CN100589632C - 应用于无线通信系统的媒体流处理单元分配的方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于无线通信系统的媒体流处理单元分配的方法与装置，方法包括：建立系统的媒体流处理单元资源索引记录；收到资源分配请求时，判断系统资源的过载情况；系统估计已分配的资源和待分配的业务流所需要的资源；系统根据不同的业务类型比较需求资源与系统剩余资源，进行资源分配；更新系统的资源索引记录资源分配的结果。本发明采用了基于服务质量的业务流资源需求模型；并采用了等效资源估计方法，避免了建立复杂的资源消耗模型。因此，本发明802.16系统的媒体流处理单元方法可为业务流提供较为精确的服务质量保证，同时又能保持较高的资源利用率。
Description
技术领域
本发明涉及802.16无线通信系统，特别是涉及802.16无线通信系统中的媒体流处理单元分配的方法及系统。
背景技术
IEEE802.16协议的MAC层(Medium Access Control layer)具有严格的QoS(服务质量，Quality of Service)保证机制。每个业务流都附带有QoS属性，系统根据业务流的QoS为业务流分配媒体流处理单元，在这里媒体流处理单元指的是基站控制器系统中处理媒体流的资源，如处理媒体流的处理器等。媒体流处理单元分配，即根据当前的负载状态决定是否接纳新的资源分配请求，通过控制媒体流处理单元分配，来保证所有业务流的QoS要求总和不超过系统能够承载的上限，否则，就会导致已接入的业务流的QoS遭到破坏。
在过去的十年中，人们在资源分配领域做了大量的研究工作。研究的主要目标是，找到既能提供较为精确的QoS保证，又能保持较高的资源利用率的资源分配算法。但是，由于IEEE802.16协议把业务流调度分成四类：不同业务流的带宽分配机制、响应时间要求、需求的硬件资源等的不同，资源分配方式也是千差万别。以语音为主的基站控制器和交换机厂商普遍采用的是基于简单模型的媒体流处理单元分配算法，简单模型资源分配算法的原理是假设业务流占用固定的带宽，耗用同样的媒体流处理单元，当接入的业务流占用带宽，媒体流处理单元超过系统容量时拒绝接纳新的资源分配请求。这些硬件资源分配算法仅适用于业务类型单一或者没有严格QoS保证的网络，而面向宽带无线接入的802.16网络与其它网络的重要区别在于，它面向多种业务类型，并具有严格QoS保证的特点。因此，基于简单模型的资源分配算法已不能适应802.16网络。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于无线通信系统的媒体流处理单元分配的方法与装置，解决现有技术的简单模型的资源分配方法已不能适应802.16网络的技术问题。
为达到上述目的，本发明提供了一种应用于无线通信系统的媒体流处理单元分配的方法，其特点在于，包括：建立系统的媒体流处理单元资源索引记录；收到资源分配请求时，判断系统资源的过载情况；系统估计已分配的资源和待分配的业务流所需要的资源；系统根据不同的业务类型比较需求资源与系统剩余资源，进行资源分配；更新系统的资源索引记录资源分配的结果。
上述的方法，其特点在于，所述业务类型为：实时业务、非实时业务和/或组播业务。
上述的方法，其特点在于，在所述业务类型为实时业务的条件下，所述方法具体包括如下步骤：
步骤200，过滤掉过载的系统资源；
步骤201，判断是否有不过载的系统资源，是则执行步骤202，否则拒绝该业务；
步骤202，挑选SN粒度总和最小的处理器；
步骤203，判断是否有剩余的服务数(Service Number，SN)，是则执行步骤204，否则拒绝该业务；
步骤204，在SN总份数中加入该连接占用的SN份数；
步骤205，分配该系统资源处理器，更新系统的资源记录。
上述的方法，其特点在于，所述系统资源为处理器。
上述的方法，其特点在于，在所述业务类型为非实时业务的条件下，所述方法具体包括如下步骤：
步骤300，过滤掉过载的系统资源；
步骤301，判断是否有不过载的系统资源，是则执行步骤302，否则拒绝该业务；
步骤302，挑选服务元素(Service Element，SE)粒度剩余最多的系统资源；
步骤303、判断是否有剩余的SE，是则执行步骤304，否则拒绝该业务；
步骤304、SE总份数加1；
步骤305、分配该系统资源处理器，更新系统的资源记录。
