CN102457973A - 一种保证比特速率业务调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保证比特速率GBR业务调度方法，在每个传输时间间隔的开始，执行以下步骤：A、基站统计当前用户的每个GBR业务的平均速率；B、基站判断当前用户是否存在一个GBR业务的平均速率小于该业务对应的GBR速率，如果是，执行步骤C；否则针对下一个用户返回执行步骤A，直至最后一个用户，然后执行步骤D；C、基站基于当前用户的信道质量、及该用户的不同GBR业务的GBR速率和平均速率，确定当前用户的调度优先级的排序，然后针对下一个用户返回执行步骤A，直至最后一个用户；D、基站按照调度优先级执行调度。应用本发明，可以实现不同GBR业务的GBR要求。

Description

一种保证比特速率业务调度方法

技术领域

本发明涉及调度技术，特别涉及一种保证比特速率(GBR，Guaranteed BitRate)业务调度方法。

背景技术

作为高速下行分组接入(HSDPA，High Speed Downlink Package Access)和高速上行分组接入(HSUPA，High Speed Uplink Package Access)的演进技术，3GPP在R7中引入TDD高速分组接入增强(HSPA+，High SpeedPackage Access Plus)技术。

调度算法是系统无线资源管理的核心算法，通过合理分配小区资源实现保证业务服务质量(QoS，Quality of Service)要求，尽可能提高系统吞吐量，并兼顾用户公平性的目的。

GBR是业务QoS的重要特性之一，描述了使用增强型传输信道的业务在空口发送数据时必须保证的比特率，通常将该必须保证的比特率称为GBR速率，将具有GBR要求的业务称为GBR业务。基站需要依赖用户业务是否达到GBR速率来进行调度决策的优化，以确定能够提供足够的上行或下行资源，保证用户点播流媒体业务时做到画面流畅，只有当用户处在CELL_DCH状态下时，才配置有GBR属性，GBR参数由无线网络控制器(RNC，Radio Network Control)通过无线链路建立或者无线链路重配信令配置到基站，属于可选配置。上行链路和下行链路都可以配置GBR参数，其中在上行链路，针对逻辑信道配置MAC-es GBR参数，在下行链路，针对优先级队列(PQ，Priority Queue)配置MAC-hs GBR参数。

HSPA+系统采用层2增强技术，可以多业务复用传输，如何保证多个分别具有GBR业务的用户的调度优先级，以及多个各自具有不同GBR业务的用户混合传输的调度优先级，是迫切需要考虑的问题。

发明内容

本发明提供一种GBR业务调度的方法，可以实现不同GBR业务的GBR要求。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种保证比特速率业务调度方法，关键在于，在每个传输时间间隔的开始，该方法包括：

A、基站统计当前用户的每个GBR业务的平均速率；

B、基站判断当前用户是否存在一个以上GBR业务的平均速率小于该业务对应的GBR速率，如果是，执行步骤C；否则针对下一个用户返回执行步骤A，直至最后一个用户，然后执行步骤D；

C、基站基于当前用户的信道质量、及该用户的不同GBR业务的GBR速率和平均速率，确定当前用户的调度优先级的排序，然后针对下一个用户返回执行步骤A，直至最后一个用户；

D、基站按照调度优先级执行调度。

可见，在本发明中，基站执行调度依据调度优先级进行，而在确定用户的调度优先级时，统计该用户每个GBR业务的平均速率，并在该用户有一个GBR业务的平均速率小于该业务对应的GBR速率时，将该用户确定为未达到GBR要求的用户，针对该未达到GBR要求的用户又可以基于该用户的信道质量、及不同GBR业务的GBR速率和平均速率，确定其调度优先级排序。因此本发明中的方法，可以保证用户实现不同GBR业务的GBR要求。

附图说明

图1为本发明中GBR业务调度方法的流程图；

图2为图1中所示步骤11～步骤13的实现流程；

图3为业务吞吐量随GBR速率变化的仿真曲线图；

图4为业务的GBR满意度随GBR速率的变化的仿真曲线图。

具体实施方式

为使本发明的目的和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明中GBR业务调度方法的流程图，在每个传输时间间隔(TTI)的开始，该流程包括：

