專利名稱：一種實時業(yè)務(wù)帶寬申請的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)，尤其是指一種實時業(yè)務(wù)帶寬申請的方法和裝置。
背景技術(shù)：
孩吏波存取全球互通(WiMAX)是一種以無線標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.16為基礎(chǔ)的寬 帶無線接入技術(shù)，覆蓋范圍廣(最高可達(dá)50公里)，傳輸速率高(單基站可達(dá) 70百萬位/秒)，系統(tǒng)容量大，可同時支持幾十個T1/E1高端用戶和幾百個數(shù)字 用戶線路(DSL)用戶，可支持區(qū)分服務(wù)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。根據(jù)不同業(yè)務(wù)的 優(yōu)先級，WiMAX定義了 4種類型的服務(wù)1)主動授權(quán)業(yè)務(wù)(UGS),用于傳 輸固定比特率的實時業(yè)務(wù)，例如T1/E1等；2)實時查詢業(yè)務(wù)(rtPS),用于傳 輸周期性的產(chǎn)生可變數(shù)據(jù)包的實時業(yè)務(wù)，例如視頻會議；3)非實時查詢業(yè)務(wù) (nrtPS)，用于傳輸周期性產(chǎn)生可變數(shù)據(jù)包的非實時業(yè)務(wù)，例如文件傳輸協(xié) 議(FTP)等；4)盡力而為業(yè)務(wù)(BE),例如Email等?；谝陨咸匦?，WiMAX 無線接入系統(tǒng)在高速互聯(lián)網(wǎng)接入、各種實時業(yè)務(wù)(例如語音業(yè)務(wù)、多々某體業(yè) 務(wù)、視頻點播等)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
WiMAX支持區(qū)分服務(wù)，針對不同的業(yè)務(wù)將給予不同的調(diào)度策略和優(yōu)先級。 相對于無線局域網(wǎng)(WLAN)而言，WiMAX更適合語音業(yè)務(wù)等實時業(yè)務(wù)的傳 輸，因此，目前針對WiMAX的研究主要集中在如何改進(jìn)各種包調(diào)度算法和帶 寬分配算法，以提高實時業(yè)務(wù)的QoS性能。
在現(xiàn)有技術(shù)中，可通過一種基于ON-OFF模型的流量預(yù)測方法來進(jìn)行實時 業(yè)務(wù)的帶寬申請。在該方法中，首先根據(jù)ON-OFF模型估算從申請帶寬到授予 帶寬之間的時間間隔內(nèi)到達(dá)當(dāng)前終端(SS)的數(shù)據(jù)量，基于前兩次的歷史記錄進(jìn)行算術(shù)平均而進(jìn)行流量預(yù)測；然后根據(jù)預(yù)測結(jié)果，在數(shù)據(jù)到達(dá)之前就根據(jù)上 述估計的數(shù)據(jù)量預(yù)先向基站(BS)提出申請相應(yīng)的帶寬，確保在上述估計的數(shù) 據(jù)到達(dá)后，SS也有足夠的帶寬來發(fā)送數(shù)據(jù)，從而提高了系統(tǒng)的QoS。在數(shù)據(jù)傳 輸過程中，將反復(fù)進(jìn)行上述的流量預(yù)測方法，即只要數(shù)據(jù)包到達(dá)SS,則進(jìn)行流 量預(yù)測，并對所需的帶寬進(jìn)行預(yù)測，然后根據(jù)預(yù)測結(jié)果向BS申請實時業(yè)務(wù)所 需的帶寬。
使用上述方法的目的在于改善實時業(yè)務(wù)的時延性能，即通過對從申請帶寬 到授予帶寬之間的時間間隔內(nèi)到達(dá)SS的數(shù)據(jù)量進(jìn)行預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果為 上述預(yù)測的數(shù)據(jù)量申請額外的帶寬，使得在隨后的被授予帶寬的時候，有足夠 的帶寬將上述預(yù)測的數(shù)據(jù)量發(fā)送出去，而不用等到下一次被授予帶寬的時候， 才能發(fā)送上述預(yù)測的數(shù)據(jù)量，從而達(dá)到改善實時業(yè)務(wù)的時延性能的目的。
