應用於無線通信系統的媒體流處理單元分配的方法與裝置的製作方法
2023-07-09 06:02:01 1
專利名稱：應用於無線通信系統的媒體流處理單元分配的方法與裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及802.16無線通信系統，特別是涉及802.16無線通信系統中的媒體流處理單元分配的方法及系統。
背景技術：
IEEE802.16協議的MAC層(Medium Access Control layer)具有嚴格的QoS(服務質量，Quality of Service)保證機制。每個業務流都附帶有QoS屬性，系統根據業務流的QoS為業務流分配媒體流處理單元，在這裡媒體流處理單元指的是基站控制器系統中處理媒體流的資源，如處理媒體流的處理器等。媒體流處理單元分配，即根據當前的負載狀態決定是否接納新的資源分配請求，通過控制媒體流處理單元分配，來保證所有業務流的QoS要求總和不超過系統能夠承載的上限，否則，就會導致已接入的業務流的QoS遭到破壞。
在過去的十年中，人們在資源分配領域做了大量的研究工作。研究的主要目標是，找到既能提供較為精確的QoS保證，又能保持較高的資源利用率的資源分配算法。但是，由於IEEE802.16協議把業務流調度分成四類不同業務流的帶寬分配機制、響應時間要求、需求的硬體資源等的不同，資源分配方式也是千差萬別。以語音為主的基站控制器和交換機廠商普遍採用的是基於簡單模型的媒體流處理單元分配算法，簡單模型資源分配算法的原理是假設業務流佔用固定的帶寬，耗用同樣的媒體流處理單元，當接入的業務流佔用帶寬，媒體流處理單元超過系統容量時拒絕接納新的資源分配請求。這些硬體資源分配算法僅適用於業務類型單一或者沒有嚴格QoS保證的網絡，而面向寬帶無線接入的802.16網絡與其它網絡的重要區別在於，它面向多種業務類型，並具有嚴格QoS保證的特點。因此，基於簡單模型的資源分配算法已不能適應802.16網絡。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種應用於無線通信系統的媒體流處理單元分配的方法與裝置，解決現有技術的簡單模型的資源分配方法已不能適應802.16網絡的技術問題。
為達到上述目的，本發明提供了一種應用於無線通信系統的媒體流處理單元分配的方法，其特點在於，包括建立系統的媒體流處理單元資源索引記錄；收到資源分配請求時，判斷系統資源的過載情況；系統估計已分配的資源和待分配的業務流所需要的資源；系統根據不同的業務類型比較需求資源與系統剩餘資源，進行資源分配；更新系統的資源索引記錄資源分配的結果。
上述的方法，其特點在於，所述業務類型為實時業務、非實時業務和/或組播業務。
上述的方法，其特點在於，在所述業務類型為實時業務的條件下，所述方法具體包括如下步驟步驟200，過濾掉過載的系統資源；步驟201，判斷是否有不過載的系統資源，是則執行步驟202，否則拒絕該業務；步驟202，挑選SN粒度總和最小的處理器；步驟203，判斷是否有剩餘的服務數(Service Number，SN)，是則執行步驟204，否則拒絕該業務；步驟204，在SN總份數中加入該連接佔用的SN份數；步驟205，分配該系統資源處理器，更新系統的資源記錄。
上述的方法，其特點在於，所述系統資源為處理器。
上述的方法，其特點在於，在所述業務類型為非實時業務的條件下，所述方法具體包括如下步驟步驟300，過濾掉過載的系統資源；步驟301，判斷是否有不過載的系統資源，是則執行步驟302，否則拒絕該業務；步驟302，挑選服務元素(Service Element，SE)粒度剩餘最多的系統資源；步驟303、判斷是否有剩餘的SE，是則執行步驟304，否則拒絕該業務；步驟304、SE總份數加1；步驟305、分配該系統資源處理器，更新系統的資源記錄。
