CN102647718A

CN102647718A - 一种对VoIP业务进行混合资源分配的方法

Info

Publication number: CN102647718A
Application number: CN2012101119057A
Authority: CN
Inventors: 李志男; 黄安鹏; 谢麟振
Original assignee: Peking University
Current assignee: Peking University
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2012-08-22

Abstract

本申请公开了一种对VoIP业务进行混合资源分配的方法，可以包括：当用户处于激活期时，基站为用户分配半持续无线资源；基站在分配完半持续资源之后，判断下行缓存区剩余的数据量和上行缓存区剩余的数据量，若其大于某个阈值，则基站在半持续调度的基础上，基站将对用户再进行一次动态调度，分配资源传输剩余数据；当用户处于静默期或瞬态期时，基站回收分配给用户的半持续资源，通过动态调度为用户分配资源。本发明通过对语音业务在缓存区数据量大小的判断，区分网络状态，采用灵活的调度策略和自适应的资源分配策略，从而保证在减少调度信令开销的基础上，不仅能够提高资源利用率，而且能够减少语音数据包的等待时延。

Description

一种对VoIP业务进行混合资源分配的方法

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种对VoIP业务进行混合资源分配的方法。

背景技术

对于第四代移动通信LTE(Long-Term Evolution，长期演进)系统，所有的业务都被组装成IP数据包，经过基站的调度器进行调度和资源分配后，在共享信道上进行传输。对于传统的语音业务，在LTE系统中是通过VoIP(Voice overIP，网络电话)承载。

VolP语音业务主要分为3个状态：瞬态期、激活期和静默期，瞬态期是指在PDCP(Packet Data Convergence Protocol，分组数据汇聚协议)层未对语音数据包进行头压缩时期，此时语音数据包的大小比较大。激活期是指PDCP层对语音数据包进行头压缩后的时期，此时语音数据包的大小相对比较小。静默期是没有语音数据包只有背景噪声包的时期。

瞬态期和激活期的分组包到达间隔都为20ms，静默期的分组包到达间隔为160ms。在AMR速率为12.2kbit/s时，瞬态期的包头没有进行IP头压缩，此时数据包比较大，一般为97Byte左右。激活期的包是进行了IP头压缩的语音业务的数据，数据包大小一般为35～49Byte。在静默期没有语音数据传输，只有由于背景噪声产生的SID(Silence Descriptor，沉默描述)包，SID包大小一般为10～24Byte。图1为基于自适应多速率AMR(Adaptive Multi Rate)的VolP语音业务的业务源模型。

现有技术在LTE系统中，为了减少调度信令的开销，现有技术方案采用半持续调度的方法对VoIP语音数据包进行调度。具体如下：

在VoIP的瞬态期和激活期采用半持续调度分配的固定无线资源传输语音数据包，即基站通过半持续调度信令SPS(Semi-Persistent Scheduling)，一次性为用户分配固定周期和固定大小的无线资源，此时发射端将在分配的半持续资源上传输固定大小的数据包，当终端进入静默期后，基站将回收分给用户的半持续无线资源。在基站回收半持续资源之前，基站将不再为用户发送调度信令。在静默期，网络采用动态调度分配的无线资源进行传输SID包。

●现有技术的不足：

现有技术考虑到VoIP业务在激活期的数据包大小和数据包到达时间间隔都比较稳定的特点，为了减少调度信令的开销，所以在激活期采用分配半持续资源的资源分配方式。同时，现有技术考虑了激活期和静默期的数据大小不一样，激活期和静默期数据包到达的时间间隔不一样，所以在激活期采用半持续的资源分配，而在静默期采用动态的资源分配。

但是，针对VoIP业务，现有的资源分配策略没有考虑瞬态期和激活期的数据包大小具有一定的差异性。对于现有的资源分配有两种不同的场景：

场景一：如果在半持续调度期间，分配的半持续无线资源按照比较大的数据包大小进行资源分配，那么激活期的数据包比瞬态期的数据包小很多，所分配的资源能够承载的数据包大小远远大于激活期的数据包大小，为了能够达到速率匹配的目的，就需要在语音数据包的基础上补充一定量的Padding(填充数据)。Padding是为了达到速率匹配目的的无意义数据，所以对于业务数据块补充的Padding相当于无线资源的浪费。图2是这种情况的资源分配方法示意图。

