一种多业务资源调度方法及装置与流程

本发明涉及通信技术领域，特别是指一种多业务资源调度方法及装置。

背景技术：

随着lte(longtermevolution，长期演进)系统中多媒体业务类型及其需求的不断增长，有限的无线资源和多媒体业务不断提高的服务质量需求之间的矛盾日益尖锐。在有限的带宽条件下分配和管理无线资源，在保证不同业务服务质量需求的前提下最大限度地提高系统容量和频谱利用率，是无线资源管理技术的重要目标。

lte系统中，无线信道由于受到多径传播、用户移动性等因素的影响，因而呈现出时变性的特点。无线资源管理中的调度技术运用了链路自适应技术、多用户分集、混合自动重传请求等无线技术，在复杂而变化的网络环境下，优化无线资源的分配。在lte系统中，资源调度占有非常重要的地位，资源调度功能分为上行和下行链路调度，目标是在满足不同用户业务服务质量需求的前提下，尽可能地最大化资源利用率以及用户间公平性。

lte下行链路调度面临的最大挑战是，既要满足实时多媒体业务的敏感时延、丢包率等服务质量要求，还要满足系统的高吞吐量要求。现有技术中，对下行链路调度算法的研究已有显著成效，但是对于在电力无线通信中同时支持实时和非实时业务的混合业务调度方法还有不足，现有的调度方法不仅速度慢，稳定性和灵活性较差，而且计算过程复杂。

因此，如何有效解决多业务资源调度方法的速度慢，稳定性和灵活性较差，且计算过程复杂，是亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多业务资源调度方法及装置，以解决电力无线通信中业务的资源调度方法速度慢、稳定性和灵活性较差，且计算过程复杂的问题。

根据第一方面，本发明的实施例提供一种多业务资源调度方法，包括：提取电力无线通信中业务流内的标签；根据所述标签判断电力无线通信系统中是否存在实时业务；当所述电力无线通信系统中存在实时业务时，根据所述实时业务的标度值确定所述实时业务的紧急程度及服务质量参数；根据所述实时业务的紧急程度及服务质量参数确定实时业务的优先级；根据所述实时业务的优先级为所述实时业务分配资源块。

在一实施例中，根据所述实时业务的紧急程度及服务质量参数确定实时业务的优先级的步骤，包括：根据服务质量参数计算所述实时业务在时域迭代中的优先级；根据所述实时业务在时域迭代中的优先级将所述实时业务按照优先级由高到低的顺序传输给频域迭代；根据所述实时业务在时域迭代中的优先级以及服务质量参数计算所述实时业务在频域迭代中的优先级。

在一实施例中，通过以下公式根据服务质量参数计算所述实时业务在时域迭代中的优先级：

其中，表征在电力无线通信中业务j在t时刻在时域迭代中的优先级参数，表征业务j在t时刻的服务质量参数中的排头延迟，g表征电力无线通信中实时业务具有的优先级参数。

在一实施例中，通过以下公式根据所述实时业务在时域迭代中的优先级以及服务质量参数计算所述实时业务在频域迭代中的优先级：

其中，表征在电力无线通信中业务j在t时刻在频域迭代中的优先级参数，表征业务j在t时刻的服务质量参数中的排头延迟，表征在电力无线通信中用户j在t时刻的通道状态，表征在电力无线通信中业务j在t时刻的通道感知参数。

在一实施例中，通过以下公式计算电力无线通信中用户j在t时刻的通道状态：

其中，gbr^j表征在电力无线通信中业务j的服务质量参数中的保证比特率，表征在电力无线通信中业务j在t时刻的历史平均吞吐量；

所述在电力无线通信中业务j在t时刻的历史平均吞吐量所利用的公式包括：

其中，α表征在电力无线通信中业务j具有的平衡参数，r^j(t)表征在电力无线通信中业务j在t时刻的吞吐量。

在一实施例中，所述根据所述实时业务的优先级为所述实时业务分配资源块的步骤包括：根据最大吞吐量算法为优先级最高的实时业务分配所述资源块；判断电力无线通信系统中的相应载波中是否存在剩余资源块；当所述电力无线通信系统中的相应载波中存在剩余资源块时，根据比例公平算法为优先级较低的实时业务分配所述剩余资源块。