但是，由于上述的流量預(yù)測方法中采用了 ON-OFF模型，因此根據(jù)上述方 法對所需帶寬的預(yù)測結(jié)果的可參考性較弱；另外，由于在上述的流量預(yù)測方法 中采用的是算法平均和單次誤差的方法，因此對所需帶寬的預(yù)測結(jié)果可能出現(xiàn) 負(fù)值等非正常的結(jié)果；此外，在上述的流量預(yù)測方法中僅釆用當(dāng)前數(shù)據(jù)流量的 前兩次歷史記錄進(jìn)行預(yù)測，因此可能導(dǎo)致出現(xiàn)較大的誤差。所以，上述的流量 預(yù)測方法不能有效地提高實時業(yè)務(wù)的時延性能，不適用于突發(fā)性的網(wǎng)絡(luò)實時業(yè) 務(wù)流。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實施例的主要目的在于提供一種實時業(yè)務(wù)帶寬申請的方 法和裝置，從而提高實時業(yè)務(wù)的時延性能。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的 一種實時業(yè)務(wù)帶寬申請的方法，該方法包括 檢測當(dāng)前時刻實時查詢業(yè)務(wù)rtPS隊列的長度；
根據(jù)上一輪詢周期的實際需要的額外帶寬、上一輪詢周期的預(yù)測額外帶寬 以及當(dāng)前時刻rtPS隊列的長度，預(yù)測當(dāng)前輪詢周期中所需請求的帶寬；根據(jù)當(dāng)前輪詢周期中所需請求的帶寬發(fā)送帶寬請求。
本發(fā)明的實施例中提供了一種實時業(yè)務(wù)帶寬申請裝置，該裝置包括隊列 信息檢測模塊、帶寬預(yù)測模塊和存儲模塊；
所述隊列信息檢測模塊，用于接收rtPS隊列信息，并根據(jù)檢測指令檢測當(dāng) 前rtPS隊列的長度；將檢測結(jié)果發(fā)送給所述帶寬預(yù)測模塊和存儲模塊；
所述帶寬預(yù)測模塊，用于根據(jù)從存儲模塊中讀取的上一輪詢周期的實際需 要的額外帶寬、上一輪詢周期的預(yù)測額外帶寬以及從所述隊列信息檢測模塊接 收到的檢測結(jié)果，確定當(dāng)前輪詢周期所需請求的帶寬；根據(jù)當(dāng)前輪詢周期所需 請求的帶寬發(fā)送帶寬請求；
所述存儲模塊，用于存儲各輪詢周期的實際需要的額外帶寬、各輪詢周期 的預(yù)測額外帶寬和所述隊列信息檢測模塊發(fā)送的檢測結(jié)果。
綜上可知，本發(fā)明的實施例中提供了 一種實時業(yè)務(wù)帶寬申請的方法和裝置。 在本發(fā)明實施例所提供的方法中，由于使用了上一輪詢周期的實際需要的額外 帶寬、上一輪詢周期的預(yù)測額外帶寬以及當(dāng)前時刻rtPS隊列的長度來進(jìn)行帶寬 預(yù)測，因此更加接近實際情況中WiMAX系統(tǒng)的rtPS業(yè)務(wù)過程，帶寬預(yù)測的結(jié) 果可參考性較強(qiáng)；另外，由于使用了基于指數(shù)平均預(yù)測的預(yù)測算法，因此可更 好地適合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的長時相關(guān)性特征，使得帶寬預(yù)測的結(jié)果更加準(zhǔn)確；此外， 由于在上述的預(yù)測方法中僅需要預(yù)測一個預(yù)測量，從而也提高了帶寬預(yù)測的準(zhǔn) 確性。所以，通過使用本發(fā)明實施例中的方法和裝置，可有效提高WiMAX環(huán) 境下實時業(yè)務(wù)的時延性能，減小實時業(yè)務(wù)的調(diào)度時間，減小緩沖區(qū)的需求。


圖1為本發(fā)明實施例中包調(diào)度模型的示意圖。 圖2為本發(fā)明實施例中包調(diào)度模型的時間幀結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本發(fā)明實施例中實時業(yè)務(wù)帶寬申請的方法的流程圖。 圖4本發(fā)明實施例中實時業(yè)務(wù)帶寬申請的裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點表達(dá)得更加清楚明白，下面結(jié)合附 圖及具體實施例對本發(fā)明再作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
在標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.16中，rtPS為周期性的、變長分組的實時變比特服務(wù)流, BS向攜帶該業(yè)務(wù)的SS提供實時的、周期性的請求傳輸帶寬的機(jī)會，從而使該 SS可周期性地將其變化的帶寬請求告知BS,而BS則根據(jù)帶寬請求分配可變的 突發(fā)帶寬供SS發(fā)送數(shù)據(jù)。
