CN103402261B - 一种自适应的多业务资源分配的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自适应的多业务资源分配的方法和装置。其中，该方法包括：一种自适应的多业务资源分配的方法，其特征在于，包括：对接收的来自一个或多个用户请求的多个业务进行归类；基于业务的归类，获取同质业务的比重，以调整通信信道中业务信道的传输资源的分配。本发明通过基站跟踪用户请求业务内容的实时变化，分析并统计出用户请求业务中的同质业务和异质业务，获得同质业务比重，据此调整业务信道中传输信道资源的分配，以对传输资源配置实现优化，改善了时延不确定性、业务信道固定单播传输效率低浪费带宽资源、以及网络负载激增压力过大影响整个系统性能的缺陷。

Description

一种自适应的多业务资源分配的方法和装置

技术领域

本发明涉及车载无线通信技术领域，尤其涉及一种自适应的多业务资源分配的方法和装置。

背景技术

智能交通系统(Intelligent Transport System，简称ITS)是将传感器技术、信息采集技术、接入技术、传输技术、组网技术有效地集成运用于整个交通运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统。智能交通系统可以提供车辆安全、交通控制、辅助驾驶、信息服务、用户网络接入等应用，旨在保证人们对旅途安全性、舒适性和快捷高效性的迫切需求，常见的一类智能交通系统如：车载无线通信系统。丰富的移动业务类型促进了用户应用量的增长，导致了交通业务量的快速增长，尤其是在车流密度大的场景，业务需求的增长给网络带来了巨大的压力，需要对网络吞吐量的提高进行设计与优化。

而现有技术中，专用短距离通信(Dedicated Short Range Communications，DSRC)协议标准是主要应用于ITS领域、专为ITS而开发的技术标准。在频率上，DSRC将75MHz带宽均匀地划分为7个信道，每个信道各10MHz，其中前5MHz为保护带宽；该7个信道之一作为控制信道(Control Channel，CCH)，其他6个信道为业务信道(Service Channel，SCH)。在时间上，DSRC的信道时间被划分成周期性的长度为100ms的同步间隔(又称同步时隙间隔，每100ms就传送一个同步信号)，每个同步间隔由一个CCH间隔(或称CCH时隙间隔)和一个SCH间隔(或称SCH时隙间隔)组成，可以各占50ms(这个值可以动态地改变，但同步间隔固定为100ms)，从CCH时隙开始而50ms后切换到SCH时隙，接入一业务信道。在每个CCH间隔和SCH间隔内都设有保护间隔(Guard Interval，GI)，占一定的时隙，由同步和信道切换等时间组成，以防止CCH间隔和SCH间隔之间发生干扰。这样的通信方式，除一些安全应用和控制信息的交互主要通过CCH进行广播传输外，大多数非安全应用信息都是通过SCH以点对点的方式进行传递的，即对于多个数据传输请求，无论传输的数据内容是否相同，都会采用单播传输，SCH单纯采用固定时隙间隔的传输方式造成了系统带宽等网络资源的浪费，且由于激增的网络负载而影响系统性能。

另外，目前DSRC的MAC层主要采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Accesswith Collision Avoidance，带有冲突避免的载波侦听多路访问)机制，其主要工作原理为：节点在发送数据包之前，需要先监听到一段特定长度的空闲时间(DCF Inter FrameSpace，DIFS)，如果发现信道空闲，则开始发送数据，同时监听是否有冲突发生，若发生冲突，则在退避窗口范围内随机选择一个长度，等待一段时间，然后重复前述的发送过程。若发生多次冲突，则增加退避窗口的大小，以增加退避时间。这样的机制虽然在很大程度上降低了冲突率，但却导致了数据传输时延的不确定性，是以牺牲用户的实时性为代价的。随着用户量的增加、网络密度也随之增大，网络冲突急剧增加，影响用户时延性能。

因而，从现有的ITS技术整体上看，随着ITS无线信道资源日趋紧张，需要能够有效地优化网络资源配置，以克服资源浪费、负载压力过大、时延不确定性等服务性能缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种自适应的多业务资源分配的方法和装置，在高密度车载无线通信系统中，基站通过对不同用户实时业务内容进行分析并依据业务需求是否相同而将不同用户业务统计归类，实现相似性统计分析。同时引入基于预约的非竞争信道接入机制，根据业务统计分析的模型实现网络传输资源配置的设计优化，从而减轻了网络负载、改善了用户时延不确定性和吞吐量等服务性能的技术问题。

