CN107787596A - 用于协作控制应用的***和方法 - Google Patents

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Abstract

在无线网络中协作控制由用户设备使用的应用的操作通过获取用于共享网络资源的承载的调度共享资源速率信息和信道条件信息来实现。可基于调度共享资源速率信息、信道条件信息和可用视频速率信息来执行与承载相关联的用户设备的用户设备策略以调用用户设备的吞吐量限制。用户设备策略可由应用功能使用以协作控制多个用户设备之间的应用的操作。

Description

用于协作控制应用的***和方法
技术领域
示例性实施例一般涉及用于使用长期演进(LTE)无线接入网络(RAN)度量来进行协作应用控制的***和方法。
背景技术
图1示出了传统的网络10，其中移动用户设备(UE)110经由第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)IP连接网络(IP-CAN)100(也被称为无线网络)无线连接到因特网协议(IP)分组数据网络(IP-PDN)1001(也被称为因特网)。IP-CAN 100一般包括：服务网关(SGW)101；分组数据网络(PDN)网关(PGW)103；策略和计费规则功能(PCRF)106；移动性管理实体(MME)108和演进型节点B(eNB)105(也被称为小区)。IP-PDN 1001包括应用功能(AF)109，其可包括应用或代理服务器、媒体服务器、电子邮件服务器、其它连接的UE等。
在IP-CAN 100内，eNB 105是被称为演进型通用移动电信***(UMTS)陆地无线接入网络(EUTRAN)的一部分，包括SGW 101、PGW 103和MME 108的IP-CAN 100的部分被称为演进分组核心(EPC)。虽然在图1中仅示出单个eNB 105，但应当理解，EUTRAN可包括任何数量的eNB。类似地，虽然在图1中仅示出单个SGW、PGW和MME，但应当理解，EPC可包括任何数量的这些核心网络元件。
eNB 105为包括UE 110的UE提供无线资源和无线电覆盖。为了清楚起见，图1中仅示出一个UE。然而，任何数量的UE可连接(或附着)到eNB 105。eNB 105可操作耦合到SGW101和MME 108。UE 110还可包括应用功能115，该功能可在UE 110上运行应用，其中应用可源自应用或代理服务器、媒体服务器、电子邮件服务器、其它连接的UE等。
SGW 101路由和转发用户数据分组，同时还在UE的eNB间切换期间用作用户平面的移动性锚点。SGW 101还用作第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)与其它3GPP技术之间的移动性锚点。对于空闲的UE，SGW 101终止下行链路数据路径，并在下行链路数据到达UE时触发寻呼。
PGW 103通过作为UE 110的业务进入/离开点来提供UE 110与外部分组数据网络(例如，IP-PDN)之间的连接。众所周知，给定的UE可同时与不止一个用于接入多个PDN的PGW相连接。
PGW 103还执行策略实施、UE的分组过滤、计费支持、合法拦截和分组筛选，其中每一项都是公知的功能。PGW 103还用作3GPP技术与非3GPP技术(诸如全球微波接入互操作性(WiMAX)和第三代合作伙伴计划2(3GPP2(码分多址(CDMA)1X和增强型语音数据优化(EVDO)))之间的移动性锚点。
仍然参考图1，eNB 105还可操作耦合到MME 108。MME 108是用于EUTRAN的控制节点，并且负责空闲模式UE寻呼和标记过程，包括重传。MME 108还负责在UE初始连接网络期间以及在涉及核心网络(CN)节点重定位的LTE内切换期间，为UE选择特定的SGW。MME 108通过与在图1中未示出的归属用户服务器(HSS)交互来认证UE。
非接入层(NAS)信令在MME 108处终止，并负责为UE生成和分配临时身份。MME 108还检查UE驻留在服务提供商的公共陆地移动网络(PLMN)上的授权，并执行UE漫游限制。MME108是网络中用于对NAS信令加密/完整性保护的端点，并处理安全性密钥管理。
MME 108还向用于LTE与2G/3G接入网络之间的移动性的控制平面功能提供从SGSN(未示出)起始并在MME 108处终止的S3接口。
策略和计费规则功能(PCRF)106是制定策略决策和设置计费规则的实体。它可访问用户数据库，并在3GPP TS 23.303“策略和计费控制体系结构”中规定的3GPP体系结构中发挥作用。具体地，经由PGW的PCRF可配置无线承载，PCRF还可以在PGW和SGW上配置与属于特定承载的分组的流控制有关的策略。“承载”可被理解为用于交换UE 110上的一个或多个应用的信息的虚拟链路、信道或数据流。
UE 110中的应用功能(AF)115经由IP-CAN 100与应用功能(AF)109进行通信以建立应用会话，接收和发送应用内容和其它应用特定的信息。AF 109可以是IP-PDN中的服务器，或对等终端用户设备或这些设备的组合。AF 109可向PCRF 106进行注册以接收应用级策略，应用级策略可使得能够调整应用行为以帮助改进终端用户的体验质量。
图2是传统的E-UTRAN节点B(eNB)105的示意图。eNB 105包括：存储器240；处理器220；调度器210；和通信接口260。处理器220还可被称为核心网络实体处理电路、EPC实体处理电路等。处理器220控制eNB105的功能(如在本文中所描述的)，并且可操作耦合到存储器240和通信接口260。
