專利名稱：帶寬預(yù)留系統(tǒng)的服務(wù)級(jí)別和公正原則的制作方法
背景技術(shù)：
總體而言，本發(fā)明涉及無(wú)線通訊系統(tǒng)，更具體而言，本發(fā)明涉及在多個(gè)用戶間分配通訊資源的技術(shù)。
個(gè)人計(jì)算機(jī)的廣泛使用使公眾要求以低廉的費(fèi)用來(lái)訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)及其他計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。目前，這樣需求已擴(kuò)展到將便攜式裝置，如膝上型計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字輔助設(shè)備等連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上。但不巧的是，互聯(lián)網(wǎng)無(wú)線訪問(wèn)市場(chǎng)代表著兩種不同文化的融合。傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)有線訪問(wèn)文化希望訪問(wèn)數(shù)據(jù)的速率是固定的，例如，以56千比特/秒的速率訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，語(yǔ)音級(jí)的家庭電話線可以普遍達(dá)到這一速率。然而，這一市場(chǎng)希望數(shù)據(jù)傳輸是非計(jì)量的，換句話就是，用戶希望傳輸所有他們希望傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，只要用戶支付每月的平均話費(fèi)。這種類型的訪問(wèn)與提供語(yǔ)音通訊的傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩電話模式大相徑庭。蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是能夠提供高質(zhì)量速率的、快捷的訪問(wèn)。然而，通訊量是固定的，即蜂窩電話的用戶要習(xí)慣于支付每分鐘的訪問(wèn)費(fèi)用。
市場(chǎng)研究已經(jīng)表明，互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線用戶不太可能按照所計(jì)量的訪問(wèn)量或每萬(wàn)比特的使用費(fèi)用來(lái)付費(fèi)。相反的是，用戶希望訪問(wèn)不受限制，或者至少能夠訪問(wèn)數(shù)量不受限制的數(shù)據(jù)。不巧的是，無(wú)線系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)只能提供有限的資源。例如，在某一單元內(nèi)的無(wú)線通道是有限的。因此，多個(gè)用戶必須要以某種方式共享對(duì)這些有限物理資源的訪問(wèn)。
發(fā)明概述只有特定類型的互聯(lián)網(wǎng)通訊適宜于共享訪問(wèn)。舉例而言，網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能通常適宜于在數(shù)量有限的通訊資源間進(jìn)行時(shí)間共享。即用戶的通常操作是指定某一網(wǎng)頁(yè)，并希望以高速度下載這一網(wǎng)頁(yè)。但然后用戶要花數(shù)秒鐘，或者甚至數(shù)分鐘觀看這一頁(yè)的內(nèi)容并思考下一步該做什么，然后再申請(qǐng)另一網(wǎng)頁(yè)。因此，在這一用戶思考后面要申請(qǐng)的內(nèi)容時(shí)，網(wǎng)絡(luò)資源可以暫時(shí)重新分配給其他的用戶。
包括互聯(lián)網(wǎng)通訊在內(nèi)的其他應(yīng)用并不太適宜于帶寬共享。例如，實(shí)時(shí)無(wú)線電廣播、可執(zhí)行文件下載、音樂(lè)文件(MP3)下載等就與網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能大不相同。具體而言，需要這些內(nèi)容的用戶通常占用這些資源許多秒或許多分鐘。對(duì)于這些流動(dòng)數(shù)據(jù)型的下載功能而言，用戶希望能連續(xù)地分配到帶寬。
因此，在像基站這樣的中央控制部分，可以根據(jù)用戶的要求對(duì)可用資源進(jìn)行排序并將可用資源分配給用戶，例如將通訊通道進(jìn)行排序并進(jìn)行分配。只要有足夠的通道滿足用戶的需求，資源的排序和分配會(huì)順利進(jìn)行。然而，如果可用資源的數(shù)量超過(guò)了需求量，則必須在公平的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，以便用戶共享這些資源。這一問(wèn)題具有多面性，它不僅要決定要分配多少資源，還要確定分配給哪些用戶以而何時(shí)分配這些資源。
