CN104080185A - 一种适用于tcp/ip业务的无线资源调度方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种适用于TCP/IP业务的无线资源调度方法，包括：A、当用户设备UE有数据需要发送，等待自己SR资源申请上行传输许可；B、当接入网开启下行授权，并发送下行数据时，根据接入网无线链路控制RLC层配置情况，接入网自动决定UE上行发送时刻，并下发上行发送开启下行控制信息DCI；C、UE在收到上行开启DCI后，进行数据传输，传输完毕后发送结束缓存状态报告ending BSR表示上行数据结束；若此时UE没有数据发送，则直接发送ending BSR表示上行数据结束。通过应用本申请技术方案，可以在不损失UE附着数的同时，减小UE的响应时延。

Description

一种适用于TCP/IP业务的无线资源调度方法

技术领域

本申请涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种适用于TCP/IP业务的无线资源调度方法。

背景技术

普天LTE230系统是工作于230兆频段，面向电力系统的数据采集、配电控制、视频通信等应用的无线网络系统。LTE230系统的网络结构如图1所示，主要包括终端、接入网、核心网、主站和操作维护中心（OMC）等。

终端包括业务终端和通信终端模块。业务终端是电力系统业务执行器件的统称，包括采集器、集中器、控制开关、视频摄像机等。用户终端（UE）作为通信终端模块对数据进行无线传输。

接入网提供终端与核心网之间的无线链路，由一个或多个接入设备组成。接入网一方面通过空中接口（UU接口）与通信终端通信，负责无线信号的发送、接收和无线资源管理；另一方面接入网通过S1接口与核心网相连，负责用户信息到核心网的路由，信令和数据的加密保护，以及IP头压缩等。接入网的具体功能包括：通信终端模块的接纳控制、无线承载控制、无线资源分配和调度、空中接口的安全控制等。接入设备采用了载波聚合、功率控制等技术，可以灵活调度频点资源；同时，在多小区之间支持无缝连接；在小区边缘采用小区间干扰协调和抑制技术，减小小区边缘用户的干扰，进一步提升小区容量。

核心网主要负责系统内的资源管理，信令和业务数据处理等；同时，核心网又提供终端认证、终端IP地址管理等；核心网直接与主站连接，通过SGi接口转发终端数据，并维护整个网络用户的状态。

操作维护中心，提供配置管理、故障管理、性能管理、日志、安全及其扩展功能，能提高在电网中的应用网络运维效率，最大程度的降低网络运营维护成本。

主站是电力无线宽带系统的信息采集控制中心，主要负责终端控制和信息监测。

LTE230系统通过核心网、接入网以及UE在业务终端和主站之间建立起一条基于TCP/IP协议的数据连接。LTE230系统的空口用户面协议框架如图2所示，LTE230系统的空口控制面协议框架如图3所示。

为了节省控制信道的开销，LTE230的上下行调度都采用半静态调度。当UE有数据上传时，先向接入网发出调度请求（SR，Scheduling Request）。接入网收到UE的SR后下发上行开启命令。UE收到上行开启命令后，才可发送数据。每一个UE在建立无线资源控制（RRC）连接时被分配给一个SR资源。UE的SR资源是独享的，这样可以保证不同UE的SR不会发生冲突。

每个无线帧的特殊子帧（UpPts）上，除DRX寻呼帧和静默帧，都被分配为SR请求的位置，现有技术中的SR在无线帧结构中的位置如图4所示。每8个连续的SR时隙分配给8个相邻的小区使用，每个小区占用一个SR时隙，如图5所示。每个小区一秒内有5个SR时隙。上行帧中的SR资源内有8个正交码，按码分复用的方式分配给本小区的8个终端。第5个时隙分配给7个用户保留一个码资源作为快调SR资源；在这个位置上通过循环移位产生8个前导码（Preamble）。为了防止邻小区的干扰，同一小区在每8个无线帧可以分配到一个UpPts进行SR的发送，每个小区在哪个无线帧进行发送可以通过帧号模8的方式进行计算。图6示出了现有技术中的快调SR、DRX和静默帧的相对位置。

根据以上描述，一个频点上附着的UE个数被SR资源的个数和每秒UE可使用SR数所限制。LTE230系统的一个小区每秒有40个SR资源可以使用。如果希望UE的调度响应时间为1秒，须分配给UE每秒1个SR。一个频点最多可以附着40个UE。如果希望增加UE附着个数，比如可以附着80个UE，那么每个UE只能每隔2秒有一个SR可以使用。这样，UE的反应时延加长到了2秒。

现有技术中采用以下两个策略克服以上缺点：

策略一：对于实时性要求较高的用户（例如，负荷控制用户），在每秒钟内分配两个SR请求资源，这样可以保证在一秒中内负荷控制用户可以被调度两次（不考虑DRX）；对于实时性要求较低的用户（例如，数据采集用户），每秒分配一个SR资源。

