CN101820687B

CN101820687B - 一种自适应的广播多播无线资源的分配系统和方法

Info

Publication number: CN101820687B
Application number: CN 201010168835
Authority: CN
Inventors: 关娜; 田霖; 孙刚; 黄伊; 李玉凤; 石晶林
Original assignee: Institute of Computing Technology of CAS
Current assignee: Institute of Computing Technology of CAS
Priority date: 2010-05-05
Filing date: 2010-05-05
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2030-05-05
Also published as: CN101820687A

Abstract

本发明提供一种自适应的广播多播无线资源的分配系统和方法。其中，多小区多播协调实体接收广播多播业务的用户需求；操作维护模块根据多小区多播协调实体接收的广播多播业务的用户需求及单播用户负载状况，选择合适的单播和广播多播资源划分比例；多小区多播协调实体基于操作维护模块划分给广播多播的资源划分比例自适应地为广播多播业务分配资源。本发明结合了单播和广播多播用户的实际需求变化，由多小区多播协调实体灵活触发操作维护模块进行相应的单播多播资源划分，有效减少资源的浪费和数据丢包的情况发生，提高了系统的业务提供能力。

Description

一种自适应的广播多播无线资源的分配系统和方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更具体地，本发明涉及一种自适应的广播多播无线资源的分配系统和方法。

背景技术

随着移动终端装置的多媒体能力越来越强，消费者对于在移动终端上使用多媒体或移动电视等服务的兴趣也越来越浓厚，在第三代合作伙伴计划(3GPP)的Release 6版本中，广播多播业务(MBMS)中低的频谱效率0.02～0.2(bit/s/Hz)已不能满足日益增加的用户需求。此外，迫于市场上其他手机广播技术(例如，DVB-H和MediaFLO)的压力，3GPP在RAN28次全会上对下一代无线接入网络的E-MBMS演进技术提出了新的要求，需要在长期演进技术(LTE，Long Term Evolution)中提供频谱效率达到1bit/s/Hz的多媒体业务。相比于3GPP的Release 6版本，LTE中的MBMS采用新的网络部署及技术特性。为了加速LTE的商业部署，在第一版的LTE标准中没有包含MBMS，不过LTE物理层实现了对MBMS的支持和基本成分，这个特性保证了LTE后续版本中MBMS的前向兼容性。为了更好地满足移动用户体验多媒体广播多播业务的需求并且更有效地利用有限的频谱资源，3GPP组织在LTE R9版本中只支持采用广播多播业务单频网(MBSFN)传输广播多播业务。采用单频网传输广播多播业务需要参与传输的多个基站采用完全相同的时频资源来同时传输相同的数据。由于在LTE网络中取消了无线网络控制器(RNC)节点，这种扁平的网络架构难于实现多个基站间资源的协调分配，因此在LTE中引入了多小区多播协调实体(MCE)，用于协调参与MBSFN操作的多个基站间的资源分配。

在LTE下行中，除了物理广播信道(PBCH)和几个专门对应的物理信道(如PDCCH、PHICH和PCFICH)外，其余的信息传输全部以资源共享的方式存在。因此，在有限的带宽条件下同时满足系统中单播和广播多播业务的需求并尽可能最大化系统容量成为LTE系统中一个极大的挑战。目前在LTER9标准中单播和广播多播的资源划分采用半静态配置的方法，首先由操作与维护模块初始时固定划分出单播和广播多播业务占用资源的比例，并在相当长的一段时间内保持不变；其次由多小区多播协调实体(MCE)在划定的广播多播资源上根据当前系统中广播多播业务的QoS要求进行相应的资源分配。根据广播和多播业务的QoS要求不同，MCE会把划定的多播资源分为多个多播信道(MCH)，每个信道上采用不同的调制编码方式以满足业务不同的QoS要求。现有MCE采用的广播多播资源分配方法主要有两种：一是资源预留的方法，如图1所示，MCE根据广播多播业务的最大速率要求，估算出这些业务需要的带宽资源，相同QoS要求的广播多播业务可以复用在一个MCH信道上，但这些业务分别占用不同的多播子帧；二是统计复用的方法，如图2所示，MCE根据业务的不同QoS要求，把具有相同QoS要求的业务复用在一个MCH信道上，和预留方法不同的是在一个MCH信道上的多个广播多播业务可以复用在一个多播子帧上。对于资源预留方法，由于根据业务的最大速率进行资源预留，而广播多播业务存在很大的突发性，从而会造成某个调度时间内分给广播多播的资源上没有相应的数据可以传输，而且由于是半静态配置，其它业务也不能使用这部分空闲的资源，造成资源的浪费，影响到系统整体的容量。对于统计复用的方法，资源分配相对比较复杂，另外由于业务的突发性，造成一定调度周期内由于资源的不充足而造成丢包现象的出现。

