專利名稱:無線通信設(shè)備和使用頻帶確定方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及無線通信設(shè)備和使用帶寬確定方法,特別涉及用于TCP(傳輸控制協(xié)議)流和UDP(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)流共存的無線通信系統(tǒng)中的無線通信設(shè)備和使用帶寬確定方法。
背景技術(shù):
在今天的IP網(wǎng)絡(luò)中,不僅考慮數(shù)據(jù)通信路徑的帶寬、而且考慮包含數(shù)據(jù)通信路徑的延遲等的服務(wù)質(zhì)量(QoS)的通信方法正處于研究之中。DiffServ(Differentiated Services,差異服務(wù))是這種考慮QoS的方法的示例,其中為每個流設(shè)置服務(wù)類型(CoS),并且其中依賴于CoS的優(yōu)先級執(zhí)行路由,從而能夠使通信不僅基于通信路徑的擁塞狀態(tài),而且基于每個數(shù)據(jù)流的優(yōu)先級。這種考慮QoS的通信方案,例如DiffServ,通常被用于有線網(wǎng)絡(luò)。
在公開的日本專利公布No.2000-295276中,將考慮QoS的通信方案公開為一種引入IP網(wǎng)絡(luò)中的技術(shù),該IP網(wǎng)絡(luò)是具有無線鏈路的較窄帶寬,該無線鏈路具有與有線網(wǎng)絡(luò)相比較高的數(shù)據(jù)錯誤率。在IP網(wǎng)絡(luò)和無線通信系統(tǒng)之間的中間交換設(shè)備中,通過利用每個數(shù)據(jù)流的通信量、從無線基站設(shè)備所提供的無線電部件之間的通信質(zhì)量信息和從用戶交換機(jī)所提供的有效通信量及重發(fā)的信息來改變無線電帶寬,從而保證數(shù)據(jù)流的QoS。
但是,在傳統(tǒng)的方法中,必須改變IP網(wǎng)絡(luò)和無線通信系統(tǒng)之間的中間交換設(shè)備(用戶交換機(jī))和無線基站設(shè)備的結(jié)構(gòu)。在這種情況下,問題是它很難被應(yīng)用于現(xiàn)存的無線通信系統(tǒng)中。而且,需要根據(jù)保證QoS所需的帶寬來改變無線電帶寬。然而,當(dāng)不能獲得所需的無線電帶寬時,就存在很難保證QoS的問題。
圖1是混合了TCP流和UDP流的無線通信系統(tǒng)中的上述問題的說明性情形。圖1中,無線電帶寬被固定為W′,因此,當(dāng)由橫線所示的TCP流的使用帶寬由于發(fā)送端的流控制而波動時,該使用帶寬占用了由豎線所示的UDP流的帶寬。也就是說,不能保證UDP流的帶寬,UDP流是實時應(yīng)用數(shù)據(jù),這會導(dǎo)致實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的延遲或分組丟棄。換句話說,不能保證UDP流的QoS。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在不改變現(xiàn)存基站設(shè)備和IP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)的情況下,保證使用固定無線電帶寬的無線通信系統(tǒng)中實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的QoS。
本發(fā)明的主題是通過在固定無線電帶寬中同時發(fā)送UDP流和TCP流時限制TCP流的帶寬,為作為實時應(yīng)用的UDP流提供保證帶寬。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面,無線通信設(shè)備被構(gòu)造成包含獲取器件,獲取發(fā)送固定速率數(shù)據(jù)的所需帶寬,該固定速率數(shù)據(jù)能夠以固定數(shù)據(jù)率發(fā)送;和估計器件,基于所獲取的所需帶寬和用于無線通信的預(yù)定無線電帶寬,估計發(fā)送可變速率數(shù)據(jù)的可用帶寬,該可變速率數(shù)據(jù)能夠以可變數(shù)據(jù)率發(fā)送。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面,使用帶寬確定方法具有如下步驟獲取發(fā)送固定速率數(shù)據(jù)的所需帶寬,該固定速率數(shù)據(jù)能夠以固定數(shù)據(jù)率發(fā)送;和基于所獲取的所需帶寬和用于無線通信的預(yù)定無線電帶寬,估計發(fā)送可變速率數(shù)據(jù)的可用帶寬,該可變速率數(shù)據(jù)能夠以可變數(shù)據(jù)率發(fā)送。
