[发明专利]一种家庭基站中多业务融合的自适应调度方法及系统

说明书

本发明公开了一种家庭基站中多业务融合的自适应调度方法及系统，针对室内通信网络特点，采用全新架构的家庭基站系统，根据未来5G环境下家庭网络中业务QoS(Quality of Service，服务质量)特点对业务进行分类，采用多业务融合的分级资源调度策略为用户提供差异化服务。当资源负荷状态变化时，自适应调整资源的分配策略，平衡数据吞吐率与业务QoS之间的矛盾，能够有效提升系统的资源利用性能，适应了终端的业务多样化和QoS差异化的趋势。仿真结果表明，与传统的RR算法和改进的A_ARS算法相比，本发明方法获得了更高的吞吐量，在过载时大大降低了丢包率，保证了业务的公平性。

技术领域

本发明涉及电子通信技术领域，特别涉及一种家庭基站中多业务融合的自适应调度方法及系统。

背景技术

据统计80％以上的通信业务数据发生在室内环境，室内通信已成为通信网络中最重要的接入环节，随着物联网技术的发展和通信数据的爆发式增长，现有家庭基站资源分配机制将难以满足未来通信容量的需求，稳定且高效的资源调度算法将是未来5G需要解决的首要问题。当前的室内网络环境中，多种无线信号共存，信号间干扰严重，频谱资源浪费较大，增加了室内无线通信网络的复杂性，是目前通信设备制造商及运营商关注的重点，急需设计一种新型的家庭基站系统，融合多制式信号的接入，优化无线资源的分配，满足多用户多业务数据高速增长下的QoS(Quality of Service，服务质量)需求，提高用户体验。无线通信MAC层经典的调度算法有轮循(Round Robin，RR)调度算法、比例公平(ProportionalFairness，PF)调度算法和最大载干比(Max Carrier to Interference Ratio，Max C/I)调度算法，这些算法实现简单，但没有考虑到时延等QoS特点，已经不适合当前通信业务的多QoS需求。为此，有多篇文献研究了基于QoS参数的资源分配算法，在一定程度上提高了业务的服务质量。文献：A fair QoS-aware dynamic LTE scheduler for machine-to-machinecommunication(Maia A M，Vieira D，Castro M F D，et al.A fair QoS-aware dynamicLTE scheduler for machine-to-machine communication[J].ComputerCommunications，2016，89：75-86.)针对OFDMA系统提出了一种基于QoS的资源机会调度算法，在一定程度上保证了不同用户业务的公平性，但是仅考量了业务数据速率指标，不能满足业务的多QoS要求。文献：LTE系统下行基于调度度量值的资源分配方案(李园园，金杰，苏寒松等.LTE系统下行基于调度度量值的资源分配方案[J].计算机工程与设计，2014，35(12)：4100-4104.)提出了一种基于RB的metric值的调度算法，优先将信道质量好的RB分配给优先级高的业务，可以保证系统的吞吐量，但易造成优先级低的业务丢包率恶化。文献：正交频分多址系统中一种面向多业务应用的自适应资源分配算法研究了一种基于QoS的多业务资源调度A_ARS算法(朱晓荣，罗小琴，朱洪波.正交频分多址系统中一种面向多业务应用的自适应资源分配算法[J].电子与信息学报，2015，37(06):1298-1303.)，根据业务的实时性采用不同的调度策略，但是没有考虑到业务块的特点及资源的有限性，易造成资源的浪费，同时在负荷过载时业务的QoS难以保证。文献：一种可变周期反馈的动态负载均衡算法(李鸿健，豆育升，唐红等.一种可变周期反馈的动态负载均衡算法[J].电子测量与仪器学报，2011，25(11)：952-958.)，针对负载的变化提出了一种可变调度周期的负载均衡算法，但没有优化资源分配机制，资源利用效率提升有限。文献：A Primer on 3GPPNarrowband Internet of Things(Wang Y P E，Lin X，Adhikary A，et al.A Primer on3GPP Narrowband Internet of Things[J].IEEE Communications Magazine，2017，55(3)：117-123.)，针对5G小数据提出了一种云化资源共享的模型，提升了时频资源利用效率，但是没有考虑到大数据业务的QoS需求。文献：密集家庭基站网络中基于分簇的资源分配方案(金勇，龚胜丽.密集家庭基站网络中基于分簇的资源分配方案[J].计算机应用，2018，38(01)：217-221.)，针对家庭基站的干扰问题提出了一种基于分族的资源分配方案，在频谱效率和消除干扰之间取得较好的折中，但是不能从根本上满足业务的QoS需求。