專利名稱：：一種應用于寬帶無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)調(diào)度方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于寬帶無線通信網(wǎng)絡的
技術領域：
，是一種應用于無線通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)調(diào)度方法。
背景技術：
：在無線通信系統(tǒng)中，很多移動終端都由電池供電，因此電池壽命影響了系統(tǒng)的性能，是決定系統(tǒng)能否支持更豐富的應用的關鍵因素。相關研究表明，在將來很長一段時間里，電池儲電量很難有大的提高，因此，有效地使用有限的電池能量，成為提高移動終端待機時間的關鍵和系統(tǒng)設計的目標。很多無線通信系統(tǒng)中都定義了相應的機制來節(jié)省移動終端的能量。例如正EE802.16e協(xié)議中的休眠模式，即為一種降低移動終端能耗的機制。在休眠模式中，終端有兩種狀態(tài)清醒狀態(tài)和休眠狀態(tài)。當基站和移動臺之間沒有數(shù)據(jù)傳輸時，終端可以進入休眠狀態(tài)，關閉某些物理部件以減小能耗。其中，休眠時間長度由基站和終端通過MOB-SLP一REQ消息和MOB-SLP一RSP消息進行協(xié)商。但終端能否進入休眠由移動終端的數(shù)據(jù)到達情況確定，而調(diào)度方法很大程度上決定數(shù)據(jù)的到達情況，因此，有必要設計合理的數(shù)據(jù)調(diào)度方法，使其與休眠機制緊密結(jié)合，提高移動終端的能量利用率。目前已經(jīng)有一些考慮終端省電的數(shù)據(jù)調(diào)度方法，但這些方法都是在分別考慮單播業(yè)務或多播業(yè)務的情況下通過調(diào)度方法協(xié)助終端降低能耗，而沒有同時考慮單播和多播兩種類型業(yè)務的調(diào)度。隨著多々某體應用的普及，在很多情況下，多播業(yè)務和單播業(yè)務將同時存在于一個終端上。此時若不綜合考慮多播業(yè)務和單播業(yè)務的傳輸特點，就不能更好地節(jié)約終端的電量，這可以通過下面的一個例子進行簡要說明。如圖l所示，系統(tǒng)中一共有四個移動終端(MobileStation,以下簡稱MS)，均支持休眠模式。MS1，MS2和MS3除了要接收單播數(shù)據(jù)，還要接收一個多"t番業(yè)務的數(shù)據(jù)，MS4僅接收單播數(shù)據(jù)。若單播和多播數(shù)據(jù)被孤立地調(diào)度，如圖1(a)所示,則MS1，MS2和MS3均需要醒來兩次以分別接收單播數(shù)據(jù)和多播數(shù)據(jù)，因此MS的電量消耗較大。因此，本發(fā)明要綜合考慮多播業(yè)務和單播業(yè)務的傳輸特點，設計一種省電的下行數(shù)據(jù)調(diào)度方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是綜合考慮多播業(yè)務和單播業(yè)務的傳輸特點，提供一種應用于寬帶無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)調(diào)度方法，該方法充分利用多播業(yè)務傳輸?shù)南噜彆r隙，為接收該多播業(yè)務的移動終端發(fā)送單播數(shù)據(jù)，以減少終端在清醒狀態(tài)與休眠狀態(tài)之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換次數(shù)，并使終端能夠連續(xù)休眠盡量長的時間，從而達到降低終端能耗的目標。如圖1(b)所示，在多播業(yè)務傳輸時隙區(qū)間的相鄰時間內(nèi)為MS1,MS2和MS3調(diào)度單播數(shù)據(jù)，可以使MSl,MS2和MS3只需要醒來一次便可以接收完單播數(shù)據(jù)和多播數(shù)據(jù)，節(jié)省了MS的電量。