圖1是示出無線電帶寬的傳統(tǒng)使用示例的示意圖;圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的IP網(wǎng)絡(luò)和無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例的簡圖;圖3是示出根據(jù)第一實施例的無線通信終端設(shè)備的結(jié)構(gòu)的方框圖;圖4是示出根據(jù)第一實施例的TCP段的數(shù)據(jù)域示例的簡圖;圖5是示出根據(jù)第一實施例的無線電帶寬的使用示例的示意圖;和圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的無線通信終端設(shè)備的結(jié)構(gòu)的方框圖。
具體實施例方式
以下將參照
本發(fā)明的實施例。
第一實施例圖2是示出IP網(wǎng)絡(luò)和無線通信系統(tǒng)的示例的簡圖。圖2中,無線通信終端設(shè)備10和基站設(shè)備20交換共享預(yù)定無線電帶寬的實時應(yīng)用數(shù)據(jù),這是UDP流,和非實時應(yīng)用數(shù)據(jù),這是TCP流。而且,基站設(shè)備20經(jīng)由IP網(wǎng)絡(luò)30與固定終端40或服務(wù)器50通信。
圖3是示出無線通信終端設(shè)備10的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖3所示的無線通信終端設(shè)備10包含非實時應(yīng)用100、TCP控制部件110、實時應(yīng)用120、UDP控制部件130、IP控制部件140、重發(fā)控制部件150、無線發(fā)送接收部件160、無線資源控制部件170、帶寬估計部件180和awnd(Advertised WiNDow,通告窗口)估計部件190。
非實時應(yīng)用100提供能夠以可變數(shù)據(jù)率發(fā)送的非實時應(yīng)用服務(wù),例如FTP(文件傳送協(xié)議)和WWW(萬維網(wǎng))瀏覽。TCP控制部件110通過將TCP首部(header)例如源端口號和序列號添加到非實時應(yīng)用數(shù)據(jù)中,來形成TCP段(segment)。實時應(yīng)用120提供實時應(yīng)用服務(wù),例如語音和活動圖像,這種服務(wù)對延遲敏感,并且需要固定的數(shù)據(jù)率。UDP控制部件130通過將端口號添加到實時應(yīng)用數(shù)據(jù)中,來形成UDP段。
IP控制部件140通過將IP首部例如源地址和目的地址添加到TCP段和UDP段中,來產(chǎn)生IP分組。重發(fā)控制部件150通過將IP分組劃分成預(yù)定大小,來執(zhí)行無線鏈路中的重發(fā)控制。無線發(fā)送接收部件160將預(yù)定無線電處理例如編碼及調(diào)制應(yīng)用到被劃分成預(yù)定大小的分組中,以經(jīng)由天線進(jìn)行發(fā)送。
當(dāng)無線通信終端設(shè)備10從空閑模式轉(zhuǎn)變到通信模式時,無線資源控制部件170與基站設(shè)備20協(xié)商,并且確定可使用的無線電帶寬。帶寬估計部件180根據(jù)可使用的無線電帶寬和實時應(yīng)用的所需帶寬,來估計非實時應(yīng)用的可用帶寬。awnd估計部件190根據(jù)非實時應(yīng)用的可用帶寬,估計最大awnd,該最大awnd示出能夠在無線通信終端設(shè)備10中被接收的分組的最大數(shù)量。
接下來,將說明具有上述結(jié)構(gòu)的無線通信終端設(shè)備10的操作。
首先,在執(zhí)行發(fā)送操作時,當(dāng)無線通信終端設(shè)備10從空閑模式轉(zhuǎn)變到通信模式時,無線資源控制部件170與基站設(shè)備20協(xié)商,并且確定可使用的無線電帶寬。將預(yù)定的無線電帶寬通知給帶寬估計部件180。同時,由實時應(yīng)用120將發(fā)送實時應(yīng)用數(shù)據(jù)所需的帶寬通知給帶寬估計部件180。
接著,由帶寬估計部件180從可使用的無線電帶寬中減去實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的所需帶寬,從而計算出非實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的可用帶寬。所計算出的可用帶寬被通知給awnd估計部件190。然后,awnd估計部件190基于所允許的非實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的可用帶寬來估計TCP的最大awnd,并且將結(jié)果輸出到TCP控制部件110。這里估計的最大awnd對應(yīng)于能夠確保UDP流的使用帶寬的窗口大小,以便在無線通信終端設(shè)備10與基站設(shè)備20之間的該無線電帶寬中發(fā)送實時應(yīng)用數(shù)據(jù)。
