一种用户调度的方法、设备和系统的制作方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种用户调度的方法、设备和系统，涉及通信领域，可以在保证通信系统业务服务质量和有效容量的同时，降低系统的能耗。方法包括：获取用户终端的数据包，所述数据包包括所述用户终端的状态信息；根据所述状态信息和预设的业务特征信息得到所述用户终端的有效能量效率；在未被调度的所述用户终端中选择所述有效能量效率最大的用户终端进行调度；其中，所述有效能量效率为所述用户终端的有效容量与调度所述用户终端所产生的能耗值的比值。本发明实施例用于调度用户。
【专利说明】一种用户调度的方法、设备和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，尤其涉及一种用户调度的方法、设备和系统。
【背景技术】
[0002]在通信系统中，人们通常希望网络侧设备能够以最大传输速率向用户设备传输业务，同时又希望在满足高速传输的同时保证业务的服务质量。有效容量即定义为在一定服务质量的条件下可以达到的最大传输速率，即有效容量可以表示在存在服务质量的条件约束时，MAC (media access control,媒体接入控制)层接收到的有效比特数。可见，提高通信系统的有效容量具有重要的意义，通过对用户设备进行合理地调度是提高有效容量的一种主要途径。
[0003]目前常见的用户调度方法主要包括比例公平调度(PF，proportional fair)算法，最大化吞吐率(MR,maximizing rate)算法,改进的最大权重优先(LMMF, largest weightedwork first),有效容量最优(EC Optimal)算法等。
[0004]PF调度算法主要考虑吞吐率和多用户之间的公平性。在这种调度方式中，按照用户加权平均吞吐率对瞬时传输速率进行归一化处理，网络侧设备选择归一化瞬时传输速率最佳的用户。这种调度方式倾向于选择瞬时处于良好状态的用户以及加权平均吞吐率较小的用户，这样可以在一定程度上提高系统的频谱效率，同时又顾及多用户之间的公平性。
[0005]MR调度算法可以最大限度地利用多用户分集增益，每次调度均选择吞吐率最大的用户集合，从而可以获得系统所能达到的最高吞吐率。
[0006]M-LMMF调度算法考虑了信道质量和队列信息。在这种调度方式中，将信道质量乘以队列中缓存数据量的大小进行加权，网络侧设备选择加权值最大的用户。这种调度方式倾向于选择瞬时处于良好状态的用户以及有充足数据量发送的用户，这样可以兼顾信道质量和缓存数据量，使得系统频谱资源得到了充分地利用。同时由于长时间不调度的用户的缓存数量较大，因此这一部分用户所占权重也较大，这在一定程度上也兼顾了用户的公平性。
[0007]EC-Optimal调度算法考虑了业务特性。在这种调度方式中，网络侧设备按照用户有效容量最大的原则调度用户，从而充分利用了系统资源和业务特性，提高了用户的使用感受。
[0008]上述几种用户调度方法的目的均旨在提高用户的有效容量，包括最大化系统吞吐率，或最大化业务体验，或是吞吐率和业务体验两者的折衷。其不足之处在于，采用上述几种用户调度方法难以克服在提高用户有效容量的同时系统的能耗增大的问题。
【发明内容】
[0009]本发明的实施例提供一种用户调度的方法、设备和系统，可以在保证通信系统业务服务质量和有效容量的同时，降低系统的能耗。
[0010]为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案:[0011]本发明实施例的一方面，提供一种用户调度的方法，包括:
[0012]获取用户终端的数据包，所述数据包包括所述用户终端的状态信息。
[0013]根据所述状态信息和预设的业务特征信息得到所述用户终端的有效能量效率。
[0014]在未被调度的所述用户终端中选择所述有效能量效率最大的用户终端进行调度。
[0015]其中，所述有效能量效率为所述用户终端的有效容量与调度所述用户终端所产生的能耗值的比值。
[0016]本发明实施例的另一方面，提供一种基站，其特征在于，包括:
