专利名称：共享传输信道的分组调度和流量控制方法
技术领域：
本发明涉及无线接入网络，尤其涉及无线接入网络共享传输信道的分组调度和流量控制方法。
背景技术：
WCDMA(Wide Band-CDMA，宽带CDMA)作为第三代移动通信(3G)的主流方案之一，其发展前景日益受到世人瞩目，对其中一类重要业务——分组数据业务的研究也随之越来越深入。绝大多数非实时业务，如通常的WWW浏览、FTP以及E-mail都是分组数据业务的典型代表。非实时业务具有以下明显特点I.分组数据表现出显著的突发性，要求的数据可以从0到数百kbit/s之间快速变化；II.分组数据允许的传输时延比实时业务长，因此从无线接入网络的角度来看，分组数据业务的可控性相对较好；以及III.分组数据可以由无线链路控制(Radio Link Control，RLC)层重传，因而允许比实时业务差一点的无线链路质量和比较高的误帧率。
在WCDMA系统中，有三种传输信道可以用来传输分组数据业务公共信道、专用信道和共享信道，这是根据数据在空中接口上传输的方式和特点来定义的。选择这三种传输信道时，必须充分考虑业务的资源要求、传输数据的大小、公共和专用信道的负荷、系统干扰以及不同传输信道能够提供的容量大小等因素。更重要的是，在下行链路中，最主要的资源是正交化码和发射功率。如果下行物理信道承载峰值速率高、出现频率低的分组数据，那么基站单一扰码序列的码树资源则很容易枯竭。
为了避免这个问题的出现，基站可用次扰码序列作为物理信道的扰码序列或采用公共/共享信道承载短时、高速业务。使用次扰码序列虽然引入新的码树资源，但代价是破坏了基站信道的良好正交性；而采用共享信道可以保持信道间的正交性，降低了下行链路扩频码的消耗。
因而，在通用移动通信系统(Universal Mobile TelecommunicationSystem，UMTS)地面无线接入网(UTRAN)中定义了一种下行共享信道(DSCH)，用于在UTRAN网络和用户设备(UE)之间进行分组数据的传输。该信道用于传输突发的分组数据，其基本思想是在多个用户之间以时分复用的方式共享一个物理信道(如正交码)。由于几个用户共享一个码字，因而节约了下行链路上有限的正交码资源。而使用专用信道(DCH)时，正交码将根据最大比特率保留，从而码字的使用效率大大降低。由于共享信道的多用户特性决定了它不能使用软切换技术，因此，将共享信道与一个低比特率的DCH并行使用。专用信道携带物理控制信道，包含快速功率控制指令。
不仅如此，在3GPP协议的主流版本Release 5中，为了能进一步满足日益增长的对高速移动数据服务，特别是移动因特网业务的需求，在UMTS标准的基础上发展了一种增强型技术，即高速下行分组接入(High Speed Downlink Packet Access，HSDPA)技术。在HSDPA中，为了使传输数据速率更高并支持多种非对称业务，提出了增强型的高速下行共享信道(HS-DSCH)的概念。同DSCH相比，HS-DSCH在码资源使用上最大的不同之处在于，它在时域内采用信道码机制并可以同时被多个用户同时使用，而不像DSCH那样，在一个传输时间间隔(TTI)内，分配的信道码资源只能由一个用户使用。
如上所述，不论对于下行共享信道(DSCH)还是高速下行共享信道(HS-DSCH)都面临一个问题，即如何对共享该信道的多个用户的业务进行合理的流量控制。
图1示出WCDMA系统中下行链路上共享信道的示意图。如图1所示，由WCDMA系统中UTRAN的媒体接入控制(MAC)层负责逻辑信道同与其相适的传输信道之间的正确映射，担负着平滑有线信道与无线信道之间传输速率上的差异的任务。对于DSCH，是从MAC-d到MAC-c/sh传输数据。其中，MAC-d是MAC层内的功能实体，主要用于完成作为逻辑信道的专用控制信道(DCCH)/专用业务信道(DTCH)与作为传输信道的专用信道(DCH)之间的映射。MAC-c/sh也是MAC层内的功能实体，主要用于完成逻辑信道与公共传输信道和共享传输信道之间的映射。因此在MAC-d和MAC-c/sh这两种功能实体中，应当存在管理DSCH流量的管理与控制机制。而作为支持HSDPA技术的HS-DSCH，在从MAC-d到MAC-hs的过程中，有两种路径可供选择，即有MAC-c/sh功能实体参与的路径和没有MAC-c/sh功能实体参与的路径(图中虚线所示)。其中MAC-hs是UTRAN的Node B中MAC层内的共享媒体控制功能实体。
