專利名稱:提高時(shí)分復(fù)用無(wú)線系統(tǒng)中的公平性的方法和控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線分組交換技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種提高時(shí)分復(fù)用無(wú)線系統(tǒng)公平性的方法和相應(yīng)的控制設(shè)備，以避免用戶端服務(wù)質(zhì)量的下降。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)在的諸如UWB系統(tǒng)之類基于TDMA的無(wú)線分組交換系統(tǒng)中，系統(tǒng)通常不會(huì)象電路交換系統(tǒng)中那樣將時(shí)間片資源固定分配給某個(gè)用戶，而是用戶通常需要通過(guò)定期申請(qǐng)的方式向中心控制點(diǎn)發(fā)出請(qǐng)求，以獲得資源。
在目前的研究中，人們通常重點(diǎn)放在UWB系統(tǒng)的調(diào)度算法以提高用戶獲取時(shí)間片資源的QoS和公平性。因此，研究很多調(diào)度算法如SRPT，WFQ，WF2Q，等等。
在研究這些調(diào)度算法的時(shí)候，我們發(fā)現(xiàn)即使經(jīng)過(guò)復(fù)雜的調(diào)度算法，用戶的平均時(shí)間片能夠獲得很好的公平性，但是如果該用戶所獲得的資源在TDMA幀的位置不同，將會(huì)極大地影響其最終的QoS和公平性。
圖1給出了一個(gè)這樣的例子，其中示出了UWB系統(tǒng)的MAC幀結(jié)構(gòu)。如圖1所示，在信標(biāo)之后，依次分配給用戶1、用戶2、用戶3、用戶4和用戶5。在每個(gè)MAC幀最后面的時(shí)間片，是預(yù)留給每個(gè)用戶發(fā)送申請(qǐng)給控制點(diǎn)用的?？刂泣c(diǎn)根據(jù)各個(gè)用戶請(qǐng)求的時(shí)間片的量多少和相應(yīng)的調(diào)度算法，來(lái)決定在下個(gè)幀中分配給每個(gè)用戶多少時(shí)間片。
從圖1可以看出，如果各個(gè)用戶的相對(duì)位置一直這么固定，對(duì)于那些有時(shí)間要求的應(yīng)用(如A/V streaming)，實(shí)際上會(huì)引起一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。用戶1由于一直在幀頭獲得發(fā)送機(jī)會(huì)，因此當(dāng)?shù)綆舶l(fā)送請(qǐng)求時(shí)，其緩沖器中的信息已經(jīng)是最新的狀態(tài)了，它可以根據(jù)這個(gè)最新的緩沖器大小請(qǐng)求相應(yīng)的在下一幀的資源。但是對(duì)于用戶5來(lái)說(shuō)，則完全不同了。由于它在每幀尾獲得發(fā)送機(jī)會(huì)，因此剛剛發(fā)送完之后，它就必須根據(jù)其當(dāng)前緩沖器大小立即發(fā)送請(qǐng)求給中心控制點(diǎn)。因此，其緩沖器信息不是最新的，而它必須等到下一幀末尾才輪到其發(fā)送。而此時(shí)，它緩沖器里的信息早就變化了，相應(yīng)地由中心控制點(diǎn)分配給它的資源應(yīng)該已經(jīng)不夠了，只有下一幀時(shí)多請(qǐng)求一些。
因此，這造成分配到各個(gè)用戶的資源很不均勻，即便是從長(zhǎng)時(shí)間統(tǒng)計(jì)來(lái)說(shuō)，其所獲得的資源和其它用戶差不多，由于其報(bào)文通常有時(shí)延要求，會(huì)造成服務(wù)質(zhì)量下降。

發(fā)明內(nèi)容鑒于上述問(wèn)題，提出了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提出一種提高時(shí)分復(fù)用無(wú)線系統(tǒng)中的公平性的方法和相應(yīng)的控制設(shè)備，以避免用戶端服務(wù)質(zhì)量的下降。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種提高時(shí)分復(fù)用無(wú)線系統(tǒng)中公平性的方法，包括步驟在幀中按照預(yù)定的次序?yàn)槎鄠€(gè)用戶中的各個(gè)用戶分配時(shí)間片；以及在所述幀之后的幀中輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在所述方法中，每隔預(yù)定數(shù)目的幀輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在所述方法中，按照順時(shí)針輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在所述方法中，按照逆時(shí)針輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在所述方法中，在輪換時(shí)間片之前，按照各個(gè)用戶的請(qǐng)求，用預(yù)定的算法計(jì)算并分配各個(gè)用戶的時(shí)間片。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在所述方法中，所述幀是媒介訪問(wèn)控制幀。
