥塞避免信令机制。典型的RED实现在平均队列深度高于最小 阈值时开始丢弃包或者标记包。丢弃包或者标记包的速率随平均队列大小的增大而线性增 大，直到队列大小达到最大阈值为止。此时，所有包都被丢弃。包是进行ECN标记还是被丢 弃取决于ECN位是否表示该机制可用。然而，当应用于不对拥塞进行响应或者对于丢失为 非鲁棒的流量时，RED造成了对服务的不利影响。 IP流之间的加权随机早期检测(WRED)拥塞避免优先级为包的优选流量处理提供 了更高的优先级。WRED可以在平均队列深度高于最小阈值时选择性地丢弃或者标记较低优
5先级的流量。这样就可以提供不同服务类别的不同性能特性。通过在发生高拥塞的时间段 之前随机丢弃或标记包，WRED告知包源降低其发射速率。 存在类似算法的其他变体，其中，决策因子基于队列大小、流量类别、资源预留和 ECN能力。在此方面，网络节点与传输协议进行交互，来尝试减轻拥塞，同时向发送方提供手 段来相应地更改其发送速率，并限制拥塞对应用的影响。 当网络节点中发生拥塞时进行标记或丢弃包的算法(在后文中被简称为"标记算 法")，目前(即在固定网络中)将拥塞定义为节点的队列深度的函数。作为该包所在队列 的平均深度的函数来推导该包将在队列中"被拥塞标记或丢弃"的概率。出于计算该概率 的目的，流量类别和资源预留(例如，RSVP)在此方面是将一个接口的队列分成多个更小队 列的基本手段。 固定包数据网中的拥塞 对于固定包交换网，通常当链路上提供的负载达到接近于链路容量的值时，称该 链路拥塞。换言之，拥塞被定义为网络链路接近于被字节传输完全使用的状态。这很大程度 上是因为链路的容量在时间上是恒定的，并且因为输入和输出链路的物理特性是类似的。
无线网络中的拥塞 与只和基于可以发射的比特数的容量相关相比较，定义无线网络中的拥塞更加复
杂。无线网络中的拥塞可以被定义为传输信道接近于被完全使用的状态。 传输信道的总容量分布在具有不同无线条件的不同接收机之间。这意味着通过改
变保护对用户有用的数据(即，IP包)所必需的冗余级别(重发、信道编码)而部分地消
耗了共享资源。这种折衷(tradeoff)的概念上在图1中示出。 管理无线资源和小区容量 在LTE中使用无线承载的概念来例如支持用户数据服务。在不同承载上复用多个 端对端服务(例如，IP服务)。这些不同的承载表示无线接口上的不同优先级队列。
如果与保证比特率(GBR)值(其与承载相关联)相关的专用网络资源在承载建立 /修改时被永久分配(例如，通过RAN中的准入控制功能)，则承载被称为GBR承载。否则， 承载被称为非GBR承载 * GBR(Gim屋teed Bit Ratei+DU
MBR(Maximum Bit Rate_UL+DL) 对于如何在不同的接收机之间分离资源，可以保证一些接收机有一特定比特率， 即保证比特率(GBR)。还可以存在小区容量的一部分，该部分用于就比特率而言没有保证可 应用的数据(非GBR)。诸如使用可以更改其比特率的编解码器的实时应用这样的应用可以 填充它们被分配的GBR，并且在可能的情况下达到更高速率来填充非GBR区域，以提高应用 比特率并由此提高它们的性能。图2就比特率是否有保证而示出了容量。
eNode B领lj量 在E-UTRAN中，某些类型的测量可以在eNode B的内部被执行。这些测量不需要 在标准中进行规定；相反，它们取决于实现。可能的测量服务于多种过程，例如切换和其他 无线资源管理。 具体来说，eNode B可以执行与小区、天线分支或每资源块(每UE)中的发射功率 量，以及每小区、每UE或每资源块UL中的接收功率量有关的测量。
测量和切换判定 服务eNode B对(例如)信扰比(SIR)、接收到的资源块功率以及接收到的总带 宽功率执行UL测量。对于切换(HO)判定，还可以考虑其他(下行链路)测量，例如，发射 (总)载波功率和/或每资源块的发射载波功率。