因此，所需要的是以某種方式實(shí)現(xiàn)資源共享的方法，根據(jù)這種方法，特定用戶所經(jīng)歷的服務(wù)降級(jí)以一種恰當(dāng)?shù)姆绞讲⑶夜降爻霈F(xiàn)，這樣在一段時(shí)間內(nèi)需要更多訪問(wèn)的用戶所分配到的資源要少于累計(jì)使用資源較少用戶所分配到的資源。本發(fā)明涉及向用戶賦予優(yōu)先級(jí)別的系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)用戶對(duì)資源訪問(wèn)的歷史請(qǐng)求來(lái)分配優(yōu)先級(jí)別。如果某一用戶在一段歷史時(shí)期內(nèi)的請(qǐng)求量少于規(guī)定數(shù)量，則該用戶被賦予的級(jí)別高于資源使用量大于規(guī)定量的用戶所被賦予的級(jí)別。因此，使用可用資源最多的用戶盡管提出需求，但被分配到較少的資源，而使用資源較少的用戶分配到較多的資源。
本發(fā)明中訪問(wèn)分配系統(tǒng)的另一特點(diǎn)是為處于優(yōu)先級(jí)別最低的用戶預(yù)留出一些資源。因此，即使被賦予最低優(yōu)先級(jí)別的用戶至少偶爾也可進(jìn)行某些訪問(wèn)。
與本發(fā)明相關(guān)的第三個(gè)特點(diǎn)是將連續(xù)傳遞時(shí)間作為一個(gè)閾值來(lái)降低用戶當(dāng)前的優(yōu)先級(jí)別。舉例而言，當(dāng)處于特定優(yōu)先級(jí)別的某一用戶在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)連續(xù)使用系統(tǒng)的資源，則該用戶被賦予下一個(gè)最低的優(yōu)先級(jí)別，且其資源被收回。如果該用戶要再對(duì)資源進(jìn)行訪問(wèn)，該用戶則需要在更低一級(jí)的優(yōu)先級(jí)別上進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。
根據(jù)本發(fā)明，任何一位用戶所經(jīng)歷的服務(wù)級(jí)別取決于該用戶對(duì)于資源使用的歷史記錄以及資源需求的連續(xù)性。這種方法以公平的方式使用戶分配到的資源得到合理地降低，而同時(shí)又向用戶提供系統(tǒng)訪問(wèn)范例，系統(tǒng)至少總是能夠使每位用戶進(jìn)行某些訪問(wèn)，不論這些用戶在過(guò)去的需求是多么大。
因此，本發(fā)明避免了某些需要大量通訊的用戶支配可用資源某一部分的局面。否則的話，這會(huì)耗盡可用通道，有可能使其他用戶根本無(wú)法使用任何通道。資源被定期地從需求量高的那些用戶處取回，并分配給其他的用戶，由此實(shí)現(xiàn)資源的平等共享。
另外，根據(jù)本發(fā)明，特定的用戶可在更加平等的基礎(chǔ)上競(jìng)爭(zhēng)可用通道，因此，即使在使用高峰期內(nèi)，全體用戶只經(jīng)歷短暫的滯后。
圖示簡(jiǎn)介前面所述的以及本發(fā)明其他的目標(biāo)、特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)通過(guò)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的更具體說(shuō)明便可一目了然，本文所附的圖示對(duì)這些優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行了圖解說(shuō)明。在不同的視圖中，相同的參考文字代表相同的部分。所附視圖不一定是按比例繪制的，其重點(diǎn)是為了表明本發(fā)明的基本原理。


圖1是本發(fā)明中支持無(wú)線數(shù)據(jù)傳送的單元模塊圖。
圖2表明的是根據(jù)本發(fā)明在一個(gè)月的時(shí)間期限內(nèi)所允許的系統(tǒng)用量與無(wú)線通道實(shí)際用量的對(duì)比情況。
圖3是本發(fā)明中各種優(yōu)先級(jí)別所被允許的最大數(shù)據(jù)連續(xù)傳送時(shí)間表。
圖4a和4b是流程圖，表明了在本發(fā)明無(wú)線通訊系統(tǒng)中多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)用戶之間進(jìn)行無(wú)線通道使用分配的方法。
圖5表明了在某一月份中用戶對(duì)通訊需求的典型分布情況。
圖6表明了典型的用戶申請(qǐng)量、用戶所需的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)模以及典型的每月傳輸量。
圖7是典型的每日用量高峰圖。
圖8是系統(tǒng)模擬假定的參數(shù)圖。
圖9是某一特定用戶用量情況的圖。
圖10表明的是不同類型用戶平均一天所經(jīng)歷的響應(yīng)時(shí)間。
