CN101459965A - 资源调度的方法、装置及通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种资源调度的方法，该方法包括：为待执行的业务分配优先级；按照业务的优先级由高至低的顺序，依次从周期内承载业务数据的子帧中选择承载所述业务数据的资源。通过本发明，尽可能地减少了对容忍时延要求较高的业务的往返时间，大大提高了这些业务的执行成功率。本发明公开了一种资源调度的装置和通信系统。

Description

资源调度的方法、装置及通信系统

技术领域

本发明涉及通信领域的数据传输技术，尤其涉及一种资源调度的方法、装置及一种通信系统。

背景技术

在时分双工(Time division duplex，TDD)系统和频分双工(Frequencydivision duplex，FDD)系统的数据传输过程中，接收侧的媒体接入控制(Mediumaccess control，MAC)层一般都需要对接收到的数据包进行处理，如果当前待处理的数据包较多还需要一定的排队时间，这些排队时间和处理时间可以称之为MAC层时延，在3GPP的长期演进标准(Long term evaluation，LTE)中定义的MAC层时延约为2ms-3ms。由于TDD系统的数据传输过程是一个不连续的过程，接收侧返回的反馈信息必须要利用对应的时隙来传输，所以相对于FDD系统需要更长的往返时间(Round Trip Time，RTT)。例如，基站侧下行向终端侧发送数据包，终端侧返回的反馈信息必须通过上行子帧传输，若当前子帧不是上行子帧，则必须等待下一个上行子帧到来时才能返回该反馈信息，并且基站侧接收到反馈信息并处理完毕后，若当前子帧不是下行子帧，则必须等待下一个下行子帧到来时才能进行下次传输，完成一个回程。

如图1所示，为在上下行时隙为2:2且MAC层时延为3ms的情况下，基站向终端下行发送数据包的过程，一个5ms帧为一个周期，具有5个子帧，每个子帧占有1ms，TDD系统和FDD系统使用的往返时间分别为14ms和8ms。由于TDD系统中终端必须通过上行子帧发送反馈信息，因此，子帧1下行发送数据包，在等待3ms的MAC层时延后，仍然不能通过子帧5上行传输反馈信息，而只能通过下一个5ms帧内的子帧3传输，等待了3ms的时间，同理，基站收到反馈信息并处理完毕后，需要等到再下一个5ms帧内的子帧5进行下一次传输，完成一个回程。

一般情况下，IP电话(Voice over IP，VoIP)等业务对时延要求较高，可以容忍的空口时延在50ms至150ms，在容忍时间内成功实现数据包的发送并接收到成功响应消息就可以看作是业务的成功执行。但是，在很多情况下，网络情况无法达到理想状态，需要对数据包的多次重传才能实现数据包的成功发送，即需要使用多个往返时间才能最终完成业务。例如，需要重传4次才能成功，且可以容忍的业务时延为50ms，若一次往返时间为14ms，则在可以容忍的时间内是无法成功执行业务的。

因此，对时延要求较高的业务而言，若每次往返时间较长就很可能出现数据无法成功发送，业务无法成功执行的问题，特别是对时延敏感的连续比特速率和实时可变比特速率等业务，可能会造成更加严重的影响。

发明内容

本发明实施例提供一种资源调度的方法、装置及一种通信系统，以解决现有技术中存在的对容忍时延要求较高的业务，由于往返时间可能较长，导致数据无法成功发送，业务无法成功执行的问题。

一种资源调度的方法，该方法包括：

为待执行的业务分配优先级；

按照业务的优先级由高至低的顺序，依次从周期内承载业务数据的子帧中选择承载所述业务数据的资源。

一种资源调度的装置，该装置包括：

优先权分配模块，用于为待执行的业务分配优先级；

调度模块，用于按照业务的优先级由高至低的顺序，依次从周期内承载业务数据的子帧中选择承载所述业务数据的资源。

一种通信系统，该通信系统包括发送侧、资源调度装置和接收侧，其中，所述发送侧，用于向所述资源调度装置指示待执行的业务；

所述资源调度装置，用于按照业务的优先级由高至低的顺序，依次从周期内承载业务数据的子帧中选择承载所述业务数据的资源；

接收侧，用于接收所述子帧承载的数据，并发送反馈信息。

本发明实施例提供的根据业务的优先级由高至低的顺序，依次从周期内承载业务数据的子帧中选择承载所述业务数据资源的方案，尽可能地减少了对容忍时延要求较高的业务的往返时间，大大提高了这些业务的执行成功率。

