CN102546042B - 一种空口速率的统计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空口速率的统计方法，该方法包括：在当前TTI结束时，获取待统计队列在当前TTI中的数据移出速率；根据所述待统计队列在当前TTI中的数据移出速率以及上一个TTI的空口速率，计算得到当前的空口速率。通过使用上述的方法，可获得便于对Iub接口的数据传输进行流量控制的空口速率，进而增大系统的吞吐量。

Description

一种空口速率的统计方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是指一种空口速率的统计方法。

背景技术

HSPA+技术是时分同步码分多址（TD-SCDMA）系统中的高速分组接入增强技术，在该技术的增强下行链路中，数据调度依然是在基站（Node B）侧实现，因此，由无线网络控制器（RNC）通过Iub接口发来的MAC-d协议数据单元（MAC-d PDU）需要在Node B侧进行缓存，然后由MAC-ehs实体来对Node B侧所缓存的数据进行调度并通过空中接口（简称为空口，下同）输出。此时，Node B中的调度器将使用相应的分组调度算法为不同的用户设备（UE）分配相应的系统资源，即将当前传输时间间隔（TTI）中的相应系统资源（例如，高速下行共享信道）分配相应的UE，从而通过空口传输相应的用户数据。然而，由于空口的复杂性和移动信道的不确定性，因此分组调度算法的性能将对用户数据在空口的实际传输速率产生影响，同时也将直接影响用户数据在Node B侧的缓存，从而也将间接地影响MAC-d PDU在Iub接口上的传输。

所以，在现有技术中一般都使用流量控制算法来控制Node B侧所缓存的数据量。所述流量控制算法的主要功能在于根据用户在空口的实际传输能力而采用一种动态的方式来控制MAC-d PDU在Iub接口上的数据传输，使得Node B侧的用户缓存不至于过满或过空，从而保证所传输的数据在RNC和Node B之间不会被丢失，并同时保证用户在空口的数据吞吐量达到最大。目前，在对Iub接口的数据传输进行流量控制时，常用的方法是调整Node B侧的用户缓存的大小，尽量使得Node B侧所缓存的数据不对分组调度算法的执行产生不良影响。其中，在常用的流量控制算法中，相应队列的Iub接口速率必须与该队列的空口速率匹配。

由于受到调度算法和变化的信道质量的影响，用户所获得的实际的空口速率往往实时变化的，从而使得通过不同的统计方法计算得到的空口速率之间存在较大的差异。因此，为了使对Iub接口的流量控制达到较好的效果，选择一种合适的空口速率的统计方法将变得极为重要。

在现有技术中，空口速率的统计方法有很多种。例如，在专利申请号为CN200610111951.1的中国专利中提出了一种空口速率的统计方法，在该方法中，将通过如下所述的公式（1）对空口速率进行计算：

$\stackrel{\‾}{R}\left(t\right)=(1-a)\·\stackrel{\‾}{R}(t-1)+a\·R\left(t\right)---\left(1\right)$

其中：为待统计队列的平均下行速率，也即当前的空口速率，a为滤波器因子，为待统计队列在上一个TTI中的平均下行速率，而R(t)则为待统计队列的即时下行速率。

在上述的空口速率统计方法中，由于在计算实际的空口速率时是以空口吞吐量为计算依据的，因此计算得到的空口速率与实际的空口速率之间存在较大的时延。举例来说，Node B在发送相应数据之后，将在接收到与所发送的数据相应的反馈信息后，例如，接收到接收端返回的确认（ACK）消息或非确认（NACK）消息后，才会对当前的空口速率进行统计计算，以实现空口速率的更新，因此，在计算实际的空口速率时必然会引入相应的时延。另外，当数据传输过程发生了数据重传时，Node B也将等到接收到反馈消息后才对当前的空口速率进行统计计算，而此时，实际的需要重传的数据早已移出了优先级队列（PQ，Priority Queue），并在整个重传过程中存放在发送缓存中，因此，上述按空口吞吐量对空口速率进行统计的方法必然将引入更大的时延，且该时延值往往与Iub接口的传输时延属于同一量级，因而将导致流控命令的滞后。由于流控命令本身已带有补救的性质，需要尽可能早地发出，以便RNC尽早对Iub接口的传输速率进行调整，从而实现与变化中的空口速率的匹配，所以，由于通过上述的空口速率统计方法计算所得到的空口速率与实际的空口速率存在较大的差异，因此将出现对实际的空口速率跟踪较慢的问题，从而将对Iub接口的流量控制造成不利的影响。