在本發(fā)明的另一方面，提出了一種應(yīng)用于時(shí)分復(fù)用無(wú)線系統(tǒng)中的控制設(shè)備，包括分配與輪換裝置，用于在幀中按照預(yù)定的次序?yàn)槎鄠€(gè)用戶中的各個(gè)用戶分配時(shí)間片；以及在所述幀之后的幀中輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在所述控制設(shè)備中，所述分配與輪換裝置包括分配單元，用于在幀中按照預(yù)定的次序?yàn)槎鄠€(gè)用戶中的各個(gè)用戶分配時(shí)間片；以及輪換單元，以及在所述幀之后的幀中輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在所述控制設(shè)備中，還包括射頻裝置，用于接收/發(fā)送來(lái)自/去向用戶端的無(wú)線信號(hào)；以及基帶裝置，用于對(duì)來(lái)自分配與輪換裝置的幀和所述射頻裝置接收的無(wú)線信號(hào)進(jìn)行基帶處理。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在所述控制設(shè)備中，每隔預(yù)定數(shù)目的幀輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在所述控制設(shè)備中，按照順時(shí)針輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在所述控制設(shè)備中，按照逆時(shí)針輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在所述控制設(shè)備中，分配單元按照各個(gè)用戶的請(qǐng)求，用預(yù)定的算法計(jì)算并分配各個(gè)用戶的時(shí)間片。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在所述控制設(shè)備中，所述幀是媒介訪問(wèn)控制幀。
利用本發(fā)明的上述配置，能夠在同時(shí)為多個(gè)用戶端提供服務(wù)時(shí)，提高分配給各個(gè)用戶的時(shí)間片的公平性，從而避免了某些個(gè)用戶端的服務(wù)質(zhì)量的下降。
圖1是在TDMA無(wú)線系統(tǒng)中采用的MAC幀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的TDMA無(wú)線系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖；圖3示出了如圖2所述的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制點(diǎn)100的功能框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在TDMA無(wú)線系統(tǒng)中執(zhí)行本發(fā)明的方法的流程 圖5示出了如圖3所示的分配與輪換部分31的構(gòu)成框圖；以及圖6示出了在固定用戶次序的情況下和輪換用戶的次序的情況下QoS參數(shù)的比較曲線。
具體實(shí)施方式下面對(duì)照附圖2-6述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的TDMA無(wú)線系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TDMA無(wú)線系統(tǒng)包括控制點(diǎn)100和用戶1、用戶2、用戶3、用戶4、用戶5、用戶6。控制點(diǎn)100在各個(gè)用戶的請(qǐng)求下，向各個(gè)用戶分配諸如時(shí)間片之類的資源，并且以無(wú)線的方式向各個(gè)用戶發(fā)送無(wú)線信號(hào)，或者從各個(gè)用戶接收無(wú)線信號(hào)。
圖3示出了如圖2所述的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制點(diǎn)100的功能框圖。如圖3所示，控制點(diǎn)100包括射頻部分10、基帶部分20、MAC(媒介訪問(wèn)控制)模塊30和報(bào)包處理部分40。
射頻部分10接收/發(fā)送來(lái)自/去向各個(gè)用戶的無(wú)線信號(hào)?；鶐Р糠?0對(duì)射頻部分10接收的無(wú)線信號(hào)進(jìn)行基帶處理，并將處理后的信號(hào)發(fā)送給MAC模塊30。在MAC模塊30，分配與輪換部分31根據(jù)各個(gè)用戶的請(qǐng)求，為各個(gè)用戶計(jì)算并分配時(shí)間片，設(shè)置用戶在MAC幀中的相對(duì)位置并按照預(yù)定的準(zhǔn)則進(jìn)行輪換。
例如，控制點(diǎn)在每幀的開(kāi)始發(fā)出信標(biāo)，包含給各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的長(zhǎng)度、在幀中的位置以及各種同步控制信息等。例如，分別為用戶1、用戶2、用戶3、用戶4、用戶5和用戶6分配各自的時(shí)間片，并按照1、2、3、4、5、6的順序設(shè)置各個(gè)用戶的時(shí)間片在MAC幀中的位置。
