吳寶棟 肖恒輝 林綱 林惜斌 易永鑫

摘要在GPRS網(wǎng)絡(luò)中，合理復(fù)用PDCH可以有效提升PDCH承載效率，但PDCH復(fù)用度過高，則會(huì)影響終端用戶感知。文章指出現(xiàn)網(wǎng)信道復(fù)用技術(shù)方案的不足，提出了基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的臨時(shí)塊流PDCH信道預(yù)占判決算法，按照該算法進(jìn)行TBF分配，能夠在基本不影響用戶感知的前提下，提高PDCH信道的承載效率。

關(guān)鍵詞實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流TBF PDCH信道最大復(fù)用度判決算法

1引言

在GPRS網(wǎng)絡(luò)中，臨時(shí)塊流(簡(jiǎn)稱TBF)是兩個(gè)對(duì)等的無(wú)線資源管理實(shí)體使用的一個(gè)物理連接，是一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓艿溃靡灾С諰LC PDU在分組數(shù)據(jù)無(wú)線鏈路上的單向傳輸。TBF由一個(gè)或多個(gè)LLC PDU的RLC／MAC塊組成。移動(dòng)臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)側(cè)在傳送數(shù)據(jù)之前，必須申請(qǐng)建立TBF連接，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)移動(dòng)臺(tái)的多時(shí)隙等級(jí)和小區(qū)的PDCH信道資源等情況，把歸屬于該用戶的臨時(shí)塊流(TBF)分配到在最合適的PDCH上。臨時(shí)塊流可以使用一個(gè)或多個(gè)PDCH信道上的無(wú)線資源。在本文中，稱被同一臨時(shí)塊流所使用的多個(gè)PDCH信道為該TBF對(duì)應(yīng)的PDCH信道組。在現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備中，可以使用PDCH的建立總是以集合(多個(gè)PDCH信道的集合)為單位，則稱此集合為PDCH信道集合。一個(gè)PDCH信道也可以被多個(gè)TBF復(fù)用。PDCH信道被不同移動(dòng)臺(tái)的TBFJS#復(fù)用的示意圖如圖1，圖中每個(gè)時(shí)隙(TS)對(duì)應(yīng)邏輯上的PDCH信道。

對(duì)應(yīng)CS1～CS4這四種不同的編碼方案，PDCH信道傳輸速率存在著不同的極限值。PDCH信道復(fù)用度是每PDCH被多少個(gè)TBF所共享的度量值，復(fù)用度越高，即說明該P(yáng)DCH被更多的TBF共享。定義PDCH復(fù)用度最大值為該P(yáng)DCH上所允許的共享該信道的最多TBF數(shù)量，一方面，PDCH復(fù)用度高可以減少新PDCH的申請(qǐng)次數(shù)，降低數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與語(yǔ)音業(yè)務(wù)搶占無(wú)線資源的次數(shù)，另一方面，越多的TBF共享一個(gè)PDCH信道將意味著每TBF只能承載更低數(shù)據(jù)流量。因此，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)新的TBF建立到達(dá)時(shí)，系統(tǒng)必須為該TBF預(yù)占到合適的PDCH信道。在本文中，稱為TBF預(yù)占到PDCH信道過程為TBF的分配過程。在GPRS網(wǎng)絡(luò)中，合理復(fù)用PDCH可以有效提升PDCH承載效率。但PDCH復(fù)用度過高，則會(huì)影響終端用戶感知。因此，對(duì)TBF進(jìn)行合理分配，是GPRS無(wú)線資源分配系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。

2現(xiàn)網(wǎng)信道復(fù)用策略

在現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備的TBF分配技術(shù)中，普遍采用通過設(shè)置PDCH復(fù)用度最大值來(lái)控制PDCH信道的復(fù)用度。該參數(shù)與每PDCH上可允許的最大TBF數(shù)量成正比例關(guān)系。針對(duì)現(xiàn)網(wǎng)常見的愛立信和阿爾卡特朗訊設(shè)備，其采用的技術(shù)分別如下：

愛立信設(shè)備下行PDCH信道復(fù)用，采用TBFDLLIMIT參數(shù)來(lái)控制TBF的復(fù)用度。當(dāng)新的下行TBF建立申請(qǐng)到達(dá)，而當(dāng)前PDCH信道集合內(nèi)所有PDCH信道中的TBF數(shù)量都達(dá)到TBFDLLIMIT時(shí)，則認(rèn)為PDCH的復(fù)用達(dá)到復(fù)用極限，系統(tǒng)從PSD中選擇合適的PDCH信道，在其上建立TBF連接。

阿爾卡特朗訊設(shè)備下行PDCH信道復(fù)用，采用N_TBF_PER_SPDCH參數(shù)來(lái)控制TBF的復(fù)用度。當(dāng)新的下行TBF建立申請(qǐng)到達(dá)，而被選擇的PDCH上TBF數(shù)目大于N_TBF_PER_SPDCH時(shí)，系統(tǒng)將分配新的PDCH給該TBF建立申請(qǐng)。

