CN102469602A - 一种用户多业务调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用户多业务调度方法，预先设置对应不同服务质量QoS要求的不同调度优先级，并设置其中每一个调度优先级的准入条件；在每个传输时间间隔，根据当前调度优先级的准入条件，确定属于当前调度优先级的优先级队列PQ，为确定出的每个PQ分配资源，并将所分配资源与该PQ所属用户的其他PQ的已分配资源进行合并，当还有剩余资源时，将当前调度优先级的下一个调度优先级作为当前调度优先级，返回执行确定属于当前调度优先级的PQ的步骤，直至最后一个调度优先级。应用本发明，可以在一个用户具有多个业务的情况下，以业务粒度执行调度，并且使得调度优先级与QoS优先保障相匹配，资源分配方式与以业务为粒度的调度方式相匹配。
Description
技术领域
本发明涉及调度技术，特别涉及一种用户多业务调度方法。
背景技术
对承载用户数据的高速下行链路共享信道(HS-DSCH，High SpeedDownlink Share Channel)进行的快速调度，包括两方面含义：一是按照预先设置的调度优先级进行调度，二是资源分配。
在高速分组下行接入(HSDPA，High Speed Downlink Packet Access)系统中，针对下行链路，用户的优先级队列(PQ，Priority Queue)与业务具有对应关系，具有相同服务质量(QoS，Quality of Service)属性的业务将放置在同一个PQ中，即一个PQ中将包括一个以上业务，这些业务的业务速率等QoS属性均相同。对HS-DSCH进行快速调度时，由于一个MAC-hs PDU中只能包含来自一个PQ的数据，因此预先以用户粒度设置调度优先级，执行调度和资源分配时按照调度优先级进行。
在高速分组接入增强(HSPA+，High Speed Package Access Plus)系统中，由于一个MAC-hs PDU中复用最多来自3个不同PQ的数据，对HS-DSCH进行快速调度时，不能像HSDPA系统中那样按照用户粒度设置调度优先级，而是需要以业务粒度来设置调度优先级。
目前现有技术中存在若干种以业务粒度进行HS-DSCH的快速调度方案。例如申请号为200610021907.1的中国专利、申请号为200710036732.6的中国专利和申请号为200810116021.4的中国专利，分别都公开了如何以业务粒度进行HS-DSCH的快速调度，但这些方案存在以下缺点：
1、在设置调度优先级时，综合考虑不同QoS要求，因此一个调度优先级对应的不是一种QoS要求，而用户的一个业务实际上可能需要优先满足某些QoS要求，这就造成了调度优先级与QoS优先保障不匹配的问题；
2、在资源分配时无法基于业务粒度执行，这就造成了资源分配方式与以业务为粒度的调度方式不匹配的问题。
发明内容
本发明提供一种用户多业务调度方法，在一个用户具有多种业务的情况下，以业务粒度执行调度，使得调度优先级与服务质量QoS优先保障相匹配，资源分配方式与以业务为粒度的调度方式相匹配。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种用户多业务调度方法，关键在于，预先设置对应不同服务质量QoS要求的不同调度优先级，并设置其中每一级别的准入条件；在每个传输时间间隔，该方法还包括：
A、根据当前调度优先级的准入条件，确定属于当前调度优先级的优先级队列PQ；
B、为确定出的每个PQ分配资源，并将所分配资源与该PQ所属用户的其他PQ的已分配资源进行合并；
C、当资源池中还有剩余资源时，将当前调度优先级的下一个调度优先级作为当前调度优先级，返回执行步骤A，直至最后一个调度优先级。
可见，本发明中的用户多业务调度方法，取得了以下技术效果：
第一、每一个调度优先级只对应一种QoS要求，因此可以将需要优先保障的QoS要求设置为对应较高的调度优先级，使调度优先级与QoS优先保障相匹配，这是一种绝对优先调度方式；
第二、在执行调度时，以PQ为粒度，由于PQ与用户业务的对应关系，相当于是以业务粒度执行调度；
第三、用户的不同业务可以同时处于相同或不同的调度优先级中；
第四、考虑到HSPA+系统中资源池的特点，将资源分配融入到调度中；
第五、在分配资源时，先给PQ分配资源、再将属于同一用户的PQ所分配的资源进行合并，由于空口是以用户粒度分配资源，采用这样的方式将在兼顾空口特性的情况下，使得资源分配和以业务粒度执行的调度相匹配。
附图说明
图1为本发明中用户多业务调度方法的流程图；
