CN101374020B - 一种中继网络中的集中式带宽分配方法 - Google Patents

Abstract

一种中继网络中的集中式带宽分配方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：中继网络中的各中继站对每一业务优先级所需的带宽分配量进行统计，获得各业务优先级的带宽分配统计量；各中继站以相同的上报周期同步向基站上报带宽请求消息；该消息中包含一个或多个带宽分配请求，每一带宽分配请求中包含业务优先级信息和该业务优先级对应的带宽分配统计量；每一上报周期结束时，基站依照业务优先级顺序或带宽分配统计量的顺序对各带宽分配请求进行带宽资源分配。本发明通过各中继站对带宽量进行统计上报；基站根据优先级或带宽量的大小依序分配带宽资源，使得基站可对中继网络中的各中继站的带宽请求分布情况综合考量后采用相应的策略进行带宽资源分配。

Description

一种中继网络中的集中式带宽分配方法

技术领域

本发明涉及一种中继网络中的带宽分配方法，尤其涉及中继网络中的集中式带宽分配方法。

背景技术

在下一代的无线通信网络中，需要解决基站(Base Station，简称BS)覆盖范围内存在缺陷区域的问题，使未能被基站覆盖的区域得到覆盖；以及基站覆盖范围内的容量问题，包括小区内不同区域之间的容量调配及邻小区中容量的调配。上述问题不能得到有效解决使得在诸如地铁站等建筑物内、隧道或者其它地下建筑等室内覆盖模型，以及一些临时应用模型和移动的交通工具等应用模型或者小区边缘的用户的覆盖和吞吐量等问题面临严峻的挑战。

目前，在IEEE(电气与电子工程师学会)802.16J等国际标准中都提出采用中继站(RS)的方式来解决上述存在覆盖缺陷的场景中用户的覆盖和容量的问题。与在存在覆盖缺陷的区域中增加基站相比，使用中继站降低了系统启动的复杂度，同时通过使中继站复杂度的最小化可以进一步降低整个系统的复杂度。

图1是包含一个基站和两个中继站(中继站1，中继站2)的中继网络的示意图。图1中，用户终端1、用户终端2同时处于基站和中继站1的信号覆盖范围内；用户终端3同时处于基站和中继站2的信号覆盖范围内。

现有技术中，中继网络中的各中继站所使用的带宽资源的分配方式包含以下两种：分布式分配，集中式分配。

分布式分配是中继站对其所需的带宽资源具有一定的自主分配权限，可自行分配所需带宽资源；采用分布式分配的方式可有效地减少中继站和基站的控制信令的交换，但不利于中继网络中的带宽资源的有效利用。在某些情况下会出现中继网络中的部分中继站有过多的闲置带宽资源，而另一部分中继站却由于带宽资源不足而造成中继站缓存空间不足、用户拒绝率高、信道阻塞等现象。

集中式分配是指中继网络中的中继站的带宽资源统一由基站进行分配。集中分配克服了分布式分配的上述问题，但由于申请带宽资源时需要与基站进行交互，会给基站带来额外的开销，同时考虑到中继站本身具有较大的时延特性，因此，若进行集中式分配，中继站与基站之间会有很多的控制信令的交换，造成更大的时延。

此外，现有技术中基站对中继站的带宽资源进行集中式分配还存在以下问题：

一、基站通常按照带宽请求的接收顺序对中继站进行带宽资源分配，无法有效地对中继网络中的各中继站的带宽请求分布情况综合考量，因此会出现先进行带宽请求的中继站可获得较多的带宽资源，而随后进行带宽请求的中继站可获得的带宽资源越来越少，整个中继网络的带宽资源分布不均衡的现象；

二、中继站在带宽不足时即向基站发送带宽请求，大量的带宽请求及相应的应答信息加大了带宽及中继站和基站的处理资源的占用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中中继网络的带宽分配方法的不足，提出一种减少中继站和基站之间用于带宽资源分配的控制信令的交互，根据中继网络中的带宽资源的总体分布情况进行带宽资源分配的方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种中继网络中的集中式带宽分配方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：

A：中继网络中的各中继站对每一业务优先级所需的带宽分配量进行统计，获得各业务优先级的带宽分配统计量；

B：各中继站以相同的上报周期同步向基站上报带宽请求消息；该消息中包含一个或多个带宽分配请求，每一带宽分配请求中包含业务优先级信息和该业务优先级对应的带宽分配统计量；

C：每一上报周期结束时，基站依照业务优先级顺序或带宽分配统计量的顺序对各带宽分配请求进行带宽资源分配。

此外，所述各业务优先级的带宽分配统计量采用累计平均方法进行统计；所述累计平均是划分多个统计时间片，对统计开始至当前包含的各统计时间片的带宽分配量进行相加取均值获得相应的带宽分配统计量。