附图说明

图1为背景技术中时分双工系统和频分双工系统使用的往返时间示意图；

图2为本发明实施例一中资源调度的方法步骤流程示意图；

图3为本发明实施例一中各子帧承载业务时需要的往返时间示意图；

图4为本发明实施例二中各子帧承载业务时需要的往返时间示意图；

图5为本发明实施例三中资源调度的装置结构示意图；

图6为本发明实施例四中通信系统结构示意图。

具体实施方式

为了实现本发明目的，申请人利用在TDD系统中，针对不同物理资源(时隙或子帧位置)承载发送侧指定的业务时具有不同往返时间的特点，在兼顾公平性的基础上，将对时延要求较高的用户对应到往返时间较短的物理资源上，尽可能利用较短的往返时间执行用户的业务。下面结合说明书附图和具体实施例，详细描述本发明方案。

在本发明各实施例中，以最小的物理资源为单位进行调度，称之为最小调度资源块(Resource Block，RB)，不同系统的最小调度单位可能不同，RB的组成和大小也不尽相同。例如，在TDD系统的时域中，一个5ms帧内具有5个子帧，每个子帧1ms；而在带宽为10MHz的频域中，可用于承载数据的有600个子载波，载波间隔为15kHz，一个RB的定义为频域上占用12个子载波，时域上为0.5ms，因此一个1ms子帧中存在100个RB。

如图2所示，为本发明实施例一中资源调度的方法步骤流程示意图，从图中可以看出该方法包括以下步骤：

步骤201：为待执行的每一业务分配优先级。

在本实施例中，为每一业务分配优先级可以看作是为要求执行业务的发送侧用户分配优先级，可以是管理员手动为每一业务分配优先级，也可以是系统按照一定的规则为每一业务分配优先级。

系统按照一定的规则为每一业务分配优先级可以为：系统按照业务容忍时延或系统的相对时延的要求分配优先级，以系统的相对时延为例，业务需要的相对时延越短，优先级越高。在本实施例中，业务的相对时延由该业务容忍时延和上次执行该业务到当前的间隔决定，具体地，可以按照公式(1)为业务分配优先级。

RL_i＝L_i/W_i              (1)

其中，RL_i表示第i个业务的相对时延，L_i表示第i个业务容忍时延等级，W_i表示上次执行第i个业务的时间到当前时间的间隔等级，RL_i越小，优先级越高。所谓第i个业务容忍时延等级是指：预先建立业务容忍时延与等级之间的对应关系，一个等级可以对应一段区间的容忍时延；然后确定出第i个业务的容忍时延，根据预先建立的对应关系判断该容忍时延所在的等级，即L_i。间隔等级是指：预先建立各间隔时间与等级之间的对应关系，一个等级可以对应一个或一个以上的间隔时间；然后确定出上次执行第i个业务的时间到当前时间的间隔时间，根据预先建立的对应关系确定第i个业务的间隔等级，即W_i。

业务容忍时延越短，表明为了较好地执行该业务，应该选择对应往返时间较短的子帧。但是，若在每一个周期内都为该业务选择对应往返时间较短的子帧，可能会造成其他的业务无法成功执行，为了兼顾公平所以需要考虑执行业务的间隔，若某业务的数据在本周期被承载的话，该业务在下一周期的Wi相对于没有在本周期得到承载的业务小，这样长时间没有得到服务的业务就会获得相对较高的优先级。

在本实施例中，可以根据需要综合考虑L_i和W_i来确定业务的优先级，不局限于公式(1)的方法。

步骤202：按照业务的优先级由高至低的顺序，依次从周期内承载业务数据的子帧中选择承载所述业务数据的资源。

为实现本步骤，具体可以采用以下方案：

步骤A：确定周期内承载业务数据的各子帧对应的往返时间。

在本实施例中，可以设定是在TDD系统中执行业务。

在一个周期内，通过不同的子帧承载业务可以得到不同的往返时间。如图3所示，设定MAC层时延为3ms，一个5ms帧为一个调度周期，每个子帧1ms，在上下行时隙比例为2:2时，基站通过下行子帧向终端发送数据包，能够承载业务的子帧为子帧1和子帧5。当基站通过子帧1承载数据包时，等待3ms的MAC层时延后，当前子帧5是下行子帧，无法承载终端上行发送的反馈信息，必须再等待3ms，通过下一周期内的上行子帧3承载反馈信息，到基站再次下行发送数据包时经过了14ms。当基站通过子帧5下行发送数据包时，等待3ms的MAC层时延后，当前子帧是下一周期内的上行子帧4，可以承载终端上行发送的反馈信息，到基站再次下行发送数据包时经过了10ms。因此，子帧1对应的往返时间为14ms，子帧5对应的往返时间为10ms。