发明内容

为克服现有LTE系统中单播和广播多播资源半静态配置以及采用固定的广播和多播资源分配所带来的资源利用率不高或丢包的缺陷，本发明提供一种自适应的广播多播无线资源分配系统和方法。

根据本发明的一个方面，提供一种自适应的广播多播无线资源的分配系统，包括操作维护模块和多小区多播协调实体，其中，所述操作维护模块根据所述多小区多播协调实体接收的广播多播用户的用户需求及单播用户负载状况，选择合适的单播和广播多播资源划分比例；所述多小区多播协调实体根据接收广播多播业务的用户需求并基于所述操作维护模块划分给广播多播的资源划分比例自适应地为广播多播业务分配资源。

其中，所述多小区多播协调实体用于设定触发操作维护模块更新的周期阈值、单播负载阈值并初始化计时器的值；在MBSFN区域内统计用户业务的接收情况，判断MBSFN区域内单播业务的负载是否高于设定的阈值。

其中，所述多小区多播协调实体用于根据区域内用户业务的接收情况及设定的操作维护模块更新周期，确定计时器的值大于操作维护模块设定的周期阈值，并确定指示变量的值。

其中，所述操作维护模块用于根据多小区多播协调实体确定的指示变量的值，对相应的单播和广播多播业务资源划分进行划分或者调整。

根据本发明的另一个方面，提供一种自适应的广播多播无线资源的分配方法，包括：多小区多播协调实体接收广播多播业务的用户需求；操作维护模块根据多小区多播协调实体接收的广播多播业务的用户需求及单播用户负载状况，选择合适的单播和广播多播资源划分比例；多小区多播协调实体基于操作维护模块划分给广播多播的资源划分比例自适应地为广播多播业务分配资源。

其中，所述多小区多播协调实体接收广播多播业务的用户需求的步骤还包括：

步骤10)、多小区多播协调实体设定触发操作维护模块更新的周期阈值、单播负载阈值并初始化计时器的值；

步骤20)、多小区多播协调实体在MBSFN区域内统计用户业务的接收情况，判断MBSFN区域内单播业务的负载是否高于设定的阈值；

步骤30)、多小区多播协调实体根据区域内用户业务的接收情况及设定的操作维护模块更新周期，确定计时器的值大于操作维护模块设定的周期阈值，并确定指示变量的值。

其中，该方法还包括：

步骤40)、操作维护模块根据多小区多播协调实体确定的指示变量的值，对相应的单播和广播多播业务资源划分进行划分或者调整；

步骤50)、多小区多播协调实体根据操作维护模块对广播多播业务资源的划分，进行广播多播资源分配。

在现有的广播多播资源分配系统中，操作与维护模块(O&M)只是半静态的进行单播和广播多播的资源划分，然后MCE在划分的广播多播资源上进行相应广播多播资源分配。目前这种资源分配方法中，O&M模块对单播和广播多播业务的划分很少结合系统实际的变化，由于O&M模块没有充分利用MCE提供的用户业务信息，就造成O&M划分的资源比较多，系统中广播多播业务需求的资源少，反之依然，使得系统的资源没有达到合理的利用。

本发明结合了系统中单播和广播多播用户的实际需求变化，由MCE灵活触发O&M进行相应的单播多播资源划分，这样有效的减少资源的浪费和数据丢包的情况发生，同时提高了系统的业务提供能力。

附图说明

图1是现有技术MCE根据资源预留方法进行资源分配的帧划分示意图；

图2是现有技术MCE根据统计复用方法进行资源分配的帧划分示意图；

图3是根据本发明的实施例的广播多播无线资源的分配系统示意图；

图4是根据本发明的实施例的广播多播无线资源的分配方法流程图；

图5是根据本发明的实施例MCE根据不同指示变量触发O&M进行单播和广播多播资源划分的流程图；

图6是根据本发明的实施例MCE根据多播用户业务接收情况在O&M划定的广播多播资源上进行合适的资源分配的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种自适应的广播多播无线资源的分配系统和方法进行详细描述。

图3示出根据本发明实施例的一种自适应的广播多播无线资源的分配系统，如图3所示，该分配系统包括移动终端、操作维护模块(O&M)和多小区多播协调实体(MCE)。其中，移动终端位于广播多播业务单频网(MBSFN)内，多小区多播协调实体(MCE)用于根据MBSFN内的各终端上报的业务接收情况来向操作维护模块(O&M)上报MBSFN中单播和广播多播负载状况并且根据O&M的划定的广播多播资源进行相应的广播多播调度，操作维护模块(O&M)根据从MCE接收的MBSFN区域内单播和广播多播负载状况来划分单播和广播多播占用的资源比例。

