專利名稱：一種增強(qiáng)型多媒體多播/廣播業(yè)務(wù)中的無(wú)線資源管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)先進(jìn)的長(zhǎng)期演進(jìn)(Long Term Evolution-Advanced,以下簡(jiǎn)稱LTE-Advanced)中增強(qiáng)型多媒體多播/廣播業(yè)務(wù)(enhance ment-MultimediaMulticast/Broadcast Service,以下簡(jiǎn)稱e-MBMS)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及增 強(qiáng)型多媒體多播/廣播業(yè)務(wù)的無(wú)線資源管理方法。
背景技術(shù)：
增強(qiáng)型多媒體多播/廣播業(yè)務(wù)(e-MBMS)被認(rèn)為是先進(jìn)的長(zhǎng)期演進(jìn) (LTE-Advanced)中提供高頻譜效率、高可靠性多媒體業(yè)務(wù)傳輸?shù)囊环N重要方式，也是第四 代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作的重要方面?！兜谌献骰锇橛?jì)劃(無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)規(guī)范組)演進(jìn)的通用地面無(wú)線接入與 無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)綜述(第九版本)》(3GPP TS 36. 300 V9. 1.0，Release 9，pp. 78-80，Sep, 2009)中規(guī)定單頻網(wǎng)多播/廣播(MBSFN)作為增強(qiáng)型多媒體多播/廣播業(yè)務(wù)(e-MBMS)的傳 輸方式，并指出多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí)體(MCE)負(fù)責(zé)多播服務(wù)范圍內(nèi)所有基站有關(guān)多播傳輸 信道(MCH)的無(wú)線資源管理，在先進(jìn)的長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE-Advanced)第九版本(Release 9)協(xié) 議中對(duì)于保證比特速率(GBR)承載業(yè)務(wù)，通常以最大比特速率(MBR)并按照MBR = GBR的 原則分配單頻網(wǎng)多播/廣播(MBSFN)子幀資源。第三代合作伙伴計(jì)劃無(wú)線接入網(wǎng)第三工作組第六十五次會(huì)議(3GPP TSG-RANWG3#65,Aug, 2009)中提出一種基于業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的增強(qiáng)型多媒體多播/廣播業(yè)務(wù) (e-MBMS)資源管理方法，但并沒(méi)有考慮單頻網(wǎng)多播/廣播區(qū)域(MBSFN Area)中業(yè)務(wù)使用需 求差異對(duì)于多業(yè)務(wù)調(diào)度的影響，且該方法沒(méi)有改變資源預(yù)留方式，并不能帶來(lái)業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù) 用增益。〈〈ilf言技術(shù)與應(yīng)用國(guó)際會(huì)i義〉〉(International Conference on Communication Technologyand Application, pp. 360-365，Oct, 2009)中提出一種將業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用增益引 入增強(qiáng)型多媒體多播/廣播業(yè)務(wù)(e-MBMS)中的資源管理方法，但該方法并不適用于混合業(yè) 務(wù)場(chǎng)景，且沒(méi)有考慮多業(yè)務(wù)并發(fā)時(shí)的調(diào)度策略。第三代合作伙伴計(jì)劃無(wú)線接技術(shù)規(guī)范組第四十八次會(huì)議(3GPP TSG-RAN Meeting48, Jun, 2010)中提出2011年先進(jìn)的長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE-Advanced)第十版本(Release 10)協(xié)議中增強(qiáng)型多媒體多播/廣播業(yè)務(wù)(e-MBMS)將引入非保證比特速率(Non-GBR)承載 的業(yè)務(wù)(MBR > GBR)，并將引入上行業(yè)務(wù)使用狀況匯報(bào)，因而需要采用新的資源管理方式以 便更好地利用無(wú)線資源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種增強(qiáng)型多媒體多播/廣播業(yè)務(wù)中的無(wú)線資源管理方法， 在混合業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景下，提出基于業(yè)務(wù)需求權(quán)重的調(diào)度策略，從而提高多播組保證比特速 率業(yè)務(wù)用戶的滿意度，并提出基于業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的單頻網(wǎng)多播/廣播子幀的分配方式，帶來(lái)非保證比特速率承載業(yè)務(wù)的吞吐量增益，特別適用于先進(jìn)的長(zhǎng)期演進(jìn)第十版本協(xié)議中的 增強(qiáng)型多媒體多播/廣播系統(tǒng)。