eNB可包括具有共享无线资源池的一个或多个小区或扇区，服务在各个几何覆盖扇区区域内的UE。每个小区可单独包含图2中所示的元件。在整篇文档中，术语eNB、小区或扇区将互换使用。
仍然参考图2，通信接口260包括各种接口，这些接口包括连接到一个或多个天线以向UE传输/接收来自UE的(有线和/或无线)控制和数据信号，或经由控制平面或接口向其它EPC网络元件和/或RAN元件传输控制和数据信号的一个或多个发射机/接收机。调度器210调度要由eNB 110向UE 110传输和接收来自UE 110的控制和数据通信。调度器210可包括用于执行这些调度功能的专用处理器，或者调度器210可驻留在处理器220中(如图2所示)。存储器240可缓冲和存储在向eNB 105传输和接收来自eNB 105的数据。
每个传输时间间隔(TTI)(通常等于1毫秒)，调度器可向在下行链路(从eNB 105到UE 110)和上行链路(从UE 110到eNB 105)方向上通过无线链路携带数据的不同承载分配一定数量的物理资源块(PRB)。调度器还可确定调制和编码方案(MCS)，该方案可定义可将多少比特的信息打包到所分配的数量的PRB中。后者由3GPP TS 36.213表7.1.7.1-1和7.1.7.2.1-1定义，其提供了对于给定分配数量的PRB和MCS值，每个TTI发送的PRB中可包括的数据的比特数量的查找表。MCS由调度器使用由UE 110报告的信道质量指示符(CQI)值来计算，信道质量指示符(CQI)值还可从由UE 110测量的采用信号干扰噪声比(SINR)的形式的无线信道条件中得到。
调度器210可基于表示业务优先级层次的服务质量(QoS)类别标识符(QCI)，在共享无线资源池内进行PRB分配决定。目前在LTE中定义了9个QCI类别，其中“1”表示最高优先级，“9”表示最低优先级。QCI 1至QCI 4被预留用于调度器保持某些特定数据流QoS特性的保证比特率(GBR)类别。QCI 5至QCI 9被预留用于各种类别的尽力服务业务。
虽然调度器操作不是标准化的，但是存在某些普遍接受的通用类型的调度器。示例包括严格优先级调度器(SPS)和比例加权公平份额调度器(PWFSS)。这两种类型都尝试通过分配专用资源以尽可能满足GBR承载吞吐量限制来首先满足GBR需求，而留下足够的资源以维持非GBR类别的某些最小数据业务。SPS向可能需要的所有资源分配更高的优先级类别(除了一定最小量的资源以避免较低优先级类别急需)，较低优先级类别通常接收剩余的资源。PWFSS给予每个非GBR QCI类别一定加权份额的资源，除非未使用的资源可用，否则不得超出这些份额。
应当理解，利用虚拟无线接入网络(VRAN)体系结构，各种eNB功能和组件可分布在VRAN云内的多个处理电路和多个物理节点上。同样地，利用虚拟化的无线核心网络体系结构，MME 108、P-GW 103、S-GW101、PCRF 106的各种功能和组件可分布在虚拟化的无线核心云内的多个处理电路和多个物理节点上。
超文本传输协议(HTTP)自适应流媒体(HAS)是一种传送视频点播(VoD)服务广泛采用的技术。视频被划分成短片段(segment)(通常持续2至10秒)，其中每个片段以多种视频格式/分辨率和速率进行编码。HAS客户端维护在HAS客户端处接收的视频数据的缓存缓冲器，以消除网络条件的任何变化。HAS客户端运行速率确定算法(RDA)，以基于HAS客户端对网络吞吐量的估计(HAS客户端可通过将视频段大小除以发送对视频段的请求与完成视频段下载之间所经过的时间获得)、HAS客户端的缓存缓冲器充满度以及各种推断来为下一个视频数据段(位于预编码视频段的内容缓存中)选择视频速率。对于一个片段，更高的视频速率产生更清晰的图像质量和更好的终端用户体验质量(QoE)，代价是更大的视频段大小，以及需要更大的带宽来传送这样的片段。另一方面，较低的视频速率需要较小的带宽资源来传送视频段，但可能与较模糊或有时卡住的图像质量相关联。各种推断的使用可确保对不同视频段的速率选择的一定程度的稳定性，因为从一个视频段到另一个视频段的速率选择的频繁变化可能导致低的用户QoE。
HAS的不同变形通常由应用供应商实施。3GPP和国际电信联盟(ITU)提出了基于HTTP的动态自适应流媒体(DASH)标准，以标准化其中HAS应用客户端接收有关可用视频段格式和片段位置的信息的格式，这些可用视频段格式和片段位置在DASH媒体协议描述符(MPD)文件(也被称为清单文件)中描述。
通常，在严重的无线网络拥塞状况下，基于拥塞状况下的可用无线链路容量，能够通过尽力服务无线链路观看移动自适应流视频的UE的数量通常显著少于其应该有的数量。一个原因是移动超文本传输协议(HTTP)自适应流媒体(HAS)应用“贪婪”又不合作。在拥塞状况下，HAS应用(目前大多数网络主要使用尽力服务LTE服务类别)面临缺乏对可用RAN资源的认识。因此，UE和在UE上运行的HAS应用不能够以合作的方式最大化可用RAN资源。具体地，每个HAS应用单独尝试在由单独的视频段速率确定算法(RDA)确定的限制内最大化其RAN资源份额。因此，每个移动HAS应用选择由网络吞吐量估计的RDA允许的最高视频播放速率。如果预播缓冲器不满(即，自适应流媒体应用处于“饥饿状态”)，则HAS应用尝试尽可能快地获取视频段，导致RAN资源消耗显著高于选定的视频速率。作为这种个别“贪婪”行为的结果，在RAN拥塞状况下，实际接收HAS视频的UE的数量可能显著少于协作利用可用RAN资源的UE的数量。
