CN100420315C - 一种拥塞原因获取方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涉及下行高速分组接入中的拥塞原因获取方法及系统，本发明中，在观察周期内，将检测到的用户实际业务速率与保证比特速率相比较，获取用户业务拥塞状态；在数据源充足情况下，根据基站上报的用户业务速率参数获取所述用户的拥塞原因。使用本发明能准确地获取接入网存在的拥塞产生原因，准确反映网络的性能情况，为后续对网络的各种运用提供依据。本发明可以作为从HSDPA切换到DCH的依据、解拥塞方法的依据等。

Description

一种拥塞原因获取方法及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种下行高速分组接入中的网络性能状态识别技术。

背景技术

宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code division multiple access)通过引入下行高速分组接入(HSDPA，High Speed Downlink Packet Access)，实现数据分组在信道码和发射功率上的共享，并选择采用自适应调制编码(AMC，Adaptive Modulation and Coding)、混合自动重传(HARQ，Hybrid automaticrepeat request)和快速调度等技术进一步提高数据速率，这样大大提高了系统的容量和频谱效率，也提高了用户服务的质量。

在接入网侧，为了支持上述HSDPA功能，NodeB和用户设备(UE，Userequipment)侧增加HSDPA媒体接入控制层(MAC-hs，Medium Access Controlfor HSDPA)实体，无线网络控制器(RNC，Radio Network Controller)的专用介质接入控制(MAC-d，Medium Access Control-Dedicated)将专用业务信道(DTCH，Delicated Traffic Channel)/专用控制信道(DCCH，Delicated ControlChannel)上的数据映射到下行共享信道(HS-DSCH，High Speed DownlinkShered Channel)数据帧，通过MAC-d流发送给MAC-hs。MAC-hs需要完成与MAC-d之间的流量控制(共享IUB传输)、小区内用户数据的调度及传输格式选择等动作，如图1所示，为现有技术中MAC-hs在协议栈中的位置示意图。

MAC-hs中有流控实体、调度/优先级处理实体、混合自动重传请求实体、传输格式和资源联合(TFRC，Transport format and resource combination)选择实体四个功能实体，如图2所示，为现有技术中MAC-hs功能实体示意图。

流控实体，用来控制来自MAC-d或者MAC-hs的数据流满足空中接口的能力，通过流控减少时延和堵塞情况。对于每个具有单独优先级的MAC-d数据流，流控是独立的。

调度/优先级处理实体，协调数据流和HARQ之间的资源，根据信道和ACK/NACK反馈情况决定新发送还是重传，设置优先级、序列和数据块的编号等。

HARQ实体，处理HARQ过程。一个HARQ实体可处理一个用户的多个HARQ进程，在一个发送时间间隔(TTI，Transmission Time Interval)的一个高速共享控制信道(HS-DSCH，High speed shared control channel)上，只有一个HARQ进程。

TFRC选择实体，根据信道情况和资源情况选择合适的传输格式。

调度方法控制着共享资源的分配，在很大程度上决定了整个系统的行为。调度时应主要基于信道条件，同时考虑等待发射的数据量以及业务的优先级等情况，并充分发挥HARQ的能力。调度方法应主要考虑向瞬间具有最好信道条件的用户发射数据，这样在每个瞬间都可以达到最高的用户数据速率和最大的数据吞吐量，但同时也应考虑到对每个用户的公平性。因此，在调度方法中需要综合考虑，以短期内信道条件为主，同时兼顾长期内所有用户的吞吐量、时延等要求。

在接入足够多的用户后，系统容量逐渐趋近于饱和。当HSDPA的信道环境变差后，系统无法再通过增加功率等手段来补偿较差信道质量指示(Channelquality indicator，CQI)，从而导致部分用户速率下降。系统通过MAC-hs能够及时发现这种现象，即用户速率低于保证比特速率(Guarantee Bit Rate，GBR)，并进一步判断出拥塞的原因是：IUB带宽不足、功率资源不足还是码资源不足。

虽然现有技术有一些能够反映接入网性能状态的判断反馈，但这对于网络来说还不够准确，我们仍旧需要更多的能迅速、准确、有效发现网络拥塞的技术方案，以便为网络的各种运用提供依据。

发明内容

本发明提供一种拥塞原因获取方法及系统，用以准确获取接入网存在的拥塞产生原因，准确反映网络的性能情况，为后续对网络的各种运用提供依据。

本发明拥塞原因获取方法包括以下步骤：

将检测到的用户实际业务速率与保证比特速率相比较；若所述实际业务速率小于保证比特速率，则通过无线链路控制缓存数据RLC BUF和保证比特速率之间的关系比较，判断数据源是否充足；

