CN101090359A - 基于不连续发送预测的流控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于不连续发送预测的流控方法，在当前调度周期内，依据流控请求帧中的DTX信息，设定当前业务的激活因子Alfa和统计周期，DTX比较门限值为1－Alfa；记录当前业务在统计周期内的DTX状态；根据当前业务的DTX状态，计算当前业务在统计周期内的平均DTX状态值；对平均DTX状态值和比较门限值进行比较，依据比较结果对当前业务分配带宽；累加当前调度周期所有业务分配的带宽，得到下一个调度周期业务的带宽资源总量。采用本发明所述的方法，有效解决了WCDMA系统中，在传输带宽资源有限情况下的多种业务传输，提高了系统传输带宽的资源利用率和系统的容量。

Description

基于不连续发送预测的流控方法

技术领域

本发明涉及宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access)系统RNC网元的一种流控技术，具体说，涉及一种宽带码分多址系统中基于DTX(Discontinuous Transmission)预测的流控方法。

背景技术

在WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)系统中，将业务类型划分成会话类业务、交互类业务、流业务和背景类业务，此4种类型的业务具有不同的优先级。

如图1所示，在实际的系统应用中，资源是受限的。对于下行业务，在网元RNC和网元NodeB之间，通常采用租用E1线路的通信策略，由于经费的限制，租用的E1线路的数量是有所限制的，因此，当系统承载混合业务(4类业务)时，需要根据当前各类业务量的性质以及对QoS的需求，对有限的传输资源进行划分，以保证对通信质量要求高的业务性能。比如，首先分配会话类业务带宽，再分配流类业务带宽，最后分配交互类和背景类业务带宽。

如图2所示，根据IEEE等国际组织研究结果表明，对于会话类业务，在通话期间内，大概有50％左右的静默期，在此期间，会话过程中无数据传送，其中概率称为话音激活因子Alfa。在会话过程中，根据激活因子Alfa在激活态和非激活态2个状态之间迁移，状态迁移服从Markov随机过程。

假设语音业务始终采用固定比特速率BitRate发送话音帧，系统中话音业务总量为N。为了首先保证话音业务通信质量，必须在总传输带宽资源W中划分出N*BitRate优先保证语音业务，如果语音业务的语音激活因子为Alfa，那么，从平均的角度来说，就会造成 $(1-\mathrm{Alfa})*\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{BitRat}{e}_i$ 带宽资源浪费，所以系统传输带宽的利用率不高。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种基于DTX预测的流控方法，以提高系统传输带宽的资源利用率，提高系统容量。

基于不连续发送预测的流控方法，包括：

(1)在当前调度周期内，依据流控请求帧中的DTX信息，设定如下参数：

设定当前业务的激活因子Alfa和统计周期，DTX比较门限值为1-Alfa；记录当前业务在统计周期内的DTX状态；

(2)根据当前业务的DTX状态，计算当前业务在统计周期内的平均DTX状态值；

(3)对平均DTX状态值和比较门限值进行比较，依据比较结果对当前业务分配带宽；

(4)累加当前调度周期所有业务分配的带宽，得到下一个调度周期业务的带宽资源总量。

优选的，步骤(1)中：

当前调度周期内DTX状态等于1，表示有语音业务；DTX状态等于0，表示没有语音业务。

优选的，步骤(1)中进一步包括：

设定语音最大传输比特速率；

步骤(3)进一步包括：

DTX状态等于0或者平均DTX状态值大于比较门限值时，给当前业务分配的带宽为最大传输比特速率。

优选的，步骤(3)进一步包括：

平均DTX状态值小于比较门限值时，给当前业务分配的带宽为0。

优选的，进一步包括：

(5)当带宽资源总量大于传输带宽总量时，下一个调度周期中，语音业务分配的带宽为传输带宽总量；当带宽资源总量小于传输带宽总量时，下一个调度周期中，语音业务分配的带宽为带宽资源总量。