图3以图形方式示出了具有由同一个10Mhz小区服务的18个尽力服务HAS客户端的传统的无线网络的仿真结果(其中也可能存在其它网络业务，但未示出)。最初有6个HAS客户端400，随后又加入12个HAS客户端402，因此产生拥塞状况。该仿真中的所有HAS客户端正在观看以多个视频速率编码的视频，其中最低可用视频速率约为500Kbit/s。在拥塞开始后，仅仅具有最佳信道条件的2个客户端400a(全部18个客户端中的2个)有视频(非空的预播缓冲器)。其余16个客户端具有较差的信道条件，因此，调度器分配给它们的公平份额的物理资源块(PRB)甚至不足以维持最低可用视频速率。因此，在传统的网络中运行HAS应用时，全部18个客户端中仅2个客户端可被服务。
通常，存在通过向每个HAS客户端分配保证比特率(GBR)服务类别，而不是(例如)尽力服务来优化UE运行HAS应用的方案，HAS应用与在eNB处对每个单独的HAS客户端执行吞吐量限制相关联。然而，该方案是不可行的，至少有两个原因。首先，这样的方案实施起来很昂贵。具体地，一些网络运营商认为GBR在经济方面不切实际，特别是在迎合统一费率数据计划的环境中。其次，在较差信道条件下的UE可能显著消耗更多的资源(PRB)来维持保证速率，这可能进一步加剧与拥塞状况相关的问题。例如，图4以图形方式示出了在图3中示出的18个UE中仅两个UE 400a正在体验“最佳信道条件”状态，而其余16个UE则处于较差的信道条件。图3和图4的图示可被认为是用于HAS应用的典型信道条件。虽然可通过使用其中分配给UE的资源量也由信道条件限制的自适应GBR(AGBR)服务类别技术来缓解与在较差的信道条件下的UE有关的问题，但是电信行业通常仅研究采用AGBR方法的可行性，因为大部分HAS业务使用尽力服务方法。
通常，不存在用于应用级准许控制和资源分配策略的可能够在拥塞状况下强制HAS客户端以协作的方式使用尽力服务无线资源，而最大化能够播放视频的UE的数量的机制。同样地，通常不存在防止在差的信道条件下(低于最低要求的视频速率)的UE篡夺网络资源而试图播放HAS视频的准许控制和资源分配策略，也不存在用于在“准许”的UE之间正确分配可用RAN资源以确保所有被准许的UE成功播放视频，而还最大化被准许的UE的数量的任何常规机制。
发明内容
至少一个示例性实施例涉及一种在无线网络中协作控制应用的操作的方法。
在一个实施例中，该方法包括由至少一个网络节点的一个或多个处理器获取用于共享网络资源的承载的调度共享资源速率信息和信道条件信息；由一个或多个处理器接收来自与承载相关联的一个或多个应用功能的可用视频速率信息；由一个或多个处理器基于调度共享资源速率信息、信道条件信息和可用视频速率信息，计算用于与承载相关联的用户设备(UE)的用户设备(UE)策略，UE策略包括UE的吞吐量限制；以及由一个或多个处理器向一个或多个应用功能输出UE策略以协作控制由UE中的至少一个UE使用的应用的操作。
在一个示例性实施例中，该方法还包括基于从信道条件信息中得到的信道条件度量，对UE进行排序；以及使用信道条件度量和UE的排序来调用UE的准许控制。
在一个示例性实施例中，该方法包括：其中调用准许控制包括：如果支持用最小可用视频速率播放视频所需的调度共享资源速率的总平均聚合值没有超过可用网络资源的平均聚合速率，则准许UE的第一子集接收应用服务，其中，可用网络资源的平均聚合速率包括可配置的裕度因子，其中，信道条件度量的更高值与更好的信道条件相对应。
在一个示例性实施例中，该方法包括：其中调度共享资源速率信息是平均聚合物理资源块(PRB)速率，其包括期望被分配给携带超文本传输协议自适应流媒体(HAS)应用业务的所有承载的物理资源块(PRB)的平均数量。
在一个示例性实施例中，该方法包括：其中信道条件信息包括每个物理资源块(PRB)的有用比特的平均数量，有用比特是并非重传比特的多个数据比特。
在一个示例性实施例中，该方法包括：其中接收可用视频速率信息包括接收来自HAS客户端和HAS网络内容服务器中的一个的超文本传输协议自适应流媒体(HAS)视频速率，HAS客户端和HAS网络内容服务器与一个或多个与承载相关联的应用功能相关联。
在一个示例性实施例中，该方法包括：其中计算UE策略包括计算指示对UE的吞吐量限制的UE元组(per UE tuples)。
在一个示例性实施例中，该方法包括：其中吞吐量限制包括UE的最大允许视频比特率和最大允许吞吐量。
在一个示例性实施例中，该方法包括：其中计算UE策略包括最大化UE的第一子集的体验质量(QoE)效用函数。
至少一个实施例涉及至少一个网络节点。
在一个示例性实施例中，至少一个网络节点包括一个或多个处理器，其被配置为：获取用于共享网络资源的承载的调度共享资源速率信息和信道条件信息，接收来自与承载相关联的一个或多个应用功能的可用视频速率信息，基于调度共享资源速率信息、信道条件信息和可用视频速率信息，计算用于与承载相关联的用户设备(UE)的用户设备(UE)策略，UE策略包括UE的吞吐量限制，以及向一个或多个应用功能输出UE策略以协作控制由UE中的至少一个UE使用的应用的操作。
在一个示例性实施例中，至少一个网络节点包括其中一个或多个处理器还被配置为：基于从信道条件信息中得到的信道条件度量，对UE进行排序，以及使用信道条件度量和UE的排序来调用UE的准许控制。
