專利名稱：基于服務質量的前向鏈路調度方法
技術領域：
本發(fā)明涉及計算機網絡通信中的前向鏈路調度方法，特別涉及基于服務質量的前向鏈路 調度方法。
背景技術：
在高速分組數(shù)據系統(tǒng)(HRPD)系統(tǒng)中，分組調度技術是現(xiàn)有分組業(yè)務解決方案中一項 關鍵的技術，因此這一技術也成為了很多技術人員關注的焦點。
在數(shù)據通信中，相對于反向鏈路而言，前向分組業(yè)務需要占用更多的帶寬資源?；诜?組業(yè)務的這種非對稱特性，在HRPD系統(tǒng)中，前向信道采用了高速共享信道，以時分復用方 式(TDM)的方式服務所有的用戶AT (Access Terminal手機終端)。前向鏈路被劃分成1.66ms 的時隙，在任何給定的時隙，AN只能服務于一個用戶AT (若不考慮多用戶包的方式)。決 定前向鏈路的每個時隙如何分配給不同的用戶AT，這就是前向調度算法。調度器在傳輸分組 數(shù)據時，總是優(yōu)先傳輸優(yōu)先權最高的用戶AT的分組數(shù)據。
現(xiàn)有的調度策略中比較典型的有兩種調度方法 一種是比例公平調度算法(P-R);另外 一種就是基于QOS的調度算法。
對于(P-R)調度算法，調度優(yōu)先級P通過下面的方法確定跟用戶當前時刻前向鏈路質 量估算并上報申請的數(shù)據速率DRC成正比，跟用戶在當前時刻之前的平均吞吐量T成反比。 這樣，當用戶信道質量較好時(請求傳輸速率DRC值較大)會獲得更多的傳輸機會，從而提 高系統(tǒng)的吞吐量；當用戶的信道質量較差的時候，由于平均吞吐量T較低，同樣會使P增大， 獲得的傳輸機會。利用這種方法決定分組用戶的調度優(yōu)先級體現(xiàn)了各用戶之間的公平性，同 時保證了系統(tǒng)的容量，但是滿足不了QOS的要求。隨著移動通信技術的不斷發(fā)展，人們對無 線數(shù)據業(yè)務的要求也越來越高。高速率分組數(shù)據系統(tǒng)(HRPD)也隨之發(fā)展成為可以用戶提 供越來越多的差異性服務的系統(tǒng)，例如文件下載(ftp)，網頁瀏覽(http)、在線游戲或VOIP 等。因此之后又提出了QOS調度算法。
對于現(xiàn)有的QOS調度算法，其主要思想如下按照用戶對QOS需求的不同將每個用戶
的不同應用(Flow)分別劃分到不同優(yōu)先級別的集合，集合主要是根據用戶對于QOS等級、
時延及吞吐量(MC， DelayBound和TargetThroughput)的要求來劃分。根據MC對Flow的
優(yōu)先級進行一級劃分，根據業(yè)務需要可以劃分成7 8種MC等級，這幾種等級一般都屬于下兩種業(yè)務類型時延敏感型(DS)，如VOIP，或吞吐量敏感型(TS)，如FTP，通常，DS 類型相對于TS類型有絕對高的優(yōu)先級(MC較大)。對于每一種類型的Flow再通過 CurrentDelay及AvgThroughput參數(shù)計算，對優(yōu)先級進行二級劃分。調度器在調度之前首先為 每一個用戶創(chuàng)建一個傳輸實例，傳輸實例的數(shù)據比特按照優(yōu)先級的次序依次從每一個Flow的 隊列中選?。蝗缓笥嬎忝總€傳輸實例的優(yōu)先級。這種基于每個Flow及每個用戶的傳輸實例的 優(yōu)先級可以通過如下的多項式描述
P=[MC0]+[MC1]X+[MC2]X2+[MC3]X3+[MC4]X4+[MC5]X5 +[MC6]X6+[MC7X7]
