CN1163005C - 一种基于源速率估计的动态信道配置方法 - Google Patents

Abstract

在CDMA蜂窝移动通信系统中，分组业务具有突发性、速率动态变化范围大等特点，要提高系统资源的利用效率，就要进行动态、合理的信道配置，任何不合理的信道资源配置都会导致系统资源利用率的下降和通信质量的下降。动态信道配置的实现途径是进行业务量测量并报告所测量到的业务量。本专利提出了一种基于对业务的源速率进行估计动态信道配置方法，能够精确快速的估计业务源的瞬时速率，并由此配置新的信道资源，有效地提高系统资源的利用率并减少不必要的信道重配置次数。

Description

一种基于源速率估计的动态信道配置方法

                         技术领域

本发明涉及本专利涉及通信系统，尤其CDMA蜂窝移动通信系统中基于源速率估计的动态信道重配置的方法。

                         背景技术

随着互联网的发展和迅速普及，越来越多的无线设备(如手机)提供了互联网接入功能，享受互联网提供的WWW浏览、FTP下载和E_Mail等业务源数据速率变化很大大的分组业务。例如当用户点击WWW页面连接时，会发送一个下载请求，在这个请求过程中，一个或多个分组序列将被发送，此时信道上会有大量的数据要求进行迅速传送；当用户所要求的文档下载完成后，用户用一定的时间进行阅读，于是在这个时候信道上的数据量就变得很少。由此可以看出，这些分组业务具有突发性、速率动态变化范围大等特点。如果按照常规的办法给这种业务分配固定带宽的信道资源，在业务突发的时候就有可能满足不了数据快速传送的需求，而在业务数据很少时则浪费了多余的信道资源。一种有效的解决办法是根据业务的变化特性，进行信道的动态配置，如果当前需要传输的数据速率很大，以至原先分配的信道带宽不能满足要求时，就执行信道的重配置，为其分配较大的信道资源；当相对空闲时再次重配置小的带宽给该业务，从而提高信道资源的利用效率。

图1给出了一种分组业务的典型特性。由图1中可以看出，一个分组业务的会话过程由几个分组呼叫组成，每个分组呼叫又包含多个分组请求，分组与分组之间存在一定的到达时间间隔，当一个分组呼叫达到时，用户用一段时间(阅读时间)阅读到达的数据，在这段时间内信道上的数据很少；当数据阅读完成后，再次发起分组呼叫；如此不断循环，直到业务结束。

要提高资源的利用效率，就必须为一定的分组业务动态地配置适当的信道资源，从而为系统保留更多的资源以提供更多的用户接入服务。这就意味着，对于某个可变速率的业务，我们要及时地跟踪它不断变化的数据需求，为动态信道配置提供可靠的依据。

在第三代移动通信系统中，动态信道配置是通过业务量测量来实现的。在数据业务通信期间，对该业务的业务量进行连续的测量，测量的有关参数是由高层来配置的，包括测量对象、测量的量、触发门限和报告方式等。当报告方式是非周期方式时，如果测量到的业务量达到或超过触发门限，就发起业务量测量报告；当报告方式是周期方式时，就以一定时间为周期，把测量到的业务量报告给高层，以进行动态信道配置的判决。

图2给出了一种事件触发业务量报告的示意图。图2中的业务量可以是缓冲区中待传输的数据量，触发门限由高层通过测量控制来给出。图2a中，当测量到的业务量超过上门限时，触发一个超过上门限的业务量报告；同样，图2b中，当测量到的业务量低于下门限时，就触发一个低于下门限的业务量报告。报告中会给出测量到的该业务对应的缓冲区的数据量，或者还包括数据量的均值、方差。

当接收到业务量报告后，高层就根据报告中的测量结果进行动态信道配置：如果测量到的业务量超过上门限，就给该业务(或用户)配置比当前信道具有更大容量的信道，以更好地满足用户的业务需求；反之，如果测量到的业务量低于下门限，就给该业务(或用户)配置比当前使用的信道具有更小容量的信道，为系统保留更多的无线资源，从而提高系统的资源利用效率。

但问题在于，当收到一个业务量报告后，如何才能比较精确地为该业务配置一个更合适的信道容量呢。如果收到业务量超过上门限的测量报告后，重新配置的容量比实际需要的容量还大，则可能会随后带来一个需要降低信道容量的业务量报告；反之，如果重新配置的信道容量还不够实际需要的容量，则会有一个后续的继续提高信道容量的业务量报告。同样，收到一个业务量低于下门限的业务量报告后，重新配置的容量如何和实际需要的容量不一致，则会导致额外的重新配置信道容量的业务量报告。这一方面不能很好地满足用户的业务需求，另一方面也带来的更多的、不必要的业务量报告和信道重配置等信令流程，降低了系统的整体性能。