此外，采用如下方法实现各中继站以相同的上报周期同步向基站上报带宽请求消息：基站向各中继站周期性发送带宽请求上报通知消息，各中继站接收到该消息后在统一的时间期限到期前向基站上报带宽请求消息；其中，基站发送带宽请求上报通知消息的周期长度与所述上报周期长度相同。

此外，采用如下方法实现各中继站以相同的上报周期同步向基站上报带宽请求消息：基站向各中继站发送带宽请求上报通知消息，该消息中包含所述上报周期长度值；各中继站接收到该消息后开始以该上报周期长度值为定时器长度重复计时，并在每次定时器开始计时到定时器计满之间的相同的时间区间内向基站上报带宽请求消息；所述时间区间长度小于上报周期长度值。

此外，所述步骤C之前还包含如下步骤：

A’：基站对接入用户终端发起的业务请求所需的带宽分配量按照业务优先级进行统计，获得各业务优先级的带宽分配统计量；

在所述步骤C中，基站将包含上述带宽分配统计量的带宽分配请求与中继站发送的带宽分配请求一并进行排序和带宽资源分配。

此外，所述步骤C包含如下子步骤：

C1：基站将所述带宽分配请求按照业务优先级由高到低进行排序，对于业务优先级相同的带宽分配请求按照带宽分配统计量由大到小或由小到大的顺序排序；

C2：基站按照排序结果根据带宽分配统计量为各带宽分配请求分配带宽资源。

此外，所述步骤C包含如下子步骤：

C1：基站将所述带宽分配请求按照带宽分配统计量由大到小或由小到大的顺序排序；对于带宽分配统计量相同的带宽分配请求，按照业务优先级由高到低进行排序；

C2：基站按照排序结果根据带宽分配统计量为各带宽分配请求分配带宽资源。

此外，所述步骤C之后还包含如下步骤：

D：基站将为各中继站的各业务优先级新分配的带宽量分别发送给各中继站；

E：中继站根据上述带宽量及相应的业务优先级信息更新各业务优先级的带宽分配统计量。

由上可知，本发明通过采用各中继站对各业务优先级的带宽请求的带宽量进行统计，并同步向基站上报该统计值；基站接收到该统计值后根据优先级或带宽量的大小依序分配带宽资源的方法，使得基站可对中继网络中的各中继站的带宽请求分布情况综合考量后采用相应的策略进行带宽资源分配，避免了带宽资源分布不均衡的现象，并减少了中继站和基站之间用于带宽资源分配的控制信令的交互。

附图说明

图1是包含一个基站和两个中继站的中继网络的示意图；

图2是本发明实施例中继网络中的集中式带宽分配方法流程图；

图3是每一业务优先级的带宽请求统计量的封装结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思路是，各中继站对各业务优先级的带宽请求的带宽量进行统计，并同步向基站上报该统计值；基站接收到该统计值后根据优先级高低或带宽量大小依序分配带宽资源。

下面将结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

图2是本发明实施例中继网络中的集中式带宽分配方法流程图，如图2所示，该方法包含如下步骤：

101：中继网络中的基站和中继站为每一类业务设置业务优先级；

业务优先级是将业务按照需求分为不同的等级，与服务质量(Quality ofService，简称QoS)的等级是相对应的。对于每一类业务，基站和中继站为其设置相同的业务优先级。

102：中继网络中的中继站分别统计每一业务优先级的带宽请求的带宽量，获得各业务优先级的带宽请求统计量；

带宽请求分为：带宽分配请求和带宽释放请求两种。

相应地，带宽请求统计量分为：带宽分配统计量和带宽释放统计量两种。

带宽请求的带宽量以累计平均方式进行统计，即划分多个统计时间片，对统计开始至当前包含的各统计时间片的带宽量进行相加取均值获得相应的累计平均值。采用累计平均的方式进行带宽量统计，可更准确地反应每一业务优先级的带宽分配和带宽释放请求所包含带宽量的动态变化情况，消除带宽量的非正常变化。

103：中继网络中的基站以固定时间间隔向信号覆盖范围内的各中继站周期性发送带宽请求上报通知消息；

基站可以通过控制信道向各中继站发送带宽请求上报通知消息。带宽请求上报通知消息中可包含上报时间期限字段，该字段用于指示中继站在接收到该通知消息后，在指定的上报时间期限来临前对该消息进行应答。