现有解决方案的问题 当出现拥塞的网络节点位于无线网络的一个边沿时，例如基站发射机，拥塞的发 生可能是由以下原因中的一个或更多个造成的(l)输入数据速率大于整个小区的下行链 路可用吞吐量；(2)输入数据速率大于一个接收机(UE)的下行链路可用吞吐量；(3)UE处 于恶劣的无线状况；(4)小区容量变得功率受限(power limited)。 换言之，空中交换的总比特率分布在用户数据和编码率之间，其中，针对接收机所 处的无线状况来调整编码率。 为了能够以与快速有效降低无线资源中的拥塞最相关的方式、使用例如ECN来通 知拥塞，需要一种机制来对包进行标记。即使对于使用UDP上的RTP的实时应用，也可以 (例如)使用ECN来标记包。 使用具有UDP流量的ECN要求专门的应用行为一旦接收拥塞通知，接收机就需要
向发送方发送请求，要求发送方减小其比特率。当该请求到达发送方时，发送方应该立即减
小发射比特率。减小量由发送方来确定，发送方的决定可以基于多个参数。 简言之，当前的预测机制不会提供有效解决无线资源拥塞的、有效的标记包和丢
弃包的机制。
发明内容
根据本文所描述的技术的一方面，当经历无线资源的拥塞时选择性地标记或丢弃 包，所述选择性地标记/丢弃涉及或者取决于用接收机对无线链路的相对使用效率来标记 包的概率，例如，取决于无线资源使用成本和/或公平度。例如，基于总共享无线资源(或 其子集)中的用户的关联份额来标记或丢弃包。该份额可以根据资源的成本以用户对共享 资源的利用水平来表示，或者根据其相对于共享相同资源的其他用户的公平度来表示。因 此，本技术考虑了资源使用在对无线网络的拥塞状态做出贡献的接收机之间的分布。
本技术的一个方案关注于一种操作通信网络的方法。所述方法包括以下步骤检 测共享无线资源的拥塞；以及对于所述共享无线资源的用户，根据所述共享无线资源中用 户的份额，来选择性地丢弃分配给所述共享无线资源的包。 在一个示例性实施方式中，用户的份额是根据与用户相关联的资源的成本或数量 来表示的。在一个示例性实施方式中，所述方法还包括以下步骤基于发射机量度，来确定 所述与用户相关联的资源的成本或数量。例如，所述发射机量度包括以下至少一个下行链 路总发射功率；下行链路资源块发射功率；每天线分支的下行链路总发射功率；每天线分 支的下行链路资源块发射功率；下行链路总资源块使用率；上行链路总资源块使用率；下 行链路资源块活动率(activity);上行链路资源块活动率；上行链路接收资源块功率；上 行链路信扰比(每用户设备单元)；上行链路UL HARQ误块率。另一示例性实现包括基于 接收机反馈和/或量度中的至少一个，来确定所述与用户相关联的资源的成本或数量。在 示例性实现中，所述接收机反馈和/或量度包括信道质量指示(CQI/HARQ)反馈。
—示例性实施方式还包括根据以下一个或更多个来确定用户的份额总功率中 用户的分率；总干扰中用户的分率；重发总数中用户的分率(其中，在所有之前项中，更高 配额(ration)意味着更高的成本)；信道质量指示；切换量度；以及用户使用的调制和编 码方案的类型。
—示例性实施方式还包括根据所述无线资源使用中该用户的份额，和在所述共
享无线资源的拥塞期间该用户相对于其他用户的相对优先级，来选择性地丢弃包。 在本发明的另一方面，本技术关注于一种包标记器，其根据本文所描述的技术来
标记或丢弃包，例如，根据所述共享无线资源中该用户的分额，来选择性地丢弃分配给所述
共享无线资源的包。
根据以下对附图中图示的优选实施方式的更具体的描述，本发明的前述和其他目 的、特征和优点将显而易见，在附图中，标号在全部视图中指代相应部件。附图并不一定按 比例绘制，其重点在于说明本发明的原理。
图1是"有用位"和使用相同量的资源块进行的信道编码之间的折衷的示意图。
图2是示出小区容量的操作受控的划分的示意图。 图3是示出示例性LTE eNB和用户设备单元(UE)的功能组件的分层功能视图的 示意图。 图4是示出根据示例性实施方式的下行链路调度器输入、输出和交互的示意图。
具体实施例方式
在以下描述中，出于解释而非限制的目的阐述了诸如具体架构、接口、技术等特定 细节，以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域技术人员应该清楚，可以在脱离这些特 定细节的其他实施方式中实践本发明。即，本领域技术人员将能够设计各种装置，尽管未 在本文中明确描述或示出，但是这些装置实施了本发明的原理并且被包括在其主旨和范围 内。在一些实例中，公知设备、电路和方法的详细描述被省略，以免本发明的描述因不必要 的细节而变得模糊。本文所叙述的本发明的原理、方案和实施方式及其特定实施例的所有 声明都意图包括其结构和功能的等同物。另外，这些等同物意图包括当前已知的等同物以 及未来开发出的等同物，即，开发出的执行相同功能而与结构无关的任何部件。
