CN105873128A - 一种基于时延敏感的lte公平性调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于时延敏感的LTE公平调度方法，该方法包括速率核算，调度缓冲，时延调节，服务质量保障和调度执行；本发明所得的吞基于时延敏感的LTE公平调度方法，通过跟踪当前业务的时延，对其优先级进行自动调节，同时根据当前业务的速率，分别筛选出低速率与高速率的用户，对于前者能够以更积极的姿态分配信道资源，而对后者则通过适度的惩罚以保障用户间的公平性，进而使得调度方法在保持业务时延敏感的同时，兼顾系统吞吐量与公平性，提升业务开展的服务质量以保障客户感知。

Description

一种基于时延敏感的LTE公平性调度方法
技术领域
本发明涉及一种LTE系统的调度方法，尤其是一种基于时延敏感的公平性调度方法。
背景技术
无线资源分组调度是LTE(Long Term Evolution)系统设计中的关键技术，是保证各用户多业务服务质量QoS(Quality of Service)，满足用户公平性，维护系统稳定工作的重要一环。如何在恶劣的无线传播环境中以及用户相互干扰的情况下为各类业务提供质量保证，同时充分利用宝贵的无线频谱资源，是LTE系统必须认真解决的问题。分组调度包括上行调度和下行调度，针对不同的用户，根据其当前的信道指示、服务质量和调度状态等多种因素进行RB(Resource Block)资源分配，以尽可能保证每次分配的资源不浪费，提升用户感知。而目前的调度方法，如RR(Round Robin，轮询调度)，PF(Proportion Fair，比例公平)和SJF(Short Job First，最短作业优先)等均单纯地强调系统吞吐量或公平性，并没有考虑时延对业务的影响，或者在以上指标间实现均衡。为此，本发明设计一种能够保证业务时延又能够兼顾用户速率和公平性的LTE资源调度方法SAQD(Scheduling Algorithmbased on Queue Delay)，通过更加积极响应低速率用户的调度来减少其时延，而对高速率用户实施一定限制来保障公平性，并提升整个系统的吞吐量。
发明内容
本发明的目的是为了解决LTE无线资源管理中如何更好地缩短业务时延，并提升系统的吞吐量和保障用户之间的调度公平性的问题，从而达到提升客户感知的需求。
为了达到上述目的，本发明所设计的基于时延敏感的LTE公平性调度方法，包括速率核算，调度缓冲，时延调节，服务质量保障，调度执行等步骤：对于当前参与调度的N个用户{i＝1,2,…,N}，根据不同业务对时延的敏感性以及速率的差异性，动态地调节其优先级，从而自适应地选择不同的调度策略。
优选的方案包括以下步骤：
步骤1：速率核算；
步骤1-1：设定每个RB资源所占用的带宽BRB，分配给用户i的RB资源块数量为NPRBi，计算每个用户的使用带宽Bi＝NPRBi*BRB；
步骤1-2：设定每个用户的信噪比SINRi及业务的误码率BERi，计算当前每个用户的速率Vi＝Bi*log2(1+SINRi/(-ln(5BERi)/1.5)；
步骤2：调度缓冲；
设定n为当前调度TTI(Transmission Time Interval，传输时间间隔)的次数，为用户i在第n个TTI之前的传输速率均值，计算用户i进入缓冲队列的调度优先级
步骤3：时延调节；
设定Di为用户i的业务时延，σ为固定参数，ω为用户i所能容忍的最大队列时延，计算时延调节系数其中e(·)表示以e为底的指数函数；
步骤4：服务质量保障；
设定vmin为用户速率的下门限值，vmax为用户速率的上门限值，α，β均为正奇数参数，表示速率收敛速度，计算用户i的速率保障因子
步骤5：调度执行；
步骤5-1：计算复合修正因子
步骤5-2：利用复合修正因子对缓冲队列的优先级进行修正 用户i以优先级pi进入调度器进行资源分配。
本发明所得的基于时延敏感的LTE公平性调度方法，通过对业务的历史速率进行评估，利用其对时延的敏感性进行非线性调节，并对低速率用户采取更加积极的姿态响应其资源分配，而对高速率用户进行适度的限制来保证各用户之间的公平性。
本发明所得的基于时延敏感的LTE公平性调度方法，可以自动地跟踪小区中各用户的速率变化，通过设定门槛值，能够自适应地均衡各用户间的资源分配，进而尽可能地提升业务开展的服务质量以保障客户感知。
附图说明
图1基于时延敏感的LTE公平性调度方法流程；
图2表示调度用户量与系统的吞吐量关系；
图3表示的是调度用户与丢包率关系；
图4表示的调度用户与公平性的关系。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述，具体流程可详见图1。
实施例1：
本实例描述的基于时延敏感的LTE公平性调度方法，包括速率核算，调度缓冲，时延调节，服务质量保障，调度执行等步骤。
步骤1：速率核算；
步骤1-1：设定每个RB资源所占用的带宽BRB，分配给用户i的RB资源块数量为NPRBi，计算每个用户的使用带宽Bi＝NPRBi*BRB；
步骤1-2：设定每个用户的信噪比SINRi及业务的误码率BERi，计算当前每个用户的速率Vi＝Bi*log2(1+SINRi/(-ln(5BERi)/1.5)；
步骤2：调度缓冲；
设定n为当前调度TTI(Transmission Time Interval，传输时间间隔)的次数，为用户i在第n个TTI之前的传输速率均值，计算用户i进入缓冲队列的调度优先级
步骤3：时延调节；
设定Di为用户i的业务时延，σ为固定参数，ω为用户i所能容忍的最大队列时延，计算时延调节系数其中e(·)表示以e为底的指数函数；
步骤4：服务质量保障；
设定vmin为用户速率的下门限值，vmax为用户速率的上门限值，α，β均为正奇数参数，表示速率收敛速度，计算用户i的速率保障因子
步骤5：调度执行；
步骤5-1：计算复合修正因子
步骤5-2：利用复合修正因子对缓冲队列的优先级进行修正 用户i以优先级pi进入调度器进行资源分配；
下面以N＝5为例对本方法进行具体说明，典型基础数据如表1～3中所示。
本实例描述的基于时延敏感的LTE公平性调度方法，包括速率核算，调度缓冲，时延调节，服务质量保障，调度执行等步骤。
步骤1：速率核算；
步骤1-1：计算Bi＝NPRBi*BRB＝{720,720,720,720,720}kHz；
步骤1-2：计算当前每个用户的速率
步骤2：调度缓冲；
计算用户i进入缓冲队列的调度优先级
步骤3：时延调节；
计算时延调节系数
步骤4：服务质量保障；
计算用户i的速率保障因子
步骤5：调度执行；
步骤5-1：计算复合修正因子
步骤5-2：利用复合修正因子对缓冲队列的优先级进行修正pi＝pt,i*SFi＝{0.40,0.74,0.14,0.92,1.49}；用户i以优先级pi进入调度器进行资源分配；
我们对本发明所设计的SAQD方法与RR，SJF等方法进行了仿真对比，调度用户数从10个逐步增加到30个，所得的LTE系统吞吐量，调度过程中发生的丢包率以及方法公平性分别参见附图2～4所示。
图2表示的是SAQD会对当前速率小于vmin的用户以更积极的速率因子和调度优先级给予响应，因此随着调度用户量的增加时，系统的吞吐量会积极地提升。
图3表示的是SAQD的丢包率则位于RR与SJF之间，其原因在于SJF始终以最短作业优先作为调度准则，而不考虑用户所处的状态环境，因此其丢包率始终位于高位，RR则只是简单地本着公平的原则兼顾了每一位用户。
图4表示的是SAQD在对速率低于vmin门限的用户会给予优先级拉升，而对于速率超过vmax的用户会予以一定限制以保障公平性，因此，其公平性位于RR与SJF之中，随着调度用户的增加，公平性逐渐降低。
其中，实施例中提及的表1～2分别如下：
表1
序号 项目 数据
1 TTI(ms) 1
2 系统带宽(MHz) 20
3 RB总数(个) 80
4 每个RB资源占用带宽BRB(kHz) 180
5 σ固定参数 10
6 最大队列时延ω(ms) 20
7 正奇数参数α 1
8 正奇数参数β 1
9 业务速率下门限vmin(Mbps) 0.8
10 业务速率下门限vmax(Mbps) 3.1
表2