策略二：每个子带上，每秒需要预留2个SR资源用于快速的调度使用，当一个用户被临时调度到一个子带上进行数传的时候，它可以使用临时的SR进行上行调度请求的发送。

对于策略一，需要分离出实时性要求高的用户和实时性要求低的用户，终端建立RRC连接时，接入网需要知道接入的用户是哪种用户。而一般传统无线接入网是不知道用户信息的。策略一对用户信息的保护和维护带来了许多不便。另外，当负荷控制用户比例增大，策略一也会导致可附着UE数下降。

对于策略二，是针对如下情形设置的：接入网先开启下行传输业务，UE需要返回应答数据（这是LTE230系统TCP/IP业务的典型情况）。当下行传输已经开始，UE可以使用本频点预留的2个快速调度SR资源，这样UE在下行传输结束前有机会发送SR从而加快UE的反应速度。此策略的缺点是快速调度SR的间隔是0.5秒，如果下行传输的时间不到0.5秒，UE有可能将没有机会使用快调SR。对于策略二的进一步改进是减小快调SR的间隔，因为小区的SR资源是相隔8个无线帧，快调SR的间隔最小为8个无线帧。但在很多情况下，8个无线帧还是大于UE下行传输的长度。另外，随着快调SR资源的增加，可附着UE数相应下降，系统用户数降低。

另外，策略二在某些短IP包频繁发送的情况下，会产生锁死现象，即UE长时间无法发送SR。锁死的现象产生机理如下：当接入网开启下行传输，UE被快速调度,此时UE的SR资源是快调资源。但是快调资源的间隔较大，到传输结束的时候，也没有等到快调SR资源的到来。这时UE返回UE自己的驻留状态，此时的SR资源为自己原先分配的SR资源，UE改为等待自己的SR资源。但是自己SR资源没有等到，新的下行传输已经开始此时UE的SR资源变为快调SR，但是当快调SR还没有等到，下行传输已经结束，此时UE改为等待自己的SR，但自己的SR没有到来，新的下行传输又开始了。如此往复，UE等不到机会发送SR，这就产生锁死现象。

以上两种策略都是在损失UE附着数的同时，并没有完全可靠地减小由空口引起的UE响应时延。

发明内容

本申请提供了一种适用于TCP/IP业务的无线资源调度方法，可以在不损失UE附着数的同时，减小UE的响应时延。

本申请实施例提供的一种适用于TCP/IP业务的无线资源调度方法，包括：

A、当用户设备UE有数据需要发送，等待自己SR资源申请上行传输许可；

B、当接入网开启下行授权，并发送下行数据时，根据接入网无线链路控制RLC层配置情况，接入网自动决定UE上行发送时刻，并下发上行发送开启下行控制信息DCI；

C、UE在收到上行开启DCI后，进行数据传输，传输完毕后发送结束缓存状态报告ending BSR表示上行数据结束；若此时UE没有数据发送，则直接发送ending BSR表示上行数据结束。

较佳地，步骤C之后进一步包括：接入网收到ending BSR数量超过事先设定的门限后，下发上行发送关闭DCI。

较佳地，该方法进一步包括：接入网在发送下行数据后，利用无线链路控制RLC触发轮询指示的时间为参考，发出下行开启DCI；如果在RLC触发轮询指示之前下行传输已经完毕，则接入网在下发关闭DCI之前下发上行开启DCI。

较佳地，该方法进一步包括：如果接入网在下发上行开启DCI之前收到UE的SR，则立即下发上行开启DCI；如果接入网在下发上行开启之后收到UE的SR，则忽略此SR。

从以上技术方案可以看出，在保留现有SR调度方式的基础上，接入网在开启下行传输后，不必等待UE的SR，而自行决定开启上行传输时刻，并下发上行开启命令指示UE进行上行数据传输。从而避免了现有技术中存在的可附着UE数相应下降问题，并且防止出现UE响应时延。

附图说明

图1为LTE230系统的网络结构示意图；

图2为LTE230系统的空口用户面协议框架示意图；

图3为LTE230系统的空口控制面协议框架示意图；

图4为现有技术中SR在无线帧结构中的位置示意图；

图5为SR资源在8个小区中分配情况示意图；

图6为现有技术中的快调SR、DRX和静默帧的相对位置示意图；

图7为本申请提供的无线资源调度方法流程图。

具体实施方式

为使本申请技术方案的技术原理、特点以及技术效果更加清楚，以下结合具体实施例对本申请技术方案进行详细阐述。

应用本申请提供的无线资源调度方法的前提为：现有LTE230系统中的SR的资源配置不变，不使用快速调度SR。

本申请提供的无线资源调度方法流程如图7所示，包括：

步骤701：当UE有数据需要发送，等待自己SR资源申请上行传输许可；

步骤702：当接入网开启下行授权，并发送下行数据时，根据接入网无线链路控制（Radio Link Control，RLC）层配置情况，接入网自动决定UE上行发送时刻，并下发上行发送开启下行控制信息（DCI，Downlink Control Information）。

步骤703：UE在收到上行开启DCI后，进行数据传输，传输完毕后发送结束缓存状态报告（ending BSR，ending Buffer Status Report）表示上行数据结束；若此时UE没有数据发送，则直接发送ending BSR表示上行数据结束。