本發(fā)明增強(qiáng)型多媒體多播/廣播業(yè)務(wù)的資源管理方法，包括在每一個(gè)小區(qū)內(nèi)設(shè) 置一個(gè)基站，操作與管理實(shí)體配置多個(gè)小區(qū)組成一個(gè)單頻網(wǎng)多播/廣播區(qū)域，在同一個(gè)單 頻網(wǎng)多播/廣播區(qū)域中的所有基站采取單頻網(wǎng)多播/廣播的傳輸方式，每個(gè)用戶端將接收 到的所有的單頻網(wǎng)多播/廣播信號(hào)進(jìn)行合并，相同服務(wù)質(zhì)量的業(yè)務(wù)復(fù)用在同一個(gè)媒介控制 層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元中，在一個(gè)動(dòng)態(tài)調(diào)度周期中，多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí)體負(fù)責(zé)該單頻網(wǎng)多播/ 廣播區(qū)域中所有基站有關(guān)多播信道的無(wú)線資源管理，包括調(diào)度策略以及資源分配方式；其特征在于在多媒體多播/廣播混合業(yè)務(wù)場(chǎng)景下，引入稱為“用戶需求因子”的用戶反饋消 息，該因子包含單頻網(wǎng)多播/廣播區(qū)域中各業(yè)務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位，并將其按業(yè)務(wù)編號(hào)排列，組成 一條無(wú)線控制層消息用戶開(kāi)始或停止使用某項(xiàng)業(yè)務(wù)時(shí)，根據(jù)其業(yè)務(wù)編號(hào)將因子中對(duì)應(yīng)的 業(yè)務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位置1，表示開(kāi)始使用，或置0，表示停止使用，其余業(yè)務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位均置0，并 通過(guò)空中接口將“用戶需求因子”發(fā)送給基站；基站將接收到的所有“用戶需求因子”中各 業(yè)務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位分別累加，求得小區(qū)中各業(yè)務(wù)使用狀態(tài)，并將其按業(yè)務(wù)編號(hào)排列，組成一條 稱為“業(yè)務(wù)需求因子”的控制面信令，通過(guò)演進(jìn)的通用地面無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部控制面接口發(fā) 送給多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí)體；多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí)體根據(jù)基站的“業(yè)務(wù)需求因子”中的各業(yè) 務(wù)使用狀態(tài)，將接收到的所有業(yè)務(wù)使用狀況分別累加，并最終求得各業(yè)務(wù)的使用狀態(tài)在用 戶中的比例即業(yè)務(wù)的需求權(quán)重，從而進(jìn)行基于業(yè)務(wù)需求權(quán)重的調(diào)度；多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí) 體基于各業(yè)務(wù)調(diào)度結(jié)果，根據(jù)相同服務(wù)質(zhì)量要求的保證比特速率業(yè)務(wù)流的流量特性，在業(yè) 務(wù)服務(wù)質(zhì)量要求的限制下求得復(fù)用流的流量最大值，即“業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用門(mén)限”，從而進(jìn)行基 于業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的資源分配方式；所述基于業(yè)務(wù)需求權(quán)重的調(diào)度策略為假定單頻網(wǎng)多播/廣播區(qū)域中有N個(gè)基站，
增強(qiáng)型多媒體多播/廣播業(yè)務(wù)用戶數(shù)目為M，各小區(qū)反饋用戶數(shù)目為Mfa，則有^ Μ，
共有K個(gè)業(yè)務(wù)，保證比特速率承載業(yè)務(wù)數(shù)目為KQ，Kb個(gè)非保證比特速率承載業(yè)務(wù)，則有K = KQ+KB,設(shè)置“丟包加權(quán)重量” loss_w,表示多播組保證比特速率用戶滿意度，該“丟包加權(quán)重 量”為
Koloss _ w = ^ Num(Packet 一 lossk) χ Wk(1)
A=I其中Packet_l0SSk為業(yè)務(wù)k的丟包數(shù)，Wk為業(yè)務(wù)k的權(quán)重；該基于業(yè)務(wù)需求權(quán)重的調(diào)度策略具體包括以下步驟A、在上行業(yè)務(wù)使用狀況匯報(bào)的基礎(chǔ)上引入“用戶需求因子”對(duì)于K個(gè)增強(qiáng)型多媒 體多播/廣播業(yè)務(wù)，處于無(wú)線控制連接狀態(tài)或指定部分用戶作為反饋用戶，在業(yè)務(wù)使用狀 況匯報(bào)周期開(kāi)始，即周期觸發(fā)或用戶開(kāi)始、停止使用某業(yè)務(wù)，即事件觸發(fā)時(shí)反饋用戶j反饋 給基站i用戶需求因子Vj (V1,」，V2, j, V3, j……vK,j)，其中vk,」表示反饋用戶j的第k個(gè)業(yè)務(wù) 的狀態(tài)標(biāo)志位，若用戶正在使用該業(yè)務(wù)，將置為1，如果用戶停止使用該業(yè)務(wù)，則置為0， 對(duì)于其他業(yè)務(wù)均置為0 ；對(duì)于周期觸發(fā)，若用戶在一個(gè)業(yè)務(wù)使用狀況周期中沒(méi)有改變業(yè)務(wù) 使用狀況，則下一周期不反饋，基站端與網(wǎng)絡(luò)端保留上次反饋的因子；
5
B、基站i將接收到反饋用戶的用戶需求因子組成“業(yè)務(wù)需求因子"Di (Cl1,Cl2,,, d3,
Hf·'
i……U，其中 ， = [ w」，表示基站i的第k個(gè)業(yè)務(wù)的使用狀態(tài)，并通過(guò)演進(jìn)的通用地面
.H
