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一种下行资源调度方法和装置与流程

文档序号:24939718发布日期:2021-05-04 11:32
一种下行资源调度方法和装置与流程
本发明涉及通信
技术领域
,特别是涉及一种下行资源调度方法和装置。
背景技术
:随着无线通信技术的发展,无线网络的应用越来越广泛,无线接入技术也在不断演进。例如,第五代(5g)移动通信技术已经在开始商用,卫星通信与地面通信的融合也开始进入研究阶段。第三代合作伙伴计划(3rdgenerationpartnershipproject,3gpp)工作组也开始研究卫星通信与地面无线接入网络(例如地面5g网络)的融合,构建海陆空天地一体化综合通信网,满足用户无处不在的多种业务需求,这是未来通信发展的重要方向。无线接入网(an)设备与用户设备(ue)之间通过空口(uu)通信,且an设备可以服务多个ue,an设备与ue之间通信所采用的资源由an设备为ue分配,在下行传输中,an设备可能同时收到缓存有发往多个ue的下行数据,需要为这些ue分配下行资源以传输下行数据,其中下行资源分配又称为下行资源调度。现有的下行资源调度方法有轮询(roundrobin,rr)调度,最大载干比(maximalc/i,maxc/i)调度,部分公平(partialfair,pf)调度等。rr调度方法是基于公平分配的调度方法,考虑每个ue的先来后到,先到先分配;对于各个ue而言,具有较高的“公平性”;但是,整体系统开销比较大,频谱利用效率较低。maxc/i调度方法在一个调度周期tti内,为载干比(c/i)最好的ue分配资源;由于被提供服务的ue,具有最好的信道条件,这样小区的吞吐量较大,频谱利用率较高;但这种方式整体而言不能保证ue的公平性,例如,在小区边缘的ue,由于过多的业务延迟和信号质量较差,受到比较大的歧视,始终得不到较高的速率。pf调度方法是基于部分公平的调度方法,在公平性和整体调度效率之间做了一个折中;pf调度不是最公平的,效率也不是最高的,但它却是相对公平和相对有效率的方法,然而,这种方法仍然会存在部分ue得不到及时的调度,对于这部分ue的时延无法得到保证。可见,以上现有的调度方法都或多或少的影响着系统整体的调度效率或调度公平性。随着技术的演进,an设备可布置在卫星上,而卫星离地面ue的距离更远,卫星通信具有高时延的特点,若业务得不到及时的调度,会使得时延的问题更加明显,导致用户感受度变得更差。技术实现要素:本发明的目的是提供一种下行资源调度方法和装置,用于解决目前调度方法不能很好的平衡系统整体的调度效率或调度公平性,以提升用户体验的问题。本发明提供一种下行资源调度方法,由接入网设备实行,该方法包括:确定第一用户设备的的误包率因子、信噪比和第一业务的优先级系数,其中第一业务为第一用户设备的业务;根据第一用户设备的误包率因子、信噪比和第一业务的优先级系数,计算第一业务的调度优先级;根据第一业务的调度优先级,为第一业务分配资源。进一步的,第一用户设备的误包率因子为第一用户设备的目标误包率与多个用户设备的目标误包率的均值之比。进一步的,接入网设备根据以下公式计算第一业务的调度优先级:β=pl*α/s,其中β为第一业务的调度优先级,p1为第一业务的优先级系数,α为第一用户设备的误包率因子,s为第一用户设备的信噪比。进一步的,第一业务的类型为保证比特速率业务,以上方法还包括:为第二业务分配资源,其中,第二业务的类型为非保证比特速率业务,且接入网设备优先为业务类型为保证比特速率业务的第一业务分配资源。进一步的,接入网设备采用与为第一业务分配资源类似的方式为第二业务分配资源,包括:确定第二用户设备的误包率因子、信噪比和第二业务的优先级系数,其中第二业务为第二用户设备的业务;根据第二用户设备的误包率因子、信噪比和第二业务的优先级系数,计算第二业务的调度优先级;根据第二业务的调度优先级,为第二业务分配资源。相应的,本发明还提供一种下行资源调度装置,包括:第一确定模块,用于确定第一用户设备的误包率因子、信噪比和第一业务的优先级系数,其中第一业务为第一用户设备的业务;调度优先级计算模块,用于根据第一用户设备的误包率因子、信噪比和第一业务的优先级系数,计算第一业务的调度优先级;资源分配模块,用于根据第一业务的调度优先级,为第一业务分配资源。进一步的,第一用户设备的误包率因子为第一用户设备的目标误包率与多个用户设备的目标误包率的均值之比。进一步的,调度优先级计算模块用于根据公式β=pl*α/s计算第一业务的调度优先级,其中β为第一业务的调度优先级,p1为第一业务的优先级系数,α为第一用户设备的误包率因子,s为第一用户设备的信噪比。