如图3所示，在该广播多播无线资源的分配系统中，操作与维护模块(O&M)自适应地为单播和广播多播业务划分资源，多小区多播协调实体(MCE)自适应地为广播多播业务分配资源。其中，O&M根据MCE接收的广播多播用户的用户需求及目前系统中单播用户负载状况，选择合适的单播和广播多播资源划分比例；MCE根据接收广播多播业务的用户需求基于O&M划分给广播多播的资源划分比例来自适应地为广播多播业务分配资源。

图4是根据本发明实施例的自适应广播多播资源的分配方法流程图。在本实施例中，充分利用了MBSFN区域内用户的业务接收情况，首先，MCE根据用户业务统计结果并结合其设定的O&M更新周期阈值来决定触发O&M进行相应的单播和广播多播资源划分，MCE在O&M划分的资源下结合广播多播用户的业务接收情况选择相应的广播多播资源分配方式。其中，每个用户利用上行反馈信道反馈自己接收业务的情况，MCE由此统计系统中有多少用户在接收业务。总的来说，该方法包括以下步骤：步骤100，在MCE上设定一个触发O&M更新的周期阈值、设定单播负载阈值并初始化计时器的值；步骤200，MCE在选定MBSFN区域内统计用户业务的接收情况；步骤300，系统判断MBSFN区域内单播业务的负载是否高于设定的阈值；步骤400，根据区域内用户业务的接收情况及设定的O&M更新周期，MCE判断计时器的值大于O&M设定的周期阈值；步骤500，根据区域内用户业务的接收情况及设定的O&M更新周期，MCE确定指示变量的取值；步骤600，O&M根据MCE确定的指示变量的值，对相应的单播和广播多播业务资源划分进行调整；步骤700，MCE根据O&M为广播多播业务划分的资源，结合用户接收情况进行广播多播资源分配。

具体地，进一步参考图4，详细说明本发明的各步骤。在步骤100中，在MCE上设定一个触发O&M更新的周期阈值、设定单播负载阈值并初始化计时器的值。在一个实施例中，根据已有系统运行情况，为O&M设定一个初始的单播和广播多播资源划分更新周期阈值。因为O&M更新的过于频繁会带来比较大的系统信令开销，而更新周期太长的将不能及时应对系统中业务需求的变化。因此，该阈值的设置必须结合长期的统计值并能够反应出系统较短时间内的业务变化情况。单播负载阈值也是根据统计结果给出，同时计数器的值初始化为零。阈值设置过大会导致系统对临时的业务增加或减少不能做出及时的调整，设置太短又会造成转换之间的信令开销，因此阈值的设置往往根据经验值统计得到，或者多次仿真得到，属于具体实现时一个选择的结果，例如，阈值范围可以小到几秒，大到几个月。

在步骤200中，MCE在选定MBSFN区域内统计用户业务的接收情况。根据系统配置的MBSFN区域，MCE统计在其管辖区域内用户业务的需求情况例如，每个用户需要接收什么样的广播多播业务，使得MCE知道目前系统中接收广播多播业务的用户数、接收的业务种类，或者根据分配的资源知道采用什么样的操作具体。其中，每个用户上报其业务接收情况，从而MCE获得系统中单播用户占用的资源以及用户广播多播业务的需求种类信息。

在步骤300中，判断MBSFN区域内单播业务的负载是否高于设定的阈值。系统判断MBSFN区域内单播业务的负载和设定的阈值，若单播业务的负载高于设定的阈值，设定负载指示变量L＝1；否则，设定负载指示变量L＝0；判断结束后进入步骤400；

在步骤400中，根据区域内用户业务的接收情况及设定的O&M更新周期，MCE判断计时器的值，若计时器的值大于O&M设定的周期阈值，进入步骤500；否则，返回步骤200；

在步骤500中，MCE确定指示变量的取值；参考图5，在给定的MBSFN区域内，如果负载指示变量L＝1，MCE把指示变量n的值设为0；若单播业务的负载指示变量L＝0，则MCE把指示变量n的值设为1，结束后进入步骤600。

在步骤600中，O&M根据MCE确定的指示变量的值，对相应的单播和广播多播业务资源划分进行调整。O&M根据MCE指示变量的值，决定新的单播和广播多播资源划分方法。若指示变量n＝0，则O&M将会减少广播多播业务占用的资源比例(减少的量)；若指示变量n＝1，则O&M将会增加广播多播业务占用的资源比例，结束后进入步骤700；

在步骤700中，MCE根据O&M为广播多播业务划分的资源，结合用户接收情况选择合适的广播多播资源分配方法。MCE根据O&M划分给它可用的广播多播资源量，进行相应的资源分配，一般情况默认单播业务的优先级高于广播多播业务。资源充足的情况下用预留，不充足的情况下可以考虑复用。