步骤11：基站统计当前用户的每个GBR业务的平均速率。

步骤12：基站判断当前用户是否存在一个以上GBR业务的平均速率小于该业务对应的GBR速率，如果是，执行步骤13；否则针对下一个用户返回执行步骤11，直至最后一个用户，然后执行步骤14。

本步骤中，当基站判断当前用户有一个以上GBR业务的平均速率小于该业务对应的GBR速率时，就确定当前用户为未达到GBR要求的用户。

步骤13：基站基于当前用户的信道质量、及不同GBR业务的GBR速率和平均速率，确定当前用户的调度优先级的排序，然后针对下一个用户返回执行步骤11，直至最后一个用户。

步骤14：基站按照调度优先级执行调度。

可见，在本发明中，基站执行调度依据调度优先级进行，而在确定用户的调度优先级时，统计该用户每个GBR业务的平均速率，并在该用户有一个GBR业务的平均速率小于该业务对应的GBR速率时，将该用户确定为未达到GBR要求的用户，针对该未达到GBR要求的用户又可以基于该用户的信道质量、及不同GBR业务的GBR速率和平均速率，确定其调度优先级排序。因此本发明中的方法，可以保证用户实现不同GBR业务的GBR要求。

下面给出本发明方法的一个实施例。

在本发明实施例中，基站维护一张记录各个用户调度优先级的调度优先级链表，该调度优先级链表可以包括针对上行链路的部分和针对下行链路的部分。在上述调度优先级链表中，无论是针对上行链路还是针对下行链路，具有GBR业务的用户调度优先级，整体高于普通用户的调度优先级，并且，在具有GBR业务的用户之间，按照图1所示步骤11～步骤13确定用户的调度优先级进行排序。在步骤14中基站按照调度优先级链表中的调度优先级执行调度即可。

图2为图1中所示步骤11～步骤13的实现流程，该流程包括：

步骤21：基站检测当前用户的当前逻辑信道或PQ是否配置了GBR属性，如果是，执行步骤22，否则执行步骤23。

本步骤中，对于上行链路，用户的逻辑信道与业务有对应关系，在下行链路，用户的PQ与业务有对应关系，具有相同QoS属性的业务将放置在同一个PQ中，即一个PQ中将包括一个以上业务，这些业务的业务速率等QoS属性均相同。因此如果当前逻辑信道或是PQ配置有GBR属性，当前逻辑信道或是PQ对应的就是GBR业务。

步骤22：基站统计当前逻辑信道或PQ的平均速率。

本步骤中，统计按照如下公式进行：

${\stackrel{\‾}{R}}_i\left(t\right)=(1-\frac{1}{T_{\mathrm{GBR}}})\×{\stackrel{\‾}{R}}_i(t-1)+\frac{1}{T_{\mathrm{GBR}}}\×R_i\left(t\right).$

在上述公式中，t代表每个TTI开始的时刻，R_i(t)为当前逻辑信道或PQ所对应业务的瞬时速率，若当前TTI内该业务未得到调度，则取值为0；TGBR为统计窗，该统计窗对应的统计结果就是GBR速率。由于针对共享信道传输，用户的业务调度都是动态调度和动态分配资源，从调度和分配资源的角度来说，不可能保证每个用户的业务在每个微小的时间片段(例如一个子帧)都保持恒定，因此GBR速率的定义应该是在一个更大粒度的时间窗口内的传输比特数平均值，该统计窗口的大小和用户瞬时速率波动的幅度决定了用户速率的抖动情况，所以该统计窗口需要合理的选取，不能太大，也不能太小，既不能使统计除的速率抖动过大，又不能使统计出的速率变化过于平滑，实际应用时需要经过仿真测试获得。

步骤23：基站判断当前用户的所有逻辑信道或PQ是否都检测完，如果是继续执行步骤24，否则针对当前用户的下一个逻辑信道或PQ继续执行步骤21。

步骤24：基站判断当前用户是否有一个以上GBR业务的平均速率小于该业务对应的GBR速率，如果是，执行步骤25，否则执行步骤27。

本步骤中，如果当前用户有一个GBR业务的平均速率小于该业务对应的GBR速率，则确定当前用户为未达到GBR要求的用户。

步骤25：基站针对上行链路计算当前用户的调度优先级，针对下行链路计算当前用户的所有PQ的调度优先级。

对于上行链路，当前用户的调度优先级按照如下公式计算：

${\mathrm{Prio}}_k\left(t\right)=\mathrm{Bits}\_\mathrm{Per}\_\mathrm{Unit}\×\mathrm{Max}\{\frac{{\mathrm{Rate}}_{\mathrm{GBR}\_i}}{{\stackrel{\‾}{R}}_i\left(t\right)},........\}.$