步骤B：按照业务的优先级由高至低的顺序，确定业务在子帧RB上的调度优先级，通过调度优先级达到阈值的RB承载该业务的数据。

首先确定步骤201中优先级最高的业务在各RB上的调度优先级，该调度优先级需要综合考虑业务在各RB上信号质量的评估和在步骤A中确定的该RB所在子帧的往返时间等级。例如，可以根据公式(2)来具体确定调度优先级。

P_i，k＝a·(C/I)_i，k+b/RTT_k          (2)

其中，P_i，k表示业务i在第k个RB上的调度优先级，(C/I)_i，k表示业务i在第k个RB上的载干比等级，RTT_k表示第k个RB承载数据时的往返时间等级，a、b表示比例系数，且a，b∈[0，1]，a+b＝1。所谓业务i在第k个RB上的载干比等级是指：预先建立载干比与等级之间的对应关系，一个等级可以对应一段区间的载干比；然后确定出业务i在第k个RB上的载干比，根据预先建立的对应关系判断该载干比所在的等级，即(C/I)_i，k。第k个RB承载数据时的往返时间等级是指：预先建立各往返时间与等级之间的对应关系，一个等级可以对应一个或一个以上的往返时间；然后确定出第k个RB承载数据时的往返时间，根据预先建立的对应关系判断该往返时间对应的等级，即RTT_k。

若RB上的载干比等级较高，则业务通过该RB承载数据时，传输的正确率较高，从而减少重传次数，可以起到降低时延的效果；另一方面，当信道传输质量等级相同时，RTT等级的取值越小(即该RB上的相对其它RB的往返时间越短)，则单次传输的往返时间较低，也可以起到降低时延的效果。在实际传输数据时，需要综合考虑业务在RB上的信号质量和往返时延，可以根据系统、用户需求和信道特性对a和b的取值进行训练，选择合适取值，否则即使承载业务的RB往返时间很短，但由于在该RB上的载干比很差，数据不能正确接收需要多次重传，并不能降低所述业务的时延。

通过调度优先级达到阈值的RB承载该业务的数据，具体地，可以是超过阈值的各个RB按照调度优先级由高到低的顺序承载优先级最高的业务，已分配对所述业务进行承载的RB将被标记为已分配，此时存在以下几种情况：

第一种，调度优先级达到阈值的一个或多个RB恰好能为优先级最高的业务承载数据，在此情况下，继续将优先级第二高的业务执行本步骤。

第二种，调度优先级达到阈值的一个或多个RB为优先级最高的业务承载数据后还存在空闲的RB，则这些空闲的RB不标记已分配，继续将优先级第二高的业务执行本步骤。

第三种，调度优先级达到阈值的一个或多个RB不足以为优先级最高的业务承载数据，则将未承载的数据存入该业务对应的缓存，等待其他优先权低于所述业务的剩余业务执行完本步骤后，若还存在空闲的RB，则利用空闲的RB按照业务的优先级由高至低的顺序承载存入缓存的数据；若不存在空闲的RB，则保存在缓存中的数据可以在下一周期进行调度。

当优先级最高的业务执行完毕后，由优先级次高的业务执行本步骤，以此类推，直至所有业务执行本步骤完毕或调度周期内所有RB均已被占用。

考虑到优先级较高的业务可能会占用大量的RB，导致优先级较低的业务没有RB可用，为公平起见，也可以只承载每个业务的部分数据，该业务的剩余数据可以保存到缓存中，在下个周期内重新执行本实施例后再发送。例如，将业务按照优先级从高至低的顺序划分为3组，可以设定优先级最高的组承载80％的数据，优先级次高的组承载70％的数据，优先级最低的组承载60％的数据。若为所有业务分配了RB之后还存在空闲RB，则可以按照优先级从高至低的原则，将保存在缓存中的数据通过该空闲RB承载。

下面通过具体的实施例二详细描述本发明方案。

在LTETDD系统中，一个周期为5ms帧内具有5个子帧，每个子帧1ms，其中，第一个子帧作为下行使用，第二个子帧为特殊时隙子帧，包含一个下行导频信道时隙(DwPTS)、转换保护时隙(Guard Period，GP)和上行导频信道时隙(UpPTS)，之后三个子帧可以用来作为上行，也可以为下行。如图4所示，假定实施例二的方案中，MAC层时延为3ms，上下行时隙比例为1:3，一个5ms帧内有三个下行子帧，每个子帧中有100个RB，待执行的业务有10个，分别为业务1、业务2...业务10。

