CN1620782A - 一种在无线分组数据通信中的优先级控制方法 - Google Patents

Abstract

一种无线分组数据传输的优先级控制方法，本方法在数据链路层应用(包括无线链路控制(RLC)子层和媒体接入控制(MAC)子层)。本方法通过RLC子层的分组重传和MAC子层的调度控制，考虑了用户的服务质量QoS和系统资源利用的综合影响，包括分组分类模块、权重计算方法和公式、多队列调度和平衡调整等。

Description

一种在无线分组数据通信中的优先级控制方法

技术领域

本发明涉及电信领域，特别是涉及一种在无线分组数据通信中的优先级控制方法。

背景技术

无线接入被看作是一项关键性的接入技术，以便为人们提供无缝的端到端数据服务。由于无线网络需要处理因多径衰落和阴影等原因引起的带宽多变性和频繁的分组错误，所以无线网络具有一组其独特的复杂特性。因此，提供合适的无线服务是一个极大的挑战。

由于3G系统将提供具有多种服务质量(QoS)要求的服务，所以该系统应有能力去处理不同用户和不同服务类别的接入需求。而这些可以采用优先级方案来实现，即：对来自不同服务的请求进行优先化处理。

QoS控制属于资源管理，而资源管理涉及到信道分配，功率控制，切换等等。分组调度是QoS控制机制的一个部分。根据无线网络的特性，同时提供延迟保证和公平性是非常困难的。

近来人们提出了好几种关于在无线环境中分组数据传输的方案，例如，高通(Qualcomm)的高数据速率(HDR：High Data Rate)和摩托罗拉的1XTREME等等。

在HDR中，有一个管理数据优先级的“比例公平调度”准则，其算法使用了一个所谓“比例公平”的公平概念。

比例公平调度器将使发送给每个用户的吞吐量的乘积获得最大化。

1xHDR是针对分组数据服务的。一般地在分组数据服务中，不是所有的用户都要求同等的服务。有一些应用需要较高的数据速率，而另一些应用则需要低得多的数据速率。在决定一个特定用户可以获得的数据速率时，该用户的信道条件(C/I)也是一个主要的因素。1xHDR系统利用了无线信道的多变性，这种多变性会导致要求的速率在一段时间里有变化。而调度器则为用户提供服务，使得它们的请求速率尽可能地达到其峰值。有时，当用户的请求速率太低时可以在一段时间里不给它提供服务。允许调度器在一段时间里不为劣势用户提供服务可使总体吞吐量获取最大化(参见1xHDR空中链路概述，高通(QUALCOMM)有限公司，2000.4.28，修订本3.1)。

在1XTREME中，可以使用两种简单的调度算法：C/I调度器，或是Round Robin调度器。前一种算法是以公平为代价提供最大的系统容量，因为所有的帧可以单独地提供给一个具有最好信道条件的用户；后一种算法是以系统容量为代价提供类似于令牌环一样的公平方式。

基于这些方法的优缺点，这里我们引入了一种可扩展的分组优先级控制方案、这一方案可称作混合动态公平队列(HDFQ：Hybrid Dynamic Fairness Queuing)。我们的方法是在给予每一个用户公平机会的同时进行参数综合。调度的原则是在考虑了QoS要求、服务公平性和实现复杂性等前提下，取得最大的系统资源利用率。QoS的目标在无需复杂的算法和对用户未来的行为作精确预测的情况下就得以满足。和QoS相关的算法应该在最有效和最大业务吞吐量的原则下选用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种无线分组数据通信中的优先级控制方法，这种方式在数据链路层中应用，以解决现有技术中遗留问题，其中包括差错控制方案，数据分组的权重计算和多队列业务调整等。

在本发明中我们考虑到了参数的综合性影响。例如，兼顾了用户的QoS和系统资源利用。因此，我们可以对系统容量和公平性同时进行考虑，确保在高速移动环境中分组数据传输的最佳化，并且同时也给出了权重计算方法。