本发明提供的一种自适应的多业务资源分配的方法，包括：对接收的来自一个或多个用户请求的多个业务进行归类；基于业务的归类，获取同质业务的比重，以调整通信信道中业务信道的传输资源的分配。进一步地，可以将业务信道分为广播信道和单播信道，以对所述多个业务进行广播传输或单播传输。

进一步地，可以将所述多个业务分为同质业务和异质业务。

其中，同质业务为多个业务中用户请求的业务数据相同的业务，异质业务为多个业务中用户请求的业务数据不同的业务；分流到相应的传输队列包括将同质业务分流到广播传输队列，将异质业务分流到单播传输队列。

进一步地，可以根据获取的同质业务的比重，使得广播信道在业务信道中所占的比重小于所述同质业务的比重，从而确定广播信道的比重；基于确定的广播信道的比重，对业务信道的广播信道和单播信道的分配进行调整。

进一步地，可以根据获取的同质业务的比重，获取异质业务的比重，使得单播信道在业务信道中所占的比重大于所述异质业务的比重，以确定单播信道的比重；基于确定的单播信道的比重，对业务信道的广播信道和单播信道的分配进行调整。

进一步地，可以将归类后的同质业务通过广播信道进行广播传输，而异质业务通过单播信道进行单播传输。

进一步地，可以基于业务内容的相似性，分析所述多个业务的数据特征，将所述多个业务分为同质业务和异质业务，并分流到相应的传输队列。

本发明还提供对应上述方法的一种自适应的多业务资源分配的装置，包括：归类模块，用于对接收的来自一个或多个用户请求的多个业务进行归类；获取模块，用于基于业务的归类获取同质业务的比重，以调整通信信道中业务信道的传输资源的分配。

进一步包括划分模块，用于将业务信道分为广播信道和单播信道，以对所述多个业务进行广播传输或单播传输。

进一步地，归类模块包括：将所述多个业务分为同质业务和异质业务。

进一步地，归类模块包括：所述同质业务为所述多个业务中用户请求的业务数据相同的业务，所述异质业务为所述多个业务中用户请求的业务数据不同的业务；所述分流到相应的传输队列包括：将同质业务分流到广播传输队列，将异质业务分流到单播传输队列。

进一步包括确定模块，用于根据获取的同质业务的比重，使得广播信道在业务信道中所占的比重小于所述同质业务的比重，从而确定广播信道的比重；所述划分模块，用于基于确定的广播信道的比重，对业务信道的广播信道和单播信道的分配进行调整。

进一步地，确定模块，用于根据获取的同质业务的比重，确定异质业务的比重，并使得单播信道在业务信道中所占的比重大于所述异质业务的比重，以确定单播信道的比重；所述划分模块，用于基于确定的单播信道的比重，对业务信道的广播信道和单播信道的分配进行调整。

进一步包括传输模块，将归类后的同质业务通过广播信道进行广播传输，而异质业务通过单播信道进行单播传输。

进一步包括归类模块，用于基于业务内容的相似性，分析所述多个业务的数据特征，将所述多个业务分为同质业务和异质业务，并分流到相应的传输队列。

本发明的技术方案，旨在克服在节点密度高、且用户业务需求大的拥塞车载无线通信系统中，如：用户业务需求量大而基站功率覆盖范围受限、网络压力大的ITS系统中，业务信道基于CSMA/CA的简单竞争接入机制引起时延不确定性、传输中业务信道固定点对点单播传输方式使得低效率以及带宽等网络资源浪费，尤其网络负载激增压力过大影响整个系统性能的缺陷。通过基站跟踪用户请求业务内容的实时变化，分析并统计出用户请求业务中的同质业务和异质业务，获得同质业务比重，据此调整业务信道中传输信道资源的分配，以对传输资源配置实现优化，从而达到减轻拥塞网络环境中的业务传输负载、提高系统效率的有益效果，同时保证用户的服务性能和质量的有益效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一实施例所适用的车载无线通信系统的示意图；