                         发明内容

本发明的目的在于通过一种对业务进行数据源速率估计的方法，提供一种精确的信道容量重配置策略，从而在满足用户业务质量(Qos)要求的同时提高系统信道资源的利用效率，避免许多不必要的信道重配置过程，减少信令交互，提高系统性能。

本发明是这样实现的，一种用于CDMA蜂窝移动通信系统中基于数据源速率估计的动态信道重配置方法，所述方法包括以下步骤：

a.建立一个用户的分组业务后，系统中的信道配置模块为该分组业务分配初始信道资源；

b.系统中的动态信道配置模块根据初始分配的信道资源配置合适的测量控制参数，所述的测量控制参数包括测量对象、测量量、触发测量报告的上、下门限Th或测量周期，迟滞时间Ttring以及报告方式；

c.该分组业务数据传输期间，根据所配置的测量控制参数对该分组业务的业务量进行连续的测量，并以所述报告方式向动态信道配置模块发起业务量测量报告；

d.动态信道配置模块接收到业务量测量报告，从业务量测量报告中检出业务量的测量值Sm和测量控制参数，以下述公式进行估计，得到当前时刻业务的数据源速率，

           R(n+1)＝[(Sm-Th)/Ttring]+R(n)                (1)

Sm为业务量报告中的业务量测量值，Th为触发业务量报告的门限值，R(n)为系统的动态信道配置模块收到业务量测量报告之前已为该业务配置的信道带宽，Ttring为迟滞时间；

e.动态信道配置模块将步骤d中得出的当前时刻该分组业务的数据源速率与已配置的数据速率相比较，如果两者之比大于参数A1或小于参数A2，则判定用户需要配置新的信道带宽；如果两者之比不大于参数A1且不小于参数A2，则判定用户不需配置新的信道带宽，回到步骤c。

所述的参数A1的范围可以为1-10之间，所述的参数A2的范围可以为0.1-1之间。

采用本发明的动态信道配置方法，可以在满足用户业务Qos的前提下充分提高系统的资源利用效率，和一般的动态信道配置方法相比，本算法具有如下的好处，

1)由于在进行动态信道配置时进行了精确的业务数据源的速率估计，为配置合适的信道带宽提供了有力的参考依据；

2)结合速率估计的重配置过程，更加能够动态满足用户数据传输的需要，同时也提高了系统中信道资源的利用效率；

3)结合速率估计进行的动态信道配置，避免了许多不必要的重配置过程，减少了系统的信令流程，提高了系统的整体性能。

                         附图说明

图1：WWW浏览业务的业务模型示意图

图2a：业务量超过上门限触发的业务量报告示意图

图2b：业务量低于下门限触发的业务量报告示意图

图3a：业务数据源速率估计方法示意图一

图3b：业务数据源速率估计方法示意图二

图4：算法流程示意图

图5：实施例的业务量报告示意图

                       具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图5所示，首先建立一个用户的分组业务，系统中的信道配置模块为该分组业务分配初始信道资源。系统中的动态信道配置模块根据初始分配的信道资源配置合适的测量控制参数，测量控制参数包括测量对象、测量量、触发测量报告的上、下门限Th或测量周期，迟滞时间Ttring以及报告方式。该分组业务数据传输期间，根据所配置的测量控制参数对该分组业务的业务量进行连续的测量，并以周期或非周期的报告方式向动态信道配置模块发起业务量测量报告。该业务量是该分组业务对应的缓冲区中待传输的数据量，还包括数据量的均值、方差。

动态信道配置模块接收到业务量测量报告，从业务量测量报告中检出业务量的测量值Sm和测量控制参数，以下述公式进行估计，得到当前时刻业务的数据源速率，

            R(n+1)＝[(Sm-Th)/Ttring]+R(n)               (1)

Sm为业务量报告中的业务量测量值，Th为触发业务量报告的门限值，R(n)为系统的动态信道配置模块收到业务量测量报告之前已为该业务配置的信道带宽，Ttring为迟滞时间；动态信道配置模块将当前时刻该分组业务的数据源速率与已配置的数据速率相比较，如果两者之比大于参数A1或小于参数A2，则判定用户需要配置新的信道带宽；如果两者之比不大于参数A1或不小于参数A2，则判定用户不需配置新的信道带宽。参数A1的范围可以为1-10之间，参数A2的范围可以为0.1-1之间。

设在通信的时刻T0，系统中的信道配置模块为该分组业务配置的信道带宽是32kpbs；设A1为1.5，A2为0.5，系统中的动态信道配置模块根据初始配置的信道带宽配置的测量控制参数如下：