接著,由TCP控制部件110從最大awnd中減去實際使用的窗口大小,從而計算出可接收的awnd。而且,由TCP控制部件110根據(jù)非實時應(yīng)用100所產(chǎn)生的非實時應(yīng)用數(shù)據(jù)(TCP數(shù)據(jù)),產(chǎn)生具有圖4所示的數(shù)據(jù)域的TCP段。此時,可接收的awnd被記錄在TCP段的窗口域中。
TCP段被輸出到IP控制部件140中,并且被添加了IP首部例如源地址和目的地址,然后產(chǎn)生IP分組。接著,由重發(fā)控制部件150將IP分組劃分成預(yù)定大小。無線發(fā)送接收部件160將預(yù)定無線電處理例如編碼及調(diào)制應(yīng)用到被劃分成預(yù)定大小的分組中,以經(jīng)由天線進(jìn)行發(fā)送。所發(fā)送的分組由基站設(shè)備20接收,并且由固定終端40和服務(wù)器50經(jīng)由IP網(wǎng)絡(luò)30從基站設(shè)備20接收該分組。當(dāng)固定終端40和服務(wù)器50將數(shù)據(jù)發(fā)送到無線通信終端設(shè)備10時,對接收分組的TCP首部中包含的可接收awnd和示出設(shè)備的可發(fā)送窗口大小的cwnd(Congestion WiNDow,擁塞窗口)進(jìn)行比較,并且以較小的窗口大小發(fā)送下一個TCP段。當(dāng)可接收awnd較小時,固定終端40和服務(wù)器50發(fā)送等于可接收awnd的窗口大小的數(shù)量的TCP段。但是,計算可接收awnd以便確保實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的所需帶寬,該實時應(yīng)用數(shù)據(jù)是UDP流。因此,當(dāng)TCP流被從基站設(shè)備20發(fā)送到無線通信終端設(shè)備10時,無需使用UDP流的使用帶寬。
具體地說,如圖5所示,例如,即使當(dāng)用于無線通信終端設(shè)備10與基站設(shè)備20之間的無線電帶寬被固定為W,圖中由橫線所示的發(fā)送TCP流的使用帶寬最大為WT,而用于發(fā)送圖中由豎線所示的發(fā)送UDP流的帶寬總是WU。
接著,經(jīng)由IP網(wǎng)絡(luò)30和基站設(shè)備20,將所發(fā)送的TCP段發(fā)送到無線通信終端設(shè)備10。該分組由無線發(fā)送接收部件160經(jīng)由天線接收,并且無線發(fā)送接收部件160將預(yù)定的無線電處理例如解碼及解調(diào)應(yīng)用于該分組。重發(fā)控制部件150執(zhí)行重發(fā)控制,并且根據(jù)接收分組組裝IP分組。將IP分組經(jīng)由IP控制部件140輸出,并且非實時應(yīng)用數(shù)據(jù)經(jīng)由TCP控制部件110被輸出到非實時應(yīng)用100中并且被處理,而實時應(yīng)用數(shù)據(jù)經(jīng)由UDP控制部件130被輸出到實時應(yīng)用120中并且被處理。
根據(jù)本發(fā)明,無線通信終端設(shè)備通過從用于無線通信的無線電帶寬中減去實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的所需帶寬,估計發(fā)送非實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的可用帶寬?;谒烙嫷目捎脦?,計算可由它自己的接收機(jī)接收的窗口大小的awnd,并且將所計算的awnd通知給固定終端和服務(wù)器,它們是被連接到IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送端。結(jié)果,固定終端和服務(wù)器在確保實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的帶寬的同時,發(fā)送能夠被發(fā)送的數(shù)量的非實時應(yīng)用數(shù)據(jù)。以此方式,在使用固定無線電帶寬的無線通信系統(tǒng)中,能夠在不改變現(xiàn)存基站設(shè)備和IP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)的情況下,保證實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的QoS。
