CN101742564B - 一种hsupa网络的授权分配方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种HSUPA网络的授权分配方法，该方法包括如下步骤：步骤1、HSUPA调度器根据用户终端的业务需求，向其分配授权；步骤2、用户终端保持所述授权，直到该用户终端的业务需求发生变化时，返回步骤1；并且用户终端仅当需要发送数据包时，才利用该授权；步骤3、根据本发明提供的公式计算一个调度周期内，一个待调度小区的可用负载；HSUPA调度器根据计算出来的该可用负载，能够更合理地实现向待调度小区内的所述用户终端分配授权。本发明同时提供了相应的HSUPA网络的授权分配装置。采用本发明方法及装置，能够避免在突发业务时，HSUPA网络中出现的授权的延时分配，从而能够有效避免用户终端出现时延抖动。

Description

一种HSUPA网络的授权分配方法及装置

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种HSUPA(high speed uplink packetaccess，高速上行分组接入)网络的授权分配方法及装置。

背景技术

WCDMA网络在R5协议中引入下行的HSDPA(High Speed Downlink PacketAccess，高速下行分组接入)技术之后，很大程度上提升了WCDMA网络的容量。但与此同时，与HSDPA对应的另外一个问题也被提上了日程表，即上行数据业务速率的提高。

HSUPA引入了高速上行的增强的专用信道(E-DCH)，并增加了其他相关信道，把HSUPA功能实体MAC-e置于Node B(基站)以加快响应速度，并采用多种核心关键技术，包括：混合自动重传HARQ(Hybrid-ARQ，混合自动重传请求)技术；基于调度的快速传输技术；采用更短的传输时间间隔TTI＝2ms；多码技术。

通过采用以上技术，能够使上行PS(packet service)数据业务速率最高达到5.76Mbps，从而克服了WCDMA上行业务开展的速率瓶颈。

时延即用户获得服务所需要的时间。业务的时延影响用户的感受。对于HSUPA网络系统而言，不同的业务会有不同的QoS(Quality of Service，服务质量)要求，对于时延要求高的业务，HSUPA网络应该降低处理时延，保证其性能。影响业务时延的因素有如下两个方面：

(1)误码对时延的影响；

(2)HSUPA调度器对时延的影响。

误码会导致重传，从而影响数据包在整个网络响应的时间；HSUPA调度器为UE(user equipment，用户终端)分配的授权(serving grant，SG)也会影响时延，分配的SG大，那么在相同时间内发送的数据包大，时延就短；反之时间则长。本文主要研究调度器分配SG对时延的影响，不考虑误码导致的重传的影响。授权SG指上行的增强专用信道(E-DCH0与上行控制信道(DPCCH)的功率之比，反映用户终端发送数据包的能力。

现有技术中，在HSUPA网络中当处理突发业务时，例如点击网页、ping(Packet Internet Grope，因特网包探索器)包或gaming(游戏)时，HSUPA调度器是根据UE业务突发时需要发送的数据包的大小为UE调度分配授权的，由于调度器从启动到分配相应的授权需要一定的时间，而从调度器下发调度命令(Absolute grant/Relative grant)到下发的调度命令生效也需要一定的时间，因此便会导致调度响应的延迟，即出现授权的延时分配的情形。因此，按照现有的授权分配方案，用户终端在处理突发业务时系统时延会突然增加，导致用户终端在从没有授权到有授权时出现时延抖动。因而有必要开发新的授权分配方案，以尽量避免HSUPA网络中突发业务时用户终端的时延抖动。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种HSUPA网络的授权分配方法及装置，以有效避免出现突发业务时，HSUPA网络中用户终端出现的时延抖动。

为解决上述技术问题，本发明HSUPA网络的授权分配方法包括如下步骤：

步骤1、HSUPA调度器根据用户终端的业务需求，向其分配授权；

步骤2、用户终端保持所述授权，直到该用户终端的业务需求发生变化时，返回步骤1。

根据上述方法，在用户终端的业务需求维持不变的一段时间内，用户终端始终维持HSUPA调度器向其分配的授权，则在该段时间内，当有业务需要处理时，用户终端能够直接利用该授权进行处理，不再存在授权的延时分配问题。因此当处理突发业务时，能够有效避免用户终端的时延抖动。