在数据源充足情况下，根据基站上报的用户业务速率参数获取所述用户的拥塞原因。

较佳地，进一步包括如下步骤：

将拥塞原因上报无线网络控制器。

较佳地，在观察周期内将所述检测到的用户实际业务速率与保证比特速率相比较，以定位可能发生拥塞的对象。

较佳地，在观察周期内，若RLC BUF≥GBR×T1，和/或RLC BUF流出量+剩余量≥GBR×T，则判断数据源充足，否则判断数据源不充足，

其中：RLC BUF为无线链路控制缓存数据，GBR为保证比特速率，T1为第一时长，T为观察周期。

较佳地，所述观察周期是媒体接入控制层调度方法中调度周期的整数倍。

较佳地，所述第一时长小于等于200ms。

较佳地，所述基站上报的用户业务速率参数是基站各个小区的码资源占用率参数、和/或功率资源占用率参数、和/或IUB资源是否受限参数。

较佳地，所述根据基站上报的用户业务速率参数获取所述用户的拥塞原因步骤中，包括：

当下行高速分组接入码资源大于码资源拥塞门限时，拥塞原因为码资源不足；

当下行高速分组接入功率资源大于功率资源拥塞门限时，拥塞原因为功率资源不足；

当反馈IUB资源受限参数时，拥塞原因为IUB接口资源拥塞。

本发明还提供了一种拥塞原因获取系统，包括检测模块、第一获取模块，还包括第二获取模块，用于在观察周期内，将所述检测模块检测到的用户实际业务速率与保证比特速率相比较，若所述实际业务速率小于保证比特速率，则通过无线链路控制缓存数据RLC BUF和保证比特速率之间的关系比较，判断数据源是否充足，并在数据源充足情况下，交由所述第一获取模块根据基站上报的用户业务速率参数获取所述用户的拥塞原因。

较佳地，进一步包括上报模块，与第一获取模块、无线网络控制器相连，用于将所述第一获取模块获取的拥塞原因上报无线网络控制器。

较佳地，所述第二获取模块包括分别与获取单元相连的第一计算单元、第二计算单元、第三计算单元、第四计算单元，其中：

第一计算单元，用于计算RLC BUF得到第一数值；

第二计算单元，用于计算GBR×T1得到第二数值；

第三计算单元，用于计算RLC BUF流出量+剩余量得到第三数值；

第四计算单元，用于计算GBR×T得到第四数值；

获取单元，用于在观察周期内，若第一数值≥第二数值，和/或第三数值≥第四数值，则获取到用户业务拥塞状态为数据源充足，否则为数据源不充足，

其中：RLC BUF为无线链路控制缓存数据，GBR为保证比特速率，T1为第一时长，T为观察周期。较佳地，所述第二获取模块与基站相连，在基站之中或之外。本发明有益效果如下：

本发明从拥塞出现则必然出现有用户不满足保证比特速率的现象出发，进而通过无线链路控制缓存(Radio Link Control Buffer，RLC BUF)与GBR之间的关系，分析出拥塞的成因。从而能够准确获取接入网拥塞产生原因，准确的反映了网络的性能情况，为后续对网络的各种运用提供依据。

本发明可以作为从HSDPA切换到专用信道(Dedicated Channel，DCH)的依据、解拥塞方法的依据等，同样，本发明也能运用于基于同样原理，需要本发明提供的获取结果的各种对网络的后续运用之中。

附图说明

图1为现有技术中所述MAC-hs在协议栈中的位置示意图；

图2为现有技术中所述MAC-hs功能实体示意图；

图3为本发明实施例中所述拥塞原因获取方法流程示意图；

图4为本发明实施例中所述拥塞原因获取系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行说明。

GBR属性在网络侧配置，对于配置了GBR的用户，系统为其提供不低于GBR的速率，在拥塞出现时则有必要条件为：有用户不满足保证比特速率。

而造成用户不满足GBR的原因有以下两种：

1、由码资源不足、功率资源不足、IUB带宽不足造成的数据源充足情况下的用户不满足GBR；

2、数据源不充足情况下的属于非拥塞的用户不满足GBR。

本发明的构思在于，从有用户不满足GBR这一现象出发，分析拥塞真正的成因。

RLC BUF指的是位于MAC-hs之上的层的数据缓存。当数据从高层(如层三)传递到MAC-hs之前，会先在RLC层进行缓存。当MAC-hs有足够的能力容纳新数据时就给RLC层指示，数据即从RLC层发送到MAC-hs层。这样可以通过RLC BUF与GBR之间的关系得出拥塞的成因。