圖11表明的是只有兩個(gè)優(yōu)先級(jí)別的分配如何改善高優(yōu)先級(jí)別用戶的整體訪問(wèn)速度。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明圖1是本發(fā)明單元的模塊圖，這些單元支持無(wú)線通訊系統(tǒng)100中的多級(jí)別服務(wù)?？傮w而言，經(jīng)無(wú)線通道130傳送數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)野外單元105和基站140之間的通訊。
如圖所示，每臺(tái)終端用戶個(gè)人計(jì)算機(jī)通過(guò)有線界面與其相應(yīng)的用戶訪問(wèn)單元收發(fā)兩用機(jī)120連接起來(lái)，通過(guò)收發(fā)兩用機(jī)可以傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，如傳送TCP/IP數(shù)據(jù)包。收發(fā)兩用機(jī)120對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)重新格式化，并通過(guò)無(wú)線通道130進(jìn)行傳送，形成逆向連接。
在基站140處，經(jīng)無(wú)線通道130傳送的重新格式化的數(shù)據(jù)包被接收，并由無(wú)線界面設(shè)備145重新組裝。在所接收的數(shù)據(jù)根據(jù)相應(yīng)區(qū)域單元105傳送的原始格式重新組裝后，數(shù)據(jù)包再?gòu)臒o(wú)線界面設(shè)備145傳送到網(wǎng)絡(luò)155，然后再發(fā)送給與網(wǎng)絡(luò)155相連的適當(dāng)目標(biāo)裝置。
除前面所述的逆向連接數(shù)據(jù)傳送之外，本發(fā)明的無(wú)線通訊系統(tǒng)100還支持正向數(shù)據(jù)傳送、從與網(wǎng)絡(luò)155相連的裝置去往野外單元105中用戶的數(shù)據(jù)傳送。與此相似，為了通過(guò)無(wú)線通道130傳送數(shù)據(jù)，無(wú)線界面設(shè)備145對(duì)從網(wǎng)絡(luò)155接收的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包進(jìn)行重新格式化。這些數(shù)據(jù)包要去往相應(yīng)的收發(fā)兩用機(jī)單元120，收發(fā)兩用機(jī)120接收這些數(shù)據(jù)包并對(duì)其重新組裝。在收發(fā)兩用機(jī)120接收這些數(shù)據(jù)包之后，數(shù)據(jù)包根據(jù)數(shù)據(jù)源傳送的原始格式重新組裝，并通過(guò)線路112傳送給相應(yīng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)110進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
根據(jù)上述的雙向通訊，可以要求與網(wǎng)絡(luò)155相連的客戶服務(wù)器(未畫(huà)出)提供信息，如提供某一網(wǎng)頁(yè)；并且可以在遠(yuǎn)程野外單元105通過(guò)無(wú)線連接方式取得相應(yīng)的信息。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，基站140和野外單元105之間的正向和逆向連接在無(wú)線通訊系統(tǒng)100中被定義為碼分多址(CDMA)通道；即每條無(wú)線通道130都優(yōu)選被虛擬隨機(jī)噪音增信碼序列所定義。虛擬隨機(jī)噪音碼序列以及源數(shù)據(jù)被調(diào)制到射頻載波上，以便通過(guò)無(wú)線通道130進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。這樣可使接收的一方根據(jù)分配給這一通道的特定虛擬隨機(jī)噪音來(lái)對(duì)某一CDMA通道以及來(lái)自另一CDMA通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。因此，在不受其他用戶干擾的情況下，一個(gè)或多個(gè)無(wú)線通道130可用于基站140和某一特定野外單元105之間的通訊。
正如所提到的，無(wú)線通道130支持每個(gè)野外單元105與基站140之間的數(shù)據(jù)傳輸。在優(yōu)選實(shí)施方案中，請(qǐng)求發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的野外單元105分配到多條無(wú)線通道130，以建立無(wú)線數(shù)據(jù)連接線路。無(wú)線界面設(shè)備145和相應(yīng)的資源150對(duì)無(wú)線通道130進(jìn)行管理和分配。無(wú)線通道也根據(jù)需求進(jìn)行分配。因此，當(dāng)某一野外單元105-A處于閑置狀態(tài)時(shí)，該單元只被配給一條低速單物理通道，當(dāng)需要傳送數(shù)據(jù)時(shí)，多個(gè)通道組合起來(lái)形成高帶寬連接線路。因此，在特定的網(wǎng)絡(luò)層連接過(guò)程中，在某一特定時(shí)間，分配給任何特定野外單元的通道數(shù)量變化很大。有關(guān)格式化和無(wú)線通道的需求分配的更多信息，請(qǐng)參見(jiàn)標(biāo)題“使用主/備請(qǐng)求通道維持連接線路”的美國(guó)專利申請(qǐng)，該申請(qǐng)的序號(hào)為09/755,305，該申請(qǐng)于2001年2月1日提交，并已轉(zhuǎn)讓給Tantivy通訊公司，該公司也是本專利申請(qǐng)的受讓方，該專利在此通過(guò)引證被并入本文。
