专利名称：WiMAX系统及其非实时业务的上行带宽分配方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种WiMAX系统及其非实时业务的上行带 宽分配方法。
背景技术：
WiMAX (微波接入全球互操作性认证联盟)系统是一个基于IEEE802. 16协议 的宽带无线接入系统。IEEE802. 16协议定义了面向城域的能提供多种业务的点对多点 宽带无线接入系统的空中接口和媒体访问控制(MAC)层。IEEE802. 16协议具有完备的 QoS(Qualityof krvice，服务质量)机制，可支持实时和非实时业务，并定义了 5种业 务类型UGS (Unsolicited Grant Service，主动授予业务)、ErtPS (Extended real-time Polling Service，扩展的实时轮询业务)、rtPS (real-time Polling Service，实时轮询业 务)、nrtPS(non-real-timePolling Service，非实时轮询业务)和 BE(Best Effort，尽力 而为业务)，其中UGS和ErtPS、rtPS为实时业务；nrtPS和BE为非实时业务。IEEE802. 16协议为这5种业务定义了不同的上行带宽分配方式UGS是BS(Base Mation，基站)按速率的要求周期性地给MS (Mobile Mation，移动台)分配固定的带宽用 于数据传输；rtPS是周期性地给MS分配一个周期性的轮询带宽，MS按实际的带宽需求用 这个轮询带宽发一个带宽请求，BS按这个带宽请求来分配带宽给MS发业务数据；ertPS和 UGS类似，只是BS给ertPS分配的带宽是可变的；对于nrtPS，协议没有详细的规定，只是说 BS要为MS分配单播轮询带宽；BE在协议中也没有详细说明，只是说BE可以使用单播轮询、 组播轮询和广播轮询。非实时业务nrtPS和BE —般承载FTP，HTTP, Telnet和eMail等用TCP协议发送 的业务，这些业务的特点是具有突发性，即数据包的产生在时间上是不均勻的，某段时间内 有大量数据产生而在另一段时间内却没有数据。它们对数据包的时延没有严格的要求但是 对数据包的可靠性有要求。发明人发现现有技术至少存在以下问题由于协议没有对nrtPS和BE业务这两种 非实时业务的上行带宽分配进行详细的定义，在具体实现的时候，BS和MS对非实时业务的 支持可能会有所分歧而带来处理上的不一致。例如，由于对nrtPS的轮询是非周期的，MS无 法预见到BS会何时进行轮询，当BS未及时为MS分配轮询带宽而MS的其他申请带宽的方 式又不成功时，可能会因为数据包的丢弃或是延迟过大而使上层的TCP发起重传而无法为 nrtPS提供较为有效的QoS支持同时浪费空口带宽。
发明内容
本发明旨在提供一种WiMAX系统及其非实时业务的上行带宽分配方法，以解决当 前协议中对非实时业务的上行带宽轮询要求的不明确而引起BS和MS不一致的问题。根据本发明的一个方面，提供了一种WiMAX系统的非实时业务的上行带宽分配方 法，包括基站使用随机函数获得轮询间隔，并根据轮询间隔向移动台发送携带轮询带宽的消息；移动台根据接收到的消息，使用轮询带宽向基站发送带宽请求；基站根据带宽请求 为移动台分配用于业务数据传输的带宽。优选地，基站使用随机函数获得轮询间隔，并根据轮询间隔向移动台发送携带轮 询带宽的消息包括设置随机函数的方差的值并代入随机函数，方差的值在O 20ms的范 围内；设置一个有带宽申请的期望的值和一个无带宽申请的期望的值，有带宽申请的期望 的值小于无带宽申请的期望的值；基站判断是否接收到来自移动台的有效的带宽请求；根 据判断结果分别以有带宽申请的期望的值或无带宽申请的期望的值作为随机函数的期望 产生轮询间隔；基站在轮询间隔到达后向基站发送携带轮询带宽的消息。优选地，根据判断结果分别以有带宽申请的期望的值或无带宽申请的期望的值作 为随机函数的期望产生轮询间隔包括若是，则以有带宽申请的期望的值作为随机函数的 期望产生轮询间隔；若否，则以无带宽申请的期望的值作为随机函数的期望产生轮询间隔。