因此，例如，本领域技术人员将意识到，本文的框图可以表示实施本教导的原理的 概念上的电路示意图。类似地，将意识到，任何流程图、状态转变图、伪代码等都表示在实际 中可以用计算机可读介质来表示从而可以由计算机或处理器来执行的各种处理，而不管是 否显式示出该计算机或处理器。 包括标注或描述为"处理器"或"控制器"的功能块的各种部件的功能可以通过使 用专用硬件以及与适当软件相关联的能够执行软件的硬件来提供。当通过处理器来提供 时，这些功能可以通过单个专用处理器、单个共享处理器或者多个单独的处理器来提供，所 述多个单独的处理器中的一些可以是共享处理器或分布式处理器。此外，明确使用术语"处 理器"或"控制器"应该被解读为是排他地指代能够执行软件的硬件，可以包括但不限于，数 字信号处理器(DSP)硬件、用于储存软件的只读存储器(R0M)、随机存取存储器(RAM)以及
8非易失性存储设备。 图3示出了在电信网络的长期演进(LTE)版本20中进行发射(eNB)和接收(UE) 所涉及的各种示例性功能。当LTE被用来示范与无线传输相关的概念(例如，本文所描述的 包标记技术)时，类似的概念也应用于其他无线技术，并且该技术因此可等同地应用于LTE 以外的系统。 电信网络20既包括基站节点28 (也称为NodeB、 eNodeB或BNode)又包括无线终 端30(也称为用户设备单元[UE]、移动台或移动终端)。无线终端30可以采取各种形式， (例如)包括诸如移动电话("蜂窝"电话)和具有移动末端(termination)的膝上型计算 机这样的移动终端，因此可以例如是与无线接入网传送语音和/或数据的便携式、袖珍型、 手持式、计算机内含的或者车载的移动设备。另选的是，无线终端可以是固定无线设备，例 如，作为无线本地环路的一部分的固定蜂窝设备/终端等。 典型的基站节点28通过无线接口 32(例如，无线电接口 )与多个无线终端进行通 信，图3中仅示出了一个代表性无线终端30。每个基站节点28都服务或者覆盖一个被称为 小区的地理区域。即，小区是被基站站点处的无线基站装备提供无线覆盖的地理区域。每 个小区都由在该小区中广播的身份(identity)来进行标识。基站通过空中接口 (例如，射 频)与基站范围内的用户设备单元(UE)进行通信。 基站节点28包括无线接入网(RAN)。如果无线接入网是如LTE中所出现的"平 (flat)"型网络，则基站节点28基本上执行大多数无线接入网功能，并且连接到核心网络。 另一方面，如果无线接入网更常规的类型(例如，通用移动电信(UMTS)陆地无线接入网 (UTRAN))，则一个或更多个基站节点通过诸如无线网络控制器(RNC)这样的控制器节点连 接到核心网络。UMTS是第三代系统，其在某些方面建立在欧洲开发的被称为全球移动通信 系统(GSM)的无线接入技术上。UTRAN实际上是一种向用户设备单元(UE)提供宽带码分多 址(WCDMA)的无线接入网。第三代合作伙伴计划(3GPP)已经承担了进一步演进UTRAN和 基于GSM的无线接入网技术的任务，LTE正是演进的一个版本。 如本领域技术人员所意识到的，在W-CDMA技术中，公共频带允许在用户设备单元 (UE)与多个基站之间同时进行通信。在接收站处通过扩频CDMA波形属性，基于高速、伪噪 声(PN)代码来区分占用公共频带的多个信号。这些高速PN代码被用来对从基站和用户 设备单元(UE)发射的信号进行调制。使用不同PN代码(或在时间上偏移的PN代码)的 发射机站产生可以在接收站处分别进行解调的信号。高速PN调制还允许接收站有利地通 过组合发射信号的数个不同传播路径来生成从单个发射站接收到的信号。因此，在CDMA 中，当连接从一个小区切换到另一个小区时，用户设备单元(UE)不需要转换频率(switch frequency)。因此，目的地小区可以支持到用户设备单元(UE)的连接，同时，起始小区继 续为该连接提供服务。