一种保证系统稳定性的MAC层数据调度方法及终端与流程

一种保证系统稳定性的mac层数据调度方法及终端
1.本案是以申请号为201711381230.7，申请日为2017年12月20日，名称为《一种mac层数据调度的方法及终端》的专利申请为母案的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种保证系统稳定性的mac层数据调度方法及终端。


背景技术：

3.随着第四代移动通信系统(4g)在全球逐渐的铺开，4g商用网络的加速普及和壮大，无线数据业务的不断增长。4g已经成为人们日常应用最广泛的通信方式。4g网络的实际部署面临覆盖、容量、施工难度和离网等因素的挑战，尤其是部分建筑群内部、室内及地下空间区域。小型基站则是用来补宏站4g信号无法覆盖的盲区。但是，在4g用户不断增加的现在，小型基站容量有限、处理性能不佳是其自身最大的缺陷。因此，需要提供一种方法提升基站的系统性能以支持更多用户。
4.lte协议栈中各个子层有各自的功能，其中涉及用户容量性能的主要是媒质接入控制层(mac)。合理设计mac层的调度器处理机制，不但能够提升系统处理能力，增加接入的用户个数，而且能够保证系统的平滑稳定。
5.现有的基站支持的容量有限，性能方面也不佳。对于人群稍微密集的地方，常常让用户体验效果较差。这个主要是由于mac层的调度器设计单一，调度策略考虑不全。这种调度器的设计往往是依靠无线链路控制层(rlc)传递过来的数据单元(pdu)直接做处理，或者终端用户(ue)上报的数据缓存状态(bsr)直接做的处理。而且在每个时间间隙(tti)处理的用户个数固定不灵活。每个tti要么都处理1个ue要么处理多个ue。这种处理机制虽然可以及时的传递用户上下行数据业务，而且较于简单。但是只能处理较少的ue或者较少的数据流量。一旦ue个数增加，用户的数据业务达到峰值，此调度器的负荷较重时，不同tti需要处理的数据业务不均，有的tti处理数据业务较多有的tti处理数据业务较少，较少的问题不大，较多的话mac调度器处理来不及将直接导致经常与物理层(phy)失步，数据没有及时传递出去以发送给ue，导致数据丢失，系统也会容易异常。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是：提供一种保证系统稳定性的mac层数据调度方法及终端，能够对数据进行合理的调度，保证系统的性能和稳定性。
7.为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：
8.一种保证系统稳定性的mac层数据调度方法，包括步骤：
9.s1、将接收的数据按照其所处的逻辑信道存入对应的队列，所述队列包括高优先级队列和低优先级队列；
10.s2、计算mac调度器在每个tti处理数据的实际时间t；
11.s3、根据所述实际时间t、mac调度器允许运行的最大时间t0和mac调度器的运行状态，调整mac调度器在每个tti允许处理的ue个数、高优先级队列的数据个数和低优先级队列的数据个数。
12.为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：
13.一种保证系统稳定性的mac层数据调度终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
14.s1、将接收的数据按照其所处的逻辑信道存入对应的队列，所述队列包括高优先级队列和低优先级队列；
15.s2、计算mac调度器在每个tti处理数据的实际时间t；
16.s3、根据所述实际时间t、mac调度器允许运行的最大时间t0和mac调度器的运行状态，调整mac调度器在每个tti允许处理的ue个数、高优先级队列的数据个数和低优先级队列的数据个数。
17.本发明的有益效果在于：将接收的数据按照其所处的逻辑信道存入不同的高低优先级队列，并通过mac调度器在每个tti处理数据的实际时间与其允许运行的最大时间的比较以及mac调度器的运行状态动态调整mac调度器每个tti允许处理的ue个数、高优先级队列的数据个数和低优先级队列的数据个数，能够保证系统在某一时刻负荷较重时，分摊压力到每个tti，一方面确保了系统的稳定性，另外一方面将系统的性能最大化，使得mac调度器能够处理更多的用户以及更大的业务数据量，能够对数据进行合理的调度，保证系统的性能和稳定性。
附图说明
18.图1为本发明实施例的一种保证系统稳定性的mac层数据调度方法的流程图；
19.图2为本发明实施例的一种保证系统稳定性的mac层数据调度终端的结构示意图；
20.标号说明：
21.1、mac层数据调度的终端；2、存储器；3、处理器。
具体实施方式
22.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
23.本发明最关键的构思在于：通过mac调度器在每个tti处理数据的实际时间与其允许运行的最大时间的比较以及mac调度器的运行状态动态调整mac调度器每个tti允许处理的ue个数、高优先级队列的数据个数和低优先级队列的数据个数。