其中MC0， MC1， MC2，……，MC7稱為度量因子，又稱為度量優(yōu)先級狀態(tài)；P用來描 述每個Flow或者傳輸實例的優(yōu)先級。對于每一個Flow,由于同一數(shù)據流的MC的狀態(tài)總是 確定的，因此用戶的每個Flow的優(yōu)先級對應上述多項式中只有一項不為0， P值通過Flmv 的CurrentDday及AvgThroughput計算獲得。對于用戶的傳輸實例，其優(yōu)先級通過此實例中 包含的每一個流的優(yōu)先級用上述多項式的形式表示。Metric的比較準則與多項式的比較準則 相同先比較最高項系數(shù)，然后依次比較低項系數(shù)。因此通過度量狀態(tài)可以反映出度量的優(yōu) 先級別MC0對應著最低的優(yōu)先級的Flow, MC7對應著最高的優(yōu)先級最高優(yōu)先級的Flow。
調度器在調度時總是先選擇為高優(yōu)先級傳輸實例的用戶服務。如果存在多個優(yōu)先級相同 的傳輸實例，那么會再使用P-R算法或者C/I最大原則依次服務于每一個用戶。這種算法最 大的優(yōu)點是滿足了用戶的QOS要求，能實現(xiàn)Intra-QOS和Inter-QOS。
但是上面所述的QOS調度算法也存在一定的缺陷因為DS流比TS流處于更高級別的 MC，因此DS流相對于TS流擁有絕對的優(yōu)先級，當系統(tǒng)存在DS流的情況下，TS流的吞吐 量就會受到影響。舉一個簡單的例子我們都知道VOIP —般申請的速率較低，并且數(shù)據量 較小，如果系統(tǒng)DS型的VOIP業(yè)務較多，因為VOIP的優(yōu)先級較高，系統(tǒng)就會比較頻繁的調 度VOIP業(yè)務，此時TS的FTP業(yè)務就完全得不到調度，從而就會影響系統(tǒng)的吞吐量指標。

發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有技術的缺陷和不足，本發(fā)明目的在于提供一種滿足用戶QOS的同時能夠提 高系統(tǒng)吞吐量指標的基于服務質量的前向鏈路調度方法。
為了達到上述目的，本發(fā)明基于服務質量的前向鏈路調度方法，包括以下步驟
(1)判斷系統(tǒng)中是否同時存在TS流用戶和DS流用戶，如果判斷結果為是，則進入步
驟(2);如果判斷結果為否，則進入步驟(4);("塞站計算出所有用戶TS流的平均吞吐量和每一個用戶TS流請求的平均吞吐量，來 分別判斷每一個用戶是否需要提升其TS流服務質量等級，如果判斷結果為是，則進入步驟 (3);如果判斷結果為否，則進入步驟(4);
(3) 對該需要提升服務質量等級用戶的TS流提升服務質量等級后，進入步驟(4);
(4) 調度器根據服務質量等級、吞吐量和時延對用戶應用隊列中數(shù)據進行優(yōu)先級的排列 后，根據優(yōu)先級對用戶的數(shù)據進行傳輸。
作為本發(fā)明的進一步完善，所述步驟(2)具體為
(21) 基站收集TS流用戶請求的速率，并通過濾波計算出所有用戶TS流的平均吞吐量 和每一個用戶TS流請求的平均吞吐量；
(22) 判斷是否滿足公式"^〈^:^^Qjvm吸e[W]，如果滿足，則判定該用戶需 要提升其TS流服務質量等級，進入步驟(3);否則，進入步驟(4);
其中，所述的D^0t Average ["]為 n時亥偶戶k濾波后的平均吞吐量，所述的M為TS 流用戶的總數(shù)，所述的O為負載因子。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述負載因子大小的確定方法為基站統(tǒng)計系統(tǒng)中TS流用戶 數(shù)，估算系統(tǒng)DS流負荷情況，并根據DS流負荷的繁重程度選取合適的負載因子，對DS負荷重 的選取小的負載因子。
作為本發(fā)明的進一步改進，步驟(3)中所述提升服務質量等級的方法為通過系統(tǒng)管理 員的配置完成。
采用上述的方法后，能夠在TS流和DS流同時存在時，對每一個用戶判斷是否需要提升 TS流服務質量等級，并對需要的用戶提升其TS流服務質量等級，能夠在滿足用戶服務質量 的同時提高系統(tǒng)吞吐量的指標。