第一步，根据公式(1)确定出这10个业务的优先级，为描述方便，设定业务1、业务2...业务10优先级依次增高。

第二步：根据公式(2)确定业务10在各RB上的调度优先级。

第三步：通过调度优先级达到阈值的RB承载业务10的数据。

第四步：若业务10需要20个RB承载，但调度优先级达到阈值的RB只有15个，则将未分配RB的数据保存到缓存中，等其他业务执行完第二、三步后，若还有剩余RB，则承载业务10保存到缓存中的数据；若调度优先级达到阈值的RB不少于20个，则依次让业务9执行第二、三步。

本实施例是以下行承载数据为例描述的，若是终端作为发送侧要求上行承载数据，则执行过程类似。

通过实施例一和实施例二描述的方案，本发明实施例三还提供了一种资源调度的装置，如图5所示，该装置包括优先权分配模块11和调度模块12，其中，优先权分配模块11用于为待执行的业务分配优先级；调度模块12用于按照业务的优先级由高至低的顺序，依次从周期内承载业务数据的子帧中选择承载所述业务数据的资源。

所述优先权分配模块11用于按照所述业务相对时延的要求为所述业务分配优先级。进一步地，可以将优先权分配模块11划分为第一保存单元21和第一计算单元22，其中，第一保存单元21用于保存实施例一中的公式(1)；第一计算单元22用于根据所述第一保存单元21中保存的公式(1)计算所述业务的优先级。

所述调度模块12包括调度优先级确定单元31和选择单元32，其中，调度优先级确定单元31用于确定业务在子帧最小调度资源块上的调度优先级；选择单元32用于按照优先级由高至低的顺序，依次选择调度优先级达到阈值的最小调度资源块承载该业务的数据。

所述调度优先级确定单元31用于根据业务在最小调度资源块上的载干比等级和该最小调度资源块所在的子帧的往返时间等级确定所述调度优先级。进一步地，可以将调度优先级确定单元31划分为第二保存单元41和第二计算单元42，其中，第二保存单元41用于保存实施例一中公式(2)；第二计算单元42用于根据所述第二保存单元41中保存的公式(2)计算所述调度优先级。

特殊地，若调度优先级达到阈值的最小调度资源块不足以承载业务的数据，则当优先权低于所述业务的剩余业务选择最小调度资源块后，还存在空闲最小调度资源块时，所述选择单元32用于通过所述空闲最小调度资源块重新按照业务的优先级由高至低的顺序承载业务的数据。

与本发明实施例一、二和三的方案对应的，本发明实施例四还提供一种通信系统，如图6所示，该通信系统包括发送侧51、资源调度装置52和接收侧53，其中，发送侧51用于向所述资源调度装置52指示待执行的业务；所述资源调度装置52用于按照所述业务的优先级由高至低的顺序，依次从周期内承载业务数据的子帧中选择承载所述业务数据的资源；接收侧53用于接收所述子帧承载的数据。

进一步地，所述资源调度装置包括优先权分配模块61和调度模块62，其中，优先权分配模块61用于为待执行的业务分配优先级；调度模块62用于按照业务的优先级由高至低的顺序，依次从周期内承载业务数据的子帧中选择承载所述业务数据的资源。

所述优先权分配模块61用于按照所述业务相对时延的要求为所述业务分配优先级。

调度模块62用于按照业务在子帧最小调度资源块上的调度优先级，根据优先级由高至低的顺序，依次选择调度优先级达到阈值的最小调度资源块承载该业务的数据。

具体地，所述调度模块62进一步用于根据业务在最小调度资源块上的载干比等级和该最小调度资源块所在的子帧的往返时间等级确定所述调度优先级。

本实施例四中的资源调度装置与实施例三中装置在结构和操作上类似，此处不再赘述。

通过本发明实施例提供的方法、装置和系统，尽可能地减少了对容忍时延要求较高的业务的往返时间，大大提高了这些业务的执行成功率；另外，本发明中使用的调度算法综合考虑了业务在RB上的信号质量和往返时延，使系统或用户可以根据实际的需要对调度优先级进行调整，体验较好。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (19)

1、一种资源调度的方法，其特征在于，该方法包括：

为待执行的业务分配优先级；

按照业务的优先级由高至低的顺序，依次从周期内承载业务数据的子帧中选择承载所述业务数据的资源。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，按照所述业务相对时延的要求为所述业务分配优先级。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述业务优先级是根据公式：

