CN1128557C - 一种利用服务质量参数对分组无线信道共享分配的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用服务质量参数对分组无线信道共享分配的方法，用于无线数据通信系统中，其中包含：将各该数据业务所拥有的该多变量的服务质量参数折算成一个单变量的权值参数；构造一个包含一串节点的分配策略表，用于表决各该数据业务的数据包在该无线信道上的发送次序和占用份额，该每一节点对应一个该数据包；将各该数据业务的数据包按照发送次序分别填入分配策略表；按照分配策略表中各该节点的顺序，依次发送该节点所对应的分组数据包。

Description

一种利用服务质量参数对分组无线信道共享分配的方法

技术领域

本发明涉及一种无线通讯中分组无线信道的共享分配的方法，具体地说，是涉及一种应用于900/1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务(GPRS)基站子系统中无线接口的单个信道上无线链路控制(RLC)数据块的分配方法。

背景技术

在以前的无线通信系统，如全球移动通信系统(GSM Phase 2)中，无线信道往往为一个话路或一个业务所独占，所以不存在一个无线信道被多个业务所共享的问题。仅当无线传输系统，如GPRS，采用分组信道时，才出现了如何将一个无线信道为多个业务所共享的问题。

在无线数据通信系统中，业务数据往往是以数据包的形式来传送的。同时，在无线空中接口上，需将无线载频划分为许多个无线信道。每一个无线信道往往被多个业务连接所共享。因此，就需要将一个分组无线信道在多个数据传输连接业务中进行合理地分享。

而同时数据通信中，每个数据传输业务往往对数据传输的性能有一定的要求，即对该数据业务所拥有的服务质量(QoS)有一定的要求。这种要求往往是以一个或多个QoS参数来表达的。高QoS参数的业务要求占用更多的无线资源，即在共享信道上占用更多的份额。例如，在GPRS中，QoS参数主要包括传输模式(确认模式传输或不确认模式传输)、无线优先级以及峰值速率等。

GPRS是ETSI GSM规范Phase 2+中的重要组成部分。GPRS作为新型GSM分组数据承载业务，为现在的通信运营公司提供了一个大好时机来启动前途无限的移动数据业务；同时，GPRS也是向第三代无线通信系统过度的关键一步。

在GPRS信令协议和传输协议平台上，RLC/MAC层(MAC媒体接入控制)提供可靠的无线链路，并将上层的逻辑链路控制(LLC)帧映射到GSM物理信道上，如图1所示。按照GSM规范，每个分组无线信道需为多个手机所共享，同时要求按照其上各个手机数据传输业务的QoS来合理分配每个信道上的RLC块资源，并且，一个信道上数据业务是动态变化的，业务数量和各业务的QoS参数会时刻改变。

因此，就需要一种高效的GPRS RLC块的分配方法。在GSM规范中并没有给出任何方法及有关提示。

目前已有解决类似问题的专利方法，如美国专利US5,886,993中披露了一种用于解决不同优先级业务共享信道的方法。该专利方法先进行预分配一部分信道资源，然后对剩余部分信道资源采用竞争方法来分配，且引入了一系列状态。该方法不直观、较复杂、且实现效率较低。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本文提出了一种基于QoS对分组无线信道进行共享分配的方法，通过将多变量的QoS参数转变为一个单变量的权值参数，使得本发明得以建立分配策略表对一个分组信道下的多个业务进行合理分配。

根据本发明的一个方面，由于本方面建立了一个分配策略表以及在该表下进一步建立双向循环链表，使得本发明提出的方法具有直观、简单、高效的特点，更具广泛的应用价值。

本发明通过如下技术方案来实现。

一种利用服务质量参数对分组无线信道共享分配的方法，用于无线数据通信系统中，其中在该系统的无线空中接口上，无线载频划分为多个无线信道，该每一无线信道被多个数据业务共享，而该每一数据业务所拥有的该服务质量参数分别包含传输模式参数；无线优先级参数；以及峰值速率参数，其中包含下述处理

a)将各该数据业务所拥有的多变量的服务质量参数折算成一个单变量的权值参数；

b)构造一个包含一串节点的分配策略表，所述分配策略表的总长度为信道当前各该业务的权值之和，所述分配策略表的每一节点对应一个数据包，根据各业务的权值确定各业务的数据包在所述分配策略表中的发送次序和占用份额；