优选的，步骤(5)进一步包括：

本调度周期剩下的带宽为传输带宽总量减去带宽资源总量，分配给流类、交互类或者背景类的业务使用。

优选的，步骤(5)进一步包括：

如果下一个调度周期中有语音业务需要发送，当传输带宽总量大于0时，发送相应的语音帧，并且传输带宽总量等于传输带宽总量减去最大传输比特速率，直到传输带宽总量为0。

优选的，步骤(1)中：

激活因子Alfa在0～1之间。

优选的，步骤(1)中：

激活因子Alfa＝0.4，分布服从Markov模型。

优选的，步骤(1)中：

设定最大传输比特速率等于12.2K；平均DTX状态值根据公式 $\mathrm{MeanDtxStat}{e}_i=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{DtxStat}{e}_i\left[k\right]/T$ 进行计算，其中，MeanDtxState代表平均DTX状态值，DtxState[k]代表当前统计周期内的DTX状态，统计周期T在12～18之间，K＝1，2，3，...，T。

采用本发明所述的方法，有效解决了WCDMA系统中，在传输带宽资源有限情况下的多种业务传输，提高了系统传输带宽的资源利用率和系统的容量。

附图说明

图1是无线通信系统示意图；

图2是状态迁移模型示意图；

图3是连续DTX分布示意图；

图4是非DTX连续分布概率分布示意图；

图5本发明方法优选实施例中当前业务的流程图；

图6是仿真试验中申请带宽与最大带宽比对比图；

图7是仿真试验中剩余带宽与申请带宽比对比图；

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的优选实施例作详细描述。

参照图3所示，图3为连续DTX(Discontinuous Transmission，A pausein the normal flow of conversation is detected in the telephone device，andtransmission is suspended)的数量的概率分布图，当Alafa＝0.4时，对30万个Markov语音模型样本点进行分析，其中话音帧长20ms，语音帧数120473，DTX帧数239763，语音帧所占总帧数比例为40.16％。

从图中可以看出，大部分连续DTX的个数都集中在1～5，其中具体分布如下所示：

Value Count  Percent

0     1       0.00％

1     71577   49.81％

2     34672   24.13％

3     17329   12.06％

4     8810    6.13％

5     4875    3.39％

6     2748    1.91％

7     1520    1.06％

8     908     0.63％

9     522     0.36％

10    300  0.21％

11    182  0.13％

12    107  0.07％

13    64   0.04％

14    31   0.02％

15    16   0.01％

16    16   0.01％

17    7    0.00％

18    6    0.00％

19    2    0.00％

20    1    0.00％

24    1    0.00％

29    1    0.00％

参照图4所示，图4为非DTX的分布图。

具体的数值如下所示：

Value    Count   Percent

0        1       0.00％

1        71576   49.81％

2        34672   24.13％

3        17329   12.06％

4        8810    6.13％

5        4875    3.39％

6        2748    1.91％

7        1520    1.06％

8        908     0.63％

9     522  0.36％

10    300  0.21％

11    182  0.13％

12    107  0.07％

13    64   0.04％

14    31   0.02％

15    16   0.01％

16    16   0.01％

17    7    0.00％

18    6    0.00％

19    2    0.00％

20    1    0.00％

24    1    0.00％

29    1    0.00％

从结果可以看出，非DTX与DTX在概率分布上的表现一致。因此，连续状态的DTX或者非DTX分布基本上呈现比较离散状态，因此，通过统计一定周期内的DTX的状态的平均值，然后，利用该平均值与阈值进行比较，就能够确定下个TTI内业务的状态。

本优选实施例中，分配带宽的方法如下：

(1)在当前调度周期内，依据流控请求帧中的DTX信息，设定如下参数：设定当前业务的激活因子Alfa，激活因子Alfa＝0.4，分布服从Markov模型。统计周期T在12～18之间，DTX比较门限DtxThreshold＝1-Alfa，最大传输比特速率MaxBitRate＝12.2K。

当DTX状态DtxState[k]＝1时，表明当前调度周期内语音业务有数据发送，当DtxState[k]＝0，表明无语音数据发送。当DTX状态等于0时，给当前业务分配的带宽为最大传输比特速率MaxBitRate。

