CN1972462A - 移动通信系统中分组业务调度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动通信系统中分组业务调度的方法，包括步骤：设置各种分组业务的时延期限；当一个用户请求同时提供多个分组业务时，无线链路控制RLC层根据各分组业务的时延期限确定各分组业务数据的优先级；媒质接入控制MAC层根据各分组业务使用的逻辑信道的预定优先级及该分组业务数据的优先级，选择该用户业务传输采用的传输格式组合TFC。利用本发明，可以有效地避免分组数据的拥塞，提高调度效率。

Description

移动通信系统中分组业务调度的方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种移动通信系统中分组业务调度的方法。

背景技术

在移动通信系统中，分组调度的功能主要在RRM(无线资源管理)和无线接口数据链路层实现。所谓分组调度是指根据系统资源占用情况为分组业务分配相应的无线资源，并根据分组业务的QoS(服务质量)需求均衡业务数据的发送。

分组调度控制分组数据的分配，包括监视系统分组负荷和可用容量，选择传输信道，分配和修改空中接口速率。分组调度根据数据量，延迟要求，上行链路干扰，下行链路总功率和信道的负荷来进行传输信道的分配。分组调度统计系统中分组用户的资源占用情况，并根据其他业务特性的要求以及系统负荷情况对分组用户所使用的资源进行调整。分组调度主要针对非实时的交互类业务和背景类业务。

无线资源管理中的分组调度的主要任务是根据系统资源占用情况为分组业务分配相应的无线资源，监控系统资源的使用情况，并根据业务的需求动态调整分组业务所占用的无线资源，使系统资源得到充分的发挥，提高整个系统的容量和性能。分组调度主要体现在动态调度非实时业务在上行链路和下行链路使用的无线资源，根据小区的业务负荷决定调度的传输容量。一般分组调度决定分组被发送的功率和使用的比特率。

数据链路层主要控制业务数据的发送，该层包括MAC(媒质接入控制)、RLC(无线链路控制)、PDCP(分组数据集中协议)和BMC(广播/多播控制)子层。MAC子层的功能包括逻辑信道和传输信道之间的映射，为每个传输信道选择适当的传送格式，UE(用户设备)数据流之间的优先级处理，UE之间采用动态预调度方法的优先级处理，DSCH(下行共享信道)和FACH(前向接入信道)上几个用户的数据流之间的优先级处理，将高层PDU(协议数据单元)复接为通过传输信道传送给物理层的传送块，并将通过传输信道来自物理层的传送块复接为高层PDU，接入业务级别选择等。分组调度主要体现在MAC层中对业务数据包根据它们传输使用的逻辑信道优先级进行控制，多个逻辑信道复用到同一个传输信道时，优先级高的首先得到传输。

对分组业务的调度过程如下：

用户接入时配置业务参数，包括TFCS(传输格式组合集)的配置，RLC层对收到的数据进行处理并缓存，TTI(传输时间间隔)到达后，由MAC层根据RLC的缓存数据量进行TFC(传输格式组合)选择，选择优先级高的业务首先发送。

这种调度方式只靠逻辑信道优先级进行判决，决定业务数据包的传输顺序，由于分组数据实时性要求不高，通常具有较低的优先级，不能得到优先调度，有可能会造成分组数据的拥塞，因此这种调度方式并不适合于实时环境下的分组业务传输；而且现有的调度方式只通过TFCS的动态改变来调整传输速率，不能有效、高速、实时地对数据业务进行调度。

发明内容

本发明的目的是提供一种移动通信系统中分组业务调度的方法，以克服现有技术中只根据业务本身的优先级对业务数据进行调度的方式有可能造成分组数据拥塞的缺点，提高调度效率，有效地避免分组数据的拥塞。

