第三代移动通信系统媒质接入控制层的优先级处理方法
技术领域
本发明涉及第三代移动通信系统,尤其是涉及一种WCDMA系统(Wide-band Code Division Multiple Access System,宽带码分多址系统)空中接口协议媒质接入控制层(Medium Access Control,简称为MAC)中MAC-d模块对多逻辑信道的优先级调度处理方法。
背景技术
如图1所示,在WCDMA系统中,用户面协议无线链路控制层(RadioLink Control,简称为RLC)和媒质接入控制层MAC不仅需要传输用户的业务数据,同时也需要传输高层无线资源控制层(Radio Resource Control,简称为RRC)的信令消息。其中,RLC对上层的数据进行分割、串接、填充和加序列号等操作,MAC对来自或发往物理层的数据进行复用或解复用,并根据RRC指示的优先级关系进行传输格式组合(Transport FormatCombination,简称为TFC)选择,实现数据调度等。
MAC通过逻辑信道为上层提供数据传输服务,根据传输信息的不同,逻辑信道可以分为以下几种类型:传播广播消息的广播控制信道(BCCH),传输寻呼消息的寻呼控制信道(PCCH),传播公共前向控制信息的公共控制信道(CCCH),传播公共前向业务信息的公共业务信道(CTCH),传输用户专用控制消息的专用控制信道(DCCH),传输用户专用业务数据的专用业务信道(DTCH)。而且,MAC通过传输信道为物理层提供数据传输服务,具体的传输信道有:广播信道(BCH),该信道与BCCH形成映射关系;寻呼信道(PCH),该信道与PCCH形成映射关系;下行的前向接入信道(FACH),上行的随机接入信道(RACH),该信道可与CCCH,DCCH,DTCH形成映射关系;专用信道(DCH),该信道可与DCCH,DTCH形成映射关系;专用共享信道(DSCH)或者高速专用共享信道(HS-DSCH),它们与DCCH、DTCH形成映射关系,如图2所示。由此可知,MAC的重要功能就是实现传输信道与逻辑信道的映射,从而完成数据的传输。
根据所处理传输信道的不同,MAC层分为MAC-b模块,管理BCH;MAC-d模块,主要管理专用传输信道;MAC-c/sh模块,管理公共传输信道和DSCH;MAC-hs模块,管理HS-DSCH。由于多个逻辑信道可以映射到一个传输信道,并且公共传输信道和DSCH,HS-DSCH可以传输多个用户的数据,MAC中有复杂的复用关系。具体有以下几种情况:多个专用逻辑信道映射到一个DCH或者HS-DSCH上时,存在C/T复用(多个专用逻辑信道映射到一个传输信道的复用);多种逻辑信道(如CCCH,CTCH,DCCH,DTCH)映射到FACH上时,存在TCTF复用(用于区分公共逻辑信道的类型或者是否专用逻辑信道);多个用户的专用逻辑信道的数据映射到FACH上时,存在UE ID复用(用于区分各个用户终端)。
对于复用的数据,MAC将根据RRC指定的优先级关系进行数据的先后发送,在MAC-d模块、MAC-c/sh模块和MAC-hs都需要进行优先级的处理。MAC-d模块中优先级处理的对象有:对映射到同一条DCH的多条逻辑信道进行优先级处理;多条DCH的优先级调度;存在流控机制时,对映射到同一个公共传输信道优先级或者同一个MAC-d flow的多个逻辑信道进行优先级处理。MAC-c/sh模块中对映射到同一条公共传输信道的所有源数据(如公共逻辑信道以及多个用户的数据等)进行优先级处理。MAC-hs模块中对映射到同一个HS-DSCH的所有源数据进行优先级的处理。
对于优先级处理,3GPP协议(3GPP是被称为“第三代移动通信合作伙伴计划”的国际组织)没有做详细的描述,只在3GPP 25.321V6.1.0中描述了UE(用户终端)侧MAC在TFC选择时的优先级处理:逻辑信道的优先级具有绝对性,UE必须尽可能多的先发送高优先级的逻辑信道的数据。但这样的话,存在问题:如果高优先级的逻辑信道始终有数据,而传输信道的传输能力有限,那么低优先级的数据将一直堵塞在逻辑信道,当数据延迟时间超过一定程度,会导致流程的失败或上层RLC出现不可恢复的错误,以致逻辑信道不可用。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种第三代移动通信系统媒质接入控制层的优先级处理方法,采用该方法能克服在高优先级数据传输频繁时低优先级数据发生堵塞的问题,从而避免流程失败。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种第三代移动通信系统媒质接入控制层的优先级处理方法,包括如下步骤:
