专利名称：：一种应用于宽带无线网络的数据调度方法
技术领域：
：本发明属于宽带无线通信网络的
技术领域：
，是一种应用于无线通信系统中的数据调度方法。
背景技术：
：在无线通信系统中，很多移动终端都由电池供电，因此电池寿命影响了系统的性能，是决定系统能否支持更丰富的应用的关键因素。相关研究表明，在将来很长一段时间里，电池储电量很难有大的提高，因此，有效地使用有限的电池能量，成为提高移动终端待机时间的关键和系统设计的目标。很多无线通信系统中都定义了相应的机制来节省移动终端的能量。例如正EE802.16e协议中的休眠模式，即为一种降低移动终端能耗的机制。在休眠模式中，终端有两种状态清醒状态和休眠状态。当基站和移动台之间没有数据传输时，终端可以进入休眠状态，关闭某些物理部件以减小能耗。其中，休眠时间长度由基站和终端通过MOB-SLP一REQ消息和MOB-SLP一RSP消息进行协商。但终端能否进入休眠由移动终端的数据到达情况确定，而调度方法很大程度上决定数据的到达情况，因此，有必要设计合理的数据调度方法，使其与休眠机制紧密结合，提高移动终端的能量利用率。目前已经有一些考虑终端省电的数据调度方法，但这些方法都是在分别考虑单播业务或多播业务的情况下通过调度方法协助终端降低能耗，而没有同时考虑单播和多播两种类型业务的调度。随着多々某体应用的普及，在很多情况下，多播业务和单播业务将同时存在于一个终端上。此时若不综合考虑多播业务和单播业务的传输特点，就不能更好地节约终端的电量，这可以通过下面的一个例子进行简要说明。如图l所示，系统中一共有四个移动终端(MobileStation,以下简称MS)，均支持休眠模式。MS1，MS2和MS3除了要接收单播数据，还要接收一个多"t番业务的数据，MS4仅接收单播数据。若单播和多播数据被孤立地调度，如图1(a)所示,则MS1，MS2和MS3均需要醒来两次以分别接收单播数据和多播数据，因此MS的电量消耗较大。因此，本发明要综合考虑多播业务和单播业务的传输特点，设计一种省电的下行数据调度方法。
发明内容本发明的目的就是综合考虑多播业务和单播业务的传输特点，提供一种应用于宽带无线网络的数据调度方法，该方法充分利用多播业务传输的相邻时隙，为接收该多播业务的移动终端发送单播数据，以减少终端在清醒状态与休眠状态之间的状态转换次数，并使终端能够连续休眠尽量长的时间，从而达到降低终端能耗的目标。如图1(b)所示，在多播业务传输时隙区间的相邻时间内为MS1,MS2和MS3调度单播数据，可以使MSl,MS2和MS3只需要醒来一次便可以接收完单播数据和多播数据，节省了MS的电量。为达到上述目的，本发明技术方案的主要实现过程如下1)对于每个多播业务，确定该多播业务的传输时隙区间；2)在所述传^^时隙区间的两端设定相邻时隙区间；3)在各多播业务的所述相邻时隙区间内，传输各多播业务对应的所有或一部分终端的单播数据。上述技术方案中，所述步骤3)包括如下子步骤31)将所有终端分别划入多播调度集合和单播调度集合，其中，每个多播业务均对应一个多播调度集合，不属于任何多播调度集合的终端组成单播调度集合；32)所述多播调度集合中终端的单播数据在所述多播业务的相邻时隙区间传输。上述技术方案中，所述多播业务是需要发送给多个接收者的业务，多个接收者可以同时接收一个源发送的相同业务信息，例如远程会议、视频点播、多方游戏等。上述技术方案中，所述单播业务是只有一个接收者的业务，例如ftp下载、语音通信等。上述技术方案中，所述相邻时隙区间的长度根据终端状态转换的能耗以及终端在等待状态下的单位能耗设定。上述技术方案中，所述步骤3)中，在传输单播和多播数据前，需将确定的多播业务的传输时隙区间信息及相邻时隙区间信息通知各终端。上述技术方案中，所述多播调度集合中的终端从接收对应多播业务的终端中选择。上述技术方案中，所述多播调度集合由最大数量的能够在所述多播业务的相邻时隙区间内完成单播数据调度的终端组成。上述技术方案中，所述单播调度集合中终端的单播数据在所述多播业务的传输时隙区间以及所有多播业务的相邻时隙区间以外的时隙传输。