这样，由于存在不同的共享传输信道，对应不同的传输特征，因而各个信道中进行流量管理与控制的功能实体有所不同。根据有关协议规定，流量控制的功能在MAC-d、MAC-c/sh或者MAC-hs中实现，也就是说，针对共享信道，将利用MAC层中的MAC-d、MAC-c/sh或者MAC-hs功能实体建立一个有效的流量控制机制，管理其中传输的多个业务流，从而提高资源的利用率、减少系统拥塞和数据丢弃的可能性。
IEEE 802.3陈述了一些针对WLAN的流量控制方法，如二进制的开关控制方法(XON/XOFF)以及反压(Backpressure)控制方法等。对于WCDMA而言，在有关的3GPP协议中，定义了有关MAC层流量控制的各种参数，相应的控制帧结构以及它们的使用准则。
由于无线局域网(WLAN)的传输环境要远好于以WCDMA为代表的无线移动通信系统，因而IEEE 802.3中提及的各种流量控制方法并没有详细考虑无线信道的不稳定性对数据传输流量所造成的严重影响，故不适于直接应用到WCDMA系统中。
有关的3GPP协议规定了在MAC层中对不同的下行共享传输信道设置的相应流量控制机制。
对于分组调度方法而言，3GPP有关协议TS 25.922给出了两种判定标准。第一个标准是公平性(Round-Robin)标准，它反映了系统的公平性原则；第二个标准是C/I标准，它反映了系统的容量性能。此外，有关文献给出了一些结合分组调度方法的流量管理与控制方法，如公平性排队(Priority Queuing)、加权的公平性排队(WeightedPriority Queuing)以及保证最低速率的服务准则(Guaranteed Bit rateServing Rule)等。所有的方法都力图在上述两种评定标准之间寻求一个动态的平衡与折衷。
对于3GPP来说，并没有指明在MAC层中流量控制的具体流程和相关机制，仅仅给出了控制参数、控制帧结构以及相关的使用准则，从而为流量管理与控制的设计提供了一种宏观的途径与方式。这无疑将使得本领域的技术人员在设计MAC层内的流量控制机制和相应方法的时候，获得了更大的灵活性和自主性。此外，上述提到的一些具体排队方法，都是针对某种具体的传输信道而言的，而并非具有广泛指导意义的通用结构。
少量文献提出了将UMTS的MAC层分组调度与流量控制机制联合考虑的想法。其中，由Young-June Choi，Saewoong Bahk和kwangBok Lee在题为“WAFWireless-Adaptive Fair Scheduling forMultimedia Stream”的文献中提出将公平性和容量性能联合考虑的方法。在该方法中，首先考虑公平性或容量特性中的一种特性。经过一段时间后，再考虑另一特性。这种方法虽然综合考虑了两种性能，但只能先考虑一种性能，然后由系统进行调整而考虑另一性能，而不能同时考虑两种性能。这样，在考虑一种性能时，往往牺牲了另一种性能，无法做到兼顾。
因此，现有技术给出的缓存器管理和控制策略，仍然存在很多亟待解决的问题，而这些问题的解决将令分组数据的传输更加适应WCDMA系统MAC协议层的特点。
发明内容
本申请结合DSCH/HS-DSCH的特性，并考虑3GPP协议中的有关规定和将在后面述及的分组调度方法所要遵循的三个原则，提供了一种MAC层内针对DSCH/HS-DSCH的相应的分组调度和流量控制方法。
根据本发明的针对共享信道的流量管理和控制方法包括如下步骤获得待传输的各个业务的公平性秩；获得待传输的各个业务的容量秩；根据公平性秩和容量秩得到各个业务的混合秩；以及选择混合秩最小的业务进行传输，其中，公平性秩反映了各个业务的公平性特性，容量秩反映了各个业务的容量特性。
根据本发明的针对共享信道的流量管理和控制方法可以同时综合考虑各业务之间的公平性问题和容量性问题，因而有效提高了系统的资源利用率以及传输效率，改善了业务的传输时延。