此外，在现有技术中的分组调度过程中，一般都会同时使用紧急调度和正比公平（PF）算法来进行分组调度，且紧急调度的优先级一般都高于普通的PF调度。因此，在进行分组调度时，由于PF算法的使用，对于某一用户来说往往会出现一轮接一轮的调度，也就是说，在某一段时间内将频繁地调度该用户，而在相邻的另外一段时间内，又将很少调度该用户，并且上述过程将反复地循环。此时，如果分组调度过程中还允许使用紧急调度，且紧急调度的优先级高于PF调度，则当某段时间很少对某用户进行调度时，在NodeB侧缓存的该用户的数据将持续增加；在一定时间之后，很多被缓存的数据将满足紧急状态的条件，并进一步引发过多的紧急调度。而过多的紧急调度必然会将该队列的空口速率再次拉高，从而系统又将通过Iub接口传输更多的数据；由于PF算法的原因，此时将很少调度该队列，因此上述通过Iub接口传输的过多数据也将逐渐达到紧急状态，往复循环，从而使得系统会将更多的资源用于紧急调度。由于上述的紧急调度过程基本不考虑信道环境的好坏，因此过多的紧急调度必然将对小区的吞吐量造成不利的影响，导致小区的吞吐量下降。上述这种往复循环的紧急调度的现象，可称为紧急调度拖尾现象。

综上所述，现有技术中的空口速率统计方法都普遍存在着对实际的空口速率跟踪较慢的问题，也容易出现紧急调度拖尾现象，从而使得统计所得到的空口速率与实际的流控算法所需的空口速率存在较大的差异，因而将对Iub接口的流量控制产生不利的影响。

发明内容

本发明提供了一种空口速率的统计方法，从而可获得便于对Iub接口的数据传输进行流量控制的空口速率，进而增大系统的吞吐量。

为达到上述目的，本发明中的技术方案是这样实现的：

一种空口速率的统计方法，该方法包括：

在当前传输时间间隔TTI结束时，获取待统计队列在当前TTI中的数据移出速率；

根据所述待统计队列在当前TTI中的数据移出速率以及上一个TTI的空口速率，计算得到当前的空口速率；

其中，所述获取待统计队列在当前TTI中的数据移出速率包括：

根据当前TTI中所述待统计队列在正常动态调度时的瞬时出队速率以及所述待统计队列在紧急调度和丢包调度时的瞬时出队速率，计算得到所述待统计队列在当前TTI中的数据移出速率；

其中，计算所述待统计队列在当前TTI中的数据移出速率的公式为：

R₀(n)＝R₁(n)-α×R₂(n)

其中，R₀(n)为所述待统计队列在当前TTI中的数据移出速率，R₁(n)为当前TTI中所述待统计队列在正常动态调度时的瞬时出队速率，R₂(n)为当前TTI中所述待统计队列在紧急调度和丢包调度时的瞬时出队速率，α为权重因子。

所述获取待统计队列在当前TTI中的数据移出速率包括：

将所述待统计队列在当前TTI中正常动态调度时的瞬时出队速率作为所述待统计队列在当前TTI中的数据移出速率。

该方法进一步包括：

将所述待统计队列在当前TTI内被正常动态调度出队的总数据量除以当前TTI的时长，计算得到所述待统计队列在当前TTI中正常动态调度时的瞬时出队速率。

所述α的取值范围为：［0，∞）。

计算所述当前的空口速率的公式为：

${\stackrel{\‾}{R}}^{\′}\left(n\right)=(1-\frac{1}{T_c})\×{\stackrel{\‾}{R}}^{\′}(n-1)+\frac{1}{T_c}\×R_0\left(n\right)$