為達到上述目的，本發(fā)明技術方案的主要實現(xiàn)過程如下1)對于每個多播業(yè)務，確定該多播業(yè)務的傳輸時隙區(qū)間；2)在所述傳^^時隙區(qū)間的兩端設定相鄰時隙區(qū)間；3)在各多播業(yè)務的所述相鄰時隙區(qū)間內(nèi)，傳輸各多播業(yè)務對應的所有或一部分終端的單播數(shù)據(jù)。上述技術方案中，所述步驟3)包括如下子步驟31)將所有終端分別劃入多播調(diào)度集合和單播調(diào)度集合，其中，每個多播業(yè)務均對應一個多播調(diào)度集合，不屬于任何多播調(diào)度集合的終端組成單播調(diào)度集合；32)所述多播調(diào)度集合中終端的單播數(shù)據(jù)在所述多播業(yè)務的相鄰時隙區(qū)間傳輸。上述技術方案中，所述多播業(yè)務是需要發(fā)送給多個接收者的業(yè)務，多個接收者可以同時接收一個源發(fā)送的相同業(yè)務信息，例如遠程會議、視頻點播、多方游戲等。上述技術方案中，所述單播業(yè)務是只有一個接收者的業(yè)務，例如ftp下載、語音通信等。上述技術方案中，所述相鄰時隙區(qū)間的長度根據(jù)終端狀態(tài)轉(zhuǎn)換的能耗以及終端在等待狀態(tài)下的單位能耗設定。上述技術方案中，所述步驟3)中，在傳輸單播和多播數(shù)據(jù)前，需將確定的多播業(yè)務的傳輸時隙區(qū)間信息及相鄰時隙區(qū)間信息通知各終端。上述技術方案中，所述多播調(diào)度集合中的終端從接收對應多播業(yè)務的終端中選擇。上述技術方案中，所述多播調(diào)度集合由最大數(shù)量的能夠在所述多播業(yè)務的相鄰時隙區(qū)間內(nèi)完成單播數(shù)據(jù)調(diào)度的終端組成。上述技術方案中，所述單播調(diào)度集合中終端的單播數(shù)據(jù)在所述多播業(yè)務的傳輸時隙區(qū)間以及所有多播業(yè)務的相鄰時隙區(qū)間以外的時隙傳輸。時隙在本文中代表最小的資源調(diào)度單位，用分配給某終端的時隙個數(shù)來代表其獲得的帶寬資源大小。舉例說明，若是在TDMA(時分多址接入)網(wǎng)絡中，時隙是一個時間片；若是在OFDMA(正交頻分多址接入)網(wǎng)絡中，時隙是二維的，由一組子信道和一段時間構(gòu)成。本發(fā)明具有以下技術效果1)本發(fā)明利用多播業(yè)務傳輸?shù)南噜彆r隙傳輸特定終端的單播數(shù)據(jù)，從而減少了這些終端在清醒狀態(tài)和休眠狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換次數(shù)，降低了終端2)本發(fā)明綜合考慮多播業(yè)務和單播業(yè)務的傳輸特點進行降低終端能耗的調(diào)度，符合當前隨著無線通信網(wǎng)絡中多媒體業(yè)務的普及而導致的多播業(yè)務逐漸增多的趨勢。3)本發(fā)明可以直接基于IEEE802.16協(xié)議實現(xiàn)，實施方便。圖1為多播數(shù)據(jù)和單播數(shù)據(jù)的調(diào)度示例，并將傳統(tǒng)調(diào)度方法與本發(fā)明中的方法進行比較的示意圖；圖1(a)是現(xiàn)有技術的調(diào)度方式示例，圖1(b)是本發(fā)明的調(diào)度方式示例；圖2為本發(fā)明中基站為一個多播業(yè)務生成調(diào)度集合的流程圖3為本發(fā)明中基站進行下行數(shù)據(jù)調(diào)度的流程圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。