無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部控制面接口將該“業(yè)務(wù)需求因子”發(fā)送給多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí)體；C、多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí)體根據(jù)單頻網(wǎng)多播/廣播區(qū)域內(nèi)全部基站的“業(yè)務(wù)需求
N
Σ成’
因子“，最終確定業(yè)務(wù)k的業(yè)務(wù)需求權(quán)重Wk，其中WA = ^，并根據(jù)業(yè)務(wù)需求權(quán)重進(jìn)行調(diào)根據(jù)業(yè)務(wù)需求權(quán)重進(jìn)行調(diào)度的原則為優(yōu)先調(diào)度保證比特速率承載業(yè)務(wù)；對(duì)于服 務(wù)質(zhì)量要求相同并可以進(jìn)行復(fù)用的多個(gè)保證比特速率承載業(yè)務(wù)，將其平均業(yè)務(wù)需求權(quán)重作 為復(fù)用流的業(yè)務(wù)需求權(quán)重參與調(diào)度；在復(fù)用流或其他相同承載的業(yè)務(wù)中，優(yōu)先調(diào)度業(yè)務(wù)權(quán) 重高的業(yè)務(wù)，權(quán)重為0的業(yè)務(wù)不參與調(diào)度；所述基于業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的資源分配策略為依據(jù)調(diào)度結(jié)果，首先分配保證比特速率承載業(yè)務(wù)并確定業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用門(mén)限多小 區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí)體根據(jù)業(yè)務(wù)流的服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，對(duì)于相同服務(wù)質(zhì)量要求的業(yè)務(wù)，按業(yè)務(wù)需 求權(quán)重由高至低排序進(jìn)行復(fù)用，并依據(jù)業(yè)務(wù)流參數(shù)設(shè)置總的業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用門(mén)限，該門(mén)限值 的確定方法為假定業(yè)務(wù)流量模型為獨(dú)立同分布的高斯分布，保證比特速率承載業(yè)務(wù)Ki的 比特速率概率密度函數(shù)為fi (χ)，則依據(jù)調(diào)度的結(jié)果，假定Kq個(gè)相同服務(wù)質(zhì)量的保證比特速 率承載業(yè)務(wù)需要進(jìn)行調(diào)度，則進(jìn)行業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用后，復(fù)用業(yè)務(wù)流的概率密度函數(shù)fSUffl(x)為
β η,(χ) = /l(x) fl(x) ...... βο(χ)( 2 )式(2)中(g)為卷積符號(hào)；假定服務(wù)質(zhì)量要求丟包率限制為ε，則總的業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用門(mén)限應(yīng)滿足下面所示的 業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用門(mén)限確定公式
χ-SMBRs/ ^ χ-fi_(x)dx < ε⑶
^SMiml^式(3)中SMBRs為總的業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用門(mén)限；如果存在服務(wù)質(zhì)量要求不同的其他保證比特速率承載業(yè)務(wù)，多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí) 體按照現(xiàn)行先進(jìn)的長(zhǎng)期演進(jìn)第九版本協(xié)議規(guī)定，依據(jù)業(yè)務(wù)流總的最大比特速率分配資源大 小；最后進(jìn)行非保證比特速率承載業(yè)務(wù)資源分配若系統(tǒng)資源仍有空余，則依據(jù)調(diào)度 結(jié)果，進(jìn)行非保證比特速率承載業(yè)務(wù)資源分配；如果系統(tǒng)資源沒(méi)有空余，則該調(diào)度周期中不 進(jìn)行該承載業(yè)務(wù)的資源分配。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的資源管理方式由于引入了“用戶需求因子”和“業(yè)
務(wù)需求因子”來(lái)確定各業(yè)務(wù)的需求權(quán)重，克服了現(xiàn)有多播系統(tǒng)調(diào)度策略因不考慮用戶需求
而帶來(lái)用戶體驗(yàn)下降的不足；本發(fā)明中基于業(yè)務(wù)需求權(quán)重的調(diào)度策略可以在不影響保證比
特速率承載業(yè)務(wù)丟包率的基礎(chǔ)上提高多播組保證比特速率承載業(yè)務(wù)用戶滿意度；同時(shí)本發(fā)
明提出基于業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的資源分配方式，克服了現(xiàn)有協(xié)議規(guī)定MBR = GBR的單頻網(wǎng)多播/
廣播子幀資源分配方式導(dǎo)致保證比特速率承載業(yè)務(wù)預(yù)留資源過(guò)剩的缺點(diǎn)，在先進(jìn)的長(zhǎng)期演進(jìn)第十版本允許的混合業(yè)務(wù)場(chǎng)景下，本發(fā)明提出的資源分配方式可以在滿足保證比特速率 承載業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上提高非保證比特速率承載業(yè)務(wù)的吞吐量，從而更合理的利 用無(wú)線資源。