图1示出WCDMA系统中下行链路上共享信道的示意图；图2是根据本发明的针对共享信道的分组调度和流量控制方法的流程图；图3是图2的步骤202中为各个优先级分配单位时间片的示意图；图4是DSCH的“容量分配(CAPACITY ALLOCATION)”控制帧结构的示意图；图5是HS-DSCH的“容量分配”控制帧结构的示意图；图6示出图2中在一个优先级中基于归一化的已发送数据率和归一化的传输速率比，选择合适的业务进行传输步骤的流程图；
图7示出对同一优先级中的业务进一步分类，从而对本发明的分组调度和流量控制方法进行改进的原理的示意图；图8示出HS-DSCH信道的码资源共享分配示意图；图9示出信道状况稳定条件下各种分组调度方法的容量的累积密度估计的仿真示意图；图10示出信道状况恶劣条件下各种分组调度方法的容量的累积密度估计的仿真示意图；图11示出不同功率控制水平下混合调度方法的容量累积密度估计的仿真示意图；图12示出功率控制水平在0.6下三种调度方法的容量累积密度估计的仿真示意图；以及图13示出两个优先级时信道状况稳定条件下三种分组调度方法的容量的累积密度估计的仿真示意图；图14示出两个优先级时在信道状况比较恶劣的条件下三种分组调度方法的容量的累积密度估计的仿真示意图；以及图15示出两个优先级时采用功率控制机制后，三种分组调度方法的容量的累积密度估计的仿真示意图。
具体实施例方式
由同一申请人向中国专利局递交的题为《宽带码分多址系统媒体输入控制层的流量控制方法及装置》的专利申请(申请日2004年7月28日，申请号200410053211.8)中提出了一种应用于WCDMA系统MAC协议层的通用的缓存管理与流量控制方法。该方法作为参考并入本申请。
针对共享信道(DSCH/HS-DSCH)的分组调度方法，至少要考虑以下几个方面的原则1.不同业务之间的优先级问题，不同的优先级主要反映在不同的服务质量(QoS)上；2.在同一优先级的前提条件下，各种业务的公平性问题，即系统要尽量保证，在某一时间段内，各个业务获得的传输容量相同，即满足下列表达式∀i,j∈B(t1,t2),|Wi(t1,t2)ri-Wj(t1,t2)rj|→min---(1)]]>其中，B为具有同一优先级的业务集合，[t1，t2]表示从t1到t2的时间间隔，r表示传输速率，Wi(t1，t2)表示第i个业务在时间间隔[t1，t2]内被允许的信道容量。
3.系统应当尽可能地优化其吞吐量，这是因为，由于各自的传输条件不同，DSCH/HS-DSCH的各用户的传输能力是不同的。因此，在其他条件相同的情况下，系统应当尽量满足那些传输条件较好的业务，以提高整个系统的吞吐量。
而在同一优先级内的分组调度机制需要考虑的原则是公平性原则和容量最优原则。表面上看起来，公平性原则和容量最优原则是相互矛盾的，即在一次选择业务的过程中如果满足了公平性原则就无法满足容量原则，反之亦是如此。因而，一种综合考虑上述两种原则，且能够动态地平衡系统中的公平性能和容量性能的分组调度方法，对于分组业务流量的有效管理和控制是非常必要的。
根据本发明的针对共享信道的分组调度和流量控制方法即为一种可以同时兼顾公平性能和容量性能的分组调度和流量控制方法，其流程图如图2所示。该流程开始于步骤201。在步骤202中，系统将从MAC-d传送来的各个业务流划分成不同的优先级，将各优先级中的所有业务作为一个子集，并为各个优先级分配单位时间片。根据有关协议，最多可以划分为15个优先级。由于各个业务的传输能力是不同的，因此每个业务将占用一个缓存设备，该设备的管理与控制同前述专利申请文件《宽带码分多址系统媒体输入控制层的流量控制方法及装置》中给出的缓存管理与控制机制完全一致，在此不再赘述。
为各个优先级分配的单位时间片等于一个传输时间间隔，可以根据优先级的情况为不同的优先级分配数目不同的单位时间片。优先级越高，占有的单位时间片越多，即该优先级对应的服务时间就越长。定义总的时间循环周期M为所有优先级占有的服务时间的总和，可以看出，总的时间循环周期M的取值同优先级数目有关。
步骤202之后，图2所示流程进入步骤203。在步骤203中，将服务时间计时器设置为零，使之从零开始计算服务时间。之后，流程进入步骤204。在步骤204中，根据此时服务时间计时器记录的服务时间，确定该服务时间对应的优先级作为当前优先级，并且确定当前优先级对应的服务时间。接着，流程进入步骤205。在步骤205中，在当前优先级对应的服务时间内，在步骤204中确定的当前优先级中的业务子集中，基于归一化的已发送数据率和归一化的传输速率比得到的混合秩，综合考虑公平性原则和容量最优原则，选择混合秩最小的业务进行传输。