为此，本发明提供如下的技术方案：

一种移动通信系统中分组业务调度的方法，包括以下步骤：

A、设置各种分组业务的时延期限；

B、当一个用户请求同时提供多个分组业务时，无线链路控制RLC层根据各分组业务的时延期限确定各分组业务数据的优先级；

C、媒质接入控制MAC层根据各分组业务使用的逻辑信道的预定优先级及该分组业务数据的优先级，选择该用户业务传输采用的传输格式组合TFC。

优选地，所述步骤B包括：

B1、RLC层接收到新的分组业务数据时，获取该分组业务数据的接收时间；

B2、根据该分组业务对应的时延期限确定该分组业务数据的临界发送时间；

B3、根据所述分组业务数据的接收时间及临界发送时间确定该分组业务数据的优先级。

优选地，所述步骤B3包括：

B31、将所述接收时间至所述临界发送时间的时间区间划分为预定个数的时间段；

B32、按照接收时间至临界发送时间优先级依次递增顺序设定对应的分组业务数据在各时间段的优先级。

可选地，所述步骤B31具体为：

将所述接收时间至所述临界发送时间的时间区间划分为预定个数且间隔相同的时间段。

可选地，所述步骤B31具体为：

将所述接收时间至所述临界发送时间的时间区间划分为预定个数且间隔不同的时间段。

优选地，对于不同时延期限要求的分组业务，其对应的时间段数目不同。

优选地，所述步骤B3进一步包括：

如果RLC在不同时间先后接收到一种业务的多个业务数据单元SDU，则以各SDU中当前优先级最高的优先级标记该业务数据的当前优先级。

优选地，在所述步骤B和步骤C之间还包括：

RLC层通知MAC层本次调度需要传送的数据量时，将各分组业务数据当前的优先级通知给MAC层。

所述步骤C包括：

C1、MAC层根据各分组业务使用的逻辑信道的预定优先级及该分组业务数据的优先级，确定所述用户当前需要传输的分组业务数据；

C2、选择与所述用户当前需要传输的分组业务数据相适应的TFC。

所述步骤C1包括：

C11、MAC层根据各分组业务使用的逻辑信道的预定优先级及该分组业务数据的优先级，确定该分组业务使用的进辑信道的实际优先级；

C12、比较各分组业务使用的逻辑信道的实际优先级，确定所述用户当前需要传输的分组业务数据。

优选地，所述步骤C11具体为：

将各分组业务使用的逻辑信道的预定优先级及该分组业务数据优先级中较高的一个优先级作为该分组业务使用的逻辑信道的实际优先级。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明基于业务数据时间延迟要求对业务数据进行优先级动态调度，通过数据链路层的RLC(无线链路控制)和MAC配合完成。RLC收到新的业务数据时，根据高层配置的该种业务的时延要求确定分配业务数据最晚的发送时间，也就是说为业务数据分配发送优先级；MAC在进行TFC选择时，综合考虑对应不同业务的逻辑信道由高层配置的优先级，以及由RLC指示的数据优先级，从而可以在各业务时延容许的情况下，使分组业务数据得到及时的传输，有效地避免了分组业务数据的拥塞，为交互类、背景类等有实时传输需求的分组业务的应用提供了可靠的保障。

附图说明

图1是MAC层对数据的处理流程；

图2是本发明方法的实现流程图；

图3是分组业务数据的优先级的确定过程中时间段的划分示意图。

具体实施方式

3GPP(第三代合作伙伴计划)支持的业务按QoS(服务质量)分为四类，背景类业务，例如短信，多媒体短信等；交互类业务，例如WAP(无线应用协议)，游戏，E-mail(电子邮件)，网上浏览等；流业务，例如音频流和视频流；会话类业务，例如话音，视频电话，传真等。这些业务对数据传输速度的要求也不一样；即使同一种业务，由于数据量不同，数据传输速度也不一样，而是有一个数据传输速度的范围。分组业务大都属于其中的交互类业务和背景类业务。通常，交互类分组业务比背景类分组业务有更高的时延要求，因此交互类业务的优先级一般要高于背景类业务。

由于空口传输能力受制于无线带宽，因此在总的系统资源有限的情况下，如果一个用户请求同时提供多个分组业务，势必存在给各分组业务可分配的资源相互制约的情况，在数据链路层主要体现在传输相应业务的传输信道不能同时采用最大传输格式，即传输格式组合受限的情况，从而使得多种业务不能够同时按最大传输能力进行传输。在这种情况下，为了保证各业务数据都能够得到有效发送，本发明基于业务数据时间延迟要求对业务数据进行优先级动态调度，并通过数据链路层的RLC(无线链路控制)和MAC配合完成。RLC收到新的业务数据时，根据高层配置的该种业务的时延要求确定分配业务数据最晚的发送时间，并将该信息发送给MAC；MAC在进行TFC选择时，综合考虑对应不同业务的逻辑信道由高层配置的优先级，以及由RLC指示的数据优先级，在各业务时延容许的范围内，使将要超出时延上限的用户业务数据优先传输。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