作为本发明方法的一种优选方案，步骤2中，用户终端仅当有业务需要处理时，方利用所述授权，当没有业务需要处理时，用户终端并不实际利用所述授权。

根据以上优选方案，由于用户终端仅当有业务需要处理时，即该用户终端需要发生数据时，方实际利用所述维持的授权，则相对于一直利用该授权的方案，能够有效节省上行负载，避免对上行负载资源的浪费。HSUPA调度器能够将节省下来的负载用于对其他用户终端进行授权。本文以下内容中，负载均指上行负载。

作为本发明方法进一步的优选方案，所述向用户终端分配授权具体包括利用一个调度周期内，待调度小区的可用负载Cav分配授权，其中待调度小区的可用负载Cav采用以下公式计算：

$\mathrm{Cav}=\mathrm{RTWPt}\arg \mathrm{et}-\mathrm{RTWPmea}+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Li},$

其中RTWPtarget指该待调度小区的目标RTWP(上行接收宽带总功率)，即该待调度小区的目标负荷，RTWPmea指该待调度小区实际测得的RTWP，即该待调度小区的实际负荷；n指该待调度小区的用户终端个数；

Li＝(Loadi_sg-Loadi_pre)*A，其中Loadi_sg指用户终端在一个调度周期内被分配的授权对应的上行负载；Loadi_pre指用户终端在一个调度周期内的平均负载；其中A是加权系数，A的取值范围为(0，1]。

本发明中调度周期指HSUPA调度器两次启动之间的时间间隔。

上述进一步的优选方案中，之所以采用加权系数A对Loadi_sg-Loadi_pre进行调整，是由于在该方案中，Loadi_sg-Loadi_pre是被作为某个用户终端节省下来的负载用于对其他用户终端进行调度的，如果不对其进行加权处理，则在该调度周期内，被分配授权的用户终端数目可能过多，从而导致系统不稳定。尤其是如果此时待调度小区处于高负载状态，那么业务突发数据叠加在一起可能会对系统产生较高的瞬时干扰，影响系统的稳定性。

因此，作为本发明方法更进一步的优选方案，所述待调度小区的上行负载越高，则A的取值越低，反之，所述待调度小区的上行负载越低，则A的取值越高。

作为本发明方法再进一步的优选方案，所述Loadi_sg采用所述用户终端在上一个调度周期内被分配的授权对应的负载；所述Loadi_pre采用所述用户终端在上一个调度周期内的平均负载。

作为本发明方法又进一步的优选方案，所述Loadi_pre的计算方法为：

在所述上一个调度周期内的每一个TTI(transmit time interval，传输时间间隔)，求得该用户终端实际的上行负载，然后对各传输时间间隔的求得的所述实际的上行负载求平均值，即得到所述Loadi_pre。

为解决上述技术问题，本发明HSUPA网络的授权分配装置包括HSUPA调度器和用户终端；

其中所述HSUPA调度器用于根据用户终端的业务需求，向其分配授权；

所述用户终端用于在其业务需求未发生变化时，始终保持所述HSUPA调度器为其分配的所述授权；

并且，所述用户终端仅当有业务需要处理时，方利用其保持的所述授权。

作为本发明装置的一种优选方案，本发明装置还包括可用负载计算模块，该模块用于根据以下公式计算一个调度周期内，一个待调度小区的可用负载Cav：

$\mathrm{Cav}=\mathrm{RTWPt}\arg \mathrm{et}-\mathrm{RTWPmea}+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Li},$

其中RTWPtarget指该待调度小区的目标RTWP，RTWPmea指该待调度小区的实际测量的RTWP；n指该待调度小区的用户终端个数；

Li＝(Loadi_sg-Loadi_pre)*A，其中Loadi_sg指用户终端在一个调度周期内被分配的授权对应的上行负载；Loadi_pre指用户终端在一个调度周期内的平均负载；其中A是加权系数，A的取值范围为(0，1]。