[0017]接收机，用于获取用户终端的数据包，所述数据包包括所述用户终端的状态信息。
[0018]处理器，用于根据所述状态信息和预设的业务特征信息得到所述用户终端的有效能量效率。
[0019]调度器，用于在未被调度的所述用户终端中选择所述有效能量效率最大的用户终端进行调度。
[0020]其中，所述有效能量效率为所述用户终端的有效容量与调度所述用户终端所产生的能耗值的比值。
[0021]本发明实施例的又一方面，提供一种通信系统，包括至少一个如上所述的基站。
[0022]本发明实施例提供的用户调度的方法、设备和系统，以有效能量效率最大化为原贝U，通过计算并比较有效能量效率，在未被调度的所有用户终端中选择有效能量效率最大的用户终端进行调度，其中，有效能量效率表示为用户终端的有效容量与调度该用户终端所产生的能耗值的比值。有效能量效率越大，则用户终端的有效容量越大，调度该用户终端所产生的能耗值越小，以有效能量效率最大原则选择用户终端进行调度，可以在保证系统吞吐率和服务质量的基础上降低系统的能耗，在提高了用户体验的同时实现了节能环保。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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。
[0024]图1为本发明实施例提供的一种用户调度方法的流程示意图；
[0025]图2为本发明实施例提供的另一用户调度方法的流程示意图；
[0026]图3为本发明实施例提供的又一用户调度方法的流程示意图；
[0027]图4为本发明实施例提供的用户调度方法通过仿真得到的用户数和有效能量效率的关系不意图；
[0028]图5为本发明实施例提供的用户调度方法通过仿真得到的用户数和MAC层有效容量的关系示意图；
[0029]图6为本发明实施例提供的用户调度方法通过仿真得到的用户数和业务平均时延的关系不意图；
[0030]图7为本发明实施例提供的用户调度方法通过仿真得到的用户数和用户满意比例的关系不意图；
[0031]图8为本发明实施例提供的用户调度方法通过仿真得到的用户数和业务丢包率的关系不意图；
[0032]图9为本发明实施例提供的一种网络侧设备的结构示意图；
[0033]图10为本发明实施例提供的另一网络侧设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]本文中结合用户终端和/或基站和/或基站控制器来描述各种方面。
[0036]用户终端，指向用户提供语音和/或数据连通性的设备，包括无线终端或有线终端。无线终端可以是具有无线连接功能的手持式设备、或连接到无线调制解调器的其他处理设备，经无线接入网与一个或多个核心网进行通信的移动终端。例如，无线终端可以是移动电话(或称为“蜂窝”电话)和具有移动终端的计算机。又如，无线终端也可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置。再如，无线终端可以为移动站(英文为:mobile station)、接入点(英文为:access point)、或用户装备(英文为:userequipment,简称 UE)等。
[0037]基站，可以是指接入网中在空中接口上通过一个或多个小区与无线终端通信的设备。例如，基站可以是GSM或CDMA中的基站(英文为:base transceiver station,简称BTS)，也可以是WCDMA中的基站(英文为:NodeB)，还可以是LTE中的演进型基站(英文为:evolutional Node B，简称eNB或e_NodeB)，或者是后续演进网络中的基站，本发明对此并不做限定。
[0038]基站控制器，可以是GSM或CDMA中的基站控制器(BSC，base stationcontroller),也可以是 WCDMA 中的无线网络控制器(RNC, Radio Network Controller),本发明并不限定。