之后，流程进入步骤206。在步骤206中，判断此时服务时间计时器记录的服务时间是否大于或等于总的时间循环周期M。当经判断此时计时器记录的服务时间小于总的时间循环周期M时，则图2所示流程返回步骤204，重复执行确定当前优先级并传输该优先级中混合秩最小的业务的步骤。当经判断此时服务时间计时器记录的服务时间大于或等于总的时间循环周期M时，则图2所示流程进入步骤207。在步骤207中，判断各优先级中的业务是否全部传输完毕。当经判断业务已全部传输完毕时，流程结束于步骤208。当经判断各优先级中的业务未传输完毕时，则流程返回步骤203，重复执行计时器置零步骤，重新计算服务时间，在一个新的时间循环周期内重复执行上述业务传输步骤。
应当注意，在上一个时间循环周期中未传输完的业务，将在新的时间循环周期中该业务所属的优先级相应的服务时间内优先传输，待其传输完毕后，才在当前优先级剩余的业务中按照步骤205选择混合秩最小的业务进行传输。
前述确定当前优先级的方法在本发明中被称为是轮盘方法。现有技术中传输具有不同优先级业务的方法是传输完较高优先级中的业务之后，再开始传输较低优先级中的业务。这种方法造成的一个问题是令较低优先级中的业务可能等待很长的时间也得不到处理，并可能因等待时间过长而被丢弃。而根据本发明的分组调度和流量控制方法中的轮盘方法，在考虑各优先级的同时也考虑了公平性，有效地克服了因优先级较多，优先级较低的业务处理时间明显滞后的缺陷。
但是，应当理解，本发明的分组调度和流量控制方法也可以使用这些现有的确定优先级的方法，并在根据这些方法确定当前优先级后，针对该当前优先级，执行上述综合考虑公平性原则和容量最优原则，选择混合秩最小的业务进行传输的步骤205。
图2的步骤202中为各个优先级分配单位时间片的示意图如图3所示。由图3可以看出，总的时间循环周期M为所有的优先级占用的单位时间片即传输时间间隔的总和。优先级不同，占用的单位时间片可以不同，则每个优先级的服务时间就不同，从而总的时间循环周期M的取值也就随之不同。在本实施方式中，设置优先级i占有的时间片个数为i，优先级数目为15，则总的时间循环周期M为M=Σi=115i---(2)]]>需要特别指出的是，在DSCH/HS-DSCH的流量控制帧“容量分配(CAPACITY ALLOCATION)”中有两个特殊的参数“DSCH/HS-DSCH时间间隔(Interval)”和“DSCH/HS-DSCH重复周期(Repetition Period)”。DSCH的“容量分配(CAPACITYALLOCATION)”控制帧结构如图4所示。HS-DSCH的“容量分配(CAPACITY ALLOCATION)”控制帧结构如图5所示。在本实施方式中，参数“时间间隔”为单位时间片长度，而参数“重复周期”则为该业务可能占有的最大的单位时间片个数。
下面结合图6，详细说明图2的步骤205如何在一个优先级中综合考虑公平性原则和容量最优原则，基于归一化的已发送数据率和归一化的传输速率比得到的混合秩，选择混合秩最小的业务进行传输。
图6所示流程开始于步骤601。在步骤602中，获得当前优先级中各个业务的公平性秩。在本实施方式中，该优先级中的业务数目为N。步骤602包括步骤6021至步骤6023。在步骤6021中，估计各个业务归一化的已发送数据率WiWi=WhiWti,i=1,···,N---(3)]]>其中，Wi表示该优先级中第i个业务的归一化的已发送数据率，Whi表示该业务已经被传送的数据量，Wti表示该业务总的数据量，N表示该优先级中业务的总数目。对一个业务已经被传送的数据量Whi的记录，可通过在该业务的缓存设备的出口处做一个标记获得，这对于分组业务数据来说是不难实现的。
之后，步骤602进入步骤6022。在步骤6022中，将步骤6021中估计出的N个Wi从小到大进行排序，如式(4)所示Wmin(1)…≤Wm(i)…≤Wmax(N)(4)其中，(i)是第m个业务归一化的已发送数据率Wm经排序后的序号。之后，步骤602进入步骤6023。在步骤6023中，将各个业务归一化的已发送数据率Wm经排序后的序号设置为该业务的一个秩RWm。由于该秩表示一个业务已发送数据率在当前优先级中的大小，反映了当前优先级中各个业务传输情况的公平性问题，因此，称该秩为公平性秩。结合上述式(3)和(4)可以看出，对于一个业务而言，已发送的数据率越小，拥有的公平性秩越小。
