寬帶無線接入網(wǎng)中一種具有多重質(zhì)量保證的接納控制機(jī)制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無線接入技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種具有多重質(zhì)量保證且高資源利用率 的接納控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在寬帶無線接入網(wǎng)中提供具有帶寬、時延、丟包率等多重質(zhì)量保證的電信級多媒 體業(yè)務(wù)越來越普遍，運(yùn)給寬帶無線接入網(wǎng)的質(zhì)量保證機(jī)制帶來了挑戰(zhàn)。
[0003] 接納控制是寬帶無線接入網(wǎng)的質(zhì)量保證機(jī)制之一，目前的無線接納控制機(jī)制存在 W下問題：
[0004] 通過比較網(wǎng)絡(luò)資源和到達(dá)業(yè)務(wù)的某種單一質(zhì)量指標(biāo)要求，如帶寬、時延、丟包率之 一，決定是否接納業(yè)務(wù)，只能提供單一質(zhì)量保證；在接納業(yè)務(wù)過程中，沒有根據(jù)信道條件自 適應(yīng)地為各用戶分配無線資源，靜態(tài)機(jī)制導(dǎo)致資源利用率低；沒有根據(jù)業(yè)務(wù)質(zhì)量要求和用 戶感受，自適應(yīng)地為各類業(yè)務(wù)預(yù)留帶寬；接納控制的資源單位要么是用戶資源，要么是全網(wǎng) 平均的各類業(yè)務(wù)資源，不能充分保證用戶體驗。
[0005] 事實上，目前寬帶無線接入網(wǎng)越來越多地提供具有帶寬、時延、丟包率等多重質(zhì)量 保證的電信級多媒體業(yè)務(wù)，需要多重質(zhì)量同時得到保證，其在物理層多采用0抑MA技術(shù)，利 用多用戶分集技術(shù)能夠方便地在各用戶間分配無線資源并保證信道容量最大和用戶間公 平性W及誤碼率要求，同時，為每個用戶的不同類業(yè)務(wù)分配子載波，即預(yù)留帶寬，并保證用 戶滿意度最大，運(yùn)使得接納控制中的資源提供不僅可W用戶或業(yè)務(wù)流為單位，而且能夠W 用戶的業(yè)務(wù)流為單位，現(xiàn)有寬帶無線接入網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)能夠是多重質(zhì)量保證、資源利用率、 用戶滿意度同時得到提高。
[0006] 因此，開發(fā)一種能適應(yīng)寬帶無線接入網(wǎng)中傳輸具有帶寬、時延、丟包率等多重質(zhì)量 保證的電信級多媒體業(yè)務(wù)已成為急需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了適應(yīng)寬帶無線接入網(wǎng)中傳輸具有帶寬、時延、丟包率等多重質(zhì)量保證的電信 級多媒體業(yè)務(wù)，本發(fā)明提出寬帶無線接入網(wǎng)中一種具有多重質(zhì)量保證的接納控制的技術(shù)方 案，所述方案如下：
[0008] -種具有多重質(zhì)量保證的接納控制方法，該方法應(yīng)用于寬帶無線接入網(wǎng)中，
[0009] (1)用戶站SS中的應(yīng)用模塊向基站BS中的接納控制單元發(fā)出建立連接請求，在所 述連接請求中包含了應(yīng)用的業(yè)務(wù)合約；
[0010] (2)BS中的接納控制單元接受或拒絕所述連接請求；
[0011] 其中所述接納控制規(guī)則中規(guī)定主動授予業(yè)務(wù)UGS、實時查詢rtPS、非實時查詢 nrtPS、盡力而為業(yè)務(wù)BE的優(yōu)先級依次降低；
[0012] 對于每一用戶的UGS，當(dāng)預(yù)留資源大于到達(dá)業(yè)務(wù)所需有效帶寬與該類業(yè)務(wù)已分 配帶寬之和，則接納，否則，采用帶寬出借機(jī)制，在該借機(jī)制中，若BE業(yè)務(wù)所占用帶寬大于 10%時，出借給UGS，否則，拒絕；
[0013] 對于每一用戶的dPS，當(dāng)預(yù)留資源大于到達(dá)業(yè)務(wù)所需有效帶寬與該類業(yè)務(wù)已分 配帶寬之和，則接納，否則，采用帶寬出借機(jī)制，在該借機(jī)制中，若BE業(yè)務(wù)所占用帶寬大于 10%時，出借給rtPS，否則，拒絕；