在一个示例性实施例中，至少一个网络节点包括其中一个或多个处理器通过如果支持用最小可用视频速率播放视频所需的调度共享资源速率的总平均聚合值没有超过可用资源的平均聚合速率，则准许UE的第一子集接收应用服务来调用准许控制，其中，可用资源的平均聚合速率包括可配置的裕度因子，其中，信道条件度量的更高值与更好的信道条件相对应。
在一个示例性实施例中，至少一个网络节点包括其中调度共享资源速率信息是平均聚合物理资源块(PRB)速率，其包括期望被分配给携带超文本传输协议自适应流媒体(HAS)应用业务的所有承载的物理资源块(PRB)的平均数量。
在一个示例性实施例中，至少一个网络节点包括其中信道条件信息包括每个物理资源块(PRB)的有用比特的平均数量，有用比特是并非重传比特的多个数据比特。
在一个示例性实施例中，至少一个网络节点包括其中一个或多个处理器通过接收来自HAS客户端和HAS网络内容服务器中的一个的超文本传输协议自适应流媒体(HAS)视频速率来接收可用视频速率信息，HAS客户端和HAS网络内容服务器与一个或多个与承载相关联的应用功能相关联。
在一个示例性实施例中，至少一个网络节点包括其中一个或多个处理器通过计算指示对UE的吞吐量限制的UE元组来计算UE策略。
在一个示例性实施例中，至少一个网络节点包括其中吞吐量限制包括UE的最大允许视频比特率和最大允许吞吐量。
在一个示例性实施例中，至少一个网络节点包括其中一个或多个处理器通过最大化UE的第一子集的体验质量(QoE)效用函数来计算UE策略。
在一个示例性实施例中，至少一个网络包括其中一个或多个处理器还被配置为：基于最大允许视频比特率，计算请求下一个视频段之前的最小延迟。
至少一个示例性实施例涉及一种非暂时性计算机可读介质。
在一个示例性实施例中，非暂时性计算机可读介质包括程序，程序包括指令，这些指令获取用于共享网络资源的承载的调度共享资源速率信息和信道条件信息，接收来自与承载相关联的一个或多个应用功能的可用视频速率信息，基于调度共享资源速率信息、信道条件信息和可用视频速率信息，计算用于与承载相关联的用户设备(UE)的用户设备(UE)策略，UE策略包括UE的吞吐量限制，以及向一个或多个应用功能输出UE策略以协作控制由UE中的至少一个UE使用的应用的操作。
至少一个示例性实施例涉及一种非暂时性计算机可读介质上的计算机程序，其包括软件代码。
在一个示例性实施例中，在非暂时性计算机可读介质上的包括软件代码的计算机程序被配置为执行以下步骤：由至少一个网络节点的一个或多个处理器获取用于共享网络资源的承载的调度共享资源速率信息和信道条件信息，由一个或多个处理器接收来自与承载相关联的一个或多个应用功能的可用视频速率信息，由一个或多个处理器基于调度共享资源速率信息、信道条件信息和可用视频速率信息，计算用于与承载相关联的用户设备(UE)的用户设备(UE)策略，UE策略包括UE的吞吐量限制，以及由一个或多个处理器向一个或多个应用功能输出UE策略以协作控制由UE中的至少一个UE使用的应用的操作。
附图说明
通过参考附图详细地描述示例性实施例，示例性实施例的上述以及其它特征和优点将变得显而易见。附图旨在描述示例性实施例，不应当被解释为限制权利要求的预期范围。除非明确指出，否则附图不应被认为是按比例绘制的。
图1示出传统的第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)网络；
图2是传统的E-UTRAN节点B(eNB)的示意图；
图3是在网络拥塞时间段期间具有被服务的超文本传输协议自适应流媒体(HAS)客户端的传统的无线网络的仿真结果的图示；
图4以图形方式示出在图3的传统的无线网络仿真中的延长时间段上被服务的HAS客户端；
图5示出根据示例性实施例的重配置的3GPP LTE网络；
图6示出根据示例性实施例的重配置的E-UTRAN节点B(eNB)；
图7示出根据示例性实施例的网络洞察功能(NIF)服务器；
图8是根据示例性实施例的描述在无线网络中协作控制应用的操作的方法的方法流程图；
图9以图形方式示出根据示例性实施例的在重配置的无线网络中被服务的HAS客户端。
具体实施方式
虽然示例性实施例能够有各种修改和可替代形式，但其实施例在附图中以示例的方式示出并将在本文中详细地描述。然而，应当理解，并不旨在将示例性实施例限制于所公开的特定形式。相反，示例性实施例将涵盖落入权利要求的范围内的所有修改、等同和替代。在整个附图的说明中，相似的附图标号指代相似的元件。
在更详细地讨论示例性实施例之前，应注意，一些示例性实施例被描述为示出为流程图的过程或方法。虽然流程图将操作描述为顺序的过程，但多个操作可以并行、并发或同时执行。此外，操作的顺序可被重新安排。过程可在其操作完成时终止，但可以具有不包括在附图中的附加步骤。这些过程可对应于方法、功能、程序、子例程、子程序等。
以下讨论的方法(其中一些由流程图说明)可通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其任何组合来实现。当采用软件、固件、中间件或微代码、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)实现时，执行必要任务的程序代码或代码段可被存储在诸如存储介质的机器或计算机可读介质中，诸如非暂时性存储介质。处理器可执行这些必要任务。
在本文中公开的具体的结构和功能细节仅仅是代表性的，以描述示例性实施例为目的。然而，本发明可采用许多替代的形式来具体化，并不应当被解释为仅仅限制于在本文中阐述的实施例。
