一種lte通信系統(tǒng)中基于混合業(yè)務的分組調(diào)度方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及長期演進通信系統(tǒng)的調(diào)度功能，尤其涉及一種LTE通信系統(tǒng)中基于混合業(yè)務的分組調(diào)度方法。本發(fā)明是先按業(yè)務將用戶劃分為GBR用戶和Non-GBR用戶。針對GBR用戶，把用戶劃分為過載用戶和非過載用戶。過載用戶和非過載用戶的調(diào)度方式不同。HOL分組時延越大，非過載用戶的分組優(yōu)先級越高，過載用戶的優(yōu)先級越低。針對Non-GBR用戶，為了保證用戶數(shù)據(jù)的完整性，將用戶劃分為重傳用戶和新傳用戶，且重傳用戶的優(yōu)先級高于新傳用戶。二者的調(diào)度方式一致，選擇經(jīng)典的APF算法進行調(diào)度。本發(fā)明的方法能夠滿足不同實時業(yè)務對分組延遲要求的差異，自適應調(diào)整內(nèi)部參數(shù)實現(xiàn)多種實時業(yè)務的QoS要求，在非實時業(yè)務調(diào)度時體現(xiàn)出對用戶業(yè)務完整性的考察。
【專利說明】-種LTE通信系統(tǒng)中基于混合業(yè)務的分組調(diào)度方法

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及長期演進（LongTermEvolution,LTE)通信系統(tǒng)的調(diào)度功能，尤其涉 及一種LTE通信系統(tǒng)中多業(yè)務的分組調(diào)度。

【背景技術(shù)】
[0002] LTE技術(shù)作為移動通信系統(tǒng)的主要演進方向，以其高速率、低時延的特點，越來越 受到世界各大運營商和設備廠商的廣泛關(guān)注。分組調(diào)度技術(shù)主要任務是為無線用戶的分組 業(yè)務合理分配無線資源，在保證用戶公平性的前提下，可有效提高移動信道利用率和業(yè)務 的服務質(zhì)量（QualityofService,QoS)。
[0003] 調(diào)度算法通常會分為針對實時業(yè)務和非實時業(yè)務兩大類，分組業(yè)務的類型不 同，對調(diào)度技術(shù)的要求也有差異。實時業(yè)務，比如V〇IP(VoiCeoverIP)和會話類視頻， 主要特點是對時延和抖動要求較為嚴格，但是允許一定的數(shù)據(jù)丟包率。而非實時業(yè)務 (Non-GuranteedBitRate,Νοη-GBR),比如網(wǎng)頁瀏覽，對分組時延沒有嚴苛的要求，主要 約束因素是信息的完整性，即丟包率要求高，因此這類業(yè)務需要有完整的糾錯功能和重傳 機制，所以不需要像實時業(yè)務（GuranteedBitRate,GBR) -樣將分組時延作為主要約束 因素。實時業(yè)務的調(diào)度方法有時延優(yōu)先方法（ModifiedLargestWeightedDelayFirst, M-LWDF)，指數(shù)比例公平方法（EXP/PF)等，非實時業(yè)務調(diào)度方法有比例公平（Adaptive proportionalfairness,APF)方法等。
[0004] 不同的業(yè)務對分組時延會有著不同的要求，而經(jīng)典的實時業(yè)務調(diào)度方法通常針對 某一種特定的業(yè)務作出實時調(diào)度，無法隨著業(yè)務類型改變而進行調(diào)整。因此，無法滿足混合 業(yè)務下的調(diào)度。而傳統(tǒng)的非實時業(yè)務的調(diào)度方法主要都在考慮吞吐量和公平性，無法體現(xiàn) 丟包率對用戶體驗的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種LTE通信系統(tǒng)中基于混合業(yè)務的分組調(diào) 度方法。
[0006] 本發(fā)明是先按業(yè)務將用戶劃分為GBR用戶和Non-GBR用戶。不同類型的用戶采取 不同的調(diào)度方案。針對GBR用戶，先把用戶劃分為過載用戶和非過載用戶，過載用戶即時延 無法滿足QoS要求的用戶，為了避免資源的浪費，其優(yōu)先級低于非過載用戶。兩種用戶的調(diào) 度方式也不同，HOL分組時延越大，非過載用戶的分組優(yōu)先級越高，過載用戶的優(yōu)先級越低。 針對Νοη-GBR用戶，為了保證用戶數(shù)據(jù)的完整性，將用戶劃分為重傳用戶和新傳用戶，且重 傳用戶的優(yōu)先級高于新傳用戶。二者的調(diào)度方式一致，選擇經(jīng)典的APF算法進行調(diào)度。
[0007] -種LTE通信系統(tǒng)中基于混合業(yè)務的分組調(diào)度方法，包括如下步驟：
[0008] S1、判斷用戶i的業(yè)務類型的服務質(zhì)量類別標示（QoSClassIdentifier,QCI)值， 若為GBR業(yè)務則轉(zhuǎn)入S2,若為Νοη-GBR業(yè)務則轉(zhuǎn)入S3,其中，i= 1，2, 3，...，η，η為不為零 的自然數(shù)；