一般來說，SS根據(jù)發(fā)送請求時刻的rtPS的隊列長度來決定所需申請的帶寬 量。例如，如果SS在當(dāng)前周期(例如，第K個周期)發(fā)送帶寬請求(Request), 則SS只有在獲得BS的授權(quán)(Grant)后，才能在下一個周期(即第K+l個周 期)利用授權(quán)帶寬來發(fā)送數(shù)據(jù)，這種傳輸方式是一種"K+l"傳輸方式。但是， 對于在SS發(fā)送Request之后才到達(dá)SS的數(shù)據(jù)，則必須等到SS下一次發(fā)送 Request的時候，才能為這些數(shù)據(jù)申請相應(yīng)的帶寬，因此，上述數(shù)據(jù)至少要等到 第(K+2)個周期時才能被服務(wù)(即被發(fā)送出去)，即必須采用"K+2"的傳輸 方式。因此，上述的Request之后才到達(dá)SS的數(shù)據(jù)需要等待更長的時間才能被 傳輸。由于rtPS服務(wù)對時延比較敏感，當(dāng)業(yè)務(wù)量增大時，rtPS服務(wù)的時延特性 將急劇下降。因此使用上述帶寬申請的方法將無法有效提高實時業(yè)務(wù)的時延性 能。
因此，針對WiMAX系統(tǒng)中的實時業(yè)務(wù)，本發(fā)明的實施例提出了一種實時 業(yè)務(wù)帶寬申請的方法，從而提高了系統(tǒng)中實時業(yè)務(wù)的時延性能。為了敘述的方 便，在以下的描述中，將以rtPS業(yè)務(wù)為例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 詳細(xì)的介紹。
本發(fā)明實施例中的實時業(yè)務(wù)帶寬申請的方法，是基于周期性的包調(diào)度^t型 的帶寬申請方法。在本發(fā)明實施例中，將根據(jù)WiMAX中rtPS的業(yè)務(wù)特點建立 一個周期性的包調(diào)度模型，根據(jù)上述模塊來檢測rtPS隊列的長度，并進(jìn)行流量 預(yù)測，然后再一艮據(jù)預(yù)測結(jié)果申請帶寬。
9圖1為本發(fā)明實施例中包調(diào)度模型的示意圖。如圖l所示，在本發(fā)明實施
例中的包調(diào)度模型中，BS每隔一定的時間間隔向SS進(jìn)行一次輪詢，所述的時 間間隔可稱之為輪詢周期。SS可在每個輪詢周期中向BS發(fā)送帶寬請求和/或發(fā) 送數(shù)據(jù)。我們可設(shè)每個輪詢周期的長度為T，單位可以是秒；第k個輪詢周期 的結(jié)束時刻為Tk (k二l,2，…)，因此有Tk-Tk.尸T; SS在第k個輪詢周期中發(fā) 送Request的時刻為tk; SS在第k個輪詢周期中發(fā)送數(shù)據(jù)的時刻為t'k; t時刻在 SS中的rtPS的瞬時隊列長度為L(t),單位可以是字節(jié)(byte)或位(bit); BS 分配給SS的最大帶寬為Bmax (該值的大小依賴于系統(tǒng)總的終端數(shù)量以及從這 些終端用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)流量大小)；第k個周期SS申請的帶寬為Bk。
在上述的每個輪詢周期中，BS和SS之間可使用一個時間幀來收發(fā)數(shù)據(jù)。 因此，本發(fā)明實施例中周期性的包調(diào)度模型具有如下所述的幾個特點
1 ) BS和SS之間使用時間幀周期性地收發(fā)數(shù)據(jù)。
圖2為本發(fā)明實施例中包調(diào)度模型的時間幀結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該 模型中的每個時間幀可分為上行子幀和下行子幀，每個子幀都包含一定數(shù)量的 時隙，BS可將這些時隙動態(tài)地分配給指定的SS。
2) BS在每個時間幀的上行子幀中為SS分配時隙，SS可通過被分配的時 隙發(fā)送請求和/或發(fā)送數(shù)據(jù)。即，SS檢測rtPS的隊列中是否有數(shù)據(jù)到達(dá)，如果 有數(shù)據(jù)到達(dá)，則SS在BS指定的時隙中向BS發(fā)送帶寬請求，并使用下一個時 間幀中獲得BS授權(quán)的時隙向BS發(fā)送數(shù)據(jù)；如果沒有數(shù)據(jù)到達(dá)，則SS不做操 作，繼續(xù)等待數(shù)據(jù)的到來。此外，在同一個時間幀中期既可以發(fā)送數(shù)據(jù)，也可 以發(fā)送帶寬請求，但帶寬請求的發(fā)送發(fā)生在本周期的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢之后。
3) BS授予SS發(fā)送數(shù)據(jù)或帶寬請求的時隙是連續(xù)的。
4) SS不僅根據(jù)發(fā)送帶寬請求時的rtPS隊列中的數(shù)據(jù)量(即rtPS隊列的長 度)向BS申請帶寬，還將根據(jù)在發(fā)送帶寬請求之后可能到達(dá)SS的數(shù)據(jù)進(jìn)行帶 寬預(yù)留。因此，需要對發(fā)送帶寬請求之后到達(dá)SS的數(shù)據(jù)進(jìn)行流量預(yù)測，以提 高系統(tǒng)的性能。
