Планирование с учетом приоритетов и управление доступом в сети связи

Планирование с учетом приоритетов и управление доступом в сети связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной патентной заявки США № 60/973137 под названием "Резервирование ресурсов и управление очередностью в основанных на IP (интернет-протокол) беспроводных сетях связи", поданной 17 сентября 2007 г, переуступленной ее правопреемнику и включенной в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее раскрытие относится, в общем, к связи, и более конкретно - к методам планирования передачи данных и управления доступом в сети связи.

Уровень техники

По различным причинам сеть связи может испытывать большие колебания нагрузки. Когда нагрузка сети высокая, для сети связи может быть желательно обслуживать некоторых пользователей раньше, чем других пользователей. Например, когда происходит стихийное бедствие или вызванная действиями человека катастрофа, сеть связи в зоне поражения может подвергаться напряжению из-за чрезмерной интенсивности обмена информацией, а иногда из-за повреждений инфраструктуры сети, вызванных самим бедствием. Для сети связи может быть желательным обслуживать специалистов, оказывающих помощь при аварийной ситуации, например полицейских и пожарных, прежде, чем остальных пользователей. Поэтому существует потребность в методиках эффективного обслуживания различных пользователей при большой нагрузке сети.

Раскрытие изобретения

В данном описании представлены методы планирования с учетом приоритетов и управления доступом в сети связи. В одном аспекте, потокам данных могут быть присвоены приоритеты, а пакеты для разных потоков данных могут размещаться в различных позициях в очереди, в зависимости от приоритетов потоков данных. В общем, может поддерживаться любое количество уровней приоритетов. В одном конструктивном решении, пакеты с прогрессивно повышающимися уровнями приоритетов могут размещаться в позициях, прогрессивно все более близких к головной части очереди, и тогда могут испытывать прогрессивно все более короткие задержки постановки в очередь. Каждому потоку данных может быть присвоен уровень приоритета, и пакеты для потока данных могут быть размещены в позиции в очереди, определяемой на основании уровня приоритета этого потока данных. Пользователю может быть присвоен отдельный уровень приоритета, и все потоки данных, принадлежащие этому пользователю (исходящие или завершающиеся в устройстве пользователя), могут придерживаться уровня приоритета пользователя.

В другом аспекте, пакет для терминала может быть передан от исходной ячейки к целевой ячейке вследствие передачи обслуживания, и в течение такого количества времени, пока пакет находился в ожидании в очереди в исходной ячейке, может быть получено разрешение на передачу очередного пакета данных. Пакет может быть размещен в передней позиции в очереди в целевой ячейке. Эта позиция может быть определена на основании количества времени, в течение которого пакет уже находится в ожидании. Не размещая пакет в конце очереди в целевой ячейке, можно избегать чрезмерной задержки постановки в очередь для пакета.

Еще в одном аспекте, управление доступом может выполняться способом, снижающим неблагоприятные воздействия на приоритетные потоки данных. В одном конструктивном решении, загрузка ячейки может быть определена на основании, по меньшей мере, одного критерия, например средней задержки постановки в очередь пакетов для отправки. Можно полагать, что загрузка ячейки малая, если средняя задержка постановки в очередь меньше, чем первое пороговое значение, и большая, если средняя задержка постановки в очередь больше, чем второе пороговое значение, или умеренная, если средняя задержка постановки в очередь находится между первым и вторым пороговыми значениями. Если загрузка ячейки является малой, могут быть допущены все приоритетные потоки данных и неприоритетные потоки данных. Если загрузка ячейки является большой, могут быть допущены только приоритетные потоки данных. Если загрузка ячейки является умеренной, могут быть допущены все приоритетные потоки данных и определенные неприоритетные потоки данных. В случае, если терминалы с приоритетными потоками данных в соседних ячейках выполняют передачу обслуживания к этой ячейке, могут быть зарезервированы некоторые ресурсы радиосвязи ячейки.

Далее более подробно описаны различные аспекты и признаки раскрытия.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 иллюстрирует сеть беспроводной связи.

Фиг. 2 иллюстрирует примерный механизм постановки в очередь для пяти классов трафика.

Фиг. 3 иллюстрирует конструктивное решение планирования с учетом приоритетов с двумя уровнями приоритетов.

Фиг. 4 иллюстрирует конструктивное решение планирования с учетом приоритетов с N уровнями приоритетов.

