本发明涉及无线移动通信技术领域，特别涉及一种实现用户qos(qualityofservice，服务质量)的方法、装置及基站。
背景技术：
卫星通讯系统中，前向采用dvb-s2(digitalvideobroadcasting，数字广播标准协议)，通讯主站通过控制下行广播帧的内容实现终端前向业务调度；反向采用dvb-rcs2(digitalvideobroadcasting-returnchannelsatellite，协议卫星回传通道系统)标准协议，mf-tdma(multifrequency-timedivisionmultipleaccess，多频点时分传输)，反向带宽资源通过终端向通讯系统主站申请，再由主站集中调度分配业务时隙资源，具体是终端通过上报bsr(bufferstatusreport，缓冲区状态报告)给通讯系统主站，主站通过终端优先级和终端所处位置的信噪比状态集中调度反向带宽资源。因此，卫星通讯系统的用户qos分为下行和上行两个维度：下行由于帧长短，对应的用户多，qos实现难点在于一帧处理时间内的运算量；反向资源调度集中在主站，除了需要考虑运算量问题外，还需考虑所有用户bsr上报的空口开销和时延。
卫星通讯系统如图1所示，具有覆盖范围大、传输时延大、单从站下存在多用户的特点，与传统的蜂窝通讯系统相比，卫星网络单子网下千或万量级的激活用户数导致用户qos实现存在很多难点。
下行：
1.激活用户量大，调度运算量大。由于一个用户对应一个buffer，调度运算量巨大，甚至可能无法实现。以45m下行带宽为例，帧长最短290us，若存在10000用户，即10000个buffer在290us内完成排序调度和资源分配(此处还剔除了信令和语音)，实现上存在很大困难；
2.卫星带宽有限，必须面对流量控制问题。若采用gbr(guaranteedbitrate，保证速率)和mbr(maximumbitrate，最大速率)直接控制单位时间内进入空口传输的数据量，用户量增加时qos保证速率和最大速率不易配置，最大速率配置太小，空口浪费；保证速率配置太大，相同优先级用户间不公平；保证速率与最大速率差别太大，速率不平稳，用户体验差。
上行：
1.单从站下存在多用户，用户间公平性难以保证。用户数据直接申请bsr，空口资源可能被少量相同优先级的大数据量用户占据不释放，其他用户速率无法保证；
2.空口资源宝贵，需控制资源申请开销占比。每个用户一个buffer，用户量大时，bsr信令结构随用户数增加，增加空口带宽资源消耗；
3.链路时延大。以反向burstlength为536的波形为例，反向时隙最大payloadlength为194byte，反向帧长20ms到750ms不等。以2m带宽，20ms帧长为例，反向最小速率600kbps左右，还未考虑扩频，以单用户256kbps保证速率为例，单从站下超3用户使用，空口便不能满足，尤其网络应用都已突发流量为主，相同优先级用户数大量增加时，部分用户的上网请求可能几秒内都无法传输到核心网；
4.主站运算压力大。每个用户对应一个buffer，用户量大时，主站集中调度分配反向空口资源运算压力大。
综上所述卫星通讯系统如果采用常规调度方法实现用户qos，不但要求超高的系统运算能力，而且还需要浪费大量空口带宽资源传送资源申请相关的信令。
技术实现要素：
根据本发明实施例提供的方案解决的技术问题是卫星通讯系统中的常规调度方法在实现用户qos时存在多个难点。
根据本发明实施例提供的一种实现用户qos的方法，包括：
对同一用户的多个业务报文进行分拣，得到多个业务类型报文；
对所得到的每个业务类型报文匹配报文入队策略；
根据为每个业务类型报文匹配的报文入队策略，对相应的业务类型报文进行报文调度。