图2为本发明一实施例的通信系统传输中帧结构示意图；

图3为本发明一实施例的传输信道/间隔划分机制示意图；

图4为本发明一实施例的系统多业务模型示意图；

图5为本发明的自适应的多业务资源分配的方法一实施例的流程图；

图6为本发明的自适应的多业务资源分配的装置一实施例的结构框图；

图7为采用了本发明业务归类方式与现有的非业务归类方式的时延性能对比仿真示意图；

图8为采用了本发明业务归类方式与现有的非业务归类方式的吐吞量性能对比仿真示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步地详细说明。

这里先介绍本发明中涉及的技术术语：

智能交通系统(Intelligent Transport System，简称ITS)是将传感器技术、信息采集技术、接入技术、传输技术、组网技术有效地集成运用于整个交通运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统。

路边基站单元(Road Side Unit，RSU)，负责信号和数据的发送/接收、调制/解调、编码/解码、加密/解密。

载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA：Carrier Sense Multiple Access withCollision Avoidance)，带有冲突避免的载波侦听多路访问，侦听信道空闲时间，该空闲时间维持一段时间后，在一随机的时间并且信道依然空闲时，提交数据。

控制信道(CCH)，用于传送信令或同步数据、以及与安全相关的数据。

控制间隔，用于传送信令或同步数据、以及与安全相关的数据的信道时间。

业务信道(SCH)，用于传输网络业务数据的信道。

业务间隔，用于传输网络业务数据的信道时间。

广播信道，一种点对多点的通信信道，负责传输网络业务数据。

广播间隔，一种点对多点的通信信道时间，负责传输网络业务数据。

单播信道，一种点对点的通信信道，负责传输网络业务数据。

单播间隔，一种点对点的通信信道时间，负责传输网络业务数据，对应单播信道。

同质业务，多个用户所需要的相同业务数据。

异质业务，多个用户所需要的不同业务数据。

同步间隔，包括一个CCH间隔(T_C)和一个SCH间隔的信道时间。

先到先服务(First Come First Serve，FCFS)，按照数据包进入队列的顺序，依次提供服务。

轮询(Round Robin，RR)，对于队列中的用户，按顺序依次分配相同数目的资源来传输数据，所有用户被服务完后，再从第一个用户开始，循环往复，以此提供调度服务。

本发明的方案主要应用在车载(无线)通信传输领域，尤其密度高的拥塞车载无线通信系统中，如基站功率覆盖范围受限用户应用业务需求比较大的系统中。如图1所示的车载无线通信系统的例子即一种节点密度高、拥塞的车-基础设施(Vehicle-to-Infrastructure，V2I)通信下行数据传输环境(此仅为示例，不限于此)。

由于发射功率的限制，可以假设其路边基站单元RSU的覆盖范围，如图1中虚线椭圆区域所示。这类高密度车载无线通信、用户需求大的下行数据传输环境：多车、业务请求量大，网络压力大。如图1所示，通信终端通过路边基站单元RSU连接到核心网络(Corenetwork)。本发明的方案中，路边基站单元RSU定期分析收到的其服务区域内各个不同的用户所请求的一个或多个业务，并根据业务内容(即请求所需要的业务数据)是否相同，对用户请求业务进行统计分析，得到相同业务数据即同质业务、以及不同业务数据即异质业务，据此将业务分流。在传输时，将业务(SCH)间隔分为广播间隔(广播传输间隔)和单播间隔(单播传输间隔)，以便采用无线资源管理技术调配无线资源，调度广播同质业务及单播异质业务(例如：可以采用先到先服务、轮询等资源调度方法广播、单播)，即在业务信道时间(SCH间隔)，对不同的业务，提供不同的传输方式。其中，经统计分析，能获得当前所有用户请求业务中同质业务的比重，据此调整(配置)业务信道的传输间隔即业务间隔中的广播间隔所占的比重，并以广播方式传输这些同质业务。

