一種多業務調度方法和系統的製作方法

2023-12-07 02:11:41 2

專利名稱：一種多業務調度方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及多業務調度技術，尤其涉及一種多業務調度方法和系統。
背景技術：
在第三代合作夥伴計劃(3GPP) R4及以前版本的協議中，分組調度的功 能主要由無線網絡控制器(RNC)完成。其主要特點是在不同用戶或業務流 之間調整資源時， 一般通過高層信令進行通知。3GPPR5協議引入了高速下行 分組接入(HSDPA)技術，3GPPR6協議引入了高速上行分組接入(HSUPA) 技術，分別用於提高下行和上行方向的系統吞吐量和峰值速率。HSDPA和 HSUPA主要採用了自適應調製編碼(AMC)、混合自動重發請求(HARQ)和 快速調度(FS)三種調度技術，上述調度技術優勢的發揮與所釆用的調度算法 密切相關，現階段討論比較多的三種基本調度算法是輪詢(RR)算法、最大 載波/幹擾(MAXC/I)算法、以及正比公平(PF)算法。
(1) 輪詢算法使用該算法為用戶進行資源調度時，會為不同用戶分配相 同的功率和佔用時間，即所有用戶得到等量的資源。如

圖1所示，無論終端
(UE) 1和UE2的信道條件如何，為UE1和UE2所分配的資源相同。
(2) 最大載波/幹擾算法使用該算法為用戶進行資源調度時，將充分考 慮用戶之間的信道條件差異，賦予信道條件最好的用戶以最高的優先權。在圖 2中，假設服務過程中UE1的信道條件始終好於UE2，如圖2所示，只有當信 道條件較好的UE1緩衝區數據全部傳輸完畢、即UE1緩衝區清空時，系統才 調度UE2。
(3) 正比公平算法該算法在為用戶進行資源調度時，會綜合考慮用戶的 信道質量和過去一段時間獲得的吞吐量，以確定用戶的優先權。基本思想是信道條件越好，優先級越高，而對於已經得到較高吞吐量的用戶，優先級越低， 根據計算得到的各個用戶的優先級，選擇優先級最高的用戶進行數據傳輸。在 這種方法中，即使有些用戶信道條件差，但由於長時間得不到調度，吞吐量會 下降，會使該用戶的優先級上升，從而得到傳輸數據的機會。從圖3可以看出，
UE1的信道條件要好於UE2，因此，l正l的優先級最初要高於UE2，但是，經 過一段時間的數據傳輸後，UE1的平均吞吐量將上升，而UE2的平均吞吐量將 下降，從而導致UE2的優先權增大，仍然可以被調度。正比公平算法綜合考慮 了用戶的信道條件與用戶之間的服務公平性，能夠在系統吞吐量和服務公平性 之間取得一定地折中，是目前釆用較多的一種算法。
在3GPP長期演進(LTE )系統中，對業務配置了新的服務質量(QoS ， Quality ofService)屬性。保證比特率(GBR)業務QoS參數包括Label、 GBR、 MBR、 分配保持優先級(ARP, Allocation and Retention Priority); non-GBR業務QoS 參數包括Label、 ARP及最大比特速率集合(AMBR， Aggregate Maximum Bit Rate)。其中，Label參數用於對不同類型承載的層2 (L2)包時延及L2丟包率 進行明確要求；GBR業務的GBR參數及最大比特率(MBR)參數分別表示GBR 業務的基本保證傳輸速率及最大傳輸速率。而且，在LTE系統中，基於多業務 廣泛應用的考慮，對調度提出了速率控制的需求以避免"飢餓"狀況的發生。
但是，通過以上描述可知，上述三種傳統調度算法中，輪詢算法未考慮不 同用戶之間的信道條件差異，不利於改善小區的總體吞吐量性能；而最大載波/ 幹擾算法雖然提高了系統的總吞吐量，卻不能保證用戶間的服務公平性；正比 公平算法雖然在系統總吞吐量和用戶的服務公平性之間取得 一 定的折中，但是 該算法只能適用於單業務條件。由此，上述傳統調度算法均不能夠滿足在LTE 系統中多業務情況下，需要充分考慮業務的QoS屬性，並對各個業務的速率進 行控制的需求。