也就是用户不满足GBR的情况下，数据源是否充足可以通过以下条件进行判断：

1、在T内，RLC BUF≥Thr(门限)；

2、RLC BUF流出量+剩余量≥GBR×T。

只要满足上述条件之一即可认为数据源充足；

其中：T是MAC-hs调度方法判断用户是否满足GBR的观察周期，是调度周期的整数倍，实施中可以取2s；

条件1中的Thr主要取决于业务的GBR，令Thr＝GBR×T1；T1越小，则数据源越容易被判断为满足。优选实施中，综合考虑流控周期等因素后，可以设T1≥200ms。

基于上述构思，下面结合附图来说明本发明中拥塞原因获取方法的具体实施。

实施中，设在WCDMA中依次接入用户A、B、C、D、E，均为GBR＝384kbps业务。假设网络能力上限为1M，则随着用户逐渐接入，业务请求速率(384k×5)大于实际能力(1M)。通过MAC-hs调度方法可以观察到所有用户的实际速率以及GBR的满足情况。图3为本发明拥塞原因获取方法流程示意图，如图所示，包括如下步骤：

步骤301、在观察周期T内，调度方法检测到有用户不满足GBR；

假设观察到用户A的实际速率为100k，小于GBR＝384k，则转入步骤302，本步骤定位了可能拥塞的对象。

步骤302、根据RLC BUF与GBR判断数据源是否充足，是则转入步骤303，否则转入步骤304；

本步骤中，判断时按满足：1、在T内，RLC BUF≥Thr(门限)；或2、RLC BUF流出量+剩余量≥GBR×T，只要满足上述条件之一即可认为数据源充足。

若数据源不足，则本步骤观察到的现象不是拥塞，转入步骤304。否则需要转入拥塞原因的判断，本步骤以及步骤303定位了发生拥塞的原因。

步骤303、MAC-hs获取出数据源充足情况下拥塞的原因；

本步骤中通过计算HSDPA码资源使用情况，若满足小区的码资源占用率＞Thr1(码资源拥塞门限)，则认为发生了码资源不足的拥塞；

通过计算HSDPA功率资源使用情况，若满足小区的功率资源占用率＞Thr2(功率资源拥塞门限)，则认为发生了功率资源不足的拥塞；

并由RNC和NodeB接口IUB反馈拥塞情况获取是否是IUB资源拥塞。

上述3者可能同时发生，共同造成拥塞。

具体实施中，是通过NodeB获知其下的各个小区的“码资源占用率、功率资源占用率、IUB资源是否受限”3个信息，在判断出用户存在拥塞(数据源充足而速率低于GBR)时，上报这3个信息给RNC；

RNC收到该信息后，做以下计算：

RNC计算小区的码资源占用率是否大于码资源占用率门限，若是，则判断该小区存在码资源拥塞状况；

RNC计算小区的功率资源占用率是否大于功率资源占用率门限，若是，则判断该小区存在码资源拥塞状况；

若NodeB上报“IUB资源受限”，则RNC判断为IUB拥塞；

此时，在运用本发明知道拥塞原因后，就可以给发生拥塞的NodeB下的小区置“××原因拥塞”标记；

则RNC停止该小区的用户准入；

RNC启动负载重整；

当NodeB不再上报“拥塞”信息时，RNC去除相应小区的“××原因拥塞”标记，可以开始允许用户准入。

步骤304、获取出非拥塞情况，不予处理。

实际运用中，上述获取的结果，如拥塞对象、拥塞原因可以由NodeB上报给RNC，RNC就可以决策如何解除拥塞了。

实际运用中，还可以将上述获取结果作为从HSDPA切换到DCH的依据。它是由于在WCDMA网络中存在HSDPA和DCH2种覆盖，当HSDPA覆盖无力为用户提供必要的服务质量(Quality of Service，QoS)之后，WCDMA系统会尝试把用户切换到DCH覆盖上，以保证用户的QoS。

基于同样构思，现结合附图说明本发明拥塞原因获取系统的具体实施方式。

图4为本发明拥塞原因获取系统结构示意图。如图所示，在系统中包括检测模块401、第一获取模块402、第二获取模块403，优选实施中还可以包括上报模块404，而在第二获取模块403中可以包括有：分别与获取单元4035相连的第一计算单元4031、第二计算单元4032、第三计算单元4033、第四计算单元4034。

系统中，检测模块401、第二获取模块403、第一获取模块402、上报模块404是依次相连的。第二获取模块在观察周期内，将检测模块检测到的用户实际业务速率与保证比特速率相比较，获取用户业务拥塞状态，在数据源充足情况下，交由第一获取模块根据基站上报的用户业务速率参数获取所述用户的拥塞原因。