圖1為本發(fā)明的無(wú)線資源管理方式的流程框圖。圖2為基于業(yè)務(wù)需求權(quán)重的調(diào)度策略與其他調(diào)度策略同保證比特速率(GBR)承載 業(yè)務(wù)用戶丟包率關(guān)系的仿真曲線。 圖3為不同資源分配方式下GBR承載業(yè)務(wù)流數(shù)與GBR承載業(yè)務(wù)丟包率關(guān)系的仿真 曲線。圖4為不同資源分配方式下GBR承載業(yè)務(wù)流數(shù)與非保證比特速率(Non-GBR)承載 業(yè)務(wù)吞吐量增益關(guān)系的仿真曲線。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合

本方法的實(shí)施例。實(shí)施例1 本實(shí)施例采用的蜂窩系統(tǒng)中有19個(gè)六邊形小區(qū)，每小區(qū)各設(shè)置一個(gè)基站， 每個(gè)小區(qū)分為三個(gè)扇區(qū)，用戶終端隨機(jī)分布在小區(qū)內(nèi)，不考慮用戶終端的移動(dòng)；設(shè)載 波頻率為2GHz，信道帶寬為50PRB(10MHz)；基站采用120°定向天線，天線增益為
4^) =人’ -180<0<180 θ是定向天線的方位角；θ 3dB設(shè)定為70度，Affl設(shè)為20dB，
--J，
每條天線的最大增益是14dBi，隨著與視軸方向的偏離，天線增益逐步降低，最大衰減為 20dB。本實(shí)施例采用瑞利信道模型，單天線配置；設(shè)基站發(fā)送功率為IOdBm ；熱噪聲密度 為-104dBm/Hz。本實(shí)施例采用先進(jìn)的長(zhǎng)期演進(jìn)協(xié)議中規(guī)定的幀結(jié)構(gòu)以及增強(qiáng)型多媒體多播/廣 播業(yè)務(wù)(e-MBMS)系統(tǒng)參數(shù)，單頻網(wǎng)多播/廣播區(qū)域(MBSFN Area)包含19個(gè)小區(qū)，e_MBMS 占用帶寬為20PRB，采用MBSFN的傳輸方式，MBSFN子幀占用其中2個(gè)下行子幀，編碼調(diào)制方 式固定為QPSK，碼率為3/4，多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí)體(MCE)調(diào)度周期設(shè)置為100ms，業(yè)務(wù)使用 狀況匯報(bào)周期為1000ms，仿真時(shí)間是1000s，GBR承載業(yè)務(wù)使用VIDEO視頻流類(lèi)業(yè)務(wù)模型， QCI特性要求最大時(shí)延為250ms，丟包率限制為1 %以下，Non-GBR承載業(yè)務(wù)采用后臺(tái)類(lèi)FTP 下載業(yè)務(wù)，選用Full-Buffer模型，不做延時(shí)要求，業(yè)務(wù)需求權(quán)重用1 K的正整數(shù)在業(yè)務(wù) 使用狀況匯報(bào)周期中隨機(jī)指示。附圖1給出了本發(fā)明的資源管理方式流程框圖；本發(fā)明的資源管理方式流程主要 分為業(yè)務(wù)需求權(quán)重的確定與調(diào)度和資源分配算法兩部分，其中匯報(bào)判決單元模塊1、用戶端 反饋模塊2、基站端處理模塊3和MCE確定業(yè)務(wù)權(quán)重模塊4完成業(yè)務(wù)需求權(quán)重的確定，算法 開(kāi)始模塊5、調(diào)度周期判決單元模塊6、MCE調(diào)度模塊7、GBR承載業(yè)務(wù)資源分配模塊8、系統(tǒng) 資源是否剩余判決單元模塊9、Non-GBR承載業(yè)務(wù)資源分配模塊10和算法結(jié)束模塊11完成 調(diào)度和資源分配算法。匯報(bào)判決單元模塊1判斷此時(shí)是否需要進(jìn)行業(yè)務(wù)使用狀況的匯報(bào)，若需要匯報(bào)，用戶端通過(guò)反饋模塊2將用戶需求因子發(fā)送給基站，基站端通過(guò)處理模塊3將 所有反饋用戶的用戶需求因子進(jìn)行累計(jì)，并組成業(yè)務(wù)需求因子，最終由模塊4中的MCE確定 業(yè)務(wù)需求權(quán)重；若匯報(bào)判決單元模塊1判決此時(shí)不進(jìn)行業(yè)務(wù)使用狀況匯報(bào)，則業(yè)務(wù)需求權(quán) 重不發(fā)生變化。模塊5表示調(diào)度與資源分配算法開(kāi)始，模塊6為動(dòng)態(tài)調(diào)度周期判決模塊，若 此時(shí)調(diào)度周期開(kāi)始，基于MCE確定業(yè)務(wù)權(quán)重模塊4確定的業(yè)務(wù)需求權(quán)重結(jié)果，MCE調(diào)度模塊 7進(jìn)行混合業(yè)務(wù)的調(diào)度，即GBR業(yè)務(wù)優(yōu)先，同承載的業(yè)務(wù)按業(yè)務(wù)需求權(quán)重進(jìn)行調(diào)度。調(diào)度結(jié) 束后開(kāi)始進(jìn)行資源分配，GBR承載業(yè)務(wù)資源分配模塊8進(jìn)行GBR承載業(yè)務(wù)的資源分配依據(jù) 模塊7中的調(diào)度結(jié)果并基于業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用確定復(fù)用門(mén)限，以此作為資源分配依據(jù)，模塊9為 系統(tǒng)資源是否剩余判決單元模塊，若此時(shí)系統(tǒng)資源仍有剩余，則由Non-GBR承載業(yè)務(wù)資源 分配模塊10進(jìn)行Non-GBR承載業(yè)務(wù)資源分配，若系統(tǒng)資源已經(jīng)分配完畢，則此次調(diào)度不分 配N(xiāo)on-GBR承載業(yè)務(wù)，模塊11表示該動(dòng)態(tài)調(diào)度周期內(nèi)調(diào)度與資源分配結(jié)束。