Фиг. 5 иллюстрирует процесс отправки данных с помощью планирования с учетом приоритетов.

Фиг. 6 иллюстрирует маршрутизацию и передачу пакета на терминал без передачи обслуживания.

Фиг. 7 иллюстрирует маршрутизацию и передачу пакета на терминал с передачей обслуживания.

Фиг. 8 иллюстрирует процесс отправки данных с учетом предшествующего времени постановки в очередь.

Фиг. 9 иллюстрирует процесс управления доступом.

Фиг. 10 иллюстрирует блок-схему терминала, базовой станции и сетевого объекта.

Осуществление изобретения

Описанные в данном описании методы можно использовать для различных сетей беспроводной и проводной связи. Термины "сеть" и "система" часто являются взаимозаменяемыми понятиями. Например, эти методы могут использоваться для сетей беспроводной связи, таких как сети множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), сети множественного доступа с временным разделением (TDMA), сети множественного доступа с частотным разделением (FDMA), сети множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA), сети FDMA с единственной несущей (SC-FDMA) и т.д. Сеть CDMA может реализовывать технологию радиосвязи, такую как cdma2000, универсальный наземный радиодоступ (UTRA) и т.д. cdma2000 охватывает стандарты IS-2000, IS-95 и IS-856. UTRA включает в себя широкополосный CDMA (WCDMA) и другие варианты CDMA. Сеть TDMA может реализовывать технологию радиосвязи, такую как Глобальная система мобильной связи (GSM). Сеть OFDMA может реализовывать технологию радиосвязи, такую как сверхмобильная широкополосная сеть связи (UMB), выделенный UTRA (E-UTRA), IEEE 802.16 (Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике) (WiMAX (общемировая совместимость широкополосного беспроводного доступа)), IEEE 802.20, Flash-OFDM® и т.д. UTRA и E-UTRA представляют собой часть Универсальной системы мобильной электросвязи (UMTS). Долгосрочное развитие (LTE) представляет собой планируемый выпуск UMTS, которая использует E-UTRA. UTRA, E-UTRA, UMTS, LTE и GSM описаны в документах организации, называемой "Проект партнерства 3-его поколения" (3GPP). cdma2000 и UMB описаны в документах организации, называемой "Проект партнерства 3-его поколения 2" (3GPP2). Для ясности, некоторые аспекты методов ниже описаны для сети беспроводной связи.

Фиг. 1 иллюстрирует сеть 100 беспроводной связи, которая может включать в себя любое количество базовых станций 120. Базовая станция, в общем, представляет собой стационарную станцию, которая осуществляет связь с терминалами, а также может упоминаться как Узел В, выделенный Узел В, точка доступа, базовая приемопередающая станция (BTS) и т.д. Каждая базовая станция обеспечивает зону действия связи для конкретной географической области. Зона обслуживания базовой станции может быть разбита на множество (например, на три) меньших зон. Каждая меньшая зона может обслуживаться соответствующей подсистемой базовой станции. В 3GPP, термин "ячейка" может относиться к самой маленькой зоне обслуживания базовой станции и/или к подсистеме базовой станции, обслуживающей эту зону, в зависимости от контекста, в котором используется этот термин. В 3GPP2, термин "сектор" может относиться к самой маленькой зоне обслуживания базовой станции и/или к подсистеме базовой станции, обслуживающей эту зону. Для ясности, в представленном ниже описании используется концепция ячейки в 3GPP.

Сетевой контроллер 122 может соединяться с рядом базовых станций и обеспечивать координацию и управление для этих базовых станций. Шлюз 124 интернет-протокола (IP) может поддерживать передачи данных для терминалов и может быть ответствен за установление, поддержание и завершение информационных сеансов связи для терминалов. Шлюз 124 IP может связываться с другой сетью (сетями) передачи данных, такой как базовая сеть, частная сеть и/или сеть передачи данных общего пользования, Интернет и т.д. Сеть 100 может включать в себя другие сетевые объекты, на Фиг. 1 не показанные.