首先对RNC(无线网络控制器)中的MAC层对数据的处理过程作简单描述。

MAC层对数据的处理流程如图1所示：

RNC为每个UE(用户终端)分配1到8个优先级队列，对应8个逻辑信道。UE的一种业务流数据可以映射到一个或多个优先级队列，但是每个优先级队列只能承载来自一种业务流的数据。多个逻辑信道中的MAC SDU(业务数据单元)经过调度与资源分配后复用到同一个传输信道，形成MAC PDU(协议数据单元)，在复用时，优先级高的首先得到调度。

然后，由物理层将传输信道中的MAC PDU发送出去。

为了提高传输效率，物理层将从一条或多条传输信道上接收到的数据组合起来，构成一条或多条编码组合传输信道(CCTrCH)。在每一传输信道上，都存在着一个传输格式集，但在每一个给定的时间点，MAC仅将各传输信道上的一个特定子集提交到物理层，由物理层将其组合后形成CCTrCH再映射到物理信道。对应的组合称为传输格式组合TFC。给定的TFC限制了在每一个时间点各传输信道可以向物理层提交的传输块数目，传输块与MAC PDU一一对应。

参照图2，图2示出了本发明方法的实现流程，包括以下步骤：

步骤201：设置各种分组业务的时延期限。

根据各分组业务的特点及不同的QoS需求，由高层设定各分组业务的时延期限。比如，对于交互类分组业务，通常比背景类分组业务有更高的时延要求。

步骤202：当一个用户请求同时提供多个分组业务时，RLC层根据各分组业务的时延期限确定各分组业务数据的优先级。

RLC在收到新的业务数据时，可以根据系统提供的时钟源获知分组业务数据的接收时间，根据高层配置的该种业务的时延要求确定分组业务数据的最晚发送时间，即临界发送时间。然后即可根据该分组业务数据的接收时间及临界发送时间这一时间段来确定该分组业务数据的优先级。

分组业务数据的优先级的确定过程将在后面详细描述。

RLC为用户数据提供分段和重传服务。从高层收到数据后，RLC先将数据缓存，然后与MAC之间进行信息交互，根据交互的结果在每个TTI向MAC提交给定量的数据。

RLC确定该分组业务数据的优先级后，需要将该分组业务数据的优先级通知给MAC。

本技术领域人员知道，在一个TTI，RLC需要将本次调度需要传送的数据量通知给MAC，因此，RLC可以在通知MAC层本次调度需要传送的数据量时，将各分组业务数据当前的优先级通知给MAC层。当然，也可以单独向MAC通知该分组业务数据的优先级。在实际应用中，可以根据具体情况来决定。在该实施例中，选用第一种方式。

步骤203：RLC层通知MAC层本次调度需要传送的数据量时，将各分组业务数据当前的优先级通知给MAC层。

步骤204：MAC层根据各分组业务使用的逻辑信道的预定优先级及该分组业务数据的优先级，选择该用户业务传输采用的传输格式组合TFC。

本技术领域人员知道，高层在为各用户分配逻辑信道时，对应每个逻辑信道，会为其分配一个优先级，一般是按照该信道承载的业务类别和业务的QoS属性进行分配。因此，对于不同的业务，通过其使用的逻辑信道可以从一方面反映出该业务传输时要求的优先级。

在现有协议中，逻辑信道的取值范围是1到8，数字越大，优先级越低。高层会将各业务使用的逻辑信道的优先级信息配置给MAC。

MAC层处在物理层和RLC层之间，向上以逻辑信道的形式为高层提供服务，向下利用传输信道使用物理层提供的服务。MAC层除了要完成逻辑信道和传输信道之间的映射外，还要根据业务情况和传输信道的使用情况进行传输信道的传输格式选择，以提高传输信道的利用率。这种传输信道的传输格式选择不是对单一信道孤立进行的，而是在一个用户占用的资源上对所有业务组合进行的。

在现有技术中，MAC层收到RLC层的通知后，需要根据通知的数据量进行TFC(传输格式组合)选择。在做TFC选择时，需要考虑各逻辑信道的优先级，也就是说，需要根据各逻辑信道的优先级来决定各用户当前需要传送的数据。