上述的方法，其特點在於，在所述業務類型為組播業務的條件下，所述方法具體包括如下步驟步驟400、判斷是否為該組播業務分配了系統資源，如果已分配則轉到步驟411，否則轉到步驟401；步驟401、過濾掉過載的處理器；步驟402、判斷是否有不過載的資源，是則執行步驟403，否則拒絕該業務；步驟403、挑選組播區數(MBS Zone Number，MZN)粒度總和最小的處理器；步驟404、判斷是否有剩餘的MZN，是則執行步驟405，否則拒絕該業務；步驟405、MZN總份數加1；步驟406、分配該系統資源處理器，更新系統的資源記錄，結束；步驟411、判斷已分配的系統資源是否已過載，如果不過載則轉到步驟412；步驟412、分配該系統資源處理器，更新系統的資源記錄，結束；為了更好的實現本發明的目的，本發明還提供了一種應用於無線通信系統的媒體流處理單元分配的裝置，其特點在於，包括系統資源索引記錄單元、系統資源監測及控制單元、業務流需求資源估計單元、資源分配單元；所述系統資源索引記錄單元，用於在系統初始化時建立系統資源索引記錄，並在系統分配資源時更新記錄；所述系統資源監測及控制單元，負責監測資源的狀態，包括故障、過載狀態，維護系統資源記錄；所述業務流需求資源估計單元，用於根據業務流的業務類型和服務質量估計業務流所需的資源；所述資源分配單元，用於根據業務類型、系統當前資源分配、可用資源、業務流所需資源和業務流類型做出資源分配結果，若過載或無足夠資源則拒絕資源分配，否則進行資源分配並更新系統資源記錄。
上述的裝置，其特點在於，所述資源的狀態包括資源故障和資源過載。
本發明的技術效果在於本發明採用了基於QoS的業務流資源需求模型；並採用了等效資源估計方法，避免了建立複雜的資源消耗模型。因此，本發明802.16系統的媒體流處理單元方法可為業務流提供較為精確的QoS保證，同時又能保持較高的資源利用率。
圖1是本發明在802.16無線通信系統的工作原理示意圖；圖2是本發明方法在實時業務例中的流程圖；圖3是本發明方法在非實時業務例中的流程圖；圖4是本發明方法在廣播業務例中的流程圖。
具體實施例方式
本發明提供了一種802.16無線通信系統中的關於媒體流處理單元分配的方法及系統。本發明提供的一種應用於無線通信系統的媒體流處理單元的方法，包括如下步驟a建立系統的媒體流處理單元資源索引記錄；b收到資源分配請求時，判斷硬體資源是否已經過載；c系統估計已分配的資源和待分配的業務流所需要的資源；d系統根據不同的業務類型比較需求資源與系統剩餘資源，進行資源分配；e更新系統的資源索引記錄資源分配的結果。其中c、d步驟屬於關鍵步驟。
本發明還提供了一種應用於無線通信系統的資源分配的系統，具體包括系統資源索引記錄單元、系統資源監測及控制單元、業務流需求資源估計單元、資源分配單元；系統資源索引記錄單元，在系統初始化時建立系統資源索引記錄，並在系統分配資源時更新記錄；系統資源監測及控制單元負責監測資源的故障、過載等狀態，維護系統資源記錄；所述業務流需求資源估計單元根據業務流的業務類型和服務質量估計業務流所需的資源；所述資源分配單元判斷資源是否過載，根據業務類型，根據系統當前資源分配，可用資源，業務流所需資源，業務流類型等做出資源分配結果，若過載或無足夠資源則拒絕資源分配，否則進行資源分配並更新系統資源記錄。
本發明綜合基於模型和基於業務流估算的算法進行資源分配，其優點是適應802.16網絡特性，既能提供較為精確的QoS保證，又能保證系統資源負載均衡，保持較高的系統資源利用率。具體地說，本發明在基站控制器中，根據系統資源記錄、資源分配請求的資源需求，根據業務流類型進行資源分配和釋放。
圖1顯示了本發明在802.16無線通信系統的工作原理示意圖，根據系統當前資源分配記錄對每個待進入系統的資源分配請求進行判決，判決結果導致系統資源記錄的變化，從而達到一種閉環控制效果。系統資源索引記錄單元105，用於在系統初始化時建立系統資源索引記錄，並在系統分配資源時更新記錄，提供資源記錄信息給資源分配單元102用於資源分配。核心部分是業務流需求資源估計單元103、資源分配單元102、系統資源監測及控制單元101。
