CN109040151A - 一种基于cbtc的控制信道容量提升方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于无线通信的列车自动控制系统(CBTC)的控制信道容量提升方法，包括：设置CBTC业务最小调度间隔定时器，并对CBTC业务最小调度间隔定时器进行初始配置；对CBTC业务最小调度间隔定时器的时长进行自适应调整；在各个CBTC业务最小调度间隔定时器计时期间，不对相应的CBTC业务进行调度，每次CBTC业务数据被调度后，重启对应的CBTC业务最小调度间隔定时器。应用本申请公开的技术方案，能够保障CBTC在LTE小带宽场景的低时延和高可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种基于CBTC的控制信道容量提升方法。
背景技术
基于LTE技术演进的车地通信技术LTE-M主要应用于城市轨道交通，如地铁，轻轨等，该技术在满足列车行进过程中，保证通信的稳定性，用于轨道交通CBTC(基于无线通信的列车自动控制系统：Communication Based Train Control System)、语音、PIS(旅客信息系统：Passenger Information System)等业务的通信传输。
CBTC业务对LTE网络具有低时延和高可靠性的要求，一般来说可以通过提升LTE无线网络带宽来解决该问题。提升LTE无线网络带宽需要增加频谱资源，而频谱资源属于稀缺资源，轨道交通也存在该问题，如何在LTE小带宽场景下提升CBTC容量，保证其低时延和高可靠性的性能要求，成为一个急需解决的技术难题。
发明内容
本申请提供了一种基于CBTC的控制信道容量提升方法，以保障CBTC在LTE小带宽场景的低时延和高可靠性。
本申请公开了一种基于无线通信的列车自动控制系统CBTC的控制信道容量提升方法，包括：
设置CBTC业务最小调度间隔定时器，并对CBTC业务最小调度间隔定时器进行初始配置；
对CBTC业务最小调度间隔定时器的时长进行自适应调整；
在各个CBTC业务最小调度间隔定时器计时期间，不对相应的CBTC业务进行调度，每次CBTC业务数据被调度后，重启对应的CBTC业务最小调度间隔定时器。
较佳的，所述对CBTC业务最小调度间隔定时器的时长进行自适应调整包括：
按照设置的CBTC业务最小调度间隔时长自适应调整触发周期，周期性触发CBTC业务最小调度间隔时长自适应调整；
根据CCE利用率、CBTC业务平均时延和CBTC业务量中的至少一种判断是否调整CBTC业务最小调度间隔时长；
根据判断结果对CBTC业务最小调度间隔时长进行调整。
较佳的，根据CCE利用率判断是否调整CBTC业务最小调度间隔时长包括：
统计CCE利用率；其中，CCE利用率为统计周期内已占用的CCE个数/统计周期内当前带宽支持的最大符号数的CCE总个数，统计周期同CBTC业务最小调度间隔时长自适应调整触发周期；
判断CCE利用率是否大于等于CCE_Utilization_MAX门限，如果大于或者等于，则增大CBTC业务最小调度间隔，否则，判断CCE利用率是否小于等于CCE_Utilization_MIN门限，如果小于或者等于该门限，则降低CBTC业务最小调度间隔，否则，不调整CBTC业务最小调度间隔；
其中，CCE_Utilization_MAX大于CCE_Utilization_MIN，CCE_Utilization_MAX和CCE_Utilization_MIN均可配置，CCE_Utilization_MAX的范围为(0％，100％)，默认80％；CCE_Utilization_MIN的范围为(0％，100％)，默认40％。
较佳的，根据CBTC业务平均时延判断是否调整CBTC业务最小调度间隔时长包括：
统计CBTC业务平均时延；其中，CBTC平均时延表示统计周期内CBTC业务数据包在基站缓存的平均时延，统计周期同CBTC业务最小间隔时长自适应调整触发周期；
判断CBTC业务平均时延是否大于等于CBTC_Delay_MAX门限，如果大于或者等于，则降低CBTC业务最小调度间隔，否则，判断CBTC业务平均时延是否小于等于CBTC_Delay_MIN门限，如果小于或者等于，则增大CBTC业务最小调度间隔，否则，不调整CBTC业务最小调度间隔；