一种无线分组数据通信中的优先级控制方法，其中包括以下步骤：

通过增加权重对位于协议栈的较低层中的重传数据进行优先级排列；

根据QoS要求、信道质量、服务时间估计和重传次数来计算分组数据权重；

按照由分类器决定的权重将分组放置于多队列中；

对每队列按照通过动态计算得到的权重进行排序；

按照队列的优先级进行队列排序，并且排序的策略(比如排序的频率)是各式各样的；

通过计算流因子对队列进行公平调节，以便对调度器的队列间作平衡；

通过调节分类器准则来公平队列的分类。

所述协议栈的较低层通过增加权重的方式对在MAC(媒体接入控制)中的重传数据进行优先级排列。

所述协议栈的较低层通过增加权重的方式对在RLC的重传数据进行优先级排列。

按照所述QoS的要求，信道质量，服务时间估计来计算分组数据权重，其中：

所述的权重可由有限延迟(Delay)、误码率(BER)、重传次数的数量、吞吐量来决定，即：

W＝f(Delay)，BER，N_rt，CQ)

所述的权重可由下面的式子决定：

W＝m*GoS_c*N_rt+n*CQ+T_s+g(T_q)

所述根据由分类器决定的权重将分组数据置于多队列中，其中进一步包括：

分类器负责权重计算，并且将加权的数据放入正确的队列以便传输；

分组调度器管理队列并且将分组数据发送到较低层。

所述分组的权重由诸如QoS要求、信道质量、服务时间估计等综合因素来计算。

本发明进一步包括一种多组缓冲的方法，以在无线链路控制(RLC)层中通过自动重传请求(ARQ)控制实现优先级控制。

其中，一个数据缓冲器的浮动指标是一个指向数据缓冲器的指针，这里数据的权重被分类。

所述通过计算流量因数进行公平队列调节以便使调度器的队列间相平衡，进一步包括：

通过计算到达速率，服务速率和负载比例，可决定一个队列的状态；

该队列状态可被映射为一个数据队列负载的约束条件：

$\mathrm{\ρ}\frac{({\mathrm{\λ}}_i{Q}_i-{\mathrm{\μ}}_i{P}_i)\mathrm{\ΔT}}{(1-\mathrm{\θ})C}$

ΔT代表平均分组到达间隔；

当ρ的值在某一范围时，我们认为该队列是平衡的；当ρ超过某一限制时，意谓着该队列趋于溢出；于是分组可以被传送给其它队列；

判断负载是否平衡的准则为：

θ为超范围；

ρ为超范围；

通过综合这些参数可以判断出该队列是否平衡。

所述通过调节分类器准则来进行公平队列测量，可进一步包括：

在步骤602中，确定调度器中的队列是否为空，如果是，则发送原语到高层以获取数据；

如果队列不为空，并且到了检查平衡的时间，则通过在步骤605中计算权重和因数ρ的综合影响来检测队列的平衡；

步骤605包括队列平衡调节方法；

如果队列不平衡，首先通过在步骤608中改变分类器的阈值和Round Robin比例来改变到达速率和服务速率；

然后到步骤609中检测队列的平均权重，以便检查在步骤610中将分组数据从一个队列转换到另一队列是否合适；

如果权值超出当前的界限，则通过计算因数θ和ρ来检测邻近的队列是否有合适的权值界限能够接纳这些分组数据；

为了减少复杂性，分组数据也许被放在目标队列的队尾，而非插在队列之中；

对于底层队列，如果权值是变化的，则分组数据可能被转换到上层队列或者下降到垃圾箱，也就是说将被丢弃；

当达到延迟界限时，实时服务将被丢弃；

在步骤612中，检测是否到了改变调度器平衡的时间；如果没到，则等待一段时间并返回步骤612；如果到了检测平衡的时间，则计算每个队列的θ和ρ因数以决定是否需要改变轮询的时间；

当队列的不同超出范围时，也就是调度器的平衡超出限制时，则应该减少轮询的时间；最大的队列轮询时间必须保证服务的最低QoS要求。

本发明进一步包括：协调所有用户的传输，以便有效地利用公共信道，并满足每个用户的QoS要求。

本发明进一步包括：适用于共享信道，如下行链路共享信道(DSCH)。

本发明进一步包括：适用于时分双工(TDD)和频分双工(FDD)通信。

本发明的目的是解决现有技术中的问题，包括差错控制方案，分组数据权值计算和多队列调节。

本发明针对参数综合而设计的，同时还给予每一个用户公平的机会。调度的原则是在考虑到所要求的QoS、公平服务和实现复杂性等同时，获取最大的系统资源利用率。QoS的目标在无需复杂的算法和对用户未来的行为作精确预测的情况下就可得以满足。有关QoS的算法应该在最有效和最大业务吞吐量的原则下选用。