场景二：如果在半持续调度期间分配的无线资源按照比较小的数据包大小进行分配，就会导致瞬态期的一个数据包需要被分成几个数据段才能在分配的固定资源上进行承载，所以在多次传输后才能传输完瞬态期的一个数据包。由于在现有资源分配策略中，半持续调度分配的无线资源具有固定的周期和固定的大小，所以只能在多个周期后才能传输完瞬态期的一个数据包，这样按照周期到达的后续的语音数据包就会累积在数据缓存区内，从而造成后续的语音数据包将都会被延迟传输，增加了语音数据包的传输时延，并且有可能造成语音业务的数据包因超时造成丢包，使用户的感受以及满意度下降。图3是这种情况的资源分配方法示意图。

由于现有技术方案没有考虑VoIP业务在瞬态期和激活期具有不同的数据包大小，所以不能灵活的进行资源分配，造成无线资源利用率低，或者数据包传输时延比较大的问题。

发明内容

本发明提出一种对VoIP业务进行混合资源分配的方法，能够针对每个状态，智能选择对应的不同“动态调度与半持续调度相互融合”的方法，以满足语音业务在无线或移动网络中的系统级性能要求，并减小信令开销。

为了解决上述问题，本申请公开了一种对VoIP业务进行混合资源分配的方法，可以包括：当用户处于激活期时，基站为用户分配半持续无线资源；基站在分配完半持续资源之后，判断下行缓存区剩余的数据量和上行缓存区剩余的数据量，若其大于某个阈值，则基站在半持续调度的基础上，基站将对用户再进行一次动态调度，分配资源传输剩余数据；当用户处于静默期或瞬态期时，基站回收分配给用户的半持续资源，通过动态调度为用户分配资源。

可选的，当用户处于静默期或瞬态期时，基站通过动态调度为用户分配资源，所述动态调度的原则为：所分配的资源能够传输的数据块大小为下行语音业务在数据缓存区的数据量或者上行语音业务在数据缓存区的数据量。

可选的，基于下行语音业务在数据缓存区的数据量BUFFER_DL或者上行语音业务在数据缓存区的数据量BSR的大小的判断，将VoIP业务的状态分为3个状态：瞬态期、激活器、沉默期。

可选的，如果BUFFER_DL≥T_up或者BSR≥T_up，则认为VoIP语音业务处于瞬态期；如果BUFFER_DL≤T_down或者BSR≤T_down，则认为VoIP语音业务处于静默期；如果T_down≤BUFFER_DL≤T_up或者T_down≤BSR≤T_up，则认为VoIP语音业务处于瞬态期；其中，T_up、T_down分别为上阈值和下阈值。

可选的，当用户处于激活期时，基站基站通过半持续调度信令，一次性为用户分配固定周期和固定大小的半持续无线资源。

可选的，基站在分配完半持续资源之后的动态调度，为用户分配的资源能够传输的数据块大小为BUFFER_DL-K或BSR-K，其中K为表示基站为用户分配的半持续资源所能够传输的数据包大小。

●本发明有如下优势：

在现有对VoIP业务的资源分配方法中，没有考虑不同状态下的资源块大小的差异性，造成对资源分配没有不具有鲁棒性和灵活性。

和现有技术相比，本发明提出的混合资源分配策略能够根据缓存区的数据量进行合理的资源分配，不仅能够使系统资源被有效的利用，提高系统的频谱效率。而且能够使VoIP业务在缓存区的数据能够尽快在无线网络中被传输，降低VoIP语音业务的时延，提高用户的满意度。图5是本发明提出的混合资源分配策略的示意图。