优选地，所述报文入队策略包括tcp(transfercontrolprotocol，传输控制协议)报文入队策略、udp(userdataprotocol，用户数据报协议)报文入队策略以及rtp(real-timetransportprotocol，实时传输协议)报文入队策略。
优选地，所述的根据为每个业务类型报文匹配的报文入队策略，对相应的业务类型报文进行报文调度包括：
根据tcp报文入队策略，将tcp报文以不丢包方式送入一级调度器的一级缓存队列中进行缓存；
所述一级调度器以时间片轮转调度的方式，将一级缓存队列中缓存的tcp报文搬移到二级调度器的二级缓存队列中进行调度。
优选地，所述一级调度器将一级缓存队列中缓存的tcp报文搬移到二级调度器的二级缓存队列的同时，通知二级调度器的二级缓存队列每个从站上的激活用户数，以便二级调度器对所述tcp报文进行调度。
优选地，所述的根据为每个业务类型报文匹配的报文入队策略，对相应的业务类型报文进行报文调度包括：
根据udp报文入队策略，将不超出一级缓存队列的udp报文直接送入一级调度器的一级缓存队列中进行缓存，将超出一级缓存队列的udp报文丢弃；
所述一级调度器以时间片轮转调度的方式，将一级缓存队列中缓存的udp报文搬移到二级调度器的二级缓存队列中进行调度。
优选地，所述的根据为每个业务类型报文匹配的报文入队策略，对相应的业务类型报文进行报文调度包括：
根据rtp报文入队策略，将rtp报文直接送入二级调度器的二级缓存队列中进行调度。
根据本发明实施例提供的一种实现用户qos的装置，包括：
业务报文分拣模块，用于对同一用户的多个业务报文进行分拣，得到多个业务类型报文；
报文入队策略匹配模块，用于对所得到的每个业务类型报文匹配报文入队策略；
报文调度模块，用于根据为每个业务类型报文匹配的报文入队策略，对相应的业务类型报文进行报文调度。
优选地，所述报文入队策略包括tcp报文入队策略、udp报文入队策略以及rtp报文入队策略。
优选地，所述报文调度模块包括：
tcp报文调度单元，用于根据tcp报文入队策略，将tcp报文以不丢包方式送入一级调度器的一级缓存队列中进行缓存，以及所述一级调度器以时间片轮转调度的方式，将一级缓存队列中缓存的tcp报文搬移到二级调度器的二级缓存队列中进行调度。
优选地，所述报文调度模块包括：
udp报文调度单元，用于根据udp报文入队策略，将不超出一级缓存队列的udp报文直接送入一级调度器的一级缓存队列中进行缓存，将超出一级缓存队列的udp报文丢弃，以及所述一级调度器以时间片轮转调度的方式，将一级缓存队列中缓存的udp报文搬移到二级调度器的二级缓存队列中进行调度。
优选地，所述报文调度模块包括：
rtp报文调度单元，用于根据rtp报文入队策略，将rtp报文直接送入二级调度器的二级缓存队列中进行调度。
优选地，所述tcp报文调度单元的一级调度器将一级缓存队列中缓存的tcp报文搬移到二级调度器的二级缓存队列的同时，通知二级调度器的二级缓存队列每个从站上的激活用户数，以便二级调度器对所述tcp报文进行调度。
根据本发明实施例提供的一种实现用户qos的基站，包括6-10任一所述的装置。
根据本发明实施例提供的方案，解决了用户qos，即保证不同优先级用户的体验差别，相同优先级用户的体验公平，还降低了运算量和空口开销。
附图说明
图1是现有技术提供的卫星通讯系统的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种实现用户qos的方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的一种实现用户qos的装置的示意图；
图4是本发明实施例提供的用户qos的实现框图；
图5是本发明实施例提供的用户qos的实现流程图；
图6是本发明实施例提供的图4中流量控制单元的调度示意图；
图7是本发明实施例提供的图4中一级调度器的调度示意图；