之后，图6所示流程进入步骤603。在步骤603中，应用同样的准则，考虑系统的容量问题，获得一个优先级中各个业务的容量秩。步骤603包括步骤6031至步骤6033。在步骤6031中，估计各个业务归一化的传输速率比CiCi=CriCpi,i=1,···,N---(5)]]>其中，Ci表示该优先级中第i个业务的归一化的传输速率比，CriX为该业务期待的传输速率，而Cpi为业务i所在的传输信道能够提供的传输速率，N表示该优先级中业务的总数目。
之后，步骤603进入步骤6032。在步骤6032中，将步骤6031中估计出的N个Ci从小到大进行排序，如式(6)所示Cmin(1)…≤Cm(i)…≤Cmax(N)(6)其中，(i)是第m个业务归一化的传输速率比Cm经排序后的序号。之后，步骤603进入步骤6033。在步骤6033中，将各个业务归一化的传输速率比Cm经排序后的序号设置为该业务的另一个秩RCm。由于该秩表示一个业务的传输能力在当前优先级中的大小，反映了当前优先级中各个业务的容量问题，因此，称该秩为容量秩。结合上述式(5)和(6)可以看出，对于一个业务而言，传输信道的传输能力越强，其秩越小。
图6中步骤603之后，流程进入步骤604。在步骤604中，根据步骤602和步骤603分别获得的公平性秩和容量秩，定义同一优先级中业务的混合秩，并确定当该混合秩最小时对应的业务进行传输。步骤604包括步骤6041和步骤6042。在步骤6041中，根据步骤602和步骤603分别获得的公平性秩和容量秩，定义同一优先级中第m个业务的混合秩RmRm＝α·RWm+β·RCm，m＝1，…，N(7)其中，Rm为第m个业务的混合秩，RWm为公平性秩，RCm为容量秩。则由式(7)可以看出，业务的混合秩Rm是该业务的公平性秩和容量秩的线性组合。利用式(7)首先求出当前优先级中所有业务的混合秩。
之后，利用下式确定具有最小混合秩对应的业务RjRj＝min{α·RWm+β·RCm，m＝1，…，N}(8)其中，Rj为第j个业务的混合秩，RWm为公平性秩，RCm为容量秩。在本实施方式中，确定混合秩最小的业务是第j个业务。α，β是调整公平性秩和容量秩的权值系数，它们既可以随时根据要求进行调整，也可以根据系统的公平性和容量性能进行动态的调整。比如，经过一个时间间隔的测量，系统发现它的公平性不断地在变好，而作为代价，其容量性能在不断变差，则α按照适当的步长升高而β按照适当的步长下降。应当注意，根据本发明的针对共享信道的分组调度和流量控制方法无论怎样调整权值系数，都是同时考虑系统的公平性和容量性能，从而使得这两个性能综合起来得到最优。
步骤6041之后，图6所示流程的步骤604进入步骤6042。在步骤6042中，对步骤6041确定的混合秩最小的第j个业务进行传输。图6所示流程结束于步骤605。
应当理解，前述获得公平性秩的步骤602和获得容量秩的步骤603的顺序可以互换。获得公平性秩的步骤602和获得容量秩的步骤603的顺序不构成对本发明的限制。
需要指出的是，如前所述，当一个业务未传输完毕，而分配给该业务所在的优先级的服务时间已到时，则该业务停止传输。待一个新的时间循环周期开始后，该未传输完毕的业务将在其所属的优先级相应的服务时间中首先进行传输。只有当上一时间循环周期内未传输完毕的业务全部传输完毕后，而当前优先级相应的服务时间仍有剩余时，才按照图6中所示的流程，选择当前优先级中混合秩最小的业务进行传输。在当前优先级中所有的业务均传输完毕，而当前优先级相应的服务时间仍有剩余时，系统将安排传输下一个优先级中的业务。
由图6中所示的在一个优先级中选择混合秩最小的业务进行传输的流程可以看出，根据本发明的分组调度和流量控制方法有可能产生下面的问题，即由于新的业务已经发送的数据量自然比较小，系统可能总是选择这些新的业务进行传输，而这将增加业务的传输时延。为此，本发明在图4所示的流程中增加一个改进的步骤。图7示出对同一优先级中的业务进一步分类，从而对本发明的分组调度和流量控制方法进行改进的原理的示意图。