(a)无线资源控制层根据传输数据的紧急程度,为各逻辑信道分配优先级;媒质接入控制层中MAC-d模块为逻辑信道的优先级和数据延迟程度分配权值;
(b)每次调度时,MAC-d模块统计得到各个逻辑信道中每个协议数据单元的延时时间;
(c)MAC-d模块根据逻辑信道的优先级,逻辑信道中数据延迟时间以及逻辑信道的优先级权值和数据延迟程度权值,计算得到每个协议数据单元的优先级;
(d)MAC-d模块按照计算得到的协议数据单元优先级对各个协议数据单元进行排序,选择优先级最高的协议数据单元作为参照标准,对需要发送的数据进行处理后得到等待发送的数据块;
(e)媒质接入控制层控制发送步骤(d)中准备好的数据块。
进一步地,本发明还具有如下特点,所述步骤(d)可进一步分为如下步骤:
(d1)MAC-d模块初始化设置协议数据单元优先级信息队列;
(d2)MAC-d模块按照计算得到的协议数据单元优先级从高到低对各个协议数据单元进行排序,并且保存各个协议数据单元的优先级信息至协议数据单元优先级信息队列;
(d3)MAC-d模块选择与优先级最高的协议数据单元长度相同的协议数据单元进行累加统计,并且加上媒质接入控制层的头信息得到等待发送的数据块。
进一步地,本发明还具有如下特点:所述步骤(d2)中保存的优先级信息包括协议数据单元的优先级、长度以及所属逻辑信道号。
进一步地,本发明还具有如下特点:所述步骤(c)中计算协议数据单元优先级的公式为
Ppdu(i,k)=Wiogi(8-Piogi)+WTiTi,k
其中,i表示逻辑信道号,k表示在逻辑信道中的协议数据单元号,Ppdu(i,k)表示逻辑信道i中第k个协议数据单元的优先级,Piogi表示逻辑信道i的优先级,Wiogi表示逻辑信道i的优先级权值,Ti,k表示逻辑信道i中第k个协议数据单元的延迟时间,WTi表示逻辑信道i的数据延迟程度权值。
进一步地,本发明还具有如下特点:所述逻辑信道的优先级范围为[1,8],其中优先级为1时表示优先级最高,为8时表示优先级最低。
进一步地,本发明还具有如下特点:媒质接入控制层中MAC-d模块可根据实际情况对所述逻辑信道的优先级权值和数据延迟程度权值进行灵活调整,在逻辑信道优先级的重要性大于数据延迟程度的情况下,设置逻辑信道优先级权值大于数据延迟程度权值,反之亦然。
进一步地,本发明还具有如下特点:所述步骤(e)中媒质接入控制层对步骤(d)中准备好的数据块进行传输格式组合的选择,若最终选择结果允许完全发送,则发送准备好的数据块;若否,则根据协议数据单元优先级信息队列中的信息,按照从高到低的优先级顺序,依次发送队列中被累加统计的协议数据单元。
进一步地,本发明还具有如下特点:所述步骤(e)中媒质接入控制层根据流控分配帧选择步骤(d)中准备好的数据块,若最终选择结果允许完全发送,则发送准备好的数据块;若否,则根据协议数据单元优先级信息队列中的信息,按照从高到低的优先级顺序,依次发送队列中被累加统计的协议数据单元。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明综合了逻辑信道的优先级,逻辑信道中数据的延迟时间并根据这两个信息的重要程度,对逻辑信道中的数据重新计算优先级,并且按照修正后的优先级从高到低将数据发送,本方法可以避免高优先级逻辑信道数据过多引起低优先级逻辑信道数据堵塞,导致流程失败的问题,可以提高呼叫的成功率,增加系统的稳定性和可靠性。
附图说明
图1是WCDMA系统空中接口协议层的示意图;
图2是WCDMA系统中逻辑信道和传输信道的映射关系图;
图3是本发明的一个具体实施例的功能框图;
图4是本发明的具体流程框图。