上述的方法，其特点在于，在所述业务类型为组播业务的条件下，所述方法具体包括如下步骤：
步骤400、判断是否为该组播业务分配了系统资源，如果已分配则转到步骤411，否则转到步骤401；
步骤401、过滤掉过载的处理器；
步骤402、判断是否有不过载的资源，是则执行步骤403，否则拒绝该业务；
步骤403、挑选组播区数(MBS Zone Number，MZN)粒度总和最小的处理器；
步骤404、判断是否有剩余的MZN，是则执行步骤405，否则拒绝该业务；
步骤405、MZN总份数加1；
步骤406、分配该系统资源处理器，更新系统的资源记录，结束；
步骤411、判断已分配的系统资源是否已过载，如果不过载则转到步骤412；
步骤412、分配该系统资源处理器，更新系统的资源记录，结束；
为了更好的实现本发明的目的，本发明还提供了一种应用于无线通信系统的媒体流处理单元分配的装置，其特点在于，包括：系统资源索引记录单元、系统资源监测及控制单元、业务流需求资源估计单元、资源分配单元；所述系统资源索引记录单元，用于在系统初始化时建立系统资源索引记录，并在系统分配资源时更新记录；所述系统资源监测及控制单元，负责监测资源的状态，包括故障、过载状态，维护系统资源记录；所述业务流需求资源估计单元，用于根据业务流的业务类型和服务质量估计业务流所需的资源；所述资源分配单元，用于根据业务类型、系统当前资源分配、可用资源、业务流所需资源和业务流类型做出资源分配结果，若过载或无足够资源则拒绝资源分配，否则进行资源分配并更新系统资源记录。
上述的装置，其特点在于，所述资源的状态包括资源故障和资源过载。
本发明的技术效果在于：
本发明采用了基于QoS的业务流资源需求模型；并采用了等效资源估计方法，避免了建立复杂的资源消耗模型。因此，本发明802.16系统的媒体流处理单元方法可为业务流提供较为精确的QoS保证，同时又能保持较高的资源利用率。
附图说明
图1是本发明在802.16无线通信系统的工作原理示意图；
图2是本发明方法在实时业务例中的流程图；
图3是本发明方法在非实时业务例中的流程图；
图4是本发明方法在广播业务例中的流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种802.16无线通信系统中的关于媒体流处理单元分配的方法及系统。本发明提供的一种应用于无线通信系统的媒体流处理单元的方法，包括如下步骤：a建立系统的媒体流处理单元资源索引记录；b收到资源分配请求时，判断硬件资源是否已经过载；c系统估计已分配的资源和待分配的业务流所需要的资源；d系统根据不同的业务类型比较需求资源与系统剩余资源，进行资源分配；e更新系统的资源索引记录资源分配的结果。其中c、d步骤属于关键步骤。
本发明还提供了一种应用于无线通信系统的资源分配的系统，具体包括：系统资源索引记录单元、系统资源监测及控制单元、业务流需求资源估计单元、资源分配单元；
系统资源索引记录单元，在系统初始化时建立系统资源索引记录，并在系统分配资源时更新记录；系统资源监测及控制单元负责监测资源的故障、过载等状态，维护系统资源记录；所述业务流需求资源估计单元根据业务流的业务类型和服务质量估计业务流所需的资源；所述资源分配单元判断资源是否过载，根据业务类型，根据系统当前资源分配，可用资源，业务流所需资源，业务流类型等做出资源分配结果，若过载或无足够资源则拒绝资源分配，否则进行资源分配并更新系统资源记录。
本发明综合基于模型和基于业务流估算的算法进行资源分配，其优点是适应802.16网络特性，既能提供较为精确的QoS保证，又能保证系统资源负载均衡，保持较高的系统资源利用率。具体地说，本发明在基站控制器中，根据系统资源记录、资源分配请求的资源需求，根据业务流类型进行资源分配和释放。
图1显示了本发明在802.16无线通信系统的工作原理示意图，根据系统当前资源分配记录对每个待进入系统的资源分配请求进行判决，判决结果导致系统资源记录的变化，从而达到一种闭环控制效果。系统资源索引记录单元105，用于在系统初始化时建立系统资源索引记录，并在系统分配资源时更新记录，提供资源记录信息给资源分配单元102用于资源分配。核心部分是业务流需求资源估计单元103、资源分配单元102、系统资源监测及控制单元101。