[0014] 對于每一用戶的nrtPS，當(dāng)預(yù)留資源大于到達(dá)業(yè)務(wù)所需有效帶寬與該類業(yè)務(wù)已分 配帶寬之和，則接納，否則，采用帶寬出借機(jī)制，在該借機(jī)制中，若BE業(yè)務(wù)所占用帶寬大于 10%時，出借給nrtPS，否則，拒絕；
[001引 （3)如果BS中的所述接納控制單元接受了所述連接請求，則通知BS側(cè)的上行數(shù)據(jù) 調(diào)度器IPS單元，所述IPS單元中的信息模塊依據(jù)收到的帶寬請求消息進(jìn)行調(diào)度，并更新調(diào) 度數(shù)據(jù)庫；
[0016] (4)所述UPS單元中的業(yè)務(wù)分配模塊從所述調(diào)度數(shù)據(jù)庫中抽取信息并生成化-MAP 消息；
[0017] (5)BS在下行子帖中向所有SS廣播化-MAP消息；
[001引 （6)SS側(cè)的調(diào)度單元根據(jù)收到的化-MAP消息提取數(shù)據(jù)分組，并進(jìn)行發(fā)送；
[0019] 在該接納控制方法中采用綜合了帶寬、時延W及丟包率的有效帶寬作為接納控制 標(biāo)準(zhǔn)，并采用了各用戶的各類業(yè)務(wù)預(yù)留帶寬作為接納控制的資源單位。
[0020] 優(yōu)選的，所述生成帶寬請求的步驟包括：
[0021] 對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行多層自適應(yīng)分配，根據(jù)信道容量最大化和多用戶分集原理，在功 率受限、用戶公平性及誤碼率受限條件下，建立非線性整數(shù)規(guī)化模型，解禪子載波分配和功 率分配后，采用貪婪定理和Lagrangian法則求得各用戶根據(jù)業(yè)務(wù)請求可得的總資源W及 CFDM各子載波上的調(diào)制方式；
[0022] 定義UGS、KPS、ndPS、邸運(yùn)4類業(yè)務(wù)的用戶滿意度函數(shù)，建立用戶滿意度最大的 帶寬分配優(yōu)化模型，采用Lagrangian法則合并泰勒展開，求得各用戶的各類業(yè)務(wù)可分的帶 寬。
[0023] 一種采用了接納控制方法的接納控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)中包括用戶站SS和基站BS，其 特征在于：
[0024] 所述SS由應(yīng)用單元，連接分類單元，主動授予業(yè)務(wù)UGS、實時查詢rtPS、非實時查 詢nrtPSW及盡力而為業(yè)務(wù)邸單元，調(diào)度單元組成；
[00巧]所述BS由接納控制單元，上行數(shù)據(jù)調(diào)度器UPS單元組成，其中所述UPS單元中包 括信息模塊、調(diào)度模塊W及業(yè)務(wù)分配模塊。
[0026] 在上述技術(shù)方案中，基于信道容量最大化和多用戶分集對OFDMA系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng) 資源分配，為每一用戶分配信道并保證無線資源利用率最高及用戶公平性；基于用戶滿意 度函數(shù)提供用戶的不同類業(yè)務(wù)的優(yōu)化帶寬分配模型，并采用泰勒展開求解，W提供用戶滿 意度最高的分類業(yè)務(wù)帶寬資源預(yù)留；在二者基礎(chǔ)上，W綜合了帶寬、時延、丟包率等參數(shù)的 有效帶寬為接納準(zhǔn)則，根據(jù)用戶已有的該類業(yè)務(wù)的有效帶寬與到達(dá)業(yè)務(wù)的有效帶寬之和與 該類業(yè)務(wù)的預(yù)留帶寬的關(guān)系，確定是否接納請求的業(yè)務(wù)，該機(jī)制能夠使資源利用率、用戶滿 意度、業(yè)務(wù)多重質(zhì)量同時得到保證。
【附圖說明】
[0027] 圖I為IE邸802. 16d/e協(xié)議的QoS框架示意圖；
[0028] 圖2為平均分配子載波時各用戶子載波調(diào)制模式示意圖；
[0029] 圖3為優(yōu)化分配時各用戶子載波調(diào)制模式示意圖；
[0030] 圖4為用戶滿意度隨KPS帶寬口限變化示意圖；
[0031] 圖5為平均分配和自適應(yīng)分配子載波在有效帶寬為接納標(biāo)準(zhǔn)時接納的業(yè)務(wù)流比 較示意圖；
[0032] 圖6為自適應(yīng)分配子載波的系統(tǒng)，分別在平均速率、有效帶寬、優(yōu)化口限為接納標(biāo) 準(zhǔn)時接納的業(yè)務(wù)流比較示意圖；
[0033] 圖7為自適應(yīng)分配子載波的系統(tǒng)，分別在平均速率、有效帶寬、優(yōu)化口限為接納標(biāo) 準(zhǔn)時接納的語音流比較示意圖；