从图5的混合资源分配示意图中能够看出，当VoIP业务处于瞬态期时，利用半持续调度分配的半持续资源传输一部分业务数据，同时，把缓存区中剩余的数据块通过动态调度进行传输，这样一方面不会造成数据块在缓存区的堆积，另一方面也不要求半持续调度分配过大的资源，避免造成半持续资源的浪费。当VoIP业务处于激活期的时候，可以通过半持续调度分配固定周期和固定大小的半持续资源，从而使激活期的数据包能够很快被传输，同时，减小了调度信令的开销。

附图说明

图1是现有技术基于AMR的VoIP业务模型示意图；

图2是现有VoIP业务的资源分配方法(场景一)；

图3是现有VoIP业务的资源分配方法(场景二)；

图4是本发明VoIP业务混合资源分配算法流程图；

图5是本发明VoIP业务混合资源分配示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步详细说明本发明的内容。过程如图4所示。

本发明提出一种对VoIP业务进行混合资源分配的方案，过对语音业务在缓存区数据量大小的判断，对语音业务在无线或移动网络中的状态进行自动区分。针对每个状态，智能选择对应的不同“动态调度与半持续调度相互融合”的方法，以满足语音业务在无线或移动网络中的系统级性能要求，并减小信令开销。

VoIP业务分为上行方向和下行方向两个方向，对于下行方向，位于基站侧的调度器能够准确知道语音业务在数据缓存区的数据量，我们用BUFFER_DL表示下行语音业务在数据缓存区的数据量。对于上行，语音业务的缓存状态量是通过终端上报BSR(Buffer Status Reports，缓存状态报告)通知调度器，我们用BSR表示上行语音业务在数据缓存区的数据量。

其算法流程如下：

1、通过对BUFFER_DL或BSR大小的判断，可以把VoIP业务的状态分为3个状态：瞬态期、激活器、沉默期。

2、当用户处于激活期时，基站通过半持续调度信令，一次性为用户分配固定周期和固定大小的半持续无线资源，此时发射端将在分配的半持续资源上传输固定大小的数据包。在终端进入静默期之前，基站将不会回收分给用户的半持续无线资源。

3、基站在分配完半持续资源之后，判断下行缓存区剩余的数据量和上行缓存区剩余的数据量，若其大于某个阈值，则基站在半持续调度的基础上，基站将对用户再进行一次动态调度，分配资源传输剩余数据。

4、当用户不处于激活期，而处于静默期或瞬态期时，基站回收分配给用户的半持续资源，通过动态调度为用户分配资源，分配的资源能够传输的数据块大小为BUFFER_DL或BSR，即将缓存区内数据全部传输。

图4是VoIP业务混合资源分配的算法流程图。

本发明针对语言业务激活期，仍然以半持续调度为主，但是辅助以动态调度。其中，辅助的动态调度，是以系统自身信息来触发，从而节省系统在语言业务调度时的信令开销。

具体的，本发明可以依据其无线或移动网络中的语言业务的存储状态信息来进行触发动态调度机制的门限，从而限制了动态调度的信令开销，具体为：通过对业务存储状态进行门限设置，用于区分在语言业务的半持续调动期间，是否触发动态调度算法作为辅助手段。

当然，在半持续调动期间，动态调度算法只是一个辅助手段用于可能额外的语言业务数据，本发明主要还是以半持续调度为主，依靠系统自身的存储状态信息来触发动态调度，从而降低信令开销。动态算法作为辅助手段，可以用于灵活承载没有经过头压缩或较大的语言数据包，改进语言业务的服务体验。