因为用户设备单元(UE)在切换期间始终通过至少一个小区进行 通信，所以呼叫不会中断。由此称为"软切换"。与硬切换相对的是，软切换是"先接后断 (make_befroe-break)，，的转换操作。 图3示出了在基站节点28处例如从核心网络或另一基站节点接收到的网际协议 (IP)包40"图3还示出了包括基站节点28和无线终端30在内的各种层操控器(layer handler)或功能。具体来说，分别针对基站节点28和无线终端30，图3示出了 PDCP功能 42B和42w ;无线链路控制功能44B和44w ;介质访问控制(MAC)功能46B和46w ;以及物理层功能48B和48w。 图3图示了多个用户的IP包通常在SAE承载上从其他无线接入网节点或者从核心网络进入基站节点28。 "SAE"代表"系统架构演进"，SAE承载支持流并且提供端对端(均通过无线网络和核心网络)的服务质量(QoS)。通常，SAE承载与SAE无线承载之间存在一一映射。此外，无线承载与逻辑信道之间也存在一一映射。于是，SAE承载(即，对应的SAE无线承载和SAE接入承载)在SAE/LTE接入系统中是QoS控制粒度的级别。映射到同一SAE承载的包流受到了相同的处理。图3还图示出，每一个前述功能的实例都可以针对每个用户而存在(例如，描绘为图3中的多个用户中的一个的用户#i)。
图3还图示了基站节点28和无线终端30的层操控器或功能的各种子单元。例如，在基站节点28中，PDCP功能42B包括报头压縮器50B和加密单元52B，而在无线终端30中，PDCP功能42w包括报头解压器50w和解密单元52w。在基站节点28中，无线链路控制功能44b包括分段(segmentation) /自动重复请求(ARQ)单元54B，而在无线终端30中，无线链路控制功能44w包括串接(concatenation)/自动重复请求(ARQ)单元54。在基站节点28中，介质访问控制(MAC)功能46B包括MAC调度器56、 MAC复用单元58B以及混合ARQ单元60B。在无线终端30中，介质访问控制(MAC)功能46w包括MAC解复用单元58w和混合ARQ单元60w。在基站节点28中，物理层功能48B包括编码单元62e、调制器64B以及最终连接到或者包括收发机68B的天线和资源映射单元66B。相对地，在无线终端30中，物理层功能48w包括解码单元62 、解调器64w以及天线和资源映射单元66w(其连接到或者包括收发机68X)。 MAC调度器56连接到基站节点28的各个单元，或者与这些单元进行交互。例如，从MAC调度器56向分段/自动重复请求(ARQ)单元54B施加一有效载荷选择信号；从MAC调度器56向MAC复用单元58B施加优先级操控和有效载荷选择信号；从MAC调度器56向混合ARQ单元60e施加重发控制信号；从MAC调度器56向调制器64B施加调制方案信号；以及从MAC调度器56向天线和资源映射单元66B施加天线和资源分配(assignment)信号。
图3因此示出了如何通过基站节点28的各种层或功能来处理IP包40B中的用户数据，并且将所述用户数据运送(carry)到SAE承载中的PDCP功能42B ;通过无线承载从PDCP功能42B运送到无线链路控制功能44B ;通过逻辑信道从无线链路控制功能44B运送到介质访问控制(MAC)功能46e ;以及通过传送信道从介质访问控制(MAC)功能46e运送到物理层功能48B ;然后通过空中接口 32传送到无线终端30。 在无线终端30侧，图3还示出了如何通过物理层功能48 来操控通过空中接口 32接收到的信息；然后通过传送信道传递到介质访问控制(MAC)功能46 ，随后通过逻辑信道传递到无线链路控制功能44w ;通过无线承载传递到PDCP功能42w ;然后通过SAE承载被实现为接收到的包40w。 在LTE中，共享信道(DL-SCH)被用于进行用户数据的下行链路传输。如图3中可以看到的，MAC调度器56是确定将使用共享资源为哪个接收机提供服务的程序、功能或单元。MAC调度器56还确定什么样的(时间和频率上的)资源块将与适当的调制和编码方案一起被使用。DL-SCH上的用户和数据速率基于瞬时信道质量。对于上行链路并且在使用专用无线承载的其他无线信道中，可以针对每个UE产生接口数量的共享资源；这被称为干扰受限系统。