104：各中继站接收到上述带宽请求上报通知消息后，在上报时间期限来临前向基站发送包含各业务优先级的带宽请求统计量的带宽请求消息；

每一业务优先级的带宽请求统计量封装在如图3所示的带宽请求统计结构中，每一带宽请求消息中可包含一个或多个带宽请求统计结构。

如图3所示，带宽请求统计结构包含以下字段：业务优先级，带宽请求类型和带宽量。其中，

业务优先级表示该带宽请求统计结构所对应的业务优先级；

带宽请求类型字段为：“0”表示该带宽请求统计结构对应的是带宽分配请求；“1”表示该带宽请求统计结构对应的是带宽释放请求；

带宽量表示对应业务优先级的带宽分配统计量或带宽释放统计量。

当然，中继站对带宽释放量无需按照业务优先级进行分别统计，可以对各业务优先级的带宽释放量的总和进行统计，并上报给基站。

105：基站接收到各中继站发送的带宽请求消息后，保存该消息中包含的类型为带宽分配的带宽请求统计结构(简称，带宽分配统计结构)，即保存该结构中的带宽分配统计量和相应的业务优先级，同时保存相应的中继站标识信息；若该消息中包含带宽释放类型的带宽请求统计结构，则根据相应的带宽释放统计量进行带宽释放操作；

106：基站在上报时间期限到期时对各中继站上报的带宽分配统计结构按照业务优先级由高至低进行排序；

107：基站根据各带宽分配统计结构中包含的带宽分配统计量进行集中式分配处理，即依序将可分配带宽资源分配给各中继站的相应业务优先级，并记录分配结果信息。

108：基站将为各中继站的相应业务优先级新分配的带宽量包含在带宽分配通知消息中，分别发送给各中继站。

109：各中继站根据带宽分配通知消息中包含的基站为各业务优先级新分配的带宽量对相应业务优先级的带宽分配统计量进行更新，同时将带宽释放统计量清零，准备在更新的统计量的基础上继续进行统计。

例如，中继站第一业务优先级的带宽分配统计量为X，基站为中继站的第一业务优先级新分配的带宽量为Y，则另X’＝X-Y，将X’作为更新后的该业务优先级的带宽分配统计量。

由上可知，基站通过周期性发送带宽请求上报通知消息，通知各中继站在规定的时间期限内上报带宽请求统计量；基站对各中继站统计上报的带宽分配统计量按照业务优先级由高至低进行带宽分配，并将分配结果告知各中继站。采用本发明的这种集中式带宽分配方法，基站可以对中继网络中的所有中继站的带宽请求情况综合考量，并统一分配，避免了带宽资源分布不均衡的现象。

基于本发明的原理，上述实施例可以进行多种变换，例如：

(一)周期性上报方式

在上述实施例中，基站以周期性向中继站发送带宽请求上报通知消息的方式，使得中继网络中的各中继站可以在相对集中的时间段周期性上报带宽请求统计量，便于基站对中继网络中的各中继站的带宽请求进行集中式分配处理。

在另一实施例中，也可以通过基站向中继网络中的所有中继站一次性发送带宽请求上报通知消息，并在该消息中指定上报周期时间长度，和上报时间期限长度；接收到该消息后，各中继站即可以相同的周期，在相对集中的时间段上报带宽请求统计量。在该通知消息发送后，每当有新的中继站加入中继网络时，基站需要再次发送该带宽请求通知消息，使得各中继站继续保持上报周期的同步。

实际上，各中继站向基站发送带宽请求统计量的周期(简称上报周期)也可以不相同，基站保存接收到的各带宽请求统计量，并以固定的分配周期对各中继站进行集中式分配处理。这种方式实现非常简单，无需各中继站和基站进行同步；但是，这样的处理方式不可避免地使得某些中继站上报的带宽分配统计量失去时效性。也就是说，若某中继站在基站的上一个分配周期刚刚结束，即集中式分配处理刚刚结束后，上报了带宽分配统计量，该统计量将会被基站保存，并等待一段时间才能处理，而处理时可能该带宽分配统计量已经不够准确了。因此，如果各中继站在一个相对集中的时间段统一上报带宽分配统计量，而基站集中进行处理，可以避免上述问题。

(二)排序方式

在上述实施例中，基站对接收到的带宽分配统计量以业务优先级由高至低排序，并依序进行带宽资源的分配。

在另一实施例中，基站可以按照带宽分配统计量的大小排序，并按照由大到小或由小到大的顺序进行带宽分配。

基站按照带宽分配统计量由大到小的顺序进行带宽分配适用于以下情况：

中继网络中的某中继站的某一业务优先级出现了大量的带宽请求，而基站中的可分配带宽资源较为集中，适于分配给拥有大量带宽请求的中继站；或

中继网络中的某个中继站(原中继站)由于故障或其它原因，其所属用户终端转移至中继网络中的新中继站；同时，原中继站释放了大量的带宽资源，应及时将原中继站释放的带宽资源分配给该新的中继站，以使原中继站的用户终端的业务在新中继站中尽快得以恢复。