其中，CBTC_Delay_MAX大于CBTC_Delay_MIN，CBTC_Delay_MAX和CBTC_Delay_MIN均可配置。CBTC_Dela_MAX的范围为(0ms，100ms)，默认80ms；CBTC_Dela_MIN的范围为(0ms，100ms)，默认20ms。
较佳的，根据CBTC业务量判断是否调整CBTC业务最小调度间隔时长包括：
统计CBTC业务数；其中，CBTC业务数表示统计周期内当前小区新建和已建立的CBTC业务数，统计周期同CBTC业务最小间隔时长自适应调整触发周期；
判断CBTC业务数是否大于等于CBTC_NUM_MAX门限，如果大于或者等于，则增大CBTC业务最小调度间隔，否则，判断CBTC业务数是否小于等于CBTC_NUM_MIN门限，如果小于或者等于，则降低CBTC业务最小调度间隔，否则，不调整CBTC业务最小调度间隔；
其中，CBTC_NUM_MAX大于CBTC_NUM_MIN，CBTC_NUM_MAX和CBTC_NUM_MIN均可配置，CBTC_NUM_MAX的范围为(0，100)，默认10；CBTC_NUM_MIN的范围为(0，100)，默认4。
较佳的，所述根据判断结果对CBTC业务最小调度间隔时长进行调整包括：
当判断结果为增大时，按照
CBTC业务最小调度间隔＝MAX(CBTC_MIN_INTERVAL_MAX，上一统计周期的最小调度间隔+1)
增大当前的CBTC业务最小调度间隔，其中，调整的单位为ms，CBTC_MIN_INTERVAL_MAX为CBTC业务最小调度间隔的最大值，取值范围为(0ms，100ms)，默认80ms。
较佳的，所述根据判断结果对CBTC业务最小调度间隔时长进行调整包括：
当判断结果为降低时，按照
CBTC业务最小调度间隔＝MIN(CBTC_MIN_INTERVAL_LOW,上一统计周期的最小调度间隔-1)
降低当前的CBTC业务最小调度间隔，其中，调整的单位为ms，CBTC_MIN_INTERVAL_MIN为CBTC业务最小调度间隔的最小值，取值范围为(0ms，100ms)，默认20ms。
较佳的，所述定时器的初始长度CBTC_MIN_INTERVAL_INITIAL参数可配置，取值范围为(0ms，100ms)，初始值默认为40ms。
由上述技术方案可见，本申请提供的基于CBTC的控制信道容量提升方法，通过设置CBTC业务最小调度间隔定时器，并对CBTC业务最小调度间隔定时器的时长进行自适应调整；并通过在各个CBTC业务最小调度间隔定时器计时期间，不对相应的CBTC业务进行调度，每次CBTC业务数据被调度后，重启对应的CBTC业务最小调度间隔定时器，从而通过将多个CBTC小包聚合成大包进行调度，降低了CBTC小包调度的频率，这样就可以降低CBTC调度次数，进而减少了对PDCCH信道CCE资源的消耗。
附图说明
图1为本申请一较佳CBTC业务最小调度间隔定时器时长自适应调整的方法示意图；
图2为本申请一较佳根据CCE利用率判断是否调整CBTC业务最小调度间隔时长的方法示意图；
图3为本申请一较佳根据CBTC业务平均时延判断是否调整CBTC业务最小调度间隔时长的方法示意图；
图4为本申请一较佳根据CBTC业务数判断是否调整CBTC业务最小调度间隔时长的方法示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本申请作进一步详细说明。
CBTC业务信道分为控制信道和业务信道两部分：
控制信道主要包括PDCCH(物理层下行控制信道：Physical Downlink ControlChannel)信道资源，主要由CCE(控制信道单元：Control Channel Element)构成；
业务信道主要包括PDSCH(物理层下行共享信道：Physical Downlink SharedChannel)信道资源，主要由RB(资源块：Resource Block)资源构成。
本申请主要针对CBTC控制信道提出一种容量提升方法，保障CBTC在LTE小带宽场景的低时延和高可靠性。
CBTC的控制信道主要包括PDCCH资源，由CCE构成。PDCCH资源与CBTC调度次数有关，CBTC调度次数越少，占用的PDCCH资源就越低，反之，CBTC调度次数越多，占用的PDCCH资源就越高，因此可以通过自适应调整CBTC调度次数来减少PDCCH控制信道CCE资源的消耗，达到提升CBTC控制信道容量的目的。