[0039]在本发明实施例中，定义了通信系统在一定服务质量约束下，对于特定用户终端的有效能量效率(EEE, effective energy efficiency)。该有效能量效率表示为用户终端的有效容量与网络侧设备调度该用户终端所产生的能耗值的比值，其中，有效容量定义为在一定服务质量的条件下可以达到的最大传输速率，即有效容量可以表示在存在服务质量的条件约束时，MAC层接收到的有效比特数。
[0040]本发明实施例提供一种用户调度的方法，如图1所示，包括:
[0041]S101、网络侧设备获取用户终端的数据包，该数据包包括该用户终端的状态信息。
[0042]其中，网络侧设备可以具体包括基站和/或基站控制器。
[0043]S102、网络侧设备根据该状态信息和预设的业务特征信息得到该用户终端的有效
能量效率。
[0044]用户终端的状态信息由用户终端上报至网络侧设备，用于告知网络侧设备当前用户终端的实际运行状态。例如，状态信息可以包括用户终端的信道质量、信道噪声、数据包队列长度、平均包长以及平均传输速率等信息。预设的业务特征信息可以是人为配置的用于约束网络服务质量的信息，基站获得的业务特征信息可以是由基站控制器自动配置的。例如，业务特征信息可以包括服务质量信息、丢弃时长、调度优先级、保证比特速率以及业务类型等信息。
[0045]S103、网络侧设备在未被调度的用户终端中选择有效能量效率最大的用户终端进行调度。
[0046]其中，有效能量效率为该用户终端的有效容量与调度该用户终端所产生的能耗值的比值。
[0047]本发明实施例提供的用户调度的方法，以有效能量效率最大化为原则，通过计算并比较有效能量效率，在未被调度的所有用户终端中选择有效能量效率最大的用户终端进行调度，其中，有效能量效率表示为用户终端的有效容量与调度该用户终端所产生的能耗值的比值。有效能量效率越大，则用户终端的有效容量越大，调度该用户终端所产生的能耗值越小，以有效能量效率最大原则选择用户终端进行调度，可以在保证系统吞吐率和服务质量的基础上降低系统的能耗，在提高了用户体验的同时实现了节能环保。
[0048]进一步地，如图2所示，本发明实施例提供的用户调度的方法包括:
[0049]S201、网络侧设备获取用户终端的数据包，该数据包包括该用户终端的状态信息。
[0050]S202、网络侧设备丢弃超出预设的等待时延的数据包。
[0051]例如，网络侧设备可以检查缓存中的所有数据包队列，对超出预设的等待时延的数据包进行丢包处理。对超出等待时延的数据包进行丢包处理可以避免状态异常的数据包对网络资源的占用，避免了网络拥塞的出现。
[0052]S203、网络侧设备根据该状态信息和预设的业务特征信息得到该用户终端的有效
能量效率。
[0053]其中，状态信息可以包括该用户终端的信道质量、信道噪声、数据包队列长度、平均包长和平均传输速率等信息；业务特征信息可以包括服务质量信息、丢弃时长、调度优先级、保证比特速率和业务类型等信息。
[0054]具体的，网络侧设备可以根据该状态信息和预设的业务特征信息得到该用户终端的有效容量。例如，网络侧设备可以用户终端的状态信息得到该用户终端的信噪比，并根据该信噪比得到与发送功率对应的传输速率，网络侧设备再根据该状态信息和预设的业务特征信息得到服务质量参数，有效容量即表示为在服务质量参数的约束下所能达到的最大传输速率。
[0055]在得到用户终端的有效容量之后，网络侧设备可以根据该状态信息、预设的业务特征信息和该有效容量得到调度该用户终端所产生的能耗值。
[0056]由于用户终端的有效能量效率表示为该用户终端的有效容量和调度该用户终端所产生的能耗值的比值，网络侧设备可以根据该用户终端的有效容量和调度该用户终端所产生的能耗值得到该用户终端的有效能量效率。
[0057]S204、网络侧设备将未被调度的所述用户终端按照所述有效能量效率由大到小进行排序，得到未调度用户队列。
[0058]S205、网络侧设备从该未调度用户队列中选择有效能量效率最大的第一用户终端。
[0059]S206、当确定第一用户终端允许被调度时，网络侧设备调度该第一用户终端，将该第一用户终端从未调度用户队列中移除。[0060]具体的，当已调度用户终端与该第一用户终端的数量之和小于允许调度的最大用户数时，网络侧设备为该第一用户终端配置第一用户码字；否则，网络侧设备确定用户终端不允许被调度。