Терминалы 110 могут быть рассредоточены по всей сети, и каждый терминал может быть стационарным или подвижным. Терминал также может упоминаться как подвижная станция, оборудование пользователя, терминал доступа, абонентское устройство, станция и т.д. Терминалом может быть сотовый телефон, персональный цифровой помощник (PDA), устройство беспроводной связи, беспроводный модем, карманное устройство, портативный компьютер и т.д. Терминал может осуществлять связь с базовой станцией по прямым и обратным линиям связи. Термин "Прямая линия связи" (или "нисходящая линия связи") относится к линии связи от базовой станции к терминалу, а термин "обратная линия связи" (или "восходящая линия связи") относится к линии связи от терминала к базовой станции. В представленном здесь описании термины "терминал" и "пользователь" используются взаимозаменяемым образом. Термины "базовая станция" и "ячейка" также используются взаимозаменяемым образом.

Сеть 100 может использовать механизм постановки в очередь, чтобы назначать приоритеты трафику данных и поддерживать различные уровни качества обслуживания (QoS). Для различных категорий обслуживания могут быть определены некоторое количество классов трафика (ТС). Классы трафика также могут упоминаться как классы QoS, классы потоков, категории трафика, категории обслуживания и т.д. Каждый класс трафика может быть связан с определенными гарантиями QoS, такими как конкретная максимальная задержка отправки данных. Эта максимальная задержка также может упоминаться как необходимое условие задержки, допустимое отклонение задержки, предельное значение задержки, ограничение задержки, максимальная допустимая задержка и т.д. В большей части описания ниже используется термин "необходимое условие задержки". В общем, может быть определено любое количество классов трафика. Для того чтобы сохранять данные для каждого класса трафика, может использоваться очередь.

На линии связи между терминалом и ячейкой могут существовать один или больше потоков данных. Поток данных представляет собой информационный поток между двумя определенными конечными позициями. Поток данных также может упоминаться как поток IP, поток управления работой радиолинии (RLC), поток протокола работы радиолинии (RLP) и т.д. Поток данных может быть активен от начала до конца сеанса связи. Например, переносящий музыку поток данных может быть активен с момента времени, когда пользователь обращается к серверу Web-вещания, до тех пор, пока пользователь не выключает медиаплеер на своем компьютере. Потоку данных могут быть назначены атрибуты QoS во время вызова услуги или инициирования сеанса связи. Эти атрибуты QoS могут включать в себя описатели обслуживания, такие как необходимое условие задержки, допустимая частота появления ошибок в пакете, требуемая или ожидаемая скорость передачи данных и т.д. Поток данных может быть для конкретного обслуживания, и атрибуты QoS могут быть определены на основании необходимых условий для данных этого обслуживания. Поток данных может быть отображен в определенный класс трафика на основании атрибутов QoS этого потока данных и гарантий QoS для различных классов трафика. Пакеты для потока данных могут быть сохранены в очереди для класса трафика, к которому принадлежит этот поток данных.

Фиг. 2 иллюстрирует примерный механизм 200 постановки в очередь для пяти классов 1-5 трафика, которые помечены как TC₁-TC₅, соответственно. В примере, показанном на Фиг. 2, пять классов трафика имеют необходимые условия прогрессивно все более длительной задержки. Класс 1 трафика имеет необходимое условие самой короткой задержки D₁ и может использоваться для услуг Voice-over-IP (VoIP) (передачи голоса по IP-протоколу), проведения телеконференций и других услуг в реальном масштабе времени. Классы 2, 3 и 4 трафика имеют необходимое условие прогрессивно все более длительной задержки D₂, D₃ и D₄, соответственно. Класс 5 трафика имеет необходимое условие самой длительной задержки D₅ и может использоваться для потоков наибольшего объема работы, таких как по протоколу передачи файлов (FTP). Необходимые условия задержки пяти классов трафика могут иметь любые соответствующие значения и на Фиг. 2 не показаны в масштабе. Например, необходимое условие задержки D₁ класса 1 трафика может составлять 50 миллисекунд (мс) или меньше, необходимое условие задержки D₂ класса 2 трафика может составлять несколько сотен миллисекунд и т.д.

Фиг. 2 иллюстрирует пример пяти очередей для пяти классов трафика на объекте, который может быть ячейкой или шлюзом IP. Ячейка может поддерживать очереди, сохраняя данные, чтобы пересылать их по прямой линии связи на различные терминалы. Отдельно, ячейка может поддерживать очереди, сохраняя данные, принимаемые от различных терминалов по обратной линии связи, и может посылать сохраненные данные в шлюз IP. Для ясности, большая часть последующего описания представлена для передачи по прямой линии связи, и любые отклонения для обратной линии связи обсуждаются отдельно.