發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種多業務調度方法和系統，充分考慮業務的QoS屬性，在避免"飢餓"狀況發生的同時，滿足業務的GBR要求。
為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的 本發明提供了一種多業務調度方法，該方法包括
A、 計算當前調度時隙之前一定時間段內的業務傳輸速率，統計業務的L2 分組丟包率以及頭分組等待時長，之後，根據上述參數計算業務間的調度優先 級；
B、 從調度隊列中獲取優先級最高的業務，確定該業務為保證比特率GBR 業務時，通過GBR令牌桶為該業務分配資源；
C、 更新可用資源，並確定可用資源不為空時，通過最大比特率MBR令牌 桶為該GBR業務分配資源，並合併通過GBR令牌桶和MBR令牌桶為該GBR 業務分配的資源。
其中，步驟C之後進一步包括
D、 從調度隊列中刪除所述業務，並更新可用資源，之後，確定可用資源 不為空時，返回步驟B;確定可用資源為空時，結束資源分配。
步驟B進一步包括
確定該業務為非保證比特率(non-GBR)業務時，直接按照可用資源的實 際資源量為所述non-GBR業務最大化分配資源，之後，執行步驟D。 步驟A之前進一步包括
對當前調度時隙可被調度的資源集合、以及令牌桶參數值進行初始化。 所述計算業務傳輸速率具體為
玄 X
根據公式。."='="-w^ "計算所述業務傳輸速率；
乂'"
其中，r^為業務j在當前調度時隙n之前N個傳輸時間間隔(TTI)內的
業務傳輸速率；j為業務標識；i為調度時隙標識；x,、,為業務j在調度時隙i通
過令牌桶發送的數據量；A^7T/為滑動窗長。所述計算業務間的調度優先級具體為
滯；=a("^") + (1 - )(~^) +-。 ),"—闊+1];
其中，a為加權因子，P為指數函數^。"—,的底數,且",(0，1);
1 ;c>0
0 i = 0;勺.,隨為Label屬性中承載j所對應的L2分組延時預測值； —1 x<0
&,為Label屬性中承載j所對應的L2分組丟包率值；r,"為到第n個調度時 隙時業務j的頭分組已經等待的時長；巧，"為當前調度時隙n之前N個TTI內 的L2分組丟包率；r^為業務j在當前調度時隙n之前N個TTI內的業務傳輸 、** 「1 G朋
速率；5= 。
non-GBR業務時，5取值為0，該因子使得GBR業務與non-GBR業務在計算
其中，
即當業務為GBR業務時，5取值為1,當業務為調度優先級時被區別對待，僅GBR業務考慮業務傳輸速率；
可變參數",/ e(0,1),"、以及(1-a)是加權因子，調節"的值可以在 調度優先級計算時改變業務Label屬性中時延和分組丟包率的權重，即如希 望時延權重較大，則取a的值大於0.5，相應的(l-")的值小於0.5,如希望 分組丟包率的權重較大，則取a的值小於0.5，相應的(l-")的值大於0.5， 如果希望權重相同，則取"為0.5即可； 〃是以業務傳輸速率為指數的函數 ,"—，)的底數；
formula see original document page 12
巧,max為Label屬性中業務j所對應的L2數據包延時預測(Packet Delay Budge)值；
巧,隨為Label屬性中業務j所對應的L2分組丟包率(Packet Loss Rate )值； r,"為第n個調度時隙，業務j的頭分組已經等待的時長；
A，"為當前調度時隙n之前N個TTI內的L2分組丟包率。 對於GBR業務，因式(_g朋)+1 )使得業務傳輸速率7 在大於GBR時，屍7 /;"為； 的增函數，傳輸速率越高的業務優先被調度；^ 小 於GBR時，屍i "為。.，"的減函數，傳輸速率越低的業務優先級越高。且業務傳 輸速率小於GBR時的調度優先級絕對大於已經超過GBR的業務。GBR業務調 度優先級絕對大於non-GBR業務。non-GBR業務之間的優先級僅考慮時延和丟 包率。
