CN101123622B - 一种Iub口流量控制的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种Iub口流量控制的方法，包括步骤：RNC每隔100ms发送容量请求帧给基站，通知各个队列的缓存占用信息；基站每隔100ms测量各个队列的空口平均传输速率，并根据缓存占用信息，为每个队列选择下一个100ms的Iub口传输数据块的大小和周期，并发送容量分配帧给RNC。此外，本发明也提供一种流量控制装置，包括：测量单元，用于每隔100ms测量各个队列的空口平均传输速率；调度单元，用于根据RNC每隔100ms发送的容量请求帧获取各个队列的缓存占用情况，为每个优先级队列分配下一个100ms的Iub口传输数据块的大小和周期，并发送容量分配帧给RNC。本发明能够简化Iub口流量控制，从而防止容量分配过于频繁造成的***处理负担。

Description

一种Iub口流量控制的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种Iub口流量控制的方法及装置。

背景技术

高速下行分组接入(HSDPA，High Speed Downlink Package Access)技术在基站(Node B)侧增加了高速下行分组接入媒体接入控制(MAC-hs，MediumAccess Control for HSDPA)实体，其主要功能是对发送数据进行调度以及对重传数据的控制。如图1所示，Node B侧的MAC-hs实体和无线网络控制器(RNC，Radio Network Controller)侧的处理专用信道的MAC实体(MAC-d，MAC entity handling dedicated channels)通过MAC-d flow进行交互，MAC-hs实体从RNC侧的MAC-d实体接收MAC-d协议数据单元(PDU，Protocol DataUnit)放入Node B队列缓冲区，并发送出去。

基于Node B的MAC-hs，由Node B直接控制重传，可以提高重传的速度，减少数据传输时的时延，同时Node B可以根据信道条件快速地调度发送数据的大小和发送对象，从而提高的小区吞吐率。但是，为了限制二层的时延，减小数据丢失以及由于高速下行共享信道(HS-DSCH，High SpeedDownlink Shared Channel)重传引起的壅塞，Node B侧的MAC-hs实体需要实现流量控制功能。流量控制是根据每个HS-DSCH的优先级独立进行的，同时在Node B侧增加数据缓存队列来保存RNC发过来的MAC-d PDU。

为此，R5在帧协议(FP，frame protocol)中新增加了两种FP控制帧：容量请求(CAPACITY REQUEST)帧和容量分配(CAPACITY ALLOCATION)帧。CAPACITYALLOCATION帧用来承载Node B和RNC之间的流控交互信息，交互过程如图2A、B所示：RNC可以通过CAPACITY REQUEST通知Node B某个MAC-d flow中各个优先级的数据缓冲区大小，每个CAPACITYREQUEST帧只能携带MAC-d flow中一个优先级队列的数据信息。Node B通过发送CAPACITY ALLOCATION帧，来控制RNC发送数据，给RNC分配相应的业务容量，有效的解决Node B缓存能力有效，同时控制业务传输质量。

关于HSDPA的Iub之间流量控制的现有实现方案，如下图3所示，基本步骤如下：

步骤301、Node B调度完终端，终端通过空口上行信令向Node B反馈信道指示；

步骤302、Node B获取反馈值中建议Node B下一次调度该终端时应该发送的数据块大小信息；

步骤303、Node B通过该信息获取终端空口发送能力和带宽信息；

步骤304、Node B调整Iub口的流控状态，将该终端空口的带宽映射到Iub口上，并发送容量分配帧通知RNC；

步骤305、RNC收到Node B发送的容量分配帧，调整Iub口的发送数据块大小和周期。

上述现有技术虽然能够快速反应和响应Node B调度器的速率，缩短流控的交互间隔，但是会造成Iub口之间流控过于频繁，基站和RNC都将增加运算负担；Node B收到UE发来的CQI反馈有一定延时和误差，此外，Iub口流控对CQI反馈过快会造成抖动，也不利于***的整体性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种Iub口流量控制的方法及装置，能够简化Iub口流量控制，从而防止容量分配过于频繁造成的***处理负担。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种Iub口流量控制的方法，包括以下步骤：