現(xiàn)有TBF分配技術(shù)都設(shè)置了類似于PDCH復(fù)用度最大值的控制參數(shù)。在新TBF建立申請(qǐng)到達(dá)時(shí)，系統(tǒng)首先以PDCH吞吐率的最大化為目標(biāo)選擇合適的PDCH信道，之后判斷原有每個(gè)PDCH上所共享的TBF的數(shù)量是否超過PDCH復(fù)用度最大值：若未超過，則系統(tǒng)在該P(yáng)DCH信道上建立TBF連接；若超過，則系統(tǒng)為該TBF申請(qǐng)新的PDCH信道。現(xiàn)有TBF分配技術(shù)示意圖如m2。

假設(shè)PDCH集合1中已經(jīng)存在MS1、MS2和MS3，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)MS4到達(dá)時(shí)，PDCH集合1內(nèi)所有的PDCH信道預(yù)占的TBF數(shù)量都在2以上(包含2)，則MS4的TBF必須預(yù)占在信道PDCH集合2中。

現(xiàn)有技術(shù)方案的缺點(diǎn)分析如下：

從上面所述可知，在現(xiàn)有技術(shù)方案中，在判斷PDCH復(fù)用度時(shí)，只是簡(jiǎn)單地統(tǒng)計(jì)該P(yáng)DCH上已經(jīng)分配的TBF數(shù)量，對(duì)這些TBF是否在傳數(shù)據(jù)并不加以區(qū)分。而我們經(jīng)過現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試研究發(fā)現(xiàn)，同一時(shí)刻約有70％分配的TBF沒有在傳數(shù)據(jù)，而新的TBF申請(qǐng)到來(lái)時(shí)需要申請(qǐng)并占用新的PDCH，會(huì)造成資源浪費(fèi)。因此，本文要討論TBF如何在PDCH間合理分配的問題，并且針對(duì)上述技術(shù)方案的缺點(diǎn)，解決基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的臨時(shí)塊流分配方法問題。

3基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的臨時(shí)塊流分配方法

針對(duì)上述技術(shù)方案的缺點(diǎn)，本文提出了基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的臨時(shí)塊流PDCH信道預(yù)占判決算法。該算法在判斷新到達(dá)的TBF是否復(fù)用原有PDCH時(shí)，以存在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流傳遞的TBF數(shù)量是否超過PDCH最大復(fù)用度為依據(jù)。在不影響數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)終端用戶感知的約束下，該算法以有效提升PDCH信道承載效率為目標(biāo)。為此，本文提出了基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的臨時(shí)塊流分配方法。該方法框圖如圖3。

4基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的PDCH信道最大復(fù)用度判決算法

基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的PDCH信道最大復(fù)用度判決器基本框圖如圖4。

算法的過程如下：

(1)移動(dòng)臺(tái)TBF建立申請(qǐng)到達(dá)，分析移動(dòng)臺(tái)多時(shí)隙能力；

(2)根據(jù)移動(dòng)臺(tái)的多時(shí)隙能力，記為N，選取候選的PDCH信道組；

(3)遍歷PDCH信道組中的每個(gè)PDCH信道；

(4)若該P(yáng)DCH信道中已分配的TBF的數(shù)量未達(dá)到PDCH信道復(fù)用最大值，則輸出允許在該P(yáng)DCH組上建立新的TBF的標(biāo)識(shí)，算法結(jié)束；

(5)若該P(yáng)DCH信道中已分配TBF的數(shù)量達(dá)到或超過PDCH信道復(fù)用最大值，則檢查該P(yáng)DCH上所有的TBF，并統(tǒng)計(jì)有數(shù)據(jù)傳遞需求的TBF數(shù)量。若該數(shù)量少于PDCH信道復(fù)用最大值，則輸出允許在該P(yáng)DCH組上建立新TBF的標(biāo)識(shí)，算法結(jié)束。否則，轉(zhuǎn)到(4)；

(6)當(dāng)該P(yáng)DCH組中的所有PDCH都遍歷完畢，而算法仍未退出，則輸出不允許在該P(yáng)DCH上新建TBF連接的標(biāo)識(shí)。

上述算法流程圖如圖5。

判決算法實(shí)現(xiàn)效果示意圖如圖6。

在圖6中，考慮到與本文第四部分圖2所假定情況一致，當(dāng)MS4的TBF建立申請(qǐng)到達(dá)時(shí)，雖然該P(yáng)DCH集合內(nèi)每個(gè)PDCH中的TBF數(shù)量都大于或等于TBF最大復(fù)用度，但若MS3在第一個(gè)信道上的TBF沒有在傳數(shù)據(jù)，則允許在PDCH集合上繼續(xù)新建MS4的TBF。改進(jìn)的TBF分配判決算法可以顯著地減少PDCH申請(qǐng)的次數(shù)。

5結(jié)語(yǔ)

統(tǒng)計(jì)表明，現(xiàn)網(wǎng)存在大量空閑的TBF連接，而空閑的TBF未參與到調(diào)度算法中，這將導(dǎo)致每個(gè)PDCH中可以調(diào)度的TBF數(shù)量較少，從而無(wú)法達(dá)到PDCH吞吐率的最大值。在原技術(shù)方案中，一方面新TBF申請(qǐng)難以復(fù)用原有的PDCH信道，另一方面原有PDCH信道的吞吐量又因?yàn)榭臻eTBF的存在沒有達(dá)到最大，存在極大的資源浪費(fèi)。應(yīng)用本文提出的基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的TBF分配算法，TBF將被合理的分配到PDCH中，使得該P(yáng)DCH上有數(shù)據(jù)傳輸要求的TBF能被有效地調(diào)度，從而提升每PDCH的承載效率。