CN113966005A - 基于不同优先级等级划分的时隙资源分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于不同优先级等级划分的时隙资源分配方法，主要解决现有技术中资源分配策略灵活度欠佳的问题。方案包括：首先，基于不同优先级的时隙资源分配方法通过为每个用户配置多种不同优先级的时隙资源，每个用户分配一个独占时隙和若干个带不同优先级的可争用时隙，确保每个用户都有一个独占时隙可使用；然后，各用户按时隙优先级从高到底的顺序优先使用分配给自己的时隙，如果时隙资源仍不够用，则抢占自由时隙，在自由时隙不够使用的情况下，则去争用其他用户的低优先级时隙。本发明能够根据不同的时隙优先级灵活调度分配时隙资源，确保各用户所分配资源相对公平且又能高效率保证高优先级用户，时隙资源分配灵活且实现简单高效。

Description

基于不同优先级等级划分的时隙资源分配方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，进一步涉及网络资源分配，具体为一种基于不同优先级等级划分的时隙资源分配方法；可用于卫星通信网络中提升网络性能。

背景技术

近些年，随着技术的快速发展，宽带无线通信系统被更多的行业和领域所使用，对资源有限的无线通信来说，当用户较多或数据量过载时，需要进行有效的资源调度。无线资源调度管理是对卫星通信系统中涉及的各种资源统一调度分配的过程，具体的目标是利用有限的资源，尽可能的满足用户提出的业务和通信质量的要求。卫星通信系统的资源分配策略一般分为两种：一种为资源固定预分配，另一种为动态资源分配。

在半静态调度系统中，系统会在每个传输时间间隔内对有限的用户资源进行调度，被调度的用户能够使用当前分配的频谱资源；系统能够根据业务等级的不同进行调度，使具有高优先级业务的终端能够比低优先级业务的终端有更大的概率被调度，从而可尽可能多的获得空口资源使用权，以保障高优先级业务的要求。这种分配策略是可以优先保障高优先级用户的需求，但也存在需要根据用户的优先级提前预留一部分资源，且对低优先级用户资源响应滞后、资源分配策略不够灵活的诸多问题。

若用户没有被重配资源，则会一直使用上次重配时所分配的资源，在该调度机制下，若系统资源重配周期较长，当系统重载时，低优先级的资源出让过程则较长。这样，必然会使高优先级业务的时延受到影响；若低优先级的资源长时间没有被重配，那么新接入系统的高优先级更有可能无法得到其需要的空口带宽资源。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出了一种基于不同优先级等级划分的时隙资源分配方法，用于解决现有资源分配算法中针对高优先级用户预留专用资源，对低优先级用户资源响应滞后、资源分配策略不够灵活的技术问题。首先，基于不同优先级的时隙资源分配方法通过为每个用户配置多种不同优先级的时隙资源，每个用户分配一个独占时隙和若干个带不同优先级的可争用时隙，确保每个用户都有一个独占时隙可使用；然后，各用户按时隙优先级从高到底的顺序优先使用分配给自己的时隙，如果时隙资源仍不够用，则抢占自由时隙，在自由时隙不够使用的情况下，则去争用其他用户的低优先级时隙。本发明能够根据不同的时隙优先级灵活调度分配时隙资源，确保各用户所分配资源相对公平且又能高效率保证高优先级用户，时隙资源分配灵活且实现简单高效，节省调度开销。

本发明实现上述目的具体步骤如下：

1)设组成复帧的一个帧由N个时隙组成，对每个时隙进行优先级划分，得到具有不同优先等级的时隙资源，将其按照优先级从高到底顺序依次记为TS0、TS1、…、TS(N-1)；

2)系统将优先级最高的0级时隙TS0作为独占时隙，即仅属于被分配者且不会被其他站点占用的时隙资源；将优先级1～N-1级时隙TS1～TS(N-1)作为可争用时隙，即可以被其他站点争抢占用的时隙资源；

3)系统分配时隙资源：

(3.1)系统接收各用户入网申请，对各入网站点分别固定分配一个独占时隙；

(3.2)将可争用时隙按照各用户入网申请中的资源预约情况分配到对应站点，每个站点得到数量不等的不同优先级可争用时隙；

(3.3)将分配后剩余的可争用时隙作为自由时隙，即允许所有用户自由争用的时隙资源；

4)用户按照时隙优先级从高到底的顺序使用分配给自己站点的时隙资源，若资源能够满足自身业务需求，则直接进入步骤7)，反之，继续执行步骤5)；

5)用户争用自由时隙，若争用后得到的资源能够满足自身业务需求，则直接进入步骤7)，反之，继续执行步骤6)；

6)用户抢占系统分配给其他用户站点的可争用时隙，抢占时按照优先级从低到高的顺序，直到满足自身业务需求；

7)用户完成业务内容，退出网络。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

第一、由于本发明在进行资源分配时采用对时隙划分不同优先级的方式，按不同的时隙优先级为不同用户分配时隙资源，资源分配方式更灵活简单，克服了现有技术中针对高优先级用户预留专用资源，对低优先级用户资源滞后响应的缺点，使得本发明在保障不同用户固有时隙资源的同时按需争用较低优先级时隙资源，同时资源分配算法实现更为简单灵活；