进一步的,第一业务的类型为保证比特速率业务,资源分配模块还用于:为第二业务分配资源,其中,第二业务的类型为非保证比特速率业务,且资源分配模块优先为业务类型为保证比特速率业务的第一业务分配资源。进一步的,第一确定模块,还用于确定第二用户设备的误包率因子、信噪比和第二业务的优先级系数,其中第二业务为第二用户设备的业务;调度优先级计算模块,还用于根据第二用户设备的误包率因子、信噪比和第二业务的优先级系数,计算第二业务的调度优先级;资源分配模块,还用于根据第二业务的调度优先级,为第二业务分配资源。通过本发明提供的一种行资源调度方法和装置,至少能够带来以下有益效果:本发明综合考虑了用户设备的误包率因子、信噪比和业务的优先级的情况,调整调度优先级,从而更好的平衡系统整体的调度效率或调度公平性,提升用户体验。附图说明下面将以明确易懂的方式,结合附图说明优选实施方式,一种下行资源调度方法和装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。图1为本发明实施例提供的一种下行资源调度方法的示意图;图2为本发明实施例提供的一种资源调度过程的示意图;图3为本发明实施例的提供的一种定时提前(ta)示意图;图4为本发明实施例提供的一种下行资源调度装置的示意图;图5为本发明实施例提供的一种接入网设备的示意图;图6为本发明实施例提供的一种通信系统的示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,并获得其他的实施方式。为使图面简洁,各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。另外,以使图面简洁便于理解,在有些图中具有相同结构或功能的部件,仅示意性地绘制了其中的一个,或仅标出了其中的一个。在本文中,“一个”不仅表示“仅此一个”,也可以表示“多于一个”的情形。请参考图6,其为本发明实施例提供的一种通信系统的示意图。如图6所示,该通信系统包括接入网(accessnetwork,an)110和核心网(corenetwork,cn)120,用户设备(userequipment,ue)130通过an110接入到无线网络,经过cn120与其它网络,例如数据网络(datanework)通信。an又可以称为无线接入网(radioaccessnetwork,ran),an侧的设备可以称为an设备或ran设备,又可以称为基站。在不同的通信制式中其名称不同,例如,在长期演进(longtermevolution,lte)系统中可以称为演进型节点b(evolvednodeb,enb),在5g系统中,可以称为下一代节点b(gnb)。an设备还可以是集中单元(centralizedunit,cu),分布单元(distributedunit,du),或包括cu和du。an设备与ue之间通过空口(uu)通信,且an设备可以服务多个ue,an设备与ue之间通信所采用的资源由an设备为ue分配,在上行传输中,an设备可以应ue的请求为ue分配资源;在下行传输中,an设备可能同时收到缓存有发往多个ue的下行数据,需要为这些ue分配下行资源以传输下行数据。现有的下行资源调度方法有轮询(roundrobin,rr)调度,最大载干比(maximalc/i,maxc/i)调度,部分公平(partialfair,pf)调度等。现有的调度方法都或多或少的影响着系统整体的调度效率或调度公平性。而随着技术的演进,例如,在图6所示的通信系统中,an设备布置在卫星上,而卫星离地面ue的距离更远,卫星通信具有高时延的特点,因此若用户业务得不到及时的调度,会使得时延的问题会更加明显,导致用户感受度变得更差。考虑到以上问题,本发明实施例综合考虑ue的误包率、信噪比和业务的优先级的情况,调整调度优先级,从而更好的平衡系统整体的调度效率或调度公平性,提升用户体验。请参考图1,其为本发明实施例提供的一种下行资源调度方法的示意图。如图1所示,该方法由an设备或an设备内的装置实行,且包括如下步骤:s210:确定第一用户设备的误包率因子、信噪比和第一业务的优先级系数,第一业务为第一用户设备的业务;s220:根据以上确定的误包率因子、信噪比和优先级系数,计算第一业务的调度优先级;s230:根据该调度优先级,为第一业务分配资源。具体地,误包率因子为ue的目标误包率与目标误包率均值之比。对多个ue的目标误包率求均值得到目标误包率均值。