将理解，虽然术语第一、第二等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用于将一个元件与其它元件区分。例如，第一元件可称为第二元件，类似地，第二元件可称为第一元件，而不背离示例性实施例的范围。如本文中使用的，术语“和/或”包括一个或多个关联的所列项目的任何和所有组合。
将理解，当提及元件“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可直接连接或耦合到另一个元件，或者可存在中间元件。相反，当提及元件“直接连接”或“直接耦合”到另一个元件时，则不存在中间元件。其它用于描述元件之间的关系的词汇应当以类似的方式解释(例如，“在…之间”对“直接在…之间”、“相邻”对“直接相邻”等)。
在本文中使用的术语仅仅为了描述特定的实施例，而非旨在限制示例性实施例。如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文清楚地指出并非如此。将进一步理解，当在本文中使用时，术语“包括”和/或“包含”指明所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。
还应当注意，在一些可替代的实现中，所标注的功能/动作可不按照在附图中标注的顺序发生。例如，连续示出的两个图实际上可同时执行，或者有时可按相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能/动作。
除非另有定义，否则在本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与示例性实施例所属的本领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解，例如，那些在通用字典中定义的术语应当被解释为具有与在相关领域的上下文中的含义相一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于形式化的意义，除非在本文中明确如此定义。
示例性实施例的部分和对应的详细描述采用软件或对计算机存储器内的数据位的操作的算法和符号表示来呈现。本领域的普通技术人员通过这些描述和表示向本领域的其他普通技术人员有效地传达其工作的实质。如在本文中使用的并且如其通常使用的，术语“算法”被认为是导致期望的结果的自洽顺序的步骤。这些步骤需要对物理量进行物理操作。通常但并非一定，这些量采取能够被存储、传输、组合、比较以及以其它方式操作的光、电或磁信号的形式。主要由于普遍使用的原因，有时可方便地将这些信号称为比特、值、元素、符号、字符、项、数量等。
在下面的描述中，将参考可实现为程序模块或功能性过程的操作(例如，采用流程图的形式)的动作和符号表示来描述说明性实施例，这些程序模块或功能性过程包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型并且可在现有的网络元件处使用现有的硬件实现的例程、程序、对象、组件、数据结构等。这样的现有硬件可包括一个或多个中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)计算机等。
然而，应当记住，所有这些和类似的术语都与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的便利标签。除非另有特别说明或者从讨论中显而易见地，否则诸如“处理”或“计算”或“估算”或“确定”或“显示”等术语是指计算机***或类似的电子计算设备的动作和处理，这些计算机***或类似的电子计算设备操作计算机***的寄存器和存储器内被表示为物理、电子量的数据，并将这些数据转换为计算机***存储器或寄存器或其它这样的信息存储、传输或显示设备内的类似地被表示为物理量的其它数据。
还应注意，示例性实施例的软件实现的方面通常被编码在某种形式的程序存储介质上，或者通过某种类型的传输介质来实现。程序存储介质可以是诸如磁(例如，软盘或硬盘驱动器)或光(例如，光盘只读存储器或“CD-ROM”)的任何非暂时性存储介质，并且可以是只读或随机访问的。类似地，传输介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤，或本领域公知的一些其它合适的传输介质。示例性实施例不受任何给定实现的这些方面的限制。
基本方法：
至少一个示例性实施例可涉及一种用于使用LTE RAN度量来计算HAS应用级准许控制和资源消耗策略的方法。然后，该策略可被传达到HAS应用功能，其中该策略可被用于影响应用功能自适应流速率选择决策和下一个片段请求的步调，这允许HAS应用在拥塞状况下利用尽力服务无线连接以协作并最大化可用RAN资源的有效性。
该方法可使用尽力服务无线应用业务来实现，而不对无线RAN调度器进行任何修改。该方法可使用网络洞察功能(NIF)405(下面与图5相关的描述)，其可基于从eNB调度器和MAC层提取的LTE度量信息来计算链路级LTE度量。具体地，该方法可使用LTE RAN调度器、MAC和RLC信息，以使得HAS客户端能够以协作的方式使用尽力服务无线资源，而最大化在拥塞状况下具有视频的UE的数量，这可采用两个基本部分完成，如下所述。
第1部分：可实现应用级准许控制而最大化被准许的UE的数量。该准许控制可通过不准许UE体验非常差的信道条件(由于资源和/或信道限制，这样的信道条件不能够接收用于播放HAS视频的最低(最小)要求视频速率)来释放一些RAN资源。该准许控制可继续执行，直到受影响的UE停止请求视频段，或者直到网络拥塞被解决。