由多個(gè)無(wú)線通道130組成的無(wú)線連接線路可使野外單元105的用戶與網(wǎng)絡(luò)155及相應(yīng)的終端設(shè)備進(jìn)行通訊，如與遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行通訊。網(wǎng)絡(luò)155通常是公共電話交換網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)這樣的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)通常根據(jù)特殊的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行格式化，如根據(jù)TCP/IP進(jìn)行格式化。
每個(gè)野外單元105為使用通訊系統(tǒng)100所支持的有限數(shù)量的無(wú)線通道130而展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。例如，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捰煽捎玫耐ǖ罃?shù)量以及數(shù)據(jù)流量而定，而在任何時(shí)間傳送數(shù)據(jù)的需求量有可能大于這些數(shù)據(jù)傳輸可得到的帶寬。因此，無(wú)線通道130必須在野外單元105的使用間進(jìn)行公平的分配。根據(jù)本發(fā)明，這種公平分配是依據(jù)用戶的歷史用量情況以及當(dāng)前的訪問(wèn)需求而進(jìn)行的；即在超過(guò)服務(wù)級(jí)別規(guī)定時(shí)間之外要求使用特別大量資源的用戶將會(huì)對(duì)過(guò)量使用付出代價(jià)。因此，這樣的用戶被置于更低的優(yōu)先級(jí)別，并且通常得到更少的服務(wù)。
無(wú)線通訊系統(tǒng)100支持?jǐn)?shù)個(gè)服務(wù)級(jí)別。與具有較低服務(wù)級(jí)別的單元相比，預(yù)定更高服務(wù)級(jí)別的野外單元105提出請(qǐng)求時(shí)，會(huì)分配到更多的無(wú)線通道130和傳輸數(shù)據(jù)所需的更高帶寬。因此，與較低優(yōu)先級(jí)別的野外單元105相比，優(yōu)先級(jí)別較高的野外單元105所進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸通常在更短的時(shí)間里即可完成。
圖2表明的是在一個(gè)月的期間內(nèi)某一用戶對(duì)資源的使用情況，線段B代表在一個(gè)月中指定用戶在任何時(shí)間所被允許使用的閾值。舉例而言，在X軸上的第一天，用戶被允許使用10百萬(wàn)比特的數(shù)據(jù)傳輸量，此時(shí)用戶不會(huì)因?yàn)橛昧窟^(guò)度而受到處罰。如圖中所示的，一個(gè)月中最大的累積用量出現(xiàn)在第三十天，用量為170百萬(wàn)比特。應(yīng)該注意到，線段B含有10百萬(wàn)比特的初始值，這樣用戶不會(huì)在該月的第一天因用量過(guò)度而立即受到處罰。
如線段C所示，如果資源的實(shí)際使用量少于線段B中相應(yīng)點(diǎn)的允許使用量，則該用戶的優(yōu)先級(jí)別通常只是根據(jù)該用戶預(yù)定的級(jí)別為準(zhǔn)，在這里我們稱之為“優(yōu)先級(jí)別1”。當(dāng)用戶的實(shí)際累積用量線段C超出允許用量線段B時(shí)，則該用戶的優(yōu)先級(jí)別由于過(guò)量使用而被降低。因此，在線段C超出線段B的期間內(nèi)，該用戶在較低級(jí)別下接受服務(wù)；即處于高優(yōu)先級(jí)別1的野外單元105降至優(yōu)先級(jí)別2。
值得注意的是，如果用戶在某段時(shí)間內(nèi)不再連續(xù)使用無(wú)線通訊系統(tǒng)100從而使線段C上的實(shí)際用量少于線段B上的允許用量，則該用戶不再受到處罰。例如，在第20天，線段C上的實(shí)際用量又小于線段B上的允許用量。
此外，較低的優(yōu)先級(jí)別可能與較大的用量相關(guān)。例如，線段D定義了用量的閾值，超過(guò)這一閾值的用戶被降為更低的優(yōu)先級(jí)別3。