例如,an设备可以获取当前调度ue的目标误包率,记为l;对m个ue的目标误包率计算均值,记为k;此时,k/l,即为ue的误包率因子α。m,k和l均为正整数,本发明对m的取值不做限定,可以根据需要进行选择,例如为an设备服务的所有ue数,或当前小区的所有ue数。an设备可能具有多个小区,an设备服务的所有ue是指通过该an设备任一小区进行服务的所有ue。当前小区是指服务当前调度的ue的小区。目标误包率体现了ue对业务误包的要求,误包率因子体现了业务误包要求的优先级情况,误包率因子越小,说明该ue对业务误包的要求越高。信噪比(snr,signalnoiseratio)体现了用户设备的当前信道情况,信噪比越大,说明信道条件越好。信噪比在ue侧可测得,可通过相关信道将此信息反馈给接入网设备。可将snr原始值进行量化,将snr的取值范围分成若干区间,对应snr取值越小的区间对应的量化值越小,将量化的snr值参与调度优先级的计算。比如,将snr原始值排序量化到[1,15]区间,值越大表示信噪比越好。优先级系数用于指示业务的优先级,业务的优先级系数体现了业务的优先级情况。在一种实现中,优先级系数取值越小,所指示的业务的优先级越高。当然,也可以反过来,优先级系数取值越大,所指示的业务的优先级越高。本发明实施例不做限制,后续以优先级系数取值越小,所指示的业务的优先级越高为例进行说明。业务优先级的范围可以根据需要进行设定,例如,业务优先级可以从1到15,或者,可以根据需要设置更多或更少的优先级。在以上方法中,an设备综合考虑ue的误包率因子、信噪比和业务优先级,调整调度优先级,从而更好的平衡系统整体的调度效率或调度公平性,提升用户体验。如此,当有多个ue同时具有下行业务时,例如同时申请下载业务等,an会根据ue的误包率因子、信噪比和业务优先级,调整ue业务的调度优先级,根据调度优先级来调度下行链路资源,以平衡这些ue的调度效率或调度公平性。时间单元可以为最小调度单位时间,对于不同的通信制式,该时间单元可以不同,例如5g系统中可以为时隙(slot),lte系统中可以为传输时间间隔等。调度优先级可以根据以下公式计算得到:β=pl*α/s,其中β为该业务的调度优先级,又可以称为排序因子,p1为该业务的优先级系数,α为ue的误包率因子,s为ue的信噪比。该公式表达了,优先级系数越小,或误包率因子越小,或信噪比越大,调度优先级越高。以时间单元为slot为例,an设备记录第n个slot中m个ue的目标误包率,如下表所示:ue序号m……99……1per值lm……l99……l1此时,当前业务的调度优先级,即排序因子β更新为:其中,l是每个ue的per(packeterrorrate,即目标误包率),ln是第n个ue的per。在5g系统中,为了保证业务端到端的服务质量,提出了基于服务质量(qualityofservice,qos)流(flow)的qos模型,该qos模型支撑保证比特速率(guaranteedbitrate,gbr)的qosflow和非保证比特速率(non-gbr)的qosflow。cn侧的设备,例如会话管理功能(sessionmanagementfunction,smf)节点负责qos的控制。在建立协议数据单元(protocoldataunit,pdu)会话时,smf会给用户面管理功能(userplanefunction,upf)节点、an设备、ue配置qos参数。对于上行数据,ue根据qos规则对数据包进行匹配,数据包从匹配上的qos流,通过对应的an通道(无线承载rb)向网络侧传输;对于下行数据,upf根据包检测规则(packetdetectionrule,pdr)对数据进行匹配,数据包从匹配上的qos流,通过对应的an通道向ue传输。qos参数包括分配和保留优先级(allocationandretentionpriority,arp)参数,arp参数包括优先级(prioritylevel)信息,其中优先级(prioritylevel)信息定义了ue资源请求的重要性。qos参数还包括误包率(packeterrorrate,per),即前述的目标误包率,体现了业务对误包的要求。在图6所示的通信系统中,an设备布置在卫星上,而卫星离地面ue的距离更远,卫星通信具有高时延的特点,因此保证比特速率业务如果得不到及时的调度,会使得时延的问题会更加明显,导致用户感受度变得更差。为了进一步提升用户感受度,可以采用双层调度的方式,来优先调度保证比特速率业务。在该方法中,an设备根据ue的业务类型,将an设备当前服务的所有ue向an申请的业务按保证比特速率业务和非保证比特速率业务分为两层业务,其中,层一为保证比特速率业务,层二为非保证比特速率业务,层一的优先级高于层二。