图2为本发明实施例中用户多业务调度方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明用户多业务调度方法的流程图，流程开始之前，预先设置对应不同QoS要求的不同调度优先级，并设置其中每一个调度优先级的准入条件。图1所示流程在每个传输时间间隔(TTI，Transport Time Interval)执行一次，包括以下步骤：
步骤11：根据当前调度优先级的准入条件，确定属于当前调度优先级的PQ。
本步骤中，确定属于当前调度优先级的PQ将不执行针对后续调度优先级的步骤11的操作，即一个PQ只属于一个调度优先级，但同一用户的多个PQ可以属于不同的调度优先级。
步骤12：为确定出的每个PQ分配资源，并将所分配资源与该PQ所属用户的其他PQ的已分配资源进行合并。
本步骤中，进行资源合并时，是将属于当前调度优先级的某一PQ分配到的资源，与当前调度优先级中该PQ所属用户的其他PQ的已分配资源、及当前调度优先级之前的调度优先级中该PQ所属用户的其他PQ的已分配资源进行合并。
步骤13：当还有剩余资源时，将当前调度优先级的下一个调度优先级作为当前调度优先级，返回执行步骤11，直至最后一个调度优先级。
可见，本发明中的用户多业务调度方法，取得了以下技术效果：
第一、每一个调度优先级只对应一种QoS要求，因此可以将需要优先保障的QoS要求设置为对应较高的调度优先级，使调度优先级与QoS优先保障相匹配，这是一种绝对优先调度方式；
第二、在执行调度时，以PQ为粒度，由于PQ与用户业务的对应关系，相当于是以业务粒度执行调度；
第三、用户的不同业务可以同时处于相同或不同的调度优先级中；
第四、考虑到HSPA+系统中资源池的特点，将资源分配融入到调度中；
第五、在分配资源时，先给PQ分配资源、再将属于同一用户的PQ所分配的资源进行合并，由于空口是以用户粒度分配资源，采用这样的方式将在兼顾空口特性的情况下，使得资源分配和以业务粒度执行的调度相匹配。
下面给出本发明方法的实施例。
在本实施例中，根据设置的调度优先级，可以进行业务粒度的分层调度，其中一种较佳的设置方式为：设置调度优先级由高到低分别对应的QoS要求为信令调度、时延保证调度、重传调度、GBR未保证调度、紧急调度和正常动态调度。下面分别对每一个调度优先级进行介绍。
①第一级别：信令调度。
本级别的准入条件为：存放有信令数据分组的PQ。
当符合本级别准入条件的PQ为两个以上时，按照各个PQ中队首数据分组到达时间的先后顺序进行排序。
②第二级别：时延保证调度。
假设业务在MAC层数据分组能容忍的时延范围是[A，B]，本级别的准入条件为：队首数据分组等待调度的时间超过A的PQ。
当符合本级别准入条件的PQ为两个以上时，还需要对这两个以上PQ再进行排序。假设第k个PQ对应的业务所能容忍的时延范围是[Ak，Bk]，队首数据分组等待的时间为Twait_k，对第k个PQ计算Proik＝Twait_k-Bk，按照计算结果大小进行由高到低排序。
③第三级别：重传调度。
本级别的准入条件为：所有PQ均未参与信令调度和时延保证调度，且有数据分组等待重传的用户。
由于重传调度实际是辅助混合自动重传(HARQ)进程完成其重传功能，而HARQ进程是针对某个用户设置的，并不是针对某个PQ设置的，所以本实施例中的重传调度相当于是以用户为单位进行的，当一个用户的所有PQ都未参与信令调度和时延保证调度时，才认为该用户未参与信令调度和时延保证调度。若用户有多个HARQ进程需要进行数据重传，以发生传输出错最早的HARQ进程为准确定该用户传输错误发生的时间，并只以发生传输错误最早的HARQ进程作为该用户参与当前调度优先级中的排序和分配资源的进程。
当符合本级别准入条件的用户为两个以上时，还需要对这两个以上用户再进行排序。假设第k个用户的重传数据分组从传输出错开始的等待时长为Tre_wait_k，则针对第k个用户计算Priok＝Tre_wait_k，按照Proik的大小进行由高到低的排序。
④第四级别：GBR未保证调度。
假设第k个PQ在一段时间内获得的空口吞吐量为这里的一段时间通过仿真测试得到，第k个PQ要求的最低保证速率为RateGBR_k，本级别的准入条件为：所属用户未参与过重传调度，且对应业务获得的空口吞吐量小于最低保证速率的PQ，即满足
当符合本级别准入条件的PQ为两个以上时，计算
其中，
反映了第k个PQ的GBR业务不满意程度。按照Proik的大小，进行由高到低排序。
⑤第五级别：紧急调度。
本级别的准入条件为：所属用户没有参与重传调度，且存在达到紧急状态的数据分组的PQ。上述紧急状态可以这样定义，第k个PQ中数据分组的等待时长符合如下公式：Twait_k≥furgent×Tdiscard_k。上述Twait_k表示第k个PQ中的数据分组的等待时长，Tdiscard_k表示数据分组在第k个PQ中可以停留的最长时间，furgent表示紧急系数，该紧急系数的取值需要综合考虑系统吞吐量和等待时长后的折中值，要在保证业务时延的基础上，达到系统吞吐量的最大化，具体可以通过仿真等现有手段得出，只要符合上述原则即可。