图8是本发明实施例提供的图4中二级调度器的调度示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图2是本发明实施例提供的一种实现用户qos的方法的流程图，如图1所示，包括：
步骤s201：对同一用户的多个业务报文进行分拣，得到多个业务类型报文；
步骤s202：对所得到的每个业务类型报文匹配报文入队策略；
步骤s203：根据为每个业务类型报文匹配的报文入队策略，对相应的业务类型报文进行报文调度；
其中，所述报文入队策略包括tcp报文入队策略、udp报文入队策略以及rtp报文入队策略；
其中，所述tcp是指传输控制协议；所述udp是指用户数据报协议；所述rtp是指实时传输协议。
其中，所述的根据为每个业务类型报文匹配的报文入队策略，对相应的业务类型报文进行报文调度包括：根据tcp报文入队策略，将tcp报文以不丢包方式送入一级调度器的一级缓存队列中进行缓存；所述一级调度器以时间片轮转调度的方式，将一级缓存队列中缓存的tcp报文搬移到二级调度器的二级缓存队列中进行调度。具体地说，所述一级调度器将一级缓存队列中缓存的tcp报文搬移到二级调度器的二级缓存队列的同时，通知二级调度器的二级缓存队列每个从站上的激活用户数，以便二级调度器对所述tcp报文进行调度。
其中，所述的根据为每个业务类型报文匹配的报文入队策略，对相应的业务类型报文进行报文调度包括：根据udp报文入队策略，将不超出一级缓存队列的udp报文直接送入一级调度器的一级缓存队列中进行缓存，将超出一级缓存队列的udp报文丢弃；所述一级调度器以时间片轮转调度的方式，将一级缓存队列中缓存的udp报文搬移到二级调度器的二级缓存队列中进行调度。
其中，所述的根据为每个业务类型报文匹配的报文入队策略，对相应的业务类型报文进行报文调度包括：根据rtp报文入队策略，将rtp报文直接送入二级调度器的二级缓存队列中进行调度。
图3是本发明实施例提供的一种实现用户qos的装置的示意图，如图3所示，包括：业务报文分拣模块301，用于对同一用户的多个业务报文进行分拣，得到多个业务类型报文；报文入队策略匹配模块302，用于对所得到的每个业务类型报文匹配报文入队策略；报文调度模块303，用于根据为每个业务类型报文匹配的报文入队策略，对相应的业务类型报文进行报文调度。
其中，所述报文入队策略包括tcp报文入队策略、udp报文入队策略以及rtp报文入队策略。
其中，所述报文调度模块303包括：tcp报文调度单元，用于根据tcp报文入队策略，将tcp报文以不丢包方式送入一级调度器的一级缓存队列中进行缓存，以及所述一级调度器以时间片轮转调度的方式，将一级缓存队列中缓存的tcp报文搬移到二级调度器的二级缓存队列中进行调度；udp报文调度单元，用于根据udp报文入队策略，将不超出一级缓存队列的udp报文直接送入一级调度器的一级缓存队列中进行缓存，将超出一级缓存队列的udp报文丢弃，以及所述一级调度器以时间片轮转调度的方式，将一级缓存队列中缓存的udp报文搬移到二级调度器的二级缓存队列中进行调度；rtp报文调度单元，用于根据rtp报文入队策略，将rtp报文直接送入二级调度器的二级缓存队列中进行调度。具体地说，所述tcp报文调度单元的一级调度器将一级缓存队列中缓存的tcp报文搬移到二级调度器的二级缓存队列的同时，通知二级调度器的二级缓存队列每个从站上的激活用户数，以便二级调度器对所述tcp报文进行调度。
本发明实时例还提供了一种实现用户qos的基站，包括一种实现用户qos的装置的所有内容。
本发明实施例的实现用户qos方法及装置不仅用于卫星通信系统，还用于其他通信系统中。