附圖2給出了基于業(yè)務(wù)需求權(quán)重的調(diào)度策略與其他調(diào)度策略同GBR承載業(yè)務(wù)丟 包率關(guān)系的仿真曲線；設(shè)置GBR承載業(yè)務(wù)數(shù)目為5，業(yè)務(wù)編號(hào)為1 5，沒(méi)有Non-GBR承載 業(yè)務(wù)，單個(gè)業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用門(mén)限SMBR為56Kbps，各業(yè)務(wù)需求權(quán)重分別以1 5的正整數(shù)在業(yè) 務(wù)使用狀況匯報(bào)周期內(nèi)隨機(jī)指示，橫坐標(biāo)表示各GBR承載業(yè)務(wù)以及總的GBR承載業(yè)務(wù)，縱 坐標(biāo)表示GBR承載業(yè)務(wù)丟包率。從仿真曲線圖可以看出本發(fā)明提出的基于業(yè)務(wù)需求權(quán)重 的調(diào)度策略與丟包率關(guān)系曲線A和輪詢調(diào)度策略與丟包率關(guān)系曲線B基本持平，兩種調(diào)度 策略下各業(yè)務(wù)丟包率維持在0. 0. 22%之間，總的GBR承載業(yè)務(wù)丟包分別為0. 14%與 0. 13%，可見(jiàn)基于業(yè)務(wù)需求權(quán)重的調(diào)度策略與傳統(tǒng)的輪詢調(diào)度策略對(duì)于GBR業(yè)務(wù)丟包率影 響基本相同。為了說(shuō)明不同調(diào)度策略對(duì)于多播組GBR用戶滿意度的影響，根據(jù)公式⑴中“丟包 加權(quán)重量”的計(jì)算公式，得到表1 表1.調(diào)度策略對(duì)于多播組GBR用戶滿意度的影響
調(diào)度策略 內(nèi)容基于業(yè)務(wù)需求權(quán) 重的調(diào)度策略輪詢調(diào)度策略多播組GBR用戶需求滿意度 (丟包加權(quán)重量)19282035從表1中可以看出，基于業(yè)務(wù)需求權(quán)重的調(diào)度策略相比輪詢調(diào)度策略可以減低丟 包加權(quán)重量，提高多播組GBR用戶滿意度5%以上。附圖3為不同資源分配方式下GBR承載業(yè)務(wù)流數(shù)目與GBR業(yè)務(wù)丟包率關(guān)系的仿真 曲線；Non-GBR承載業(yè)務(wù)數(shù)目為1，橫坐標(biāo)表示GBR承載業(yè)務(wù)復(fù)用流數(shù)目，縱坐標(biāo)表示GBR承 載業(yè)務(wù)丟包率。附圖4為不同資源分配方式下GBR承載業(yè)務(wù)流數(shù)目與Non-GBR業(yè)務(wù)吞吐量增益關(guān) 系的仿真曲線；Non-GBR承載業(yè)務(wù)數(shù)目為1，橫坐標(biāo)表示GBR承載業(yè)務(wù)復(fù)用流數(shù)目，縱坐標(biāo)表 示以先進(jìn)的長(zhǎng)期演進(jìn)第八版本(LTE-Advanced，Release 8)協(xié)議中規(guī)定的e_MBMS資源分配 方式下Non-GBR承載業(yè)務(wù)的吞吐量為基準(zhǔn)，不同資源分配方式得到的吞吐量增益。附圖3和附圖4中的曲線顯示了以下特征
a)、當(dāng)GBR承載業(yè)務(wù)數(shù)目大于18時(shí)，由于e_MBMS系統(tǒng)資源受限，無(wú)論資源分配方 式如何，GBR承載業(yè)務(wù)丟包率隨著復(fù)用流數(shù)增加而迅速上升。以下均考慮GBR承載業(yè)務(wù)流 數(shù)目小于18的情況。b)、在先進(jìn)的長(zhǎng)期演進(jìn)第八版本(LTE-Advanced，Release 8)協(xié)議中規(guī)定的 e-MBMS資源分配方式下GBR承載業(yè)務(wù)數(shù)目與GBR承載業(yè)務(wù)丟包率關(guān)系曲線C由于沒(méi)有引入 業(yè)務(wù)復(fù)用，GBR業(yè)務(wù)丟包率與GBR業(yè)務(wù)數(shù)目無(wú)關(guān)，GBR承載業(yè)務(wù)丟包率穩(wěn)定在左右。c)、在先進(jìn)的長(zhǎng)期演進(jìn)第九版本(LTE-Advanced，Release 9)協(xié)議中規(guī)定的 e-MBMS資源分配方式下，GBR承載業(yè)務(wù)數(shù)目與GBR承載業(yè)務(wù)丟包率曲線D由于引入業(yè)務(wù)復(fù) 用，平滑了業(yè)務(wù)突發(fā)，GBR承載業(yè)務(wù)丟包率隨著GBR業(yè)務(wù)復(fù)用流數(shù)目(業(yè)務(wù)流數(shù)目>2)增 加而下降，當(dāng)復(fù)用業(yè)務(wù)數(shù)目大于10時(shí)，GBR業(yè)務(wù)丟包率穩(wěn)定在0. 左右，Release 9規(guī)定 的e-MBMS資源分配方式下，GBR承載業(yè)務(wù)數(shù)目與Non-GBR承載業(yè)務(wù)吞吐量增益曲線H縱坐 標(biāo)恒為0%，在混合業(yè)務(wù)場(chǎng)景下并不能獲得Non-GBR承載業(yè)務(wù)吞吐量增益。d)、當(dāng)業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用流數(shù)目為13時(shí)，根據(jù)復(fù)用業(yè)務(wù)流的概率密度函數(shù)公式(2)和 業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用門(mén)限確定公式(3)，設(shè)置丟包率為0. 時(shí)，得出SMBR約為56Kbps。在本發(fā) 明提出的資源分配方式下GBR承載業(yè)務(wù)數(shù)目與GBR承載業(yè)務(wù)丟包率關(guān)系曲線E，在復(fù)用業(yè) 務(wù)數(shù)目彡13時(shí)GBR承載業(yè)務(wù)丟包率與Release 8規(guī)定的資源分配方式相比下降明顯，與 Release 9基本持平；同時(shí)SMBR為56Kbps時(shí)，在本發(fā)明提出的資源分配方式下GBR承載業(yè) 務(wù)數(shù)目與Non-GBR承載業(yè)務(wù)吞吐量增益關(guān)系曲線I顯示隨著GBR復(fù)用流數(shù)增多，Non-GBR 承載業(yè)務(wù)吞吐量增益增大，當(dāng)GBR復(fù)用流數(shù)為彡13時(shí)，增益可以達(dá)到20%以上。