所述可用负载计算模块计算出一个调度周期内，待调度小区的可用负载Cav，则所述HSUPA调度器能够根据该可用负载Cav，进行所述向用户终端分配授权。

作为本发明装置进一步的优选方案，所述Loadi_sg采用所述用户终端在上一个调度周期内被分配的授权对应的负载；所述Loadi_pre采用所述用户终端在上一个调度周期内的平均负载。

本发明的有益效果为：

采用本发明装置及方法，HSUPA调度器根据用户终端的业务需求，即用户终端需要发送的数据量的大小，为用户终端分配授权，在用户终端的业务需求发生变化之前，用户终端始终保留该授权，但仅当有数据需要发送时，用户终端才利用该授权，因此一方面能够避免突发业务时的时延抖动，另一方面能够尽量避免对上行负载的浪费。本发明对于提高HSUPA网络的服务质量，提高用户满意度具有积极的意义，并且本发明技术方案实施简便，成本低，便于推广。

附图说明

图1是ping包业务模型；

图2是HSUPA调度器根据UE上报的TEBS进行授权分配示意图；

图3是本发明采用的授权方式减小ping包时延示意图；

图4是两个UE ping包时HSUPA调度器的时间关系示意图；

图5是计算可用负载并据此进行授权分配的流程示意图；

图6是本发明方法的一个优选实施例的流程示意图；

图7是本发明装置的一个优选实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

衡量一个网络的响应速度往往通过ping包来衡量，因此下面以ping包业务为实例对本发明进行具体描述。

Ping包业务模型如图1所示，如图所示，ping包是1s发送一个较大的包。在HSUPA网络中用户终端通过上报TEBS(Total E-DCH Buffer Status，即E-DCH总的缓冲区大小)，来反映用户终端发送包的需求。如果HSUPA调度器根据用户终端业务突发时需要发送的包的大小即发生包的需求来调度分配授权的话，由于调度器从启动到分配相应的授权，以及从调度器下发调度命令(Absolutegrant/Relative grant)到调度命令生效均需要一定的时间，这样会导致调度响应的延迟，如图2所示。

从图2可以看出，HSUPA调度器根据上报的TEBS进行授权分配的时候会出现授权的延时分配。在T1时刻，UE上报了TEBS，但是HSUPA调度器真正响应这个请求需要在T2时刻进行响应，然后HSUPA调度器保持住这个授权直到T3时刻HSUPA调度器认为UE没有发包的需求了才降低授权到最小SG，最小SG为传输一个MAC-d PDU所需要的授权，其中PDU指协议数据单元。正是因为调度器需要根据UE上报的TEBS进行响应才导致了系统时延的增加，相应增加的系统时延为T1-T1。

由上述分析可知，如果根据UE的需求进行授权分配，那么UE在没有授权到有授权会出现时延抖动，因此会造成ping包出现时延抖动。

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明采用的方案为，HSUPA调度器根据用户终端的业务需求，即用户终端需要发送的数据包的大小为用户终端分配授权，用户终端保持该授权，直到该用户终端的业务需求发生变化时，HSUPA调度器对其授权进行调整，之后用户终端即维持调整后的授权，直到该用户终端的业务需求再次发生变化。

图3是本发明采用的授权的方式减小ping包时延示意图，如图所示，在ping包的时候由于给该UE预留了授权，因此UE能够在有包需要发送的时候就以该授权对应的速率发送数据包，减小HSUPA调度器的调度时延，从而保证了ping包时延的稳定性。