如图7所示，系统按照业务种类为每个优先级中的业务设定几个时间门限，即“当前时刻”、“业务超前的时间门限”、“业务滞后的时间门限”和“业务丢弃的时间门限”。这些门限将所有在此优先级中的业务划分为三个区域中的业务“业务超前区域”中的业务、“业务正常区域”中的业务和“业务滞后区域”中的业务。同时，为每个业务设定一个计时器。当一个业务到来时，该业务对应的计时器开始计算时间，此时为“当前时刻”。根据上述对时间门限的确定，此时业务处于“业务超前区域”。当业务等待处理时，随着计时器记录的等待时间超过“业务超前的时间门限”，使得原来处于“业务超前区域”中的业务进入“业务正常区域”。如果业务长时间得不到处理，就有可能从“业务正常区域”进入“业务滞后区域”，其他的情况依此类推。最终业务可能因为等待时间过长，致使超过“业务丢弃的时间门限”而被丢弃。经过这样对业务的进一步分类，可以有针对性地对处于“业务正常区域”和“业务滞后区域”中的业务首先进行处理。采取的方法是，只将“业务正常区域”和“业务滞后区域”中的业务激活并进行前述选择传输处理，而不激活“业务超前区域”中的业务，直到“业务超前区域”中的业务随等待时间的延续而进入到“业务正常区域”后才被激活。
进一步地，当由前述式(7)得到的几个业务的混合秩Rm相等时，还可以令在“业务滞后区域”中的业务有更高的选择优先权，从而优先被传输；若这些混合秩Rm相等的业务同在一个区域时，才按照公平原则随机地做出选择。这样的处理有利于避免业务滞后处理时间过长。
根据本发明的针对共享信道DSCH/HS-DSCH的流量管理与控制方法运用了“秩”的思想，从而有效地综合了对公平性和容量的要求。在现有技术中，由于公平性和容量两个指标参数的单位和量纲不同，因此无法将它们同时考虑，如直接进行加权求和。而进行了如本发明提出的“混合秩”统计量的处理后，两个性能指标由参量型的统计量转化为非参量型的统计量，就可以运用式(7)所表达出来的判别准则来完成同一优先级内业务的分组调度方法对两者的平衡考虑。
上述方法对于MAC层内的DSCH和HS-DSCH两种信道来说，均是相同的。对于流量的调度与控制机制来说，HS-DSCH除了在信道化码分配上有更大的灵活性之外，与DSCH无异。只是对于DSCH来说，由于轮盘上的每个单位时间片只能有一个业务在传输，因此此时的正交化码只能由它独自占用。而对于HS-DSCH来说此时的正交化码则可以由两个甚至多个业务共享。这就使得针对HS-DSCH特性的改进方法尤其突出地体现在轮盘方法确定当前优先级上。
图8示出HS-DSCH信道的码资源共享分配示意图。在本实施方式中，HS-DSCH信道的扩频因子为16，它可以占用的物理信道化码数为12。不像DSCH信道那样，由具有最高优先级的某个业务独自占用，而是先从最低的优先级中选择一个业务，让它拥有最低可用传输速率，同时将剩余的码资源给那个高优先级的业务。这种做法的结果是，实际的优先级个数减小了(因为高低优先级的并行服务)，进而整个轮盘的总的循环周期减小了，最终结果是缩小了数据的传输时延。
本发明在专利申请《宽带码分多址系统媒体输入控制层的流量控制方法及装置》的基础上，结合分组业务的数据调度方法，给出了DSCH/HS-DSCH的数据流量的调度与控制方法。应用根据本发明的分组调度和流量控制方法，可以得到以下效果1.通过对参量化系数的非参量化，合理地将分组调度方法的公平性和容量性能结合在一起作为综合的评判尺度。此外，通过“业务激活”的引入，缓解了其它方法可能出现的数据传输延时过长现象；2.利用“轮盘方法”将优先级因素引入了整个分组数据调度方法之中，补充了分组数据调度方法的不足，为MAC层内DSCH和HS-DSCH的流量管理与控制机制的建立，奠定了坚实的基础；3.降低系统的阻塞率，改善系统的资源利用率以及传输效率；以及4.结合HS-DSCH中正交码资源共享的特点，减小了轮盘轮询的周期，降低了数据传输的时间延迟。
图9至图15详细给出了公平性调度方法(Round RobinScheduling)、容量调度方法(C/I Scheduling)和根据本发明的混合调度方法在各种条件下的仿真结果。
在本实施方式中，首先考虑只有一个优先级的情况。在同一个优先级中，有四个流业务，流1、流2、流3和流4。在DSCH信道上，每一个流的预定的传输速率为144kbit/s，而实际的传输速率在8、16、32、64、144、384、1024和2038kbit/s之间以高斯统计特性随机选取，传输速率的变化程度依据传输信道的条件变化而定。在传输信道条件比较稳定的情况下，公平性调度方法、容量调度方法和根据本发明的混合调度方法的容量特性如图9所示。