业务流需求资源估计单元103，即根据业务流的业务类型和服务质量对已分配和待分配的业务流所需系统资源进行估计。802.16将业务流分为4种类型：UGS(unsolicited grant service)、rtPS(real-time pollingservice)、nrtPS(non-real-time polling service)、BE(best effort)。可以将其分为实时业务和非实时业务，实时业务包括UGS和rtps，非实时业务包括nrtps和BE。对实时业务，算法的基本处理思想是用粒度SN(ServiceNumber)表征业务连接的速率和处理器的处理能力，用处理器上已分配的SN份数总和来刻画业务连接对处理器资源总的占用情况，负载均衡也就是维持处理器间SN粒度总和近似相等。SN的粒度值在调试中确定一个较好的值，由OMC(Operation Maintenance Center，操作维护中心)负责维护。处理器总的处理能力根据实际的硬件配置，确定一个总的处理量，二者相比就是该处理器总的SN份数，该份数用来表征处理器的处理能力，同时也作为一种资源分配给各业务连接。实时业务的业务速率与SN粒度相比就是该业务占用的SN数目。实时业务的速率可以量化，例如对于UGS业务，最大持续带宽(Maximum Sustained Traffic Rate)作为它的业务速率，对于rtps业务，业务速率由以下公式确定：
Vrtps＝MaxRate*rtps_max_ratio+MinRate*(1-rtps_max_ratio)
其中Vrtps表示Rtps业务速率，MaxRate表示最大持续带宽(MaximumSustained Traffic Rate)，MinRate表示最小保留带宽(Minimum ReservedTraffic Rat)，rtps_max_ratio表示最大业务所占比率，在调试中确定一个较好的值。
根据统计规律并结合话务模型，认为实际的非实时业务具有相似的传输特性，因此，算法基于连接进行非实时业务的媒体流处理单元分配，负载均衡也就是维护处理器上连接总数近似相等，是用粒度SE(Service Element)表征非实时业务连接。
组播业务对媒体流处理单元的分配需求和单播业务有所不同，他要求同属于一个MBS Zone(Multicast Broadcast Service Zone)下的业务，其媒体流处理单元分配在一个处理器中，因此，组播业务算法以MBS Zone为单位，在各个组播处理器上保持MBS Zone总个数的近似相等。
图2、图3、图4分别是实时业务，非实时业务，组播业务的具体实施例。
图2是关于实时业务资源分配的一个具体实施例，它显示了实时业务资源分配请求在资源分配器中进行资源分配处理的流程。
步骤200、过滤掉过载的系统资源(如通过检测处理器的利用率来判断是否过载)；
步骤201、判断是否有不过载的资源；
步骤202、挑选SN粒度总和最小的处理器；
步骤203、判断是否有剩余的SN；
步骤204、SN总份数加该连接占用的SN份数；
步骤205、分配该系统资源处理器，更新系统的资源记录；
图3是关于非实时业务资源分配的一个具体实施例，它显示了非实时业务资源分配请求在资源分配器中进行资源分配处理的流程。
步骤300、过滤掉过载的系统资源(如处理器)；
步骤301、判断是否有不过载的资源；
步骤302、挑选SE剩余最多的系统资源(如处理器)；
步骤303、判断是否有剩余的SE；
步骤304、SE总份数加1；
步骤305、分配该系统资源处理器，更新系统的资源记录；
图4是关于组播业务资源分配的一个具体实施例，它显示了组播业务资源分配请求在资源分配器中进行资源分配处理的流程。
步骤400、判断是否为该组播业务分配了系统资源(如处理器)，如果已分配则转到步骤411，否则转到401；
步骤401、过滤掉过载的处理器；
步骤402、判断是否有不过载的资源；
步骤403、挑选MZN(MBS Zone Number)粒度总和最小的处理器；
步骤404、判断是否有剩余的SMZ；
步骤405、MZN总份数加1；
步骤406、分配该系统资源处理器，更新系统的资源记录，结束；
步骤411、判断已分配的系统资源是否已过载，如果不过载则转到步骤412；
步骤412、分配该系统资源处理器，更新系统的资源记录；
综上所述，本发明采用了基于QoS的业务流资源需求模型；并采用了等效资源估计方法，避免了建立复杂的资源消耗模型。因此，本发明802.16系统的媒体流处理单元方法可为业务流提供较为精确的QoS保证，同时又能保持较高的资源利用率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明所作的等效变化与修改，都被本发明的专利范围所涵盖。