c)将各该数据业务的数据包按照发送次序分别填入分配策略表；

d)按照分配策略表中各该节点的顺序，依次发送该节点所对应的数据包。

所述的方法，其中步骤b)还包括

e)定义第一分配周期，所述第一分配周期的长度等于所述分配策略表的总长度；

f)设置一个索引指针，初始指向该分配策略表的首节点。

所述的方法，其中步骤e)还包括

g)进一步定义多个循环链表，所述多个循环链表连接构成所述分配策略表，该循环链表的个数为信道中当前所有业务的权值中的最大值；

h)依次排列该循环链表，并标以序号；

i)在该任意一个循环链表中，将所有权值不小于该序号的业务分配在该循环链表中。

所述的方法，其中在执行步骤i)之后还包括

j)依据该循环链表，周期性顺序分配各该业务的数据包，每分配一个数据包，该索引指针后移；

k)以序号从小到大的顺序发送该循环链表。

所述的方法，其中步骤i)还包括

l)针对每一要传输的业务，建立一个初值为该业务的权值的计数器，实现该循环链表的分配。

所述的方法，还包括

m)每发送一个数据包后，所述索引指针指向下一个节点，直到最后一个节点对应的数据包发送完成后，再从该分配策略表的首节点发送数据包。

所述的方法，其中还包括

n)如果某一业务增加使其权值增大时，新分配策略表的总长度调整为原有各业务权值之和再加上该业务权值的增量；

o)将排列在原分配有该业务的循环链表之后，在权值增量值个循环链表中，均相应地增加一个节点。

所述的方法，其中还包括

p)在该增加的节点上均填入该增加业务的标识号，依据索引指针依次发送数据包。

所述的方法，其中还包括

q)如果某一业务减少使其权值减小时，新分配策略表的总长度调整为原有各业务权值之和减去该业务权值的减小量；

r)在排列在原分配有该业务的循环链表的后权值减小量值个循环链表中，均相应地删除一个节点。

所述的方法，其中还包括

s)如果索引指针正指向该被删除的节点，则调整索引指针。

下面结合附图通过对本发明较佳实施例的描述，将使本发明的上述目的以及技术方案显而易见。

附图说明

附图中：

图1示出的是GPRS的RLD/MAC协议在移动台(MS)和网络之间的Um接口上的位置；

图2A是GPRS协议下无线传输链路的示意图，示出了无线分组共享信道所拥有的业务A～D；

图2B-2C是根据本发明的方法建立的分配策略表，示出了图2A所示的业务A～D的分配情形；

图3A示出了根据本发明的方法当某一业务增加时，本发明的分配策略表的动态调整；

图3B示出了根据本发明的方法当某一业务减少时，本发明的分配策略表的动态调整；

具体实施方式

下文，将详细描述本发明。

信道内部块的动态分配方法是由QoS参数决定的，上行QoS参数由MS请求，下行QoS参数包含在下行数据块中。除了QoS参数来源不一样外，上下行块分配可以采用同样的动态分配方法。参见如图2A所示的实施例，共享无线分组信道的有业务A、B、C和D。首先，本发明将各数据业务A～D的QoS的多个参数折算成一个参数，即QoS权值(Q)，这样实际上将一个多变量的参数简化为一个单变量的参数。QoS权值(Q)为整数，在数值1-MAX_Q，即QoS权值Q的最大值MAX_Q，之间取值，例如可取16，也可取更大。该参数折算关系表可根据具体应用场合来确定。例如，在GPRS系统中，可由操作维护台(OMC-R)根据对不同QoS参数的权衡来人工输入，或在设计调试过程中根据具体情况进行调整。

作为各业务A～D的数据包在该无线信道上需要有一个发送模式，本发明在将QoS的多个参数折算成一个单变量参数的基础上，得以构造一个分配策略表，用以决定各业务的数据包在该无线信道上的发送次序和占用份额。该分配策略表该分配策略表包含一串节点，每个节点对应一个数据传输业务的一个数据包。分配策略表的每一个节点都标明该节点是分配给哪一个数据传输业务用的，即该节点是用来传送哪一个数据传输业务的数据包的。

该分配策略表的总长度T，也称一个周期T，为信道当前各个GPRS业务的QoS权值之和，即T＝∑Q_n。在整个分配策略表中，各个业务占用的节点数等于该业务的QoS权值Q。