[0061]在为该第一用户终端配置第一用户码字后，当该第一用户码字数目小于可用码字数目时，网络侧设备确定该第一用户终端允许被调度；否则，网络侧设备确定用户终端不允许被调度。
[0062]在确定该第一用户终端允许被调度后，当网络传输速率大于该第一用户终端的数据包时，网络侧设备发送该第一用户终端的数据包。
[0063]当网络传输速率小于该第一用户终端的数据包时，网络侧设备可以将该第一用户终端的数据包拆分为至少两个子数据包，逐个发送该至少两个子数据包。
[0064]S207、网络侧设备从未调度用户队列中选择有效能量效率最大的第二用户终端。
[0065]具体的，在网络侧设备对第一用户终端调度完成之后，网络侧设备将继续检索未调度用户队列，并从该未调度用户队列中选择有效能量效率最大的第二用户终端进行调度，具体调度过程可以参照步骤S206所述。
[0066]S208、当确定用户终端不允许被调度时，网络侧设备停止调度。
[0067]本发明实施例提供的用户调度的方法，以有效能量效率最大化为原则，通过计算并比较有效能量效率，在未被调度的所有用户终端中选择有效能量效率最大的用户终端进行调度，其中，有效能量效率表示为用户终端的有效容量与调度该用户终端所产生的能耗值的比值。有效能量效率越大，则用户终端的有效容量越大，调度该用户终端所产生的能耗值越小，以有效能量效率最大原则选择用户终端进行调度，可以在保证系统吞吐率和服务质量的基础上降低系统的能耗，在提高了`用户体验的同时实现了节能环保。
[0068]如图3所不，本发明实施例以基站在第i个TTI (transmission time interval,传输时间间隔)对用户终端进行调度为例，对用户调度的方法进行详细说明。
[0069]S301、基站在第i个TTI，通过用户终端的反馈获得该基站到所有用户终端的信道
质量和噪声
【权利要求】
1.一种用户调度的方法，其特征在于，包括: 获取用户终端的数据包，所述数据包包括所述用户终端的状态信息； 根据所述状态信息和预设的业务特征信息得到所述用户终端的有效能量效率； 在未被调度的所述用户终端中选择所述有效能量效率最大的用户终端进行调度； 其中，所述有效能量效率为所述用户终端的有效容量与调度所述用户终端所产生的能耗值的比值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 丢弃超出预设的等待时延的所述数据包。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述状态信息和预置的业务特征信息计算所述用户终端的有效能量效率之后，所述方法还包括: 将未被调度的所述用户终端按照所述有效能量效率由大到小进行排序，得到未调度用户队列。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述状态信息和预设的业务特征信息得到所述用户终端的有效能量效率包括: 根据所述状态信息 和预设的业务特征信息得到所述用户终端的有效容量； 根据所述状态信息、预设的业务特征信息和所述有效容量得到调度所述用户终端所产生的能耗值； 根据所述用户终端的有效容量和调度所述用户终端所产生的能耗值得到所述用户终端的有效能量效率； 其中，所述状态信息包括所述用户终端的信道质量、信道噪声、数据包队列长度、平均包长和平均传输速率； 所述业务特征信息包括服务质量信息、丢弃时长、调度优先级、保证比特速率和业务类型。