Claims (8)
1、一种应用于无线通信系统的媒体流处理单元分配的方法，其特征在于，包括：
建立系统的媒体流处理单元资源索引记录；
收到资源分配请求时，判断系统资源的过载情况；
系统估计已分配的资源和待分配的业务流所需要的资源，对实时业务，包括：确定表征业务连接的速率和处理器的处理能力的粒度；待分配的业务流的业务速率与粒度相比就是该业务所需占用的份数即待分配的业务流所需要的资源；处理器总的处理能力与此粒度的比值是表征此处理器处理能力的份数，处理器上已分配的份数总和即表示处理器上已分配的资源；
系统根据不同的业务类型比较需求资源与系统剩余资源，进行资源分配；更新系统的资源索引，记录资源分配的结果。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述业务类型为：实时业务、非实时业务和/或组播业务。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述业务类型为实时业务的条件下，所述方法具体包括如下步骤：
步骤200，过滤掉过载的系统资源；
步骤201，判断是否有不过载的系统资源，是则执行步骤202，否则拒绝该业务；
步骤202，挑选服务数粒度总和最小的处理器；
步骤203，判断是否有剩余的服务数，是则执行步骤204，否则拒绝该业务；
步骤204，在服务数总份数中加入该连接占用的服务数份数；
步骤205，分配该系统资源处理器，更新系统的资源记录。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述系统资源为处理器。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述业务类型为非实时业务的条件下，用粒度表征非实时业务连接，所述方法具体包括如下步骤：
步骤300，过滤掉过载的系统资源；
步骤301，判断是否有不过载的系统资源，是则执行步骤302，否则拒绝该业务；
步骤302，挑选服务元素粒度剩余最多的系统资源；
步骤303、判断是否有剩余的服务元素，是则执行步骤304，否则拒绝该业务；
步骤304、服务元素总份数加1；
步骤305、分配该系统资源处理器，更新系统的资源记录。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述业务类型为组播业务的条件下，所述方法具体包括如下步骤：
步骤400、判断是否为该组播业务分配了系统资源，如果已分配则转到步骤411，否则转到步骤401；
步骤401、过滤掉过载的处理器；
步骤402、判断是否有不过载的资源，是则执行步骤403，否则拒绝该业务；
步骤403、挑选组播区数粒度总和最小的处理器；
步骤404、判断是否有剩余的组播区数，是则执行步骤405，否则拒绝该业务；
步骤405、组播区数总份数加1；
步骤406、分配该系统资源处理器，更新系统的资源记录，结束；
步骤411、判断已分配的系统资源是否已过载，如果不过载则转到步骤412；
步骤412、分配该系统资源处理器，更新系统的资源记录，结束
7、一种应用于无线通信系统的媒体流处理单元分配的装置，其特征在于，包括：系统资源索引记录单元、系统资源监测及控制单元、业务流需求资源估计单元、资源分配单元；
所述系统资源索引记录单元，用于在系统初始化时建立系统资源索引记录，并在系统分配资源时更新记录；
所述系统资源监测及控制单元，负责监测资源状态，维护系统资源记录；
所述业务流需求资源估计单元，用于根据业务流的业务类型和服务质量估计业务流所需的资源；对实时业务，包括：确定表征业务连接的速率和处理器的处理能力的粒度；待分配的业务流的业务速率与粒度相比就是该业务所需占用的份数即待分配的业务流所需要的资源；
所述资源分配单元，根据业务类型、系统当前资源分配、可用资源、业务流所需资源和业务流类型做出资源分配结果，若过载或无足够资源则拒绝资源分配，否则进行资源分配并更新系统资源记录。
8、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述资源的状态包括资源故障和资源过载。
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