UE保持一个较高的授权，那么在T1时刻UE有包需要发送时，HSUPA调度器不需要根据TEBS进行授权的分配来响应该需求。但是如果UE保持的授权一直处于被利用状态，则为该UE分配的授权会占用HSUPA小区可支配的上行负载，导致上行负载资源的浪费。由于上行是干扰受限系统，假设上行的目标负载为0.75，如果在某参照E-TFC(E-DCH Transport Format Combination)以及PO(Power offset，功率偏移)下，为UE分配一个SG占用的负载为0.15，那么上行只能支持五个UE，即第六个UE不能得到调度的机会，对HSUPA网络系统而言这是无法接受的。基于ping包业务的特点，本发明实施例中，UE并非一直利用其维持的授权，UE只在有数据包发送的时候才利用该授权。即HSUPA调度器根据UE上报的TEBS和HAPPYBIT进行合适的授权分配之后，在业务需求发生变化之前，UE保持该授权，并且UE侧只在发送数据的时候才利用该授权，没有数据发送时则不会利用该授权。

例如ping包业务中，突发业务处理时间可能只有30ms左右，还有970ms是HSUPA调度器分配了该授权，但是没有真正被利用到的。因此，HSUPA调度器在进行调度的时候可以把省下来的这部分负载利用起来为别的UE分配合适的授权，增加上行的容量。

当该UE的实际业务需求发生变化，从而需要HSUPA调度器重新分配授权时，HSUPA调度器向该UE重新分配授权，即对该UE的授权进行调整，然后在HSUPA调度器对该UE的授权进行下一次调整前，该UE保持该调整后的授权，在此期间如果有业务需要处理，则直接利用该调整后的授权发送数据。

图4是两个UE ping包时调度器的时间关系示意图，如图所示，对于第一个用户终端UE1，在t11这段时间内HSUPA调度器为其分配了一个授权SG，但是这段时间内根本没有发送任何上行数据包，也就是说在t11这段时间内UE1对上行的干扰为0；对第二个用户终端UE2而言在t22这段时间内也是同样的情况。

假设一个调度周期内，HSUPA调度器为某个用户终端UE分配的授权SG被利用时对应到上行的干扰是Loadi_sg，本发明实施例中采用上一个周期内的Loadi_sg作为本调度周期内该UE预计被分配的负载；假设UE一个调度周期内对上行负载的平均影响为Loadi_pre，本发明实施例中以上一个调度周期内的Loadi_pre作为该UE在本调度周期内实际使用的负载，那么在一个调度周期内针对该UE，调度器能够节省的负载(指相对于UE一直利用其授权的方案所节省的上行负载)Li为：

Li＝(Loadi_sg-Loadi_pre)*A，其中A是加权系数，A的取值范围为(0，1]，并且该UE所处的HSUPA小区的上行负载越高，则A取值越小，反之，若该UE所处的HSUPA小区的上行负载越低，则A取值越大。A的具体取值可由仿真的方式获得。

之所以随小区的负载高低的不同，A的取值也不同，是由于涉及到系统的稳定性，如果在高负载下补偿系数高，那么业务突发数据叠加在一起会对系统产生较高的瞬时干扰，因此高负载状态时A的取值应较低。

本发明所谓节省的负载指UE保持被分配的授权，但是仅在有业务处理时才利用该授权的方案，相对于被分配的授权始终被利用的情况能够省下来的负载。将省下来的负载用于为其他用户终端分配授权，对于整个小区的容量是很有好处的。

在对某个小区进行调度之前，根据以下公式计算该小区在一个调度周期内的可用负载Cav，然后HSUPA调度器根据该可用负载Cav，并结合每个UE的需求进行相应授权的分配：

$\mathrm{Cav}=\mathrm{RTWPt}\arg \mathrm{et}-\mathrm{RTWPmea}+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Li},$

其中RTWPtarget指该待调度小区的目标RTWP，RTWPmea指该待调度小区实际测量的RTWP；n指该小区的用户终端个数。

本发明实施例中，Loadi_sg采用用户终端在上一个调度周期内被分配的授权对应的负载；Loadi_pre采用用户终端在上一个调度周期内的平均负载。本发明实施例中，首先根据UE上报的PO和SIR(信干比)计算出上一个调度周期内，各个TTI的实际负载，然后求这些负载的平均值，即得到Loadi_pre。而对于Loadi_sg，则利用上一个调度周期内SG对应的E-TFC计算PO，再根据PO得到Loadi_sg。