如之前所述，当共享资源的使用超过一特定阈值时，通常在无线网络中发生拥塞。对于固定数量X个无线资源，所发射的用户数据的量根据无线链路状况而改变。
本技术实现了在发生无线资源的拥塞时，选择性地标记或丢弃包。在所图示的实施方式中，在拥塞期间根据本文所描述的准则/技术进行的选择性标记/丢弃包可以被实现在诸如基站(eNB)这样的节点内的合适功能中，或者通过该合适功能来实现。根据前述准则来作出进行标记或丢弃包的决定的功能被称为"包标记器"，并且可以例如是下行链路调度器(例如，MAC调度器56)，或者是对调度器的队列进行监视的单独程序，或者是其自己的队列优先于调度器的单独程序。 本技术的选择性标记/丢弃技术涉及或者取决于用接收机对无线链路的相对使用效率来标记包的概率，例如，取决于无线资源的使用成本和/或公平度。例如，基于总共享无线资源(或其子集)中用户的关联份额来标记或丢弃包。该份额可以根据资源的成本以用户使用共享资源的水平来表示，或者根据其相对于共享相同资源的其他用户的公平度来表示。因此，本技术的包标记器和技术考虑了资源使用在对无线网络的拥塞状态作出贡献的接收机之间的分布。 如本文所使用的，术语"用户"是指无线资源的用户，因此可以是IP流(服务)[甚至是包自身]、无线承载、UE或一组UE。 IP包中被标记的那些包可以基于相互之间的相对优先级，例如，使用QoS级别、UE下标信息等。 因此，本技术包括至少两种分派用户的份额的方式第一种方式是基于与用户相关联的资源的成本或数量；第二种方式是基于"公平度"。 总成本中用户的份额可以根据无线资源来推导。与用户相关联的资源的成本或数量可以基于不同的量度来确定，例如，与发射机量度和接收机反馈和/或测量无关或有关地来确定。 本文所使用的"公平度"意思是无线资源的份额与QoS以及系统提供的其他保证都被用于决定进行标记或丢弃。另一方面，在具有高拥塞的系统中，在数个UE不能达到QoS目标的情况下，eNB可以使用每个UE的资源份额并使用相互间的QoS约定(agreement)来决定如何标记/丢弃包，直到拥塞水平返回到正常水平为止。因此，"公平度"包括无线资源的拥塞时间段内无线资源使用和相互间的QoS约定(比特率、延迟、丢失率等)和/或优先级的组合。 具体来说，类似于切换(HO)判定的量度可以用来测量UE之间关于小区内它们各自资源使用的公平度，以用于在IP传送级别进行拥塞标记和或丢弃。指示UE正在接近用来判定进行HO的阈值的UE量度表示UE处于不利的位置，并且无线状况正在恶化。在这种情况下，需要更多的无线资源(功率、重发等)"到达"该UE。换言之，较强的接收信号意味着UE不要求许多DL资源来接收该信号，而较弱的接收信号意味着UE需要或者想要更多DL资源。拥塞(以及由此进行的标记)可能在小区内的不能进行切换的某处发生，由此还可以实现针对拥塞的其他测量。 在出现拥塞或者达到特定使用阈值的情况下，是否标记(或丢弃)包的决定还可以包括用户消耗的无线资源是否超过了所分配的保证比特率。 例如，如果处于恶劣无线状况下的UE处的目标流被首先标记——它们由于其恶劣的无线情形而正在使用比其他流更多的资源，则容量增益(或者对小区内整个拥塞进行标
11记的效果)可能更大。可以通过将流量对准这些UE的非GBR区域来实现公平度。
图4示出了 MAC调度器56的输入，在一示例性实施方式中，MAC调度器56扮演了包标记器的角色，因此执行根据本文所描述的准则的包标记和取消的判定。在一示例性实施方式中，包标记器或调度功能可以通过处理器或控制器来实现。 图4示出了来自代表性无线终端UEk 30的HARQ反馈和CQI报告被用作MAC调度器56的输入，以向接收机报告共享资源的分配。这可以是用于估计某个UE(相对于其他UE)产生了多少拥塞的另一种类型的输入。 被图示为MAC调度器56的包标记器还例如从代表性无线终端30k的逻辑信道70k的缓冲器/队列或缓冲器/队列管理器接收与代表性无线终端30k的逻辑信道有关的输入。对于每个此类信道/队列，包标记器都接收无线终端权重(UE权重)的指示；标签、GBR/MBR状态，和ARP(分配/保留优先级)、队列延迟以及队列(缓冲器)大小。"