其中，为滤波器因子，为当前的空口速率；为上一个TTI中的空口速率；R₀(n)为所述待统计队列在当前TTI中的数据移出速率。

该方法进一步包括：

预先设置一个空口速率的最低保护值；

当计算得到的当前的空口速率低于所述的空口速率的最低保护值时，将所述空口速率的最低保护值设置为当前的空口速率。

所述预先设置一个空口速率的最低保护值包括：

根据单个用户在单码道中可承载的最大数据量以及数据包丢弃时延计算所述空口速率的最低保护值。

综上可知，本发明中提供了一种空口速率的统计方法。在所述空口速率的统计方法中，由于当待统计队列中的数据移出所述待统计队列时，即获取所述待统计队列的数据移出速率，并可根据所述待统计队列的数据移出速率以及上一个TTI的空口速率，计算得到当前的空口速率，从而可获得便于对Iub接口的数据传输进行流量控制的空口速率，进而增大系统的吞吐量。

附图说明

图1为本发明中的空口速率的统计方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本发明提供了一种空口速率的统计方法，在该方法中，当待统计队列中的数据移出所述待统计队列时，即获取所述待统计队列的数据移出速率，并可根据所述待统计队列的数据移出速率以及上一个TTI的空口速率，计算得到当前的空口速率，从而可获得便于对Iub接口的数据传输进行流量控制的空口速率，进而增大系统的吞吐量。

图1为本发明中的空口速率的统计方法的流程示意图。如图1所示，在本发明中的空口速率的统计方法中，主要包括如下所述的步骤：

步骤101，在当前TTI结束时，获取待统计队列在当前TTI中的数据移出速率。

在本步骤中，在当前TTI结束时，Node B就将即时获取待统计队列在当前TTI中的数据移出速率R₀(n)，其中n为当前TTI的序号。

在本发明的具体实施例中，可以通过多种方法来获取上述待统计队列在当前TTI中的数据移出速率R₀(n)。例如，所述获取该待统计队列在当前TTI中的数据移出速率可以是：将上述待统计队列在当前TTI中正常动态调度时的瞬时出队速率R₁(n)作为该待统计队列在当前TTI中的数据移出速率R₀(n)，其中，所述正常动态调度可以是非紧急调度或其它正常的动态调度，而不包括紧急调度、重传调度等非正常动态调度。此时，可以通过上述待统计队列在当前TTI内被正常动态调度出队的总数据量以及当前TTI的时长，计算得到该待统计队列在当前TTI中的数据移出速率R₀(n)，即，将上述总数据量直接除以当前TTI的时长，以得到瞬时出队速率R₁(n)，然后将该R₁(n)作为该待统计队列在当前TTI中的数据移出速率R₀(n)。其中，由于上述的总数据量是所述待统计队列在当前TTI中被正常动态调度出队的数据量，因此该总数据量中并不包括被紧急调度或被重传调度而出队的数据量，也不包括因为超时而丢弃的数据包的数据量。另外，如果在当前TTI内该待统计队列中没有数据被正常动态调度出队，则该待统计队列在当前TTI中的数据移出速率为0。

此外，在本发明的具体实施例中，也还可以根据当前TTI中上述待统计队列在正常动态调度时的瞬时出队速率R₁(n)以及该待统计队列在紧急调度和丢包调度时的瞬时出队速率R₂(n)，计算得到该待统计队列在当前TTI中的数据移出速率R₀(n)。例如，可根据如下所述的公式（2）计算R₀(n)：

R₀(n)＝R₁(n)-α×R₂(n)     （2）

其中，α为权重因子，用以调节R₂(n)在空口速率统计中所占的比重，以满足分组调度算法对于抑制由于紧急调度或丢包而引起的出队速率的不同程度的需求。α的理论取值范围可以是：［0，∞），当α的取值为0时，表示在上述空口速率的统计方法中不考虑由于紧急调度和丢包所导致的瞬时出队速率R₂(n)，此时，R₀(n)即等于R₁(n)。在本发明的具体实施例中，可以根据实际应用情况，预先设置α的取值。

另外，在本发明的具体实施例中，可根据所述待统计队列在当前TTI内被紧急调度和丢包调度出队的总数据量以及当前TTI的时长，计算得到上述的R₂(n)，例如，将当前第n个TTI内上述被紧急调度和丢包调度出队的总数据量直接除以当前第n个TTI的时长，以得到上述的R₂(n)。如果在当前第n个TTI内该待统计队列中没有数据被紧急调度或丢包调度出队，则该待统计队列在当前TTI中的的R₂(n)为0。

