CN101810041A - 用于调度资源的方法、网络单元和用户设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于在分组网络中调度资源的方法、用于与用户设备交换信令的网络单元和用户设备。其中，所述用户设备之间用所述网络单元分配的资源相互通信，所述通信包括有声期和静音期，在所述有声期传送数据分组并且在所述静音期传送静音描述分组，上述用于调度资源的方法包括：所述网络单元为所述用户设备分配用于通信的资源；所述用户设备和所述网络单元二者检测所述静音描述分组的出现；当检测到所述静音描述分组时，所述用户设备停止使用所述分配的资源，并且所述网络单元释放所述分配的资源；所述网络单元通过计时来确定传送所述静音描述分组的时间间隔的结束；在所述时间间隔结束时所述网络单元分配新的资源给所述用户设备。

Description

用于调度资源的方法、网络单元和用户设备
技术领域
本发明涉及通信领域，具体地涉及在分组网络中调度资源的技术。
背景技术
近年来，以IEEE 802.16e为代表的宽带无线接入技术受到了广泛的关注，特别是它们更高的数据速率、对移动性方面的支持，对现有移动通信系统形成了一种竞争。为此，3GPP于2005年，启动了3G长期演进研究项目，即LTE(Long Term Evolution)，以演进的接入技术(E-UTRA，Evolved-UTRA)和接入网络(E-UTRAN)，为运营商和用户不断增长的需求提供更好的支持，从而达到在今后10年甚至更长时间一直保持UMTS系统优势的目标。
图1示出了R7版本的LTE网络的架构。其中eNodeB(EvolvedUniversal Terrestrial Radio Access Network NodeB)之间底层采用IP传输，在逻辑上通过X2接口互相连接，构成网格型网络。这种网络结构设计主要用于支持用户设备(UE)在整个网络内的移动性，保证用户的无缝切换。而每个eNodeB均是通过网格或部分网格型的连接形式与接入网关(aGW)连接。一个eNodeB可以和多个aGW互连，反之亦然。LTE网络在物理层采用OFDM(正交频分复用)、MIMO(多输入多输出)、HARQ(混合自动重传请求)、AMC(自适应编码调制)等技术。
在这种LTE系统中，只存在分组域，语音业务通过VoIP承载。语音业务是目前移动通信系统中的主要业务，语音业务通过IP承载已经成为发展趋势。VoIP业务具有分组较小(一般为几十个字节)、分组到达间隔和分组大小基本上固定等特点，例如在有声期每20毫秒产生一个语音分组，而在静音期每160毫秒产生一个静音描述符(SID，silence descriptor)分组。
在下行方面，OFDM技术可以满足100Mbit/s的数据速率和频谱效率的要求，而且通过配置子载波数量，可以实现从1.25到20MHz的灵活带宽配置。LTE沿用了HSDPA/HSUPA的思想，即只通过链路自适应和快速重传来获得增益。LTE的下行调制方案包括QPSK、16QAM和64QAM等。
在上行方面，采用SC-FDMA(单载波正交频分复用)技术，即在每个TTI(传输时间间隔)内，基站给UE分配一个单独的频率发送用户数据，不同用户的数据在频率和时间上分开，从而保证小区内部上行载波间的正交性，避免频率间干扰。
目前，针对LTE网络存在一些资源调度方法，例如动态调度(DS，Dynamic Scheduling)、持久调度(PS，Persistent Scheduling)和组调度(GS，Group Scheduling)。
动态调度是指根据信道条件进行动态调度。在下行方向，eNodeB根据缓冲区数据量、信道条件等进行资源分配。在上行方向，当UE有上行数据发送时，首先发送上行资源请求消息。eNodeB根据收到的请求消息通过上行资源分配消息分配资源。这种方案的资源利用率较高，并且可以根据信道条件对MCS(调制编码方案)的一些参数进行自适应的调整。但是要实现自适应调整，调度请求和资源分配信息需要的比特数比较多，这会造成很大的信令开销。