标签"也被称为QoS等级标识符(qci)[例如，参见3GPP TS 23. 203]，可以是用作要提供给SDF的对特定包转发行为(例如，包丢失率、包延迟预算)的参考的标量。 被图示为MAC调度器56的包标记器还从功能或者单元72接收输入，功能或者单元72对系统帧号(SFN)流进行监视，并且向MAC调度器56通知代表性无线终端30k需要的无线承载的数量。 在代表性无线终端30k加入多播发射的情况下，被图示为MAC调度器56的包标记器还可以从适当单元74接收与多播逻辑信道相关的输入。包标记器从适当单元74接收到的与多播发射有关的信息基本上与多播发射的缓冲器有关，并且包括标签；GBR/M服承载；缓冲器/队列延迟；以及队列(缓冲器)大小。 被图示为MAC调度器56的包标记器还接收其他限制信息输入，例如，被描绘为以
下限制的输入:ICIC/RRM限制；UE能力限制;以及其他限制(例如，DRX、 TN......)。 被图示为MAC调度器56的包标记器还从链路适配器76接收输入，具体地，接收多位输入。被图示为MAC调度器56的包标记器向链路适配器76输出例如针对上行链路调度请求和针对下行链路调度分配的资源指示[其是对给定来自数据队列的输入的资源的请求]。而链路适配器76又输出每个调度传送信道的传送格式的指示。
被图示为MAC调度器56的包标记器输出每个调度传送信道的资源块的数量。
如上所述，本技术的选择性标记/丢弃技术涉及或者取决于用接收机对无线链路的相对使用效率来标记包的概率，例如，取决于无线资源的使用成本和/或公平度。
可以用来确定总成本中用户的份额的发射机量度的例子包括以下几个
DL总Tx功率在整个小区发射带宽上测得的发射载波功率。
DL资源块Tx功率在资源块上测得的发射载波功率。 每天线分支的DL总Tx功率每天线分支在整个带宽上测得的发射载波功率。
每天线分支的DL资源块Tx功率在资源块上测得的发射载波功率。
DL总资源块使用率所使用的下行链路资源块与总的可用下行链路资源块的比率(或者简单地为所使用的下行链路资源块的数量)。 UL总资源块使用率所使用的上行链路资源块与总的可用上行链路资源块的比率(或者简单地为所使用的上行链路资源块的数量)。 DL资源块活动率下行链路资源块的调度时间与测量时间段的比率。
UL资源块活动率上行链路资源块的调度时间与测量时间段的比率。 UL接收到的资源块功率包括在eNode B处的一个资源块上测得的噪声在内的总
接收功率。 UL SIR(每UE) :UE发射的参考信号的接收功率与eNode B在UE占用的带宽上接收到的总干扰的比率。UL HARQ BLER :基于对每个HARQ级传送块的CRC校验的误块率。 可以用来确定总成本中用户的份额的接收机反馈和/或量度的例子包括例如如
上所述的CQI/HARQ反馈。具体来说，可以在示例性模式下使用切换量度和CQI/HARQ反馈。 计算的例子可包括总功率中用户的分率、总干扰中用户的分率、重发总数中用户
的分率(其中，在之前的所有情况中，更高的配额意味着更高的成本)、信道质量指示(CQI，
即，接收质量的UE量度)、切换量度(其中，确定有多接近执行UE切换的阈值的逻辑是例如
UE有多接近于离开覆盖区)、用于用户的调制和编码方案的类型(其中，更低的调制和更高
的冗余量表示更高的成本)。所有这些可以单独使用，也可相互组合来使用。 以LTE作为非限制性实施例，可以用来确定总成本中用户份额的量度包括-来自服务eNB的量度接收到的总WB功率、SIR、发射的(总)载波功率、每资源
块(每UE)的发射载波功率。-向eNB报告的来自UE的量度参考符号接收机功率、参考符号接收质量、载波接收信号强度指示。 下面详述图3中包括和/或图示的层操控器/功能或单元中的一些。 在传送信道处理的第一步骤中，加密单元52B计算循环冗余校验(CRC)，并将其附
到每个传送块上。CRC被用来在接收机中检测传输差错。 对于编码单元62B所执行的信道编码，在下行链路共享信道(DL-SCH)传输的情况下，只能应用Turbo编码。信道编码向要发射的位中添加冗余(类似于前向纠错——FEC)，以补偿可能的传输差错。所添加的冗余量取决于eNB所估计的信道质量。