优选地，当基站与移动台初始建立非实时业务的连接时，基站以有带宽申请的期 望的值作为随机函数的期望产生轮询间隔。优选地，在基站使用随机函数获得轮询间隔，并根据轮询间隔向移动台发送携带 轮询带宽的消息之前还包括基站和移动台在非实时业务的业务流参数中增加有带宽申请 的期望的值和无带宽申请的期望的值，并进行协商。优选地，基站使用随机函数获得轮询间隔，并根据轮询间隔向移动台发送携带轮 询带宽的消息包括设置随机函数的期望的值并代入随机函数，期望的值在20ms 50ms的 范围内；设置一个有带宽申请的方差的值和一个无带宽申请的方差的值，有带宽申请的方 差的值小于无带宽申请的方差的值；基站判断是否接收到来自移动台的有效的带宽请求； 根据判断结果分别以有带宽申请的方差的值或无带宽申请的方差的值作为随机函数的方 差产生轮询间隔；基站在轮询间隔到达后向基站发送携带轮询带宽的消息。优选地，根据判断结果分别以有带宽申请的方差的值或无带宽申请的方差的值作 为随机函数的方差产生轮询间隔包括若是，则以有带宽申请的方差的值作为随机函数的 方差产生下一次的轮询间隔；若否，则以无带宽申请的方差的值作为随机函数的方差产生 下一次的轮询间隔。优选地，当基站与移动台初始建立非实时业务的连接时，基站以有带宽申请的方 差的值作为随机函数的方差产生轮询间隔。优选地，在基站使用随机函数获得轮询间隔，并根据轮询间隔向移动台发送携带 轮询带宽的消息之前还包括基站和移动台在非实时业务的业务流参数中增加有带宽申请 的方差的值和无带宽申请的方差的值，并进行协商。优选地，随机函数为以下函数之一, (J^t正态随机分布函数，其概率密度函数为/(X) = ^7Ie 2一其中期望为μ，方差<2πσ，为ο2;泊松随机分布函数，其概率密度函数为尸(义= k) =k = 0，1，. . .，n，其中期望和方差均为μ ；
二项分布函数，其分布函数为^^ = ^ = ^^〗-^“，!^ = 0,1,...，n，其中期望为 μ = η · ρ,方差为 σ 2 = ηρ (1_ρ)。根据本发明的另一个方面，还提供了一种WiMAX系统，包括基站，用于使用随机 函数获得轮询间隔，根据轮询间隔向移动台发送携带轮询带宽的消息，并根据接收到的来 自移动台的带宽请求为移动台分配用于业务数据传输的带宽；移动台，用于根据接收到的 消息，使用轮询带宽向基站发送带宽请求。优选地，基站包括设置模块，用于设置随机函数的方差的值，以及设置一个有带 宽申请的期望的值和一个无带宽申请的期望的值，方差的值在0 20ms的范围内，有带宽 申请的期望的值小于无带宽申请的期望的值；判断模块，用于判断是否接收到来自移动台 的有效的带宽请求；轮询模块，用于根据判断模块的判断结果分别以有带宽申请的期望的 值或无带宽申请的期望的值作为随机函数的期望产生轮询间隔；发送模块，用于在轮询间 隔到达后向基站发送携带轮询带宽的消息。优选地，轮询模块还用于当判断模块的判断结果为是时，以有带宽申请的期望的 值作为随机函数的期望产生下一次的轮询间隔；当判断模块的判断结果为否时，以无带宽 申请的期望的值作为随机函数的期望产生下一次的轮询间隔。优选地，基站包括设置模块，用于设置随机函数的期望的值，以及设置一个有带 宽申请的方差的值和一个无带宽申请的方差的值，期望的值在20ms 50ms的范围内，有带 宽申请的方差的值小于无带宽申请的方差的值；判断模块，用于判断是否接收到来自移动 台的有效的带宽请求；轮询模块，用于根据判断模块的判断结果分别以有带宽申请的方差 的值或无带宽申请的方差的值作为随机函数的方差产生下一次的轮询间隔；发送模块，用 于在下一次的轮询间隔到达后向基站发送携带轮询带宽的消息。优选地，轮询模块还用于当判断模块的判断结果为是时，以有带宽申请的方差的 值作为随机函数的方差产生下一次的轮询间隔；当判断模块的判断结果为否时，以无带宽 申请的方差的值作为随机函数的方差产生下一次的轮询间隔。