CBTC业务属于典型的小包业务，单路CBTC业务的平均速率在100～200Kbit/s左右。若每个CBTC业务小包都进行单独调度，则每次调度都需要消耗一次PDCCH控制信道的CCE资源。若能够降低CBTC小包调度的频率，将多个CBTC小包聚合成大包进行调度，这样就可以降低CBTC调度次数，从而减少对PDCCH信道CCE资源的消耗。
本发明提出的基于CBTC的控制信道容量提升方法包括以下步骤：
步骤1：设置CBTC业务最小调度间隔定时器，并对CBTC业务最小调度间隔定时器进行初始配置。
不同的CBTC业务需要单独设置一个业务最小调度间隔定时器。
较佳的，该定时器初始长度CBTC_MIN_INTERVAL_INITIAL参数可配置，较佳的，默认40ms，范围(0ms，100ms)。
步骤2：对CBTC业务最小调度间隔定时器的时长进行自适应调整。
步骤3：在各个CBTC业务最小调度间隔定时器计时期间，不对相应的CBTC业务进行调度，每次CBTC业务数据被调度后，重启对应的CBTC业务最小调度间隔定时器。
以上步骤2和步骤3没有严格的先后次序，两者可同时或穿插进行。
下面详细说明如何对CBTC业务最小调度间隔定时器的时长进行自适应调整。
图1为本申请一较佳CBTC业务最小调度间隔定时器时长自适应调整的方法示意图，该方法包括以下步骤：
步骤101、按照设置的CBTC业务最小调度间隔时长自适应调整触发周期，周期性触发CBTC业务最小调度间隔时长自适应调整，周期参数可配置，较佳的，配置范围为(0.1s，5s)，默认1s。
步骤102、根据CCE利用率判断是否调整CBTC业务最小调度间隔时长。具体的判断方法如图2所示，如果调整，跳到步骤106，否则，继续执行步骤103。
图2为本申请一较佳根据CCE利用率判断是否调整CBTC业务最小调度间隔时长的方法示意图，该方法包括以下步骤：
步骤201：统计CCE利用率，作为判断是否调整最小调度间隔的依据。
CCE利用率＝统计周期内已占用的CCE个数/统计周期内当前带宽支持的最大符号数的CCE总个数
其中：统计周期内已占用的CCE个数表示CBTC业务以及调度优先级高于CBTC的其他业务占用的CCE个数，统计周期同CBTC业务最小调度间隔时长自适应调整触发周期。
步骤202：判断CCE利用率是否大于等于CCE_Utilization_MAX门限，如果大于或者等于，则跳到步骤206，否则，继续执行步骤203。
步骤203：判断CCE利用率是否小于等于CCE_Utilization_MIN门限，如果小于或者等于该门限，则执行步骤205，否则，执行步骤204。
步骤204：不调整CBTC业务最小调度间隔，并结束图2所示方法。
步骤205：降低CBTC业务最小调度间隔，并结束图2所示方法。
步骤206：增大CBTC业务最小调度间隔，并结束图2所示方法。
其中，CCE_Utilization_MAX大于CCE_Utilization_MIN，CCE_Utilization_MAX和CCE_Utilization_MIN均可配置。CCE_Utilization_MAX的范围为(0％，100％)，较佳的，默认80％；CCE_Utilization_MIN的范围为(0％，100％)，较佳的，默认40％。
步骤103：根据CBTC业务平均时延判断是否调整CBTC业务最小调度间隔时长。具体的判断方法如图3所示，如果调整，跳到步骤106，否则，继续执行步骤104。
图3为本申请一较佳根据CBTC业务平均时延判断是否调整CBTC业务最小调度间隔时长的方法示意图，该方法包括以下步骤：
步骤301：统计CBTC业务平均时延，作为判断是否调整最小调度间隔的依据。
其中，CBTC平均时延表示统计周期内CBTC业务数据包在基站缓存的平均时延，统计周期同CBTC业务最小间隔时长自适应调整触发周期。
步骤302：判断CBTC业务平均时延是否大于等于CBTC_Delay_MAX门限，如果大于或者等于，则跳到步骤306，否则，继续执行步骤303。
步骤303：判断CBTC业务平均时延是否小于等于CBTC_Delay_MIN门限，如果小于或者等于，则执行步骤305，否则，执行步骤304。
步骤304：不调整CBTC业务最小调度间隔，并结束图3所示方法。
步骤305：增大CBTC业务最小调度间隔，并结束图3所示方法。
步骤306：降低CBTC业务最小调度间隔，并结束图3所示方法。
其中，CBTC_Delay_MAX大于CBTC_Delay_MIN，CBTC_Delay_MAX和CBTC_Delay_MIN均可配置。CBTC_Dela_MAX的范围为(0ms，100ms)，较佳的，默认80ms；CBTC_Dela_MIN的范围为(0ms，100ms)，较佳的，默认20ms。