图4是本发明实施例提供的用户qos的实现框图，如图4所示，包括：业务报文分拣模块301、报文入队策略匹配模块302以及报文调度模块303。其中业务报文分拣模块301包括协议栈单元；所述报文入队策略匹配模块302包括流量控制单元；所述报文调度模块303包括一级调度器和二级调度器。其中协议栈单元、流量控制单元、一级调度器和二级调度器，同时驻留在主站和从站上，分工协同实现上下行业务高优先级或实时业务的优先出队和时延保证，同优先级用户业务的公平出队，tcp业务不丢包减少重传，空口队列出队的灵活配置。
其中，所述协议栈单元(包含卫星通信系统必须包含的tcp加速)，用于业务类型分拣。udp业务直接放入一级buffer，超出buffer的数据直接丢弃；语音业务(rtp报文)直接放入二级buffer，进入二级调度，语音等实时业务采用半静态调度，资源先申请后使用，语音buffer不会积压；tcp业务，通过控制tcp窗口限制socket流入的数据，在收包前询问一级调度流量控制模块buffer剩余量，确保tcp数据不丢包，减少tcp重传对空口带宽资源的消耗，同时提高tcp业务用户体验。所述流量控制单元，用于控制协议栈单元进入一级buffer的数据量。以ip包为单位入队，ip包入队时先查询buffer状态，针对tcp报文不能出现丢包，即不能出现tcp报文超出buffer的情况。
其中，所述一级调度器，用于相同优先级用户数据均匀出队到二级buffer中，出队周期t，t、二级buffer大小、一级buffer大小需参考空口最大能力设置。出队窗口最小单位为设置以系统实际空口能力为参考，同时可参考网内ip报文mtu(maximumtransmissionunit，最大传输单元)。相同从站下的相同优先级用户可采用轮转调度进入二级buffer，无需排序，运算量不大，公平性有保证。此外，为了保证二级调度的公平，一级调度还需将从站下对应的活跃用户数传递给二级调度作为调度的一个参考因子。所述二级调度器，用于每个接入从站对应多个二级buffer，最少以单从站5个buffer为例，信令、强实时如语音、三个业务优先级金银铜。信令优先级最高，语音次之，其次金、银、铜牌等用户。语音由于对时延抖动敏感，采用半静态方式，即申请后一直使用，停止使用时及时释放空口资源，前反向对称。数据业务金银铜出队优先级不同，权衡公平性和实时性关系，选用不同的经典调度算法(roundrobin、maxc/i、proportionalfairness)控制出队方式。以单从站20用户为例，如果按每个用户一个buffer，加信令和语音各占一个buffer，单从站需要22个buffer，以1000从站为例，调度模块需要实现一帧内(45m对应290us)22000个buffer的排序调度，实现难度大。引入二级调度后，只需完成5000个buffer的排序调度，假定调度算法是o(n)算法复杂度，可降低75％以上的运算量。以快速排序为例，最理想o(nlogn)最差时间o(n^2)，运算量降低量就更为可观，即单从站下用户数越多，效果越明显。
本发明实施例还包括资源申请模块，其驻留在从站系统。上行主站集中调度反向资源，从站通过反向信令上报bsr给主站，主站完成集中调度，每个buffer的大小设置需参考反向空口的极限能力，以4字节上报为例，5个buffer一条bsr请求共占用20个字节，先申请后使用的机制决定了上报频率影响业务时延，上报频率越高空口占用越大。如果没有一级调度，10用户为例需要12个buffer，bsr上报需要48个字节，与本发明的方案相比，多占用一倍以上空口资源，用户越多，上报bsr越频繁，效果越明显。
也就是说，用户数据进入协议栈单元后完成报文分拣，区分业务类型；流量控制单元根据每个用户的一级调度队列状态，控制同一用户不同类型数据匹配不同入队策略：tcp不丢包、语音直接进二级调度、udp(userdataprotocol，用户数据报协议)尽力传输；一级调度器轮转调度，公平地将每个用户的数据以特定速率搬移到二级调度队列，同时通知二级调度队列每个从站上的激活用户数；二级调度器根据配置策略，高优先级调度信令，半静态调度语音、权衡从站激活用户数动态调度二级队列出队。