当符合本级别准入条件的PQ为两个以上时，针对PQ中的数据分组计算Purgent＝Tdiscard-Twait，其中Purgent表示PQ中数据分组的紧急程度，当PQ中有两个以上数据分组时，以其中Purgent的最小值作为该PQ的Purgent。按照Purgent的大小进行由低到高排序，即按照Purgent值越小的PQ，排序越靠前，越应该尽早调度，以避免出现丢包的问题。
⑥第六级别：正常动态调度。
本级别准入条件：未参加过调度，且所属用户没有进行重传调度的PQ。
当符合本级别准入条件的PQ为两个以上时，还需要对这两个以上PQ再进行排序，假设第k个PQ的平均下行传输空口速率为
，当前信道环境下，在每个最小资源单元，即每个码道因子为16的码道，基站可以给该PQ所属用户传输的最大比特数，该参数用于反映用户的信道质量，计算
按照Proik的大小进行由低到高排序。
在本实施例中，在每个TTI中，为PQ分配资源时，按照调度优先级的顺序依次进行，在每个调度优先级中，按照各个PQ的排序依次进行。
如果当前调度优先级为除对应重传调度外的调度优先级，图1所示的步骤12可以由如下两个子步骤实现。
步骤1：计算出当前PQ需要的码道数。
本步骤中，按照如下公式计算当前PQ所需的码道数。
Codenum＝PQ_BufferSize/Bits_Per_Code。
上述PQ_BufferSize表示当前PQ的缓存数据量大小，Bits_Per_Code表示每码道可传比特数。
步骤2：将当前PQ和其所属用户的其他已分配资源的PQ的所需码道数进行合并，判断资源池中是否存在可支持合并后的码道数的连续资源块，如果是，将该连续资源块中的连续码道资源，依次重新分配给当前PQ所属用户中已分配资源的其他PQ、及分配给当前PQ，否则将资源池中最大的连续资源块中的连续码道资源，依次重新分配给当前PQ所属用户的已分配资源的其他PQ、及分配给当前PQ，按照确定出的各个PQ在当前调度优先级中的排序，针对下一个PQ返回执行步骤1，直至当前PQ为当前调度优先级中的最后一个PQ或资源池中再无其它可用的连续资源块。
由于分配资源以PQ粒度进行，因此在不知道当前PQ是否为某一用户的最后一个PQ、且需要保证为该用户所分配的码道资源是连续的情况下，需要将当前PQ的码道数与其所属用户的其他PQ的码道数进行合并，如果资源池中存在可支持合并后的码道数的连续资源块，如果有，则利用该连续资源块，首先为当前PQ所属用户的已分配资源的其他PQ重新分配资源，再为当前PQ分配资源，如果资源池中没有可以满足合并后的码道数的连续资源块，则利用资源池中最大的连续资源块，首先为当前PQ所属用户的已分配资源的其他PQ重新分配资源，再为当前PQ分配资源。如果资源池中没有可以满足合并后的码道数的连续资源块，则当前PQ所属用户中属于当前调度优先级、且还未执行步骤1的其他PQ，将不再进行上述步骤1和步骤2的资源分配流程，该用户中属于后续其他调度优先级的PQ，将不再参与其所在后续调度优先级中的排序。
如果当前调度优先级对应重传调度，则在图1所示步骤11和步骤12之间将进一步包括：按照传输错误发生时间的先后顺序，为确定出的用户分配资源，然后执行步骤13。
进一步，本实施例中，在图1所示步骤13之后可以进一步包括对同一用户的PQ数据复用的步骤，具体就是在为某一用户的所有PQ队列的资源分配结束后，按照后分配资源的PQ不抢占先分配资源的PQ的资源为原则，重新开始为该用户的各个PQ分配可传输的比特数，重新分配按照各个PQ所属的调度优先级的顺序执行，当高级别的PQ并没有完全将分配的资源使用完时，将剩余资源分配给该用户的低级别的PQ使用，这样将使得低级别的PQ可发送更多的数据，提高了资源利用率。
综合以上对本实施例的分析，给出本实施例的完整流程。图2为本发明实施例中用户多业务调度的方法流程图，该流程包括：
步骤201：更新各用户空口速率及其各个业务的速率，初始化资源池。
步骤202：确定属于对应信令调度的调度优先级的PQ。
步骤203：按照确定出的各个PQ的排序，为各个PQ分配资源，并将属于同一用户的PQ的已分配资源进行合并。
步骤204：判断资源池中的剩余资源是否为0，如果是，执行步骤218，否则执行步骤205。
步骤205：确定属于对应时延保证调度的调度优先级的PQ。
步骤206：按照确定出的各个PQ的排序，为各个PQ分配资源，并将属于同一用户的PQ的已分配资源进行合并。
步骤207：判断资源池中的剩余资源是否为0，如果是，执行步骤218，否则执行步骤208。