附图说明

图1为现有技术中数据链路层的一个调度机构；

图2为描述本发明中无线链路控制(RLC)层的组合分组数据缓冲器结构的示意图；

图3为本发明中使用索引指针栈实现组合分组缓冲器结构的示意图；

图4为本发明中通用陆地无线接入网(UTRAN)中媒体控制(MAC)层中的分组调度平面图；

图5为优先级控制的框图；

图6为本发明中优先级管理的流程图。

具体实施方式

在诸如通用陆地无线接入网(UTRAN：Universal Terrestrial Radio AccessNetwork)这样的无线数据通信系统中，协议栈的较低层包括：

物理层(PHY或L1，层1)；

媒体接入控制子层(MAC，层2的较低部分)；

无线链路控制子层(RLC，层2的较高部分)；

无限资源控制层(RRC，层3)。

PHY在无线链路上为高层提供数据传输服务。MAC为RLC提供数据传输服务并且对无线资源进行再分配。需要时，MAC也提供业务量和质量指示给高层。自动重传请求(ARQ：Automatic Repeat Request)功能在RLC子层中实现。这个重传协议确保，在没有导致过分长的延迟同时，最大地利用可用的无线资源。

RRC在一个“慢”的基础上分配无线资源，它可能在一个服务生命周期中为满足用户的QoS要求给服务承载者决定和分配传输格式。MAC在一个“快”的基础上控制无线资源，就该意义而言，给定由RRC来分配的传输格式组合集，MAC依据信源率和总的干扰门限级别从一组被分配的传输格式组合集中为每一个激活的传输信道选择适合的传输格式。

数据链路层的协议结构如图1所示。QoS要求通过一个二级控制来满足：一个是在呼叫到达时间的量级萨(接纳控制)上，另一在帧持续时间的量级(流量控制)上。就长期观点来看，接纳控制确保最初的连接可以满足QoS要求，就短期观点来看，资源可能不能满足用户的基本要求，于是需要决定如何降低服务级别。

接纳控制保证使所有被允许进入小区的用户的QoS要求得到满足。在接纳控制中，系统负荷要平衡，以便给实时服务予一定的优先级。同时，对于可容忍延迟的应用，它们的延迟界限规定也得到满足。接纳控制的设计与功率控制等交互作用，并对声音和数据的QoS保证产生直接的影响。当到了流量控制时，低QoS的分组可能发生溢出，并且当信道容量不能满足需求时他们可能被丢弃。QoS的保证通过流量控制机制来实现，它为用户及其应用调度系统资源。流量控制确保一个流的带宽不超过端对端连接的瓶颈，并且一个流的发送速率不超过该流可被接收的速率。这个控制预防一个流拥塞网络或吞没速度慢的接收机。分组调度器分配给一个流的带宽的上限是带宽的界限和该流所需带宽的最小值。当信道质量恶化时，该QoS可能不再被满足。

RLC：重传缓冲

如图1所示，ARQ是在置于调度器之上的RLC层中执行。目前混合自动重传请求(HARQ：Hybrid ARQ)已广泛被采用。

发送中出错的分组在ARQ反馈之后被显式地重新调度。处理为差错控制的重传有两种方法：或者RLC或者MAC给具有高优先级的数据提供服务。对于由MAC控制的机制，重传数据的权值将被增加；对于由RLC控制的机制，可以安排重传数据的优先次序，其可按如下方式来实现：

假设最大的传输时间为3。于是我们构建一个3组缓冲器。如图2所示，每一组都存储有相应的重传数据。每组都存储有某几次已被发送的数据。比如，组0存储初始数据，组1存储已发送过一次的数据。确认应答(ACK)将消除分组，同时否定应答(NACK或超时)将使该分组降至下一组。3次传输后，该分组被丢弃。

为了满足延长要求和减少总的传输时间，重传数据应该在其他数据之前传输。同时输出次序应该为组2第一，组1第二，组0最后。

缓冲器最简单的构成是所有组的缓冲器大小相等。这也许会导致存储器效率问题。一个问题是缓冲器容量将不断增加。由于误帧率(FER：Frame Error Rate)常常很低。所以，十分明显地，组的多少将随重传次数的减少而大幅度减少的。为了减少缓冲器的总容量，一种办法是使较低级的组比较高的组稀少；一个较好的办法是采用一个可变深度的缓冲器。

如图3所示，我们采用一个指针栈。排列在以先入先出(FIFO，First In FirstOut)为次序的缓冲器中的数据队列被另一个指针栈所指示。该指针栈被分为N组(在图3中我们假设N＝3)。从顶部到底部，这些组被编为A(0次)，B(1次)，C(2次)，以代表重传的次数。被发送的数据自下而上地取自于该指针栈，也就是说，重传的数据具有较高的优先级。当一个NACK或超时信号到来时，该指针被修正，例如：对于一个已经重传了两次的数据，该数据的一个NACK信号使原本由组B中的指针指向该数据转为由组C中的指针指向该数据。分组保持持续的传输直到其被正确的接收，或者相反，或者抵达了时间最终期限，或者抵达了最大重传次数。于是分组被删除，以便为将要到来的数据腾出空位。

MAC：调度算法

与具有恒定QoS的语音数据不同，分组数据实际上是突发的并且其QoS在时间间隔中会改变。一个理想的调度时间间隔是以帧到帧为基础执行的。

分组调度器在MAC层中是一个模块，该模块控制无线资源分配给外流的网络业务流。想要决定下一个被发送的是哪个分组，分组调度器不仅决定资源如何在多个流中间共享，而且在决定一个个别流的速率和定时行为上起着关键的作用。资源在用户的应用之间是按比例被共享的，以确保特定业务占用一部分已被保证的有效资源。为了更有效地利用频谱资源进行突发业务的传输，可能得运用一个动态调度功能。

为了按照无线链路上QoS的要求来提供服务，我们使用多级优先级队列算法。服务分级通过提供有界延迟和带宽保证来完成。

队列代表了不同的服务级别。每一队列具有其参数，诸如：队列大小，级别，排列方案等。每一队列根据一个依业务需求不同而不同的策略来进行调度。来自低优先级队列的分组仅能在高优先级队列为空后才被传输。但是，为了不使低优先级的队列得不到传输，周期性地采用加权(WRR：Weighted Round Robin)来定时双向传输该队列，也就是说在轮询循环中，高优先级队列将得到较多的资源，而低优先级队列将得到较少的资源。给每一队列服务的比例应动态调整。

在调度器中的队列可以映射到不同服务级别上，诸如：

服务保证：提供一个固定的界限给带宽，延迟和损失。

控制负荷服务：为担保服务保证的最小分组损失。

尽力服务：没有保证。

另外，我们需要调节调度器和队列的平衡以便充分利用设备的内存和共享队列间的负荷，这防止了队列的溢出或得不到传输。

分类器计算分组的权值并将加权的数据输入正确的队列以传输。当一个具有某一优先级的新分组到达时，它将被输入适当的队列，并且它也可以被插入该队列中的适当的次序，这将需要额外的操作时间。

首先，我们计算分组加权的值。计算权值的目的是显示一个分组的重要性，使得：

为分组提供适当的级别。

如果有必要的话，降低服务质量的级别，例如：在问题事件中丢弃分组。

下列参数应计算在内：

QoS的要求，有界延迟和误码率。

服务时间估计。

资源利用。

主要的因数是QoS参数，诸如最大延迟，误码率和数据率。另外，我们需要考虑其它因数，诸如信道质量，服务时间估计等。权值随QoS增加，随预期的传输时间减小。被期望具有较少服务时间的分组，可以具有高优先权以减少全部的等待时间。重传数据相对普通传输具有较重的权值(例如，HARQ)。控制/信令(特别是链路设置/释放)相对于数据具有较高的权值。为了增加资源利用，来自具有好的信号质量的用户设备(UE)的业务可以享有更多的服务。因此，服务映射将不是简单地将每一Qos级别映射到一个固定队列上。

总之，权值由有界延迟(Delay)、BER、重传次数数目、以及吞吐量(CQ)来决定：

W＝f(Delay，BER，N_rt，CQ)                         (1)

W代表优先级级别的权值，N_rt代表重传次数的数目；

因此，根据这些原理，W可以被下面的公式决定：

W＝m*GoS_c*N_rt+n*CQ+T_s+g(T_q)                       (2)

这里：

GoS代表服务级别，主要受两个因素影响：有界延迟和BER。

Gos_c代表比较的GoS：

${\mathrm{GoS}}_{\mathrm{ck}}=\frac{\mathrm{Go}{S}_k}{\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{Go}{S}_k}---\left(3\right)$

T_s代表服务时间估计，通常由信道条件决定，分组大小，和调制方案来决定，如T_s＝CQ/SoP，SoP代表分组大小。

T_q代表分组队列时间。我们利用它对队列中分组进行排队。对于每一个分组都有一个时间标志。依靠调度器的使用，时间标记可以是最终极限、实际完成时间或其他值。

如果系统采用RLC控制机制(像以前所述的n层缓冲器的ARQ方案)，我们可以忽略ARQ的影响，也就是N_rt＝1。另外，采用MAC控制机制，重传数据权值将增加。

系数m，n应仔细选择以表现该原理。

根据计算出的分组的权值，分类器按照“加权频带”将分组分配到不同的队列中。

每个分组与一个权值范围相联系。分类器计算出具有一连串阈值的权值，以决定分组应被放置到哪个队列中。假设，我们将频带等分，也就是队列P与范围[min(P)+(P-1)Δ，min(P)+PΔ]中的权值相联系，这里Δ代表相临队列权值差额的步幅。所以队列P权值的总范围是[min(P)，min(P)+PΔ]。每一个到达调度器的分组均被加权。一个新到达的分组被插入队列P，如果其权值是在

UE中的分类器与UTRAN中的分类器不同。在UE中，分类器把不同QoS的分组映射到不同的服务级别。一个移动端可以同时建立多重应用，每一个应用都具有其服务特性(如提供不同的纠错能力)。每个应用都可被用来在一个无线承载者上传输层2及较高层的信令消息。把这些应用复合到在同一或不同的物理信道上是层l实现的。传输格式联合指示(TFCI：Transport FormatCombination Indication)字段唯一地识别每一传输信道所用的传输格式。UTRAN不得不解决访问相同物理资源的移动端之间的争端，并且不得不管理分组访问的程序。所以信道质量和每一UE的优先级应该都被考虑在内，且权值应可动态调节。

为了给所有用户提供QoS保证，业务分类器和成形模块建立在UE和UTRAN的MAC层中。该协议的结构如图4所示。

UE中的优先级控制由图4(a)所示。来自数据链路层的分组流40l输入分类器402，然后进入调度器404中的队列403。在调度器404中有多重队列403。分组依其权值被放入队列403。例如：顶级优先级的分组被放入队列403(a)，依此类推。然后来自队列403的分组到达分组分配器406。

UTRAN中的优先级控制如图4(b)所示，来自有线终端409的分组或无线终端设备410的分组被分别调度，然后输入UTRAN调度器413。输出的分组然后到达调度器413内的队列414。在调度器413中有多重队列。这里我们以4个队列为例。按照分组的权值，将分组放入队列414。该分组就像在UE中一样也通过信道415在队列之间进行调度。

来自不同应用和用户的分组数据流具有不同的QoS要求。3GPP为通用移动电信系统(UMTS：Universal Mobile Telecommunication System)定义了4种不同的QoS类别(或业务类别)：会话级、流级、交互级、后台级。每一个类别都有具自身的QoS要求：BER，延迟/抖动等等。在区分QoS要求的主要因素是业务对延迟的灵敏程度是怎样的。

如图5所示，当某一业务流的网络层分组到达时，QoS映射模块通过分析分组头确定流的特性和与其相联系的服务类别(如果分组头有效的话；否则其被默认为尽力类别)。分组是基于其服务级别而被服务的。

分类器负责权值计算和将加权数据放入正确的传输队列。然后分组调度器管理该队列并将分组发送到较低层。

队列的状态按照每一队列的分组到达速率和服务速率动态而动态变化。另一个因素是分组的权值是不固定的，例如：权值随队列等待时间而增加，队列里需要周期性地排列。如果权值超出现有队列的权值范围，分组也许会从一个队列转移到另一个队列。调度器也负责队列中的排列。这里对于每一队列我们采用不同的排列策略。对于高优先级的队列，如保证服务队列，其动态排列的频率要高；对于中等的优先级队列，排列之间的时间间隔要长些；对于低QoS要求，就是先入先出(FIFO)，根本不需作任何的排列。

我们定义一个队列的3个状态：

平衡；

超负荷；

低于负荷。

有三个参数对平衡有影响：

队列负荷的比率，它受队列长度的影响。

输入数据(平均)速率，它受总的分组到达速率和由分类器决定的分组分类部分Q_i的影响。

输出数据(平均)速率，它受服务速率、WRR服务部分P_i、溢出和丢弃方案的影响。

通过计算到达速率，服务速率和负荷百分比，我们可以得到队列的状态。假设分组到达速率为λ_i，服务速率为μ_i，队列的容量为C，队列中被占部分的比例为θ。

到达速率：Q_i*λ_i

服务速率：P_i*μ_i

则队列状态可被映射为一个数据队列负荷的式子：

$\mathrm{\ρ}=\frac{({\mathrm{\λ}}_i{Q}_i-{\mathrm{\μ}}_i{P}_i)\mathrm{\ΔT}}{(1-\mathrm{\θ})C}---\left(4\right)$

ΔT代表分组到达的平均时间间隔。

当ρ的值在某一范围时，我们认为队列是平衡的。当ρ超出某一限制时，这意味着队列趋于溢出。然后可以将分组转送到另一队列。

判断负荷是否平衡的准则为：

θ在范围以外

ρ在范围以外

综合这些参数，我们可以知道队列是否平衡。

当队列之间的θ和ρ的差值超出某一限制时，我们认为队列失去平衡。

这个测量可以调节到达或服务速率或让在其他队列中共享负载。有多种方法可以用来处理平衡的问题，诸如，循环优先权队列(RPQ：Rotating PriorityQueue，)；具有在缓冲输出交换中进行近似排列的优先级队列调度器(RPQ+；IEEE Journal on selected areas in communications，Vol.17，No.6，1999)。RPQ的关键思想是队列循环。这里我们周期性地监控队列的状态以检测该状态，并且当分组的权值超出现有频带而导致队列等待的时间增加时，周期性地将低优先权的分组移到高优先级的队列中。

我们应注意调度器的平衡，包括：

每一队列的到达/服务速率的平衡；

队列之间的队列负荷的平衡。

如果需要，调整(比如，降低)服务。

对于这两种平衡，我们可以进行以下测量：

图6示出了平衡调节的细节。在步骤602，确定调度器中的队列是否为空。如果是，则发送原语到上层。如果队列不为空，并且正是检测队列平衡的时候，则通过计算步骤605中权值和因子ρ的综合影响来检测队列的平衡。步骤605中包含了队列平衡调节方法。如果队列不平衡，首先通过在步骤608中改变分类器的阈值和Round Robin比例来改变到达速率和服务速率。例如：如果队列处于饥饿状态并且权值w(w是分组的平均权值)偏高，那么下一个分类器的阈值应该被降低，以扩大权值范围。然后到步骤609，检测队列的平均权值，以便判断在步骤610中是否需要将分组从一个队列转移到另一队列。如果权值超出现有权值范围，那么通过计算因数θ和ρ，检测具有正确权值范围的相邻队列是否能够容纳该分组。为了减少复杂性，分组可以被放入目标队列的尾部而不是插入队列中间。对于底部级别的队列，如果权值变化，分组可以被转移到上层队列或下至垃圾箱，即被丢弃。当达到有界延迟时，实时服务将被丢弃。

在步骤612中，检测是否到了调整调度器平衡的时候。如果不是，则等待一段时间并返回步骤612。当是检测平衡的时候时，计算所有队列的θ和ρ以决定是否需要改变轮询时间。当队列的差额超出范围时，也就是，调度器的平衡超出界限时，应减少轮询时间。队列轮询时间的最大值必须保证最小的QoS要求。

加上权值计算，这就叫做“混合动态公平队列”。有三个要点需要考虑：“优先调度”，“资源利用”，“平等机会”。本方法对所有用户的发送进行协调，以便有效地利用公共信道并满足每个用户的QoS要求。本方法还可以用于共享信道，比如下行共享信道(DSCH：Downlink Shared Channel)，还可以用于TDD和FDD的通信中。

本发明的目的是解决现有技术中的问题，包括差错控制方案，分组数据权值计算和多队列调节。

本发明针对参数综合而设计的，同时还给予每一个用户公平的机会。调度的原则是在考虑到所要求的QoS、公平服务和实现复杂性等同时，获取最大的系统资源利用率。QoS的目标在无需复杂的算法和对用户未来的行为作精确预测的情况下就可得以满足。有关QoS的算法应该在最有效和最大业务吞吐量的原则下选用。

上述实施例仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

Claims (14)

1.一种无线分组数据通信中的优先级控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过增加权重，区分位于协议栈较低层中的重传数据的优先级；

根据QoS要求、信道质量、服务时间估计和重传次数来计算分组数据权重；

按照由分类器决定的权重将分组放置于多队列中；

按照由动态计算得到的权重，对队列进行排列；

按照队列的优先级，对队列进行排列，而排列策略至少包括排列频率；

通过计算流量因数对队列进行公平调节，以便平衡调度器中的所有队列；

通过调节分类器的准则，对队列进行公平分类。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的协议栈较低层通过增加权重来区分在MAC中重传数据的优先级。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的协议栈的较低层通过增加权重来区分在RLC中重传数据的优先级。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的按照QoS要求、信道质量、服务时间估计来计算分组数据权重，其中包括：

所述的权重可由有限延迟、误码率、重传次数的数量、吞吐量来决定，即：

W＝f(Delay，BER，N_rt，CQ)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的权重由下面的公式决定：

W＝m*GoS_c*Nrt+n*CQ+T_s+g(T_q)。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据由分类器决定的权重将分组数据置于多队列中，进一步包括：

分类器，它负责权重计算，并且将加权的数据放入正确的队列中以便传输；

分组调度器，它管理队列并且将分组数据送到较低层。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的分组权重是通过诸如QoS要求、信道质量、服务时间估计等因素的综合来计算得到的。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步用多组缓冲的方法来通过RLC层中ARQ控制来实现优先级控制。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的一个数据缓冲器的浮动指针可以是一个指向数据的的指针缓冲器，这里数据的权重已经过排列。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过计算流量因数，对队列进行公平调节以便平衡调度器中的所有队列，进一步包括：

通过计算到达速率，服务速率和负载比例，可决定一个队列的状态；

该队列状态可被映射为一个数据队列负载的约束：

$\mathrm{\ρ}=\frac{({\mathrm{\λ}}_i{Q}_i-{\mathrm{\μ}}_i{P}_i)\mathrm{\ΔT}}{(1-\mathrm{\θ})C}$

ΔT代表平均分组到达间隔；

当ρ的值在某一范围时，该队列是平衡的；当ρ超过一定的限制时，这意味着该队列趋于溢出，于是分组可以被转移到其它队列中；

判断负载是否平衡的准则为：

θ在范围之外；

ρ在范围之外；

通过综合这些参数，可以判断出该队列是否平衡。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过调节分类器的准则来对队列进行公平测量，这还进一步包括：

在步骤602中，确定调度器中的队列是否为空，如果是，则发送原语到较高层以获取数据；

如果队列不为空，并且到了检测队列平衡的时候，则通过在步骤605中计算权重和因数ρ的综合影响来检测队列的平衡；

步骤605包含队列平衡调节方法；

如果队列不平衡，首先通过改变在步骤608中分类器的阈值和Round Robin比例，来改变到达速率和服务速率；

然后进入步骤609，检测队列的平均权重，以便看是否需要在步骤610中将分组从一个队列转移到另一队列；

如果权值超出现有的权值范围，则通过计算θ和ρ来检测具有正确权值范围的相邻队列是否能够接纳这些分组；

为了减少复杂性，分组也许被放在目标队列的队尾，而非插在队列之中；

对于在底层的队列，如果权值是变化的，则分组可能被转移到上面的队列或者下降到垃圾箱，也就是说被丢弃；

当达到延迟界限时，实时服务将被丢弃；

在步骤612中，检测是否到了改变调度器平衡的时候；

如果没到，则等待一段时间并返回到步骤612；

如果到了检测平衡的时候，则计算所有队列的因数θ和ρ以决定是否需要改变轮询时间；

当队列间的不同超出范围时，也就是调度器的平衡在界限以外时，减少轮询时间；

队列轮询时间的最大值必须保证最小的QoS要求。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：协调所有用户的传输，以使有效地利用公共信道，并且满足每个用户的QoS要求。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：此方法也适用于共享信道，如下行链路共享信道。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：此方法也适用于时分双工和频分双工通信。

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