MAC根据逻辑信道优先级进行TFC选择，依据的原则为：

在可用的TFC集合中，

(1)没有其他TFC比被选TFC能够保证该用户最高优先级逻辑信道上承载的数据以最大量发送；

(2)没有其他TFC比被选TFC能够保证该用户次高优先级逻辑信道上承载的数据以最大量发送，对应其他剩余的优先级重复使用这一规则；

(3)没有其他TFC比该TFC具有更低的比特速率。

由于分组业务的特点，其优先级要低于会话类业务和流类业务，因此，为了防止多种业务共存时造成分组业务数据的拥塞，在本发明中，MAC在进行TFC选择时，不仅要考虑由高层配置的该分组业务使用的逻辑信道的预定优先级，还要考虑由RLC确定的该分组业务数据的优先级，以便在各业务时延容许的范围内，使将要超出时延上限的用户业务数据优先传输。

也就是说，MAC层需要根据各分组业务使用的逻辑信道的预定优先级及该分组业务数据的优先级，确定该分组业务使用的逻辑信道的实际优先级；利用该实际优先级，即可按照现有的方式来确定该用户当前需要传输的分组业务数据，然后即可选择与该用户当前需要传输的分组业务数据相适应的TFC。

在确定各分组业务使用的逻辑信道的实际优先级时，为了保证使各业务数据的传输不会超出其允许的时延上限，也可以对逻辑信道的预定优先级及分组业务数据优先级分别设定一个权值，利用加权方式来确定该分组业务使用的逻辑信道的实际优先级。这样可能在一定程度上增加MAC层内处理的复杂性。

为了简化MAC层的处理，也可以将各分组业务使用的逻辑信道的预定优先级及该分组业务数据优先级中较高的一个优先级作为该分组业务使用的逻辑信道的实际优先级。

下面举例详细说明：

RLC为分组业务数据分配优先级时参照逻辑信道优先级的分配方式，比如，按照数字越大，优先级越低的方式，设定8个优先级。

由于优先级取值越小优先级越高，因此，应将两优先级中取值小的作为对应逻辑信的实际优先级。

假设LochPriority_used为TFC选择中逻辑信道的实际优先级，LochPriority_assigned为由高层根据业务分配的逻辑信道的预定优先级，DataPriority为RLC向MAC指示的当前业务数据优先级。则有如下公式：

LochPriority_used＝Min(LochPriority_assigned，DataPriotity)    (1)

比如，用户有两种分组业务，业务1的LochPriority_assigned＝3，业务2的LochPriority_assigned＝6，业务1和业务2的数据包刚到RLC时候DataPriotity＝8，在TTI调度时候业务1的LochPriority_used＝Min(3，8)＝3，业务2的LochPriority_used＝Min(6，8)＝6，所以优先发送业务1的数据包；随着时间段的增加，在某一时刻，业务1的DataPriotity＝2，业务2的DataPriotity＝1，那么业务1的LochPriority_used＝Min(3，2)＝2，业务2的LochPriority_used＝Min(6，1)＝1，所以优先发送业务2的数据包。

再比如，用户有两种分组业务，业务1的LochPriority_assigned＝3，业务2的LochPriority_assigned＝6，业务1和业务2的数据包刚到RLC时候DataPriotity＝8，在TTI调度时业务1的LochPriority_used＝Min(3，8)＝3，业务2的LochPriority_used＝Min(6，8)＝6，所以优先发送业务1的数据包；随着时间段的增加，在某一时刻，业务1的DataPriotity＝2，业务2的DataPriotity＝2，那么业务1的LochPriority_used＝Min(3，2)＝2，业务2的LochPriority_used＝Min(6，2)＝2，这种情况下，选择LochPriority_assigned值小的先发，所以优先发送业务1的数据包。

可见，采用这种方式，如果某个用户只有两种分组业务，也可以直接对这两种分组业务使用的逻辑信道的预定优先级以及各分组业务数据当前的优先级进行比较，来确定该用户当前需要传输的分组业务数据。也就是说，可以采用以下的调度策略：

如果两种分组业务所使用的逻辑信道优先级相同，MAC在做TFC选择时，将RLC最近指示的数据优先级作为判决优先传输的主要依据；逻辑信道的优先级不同，且各业务数据优先级均达到最大时，以逻辑信道的优先级作为TFC选择的依据。当然，逻辑信道的优先级不同，且各业务数据优先级也不同时，仍需要采用上述公式(1)的方式或加权方式首先计算出该分组业务使用的逻辑信道的实际优先级，然后比较各分组业务使用的逻辑信道的实际优先级，确定该用户当前需要传输的分组业务数据。

下面对分组业务数据的优先级的确定过程进行详细说明。

RLC在收到新的业务数据时，可以根据系统提供的时钟源获知分组业务数据的接收时间，然后根据高层配置的该种业务的时延要求确定分组业务数据最晚的发送时间，即临界发送时间。