Claims (1)

1.一种基于时延敏感的LTE公平性调度方法，其特征是包括以下步骤：
步骤1：速率核算；
步骤1-1：设定每个RB资源所占用的带宽BRB，分配给用户i的RB资源块数量为NPRBi，计算每个用户的使用带宽Bi＝NPRBi*BRB；
步骤1-2：设定每个用户的信噪比SINRi及业务的误码率BERi，计算当前每个用户的速率Vi＝Bi*log2(1+SINRi/(-ln(5BERi)/1.5)；
步骤2：调度缓冲；
设定n为当前调度TTI的次数，为用户i在第n个TTI之前的传输速率均值，计算用户i进入缓冲队列的调度优先级TTI为传输时间间隔；
步骤3：时延调节；
设定Di为用户i的业务时延，σ为固定参数，ω为用户i所能容忍的最大队列时延，计算时延调节系数其中e(·)表示以e为底的指数函数；
步骤4：服务质量保障；
设定vmin为用户速率的下门限值，vmax为用户速率的上门限值，α，β均为正奇数参数，表示速率收敛速度，计算用户i的速率保障因子
步骤5：调度执行；
步骤5-1：计算复合修正因子
步骤5-2：利用复合修正因子对缓冲队列的优先级进行修正 用户i以优先级pi进入调度器进行资源分配。
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