因为采用随机函数产生轮询间隔，且根据是否接收到来自移动台的带宽请求分别 将预先设置的不同期望值或者不同方差值代入该随机函数产生轮询间隔，使得有带宽申请 时产生的轮询间隔较小而无带宽申请时产生的轮询间隔较大，解决了当前协议中对非实时 业务的上行带宽轮询要求的不明确而引起BS和MS不一致的问题，从而可以在满足非实时 业务数据突发的传输要求的基础上节约上行的轮询带宽。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1示出了根据本发明实施例的WiMAX系统的非实时业务的上行带宽分配方法的 流程图；图2示出了根据本发明优选实施例的一的BS获得轮询间隔并发送轮询带宽的具 体处理流程图；图3示出了根据本发明优选实施例的二的BS获得轮询间隔并发送轮询带宽的具 体处理流程图4示出了根据本发明优选实施例的BS和MS在建立非实时业务连接时对轮询参 数的协商的处理流程图；图5示出了根据本发明实施例的WiMAX系统的示意图。
具体实施例方式下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。图1示出了根据本发明实施例的WiMAX系统的非实时业务的上行带宽分配方法的 流程图，包括以下步骤步骤S10，基站使用随机函数获得轮询间隔，并根据轮询间隔向移动台发送携带轮 询带宽的消息；步骤S20，移动台根据接收到的消息，使用轮询带宽向基站发送带宽请求；步骤S30，基站根据带宽请求为移动台分配用于业务数据传输的带宽。该实施例由于通过由随机函数产生轮询间隔，来对非实时业务进行非周期轮询的 方式为MS分配轮询带宽，解决了当前协议中对非实时业务的上行带宽轮询要求的不明确 而引起BS和MS不一致的问题。使用该实施例可以在满足非实时业务数据突发的传输要求 的基础上节约上行的轮询带宽。优选地，步骤SlO包括设置随机函数的方差的值σ 2并代入随机函数，方差的值 ο2在0 20ms的范围内；设置一个有带宽申请的期望的值μ _和一个无带宽申请的期 望的值Unrai,有带宽申请的期望的值Urai小于无带宽申请的期望的值Unretl;基站判断是 否接收到来自移动台的有效的带宽请求；根据判断结果分别以有带宽申请的期望的值 或无带宽申请的期望的值μ作为随机函数的期望产生轮询间隔；基站在轮询间隔到达 后向基站发送携带轮询带宽的消息。其中，根据判断结果分别以有带宽申请的期望的值μ _或无带宽申请的期望的值 Pnrrai作为随机函数的期望产生轮询间隔包括若是，则以有带宽申请的期望的值μ _作为 随机函数的期望产生轮询间隔；若否，则以无带宽申请的期望的值Pnrrai作为随机函数的期 望产生轮询间隔。其中，当基站与移动台初始建立非实时业务的连接时，基站以有带宽申请的期望 的值μ_作为随机函数的期望产生轮询间隔。该优选实施例提供了基站使用随机函数获得轮询间隔，并根据轮询间隔向移动台 发送携带轮询带宽的消息的一种具体实施方案。在该优选实施例中通过设置一个较小的方 差值σ 2，在MS —直有数据发送时，BS每次的轮询间隔不会很大。优选地，在步骤SlO之前还包括基站和移动台在非实时业务的业务流参数中增 加有带宽申请的期望的值和无带宽申请的期望的值μη_，并进行协商。这样，MS和BS 可以在业务流建立时对这两个期望的值Prai和μ 进行协商。优选地，步骤SlO包括设置随机函数的期望的值E并代入随机函数，期望的值E 在20ms 50ms的范围内；设置一个有带宽申请的方差的值和一个无带宽申请的方差的 值，有带宽申请的方差的值小于无带宽申请的方差的值；基站判断是否接收到 来自移动台的有效的带宽请求；根据判断结果分别以有带宽申请的方差的值或无带宽申请的方差的值作为随机函数的方差产生轮询间隔；基站在轮询间隔到达后向基站发 送携带轮询带宽的消息。其中，根据判断结果分别以有带宽申请的方差的值或无带宽申请的方差的值 A2rei7作为随机函数的方差产生轮询间隔包括若是，则以有带宽申请的方差的值CT^作为随 机函数的方差产生下一次的轮询间隔；若否，则以无带宽申请的方差的值A2re,作为随机函 数的方差产生下一次的轮询间隔。