基站按照带宽分配统计量由小到大的顺序进行带宽分配适用于以下情况：基站中可分配带宽资源较少，无法满足有大量带宽请求的中继站，应当将有限的可分配带宽资源分配给尽量多的中继站。

当然，上述优先级排序和带宽统计量排序可以结合使用，例如，在优先级相同的情况下，按照带宽统计量由大到小或由小到大的顺序分配带宽资源。

(三)基站的带宽分配请求的集中式分配处理

在上述实施例中，基站仅对中继站的带宽分配请求进行集中式分配处理，而接入到该基站的用户终端的带宽分配请求不参加集中式分配处理。

在另一实施例中，基站自身的带宽分配请求也与中继站的带宽分配请求一起进行排序和集中式分配处理。因此，基站也需要根据业务优先级对用户终端的带宽分配请求进行统计，并将各业务优先级的带宽分配统计量与中继站的带宽分配统计量一起进行排序，并依序进行带宽分配。

上述参加集中式分配处理的基站的带宽分配请求仅限于接入到基站的用户终端发起的业务请求所涉及的带宽分配请求。

Claims (8)

1. 一种中继网络中的集中式带宽分配方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：

A：中继网络中的各中继站对每一业务优先级所需的带宽分配量进行统计，获得各业务优先级的带宽分配统计量；

B：各中继站以相同的上报周期同步向基站上报带宽请求消息；该消息中包含一个或多个带宽分配请求，每一带宽分配请求中包含业务优先级信息和该业务优先级对应的带宽分配统计量；

C：每一上报周期结束时，基站依照业务优先级顺序或带宽分配统计量的顺序对各带宽分配请求进行带宽资源分配。

2. 如权利要求1所述的中继网络中的集中式带宽分配方法，其特征在于，所述各业务优先级的带宽分配统计量采用累计平均方法进行统计；所述累计平均是划分多个统计时间片，对统计开始至当前包含的各统计时间片的带宽分配量进行相加取均值获得相应的带宽分配统计量。

3. 如权利要求1所述的中继网络中的集中式带宽分配方法，其特征在于，采用如下方法实现各中继站以相同的上报周期同步向基站上报带宽请求消息：基站向各中继站周期性发送带宽请求上报通知消息，各中继站接收到该消息后在统一的时间期限到期前向基站上报带宽请求消息；其中，基站发送带宽请求上报通知消息的周期长度与所述上报周期长度相同。

4. 如权利要求1所述的中继网络中的集中式带宽分配方法，其特征在于，采用如下方法实现各中继站以相同的上报周期同步向基站上报带宽请求消息：基站向各中继站发送带宽请求上报通知消息，该消息中包含所述上报周期长度值；各中继站接收到该消息后开始以该上报周期长度值为定时器长度重复计时，并在每次定时器开始计时到定时器计满之间的相同的时间区间内向基站上报带宽请求消息；所述时间区间长度小于上报周期长度值。

5. 如权利要求1所述的中继网络中的集中式带宽分配方法，其特征在于，所述步骤C之前还包含如下步骤：

A’：基站对接入用户终端发起的业务请求所需的带宽分配量按照业务优先级进行统计，获得各业务优先级的带宽分配统计量；

在所述步骤C中，基站将包含上述带宽分配统计量的带宽分配请求与中继站发送的带宽分配请求一并进行排序和带宽资源分配。

6. 如权利要求1所述的中继网络中的集中式带宽分配方法，其特征在于，所述步骤C包含如下子步骤：

C1：基站将所述带宽分配请求按照业务优先级由高到低进行排序，对于业务优先级相同的带宽分配请求按照带宽分配统计量由大到小或由小到大的顺序排序；

C2：基站按照排序结果根据带宽分配统计量为各带宽分配请求分配带宽资源。

7. 如权利要求1所述的中继网络中的集中式带宽分配方法，其特征在于，所述步骤C包含如下子步骤：

C1：基站将所述带宽分配请求按照带宽分配统计量由大到小或由小到大的顺序排序；对于带宽分配统计量相同的带宽分配请求，按照业务优先级由高到低进行排序；

C2：基站按照排序结果根据带宽分配统计量为各带宽分配请求分配带宽资源。

8. 如权利要求1所述的中继网络中的集中式带宽分配方法，其特征在于，所述步骤C之后还包含如下步骤：

D：基站将为各中继站的各业务优先级新分配的带宽量分别发送给各中继站；

E：中继站根据上述带宽量及相应的业务优先级信息更新各业务优先级的带宽分配统计量。

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