第二、由于本发明在进行时隙资源排列分布时，采用高优先级时隙居中、低优先级时隙按奇/偶两边分布的策略，能够避免出现过多资源碎片，在满足用户服务质量QoS(Quality of Service)要求的基础上有效提高了用户资源的利用率。

附图说明

图1为本发明方法的实现流程图；

图2为本发明中采用时分多址进行帧时隙划分的示意图；

图3为本发明的时隙资源预约过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

实施例一：参照附图1，本发明提出的一种基于不同优先级等级划分的时隙资源分配方法，包括如下步骤：

步骤1：设组成复帧的一个帧由N个时隙组成，对每个时隙进行优先级划分，得到具有不同优先等级的时隙资源，将其按照优先级从高到底顺序依次记为TS0、TS1、…、TS(N-1)；具有不同优先等级的时隙资源中各个时隙的长度不固定。

步骤2：系统将优先级最高的0级时隙TS0作为独占时隙，即仅属于被分配者且不会被其他站点占用的时隙资源；将优先级1～N-1级时隙TS1～TS(N-1)作为可争用时隙，即可以被其他站点争抢占用的时隙资源；

步骤3：系统分配时隙资源：

(3.1)系统接收各用户入网申请，对各入网站点分别固定分配一个独占时隙；

(3.2)将可争用时隙按照各用户入网申请中的资源预约情况分配到对应站点，每个站点得到数量不等的不同优先级可争用时隙；

(3.3)将分配后剩余的可争用时隙作为自由时隙，即允许所有用户自由争用的时隙资源。

系统在接收到的用户入网申请较多时，按照各用户入网申请中的资源预约情况对其分配的可争用时隙数量将相应的进行减少。

步骤4：用户按照时隙优先级从高到底的顺序使用分配给自己站点的时隙资源，若资源能够满足自身业务需求，则直接进入步骤7，反之，继续执行步骤5；

步骤5：用户争用自由时隙，若争用后得到的资源能够满足自身业务需求，则直接进入步骤7，反之，继续执行步骤6；

步骤6：用户抢占系统分配给其他用户站点的可争用时隙，抢占时按照优先级从低到高的顺序，即优先抢占优先级低的可争用时隙，若还不能满足需求，则进一步抢占优先级较高一级的可争用时隙，以此类推，直到满足自身业务需求。这里用户抢占系统分配给其他用户站点的可争用时隙，是由随机算法及争用因子控制决定。

步骤7：用户完成业务内容，退出网络。

实施例二：参照图2，本实施例对本发明方法中的时隙优先级划分情况做进一步描述：

图2中的Frm i表示组成复帧的一个TDMA帧，该TDMA帧由若干个带不同优先级的时隙组成。以15级优先级为例，设定了共15级的时隙优先级，0级表示优先级最高，14级表示优先级最低。其中TS0、TS1、TS2、……、TS14分别表示不同优先级的时隙，各TDMA帧中的时隙长度不固定。其中，TS0表示优先级最高的时隙，TS1表示优先级次高的时隙，以此类推，TS14表示优先级最低的时隙。0级时隙是固定分配给各入网站点，为独占时隙每站固定分配一个，0级时隙其他站点不可占用。其他1～14级时隙按照每站预约情况，分配到对应站点。

实施例三：基于实施例二划分的时隙优先级，系统为每个用户配置固定的高优先级时隙资源，该时隙属于独占时隙只能被该用户使用，其他用户不能抢占该时隙；根据入网申请时的资源预约情况，将其他低优先级的时隙分配给各入网用户，剩余时隙作为自由时隙，可以被其他各用户所争用：

TS0表示最高优先级的时隙资源，该时隙属于独占时隙为独占时隙，每个用户固定分配一个，0级时隙是其他站点不可占用的；系统根据入网申请时的资源预约情况，将其他低优先级的时隙分配给各入网用户，剩余时隙作为自由时隙，可以被其他各用户所争用。本发明实施例中，图2中的系统支持远端站进行QoS资源预约，最大可预约15个时隙的保证资源(即每个优先级的时隙各预约一个)，如果需要更大的带宽，可以在保证带宽的基础上，再去争用其他空闲带宽。本发明实施例中，网管系统分配时隙时，首先给每个站分配0级固有时隙，每站固定分配一个；然后根据预约情况，将若干时隙分配给对应站；接着根据预先编制的站点等级，为每个站分配其他级别的时隙，等级越高的站，预分配的时隙就越多；最后如果还有剩余时隙，就统一划归自由时隙，例如在本实施例中，TS15表示优先级最低的自由时隙资源，该时隙在其他用户资源不够用的情况下可被自由争用。