RNC每隔100ms发送容量请求帧给基站，通知各个队列的缓存占用信息；

基站每隔100ms测量各个队列的空口平均传输速率，并根据缓存占用信息，为每个队列选择下一个100ms的Iub口传输数据块的大小和周期，并发送容量分配帧给RNC。

优选的，所述基站按照以下步骤设定容量分配帧的具体参数：

根据缓存占用信息设定重复周期T；

通过计算获得各个队列Iub口的MAC-d PDU个数为：(空口平均传输速率×T)/(MAC-d PDU长度最大值)。

优选的，所述基站按照以下步骤分配容量：

a、选择未分配容量的队列中优先级最高的队列；

b、按照空口传输平均速率由大到小的顺序依次为该队列下的终端分配容量；

c、如果容量有剩余，则转至步骤a，否则结束分配。

优选的，对于优先级相同的队列，选择空口传输平均速率最高的队列优先分配。

优选的，如果队列的容量分配等待时间超过预先设定的容量分配最长等待时间、或者该队列缓冲数据量小于队列最小缓冲数据量，则基站按照100ms可传输的最大能力优先对该队列进行容量分配。

优选的，所述容量分配最长等待时间设定为100ms的整数倍，所述队列缓冲数据量最小值设定为四倍传输时间间隔传输的最大数据量。

此外，本发明也提供一种Iub口的流量控制装置，包括：

测量单元，用于每隔100ms测量各个队列的空口平均传输速率；

调度单元，用于根据RNC每隔100ms发送的容量请求帧获取各个队列的缓存占用情况，为每个优先级队列分配下一个100ms的Iub口传输数据块的大小和周期，并发送容量分配帧给RNC。

优选的，所述调度单元按照优先级由高到低顺序为队列分配容量。

优选的，所述调度单元为每个队列下的终端按照空口传输平均速率由大到小的顺序分配容量。

优选的，对于优先级相同的队列，所示调度单元选择空口传输平均速率最高的队列优先分配容量。

优选的，对于队列的容量分配等待时间超过预先设定的容量分配最长等待时间、或者该队列缓冲数据量小于队列最小缓冲数据量，所述调度单元按照100ms可传输的最大能力优先对该队列进行容量分配。

优选的，所述容量分配最长等待时间设定为100ms的整数倍，所述队列缓冲数据量最小值设定为四倍传输时间间隔传输的最大数据量。

优选的，所述调度单元按照如下方式设定容量分配帧的具体参数：

根据缓存占用信息设定重复周期T；

通过计算获得各个队列Iub口的MAC-d PDU个数为：(空口平均传输速率×T)/(MAC-d PDU长度最大值)。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

本发明提供一种Iub口流量控制的简单解决方案，和现有流控技术相比，通过采用100ms的容量控制周期以及定时发送的机制，能够简化RNC和NodeB之间容量控制帧的交互，并有效防止了容量分配过于频繁而造成***处理负担的问题。另外，本发明通过有效计算出每个队列平均空口传输能力，可减少RLC层的重传造成基站冗余数据；同时由于流控是根据空口实际的传输速率进行，可以更有效利用Iub口带宽，减少不必要的浪费。此外，本发明还能在考虑终端信道质量的同时保证业务质量，并且有效控制重传造成的资源浪费，从而提高***的整体性能，降低设备的运算负担。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

附图说明

图1是HSDPA技术中Node B侧的MAC-hs实体和RNC侧的MAC-d实体之间的交互示意图；

图2是现有技术Node B和RNC之间流控交互过程示意图；

图3是现有技术中HSDPA的Iub之间流量控制的流程图；

图4是本发明Node B和RNC之间流控交互过程示意图；

图5是本发明HSDPA的Iub之间流量控制的流程图；

图6是本发明Node B容量分配的流程图；

图7是本发明HSDPA的Iub之间流量控制的装置框图。

具体实施方式

目前，3G中数据业务大部分发生在室内，信道质量的快速变化并不是考虑Iub口流控的重要因素，为此，本发明提供一种Iub口流量控制的简单解决方案，能够简化RNC和Node B之间容量控制帧的交互，同时还能在考虑终端信道质量的同时保证业务质量，还能有效控制重传造成的资源浪费，从而提高***的整体性能，降低设备的运算负担。

