CN101232716B - 业务优先级的确定方法与装置及调度方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速下行分组接入系统业务优先级的确定方法，涉及高速下行分组接入系统中混合业务的调度技术，为提高三种业务混合情况下的服务质量而提出，所采用的方案为：至少根据待调度业务的调度优先级指示参数和依比例公平算法所确定优先级参数来确定所述业务的调度优先级。本发明还同时公开了一种实现上述方法的装置。调度方法为：根据前述优先级确定方法所确定的优先级对业务进行调度。本发明还公开了一种基于上述调度方法的调度装置。本发明提高了高速下行分组接入系统的服务质量。

Description

业务优先级的确定方法与装置及调度方法与装置 

技术领域

本发明涉及无线通信系统中混合业务的调度技术，更确切地说是涉及高速下行分组接入(HSDPA，High Speed Downlink Packet Access)系统混合业务的优先级确定方法与装置以及业务调度方法与装置。 

背景技术

未来无线蜂窝网络将会支持有着不同服务质量(QoS，Quality of Service)需求的集成多媒体应用。提供QoS区分被认为是对于无线终端用户日益增长的多媒体需求的一种很好的解决方案。在HSDPA系统中，一个高速下行共享信道被同一个小区的多个用户共享，多个用户之间存在业务特性的差异，单个用户也可能同时传送几种有着不同QoS要求的业务数据。比如，一个用户可以在进行FTP(File Transfer Protocol)下载的同时浏览视频流媒体等。因此，Node B中的调度器要同时对不同的QoS业务等级和共享HSDPA下行链路的不同的终端用户(UE)进行调度。 

HSDPA主要是通过快速地自适应调度所发送的数据量以适应用户信道变化，从而提高用户的平均下行数据传输速率。调度算法控制着共享资源的分配，每一个发送时隙决定了为用户提供业务的服务质量以及服务用户的数量，在很大程度上决定了整个系统的性能。调度时应主要基于信道条件，同时考虑等待发送的数据量以及业务的优先等级等情况，并充分发挥自适应编码调制(AMC，Adaptive Modulation and Coding)和混合自动重传请求(HARQ，Nybrid AutomaticRepeat Request)的能力。 

目前HSDPA系统中的业务一般包括背景类、交互类和流媒体三种混合业务。而HSDPA更适合承载对时延要求较低的业务如背景类或交互类业务，在 用户信道条件好的时候进行传输，从而充分利用多用户分集增益。而如果要用HSDPA承载对时延要求较高的流媒体业务，则势必会降低多用户分集增益。如何提高HSDPA承载流媒体业务时的多用户分集增益是HSDPA系统中设计调度算法的重要因素。对于固定码率(CBR，Constant Bit Rate)和可变补偿码率(VBR，Variable Bit Rae)的流媒体源如何满足保证比特率(GBR，GuaranteedBit Rate)的要求也是HSDPA系统必须解决的问题。 

目前HSDPA系统中涉及混合业务调度的技术相当有限，所依据的调度优先级并不能全面满足用户日益高涨的QoS，对业务的调度也不能达到用户的需求。 

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高速下行分组接入系统业务优先级的确定方法与装置依据业务调度方法与装置，能保证混合业务的合理调度，进而提高QoS。 

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的： 

一种高速下行分组接入系统业务优先级的确定方法，包括： 

至少根据待调度业务的调度优先级指示参数和依比例公平算法所确定优先级参数来确定所述业务的调度优先级； 

所述比例公平算法确定优先级参数根据用户在设定时刻可传输数据块的大小、该时刻的瞬时速率以及截至该时刻的历史流量确定，具体为： 

所述比例公平算法确定优先级参数＝ 

其中TB_j，n代表第j个用户、第n时刻可以传输的传输块大小。w()表示传输块(TB，Transport Block)大小对应的权重计算；d_j(n)代表第j个用户、第n时刻的瞬时速率；r_j(n)代表第j个用户、截至第n时刻的历史流量。 