在優(yōu)選情況下，無(wú)線通訊系統(tǒng)100的用量是按時(shí)間進(jìn)行記錄的，如按月進(jìn)行記錄。在一個(gè)月結(jié)束時(shí)，線段C所記錄的野外單元105的實(shí)際用量被復(fù)位；即野外單元105在下一個(gè)月的第一天的實(shí)際用量被定為零。優(yōu)選的情況是，每個(gè)野外單元105拖后一些時(shí)間開(kāi)始新的一個(gè)月，這樣可以使用戶在任何時(shí)間由于使用過(guò)量而受到的處罰有一個(gè)均衡的分布。
用戶提出的訪問(wèn)請(qǐng)求根據(jù)用戶的優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行排序。如圖所示，順序160含有由優(yōu)先級(jí)別排定的訪問(wèn)請(qǐng)求表。每當(dāng)野外單元105的用戶提出訪問(wèn)儲(chǔ)存在網(wǎng)絡(luò)155中的內(nèi)容時(shí)，該請(qǐng)求便被輸入到該順序中。當(dāng)請(qǐng)求忽然脫離該順序時(shí)，則依據(jù)優(yōu)先級(jí)別將資源賦予這些請(qǐng)求。至少有一些通道保留給優(yōu)先級(jí)別更低的用戶。舉例而言，優(yōu)先級(jí)別1上的用戶的可用通道有多條，但其中N條通道被分配給優(yōu)先級(jí)別2的用戶。同樣，優(yōu)先級(jí)別2的用戶分配到的通道有多條，其中M條通道被分配給優(yōu)先級(jí)別3的用戶。如果X代表分配給優(yōu)先級(jí)別1的用戶的總系統(tǒng)資源，則無(wú)線通道130根據(jù)優(yōu)先級(jí)別按X∷X/N∷[X/(N*M)]為1∷2∷3的比例進(jìn)行最終分配。即優(yōu)先級(jí)別越低的用戶分配到的資源越少，但這些用戶至少總有部分資源可用。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，不同優(yōu)先級(jí)別的用戶被賦予優(yōu)先級(jí)別的比例與每一優(yōu)先級(jí)別中用戶的總數(shù)無(wú)關(guān)。根據(jù)這一方式，與被賦予優(yōu)先級(jí)別2的用戶比例變化相比，被賦予優(yōu)先級(jí)別1的用戶比例的變化實(shí)際上改變了優(yōu)先級(jí)別1用戶的整體可用資源量。
順序160依據(jù)所規(guī)定的級(jí)別將系統(tǒng)資源分配給各個(gè)優(yōu)先級(jí)別。為了理解在優(yōu)選實(shí)施方案中這是如何實(shí)現(xiàn)的，我們首先假定系統(tǒng)有兩個(gè)優(yōu)先級(jí)別，P1和P2分別代表每個(gè)優(yōu)先級(jí)別中的用戶數(shù)量。例如，P1＝優(yōu)先級(jí)別1中用戶數(shù)量的百分比P2＝優(yōu)先級(jí)別2中用戶數(shù)量的百分比我們還定義一個(gè)優(yōu)選比例R，R是分配給兩級(jí)用戶的資源量的比值。在本實(shí)施方案中，我們假定這一比值為1/4，即分配給優(yōu)先級(jí)別1中用戶的資源量是分配給優(yōu)先級(jí)別2中用戶資源量的四倍。我們可以將兩個(gè)未知量X和Y定義如下
X＝分配給優(yōu)先級(jí)別1中用戶資源量的百分比Y＝分配給優(yōu)先級(jí)別2中用戶資源量的百分比則比列R＝Y(jié)/X，由此我們得到Y(jié)＝RX。
現(xiàn)在假定用戶總數(shù)中90％被賦予優(yōu)先級(jí)別1，10％的用戶被定為優(yōu)先級(jí)別2。則資源中的80％被分配給了90％的用戶(處于優(yōu)先級(jí)別1)，20％的資源被分配給了10％的用戶(處于優(yōu)先級(jí)別2)。然而，這實(shí)際上意味著更多數(shù)量的資源被分配給了優(yōu)先級(jí)別低的用戶，即處于優(yōu)先級(jí)別2的單位用戶占有資源的2％，而優(yōu)先級(jí)別1中的用戶只得到資源中的80/90或者0.88％。
決定資源分配的更佳方式照如下進(jìn)行。由于可用資源的總量永遠(yuǎn)等于100％，我們可以給定下列關(guān)系式XP1+YP2＝100將上一關(guān)系式中的未知數(shù)Y用已知的分配比例進(jìn)行替換，我們可以得到下面的關(guān)系式XP1+RXP2＝100將已知的用戶比例代入上一關(guān)系式，則可以得出X90+X(10/4)＝100求解X，我們得到90X+2.5X＝100或92.5X＝100
X＝100/92.5＝1.081.08是一個(gè)百分比，它表明要分配給處于優(yōu)先級(jí)別1的每個(gè)用戶的資源量，分配給優(yōu)先級(jí)別1中用戶的總資源百分比為1.08×90％＝97.2％Y＝X/4，優(yōu)先級(jí)別2中每個(gè)用戶分配到的資源量為0.27，所有優(yōu)先級(jí)別2中用戶分配到的資源總量為0.27×10％＝2.7％。
照此方式，優(yōu)先級(jí)別比例R與每一優(yōu)先級(jí)別中用戶的數(shù)量無(wú)關(guān)。因此，每當(dāng)用戶被定為不同的優(yōu)先級(jí)別時(shí)，上述計(jì)算需要重新進(jìn)行。