實施例1如圖2所示，當一個新的多播業(yè)務建立時，需要進行以下操作1、一旦一個新的多播業(yè)務建立，基站便根據(jù)其服務質(zhì)量要求(本實施例中終端的服務質(zhì)量要求以最小數(shù)據(jù)傳輸速率表示)和當前資源情況確定該多播業(yè)務的傳輸時隙區(qū)間，并將傳輸時隙區(qū)間信息發(fā)送給終端，通知需要接收該多播業(yè)務的終端在這些預定的時隙里接收多播數(shù)據(jù)。這里傳輸時隙區(qū)間是指從某一時隙開始的一系列連續(xù)的時隙。為達到省電的目標，每個多播業(yè)務的傳輸時隙區(qū)間應提前確定，這樣終端可以知道在哪些時間需要接收多播業(yè)務，哪些時間不需要。在不需要接收多播業(yè)務的時隙內(nèi)，若無單播數(shù)據(jù)的傳輸，則可以進入休眠。本實施例中，攜帶傳輸時隙區(qū)間信息的通知消息需要包括表1所示的字段，若在IEEE802.16e系統(tǒng)中實現(xiàn)，則可以直接利用MBSMAP消息。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>2、確定所述多^番業(yè)務的每個相鄰時隙區(qū)間。設終端狀態(tài)轉(zhuǎn)換的能耗為Etn(包括一次從清醒狀態(tài):^A休眠狀態(tài)的能耗與一次從休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到清醒狀態(tài)的能耗之和)，終端處于清醒狀態(tài)而不進行數(shù)據(jù)收發(fā)時(即終端等待時間)的單位時間能耗為Pidl"計算出閥值Ttn=Etn/Pidle。若終端無數(shù)據(jù)收發(fā)的預期時間大于乙，則MS需要進入休眠狀態(tài)，以降低終端能耗。針對一個多播業(yè)務乂定義其每次傳輸?shù)南噜彆r隙區(qū)間&為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中TS和TE分別為多播業(yè)務傳輸?shù)拈_始時間和結(jié)束時間。若接收該多4番業(yè)務的終端的單播數(shù)據(jù)在多播傳輸?shù)南噜彆r隙區(qū)間內(nèi)傳輸，則終端只需要醒來一次便可以接收完單播數(shù)據(jù)和多播數(shù)據(jù)，然后再進入休眠，從而可以減少狀態(tài)轉(zhuǎn)換次數(shù)，降低了能耗。3、根據(jù)終端的最小數(shù)據(jù)傳輸速率和多播業(yè)務的傳輸情況，可以計算出能夠在該多播的相鄰時隙區(qū)間內(nèi)完成單播數(shù)據(jù)調(diào)度的最大終端數(shù)量及這些終端所需的時隙數(shù)，由這些終端組成一個多播調(diào)度集合。所有不屬于任何一個多播調(diào)度集合的終端組成單播調(diào)度集合。對于接收每一個多播業(yè)務的所有終端，基站根據(jù)其服務質(zhì)量要求，例如最小傳輸速率等，判斷其單播數(shù)據(jù)能否全部在該多播業(yè)務傳輸?shù)南噜彆r隙區(qū)間內(nèi)傳輸，若能，則計算在每個相鄰時隙區(qū)間內(nèi)需要為該終端分配幾個時隙。最終，可以計算出接收每一個多播業(yè)務的終端中，可以在該多播的相鄰時隙區(qū)間內(nèi)完成單播數(shù)據(jù)調(diào)度的最大終端數(shù)量，并確定這些終端，定義這些終端組成一個多播調(diào)度集合?？梢钥闯觯恳粋€多播業(yè)務都對應一個多播調(diào)度集合?；緦⑼ㄖK端其屬于某多播調(diào)度集合。若終端原屬于單播調(diào)度集合，則需要將其從單播調(diào)度集合中除去，保證一個終端始終只能屬于一個調(diào)度集合或者是單播調(diào)度集合，或者是某一多播調(diào)度集合。多播調(diào)度集合中終端的單播數(shù)據(jù)在相應多播業(yè)務的相鄰時隙區(qū)間內(nèi)傳輸，基站將始終按照計算出的時隙數(shù)量為終端連續(xù)發(fā)送單播數(shù)據(jù)。單播調(diào)度集合中終端的單播數(shù)據(jù)在除多播業(yè)務傳輸時隙區(qū)間和所有多播業(yè)務的相鄰時隙區(qū)間以外的時隙中傳輸。