步骤208：确定属于对应重传调度的调度优先级、且未进行过信令调度和时延保证调度的用户，按照传输错误发生的先后顺序为各个用户分配资源。
本步骤中参与重传调度的用户的所有PQ，将不再参与后续级别的调度。
步骤209：判断资源池中的剩余资源是否为0，如果是，执行步骤218，否则执行步骤210。
步骤210：确定属于对应GBR未保证调度的调度优先级的PQ。
步骤211：按照确定出的各个PQ的排序，为各个PQ分配资源，并将属于同一用户的PQ的已分配资源进行合并。
步骤212：判断资源池中的剩余资源是否为0，如果是，执行步骤218，否则执行步骤213。
步骤213：确定属于对应紧急调度的调度优先级的PQ。
步骤214：按照确定出的各个PQ的排序，为各个PQ分配资源，并将属于同一用户的PQ的已分配资源进行合并。
步骤215：判断资源池中的剩余资源是否为0，如果是，执行步骤218，否则执行步骤216。
步骤216：确定属于对应正常动态调度的调度优先级的PQ。
步骤217：按照确定出的各个PQ的排序，为各个PQ分配资源，并将属于同一用户的PQ的已分配资源进行合并。
步骤218：针对用户执行PQ数据复用。
本步骤中，如前文所介绍的PQ数据复用的含义，为某一用户的所有PQ队列的资源分配结束后，按照后分配资源的PQ不抢占先分配资源的PQ的资源为原则，重新开始为该用户的各个PQ分配可传输的比特数，重新分配按照各个PQ所属的调度优先级的顺序执行，当调度优先级较高的PQ并没有完全将分配的资源使用完时，将剩余资源分配给该用户的调度优先级较低的PQ使用。但对于重传调度来说，实际是以用户为单位进行的，且只以发生传输错误最早的HARQ进程作为该用户参与当前调度优先级中的排序和分配资源的进程，所以参与重传调度的用户不执行本步骤中的PQ数据复用。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种用户多业务调度方法，其特征在于，预先设置对应不同服务质量QoS要求的不同调度优先级，并设置其中每一级别的准入条件；在每个传输时间间隔，该方法还包括：
A、根据当前调度优先级的准入条件，确定属于当前调度优先级的优先级队列PQ；
B、为确定出的每个PQ分配资源，并将所分配资源与该PQ所属用户的其他PQ的已分配资源进行合并；
C、当资源池中还有剩余资源时，将当前调度优先级的下一个调度优先级作为当前调度优先级，返回执行步骤A，直至最后一个调度优先级。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先设置调度优先级包括：设置调度优先级由高到低分别对应的QoS要求为信令调度、时延保证调度、重传调度、保证比特速率GBR未保证调度、紧急调度和正常动态调度；
所述对应信令调度的调度优先级的准入条件为：存放有信令数据分组的PQ；
所述对应时延保证调度的调度优先级的准入条件为：队首数据分组等待调度的时间超过预设阈值的PQ；
所述对应重传调度的调度优先级的准入条件为：所有PQ均未参与信令调度和时延保证调度、且有数据分组等待重传的用户；
所述对应GBR未保证调度的调度优先级的准入条件为：所属用户未参与重传调度、且对应业务获得的空口吞吐量小于最低保证速率的PQ；
所述对应紧急调度的调度优先级的准入条件为：所属用户未参与重传调度、且存在达到紧急状态的数据分组的PQ；
所述对应正常动态调度的调度优先级的准入条件为：未参与过调度、且所属用户没有进行重传调度的PQ。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤A中确定出的PQ，不再参与当前传输时间间隔针对其他调度优先级执行的步骤A的操作。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当前调度优先级对应除重传调度外的其他QoS要求时，所述步骤A和步骤B之间进一步包括：对确定出的PQ进行排序；
所述步骤B中为确定出的每个PQ分配资源，按照该PQ在当前调度优先级中的排序进行。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当前调度优先级对应信令调度时，所述对确定出的PQ进行排序为：按照各个PQ队首数据分组到达时间的先后顺序进行由高到低排序。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当前调度优先级对应时延保证调度时，所述对确定出的PQ进行排序为：计算Proik＝Twait_k-Bk，其中[Ak，Bk]表示第k个PQ对应的业务的时延范围，Twait_k表示第k个PQ队首数据分组的等待时延，Proik表示第k个PQ的计算结果；按照Proik的大小进行由高到低排序。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当前调度优先级对应GBR未保证调度时，所述对确定出的PQ进行排序为：计算其中