Ячейка может принимать пакеты (например, от шлюза 124 IP на Фиг. 1) для передачи на различные терминалы. Пакеты также могут упоминаться как пакеты IP, дейтаграммы, кадры и т.д. Каждый пакет может быть предназначен для определенного терминала получателя информации, и пакеты для каждого терминала на Фиг. 2 изображены в виде прямоугольников с разной закраской. Пакеты могут иметь различные размеры, как иллюстрируется различными размерами для прямоугольников. Количество времени для передачи каждого пакета может зависеть от скорости передачи данных при передаче, которая может зависеть от величины ресурсов радиосвязи, выделенных терминалу получателя информации, условий в канале, наблюдаемых терминалом, и т.д.

Фиг. 2 иллюстрирует моментальный снимок пяти очередей в определенный момент времени. На Фиг. 2 горизонтальная ось представляет время, а входящие пакеты прибывают с левой стороны Фиг. 2. Пять очередей для пяти классов трафика представлены пятью горизонтальными рядами прямоугольников 210a-210e для пакетов, сохраненных в этих пяти очередях. Головная часть каждой очереди представляет собой крайний справа прямоугольник для этой очереди, а задняя часть каждой очереди является крайним слева прямоугольником для этой очереди.

Каждый пакет может принадлежать отдельному потоку данных и, когда принимается, может быть размещен в конце очереди для класса трафика, которому этот поток данных принадлежит. Каждая очередь может сохранять пакеты для различных терминалов в порядке, в котором пакеты принимаются. Каждый пакет может продвигаться от задней части очереди к головной части очереди при передаче пакетов в этой очереди.

На Фиг. 2 жирная вертикальная линия 220 может представлять срок завершения передачи для каждого пакета в пяти очередях. Пунктирные вертикальные линии 222a-222c могут представлять позиции, в которые помещают прибывающие пакеты в этих пяти очередях, и могут быть начерчены на расстояниях D₁-D₅, соответственно, от жирной вертикальной линии 220. Расстояние от каждой пунктирной вертикальной линии 222 до жирной вертикальной линии 220 определяется в соответствии с необходимым условием задержки связанного класса трафика. Класс 5 трафика может не иметь никакого необходимого условия задержки, и в этом случае пунктирная вертикальная линия 222e может не присутствовать.

Когда пакет принимается в ячейке, он может быть классифицирован и размещен в надлежащей очереди у пунктирной вертикальной линии 222 для этой очереди. После прохождения некоторого времени пакеты перемещаются слева направо на Фиг. 2 и приближаются к их сроку завершения передачи у жирной вертикальной линии 220. Расстояние от переднего/правого края каждого прямоугольника до жирной вертикальной линии 220 представляет количество времени, остающееся до срока завершения передачи. Расстояние от переднего края каждого прямоугольника до пунктирной вертикальной линии 222 представляет количество времени, потраченное в очереди. Например, когда пакет 212 прибывает в ячейку, он классифицируется и помещается в очередь для класса 3 трафика у пунктирной вертикальной линии 222c (на Фиг. 2 не показано). Когда проходит время в ожидании его передачи, пакет 212 передвигается к своему сроку завершения передачи у жирной вертикальной линии 220. Через непродолжительное время другой пакет 214 для другого терминала прибывает в ячейку, классифицируется в этой же самой очереди для класса 3 трафика и аналогичным образом размещается у пунктирной вертикальной линии 222c после пакета 212.

Пакеты для каждого класса трафика могут передаваться в порядке поступления (FIFO (первым пришел - первым обслужен)). На Фиг. 2, пакеты в очереди для каждого класса трафика пронумерованы последовательно, начиная с 1 для пакета в головной части очереди. Для каждой очереди, цифра в каждом прямоугольнике указывает порядок, в котором прибыл пакет. Пакеты в каждой очереди могут передаваться в порядке, в котором они принимаются, начиная с пакета 1, за которым следует пакет 2, и т.д. Каждый пакет может быть передан, когда или перед тем, как он достигнет жирной вертикальной линии 220, чтобы соответствовать сроку завершения передачи для этого пакета.