其中，所述待调度业务有服务质量要求时，业务优先级根据业务的调度优先级指示参数、依比例公平算法所确定优先级参数和依服务质量所确定的优先 级参数共同确定。 

其中，业务的调度优先级根据各优先级参数及其对应的权重系数共同确定。 

其中，所述调度优先级指示参数根据业务的分配保留优先级及处理优先级设定。 

一种高速下行分组接入系统业务调度方法，包括： 

基于前述业务优先级确定方法所确定优先级对业务进行调度。 

一种高速下行分组接入系统业务优先级的确定装置，包括： 

业务调度优先级指示参数确定单元，用于确定待调度业务优先级指示参数； 

比例公平相关优先级参数确定单元，用于依比例公平算法确定待调度业务优先级参数；以及 

业务优先级确定单元，用于根据待调度业务优先级指示参数和比例公平相关优先级参数来确定业务的调度优先级； 

其中，所述比例公平相关优先级参数确定单元包括： 

设定时刻可传输数据块大小确定模块，用于确定用户在设定时刻可传输数据块的大小； 

设定时刻瞬时速率确定模块，用于确定用户在设定时刻的瞬时速率； 

设定时刻历史流量确定模块，用于确定截至所述设定时刻的历史流量；以及 

比例公平优先级参数确定模块，用于根据用户在设定时刻可传输数据块的大小、该时刻的瞬时速率以及截至该时刻的历史流量，按照下式确定用户的比例公平优先级参数： 

其中TB_j，n代表第j个用户、第n时刻可以传输的传输块大小。w()表示传输块(TB，Transport Block)大小对应的权重计算；d_j(n)代表第j个用户、第n时刻的瞬时速率；r_j(n)代表第j个用户、截至第n时刻的历史流量。 

其中，该装置还包括： 

服务质量相关优先级参数确定单元，用于根据业务服务质量要求确定相关 的优先级参数； 

业务优先级确定单元根据待调度业务优先级指示参数、比例公平相关优先级参数和服务质量相关优先级参数来确定业务的调度优先级。 

其中，该装置还包括： 

优先级参数权重确定单元，用于确定待调度业务优先级指示参数、比例公平相关优先级参数和服务质量相关优先级参数的权重系数； 

业务优先级确定单元根据所述优先级参数及其对应的权重系数共同确定业务的调度优先级。 

其中，所述业务调度优先级指示参数确定单元包括： 

分配保留优先级确定模块，用于确定业务的分配保留优先级； 

处理优先级确定模块，用于确定业务的处理优先级；以及 

优先级指示参数确定模块，用于根据业务的分配保留优先级及处理优先级设定优先级指示参数。 

一种高速下行分组接入系统业务调度装置，包括： 

前述业务优先级确定装置；以及 

业务调度单元，用于根据所述业务优先级确定装置所确定的优先级对业务进行调度。 

本发明根据混合业务的传输时延要求以及用户的业务服务质量要求，结合系统的传输能力和传输的比例公平性，在满足业务传输要求的同时也体现了用户的服务质量，同时体现了系统用户的资源分配公平性，从而提高系统的服务质量。 

附图说明

图1为本发明高速下行分组接入系统业务优先级确定方法的流程图； 

图2为本发明高速下行分组接入系统业务调度方法的流程图； 

图3为本发明高速下行分组接入系统业务优先级确定装置的组成结构示意图； 

图4为本发明高速下行分组接入系统业务调度装置的组成结构示意图。 

具体实施方式

本发明的核心思想是：HSDPA系统中一般包括背景类、交互类和流媒体，不同业务的传输时延、业务优先级、用户的服务质量要求都是不同的，怎样为用户提供可同时顾及到上述所有要求的服务是必要的，是体现HSDPA系统整体服务质量的重要因素。针对HSDPA系统中混合业务的传输时延要求以及用户的服务质量要求，本发明提出了一种业务优先级的确定方法及调度方法，充 分考虑了传输时延要求、服务质量要求，同时结合系统的传输能力和传输的比例公平性，本发明所确定的优先级更立体更能满足用户的服务需求，从而提高了系统的服务质量。以下结合附图对本发明进行详细描述。 