本步驟中，根據(jù)終端的最小數(shù)據(jù)傳輸速率(用W表示)，可以采用滑動窗口機制計算終端在相鄰時隙區(qū)間內(nèi)所需的時隙數(shù)具體計算方法如下設滑動窗口的大小為"，終端在被分配時隙前的速率為最小數(shù)據(jù)速率，c為終端通過被分配的每個時隙所能獲得的數(shù)據(jù)速率，為終端分配d個時隙數(shù)后其數(shù)據(jù)速率r可通過下式計算要保證終端在獲得數(shù)據(jù)速率r后，直到在下一個相鄰時隙區(qū)間中為其分配時隙前，終端的數(shù)據(jù)速率不能低于它的最小數(shù)據(jù)速率要求。設7為兩個相鄰時隙區(qū)間之間的時間間隔，可以計算出r的下限為(l-上)r^iW、1-隊綜合以上兩式，可得d的下限為:"-亂為使在多播的相鄰時隙區(qū)間內(nèi)完成單播數(shù)據(jù)調(diào)度的終端數(shù)最多，則為每個終端分配的時隙數(shù)均取最小值，即d的下限。另外，本發(fā)明組成多播調(diào)度集合的原則不限于最大的終端數(shù)量，例如也可以考慮終端本身對減少能耗的要求，優(yōu)先選擇那些對能耗效率要求高的終端加入多播調(diào)度集合。4、在確定多播調(diào)度集合后，基站向該集合中的所有終端發(fā)送多播調(diào)度集合通知消息。該通知消息包括多播集合中所有終端的標志，基站在該多播業(yè)務對應的連接上發(fā)送這個消息，以通知終端其屬于某一多播調(diào)度集合。當一個多播業(yè)務被取消時，即基站下已經(jīng)沒有終端接收該業(yè)務，需要將該多播業(yè)務對應的多播調(diào)度集合中的所有終端劃歸到單播調(diào)度集合中。當某一終端停止接收某路多播業(yè)務時，若該終端屬于單播調(diào)度集合，則不需要進行任何額外才喿作；若該終端屬于多播調(diào)度集合，則將其重新劃歸到單播調(diào)度集合，并針對單播調(diào)度集合中仍在接收該路多播業(yè)務的所有終端，根據(jù)相鄰時隙區(qū)間剩余的時隙數(shù)，選擇可以加入相鄰時隙區(qū)間進行調(diào)度的終端，并將其從單播調(diào)度集合轉(zhuǎn)到該多播業(yè)務對應的多播調(diào)度集合。當某一終端開始接收某多播業(yè)務時，若該多播業(yè)務的相鄰時隙區(qū)間中尚有剩余時隙，則判斷該終端在這些時隙內(nèi)調(diào)度是否能滿足其服務質(zhì)量要求，若能，則將該終端加入相應的多播調(diào)度集合，更新該多播業(yè)務的相鄰時隙區(qū)間中的剩余時隙；否則直接將該終端加入單播調(diào)度集合。當多播業(yè)務變化時，例如基站上增加或減少了一個多播業(yè)務，盡可能在分配該業(yè)務的傳輸時隙區(qū)間時不影響其他多播業(yè)務已確定的傳輸時間(如為該業(yè)務分配除已有多播業(yè)務的傳輸及其相鄰時隙區(qū)間以外的時隙)，將不需要更新未變化的多播業(yè)務的傳輸時隙區(qū)間及其相鄰時隙區(qū)間、多播調(diào)度集合。以上給出了多播業(yè)務在建立、取消以及接收終端變化的情況下對其對應的調(diào)度集合、相鄰時隙區(qū)間的操作。本實施例中以一幀為一個調(diào)度周期，在幀發(fā)送前完成調(diào)度(幀由一組連續(xù)的具有確定個數(shù)的時隙組成)。此外，根據(jù)最小數(shù)據(jù)速率要求，計算并記錄單播調(diào)度集合中每個終端最晚需要醒來的時間，最晚醒來時間是終端必須被分配時隙以保證其服務質(zhì)量要求的時間閾值，在本實施例中，必須在最晚醒來時間以前為終端分配時隙，否則終端的數(shù)據(jù)速率將小于它要求的最小數(shù)據(jù)速率。為終端連續(xù)發(fā)送完一次數(shù)據(jù)后，需要更新其最晚醒來時間，若最晚醒來時間與當前時間的差大于閥值T吣則通知終端進入〗木眠。