如果针对VoIP业务的这些小分组采用动态调度方法，即每TTI(传输时间间隔)的请求和许可信令，则信令负荷会很大。在LTE系统中要达到一定的VoIP用户容量需要减少开销。因此，提出了两种优化方案，即持久调度和组调度。
完全的持久调度对于VoIP而言类似于电路交换分配，对语音业务一次性调度相对固定的资源。这种持久调度方法具有减免L1/L2控制信令以及简单的优点。但是它在所有调度方法中具有最低的资源利用率，特别是在静音期期间UE未使用的资源和未使用的HARQ(混合自动重传请求，Hybrid Automatic Repeat Request)重传资源。此外，由于在建立呼叫时配置的整个持久期持续期间，时间/频率分配是固定的并且MCS和资源选择是固定的，使得这种调度方法缺乏灵活性。
组调度是为一组UE从一组资源块中分配资源。资源块的数目等于UE数目与平均活动性因子(activity factor)的乘积。这种调度方法的优点是资源利用率提高并且信令开销比动态调度方法要低。但是这种方法具有下列缺点：i)由于难以估计平均活动性因子而不能有效地管理无线资源，这会导致(在没有资源的情况下的)额外的语音分组时延或者(在资源过剩的情况下的)资源浪费；ii)缺乏灵活性，在UE组中不能有效地支持多速率编解码，组之间的UE转换或者组重配置是相当复杂的，需要大量的RRC(无线资源控制)信令，只有在UE组为满时才能达到最佳性能，因此在最初的预热阶段组调度性能较低；iii)需要与标准L1/L2控制信道不同的控制信道结构，例如每TTI的BITMAP(位图)信令。
为了有效地利用资源，需要实现在改进的资源利用率和降低的信令负荷之间的折衷。
发明内容
为了解决上述现有技术中的问题，根据本发明的一个方面，提出了一种用于在分组网络中调度资源的方法，其中，用户设备之间用网络单元分配的资源相互通信，所述通信包括有声期和静音期，在所述有声期传送数据分组并且在所述静音期传送静音描述分组，其包括：所述网络单元为所述用户设备分配用于通信的资源；所述用户设备和所述网络单元二者检测所述静音描述分组的出现；当检测到所述静音描述分组时，所述用户设备停止使用所述分配的资源，并且所述网络单元释放所述分配的资源；所述网络单元确定传送所述静音描述分组的时间间隔的结束；在所述时间间隔结束时或在此之前接收到所述用户设备的关于分配资源的请求时，所述网络单元分配新的资源给所述用户设备。
根据本发明的另一个方面，提出了一种用于与用户设备交换信令的网络单元，其中，所述用户设备之间用所述网络单元分配的资源相互通信，所述通信是基于分组交换的并且包括有声期和静音期，在所述有声期传送数据分组并且在所述静音期传送静音描述分组，其包括：检测装置，用于当所述用户设备通信时检测静音描述分组或所述数据分组的出现；计时器，用于当检测到所述静音描述分组时开始计时以确定传送所述静音描述分组的时间间隔的结束；状态转换控制装置，用于将所述网络单元从有声状态转换成静音状态或者从静音状态转换成有声状态。
根据本发明的又另一个方面，提出了一种用户设备，其中，所述用户设备用网络单元分配的资源与其他用户设备通信，所述通信是基于分组交换的并且包括有声期和静音期，在所述有声期传送数据分组并且在所述静音期传送静音描述分组，其包括：检测装置，用于当所述用户设备通信时检测所述静音描述分组或所述数据分组的出现；状态转换控制装置，用于将所述用户设备从有声状态转换成静音状态或者从静音状态转换成有声状态。
附图说明
通过阅读下面结合附图对本发明具体实施例的说明，本发明的上述及其他特征和优点将变得更加明显。其中：
-图1示出了LTE网络的架构；
-图2是根据本发明一个实施例的用于调度资源的方法的流程图；
-图3进一步说明了根据本发明实施例的用于调度资源的方法；
-图4说明了UE与eNodeB之间是如何实现状态同步的；
-图5是根据本发明一个实施例的网络单元的框图；
-图6是根据本发明一个实施例的UE的框图。
具体实施方式