图1为本发明高速下行分组接入系统业务优先级确定方法的流程图，如图1所示，本发明的业务优先级确定方法包括： 

步骤100：至少确定待调度业务的调度优先级指示参数和依比例公平(PF，Proportional Fair)算法所确定优先级参数。 

业务的调度优先级指示参数f(SPI_j)确定方式为：根据业务类型、分配保留优先级(ARP，Allocation/Retention Priority)和业务的处理优先级映射而来，具体的映射方式可以根据运营商的需要或经验值进行设定。其中，SPI_j为第j个流媒体用户的调度优先级指示，f()为调度优先级指示(SPI，Scheduling PriorityIndicator)对应的权重计算函数，符合SPI越大f()的函数值越大的原则，一般可采用指数形式。SPI与f(SPI)之间的映射关系如下表一所示： 

SPI	SPI_W1	SPI_W2	SPI_W3	SPI_W4
					0	10	10	10	1
1	11	12	13	2
					2	12	14	17	3
3	13	17	22	4
					4	15	21	29	7
5	16	25	37	10
					6	18	30	48	17
7	19	36	63	27
					8	21	43	82	43
9	24	52	106	69
					10	26	62	138	110
11	29	74	179	176
					12	31	89	233	281
13	35	107	303	450
					14	38	128	394	721
15	42	154	512	1153

表一 

比例公平算法相关优先级参数可通过下式计算： 

$\frac{w\left({\mathrm{TB}}_{j,n}\right)\×d_j\left(n\right)}{r_j\left(n\right)}$

其中TB_j，n代表第j个用户、第n时刻可以传输的传输块大小。w()表示传输块(TB，Transport Block)大小对应的权重计算。这里，可以传输块有多种权重组合，每种权重组合代表着用户公平性和小区吞吐率的折中程度。TB块与w(TB_j，n)的关系如表二所示： 

TB	W1	W2	W3	W4	W5	W6
							137	1	1	1	1	1	1
173	1	2	4	1	1	1
							233	1	3	9	1	1	1
317	1	4	16	1	1	1
							377	1	5	25	1	1	1
461	1	6	36	2	1	1
							650	1	7	49	3	2	2
792	1	8	64	5	4	3
							931	1	9	81	7	7	6
1262	1	10	100	10	10	10
							1483	1	11	121	13	15	16
1742	1	12	144	17	21	25
							2279	1	13	169	22	29	37
2583	1	14	196	27	38	54
							3319	1	15	225	34	51	76
3565	1	16	256	41	66	105
							4189	1	17	289	49	84	142
4664	1	18	324	58	105	189

5287	1	19	361	69	130	248
							5887	1	20	400	80	160	320
6554	1	21	441	93	194	408
							7168	1	22	484	106	234	515
9719	1	23	529	122	280	644
							11418	1	24	576	138	332	796
14411	1	25	625	156	391	977
							17237	1	26	676	176	457	1188
21754	1	27	729	197	531	1435
							23370	1	28	784	220	615	1721
24222	1	29	841	244	707	2051
							25558	1	30	900	270	810	2430

表二 

d_j(n)代表第j个用户、第n时刻的瞬时速率，d_j(n)＝TB_j，n/2。d_j(n)与第n时刻的传输信道质量有关。r_j(n)代表第j个用户、截至第n时刻的历史流量，计算公式如下： 

{Q＞0}表示如果数据缓冲区中数据量大于0，则{Q＞0}等于1，否则等于0； 

是滤波因子，在工程实现中属于设定的经验值，即不宜太大，也不宜太小。太大会使用户当信道条件变差时传输的时延时间变长，从而导致长时间得不到调度。而太小会降低多用户分集增益，使空口容量能达不到理想水平。 