上报模块404，还可以与RNC相连，这样就可以将第一获取模块获取的拥塞原因上报RNC，RNC就能做相应的处理了。

在第二获取模块中，第一计算单元，用于计算RLC BUF得到第一数值；第二计算单元，用于计算GBR×T1得到第二数值；第三计算单元，用于计算RLC BUF流出量+剩余量得到第三数值；第四计算单元，用于计算GBR×T得到第四数值；

获取单元在观察周期内，若第一数值≥第二数值，和/或第三数值≥第四数值，则获取到用户业务拥塞状态为数据源充足，否则为数据源不充足。

其中：RLC BUF为无线链路控制缓存数据，GBR为保证比特速率，T1为第一时长，T是MAC-hs调度方法判断用户是否满足GBR的观察周期，是调度周期的整数倍，实施中可以取2s；T1越小，则数据源越容易被判断为满足。优选实施中，综合考虑流控周期等因素后，可以设T1≥200ms。

当判断出是属于数据源充足情况时，第一获取模块进行获取，第一获取模块通过计算HSDPA码资源使用情况，若满足小区的码资源占用率＞Thr1(码资源拥塞门限)，则认为发生了码资源不足的拥塞；通过计算HSDPA功率资源使用情况，若满足小区的功率资源占用率＞Thr2(功率资源拥塞门限)，则认为发生了功率资源不足的拥塞；并由Rnc和NodeB接口IUB反馈拥塞情况获取是否是IUB资源拥塞。

上述3者可能同时发生，共同造成拥塞。

第二获取模块可以与基站相连，在物理上位于NodeB之中或者之外，这样通过在NodeB中引入对用户速率、相应资源的判断，就能够迅速、准确、有效地发现接入网存在的拥塞。同时输出的拥塞用户、资源状况还可以作为解拥塞方法的依据。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1. 一种拥塞原因获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

将检测到的用户实际业务速率与保证比特速率相比较；

若所述实际业务速率小于保证比特速率，则通过无线链路控制缓存数据RLC BUF和保证比特速率之间的关系比较，判断数据源是否充足；

在数据源充足情况下，根据基站上报的用户业务速率参数获取所述用户的拥塞原因。

2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括如下步骤：

将拥塞原因上报无线网络控制器。

3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在观察周期内将所述检测到的用户实际业务速率与保证比特速率相比较，以定位可能发生拥塞的对象。

4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过无线链路控制缓存数据RLC BUF和保证比特速率之间的关系比较，判断数据源是否充足包括：

在观察周期内，若RLC BUF≥GBR×T1，和/或RLC BUF流出量+剩余量≥GBR×T，则判断数据源充足，否则判断数据源不充足，

其中：GBR为保证比特速率，T1为第一时长，T为观察周期。

5. 如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述观察周期是媒体接入控制层调度方法中调度周期的整数倍。

6. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一时长小于等于200ms。

7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站上报的用户业务速率参数是基站各个小区的码资源占用率参数、和/或功率资源占用率参数、和/或IUB资源是否受限参数。

8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据基站上报的用户业务速率参数获取所述用户的拥塞原因步骤中，包括：

当下行高速分组接入码资源大于码资源拥塞门限时，拥塞原因为码资源不足；

当下行高速分组接入功率资源大于功率资源拥塞门限时，拥塞原因为功率资源不足；

当反馈IUB资源受限参数时，拥塞原因为IUB接口资源拥塞。

9. 一种拥塞原因获取系统，包括检测模块、第一获取模块，其特征在于，还包括第二获取模块，用于在观察周期内，将所述检测模块检测到的用户实际业务速率与保证比特速率相比较，若所述实际业务速率小于保证比特速率，则通过无线链路控制缓存数据RLC BUF和保证比特速率之间的关系比较，判断数据源是否充足，并在数据源充足情况下，交由所述第一获取模块根据基站上报的用户业务速率参数获取所述用户的拥塞原因。

10. 如权利要求9所述的系统，其特征在于，进一步包括上报模块，与第一获取模块、无线网络控制器相连，用于将所述第一获取模块获取的拥塞原因上报无线网络控制器。

11. 如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第二获取模块包括分别与获取单元相连的第一计算单元、第二计算单元、第三计算单元、第四计算单元，其中：

第一计算单元，用于计算RLC BUF得到第一数值；

第二计算单元，用于计算GBR×T1得到第二数值；

第三计算单元，用于计算RLC BUF流出量+剩余量得到第三数值；

第四计算单元，用于计算GBR×T得到第四数值；

获取单元，用于在观察周期内，若第一数值≥第二数值，和/或第三数值≥第四数值，则获取到用户业务拥塞状态为数据源充足，否则为数据源不充足，

其中：RLC BUF为无线链路控制缓存数据，GBR为保证比特速率，T1为第一时长，T为观察周期。

12. 如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第二获取模块与基站相连，在基站之中或之外。

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