同时，本发明在建立分配策略表的前提下，还要兼顾各业务A～D的发送顺序的要求。因此，本发明在分配策略表的一个周期T中，又建立多个小周期t_n，即双向循环链表。每个小周期t中至多包含用于某个业务的一个节点。即在T个连续数据包中，某个业务的Q个数据包一般并不是连续的，一个业务的数据包后是另一个业务的数据包，即各业务数据包是轮换的。

这时，可以认为有两个分配周期。一个是大周期T，在所有业务需传送的数据包里进行的以T个包为周期的分配，也就是在每T个连续传输的数据包里，权值为Q的业务能分配到Q个包，Q越大，发送的包越多，体现了QoS参数的重要。另一个是小周期t，小周期t个数等于信道中当前所有业务的Q的最大值(Qmax)，第i(i＝1，2，...Qmax)个小周期遍历该信道中所有Q＞＝i的业务。在这个小周期里，所有遍历到的业务能分配到一个数据包。

大周期体现了满足QoS的思想，小周期则在大周期前提下较好地满足了各个业务的传输时延要求，尤其是保证了业务不会因为其QoS低而使传输时延超出限制，导致业务连接异常中断。

如图2A所示的实施例中，假设业务A～D的QoS分别为4、2、1和3，则分配策略表的总长度(一个大发送周期长度)T＝4+2+1+3＝10。这时，需要建立4个双向循环链表t，而该每一循环链表t的每一节点均表征了一个RLC数据块的分配业务实体。因此，分配顺序可能为t₀循环链表内包括A，B，C，D业务的节点；t₁循环链表内包括A，B，D业务的节点；t₂循环链表内包括A，D业务的节点；以及t₃循环链表内包括A业务的节点。这些每一个双向循环链表按标号从小到大的顺序，即t₀～t₃的顺序连接起来就是分配策略表，分配方式就是周期性顺序分配。为清晰所见，可以将双向循环链表纵向排列，请参见图2B所示。具体来说，就是建立一个索引指针，初始指向分配策略表的首节点。依次将一个分组数据块(BLOCK)分配给索引指针所指节点中的业务标识(业务实例号)所对应的业务。每分配一个BLOCK，索引指针沿分配策略表向后移一个节点。由于分配策略是由多个循环链表串接起来的，一个循环链表发送完毕后，紧接着就发送下一个循环链表。如此往复，即可将各个分组传输业务的数据块都发出。

较好的是，建立分配策略表时，针对当前每个分组传输业务，建立一个计数器，计数器初值等于该业务的QoS权值(Q)；循环遍历每个分组传输业务，将该业务实体标识(业务实例号)顺序填入分配策略表中的各个循环链表。每次都从标号为0的双向循环链表开始，每个业务实例号在一个循环链表中只填一次，每填一次同时将该业务的计数器减1。

重复上一步的工作，若某业务的计数器已经为0，则不再将该业务实体标识(业务实例号)填入分配策略表，该业务的计数器也不再减1。这时候，若该业务QoS权值为MAX_Q，则业务实例号在标号为0到MAX_Q-1的循环链表中都占一节点。例如，若业务A的QoS权值为4，则业务实例号在标号为0到3的循环链表，及t₀～t₃中都占一节点。同时，本发明需要针对每一个具体的业务实例，记录其所占用各循环链表的节点号，直至所有业务的计数器都为0。这时，得到的分配策略表中各循环链表的总长度T就是块发送周期的长度。事实上，块发送周期的长度＝∑各个GPRS业务的QoS权值，即T＝∑Q。

各个业务A～D的数据包按发送次序填入各业务所占用的节点，直到将填入分配策略表填满。按照分配策略表中各节点的顺序，依此从头至尾，发送各节点所对应的分组数据包。每发送一个包后，将对应节点分配给原有业务的后续数据包。当发送完分配策略表的最后一个节点的数据包后，再从分配策略表头节点开始发送数据包。如此循环反复，不停地将各个业务的数据包按照分配策略表所定义的规律发出去。

当某一业务发生增删时，根据本发明的分配策略需要进行动态调整。另外，业务在进行过程中，其QoS要求可能会有变化，则QoS权值Q可能会变大或变小。实际上，业务增删可以认为是Q变化的特例，即业务增加是Q变大，业务删除则是Q变小，因此，分配策略的调整分为两种情况：QoS权值Q增大时和QoS权值Q减小时。