步骤101：根据步骤100所确定调度优先级指示参数和比例公平算法相关优先级参数来确定业务的调度优先级。具体计算公式如下： 

$f\left({\mathrm{SPI}}_j\right)\·\frac{w\left({\mathrm{TB}}_{j,n}\right)\×d_j\left(n\right)}{r_j\left(n\right)}$

一般而言，背景类、交互类的业务按 $f\left({\mathrm{SPI}}_j\right)\·\frac{w\left({\mathrm{TB}}_{j,n}\right)\×d_j\left(n\right)}{r_j\left(n\right)}$ 所计算的优先级即可，但对于流媒体业务而言，一般还包括有用户的QoS要求，因此业务优先级的确定还必须考虑QoS要求。为此，本发明步骤100中还包括QoS相关的优先级参数计算，具体公式如下： 

$\frac{d_{\mathrm{Token}\_\mathrm{HOL},j}}{\mathrm{DiscardTime}}$

其中，d_{Token_HOL，n}代表虚拟令牌桶的第一个MAC-d协议数据单元(PDU，ProtocolData Unit)的时延(单位为ms)，它等于虚拟令牌桶中数据量的大小(单位为比特数)除以GBR(单位为kbps)；DiscardTime代表该队列Q传输业务的QOS属性丢弃时间(单位为ms)。每个流媒体业务的数据缓冲区都对应一个虚拟的令牌桶，虚拟令牌桶中数据量以GBR的速度进入；同时当正确传输一个TB块后，将虚拟令牌桶中数据量减去正确传输的MAC-d PDU大小。 

步骤101中对有QoS要求的流媒体的调度优先级的算法为： 

图2为本发明高速下行分组接入系统业务调度方法的流程图，如图2所示，本发明调度方法包括： 

步骤200：至少确定待调度业务的调度优先级指示参数和依比例公平算法所确定优先级参数。该步骤与前述步骤100相同，可参见。 

步骤201：根据步骤200所确定调度优先级指示参数和比例公平算法相关优先级参数来确定业务的调度优先级。该步骤与前述步骤101相同。 

步骤202：根据步骤201所确定的优先级对业务进行调度。 

本发明调度方法考虑了传输时延要求以及用户的业务服务质量要求，并结合系统的传输能力和传输的比例公平性，所体现出的服务质量水平更高。 

图3为本发明高速下行分组接入系统业务优先级确定装置的组成结构示意图，如图3所示，在本发明业务优先级确定装置包括：业务调度优先级指示参数确定单元30、比例公平相关优先级参数确定单元31、服务质量相关优先级参数确定单元32、优先级参数权重确定单元33和业务优先级确定单元34，其中，业务调度优先级指示参数确定单元30用于确定待调度业务优先级指示参数，业务优先级指示参数的确定方式可参见本发明业务优先级确定方法中相关描述。业务调度优先级指示参数确定单元30中包括分配保留优先级确定模块、处理优先级确定模块和优先级指示参数确定模块，用于分别确定业务的分配保留优先级、处理优先级以及设定优先级指示参数。比例公平相关优先级参数确定单元31用于依比例公平算法确定待调度业务优先级参数，比例公平相关优先级参数的确定可参见本发明业务优先级确定方法中相关描述。比例公平相关优先级参数确定单元31对应包括设定时刻可传输数据块大小确定模块、设定时刻瞬时速率确定模块、设定时刻历史流量确定模块以及比例公平优先级参数确定模块，以计算出相关分参数后确定比例公平相关优先级参数。服务质量相关优先级参数确定单元32用于根据业务服务质量要求确定相关的优先级参数。优先级参数权重确定单元33用于确定待调度业务优先级指示参数、比例公平相关优先级参数和服务质量相关优先级参数的权重系数，具体可参见前文相关描述。业务优先级确定单元34根据待调度业务优先级指示参数、比例公平相关优先级参数和 服务质量相关优先级参数来确定业务的调度优先级。 

