CN102164417B - 一种确定终端调度优先级的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种确定终端调度优先级的方法及装置。本发明在业务调度过程中综合考虑了终端的剩余激活时间，增加了剩余激活时间较小的终端被调度到的可能性，减小了这种终端因未被调度到而进入睡眠状态的可能性。由于本发明在一定程度上优先调度剩余激活时间较小的终端，减小该终端进入睡眠状态的概率，从而降低了时延敏感业务因超过最大时延限制条件而导致的丢包率，提高了系统的功耗效率。

Description

一种确定终端调度优先级的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域中的业务调度技术，具体涉及一种不连续接收机制下确定终端调度优先级的方法及装置。

背景技术

随着绿色环保、节能减排的观念逐渐深入人心，人们在拥有了更高速率以及更加丰富多彩的业务同时，对终端的续航时间提出了更进一步的要求。而且无线通信技术的不断发展，各种新技术的引入和系统复杂度的提高也对终端的功耗带来了严峻的挑战。因此必须寻找有效方法优化终端的能量效率，而不连续接收(DRX，DiscontinuousReception)机制正是从链路层实现终端能量效率优化的重要途径之一。

不连续接收机制的基本思想是允许没有下行数据传输的终端进入睡眠状态，即关闭终端的无线收发单元以降低空口功耗，然后通过定时唤醒终端来监听下行数据传输或者到达的信令以进行相关的状态调整。早在GSM系统中就已经开始了不连续接收机制的应用。3GPP的相关标准中给出了长期演进(LTE)系统中的不连续接收机制的定义。

在LTE系统的不连续接收机制中，忽略重传、竞争以及短DRX周期的影响，LTE系统中终端所处的DRX状态分为三种：唤醒状态、睡眠状态与去激活状态。这三种状态由四类参数进行控制：唤醒持续时间计时器(OnDurationTimer)、唤醒时间偏移(DRXStartOffset)、DRX周期(DRXCycle)和去激活计时器(InactivityTimer)。网络侧记录并更新终端的DRX状态。

处于睡眠状态的终端，其无线收发单元处于关闭状态以降低空口功耗。请参照图1，在没有下行数据传输的时段，终端1处于周期性的唤醒与睡眠状态。图1中，DRX周期为T3，唤醒持续时间为T1。

唤醒起始时刻由唤醒时间偏移参量与DRX周期参量共同控制，图1中t1时刻为唤醒起始时刻，进入唤醒状态。唤醒起始时刻后持续的激活时间(T1)由唤醒持续时间计时器控制。

在唤醒状态，终端开启无线收发单元监听下行信道，如物理下行控制信道(PDCCH)：若有下行数据传输(即被调度到)则进入去激活状态(图2中在t2时刻网络侧通过PDCCH调度终端2，网络侧记录终端2在t2时刻进入去激活状态，同时启动去激活计时器)，否则在唤醒持续时间计时器溢出后进入睡眠状态。

处于去激活状态的终端，其无线收发单元也处于开启状态以监听下行信道：若再次被调度到则重启去激活计时器，继续维持在去激活状态；否则，在去激活计时器溢出后进入睡眠状态(图2中t4时刻去激活计时器超时溢出，终端2进入睡眠状态)。终端进入睡眠状态前，连续无下行数据传输但依然处于激活状态的最长时间由去激活计时器(T2)进行控制。

LTE系统的不连续接收机制允许有下行业务但无下行传输(当前没有被调度到)的终端进入睡眠状态以取得更高的能量效率。由于处于睡眠状态的终端是无法收到下行调度，因此这将会对下行业务时延带来较大的影响并对调度带来一定的限制。

时延敏感业务的调度方法中，修正的最大加权时延优先算法(MLWDF，ModifiedLargestWeightedDelayFirst)是较为经典的一种。MLWDF算法当中，系统每次调度的终端j满足：

$j=\arg \underset{i}{\max }\frac{-\log \left({\mathrm{\δ}}_i\right)r_i\left(t\right)w_i\left(t\right)}{T_i{R}_i\left(t\right)}---\left(1\right)$