步骤704：接入网收到ending BSR数量超过事先设定的门限后，下发上行发送关闭DCI。

较佳地，该方法进一步包括：接入网在发送下行数据后，利用无线链路控制RLC触发轮询指示的时间为参考，发出下行开启DCI；如果在RLC触发轮询指示之前下行传输已经完毕，则接入网在下发关闭DCI之前下发上行开启DCI。

另外，如果接入网在下发上行开启DCI之前收到UE的SR，则立即下发上行开启DCI。如果接入网在下发上行开启之后收到UE的SR，则忽略此SR。

以下对本申请方案的运行原理进行分析，以便本领域技术人员进一步了解本申请方案。

首先，对非实时业务中下行传输和上行传输的关联性进行分析。

在非实时业务中，为了保证传输数据的可靠性，在应用层一般采用TCP/IP协议，在无线链路层采用确认模式（AM）模式的RLC。这两个协议虽然工作在协议栈的不同层次上，它们都需要及时反馈接收数据包是否成功。因此当有下行业务传输时，一定会上行业务的传输。反之亦然。下面重点分析使用RLC协议的情况。

230系统的下行传输包括控制面和用户面的传输，在无线链路层都引入了RLC协议。RLC工作于三种模式，透明模式（TM），非确认模式（UM）和确认模式（AM）。其中TM RLC用于发送/接收逻辑信道：包括但不限于广播控制信道(BCCH，Broadcast Control Channel)，下行/上行公共控制信道（DL/UL CCCH）；UM RLC用于发送接收专用业务信道（DTCH，Dedicated Traffic Channel）；AM RLC用于发送/接收DTCH和DCCH。对于LTE230系统的终端用于接收DTCH的RLC只有AM模式。而对于DCCH信道，发送接收，RLC都是AM模式。

在物理层，DTCH和DCCH是由物理下行共享信道（PDSCH）或物理上行共享信道（PUSCH）承载的。MAC层在发送PDSCH时首先下发一个PDCCH承载的DCI作为下行开启的命令通知UE。UE检测到发给自己的PDCCH后，再接收随后的PDSCH。由于二层的RLC协议采用AM模式，接收端RLC需要在适当时机发送状态报告给发送端的RLC，所以MAC层必须及时开启上行发送。这个过程按照传统模式，UE等待自己SR发送时机的到来，然后发送SR。随后接入网发送上行开启PDCCH（DCI）给UE。UE收到此DCI后才可发送数据。按照本申请技术方案，UE不需发送SR，而是等待接入网下发上行开启DCI给UE。如果UE在等待DCI过程中，发现自己的SR到来，UE可以发送SR给接入网，接入网收到SR后发送下行开启DCI。而不是等待自己确定的DCI发送时刻。

其次，对下发上行开启DCI时刻的确定进行分析。

接入网在下发下行开启的DCI之后，何时下发上行开启的时间非常重要。如果下发的早，此时UE的上行传输缓存（Buffer）还没有上行数据，UE只能发送BSR为零的ending BSR。当累积发送BSR超过门限，接入网认为UE没有数据发送，而关闭上行发送。这样UE只能等待自己的SR到来。如果下行开启DCI发送时间过晚，会增加空口的网络的时延。

上行开启的时间可以参考RLC发送状态报告的时刻。触发RLC发送状态PDU的情况为：收到对方RLC的轮询指示或检测到RLC数据PDU接收失败。为此接入网的MAC层可以按照自己的发出RLC轮询指示时刻的前下发上行开启DCI。RLC轮询指示的时刻在230系统由两个变量决定，pollPDU，pollByte。当RLC发送PDU数目>=pollPDU，或发送总字节数>=pollByte,RLC触发轮询。接入网的MAC层可以记录从RLC层接收到的PDU数目和字节数，从而预估上行开启的时刻。

当接入网下发短的TCP包时，RLC的轮询还没有被触发，下行IP数据包传输就已经完成了。但这时接入网会下发下行关闭DCI。因此当接入网在发送下行关闭DCI时，如果发现还没有打开上行开启，应该下发上行开启DCI。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种适用于TCP/IP业务的无线资源调度方法，其特征在于，包括：

A、当用户设备UE有数据需要发送，等待自己SR资源申请上行传输许可；

B、当接入网开启下行授权，并发送下行数据时，根据接入网无线链路控制RLC层配置情况，接入网自动决定UE上行发送时刻，并下发上行发送开启下行控制信息DCI；

C、UE在收到上行开启DCI后，进行数据传输，传输完毕后发送结束缓存状态报告ending BSR表示上行数据结束；若此时UE没有数据发送，则直接发送ending BSR表示上行数据结束。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C之后进一步包括：接入网收到ending BSR数量超过事先设定的门限后，下发上行发送关闭DCI。

3.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：接入网在发送下行数据后，利用无线链路控制RLC触发轮询指示的时间为参考，发出下行开启DCI；如果在RLC触发轮询指示之前下行传输已经完毕，则接入网在下发关闭DCI之前下发上行开启DCI。

4.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：如果接入网在下发上行开启DCI之前收到UE的SR，则立即下发上行开启DCI；如果接入网在下发上行开启之后收到UE的SR，则忽略此SR。