圖3是一張表格，它表明超時(shí)使用無(wú)線通道130的用戶會(huì)受到如何處罰。舉例而言，預(yù)定最高優(yōu)先級(jí)別1的用戶可被允許連續(xù)傳輸數(shù)量達(dá)600秒。如果超出了這一時(shí)間閾值，則該用戶因?yàn)檫^(guò)量使用而被降低到下一優(yōu)先級(jí)別。因此，如果相應(yīng)的傳輸超過(guò)了600秒，則處于優(yōu)先級(jí)別1的用戶被降為優(yōu)先級(jí)別2。如圖所示，優(yōu)先級(jí)別較低的用戶在不受處罰的前提下所分配到的連續(xù)傳送數(shù)據(jù)時(shí)間更短一些。
對(duì)連續(xù)使用時(shí)間加以限制是為了警示請(qǐng)求傳輸大型可執(zhí)行文件、語(yǔ)音文件等文件的用戶，并且不致使執(zhí)行正常網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能的用戶遭到處罰。因此，下載網(wǎng)頁(yè)的用戶可能只需要足以進(jìn)行50千比特傳輸?shù)馁Y源。而閱讀網(wǎng)頁(yè)的用戶不再需要無(wú)線通道，這些通道可以重新分配給系統(tǒng)中的其他用戶。當(dāng)處于優(yōu)先級(jí)別1時(shí)，這種類型的用戶通常不會(huì)超過(guò)600秒這一閾值。然而，下載MP3語(yǔ)音文件的用戶通常會(huì)用完600秒這一閾值。這樣該用戶分配到的通道被取回，該用戶要在下一優(yōu)先級(jí)別中排隊(duì)，以便為再一次訪問(wèn)MP3語(yǔ)音文件而進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。
圖4a-b是流程圖，它表明了根據(jù)優(yōu)先級(jí)別原則批準(zhǔn)訪問(wèn)請(qǐng)求的方法。參考文字410表明執(zhí)行該方法的起點(diǎn)。在步驟420，在新激活的野外單元105和基站140之間形成了新的連接線路。此時(shí)，無(wú)線通訊通道130不再使用，通常只是作為維持通道。在步驟425，基站140處的系統(tǒng)管理單元根據(jù)前面圖2所示的該月使用歷史記錄確定所有靜止用戶的優(yōu)先級(jí)別。
然后在步驟430確定是否有活動(dòng)的但不是野外單元105的傳送請(qǐng)求。如果有，則該傳送請(qǐng)求在步驟435被輸入到順序中。如果沒(méi)有傳送請(qǐng)求，則程序繼續(xù)執(zhí)行步驟440，在此將確定是否有無(wú)線通道130可以支持排隊(duì)等候的數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求。如果沒(méi)有無(wú)線數(shù)據(jù)通道130可供傳送請(qǐng)求之用，則程序返回到步驟420。
如果在步驟440處有無(wú)線通道130可用，則繼續(xù)執(zhí)行步驟450，在此可用的無(wú)線通道130被分配給某些傳送請(qǐng)求。然后在步驟455數(shù)據(jù)通過(guò)分配到的無(wú)線通道130被傳送出去。
如果某一用戶的數(shù)據(jù)傳送在步驟460進(jìn)行完畢，則程序返回到步驟420。另一方面，如果數(shù)據(jù)傳輸沒(méi)有結(jié)束，則在步驟465處確定某一用戶進(jìn)行連續(xù)數(shù)據(jù)傳送要持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間(關(guān)于實(shí)際閾值，請(qǐng)見(jiàn)圖3)。在步驟470，如果數(shù)據(jù)傳輸最長(zhǎng)時(shí)間被超出，則在步驟475中斷相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸，并在步驟480由于超過(guò)使用閾值這一原因?qū)⒃撚脩艚禐橄乱粌?yōu)先級(jí)別。然后程序返回到步驟435。
如果在步驟470處傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)間沒(méi)有超出，則程序返回到步驟455，直至數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束或者最大連續(xù)傳輸時(shí)間被超出。
圖5表明的是用戶對(duì)于預(yù)計(jì)的資源訪問(wèn)量的一種可能分布。如圖所示，用戶的月平均數(shù)據(jù)傳送需要量比如為175百萬(wàn)比特。少量的用戶，如10％的用戶每月的需求量不到50百萬(wàn)比特，最多有10％用戶的每月需求量為450百萬(wàn)比特或者更多。