其中，單播調(diào)度集合中終端的時隙分配及調(diào)度可以基于突發(fā)的傳輸方式，即為每個終端連續(xù)發(fā)送盡可能多的數(shù)據(jù)，然后讓終端ii^休眠，避免終端休眠時間短，為接收數(shù)據(jù)不斷地在休眠狀態(tài)與清醒狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。該方法已經(jīng)有具體的實現(xiàn)機制提出，因此本專利不再討論。為幫助進一步地理解本發(fā)明，在上述基礎上，給出下行數(shù)據(jù)的具體調(diào)度方法。如圖3所示，11、判斷當前正在處理的幀中是否有多播業(yè)務傳輸，若無則進入步驟13)，否則根據(jù)該多播業(yè)務預定的傳輸時隙區(qū)間將對應的多播數(shù)據(jù)調(diào)度出來，這些數(shù)據(jù)將在預定的傳輸時隙區(qū)間中發(fā)送。12、將步驟11中確定的多播業(yè)務對應的多播調(diào)度集合中的終端的單播數(shù)據(jù)按照上述計算出的在每個相鄰時隙區(qū)間中需要為其分配的時隙數(shù)量，將在本幀中對應的多4番數(shù)據(jù)傳輸?shù)南噜彆r隙區(qū)間內(nèi)發(fā)送，且都在連續(xù)的時隙上為每個終端發(fā)送數(shù)據(jù)，返回步驟ll，判斷當前正在處理的幀中是否還存在其它多播業(yè)務傳輸，直至所有多播業(yè)務均調(diào)度完畢。13、遍歷單播調(diào)度集合，選擇最晚醒來時間在本幀內(nèi)的終端進行調(diào)度。14、將單播集合中所有需要在本幀中調(diào)度的終端統(tǒng)一考慮，可以分配的時隙數(shù)量為本幀中用于下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目倳r隙數(shù)減去本幀中多播數(shù)據(jù)傳輸及其相鄰時隙區(qū)間所占用的時隙數(shù)。首先為最晚醒來時間最早的終端連續(xù)分配時隙，直至達到除當前分配時隙的終端外的其他終端中的最小的一個最晚醒來時間，則該終端的調(diào)度結(jié)束，更新其最晚醒來時間，再依據(jù)相同的方法為其他未調(diào)度終端中最晚醒來時間最小的終端分配時隙，直至所有需要調(diào)度的終端均完成調(diào)度。15、更新單播集合中終端的最晚醒來時間，若終端的最晚醒來時間與當前時間的差大于閥值Ttn，則通知該終端可以i^^木眠。16、將幀號加l，開始下一幀的調(diào)度。對于單播調(diào)度集合中的終端，基站每次為其發(fā)送完數(shù)據(jù)后，若判斷終端更新后的最晚醒來時間與當前時間的差大于閥值Ttn,則會向它發(fā)送休眠通知，該休眠通知包括終端的最晚醒來時間，終端接收到該通知后，可以在自身沒有上行數(shù)據(jù)發(fā)送的情況下進入休眠，只要保證在最晚醒來時間以前轉(zhuǎn)換到清醒狀態(tài)即可，從而降低了終端能耗。對于多播調(diào)度集合中的終端，終端在每次接收完單播數(shù)據(jù)和多播數(shù)據(jù)后，可以在沒有上行數(shù)據(jù)發(fā)送的情況下進入休眠，并最晚在該多播業(yè)務的下一個相鄰時隙區(qū)間開始時醒來即可。最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。權利要求1.一種應用于寬帶無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)調(diào)度方法，包括如下步驟1)對于每個多播業(yè)務，確定該多播業(yè)務的傳輸時隙區(qū)間；2)在所述傳輸時隙區(qū)間的兩端設定相鄰時隙區(qū)間；3)在各多播業(yè)務的所述相鄰時隙區(qū)間內(nèi)，傳輸各多播業(yè)務對應的所有或一部分終端的單播數(shù)據(jù)。