由于rtPS業(yè)務(wù)流的數(shù)據(jù)在每個輪詢周期T內(nèi)都是隨機(jī)到達(dá)的，因此帶寬請求和帶寬授權(quán)也是隨機(jī)發(fā)生在每個輪詢周期的上行子幀中。系統(tǒng)從第0個輪詢
周期開始運行，設(shè)SS在第k個輪詢周期的帶寬請求Request發(fā)生在時刻tk,則 BS會在第k+l個輪詢周期的時刻t'kw給予SS授權(quán)帶寬，SS使用授權(quán)帶寬發(fā)送 數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，SS還可以再次發(fā)送帶寬請求。如果不使用本發(fā)明實施 例中的方法，則在(tk ， t'k+1)的時間間隔內(nèi)到達(dá)的翁:據(jù)最早也將在第k+2個 輪詢周期才能被服務(wù)。因此，在本發(fā)明實施例中，將采用在tk時刻就為(tk， t'k+1) 的時間間隔內(nèi)到達(dá)的數(shù)據(jù)量提前申請帶寬的方式，來減小上述這種時延。
為了計算方便，我們假設(shè)在每個輪詢周期中，下行子幀和上行子幀各占一 半；且SS—旦獲得授權(quán)帶寬，則以常速率R發(fā)送數(shù)據(jù)；否則，SS發(fā)送數(shù)據(jù)的 速率為0 (即不發(fā)送數(shù)據(jù))。因此，可能會出現(xiàn)以下兩種情況
1) 在第k個輪詢周期內(nèi)，SS僅發(fā)送帶寬請求； 在這種情況下，SS發(fā)送帶寬請求的時刻為tkE(Tk—j+T/2,Tk)。
2) 在第k個輪詢周期內(nèi)，SS既發(fā)送數(shù)據(jù)，也發(fā)送帶寬請求。 在這種情況下，SS被授予帶寬的時刻為t'ke(Tw+T/2,Tk-L(tk—!)/R); SS
發(fā)送帶寬請求的時刻為tk= t'k+L(tw)/R。
在沒有流量預(yù)測的情況下，SS在第k個輪詢周期中向BS申請帶寬時，是 按照當(dāng)前時刻(即SS發(fā)送帶寬請求的時刻tk) SS中的rtPS隊列的長度L(tk)向 BS申請帶寬，所申請的帶寬為Bk=min(L(tk)/T, Bmax)。其中，min表示取最小 值的操作；B腿為BS可以分配給SS的最大帶寬，即SS可能被授予的最大帶 寬，從而避免一個SS獨占所有的帶寬，因此更符合實際系統(tǒng)的調(diào)用過程。而 在本發(fā)明的實施例中，我們希望SS在第k個輪詢周期向BS申請帶寬時，可按 照帶寬授予時刻(即t'k+1) SS中的rtPS隊列的長度L(t'k+1)向BS申請帶寬，所 申請的帶寬為Bk=min(L(t'k+1)/T, Bmax),即提前為部分還未到達(dá)SS的數(shù)據(jù)預(yù) 留帶寬，從而提高系統(tǒng)的時延特性。
圖3為本發(fā)明實施例中實時業(yè)務(wù)帶寬申請的方法的流程圖。如圖3所示， 本發(fā)明實施例中實時業(yè)務(wù)帶寬申請的方法包括如下所述的步驟
步驟301, SS判斷是否被BS輪詢，如果是，則執(zhí)行步驟302;否則，繼續(xù)執(zhí)行步驟301。
在本步驟中，所述的輪詢，即BS在一個輪詢周期中預(yù)留一些時隙給SS， 使SS可以在該時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)或帶寬請求。
步驟302， SS判斷是否需要發(fā)送帶寬請求，如果是，則執(zhí)行步驟305;否 則，#1行步驟303。
在本步驟中，如果rtPS隊列中有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，但SS沒有被授予帶寬， 則SS需要發(fā)送帶寬請求，執(zhí)行步驟305;如果rtPS隊列中有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，且 SS已被授予帶寬，則SS則需要發(fā)送數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟303。
步驟303, SS 4t測rtPS隊列的長度。
在本步驟中，SS需要檢測當(dāng)前時刻rtPS隊列中的實際泰:據(jù)量(即rtPS隊 列的長度)，并將實際數(shù)據(jù)量與上一次的預(yù)測數(shù)據(jù)量進(jìn)行比較，從而可為下一次 對數(shù)據(jù)量的預(yù)測提供參考信息。
步驟304， SS根據(jù)被授予的帶寬發(fā)送數(shù)據(jù)。
在本步驟中，如果發(fā)送當(dāng)前時刻rtPS隊列中的實際數(shù)據(jù)量所需的帶寬小于 被授予的帶寬，則SS按照所需的帶寬發(fā)送數(shù)據(jù)；如果所需的帶寬大于被授予 的帶寬，則SS按照被授予的帶寬發(fā)送數(shù)據(jù)，剩余的未發(fā)送的數(shù)據(jù)將在下一次 發(fā)送數(shù)據(jù)的時刻進(jìn)行發(fā)送。