一方面，该比重的调整，是要让单播间隔的资源的比重大于系统业务中异质业务的比重，因而，与未区分业务类型的情况相比减少了单播传输间隔的业务量，并且，需要单播的这些业务所用的单播间隔的资源会相对增多，整体上减轻了单播传输间隔的业务负载。另一方面，采用广播方式将需要分别传输的N个用户的相同业务一次分发完毕，使广播间隔的业务量变为了原来的1/N，如：每个用户2个相同业务包，N个用户则2N个相同业务，那么广播间隔中的业务量为2个而非2N个。并且，广播传输方式具有数据传输不受网络中用户数目(网路密度)的影响，性能稳定，使得整个网络的负载减轻。

下面将介绍本发明方案的具体实现机制。

第一，对业务信道或者说业务间隔做进一步划分。

时间上，信道时间被划分成周期性长度的同步间隔，其将同步间隔中的业务间隔(SCH间隔)进一步划分为两部分，即广播间隔和单播间隔。该广播间隔和单播间隔可以被均匀地细化为等时间长度的时隙(如图2所示的T₀-T₃、T_n-4-T_n-1)，进一步，还可以根据用户的业务特征自适应地调整广播间隔和单播间隔的长度，以优化资源配比。由此，控制信道CCH对应的控制间隔、业务信道SCH对应的业务间隔，从而，如图3所示，通信信道中包括的控制信道CCH和业务信道SCH，进一步该业务信道SCH在时间轴上分为两部分，即广播信道和单播信道，广播信道对应着广播间隔，单播信道对应着单播间隔。一个业务间隔包括了广播间隔和单播间隔。下面将以时间角度为例描述本发明的原理和实施方式，而相应频率角度即信道，其实现本发明的原理和实施方式与时间角度完全对应。

如图2所示传输中的帧结构示意图。一个同步间隔包括CCH间隔(T_C)、SCH间隔的广播间隔(T_B)、SCH间隔的单播间隔(T_U)，以及CCH间隔和SCH间隔各自开始部分(阴影所示)的保护间隔(如：4ms的保护间隔)。保护间隔，这里主要是用于同步和信道切换等。从纵向看，CCH间隔对应控制信道CCH(上方)，SCH间隔对应业务信道SCH(下方)，则广播间隔对应着广播业务信道部分，单播间隔对应着单播业务信道部分，如图3所示划分信道/间隔的方式。

第二，对应业务间隔的进一步划分，区分和归类用户请求的业务，并为不同业务提供不同的传输方式。

在如图1所示车载无线通信系统的例子中，RSU每隔一段时间，会分析同一通行区域以及同一时段内所有的不同用户的业务内容上的相似性/相关性，将通信系统中业务信道SCH上传输的非安全相关业务进一步划分为同质业务(多个用户所需要的业务数据相同)和异质业务(多个用户所需要的业务数据不同)，即进行归类，并将同质业务广播传输、将异质业务单播传输。进一步的，还可以采用先到先服务的方式广播、采用轮询的方式单播。

其中，RSU单元跟踪用户业务特征的实时变化，分析所有其服务列表中用户的业务内容，统计获得当前时刻所有请求服务的用户需求中的同质业务比重，由此调整业务间隔的总传输间隔中提供给同质业务的广播间隔的配比，使得广播间隔的比重小于同质业务的比重，而单播间隔的比重则相对地，会大于异质业务的比重(即广播传输资源所占业务信道比重小于同质业务的比重，使得单播传输资源的比重大于异质业务的比重)，进行该分析归类后，单播间隔的业务量变小，减轻了单播间隔的业务负载，广播间隔的业务负载也会相应减小，进而减轻了整个网络负载。由此统计分析、以及分类和调整，动态优化了资源配置。

这样，通过将多个用户在一定时间内需要的共同传输的数据(同质业务)以广播的方式分发下去，将多个用户中每一个用户单独需要的数据(异质业务)以单播方式分发下去，从而避免了现有技术的业务信道SCH对全部业务都采用简单点对点单播方式中存在的、将多个用户都需要的同一数据以单播方式分别向多个用户分发多次，在如图1所示节点密度高的情况下会造成网络负载大、传输效率低的情形。进而减少了同一数据在无线网络中的传输次数，在减轻网络负载的同时大幅度地提高了效率。例如：基于该优化后的配置，在广播传输间隔，将原本全都是单播传输的、N个用户请求的N个同一份数据的业务、需要传输N次该同一份数据的情形，转变成仅需要对N个需要单播N次的同一份数据，只传输一次，即只广播一次该同一份数据。这样，当网络节点密度越高、N越大时，广播传输间隔的等效业务负载变为原来的1/N，本来单播需要传N次的同一数据，只需要广播一次。因而能改善用户时延、吞吐量等服务性能。