第2部分：实施执行在“被准许”的UE之间正确分配可用尽力服务资源的策略，以确保所有被准许的UE接收视频。该执行可经由应用级策略来实现，这些应用级策略可以：(i)限制处于“更好”条件的UE可选择的最大视频速率，以及(ii)当HAS UE处于“饥饿状态”(即，预播缓冲器不满)时，限制最大应用级吞吐量。
该方法在HAS客户端的RAN资源池(包括PRB)可能与其它尽力服务业务资源分开时可最佳地工作，但该方法可扩展到其中这些资源池被组合的场景中。
用于使用尽力服务(BE)无线连接的UE的准许控制和策略生成的输入：
这些输入可在上述方法中使用(即，无线RAN和HAS视频会话度量)，可包括以下内容。
A)尝试访问可在共享RAN资源池(例如，其中资源池可以是与单个eNB相关联的资源)的HAS服务的UE(例如，使用单个无线BE承载的每个UE)的数量。该输入可被表示为“N”。
B)可用于每个UE编号“k”的HAS视频比特率(以比特/秒为单位测量)。该输入可表示为其中“k”是UE索引，“mk”是可用于UE的不同视频编码速率的数量。
C)可选输入可包括UE服务偏好，诸如金、银、铜。
D)每个UE k的平均信道条件，其可采用每个PRB度量的“有用”比特的平均数量的形式来表示，并被表示为术语“有用”比特可被认为是并非重传比特的数据比特。在一个实施例中，该输入度量可经由在美国专利申请14/724,352“用于控制应用的操作的***和方法(System and Method for Controlling an Operation of an Application)”中描述的方法进行计算，该专利申请的全部内容在此通过引用合并到本文中。
E)平均共享无线资源速率(例如，共享资源池中每秒的PRB数量“S”)，其中该输入可被表示为“S”(例如，对于20MHz的eNB，可用共享资源速率可以是S＝100,000prbs/s)。
F)可用于在HAS UE之间共享的共享无线资源(例如，每秒的物理资源块)的平均部分，其中该输入可被表示为“x”。乘积S*x可表示能够在HAS UE之间共享的无线资源(例如，每秒的PRB数量)的平均速率。乘积S*x可被认为是调度共享资源速率信息。
示例性方法的一般操作：
示例性方法的一般操作可包括以下基本步骤。
I)接收输入(其中输入在上面列出)。
II)可对UE进行排序。该排序可基于递减的信道条件度量(其是上面的输入(D))。该顺序可表示如下。
应注意，信道条件度量的更高值可与更好的信道条件相对应。具有较低的排序编号的UE将在具有较高的排序编码的UE之前被准许。如果还实施了可选的服务偏好类别(参见上面的输入(C))，则基于公式1，可独立地对每个服务类别内的UE进行排序，然后，可根据服务提供商的偏好建立类别间排序。
III)可实现准许控制。在根据上述步骤(II)排序的UE中，仅满足以下公式2的UE的前面编号N'个可被准许。
其中“S”和“x”来自输入(E)和(F)，“δ”可以是可配置的缓冲器增长裕度(例如，该值可被选定为在0.1或0.3之间)，并且来自输入(B)的r1(k)可以是可用于UE k的最低视频速率。因此，具有从N'到N的排序编号的HAS UE可不被准许。用于这些未被准许的UE的策略可包括分配“0”(零)最大视频速率和“0”(零)最大允许应用吞吐量，这将迫使这些HAS UE停止请求视频段。公式2的左侧表示支持所有被准许的UE的最小视频速率所需的每秒物理资源块的平均聚合速率。公式2的右侧表示可用于在HAS UE之间共享的无线资源(例如，每秒的PRB的数量)的平均速率，其被裕度因子(1+δ)减少以允许用于增长的播放缓冲器的裕度。
IV)对于被准许的UE k，策略可包括UE元组，其提供对UE的吞吐量限制，其可表示为：<R(k)max,T(k)max>，其中R(k)max是可选择的最大允许视频比特率，T(k)max可以是最大允许吞吐量(其中这些限制可限制UE在请求视频段时的渴望程度)。T(k)max可被应用功能用于使用以下公式来计算在请求下一个视频段“n”之前的最小延迟d(k)n。
其中L(k)n可以是从MPD或清单文件中获知的片段“n”的长度，t(k)n可以是如由速率确定功能测量的片段“n”的下载时间。
V)策略计算可通过最大化由小区/扇区服务的用户的聚合HAS用户体验的体验质量(QoE)效用函数来执行，如下。
其中“a”和“b”可以是可配置参数。
VI)公式(1)中的UE的排序意味着在排序的前面的UE应当具有比在排序的后面的UE更高的速率，如下面的公式所示。
这可显著减少一些可能的排列。也即是说，N'个UE和m个不同视频速率类别的排列总数可计算如下。
该方法可允许使用简单的完全列举来计算效用函数的最大值。例如，对于14个准许用户和4个不同的视频速率(如在图3中示例性示出的，排列的数量是9520)。效用函数的最大值可通过计算每个排列的效用函数的值，然后在所计算的结果中选择最大值来计算。
具体示例性方法：
基于对上述一般方法的理解，以下讨论涉及结合图5-8示出的特定示例性***和方法。
图5示出了根据示例性实施例的重配置的网络10a。网络10a可包括网络洞察功能(NIF)代理400，其可位于重配置的eNB 105a中(如在图6中更好地示出的)。单独的网络洞察功能(NIF)405可在重配置的IP-CAN100a中。NIF 405可包括网络洞察功能策略制定器(NIFP)415。NIF 405(和关联的NIFP 415)可能够收集来自不止一个重配置的eNB 105a的承载度量(在上面由输入列表描述)，尽管为了简单起见，在图5中仅示出了一个eNB 105a。NIF405可执行准许控制和策略制定(如在上面列出的一般操作中所描述的)。然后，NIF 405可被用于协作控制可位于相应的重配置的IP-PDN 1001a和/或重配置的UE 110a中的应用功能109a/115a。应用功能109a可以是重配置的IP-PDN 1001a中的专用独立服务器。