接下來(lái)，控制點(diǎn)根據(jù)分配的時(shí)間片在幀中的數(shù)據(jù)主體部分將來(lái)自報(bào)包處理部分40的數(shù)據(jù)發(fā)送給各個(gè)用戶發(fā)或接收各個(gè)用戶發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)。控制點(diǎn)在每幀的結(jié)尾或者其它位置接受從各個(gè)用戶發(fā)送來(lái)的下一幀資源請(qǐng)求報(bào)文，即請(qǐng)求下一幀需要的時(shí)間片長(zhǎng)度。
在控制點(diǎn)接收到各個(gè)用戶的資源請(qǐng)求報(bào)文后，根據(jù)每個(gè)用戶的請(qǐng)求，通過(guò)某種調(diào)度算法，例如SRPT(Shortest Remaining ProcessingTime)，WFQ(Weighted Fair Queue)等算法給每個(gè)用戶分配相應(yīng)的時(shí)間片長(zhǎng)度。
時(shí)間片計(jì)算完之后，控制點(diǎn)根據(jù)當(dāng)前各個(gè)用戶在MAC幀中的位置進(jìn)行輪換次序操作。也就是，在下一幀或預(yù)定的幾幀后，分配和輪換部分31按照移動(dòng)一位的順序，即2、3、4、5、6、1或者移動(dòng)兩位的順序，即3、4、5、6、1、2設(shè)置各個(gè)用戶的時(shí)間片在MAC幀中的位置，依次類推，當(dāng)然也可以移動(dòng)多位。這樣，使每個(gè)用戶的時(shí)延都能獲得較為公平的處理。
在分配與輪換部分31設(shè)置完畢之后，在下一幀到來(lái)時(shí)，將來(lái)自報(bào)包處理部分40的數(shù)據(jù)在所設(shè)置的MAC幀相應(yīng)位置的時(shí)間片中發(fā)送給用戶，或者在下一幀，在所設(shè)置的MAC幀相應(yīng)位置的時(shí)間片中接收該用戶的無(wú)線信號(hào)。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在TDMA無(wú)線系統(tǒng)中執(zhí)行本發(fā)明的方法的流程圖。如圖4所示，在步驟S110，分配與輪換部分31在幀n，n+1…，n+N-1中按照某次序，例如按照用戶編號(hào)的升序或者降序安排用戶時(shí)間片。
具體來(lái)說(shuō)，控制點(diǎn)在幀n，n+1…，n+N-1中每幀的開(kāi)始發(fā)出信標(biāo)，包含給各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的長(zhǎng)度、在幀中的位置以及各種同步控制信息等。例如，分別為用戶1、用戶2、用戶3、用戶4、用戶5和用戶6分配各自的時(shí)間片，并按照1、2、3、4、5、6的順序設(shè)置各個(gè)用戶的時(shí)間片在MAC幀中的位置。
接下來(lái)，根據(jù)分配的時(shí)間片在幀中的數(shù)據(jù)主體部分將來(lái)自報(bào)包處理部分40的數(shù)據(jù)發(fā)送給各個(gè)用戶發(fā)或接收各個(gè)用戶發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)?？刂泣c(diǎn)在每幀的結(jié)尾或者其它位置接受從各個(gè)用戶發(fā)送來(lái)的下一幀資源請(qǐng)求報(bào)文，即請(qǐng)求下一幀需要的時(shí)間片長(zhǎng)度。
在控制點(diǎn)接收到各個(gè)用戶的資源請(qǐng)求報(bào)文后，根據(jù)每個(gè)用戶的請(qǐng)求，通過(guò)某種調(diào)度算法，例如SRPT(Shortest Remaining ProcessingTime)，WFQ(Weighted Fair Queue)等算法給每個(gè)用戶分配相應(yīng)的時(shí)間片長(zhǎng)度。
在步驟S120，分配與輪換部分31在幀n+N中輪換用戶時(shí)間片在幀中次序，例如將上述的次序左移或者右移一位或多位，也就是可以按照順時(shí)針或者逆時(shí)針的方向輪換各個(gè)用戶的時(shí)間片的位置。然后，執(zhí)行信標(biāo)發(fā)送并按照上述輪換后的次序發(fā)送各個(gè)用戶的數(shù)據(jù)等等。
以上雖然以具體示例的形式描述了分配與輪換部分31的功能，但是本發(fā)明決不局限于此。例如可以將分配與輪換部分31構(gòu)造成分配單元311和輪換單元312，來(lái)實(shí)現(xiàn)上述的功能，如圖5所示。
圖6示出了在固定用戶次序的情況下和輪換用戶的次序的情況下QoS參數(shù)的比較曲線。如圖6所示，以菱形節(jié)點(diǎn)標(biāo)記的曲線是固定用戶次序時(shí)各個(gè)用戶的(Job Failure Rate，JFR)，這里，JFR指未能滿足時(shí)延要求的報(bào)文比例。用戶的時(shí)間片在幀中的序號(hào)是1、2、3、4、5、6。以矩形節(jié)點(diǎn)標(biāo)記的曲線是輪換用戶次序的情況下獲得的結(jié)果。二者的6個(gè)用戶平均JFR都是13％左右，但是我們可以看出，采用輪換次序后的公平性要好得多。也就是，在提高了用戶的公平性的同時(shí)，并沒(méi)有降低服務(wù)質(zhì)量。