[0009]S2、針對GBR業(yè)務的優(yōu)先級進行排序，具體如下：
[0010]S21、劃分用戶組：當過載狀態(tài)指數(shù)Ui < 0時，用戶i被劃分到過載狀態(tài)用戶組，當 Ui彡0時，用戶i被劃分到非過載狀態(tài)用戶組，其中，Ui =Di-Wi-G,Di為所述GBR業(yè)務允許 的最大時延，Wi為用戶i的緩存隊列頭數(shù)據(jù)包的等待時延，G為用戶數(shù)據(jù)隊列的保護間隔， 所述用戶i的緩存隊列頭數(shù)據(jù)包的等待時延即分組時延（HeadOfLine，H0L);
[0011]S22、對S21劃分的不同用戶組采用不同的方法計算用戶調(diào)度優(yōu)先級，具體如下：
[0012] 步驟A、對非過載狀態(tài)用戶組中的用戶，根據(jù)公式 一' =argmax/(?p士 計算調(diào)度優(yōu)先級，其中，卿為單調(diào)遞增函數(shù)，ri⑴為 i=h2j U1 Xli (?) 用戶i在第t個時間傳輸間隔（TimeTransmissionInterval，TTI)的速率，Ri (t)為用戶i /.(，）=-^-, 一個時間窗的平均吞吐量，"wl+i) +A其中，a，b是可調(diào)整參數(shù)，a，b的值越大， W1 函數(shù)的遞增速率越低；
[0013] 步驟B、對過載用戶組的用戶，根據(jù)公式kfixcrtnadargmax . ^ 計算調(diào) 度優(yōu)先級；
[0014]S23、根據(jù)S22所得不同用戶組內(nèi)用戶調(diào)度優(yōu)先級進行組內(nèi)排序；
[0015]S24、遵循非過載狀態(tài)用戶的優(yōu)于過載狀態(tài)用戶的調(diào)度原則進行組間排序；
[0016]S3、針對Non-GBR業(yè)務的優(yōu)先級進行排序，具體如下：
[0017]S31、根據(jù)用戶數(shù)據(jù)包是否為第一次發(fā)送，將用戶分為新傳用戶組和重傳用戶組；
[0018]S32、對S31所述重傳用戶組和新傳用戶組分別采用經(jīng)典的非實時業(yè)務調(diào)度算法 計算出用戶調(diào)度優(yōu)先級進行組內(nèi)排序；
[0019]S33、遵循重傳用戶優(yōu)于新傳用戶的調(diào)度原則進行組間排序。
[0020] 進一步地，S22所述計算用戶調(diào)度優(yōu)先級時可以根據(jù)系統(tǒng)負載對用戶數(shù)據(jù)隊列的 保護間隔進行調(diào)整。
[0021] 進一步地，所述對用戶數(shù)據(jù)隊列的保護間隔調(diào)整具體為：系統(tǒng)負載高時，增大G， 系統(tǒng)負載低時，減小G。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是：
[0023] 本發(fā)明的方法能夠滿足不同實時業(yè)務對分組延遲要求的差異，自適應調(diào)整內(nèi)部參 數(shù)實現(xiàn)多種實時業(yè)務的QoS要求，在非實時業(yè)務調(diào)度時體現(xiàn)出對用戶業(yè)務完整性的考察。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明流程圖。

【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合實施例和附圖，詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0026] 如圖1所示：
[0027] 首先，利用調(diào)度器獲取用戶的QCI值，其中，i= 1，2, 3，...，η。
[0028] 根據(jù)用戶i的QCI值可以得到用戶i的業(yè)務的優(yōu)先級λi，用戶i的業(yè)務允許的最 大時延Di,以及判斷出用戶i的業(yè)務的類型。
[0029] 根據(jù)業(yè)務類型進行分組，分別進行優(yōu)先級排序。
[0030] GBR業(yè)務的優(yōu)先級排序：
[0031] 獲取表示用戶i的緩存隊列頭數(shù)據(jù)包的Wi，根據(jù)系統(tǒng)的負載情況設定一個用戶數(shù) 據(jù)隊列的保護間隔G。
[0032] 當系統(tǒng)負載高時，系統(tǒng)無法滿足全部用戶的QoS，可以增大保護間隔G，犧牲部分 由于信道質(zhì)量差而無法滿足QoS的用戶，滿足大部分用戶的QoS。當系統(tǒng)負載低時，這時可 以減小保護間隔G，盡可能讓全部用戶滿足QoS。
[0033] 引入變量Ui,用來表示用戶i的過載程度，Ui =Di-Wi-G0當Ui彡0時，用戶i處 于非過載狀態(tài)，當U'O時，用戶i處于過載狀態(tài)。
[0034] 根據(jù)各GBR用戶過載狀態(tài)指數(shù)的大小，把同種業(yè)務類型的所有用戶分成兩個集 合：非過載狀態(tài)用戶和過載狀態(tài)用戶。兩個集合中用戶的優(yōu)先級分別用kOTOTlMd和k__OTOTlMd 表不。