时隙在本文中代表最小的资源调度单位，用分配给某终端的时隙个数来代表其获得的带宽资源大小。举例说明，若是在TDMA(时分多址接入)网络中，时隙是一个时间片；若是在OFDMA(正交频分多址接入)网络中，时隙是二维的，由一组子信道和一段时间构成。本发明具有以下技术效果1)本发明利用多播业务传输的相邻时隙传输特定终端的单播数据，从而减少了这些终端在清醒状态和休眠状态之间的转换次数，降低了终端2)本发明综合考虑多播业务和单播业务的传输特点进行降低终端能耗的调度，符合当前随着无线通信网络中多媒体业务的普及而导致的多播业务逐渐增多的趋势。3)本发明可以直接基于IEEE802.16协议实现，实施方便。图1为多播数据和单播数据的调度示例，并将传统调度方法与本发明中的方法进行比较的示意图；图1(a)是现有技术的调度方式示例，图1(b)是本发明的调度方式示例；图2为本发明中基站为一个多播业务生成调度集合的流程图3为本发明中基站进行下行数据调度的流程图。具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。实施例1如图2所示，当一个新的多播业务建立时，需要进行以下操作1、一旦一个新的多播业务建立，基站便根据其服务质量要求(本实施例中终端的服务质量要求以最小数据传输速率表示)和当前资源情况确定该多播业务的传输时隙区间，并将传输时隙区间信息发送给终端，通知需要接收该多播业务的终端在这些预定的时隙里接收多播数据。这里传输时隙区间是指从某一时隙开始的一系列连续的时隙。为达到省电的目标，每个多播业务的传输时隙区间应提前确定，这样终端可以知道在哪些时间需要接收多播业务，哪些时间不需要。在不需要接收多播业务的时隙内，若无单播数据的传输，则可以进入休眠。本实施例中，携带传输时隙区间信息的通知消息需要包括表1所示的字段，若在IEEE802.16e系统中实现，则可以直接利用MBSMAP消息。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>2、确定所述多^番业务的每个相邻时隙区间。设终端状态转换的能耗为Etn(包括一次从清醒状态:^A休眠状态的能耗与一次从休眠状态转换到清醒状态的能耗之和)，终端处于清醒状态而不进行数据收发时(即终端等待时间)的单位时间能耗为Pidl"计算出阀值Ttn=Etn/Pidle。若终端无数据收发的预期时间大于乙，则MS需要进入休眠状态，以降低终端能耗。针对一个多播业务乂定义其每次传输的相邻时隙区间&为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中TS和TE分别为多播业务传输的开始时间和结束时间。若接收该多4番业务的终端的单播数据在多播传输的相邻时隙区间内传输，则终端只需要醒来一次便可以接收完单播数据和多播数据，然后再进入休眠，从而可以减少状态转换次数，降低了能耗。3、根据终端的最小数据传输速率和多播业务的传输情况，可以计算出能够在该多播的相邻时隙区间内完成单播数据调度的最大终端数量及这些终端所需的时隙数，由这些终端组成一个多播调度集合。所有不属于任何一个多播调度集合的终端组成单播调度集合。对于接收每一个多播业务的所有终端，基站根据其服务质量要求，例如最小传输速率等，判断其单播数据能否全部在该多播业务传输的相邻时隙区间内传输，若能，则计算在每个相邻时隙区间内需要为该终端分配几个时隙。最终，可以计算出接收每一个多播业务的终端中，可以在该多播的相邻时隙区间内完成单播数据调度的最大终端数量，并确定这些终端，定义这些终端组成一个多播调度集合。可以看出，每一个多播业务都对应一个多播调度集合。基站将通知终端其属于某多播调度集合。若终端原属于单播调度集合，则需要将其从单播调度集合中除去，保证一个终端始终只能属于一个调度集合或者是单播调度集合，或者是某一多播调度集合。多播调度集合中终端的单播数据在相应多播业务的相邻时隙区间内传输，基站将始终按照计算出的时隙数量为终端连续发送单播数据。