采用HSDPA技术后，Node B增加了队列比特率的测量功能，该测量项用作RNC进行无线资源管理的一个重要参考项。比特率测量主要测量100ms范围内每个队列所能提供的空口比特率，以及每个终端每个队列空口比特率；而对于不同调度算法来说，100ms可以反映Node B可提供给每个终端的空口平均比特率。

为此，如图4所示，Node B和RNC进行交互时，Node B可以根据比特率测量值进行流量控制，以100ms为一个周期进行流量控制，定时发送流量控制帧；根据基站为每个队列提供的比特率，为每个队列分配下一个100ms内Iub的传输能力。此外，RNC也每隔100ms定时将各个队列缓存的占用情况通过容量请求帧发送给Node B，这样，各个队列缓存大小作为Node B分配容量的一个依据。

如图5所示，流量控制的具体流程如下：

步骤501、Node B每隔100ms测量16个优先级队列能提供的平均比特率；

步骤502、Node B每隔100ms测量每个终端的每个优先级队列的平均比特率，发送所有终端的容量控制帧给RNC；

步骤503、RNC收到容量控制帧后，按照容量分配帧中分配的容量发送数据，同时将发送容量请求帧给Node B，通知Node B各个队列剩余缓存的大小；

步骤504、Node B通过在上个100ms期间，为每个队列分配的空口比特率AvgBPS，为每个优先级队列选择下一个100ms的Iub口传输能力，发送容量分配帧给RNC。

其中，容量分配帧具体参数可按照如下方式设定：

将重复间隔设定为10ms，重复周期为100ms，那么每隔100ms该队列Iub口获取MAC-d PDU的个数为：

(AvgBPS×100ms)/(MAC-d PDU长度最大值)；AvgBPS为空口平均传输速率。

此外，如果RNC的缓存数据不足，则可以相应的减少重复周期。

由于基站缓存队列数据停留时间过长，RNC的RLC超时重传会导致基站缓冲区有冗余的MAC-d PDU数据，本发明方案通过100ms的流量控制间隔，及计算空口可提供的比特率，可以保证队列中数据在100ms内被发送出去，从而减少了重传冗余给***容量带来的影响。

为了保证比特率测量值的正确性，Node B在进行容量分配的同时还要考虑每个终端每个队列至少保持100ms的空口可提供最大数据量；Node B的队列缓存区内存要有此要求；同时如果是因为队列没有数据，那么100ms的测量间隔应该去掉没有数据这段时间，从而尽量减少队列没有数据对队列比特率测量值的影响。

为了减少业务的延迟，保证业务质量，保证Iub口数据可以在下一个100ms被发送出去，减少在Node B队列中的延迟时间，Node B容量分配的具体过程如图6所示：

步骤601、Node B循环遍历16个优先级队列，按照优先级由高到低依次遍历；

步骤602、选择优先级最高的队列，循环遍历该优先级队列下的所有终端；

步骤603、按照空口传输平均速率由大到小的顺序依次为该队列下的终端分配容量；

步骤604、根据测量的平均比特率和RNC反馈的缓存占用信息，为该终端分配下一个100ms的容量；

步骤605、判断容量是否还有剩余，如果有则继续步骤606，否则转至步骤602，继续为下一个终端分配容量；

步骤606、判断16个优先级队列是否都已经分配完，如果是则结束；否则转至步骤601，选择优先级次高的队列继续分配容量。

通过上述步骤可以看出，Node B容量分配的原则是首先考虑调度优先级最高的队列，如果该优先级队列分配完，继续分配次优先级队列，直到所有的队列均分配完。对于优先级相同的队列，可以先分配空口比特率最高的队列，以保证***的吞吐量。如果某个优先级队列100ms内空口传输速率为0，则基站就为其分配为0。