Пакеты в пяти очередях могут передаваться таким образом, чтобы могли быть выполнены необходимые условия задержки этих пакетов. Один возможный порядок передачи может быть следующим: TC₁(1), TC₅(1), TC₂(1), TC₁(2), TC₄(1), TC₃(1), TC₁(3), TC₂(2), TC₁(4), TC₃(2), TC₅(2), TC₂(3), TC₁(5) и т.д, где TC_k(m) обозначает пакет m для класса k трафика. Пакеты также могут передаваться в других порядках.

Если сеть является легко загруженной, то пакеты могут быть переданы вскоре после того, как они достигают ячейки. Например, пакет 212 может быть передан в момент времени прибытия пакета 214. Таким образом, количество пакетов, ожидающих в очередях, может быть низким, и большая часть пространства между наиболее ранними (или самыми старыми) пакетами и сроком завершения передачи у жирной вертикальной линии 220 может быть пустым.

Когда сеть становится перегруженной, задержки пакетов увеличиваются, и пространство между жирной вертикальной линией 220 и пунктирными вертикальными линиями 222a-222e может быть заполнено. Планировщик может пытаться поддерживать задержки пакетов в пределах их необходимых условий задержки и может пытаться планировать передачу каждого пакета прежде, чем этот пакет перейдет за его срок завершения передачи у жирной вертикальной линии 220. Планировщик может выбирать пакеты для передачи так, чтобы пакеты в пяти классах трафика приближались к их необходимым условиям задержки приблизительно одновременно.

В качестве примера, планировщик может выполнять балансировку загрузки между двумя классами X и Y трафика, с классом Y трафика, имеющим необходимое условие более длительной (менее напряженной) задержки, чем класс X трафика. В данном образце времени, задержка пакета в классе X трафика может быть обозначена как D(X), а задержка пакета в классе Y трафика может быть обозначена как D(Y). Краткосрочный режим работы планировщика может следовать одному из двух случаев, представленных ниже.

Пример 1. В предшествующем сегменте времени может быть больше прибывающих пакетов для класса X трафика, чем для класса Y трафика. D(X) может приблизиться к необходимым условиям задержки класса X трафика прежде, чем D(Y) приблизится к необходимым условиям задержки класса Y трафика. В приближающемся сегменте времени планировщик может распределять большее количество ресурсов радиосвязи для пакетов в классе X трафика и меньше или вообще не распределять ресурсы радиосвязи для пакетов в классе Y трафика. D(X) может быть сокращена, а D(Y) может начать увеличиваться, и это может тогда восстанавливать равновесие между D(X) и D(Y) и предотвращать перемещение D(X) к ее пределу.

Пример 2. Также может применяться обратный случай. В предшествующем сегменте времени может быть больше прибывающих пакетов для класса Y трафика, чем для класса X трафика. В приближающемся сегменте времени планировщик может распределять большее количество ресурсов радиосвязи для класса Y трафика и меньше или вообще не распределять ресурсы радиосвязи для класса X трафика. D(Y) может быть сокращена, а D(X) может начать увеличиваться, и это может тогда восстанавливать равновесие между D(X) и D(Y).

Описанная выше балансировка загрузки может быть расширена на любое количество классов трафика. В сильно перегруженной сети планировщик может распределять большее количество ресурсов радиосвязи классам трафика с большим количеством пакетов, и все классы трафика могут приближаться к их соответствующим необходимым условиям задержки одновременно. Когда очереди полные, планировщик может использовать с максимальной выгодой адаптационную способность трафика, которая является допустимым отклонением задержек, посредством ожидания последнего возможного момента для передачи пакетов, принадлежащих потокам, имеющим большие допустимые задержки.

Планировщик может поддерживать задержки пакетов в каждом классе трафика в пределах необходимого условия задержки этого класса трафика и одновременно может приближаться к необходимым условиям задержки всех классов трафика. Однако планировщик может смещаться к самому высокому классу трафика с необходимым условием самой короткой задержки, например, к классу 1 трафика на Фиг. 2. Таким образом, когда сеть тяжело загружена, самый низкий класс трафика с необходимым условием самой длительной задержки сначала может испытывать недопустимые задержки. Этот самый низкий класс трафика может быть предназначен для услуг наибольшего объема работ и может охватывать трафик FTP (такой как электронная почта) и другой трафик, который может допускать более длительные задержки. Превышение необходимого условия задержки такого трафика может иметь незначительное влияние. Следовательно, данные в самом низком классе трафика могут удерживаться в очереди до тех пор, пока не произойдет переполнение буфера и превышение лимита времени протокола более высокого уровня. Переполнение буфера или превышение лимита времени протокола могут приводить или не приводить к прекращению потока данных. Например, превышение лимита времени FTP может приводить к повторной передаче пакетов, таким образом поддерживая поток данных.