在每一层中,采用图1所示的方法,综合考虑ue的误包率因子、信噪比和业务的优先级系数,产生每个业务的调度优先级。而后,an设备在两层优先级排序后,根据所服务的所有业务的调度优先级进行调度,将调度信息发送给ue,告知ue为其分配的资源的位置。例如,对于下行调度,an设备将下行资源调度信息发送给ue,告知ue下行业务所在的下行资源的时域、频域,或时频位置。可见,以上方法给出了一种基于qos机制双层资源调度方法,实现了高优先级业务流的低时延,低请求失败率的qos保证。此外,将误包率因子、信噪比等因素考虑到调度中,实现了低误包率、高吞吐量的qos保证,尤其对于卫星通信这类特殊通信系统,能够兼顾各种性能要求,提高用户满意度。下面结合附图进行描述,请参考图2,其为本发明实施例提供的一种资源调度过程的示意图。如图2所示,调度开始,即下行资源调度过程开始后,an设备可以实行以下步骤:s310:确定当前业务类型,该业务类型可以为保证比特速率业务或非保证比特速率业务。当业务类型为保证比特速率业务时,an设备实行步骤s320,否则实行步骤s330。s320:进入保证比特速率业务队列,即将当前业务放入保证比特速率业务队列,其中,保证比特速率业务队列为业务类型为保证比特速率业务的所在的队列。s330:进入非保证比特速率业务队列,即将当前业务放入非保证比特速率业务队列,其中,非保证比特速率业务队列为业务类型为非保证比特速率业务的所在的队列。针对每个业务队列更新业务队列中每个业务的调度优先级,将队列重新排序,即实行以下步骤:s340:更新每个保证比特速率业务的调度优先级,将保证比特速率业务队列排序;s350:更新每个非保证比特速率业务的调度优先级,将非保证比特速率业务队列排序;s360:按照保证比特速率业务优先级高于非保证比特速率业务,将队列合并,按序调度业务。在以上步骤s340和s350中,可以采用图1所示的方法更新业务的调度优先级,而后根据更新后的调度优先级对保证比特速率业务队列或非保证比特速率业务队列中的业务进行排序。可选的,在以上步骤s340和s350中,也可以仅进行业务的调度优先级的更新,而不进行排序,在后续步骤s360中,按照保证比特速率业务在前,非保证比特速率业务在后,且按照更新后的调度优先级排序的方式进行排序。可见,an设备可以采用以上方法的分层调度方式,优先调度保证比特速率业务,而后调度非保证比特速率业务,且非保证比特速率业务的调度方式也可以采用以上图1所示的方法。即图1中所示的业务可以为保证比特速率业务,也可以为非保证比特速率业务,且假设保证比特速率业务为第一业务,非保证比特速率业务为第二业务,则an设备采用图1所示的方法为第一业务分配资源之后,可以继续采用图1所示的方法为第二业务分配资源。此外,当第n个时间单元无法满足所有业务的调度需求时,可以在下一个或多个时间单元继续调度尚未调度的业务。调度业务的时间单元(例如以上实施例中的第n个时间单元)可以由an设备根据双向链路传输时延来确定。具体的,an可以根据定时提前(timingadvance,ta)量确定双向链路传输时延,并根据双向链路传输时延确定出下行业务到达ue的时间。然后,an为ue调度下行可用传输资源。在卫星通信系统中,ta量可以包括公共ta(commonta)和ue特定ta(uespecificta)。该ta量可以在随机接入过程中获得,其中ue补偿ue特定ta,an补偿公共ta。随机接入过程结束后,an可以根据公共ta和ue特定ta获得总的时延补偿,例如,公共ta和ue特定ta的和。下行业务到达ue的时间并不是下行业务到达ue的准确时刻,而是an确定的下行业务被调度到达ue的时域位置。以时隙为例,假设an确定ue的下行业务达到ue的时间为第n个时隙。如图3所示,卫星(an)到参考点的距离为d0,卫星(an)到ue的距离为d1,则ue特定ta=2*(d1-d0)/c,公共ta=2*d0/c,其中c是电磁波的传播速度,单位为m/s。请继续参考图6,假设有6个ue同时申请下载业务,例如ue0为保证比特速率业务,优先级为1,per为0.01,量化信噪比s为10;ue1为保证比特速率业务,优先级为2,per为0.001,量化信噪比s为8;ue2为保证比特速率业务,优先级为3,per为0.001,量化信噪比s为6;ue3为非保证比特速率业务,优先级为4,per为0.001,量化信噪比s为10;ue4为非保证比特速率业务,优先级为5,per为0.0001,量化信噪比s为8;ue5为非保证比特速率业务,优先级为6,per为0.000001,量化信噪比s为6。