e)、當(dāng)將SMBR設(shè)置為54Kbps時(shí)在本發(fā)明提出的資源分配方式下GBR承載業(yè)務(wù)數(shù) 目與Non-GBR承載業(yè)務(wù)吞吐量增益關(guān)系曲線J，SMBR設(shè)置為52Kbps時(shí)在本發(fā)明提出的資源 分配方式下GBR承載業(yè)務(wù)數(shù)目與Non-GBR承載業(yè)務(wù)吞吐量增益關(guān)系曲線K，GBR承載業(yè)務(wù)復(fù) 用數(shù)目同為13時(shí)，這兩種資源分配方式與SMBR設(shè)置為56Kbps時(shí)的資源分配方式相比，均 可以達(dá)到更高的Non-GBR承載業(yè)務(wù)吞吐量增益；但SMBR設(shè)置為54Kbps時(shí)本發(fā)明提出的資 源分配方式下GBR承載業(yè)務(wù)數(shù)目與GBR承載業(yè)務(wù)丟包率關(guān)系曲線F，和SMBR設(shè)置為52Kbps 時(shí)GBR承載業(yè)務(wù)數(shù)目與GBR承載業(yè)務(wù)丟包率關(guān)系曲線G，在GBR承載業(yè)務(wù)復(fù)用數(shù)目為13時(shí) GBR承載業(yè)務(wù)丟包率大于0. 1 %，已不能達(dá)到要求。在GBR業(yè)務(wù)數(shù)目恒定時(shí)，SMBR門(mén)限的設(shè) 置對(duì)于系統(tǒng)的性能非常關(guān)鍵，只有合理的SMBR門(mén)限，才可以在GBR丟包率性能與Non-GBR 吞吐量增益之中取得較好的平衡。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的資源管理方式，通過(guò)引入“用戶需求因子”與“業(yè)務(wù) 需求因子”從而確定業(yè)務(wù)需求權(quán)重，基于業(yè)務(wù)需求權(quán)重的調(diào)度策略可以在不影響GBR承載業(yè) 務(wù)丟包率的基礎(chǔ)上提高多播組GBR用戶滿意度，同時(shí)本發(fā)明提出的基于業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的資 源分配方式，在混合業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景下可以提高Non-GBR承載業(yè)務(wù)的吞吐量，從而更合理的 利用無(wú)線資源。
權(quán)利要求
一種增強(qiáng)型多媒體多播/廣播業(yè)務(wù)的資源管理方法，包括在每一個(gè)小區(qū)內(nèi)設(shè)置一個(gè)基站，操作與管理實(shí)體配置多個(gè)小區(qū)組成一個(gè)單頻網(wǎng)多播/廣播區(qū)域，在同一個(gè)單頻網(wǎng)多播/廣播區(qū)域中的所有基站采取單頻網(wǎng)多播/廣播的傳輸方式，每個(gè)用戶端將接收到的所有的單頻網(wǎng)多播/廣播信號(hào)進(jìn)行合并，相同服務(wù)質(zhì)量的業(yè)務(wù)復(fù)用在同一個(gè)媒介控制層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元中，在一個(gè)動(dòng)態(tài)調(diào)度周期中，多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí)體負(fù)責(zé)該單頻網(wǎng)多播/廣播區(qū)域中所有基站有關(guān)多播信道的無(wú)線資源管理，包括調(diào)度策略以及資源分配方式；其特征在于在多媒體多播/廣播混合業(yè)務(wù)場(chǎng)景下，引入稱為“用戶需求因子”的用戶反饋消息，該因子包含單頻網(wǎng)多播/廣播區(qū)域中各業(yè)務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位，并將其按業(yè)務(wù)編號(hào)排列，組成一條無(wú)線控制層消息用戶開(kāi)始或停止使用某項(xiàng)業(yè)務(wù)時(shí)，根據(jù)其業(yè)務(wù)編號(hào)將因子中對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位置1，表示開(kāi)始使用，或置0，表示停止使用，其余業(yè)務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位均置0，并通過(guò)空中接口將“用戶需求因子”發(fā)送給基站；基站將接收到的所有“用戶需求因子”中各業(yè)務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位分別累加，求得小區(qū)中各業(yè)務(wù)使用狀態(tài)，并將其按業(yè)務(wù)編號(hào)排列，組成一條稱為“業(yè)務(wù)需求因子”的控制面信令，通過(guò)演進(jìn)的通用地面無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部控制面接口發(fā)送給多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí)體；多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí)體根據(jù)基站的“業(yè)務(wù)需求因子”中的各業(yè)務(wù)使用狀態(tài)，將接收到的所有業(yè)務(wù)使用狀況分別累加，并最終求得各業(yè)務(wù)的使用狀態(tài)在用戶中的比例即業(yè)務(wù)的需求權(quán)重，從而進(jìn)行基于業(yè)務(wù)需求權(quán)重的調(diào)度；多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí)體基于各業(yè)務(wù)調(diào)度結(jié)果，根據(jù)相同服務(wù)質(zhì)量