Для интерактивных услуг, таких как просмотр Web-страниц, пакеты могут удерживаться в очередях, несмотря на превышение их необходимых условий задержки. Пользователи могут запустить отказ от услуг, когда они испытывают чрезмерные задержки. Это может снижать потребности в трафике, а также загрузку сети.

В представленном выше описании предполагается, что планировщик может свободно определять, какие пакеты передавать. Это предположение не может полностью оставаться в силе для некоторых технологий радиосвязи. Кроме того, для некоторых услуг в реальном масштабе времени, таких как VoIP, сеть может резервировать некоторые ресурсы радиосвязи для заданного потока данных так, чтобы пакеты в этом потоке данных могли рассматриваться, как запланированные прежде. Тогда представленное выше описание может обращается к классам трафика, и эти отклонения на ресурсы радиосвязи воздействовать не будут.

В аспекте, потокам данных могут быть присвоены приоритеты, и пакеты для потоков данных могут быть размещены в различных позициях в очереди, в зависимости от приоритетов различных потоков данных. В одном конструктивном решении, заданный поток данных может быть отображен в класс трафика, как описано выше, и ему также может быть присвоен уровень приоритета. В общем, для каждого класса трафика может поддерживаться любое количество уровней приоритетов (N). Уровень 1 приоритета может быть самым высоким, а уровень N приоритета может быть самым низким. Различные классы трафика могут иметь одно и то же или разные количества уровней приоритетов. Пакеты для всех потоков данных в каждом классе трафика могут иметь необходимое условие задержки этого класса трафика. Однако пакеты для потоков данных с более высокими уровнями приоритетов могут посылаться в среднем с более короткими задержками.

Фиг. 3 иллюстрирует конструктивное решение планирования с учетом приоритетов для одного класса k трафика (TC_k) с двумя уровнями 1 и 2 приоритетов. В этом конструктивном решении поток данных с уровнем 1 приоритета может упоминаться как приоритетный поток данных, а поток данных с уровнем 2 приоритета может упоминаться как неприоритетный поток данных. Класс k трафика может иметь необходимое условие задержки D_k, которое может быть подходящим для всех потоков данных в классе k трафика. Пакеты для неприоритетных потоков данных могут упоминаться как неприоритетные пакеты и могут иметь целевое время постановки в очередь Т₂, где в общем Т₂≤D_k. Пакеты для приоритетных потоков данных могут упоминаться как приоритетные пакеты и могут иметь целевое время постановки в очередь Т₁, где в общем 0≤Т₁<Т₂. Целевое время постановки в очередь также может упоминаться как предполагаемое время постановки в очередь, ожидаемая задержка передачи и т.д. Целевое время Т₂ постановки в очередь может зависеть от загрузки сети и других факторов. Целевое время Т₁ постановки в очередь может быть выбрано на основании различных факторов, таких как общее количество уровней приоритетов, поддерживаемых системой, текущая ожидаемая задержка постановки в очередь или необходимое условие задержки класса k трафика, текущая ожидаемая задержка для этого уровня приоритета и т.д. В одном конструктивном решении Т₁ может быть выбрано так, чтобы ожидаемая задержка передачи для приоритетных пакетов не превышала P процентов от необходимого условия задержки класса k трафика, где P может иметь любые подходящие значения.

Когда принимается неприоритетный пакет для класса k трафика, пакет может быть размещен в конце очереди для класса k трафика. Когда принимается приоритетный пакет (обозначенный на Фиг. 3 как F) для класса k трафика, пакет может быть размещен в той же самой очереди. Однако вместо размещения пакета F в конце очереди, пакет F может быть размещен в позиции в пределах очереди так, чтобы его предполагаемое время постановки в очередь составляло T₁. Фактическое время постановки в очередь пакета может быть с определенностью не известно из-за различных факторов, связанных с динамикой сети и совместным использованием ресурсов радиосвязи. Время постановки в очередь может быть оценено на основании располагаемой информации, такой как самая последняя загрузка сети и т.д. Пакет F может быть размещен впереди в очереди так, чтобы предполагаемое время постановки в очередь пакета F составляло Т₁.