業務流需求資源估計單元103，即根據業務流的業務類型和服務質量對已分配和待分配的業務流所需系統資源進行估計。802.16將業務流分為4種類型UGS(unsolicited grant service)、rtPS(real-time pollingservice)、nrtPS(non-real-time polling service)、BE(best effort)。可以將其分為實時業務和非實時業務，實時業務包括UGS和rtps，非實時業務包括nrtps和BE。對實時業務，算法的基本處理思想是用粒度SN(ServiceNumber)表徵業務連接的速率和處理器的處理能力，用處理器上已分配的SN份數總和來刻畫業務連接對處理器資源總的佔用情況，負載均衡也就是維持處理器間SN粒度總和近似相等。SN的粒度值在調試中確定一個較好的值，由OMC(Operation Maintenance Center，操作維護中心)負責維護。處理器總的處理能力根據實際的硬體配置，確定一個總的處理量，二者相比就是該處理器總的SN份數，該份數用來表徵處理器的處理能力，同時也作為一種資源分配給各業務連接。實時業務的業務速率與SN粒度相比就是該業務佔用的SN數目。實時業務的速率可以量化，例如對於UGS業務，最大持續帶寬(Maximum Sustained Traffic Rate)作為它的業務速率，對於rtps業務，業務速率由以下公式確定Vrtps＝MaxRate*rtps_max_ratio+MinRate*(1-rtps_max_ratio)其中Vrtps表示Rtps業務速率，MaxRate表示最大持續帶寬(MaximumSustained Traffic Rate)，MinRate表示最小保留帶寬(Minimum ReservedTraffic Rat)，rtps_max_ratio表示最大業務所佔比率，在調試中確定一個較好的值。
根據統計規律並結合話務模型，認為實際的非實時業務具有相似的傳輸特性，因此，算法基於連接進行非實時業務的媒體流處理單元分配，負載均衡也就是維護處理器上連接總數近似相等，是用粒度SE(Service Element)表徵非實時業務連接。
組播業務對媒體流處理單元的分配需求和單播業務有所不同，他要求同屬於一個MBS Zone(Multicast Broadcast Service Zone)下的業務，其媒體流處理單元分配在一個處理器中，因此，組播業務算法以MBS Zone為單位，在各個組播處理器上保持MBS Zone總個數的近似相等。
圖2、圖3、圖4分別是實時業務，非實時業務，組播業務的具體實施例。
圖2是關於實時業務資源分配的一個具體實施例，它顯示了實時業務資源分配請求在資源分配器中進行資源分配處理的流程。
步驟200、過濾掉過載的系統資源(如通過檢測處理器的利用率來判斷是否過載)；步驟201、判斷是否有不過載的資源；步驟202、挑選SN粒度總和最小的處理器；步驟203、判斷是否有剩餘的SN；步驟204、SN總份數加該連接佔用的SN份數；步驟205、分配該系統資源處理器，更新系統的資源記錄；圖3是關於非實時業務資源分配的一個具體實施例，它顯示了非實時業務資源分配請求在資源分配器中進行資源分配處理的流程。
步驟300、過濾掉過載的系統資源(如處理器)；步驟301、判斷是否有不過載的資源；步驟302、挑選SE剩餘最多的系統資源(如處理器)；步驟303、判斷是否有剩餘的SE；步驟304、SE總份數加1；步驟305、分配該系統資源處理器，更新系統的資源記錄；
圖4是關於組播業務資源分配的一個具體實施例，它顯示了組播業務資源分配請求在資源分配器中進行資源分配處理的流程。
步驟400、判斷是否為該組播業務分配了系統資源(如處理器)，如果已分配則轉到步驟411，否則轉到401；步驟401、過濾掉過載的處理器；步驟402、判斷是否有不過載的資源；步驟403、挑選MZN(MBS Zone Number)粒度總和最小的處理器；步驟404、判斷是否有剩餘的SMZ；步驟405、MZN總份數加1；步驟406、分配該系統資源處理器，更新系統的資源記錄，結束；步驟411、判斷已分配的系統資源是否已過載，如果不過載則轉到步驟412；步驟412、分配該系統資源處理器，更新系統的資源記錄；綜上所述，本發明採用了基於QoS的業務流資源需求模型；並採用了等效資源估計方法，避免了建立複雜的資源消耗模型。因此，本發明802.16系統的媒體流處理單元方法可為業務流提供較為精確的QoS保證，同時又能保持較高的資源利用率。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並非用來限定本發明的實施範圍；凡是依本發明所作的等效變化與修改，都被本發明的專利範圍所涵蓋。
權利要求