以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求
書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種提高時(shí)分復(fù)用無(wú)線系統(tǒng)中的公平性的方法，包括步驟在幀中按照預(yù)定的次序?yàn)槎鄠€(gè)用戶中的各個(gè)用戶分配時(shí)間片；以及在所述幀之后的幀中輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，每隔預(yù)定數(shù)目的幀輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。
3.如權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于，按照順時(shí)針輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。
4.如權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于，按照逆時(shí)針輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。
5.如權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于，在輪換時(shí)間片之前，按照各個(gè)用戶的請(qǐng)求，用預(yù)定的算法計(jì)算并分配各個(gè)用戶的時(shí)間片。
6.如權(quán)利要求
3～5之一所述的方法，其特征在于，所述幀是媒介訪問(wèn)控制幀。
7.一種應(yīng)用于時(shí)分復(fù)用無(wú)線系統(tǒng)中的控制設(shè)備，包括分配與輪換裝置，用于在幀中按照預(yù)定的次序?yàn)槎鄠€(gè)用戶中的各個(gè)用戶分配時(shí)間片，以及在所述幀之后的幀中輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。
8.如權(quán)利要求
7所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述分配與輪換裝置包括分配單元，用于在幀中按照預(yù)定的次序?yàn)槎鄠€(gè)用戶中的各個(gè)用戶分配時(shí)間片；以及輪換單元，以及在所述幀之后的幀中輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。
9.如權(quán)利要求
8所述的控制設(shè)備，還包括射頻裝置，用于接收/發(fā)送來(lái)自/去向用戶端的無(wú)線信號(hào)；以及基帶裝置，用于對(duì)來(lái)自分配與輪換裝置的幀和所述射頻裝置接收的無(wú)線信號(hào)進(jìn)行基帶處理。
10.如權(quán)利要求
9所述的控制設(shè)備，其特征在于，每隔預(yù)定數(shù)目的幀輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。
11.如權(quán)利要求
10所述的控制設(shè)備，其特征在于，按照順時(shí)針輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。
12.如權(quán)利要求
10所述的控制設(shè)備，其特征在于，按照逆時(shí)針輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。
13.如權(quán)利要求
10所述的控制設(shè)備，其特征在于，分配單元按照各個(gè)用戶的請(qǐng)求，用預(yù)定的算法計(jì)算并分配各個(gè)用戶的時(shí)間片。
14.如權(quán)利要求
9～13之一所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述幀是媒介訪問(wèn)控制幀。
專利摘要
公開(kāi)了一種提高時(shí)分復(fù)用無(wú)線系統(tǒng)中的公平性的方法和控制設(shè)備。該方法包括步驟在幀中按照預(yù)定的次序?yàn)槎鄠€(gè)用戶中的各個(gè)用戶分配時(shí)間片；以及在所述幀之后的幀中輪換為所述各個(gè)用戶分配的時(shí)間片的次序。利用上述配置，能夠在同時(shí)為多個(gè)用戶端提供服務(wù)時(shí)，提高分配給各個(gè)用戶的時(shí)間片的公平性，從而避免了某些個(gè)用戶端的服務(wù)質(zhì)量的下降。
文檔編號(hào)H04J3/16GK1996828SQ200510048294
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年12月31日
發(fā)明者郭子華, 王爽 申請(qǐng)人:聯(lián)想(北京)有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan