CN1885819A - 一种宽带码分多址移动通信系统中的分组调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽带码分多址移动通信系统中的分组调度方法。包括：(1)将宽带码分多址系统中的分组业务按其不同的业务处理优先级配置对应的最低公平速率，并创建分组调度队列；(2)当用户设备向无线网络控制器发起升速请求时，如果当前缺乏足够的系统资源满足该升速请求，则将该升速请求放入所述分组调度队列；(3)定期扫描所述分组调度队列，如果分组调度队列不为空，则扫描已有的分组用户，将其中当前速率大于其对应的最低公平速率的用户按照优先级进行降速；(4)如果所述分组调度不为空，且当前具有足够的系统资源，则将所述分组调度队列中的用户升速请求按照优选级进行升速。按照本发明在系统拥塞时，也能使系统资源得到公平高效的利用。

Description

一种宽带码分多址移动通信系统中的分组调度方法

技术领域

本发明涉及WCDMA(宽带码分多址)移动通信系统，具体地说，是涉及一种WCDMA移动通信系统中的分组调度方法。

背景技术

WCDMA系统的下行容量是由小区的下行发射功率和下行信道化码资源决定的。下行功率和下行码资源是在小区内所有用户之间共享的。一个用户占用的功率和信道化码的多少是由其业务速率决定的，业务速率越高，占用的功率和码资源越多。为了提高系统容量，必须根据用户的业务属性，在不同用户之间合理地分配资源，在提高系统容量的同时，尽量体现公平。

在WCDMA系统中，业务按照其Qos(服务质量)属性不同分为四大种类，分别是会话类业务、流类业务、交互类业务和背景类业务。其中，会话类业务和流类业务要求有保证的速率，系统为其分配的带宽资源必须保证该业务的传输速率不低于其保证速率。而交互类业务和背景类业务没有保证速率的要求，系统在资源允许的情况下，尽可能地为其分配带宽。对于一个用户来说，当有数据传输时，会要求尽可能多的带宽以获得更大的传输速率。当系统用户比较多时，如果所有用户都以最大速率进行数据传输，系统资源情况无法满足，出现拥塞。此时，会出现一些用户一直以很大的速率进行发送，另外一些用户由于申请不到带宽而一直以比较小的速率进行数据传输的情况。

从已公开的分组调度方法看，大都涉及到用户分组数据的调度，即决定用户分组数据的发送顺序和发送时间，一次发送的数据块大小等，而没有涉及在一个无线小区的水平上，如何为不同分组用户分配功率资源和信道化码资源，不能实现系统拥塞情况下的系统资源的合理分配。如专利号为6,850,509的美国专利Scheduling apparatus and method for packet data servicein a wireless communication system，给出一种分配辅助信道SCH(Supplemental Channel)以及在辅助信道上发送分组数据的方法。分配辅助信道的方法是将辅助信道划分成不同长度的时段，分配给不同的用户，分配时主要考虑如何防止时间偏移的冲突。但该专利也没有考虑系统拥塞时不同分组用户资源共享分配的问题。

综上所述，在现有的分组调度方法来看，在当系统出现拥塞的情况下，对于不同优先级的业务来说，仍然会出现一些用户一直以很大的速率进行发送，另外一些用户由于申请不到带宽而一直以比较小的速率进行数据传输的情况。使得系统资源不能得到合理地分配和有效地利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种宽带码分多址移动通信系统中的分组调度方法。使得在系统出现拥塞的情况下，用户也能合理的分配到系统资源，对于优先级高的用户能够分配到较优先级低的用户多的系统资源，使得所有用户都能够在一定程度上得到服务。

一种宽带码分多址移动通信系统中的分组调度方法，包括如下步骤：

步骤一：将宽带码分多址系统中的分组业务按其不同的业务处理优先级配置对应的最低公平速率，并创建分组调度队列；

步骤二：当用户设备向无线网络控制器发起升速请求时，如果当前缺乏足够的系统资源满足该升速请求，则将该升速请求放入所述分组调度队列排队；

步骤三：定期扫描所述分组调度队列，如果分组调度队列不为空，则扫描已有的分组用户，将其中当前速率大于其对应的最低公平速率的用户按照优先级进行降速操作；

步骤四：如果所述分组调度不为空，且当前具有足够的系统资源，则将所述分组调度队列中的用户升速请求按照优选级进行升速操作。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明实现了一种在WCDMA系统中小区级的分组调度方法，在系统拥塞时，该方法可以使系统资源得到公平高效的利用，提高了系统的服务质量。通过为不同优先级的用户配置最低公平速率，使得具有最低优先级的用户也可以分配到一定的系统资源，防止低优先级用户长期得不到服务的情况，体现了公平性；通过为不同优先级的用户配置不同的最低公平速率，可以使运营商灵活方便地实现不同的运营资费策略，使得系统更具灵活性；通过灵活配置一次进行升速的最大用户数和一次降速的最大用户数，可以使系统运行稳定，防止系统负荷的过度波动。

本发明所要解决的技术问题、技术方案要点及有益效果，将结合实施例，参照附图作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明所述分组调度方法的示意图；

图2是无线承载重配过程示意图；

图3是本发明所述分组调度方法的流程图；

图4是用户设备向无线网络控制器发起升速请求后的处理流程图；

图5是系统处于拥塞情况下，降速过程的处理流程图；

图6是当前有足够的系统资源满足升速请求时的处理流程图。

具体实施方式

本发明为不同优先级的分组用户配置不同的最低公平速率，这样在系统拥塞时，一个分组用户至少可以分配到最低公平速率所要求的资源。此时，低速用户的升速请求被放入分组调度队列进行排队，系统周期性进行分组调度，速率低于最低公平速率的用户可以升速，而速率高于最低公平速率的用户将被降速，其释放的资源用于提高低速用户的速率，如图1所示。

这里，对分组用户速率的调整是通过无线接口的无线承载重配过程完成的，如附图2所示。无线网络控制器(RNC)向用户设备(UE)发送“无线承载重配”消息，消息中包含了与新的业务速率对应的传输格式集合信息。在降速时，将原来传输格式集合中与当前最高速率对应的传输格式从集合中删除，实现速率降低一级，直到速率达到最低公平速率为止。升速时，在原来的传输格式集合中增加一个高速率的传输格式，实现速率升高一级。UE收到“无线承载重配”消息后，根据消息内容进行配置，完成后向RNC发送“无线链路重配完成”消息，完成速率调整过程。

在WCDMA系统中，分组域(PS域)业务包括流类业务、交互类业务、背景类业务。这几种业务之间的优先级顺序为流类业务＞交互类业务＞背景类业务。不同的交互类业务之间用业务处理优先级(Traffic HandlingPriority，以下简称THP)进行优先级的划分。THP从1～15共有15种优先级，THP＝1时优先级最高，THP＝15时优先级最低。这样，分组调度的优先级一共有17级，即流类＞交互类THP1＞交互类THP2＞...＞交互类THP15＞背景类。

参照图3，事先在OMC(Operation and Maintenance Center，运行和维护中心)配置不同优先级的最低公平速率，如下表所示：

业务类型	分组调度优先级(取值越小，优先级越高)	最低公平速率(kbps)
			流类业务	1	128
交互类THP1	2	64
			交互类THP2	3	64
交互类THP3	4	64
			交互类THP4	5	64
交互类THP5	6	64
			交互类THP6	7	32
交互类THP7	8	32
			交互类THP8	9	32
交互类THP9	10	32
			交互类THP10	11	32
交互类THP11	12	16
			交互类THP12	13	16

交互类THP13	14	16
			交互类THP14	15	16
交互类THP15	16	16
			背景类业务	17	16

在系统拥塞进行分组调度时，当前速率低于最低公平速率的用户可以升速，而当前速率高于最低公平速率的用户将被降速。对于流类业务，因为有最低保证速率的要求，所以给流类业务配置的最低公平速率不能低于其所要求的最低保证速率。

UE根据当前数据传输要求，希望提高分组业务的传输速率，向RNC发起升速请求。RNC收到UE的升速请求，首先判断当前是否有足够的资源满足用户的升速请求。如果是，则为用户升速。否则，将UE的请求放入分组调度队列排队。

RNC定期扫描所述分组调度队列，如果分组调度队列不为空，则扫描已有的分组用户，从中找出当前速率大于最低公平速率的用户，并按照分组调度优先级进行排序。然后从中取出排在最后面的M个用户，执行降速操作，将其速率降低一级。RNC向要降速的UE发送“无线承载重配”消息，在消息中包含与UE新的速率对应的传输格式集合配置。UE收到后，根据消息内容修改配置，实现降速，完成后向RNC发送“无线承载重配完成”消息。

RNC周期性地扫描分组调度队列。如果所述分组调度不为空，且当前具有足够的系统资源，RNC将分组调度队列中的用户升速请求按照其分组调度优先级进行排序，然后从中取出排在前面的N个用户，执行升速操作，速率升高一级。RNC向要升速的UE发送“无线承载重配”消息，在消息中包含与UE新的速率对应的传输格式集合配置。UE收到后，根据消息内容修改配置，实现升速，完成后向RNC发送“无线承载重配完成”消息。

如图4所示，用户设备向无线网络控制器发起升速请求后的处理流程：

首先，用户设备根据当前分组业务的数据流量，发起升速请求(步骤401)；无线网络控制器收到升速请求，查询分组调度队列是否为空，若为空，则执行步骤403，否则，执行步骤406(步骤402)；然后，判断当前系统资源是否允许升速，如果允许，则执行步骤404，否则，执行步骤408(步骤403)；无线网络控制器重新配置传输格式集合，在现有传输格式集合中增加一个高速的传输格式(步骤404)；无线网络控制器发起无线承载重配流程，命令用户设备启用新的传输格式集合(步骤405)；无线网络控制器根据分组业务的类型查询得到其对应的分组调度优先级及已配置的最低公平速率(步骤406)；判断请求升速的用户设备当前分组业务速率是否已经大于或等于最低公平速率，若是，则执行步骤409，否则，执行步骤408(步骤407)；将用户设备的升速请求放入分组调度队列进行排队中等待(步骤408)；拒绝所述用户设备的升速请求(步骤409)。

如图5所示，RNC周期性检查分组调度队列，如果分组调度队列不为空，表明当前系统处于拥塞状态，需要降低一部分高速分组用户的速率，释放资源，以满足低速分组用户的升速请求。降速用户的选择原则是：1)当前分组业务速率大于最低公平速率；2)按照分组调度优先级从低到高的顺序选取。3)一次降速的用户个数不超过M个，M可以根据需要进行配置。

首先，找出小区内所有具有分组业务并且分组业务的当前速率大于最低公平速率的用户(步骤501)；将所述分组用户按照分组调度优先级从低到高的顺序进行排序，如果优先级相同，则按照当前分组业务速率从高到低的顺序排序(步骤502)；取排序结果中的第一个用户为当前调度用户，令本次已调度用户数n＝0(步骤503)；对于当前调度用户，删除其传输格式集合中速率最高的传输格式(步骤504)；判断新的传输格式集对应的最大速率是否小于最低公平速率，如果是，执行步骤507，否则执行步骤506(步骤505)；发起无线承载重配流程，通知用户设备启用新的传输格式集合，已调度用户数n＝n+1(步骤506)；判断本次已调度用户数n是否大于等于一次调度降速的最大用户数M，如果是，执行步骤509结束本次调度，否则执行步骤508(步骤507)；取排序结果中的下一个用户为当前调度用户，执行步骤504(步骤508)；结束本次调度(步骤509)。

如图6所示，RNC周期性检查分组调度队列，如果分组调度队列不为空，则进行分组队列的调度，根据一定规则从队列中取出N个用户的升速请求，依次进行判决，如果当前资源状况允许用户升速，则执行升速，否则继续排队。N为一次调度所接纳的最大用户个数，可以根据需要进行配置。

首先，删除分组调度队列中排队超时的升速请求(步骤601)；将分组调度队列中的升速请求按照分组调度优先级从高到低的顺序进行排序，优先级相同的按照到达时间的先后进行排序，并且设置调度开始前的已调度升速请求数n＝0(步骤602)；将已排序的分组调度队列中第一个升速请求设置为当前调度升速请求(步骤603)；对于当前调度用户，将用户设备的传输格式集合中整加一个高速率的传输格式(步骤604)；判断当前系统资源是否允许升速请求，若是，则执行步骤606，否则，执行步骤607(步骤605)；将所述升速请求从分组调度队列中删除，并发起无线承载重配流程，通知用户设备启用新的传输格式集合，并设置已调度升速请求数n＝n+1，执行步骤608(步骤606)；所述升速请求继续排队(步骤607)；判断本次调度已调度升速请求数n是否大于等于一次调度的最大升速请求数N，如果是，则执行步骤610；否则，执行步骤609(步骤608)；取已排序分组调度队列中的下一个升速请求为当前调度升速请求，执行步骤604(步骤609)；结束本次调度(步骤610)。

本发明所述的一种宽带码分多址移动通信系统中的分组调度方法，并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明之领域，对于熟悉本领域的人员而言可容易地实现另外的优点和进行修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (12)

1、一种宽带码分多址移动通信系统中的分组调度方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：将宽带码分多址系统中的分组业务按其不同的业务处理优先级配置对应的最低公平速率，并创建分组调度队列；

步骤二：当用户设备向无线网络控制器发起升速请求时，如果当前缺乏足够的系统资源满足该升速请求，则将该升速请求放入所述分组调度队列排队；

步骤三：定期扫描所述分组调度队列，如果分组调度队列不为空，则扫描已有的分组用户，将其中当前速率大于其对应的最低公平速率的用户按照优先级进行降速操作；

步骤四：如果所述分组调度不为空，且当前具有足够的系统资源，则将所述分组调度队列中的用户升速请求按照优选级进行升速操作。

2、根据权利要求1所述的分组调度方法，其特征在于：步骤一中所述不同调度优先级是流类业务＞交互类业务＞背景类业务。

3、根据权利要求1所述的分组调度方法，其特征在于：当分组业务为流类业务时，所述最低公平速率大于等于其所要求的最低保障速率。

4、根据权利要求1所述的分组调度方法，其特征在于：步骤二中所述当用户设备向无线网络控制器发起升速请求时，如果有足够的系统资源满足该升速请求，则直接进行升速操作。

5、根据权利要求1所述的分组调度方法，其特征在于：步骤三中所述将当前速率大于其对应的最低公平速率的用户按照优先级进行降速操作是从已有的分组用户中找出当前速率大于最低公平速率的用户，并按照分组调度优先级进行排序，从中找出排在后面的用户进行降速操作。