24.请参照图1，一种保证系统稳定性的mac层数据调度方法，包括步骤：
25.s1、将接收的数据按照其所处的逻辑信道存入对应的队列，所述队列包括高优先级队列和低优先级队列；
26.s2、计算mac调度器在每个tti处理数据的实际时间t；
27.s3、根据所述实际时间t、mac调度器允许运行的最大时间t0和mac调度器的运行状态，调整mac调度器在每个tti允许处理的ue个数、高优先级队列的数据个数和低优先级队
列的数据个数。
28.由上述描述可知，本发明的有益效果在于：将接收的数据按照其所处的逻辑信道存入不同的高低优先级队列，并通过mac调度器在每个tti处理数据的实际时间与其允许运行的最大时间的比较以及mac调度器的运行状态动态调整mac调度器每个tti允许处理的ue个数、高优先级队列的数据个数和低优先级队列的数据个数，能够保证系统在某一时刻负荷较重时，分摊压力到每个tti，一方面确保了系统的稳定性，另外一方面将系统的性能最大化，使得mac调度器能够处理更多的用户以及更大的业务数据量，能够对数据进行合理的调度，保证系统的性能和稳定性。
29.进一步的，在步骤s1之前还包括步骤：
30.s0、对mac调度器进行初始化，预设mac调度器在每个tti允许处理的ue个数为n、高优先级队列的数据个数为n和低优先级队列的数据个数为m，并设置mac调度器的初始运行状态为s0。
31.由上述描述可知，对mac调度器进行初始化操作，不仅保证后续步骤的有序进行，而且能够根据不同的场景设置不同的初使参数以适应不同的应用场景，灵活性高。
32.进一步的，所述步骤s1具体包括：
33.所述队列包括重传高优先级队列、重传低优先级队列、新传高优先级队列和新传低优先级队列；
34.当接收到一数据时，先判断其是重传数据还是新传数据，然后根据所述数据所处的逻辑信道存入对应的高优先级队列或低优先级队列。
35.由上述描述可知，根据接收的数据类型对数据进行分类，同时对每一数据类型进行细分，根据其所处的逻辑信道存入高优先级队列或低优先级队列，在区分不同数据业务的同时，保证优先级高的数据优先处理，能够确保数据传输的可靠性。
36.进一步的，所述步骤s2具体包括：
37.在mac调度器接收到来自phy层的指示subframe.ind时，开始计时，作为mac调度器当前tti的开始，在mac调度器完成数据处理时，结束计时，将计时得到的时间t作为mac调度器在每个tti处理数据的实际时间t。
38.由上述描述可知，进行参数调整根据的是mac调度器每个tti进行数据处理消耗的实际时间，所述时间最能够直接反应mac层的处理能力，从而使得所述调整更加准确可靠，能够支持尽量多的终端接入。
39.进一步的，所述步骤s3具体包括：
40.当mac调度器的运行状态为s0时，判断t是否大于t0，若是，则执行步骤s31，否则，执行步骤s32；
41.s31、判断所述高优先级队列里的数据个数是否大于等于n，若是，则增加mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数，减少mac调度器在每个tti允许处理的低优先级队列的数据个数，并将所述mac调度器的运行状态转换为s1，否则，判断低优先级队列里的数据个数是否大于等于m，若是，则减少mac调度器在每个tti允许处理的低优先级队列的数据个数，并将所述mac调度器的运行状态转换为s2；
42.s32、增加mac调度器在每个tti允许处理的ue个数；
43.当mac调度器的运行状态为s1时，判断t是否大于t0，若是，则执行步骤s33，否则，
执行步骤s34；
44.s33、减少mac调度器在每个tti允许处理的ue个数，重置mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数为n和低优先级队列的数据个数为m，并将所述mac调度器的运行状态转换为s0；
45.s34、减少mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数，增加mac调度器在每个tti允许处理的低优先级队列的数据个数，若mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数和低优先级队列的数据个数分别恢复到n和m，则将所述mac调度器的运行状态转换为s0；
46.当mac调度器的运行状态为s1时，若低优先级队列的数据溢出，则减少mac调度器在每个tti允许处理的ue个数，重置mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数为n和低优先级队列的数据个数为m，并将所述mac调度器的运行状态转换为s0；
47.当mac调度器的运行状态为s2，判断t是否大于t0，若是，则执行步骤s35，否则，执行步骤s36；