本发明提出了一种用于在分组网络中针对数据分组的双重状态半持久资源调度方法。下面结合图2描述根据本发明一个实施例的用于调度资源的方法。所述方法可以应用于如图1所示的系统。关于上述系统的描述在此不再重复。
如图2所示，首先，在步骤201中，网络单元为UE分配用于通信的资源。在这里，所述网络单元例如可以是如图1所示的eNodeB。在本实施例中，分配资源可以采用现有的和将来的任何解决方案，例如但不限于eNodeB采用上述持久调度方法为UE分配资源。
在步骤202中，UE和eNodeB二者同时检测SID分组的出现，该检测例如可以通过安装在UE和eNodeB中的检测装置来实现。应当指出，由于SID分组和例如VoIP语音分组的数据分组是由RTP协议层封装的，因此RTP协议层在RTP头的对应指示位标识以区分SID分组和数据分组。此外，由于SID分组比较小(几十位)，而数据分组至少要一百多位(对于12.2kbps，需要256位)，因此从分组的大小也可以区分这两种分组。从而，可以在PDCP分组数据汇聚子层识别SID分组和数据分组。
接着，在步骤203中，对于检测到的SID分组，这时UE停止使用所分配的资源，并且eNodeB释放该资源，该释放的资源可以分配给其他用户设备。在步骤204中，eNodeB确定传送SID分组的时间间隔的结束，例如通过在eNodeB中安装计时器，对计时器设置一个计时区间，例如160ms，当计时结束时就可以确定传送SID分组的时间间隔结束。最后，在步骤205中，当计时结束时，eNodeB就根据信道条件等分配新的资源给该UE。在实际中还存在这样的情况，即UE在eNodeB中的计时器计时结束之前请求传送数据分组，例如VoIP语音分组。在这种情况下，在上述步骤203中检测到SID分组之后，在eNodeB计时器的计时结束之前，如果UE向eNodeB发送资源分配请求，则eNodeB在接收到该请求时为UE分配新的资源。
图3进一步说明了根据本发明实施例的用于调度资源的方法。图中显示了数据分组和SID分组交替出现的情形。从该图中可以看到，当UE在通话期间出现SID分组从而进入静音期时，SID分组后随的160ms的时间间隔中的资源可以节省出来，分配给其他UE。并且当160ms的计时结束后，eNodeB就通过持久调度方法分配资源给该UE。
通过以上描述可知，采用本实施例的用于调度资源的方法，通过将UE在静音期的剩余资源分配给其他UE，可以改进资源利用率。通过使用标准的上行调度许可信令而不需要添加任何新的L1/L2信令，并且通过在有声期采用持久调度而不会增加许可信令成本。对于每个SID分组有一个许可，以便每个UE在50％的活动性因子的情况下每秒仅接收平均3.125个许可信令。
为了节约信令成本，本方法通过使用许可同步状态来隐含地同步UE和eNodeB，以避免不同UE之间的资源分配冲突。这种同步方案使得eNodeB在将前次分配的资源分配给其他UE之前不必发送信令来释放前次分配的资源。图4说明了UE与eNodeB之间是如何实现状态同步的。
从图4中可以看到，每个UE具有两个状态，一个是UE处于有声期的有声状态，另一个是UE处于静音期的SID状态。状态转换是指从接收触发事件之前的状态转换到执行动作之后的状态。状态转换的格式描述可以例如是“触发事件/触发后的动作1、动作2等等”，例如“SID分组/停止持久调度”是指在接收到SID分组之后停止上一个持久调度许可。“SID分组/停止持久调度，为下一个持久调度许可启动计时器”这一转换，是指在接收到SID分组之后，eNodeB停止上一个持久调度许可，然后启动计时器以触发eNodeB的调度器在160ms结束时生成新的持久调度许可。“数据分组/数据指示”这一转换是指在接收数据分组之后产生一个数据指示以触发UE的调度器向eNodeB发送资源请求，并且进行状态转换。从图中可以看到，当处于SID状态的UE检测到数据分组时，UE向eNodeB发送资源分配请求，eNodeB在接收到该请求时立即为UE分配新的资源。