图5是计算可用负载并据此进行授权分配的流程示意图，如图所示，计算可用负载并据此进行授权分配的流程具体包括如下步骤：

1、开始；

2、假设有n个UE需要进入调度器进行授权的分配；

3、根据UE上报的Po以及SIR情况计算上一个调度周期内的平均负载Loadi_pre，作为UE在该调度周期内实际使用的负载；

4、根据UE在上一个调度周期内的SG计算其对应的负载Loadi_sg，作为UE在该调度周期内预计被分配的负载；

5、计算该调度周期内UE预计被分配的负载与实际使用的负载之差Li1＝Loadi_sg-Loadi_pre；

6、对Li1进行加权处理，得到该UE省下来的实际可用负载Li＝A*Li1；

7、累加所有需要进行调度的UE省下来的可用负载；

8、计算小区在该调度周期内的可用负载：

$\mathrm{Cav}=\mathrm{RTWPt}\arg \mathrm{et}-\mathrm{RTWPmea}+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Li};$

9、HSUPA调度器根据该可用负载Cav，并结合每个UE的需求进行相应授权的分配。

图6是本发明方法的一个优选实施例的流程示意图，如图所示，本发明方法具体包括如下步骤：

1、HSUPA调度器根据用户终端上报的TEBS进行授权分配；

2、在用户终端的业务需求发生变化之前，用户终端保持该授权，并且用户终端侧只在有数据需要发送的时候才利用该授权，没有数据需要发送时则不会利用该授权；

3、当用户终端的业务需求发生变化时，HSUPA调度器根据变化后的业务需求对该用户终端进行授权调整，即重新为该用户终端分配授权；

4、用户终端维持调整后的授权不变，直到用户终端的业务需求再次发生变化，即直到HSUPA调度器再次调整该用户终端的授权；以此循环往复，对于该用户终端，在两次业务需求发生变化之间，该用户终端始终维持一个授权，当有业务需要处理时，直接以该授权进行处理，不会导致授权的延时分配；

5、采用以下公式计算一个调度周期内，一个待调度小区的可用负载Cav：

$\mathrm{Cav}=\mathrm{RTWPt}\arg \mathrm{et}-\mathrm{RTWPmea}+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Li},$

其中RTWPtarget指该待调度小区的目标RTWP，RTWPmea指该待调度小区的实际测量的RTWP；n指该待调度小区的用户终端个数；

Li＝(Loadi_sg-Loadi_pre)*A，其中Loadi_sg指用户终端在一个调度周期内被分配的授权对应的上行负载；Loadi_pre指用户终端在一个调度周期内的平均负载；其中A是加权系数，A的取值范围为(0，1]。

6、HSUPA调度器根据该可用负载Cav并结合每个UE的需求进行相应授权的分配。

图7是本发明装置的一个优选实施例的结构示意图，如图所示，本发明HSUPA网络的授权分配装置包括HSUPA调度器、用户终端和可用负载计算模块。

其中HSUPA调度器根据用户终端的业务需求，向其分配授权。

用户终端在其业务需求未发生变化时，始终保持HSUPA调度器为其分配的授权，并且，用户终端仅当有业务需要处理时，方利用其保持的授权。

可用负载计算模块根据以下公式计算一个调度周期内，一个待调度小区的可用负载Cav：

$\mathrm{Cav}=\mathrm{RTWPt}\arg \mathrm{et}-\mathrm{RTWPmea}+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Li},$

其中RTWPtarget指该待调度小区的目标负荷，RTWPmea指该待调度小区测得的实际负荷；n指该待调度小区的用户终端个数；

Li＝(Loadi_sg-Loadi_pre)*A，其中Loadi_sg指用户终端在一个调度周期内被分配的授权对应的上行负载，本实施例中Loadi_sg采用用户终端在上一个调度周期内被分配的授权对应的负载；Loadi_pre指用户终端在一个调度周期内的平均负载，本实施例中Loadi_pre采用用户终端在上一个调度周期内的平均负载；其中A是加权系数，A的取值范围为(0，1]。具体地，该待调度小区的上行负载越高，则A的取值越小，反之若该待调度小区的上行负载越低，则A的取值越大。