在现有技术中,按照优先级调度后,下行调度排序为ue0,ue1,ue2,ue3,ue4,ue5。采用本发明实施例提供的方法,最终下行调度排序为ue1,ue2,ue0,ue5,ue4,ue3。可见基于以上qos机制双层资源调度方法,实现了高优先级业务流的低时延,低请求失败率,低误包率,高吞吐量的qos保证。基于同一发明构思,本发明实施例还提供一种装置,该装置可以为an设备,也可以为位于an设备中的装置,例如芯片,或单板等,用于实行以上方法实施例中an设备所实行的方法。在一种实现中,请参考图4,其为本发明实施例提供的一种下行资源调度装置的示意图。如图4所示,该装置500包括第一确定模块510,调度优先级计算模块520,和资源分配模块530。第一确定模块510用于确定第一用户设备的误包率因子、信噪比和第一业务的优先级系数,其中第一业务为第一用户设备的业务;调度优先级计算模块520用于根据第一用户设备的误包率因子、信噪比和第一业务的优先级系数,计算第一业务的调度优先级;资源分配模块530用于根据第一业务的调度优先级,为第一业务分配资源。各个单元所实行的操作的细节可以参照以上实施例,在此不再赘述。该装置可以采用以上方法的分层调度方式,优先调度保证比特速率业务,从而第一确定单元510还可以进一步确定业务类型为非保证比特速率业务的第二用户设备的误包率因子、信噪比和第二业务的优先级系数,第二业务为第二用户设备的业务,进而调度优先级计算模块520采用和计算第一业务的调度优先级同样的方式计算第二业务的调度优先级,进而资源分配模块530根据第二业务的调度优先级,为第二业务分配资源。以上通信装置的各个单元的划分仅仅是一种逻辑功能的划分,实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上,也可以物理上分开。且这些单元可以全部以App通过处理器调用的形式实现;也可以全部以硬件的形式实现;还可以部分单元通过App通过处理器调用的形式实现,部分单元通过硬件的形式实现。例如,以上各单元的功能可以以程序代码的形式存储于存储器中,由处理器调度该程序代码,实现以上各个单元的功能。该处理元件可以是通用处理器,例如中央处理器(centralprocessingunit,cpu)或其它可以调用程序的处理器。再如,以上各个单元可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路,例如:一个或多个特定集成电路(asic),或,一个或多个数字信号处理器(dsp),或,一个或者多个现场可编程门阵列(fpga)等。再如,结合这两种方式,部分功能通过处理器调度程序代码的形式实现,部分功能通过硬件集成电路的形式实现。且以上功能集成在一起时,可以以片上系统(system-on-a-chip,soc)的形式实现。在另一种实现中,请参考图5,其为本发明实施例提供的一种an设备的示意图。以上装置可以为该an设备,或可以位于该an设备中。如图5所示,an设备600包括射频装置610和基带装置620。在上行方向上,射频装置610通过天线接收ue发送的数据,将ue发送的数据发送给基带装置620进行处理。在下行方向上,基带装置620对ue产生的数据进行处理,并通过射频装置610和天线发送给ue。基带装置620包括接口621,处理器622和存储器623。接口621用于与射频装置610通信,存储其623用于存储实现以上an设备实行方法的程序代码,处理器622用于调用程序代码实现以上an设备所实行的方法。基于同一发明构思,本发明实施例还提供一种程序产品,例如计算机可读存储介质,该装置计算机可读存储介质包括程序代码,本领域技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成,以上程序可以存储于计算机可读取存储介质中,该程序代码被处理器调用时,处理器用于实行以上方法实施例中an设备所实行的方法。本发明实施例对存储器和处理器的形式和数量不做限制,例如,存储器可以为cpu或其它可以调用程序的处理器,存储器可以为只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。以上所述仅是本发明的部分实施方式,应当指出,对于本
技术领域
的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3 
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