下面将结合图4、5描述基于上述实现机制，本发明的自适应的多业务资源分配的方法的一个实施例。

步骤S510，接收来自一个或多个用户请求的一个或多个业务。

图1所示RSU通过车联网接收来自一个或多个车载通信终端用户请求的业务。在下一同步间隔开始，通过信令传输，RSU单元可以确定其服务区内的用户数量，接收来自用户的一个或多个业务请求，将所有有数据传输请求的用户加入RSU的服务列表。

步骤S520，对接收的所述业务进行归类，进而实现业务的分流。

在控制间隔CCH，根据内容相似性对服务列表的用户业务需求进行统计分析，将各个业务按同质业务和异质业务归类，从而实现业务分流，如图4所示多业务分流模型，将所有用户的相同业务请求数据提取出来(即同质业务)放入广播队列缓冲区、各个用户的不同业务请求数据分别(即异质业务)放入各自对应的单播队列缓冲区。

具体地，提取同质业务、异质业务的一优选方式：获取所述多个业务请求中每一个业务请求对应的业务数据，提取出这些多个业务数据中相同的一个或多个业务数据，作为同质业务，并提取出这些多个业务数据中互不相同的一个或多个业务数据，作为异质业务。提取出各个业务请求的各个同质业务和/或异质业务后，可以按照所述一个或多个业务请求的接收时间，将对应一个或多个同质业务顺次存放至广播队列、和/或将对应的一个或多个异质业务顺次存放至单播队列。如图4所示的多个业务分流示意图，RSU提取出相同业务即同质业务、以及不同业务即异质业务，分别放入对应的广播队列缓冲区、单播队列缓冲区，以等待基站RSU通过调度器调度并下行传输给用户。

其中，根据内容相似性统计分析，可以是根据用户业务行为特征来统计分析。业务行为特征即特定通行区域及特定时段内的多个车载终端用户的业务需求在内容上相同或者具有高度的相似性，例如：地图下载、停车付费、电子收费等增值服务。根据用户业务行为特征进行业务归类统计，可以将业务聚合到一起，利用组播或广播方式代替全部业务单播的方式发送给用户。这种对非安全性业务传输模式的进一步划分可以有效地减轻网络负载。

步骤S530，根据业务归类，获取同质业务的比重。

对业务分流，将不同类型的业务缓存在不同的传输队列缓冲区中，这样，就能在例如同质业务对应的广播队列缓冲区，统计出将会进行广播传输的同质业务的比重(设为β)。如：同质业务包/(同质业务包+异质业务包)。

步骤S540，根据同质业务的比重，确定广播间隔的比重(设为α)。

具体而言，先进行同步操作，例如：在SCH间隔的保护间隔(控制间隔和业务间隔之间用于防串扰等的信道时隙，主要由同步和信道切换等时间组成)，可以进行信道配置和同步操作。尤其是，在同步间隔中可以完成业务特性统计分析，如：根据本传输间隔(同步间隔)内统计出的同质业务的比重，确定广播间隔所占比重。具体确定原则，例如：其需要满足该广播间隔的比重要小于该同质业务的比重，即保证α＜β。由该业务归类分析，对于N个用户的同质业务即N个相同业务请求数据，在广播间隔，将原本需要单播N次的该N个同质业务，转变成只传输一次(广播)，单播间隔需要单播传输的业务量则减少。从而实现了优化资源配置的目的。