具体实施方式
为深入了解本发明,下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
MAC层中的数据延迟时间主要有以下几种:对映射到DCH的数据,延迟时间为由于TFC的限制导致逻辑信道数据不能完全发送,即延迟时间为数据在逻辑信道中的时间;映射到FACH、DSCH上的数据,由于存在MAC-d模块与MAC-c/sh模块的流控,MAC-d模块中的数据不能完全发送到MAC-c/sh模块,所以这类数据的延迟时间包括在逻辑信道中的时间和发送到MAC-c/sh模块后未能及时发送到物理层而在MAC-c/sh模块中等待发送的时间;映射到HS-DSCH上的数据,同样包括由于流控的存在,数据的延迟时间包括在逻辑信道中的时间和发送到MAC-hs模块后,在MAC-hs模块优先级队列中等待发送的时间。
在MAC-d侧,数据的延迟时间只包括数据在逻辑信道中等待发送的时间。
图3描述了四条专用逻辑信道映射到一个专用传输信道或者复用到具有同一公共传输信道优先级的FACH以及MAC-d flow时本发明的功能图,本实施例将四条逻辑信道中的数据经过优先级处理后放在一个队列中,即协议数据单元优先级信息队列中,然后进行TFC选择或分配流控数据,最后发送数据至物理层。
如图4所示,本发明第三代移动通信系统媒质接入控制层的优先级处理方法包括如下步骤:
步骤一,RRC为各逻辑信道分配了各自的优先级,设为Plogi,(i=1,2,3,4),协议规定Plogi范围为[1,8],其中Plogi=1表示优先级最高,Plogi=8表示优先级最低;MAC-d模块设置各逻辑信道优先级的权值Wlogi,(i=1,2,3,4),以及数据延迟程度的权值WTi,(i=1,2,3,4),而且MAC-d模块还可根据实际情况对Wlogi和WTi进行灵活调整,在逻辑信道优先级的重要性大于数据延迟程度的情况下,可设置逻辑信道优先级权值大于数据延迟程度权值,反之亦然;
步骤二,每次调度时,MAC-d模块扫描RLC层的各逻辑信道数据,并记录各个协议数据单元(Protocol Data Unit,简称为PDU)在所属逻辑信道中的生效时间Ti,k,(k=1,2,...,j),即在逻辑信道i中具有j个PDU;
步骤三,MAC-d模块按照如下公式计算各个PDU的优先级:
Ppdu(i,k)=Wlogi(8-Plogi)+WTiTi,k
其中,Ppdu(i,k)表示逻辑信道i中第k个PDU的优先级;
步骤四,MAC-d模块对所有的PDU按照其优先级从高到低进行排序,并且保存各个PDU的优先级信息至预先初始化的协议数据单元优先级信息队列,所述各个PDU的优先级信息包括PDU优先级、PDU Size(长度)和所属逻辑信道号;
步骤五,MAC-d模块根据优先级最高的PDU,查找与其PDU Size相同的PDU进行累加统计,得到上层需要发送的数据块数目,并以PDU Size加上MAC头信息(C/T复用头信息长度)得到等待发送的数据块长度;
步骤六,MAC对步骤五中准备好的数据块进行TFC选择或根据流控分配帧选择,如果最终TFC选择的结果或者流控分配帧不允许完全发送所累加的PDU,则MAC根据协议数据单元优先级信息队列中的信息,按照从高到低的优先级顺序,依次发送队列中被累加统计的PDU。
经过以上处理,在高优先级逻辑信道数据过于频繁的情况下,低优先级的逻辑信道的数据也可以在经过一段时间的延迟后,发送至物理层,由此尽可能地解决数据的堵塞问题,避免流程失败或RLC在低优先级逻辑信道上出现不可恢复的错误。然而,由此引入的高优先级数据的一点延迟,对整个链路来说也是可以容忍的。
本发明公开了第三代移动通信系统中媒质接入控制层中MAC-d模块对多逻辑信道进行优先级处理的一种方法,本方法综合逻辑信道的优先级,逻辑信道中数据的延迟时间并根据这两个信息的重要程度,对逻辑信道中的数据重新计算优先级,按修正后的优先级从高到低将数据发送,这种方法可以避免高优先级逻辑信道数据过多引起低优先级逻辑信道数据堵塞,导致流程失败的问题,可以提高呼叫的成功率,增加系统的稳定性和可靠性。
以上具体实施方式仅用于说明本发明,而非用于限定本发明。