表示第k个PQ获得的空口吞吐量，RateGBR_k表示第k个PQ要求的最低保证速率，Proik表示第k个PQ的计算结果；按照Proik的大小进行由高到低排序。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当前调度优先级对应紧急调度时，所述对确定出的PQ进行排序为：针对PQ中的数据分组计算Purgent＝Tdiscard-Twait，其中Twait_k表示第k个PQ中的数据分组的等待时长，Tdiscard_k表示数据分组在第k个PQ中可缓存的最大时长，当PQ中有两个以上数据分组时，以其中Purgent的最小值作为该PQ的Purgent；按照Purgent的大小进行由低到高排序。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述达到紧急状态为：满足Twait_k＝furgent×Tdiscard_k，其中furgent表示紧急系数。
10.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当前调度优先级对应正常动态调度时，所述对确定出的PQ进行排序为：计算
其中表示第k个PQ的平均下行传输空口速率，Bits_Per_Codek表示每个最小资源单元基站可传输的最大比特数，Proik表示第k个PQ的计算结果；按照Proik的大小进行由低到高排序。
11.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：
B1、根据公式Codenum＝PQ_BufferSize/Bits_Per_Code计算当前PQ所需的码道数，其中PQ_BufferSize为该PQ的缓存数据量大小，Bits_Per_Code为每码道可传比特数；
B2、将当前PQ和其所属用户的已分配资源的其他PQ的所需码道数进行合并，判断资源池中是否存在可支持合并后的码道数的连续资源块，如果是，将该连续资源块中的连续码道资源，依次重新分配给当前PQ所属用户中已分配资源的其他PQ、及分配给当前PQ，否则将资源池中最大的连续资源块中的连续码道资源，依次重新分配给当前PQ所属用户的已分配资源的其他PQ、及分配给当前PQ，按照确定出的各个PQ在当前调度优先级中的排序，针对下一个PQ返回执行步骤B1，直至当前PQ为当前调度优先级中的最后一个PQ或资源池中无可用的连续资源块。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，资源池中不存在可支持合并后的码道数的连续资源块时，当前PQ所属用户中属于当前调度优先级、且未分配资源的其他PQ不执行所述步骤B1和B2，当前PQ所属用户中属于其他调度优先级、且未分配资源的其他PQ不执行所述排序。
13.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当前调度优先级对应重传调度时，所述步骤A中进一步包括：确定出所有PQ均符合准入条件的用户；
所述步骤A和步骤B之间进一步包括：按照传输错误发生时间的先后顺序，确定用户的排序；按照所述排序为确定出的用户分配资源，然后执行步骤C。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，当用户具有两个以上混合自动重传HARQ进程时，以发生传输错误最早的HARQ进程为准确定该用户传输错误发生的时间，并只以发生传输错误最早的HARQ进程作为该用户参与当前调度优先级中的所述排序和分配资源的进程。
15.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：
C1、判断资源池中的剩余资源是否为0，如果是，执行步骤C2，否则执行步骤C3；
C2、除当前调度优先级对应重传调度外，针对每一个已分配资源的用户，按照该用户已分配资源的各个PQ所属调度优先级的顺序，为给用户已分配资源的各个PQ分配可传输的比特数，当一个PQ除了支持自身使用外还有剩余资源时，将剩余资源分配给自身所属用户的下一个调度优先级中的PQ使用；
C3、将当前调度优先级的下一个调度优先级作为当前调度优先级，返回执行步骤A，直至最后一个调度优先级。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A之前进一步包括：
更新各用户的空口速率及其各个业务的速率，初始化资源池。
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