参考图6，如果O&M分配的广播多播资源比较多，而系统中广播多播业务需求种类不多时，MCE选择资源预留的方式为各个广播多播业务分配资源；若广播多播资源不充足，而系统中广播多播业务需求种类比较多，则根据业务的QoS要求，采用统计复用的方式共享有限的资源；除了以上两种情况外，其它情况都采用资源预留的方式。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims

1.一种自适应的广播多播无线资源的分配系统，包括：

操作维护模块，和

多小区多播协调实体；

其中，所述多小区多播协调实体用于根据用户上报业务接收情况来获得单播用户占用的资源和用户广播多播业务的需求信息；用于在MBSFN区域内统计用户业务的接收情况，判断MBSFN区域内单播业务的负载是否高于设定的阈值；当MBSFN区域内单播业务的负载高于单播负载阈值，所述多小区多播协调实体设定负载指示变量为1；否则，所述多小区多播协调实体设定负载指示变量为0；所述多小区多播协调实体还用于确定指示变量的值；

所述操作维护模块周期性地根据所述多小区多播协调实体确定的指示变量的值，选择合适的单播和广播多播资源划分比例；其中，如果负载指示变量为1，所述多小区多播协调实体把指示变量的值设为0；如果负载指示变量为0，所述多小区多播协调实体把指示变量n的值设为1；

所述多小区多播协调实体根据接收广播多播业务的用户需求并基于所述操作维护模块划分给广播多播的资源划分比例自适应地为广播多播业务分配资源。

2.权利要求1的系统，其中，所述多小区多播协调实体用于设定触发操作维护模块更新的周期阈值、单播负载阈值并初始化计时器的值。

3.权利要求2的系统，其中，所述多小区多播协调实体用于根据区域内用户业务的接收情况及设定的操作维护模块更新周期，确定计时器的值大于操作维护模块设定的周期阈值。

4.权利要求2的系统，其中，所述操作维护模块根据所述指示变量的值，决定单播和广播多播资源划分方式；其中，若所述指示变量为0，所述操作维护模块减少广播多播业务占用的资源比例；若所述指示变量为1，所述操作维护模块增加广播多播业务占用的资源比例。

5.权利要求1的系统，其中，所述多小区多播协调实体根据所述操作维护模块划分的资源比例，进行相应的资源分配；其中，资源充足时使用预留方式，资源不充足时使用复用方式。

6.一种自适应的广播多播无线资源的分配方法，包括：

步骤1）、多小区多播协调实体根据用户上报业务接收情况来获得单播用户占用的资源和用户广播多播业务的需求信息；包括：

步骤11）、多小区多播协调实体在MBSFN区域内统计用户业务的接收情况，判断MBSFN区域内单播业务的负载是否高于设定的阈值；其中，当MBSFN区域内单播业务的负载高于单播负载阈值，设定负载指示变量为1；否则，设定负载指示变量为0；

步骤12）、多小区多播协调实体确定指示变量的值；其中，如果负载指示变量为1，多小区多播协调实体把指示变量的值设为0；如果负载指示变量为0，则多小区多播协调实体把指示变量n的值设为1；

步骤2）、操作维护模块周期性地根据所述广播多播业务的用户需求及单播用户负载状况，选择合适的单播和广播多播资源划分比例；包括：操作维护模块根据多小区多播协调实体确定的指示变量的值，对相应的单播和广播多播业务资源划分进行划分或者调整；

步骤3）、多小区多播协调实体基于操作维护模块划分给广播多播的资源划分比例自适应地为广播多播业务分配资源。

7.权利要求6的方法，其中，步骤1）还包括：

多小区多播协调实体设定触发操作维护模块更新的周期阈值、单播负载阈值并初始化计时器的值；

多小区多播协调实体根据区域内用户业务的接收情况及设定的操作维护模块更新周期，确定计时器的值大于操作维护模块设定的周期阈值。

8.权利要求7的方法，其中，

步骤3）还包括：多小区多播协调实体根据操作维护模块对广播多播业务资源的划分，进行广播多播资源分配。

9.权利要求8的方法，其中，

步骤2）中，操作维护模块根据所述指示变量的值，决定单播和广播多播资源划分方式；其中，若所述指示变量为0，操作维护模块减少广播多播业务占用的资源比例；若所述指示变量为1，操作维护模块增加广播多播业务占用的资源比例。

10.权利要求6的方法，其中，多小区多播协调实体根据操作维护模块划分的资源比例，进行相应的资源分配；其中，资源充足时使用预留方式，资源不充足时使用复用方式。