В общем, приоритетный пакет может быть размещен в любой позиции в очереди перед концом очереди. Приоритетный пакет может быть размещен в начале очереди (на Фиг. 3 не показано) или в позиции между началом и концом очереди (как показано на Фиг. 3).

Фиг. 4 иллюстрирует схему планирования с учетом приоритетов для одного класса k трафика (TC_k) с N уровнями 1-N приоритетов, где в общем N≥1. В этой схеме класс k трафика может иметь необходимое условие задержки D_k, которое может быть подходящим для всех потоков данных в классе k трафика. Пакеты для потоков данных с самым высоким уровнем 1 приоритета могут иметь целевое время постановки в очередь Т₁, пакеты для потоков данных со вторым самым высоким уровнем 2 приоритета могут иметь целевое время постановки в очередь Т₂ и так далее, а пакеты для потоков данных с самым низким уровнем N приоритета могут иметь целевое время постановки в очередь T_N, где в общем 0≤Т₁<Т₂<...<T_N≤D_k. Прибывающие пакеты с самым низким уровнем N приоритета могут быть размещены в конце очереди. Прибывающие пакеты с более высокими уровнями 1-N-1 приоритетов могут быть размещены в различных позициях в очереди, соразмерно с их уровнями приоритетов так, чтобы эти пакеты могли достигать целевых моментов времени T₁-T_N-1 их постановки в очередь, соответственно.

Целевые моменты времени постановки в очередь для более высоких уровней приоритетов могут быть выбраны различными способами. В одной схеме, которая может упоминаться как схема A планирования с учетом приоритетов, целевое время T_n постановки в очередь для уровня n приоритета может быть выбрано так, чтобы ожидаемая задержка передачи для пакетов с уровнем n приоритета была не больше, чем P_n процентов от необходимого условия задержки D_k для класса k трафика, где n∈{1,.., N}. Процентные соотношения для N уровней приоритетов могут быть определены так, чтобы 0≤P₁<P₂<...<P_N≤1.

В другой схеме, которая может упоминаться как схема В планирования с учетом приоритетов, целевое время T_N постановки в очередь может быть выбрано так, чтобы ожидаемая задержка передачи для пакетов с уровнем n приоритета была не больше, чем P_n процентов от текущей ожидаемой задержки E_k постановки в очередь для класса k трафика. В этой схеме целевое время T_n постановки в очередь может быть ограничено конкретным минимальным значением, которое может быть общим для всех уровней приоритетов или может быть отличающимся для каждого уровня приоритета.

Для ясности, ниже описан конкретный пример для схем А и В планирования с учетом приоритетов. В этом примере, класс k трафика имеет необходимое условие задержки D_k=1,500 мс и текущую ожидаемую задержку постановки в очередь E_k=1,000 мс. Поскольку E_k<D_k, в данном случае для класса k трафика с состоянием перегрузки не сталкиваются. Для класса k трафика определены пять уровней 1-5 приоритетов. Для схемы A целевые моменты времени Т₁-T₅ постановки в очередь для пяти уровней приоритетов определены так, что составляют 0%, 15%, 30%, 50% и 75% от необходимого условия задержки D_k класса k трафика. Для схемы В целевые моменты времени Т₁-T₅ постановки в очередь для пяти уровней приоритетов определены так, что составляют 0%, 15%, 30%, 50% и 75% от текущей ожидаемой задержки E_k постановки в очередь для класса k трафика. Таблица 1 иллюстрирует целевые моменты времени Т₁-T₅ постановки в очередь для пяти уровней приоритетов для обеих схем А и В.