步驟305, SS 4全測rtPS隊列的長度。
在步驟304之后，由于rtPS隊列中可能還會有未發(fā)送的數(shù)據(jù)(例如，由于 預(yù)測的不準(zhǔn)確，導(dǎo)致被授予的帶寬小于發(fā)送rtPS隊列中所有數(shù)據(jù)所需的帶寬， 從而導(dǎo)致rtPS隊列中的數(shù)據(jù)未被全部發(fā)送)，且在數(shù)據(jù)發(fā)送期間也還會有數(shù)據(jù) 到達(dá)rtPS隊列，所以，在本步驟中，還需再次纟僉測當(dāng)前時刻rtPS隊列中的實際 數(shù)據(jù)量(即rtPS隊列的長度)，并記錄該檢測結(jié)果，以便對下一次所需申請的 帶寬進(jìn)行預(yù)測。
步驟306， SS判斷所需帶寬是否小于B^x，如果是，則執(zhí)行步驟307;否 則，執(zhí)行步驟308。
在本步驟中，SS根據(jù)步驟305中的檢測結(jié)果(即當(dāng)前時刻rtPS隊列中的實際數(shù)據(jù)量)，確定發(fā)送當(dāng)前時刻的rtPS隊列中的數(shù)據(jù)所需的帶寬。如果所需帶 寬小于B臓，則SS需要執(zhí)行步驟307，對未來的流量進(jìn)行預(yù)測，以確定下一次 所需請求的帶寬；如果所需帶寬大于Bmax,則SS不必進(jìn)行流量預(yù)測，可直接 執(zhí)行步驟308，發(fā)送帶寬請求，所請求的帶寬即為Bmax。 步驟307， SS預(yù)測所需請求的帶寬。
具體來說，設(shè)SS在第k個輪詢周期的時刻tk發(fā)送帶寬請求，而在第k+l 個輪詢周期的時刻t'k+1獲得授權(quán)帶寬并使用該授權(quán)帶寬發(fā)送數(shù)據(jù)，則在第 k+l個輪詢周期中發(fā)送數(shù)據(jù)(即時刻t'k+1)時，rtPS隊列長度為L(t'k+1),此 時，實際所需要的帶寬為
《=min(^p,Bmax) (1)
設(shè)第k個輪詢周期中，如果僅根據(jù)申請帶寬(即時刻tk)時rtPS隊列的 實際長度來申請帶寬，則SS所需申請的帶寬Bk為
S,min(，，B墜) (2)
由上可知，可設(shè)AS,B;.-A為實際需要的額外帶寬，設(shè)A5:是預(yù)測額外帶 寬，即在第k個輪詢周期申請帶寬(即時刻tk)時，SS所預(yù)測的需要申請
的額外帶寬，該額外帶寬是為(tk, tk+1)時間段內(nèi)到達(dá)ss的數(shù)據(jù)所預(yù)留的 帶寬。但由于對上述到達(dá)SS的數(shù)據(jù)的預(yù)測值與實際到達(dá)SS的數(shù)據(jù)有可能 存在誤差，因此所述預(yù)測額外帶寬與所述實際需要的額外帶寬之間也可能存
在誤差，所以可設(shè)每次的預(yù)測誤差為&=A5:-A5A。由于預(yù)測誤差具有時效
性，單次的預(yù)測誤差波動相對較大，因此可采用平均累計誤差的方法對預(yù)測 結(jié)果進(jìn)行修正。
具體來說，可設(shè)5是第k個周期得到的預(yù)測平均累計誤差，因此，可按
照如下所述的公式計算得到^:
5 = ^51 (3)
設(shè)初始預(yù)測平均累計誤差^ = ^=0，當(dāng)采用迭代的方法時，每次僅需記錄一個變量5即可。預(yù)測平均累計誤差5相當(dāng)于預(yù)測反饋信息，根據(jù)該預(yù)測
反饋信息可以得知預(yù)測的結(jié)果和真實值的差距趨勢。
根據(jù)上述的預(yù)測平均累計誤差^，并結(jié)合指數(shù)平均預(yù)測方法，可預(yù)測所
需申請的額外帶寬，即預(yù)測額外帶寬a5;，具體的計算公式如下所述
a5:=^*a^—1+(l — ^)*as:—,—[ (4) 其中，初始所需申請的額外帶寬a5,a5^0; zle(O, l]是預(yù)先設(shè)定的歸
一化的權(quán)重系數(shù)，當(dāng)義>丄時，則近期實際值對預(yù)測結(jié)果的影響較大；反之，
2
則遠(yuǎn)期實際值對預(yù)測結(jié)果影響較大。由于指數(shù)平均預(yù)測對業(yè)務(wù)流曲線有平滑 作用，所以當(dāng)網(wǎng)絡(luò)流量變化相對平穩(wěn)時，則A越大估算越準(zhǔn)確。但網(wǎng)絡(luò)流量 具有突發(fā)性和自相似特性，業(yè)務(wù)到達(dá)也是長時相關(guān)的，所以一般情況下，建
議設(shè)a-丄。 2
另外，在本發(fā)明的實施例中，也可不使用預(yù)測平均累計誤差來預(yù)測當(dāng)前 輪詢周期的預(yù)測額外帶寬，即僅根據(jù)上一輪詢周期的實際需要的額外帶寬和 上一4侖詢周期的預(yù)測額外帶寬，也可預(yù)測當(dāng)前輪詢周期的預(yù)測額外帶寬。此 時，公式(4)將變?yōu)?br> a^"u(i-;i"a^ (5)