在本步骤中，由于是在当前TTI结束时就对待统计队列的数据移出速率进行统计，而并不是在接收到接收端返回的ACK或NACK消息之后才进行统计，因此可以有效地减少时延，更加快速、及时地对实际的空口速率进行跟踪，以获得便于对Iub接口的数据传输进行流量控制的空口速率。

步骤102，根据所述待统计队列在当前TTI中的数据移出速率以及上一个TTI的空口速率，计算得到当前的空口速率。

在本步骤中，在当前TTI结束时，都可根据所述待统计队列在当前TTI中的数据移出速率R₀(n)以及上一个TTI中的空口速率，通过计算得到当前TTI中的空口速率，即当前的空口速率。

例如，在本发明的具体实施例中，可根据如下所述的公式（3）计算得到当前的空口速率：

${\stackrel{\‾}{R}}^{\′}\left(n\right)=(1-\frac{1}{T_c})\×{\stackrel{\‾}{R}}^{\′}(n-1)+\frac{1}{T_c}\×R_0\left(n\right)---\left(3\right)$

其中，为当前的空口速率，即第n个TTI中的空口速率；为上一个TTI中的空口速率，即第n－1个TTI中的空口速率；为滤波器因子，通过调节该滤波器因子的取值，可以调整上述计算得到的当前的空口速率对于实际空口速率变化的敏感度，以得到更适于对Iub接口的数据传输进行流量控制的当前的空口速率。其中，T_c为Node B发送分组数据的滑动时间窗口的长度。在本发明的具体实施例中，可以根据实际应用情况，预先设置T_c的取值。

从上述的公式（3）中可知，在本发明的空口速率统计方法中，当计算当前的空口速率时，所使用的是待统计队列的数据移出速率R₀(n)，而不是空口成功发送的数据速率。由此可知，在本发明的技术方案中，由于在一个TTI结束之时就将对待统计队列的数据移出速率进行计算并更新当前的空口速率，而不管上述待统计队列中移出的数据在传输过程是否被接收端正确接收，因此可以更快地跟踪实际的空口速率，使得所计算得到的空口速率尽量接近实际的空口速率，从而可以克服现有技术中存在的对实际的空口速率跟踪较慢的问题，有利于对Iub接口进行更有效、更精确的流量控制。

而且，在本发明的技术方案中，并不是将所有移出待统计队列的数据都用于空口速率的统计，而是根据待统计队列中数据减少的原因以及空口调度传输状态，有选择性地忽略或“过滤”一部分移出队列的数据量，即不将由于紧急调度和/或缓存主动丢包而移出队列的数据量用于当前的空口速率的计算之中。其中，忽略由于缓存主动丢包而移出队列的数据量，是因为这部分的数据是由于排队时延过长的原因而被缓存主动丢弃的，而并未通过空口被调度传输，因此不应包括到当前的空口速率的统计计算之中；而忽略由于紧急调度而移出队列的数据量，其目的在于尽量抑制紧急调度的发生，使得当前的空口速率不再因为紧急调度的发生而快速拉升，进而达到抑制紧急调度拖尾现象的目的。

另外，在本发明的技术方案中，还可以进一步抑制紧急调度拖尾现象。例如，根据上述的公式（2）可知，在计算R₀(n)时，还将从R₁(n)中减去（而不是加上）与相应权重因子相乘的R₂(n)，其目的就在于，当发生紧急调度时，可以加速降低R₀(n)的数值，从而可以更好地防止紧急调度的进一步发生，抑制被紧急调度而出队的数据量，尽量减少紧急调度拖尾的现象的出现，减少用于紧急调度的资源量，进而为正常调度提供更多的系统资源，从而有助于提升小区的数据吞吐量。