步骤S550，基于确定的广播间隔的比重α，对SCH间隔进行广播间隔和单播间隔的划分调整。

具体而言，在本发明的车载无线通信下行传输中，在时间上，基于广播间隔的比重，进行SCH间隔中的广播间隔和单播间隔的调整。将用户请求的业务区分开来，通过业务信道对应的部分进行传输。而对其的具体划分过程，则是对业务信道中广播信道、单播信道所占用比重进行调整的过程。例如：可以按照相应比重分配广播间隔/广播信道占多少SCH间隔/业务信道，单播间隔/单播信道占多少SCH间隔/业务信道，广播间隔/广播信道和单播间隔/单播信道的比重为α＝T_B/T_U，α值可以根据业务负载的特征自适应调整。

这里，广播间隔和广播信道、单播间隔和单播信道、SCH间隔和业务信道、控制间隔和控制信道、同步间隔和通信信道，只是角度不同，其在本发明的方案中的实施机理完全对应，因而，主要只采用一种角度进行描述，另一角度也是完全对应的，出现上述各个“间隔”的地方可以用对应的各个“信道”替代，不在赘述。

在步骤S530～S550中，为了跟踪业务特征的实时变化，本发明的自适应多业务无线资源的分配，通过RSU单元在每一个同步间隔的CCH间隔对用户的非安全业务请求进行统计分析，获得本传输间隔内用户相同业务所占比重β，并根据β确定本同步SCH传输间隔内的广播间隔所占比重α，使

α＝β-offset，offset＞0

offset为一个常量，保证α＜β，即使广播间隔比重小于相同业务所占比重。由于(1-β)/(1-α)＜1，进行业务归类分析后，相比于不区分业务类别等效的单播传输间隔的业务量变小。这样设定的主要目的是减轻单播间隔的业务负载。由于在广播间隔将原本单播方式下对同一份数据传输N次转变为只传输一次，因此在N比较大，即网络节点密度比较高时，广播间隔的等效业务负载变为了原来的1/N。从而达到改善用户时延不确定性、吞吐量等服务性能的目的。

步骤S560，广播间隔对同质业务进行广播，单播间隔对异质业务进行单播。

基于所述提取的一个或多个同质业务和/或一个或多个异质业务，在业务间隔中的广播间隔内传输所述一个或多个同质业务且在业务间隔的单播间隔内传输所述一个或多个异质业务。如图3所示，广播间隔用于对广播队列中的同质业务进行广播，单播间隔用于对单播队列中的异质业务进行单播。

进一步的，还可以采用一定的调度策略对所有业务数据进行调度，如图4所示RSU中，调度器可以调度广播队列中的业务以及单播队列中的业务。

进一步的，还可以考虑根据用户的信道状态信息(如：在RSU传输数据之前，用户可以通过反馈信道提供信道状态信息给调度器，以帮助调度决策)，以一定调度策略进行调度。本专利中利用的信道状态信息主要指用户的信噪比(SNR)。

通过一定的调度策略对业务进行广播和单播，还可以统计系统各个性能参数，了解系统的状况。

其中，调度策略如可以为：

采用先到先服务(First Come First Serve，FCFS)的规则来广播不同用户的同质业务，即在广播间隔内，获取所述广播队列中最早进入的同质业务，并发送给对应的一个或多个用户。

采用轮询(Round Robin，RR)的服务规则来单播每个用户的异质业务，即在单播间隔内，按顺序在每个调度时隙(比如：前面定义的将单播间隔划分为均匀的时隙)依次调度每个单播用户，所有用户调度完成后，再从第一个用户开始调度，循环往复，可以近似认为队列中每个用户的数据包均分了成员载波的传输能力。轮询的对象是用户，这里其实也是单播队列，因为每个用户对应一个单播队列。

下面给出一具体的调度策略实现传输的例子，如：

RSU通过反馈链路可以计算获得其服务区内的每个用户的瞬时信噪比(Signal toNoise Radio)SNR，表示为Γ⁽ⁿ⁾，其中上角标表示第n个用户。

根据得到的瞬时SNR，RSU可以通过香农公式获得每个服务用户的信息传输速率为

C⁽ⁿ⁾＝Wlog₂(1+Γ⁽ⁿ⁾)