根據(jù)公式(4)或(5)得到的每次所需申請的額外帶寬a5:，可預(yù)測在
第k個輪詢周期SS在發(fā)送帶寬請求時所需申請的帶寬Bandk:
Band產(chǎn)min( ，+a5;, Bmax)( 6 )
在理想情況下，在tk時刻所預(yù)測的帶寬Ban4 =《，此時包時延和rtPS 的隊列長度最小，系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)；若Bandk〈《，則可在SS發(fā)送下一次 帶寬請求的時候進(jìn)行補償；如果Bandp《，則SS可以將多余的帶寬用于其 它業(yè)務(wù)或者放棄多余的帶寬，并可通過調(diào)節(jié)歸一化的權(quán)重系數(shù)A，最大程度 的避免帶寬利用率的下降。步驟308, SS發(fā)送帶寬請求，返回執(zhí)行步驟301。
在本步驟中，SS根據(jù)上述預(yù)測的所需申請的帶寬向BS發(fā)送帶寬請求。 即如果在步驟306中，SS判斷所需帶寬大于Bmax,則在本步驟中，可直接 向BS發(fā)送帶寬請求，所請求的帶寬即為Bmax;如果在步驟306中，SS判斷 所需帶寬小于B目x，則在本步驟中，SS將根據(jù)步驟307中所預(yù)測的所需申 請的帶寬向BS發(fā)送帶寬請求。
此外，上述的實際需要的額外帶寬、預(yù)測額外帶寬和預(yù)測平均累計誤差 的初始值可在第一個輪詢周期中預(yù)先設(shè)置，初始值可以為O,也可以根據(jù)實 際情況設(shè)置成其他值。
圖5為本發(fā)明實施例中實時業(yè)務(wù)帶寬申請的裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖5所示， 本發(fā)明實施例中實時業(yè)務(wù)帶寬申請的裝置包括隊列信息檢測模塊、帶寬預(yù) 測模塊和存儲模塊。
所述隊列信息檢測模塊，用于接收rtPS隊列信息，并根據(jù)檢測指令檢 測當(dāng)前rtPS隊列的長度；將檢測結(jié)果發(fā)送給所述帶寬預(yù)測模塊和存儲模塊；
所述帶寬預(yù)測模塊，用于根據(jù)從存儲模塊中讀取的上一輪詢周期的實際 需要的額外帶寬、上一輪詢周期的預(yù)測額外帶寬和預(yù)測平均累計誤差，以及 從所述隊列信息檢測模塊接收到的檢測結(jié)果，確定當(dāng)前輪詢周期所需請求的 帶寬；根據(jù)當(dāng)前輪詢周期所需請求的帶寬發(fā)送帶寬請求；
所述存儲模塊，用于存儲各輪詢周期的實際需要的額外帶寬、各輪詢周 期的預(yù)測額外帶寬和預(yù)測平均累計誤差，還用于存儲所述隊列信息檢測模塊 發(fā)送的檢測結(jié)果。
此外，所述帶寬預(yù)測模塊還包括額外帶寬計算單元、帶寬預(yù)測單元和帶 寬請求單元。
所述額外帶寬計算單元，用于根據(jù)從存儲模塊中讀取的上一個輪詢周期的 實際需要的額外帶寬和上一個輪詢周期的預(yù)測額外帶寬，計算當(dāng)前輪詢周期的 預(yù)測額外帶寬；將所述預(yù)測額外帶寬發(fā)送給帶寬預(yù)測單元；
所述帶寬預(yù)測單元，用于根據(jù)所述預(yù)測額外帶寬以及從所述隊列信息檢測模塊接收到的檢測結(jié)果，預(yù)測當(dāng)前輪詢周期所需請求的帶寬；將當(dāng)前輪詢周期 所需請求的帶寬發(fā)送給所述帶寬請求單元；
所述帶寬請求單元，用于根據(jù)所述當(dāng)前輪詢周期中所需請求的帶寬，發(fā) 送帶寬請求。
此外，在本發(fā)明的實施例中，所述帶寬預(yù)測模塊以及所述額外帶寬計算 單元也可不使用預(yù)測平均累計誤差來預(yù)測當(dāng)前輪詢周期的預(yù)測額外帶寬，而 僅根據(jù)上一輪詢周期的實際需要的額外帶寬和上一輪詢周期的預(yù)測額外帶 寬，來預(yù)測當(dāng)前輪詢周期的預(yù)測額外帶寬。
由于本發(fā)明實施例中所提供的方法和裝置，使用了周期性的包調(diào)度模型 來進(jìn)行帶寬預(yù)測，因此更加接近實際情況中WiMAX系統(tǒng)的rtPS業(yè)務(wù)過程， 帶寬預(yù)測的結(jié)果可參考性較強(qiáng)；另外，由于使用了基于指數(shù)平均預(yù)測和平均 累計誤差的預(yù)測算法，因此可更好地適合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的長時相關(guān)性特征，使得 帶寬預(yù)測的結(jié)果更加準(zhǔn)確；此外，由于在上述的預(yù)測方法中僅需要預(yù)測一個 預(yù)測量，從而也提高了帶寬預(yù)測的準(zhǔn)確性。