Таблица 1
Уровень приоритета	Целевое время постановки в очередь	Схема А планирования с учетом приоритетов с Dk=1500 мс	Схема В планирования с учетом приоритетов с Ek=1000 мс
1	Т1	0% от Dk	0 мс	0% от Ek	0 мс
2	Т2	15% от Dk	225 мс	15% от Ek	150 мс
3	Т3	30% от Dk	450 мс	30% от Ek	300 мс
4	Т4	50% от Dk	750 мс	50% от Ek	500 мс
5	T5	75% от Dk	1000 мс	75% от Ek	750 мс

Для схемы A целевое время T_n постановки в очередь для каждого уровня n приоритета может быть ограничено меньшим из E_k или D_k так, чтобы T_n≤min{E_k, D_k}. Когда очередь является не полной, E_k меньше, чем D_k, и представляет конец очереди. Таким образом, если T_n больше, чем E_k для любого данного уровня n приоритета, то пакеты для уровня n приоритета могут быть размещены в E_k вместо T_n. В примере, показанном в таблице 1, уровень 5 приоритета имеет вычисленное значение 1125 мс для 75% от D_k. Поскольку 1125 мс больше, чем 1000 мс для E_k, T₅ установлен на 1000 мс вместо 1125 мс. Таким образом, пакеты с уровнем 5 приоритета могут быть размещены в конце очереди вместо позиции 1125 мс.

Когда сеть не перегружена и E_k<D_k, схемы А и В могут обеспечивать разные целевые моменты времени постановки в очередь для N уровней приоритетов, например, как показано в таблице 1. Однако когда сеть приближается к позиции перегрузки, схемы А и В могут обеспечивать одни и те же целевые моменты времени постановки в очередь для N уровней приоритетов.

В другой схеме, которая на Фиг. 4 не показана и может упоминаться как схема C планирования с учетом приоритетов, пакеты с более высокими уровнями приоритетов могут быть размещены одной и той же позицию в очереди так, чтобы Т₁=Т₂=...=T_N-1. Однако, пакеты можно упорядочивать в соответствии с их уровнями приоритетов так, чтобы пакеты с уровнем 1 приоритета могли быть размещены перед пакетами с уровнем 2 приоритета, которые могут быть размещены перед пакетами с уровнем 3 приоритета, и т.д. Единственная позиция T_n может быть в начале очереди или может быть где-нибудь между началом и концом этой очереди.

Целевые моменты времени постановки в очередь для N уровней приоритетов также могут быть определены другими способами. Например, некоторые уровни приоритетов могут иметь одно и то же целевое время постановки в очередь, в то время как другие уровни приоритетов могут иметь разные целевые моменты времени постановки в очередь.

Для использования может быть выбрана одна схема планирования с учетом приоритетов, и то же самое планирование с учетом приоритетов может выполняться для каждого из K классов трафика. Также может использоваться комбинация схем планирования с учетом приоритетов. Например, схема А планирования с учетом приоритетов может использоваться для первой группы из нуля или большего количества классов трафика, схема В планирования с учетом приоритетов может использоваться для второй группы из нуля или большего количества классов трафика, а схема C планирования с учетом приоритетов может использоваться для третьей группы из нуля или большего количества классов трафика.

Описанные выше схемы планирования с учетом приоритетов можно использовать для любого количества уровней приоритетов (N). N можно выбрать на основании одного или больше стандартов, поддерживаемым сетью, и/или других факторов. Например, национальные системы связи (NCS) разрабатывают ряд необходимых условий для всех сетей в Соединенных Штатах Америки, чтобы соответствовать схеме приоритетов с 5 уровнями. Пять или больше уровней приоритетов могут быть определены так, чтобы поддерживать необходимые условия NCS. В качестве другого примера, мультимедийные услуги с учетом приоритетов (MMPS) в 3GPP2 предусматривают до N уровней приоритетов, где N может быть определено сетевым оператором. Чтобы поддерживать необходимые условия MMPS, может использоваться реконфигурируемое количество уровней приоритетов.

Потоком данных могут быть назначены атрибуты QoS во время вызова услуги или инициирования сеанса связи. Атрибуты QoS могут эффективно "модулироваться" уровнями приоритетов, описанными выше. Например, обслуживание электронной почты может иметь необходимое условие задержки, составляющее 10 секунд, а посылаемые по электронной почте пакеты могут храниться в очереди до 10 секунд, не вызывая погрешностей превышения лимита времени. Однако приоритетному пользователю может быть присвоен уровень 1 приоритета, и пакеты электронной почты для этого пользователя могут быть размещены в очереди так, чтобы они испытывали задержки постановки в очередь, составляющие две секунды или меньше. Обслуживание электронной почты для этого приоритетного пользователя не изменяется, например, погрешности превышения лимита времени не будут происходить, если задержка постановки в очередь не будет составлять 10 секунд или больше. Таким образом, при нормально действующем сценарии, обслуживание электронной почты для приоритетного поль