(2)在下一个调度周期到来前，所有业务向流控调度中心发送流控请求帧，帧中携带的信息有DTX状态序列DtxState[k]，其中k＝1，2，3，4...，T，其中T为统计周期，设置在12～18之间。

(3)流控中心记录当前业务的在调度周期内的DTX状态，计算当前业务在统计周期T内的平均DTX状态值。

平均DTX状态值根据公式 $\mathrm{MeanDtxStat}{e}_i=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{DtxStat}{e}_i\left[k\right]/T$ 进行计算，

其中，MeanDtxState代表平均DTX状态值。

(4)对平均DTX状态值和比较门限值进行比较，依据比较结果对当前业务分配带宽；

当平均DTX状态值MeanDtxState≥DtxThreshold时，给当前业务分配的带宽为最大传输比特速率MaxBitRate。

当平均DTX状态值MeanDtxState小于DtxThreshold时，给当前业务分配的带宽为0。

(5)流控中心将所有业务分配的带宽进行相加，得到一个语音业务的带宽资源总量W_C，在下一个调度周期前，流控中心利用流控分配帧将W_C发送给所有的业务。

如果W_C大于传输带宽总量W，那么下一个周期语音业务能够使用的带宽为W，否则为W_C，剩下的带宽W-W_C为其他类型的业务(流类、交互类和背景类)使用。

(6)对于每个业务i，在下一个调度周期中，如果有数据需要发送，只要W_C＞0，那么就发送相应的语音帧，并且W_C＝W_C-MaxBitRate，直到W_C为0。

参照图5所示，在一个调度周期中，所有业务计算带宽资源总量W_C的具体步骤如下：

步骤S500：在当前调度周期内，流控中心依据流控请求帧中的DTX信息，设定如下参数：

设定当前业务i的激活因子Alfa，激活因子Alfa＝0.4，分布服从Markov模型。统计周期T设定为15，DTX比较门限DtxThreshold＝1-Alfa，在无线(3G)通信系统中，固定比特速率语音业务的MaxBitRate＝12.2k。

当DTX状态DtxState[k]＝1时，表明当前调度周期内语音业务有数据发送，当DtxState[k]＝0，表明无语音数据发送。当DTX状态等于0时，给当前业务i分配的带宽为最大传输比特速率MaxBitRate。

S501：流控中心记录当前业务i在预测窗口内的DTX状态DtxState[k]，判断是否有语音数据发送。DTX状态序列DtxState[k]中k＝1，2，3，4...，T，其中T为统计周期，设置为15。

当前业务i有语音数据发送时，DtxState[k]＝1，执行步骤S502；DtxState[k]＝0表示当前调度周期内没有语音业务发送，当DtxState[k]＝0时，给当前业务i分配的带宽为最大传输比特速率MaxBitRate，执行步骤S504。

步骤S502：流控中心计算当前业务i的统计周期T内的平均DTX状态， $\mathrm{MeanDtxStat}{e}_i=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{DtxStat}{e}_i\left[k\right]/T.$