图6示出了根据示例性实施例的重配置的eNB 105a。具体地，eNB105a可包括NIF代理400。NIF代理400可以是独立的专用处理器，其可以是存在于eNB 105a中的专用处理器。或者，NIF代理400可位于处理器220中，如图6所示。NIF代理400的功能在下面结合在图8中概述的方法步骤进行描述。
图7示出了根据示例性实施例的NIF 405。NIF 405(和关联的NIFP415)可以是专用的独立服务器(如图5和图7所示)。可替代地，NIF 405(和NIFP 415)可位于重配置的IP-CAN100a中的另一个现有网络节点中，诸如MME 108、SGW 101、或PCRF 106或PGW 103。NIF 405可包括控制NIF 405的操作的处理器406。NIFP 415可以是单独的独立专用处理器。或者可替代地，NIFP 415可驻留在处理器406内，如图7所示。NIFP 415的功能在下面结合在图8中概述的方法步骤进行描述。NIF 402还可具有能够与一个或多个eNB 105a、PCRF 106以及应用功能109a和/或115a进行通信的通信接口402。还提供存储器404以缓冲数据。
利用VRAN体系结构，NIF代理400和NIF 405的各种组件可分布在VRAN或虚拟化无线核心云内的多个处理电路和多个物理节点上。
图8是根据示例性实施例的描述在重配置的网络10a内协作控制应用的方法的方法流程图。具体地，图8描述了在图5中示出的结构的功能。
在图8的步骤S600中，eNB 105a的处理器220可以使NIF代理400提取每个承载的可用PRB速率信息(来自可由NIF服务器405得到的在上面的输入列表中列出的输入E，例如通过将每个承载的可用PRB速率乘以HAS客户端的数量)，以及每个承载的信道信息(每个承载的每个PRB的比特数量，其是在上面列出的输入D)。然后，NIF代理400可将该信息和相应的承载的全球唯一承载标识符一起传递给NIF服务器405。在实施例中，计算每个承载的可用PRB速率信息可通过根据在美国专利申请14/534,968“用于确定小区拥塞级别的***和方法(System and Method for Determining Cell Congestion Level)”中描述的过程来计算可期望被分配给特定承载的PRB的平均数量来完成，该申请的全部内容在此通过引用合并到本文中。在实施例中，每个承载的每个PRB的比特数量的计算可通过在美国专利申请14/724,352“用于控制应用的操作的***和方法(System and Method for Controllingan Operation of an Application)”中描述的过程来完成，该申请的全部内容通过引用合并到本文中。在实施例中，向NIF服务器405发送该收集的信息可使用在美国专利申请14/534,491“用于输出实时用户设备和承载状态信息的***和方法(System And Method forExporting Real-Time User Equipment And Bearer State Information)”中描述的过程来完成，该申请的全部内容通过引用合并到本文中。
在图8的步骤S602中，NIF 405的处理器406接收来自与eNB 105a感兴趣的承载相关联的一个或多个相应的应用功能109a/115a的可用视频速率。在实施例中，这些视频速率可从HAS客户端110a接收。在另一个实施例中，这些视频速率可从可与应用功能109a相关联的视频内容服务器(CDN)接收。
在图8的步骤S604中，NIF服务器405的处理器406可按照如在本文档的“一般操作”部分中描述的UE策略进行计算。
在图8的步骤S606中，NIF服务器405的处理器406可向相应的应用功能109a/115a(无论这是客户端UE 110a的应用功能115a，还是IP PDN1001a中的CDN/视频内容服务器中的应用功能109a)发送策略。
应当理解，为了该方法的目的，应用功能109a/115a可应用策略以控制由HAS客户端选择的视频速率。在实施例中，应用功能可利用NIF分布式策略，使得应用功能可用作如在美国专利No.8,949,440“用于移动视频流媒体中的自适应速率确定的***和方法(System and Method for Adaptive Rate Determination in Mobile VideoStreaming)”中描述的自适应速率确定功能，该专利的全部内容通过引用合并到本文中。
在实施例中，NIF 405的处理器406可被用于设置策略以引导应用功能如下地控制网络应用。处理器406可通过使用基于公式2(在上面)的准许控制方案来计算哪个正在使用共享资源池的HAS UE被准许，向未被准许的UE分配最大速率R(k)max＝0和最大吞吐量T(k)max＝0，以及向被准许的UE分配最大速率R(k)max＝r(k)，其中r(k)-s是来自输入(B)(在上面列出的)的速率，其满足公式7(在下面)，并且还最大化在公式4中描述的效用函数。