在实际应用时，由于RNC和NodeB之间Iub的实际物理带宽有限，因此NodeB容量分配可能会出现带宽不够用的现象，那么低优先级的队列将得不到容量分配的机会；同时如果某个优先级队列没有数据，也会导致容量分配为0。为此，在上述方案的基础上，还可以通过设定容量分配最长等待时间CapaAlloc_MaxWaitTime和队列最小缓冲数据量QueBuffer_LowTH。如果某个队列的容量分配失败，等待时间超过CapaAlloc_MaxWaitTime或者该队列缓冲数据量小于QueBuffer_LowTH，则NodeB优先分配该队列，并按照100ms可传输最大能力分配容量。

其中，CapaAlloc_MaxWaitTime可设定为100ms的整数倍，而对于队列缓冲 数据量最小值QueBuffer_LowTH，为了防止低优先级队列没有数据，又不能影响正常分配过程，该最小值最好设定为四个传输时间间隔(TTI，Transmission Time Interval)可传输的最大数据量。

关于HSDPA的Iub口流控，协议规定NodeB并不需要按照RNC容量请求来分配容量。本发明解决方案的重点在于流控交互的简单化，因而设定RNC只是每隔100ms发送容量请求帧给NodeB，通知其缓存的大小。

如图7所示，为本发明HSDPA的Iub之间流量控制的装置框图，包括：

测量单元701，每隔100ms测量各个队列的空口平均传输速率，以及测量每个队列下所有终端的空口平均传输速率；

调度单元702，根据RNC每隔100ms发送的容量请求帧获取各个队列的缓存占用情况，并根据测量单元701测量的数据为每个优先级队列分配下一个100ms的Iub口传输数据块的大小和周期，并发送容量分配帧给RNC。

调度单元702设定容量分配帧的具体参数如下：

根据缓存占用信息设定重复周期T，例如：T＝100ms，T可以根据RNC的缓存大小做相应调整。

通过计算(空口平均传输速率×T)/(MAC-d PDU长度最大值)，获得各个队列Iub口的MAC-d PDU个数。

此外，所述调度单元702在分配容量时，队列依照优先级由高到低的顺序选择，而对于每个优先级队列按照该队列下终端空口传输平均速率由大到小的顺序依次分配容量。对于优先级相同的队列，选择空口传输平均速率最高的队列优先分配容量。

所述调度单元702在分配容量时，对于队列的容量分配超过预先设定的容量分配最长等待时间、或者小于该队列缓冲数据量最小值，按照100ms可传输的最大能力优先对该队列进行容量分配。容量分配最长等待时间设定为100ms的整数倍，比如300ms、或400ms；而队列缓冲数据量最小值设定为四倍传输时间间隔传输的最大数据量比较适合。

本发明技术方案在NodeB和RNC之间定时发送控制帧，对于单载波接入1 6个终端的小区满终端状态下，假设终端8个优先级队列都有数据，在极端情况下，100ms内将会有16×2×8＝256个流控帧进行交互，也即单向128个帧；如果每个帧按照5Byte计算，流控占用带宽大约为128×5×8/0.1＝50Kbit/s。可以看到，该带宽占用量并不大。

为了更好的说明本发明方案，举一个HSDPA终端的例子详细说明。

假设条件：

(1)当终端A在HSDPA基站中进行调度；

(2)一个终端可以支持16个等级优先级队列，一个队列可以看成一种业务承载。这里设定该终端只有两种业务承载HTTP和Email，即有两个优先级队列；

(3)基站HSDPA空口调度算法按照优先级进行调度，HTTP的优先级高一些，分配的空口资源多一些。这里只是为了举例方便，可以看到本流控算法是不受具体调度算法影响的。

Iub口流量控制的具体实施步骤如下：

1、RNC每隔100ms发送容量请求帧给基站，通知队列缓存大小；

2、基站每隔100ms计算终端A两个队列(分别承载HTTP，Email)的空口传输平均速率；由于HTTP优先级高，被调度机会多，所以其空口平均传输速率高一些，假设50K bit/s；而Email优先级低一些，被调度机会少，空口平均传输速率低，假设10K bit/s；