其中，Ti表示用户i当前业务允许的最大时延，δi表示用户i当前业务允许的最大丢包率，ri(t)表示用户i在时隙t能够支持的最大传输速率，Ri(t)是用户i的平均传输速率，wi(t)表示用户i当前业务的队首分组等待时延。上述公式中的表示用户i的调度优先级，上述公式表示系统当前调度的终端是所有终端中具有最高调度优先级的终端。

从上述公式(1)可以看出，MLWDF算法兼顾了用户的业务分组容忍时延、队首分组等待时延、丢包率、信道条件以及用户间公平性，从而可以为时延敏感业务用户提供良好的服务质量(QoS，QualityofService)，因此该算法在实际系统中得到了广泛的应用。

但是，现有的调度算法(包括MLWDF)并没有考虑LTE的DRX机制对用户服务质量的影响。图3给出了DRX机制对时延敏感业务调度影响的一个示例。该示例中，终端的DRX周期T3略小于用户业务允许的最大时延T6。终端1的分组在t1时刻到达，早于终端2的分组到达时刻t2。因此，在调度竞争时段，由于终端1的当前业务的队首分组等待时延(T4)大于终端2的当前业务的队首分组等待时延(T5)，导致终端1当前业务的调度优先级高于终端2，终端1被调度到的概率大于终端2，并且即使终端1在短期内受到持续的调度(例如，有大量的待发送至终端1的分组数据)，这种优先级关系发生变化的概率也很小。

对于没有应用DRX的场景，上述调度结果是合理的，因为终端2可以在终端1当前业务调度结束后再竞争调度机会。但在采用DRX机制后，终端2由于未受调度导致唤醒持续时间计时器溢出，在t3时刻进入睡眠状态。睡眠状态的终端不会被调度到，因此终端2最少需要等到下一次进入唤醒状态(t5时刻以后)才可能被调度到。而由于时延敏感业务具有最大时延限制条件(如图2中的T6)，当分组等待时间超过最大时延限制条件T6后，该分组将被网络侧丢弃，从而会导致业务的丢包率上升，并且使终端2失去了在终端1当前业务调度结束后再次竞争调度机会的可能。

从以上分析可知，现有技术DRX下的业务调度方法，由于没有考虑到DRX应用带来的影响，因此其调度结果并不合理，容易导致用户的QoS恶化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不连续接收机制下确定终端调度优先级的方法及装置，在业务调度过程中考虑终端的睡眠状态对业务调度的影响，使得不连续接收机制的应用场景下的终端的调度优先级更加合理。

为解决上述技术问题，本发明提供方案如下：

一种不连续接收机制下的确定终端调度优先级的方法，包括：

获取处于唤醒状态或去激活状态的各个终端的剩余激活时间，所述剩余激活时间是根据终端当前状态判断出的终端处于唤醒状态或去激活状态的剩余时间；

根据所述剩余激活时间，确定所述各个终端的权重因子，其中，剩余激活时间较小的终端，具有较大的权重因子；

根据预定的业务调度算法，计算得到所述各个终端的调度优先级，并与所述各个终端的权重因子对应相乘，得到所述各个终端的调度优先级修正值。

优选地，上述方法中，在得到所述各个终端的调度优先级修正值之后，还包括：

选择具有最大的调度优先级修正值的终端进行调度。

优选地，上述方法中，所述业务调度算法为比例公平调度算法、修正的最大加权时延优先算法、最大载干比调度算法或先进先出调度算法。

优选地，上述方法中，所述根据所述剩余激活时间，确定所述各个终端的权重因子，包括：

根据 $f\left(t_i\right)=e^{-t_i},$ 计算终端i的权重因子，其中，t_i表示终端i的剩余激活时间，f(t_i)表示终端i的权重因子。

优选地，上述方法中，所述根据所述剩余激活时间，确定所述各个终端的权重因子，包括：

根据f(t_i)＝-log(t_i)，计算终端i的权重因子，其中，t_i表示所述终端i的剩余激活时间，f(t_i)表示终端i的权重因子。

优选地，上述方法中，所述根据所述剩余激活时间，确定所述各个终端的权重因子，包括：

根据 $f\left(t_i\right)={t_i}^a,$ 计算终端i的权重因子，其中，t_i表示所述终端i的剩余激活时间，f(t_i)表示终端i的权重因子，a是小于0的实数。