48.s35、减少mac调度器在每个tti允许处理的ue个数，重置mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数为n和低优先级队列的数据个数为m，并将所述mac调度器的运行状态转换为s0；
49.s36、增加mac调度器在每个tti允许处理的低优先级队列的数据个数，若mac调度器在每个tti允许处理的低优先级队列的数据个数为m，则将所述mac调度器的运行状态转换为s0；
50.当mac调度器的运行状态为s2时，若低优先级队列的数据溢出，则减少mac调度器在每个tti允许处理的ue个数，重置mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数为n和低优先级队列的数据个数为m，并将所述mac调度器的运行状态转换为s0。
51.由上述描述可知，在进行mac调度器允许处理的数据进行调整时，优先调整mac调度器允许处理的高低优先级队列中的数据个数，再调整允许处理的ue个数，不会影响系统整体的稳定性，同时能够把性能容量最大化，从而保证系统处理能力在最优的情况下从忙时到闲时平稳的过度，提高系统的稳健性，并且通过调整ue的个数，能够避免系统在相同优先级等级的数据个数较多时系统处理的异常，提高了系统本身的灵活性。
52.请参照图2，一种保证系统稳定性的mac层数据调度终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
53.s1、将接收的数据按照其所处的逻辑信道存入对应的队列，所述队列包括高优先级队列和低优先级队列；
54.s2、计算mac调度器在每个tti处理数据的实际时间t；
55.s3、根据所述实际时间t、mac调度器允许运行的最大时间t0和mac调度器的运行状态，调整mac调度器在每个tti允许处理的ue个数、高优先级队列的数据个数和低优先级队列的数据个数。
56.由上述描述可知，本发明的有益效果在于：将接收的数据按照其所处的逻辑信道存入不同的高低优先级队列，并通过mac调度器在每个tti处理数据的实际时间与其允许运行的最大时间的比较以及mac调度器的运行状态动态调整mac调度器每个tti允许处理的ue
个数、高优先级队列的数据个数和低优先级队列的数据个数，能够保证系统在某一时刻负荷较重时，分摊压力到每个tti，一方面确保了系统的稳定性，另外一方面将系统的性能最大化，使得mac调度器能够处理更多的用户以及更大的业务数据量，能够对数据进行合理的调度，保证系统的性能和稳定性。
57.进一步的，在步骤s1之前还包括步骤：
58.s0、对mac调度器进行初始化，预设mac调度器在每个tti允许处理的ue个数为n、高优先级队列的数据个数为n和低优先级队列的数据个数为m，并设置mac调度器的初始运行状态为s0。
59.由上述描述可知，对mac调度器进行初始化操作，不仅保证后续步骤的有序进行，而且能够根据不同的场景设置不同的初使参数以适应不同的应用场景，灵活性高。
60.进一步的，所述步骤s1具体包括：
61.所述队列包括重传高优先级队列、重传低优先级队列、新传高优先级队列和新传低优先级队列；
62.当接收到一数据时，先判断其是重传数据还是新传数据，然后根据所述数据所处的逻辑信道存入对应的高优先级队列或低优先级队列。
63.由上述描述可知，根据接收的数据类型对数据进行分类，同时对每一数据类型进行细分，根据其所处的逻辑信道存入高优先级队列或低优先级队列，在区分不同数据业务的同时，保证优先级高的数据优先处理，能够确保数据传输的可靠性。
64.进一步的，所述步骤s2具体包括：
65.在mac调度器接收到来自phy层的指示subframe.ind时，开始计时，作为mac调度器当前tti的开始，在mac调度器完成数据处理时，结束计时，将计时得到的时间t作为mac调度器在每个tti处理数据的实际时间t。
66.由上述描述可知，进行参数调整根据的是mac调度器每个tti进行数据处理消耗的实际时间，所述时间最能够直接反应mac层的处理能力，从而使得所述调整更加准确可靠，能够支持尽量多的终端接入。
67.进一步的，所述步骤s3具体包括：
68.当mac调度器的运行状态为s0时，判断t是否大于t0，若是，则执行步骤s31，否则，执行步骤s32；
69.s31、判断所述高优先级队列里的数据个数是否大于等于n，若是，则增加mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数，减少mac调度器在每个tti允许处理的低优先级队列的数据个数，并将所述mac调度器的运行状态转换为s1，否则，判断低优先级队列里的数据个数是否大于等于m，若是，则减少mac调度器在每个tti允许处理的低优先级队列的数据个数，并将所述mac调度器的运行状态转换为s2；
70.s32、增加mac调度器在每个tti允许处理的ue个数；
71.当mac调度器的运行状态为s1时，判断t是否大于t0，若是，则执行步骤s33，否则，执行步骤s34；