其中，当基站与移动台初始建立非实时业务的连接时，基站以有带宽申请的方差 的值作为随机函数的方差产生轮询间隔。该优选实施例提供了基站使用随机函数获得轮询间隔，并根据轮询间隔向移动 台发送携带轮询带宽的消息的另一种具体实施方案。在该优选实施例中通过设置一个较 小的期望值Ε，在MS —直有数据发送时，BS每次的轮询间隔抖动不会很大，数据包之间的 RTT (往返时延)也较稳定。优选地，在步骤SlO之前还包括基站和移动台在非实时业务的业务流参数中增 加有带宽申请的方差的值和无带宽申请的方差的值，并进行协商。这样，MS和BS可 以在业务流建立时对这两个方差的值和％\进行协商。优选地，随机函数可以为以下函数之一(χ-ρ)2正态随机分布函数，其概率密度函数为=其中期望为μ，方差
权利要求
1.一种WiMAX系统的非实时业务的上行带宽分配方法，其特征在于，包括基站使用随机函数获得轮询间隔，并根据所述轮询间隔向移动台发送携带轮询带宽的 消息；所述移动台根据接收到的所述消息，使用所述轮询带宽向所述基站发送带宽请求； 所述基站根据所述带宽请求为所述移动台分配用于业务数据传输的带宽。
2.根据权利要求1所述的分配方法，其特征在于，基站使用随机函数获得轮询间隔，并 根据所述轮询间隔向移动台发送携带轮询带宽的消息包括设置所述随机函数的方差的值并代入所述随机函数，所述方差的值在0 20ms的范围内；设置一个有带宽申请的期望的值和一个无带宽申请的期望的值，所述有带宽申请的期 望的值小于所述无带宽申请的期望的值；所述基站判断是否接收到来自所述移动台的有效的带宽请求； 根据判断结果分别以所述有带宽申请的期望的值或所述无带宽申请的期望的值作为 所述随机函数的期望产生轮询间隔；所述基站在所述轮询间隔到达后向所述基站发送携带轮询带宽的消息。
3.根据权利要求2所述的分配方法，其特征在于，根据判断结果分别以所述有带宽 申请的期望的值或所述无带宽申请的期望的值作为所述随机函数的期望产生轮询间隔包 括若是，则以所述有带宽申请的期望的值作为所述随机函数的期望产生所述轮询间隔； 若否，则以所述无带宽申请的期望的值作为所述随机函数的期望产生所述轮询间隔。
4.根据权利要求2所述的分配方法，其特征在于，当所述基站与所述移动台初始建立 非实时业务的连接时，所述基站以所述有带宽申请的期望的值作为所述随机函数的期望产 生轮询间隔。
5.根据权利要求2所述的分配方法，其特征在于，在基站使用随机函数获得轮询间隔， 并根据所述轮询间隔向移动台发送携带轮询带宽的消息之前还包括所述基站和所述移动台在所述非实时业务的业务流参数中增加所述有带宽申请的期 望的值和所述无带宽申请的期望的值，并进行协商。
6.根据权利要求1所述的分配方法，其特征在于，基站使用随机函数获得轮询间隔，并 根据所述轮询间隔向移动台发送携带轮询带宽的消息包括设置所述随机函数的期望的值并代入所述随机函数，所述期望的值在20ms 50ms的 范围内；设置一个有带宽申请的方差的值和一个无带宽申请的方差的值，所述有带宽申请的方 差的值小于所述无带宽申请的方差的值；所述基站判断是否接收到来自所述移动台的有效的带宽请求； 根据判断结果分别以所述有带宽申请的方差的值或所述无带宽申请的方差的值作为 所述随机函数的方差产生轮询间隔；所述基站在所述轮询间隔到达后向所述基站发送携带轮询带宽的消息。
7.根据权利要求6所述的分配方法，其特征在于，根据判断结果分别以所述有带宽 申请的方差的值或所述无带宽申请的方差的值作为所述随机函数的方差产生轮询间隔包括若是，则以所述有带宽申请的方差的值作为所述随机函数的方差产生所述下一次的轮 询间隔；若否，则以所述无带宽申请的方差的值作为所述随机函数的方差产生所述下一次的轮 询间隔。
8.根据权利要求6所述的分配方法，其特征在于，当所述基站与所述移动台初始建立 非实时业务的连接时，所述基站以所述有带宽申请的方差的值作为所述随机函数的方差产 生轮询间隔。