单播调度集合中终端的单播数据在除多播业务传输时隙区间和所有多播业务的相邻时隙区间以外的时隙中传输。本步骤中，根据终端的最小数据传输速率(用W表示)，可以采用滑动窗口机制计算终端在相邻时隙区间内所需的时隙数具体计算方法如下设滑动窗口的大小为"，终端在被分配时隙前的速率为最小数据速率，c为终端通过被分配的每个时隙所能获得的数据速率，为终端分配d个时隙数后其数据速率r可通过下式计算要保证终端在获得数据速率r后，直到在下一个相邻时隙区间中为其分配时隙前，终端的数据速率不能低于它的最小数据速率要求。设7为两个相邻时隙区间之间的时间间隔，可以计算出r的下限为(l-上)r^iW、1-队综合以上两式，可得d的下限为:"-亂为使在多播的相邻时隙区间内完成单播数据调度的终端数最多，则为每个终端分配的时隙数均取最小值，即d的下限。另外，本发明组成多播调度集合的原则不限于最大的终端数量，例如也可以考虑终端本身对减少能耗的要求，优先选择那些对能耗效率要求高的终端加入多播调度集合。4、在确定多播调度集合后，基站向该集合中的所有终端发送多播调度集合通知消息。该通知消息包括多播集合中所有终端的标志，基站在该多播业务对应的连接上发送这个消息，以通知终端其属于某一多播调度集合。当一个多播业务被取消时，即基站下已经没有终端接收该业务，需要将该多播业务对应的多播调度集合中的所有终端划归到单播调度集合中。当某一终端停止接收某路多播业务时，若该终端属于单播调度集合，则不需要进行任何额外才喿作；若该终端属于多播调度集合，则将其重新划归到单播调度集合，并针对单播调度集合中仍在接收该路多播业务的所有终端，根据相邻时隙区间剩余的时隙数，选择可以加入相邻时隙区间进行调度的终端，并将其从单播调度集合转到该多播业务对应的多播调度集合。当某一终端开始接收某多播业务时，若该多播业务的相邻时隙区间中尚有剩余时隙，则判断该终端在这些时隙内调度是否能满足其服务质量要求，若能，则将该终端加入相应的多播调度集合，更新该多播业务的相邻时隙区间中的剩余时隙；否则直接将该终端加入单播调度集合。当多播业务变化时，例如基站上增加或减少了一个多播业务，尽可能在分配该业务的传输时隙区间时不影响其他多播业务已确定的传输时间(如为该业务分配除已有多播业务的传输及其相邻时隙区间以外的时隙)，将不需要更新未变化的多播业务的传输时隙区间及其相邻时隙区间、多播调度集合。以上给出了多播业务在建立、取消以及接收终端变化的情况下对其对应的调度集合、相邻时隙区间的操作。本实施例中以一帧为一个调度周期，在帧发送前完成调度(帧由一组连续的具有确定个数的时隙组成)。此外，根据最小数据速率要求，计算并记录单播调度集合中每个终端最晚需要醒来的时间，最晚醒来时间是终端必须被分配时隙以保证其服务质量要求的时间阈值，在本实施例中，必须在最晚醒来时间以前为终端分配时隙，否则终端的数据速率将小于它要求的最小数据速率。为终端连续发送完一次数据后，需要更新其最晚醒来时间，若最晚醒来时间与当前时间的差大于阀值T吣则通知终端进入〗木眠。其中，单播调度集合中终端的时隙分配及调度可以基于突发的传输方式，即为每个终端连续发送尽可能多的数据，然后让终端ii^休眠，避免终端休眠时间短，为接收数据不断地在休眠状态与清醒状态之间转换。该方法已经有具体的实现机制提出，因此本专利不再讨论。为帮助进一步地理解本发明，在上述基础上，给出下行数据的具体调度方法。如图3所示，11、判断当前正在处理的帧中是否有多播业务传输，若无则进入步骤13)，否则根据该多播业务预定的传输时隙区间将对应的多播数据调度出来，这些数据将在预定的传输时隙区间中发送。12、将步骤11中确定的多播业务对应的多播调度集合中的终端的单播数据按照上述计算出的在每个相邻时隙区间中需要为其分配的时隙数量，将在本帧中对应的多4番数据传输的相邻时隙区间内发送，且都在连续的时隙上为每个终端发送数据，返回步骤ll，判断当前正在处理的帧中是否还存在其它多播业务传输，直至所有多播业务均调度完毕。13、遍历单播调度集合，选择最晚醒来时间在本帧内的终端进行调度。