72.s33、减少mac调度器在每个tti允许处理的ue个数，重置mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数为n和低优先级队列的数据个数为m，并将所述mac调度器的运行状态转换为s0；
73.s34、减少mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数，增加mac调度器在每个tti允许处理的低优先级队列的数据个数，若mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数和低优先级队列的数据个数分别恢复到n和m，则将所述mac调度器的运行状态转换为s0；
74.当mac调度器的运行状态为s1时，若低优先级队列的数据溢出，则减少mac调度器在每个tti允许处理的ue个数，重置mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数为n和低优先级队列的数据个数为m，并将所述mac调度器的运行状态转换为s0；
75.当mac调度器的运行状态为s2，判断t是否大于t0，若是，则执行步骤s35，否则，执行步骤s36；
76.s35、减少mac调度器在每个tti允许处理的ue个数，重置mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数为n和低优先级队列的数据个数为m，并将所述mac调度器的运行状态转换为s0；
77.s36、增加mac调度器在每个tti允许处理的低优先级队列的数据个数，若mac调度器在每个tti允许处理的低优先级队列的数据个数为m，则将所述mac调度器的运行状态转换为s0；
78.当mac调度器的运行状态为s2时，若低优先级队列的数据溢出，则减少mac调度器在每个tti允许处理的ue个数，重置mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数为n和低优先级队列的数据个数为m，并将所述mac调度器的运行状态转换为s0。
79.由上述描述可知，在进行mac调度器允许处理的数据进行调整时，优先调整mac调度器允许处理的高低优先级队列中的数据个数，再调整允许处理的ue个数，不会影响系统整体的稳定性，同时能够把性能容量最大化，从而保证系统处理能力在最优的情况下从忙时到闲时平稳的过度，提高系统的稳健性，并且通过调整ue的个数，能够避免系统在相同优先级等级的数据个数较多时系统处理的异常，提高了系统本身的灵活性。
80.实施例一
81.请参照图1，一种保证系统稳定性的mac层数据调度方法，包括步骤：
82.s0、对mac调度器进行初始化，预设mac调度器在每个tti允许处理的ue个数为n、高优先级队列的数据个数为n和低优先级队列的数据个数为m，并设置mac调度器的初始运行状态为s0；
83.s1、将接收的数据按照其所处的逻辑信道存入对应的队列，所述队列包括高优先级队列和低优先级队列；
84.所述队列包括重传高优先级队列、重传低优先级队列、新传高优先级队列和新传低优先级队列，它们的优先级先后顺序为：重传高优先级队列>重传低优先级队列>新传高优先级队列>新传低优先级队列；
85.当接收到一数据时，先判断其是重传数据还是新传数据，然后根据所述数据所处的逻辑信道存入对应的高优先级队列或低优先级队列，具体的，当rlc数据有重传时，首先分析该数据所处的逻辑信道，并将其存入对应的重传高优先级队列或重传低优先级队列；当接收的是新传数据时，首先分析该数据所处的逻辑信道，并将其存入对应的新传高优先级队列或新传低优先级队列；
86.其中，将接收的数据按照其所处的逻辑信道存入对应的队列具体为：若接收的数
据实时性要求较高，比如视频语音业务数据，则将其存入高优先级队列，若接收的数据实时性要求较低，比如普通的数据业务数据，则将其存入低优先级队列；
87.s2、计算mac调度器在每个tti处理数据的实际时间t；
88.在mac调度器接收到来自phy层的指示subframe.ind时，开始计时，作为mac调度器当前tti的开始，在mac调度器完成数据处理时，结束计时，将计时得到的时间t作为mac调度器在每个tti处理数据的实际时间t；
89.其中，mac调度器在每个tti处理数据的实际时间t与其当前要处理的数据的多少相关，如果mac调度器当前要处理的数据较少，则在一个tti内mac调度器需要处理的数据就少，相应的处理数据消耗的时间t也就较短；
90.s3、根据所述实际时间t、mac调度器允许运行的最大时间t0和mac调度器的运行状态，调整mac调度器在每个tti允许处理的ue个数、高优先级队列的数据个数和低优先级队列的数据个数；
91.其中，对于每组高、低优先级队列，其都有对应的mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数和低优先级队列的数据个数，也就是说，对于重传高优先级队列和重传低优先级队列、新传高优先级队列和新传低优先级队列，分别有对应的mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数和低优先级队列的数据个数；