本发明还提供了一种不连续接收机制下的确定终端调度优先级的装置，包括：

时间获取单元，用于获取处于唤醒状态或去激活状态的各个终端的剩余激活时间，所述剩余激活时间是根据终端当前状态判断出的终端处于唤醒状态或去激活状态的剩余时间；

权重确定单元，用于根据所述剩余激活时间，确定所述各个终端的权重因子，其中，剩余激活时间较小的终端，具有较大的权重因子；

优先级计算单元，用于根据预定的业务调度算法，计算得到所述各个终端的调度优先级，并与所述各个终端的权重因子对应相乘，得到所述各个终端的调度优先级修正值。

优选地，上述装置中，还包括：

调度执行单元，用于选择具有最大的调度优先级修正值的终端进行调度。

优选地，上述装置中，所述业务调度算法为比例公平调度算法、修正的最大加权时延优先算法、最大载干比调度算法或先进先出调度算法。

优选地，上述装置中，

所述优先级计算单元，进一步用于根据 $f\left(t_i\right)=e^{-t_i},$ 计算终端i的权重因子，其中，t_i表示终端i的剩余激活时间，f(t_i)表示终端i的权重因子。

优选地，上述装置中，

所述优先级计算单元，进一步用于根据f(t_i)＝-log(t_i)，计算终端i的权重因子，其中，t_i表示终端i的剩余激活时间，f(t_i)表示终端i的权重因子。

优选地，上述装置中，

所述优先级计算单元，进一步用于根据 $f\left(t_i\right)={t_i}^a,$ 计算终端i的权重因子，其中，t_i表示所述终端i的剩余激活时间，f(t_i)表示终端i的权重因子，a是小于0的实数。

从以上所述可以看出，本发明提供的不连续接收机制下确定终端调度优先级的方法及装置，在业务调度过程中综合考虑了终端的剩余激活时间，增加了剩余激活时间较小的终端被调度到的可能性，减小了这种终端因未被调度到而进入睡眠状态的可能性，使得不连接接收机制下的业务调度更加合理和高效。由于本发明在一定程度上优先调度剩余激活时间较小的终端，减小该终端进入睡眠状态的概率，从而降低了时延敏感业务因超过最大时延限制条件而导致的丢包率，提高了系统的功耗效率。

附图说明

图1为现有技术的不连续接收机制中的终端状态变化的一种示意图；

图2为现有技术的不连续接收机制中的终端状态变化的另一种示意图；

图3为现有技术中DRX机制对时延敏感业务调度影响的一个示意图；

图4为本发明实施例所述的不连续接收机制下确定终端调度优先级的方法的流程示意图；

图5为本发明实施例中处于唤醒状态的终端的剩余激活时间的示意图；

图6为本发明实施例中处于去激活状态的终端的剩余激活时间的示意图；

图7为本发明实施例所述的不连续接收机制下确定终端调度优先级的装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明将DRX状态融入到业务调度中，根据终端的剩余激活时间设置权重，使剩余激活时间较小的用户，具有较大的权重值；根据该权重对终端的调度优先级进行加权调整，在一定程度上提高剩余激活时间较小的用户的调度优先级，从而减少因终端进进入睡眠状态而导致数据丢失和服务质量下降的问题，使得不连接接收机制下的业务调度更加合理和高效。以下将结合附图，通过具体实施例对本发明做进一步的说明。

请参照图3，本实施例所述的不连续接收机制下确定终端调度优先级的方法，在一次业务调度过程中，具体包括以下步骤：

步骤31，获取处于唤醒状态或去激活状态的各个终端的剩余激活时间，所述剩余激活时间是根据终端当前状态判断出的终端处于唤醒状态或去激活状态的剩余时间。

在采用了不连续接收机制的业务调度系统中，在进行业务调度时，不调度处于睡眠状态的终端，而只调度处于唤醒状态或去激活状态的终端，因此本实施例在进行当前业务调度之前，首先获取处于唤醒状态或去激活状态的终端的剩余激活时间。

其中，对于处于唤醒状态的终端，请参照图4，假设当前时刻为t0，唤醒起始时刻(t1)后持续的激活时间为T1，即t3-t1＝T1，则该终端的剩余激活时间T4＝t3-t0，即，对于处于唤醒状态的终端，其剩余激活时间为该终端的唤醒持续时间计时器溢出之前的剩余时间。