由此，通过同步UE和eNodeB以避免不同UE之间的资源分配冲突，可以大大地减少信令开销。
通过以上描述可知，利用根据本发明的资源调度方法，通过在UE和eNodeB自动检测SID分组、在有声期采用持久调度方法以及使得UE和eNodeB的状态同步，并且通过将UE在静音期的剩余资源分配给其他UE，可以在不增加信令成本的情况下改进资源利用率。
在同一发明构思下，根据本发明的另一个方面，提供了一种用于与用户设备交换信令的网络单元。下面就结合附图对其进行说明。
图5示出了根据本发明一个实施例的网络单元500，该网络单元例如是eNodeB。该网络单元500包括检测装置501、计时器502以及状态转换控制装置503。所述检测装置501用于当UE通信时检测SID分组或数据分组的出现。所述计时器502用于在由所述检测装置501检测到SID分组出现时开始计时，在本实施例中，所述计时器502的计时周期可以设为160ms。再次参照图4，所述状态转换控制装置503用于将所述网络单元从有声状态转换到SID状态，或从SID状态转换到有声状态。所述状态转换是按照图4所示的状态图由触发事件所触发的。当所述检测装置501检测到SID分组出现时停止对UE的资源调度许可并且所述计时器502开始计时，而当所述计时器502计时结束时或者当UE在计时结束之前请求所述网络单元500为其分配资源时所述网络单元500为UE分配新的资源。
在实施上，本实施例的网络单元500以及其包含的检测装置501、计时器502和状态转换控制装置503，可以以软件、硬件或软件和硬件组合的方式来实现。例如，本领域技术人员熟悉多种可用来实现这些部件的设备，诸如微处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备(PLD)和/或现场可编程门阵列(FPGA)等。本实施例的检测装置501、计时器502和状态转换控制装置503可以和网络单元500集成在一起实现，也可以各自独立实现，并且本实施例的信检测装置501、计时器502和状态转换控制装置503也可以物理地分开实现而操作上地相互连接。
在操作上，上述结合图5说明的实施例的用于与用户设备交换信令的网络单元，通过在UE和eNodeB自动检测SID分组、在有声期采用持久调度方法以及使得UE和eNodeB的状态同步，并且通过将UE在静音期的剩余资源分配给其他UE，可以在不增加信令成本的情况下改进资源利用率。
在同一发明构思下，根据本发明的又另一个方面，提供了一种用户设备。下面就结合附图对其进行说明。
图6示出了根据本发明一个实施例的用户设备600。所述用户设备600包括检测装置601和状态转换控制装置602。所述检测装置601用于当UE通信时检测SID分组或数据分组的出现。所述状态转换控制装置602用于将所述UE从有声状态转换成静音状态或者从静音状态转换成有声状态。所述状态转换是按照图4所示的状态图由触发事件所触发的。当所述检测装置601检测到SID分组时UE停止使用所述网络单元分配的资源，并且当所述检测装置601在所述UE处于静音状态时，检测到数据分组时，该UE向所述网络单元发送关于分配资源的请求。
在实施上，本实施例的用户设备600以及其包含的检测装置601和状态转换控制装置602，可以以软件、硬件或软件和硬件组合的方式来实现。例如，本领域技术人员熟悉多种可用来实现这些部件的设备，诸如微处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备(PLD)和/或现场可编程门阵列(FPGA)等。
在操作上，上述结合图6说明的实施例的用户设备，通过在UE和eNodeB自动检测SID分组、在有声期采用持久调度方法以及使得UE和eNodeB的状态同步，并且通过将UE在静音期的剩余资源分配给其他UE，可以在不增加信令成本的情况下改进资源利用率。