根据第二方面，本发明的实施例还提供一种多业务资源调度装置，包括：实时业务判断模块，用于判断电力无线通信系统中是否存在实时业务；紧急程度及服务质量参数确定模块，用于当所述电力无线通信系统中存在实时业务时，根据所述实时业务的标度值确定所述实时业务的紧急程度及服务质量参数；优先级确定模块，用于根据所述实时业务的紧急程度及服务质量参数确定实时业务的优先级；分配资源块模块，根据所述实时业务的优先级为所述实时业务分配资源块。

根据第三方面，本发明的实施例还提供一种计算机设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如第一方面所述的多业务资源调度方法。

根据第四方面，本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如第一方面所述的多业务资源调度方法。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明的实施例提供一种多业务资源调度方法，包括：提取电力无线通信中业务流内的标签；根据所述标签判断电力无线通信系统中是否存在实时业务；当所述电力无线通信系统中存在实时业务时，根据所述实时业务的标度值确定所述实时业务的紧急程度及服务质量参数；根据所述实时业务的紧急程度及服务质量参数确定实时业务的优先级；根据所述实时业务的优先级为所述实时业务分配资源块。在根据实时业务的紧急程度及服务质量参数确定实时业务的优先级时，通过引入优先级参数、通道感知参数、历史平均吞吐量、服务质量参数中的排头延迟和保证比特率等来确定电力无线通信中多业务资源调度的优先级；这样确定多业务资源调度的优先级的方法，不仅速度快，稳定性和灵活性较强，且计算过程简单；在保证整体吞吐量和时延性能的前提下，为优先级最高的实时业务分配资源块，因此在流量拥塞的情况下，为优先级最高的业务分配足够的资源，从而能够准确传输。

附图说明

图1表示本发明实施例的多业务资源调度方法的一个具体示例的流程图；

图2表示图1所示的本发明实施例的多业务资源调度方法的步骤s3的流程图；

图3表示图1所示的本发明实施例的多业务资源调度方法的步骤s4的流程图；

图4表示本发明实施例提供的多业务资源调度装置的结构框图；

图5表示本发明实施例提供的多业务资源调度方法中获取的优先级为1、优先级为2和优先级为3的业务与最大吞吐量算法、比例公平算法、轮叫调度算法和最大加权时延优先调度算法，对吞吐量进行仿真的仿真图；

图6表示本发明实施例提供的多业务资源调度方法中获取的优先级为1、优先级为2和优先级为3的业务与最大吞吐量算法、比例公平算法、轮叫调度算法和最大加权时延优先调度算法，对平均时延进行仿真的仿真图；

图7表示本发明实施例提供的多业务资源调度方法中获取的优先级为1、优先级为2和优先级为3的业务与最大吞吐量算法、比例公平算法、轮叫调度算法和最大加权时延优先调度算法，对平均丢包率进行仿真的仿真图；

图8表示本发明实施例提供的多业务资源调度方法中获取的优先级为1、优先级为2和优先级为3的业务与最大吞吐量算法、比例公平算法、轮叫调度算法和最大加权时延优先调度算法，对公平性指数进行仿真的仿真图；

图9表示本发明实施例提供的计算机设备的连接图。

主要附图标记说明：

1-实时业务判断模块；2-紧急程度及服务质量参数确定模块；3-优先级确定模块；4-分配资源块模块；41-处理器；42-存储器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，本发明的实施例提供一种多业务资源调度方法，包括：

步骤s1：提取电力无线通信中业务流内的标签；根据标签判断电力无线通信系统中是否存在实时业务；在电力无线通信中业务流内一般包括：实时业务和非实时业务，根据标签可以识别业务流内的业务是实时业务或非实时业务，以便在资源调度过程中为优先级最高的实时业务提供资源块；

当电力无线通信系统中存在实时业务时，执行步骤s2，根据实时业务的标度值确定实时业务的紧急程度及服务质量参数；当电力无线通信系统中不存在实时业务时，根据比例公平算法为非实时业务分配资源块；每个实时业务都有属于自己的标度值，根据标度值可以判断多个实时业务的紧急程度及服务质量参数；