下行链路物理层混合ARQ功能60的任务是，从信道编码器所传送的码位块中提取每次进行发射/重发时要即时发射的位组。因此，也暗含了混合ARQ功能的任务是将信道编码器的输出处的位数与要发射的位数进行匹配。后者由所分配的资源块的数量和所选择的调制方案与空间复用顺序来给出。在重发的情况下，在一般情形下，HARQ功能将选择一组不同的码位(增加的冗余)来进行发射。 调制器64B执行的下行链路数据调制将加扰位(scrambled bit)的块映射到复合调制符号的对应块上。支持LTE下行链路的调制方案组包括QPSK、 16QAM和64QAM，分别对应于每调制符号两个、四个和六个位。 如上所述，基站节点28还可以从UE接收信道质量指示(CQI)报告，所述信道质量指示基于每资源块或者每资源块组的参考信号来测量DL接收的质量。UE还可以测量并报告观察到的DL HARQ BLER，其是基于对每个HARQ级传送块的CRC校验的误块率。eNB还可以接收每个下行链路传输的HARQ ACK和NACK。 确定共享信道接入网(不仅是无线网络)中的QoS的功能如下
(1)调度(UL+DL)
(2)流量调节(UL+DL)
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〇针对GBR承载的准入控制 O针对GBR和非GBR承载的速率控制(policing)/整形 可以在eNode B中实现的另一相关功能是，可以对实时或非实时流量进行优化的 队列管理。 有利之处在于，本技术解决了如何标记(或丢弃)无线发射机(例如，eNB)中的 IP包，从而可以通过信号来通知对拥塞贡献最大的无线接收机无线网络正在经历拥塞的问 题。 在至少一些示例性实施方式中，假设诸如ECN(标记)或检测或包丢失(丢弃)这 样的机制可用，并对应用起作用。还假设接收机中的应用作为将反馈传播回发送方中的IP 应用的手段。可以预期这些机制将在可预见的将来被部署。 本技术有利地操控用于标记或丢弃包的逻辑，因此是更广泛的解决方案中的组成
部分，其中，可以通过使IP包的发送方能够针对沿路径的无线状况来调整其发送速率并且
调整它们的IP包正在消耗的使用率，以尽可能少的包丢失来操控拥塞。 在没有这种功能的情况下，存在相当大的风险，S卩，当拥塞发生时，对会话媒体的
质量的影响以不平等的方式随机分布到大量接收机上，从而导致媒体质量和用户体验的更
显著的降低。 另一方面，在有这种功能的情况下，将拥塞的影响重新分布到对拥塞状态最有责 任的接收机，这种方式较之基于例如发射机中的队列状态随机标记或丢弃包更为公平。
尽管上面的描述包含许多具体细节，但是这些不应该被解读为对本发明范围的限 制，而仅仅是提供一些目前优选的实施方式的举例说明。因此，应该意识到，本发明的范围 完全包括对本领域技术人员来说是显而易见的其他实施方式。除非明确阐述，否则用单数 形式对部件的引用的意思并不是想要表示"一个且仅有一个"，而是"一个或更多个"。本文 特此通过引用而并入上述优选实施方式的部件的本领域技术人员已知的所有结构、化学和 功能等同物，并由此意图包含这些等同物。此外，设备或方法并不需要解决本文所寻求解决 或描述的每个和所有问题。 本申请要求2007年7月6日递交、标题为"传输节点中的拥塞控制算法 (CONGESTION CONTROL ALGORITHM IN A TRANSMISSIONNODE)"的美国临时专利申请 60/948， 223的优先权，通过引用将该美国临时专利申请整体并入此处。
权利要求
一种运行通信网络的方法，该方法包括以下步骤检测共享无线资源的拥塞，其特征在于还包括以下步骤对于所述共享无线资源的用户，根据所述共享无线资源中该用户的份额，来选择性地丢弃分配给所述共享无线资源的包。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述用户的份额是按照与用户相关联的资源的 成本或数量来表示的。