2、按權利要求1所述的數(shù)據(jù)調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟3)包括如下子步驟31)將所有終端分別劃入多播調(diào)度集合和單播調(diào)度集合，其中，每個多播業(yè)務均對應一個多播調(diào)度集合，不屬于任何多播調(diào)度集合的終端組成單播調(diào)度集合；32)所述多播調(diào)度集合中終端的單播數(shù)據(jù)在所述多播業(yè)務的相鄰時隙區(qū)間傳^r。3、按權利要求1所述的應用于寬帶無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟2)中，所述相鄰時隙區(qū)間的長度根據(jù)終端狀態(tài)轉(zhuǎn)換的能耗以及終端在等待狀態(tài)下的單位能耗設定。4、按權利要求1所述的應用于寬帶無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟3)中，在傳輸單播和多播數(shù)據(jù)前，需將確定的多播業(yè)務的傳輸時隙區(qū)間信息及相鄰時隙區(qū)間信息通知各終端。5、按權利要求2所述的應用于寬帶無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)調(diào)度方法，其特征在于，所述多播調(diào)度集合中的終端從接收對應多播業(yè)務的終端中選擇。6、按權利要求5所述的應用于寬帶無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)調(diào)度方法，其特征在于，所述多播調(diào)度集合由最大數(shù)量的能夠在所述多播業(yè)務的相鄰時隙區(qū)間內(nèi)完成單播數(shù)據(jù)調(diào)度的終端組成。7.按權利要求5所述的應用于寬帶無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)調(diào)度方法，其特征在于，所述多播調(diào)度集合是根據(jù)終端對能耗效率的要求，優(yōu)先選擇對能耗效率要求高的終端所組成的調(diào)度集合。8、按權利要求2所述的應用于寬帶無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)調(diào)度方法，其特征在于，所述單播調(diào)度集合中終端的單播數(shù)據(jù)在所述多播業(yè)務的傳輸時隙區(qū)間以及所有多播業(yè)務的相鄰時隙區(qū)間以外的時隙傳輸。全文摘要本發(fā)明提供一種應用于寬帶無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)調(diào)度方法，包括如下步驟1)對于每個多播業(yè)務，確定該多播業(yè)務的傳輸時隙區(qū)間；2)在所述傳輸時隙區(qū)間的兩端設定相鄰時隙區(qū)間；3)在各多播業(yè)務的所述相鄰時隙區(qū)間內(nèi)，傳輸各多播業(yè)務對應終端的單播數(shù)據(jù)。本發(fā)明具有以下技術效果本發(fā)明利用多播業(yè)務傳輸?shù)南噜彆r隙傳輸特定終端的單播數(shù)據(jù)，從而減少了這些終端在清醒狀態(tài)和休眠狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換次數(shù)，降低了終端能耗；本發(fā)明綜合考慮多播業(yè)務和單播業(yè)務的傳輸特點進行降低終端能耗的調(diào)度，符合當前隨著無線通信網(wǎng)絡中多媒體業(yè)務的普及而導致的多播業(yè)務逐漸增多的趨勢；本發(fā)明可以直接基于IEEE802.16協(xié)議實現(xiàn)，實施方便。文檔編號H04L12/18GK101127662SQ200710120440公開日2008年2月20日申請日期2007年8月17日優(yōu)先權日2007年8月17日發(fā)明者博劉,楊育波,霖田,石晶林,蔣海平申請人:中國科學院計算技術研究所