圖1為本發(fā)明中基于服務質量的前向鏈路調度方法的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明是基站根據用戶無線信道條件及吞吐量的變化，實時調整TS流調度優(yōu)先級，然 后根據調整后的QOS參數(shù)計算每個Flow的優(yōu)先級，并選擇優(yōu)先級較高的Flow的數(shù)據比特為 每一個用戶生成一個候選傳輸實例，再選擇優(yōu)先級最高的用戶進行調度，這種調度方法可以滿足用盧的Q0S需求，并且可以克服因系統(tǒng)的DS負荷過重導致的吞吐量的損失。
基站是通過利用系統(tǒng)中應用TS流的用戶請求的DRC值及TS流的平均吞吐量等因素作為
判決門限，實時調整TS流調度優(yōu)先級MC;可以設"ACA)mge[W]為n時刻用戶k濾波后 的平均請求速率，并假設系統(tǒng)有M個TS流用戶，如果系統(tǒng)中TS流的平均吞吐量r[n]滿足
<formula>see original document page 6</formula>
時，用戶k的TS流的Q0S等級MC將提升到DS流的水平或者比現(xiàn)有DS流更高的優(yōu)先級， 提升的等級可以由系統(tǒng)管理員配置；否則，用戶k的TS流的MC將維持原來的狀態(tài)。
其中，"的取值與DS流的負荷有關系，DS流負荷越重，"的取值就越小。根據系統(tǒng)DS 流的負荷的情況，及TS流用戶請求服務的情況，對TS流的服務等級進行動態(tài)調整，使DS流 用戶及TS流用戶都能較好的服務，并且從整體上能提高系統(tǒng)的前向容量。
下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細說明。
(101) 調度器需要調度新的Packet時進入該調度算法；
(102) 判斷系統(tǒng)中是否同時存在TS用戶和DS用戶，如果同時存在，則進入步驟(103)， 對每一個TS流用戶進行本文中提出的TS流優(yōu)先級提升判決；如果不是同時存在TS用戶和 DS用戶，則直接轉入步驟(108);
(103) 基站側統(tǒng)計系統(tǒng)中TS流用戶數(shù)；估算系統(tǒng)DS流負荷情況，根據DS流負荷的繁 重程度選取合適的負載因子"，如果DS負荷較重，就選取較小的"。"參數(shù)具體的取值可以 由系統(tǒng)管理員配置，也可以由基站根據特定的算法確定；通過濾波算法計算所有TS流總的平 均吞吐量；
(104) 基站側收集TS用戶請求的速率DRC,并通過濾波算法計算該TS流用戶請求的平 均DRC;
(105) 判斷是否滿足公式<formula>see original document page 6</formula>, 如果滿足，則判定該用戶需要 提升TS流的QOS等級，否則，進入步驟(107);
(106) 根據系統(tǒng)管理員配置，提升該用戶的TS流的QOS等級；
(107) 在TS用戶內遍歷步驟(104)到(106)提供的算法；如果沒有遍歷完成則轉入 步驟(104);否則進入步驟(108);
(108) 調度器裉據不同的Flow對時延及吞吐量的要求不同計算該用戶Flow隊列中數(shù) 據的優(yōu)先級，優(yōu)先次序的計算可以采用下列方式；
(T f (AvgThrghput， UgetThrghput) TS流
P=-
t fi (CurrentDelay, DelatyBouncO DS流
(109) 為每一個用戶產生一個候選傳輸實例，候選傳輸實例生成的原則就是從用戶的 所有Flow的數(shù)據隊列中，選擇式(3)計算出的優(yōu)先級最大的數(shù)據流的比特來填充一個Packet， Packet的格式與當前信道的DRC有關；
(110) 調度器根據步驟(107)公式的計算結果，按照下面公式計算傳輸實例的優(yōu)先級 <formula>see original document page 7</formula>.