本发明中，服务质量相关优先级参数确定单元32仅在业务有QoS要求时才启用。 

图4为本发明高速下行分组接入系统业务调度装置的组成结构示意图，如图4所示，本发明业务调度装置包括图3所示的优先级确定装置以及业务调度单元40，业务调度单元40用于根据所述业务优先级确定装置所确定的优先级对业务进行调度。优先级确定装置各单元及其结构功能可参见前文相关描述。 

本领域技术人员应当理解，上述各功能单元、模块可依据相应的软件实现，也可通过相应的电路实现。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 

Claims (10)

1.一种高速下行分组接入系统业务优先级的确定方法，其特征在于，该方法包括：

至少根据待调度业务的调度优先级指示参数和依比例公平算法所确定优先级参数来确定所述业务优先级；

所述比例公平算法确定优先级参数根据用户在设定时刻可传输数据块的大小、该时刻的瞬时速率以及截至该时刻的历史流量确定，具体为：

其中TB_j，n代表第j个用户、第n时刻可以传输的传输块大小。w()表示传输块(TB，Transport Block)大小对应的权重计算；d_j(n)代表第j个用户、第n时刻的瞬时速率；r_j(n)代表第j个用户、截至第n时刻的历史流量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待调度业务有服务质量要求时，业务优先级根据业务的调度优先级指示参数、依比例公平算法所确定优先级参数和依服务质量所确定的优先级参数共同确定。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，业务优先级根据各优先级参数及其对应的权重系数共同确定。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述调度优先级指示参数根据业务的分配保留优先级及处理优先级设定。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

基于所述确定的业务优先级对业务进行调度。

6.一种高速下行分组接入系统业务优先级的确定装置，其特征在于，该装置包括：

业务调度优先级指示参数确定单元，用于确定待调度业务优先级指示参数；

比例公平相关优先级参数确定单元，用于依比例公平算法确定待调度业务优先级参数；以及 

业务优先级确定单元，用于根据待调度业务优先级指示参数和依比例公平算法所确定优先级参数来确定业务优先级；

其中，所述比例公平相关优先级参数确定单元包括：

设定时刻可传输数据块大小确定模块，用于确定用户在设定时刻可传输数据块的大小；

设定时刻瞬时速率确定模块，用于确定用户在设定时刻的瞬时速率；

设定时刻历史流量确定模块，用于确定截至所述设定时刻的历史流量；以及

比例公平优先级参数确定模块，用于根据用户在设定时刻可传输数据块的大小、该时刻的瞬时速率以及截至该时刻的历史流量，按照下式确定用户的比例公平优先级参数：

其中TB_j，n代表第j个用户、第n时刻可以传输的传输块大小。w()表示传输块(TB，Transport Block)大小对应的权重计算；d_j(n)代表第j个用户、第n时刻的瞬时速率；r_j(n)代表第j个用户、截至第n时刻的历史流量。

7.根据权利要求6所述的确定装置，其特征在于，该装置还包括：

服务质量相关优先级参数确定单元，用于根据业务服务质量要求确定相关的优先级参数；

业务优先级确定单元根据待调度业务优先级指示参数、比例公平相关优先级参数和服务质量相关优先级参数来确定业务的调度优先级。

8.根据权利要求6或7所述的确定装置，其特征在于，该装置还包括：

优先级参数权重确定单元，用于确定待调度业务优先级指示参数、依比例公平算法所确定的优先级参数和依服务质量所确定的优先级参数的权重系数；

业务优先级确定单元根据各优先级参数及其对应的权重系数共同确定业务优先级。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述业务调度优先级指示参数确定单元包括： 

分配保留优先级确定模块，用于确定业务的分配保留优先级；

处理优先级确定模块，用于确定业务的处理优先级；以及

优先级指示参数确定模块，用于根据业务的分配保留优先级及处理优先级设定优先级指示参数。

10.一种高速下行分组接入系统业务调度装置，其特征在于，该装置包括：权利要求6所述的业务优先级确定装置；以及

业务调度单元，用于根据所述业务优先级确定装置所确定的优先级对业务进行调度。 

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