业务QoS权值Q增大时的调整方法是：设业务QoS权值由q1变大到q2，则新的分配策略大周期Tnew＝Told+(q2-q1)。为调整分配策略表，将原来的第q1个到第(q2-1)个的小周期的最后都加入一个节点，并把这些节点用于该变化业务。图3A是以业务C的增加为实施例的示意图，也就是说，当业务C的QoS权值Q由1增大为4，则一个新的分配策略周期Tnew＝10+3＝13。相应地，需要在第二个到第四个循环链表，即t₁～t₃，均都增加一个节点，如标有实例号C的阴影框。

业务QoS权值Q减小时的调整方法是：设业务QoS权值由q2变小到q1，则新的分配策略大周期Tnew＝Told-(q2-q1)。为调整分配策略表，将原来的第q1个到第(q2-1)个的小周期中用于该变化业务的节点都删除即可。仍然以业务C为例，参见图3B。当业务C的QoS权值由4再减少为2时，则一个新的分配策略周期Tnew＝13-2＝11。这时，需要在图3A的基础上，将第三到第四的循环链表，即t₂和t₃中的标有实例号C的节点删除即可。

由于业务实例记录了所占用各循环链表的节点号，所以这个操作是直接定位操作，不需搜索。

可见，根据本发明的方法不仅有效体现了分配思想的要求，而且，没有计算，没有搜索，全是直接定位操作，并且QoS权值调整不对已有的其他业务分配进行计算和操作，是一个高效实用的方法实现。

应当理解的是，虽然本发明通过上述较佳实施例加以描述本发明的技术方案，它还可以广泛应用于分组无线数据通信系统中，如GSM GPRS基站子系统的软件系统中，并对其它数据通信系统的设计实现也有一定的借鉴作用。因此，对于本领域熟知的技术人员来说，可以根据本发明的技术方案做出更改或变形，而它们均应属于本发明后附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1、一种利用服务质量参数对分组无线信道共享分配的方法，用于无线数据通信系统中，其中在该系统的无线空中接口上，无线载频划分为多个无线信道，该每一无线信道被多个数据业务共享，而该每一数据业务所拥有的服务质量参数包含传输模式参数、无线优先级参数、以及峰值速率参数，该方法的特征在于：

a)将各该数据业务所拥有的多变量的服务质量参数折算成一个单变量的权值参数；

b)构造一个包含一串节点的分配策略表，所述分配策略表的总长度为信道当前各该业务的权值之和，所述分配策略表的每一节点对应一个数据包，根据各业务的权值确定各业务的数据包在所述分配策略表中的发送次序和占用份额；

c)将各该数据业务的数据包按照发送次序分别填入分配策略表；

d)按照分配策略表中各该节点的顺序，依次发送该节点所对应的数据包。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤b)还包括

e)定义第一分配周期，所述第一分配周期的长度等于所述分配策略表的总长度；

f)设置一个索引指针，初始指向该分配策略表的首节点。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤e)还包括

g)进一步定义多个循环链表，所述多个循环链表连接构成所述分配策略表，该循环链表的个数为信道中当前所有业务的权值中的最大值；

h)依次排列该循环链表，并标以序号；

i)在该任意一个循环链表中，将所有权值不小于该序号的业务分配在该循环链表中。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：还包括

j)依据该循环链表，周期性顺序分配各该业务的数据包，每分配一个数据包，该索引指针后移；

k)以序号从小到大的顺序发送该循环链表。

5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤i)还包括

l)针对每一要传输的业务，建立一个初值为该业务的权值的计数器，实现该循环链表的分配。

6、根据权利要求2所述的方法，其特征在于：还包括

m)每发送一个数据包后，所述索引指针指向下一个节点，直到最后一个节点对应的数据包发送完成后，再从该分配策略表的首节点发送数据包。

7、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：还包括

n)如果某一业务增加使其权值增大时，新分配策略表的总长度调整为原有各业务权值之和再加上该业务权值的增量；

o)将排列在原分配有该业务的循环链表之后，在权值增量值个循环链表中，均相应地增加一个节点。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于：还包括

p)在该增加的节点上均填入该增加业务的标识号，依据索引指针依次发送数据包。

9、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：还包括

q)如果某一业务减少使其权值减小时，新分配策略表的总长度调整为原有各业务权值之和减去该业务权值的减小量；

r)在排列在原分配有该业务的循环链表的后权值减小量值个循环链表中，均相应地删除一个节点。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于：还包括

s)如果索引指针正指向该被删除的节点，则调整索引指针。

Images