圖6表明的是典型互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r以及這些情況的預(yù)期特征。例如，一種應(yīng)用情況就是短信息傳送。一般的用戶預(yù)計(jì)每月發(fā)出100條短信息，短信息的長(zhǎng)度為0.1千字節(jié)。圖6還表明了以下項(xiàng)目每月的估計(jì)數(shù)量以及這些項(xiàng)目的規(guī)模無(wú)線訪問(wèn)協(xié)議數(shù)據(jù)、電子郵件短信息、正常大小的電子郵件信息、帶附件的電子郵件信息、基于文本的網(wǎng)絡(luò)瀏覽、基于新聞和搜索的網(wǎng)絡(luò)瀏覽、網(wǎng)絡(luò)下載、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)、MP3下載、語(yǔ)音文件共享、互聯(lián)網(wǎng)廣播、圖象、及可視會(huì)話。該圖表明的只是被系統(tǒng)100用來(lái)預(yù)計(jì)每月平均負(fù)荷的某些應(yīng)用的實(shí)例。
圖7表明的是每天最大負(fù)荷隨一天中時(shí)間的變化情況。最大負(fù)荷約出現(xiàn)在上午10點(diǎn)、下午2點(diǎn)和晚9點(diǎn)，用量最小出現(xiàn)在下午1點(diǎn)至下午4點(diǎn)。
圖7中的峰值用量圖和圖6中的應(yīng)用類型被用來(lái)摸擬確定一天中不同時(shí)間的平均預(yù)期響應(yīng)時(shí)間。圖8表明的是這一模擬中所做的其他假定。這些假定包括每頁(yè)的平均大小為65千字節(jié)、網(wǎng)絡(luò)巡回滯后時(shí)間為0.7秒(即從基站出去，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)后再回來(lái)的往返滯后)、傳輸效率為55％、共享的帶寬即用戶共享的帶寬量為400千比特/秒。所做的其他假定是每個(gè)用戶的最大平均速度為168千比特/秒，即一次可分配給一個(gè)用戶的最大資源量。同樣假定的是用戶的數(shù)量和/或該單元的用戶數(shù)量為75。初始的配給量為10百萬(wàn)比特，月未的配給量為175百萬(wàn)比特。在本模擬情況中，假定用戶平均每天提出一次訪問(wèn)請(qǐng)求。
該模擬的結(jié)果如圖10所示。X軸表示的是響應(yīng)時(shí)間的秒數(shù)，Y軸上表示的是用戶指數(shù)。用戶指數(shù)定為1～75，最低的用戶數(shù)是向系統(tǒng)提出要求最少的用戶，最高用戶數(shù)(指數(shù)75)是向系統(tǒng)提出要求最多的用戶。假定用戶的要求按圖5中的分布進(jìn)行分配。X軸上的方格以10分鐘的幅度增加。這一模擬跨越系統(tǒng)三個(gè)月的時(shí)間，系統(tǒng)中有二個(gè)優(yōu)先級(jí)別，每個(gè)級(jí)別依據(jù)前面圖4a和4b中所示的算法分配到資源。
圖10中的曲線E表明了特定用戶每月的近似平均百萬(wàn)比特值，用戶以X軸上方的100、200、300、400及500標(biāo)識(shí)來(lái)表示。例如用戶20每月在使用約100百萬(wàn)比特，用戶52每月近似使用230百萬(wàn)比特。圖9表明的是本模擬中用戶52的用量圖形。如圖所示，用戶52目前平均每天近似使用225百萬(wàn)比特。該用戶所用的平均資源與分配曲線A進(jìn)行對(duì)比。可以看出，在1月份的大部分時(shí)間內(nèi)用戶52超過(guò)了他的配給量，因此該用戶處于優(yōu)先級(jí)別2。在2月初，用戶52有數(shù)天保持在分配曲線A的下方，從2月3日至2月9日該用戶處于優(yōu)先級(jí)別1。在2月份的其余時(shí)間內(nèi)，用戶52超過(guò)了他的配給量并降為優(yōu)先級(jí)別2。在3月21日超過(guò)了他的配給量，約從3月29日至3月31日用戶52又超過(guò)了配給量。
這一模擬的最終結(jié)果如圖10所示，這是一張所觀察到的響應(yīng)時(shí)間圖。正如可以看到的，最大的用戶，如指數(shù)為60或更高指數(shù)的用戶與指數(shù)為1～10的小用戶相比，所經(jīng)歷的響應(yīng)時(shí)間更長(zhǎng)。在需求曲線較低部分的用戶即使在一天的高峰時(shí)間也會(huì)經(jīng)歷最短的響應(yīng)時(shí)間。
圖11是表明本發(fā)明優(yōu)勢(shì)的另一圖示。該圖假定可用資源在優(yōu)先級(jí)別1和優(yōu)先級(jí)別2之間按50∶50的比例進(jìn)行平均分配。在圖形中間的曲線A中，通道的分配沒(méi)有優(yōu)先級(jí)別之分。因此，當(dāng)用戶的數(shù)量在同一時(shí)間通訊中超過(guò)約50個(gè)之后，任何一個(gè)用戶可用的數(shù)據(jù)帶寬將迅速下降。然而，在具有二個(gè)優(yōu)先級(jí)別的系統(tǒng)中，處于優(yōu)先級(jí)別1的用戶將經(jīng)歷非常恰當(dāng)?shù)姆?wù)降級(jí)，如優(yōu)先級(jí)別1曲線所示。