所以，通過使用本發(fā)明實施例中 的上述方法和裝置，可有效提高WiMAX環(huán)境下實時業(yè)務(wù)的時延性能，減小 實時業(yè)務(wù)的調(diào)度時間，減小緩沖區(qū)的需求，從而可用于突發(fā)性的網(wǎng)絡(luò)實時業(yè) 務(wù)流。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù) 范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等， 均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種實時業(yè)務(wù)帶寬申請方法，其特征在于，該方法包括檢測當(dāng)前時刻實時查詢業(yè)務(wù)rtPS隊列的長度；根據(jù)上一輪詢周期的實際需要的額外帶寬、上一輪詢周期的預(yù)測額外帶寬以及當(dāng)前時刻rtPS隊列的長度，預(yù)測當(dāng)前輪詢周期中所需請求的帶寬；根據(jù)當(dāng)前輪詢周期中所需請求的帶寬發(fā)送帶寬請求。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)測當(dāng)前輪詢周期 中所需請求的帶寬包括根據(jù)上一輪詢周期的實際需要的額外帶寬和上一輪詢周期的預(yù)測額外 帶寬，計算當(dāng)前輪詢周期的預(yù)測額外帶寬；根據(jù)當(dāng)前輪詢周期的預(yù)測額外帶寬以及當(dāng)前時刻rtPS隊列的長度，預(yù) 測當(dāng)前輪詢周期中所需請求的帶寬。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述當(dāng)前輪詢周期的預(yù)測額外帶寬根據(jù)以下公式進(jìn)行計算A5: = ;i * A5p, + (1 —義)* A5:—!其中，A5:為當(dāng)前輪詢周期的預(yù)測額外帶寬，A5:—為上一輪詢周期的預(yù)測額外帶寬，A5^為上一輪詢周期的實際需要的額外帶寬，義為預(yù)先設(shè)定的歸一化的權(quán)重系數(shù)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)測當(dāng)前輪詢周期 中所需請求的帶寬包括根據(jù)上一輪詢周期的實際需要的額外帶寬、上一輪詢周期的預(yù)測額外帶 寬和上一輪詢周期的預(yù)測平均累計誤差，計算當(dāng)前輪詢周期的預(yù)測額外帶寬；根據(jù)當(dāng)前輪詢周期的預(yù)測額外帶寬以及當(dāng)前時刻rtPS隊列的長度，預(yù)測當(dāng)前輪詢周期中所需請求的帶寬。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述當(dāng)前輪詢周期的預(yù)測額外帶寬根據(jù)以下公式進(jìn)行計算其中，A5(為當(dāng)前輪詢周期的預(yù)測額外帶寬，A5:一為上一輪詢周期的預(yù) 測額外帶寬，A^一為上一輪詢周期的實際需要的額外帶寬，^;為上一輪詢周期的預(yù)測平均累計誤差，A為預(yù)先設(shè)定的歸一化的權(quán)重系數(shù)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述當(dāng)前輪詢周期 中所需請求的帶寬根據(jù)以下公式進(jìn)行預(yù)測Bandf min(，+A^， B匪)其中，Ban4為當(dāng)前輪詢周期中所需請求的帶寬，A5;為當(dāng)前輪詢周期的 預(yù)測額外帶寬，￡("為當(dāng)前時刻rtPS隊列的長度，T為輪詢周期的長度，Bmax 為能夠申請的最大帶寬，min表示取最小值的操作。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述檢測當(dāng)前時刻rtPS 隊列的長度之前還包括在當(dāng)前輪詢周期被輪詢時，如果需要發(fā)送數(shù)據(jù)，則檢測當(dāng)前時刻rtPS 隊列的長度；根據(jù)當(dāng)前時刻rtPS隊列的長度發(fā)送數(shù)據(jù)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)當(dāng)前時刻rtPS 隊列的長度發(fā)送數(shù)據(jù)包括如果發(fā)送當(dāng)前時刻rtPS隊列中的實際數(shù)據(jù)量所需的帶寬小于被授予的 帶寬，則按照所需的帶寬發(fā)送數(shù)據(jù)；如果所需的帶寬大于被授予的帶寬，則 按照被授予的帶寬發(fā)送數(shù)據(jù)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述檢測當(dāng)前時刻實 時查詢業(yè)務(wù)rtPS隊列的長度之后還包括當(dāng)發(fā)送所述實際數(shù)據(jù)量所需的帶寬大于能夠申請的最大帶寬B,時，直 接發(fā)送帶寬請求，所請求的帶寬即為Bmax。