3、基站根据HTTP空口平均传输速率50K bit/s，映射到Iub口，即50Kbit/s。MAC-d PDU大小设为100bit，那么通过公式计算每隔100ms，Iub口获取MAC-d PDU个数为：(50K bit/s×0.1s)/(100)＝50(个)；容量请求帧中重复间隔设定为10ms，重复周期设定为100ms(重复周期是指RNC使用该容量分配帧的间隔)，100ms内RNC可以发送50个MAC-d PDU；

相应的，基站根据Email空口平均传输速率10K bit/s，映射到Iub口，即10K bit/s。MAC-d PDU大小设为100bit，那么通过公式计算每隔100ms，Iub口获取MAC-d PDU个数为：(10K bit/s×0.1s)/(100)＝10(个)；100msRNC可以发送10个MAC-d PDU。

RNC缓存数据不足时，可以相应的减少重复周期。比如，经过一个或几个周期后，如果RNC的HTTP队列缓存大小没有50个MAC-d PDU，只有10个，那么容量分配帧相应的就要修改，如果重复间隔还是10ms，那么重复周期就要变成100ms/5，即20ms了。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种Iub口流量控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：

无线网络控制器RNC每隔100ms发送容量请求帧给基站，通知各个队列的缓存占用信息；

基站每隔100ms测量各个队列的空口平均传输速率，并根据缓存占用信息，为每个队列选择下一个100ms的Iub口传输数据块的大小和周期，并发送容量分配帧给RNC；其中，所述基站按照以下步骤设定容量分配帧的具体参数：根据缓存占用信息设定重复周期T；通过计算获得各个队列Iub口的处理专用信道的MAC实体协议数据单元MAC-d PDU个数为：(空口平均传输速率×T)/(MAC-d PDU长度最大值)；或者，所述基站按照以下步骤分配容量：a、选择未分配容量的队列中优先级最高的队列；b、按照空口传输平均速率由大到小的顺序依次为该队列下的终端分配容量；c、如果容量有剩余，则转至步骤a，否则结束分配。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于优先级相同的队列，选择空口传输平均速率最高的队列优先分配。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果队列的容量分配等待时间超过预先设定的容量分配最长等待时间、或者该队列缓冲数据量小于队列最小缓冲数据量，则基站按照100ms可传输的最大能力优先对该队列进行容量分配。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述容量分配最长等待时间设定为100ms的整数倍，所述队列缓冲数据量最小值设定为四倍传输时间间隔传输的最大数据量。

5.一种Iub口的流量控制装置，其特征在于，包括：

测量单元，用于每隔100ms测量各个队列的空口平均传输速率；

调度单元，用于根据RNC每隔100ms发送的容量请求帧获取各个队列的缓存占用情况，为每个优先级队列分配下一个100ms的Iub口传输数据块的大小和周期，并发送容量分配帧给RNC；其中，所述调度单元按照如下方式设定容量分配帧的具体参数：根据缓存占用信息设定重复周期T；通过计算获得各个队列Iub口的MAC-d PDU个数为：(空口平均传输速率×T)/(MAC-dPDU长度最大值)；或者，所述调度单元按照以下步骤分配容量：a、选择未分配容量的队列中优先级最高的队列；b、按照空口传输平均速率由大到小的顺序依次为该队列下的终端分配容量；c、如果容量有剩余，则转至步骤a，否则结束分配。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调度单元按照优先级由高到低顺序为队列分配容量。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调度单元为每个队列下的终端按照空口传输平均速率由大到小的顺序分配容量。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，对于优先级相同的队列，所示调度单元选择空口传输平均速率最高的队列优先分配容量。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，对于队列的容量分配等待时间超过预先设定的容量分配最长等待时间、或者该队列缓冲数据量小于该队列最小缓冲数据量，所述调度单元按照100ms可传输的最大能力优先对该队列进行容量分配。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述容量分配最长等待时间设定为100ms的整数倍，所述队列缓冲数据量最小值设定为四倍传输时间间隔传输的最大数据量。

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