因此，我們已經(jīng)明白分配給某些用戶的服務(wù)級(jí)別是如何取決于該用戶在過(guò)去一個(gè)月中的用量歷史記錄的，以及如何取決于連續(xù)的資源分配程度，如在即時(shí)通訊期間內(nèi)的連續(xù)資源分配。本方法對(duì)分配級(jí)別進(jìn)行恰當(dāng)?shù)慕档停瑫r(shí)又進(jìn)行公平地分配。如果系統(tǒng)不過(guò)載的話，其結(jié)果是所有用戶都會(huì)得到他們需要的資源。然而，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)載，那些歷史使用量大于許可量的用戶與歷中使用量小于配給量的用戶相比，會(huì)被賦予更低的優(yōu)先級(jí)別。該系統(tǒng)還有另一原則，該原則基于連續(xù)的時(shí)間分配進(jìn)行特定連接，一旦這些閾值被超出，則用戶被降至更低的優(yōu)先級(jí)別。
雖然本文發(fā)明是結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行具體說(shuō)明和描述的，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不脫離本文所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍的前提下，可以在形式及細(xì)節(jié)上對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種各樣的修改。
權(quán)利要求
1.一種向多個(gè)野外用戶提供多級(jí)無(wú)線服務(wù)的方法，使用該方法可以使基站和多個(gè)用戶單元之間通過(guò)一個(gè)或多個(gè)CDMA通訊通道進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，每級(jí)服務(wù)都與某一優(yōu)先級(jí)別相對(duì)應(yīng)，該方法包括以下步驟預(yù)留出帶寬，并將帶寬分配到多個(gè)通道中；維持多個(gè)用戶單元與基站之間的連接線路；檢測(cè)多個(gè)野外單元同時(shí)向基站傳送數(shù)據(jù)的請(qǐng)求；依據(jù)提出請(qǐng)求的野外單元相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)別將子通道分配給基站與用戶單元間的通訊，優(yōu)先級(jí)別取決于提出具體請(qǐng)求的用戶的歷史需求記錄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其還包括以下步驟對(duì)于超過(guò)預(yù)定許可用量閾值的情況，降低該野外單元的優(yōu)先級(jí)別。
3.一種在要求訪問(wèn)通訊系統(tǒng)中提供多級(jí)服務(wù)的方法，在該通訊系統(tǒng)中，服務(wù)的級(jí)別取決于對(duì)可用資源的歷史使用情況以及資源的連續(xù)分配情況。
全文摘要
本文涉及某種系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)用戶訪問(wèn)資源請(qǐng)求的歷史記錄將優(yōu)先級(jí)別賦予不同的用戶。如果某一用戶在過(guò)去一段歷史時(shí)間內(nèi)所提出的請(qǐng)求沒(méi)有達(dá)到規(guī)定的數(shù)量，則該用戶被賦予的級(jí)別比使用系統(tǒng)資源超過(guò)規(guī)固數(shù)量的用戶高。因此，對(duì)系統(tǒng)可用資源提出請(qǐng)求最多的用戶被配給更少的資源，而對(duì)系統(tǒng)資源提出較少請(qǐng)求的用戶卻被賦予較多的資源。根據(jù)本發(fā)明，訪問(wèn)分配系統(tǒng)的另一特點(diǎn)是至少為處于最低優(yōu)先級(jí)別的用戶預(yù)留出某些資源。因此，即使最低優(yōu)先級(jí)別的用戶至少也能偶爾對(duì)資源進(jìn)行訪問(wèn)。與本發(fā)明相關(guān)的第三個(gè)特點(diǎn)是將連續(xù)傳遞時(shí)間作為一個(gè)閾值來(lái)降低用戶當(dāng)前的優(yōu)先級(jí)別。舉例而言，當(dāng)處于特定優(yōu)先級(jí)別的某一用戶在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)連續(xù)使用系統(tǒng)的資源，則該用戶被賦予下一個(gè)最低的優(yōu)先級(jí)別，且其資源被收回。如果該用戶要再對(duì)資源進(jìn)行訪問(wèn)，該用戶則需要在更低一級(jí)的優(yōu)先級(jí)別上進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。
文檔編號(hào)H04L12/24GK1422506SQ01807799
公開(kāi)日2003年6月4日 申請(qǐng)日期2001年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月8日
發(fā)明者卡羅·阿馬爾菲坦諾 申請(qǐng)人:訊捷通訊公司