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在未被调度的所述用户终端中选择所述有效能量效率最大的用户终端进行调度包括: 从所述未调度用户队列中选择所述有效能量效率最大的第一用户终端； 当确定所述第一用户终端允许被调度时，调度所述第一用户终端，将所述第一用户终端从所述未调度用户队列中移除； 从所述未调度用户队列中选择所述有效能量效率最大的第二用户终端； 当确定用户终端不允许被调度时，停止调度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述当确定所述第一用户终端允许被调度时，调度所述第一用户终端包括: 当已调度用户终端与所述第一用户终端的数量之和小于允许调度的最大用户数时，为所述第一用户终端配置第一用户码字； 当所述第一用户码字数目小于可用码字数目时，确定所述第一用户终端允许被调度； 当网络传输速率大于所述第一用户终端的数据包时，发送所述第一用户终端的数据包； 当网络传输速率小于所述第一用户终端的数据包时，将所述第一用户终端的数据包拆分为至少两个子数据包，逐个发送所述至少两个子数据包。
7.—种网络侧设备，其特征在于，包括: 接收机，用于获取用户终端的数据包，所述数据包包括所述用户终端的状态信息；处理器，用于根据所述状态信息和预设的业务特征信息得到所述用户终端的有效能量效率； 调度器，用于在未被调度的所述用户终端中选择所述有效能量效率最大的用户终端进行调度； 其中，所述有效能量效率为所述用户终端的有效容量与调度所述用户终端所产生的能耗值的比值。
8.根据权利要求7所述的网络侧设备，其特征在于，所述网络侧设备还包括: 丢包单元，用于丢弃超出预设的等待时延的所述数据包。
9.根据权利要求7所述的网络侧设备，其特征在于，在根据所述状态信息和预置的业务特征信息计算所述用户终端的有效能量效率之后，所述网络侧设备还包括:` 排序单元，用于将未被调度的所述用户终端按照所述有效能量效率由大到小进行排序，得到未调度用户队列。
10.根据权利要求7所述的网络侧设备，其特征在于，所述处理器还包括: 第一计算单元，用于根据所述状态信息和预设的业务特征信息得到所述用户终端的有效容量； 第二计算单元，用于根据所述状态信息、预设的业务特征信息和所述有效容量得到调度所述用户终端所产生的能耗值； 第三计算单元，用于根据所述用户终端的有效容量和调度所述用户终端所产生的能耗值得到所述用户终端的有效能量效率； 其中，所述状态信息包括所述用户终端的信道质量、信道噪声、数据包队列长度、平均包长和平均传输速率； 所述业务特征信息包括服务质量信息、丢弃时长、调度优先级、保证比特速率和业务类型。
11.根据权利要求9所述的网络侧设备，其特征在于，所述调度器还包括: 选择单元，用于从所述未调度用户队列中选择所述有效能量效率最大的第一用户终端; 调度单元，用于当确定所述第一用户终端允许被调度时，调度所述第一用户终端，将所述第一用户终端从所述未调度用户队列中移除； 所述选择单元还用于从所述未调度用户队列中选择所述有效能量效率最大的第二用户终端； 停止单元，用于当确定用户终端不允许被调度时，停止调度。
12.根据权利要求11所述的网络侧设备，其特征在于，所述调度单元还包括: 配置模块，用于当已调度用户终端与所述第一用户终端的数量之和小于允许调度的最大用户数时，为所述第一用户终端配置第一用户码字； 处理模块，用于当所述第一用户码字数目小于可用码字数目时，确定所述第一用户终端允许被调度； 发送模块，用于当网络传输速率大于所述第一用户终端的数据包时，发送所述第一用户终端的数据包； 拆分模块，用于当网络传输速率小于所述第一用户终端的数据包时，将所述第一用户终端的数据包拆分为至少两个子数据包，所述发送模块逐个发送所述至少两个子数据包。
13.一种通信系统，其特征在于，包括:至少一个如权利要求7至12任一所述的网络侧设备； 所述网络侧设备用于，获取用户终端的数据包，所述数据包包括所述用户终端的状态信息；根据所述状态信息和预设的业务特征信息得到所述用户终端的有效能量效率；在未被调度的所述用户终端中选择所述有效能量效率最大的用户终端进行调度；其中，所述有效能量效率为所述用户终端 的有效容量与调度所述用户终端所产生的能耗值的比值。
【文档编号】H04W72/12GK103458524SQ201210179011
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年6月1日 优先权日:2012年6月1日
【发明者】张舜卿, 刘蓓, 邱玲, 许杰, 吴晔 申请人:华为技术有限公司