应当注意，公式7与公式2的不同之处在于，最低速率被来自输入(B)的可用输入速率列表的r(k)替换。可对满足公式5和7的每个速率排列使用公式4来计算效用函数，并可选择每个UE k的r(k)，以使得最大化效用函数的值。然后，处理器406可使用公式8执行分配最大吞吐量的步骤。
T(k)max＝(1+δ1)R(k)max 公式8
其中δ1是可能小于或等于公式2和7中的δ的参数。
基于在图8中描述的示例性方法，网络的性能可被显著提高，以允许更多数量的UE105a运行诸如HAS应用的应用。例如，如在图9中以图形方式示出的，仿真可导致能够观看视频的UE的数量增进(增加)七倍。替代仅2个UE 400a能够观看视频(如图3所示)，而是一组14个UE 500被准许(其余4个被拒绝)，其中全部14个被准许的UE 105a可播放视频。
应当理解，上述方法和***并不限于LTE IP-CAN。相反，所述方法和***可在使用上行链路或下行链路调度器分配小区的物理资源(即，物理资源块或其它资源单元)的任何无线技术(例如，2G、3G、4G、5G等)上实现，其中无线链路吞吐量可作为资源分配和信道条件度量的函数来计算。还应当理解，利用虚拟无线接入网络(VRAN)体系结构，NIF代理400和NIF 405的各种组件可分布在VRAN或虚拟化无线核心云内的多个处理电路和多个物理节点上。
已经如此对示例性实施例进行了描述，显然可采用许多方式对实施例进行变形。这种变形不应被认为是脱离示例性实施例的预期的精神和范围，并且对于本领域的技术人员显而易见地，所有这种修改都旨在落入所附权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种在无线网络(10a)中协作控制应用的操作的方法，包括：
由至少一个网络节点的一个或多个处理器获取用于共享网络资源的承载的调度共享资源速率信息和信道条件信息(S600)；
由所述一个或多个处理器接收来自与所述承载相关联的一个或多个应用功能的可用视频速率信息(S602)；
由所述一个或多个处理器基于所述调度共享资源速率信息、所述信道条件信息和所述可用视频速率信息，计算用于与所述承载相关联的用户设备(UE)的用户设备(UE)策略，所述UE策略包括所述UE的吞吐量限制(S604)；以及
由所述一个或多个处理器向所述一个或多个应用功能输出所述UE策略以协作控制由所述UE中的至少一个UE使用的应用的操作(S606)。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
基于从所述信道条件信息中得到的信道条件度量，对所述UE进行排序；以及
使用所述信道条件度量和所述UE的排序来调用UE的准许控制。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，
所述调用准许控制包括：如果支持用最小可用视频速率播放视频所需的调度共享资源速率的总平均聚合值没有超过可用网络资源的平均聚合速率，则准许所述UE的第一子集接收应用服务，其中，可用网络资源的平均聚合速率包括可配置的裕度因子，
所述信道条件度量的更高值与更好的信道条件相对应。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调度共享资源速率信息是平均聚合物理资源块(PRB)速率，其包括期望被分配给携带超文本传输协议自适应流媒体(HAS)应用业务的所有承载的物理资源块(PRB)的平均数量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信道条件信息包括每个物理资源块(PRB)的有用比特的平均数量，所述有用比特是并非重传比特的多个数据比特。
6.至少一个网络节点(10a)，包括：
一个或多个处理器，其被配置为：
获取用于共享网络资源的承载的调度共享资源速率信息和信道条件信息(S600)，
接收来自与所述承载相关联的一个或多个应用功能的可用视频速率信息(S602)，
基于所述调度共享资源速率信息、所述信道条件信息和所述可用视频速率信息，计算用于与所述承载相关联的用户设备(UE)的用户设备(UE)策略，所述UE策略包括所述UE的吞吐量限制(S604)，以及
向所述一个或多个应用功能输出所述UE策略以协作控制由所述UE中的至少一个UE使用的应用的操作(S606)。
7.根据权利要求6所述的至少一个网络节点，其中，所述一个或多个处理器还被配置为：
基于从所述信道条件信息中得到的信道条件度量，对所述UE进行排序，
使用所述信道条件度量和所述UE的排序来调用所述UE的准许控制。
8.根据权利要求7所述的至少一个网络节点，其中，所述一个或多个处理器通过如果支持用最小可用视频速率播放视频所需的调度共享资源速率的总平均聚合值没有超过可用资源的平均聚合速率，则准许所述UE的第一子集接收应用服务来调用所述准许控制，其中，可用资源的平均聚合速率包括可配置的裕度因子，
其中，所述信道条件度量的更高值与更好的信道条件相对应。
9.根据权利要求6所述的至少一个网络节点，其中，所述调度共享资源速率信息是平均聚合物理资源块(PRB)速率，其包括期望被分配给携带超文本传输协议自适应流媒体(HAS)应用业务的所有承载的物理资源块(PRB)的平均数量。
10.根据权利要求6所述的至少一个网络节点，其中，所述信道条件信息包括每个物理资源块(PRB)的有用比特的平均数量，所述有用比特是并非重传比特的多个数据比特。
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