上述公式中，k代表当前用户为第k个用户，Bits_Per_Unit是当前用户当前信道环境下每资源单元的最大可传输比特数，反映用户的信道质量，这里的每资源单元指单时隙且单码道；

为当前用户的逻辑信道i的GBR满意度，其中Rate_{GBR_i}为当前用户的逻辑信道i上的GBR业务所对应的GBR速率，

为针对当前用户的逻辑信道i统计出的平均速率；max(·)代表取括号中的最大值。

对于下行链路，当前用户的每个PQ的调度优先级按照如下公式计算：

${\mathrm{Prio}}_i\left(t\right)=\mathrm{Bits}\_\mathrm{Per}\_\mathrm{Unit}\×\frac{{\mathrm{Rate}}_{\mathrm{GBR}\_i}}{{\stackrel{\‾}{R}}_i\left(t\right)}.$

上述公式中，Bits_Per_Unit为当前用户每资源单元的最大可传输比特数，反映了当前用户的信道质量；

为当前用户的第i个PQ的GBR满意度，其中Rate_{GBR_i}为当前用户的第i个PQ上的GBR业务所对应的GBR速率，

为针对当前用户的第i个PQ统计出的平均速率。

步骤26：基站针对上行链路，按照当前用户的调度优先级的计算结果大小，确定当前用户的调度优先级排序；针对下行链路，按照当前用户的各个PQ的调度优先级的计算结果大小，确定当前用户的各个PQ的调度优先级排序。

本步骤中，针对上行链路，以用户为单位来排列调度优先级。基站将当前用户的调度优先级排在普通调度用户之前，并且按照当前用户的调度优先级的计算结果大小，确定当前用户在配置有GBR属性的用户中的调度优先级的排序。

针对下行链路，以PQ为单位来排列调度优先级，小区内所有用户的所有GBR业务对应的PQ统一参与调度优先级的排序。基站将当前用户的当前PQ的调度优先级排在普通调度用户的PQ之前，并且按照当前用户的当前PQ的调度优先级结算结果大小，确定当前用户的当前PQ在配置有GBR属性的用户的PQ中的调度优先级的排序。

步骤27：基站判断当前用户是否为最后一个用户，如果是，执行步骤14，否则针对下一个用户返回执行步骤11。

基于图2，在图1中所示的步骤14中，基站在进行上行调度时，可以直接按照调度优先级链表中的上行链路部分进行调度，即按照用户的调度优先级排序高低分配下行资源，直至当前所有资源分配完毕。基站在进行下行调度时，由于实际的授权和最终的资源分配还是以用户为单位，所以基站首先基于调度优先级链表中的下行链路部分，按照其中PQ排序的高低顺序进行资源分配，直到当前所有资源分配完毕，然后将已分配资源的PQ中属于相同用户的资源进行合并，作为一个用户进行调度授权和资源分配，具体的资源合并算法并非本发明讨论的重点，且属于常用的技术手段，这里不再赘述。

基于本发明实施例中的方法，考虑一种具体情况：单小区12个用户，用户以30千米/小时的速度随机移动，每个用户可能包括多个GBR业务，每个用户的多个GBR业务的GBR速率都是相同的，其中5个用户的GBR速率配置为64kbps，4个用户的GBR速率配置为128kbps，3个用户的GBR速率配置为256kbps。图3为上述具体情况下业务吞吐量随GBR速率变化的仿真曲线图，图4为上述具体情况下业务的GBR满意度随GBR速率的变化的仿真曲线图，其中图3和图4中带有实心方块的曲线表示不考虑GBR满意度的曲线，带有实心圆形的曲线表示考虑GBR满意度的曲线，横轴表示GBR速率，图3中的纵轴表示业务吞吐量，图4中的纵轴表示业务的GBR满意度。