92.当接收到数据时，进行调整的是与所述数据对应的队列的高、低优先级队列的相关参数，即与所述数据会存入的高优先级队列或低优先级队列对应的mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数和低优先级队列的数据个数；
93.具体的，当mac调度器的运行状态为s0时，判断t是否大于t0，若是，则执行步骤s31，否则，执行步骤s32；
94.s31、判断所述高优先级队列里的数据个数是否大于等于n，若是，则增加mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数，减少mac调度器在每个tti允许处理的低优先级队列的数据个数，并将所述mac调度器的运行状态转换为s1，否则，判断低优先级队列里的数据个数是否大于等于m，若是，则减少mac调度器在每个tti允许处理的低优先级队列的数据个数，并将所述mac调度器的运行状态转换为s2；
95.s32、增加mac调度器在每个tti允许处理的ue个数，其中，mac调度器在每个tti允许处理的ue个数具有一个最大值n
max
，该值是系统可以支持的最大接入ue个数；
96.当mac调度器的运行状态为s1时，判断t是否大于t0，若是，则执行步骤s33，否则，执行步骤s34；
97.s33、减少mac调度器在每个tti允许处理的ue个数，重置mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数为n和低优先级队列的数据个数为m，并将所述mac调度器的运行状态转换为s0；
98.s34、减少mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数，增加mac调度器在每个tti允许处理的低优先级队列的数据个数，若mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数和低优先级队列的数据个数分别恢复到n和m，则将所述mac调度器的运行状态转换为s0；
99.当mac调度器的运行状态为s1时，若低优先级队列的数据溢出，则减少mac调度器在每个tti允许处理的ue个数，重置mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据
个数为n和低优先级队列的数据个数为m，并将所述mac调度器的运行状态转换为s0，
100.当mac调度器的运行状态为s2，判断t是否大于t0，若是，则执行步骤s35，否则，执行步骤s36；
101.s35、减少mac调度器在每个tti允许处理的ue个数，重置mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数为n和低优先级队列的数据个数为m，并将所述mac调度器的运行状态转换为s0；
102.s36、增加mac调度器在每个tti允许处理的低优先级队列的数据个数，若mac调度器在每个tti允许处理的低优先级队列的数据个数为m，则将所述mac调度器的运行状态转换为s0；
103.当mac调度器的运行状态为s2时，若低优先级队列的数据溢出，则减少mac调度器在每个tti允许处理的ue个数，重置mac调度器在每个tti允许处理的高优先级队列的数据个数为n和低优先级队列的数据个数为m，并将所述mac调度器的运行状态转换为s0。
104.实施例二
105.请参照图2，一种保证系统稳定性的mac层数据调度终端1，包括存储器2、处理器3以及存储在所述存储器2上并可在所述处理器3上运行的计算机程序，所述处理器3执行所述计算机程序时实现实施例一中的步骤。
106.综上所述，本发明提供的一种保证系统稳定性的mac层数据调度方法及终端，将接收的数据按照其所处的逻辑信道存入不同的高低优先级队列，并通过mac调度器在每个tti处理数据的实际时间与其允许运行的最大时间的比较以及mac调度器的运行状态动态调整mac调度器每个tti允许处理的ue个数、高优先级队列的数据个数和低优先级队列的数据个数，能够把握系统时刻的负荷程度，对表示系统的处理能力的变量进行动态调整，在进行动态调整时，可以明确哪些数据需要优先处理，哪些数据可以延迟处理，从而进行合理的调度，把系统的性能容量最大化，并且由于调整的是mac调度器在每个tti允许处理的高低优先级队列的数据个数，在每个时间间隙并不一定要实际处理当前的数据，因此，上述调整并不影响系统整体的稳定性，而通过对mac调度器在每个tti允许处理的ue个数的调整，虽然会影响当前一段时间内(比如这段时间用户较多或业务繁忙)mac调度器调度用户的能力，但是能够保证系统的稳定性，保证系统处理能力在最优的情况下从忙时到闲时平稳的过度，一方面确保了系统的稳定性，另一方面将系统的性能最大化，使得系统能够处理更多的用户以及更大的业务数据量。
107.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。