[0035] 在非過載狀態(tài)用戶中，HOL分組時延大的用戶優(yōu)先得到調(diào)度，及時為這些用戶分配 資源，以滿足用戶的QoS要求，提高系統(tǒng)的吞吐量。
[0036] 不同的GBR業(yè)務優(yōu)先級，HOL分組時延對調(diào)度的影響不同。因此，引入單調(diào)遞 增凹函數(shù)f(t)。所述函數(shù)f(t)的增長率是可以調(diào)節(jié)。當業(yè)務的優(yōu)先級增大，調(diào)節(jié)函數(shù) f(t)的增長率，使得f(t)的函數(shù)曲線更加平坦，將Wi代入函數(shù)得到f(Wi)，并將f(Wi)作 為調(diào)度優(yōu)先級的一部分，以此實現(xiàn)HOL分組時延對調(diào)度的影響隨業(yè)務優(yōu)先級變化而變化， W. /(Wi)= ? ln(l+」^) + 辦+Wi
[0037] 由Ui =Di-Wi-G可知，Ui隨Wi增大而減小，f(Wi)是Wi的單調(diào)遞增函數(shù)，非過載狀 態(tài)用戶組中調(diào)度優(yōu)先級隨HOL分組時延增大而增大，所以用戶i的調(diào)度優(yōu)先級與f(Wi)成 正比，與Ui成反比。
[0038] knm_QverlMd的表達式為：k刺,= argmax./( ，其中，ri(t)為用戶i 在第t個時間傳輸間隔的速率，Ri (t)為用戶i一個時間窗的平均吞吐量。
[0039] 在過載狀態(tài)用戶組中，在傳輸速率相當?shù)那闆r下，HOL分組時延越大的用戶其優(yōu)先 級越低，因為過載狀態(tài)下用戶的HOL分組時延已經(jīng)超過了允許的最大時延，無法滿足QoS， HOL分組時延越大，超出QoS的要求就越多。
[0040] 過載狀態(tài)下，Ui < 0,Ui的絕對值Iui I= -Uitj由Ui =Di-Wi-G可知，HOL分組時延 Wi越大，Ui的絕對值越大，f(Wi)是Wi的單調(diào)遞增函數(shù)。根據(jù)調(diào)度優(yōu)先級隨HOL分組時延增 大而減小，可知優(yōu)先級與f(Wi)成反比，與-Ui成反比。

【權(quán)利要求】
1. 一種LTE通信系統(tǒng)中基于混合業(yè)務的分組調(diào)度方法，其特征在于，包括如下步驟： 51、 判斷用戶i的業(yè)務類型的QCI值，若為GBR業(yè)務則轉(zhuǎn)入S2,若為Non-GBR業(yè)務則轉(zhuǎn) 入S3,其中，i = 1，2,3，...，n，n為不為零的自然數(shù)； 52、 針對GBR業(yè)務的優(yōu)先級進行排序，具體如下： 521、 劃分用戶組：當過載狀態(tài)指數(shù)Ui < 0時，用戶i被劃分到過載狀態(tài)用戶組，當 Ui彡0時，用戶i被劃分到非過載狀態(tài)用戶組，其中，Ui = Di-Wi-G, Di為所述GBR業(yè)務允許 的最大時延，Wi為用戶i的緩存隊列頭數(shù)據(jù)包的等待時延，G為用戶數(shù)據(jù)隊列的保護間隔， 所述用戶i的緩存隊列頭數(shù)據(jù)包的等待時延即HOL ; 522、 對S21劃分的不同用戶組采用不同的方法計算用戶調(diào)度優(yōu)先級，具體如下：
523、 根據(jù)S22所得不同用戶組內(nèi)用戶調(diào)度優(yōu)先級進行組內(nèi)排序； 524、 遵循非過載狀態(tài)用戶的優(yōu)于過載狀態(tài)用戶的調(diào)度原則進行組間排序； 53、 針對Non-GBR業(yè)務的優(yōu)先級進行排序，具體如下： 531、 根據(jù)用戶數(shù)據(jù)包是否為第一次發(fā)送，將用戶分為新傳用戶組和重傳用戶組； 532、 對S31所述重傳用戶組和新傳用戶組分別采用經(jīng)典的非實時業(yè)務調(diào)度算法計算 出用戶調(diào)度優(yōu)先級進行組內(nèi)排序； 533、 遵循重傳用戶優(yōu)于新傳用戶的調(diào)度原則進行組間排序。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LTE通信系統(tǒng)中基于混合業(yè)務的分組調(diào)度方法，其特征 在于：S22所述計算用戶調(diào)度優(yōu)先級時可以根據(jù)系統(tǒng)負載對用戶數(shù)據(jù)隊列的保護間隔進行 調(diào)整。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種LTE通信系統(tǒng)中基于混合業(yè)務的分組調(diào)度方法，其特征 在于： 所述對用戶數(shù)據(jù)隊列的保護間隔調(diào)整具體為：系統(tǒng)負載高時，增大G，系統(tǒng)負載低時， 減小G。
【文檔編號】H04W72/12GK104363663SQ201410657885
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】陳浪, 陳劼, 李少謙 申請人:電子科技大學