14、将单播集合中所有需要在本帧中调度的终端统一考虑，可以分配的时隙数量为本帧中用于下行数据传输的总时隙数减去本帧中多播数据传输及其相邻时隙区间所占用的时隙数。首先为最晚醒来时间最早的终端连续分配时隙，直至达到除当前分配时隙的终端外的其他终端中的最小的一个最晚醒来时间，则该终端的调度结束，更新其最晚醒来时间，再依据相同的方法为其他未调度终端中最晚醒来时间最小的终端分配时隙，直至所有需要调度的终端均完成调度。15、更新单播集合中终端的最晚醒来时间，若终端的最晚醒来时间与当前时间的差大于阀值Ttn，则通知该终端可以i^^木眠。16、将帧号加l，开始下一帧的调度。对于单播调度集合中的终端，基站每次为其发送完数据后，若判断终端更新后的最晚醒来时间与当前时间的差大于阀值Ttn,则会向它发送休眠通知，该休眠通知包括终端的最晚醒来时间，终端接收到该通知后，可以在自身没有上行数据发送的情况下进入休眠，只要保证在最晚醒来时间以前转换到清醒状态即可，从而降低了终端能耗。对于多播调度集合中的终端，终端在每次接收完单播数据和多播数据后，可以在没有上行数据发送的情况下进入休眠，并最晚在该多播业务的下一个相邻时隙区间开始时醒来即可。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。权利要求1.一种应用于宽带无线网络的数据调度方法，包括如下步骤1)对于每个多播业务，确定该多播业务的传输时隙区间；2)在所述传输时隙区间的两端设定相邻时隙区间；3)在各多播业务的所述相邻时隙区间内，传输各多播业务对应的所有或一部分终端的单播数据。2、按权利要求1所述的数据调度方法，其特征在于，所述步骤3)包括如下子步骤31)将所有终端分别划入多播调度集合和单播调度集合，其中，每个多播业务均对应一个多播调度集合，不属于任何多播调度集合的终端組成单播调度集合；32)所述多播调度集合中终端的单播数据在所述多播业务的相邻时隙区间传^r。3、按权利要求1所述的应用于宽带无线网络的数据调度方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述相邻时隙区间的长度根据终端状态转换的能耗以及终端在等待状态下的单位能耗设定。4、按权利要求1所述的应用于宽带无线网络的数据调度方法，其特征在于，所述步骤3)中，在传输单播和多播数据前，需将确定的多播业务的传输时隙区间信息及相邻时隙区间信息通知各终端。5、按权利要求2所述的应用于宽带无线网络的数据调度方法，其特征在于，所述多播调度集合中的终端从接收对应多播业务的终端中选择。6、按权利要求5所述的应用于宽带无线网络的数据调度方法，其特征在于，所述多播调度集合由最大数量的能够在所述多播业务的相邻时隙区间内完成单播数据调度的终端组成。7.按权利要求5所述的应用于宽带无线网络的数据调度方法，其特征在于，所述多播调度集合是根据终端对能耗效率的要求，优先选择对能耗效率要求高的终端所组成的调度集合。8、按权利要求2所述的应用于宽带无线网络的数据调度方法，其特征在于，所述单播调度集合中终端的单播数据在所述多播业务的传输时隙区间以及所有多播业务的相邻时隙区间以外的时隙传输。全文摘要本发明提供一种应用于宽带无线网络的数据调度方法，包括如下步骤1)对于每个多播业务，确定该多播业务的传输时隙区间；2)在所述传输时隙区间的两端设定相邻时隙区间；3)在各多播业务的所述相邻时隙区间内，传输各多播业务对应终端的单播数据。本发明具有以下技术效果本发明利用多播业务传输的相邻时隙传输特定终端的单播数据，从而减少了这些终端在清醒状态和休眠状态之间的转换次数，降低了终端能耗；本发明综合考虑多播业务和单播业务的传输特点进行降低终端能耗的调度，符合当前随着无线通信网络中多媒体业务的普及而导致的多播业务逐渐增多的趋势；本发明可以直接基于IEEE802.16协议实现，实施方便。文档编号H04L12/18GK101127662SQ200710120440公开日2008年2月20日申请日期2007年8月17日优先权日2007年8月17日发明者博刘,杨育波,霖田,石晶林,蒋海平申请人:中国科学院计算技术研究所