以上虽然通过一些示例性的实施例对本发明的用于调度资源的方法、用于与用户设备交换信令的网络单元以及用户设备进行了详细的描述，但是以上这些实施例并不是穷举的，本领域技术人员可以在本发明的精神和范围内实现各种变化和修改。因此，本发明并不限于这些实施例，本发明的范围仅由所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种用于在分组网络中调度资源的方法，其中，用户设备之间用网络单元分配的资源相互通信，所述通信包括有声期和静音期，在所述有声期传送数据分组并且在所述静音期传送静音描述分组，其特征在于，包括：
-所述网络单元为所述用户设备分配用于通信的资源；
-所述用户设备和所述网络单元二者检测所述静音描述分组的出现；
-当检测到所述静音描述分组时，所述用户设备停止使用所述分配的资源，并且所述网络单元释放所述分配的资源；
-所述网络单元确定传送所述静音描述分组的时间间隔的结束；
-在所述时间间隔结束时，或者如果在此之前接收到所述用户设备的关于分配资源的请求，所述网络单元就分配新的资源给所述用户设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述静音期每160毫秒传送一次所述静音描述分组，在所述有声期每20毫秒传送一次所述数据分组。
3.根据权利要求1-2中任意一项所述的方法，其中，所述网络单元确定所述时间间隔的结束是通过计时来确定的。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述计时的周期是160毫秒。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，进一步包括，当有其他用户设备请求所述网络单元分配资源时，所述网络单元将所述释放的资源重新分配给其他用户设备。
6.一种网络单元，用于与用户设备交换信令，其中，所述用户设备之间用所述网络单元分配的资源相互通信，所述通信是基于分组交换的并且包括有声期和静音期，在所述有声期传送数据分组并且在所述静音期传送静音描述分组，其特征在于，包括：
-检测装置，用于当所述用户设备通信时检测所述静音描述分组或所述数据分组的出现；
-计时器，用于当检测到所述静音描述分组时开始计时以确定传送所述静音描述分组的时间间隔的结束；
-状态转换控制装置，用于当所述网络单元检测到所述静音描述分组时将其从有声状态转换成静音状态，或者当所述网络单元检测到所述数据分组时将其从静音状态转换成有声状态。
7.根据权利要求6所述的网络单元，其中，在所述静音期每160毫秒传送一次所述静音描述分组，在所述有声期每20毫秒传送一次所述数据分组。
8.根据权利要求6-7中任意一项所述的网络单元，其中，当所述网络单元从所述有声状态转换成所述静音状态时，其停止对所述用户设备的资源调度许可并且所述计时器开始计时，而当所述网络单元从所述静音状态转换成所述有声状态时，其为所述用户设备分配新的资源。
9.根据权利要求6-8中任意一项所述的网络单元，其中，所述计时器的计时周期是160毫秒。
10.一种用户设备，其中，所述用户设备用网络单元分配的资源与其他用户设备通信，所述通信是基于分组交换的并且包括有声期和静音期，在所述有声期传送数据分组并且在所述静音期传送静音描述分组，其特征在于，包括：
-检测装置，用于当所述用户设备通信时检测所述静音描述分组或所述数据分组的出现；
-状态转换控制装置，用于当所述用户设备检测到所述静音描述分组时将其从有声状态转换成静音状态，或者当所述用户设备检测到所述数据分组时将其从静音状态转换成有声状态。
11.根据权利要求10所述的用户设备，其中，在所述静音期每160毫秒传送一次所述静音描述分组，在所述有声期每20毫秒传送一次所述数据分组。
12.根据权利要求10-11中任意一项所述的用户设备，其中，当所述用户设备从所述有声状态转换到所述静音状态时，其停止使用所述网络单元分配的资源，并且当所述用户设备从所述静音状态转换到所述有声状态时，其向所述网络单元发送关于分配资源的请求。
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