專利名稱：用于控制流獲準進入網絡的方法和網絡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于控制流獲準進入網絡(特別是全球微波接入互操作性WiMAX網絡)的方法，其中，通過查找所有QoS(服務質量)預留對之間的第一交集集合，對網絡的鏈路內和/或網絡內所需的最大容量進行估計，以檢查能否準許具有至少一個QoS資源預留的、請求進入網絡的流，所述QoS預留即鏈路內和/或網絡內已被接受的QoS預留和該流所請求的至少一個QoS預留。此外，本發(fā)明涉及一種網絡，特別是WiMAX網絡，其中，通過查找所有QoS (服務質量)預留對之間的第一交集集合，對網絡的鏈路內和/或網絡內所需的最大容量進行估計， 以檢查能否準許具有至少一個QoS資源預留的、請求進入網絡的流，所述QoS預留即鏈路內和/或網絡內已被接受的QoS預留和該流所請求的至少一個QoS預留。
背景技術：
已知用于控制流獲準進入網絡的方法以及相應的網絡。特別地，WiMAX提供了重要的未來寬帶無線技術，在IEEE 802. 16工作組的“IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks. Part 16 :Air Interface for Broadband Wireless Access Systems”(IEEE Standard 802. 16-2009，2009 年 5 月)中對該技術進行了說明?；?OFDMA(正交頻分多址)概念，OFDMA允許服務提供商在多種移動和固定環(huán)境中支持多種非實時和實時應用。在WiMAX中，可以將應用分配給提供不同QoS保證的多個調度服務中的任一調度服務。例如，諸如非請求授權服務UGS等服務提供硬性QoS保證，而諸如實時和非實時輪詢服務rtPS和nrtPS等其他服務提供不太嚴格的QoS等級；最后，盡力而為BE不提供保證。對于需要精確地估計系統(tǒng)容量的服務提供商而言，必須服從所授予服務需求的QoS 要求。精確的容量估計技術允許設計高效的接納控制算法或方法。關于WiMAX的接納控制的現(xiàn)有文獻提出了大量可選方案，這些方法實現(xiàn)了不同的精度水平和運算負荷。從 H. Wang，W. Li 和 D. P. Agrawal 的 “Dynamic Admission Control and QoS for 802. 16 Wireless MAN，，(Proceeding of Wireless Telecommunications Symposium (WTS), Pomona, USA, 2005年4月)可以獲得一種簡單的方法，該方法主要基于應用根據(jù)需要指定的平均數(shù)據(jù)速率。利用這種知識，能夠根據(jù)預定的優(yōu)先級順序漸進地獲準來自不同服務的連接進入WiMAX系統(tǒng)。該方法需要極少的運算資源；然而其既不利用活動性檢測來考慮典型應用(如視頻或語音)的時變特性，也不考慮需要這些資源的時段。從而，實際可用資源可能未被使用。可以將該方案看作最差情形。在 A. Teh 禾口 P. Pudney 的"Efficient Admission Control Based on Predicted Traffic Characteristics，，(Proceeding of Personal Indoor Mobile Radio Communications (PIMRC) ,Athens,Greece, 2007年8月)中提出了不同的方法，其中，提議流的帶寬要求的方差作為更好地描述應用要求的統(tǒng)計量。然而，沒有證據(jù)表明方差對于所有業(yè)務類型都是好的描述符。在 A. Teh, A. Jayasuriya和 P. Pudney 的“Admission Control in Wireless Infrastructure Networks Based on the Predicted Percentage of DelayedPackets，，(Proceeding of Asia-Pacific Conference on Communications (APCC), Tokyo, Japan, 2008年10月)中，作者還對該方法進行了擴展，其中，考慮到延遲超過閾值的所預測的部分分組。接著，如果能夠滿足特定流的QoS要求，可以使用該知識來進行評估。從 S. Ghazal, Y. H. Aoul, J. B. Othman 禾口 F. Nait-Abdesselam 的"Applying a Self-Configuring Admission Control Algorithm in a New QoS Architecture for IEEE 802. 16 Networks，，(Proceedings of IEEE Symposium on Computers and Communications(ISCC)，Marrakech, Morocco, 2008 年 7 月)，可以獲得基于模糊邏輯的控制器，用于預測特定流的阻塞概率。其中說明了 “基于規(guī)則”的控制器能夠考慮實時應用的可變特性。然而，假設仍需要針對多種類型業(yè)務進行該控制器的擴展驗證。