其中W表示用户所占用的信道带宽。

在广播传输间隔，以FCFS的服务规则广播共享广播队列缓冲区中的同质业务，广播传输速率为

$C_B=\underset{1\≤n\≤N}{\min }\left\{C^{\left(n\right)}\right\}$

在单播传输间隔，以RR(Round Robin，轮询)的服务规则单播用户单播队列缓冲区中的异质业务，每用户的单播传输速率为

其中C_B和C_U中的下标B和U分别表示广播和单播。

由此，可以获得RSU服务区域内多个用户的传输速率，并且为保证信道条件最差的用户也能正确解调出广播信息，广播信道的传输速率由最小的用户传输速率决定，并且，跟踪用户业务需求的实时变化来动态调整广播和单播的资源配比，不同业务采用不同调度策略和传输方式，能动地对资源进行了调整以适应用户业务行为特征的随机变化，这样也能更进一步地有效提升传输速度。

另外，图6示出了对应本发明的自适应的多业务资源分配的方法的自适应的多业务资源分配的装置的一个实施例。其包括：接收模块610，用于实现步骤S510的处理；归类模块620，用于实现步骤S520的处理；获取模块630，用于实现步骤S530的处理；确定模块640，用于实现步骤S540的处理；划分模块650，用于实现步骤S550的处理；传输模块660，用于实现步骤S560的处理。具体每个模块实现的各个步骤的处理和功能，对应上述方法步骤，在此不再赘述。

【仿真实验】

在图1所示的车载无线通信场景下，对本发明提出的基于业务感知的多业务信道资源优化方案进行了性能试验和评估。不失一般性，系统仿真参数配置如表1所示。

网络参数	数值
		小区半径(m)	300
行驶速度	126km/h(35m/s)
		时隙长度	1ms
仿真时间	10000s

带宽	10MHz
		基站发射功率	46dB
载波频率	2GHz
		平均包长(F)	300kbits
平均每用户包到达率(λ)	6/s
		广播业务比例(β)	0，0.2，0.4，0.6

表1

本发明对四种情景进行了仿真验证：

情景1：没有应用业务区分的参考模型，所有业务均以FCFS规则进行单播方式传输。

情景2：应用业务区分方案，广播业务比例为β＝0.2＜α，小于相应广播资源配置，采用广播方式传输，余下业务采用单播方式传输。

情景3：应用业务区分方案，β＝0.4＝α，等于相应广播资源配置；

情景4：应用业务区分方案，β＝0.6＞α，大于相应广播资源配置。

从图7中可以看出，对于广播业务，在固定的广播资源配置下，随β的增大，广播业务量增加，所以其时延性能略有下降，但并不显著，并且时延性能稳定。对于单播业务，在情景2中，单播的时延性能一直低于参考模型，一是因为固定长度的广播时隙引起附加的时延，二是由于区分业务后，80％的单播业务要在60％的单播资源上传输，相较于参考模型，每单播时隙上的平均等效业务到达率增加了1/3，所以性能会偏低。在情景3中，虽然相比于β＝0.2的情况时延性能有所改善，但是依然与参考模型有一定差距。在广播业务比例更高的情景4中，40％的单播业务在60％的时隙上进行传输，每单播时隙上的平均等效业务到达率减少了1/3，并且随着网络密度的增大，由此导致的增益将大于额外广播时延产生的影响，所以在用户数大于25之后，情景4的时延性能优于参考模型。

区分业务后，平均用户吞吐量等于单播和广播两种传输方式的吞吐量之和。从图8中可以看出，虽然情景2，3的时延性能始终劣于参考模型，情景4在用户数达到25时才略好于参考模型，但是由于广播方式传输的吞吐量不受用户密度的影响，所以情景2，3，4分别在用户数超过20，13，10的时候获得了比参考模型更加优越的性能。情景2，3，4吞吐量的下降斜率比参考模型更加平缓。

通过仿真可以看出，在相同业务比例比较高时，根据业务统计特征合理地分配信道资源，在用户密度低的情况下，虽然牺牲了部分时延性能，却能带来吞吐量的提高；随着用户密度的增加，由于相同业务的采用广播的资源复用方式传输，时延和吞吐量性能均优于参考模型。仿真结果充分验证了本发明的思想。

本发明的技术创新之处和有益效果包括以下内容(与现有技术相比的优势)：

1、对用户的请求业务特征做分析，研究通行区域、通行时段等多维度下的用户行为模式和特征规律，RSU对不同用户业务内容上的相关性进行分析，将非安全相关业务统计划分为同质业务和异质业务两类。实现方式简单有效。不会给RSU的处理增加难度和计算的复杂度。