(111) 當調度時刻到來時，調度器根據步驟(109)計算的結果選擇所有用戶的候選傳 輸實例中優(yōu)先級最高的實例進行傳輸。如果存在多個優(yōu)先級相同的傳輸實例，那么會再使用 P-R算法或者C/I最大原則依次服務于每一個用戶；
(112) 調度器結束本輪的調度。
本發(fā)明能夠在TS流和DS流同時存在時，對每一個用戶判斷是否需要提升TS流服務質量 等級，并對需要的用戶提升其TS流服務質量等級，能夠在滿足用戶服務質量的同時提高系統(tǒng) 吞吐量的指標。
以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行 了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同 替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求保護的范圍 當中。
權利要求
1、一種基于服務質量的前向鏈路調度方法，其特征在于，包括以下步驟(1)判斷系統(tǒng)中是否同時存在TS流用戶和DS流用戶，如果判斷結果為是，則進入步驟(2)；如果判斷結果為否，則進入步驟(4)；(2)基站計算出所有用戶TS流的平均吞吐量和每一個用戶TS流請求的平均吞吐量，來分別判斷每一個用戶是否需要提升其TS流服務質量等級，如果判斷結果為是，則進入步驟(3)；如果判斷結果為否，則進入步驟(4)；(3)對該需要提升服務質量等級用戶的TS流提升服務質量等級后，進入步驟(4)；(4)調度器根據服務質量等級、吞吐量和時延對用戶應用隊列中數(shù)據進行優(yōu)先級的排列后，根據優(yōu)先級對用戶的數(shù)據進行傳輸。
2、 按照權利要求1所述的基于服務質量的前向鏈路調度方法，其特征在于，所述步驟(2) 具體為(21) 基站收集TS流用戶請求的速率，并通過濾波計算出所有用戶TS流的平均吞吐量和每一個用戶TS流請求的平均吞吐量；(22) 判斷是否滿足公式<formula>see original document page 2</formula>，如果滿足，則判定該用戶需要提升其TS流服務質量等級，進入步驟(3);否則，進入步驟(4);n時亥U用戶k濾波后的平均吞吐量,所述的M為TS流用戶的總數(shù)，所述的a 為負載因子。
3、 按照權利要求2所述的基于服務質量的前向鏈路調度方法，其特征在于，所述負載因 子大小的確定方法為基站統(tǒng)計系統(tǒng)中TS流用戶數(shù)，估算系統(tǒng)DS流負荷情況，并根據DS流 負荷的繁重程度選取合適的負載因子,對DS負荷重的選取小的負載因子。
4、 按照權利要求3所述的基于服務質量的前向鏈路調度方法，其特征在于，歩驟(3)中所述提升服務質量等級的方法為通過系統(tǒng)管理員的配置完成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于服務質量的前向鏈路調度方法。為解決現(xiàn)有技術中無法在滿足用戶QOS的同時無法提高系統(tǒng)吞吐量指標的問題而發(fā)明。本發(fā)明的方法包括以下步驟判斷系統(tǒng)中是否同時存在TS流用戶和DS流用戶，如果是，則基站計算出所有用戶TS流的平均吞吐量和每一個用戶TS流請求的平均吞吐量，來分別判斷每一個用戶是否需要提升其TS流服務質量等級，如果判斷結果為是，則對該需要提升服務質量等級用戶的TS流提升服務質量等級后，調度器根據服務質量等級、吞吐量和時延對用戶應用隊列中數(shù)據進行優(yōu)先級的排列后，根據優(yōu)先級對用戶的數(shù)據進行傳輸。本發(fā)明能夠在滿足用戶服務質量的同時提高系統(tǒng)吞吐量的指標。
文檔編號H04L29/02GK101175064SQ200610165780
公開日2008年5月7日 申請日期2006年12月18日 優(yōu)先權日2006年12月18日
發(fā)明者趙會英 申請人:中興通訊股份有限公司