RL_i＝L_i/W_i计算确定的，RL_i越小，优先级越高，

其中，RL_i表示第i个业务的相对时延，L_i表示第i个业务容忍时延等级，W_i表示上次执行第i个业务的时间到当前时间的间隔等级。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，选择承载所述业务数据的资源包括以下步骤：

确定业务在子帧最小调度资源块上的调度优先级；

通过调度优先级达到阈值的最小调度资源块承载该业务的数据。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调度优先级是由业务在最小调度资源块上的载干比等级和该最小调度资源块所在子帧的往返时间等级确定的。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调度优先级是通过公式：

P_i，k＝a·(C/I)_i，k+b/RTT_k确定的，

其中，P_i，k表示业务i在第k个RB上的调度优先级，(C/I)_i，k表示业务i在第k个RB上的载干比等级，RTT_k表示第k个RB承载数据时的往返时间等级，a、b表示比例系数，且a，b∈[0，1]，a+b＝1。

7、如权利要求4所述的方法，其特征在于，若调度优先级达到阈值的最小调度资源块不足以承载业务的数据，则当优先权低于所述业务的剩余业务选择最小调度资源块后，还存在空闲最小调度资源块时，通过所述空闲最小调度资源块重新按照业务的优先级由高至低的顺序承载业务的数据。

8、一种资源调度的装置，其特征在于，该装置包括：

优先权分配模块，用于为待执行的业务分配优先级；

调度模块，用于按照业务的优先级由高至低的顺序，依次从周期内承载业务数据的子帧中选择承载所述业务数据的资源。

9、如权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述优先权分配模块，用于按照所述业务相对时延的要求为所述业务分配优先级。

10、如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述优先权分配模块包括：

第一保存单元，用于保存公式：RL_i＝L_i/W_i，

其中，RL_i表示第i个业务的相对时延，L_i表示第i个业务容忍时延等级，W_i表示上次执行第i个业务的时间到当前时间的间隔等级；

第一计算单元，用于根据所述第一保存单元中保存的公式计算所述业务的优先级。

11、如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述调度模块包括：

调度优先级确定单元，用于确定业务在子帧最小调度资源块上的调度优先级；

选择单元，用于按照优先级由高至低的顺序，依次选择调度优先级达到阈值的最小调度资源块承载该业务的数据。

12、如权利要求11所述的装置，其特征在于，

所述调度优先级确定单元，用于根据业务在最小调度资源块上的载干比等级和该最小调度资源块所在的子帧的往返时间等级确定所述调度优先级。

13、如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述调度优先级确定单元包括：

第二保存单元，用于保存公式：P_i，k＝a·(C/I)_i，k+b/RTT_k，

其中，P_i，k表示业务i在第k个RB上的调度优先级，(C/I)_i，k表示业务i在第k个RB上的载干比等级，RTT_k表示第k个RB承载数据时的往返时间等级，a、b表示比例系数，且a，b∈[0，1]，a+b＝1；

第二计算单元，用于根据所述第二保存单元中保存的公式计算所述调度优先级。

14、如权利要求11所述的装置，其特征在于，若调度优先级达到阈值的最小调度资源块不足以承载业务的数据，则当优先权低于所述业务的剩余业务选择最小调度资源块后，还存在空闲最小调度资源块时，

所述选择单元，用于通过所述空闲最小调度资源块重新按照业务的优先级由高至低的顺序承载业务的数据。

15、一种通信系统，其特征在于，该通信系统包括发送侧、资源调度装置和接收侧，其中，

所述发送侧，用于向所述资源调度装置指示待执行的业务；

所述资源调度装置，用于按照所述业务的优先级由高至低的顺序，依次从周期内承载业务数据的子帧中选择承载所述业务数据的资源；

接收侧，用于接收所述子帧承载的数据，并发送反馈信息。

16、如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述资源调度装置包括：

优先权分配模块，用于为待执行的业务分配优先级；

调度模块，用于按照业务的优先级由高至低的顺序，依次从周期内承载业务数据的子帧中选择承载所述业务数据的资源。

17、如权利要求16所述的系统，其特征在于，

所述优先权分配模块，用于按照所述业务相对时延的要求为所述业务分配优先级。

18、如权利要求16所述的系统，其特征在于，

调度模块，用于按照业务在子帧最小调度资源块上的调度优先级，根据优先级由高至低的顺序，依次选择调度优先级达到阈值的最小调度资源块承载该业务的数据。

19、如权利要求18所述的系统，其特征在于，

所述调度模块，进一步用于根据业务在最小调度资源块上的载干比等级和该最小调度资源块所在的子帧的往返时间等级确定所述调度优先级。

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