2、细化消息传输间隔粒度，将SCH间隔进一步划分为广播间隔和单播间隔，通过广播/单播服务模式切换的架构传输同质业务和异质业务，使信道资源分配方式多样化。同时，为改变业务信道基于CSMA/CA的简单竞争接入机制所导致的时延不确定性及随节点增多信道接入冲突急剧增加的缺点，本发明采用基于预约的时分多址接入方式。增加了资源配置的灵活性。

3、为改善CSMA/CA介质访问控制机制所引入的时延不确定性问题，本发明采用基于预约的时分多址接入方式。并综合考虑用户的信道条件，公平性以及业务的时延特性等因素，进行无线资源的调度。例如，同质业务的广播传输可以采用FCFS的服务规则，异质业务的单播传输可以采用RR的服务规则。其中，广播传输速率的计算考虑确保所有用户的服务质量。单播传输速率的计算则只考虑每个用户的具体的信道状况，算法复杂度低。

4、及时跟踪业务统计特征的变化，实时调整广播/单播传输的资源配比，有效地减轻了高密度车载无线环境中的网络负载，又无需改变RSU端的硬设，成本低，还能大幅度提高通信系统效率和性能，同时改善用户的服务质量。

本说明书中的各个实施例一般采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，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主要思想；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，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，即不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。综上所述，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，都应在本发明所附权利要求的保护范围内，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种自适应的多业务资源分配的方法，其特征在于，包括：

对接收的来自一个或多个用户请求的多个业务进行归类，以将所述多个业务分为同质业务和异质业务；

基于业务的归类，获取同质业务的比重，以将通信信道中业务信道分为广播信道和单播信道，并根据获取的同质业务的比重，使得广播信道在业务信道中所占的比重小于所述同质业务的比重，以确定广播信道的比重，对所述多个业务进行广播传输或单播传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：

所述同质业务为所述多个业务中用户请求的业务数据相同的业务，所述异质业务为所述多个业务中用户请求的业务数据不同的业务。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于业务的归类，获取同质业务的比重，以将通信信道中业务信道分为广播信道和单播信道，包括：

根据获取的同质业务的比重，获取异质业务的比重，使得单播信道在业务信道中所占的比重大于所述异质业务的比重，以确定单播信道的比重；

基于确定的单播信道的比重，对业务信道的广播信道和单播信道的分配进行调整。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：

将归类后的同质业务通过广播信道进行广播传输，而异质业务通过单播信道进行单播传输。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对接收的来自一个或多个用户请求的多个业务进行归类，包括：

基于业务内容的相似性，分析所述多个业务的数据特征，将所述多个业务分为同质业务和异质业务，并将同质业务分流到广播传输队列，将异质业务分流到单播传输队列。

6.一种自适应的多业务资源分配的装置，其特征在于，包括：

归类模块，用于对接收的来自一个或多个用户请求的多个业务进行归类，以将所述多个业务分为同质业务和异质业务；

获取模块，用于基于业务的归类获取同质业务的比重，以将通信信道中业务信道分为广播信道和单播信道，并根据获取的同质业务的比重，使得广播信道在业务信道中所占的比重小于所述同质业务的比重，以确定广播信道的比重，对所述多个业务进行广播传输或单播传输。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述归类模块包括：

所述同质业务为所述多个业务中用户请求的业务数据相同的业务，所述异质业务为所述多个业务中用户请求的业务数据不同的业务。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于根据获取的同质业务的比重，确定异质业务的比重，并使得单播信道在业务信道中所占的比重大于所述异质业务的比重，以确定单播信道的比重；

划分模块，用于基于确定的单播信道的比重，对业务信道的广播信道和单播信道的分配进行调整。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，包括：

传输模块，将归类后的同质业务通过广播信道进行广播传输，而异质业务通过单播信道进行单播传输。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，包括：

归类模块，用于基于业务内容的相似性，分析所述多个业务的数据特征，将所述多个业务分为同质业务和异质业务，并将同质业务分流到广播传输队列，将异质业务分流到单播传输队列。