第二實施例根據(jù)本發(fā)明第二實施例的IP網(wǎng)絡(luò)和無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與圖2的那些相同,所以這里省略了對它們的說明。在本實施例中,基站設(shè)備20發(fā)送其中記錄了可接收awnd的TCP段。
圖6是示出無線通信終端設(shè)備10的結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖6的無線通信終端設(shè)備中,與圖3的那些相同的部件被分配給相同的標(biāo)號,并且不進(jìn)行更多的說明。
Cwnd估計部件200根據(jù)非實時應(yīng)用的可用帶寬,來估計最大cwnd,該最大cwnd示出無線通信終端設(shè)備10能夠發(fā)送的分組的最大數(shù)量。
接下來,將說明具有上述結(jié)構(gòu)的無線通信終端設(shè)備10的操作。
首先,在發(fā)送操作中,當(dāng)無線通信終端設(shè)備10從空閑模式轉(zhuǎn)變到通信模式時,無線資源控制部件170與基站設(shè)備20協(xié)商,并且確定可使用的無線電帶寬,基站設(shè)備20是通信方。將預(yù)定的無線電帶寬通知給帶寬估計部件180。同時,由實時應(yīng)用120將發(fā)送實時應(yīng)用數(shù)據(jù)所需的帶寬通知給帶寬估計部件180。
接著,由帶寬估計部件180從可使用的無線電帶寬中減去實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的所需帶寬,從而計算出非實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的可用帶寬。所計算出的可用帶寬被通知給cwnd估計部件200。然后,cwnd估計部件200基于所允許的非實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的可用帶寬來估計TCP的最大cwnd,以輸出到TCP控制部件110。這里估計的最大cwnd對應(yīng)于能夠確保UDP流的使用帶寬的窗口大小,以便在無線通信終端設(shè)備10與基站設(shè)備20之間的該無線電帶寬中發(fā)送實時應(yīng)用數(shù)據(jù)。
接著,由TCP控制部件110從最大cwnd中減去實際使用的窗口大小,從而計算出可發(fā)送cwnd。
同時,由TCP控制部件110處理從基站設(shè)備20發(fā)送的TCP段,并且獲取基站設(shè)備20的可接收awnd。接著,由TCP控制部件110比較可接收awnd與可發(fā)送的cwnd,并且以較小的窗口大小發(fā)送下一個TCP段。當(dāng)可接收awnd較小時,無線通信終端設(shè)備10發(fā)送等于可接收awnd的窗口大小的數(shù)量的TCP段。但是,可接收awnd小于計算出的可發(fā)送cwnd,以便確保實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的所需帶寬,該實時應(yīng)用數(shù)據(jù)是UDP流。因此,無需使用UDP流的使用帶寬。而且,當(dāng)可發(fā)送cwnd較小時,無線通信終端設(shè)備10發(fā)送等于它自己的發(fā)送機(jī)的可發(fā)送cwnd的窗口大小的數(shù)量的TCP段。但是,計算可發(fā)送cwnd,以便確保實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的所需帶寬,該實時應(yīng)用數(shù)據(jù)是UDP流。因此,無需使用UDP流的使用帶寬。
根據(jù)本實施例,無線通信終端設(shè)備通過從用于無線通信的無線電帶寬中減去實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的所需帶寬,估計發(fā)送非實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的可用帶寬?;谒烙嫷目捎脦?,計算可由它自己的發(fā)送機(jī)發(fā)送的窗口大小的cwnd。比較所計算的cwnd與基站設(shè)備所接收的窗口大小的awnd,該基站設(shè)備是通信方。以較小的窗口大小發(fā)送數(shù)據(jù)。結(jié)果,在確保實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的帶寬的同時,發(fā)送能夠被發(fā)送的數(shù)量的非實時應(yīng)用數(shù)據(jù)。以此方式,在使用固定無線電帶寬的無線通信系統(tǒng)中,能夠保證上行鏈路上的實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的QoS。