9.根据权利要求6所述的分配方法，其特征在于，在基站使用随机函数获得轮询间隔， 并根据所述轮询间隔向移动台发送携带轮询带宽的消息之前还包括所述基站和所述移动台在所述非实时业务的业务流参数中增加所述有带宽申请的方 差的值和所述无带宽申请的方差的值，并进行协商。
10.根据权利要求1至9任一项所述的分配方法，其特征在于，所述随机函数为以下函 数之一1 ( )2正态随机分布函数，其概率密度函数为=其中期望为μ，方差为ο2；泊松随机分布函数，其概率密度函数为Ppr = M =，k = 0，1，...，n，其中期望k\和方差均为μ ；二项分布函数，其分布函数为P(x =幻= (^//(1-/^4，k = ο，ι，...，n，其中期望为μ = η · P,方差为 O 2 = ηρ (1_ρ)。
11.一种WiMAX系统，其特征在于，包括基站，用于使用随机函数获得轮询间隔，根据所述轮询间隔向移动台发送携带轮询带 宽的消息，并根据接收到的来自所述移动台的带宽请求为所述移动台分配用于业务数据传 输的带宽；所述移动台，用于根据接收到的所述消息，使用所述轮询带宽向所述基站发送所述带 宽请求。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述基站包括设置模块，用于设置所述随机函数的方差的值，以及设置一个有带宽申请的期望的值 和一个无带宽申请的期望的值，所述方差的值在0 20ms的范围内，所述有带宽申请的期 望的值小于所述无带宽申请的期望的值；判断模块，用于判断是否接收到来自所述移动台的有效的带宽请求； 轮询模块，用于根据所述判断模块的判断结果分别以所述有带宽申请的期望的值或所 述无带宽申请的期望的值作为所述随机函数的期望产生轮询间隔；发送模块，用于在所述轮询间隔到达后向所述基站发送携带轮询带宽的消息。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述轮询模块还用于当所述判断模块 的判断结果为是时，以所述有带宽申请的期望的值作为所述随机函数的期望产生所述下一次的轮询间隔；当所述判断模块的判断结果为否时，以所述无带宽申请的期望的值作为所述随机函数的期望产生所述下一次的轮询间隔。
14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述基站包括设置模块，用于设置所述随机函数的期望的值，以及设置一个有带宽申请的方差的值 和一个无带宽申请的方差的值，所述期望的值在20ms 50ms的范围内，所述有带宽申请的 方差的值小于所述无带宽申请的方差的值；判断模块，用于判断是否接收到来自所述移动台的有效的带宽请求； 轮询模块，用于根据所述判断模块的判断结果分别以所述有带宽申请的方差的值或所 述无带宽申请的方差的值作为所述随机函数的方差产生下一次的轮询间隔；发送模块，用于在所述下一次的轮询间隔到达后向所述基站发送携带轮询带宽的消息。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述轮询模块还用于当所述判断模块 的判断结果为是时，以所述有带宽申请的方差的值作为所述随机函数的方差产生所述下一 次的轮询间隔；当所述判断模块的判断结果为否时，以所述无带宽申请的方差的值作为所 述随机函数的方差产生所述下一次的轮询间隔。
全文摘要
本发明提供了一种WiMAX系统的非实时业务的上行带宽分配方法，包括基站使用随机函数获得轮询间隔，并根据轮询间隔向移动台发送携带轮询带宽的消息；移动台根据接收到的消息，使用轮询带宽向基站发送带宽请求；基站根据带宽请求为移动台分配用于业务数据传输的带宽。本发明还提供了一种WiMAX系统。本发明可以在满足非实时业务数据突发的传输要求的基础上节约上行的轮询带宽。
文档编号H04W72/04GK102045846SQ20091020823
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者左江, 高旭昇 申请人:中兴通讯股份有限公司