步驟403:從調度隊列中獲取優先級最高的業務，判斷該業務是否為GBR 業務，如果是，執行步驟404;如果否，即該業務為non-GBR業務，執行步驟 407。
步驟404:通過GBR令牌桶為GBR業務分配資源，保證業務的基本傳輸速率，執行步驟405。
步驟405:更新可用資源，並判斷可用資源是否為空，如果否，執行步驟 406;如果是，則執行步驟410。
步驟406:通過MBR令牌桶為該GBR業務分配資源，保證業務的最大傳 輸速率，合併通過GBR令牌桶和MBR令牌桶為該GBR業務分配的資源，執 行步驟408。
其中，具體如何進行所述資源的合併屬於公知技術，這裡不再贅述。 步驟407:按照可用資源的實際的資源量為non-GBR業務最大化分配資源，
保證業務的最大傳輸速率，執行步驟408。
具體如何最大化分配資源屬於公知技術，這裡不再贅述。
步驟408:從隊列中刪除已分配資源的業務，更新可用資源。
步驟409:判斷可用資源是否為空，如果不為空，則返回步驟403;否則，
執行步驟410。
步驟410:結束資源分配。
圖5為本發明多業務調度系統結構示意圖，如圖5所示，該系統包括初 始化模塊510、優先級計算模塊520、資源分配模塊530、以及調度隊列管理模 塊540，其中
初始化模塊510,用於對當前調度時隙可被調度的資源集合、以及令牌桶 速率、大小等令牌桶參數值進行初始化，將初始化後的上述參數發送給優先級 計算模塊520。
其中，令牌桶分為GBR令牌桶和MBR令牌桶兩種，初始化模塊510對令 牌桶參數進行初始化時，將分別對兩種令牌桶的參數值進行初始化。
優先級計算模塊520，用於通過令牌桶計算當前調度時隙之前一定時間段 內的業務傳輸速率，統計業務的L2分組丟包率以及頭分組等待時長，之後， 根據上述參數計算調度隊列中各業務的調度優先級，將計算得到的各個業務的 調度優先級發送給資源分配模塊530。
資源分配模塊530，用於根據業務的調度優先級，從調度隊列中獲取優先級最高的業務，當該業務為GBR業務時，通過GBR令牌桶為該業務分配資源， 並在確定存在可用資源時，通過MBR令牌桶繼續為該業務分配資源，之後， 合併通過GBR令牌桶和MBR令牌桶為該GBR業務分配的資源；當該業務為 non-GBR業務時，直接按照可用資源的實際的資源量為該業務最大化分配資源， 對所述業務的資源分配完成後，發送所述業務的刪除信號給調度隊列管理模塊 540。資源分配模塊530還用於為業務分配資源後，更新可用資源。
調度隊列管理模塊540,用於接收到所述刪除信號後，從調度隊列中相應 刪除該業務。
以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。
權利要求
1、一種多業務調度方法，其特徵在於，該方法包括A、計算當前調度時隙之前一定時間段內的業務傳輸速率，統計業務的層2L2分組丟包率以及頭分組等待時長，之後，根據上述參數計算業務間的調度優先級；B、從調度隊列中獲取優先級最高的業務，確定該業務為保證比特率GBR業務時，通過GBR令牌桶為該業務分配資源；C、更新可用資源，並確定可用資源不為空時，通過最大比特率MBR令牌桶為該GBR業務分配資源，並合併通過GBR令牌桶和MBR令牌桶為該GBR業務分配的資源。
2、 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於，步驟C之後進一步包括D、 從調度隊列中刪除所述業務，並更新可用資源，之後，確定可用資源 不為空時，返回步驟B;確定可用資源為空時，結束資源分配。