RLC可以将收到业务SDU到时延期满之间的时间区间划分为几段，处于不同时间段内的数据对应不同的优先级。如果一种业务的多个SDU由于到达RLC的时间先后有不同的优先级，以目前最高优先级标记该用户此种业务数据当前的优先级。RLC在每个传输时间间隔TTI向MAC通知数据量时，将该分组业务数据对应的优先级信息同时发送。

参照图3，RLC将某业务SDU到达时刻至其对应的临界发送时刻的区间划分为4个时间段，优先级依次递增，4个时间段对应的优先级分别为：8，6，4，1。随着业务数据没有得到传输的时间增加，即从一时间段进入另一时间段，业务数据的优先级不断增加。最靠近临界发送时间的时间段业务数据的优先级达到最高。

对于不同种类的分组业务，其时间段的划分可以相同，也可以不同。可以根据不同业务对时延要求的不同，分别进行时间段划分，划分的时间段数目和时间段间隔可以不一样。比如，根据该分组业务要求的时延期限，设定要划分的时间段的个数。这些时间段可以是相同时间间隔的时间段，也可以是不同时间间隔的时间段。

业务数据处在哪个时间段可以由RLC进行监测，比如有N个时间段，时间段间隔为Tm，数据达到时间T0，那么三个时间段分别为T1＝T0+Tm，T2＝T1+Tm，Tn＝Tn-1+Tm。

RLC在每个TTI，向MAC通知在该TTI内需要传送的数据量时，将监测的业务数据所处时间段对应的优先级传送给MAC，以供MAC在进行TFC选择时作参考。

可见，本发明在一个用户请求同时提供多个分组业务时，在不超过该业务最大时延要求的前提下，不完全拘泥于同一用户不同业务的优先级高低，而是在各业务时延容许的范围内，尽量使将要超出时延上限的用户业务数据优先传输，有效地避免了分组数据的拥塞，提高了分组数据的传输效率。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (11)

1、一种移动通信系统中分组业务调度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、设置各种分组业务的时延期限；

B、当一个用户请求同时提供多个分组业务时，无线链路控制RLC层根据各分组业务的时延期限确定各分组业务数据的优先级；

C、媒质接入控制MAC层根据各分组业务使用的逻辑信道的预定优先级及该分组业务数据的优先级，选择该用户业务传输采用的传输格式组合TFC。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：

B1、RLC层接收到新的分组业务数据时，获取该分组业务数据的接收时间；

B2、根据该分组业务对应的时延期限确定该分组业务数据的临界发送时间；

B3、根据所述分组业务数据的接收时间及临界发送时间确定该分组业务数据的优先级。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B3包括：

B31、将所述接收时间至所述临界发送时间的时间区间划分为预定个数的时间段；

B32、按照接收时间至临界发送时间优先级依次递增顺序设定对应的分组业务数据在各时间段的优先级。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤B31具体为：

将所述接收时间至所述临界发送时间的时间区间划分为预定个数且间隔相同的时间段。

5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤B31具体为：

将所述接收时间至所述临界发送时间的时间区间划分为预定个数且间隔不同的时间段。

6、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于不同时延期限要求的分组业务，其对应的时间段数目不同。

7、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤B3进一步包括：

如果RLC在不同时间先后接收到一种业务的多个业务数据单元SDU，则以各SDU中当前优先级最高的优先级标记该业务数据的当前优先级。

8、根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，在所述步骤B和步骤C之间还包括：

RLC层通知MAC层本次调度需要传送的数据量时，将各分组业务数据当前的优先级通知给MAC层。

9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：

C1、MAC层根据各分组业务使用的逻辑信道的预定优先级及该分组业务数据的优先级，确定所述用户当前需要传输的分组业务数据；

C2、选择与所述用户当前需要传输的分组业务数据相适应的TFC。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤C1包括：

C11、MAC层根据各分组业务使用的逻辑信道的预定优先级及该分组业务数据的优先级，确定该分组业务使用的逻辑信道的实际优先级；

C12、比较各分组业务使用的逻辑信道的实际优先级，确定所述用户当前需要传输的分组业务数据。

11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤C11具体为：

将各分组业务使用的逻辑信道的预定优先级及该分组业务数据优先级中较高的一个优先级作为该分组业务使用的逻辑信道的实际优先级。

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