3. 根据权利要求2所述的方法，该方法还包括以下步骤基于发射机量度，确定所述与 用户相关联的资源的成本或数量。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述发射机量度包括以下至少其一 下行链路总发射功率；下行链路资源块发射功率；每天线分支的下行链路总发射功率；每天线分支的下行链路资源块发射功率；下行链路总资源块使用率；上行链路总资源 块使用率；下行链路资源块活动率；上行链路资源块活动率；上行链路接收资源块功率；上 行链路信扰比(每用户设备单元)；上行链路UL HARQ误块率。
5. 根据权利要求2所述的方法，该方法还包括以下步骤基于接收机反馈和/或量度 中的至少一个，确定所述与用户相关联的资源的成本或数量。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中，所述接收机反馈和/或量度包括信道质量指示/ (CQI/HARQ)反馈。
7. 根据权利要求1所述的方法，该方法还包括根据以下一个或更多个来确定所述用户 的份额的步骤总功率中该用户的分率；总干扰中该用户的分率；重发总数中该用户的分 率(其中，在所有之前项中，更高配额意味着更高的成本)；信道质量指示；切换量度；以及 该用户使用的调制和编码方案的类型。
8. 根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤根据所述无线资源使用率中 该用户的份额，和在所述共享无线资源的拥塞期间该用户相对于其他用户的相对优先级， 来选择性地丢弃包。
9. 一种通信网络的节点(28)，该节点包括 收发机(68B)，其被设置为向用户发射共享无线资源； 其特征在于还包括包标记器(56)，其被设置为在检测到所述共享无线资源的拥塞时，根据所述共享无线 资源中该用户的份额，来选择性地丢弃分配给所述共享无线资源的包。
10. 根据权利要求9所述的节点(28)，其中，所述用户的份额是按照与用户相关联的资 源的成本或数量来表示的。
11. 根据权利要求10所述的节点(28)，其中，所述包标记器(56)被设置为基于发射 机量度来确定所述与用户相关联的资源的成本或数量。
12. 根据权利要求ll所述的节点(28)，其中，所述节点(28)被设置为使用包括以下至 少其一的发射机量度下行链路总发射功率；下行链路资源块发射功率；每天线分支的下 行链路总发射功率；每天线分支的下行链路资源块发射功率；下行链路总资源块使用率； 上行链路总资源块使用率；下行链路资源块活动率；上行链路资源块活动率；上行链路接 收资源块功率；上行链路信扰比(每用户设备单元)；上行链路UL HARQ误块率。
13. 根据权利要求10所述的节点(28)，其中，所述包标记器(56)被设置为基于接收机 反馈和/或量度中的至少一个，确定所述与用户相关联的资源的成本或数量。
14. 根据权利要求13所述的节点(28)，其中，所述接收机反馈和/或量度包括信道质 量指示/(CQI/HARQ)反馈。
15. 根据权利要求9所述的节点(28)，其中，所述包标记器(28)被设置为根据以下一 个或更多个来确定所述用户的份额总功率中该用户的分率；总干扰中该用户的分率；重 发总数中该用户的分率(其中，在所有之前项中，更高配额意味着更高的成本)；信道质量 指示；切换量度；以及该用户使用的调制和编码方案的类型。
16. 根据权利要求9所述的节点(28)，其中，所述包标记器(56)被设置为根据所述无 线资源使用率中该用户的份额，和在所述共享无线资源的拥塞期间该用户相对于其他用户 的相对优先级，来选择性地丢弃包。
全文摘要
当经历无线资源的拥塞时选择性地标记或丢弃包，所述选择性标记/丢弃涉及或者取决于用接收机对无线链路的相对使用效率来标记包的概率，例如，取决于无线资源的使用成本和/或公平度。例如，基于总共享无线资源(或其子集)中用户的相关份额来标记或丢弃包。该份额可以根据资源的成本以用户使用共享资源的水平来表示，或者根据该用户相对于共享相同资源的其他用户的公平度来表示。因此，本技术考虑了资源使用率在对无线网络的拥塞状态作出贡献的接收机之间的分布。
文档编号H04L12/26GK101796777SQ200880023681
公开日2010年8月4日 申请日期2008年7月3日 优先权日2007年7月6日
发明者丹尼尔·恩斯特罗姆, 斯特凡·瓦斯泰特, 杰伊斯莱恩·佩尔蒂埃 申请人:Lm爱立信电话有限公司