实施例四：本发明提供的时隙资源分配方法，各用户按时隙优先级从高到底的顺序优先使用分配给自己的时隙，如果时隙资源仍不够用，则抢占自由时隙，在自由时隙不够使用的情况下，则去争用其他用户的低优先级时隙。

本发明实施例中，用户按图2中的时隙优先级从高到底的顺序使用分配为自己的资源，即按TS0、TS1、TS2、……、TS14的顺序依次占用，在当前资源不够使用时，则优先争用自由时隙TS15；在自由时隙仍不够使用的情况下，则去争用其他用户的低优先级时隙，即优先争用其他用户的TS14低优先级时隙，其次是TS13低优先级时隙，以此类推，在系统资源充足的情况下直到满足业务需求。

实施例五：本发明提供的时隙资源分配方法，系统在为各入网用户分配低优先级时隙资源时，如果入网用户数较多，则相应的减少低优先级时隙的分配数量。

本发明实施例中，假设当前系统中共有m个已入网站点，则0～14级别的时隙各站分别分配1个，依次构成Frm0帧、Frm1帧、…、Frm14帧(每帧固定含m个时隙)，共分配出去15m个。由于一个复帧固定含150个时隙，尚有150-15m个时隙未分配，这些时隙一起构成一个Frm15帧，称为自由时隙帧，不指定到具体站点，可以自由争用。当系统中有10个入网站，则所有时隙都被预分配出去了，无自由时隙；如果有超过10个站入网，则需要减少每个站低优先级的时隙数目。比如，系统有15个站同时入网，则按照如下策略分配时隙：Frm0帧：1*15个；Frm1帧：1*15个；……；Frm8帧：1*15个；Frm9帧：1*15个；10*15＝150个；Frm15帧：150-150＝0个。当系统中入网用户数较多时，则相应的减少了低优先级时隙的分配数量。

实施例六：本发明提供的时隙资源分配方法，在自由时隙不够使用的情况下，争用其他用户的低优先级时隙时，至于使用哪个时隙，则根据不同优先级时隙构成不同类型帧的时隙资源分布情况，优先抢占较低优先级的时隙，如果较低优先级时隙资源抢占完毕，则依次向高优先级抢占。不同用户之间抢占时隙时由随机算法及争用因子控制决定。

本发明实施例中，附图1中的分配为站点i的不同优先级等级的时隙资源分布，采用以优先级最高的固定时隙为中心，其他低优先级时隙依次分开分配的策略，即分配给一个站点的时隙优先级是按：TS13、TS11、TS9、TS7、TS5、TS3、TS1、TS0、TS2、TS4、TS6、TS8、TS10、TS12、TS14顺序分布的，这样的设计是考虑到不同站点在资源不够使用的情况下，去争用其他站点低优先级时隙资源时，因为争用是按优先级从低到高的顺序，通过争用相邻站点低优先级时隙资源，尽量避免出现过多资源碎片的情况发生。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于不同优先级等级划分的时隙资源分配方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)设组成复帧的一个帧由N个时隙组成，对每个时隙进行优先级划分，得到具有不同优先等级的时隙资源，将其按照优先级从高到底顺序依次记为TS0、TS1、…、TS(N-1)；

2)系统将优先级最高的0级时隙TS0作为独占时隙，即仅属于被分配者且不会被其他站点占用的时隙资源；将优先级1～N-1级时隙TS1～TS(N-1)作为可争用时隙，即可以被其他站点争抢占用的时隙资源；

3)系统分配时隙资源：

(3.1)系统接收各用户入网申请，对各入网站点分别固定分配一个独占时隙；

(3.2)将可争用时隙按照各用户入网申请中的资源预约情况分配到对应站点，每个站点得到数量不等的不同优先级可争用时隙；

(3.3)将分配后剩余的可争用时隙作为自由时隙，即允许所有用户自由争用的时隙资源；

4)用户按照时隙优先级从高到底的顺序使用分配给自己站点的时隙资源，若资源能够满足自身业务需求，则直接进入步骤7)，反之，继续执行步骤5)；

5)用户争用自由时隙，若争用后得到的资源能够满足自身业务需求，则直接进入步骤7)，反之，继续执行步骤6)；

6)用户抢占系统分配给其他用户站点的可争用时隙，抢占时按照优先级从低到高的顺序，直到满足自身业务需求；

7)用户完成业务内容，退出网络。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中具有不同优先等级的时隙资源中各个时隙的长度不固定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)中系统分配时隙资源，在接收到的用户入网申请较多时，按照各用户入网申请中的资源预约情况对其分配的可争用时隙数量将相应的进行减少。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤6)中用户抢占系统分配给其他用户站点的可争用时隙，是由随机算法及争用因子控制决定。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤6)所述按照优先级从低到高的顺序，是指优先抢占优先级低的可争用时隙，若还不能满足需求，则进一步抢占优先级较高一级的可争用时隙，以此类推。

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