[0034] 圖8自適應(yīng)分配子載波的系統(tǒng)，分別在平均速率、有效帶寬、優(yōu)化口限為接納標(biāo)準(zhǔn) 時接納的視頻流比較示意圖；
[0035] 圖9為20次KPS到達(dá)流分別在平均到達(dá)率和有效帶寬接納下的包時延比較的示 意圖；
[0036] 圖10為該接納控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0037] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的基于線激光掃描的多視角=維成像儀作詳細(xì) 具體的說明。
[0038] 為了適應(yīng)寬帶無線接入網(wǎng)中傳輸具有帶寬、時延、丟包率等多重質(zhì)量保證的電信 級多媒體業(yè)務(wù)，本發(fā)明提出寬帶無線接入網(wǎng)中一種具有多重質(zhì)量保證的接納控制機(jī)制。所 述方案如下：
[0039] 基于信道容量最大化和多用戶分集提拱OFDM系統(tǒng)自適應(yīng)資源分配算法，為每一 用戶分配信道并保證無線資源利用率最高。
[0040] 基于用戶滿意度函數(shù)提供用戶的不同類業(yè)務(wù)的優(yōu)化帶寬分配模型，并采用泰勒展 開求解，W提供用戶滿意度最高的分類業(yè)務(wù)帶寬資源預(yù)留。
[0041] 定義綜合了帶寬、時延、丟包率等參數(shù)的有效帶寬，并W之為接納準(zhǔn)則，根據(jù)用戶 已有的該類業(yè)務(wù)的有效帶寬與到達(dá)業(yè)務(wù)的有效帶寬之和與該類業(yè)務(wù)的預(yù)留帶寬的關(guān)系，確 定是否接納請求的業(yè)務(wù)，該機(jī)制能夠使資源利用率、用戶滿意度、業(yè)務(wù)多重質(zhì)量同時得到保 證。
[0042] 接納控制過程及裝置
[0043] 其中，所述"基于信道容量最大化和多用戶分集提拱OFDMA系統(tǒng)自適應(yīng)資源分配 算法，為每一用戶分配資源并保證無線資源利用率最高"，具體包括
[0044] 對于OFDM系統(tǒng)，在多用戶分集的條件下，作如下假定：
[004引?K為用戶集，K= {1，2,3 ? ? ?K}.
[004引 ?方為子載波集，方={1.2.…W
[0047] ?Ck,。為用戶k使用子載波n的指示，當(dāng)且僅當(dāng)子載波n分配給用戶k時，Ck,。= 1
[004引 ?Pk,。是分配給用戶k的子載波n的功率
[0049] -gk,。是用戶k在子載波n上的增益，相應(yīng)的子載波信噪比表示為、。=執(zhí)2,。/^^\用 戶k在子載波n上的接收信噪比為丫k,。=hk,J\。.
[0050] ?M為MQAM的調(diào)制模式
[005。 對于采用Gray映射的MQAM，當(dāng)誤比特率邸R《10咐，誤比特率與信噪比的關(guān)系 為
[0052]

[005引令r=-In師ER)/1. 6，Hk,。=hk,yr，子載波上速率與信號功率及信道狀態(tài)關(guān)系 為：
[0054] 用戶k在子載波n上的速率為
[00巧]假定OFDM符號通過頻率選擇性Ra^ei曲慢衰落信道傳輸，傳輸帶寬為B，假定每 個用戶經(jīng)歷的衰落獨(dú)立，則系統(tǒng)容量最大化優(yōu)化模型為
[0056]
[0057]
[0058]
[0059]
[0060]
[0061]受限于：C5:巧,：巧,'=4 巧，
[006引其中，本為歸一化比例常數(shù)，條件〔3說明每個子載波只能被一個用戶占 巧t'，' 用一次，條件C4說明總發(fā)射功率受限，條件巧要求資源分配符合請求的各用戶業(yè)務(wù)比例。
[0063] 用戶k最終分配到的帶寬為Rk:
[0064] 對于優(yōu)化模型的求解，采用解禪法求解：第一步：用戶子載波分配，根據(jù)貪婪定 理，同時為了保證用戶公平性，每次讓具有最小比例容量的用戶選擇增益最大的信道保證 最大通過率和公平性，第二步：子載波功率及比特分配，在確定了子載波分配后，功率受限 條件下，對優(yōu)化模型簡化，并采用Lagrangian法則求解。
[0065] 根據(jù)上述第一步，采用循環(huán)迭代方法實現(xiàn)，具體步驟為：
[0066] (a)令=〇，W'=0,巧=〇，Wg{1，'.'，化Vw€{l，''.，W片=巧。,/W, Ar = {j,2，'''，W
[0067] (b)fork=ItoK
[0074] 根據(jù)上述第二步實現(xiàn)方法為：當(dāng)用戶所擁有的子載波確定后，優(yōu)化模型簡化為：[00巧]