最后，從 0. Yang禾口 J. Lu 的“Call Admission Control and Scheduling Schemes with QoS support for Real-time Video Applications in IEEE 802. 16 Networks，，(IEEE Journal of Multimedia, 2006年5月)，可以獲得一種用于視頻流的精確的接納控制算法，該算法考慮吞吐量和延遲要求。然而，由于其運算負荷的緣故，該方法無法實際應用，并且因而需要替代方案。WiMAX網絡通過允許新的流利用動態(tài)服務添加請求消息(DSA-REQ)申請系統(tǒng)準入，來支持QoS資源預留。這樣的請求包含QoS參數(shù)集，根據(jù)所請求的服務，所述QoS參數(shù)集包括不同的強制信息?；谶@些參數(shù)，針對每個預留i，對于服務，QoS要求的最小集能夠被導出為給定起始時間ti;應周期性地預留特定容量Bi (比特)，以在時間間隔Ti內發(fā)送流i的數(shù)據(jù)。考慮請求系統(tǒng)接受的新預留i，接納控制算法或方法必須評估網絡中是否存在足夠的可用容量，以滿足新的預留要求，同時仍遵守已被接受的預留的QoS協(xié)議?？梢园匆韵路绞綄⑦@樣的請求建模為幅度Bi的克羅內克符號的周期性離散序列
I 如果 = Ii + Ii. Ti ； 其中 η 6 Z 否則
(1)假設WiMAX系統(tǒng)的容量可用于具有QoS要求Cav的數(shù)據(jù)和已被接受的N個預留，如果滿足以下條件，就能夠在網絡中接受新預留i max(A(t)) ^ Cav(2)其中，A(t)與信號包絡的幅度相對應，所述信號包絡是由系統(tǒng)中準許的N個流外加請求準入的一個流的預留的組合所形成的。已知以下用于對網絡的鏈路內和/或網絡內所需的最大容量進行估計的方法A.最差情況為了確定max (A (t))，可以考慮不同的方法。最簡單但更悲觀的近似(以下稱為最差情況)是假設需要同時服務于所有被準許的預留，即不考慮實際需要對流進行服務的時間。
這樣的方法類似于在H. Wang, W. Li 和 D. P. Agrawal 的"Dynamic Admission Control and QoS for 802. 16 Wireless MAN，，(Proceeding of Wireless Telecommunications Symposium(WTS) ,Pomona,USA, 2005 年 4 月)中描述的方法。該方法可能導致未充分使用大部分的可用容量。B.試探法可以通過計算在其周期內A(t)的所有值來獲得A(t)的精確解，參見式4。應當注意的是，由于A(t)由N+1個周期性預留組成，其周期對應于預留的周期的最小公倍數(shù)。在本文的其余部分，將該方法稱為試探法(Heuristic)。= β
J = I 1=0(4)試探法依賴于系統(tǒng)中預留的LCM，根據(jù)這種周期所允許的粒度，預留的LCM可能隨預留的數(shù)目以指數(shù)方式增加，并且因而運算量變得過大。因此，該方案實際上可能是不可行的。C.不定法為了消除試探法的LCM依賴性，基于不定理論來考慮另一方案，該方案通常處理不確定多項式，允許變量僅為整數(shù)。在本文的其余部分，將該方法稱為不定法 (Diophantine)，并且如上所述，根據(jù) 0. Yang 和 J. Lu 的"Call Admission Control and Scheduling Schemes with QoS support for Real-time Video Applications in IEEE 802. 16網絡” (IEEE Journal of Multimedia，2006年5月)，該文獻中已考慮該方法作為可能的方案。不定方案定義如下。考慮以資源預留Bi · δ (t.+n, -Ti)來描述系統(tǒng)中已被接受的流并且請求進入網絡的新流被表征為Bj · δ (tj+nj · Tj)，當{ti+rii · Ti = tj+nj · TjI(5)其中，Iii和η」e Z時，兩個預留的組合BJBj的最大資源要求出現(xiàn)。為了找到Iii和r^.的解集(以下稱為交集集合)，可以按以下方式將條件5表示為具有兩個變量的線性不定式Ini · Ti+rij · Tj = t』-、}(6)接著，基于線性不定式理論，知道如果
權利要求
1.一種用于控制流獲準進入網絡的方法，所述網絡具體是全球微波接入互操作性 WiMAX網絡，其中，通過查找所有服務質量QoS預留對之間的第一交集集合，對網絡的鏈路內和/或網絡內所需的最大容量進行估計，以檢查能否準許具有至少一個QoS資源預留的、 請求進入網絡的流，所述QoS預留即鏈路內和/或網絡內已被接受的QoS預留和該流所請求的至少一個QoS預留，所述方法的特征在于通過構建QoS預留的交集的矩陣，來構造所找到的交集集合，以及基于所述矩陣，基于所獲得的與每個交集中包含的QoS預留有關的信息，導出所找到的交集之間其余的交集集合。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所需容量是指帶寬要求。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中，通過針對每對預留遍歷所找到的交集集合， 來執(zhí)行矩陣的構建。