10、 一種實時業(yè)務(wù)帶寬申請裝置，其特征在于，該裝置包括隊列信息 檢測模塊、帶寬預(yù)測模塊和存儲模塊；所述隊列信息檢測模塊，用于接收rtPS隊列信息，并根據(jù)檢測指令檢測當(dāng) 前rtPS隊列的長度；將檢測結(jié)果發(fā)送給所述帶寬預(yù)測模塊和存儲模塊；所述帶寬預(yù)測模塊，用于根據(jù)從存儲模塊中讀取的上一輪詢周期的實際需 要的額外帶寬、上一輪詢周期的預(yù)測額外帶寬以及從所述隊列信息檢測模塊接 收到的檢測結(jié)果，確定當(dāng)前輪詢周期所需請求的帶寬；根據(jù)當(dāng)前輪詢周期所需 請求的帶寬發(fā)送帶寬請求；所述存儲模塊，用于存儲各輪詢周期的實際需要的額外帶寬、各輪詢周期 的預(yù)測額外帶寬和所述隊列信息檢測模塊發(fā)送的檢測結(jié)果。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其特征在于，所述帶寬預(yù)測模塊還包括 額外帶寬計算單元、帶寬預(yù)測單元和帶寬請求單元；所述額外帶寬計算單元，用于根據(jù)從存儲模塊中讀取的上一個輪詢周期的 實際需要的額外帶寬和上一個輪詢周期的預(yù)測額外帶寬，計算當(dāng)前輪詢周期的 預(yù)測額外帶寬；將所述預(yù)測額外帶寬發(fā)送給帶寬預(yù)測單元；所述帶寬預(yù)測單元，用于根據(jù)所述預(yù)測額外帶寬以及從所述隊列信息檢測 模塊接收到的檢測結(jié)果，預(yù)測當(dāng)前輪詢周期所需請求的帶寬；將當(dāng)前輪詢周期 所需請求的帶寬發(fā)送給所述帶寬請求單元；所述帶寬請求單元，用于根據(jù)所述當(dāng)前輪詢周期所需請求的帶寬，發(fā)送帶 寬請求。
12、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其特征在于， 所述存儲模塊，還用于存儲各輪詢周期的預(yù)測平均累計誤差；所述帶寬預(yù)測模塊，還用于根據(jù)從存儲模塊中讀取的上一輪詢周期的實際 需要的額外帶寬、上一輪詢周期的預(yù)測額外帶寬、上一輪詢周期的預(yù)測平均累 計誤差以及從所述隊列信息檢測模塊接收到的檢測結(jié)果，確定當(dāng)前輪詢周期所 需請求的帶寬。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述帶寬預(yù)測模塊還包括 額外帶寬計算單元、帶寬預(yù)測單元和帶寬請求單元；所述額外帶寬計算單元，用于根據(jù)從存儲模塊中讀取的上一個輪詢周期的實際需要的額外帶寬、上一個輪詢周期的預(yù)測額外帶寬和上一輪詢周期的預(yù)測平均累計誤差，計算當(dāng)前輪詢周期的預(yù)測額外帶寬；將所述預(yù)測額外帶寬發(fā)送 給帶寬預(yù)測單元；所述帶寬預(yù)測單元，用于根據(jù)所述預(yù)測額外帶寬以及從所述隊列信息檢測 模塊接收到的檢測結(jié)果，預(yù)測當(dāng)前輪詢周期所需請求的帶寬；將當(dāng)前輪詢周期 所需請求的帶寬發(fā)送給所述帶寬請求單元；所述帶寬請求單元，用于根據(jù)所述當(dāng)前輪詢周期所需請求的帶寬，發(fā)送帶 寬請求。
全文摘要
本發(fā)明的實施例中公開了一種實時業(yè)務(wù)帶寬申請方法，該方法包括檢測當(dāng)前時刻實時查詢業(yè)務(wù)rtPS隊列的長度；根據(jù)上一輪詢周期的實際需要的額外帶寬、上一輪詢周期的預(yù)測額外帶寬以及當(dāng)前時刻rtPS隊列的長度，預(yù)測當(dāng)前輪詢周期中所需請求的帶寬；根據(jù)當(dāng)前輪詢周期中所需請求的帶寬發(fā)送帶寬請求。本發(fā)明的實施例中還公開了一種實時業(yè)務(wù)帶寬申請裝置。通過上述的方法和裝置，可使得帶寬預(yù)測的結(jié)果更加準(zhǔn)確；有效提高WiMAX環(huán)境下實時業(yè)務(wù)的時延性能，減小實時業(yè)務(wù)的調(diào)度時間，減小緩沖區(qū)的需求。
文檔編號H04L12/56GK101483579SQ200810000200
公開日2009年7月15日 申請日期2008年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月9日
發(fā)明者崔毅東, 莊宏成, 徐雅靜 申請人:華為技術(shù)有限公司;北京郵電大學(xué)