从图9可以清晰地看出，对于公平性调度方法来说，每个流之间有很好的公平性，但是它的容量比较小；而对于容量调度方法来说，它有很好的容量特性，然而各个流之间的公平性很差。而本发明中给出的混合调度方法在公平性和容量特性上均可以同上述两种调度方法相媲美。
而在传输条件比较差，即传输速率变化比较剧烈的情况下，各种分组调度方法的容量特性如图10所示。
图9与图10的比较结果说明，本发明中混合调度方法的容量性能并不随传输状况的变化而改变，也就是说它的良好性能在信道条件方面有较好的普遍性。
在第三代移动通信中，对于DSCH信道来说，用于改善传输性能的一项重要技术是功率控制技术(Power Control，PC)；而对于HS-DSCH来说，则采用自适应调制与编码技术(AMC)。下面以PC为例，来说明本发明中的混合调度方法的容量与公平特性。功率控制用几何统计特性来模仿。
在不同的PC概率下，根据本发明的混合调度方法的容量性能与容量调度方法的比较结果如图11所示。从图11中可以看出，根据本发明的混合调度方法随着PC性能的不断改善，其容量特性也不断改善。这种方法说明，混合调度方法并没有改变调度方法的传输特性。而图12说明，PC机制的加入并没有改变混合调度方法优良的公平特性。该结果说明了，根据本发明的混合调度方法同其他方法一样，可以通过功率控制机制来改变其容量的特性。
下面示出不同优先级的情况。在本实施方式中，设定两个优先级，优先级1和优先级2，优先级1比优先级2的优先级低。每个优先级中仍然有4个流业务。仿真中按照前述轮盘方法对不同优先级进行调度处理，优先级1有一个时间片，而优先级2有两个时间片。其他的仿真条件和同优先级情况相同。图13为信道状况比较稳定条件下，各种分组调度方法的容量和公平特性的比较。从中我们可以得到同上述同样的结论。而图14所示为在信道状况比较恶劣的条件下的结果。
当采用功率控制机制后，各种调度方法的容量特性如图15所示。
上述仿真证明了，该方法在容量特性和公平特性上均有很好的性能，可以成功地应用到DSCH/HS-DSCH分组调度和流量控制的工程设计之中。
不脱离本发明的范围和构思，可以对本发明做出多种改变和变形。本发明不限于前述具体实施方式
。本发明的范围由所附权利要求书限定。
权利要求
1.一种适用于无线接入网络中共享传输信道的分组调度和流量控制方法，所述分组调度和流量控制方法包括如下步骤获得待传输的各个业务的公平性秩；获得所述待传输的各个业务的容量秩；根据所述公平性秩和所述容量秩得到所述各个业务的混合秩；以及选择所述混合秩最小的业务进行传输，其中，所述公平性秩反映了所述各个业务的公平性特性，所述容量秩反映了所述各个业务的容量特性。
2.根据权利要求1所述的适用于无线接入网络中共享传输信道的分组调度和流量控制方法，其中，所述混合秩为所述公平性秩和所述容量秩的线性组合。
3.根据权利要求2所述的适用于无线接入网络中共享传输信道的分组调度和流量控制方法，其中，所述获得待传输的各个业务的公平性秩步骤包括如下步骤估计所述共享传输信道中待传输的各个业务归一化的已发送数据量；将所述各个业务归一化的已发送数据量排序；以及将经排序后的序号分别作为所述各个业务的公平性秩。
4.根据权利要求3所述的适用于无线接入网络中共享传输信道的分组调度和流量控制方法，其中，所述各个业务归一化的已发送数据量为Wi=WhiWti,]]>i＝1，…，N其中，Wi表示所述各个业务中第i个业务的归一化的已发送数据量，Whi表示该业务已经被传送的数据量，Wti表示该业务总的数据量，N表示所述待传输的业务的总数目。
5.根据权利要求2或4的任一项所述的适用于无线接入网络中共享传输信道的分组调度和流量控制方法，其中，所述获得所述待传输的各个业务的容量秩步骤包括如下步骤估计所述共享传输信道中待传输的各个业务归一化的传输速率；将所述各个业务的归一化的传输速率排序；以及将经排序后的序号分别作为所述各个业务的容量秩。