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，使用線性不定式理論，來執(zhí)行矩陣的構建。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的方法，其中，通過針對每個預留遍歷交集的矩陣并通過應用以下法則1和2丟棄不可行解，來導出其余的交集集合法則1 針對所找到的任一對交集集合，如果兩個解具有一個公共預留并且具有另兩個彼此相交的預留，則兩個交集集合將彼此相交，以及法則2 針對所找到的任一交集集合，當且僅當該交集集合與另一交集集合中包含的所有預留彼此相交時，該交集集合與另一交集集合相交。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，對其余的交集集合的導出將產生具有解分支的解樹。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，根據(jù)解分支的潛在最大值對解分支進行降序排列，并且在找到解時結束對分支的探查，而無需對分支進行完全探查。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，根據(jù)對精度和運算時間進行折中的特定的策略， 僅對解分支進行部分探查，例如，僅探查分支總數(shù)的可定義百分比的、包含最大容量的概率最大的分支。
9.根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的方法，其中，帶寬要求Bi被建模為可預先定義的帶寬要求的整數(shù)倍，并且大于的預留被建模為B^Bref預留。
10.根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的方法，其中，在多跳中繼的情況下，將從多中繼基站MR-BS或中繼站RS傳入下一 RS的流看作具有至少一個QoS資源預留的、請求進入網絡的流。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，當流請求進入網絡時，所述方法包括以下步驟在下行鏈路請求的情況下，確定目的地是否與RS相關聯(lián)，或者在上行鏈路請求的情況下，確定源是否與RS相關聯(lián)；并且在該情況下，所述方法進一步包括以下步驟考慮所述流，以估計最大容量。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的方法，其中，如果涉及RS，針對所有基站以及從源到源的目的地的流路徑中包含的RS，執(zhí)行對所需最大容量的估計。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，逐步順序執(zhí)行對所需最大容量的估計。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，如果在任一步所需最大容量大于最大可用容量的值，則拒絕請求。
15.根據(jù)權利要求10至14中任一項所述的方法，其中，在每一附加步或跳，根據(jù)MR-BS 和/或RS的處理能力，預留起始時間增加整數(shù)個WiMAX幀的持續(xù)時間或其他任意數(shù)目。
16.根據(jù)權利要求1至15中任一項所述的方法，其中，由運營商或基于運營商策略來定義鏈路內和/或網絡內最大可用容量的值。
17.—種網絡，該網絡具體是全球微波接入互操作性WiMAX網絡，優(yōu)選地用于執(zhí)行根據(jù)權利要求1至16之一所述的方法，其中，通過查找所有服務質量QoS預留對之間的第一交集集合，對網絡的鏈路內和/或網絡內所需的最大容量進行估計，以檢查能否準許具有至少一個QoS資源預留的、請求進入網絡的流，所述QoS預留即鏈路內和/或網絡內已被接受的QoS預留和該流所請求的至少一個QoS預留，所述網絡的特征在于，所述網絡包括裝置，用于通過構建QoS預留的交集的矩陣，來構造所找到的交集集合，以及基于所述矩陣，基于所獲得的與每個交集中包含的QoS預留有關的信息，導出所找到的交集之間其余的交集集合。
全文摘要
為了允許以低運算開銷精確且可靠地估計網絡的鏈路內或網絡內所需的最大容量，要求保護一種用于控制流獲準進入網絡(特別是全球微波接入互操作性WiMAX網絡)的方法，其中，通過查找所有QoS(服務質量)預留對之間的第一交集集合，對網絡的鏈路內和/或網絡內所需的最大容量進行估計，以檢查能否準許具有至少一個QoS資源預留的、請求進入網絡的流，所述QoS預留即鏈路內和/或網絡內已被接受的QoS預留和該流所請求的至少一個QoS預留。所述方法的特征在于通過構建QoS預留的交集的矩陣，來構造所找到的交集集合，以及基于所述矩陣，基于所獲得的與每個交集中包含的QoS預留有關的信息，導出所找到的交集之間其余的交集集合。此外，要求保護一種相應的網絡，優(yōu)選地用于執(zhí)行上述方法。
文檔編號H04W28/26GK102549987SQ201080040896
公開日2012年7月4日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權日2009年9月14日
發(fā)明者哈維爾·佩雷斯科斯塔, 羅伯托·德馬可, 馬可·梅扎維拉 申請人:Nec歐洲有限公司