要求的保證比特速率業(yè)務(wù)流的流量特性，在業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量要求的限制下求得復(fù)用流的流量最大值，即“業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用門(mén)限”，從而進(jìn)行基于業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的資源分配方式；所述基于業(yè)務(wù)需求權(quán)重的調(diào)度策略為假定單頻網(wǎng)多播/廣播區(qū)域中有N個(gè)基站，增強(qiáng)型多媒體多播/廣播業(yè)務(wù)用戶數(shù)目為M，各小區(qū)反饋用戶數(shù)目為Mf，i，則有共有K個(gè)業(yè)務(wù)，保證比特速率承載業(yè)務(wù)數(shù)目為KQ，KB個(gè)非保證比特速率承載業(yè)務(wù)，則有K＝KQ+KB，設(shè)置“丟包加權(quán)重量”loss_w，表示多播組保證比特速率用戶滿意度，該“丟包加權(quán)重量”為 <mrow><mi>loss</mi><mo>_</mo><mi>w</mi><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <msub><mi>K</mi><mi>Q</mi> </msub></munderover><mi>Num</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>Packet</mi> <mo>_</mo> <mi>los</mi> <msub><mi>s</mi><mi>k</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>&times;</mo><msub> <mi>w</mi> <mi>k</mi></msub><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>其中Packet_lossk為業(yè)務(wù)k的丟包數(shù)，wk為業(yè)務(wù)k的權(quán)重；該基于業(yè)務(wù)需求權(quán)重的調(diào)度策略具體包括以下步驟A、在上行業(yè)務(wù)使用狀況匯報(bào)的基礎(chǔ)上引入“用戶需求因子”對(duì)于K個(gè)增強(qiáng)型多媒體多播/廣播業(yè)務(wù)，處于無(wú)線控制連接狀態(tài)或指定部分用戶作為反饋用戶，在業(yè)務(wù)使用狀況匯報(bào)周期開(kāi)始，即周期觸發(fā)或用戶開(kāi)始、停止使用某業(yè)務(wù)，即事件觸發(fā)時(shí)反饋用戶j反饋給基站i用戶需求因子Vj(v1，j，v2，j，v3，j……vK，j)，其中vk，j表示反饋用戶j的第k個(gè)業(yè)務(wù)的狀態(tài)標(biāo)志位，若用戶正在使用該業(yè)務(wù)，將vk，j置為1，如果用戶停止使用該業(yè)務(wù)，則置為0，對(duì)于其他業(yè)務(wù)均置為0；對(duì)于周期觸發(fā)，若用戶在一個(gè)業(yè)務(wù)使用狀況周期中沒(méi)有改變業(yè)務(wù)使用狀況，則下一周期不反饋，基站端與網(wǎng)絡(luò)端保留上次反饋的因子；B、基站i將接收到反饋用戶的用戶需求因子組成“業(yè)務(wù)需求因子”Di(d1，i，d2，i，d3，i……dK，i)，其中表示基站i的第k個(gè)業(yè)務(wù)的使用狀態(tài)，并通過(guò)演進(jìn)的通用地面無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部控制面接口將該“業(yè)務(wù)需求因子”發(fā)送給多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí)體；C、多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí)體根據(jù)單頻網(wǎng)多播/廣播區(qū)域內(nèi)全部基站的“業(yè)務(wù)需求因子“，最終確定業(yè)務(wù)k的業(yè)務(wù)需求權(quán)重wk，其中并根據(jù)業(yè)務(wù)需求權(quán)重進(jìn)行調(diào)度；根據(jù)業(yè)務(wù)需求權(quán)重進(jìn)行調(diào)度的原則為優(yōu)先調(diào)度保證比特速率承載業(yè)務(wù)；對(duì)于服務(wù)質(zhì)量要求相同并可以進(jìn)行復(fù)用的多個(gè)保證比特速率承載業(yè)務(wù)，將其平均業(yè)務(wù)需求權(quán)重作為復(fù)用流的業(yè)務(wù)需求權(quán)重參與調(diào)度；在復(fù)用流或其他相同承載的業(yè)務(wù)中，優(yōu)先調(diào)度業(yè)務(wù)權(quán)重高的業(yè)務(wù)，權(quán)重為0的業(yè)務(wù)不參與調(diào)度；所述基于業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的資源分配策略為依據(jù)調(diào)度結(jié)果，首先分配保證比特速率承載業(yè)務(wù)并確定業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用門(mén)限多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí)體根據(jù)業(yè)務(wù)流的服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，對(duì)于相同服務(wù)質(zhì)量要求的業(yè)務(wù)，按業(yè)務(wù)需求權(quán)重由高至低排序進(jìn)行復(fù)用，并依據(jù)業(yè)務(wù)流參數(shù)設(shè)置總的業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用門(mén)限，該門(mén)限值的確定方法為假定業(yè)務(wù)流量模型為獨(dú)立同分布的高斯分布，保證比特速率承載業(yè)務(wù)Ki的比特速率概率密度函數(shù)為fi(x)，則依據(jù)調(diào)度的結(jié)果，假定KQ個(gè)相同服務(wù)質(zhì)量的保證比特速率承載業(yè)務(wù)需要進(jìn)行調(diào)度，則進(jìn)行業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用后，復(fù)用業(yè)務(wù)流的概率密度函數(shù)fsum(x)為 <mrow><msub> <mi>f</mi> <mi>sum</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub> <mi>f</mi> <mn>1</mn></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>&CircleTimes;</mo><msub> <mi>f</mi> <mn>2</mn></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>&CircleTimes;</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>&CircleTimes;</mo><msub> <mi>f</mi> <msub><mi>K</mi><mi>Q</mi> </msub></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>式(2)中為卷積符號(hào)；假定服務(wù)質(zhì)量要求丟包率限制為ε，則總的業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用門(mén)限應(yīng)滿足下面所示的業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用門(mén)限確定公式 <mrow><msubsup> <mo>&Integral;</mo> <msub><mi>SMBR</mi><mi>s</mi> </msub> <mo>&infin;</mo></msubsup><mfrac> <mrow><mi>x</mi><mo>-</mo><msub> <mi>SMBR</mi> <mi>s</mi></msub> </mrow> <mi>x</mi></mfrac><msub> <mi>f</mi> <mi>sum</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo></mrow><mi>dx</mi><mo>&le;</mo><mi>&epsiv;</mi><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>式(3)中SMBRs為總的業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用門(mén)限；如果存在服務(wù)質(zhì)量要求不同的其他保證比特速率承載業(yè)務(wù)，多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí)體按照現(xiàn)行先進(jìn)的長(zhǎng)期演進(jìn)第九版本協(xié)議規(guī)定，依據(jù)業(yè)務(wù)流總的最大比特速率分配資源大小；最后進(jìn)行非保證比特速率承載業(yè)務(wù)資源分配若系統(tǒng)資源仍有空余，則依據(jù)調(diào)度結(jié)果，進(jìn)行非保證比特速率承載業(yè)務(wù)資源分配；如果系統(tǒng)資源沒(méi)有空余，則該調(diào)度周期中不進(jìn)行該承載業(yè)務(wù)的資源分配。FSA00000260954000011.tif,FSA00000260954000021.tif,FSA00000260954000022.tif,FSA00000260954000024.tif
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種增強(qiáng)型多媒體多播/廣播業(yè)務(wù)中的無(wú)線資源管理方法，特征是在增強(qiáng)型多媒體多播/廣播混合業(yè)務(wù)場(chǎng)景下，用戶反饋“用戶需求因子”給基站；基站根據(jù)用戶反饋的“用戶需求因子”中各業(yè)務(wù)的使用狀況的累計(jì)結(jié)果按業(yè)務(wù)編號(hào)排列組成“業(yè)務(wù)需求因子”的控制面信令，多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí)體利用由業(yè)務(wù)需求因子確定的業(yè)務(wù)需求權(quán)重進(jìn)行混合業(yè)務(wù)的調(diào)度；多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)實(shí)體設(shè)置合理的“業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用門(mén)限”，引入基于業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的資源分配方式；本發(fā)明可在不影響保證比特速率承載業(yè)務(wù)丟包率的基礎(chǔ)上提高多播組保證比特速率承載業(yè)務(wù)用戶的滿意度，在混合業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景下可提高非保證比特速率承載業(yè)務(wù)的吞吐量，從而更合理的利用無(wú)線資源。
文檔編號(hào)H04W72/04GK101951555SQ20101027520
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者婁崇, 邱玲 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)