触发业务量测量报告的上门限THu：200k比特；触发业务量测量报告的下门限THl：20k比特；触发业务量测量报告的迟滞时间Ttrig为：1s；报告方式为非周期方式；

在该分组业务数据传输期间，根据所配置的测量控制参数对该分组业务的业务量进行连续的测量，并以非周期报告方式向动态信道配置模块发起业务量测量报告，动态信道配置模块接收到业务量测量报告，从业务量测量报告中检出业务量的测量值Sm，。

R1、R2和R3分别表示3个业务量测量报告，对应的时刻分别是T1、T2和T3，业务量测量报告中携带的业务量测量值分别是Sm1＝205k、Sm2＝253k和Sm3＝0.2k。并假设测量报告R1和R2是由于业务量超过触发业务量测量报告的上门限而触发的，测量报告R3是因为业务量低于触发业务量测量报告的下门限而触发的。

当系统中的动态信道配置模块接收到业务量测量报告R1时，根据业务数据源速率估计方法，由公式

R(n+1)＝[(Sm-Th)/Ttring]+R(n)                             (1)

可以得到时刻T1对应的当前时刻该分组业务的数据源速率是：32+(205-200)/1＝37kbps，动态信道配置模块将当前时刻该分组业务的数据源速率与已配置的信道数据速率相比，其比值为1.16，该比值小于A1且大于A2，判断比较两者差别不大，则不需配置新的测量控制参数。这样可以适当减少信令流程，但对用户的通信影响不大。

当系统中的动态信道配置模块接收到业务量测量报告R2时，根据业务数据源速率估计方法，可以得到时刻T1对应的当前时刻该分组业务的瞬时数据速率是：32+(253-200)/1＝85kbps，于是可以得到当前用户所需要的信道带宽是85kbps。动态信道配置模块将当前时刻该分组业务的数据源速率与已配置的信道数据速率相比较，该比值为2.7，已经大于参数A1，判定当前时刻该分组业务的数据源速率远大于已配置的信道数据速率，则业务的数据源速率估计即为用户所需的信道带宽，动态信道配置模块根据比较结果为该用户发起的分组业务重新分配较宽的信道带宽，并根据用户所需的信道带宽配置新的测量控制参数。

当系统中的动态信道配置模块接收到业务量测量报告R3时，根据业务数据源速率估计方法，可以得到时刻T1对应的当前时刻该分组业务的瞬时数据速率是：32+(0.2-20)/1＝12.2kbps，于是可以得到当前用户所需要的信道带宽是12.2kbps。动态信道配置模块将当前时刻该分组业务的数据源速率与已配置的信道数据速率相比较，该比值为0.4，小于参数A2，因此判定当前时刻该分组业务的数据源速率远小于已配置的信道数据速率，则业务的数据源速率估计即为用户所需的信道带宽，动态信道配置模块根据比较结果为该用户发起的分组业务重新分配较窄的信道带宽，并根据用户所需的信道带宽配置新的测量控制参数，达到提高系统的资源利用效率的目的。

在上述实施例中，参数A1和A2以及测量控制参数均可以根据需要进行调整，报告方式也可以是周期方式。

Claims (2)

1、一种用于CDMA蜂窝移动通信系统中基于数据源速率估计的动态信道配置方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a.建立一个用户的分组业务后，系统中的信道配置模块为该分组业务分配初始信道资源；

b.系统中的动态信道配置模块根据初始分配的信道资源配置合适的测量控制参数，所述的测量控制参数包括测量对象、测量量、触发测量报告的上、下门限Th或测量周期，迟滞时间Ttring以及报告方式；

c.该分组业务数据传输期间，根据所配置的测量控制参数对该分组业务的业务量进行连续的测量，并以所述报告方式向动态信道配置模块发起业务量测量报告；

d.动态信道配置模块接收到业务量测量报告，从业务量测量报告中检出业务量的测量值Sm和测量控制参数，以下述公式进行估计，得到当前时刻业务的数据源速率，

R(n+1)＝[(Sm-Th)/Ttring]+R(n)         (1)

Sm为业务量报告中的业务量测量值，Th为触发业务量报告的门限值，R(n)为系统的动态信道配置模块收到业务量测量报告之前已为该业务配置的信道带宽，Ttring为迟滞时间；

e.动态信道配置模块将步骤d中得出的当前时刻该分组业务的数据源速率与已配置的数据速率相比较，如果两者之比大于参数A1或小于参数A2，则判定用户需要配置新的信道带宽；如果两者之比不大于参数A1且不小于参数A2，则判定用户不需配置新的信道带宽，回到步骤c。

2、根据权利要求1所述的方法，其进一步特征在于，所述的参数A1的范围可以为1-10之间，所述的参数A2的范围可以为0.1-1之间。

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