HSUPA调度器根据计算出来的该可用负载Cav，能够更合理地向该待调度小区内的用户终端分配授权。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应注意的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，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记载的技术方案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 (8)

1.一种高速上行分组接入网络的授权分配方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、高速上行分组接入调度器根据用户终端的业务需求，向其分配授权；

步骤2、用户终端保持所述授权，直到该用户终端的业务需求发生变化时，返回步骤1；

所述向用户终端分配授权具体包括利用一个调度周期内，待调度小区的可用负载Cav分配授权，其中待调度小区的可用负载Cav采用以下公式计算：

$\mathrm{Cav}=\mathrm{RTWPt}\arg \mathrm{et}-\mathrm{RTWP\; mea}+\underset{i-1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Li},$

其中RTWPtarget指该待调度小区的目标上行接收宽带总功率，RTWPmea指该待调度小区实际测得的上行接收宽带总功率；n指该待调度小区的用户终端个数；

其中，Li＝(Loadi_sg-Loadi_pre)*A，其中Loadi_sg指用户终端在一个调度周期内被分配的授权对应的上行负载；Loadi_pre指用户终端在一个调度周期内的平均负载；其中A是加权系数，A的取值范围为(0，1]。

2.根据权利要求1所述的高速上行分组接入网络的授权分配方法，其特征在于：

步骤2中，用户终端仅当有业务需要处理时，方利用所述授权。

3.根据权利要求1所述的高速上行分组接入网络的授权分配方法，其特征在于：

所述待调度小区的上行负载越高，则A的取值越低，反之，所述待调度小区的上行负载越低，则A的取值越高。

4.根据权利要求1或3所述的高速上行分组接入网络的授权分配方法，其特征在于：

所述Loadi_sg采用所述用户终端在上一个调度周期内被分配的授权对应的负载；所述Loadi_pre采用所述用户终端在上一个调度周期内的平均负载。

5.根据权利要求4所述的高速上行分组接入网络的授权分配方法，其特征在于，所述Loadi_pre的计算方法为：

在所述上一个调度周期内的每一个传输时间间隔，求得该用户终端实际的上行负载，然后对各传输时间间隔求得的所述实际的上行负载求平均值，得到所述Loadi_pre。

6.一种高速上行分组接入网络的授权分配装置，其特征在于包括：

所述装置包括高速上行分组接入调度器和用户终端；

其中所述高速上行分组接入调度器用于根据所述用户终端的业务需求，向其分配合适的授权；

所述用户终端用于在其业务需求未发生变化时，始终保持所述高速上行分组接入调度器为其分配的所述授权；

并且，所述用户终端仅当有业务需要处理时，方利用其保持的所述授权；

所述装置还包括可用负载计算模块，所述可用负载计算模块用于根据以下公式计算一个调度周期内，一个待调度小区的可用负载Cav：

$\mathrm{Cav}=\mathrm{RTWPt}\arg \mathrm{et}-\mathrm{RTWP\; mea}+\underset{i-1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Li},$

其中RTWPtarget指该待调度小区的目标上行接收宽带总功率，RTWPmea指该待调度小区实际测得的上行接收宽带总功率；n指该待调度小区的用户终端个数；

其中，Li＝(Loadi_sg-Loadi_pre)*A，其中Loadi_sg指用户终端在一个调度周期内被分配的授权对应的上行负载；Loadi_pre指用户终端在一个调度周期内的平均负载；其中A是加权系数，A的取值范围为(0，1]。

7.根据权利要求6所述的高速上行分组接入网络的授权分配装置，其特征在于：

所述待调度小区的上行负载越高，则A的取值越低，反之，所述待调度小区的上行负载越低，则A的取值越高。

8.根据权利要求6或7述的高速上行分组接入网络的授权分配装置，其特征在于：

所述Loadi_sg采用所述用户终端在上一个调度周期内被分配的授权对应的负载；所述Loadi_pre采用所述用户终端在上一个调度周期内的平均负载。

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