从图3可以看出，像本发明方法中那样考虑GBR满意度时，当小区内存在具有不同GBR速率的不同GBR业务时，GBR速率越高，业务的吞吐量越大，而在不考虑GBR满意度时，业务的吞吐量不会随GBR速率的变化而变化。

从图4可以看出，像本发明方法中那样考虑GBR满意度时，当小区内存在具有不同GBR速率的不同GBR业务时，业务的GBR满意度不会随GBR速率的变化而变化，而在不考虑GBR满意度时，当GBR速率越高时，业务的GBR满意度越低。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种保证比特速率业务调度方法，其特征在于，在每个传输时间间隔的开始，该方法包括：

A、基站统计当前用户的每个GBR业务的平均速率；

B、基站判断当前用户是否存在一个以上GBR业务的平均速率小于该业务对应的GBR速率，如果是，执行步骤C；否则针对下一个用户返回执行步骤A，直至最后一个用户，然后执行步骤D；

C、基站基于当前用户的信道质量、及该用户的不同GBR业务的GBR速率和平均速率，确定当前用户的调度优先级的排序，然后针对下一个用户返回执行步骤A，直至最后一个用户；

D、基站按照调度优先级执行调度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括：

A 1、基站检测当前用户的当前逻辑信道或优先级队列PQ是否配置了GBR属性，如果是，执行步骤A2，否则执行步骤A3；

A2、基站统计当前逻辑信道或PQ的平均速率；

A3、基站判断当前用户的所有逻辑信道或PQ是否都检测完，如果是，继续执行所述步骤B，否则针对当前用户的下一个逻辑信道或PQ继续执行步骤A1。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，针对上行链路，所述步骤C中基站基于当前用户的信道质量、及该用户的不同GBR业务的GBR速率和平均速率，确定当前用户的调度优先级的排序包括：

基站采用如下公式计算当前用户的调度优先级：

其中，k表示当前用户为第k个用户，Bits_Per_Unit是当前用户当前信道环境下每资源单元的最大可传输比特数，反映当前用户的信道质量；

为当前用户的逻辑信道i的GBR满意度，其中Rate_{GBR_i}为当前用户的逻辑信道i对应的GBR速率，

为针对当前用户的逻辑信道i统计出的平均速率；

基站将当前用户的调度优先级排在普通调度用户之前，并且按照当前用户的调度优先级的计算结果大小，确定当前用户在配置有GBR属性的用户中的调度优先级的排序。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤D中基站按照调度优先级执行调度为：

基站按照用户的调度优先级排序高低分配下行资源，直至当前所有资源分配完毕。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，针对下行链路，所述步骤C中基站基于当前用户的信道质量、及该用户的不同GBR业务的GBR速率和平均速率，确定当前用户的调度优先级的排序包括：

基站采用如下公式计算当前用户的当前需要进行GBR优先调度的PQ的调度优先级：

其中Bits_Per_Unit为当前用户当前信道环境下每资源单元的最大可传输比特数，反映了当前用户的信道质量；

为当前用户的第i个PQ的GBR满意度，其中Rate_{GBR_i}为当前用户的第i个PQ上的GBR业务对应的GBR速率，

为针对当前用户的第i个PQ上的GBR业务统计出的平均速率；

基站将当前用户的当前PQ的调度优先级排在普通调度用户的PQ之前，并且按照当前用户的当前PQ的调度优先级结算结果大小，确定当前用户的当前PQ在配置有GBR属性的用户的PQ中的调度优先级的排序。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤D中基站按照调度优先级执行调度为：

基站按照PQ的调度优先级排序高低分配下行资源，直至当前所有资源分配完毕；

基站将已分配下行资源的PQ中属于相同用户的资源进行合并，作为该用户进行下行调度的授权和资源分配。

7.如权利要求3或5所述的方法，其特征在于，所述步骤A中基站统计当前用户的每个GBR业务的平均速率为：

按照如下公式统计当前用户的每个GBR业务的平均速率：

其中，R_i(t)为当前用户的第i个逻辑信道或第i个PQ上的GBR业务的瞬时速率，T_GBR为第i个逻辑信道或第i个PQ上的GBR业务对应的GBR速率的统计窗口大小。

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