3、 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，步驟B進一步包括 確定該業務為非保證比特率non-GBR業務時，直接按照可用資源的實際資源量為所述non-GBR業務最大化分配資源，之後，執行步驟D。
4、 根據權利要求1至3任一項所述的方法，其特徵在於，步驟A之前進 一步包括對當前調度時隙可被調度的資源集合、以及令牌桶參數值進行初始化。
5、 根據權利要求1至3任一項所述的方法，其特徵在於，所述計算業務傳 輸速率具體為根據公式r,." =計算所述業務傳輸速率；其中，r^為業務j在當前調度時隙n之前N個傳輸時間間隔TTI內的業務傳輸速率；j為業務標識；i為調度時隙標識；《,7為業務j在調度時隙i通過令 牌桶發送的數據量；7V.r77為滑動窗長。
6、根據權利要求1至3任一項所迷的方法，其特徵在於，所述計算業務間的調度優先級具體為，"=+ (1 - a)("^) +》[一(G朋-C'"-譜)+1];其中，《為加權因子，"為指數函數^。"^,的底數，且a^e(0,l);1 jc>00^ = 0;、."為Label屬性中業務j所對應的L2分組延時預測值；一l x<0&，為Label屬性中業務j所對應的L2分組丟包率值；為到第n個調度時 隙時業務j的頭分組已經等待的時長；；^為當前調度時隙n之前N個TTI內 的L2分組丟包率；^"為業務j在當前調度時隙n之前N個TTI內的業務傳輸 、士古 f 1 G朋速率；5— 。LO 畫_ G朋
7、 一種多業務調度系統，其特徵在於，該系統包括優先級計算模塊、以 及資源分配模塊，其中，優先級計算模塊，用於通過令牌桶計算業務傳輸速率，統計業務的L2分 組丟包率以及頭分組等待時長，之後，根據上述參數計算調度隊列中各業務的 調度優先級，將各個業務的調度優先級發送給資源分配模塊；資源分配模塊，用於根據業務的調度優先級，從調度隊列中獲取優先級最 高的業務，當該業務為GBR業務時，通過GBR令牌桶為該業務分配資源，並 在確定存在可用資源時，通過MBR令牌桶繼續為該業務分配資源，之後，合 並通過GBR令牌桶和MBR令牌桶為該GBR業務分配的資源。
8、 根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，該系統進一步包括 調度隊列管理模塊，用於接收到刪除信號後，從調度隊列中刪除相應的業務；相應的，資源分配模塊進一步用於合併為GBR業務分配的資源後，發送 該業務的刪除信號給調度隊列管理模塊。
9、 根據權利要求7或8所述的泉統，其特徵在於，該殺鏡進一步包括 初始化模塊，用於對當前調度時隙可被調度的資源集合、以及令牌桶參數值進行初始化，將初始化後的上述參數發送給優先級計算模塊。
10、 根據權利要求7或8所述的系統，其特徵在於，資源分配模塊還用於: 當所述優先級最高的業務為non-GBR業務時，按照可用資源的實際資源量直接 為該業務最大化分配資源，之後，發送該業務的刪除信號給調度隊列管理模塊。
11、 根據權利要求7或8所述的系統，其特徵在於，資源分配模塊還用於: 為業務分配資源後，更新可用資源。
全文摘要
本發明公開了一種多業務調度方法，包括A.計算當前調度時隙之前一定時間段的業務傳輸速率，統計業務的L2分組丟包率以及頭分組等待時長，之後，計算業務間的調度優先級；B.從調度隊列中獲取優先級最高的業務，確定該業務為GBR業務時，通過GBR令牌桶為該業務分配資源；C.更新可用資源，並確定可用資源不為空時，通過MBR令牌桶繼續為GBR業務分配資源，並合併通過GBR令牌桶和MBR令牌桶為該業務分配的資源。本發明同時公開了一種多業務調度系統，該方法和系統充分考慮業務的QoS屬性，在避免「飢餓」狀況發生的同時，滿足業務的GBR要求。
文檔編號H04L12/56GK101621457SQ20081011602
公開日2010年1月6日 申請日期2008年7月1日 優先權日2008年7月1日
發明者紅 李 申請人:大唐移動通信設備有限公司