步骤104：根据当前小区CBTC业务数量判断是否调整CBTC业务最小调度间隔时长。具体的判断方法如图4所示，如果调整，跳到步骤106，否则，继续执行步骤105。
图4为本申请一较佳根据CBTC业务数量判断是否调整CBTC业务最小调度间隔时长的方法示意图，该方法包括以下步骤：
步骤401：统计CBTC业务数，作为判断是否调整最小调度间隔的依据。
其中，CBTC业务数表示统计周期内当前小区新建和已建立的CBTC业务数，统计周期同CBTC业务最小间隔时长自适应调整触发周期。
步骤402：判断CBTC业务数是否大于等于CBTC_NUM_MAX门限，如果大于或者等于，则跳到步骤406，否则，继续执行步骤403。
步骤403：判断CBTC业务数是否小于等于CBTC_NUM_MIN门限，如果小于或者等于，则执行步骤405，否则，执行步骤404。
步骤404：不调整CBTC业务最小调度间隔，并结束图4所示方法。
步骤405：降低CBTC业务最小调度间隔，并结束图4所示方法。
步骤406：增大CBTC业务最小调度间隔，并结束图4所示方法。
其中，CBTC_NUM_MAX大于CBTC_NUM_MIN，CBTC_NUM_MAX和CBTC_NUM_MIN均可配置。CBTC_NUM_MAX的范围为(0，100)，较佳的，默认10；CBTC_NUM_MIN的范围为(0，100)，较佳的，默认4。
以上步骤102-104之间没有严格的先后次序。经过以上步骤101-104的判断，已确定是否需要调整CBTC业务最小调度间隔的时长，以下步骤为根据上述判断的结果对CBTC业务最小调度间隔进行调整的具体说明：
步骤105：不调整CBTC业务最小调度间隔，并结束图1所示方法。
步骤106：判断是增大还是降低CBTC业务最小调度间隔，如果需要增大，则执行步骤107，否则，执行步骤108。
步骤107：增大CBTC业务最小调度间隔，并结束图1所示方法。
按照“CBTC业务最小调度间隔＝MAX(CBTC_MIN_INTERVAL_MAX,上一统计周期的最小调度间隔+1)”增大当前的CBTC业务最小调度间隔
调整的单位为ms，统计周期同CBTC业务最小间隔时长自适应调整触发周期，其中，CBTC_MIN_INTERVAL_MAX可配置，范围(0ms，100ms)，较佳的，默认80ms。
步骤108：降低CBTC业务最小调度间隔，并结束图1所示方法。
按照“CBTC业务最小调度间隔＝MIN(CBTC_MIN_INTERVAL_LOW,上一统计周期的最小调度间隔-1)”降低当前的CBTC业务最小调度间隔
调整的单位为ms，统计周期同CBTC业务最小间隔时长自适应调整触发周期，其中，CBTC_MIN_INTERVAL_MIN可配置，范围(0ms，100ms)，较佳的，默认20ms。
至此，结束图1所示方法。
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，凡在本申请的精神和原则之内，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 (8)
1.一种基于无线通信的列车自动控制系统CBTC的控制信道容量提升方法，其特征在于，包括：
设置CBTC业务最小调度间隔定时器，并对CBTC业务最小调度间隔定时器进行初始配置；
对CBTC业务最小调度间隔定时器的时长进行自适应调整；
在各个CBTC业务最小调度间隔定时器计时期间，不对相应的CBTC业务进行调度，每次CBTC业务数据被调度后，重启对应的CBTC业务最小调度间隔定时器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述对CBTC业务最小调度间隔定时器的时长进行自适应调整包括：
按照设置的CBTC业务最小调度间隔时长自适应调整触发周期，周期性触发CBTC业务最小调度间隔时长自适应调整；
根据CCE利用率、CBTC业务平均时延和CBTC业务量中的至少一种判断是否调整CBTC业务最小调度间隔时长；
根据判断结果对CBTC业务最小调度间隔时长进行调整。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据CCE利用率判断是否调整CBTC业务最小调度间隔时长包括：