图5是本发明实施例提供的用户qos的实现流程图，如图5所示，包括：
步骤s501：用户数据报文；
假设用户1和2为金牌用户、用户3和4为银牌用户、用户5和6为铜牌用户，如图6所示，用户1和用户6在同时进行voip业务和数据业务。
步骤s502：业务报文分拣；
时延敏感业务(如rtp报文)采取半静态调度方式，提前申请空口资源保证时延和带宽，用户1和用户6的rtp报文直接通过流量控制进入二级buffer供二级调度使用，用户6虽然数据buffer状态为满，但rtp报文优先级高，直接分拣进入二级buffer，不占用一级buffer空间，不进行流量控制。
步骤s503：udp报文尽力传输；
udp报文直接写入buffer，若buffer剩余空间不足以存储报文，丢弃。图一中用户2、3、6的buffer状态都会存在udp丢包，原因为空口带宽不足。
步骤s504：tcp报文不丢包；
tcp报文入队前先查询buffer剩余大小，如果剩余空间大于包长则进入buffer，否则，调整tcp窗口为0，将数据缓冲在socket中。用户1buffer剩余空间足够存放已收到的tcp报文，tcp报文入队，用户3buffer状态满，针对用户3的tcp连接窗口全部置0，不接收tcp数据；用户4、5buffer状态空，报文直接入队。
步骤s505：语音报文直接进入二级队列；
系统内控制面信令、资源申请信令优先级最高，且量不会很大，直接进入最高优先级信令队列；时延敏感(voiprtp)报文直接进入语音调度队列。
步骤s506：一级调度公平调度所有用户数据；
一级调度器以配置的qos窗口为单位，qos窗口以ip层mtu1500byte为单位，因为需要ip报文完整到达对端，gse(genericstreamencapsulation，通用流封装)解帧才算真正完成，用户行为才能真正体现，对时延体验有影响。根据配置的用户优先级，将数据搬入金、银、铜待发送队列，搬移前先查询队列剩余容量，采用轮转调度确保用户不同一级buffer中的数据进入二级buffer的公平性，如图7所示，buffer1和buffer2为金牌用户，第一次调度进入二级buffer中的顺序为b1、b2，第二次顺序将变为b2、b1。银牌队列中不够存放一个完整qos窗口的用户4数据b4，将在下一次补足，铜牌队列用户5、用户6使用相同的补足数据方法。此外，向二级调度模块提供对应从站下的活跃用户数作为其中一个调度因子。
步骤s507：二级调度不同优先级数据；
由于一个子网下会存在多个从站，以n为例，二级调度模块将会看到n*5个二级调度buffer。二级调度可采用pf(particlefilter，粒子滤波)算法等经典算法完成数据出队，权衡不同从站下的活跃用户数，完成不同从站不同优先级队列的调度。从站上行资源申请上报的bsr为图8中buffer的大小。如图8所示，信令和语音都优先出队占用空口资源，其次金、银、铜牌业务。
步骤s508：数据发送到空口；
步骤s509：根据二级调度队列状态申请bsr。
上行业务需资源申请，资源申请模块根据上行二级调度buffer状态生成bsr信令申请反向资源。
根据本发明实施例提供的方案，可以实现卫星通讯系统用户级qos的调度，通过区分用户业务类型，控制tcp业务丢包率，减少tcp重传，变相提高空口效率和降低用户业务等待时延，提高用户体验，一级调度直接实现半静态调度语音等实时业务，保证语音等实时业务优先级和时延稳定，通过将多用户业务数据公平映射到少量二级调度buffer中，降低调度运算量同时降低资源申请所需信令长度，降低空口占用，保证相同优先级用户的公平调度，高优先级业务的速率和时延可控。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。