6、根据权利要求1所述的分组调度方法，其特征在于：所述进行降速操作是通过无线网络控制器向用户设备发送“无线承载重配”消息，用户设备实现降速，向无线网络控制器发送“无线承载重配完成”消息实现的。

7、根据权利要求1所述的分组调度方法，其特征在于：步骤四中将所述分组调度队列中的用户升速请求按照优选级进行升速操作是将分组调度队列中的用户升速请求按其分组调度优先级进行排序，从中取出排在前面的用户进行升速操作。

8、根据权利要求1所述的分组调度方法，其特征在于：步骤四中所述进行升速操作是通过无线网络控制器向用户设备发送“无线承载重配”消息，用户设备实现升速，向无线网络控制器发送“无线承载重配完成”消息实现的。

9、根据权利要求6或7所述的分组调度方法，其特征在于：所述“无线承载重配”消息包括与用户设备新的速率对应的传输格式集合配置。

10、根据权利要求1所述的分组调度方法，其特征在于：所述用户设备向无线网络控制器发起升速请求时，进一步包括如下步骤：

步骤401：用户设备根据当前分组业务的数据流量，发起升速请求；

步骤402：无线网络控制器收到升速请求，查询分组调度队列是否为空，若为空，则执行步骤403，否则，执行步骤406；

步骤403：判断当前系统资源是否允许升速，如果允许，则执行步骤404，否则，执行步骤408；

步骤404：无线网络控制器重新配置传输格式集合，在现有传输格式集合中增加一个高速的传输格式；

步骤405：无线网络控制器发起无线承载重配流程，命令用户设备启用新的传输格式集合；

步骤406：无线网络控制器根据分组业务的类型查询得到其对应的分组调度优先级及已配置的最低公平速率；

步骤407：判断请求升速的用户设备当前分组业务速率是否已经大于或等于最低公平速率，若是，则执行步骤409，否则，执行步骤408；

步骤408：将用户设备的升速请求放入分组调度队列进行排队中等待；

步骤409：拒绝所述用户设备的升速请求。

11、根据权利要求5所述的分组调度方法，其特征在于：所述步骤三进一步包括如下步骤：

步骤501：找出小区内所有具有分组业务并且分组业务的当前速率大于最低公平速率的用户；

步骤502：将所述分组用户按照分组调度优先级从低到高的顺序进行排序，如果优先级相同，则按照当前分组业务速率从高到低的顺序排序；

步骤503：取排序结果中的第一个用户为当前调度用户，令本次已调度用户数n＝0；

步骤504：对于当前调度用户，删除其传输格式集合中速率最高的传输格式；

步骤505：判断新的传输格式集对应的最大速率是否小于最低公平速率，如果是，执行步骤507，否则执行步骤506；

步骤506：发起无线承载重配流程，通知用户设备启用新的传输格式集合，已调度用户数n＝n+1；

步骤507：判断本次已调度用户数n是否大于等于一次调度降速的最大用户数M，如果是，执行步骤509结束本次调度，否则执行步骤508；

步骤508：取排序结果中的下一个用户为当前调度用户，执行步骤504；

步骤509：结束本次调度。

12、根据权利要求7所述的分组调度方法，其特征在于：所述步骤四进一步包括如下步骤：

步骤601：删除分组调度队列中排队超时的升速请求；

步骤602：将分组调度队列中的升速请求按照分组调度优先级从高到低的顺序进行排序，优先级相同的按照到达时间的先后进行排序，并且设置调度开始前的已调度升速请求数n＝0；

步骤603：将已排序的分组调度队列中第一个升速请求设置为当前调度升速请求；

步骤604：对于当前调度用户，将用户设备的传输格式集合中整加一个高速率的传输格式；

步骤605：判断当前系统资源是否允许升速请求，若是，则执行步骤606，否则，执行步骤607；

步骤606：将所述升速请求从分组调度队列中删除，并发起无线承载重配流程，通知用户设备启用新的传输格式集合，并设置已调度升速请求数n＝n+1，执行步骤608；

步骤607：所述升速请求继续排队；

步骤608：判断本次调度已调度升速请求数n是否大于等于一次调度的最大升速请求数N，如果是，则执行步骤610；否则，执行步骤609；

步骤609：取已排序分组调度队列中的下一个升速请求为当前调度升速请求，执行步骤604；

步骤610：结束本次调度。

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