此外，当使用上述的公式（2）计算R₀(n)时，由于将从R₁(n)中减去与相应权重因子相乘的R₂(n)，加速了R₀(n)的降低，从而在某些情况下有可能会使得R₀(n)的值很小甚至为0或负数。此时，将使得Iub接口的速率很低甚至为0，从而使得统计得到的当前空口速率也为0，因而可能出现流量控制算法死锁而不能正常运行的情况。为了防止当前的空口速率过低而导致流量控制算法死锁，在本发明的具体实施例中，可以进一步预先设置一个空口速率的最低保护值Rate_min，然后，当通过上述方法计算得到的当前的空口速率低于所述的空口速率的最低保护值Rate_min时，将所述空口速率的最低保护值Rate_min设置为当前的空口速率。其中，上述空口速率的最低保护值可以根据具体实际情况预先进行设置。例如，所述预先设置一个空口速率的最低保护值可以是：根据单个用户在单码道中可承载的最大数据量以及数据包丢弃时延计算上述空口速率的最低保护值Rate_min。具体来说，可以将单个用户在单码道中可承载的最大数据量除以数据包丢弃时延，从而得到上述空口速率的最低保护值Rate_min。其中，所述数据包丢弃时延为数据包在待统计队列中的最大等待时长，当数据包在待统计队列中等待时长大于或等于上述数据包丢弃时延时，该数据包将被丢弃。

综上可知，在本发明的实施例中提出了上述的空口速率的统计方法。在上述空口速率的统计方法中，由于当待统计队列中的数据移出所述待统计队列时，即获取所述待统计队列的数据移出速率，并可根据所述待统计队列的数据移出速率以及上一个TTI的空口速率，计算得到当前的空口速率，从而可以快速地更新当前的空口速率，获得便于对Iub接口的数据传输进行流量控制的空口速率，克服了现有技术中存在的对实际的空口速率跟踪较慢的问题，并有效地抑制了紧急调度拖尾现象的出现，提升了小区的吞吐量；而且，还可通过调节滤波器因子的取值来调整计算得到的当前的空口速率对于实际空口速率变化的敏感度，以得到更适于对Iub接口的数据传输进行流量控制的空口速率；此外，上述空口速率的统计方法的算法也比较简单，容易实现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种空口速率的统计方法，其特征在于，该方法包括：

在当前传输时间间隔TTI结束时，获取待统计队列在当前TTI中的数据移出速率；

根据所述待统计队列在当前TTI中的数据移出速率以及上一个TTI的空口速率，计算得到当前的空口速率；

其中，所述获取待统计队列在当前TTI中的数据移出速率包括：

根据当前TTI中所述待统计队列在正常动态调度时的瞬时出队速率以及所述待统计队列在紧急调度和丢包调度时的瞬时出队速率，计算得到所述待统计队列在当前TTI中的数据移出速率；

其中，计算所述待统计队列在当前TTI中的数据移出速率的公式为：

R₀(n)＝R₁(n)-α×R₂(n)

其中，R₀(n)为所述待统计队列在当前TTI中的数据移出速率，R₁(n)为当前TTI中所述待统计队列在正常动态调度时的瞬时出队速率，R₂(n)为当前TTI中所述待统计队列在紧急调度和丢包调度时的瞬时出队速率，α为权重因子。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取待统计队列在当前TTI中的数据移出速率包括：

将所述待统计队列在当前TTI中正常动态调度时的瞬时出队速率作为所述待统计队列在当前TTI中的数据移出速率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

将所述待统计队列在当前TTI内被正常动态调度出队的总数据量除以当前TTI的时长，计算得到所述待统计队列在当前TTI中正常动态调度时的瞬时出队速率。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述α的取值范围为：［0，∞）。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述当前的空口速率的公式为：

${\stackrel{\‾}{R}}^{\′}\left(n\right)=(1-\frac{1}{T_c})\×{\stackrel{\‾}{R}}^{\′}(n-1)+\frac{1}{T_c}\×R_0\left(n\right)$

其中，为滤波器因子，为当前的空口速率；为上一个TTI中的空口速率；R₀(n)为所述待统计队列在当前TTI中的数据移出速率。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

预先设置一个空口速率的最低保护值；

当计算得到的当前的空口速率低于所述的空口速率的最低保护值时，将所述空口速率的最低保护值设置为当前的空口速率。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预先设置一个空口速率的最低保护值包括：

根据单个用户在单码道中可承载的最大数据量以及数据包丢弃时延计算所述空口速率的最低保护值。