步骤s3：根据实时业务的紧急程度及服务质量参数确定实时业务的优先级；

步骤s4：根据实时业务的优先级为实时业务分配资源块。

通过上述步骤s1至步骤s4，发明的实施例提供的多业务资源调度方法中，在根据实时业务的紧急程度及服务质量参数确定实时业务的优先级时，通过引入优先级参数、通道感知参数、历史平均吞吐量、服务质量参数中的排头延迟和保证比特率等来确定电力无线通信中多业务资源调度的优先级；这样确定多业务资源调度的优先级的方法，不仅速度快，稳定性和灵活性较强，且计算过程简单；在保证整体吞吐量和时延性能的前提下，为优先级最高的实时业务分配资源块，因此在流量拥塞的情况下，为优先级最高的业务分配足够的资源，从而能够准确传输。

如图2所示，上述步骤s3，根据实时业务的紧急程度及服务质量参数确定实时业务的优先级，具体包括：

步骤s31：根据服务质量参数计算实时业务在时域迭代中的优先级；

具体的，通过以下公式根据服务质量参数计算实时业务在时域迭代中的优先级：

其中，表征在电力无线通信中业务j在t时刻在时域迭代中的优先级参数，表征业务j在t时刻的服务质量参数中的排头延迟，g表征电力无线通信中实时业务具有的优先级参数；g需要根据电力无线通信中的容量以及预期的实时业务的紧急程度设定，g的值越大，说明对的影响越小；的值越大，说明业务j在时域迭代中的优先级越高。

步骤s32：根据实时业务在时域迭代中的优先级将实时业务按照优先级由高到低的顺序传输给频域迭代；

具体的，通过以下公式根据实时业务在时域迭代中的优先级以及服务质量参数计算实时业务在频域迭代中的优先级：

其中，表征在电力无线通信中业务j在t时刻在频域迭代中的优先级参数，表征业务j在t时刻的服务质量参数中的排头延迟，表征在电力无线通信中用户j在t时刻的通道状态，表征在电力无线通信中业务j在t时刻的通道感知参数；其中，的值越大，代表通道状态越好；参数的设置目的是向电力无线通信中添加通道感知，可以对业务更有效的分配资源块。

表征在电力无线通信中业务j在t时刻的通道感知参数所利用的公式包括：

其中，cqi^j(t)表征在电力无线通信中业务j在t时刻的信道质量的信息指示值。

步骤s33：根据实时业务在时域迭代中的优先级以及服务质量参数计算实时业务在频域迭代中的优先级。通过以下公式计算电力无线通信中用户j在t时刻的通道状态：

其中，gbr^j表征在电力无线通信中业务j的服务质量参数中的保证比特率，表征在电力无线通信中业务j在t时刻的历史平均吞吐量；其中，是利用移动平均算法俩计算的。

在电力无线通信中业务j在t时刻的历史平均吞吐量所利用的公式包括：

其中，α表征在电力无线通信中业务j具有的平衡参数，r^j(t)表征在电力无线通信中业务j在t时刻的吞吐量；其中，α的取值范围为0≤α≤1。

如图3所示，上述步骤s4，根据实时业务的优先级为实时业务分配资源块的步骤包括：

步骤s41：根据最大吞吐量算法为优先级最高的实时业务分配资源块；

步骤s42：判断电力无线通信系统中的相应载波中是否存在剩余资源块；

当电力无线通信系统中的相应载波中存在剩余资源块时，执行步骤s421，根据比例公平算法为优先级较低的实时业务分配剩余资源块；当电力无线通信系统中的相应载波中不存在剩余资源块时，执行步骤s422，更新多个实时业务的时延信息和电力无线通信系统的资源信息；

根据更新多个实时业务的时延信息和电力无线通信系统的资源信息，执行步骤s431，判断多业务资源调度是否结束；当多业务资源调度不需要结束时，返回上述步骤s1。

需要说明的是，步骤s1：根据电力无线通信中业务流内的标签判断电力无线通信系统中是否存在实时业务；当电力无线通信系统中存在实时业务时，这里，针对的是实时业务，按照上述步骤s2至s4对实时业务进行优先级的划分及资源块的分配；当电力无线通信系统中不存在实时业务时，根据比例公平算法为非实时业务分配资源块；这里针对的是非实时业务，为现有技术，此处不在赘述。

本发明的实施例还提供一种多业务资源调度装置，如图4所示，包括：实时业务判断模块1，用于提取电力无线通信中业务流内的标签；根据标签判断电力无线通信系统中是否存在实时业务；详细内容对应于上述方法实施例的步骤s1，具体方法此处不再赘述；紧急程度及服务质量参数确定模块2，用于当电力无线通信系统中存在实时业务时，根据实时业务的标度值确定实时业务的紧急程度及服务质量参数；详细内容对应于上述方法实施例的步骤s2，具体方法此处不再赘述；优先级确定模块3，用于根据实时业务的紧急程度及服务质量参数确定实时业务的优先级；详细内容对应于上述方法实施例的步骤s3，具体方法此处不再赘述；分配资源块模块4，根据实时业务的优先级为实时业务分配资源块；详细内容对应于上述方法实施例的步骤s4，具体方法此处不再赘述。