例如在应用中，对于下行方向，我们用BUFFER_DL表示下行语音业务在数据缓存区的数据量；对于上行，我们用BSR表示上行语音业务在数据缓存区的数据量。

按照如下方法，通过对BUFFER_DL或BSR大小的计算，利用上下阈值T_up、T_down判断VoIP业务的状态所处的3个状态(瞬态期、激活期、沉默期)：

如果BUFFER_DL≥T_up，则认为VoIP语音业务的下行方向处于瞬态期；

如果BSR≥T_up，则认为VoIP语音业务的上行方向处于瞬态期；

如果T_down≤BUFFER_DL≤T_up，则认为VoIP语音业务的下行方向处于激活期；

如果T_down≤BSR≤T_up，则认为VoIP语音业务的上行方向处于激活期；

如果BUFFER_DL≤T_down，则认为VoIP语音业务的下行方向处于静默期；

如果BSR≤T_down，则认为VoIP语音业务的上行方向处于静默期。

若用户处于激活期，基站通过半持续调度信令，一次性为用户分配固定周期和固定大小的半持续无线资源，此时发射端将在分配的半持续资源上传输固定大小的数据包。可以用T表示半持续资源的周期，用K表示半持续资源能够传输的数据包大小。比如，半持续资源的周期可以为语音数据包的到达周期，即T＝20ms。半持续资源的大小可以根据固定数据包的大小分配，比如固定数据包可以为激活期的数据包平均大小，即K＝40Byte。

基站在分配完半持续资源之后，需要根据计算缓存区剩余的数据量，对于下行缓存区剩余的数据量为BUFFER_DL-K；对于上行缓存区剩余的数据量为BSR-K。当BUFFER_DL-K或BSR-K大于一定的门限的时候，即当BUFFER_DL-K≥M或BSR-K≥M时，基站在半持续调度的基础上，基站将对用户再进行一次动态调度。动态调度为用户分配的资源能够传输的数据块大小为BUFFER_DL-K或BSR-K。

当用户处于静默期或瞬态期时，基站回收分配给用户的半持续资源，通过动态调度为用户分配资源，分配的资源能够传输的数据块大小为BUFFER_DL或BSR。

以上对本申请所提供的一种对VoIP业务进行混合资源分配的方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims

1.一种对VoIP业务进行资源分配的方法，其特征在于，包括：

当用户处于激活期时，基站为用户分配半持续无线资源；

基站在分配完半持续资源之后，判断下行缓存区剩余的数据量和上行缓存区剩余的数据量，若其大于某个阈值，则基站在半持续调度的基础上，基站将对用户再进行一次动态调度，分配资源传输剩余数据；

当用户处于静默期或瞬态期时，基站回收分配给用户的半持续资源，通过动态调度为用户分配资源。

2.如权利要求1所述的对VoIP业务进行资源分配的方法，其特征在于，

当用户处于静默期或瞬态期时，基站通过动态调度为用户分配资源，所述动态调度的原则为：所分配的资源能够传输的数据块大小为下行语音业务在数据缓存区的数据量或者上行语音业务在数据缓存区的数据量。

3.如权利要求1所述的对VoIP业务进行资源分配的方法，其特征在于，还包括：

基于下行语音业务在数据缓存区的数据量BUFFER_DL或者上行语音业务在数据缓存区的数据量BSR的大小的判断，将VoIP业务的状态分为3个状态：瞬态期、激活器、沉默期。

4.如权利要求3所述的对VoIP业务进行资源分配的方法，其特征在于，

如果BUFFER_DL≥T_up或者BSR≥T_up，则认为VoIP语音业务处于瞬态期；

如果BUFFER_DL≤T_down或者BSR≤T_down，则认为VoIP语音业务处于静默期；

如果T_down≤BUFFER_DL≤T_up或者T_down≤BSR≤T_up，则认为VoIP语音业务处于瞬态期；

其中，T_up、T_down分别为上阈值和下阈值。

5.如权利要求1所述的对VoIP业务进行资源分配的方法，其特征在于，

当用户处于激活期时，基站基站通过半持续调度信令，一次性为用户分配固定周期和固定大小的半持续无线资源。

6.如权利要求1所述的对VoIP业务进行资源分配的方法，其特征在于，

基站在分配完半持续资源之后的动态调度，为用户分配的资源能够传输的数据块大小为BUFFER_DL-K或BSR-K，其中K为表示基站为用户分配的半持续资源所能够传输的数据包大小。