步骤S503：流控中心依据计算得到的MeanDtxState和DtxThresHold进行比较。

当MeanDtxState大于等于DtxThresHold时，为流控中心为当前语音业务分配的带宽资源为MaxBitRate，执行步骤S504。

当MeanDtxState小于DtxThresHold时，流控中心为当前语音业务分配的带宽资源为0，执行步骤S505。

步骤S504：流控中心将当前语音业务分配的带宽和之前的所有语音业务分配的带宽进行相加，得到一个当前的语音业务分配总带宽Wc，执行步骤506。

步骤S506：流控中心计算i＝i+1。

步骤S507：流控中心提取当前业务的请求帧，比较当前累加的业务数量和总业务数量。

当累加的业务数量小于总业务数时，执行步骤501；当累加的业务数量大于等于总业务数时，本调度周期结束。

参照图6和图7，对本发明优选实施例的仿真试验作详细描述

仿真试验内容如下：

●固定300个DTX语音用户。

●每个用户DTX预测周期为15，初始化为满速率预测。

●上个TTI＝20ms预测的带宽，这个周期使用。

●服务质量统计方法为，当这个周期发送的数据总量超过本周期的预测值，那么，这个数据包就丢弃，以丢弃的包的数量作为语音业务服务质量衡量标准。

●记录每个TTI的预测带宽、实际使用的带宽，分析通过预测节省了多少资源，浪费多少资源。

●仿真一共产生95816帧，一共1916320ms。

●取3000个样本点。

仿真结果为：

●300个用户，丢弃的数据包为0。

●平均请求带宽为2.9M，300个用户的最大bit速率总带宽为4.7M，带宽预测结果节省资源38.3％，除去初始化阶段，最大申请的带宽为3.5M，最小申请带宽为2.3M。

●平均使用带宽为1.9M，使用带宽占申请的带宽的65.6％。

综上所述，本方法通过采用基于预测话音业务的DTX的流控方法，可以有效地利用WCDMA系统中有限的传输带宽资源，提高了系统的容量。

Claims (10)

1、一种基于不连续发送预测的流控方法，包括：

(1)在当前调度周期内，依据流控请求帧中的DTX信息，设定如下参

数：设定当前业务的激活因子Alfa和统计周期，DTX比较门限值为1-Alfa；记录当前业务在统计周期内的DTX状态；

(2)根据当前业务的DTX状态，计算当前业务在统计周期内的平均DTX状态值；

(3)对平均DTX状态值和比较门限值进行比较，依据比较结果对当前业务分配带宽；

(4)累加当前调度周期所有业务分配的带宽，得到下一个调度周期业务的带宽资源总量。

2、根据权利要求1所述的基于不连续发送预测的流控方法，其特征在于，步骤(1)中：

当前调度周期内DTX状态等于1，表示有语音业务；DTX状态等于0，表示没有语音业务。

3、根据权利要求2所述的基于不连续发送预测的流控方法，其特征在于，步骤(1)中进一步包括：

设定语音最大传输比特速率；

步骤(3)进一步包括：

DTX状态等于0或者平均DTX状态值大于比较门限值时，给当前业务分配的带宽为最大传输比特速率。

4、根据权利要求3所述的基于不连续发送预测的流控方法，其特征在于，步骤(3)进一步包括：

平均DTX状态值小于比较门限值时，给当前业务分配的带宽为0。

5、根据权利要求1至4任一项所述的基于不连续发送预测的流控方法，其特征在于，进一步包括：

(5)当带宽资源总量大于传输带宽总量时，下一个调度周期中，语音业务分配的带宽为传输带宽总量；当带宽资源总量小于传输带宽总量时，下一个调度周期中，语音业务分配的带宽为带宽资源总量。

6、根据权利要求5所述的基于不连续发送预测的流控方法，其特征在于，步骤(5)进一步包括：

本调度周期剩下的带宽为传输带宽总量减去带宽资源总量，分配给流类、交互类或者背景类的业务使用。

7、根据权利要求6所述的基于不连续发送预测的流控方法，其特征在于，步骤(5)进一步包括：

如果下一个调度周期中有语音业务需要发送，当传输带宽总量大于0时，发送相应的语音帧，并且传输带宽总量等于传输带宽总量减去最大传输比特速率，直到传输带宽总量为0。

8、根据权利要求5所述的基于不连续发送预测的流控方法，其特征在于，步骤(1)中：

激活因子Alfa在0～1之间。

9、根据权利要求8所述的基于不连续发送预测的流控方法，其特征在于，步骤(1)中：

激活因子Alfa＝0.4，分布服从Markov模型。

10、根据权利要求9所述的基于不连续发送预测的流控方法，其特征在于，步骤(1)中：

设定最大传输比特速率等于12.2K；平均DTX状态值根据公式

${\mathrm{MeanDtxState}}_i=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{DtxState}}_i\left[k\right]/T$ 进行计算，其中，MeanDtxState代表平均DTX状态值，DtxState[k]代表当前统计周期内的DTX状态，统计周期T在12～18之间，K＝1，2，3，...，T。

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