当实时业务判断模块1判断有一个或多个实时业务时，通过紧急程度及服务质量参数确定模块2来确定一个或多个实时业务的紧急程度及服务质量参数，再通过优先级确定模块3引入优先级参数、通道感知参数、历史平均吞吐量、服务质量参数中的排头延迟和保证比特率等来确定电力无线通信中多业务资源调度的优先级，最后通过分配资源块模块4为实时业务分配资源块；这样，通过实时业务判断模块1、紧急程度及服务质量参数确定模块2、优先级确定模块3和分配资源块模块4来确定多业务资源调度的优先级，不仅速度快，稳定性和灵活性较强，且计算过程简单；在保证整体吞吐量和时延性能的前提下，为优先级最高的实时业务分配资源块，因此在流量拥塞的情况下，为优先级最高的业务分配足够的资源，从而能够准确传输。

为了体现本发明实施例提供的多业务资源调度方法的优势，采取优先级为1、优先级为2和优先级为3的业务与不划分优先级的最大吞吐量算法、比例公平算法、轮叫调度算法和最大加权时延优先调度算法进行仿真；

如图5所示，随着用户数量的增加，对吞吐量进行仿真，仿真结果采取五次平均值；

如图6所示，随着用户数量的增加，对平均时延进行仿真，仿真结果采取五次平均值；

如图7所示，随着用户数量的增加，对平均丢包率进行仿真，仿真结果采取五次平均值；

如图8所示，随着用户数量的增加，对公平性指数进行仿真，仿真结果采取五次平均值；

需要说明的是，图5至图8中，优先级为1、优先级为2和优先级为3的曲线代表随着用户数量的增加，使用优先级为1、优先级为2和优先级为3的业务的用户所呈现的结果；最大吞吐量算法、比例公平算法、轮叫调度算法和最大加权时延优先调度算法的曲线代表随着用户数量的增加，在不区分优先级的情况下，对所有用户进行仿真的结果。

通过上述仿真可以看出，对于优先级为1的用户，吞吐量表现仅次于最大吞吐量算法，而在平均时延、平均丢包率以及公平性指数上，相较于比例公平算法、轮叫调度算法和最大加权时延优先调度算法都具有明显的优势；这对于电力无线通信系统中对平均时延、平均丢包率要求较高的业务来说是很有用的，比如控制类或故障信息和应急维修。

对于优先级为2的用户，在吞吐量方面的性能表现略差于比例公平算法和最大吞吐量算法，处于和最大加权时延优先调度算法差不多的水平；在平均时延方面，优先级为2的用户有所降低但仍优于最大加权时延优先调度算法；在平均丢包率和公平性指数方面，优先级为2的用户有所下降也是可以接受的。对于这一类用户，我们可以应用在电力无线通信系统中来调度一些吞吐量和平均时延要求不是很高的业务，比如视频监控类信息。

对优先级为3的用户，性能明显下降，尤其是在平均时延和公平性指数上。其主要原因是为了保障优先级为1的用户的服务质量，对优先级为3的用户的资源块进行了限制，以保证当电力无线通信系统中负载增加产生拥塞时，能够保证有足够的资源块分配给优先级高的用户。对于这一类优先级的用户，我们可以在电力无线专网中用于调度一些对平均时延和吞吐量要求较低的业务，如抄表信息。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，如图9所示，该计算机设备可以包括处理器41和存储器42，其中处理器41和存储器42可以通过总线或者其他方式连接，图9中以通过总线连接为例。

处理器41可以为中央处理器(centralprocessingunit，cpu)。处理器41还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器42作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的多业务资源调度方法对应的程序指令/模块。处理器41通过运行存储在存储器42中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的多业务资源调度方法。

存储器42可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器41所创建的数据等。此外，存储器42可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器42可选包括相对于处理器41远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器41。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

上述计算机设备具体细节可以对应参阅图1至图8所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)、随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flashmemory)、硬盘(harddiskdrive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-statedrive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。