统计CCE利用率；其中，CCE利用率为统计周期内已占用的CCE个数/统计周期内当前带宽支持的最大符号数的CCE总个数，统计周期同CBTC业务最小调度间隔时长自适应调整触发周期；
判断CCE利用率是否大于等于CCE_Utilization_MAX门限，如果大于或者等于，则增大CBTC业务最小调度间隔，否则，判断CCE利用率是否小于等于CCE_Utilization_MIN门限，如果小于或者等于该门限，则降低CBTC业务最小调度间隔，否则，不调整CBTC业务最小调度间隔；
其中，CCE_Utilization_MAX大于CCE_Utilization_MIN，CCE_Utilization_MAX和CCE_Utilization_MIN均可配置，CCE_Utilization_MAX的范围为(0％，100％)，默认80％；CCE_Utilization_MIN的范围为(0％，100％)，默认40％。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据CBTC业务平均时延判断是否调整CBTC业务最小调度间隔时长包括：
统计CBTC业务平均时延；其中，CBTC平均时延表示统计周期内CBTC业务数据包在基站缓存的平均时延，统计周期同CBTC业务最小间隔时长自适应调整触发周期；
判断CBTC业务平均时延是否大于等于CBTC_Delay_MAX门限，如果大于或者等于，则降低CBTC业务最小调度间隔，否则，判断CBTC业务平均时延是否小于等于CBTC_Delay_MIN门限，如果小于或者等于，则增大CBTC业务最小调度间隔，否则，不调整CBTC业务最小调度间隔；
其中，CBTC_Delay_MAX大于CBTC_Delay_MIN，CBTC_Delay_MAX和CBTC_Delay_MIN均可配置。CBTC_Dela_MAX的范围为(0ms，100ms)，默认80ms；CBTC_Dela_MIN的范围为(0ms，100ms)，默认20ms。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据CBTC业务量判断是否调整CBTC业务最小调度间隔时长包括：
统计CBTC业务数；其中，CBTC业务数表示统计周期内当前小区新建和已建立的CBTC业务数，统计周期同CBTC业务最小间隔时长自适应调整触发周期；
判断CBTC业务数是否大于等于CBTC_NUM_MAX门限，如果大于或者等于，则增大CBTC业务最小调度间隔，否则，判断CBTC业务数是否小于等于CBTC_NUM_MIN门限，如果小于或者等于，则降低CBTC业务最小调度间隔，否则，不调整CBTC业务最小调度间隔；
其中，CBTC_NUM_MAX大于CBTC_NUM_MIN，CBTC_NUM_MAX和CBTC_NUM_MIN均可配置，CBTC_NUM_MAX的范围为(0，100)，默认10；CBTC_NUM_MIN的范围为(0，100)，默认4。
6.根据权利要求3至5任一项所述的方法，其特征在于：
所述根据判断结果对CBTC业务最小调度间隔时长进行调整包括：
当判断结果为增大时，按照
CBTC业务最小调度间隔＝MAX(CBTC_MIN_INTERVAL_MAX，上一统计周期的最小调度间隔+1)
增大当前的CBTC业务最小调度间隔，其中，调整的单位为ms，CBTC_MIN_INTERVAL_MAX为CBTC业务最小调度间隔的最大值，取值范围为(0ms，100ms)，默认80ms。
7.根据权利要求3至5任一项所述的方法，其特征在于：
所述根据判断结果对CBTC业务最小调度间隔时长进行调整包括：
当判断结果为降低时，按照
CBTC业务最小调度间隔＝MIN(CBTC_MIN_INTERVAL_LOW,上一统计周期的最小调度间隔-1)
降低当前的CBTC业务最小调度间隔，其中，调整的单位为ms，CBTC_MIN_INTERVAL_MIN为CBTC业务最小调度间隔的最小值，取值范围为(0ms，100ms)，默认20ms。
8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于：
所述定时器的初始长度CBTC_MIN_INTERVAL_INITIAL参数可配置，取值范围为(0ms，100ms)，初始值默认为40ms。
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