其中，对于处于唤醒状态的终端，请参照图5，仍然假设当前时刻为t0，终端在t2时刻被调度到，进入去激活状态，启动去激活计时器。假设去激活计时器溢出时间为T2，即t4-t2＝T1，则该终端的剩余激活时间T5＝t4-t0，即，对于处于去激活状态的终端，其剩余激活时间为该终端的去激活计时器溢出之前的剩余时间。

步骤32，根据所述剩余激活时间，确定所述各个终端的权重因子，其中，剩余激活时间较小的终端，具有较大的权重因子。

本实施例中终端i的权重因子f(t_i)是以该终端i的剩余激活时间t_i为自变量的反相关函数，即终端的权重因子随着该终端的剩余激活时间的增大而减小：具有较大的剩余激活时间的终端，具有较小的权重因子；反之，具有较小的剩余激活时间的终端，具有较大的权重因子。

本实施例在下面提供了一些权重因子f(t_i)与剩余激活时间t_i之间的函数关系的一些例子，但本发明并不局限于这些示例，只要满足权重因子f(t_i)以该终端的剩余激活时间t_i为自变量的反相关函数，都可以达成本发明之目的。

例如， $f\left(t_i\right)=e^{-t_i};$

f(t_i)＝-log(t_i)；

$f\left(t_i\right)={t_i}^a,$ 其中a是小于0的实数；

f(t_i)＝-kt_i，其中k是大于0的实数。

步骤33，根据预定的业务调度算法，计算得到所述各个终端的调度优先级，并与所述各个终端的权重因子对应相乘，得到所述各个终端的调度优先级修正值。

本实施例中可以利用各种已有的业务调度算法计算终端的调度优先级，如比例公平调度算法(PF，ProportionalFairness)、修正的最大加权时延优先算法(MLWDF)、最大载干比调度算法(MCI，MaximumCarrierinterferenceratio)或先进先出调度算法(FIFO，FirstinFirstout)。

计算得到每个终端的调度优先级后，再将该终端的调度优先级与该终端的权重因子相乘，得到该终端的调度优先级修正值。由于终端的权重因子反映了终端的剩余激活时间，因此，相对而言，对于剩余激活时间较小的终端，其调度优先级修正值在一定程度上被增大；对于剩余激活时间较大的终端，其调度优先级修正值在一定程度上被减小。这里，具有较大的调度优先级修正值的终端，相应地具有较大的被调度到的概率。

在确定了终端的调度优先级修正值以后，本实施例进一步根据调度优先级修正值对终端进行调度，即，在上述步骤33之后，本实施例还可以包括：

步骤34，选择具有最大的调度优先级修正值的终端进行调度。

从以上所述可以看出，本实施例在业务调度过程中综合考虑了终端的剩余激活时间，增加了剩余激活时间较小的终端被调度到的可能性，减小了这种终端因未被调度到而进入睡眠状态的可能性，使得不连接接收机制下的业务调度更加合理和高效。由于本实施例在一定程度上优先调度剩余激活时间较小的终端，减小该终端进入睡眠状态的概率，从而降低了时延敏感业务因超过最大时延限制条件而导致的丢包率，提高了系统的功耗效率。

最后，基于上述的不连续接收机制下确定终端调度优先级的方法，本实施例还相应地提供了一种不连续接收机制下确定终端调度优先级的装置。如图6所示，该装置具体包括：

时间获取单元，用于获取处于唤醒状态或去激活状态的各个终端的剩余激活时间，所述剩余激活时间是根据终端当前状态判断出的终端处于唤醒状态或去激活状态的剩余时间。

权重确定单元，用于根据所述剩余激活时间，确定所述各个终端的权重因子，其中，剩余激活时间较小的终端，具有较大的权重因子。

优先级计算单元，用于根据预定的业务调度算法，计算得到所述各个终端的调度优先级，并与所述各个终端的权重因子对应相乘，得到所述各个终端的调度优先级修正值。优选地，所述业务调度算法为比例公平调度算法、修正的最大加权时延优先算法、最大载干比调度算法或先进先出调度算法。