1.一種應用於無線通信系統的媒體流處理單元分配的方法，其特徵在於，包括建立系統的媒體流處理單元資源索引記錄；收到資源分配請求時，判斷系統資源的過載情況；系統估計已分配的資源和待分配的業務流所需要的資源；系統根據不同的業務類型比較需求資源與系統剩餘資源，進行資源分配；更新系統的資源索引記錄資源分配的結果。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述業務類型為實時業務、非實時業務和/或組播業務。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述業務類型為實時業務的條件下，所述方法具體包括如下步驟步驟200，過濾掉過載的系統資源；步驟201，判斷是否有不過載的系統資源，是則執行步驟202，否則拒絕該業務；步驟202，挑選服務數粒度總和最小的處理器；步驟203，判斷是否有剩餘的服務數，是則執行步驟204，否則拒絕該業務；步驟204，在服務數總份數中加入該連接佔用的服務數份數；步驟205，分配該系統資源處理器，更新系統的資源記錄。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述系統資源為處理器。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述業務類型為非實時業務的條件下，所述方法具體包括如下步驟步驟300，過濾掉過載的系統資源；步驟301，判斷是否有不過載的系統資源，是則執行步驟302，否則拒絕該業務；步驟302，挑選服務元素粒度剩餘最多的系統資源；步驟303、判斷是否有剩餘的服務元素，是則執行步驟304，否則拒絕該業務；步驟304、服務元素總份數加1；步驟305、分配該系統資源處理器，更新系統的資源記錄。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述業務類型為組播業務的條件下，所述方法具體包括如下步驟步驟400、判斷是否為該組播業務分配了系統資源，如果已分配則轉到步驟411，否則轉到步驟401；步驟401、過濾掉過載的處理器；步驟402、判斷是否有不過載的資源，是則執行步驟403，否則拒絕該業務；步驟403、挑選組播區數粒度總和最小的處理器；步驟404、判斷是否有剩餘的組播區數，是則執行步驟405，否則拒絕該業務；步驟405、組播區數總份數加1；步驟406、分配該系統資源處理器，更新系統的資源記錄，結束；步驟411、判斷已分配的系統資源是否已過載，如果不過載則轉到步驟412；步驟412、分配該系統資源處理器，更新系統的資源記錄，結束；
7.一種應用於無線通信系統的媒體流處理單元分配的裝置，其特徵在於，包括系統資源索引記錄單元、系統資源監測及控制單元、業務流需求資源估計單元、資源分配單元；所述系統資源索引記錄單元，用於在系統初始化時建立系統資源索引記錄，並在系統分配資源時更新記錄；所述系統資源監測及控制單元，負責監測資源狀態，維護系統資源記錄；所述業務流需求資源估計單元，用於根據業務流的業務類型和服務質量估計業務流所需的資源；所述資源分配單元，根據業務類型、系統當前資源分配、可用資源、業務流所需資源和業務流類型做出資源分配結果，若過載或無足夠資源則拒絕資源分配，否則進行資源分配並更新系統資源記錄。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述資源的狀態包括資源故障和資源過載。
全文摘要
本發明公開了一種應用於無線通信系統的媒體流處理單元分配的方法與裝置，方法包括建立系統的媒體流處理單元資源索引記錄；收到資源分配請求時，判斷系統資源的過載情況；系統估計已分配的資源和待分配的業務流所需要的資源；系統根據不同的業務類型比較需求資源與系統剩餘資源，進行資源分配；更新系統的資源索引記錄資源分配的結果。本發明採用了基於服務質量的業務流資源需求模型；並採用了等效資源估計方法，避免了建立複雜的資源消耗模型。因此，本發明802.16系統的媒體流處理單元方法可為業務流提供較為精確的服務質量保證，同時又能保持較高的資源利用率。
文檔編號H04W28/16GK101022649SQ200610011328
公開日2007年8月22日 申請日期2006年2月15日 優先權日2006年2月15日
發明者李雲喬, 張家強, 白雪飛 申請人:中興通訊股份有限公司