6.根据权利要求5所述的适用于无线接入网络中共享传输信道的分组调度和流量控制方法，其中，所述各个业务归一化的传输速率为Ci=CriCpi,]]>i＝1，…，N其中，Ci表示所述各个业务中第i个业务的归一化的传输速率，Cri为该业务期待的传输速率，而Cpi为业务i所在的传输信道能够提供的传输速率，N表示所述待传输的业务的总数目。
7.根据权利要求6所述的适用于无线接入网络中共享传输信道的分组调度和流量控制方法，其中，所述混合秩为所述公平性秩和所述容量秩的线性组合Rm＝α·RWm+β·RCm，m＝1，…，N其中，Rm为第m个业务的混合秩，RWm为公平性秩，RCm为容量秩，N表示所述待传输的业务的总数目，α，β是调整公平性秩和容量秩的权值系数。
8.根据权利要求7所述的适用于无线接入网络中共享传输信道的分组调度和流量控制方法，其中，所述公平性秩和所述容量秩的权值系数，根据系统要求进行调整或者根据系统的公平性和容量性能进行动态的调整。
9.根据权利要求1或8的任一项所述的适用于无线接入网络中共享传输信道的分组调度和流量控制方法，还包括如下步骤将共享传输信道中待传输的各个业务划分为不同的优先级，为各个优先级分配服务时间；确定待传输其中业务的优先级为当前优先级；其特征在于，将当前优先级内的各个业务作为所述待传输的各个业务，选择其中混合秩最小的业务，在所述分配给当前优先级的服务时间内进行传输。
10.根据权利要求9所述的适用于无线接入网络中共享传输信道的分组调度和流量控制方法，其中，所述为各个优先级分配服务时间步骤以一个传输时间间隔作为一个单位时间片，根据优先级的高低为每个优先级分配单位时间片。
11.根据权利要求10所述的适用于无线接入网络中共享传输信道的分组调度和流量控制方法，其中，所述为各个优先级分配服务时间步骤还将分配给各个优先级的总的服务时间之和设置为一个总的时间循环周期。
12.根据权利要求11所述的适用于无线接入网络中共享传输信道的分组调度和流量控制方法，其中，所述确定待传输其中业务的优先级为当前优先级步骤包括如下步骤启动计时器；以及根据所述计时器记录的时间和所述为各个优先级分配的服务时间，确定待传输其中业务的当前优先级。
13.根据权利要求12所述的适用于无线接入网络中共享传输信道的分组调度和流量控制方法，其中，在所述分配给该优先级的服务时间内未传输完毕的业务将在下一个总的时间循环周期内该业务所属的优先级对应的服务时间中首先传输。
14.根据权利要求13所述的适用于无线接入网络中共享传输信道的分组调度和流量控制方法，其中，当一个业务传输完毕，而该业务所属的当前优先级对应的服务时间有剩余时，执行在所述当前优先级内选择混合秩最小的业务并进行传输的步骤。
15.根据权利要求14所述的适用于无线接入网络中共享传输信道的分组调度和流量控制方法，其中，当所述当前优先级内的所有业务均传输完毕，而所述当前优先级对应的服务时间有剩余时，以下一优先级中的各个业务作为待传输的各个业务，执行在所述当前优先级内选择混合秩最小的业务并进行传输的步骤。
16.根据权利要求9所述的适用于无线接入网络中共享传输信道的分组调度和流量控制方法，还包括如下步骤将所述当前优先级中的各业务根据该业务到来后等待处理时间的长短进一步划分为不同的处理级别，使得等待时间长的业务被优先激活而优先进行选择和传输处理。
17.根据权利要求16所述的适用于无线接入网络中共享传输信道的分组调度和流量控制方法，其中，针对所述共享传输信道中的高速下行共享信道先从最低的优先级中选择一个业务，让它拥有最低可用传输速率，同时将剩余的码资源给较高优先级的业务。
全文摘要
本发明公开了一种适用于无线接入网络中共享传输信道的分组调度和流量控制方法，所述分组调度和流量控制方法包括如下步骤获得待传输的各个业务的公平性秩；获得所述待传输的各个业务的容量秩；根据所述公平性秩和所述容量秩得到所述各个业务的混合秩；以及选择所述混合秩最小的业务进行传输，其中，所述公平性秩反映了所述各个业务的公平性特性，所述容量秩反映了所述各个业务的容量特性。根据本发明的针对共享信道的流量管理和控制方法可以同时综合考虑各业务之间的公平性问题和容量性问题，因而有效提高了系统的资源利用率以及传输效率，改善了系统的传输时延。
文档编号H04L12/00GK1731727SQ20041005354
公开日2006年2月8日 申请日期2004年8月6日 优先权日2004年8月6日
发明者梁宗闯, 晁华, 桂洛宁 申请人:上海贝尔阿尔卡特股份有限公司