优选地，本实施例中，所述装置还可以包括：

调度执行单元，用于选择具有最大的调度优先级修正值的终端进行调度。

优选地，本实施例中，所述优先级计算单元，进一步用于根据 $f\left(t_i\right)=e^{-t_i},$ 计算终端i的权重因子，其中，t_i表示终端i的剩余激活时间，f(t_i)表示终端i的权重因子。

优选地，本实施例中，所述优先级计算单元，进一步用于根据f(t_i)＝-log(t_i)，计算终端i的权重因子，其中，t_i表示终端i的剩余激活时间，f(t_i)表示终端i的权重因子。

优选地，本实施例中，所述优先级计算单元，进一步用于根据 $f\left(t_i\right)={t_i}^a,$ 计算终端i的权重因子，其中，t_i表示所述终端i的剩余激活时间，f(t_i)表示终端i的权重因子，a是小于0的实数。

综上所述，本发明实施例所述不连续接收机制下的确定终端调度优先级的方法及装置，在业务调度过程中综合考虑了终端的剩余激活时间，增加了剩余激活时间较小的终端被调度到的可能性，减小了这种终端因未被调度到而进入睡眠状态的可能性，使得不连接接收机制下的业务调度更加合理和高效。

以上所述仅是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种不连续接收机制下的确定终端调度优先级的方法，其特征在于，包括：

获取处于唤醒状态或去激活状态的各个终端的剩余激活时间，所述剩余激活时间是根据终端当前状态判断出的终端处于唤醒状态或去激活状态的剩余时间；

根据所述剩余激活时间，确定所述各个终端的权重因子，其中，剩余激活时间较小的终端，具有较大的权重因子；

根据预定的业务调度算法，计算得到所述各个终端的调度优先级，并与所述各个终端的权重因子对应相乘，得到所述各个终端的调度优先级修正值；

其中，所述业务调度算法为比例公平调度算法、修正的最大加权时延优先算法、最大载干比调度算法或先进先出调度算法。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在得到所述各个终端的调度优先级修正值之后，还包括：

选择具有最大的调度优先级修正值的终端进行调度。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述根据所述剩余激活时间，确定所述各个终端的权重因子，包括：

根据计算终端i的权重因子，其中，t_i表示终端i的剩余激活时间，f(t_i)表示终端i的权重因子。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述根据所述剩余激活时间，确定所述各个终端的权重因子，包括：

根据f(t_i)＝-log(t_i)，计算终端i的权重因子，其中，t_i表示所述终端i的剩余激活时间，f(t_i)表示终端i的权重因子。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述根据所述剩余激活时间，确定所述各个终端的权重因子，包括：

根据f(t_i)＝t_i ^a，计算终端i的权重因子，其中，t_i表示所述终端i的剩余激活时间，f(t_i)表示终端i的权重因子，a是小于0的实数。

6.一种不连续接收机制下的确定终端调度优先级的装置，其特征在于，包括：

时间获取单元，用于获取处于唤醒状态或去激活状态的各个终端的剩余激活时间，所述剩余激活时间是根据终端当前状态判断出的终端处于唤醒状态或去激活状态的剩余时间；

权重确定单元，用于根据所述剩余激活时间，确定所述各个终端的权重因子，其中，剩余激活时间较小的终端，具有较大的权重因子；

优先级计算单元，用于根据预定的业务调度算法，计算得到所述各个终端的调度优先级，并与所述各个终端的权重因子对应相乘，得到所述各个终端的调度优先级修正值；

其中，所述业务调度算法为比例公平调度算法、修正的最大加权时延优先算法、最大载干比调度算法或先进先出调度算法。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

调度执行单元，用于选择具有最大的调度优先级修正值的终端进行调度。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述优先级计算单元，进一步用于根据计算终端i的权重因子，其中，t_i表示终端i的剩余激活时间，f(t_i)表示终端i的权重因子。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述优先级计算单元，进一步用于根据f(t_i)＝-log(t_i)，计算终端i的权重因子，其中，t_i表示终端i的剩余激活时间，f(t_i)表示终端i的权重因子。

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述优先级计算单元，进一步用于根据f(t_i)＝t_i ^a，计算终端i的权重因子，其中，t_i表示所述终端i的剩余激活时间，f(t_i)表示终端i的权重因子，a是小于0的实数。