如上所述,根據(jù)本發(fā)明,在使用固定無線電帶寬的無線通信系統(tǒng)中,能夠在不改變現(xiàn)存基站設(shè)備和IP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)的情況下,保證實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的QoS。
本申請基于2002年5月30日提交的日本專利申請No.2002-156857。其全部內(nèi)容以引用方式清楚地包含在本文的內(nèi)容中。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明可適用于無線通信設(shè)備和使用帶寬確定方法。更具體地說,本發(fā)明可適用于TCP流和UDP流共存的無線通信系統(tǒng)中所使用的無線通信設(shè)備和使用帶寬確定方法。
權(quán)利要求
1.一種無線通信設(shè)備,包括獲取部件,用于獲取發(fā)送固定速率數(shù)據(jù)的所需帶寬,該固定速率數(shù)據(jù)能夠以固定數(shù)據(jù)率發(fā)送;和估計部件,用于基于所獲取的所需帶寬和用于無線通信的預(yù)定無線電帶寬,估計發(fā)送可變速率數(shù)據(jù)的可用帶寬,該可變速率數(shù)據(jù)能夠以可變數(shù)據(jù)率發(fā)送。
2.如權(quán)利要求1所述的無線通信設(shè)備,其中所述估計部件通過從所述預(yù)定無線電帶寬中減去所獲取的所需帶寬,估計可變速率數(shù)據(jù)的所述可用帶寬。
3.如權(quán)利要求1所述的無線通信設(shè)備,還包括確定部件,用于根據(jù)由所述估計部件所估計的可變速率數(shù)據(jù)的所述可用帶寬,確定可變速率數(shù)據(jù)的最大可接收量;和發(fā)送部件,用于發(fā)送包含所確定的可變速率數(shù)據(jù)的最大可接收量的信息。
4.如權(quán)利要求1所述的無線通信設(shè)備,還包括接收部件,用于在通信方的終端處,接收包含可變速率數(shù)據(jù)的最大可接收量的信息;確定部件,用于根據(jù)由所述估計部件所估計的可變速率數(shù)據(jù)的所述可用帶寬,確定可變速率數(shù)據(jù)的最大可發(fā)送量;和發(fā)送部件,用于發(fā)送數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)包含與可變速率數(shù)據(jù)的預(yù)定最大可發(fā)送量和可變速率數(shù)據(jù)的最大可接收量中的較小可變速率數(shù)據(jù)相對應(yīng)的數(shù)據(jù)。
5.一種具有如權(quán)利要求1所述的無線通信設(shè)備的無線通信終端設(shè)備。
6.一種使用帶寬確定方法,包括如下步驟獲取發(fā)送固定速率數(shù)據(jù)的所需帶寬,該固定速率數(shù)據(jù)以固定數(shù)據(jù)率發(fā)送;和基于所獲取的所需帶寬和用于無線通信的預(yù)定無線電帶寬,估計發(fā)送可變速率數(shù)據(jù)的可用帶寬,該可變速率數(shù)據(jù)能夠以可變數(shù)據(jù)率發(fā)送。
全文摘要
一種無線通信設(shè)備和使用頻帶確定方法,用于使用固定無線電頻帶的無線通信系統(tǒng)中,在不改變現(xiàn)存基站設(shè)備和IP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)的情況下,保證實時應(yīng)用數(shù)據(jù)的QoS。當(dāng)無線通信終端(10)從空閑模式轉(zhuǎn)變到通信模式時,無線資源控制部件(170)與基站設(shè)備(20)協(xié)商,以確定可使用的無線電頻帶。頻帶估計部件(180)根據(jù)可使用的無線電頻帶和實時應(yīng)用所需的頻帶,估計非實時應(yīng)用的可用頻帶。Awnd估計部件(190)根據(jù)非實時應(yīng)用的可用頻帶,估計最大awnd,該最大awnd表示無線通信終端設(shè)備(10)可接收的分組的最大數(shù)量。
文檔編號H04L12/56GK1565142SQ0380119
公開日2005年1月12日 申請日期2003年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月30日
發(fā)明者尾家佑二, 古閑宏幸, 莊司隆浩, 加藤修 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社, 尾家佑二, 古閑宏幸