HSUPA系統(tǒng)快速分組調(diào)度中反壓流控技術(shù)及其實現(xiàn)

張　凱　蔣外文

摘要：HSUPA是WCDMA上行鏈路的演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，在此標(biāo)準(zhǔn)中采用了基于Node B控制的上行快速分組調(diào)度，大大提高了系統(tǒng)吞吐量。在調(diào)度過程中，為保證上行的R99和UPA數(shù)據(jù)不超過上行傳輸帶寬，避免發(fā)生擁塞產(chǎn)生不必要的丟幀，引入了反壓流控技術(shù)。文章HSUPA快速分組調(diào)度系統(tǒng)中的反壓流控技術(shù)進(jìn)行了介紹和綜述，并對其具體實現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：HSUPA；調(diào)度：反壓流控

中圖分類號：TN929.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006－8937(2009)16－0133－02

為了滿足用戶在移動環(huán)境下高速上傳的性能需求，HSUPA采用基于NodeB的高速分組調(diào)度，支持可變速率傳輸，快速重傳和更短的2ms傳輸時間間隔。在高速傳輸?shù)倪^程中，上行帶寬作為一種資源，受各種因素的影響會動態(tài)的變化，如果上行發(fā)送的數(shù)據(jù)量不能適應(yīng)帶寬的變化，就會產(chǎn)生擁塞甚至丟包，大大降低了傳輸效率。反壓流控作為一種流量控制技術(shù)，能夠很好的解決這個問題。文章結(jié)合了3GPP協(xié)議，在HSUPA快速調(diào)度的基礎(chǔ)上，分析了反壓流控技術(shù)的特點，工作原理及其具體實現(xiàn)。

1HSUPA快速分組調(diào)度技術(shù)概述

文章研究的課題是HSUPA網(wǎng)絡(luò)無線接入網(wǎng)部分，UTRAN通過Iu接口與核心網(wǎng)(CN)相連，UTRAN包含一個或多個無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(RNS)，每個RNS都是UTRAN內(nèi)的一個子網(wǎng)，它包含一個無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)，一個或者多個基站(Node B)。RNC通過Iur接口彼此互連，RNC與Node B之間通過Iuh接口相連。移動終端(UE)與UTRAN之間通過空中接口Uu口相連。

2HSUPA反壓流控技術(shù)

2.1反壓流控需求的提出

RNC與NOdeB之間Iub口的傳輸帶寬是有限的，當(dāng)小區(qū)支持HSUPA時，NodeB調(diào)度器會盡可能的將小區(qū)資源分配給無線信道質(zhì)量好的UE，以獲得更大的上行流量，但上行到RNC的數(shù)據(jù)流量很大后，可能會導(dǎo)致傳輸承載擁塞，進(jìn)而引起丟幀，這樣反而會降低傳輸效率。R99的上行數(shù)據(jù)量Node B無法控制，而且R99的上行數(shù)據(jù)量也比較少，因此在目前存在的傳輸路徑中，一般R99的上行數(shù)據(jù)量不會超過上行傳輸帶寬。但HSUPA每小區(qū)峰值速率可以達(dá)到5.7M，很容易超過上行傳輸帶寬。為了更大限度利用傳輸帶寬和小區(qū)資源，達(dá)到更大的上行流量，NodeB調(diào)度器需要將傳輸帶寬納入其調(diào)度的考慮范圍內(nèi)，作為調(diào)度的一種資源來考慮。

2.2反壓流控設(shè)計與實現(xiàn)

上行帶寬受限反壓采用OAM配置的帶寬作為控制目標(biāo)，BSP測量實際使用帶寬，高層軟件把剩余帶寬發(fā)送給NodeB調(diào)度器，NodeB調(diào)度器來做反壓處理，保證上行流量不超過上行帶寬。

由于傳輸上同時承載R99、R5和R6數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)因為用戶的業(yè)務(wù)不同有很大區(qū)別，并且是動態(tài)變化的，并且傳輸帶寬可能是由本NodeB的多塊基帶板共享，當(dāng)前基帶板不可能知道其他基帶板的帶寬占用情況，所以NodeB調(diào)度器只能動態(tài)申請帶寬，然后由TNS根據(jù)各NodeB調(diào)度器的申請情況，為相關(guān)的HSUPA業(yè)務(wù)分配一定的上行帶寬。NodeB調(diào)度器在進(jìn)行UE調(diào)度時考慮當(dāng)前帶寬的占用情況，然后分配合適的授權(quán)給UE。NodeB調(diào)度器根據(jù)匯總ULSR上報的帶寬申請(實際是UE的歷史E-DCH速率)，然后定時發(fā)送流控給TNS，流控申請中攜帶與該NodeB調(diào)度器所有基帶板的HSUPA上行帶寬，TNS根據(jù)各NodeB調(diào)度器的流控申請和可共HSUPA使用的帶寬情況，發(fā)送流控分配消息，NodeB調(diào)度器保存流控分配消息中的分配帶寬，用于調(diào)度時的參考，調(diào)節(jié)UE的上行速率，達(dá)到流量控制的目的。

2.3帶寬申請反壓控制具體實現(xiàn)的流程

①在參數(shù)初始配置時，TNS保存OAM配置的每條PATH上行帶寬，根據(jù)不同的傳輸類型計算實際有效帶寬。

②BSP累加統(tǒng)計每條PATH上的實際上行數(shù)據(jù)。

③TNS模塊每隔100ms調(diào)用BSP接口函數(shù)獲取當(dāng)前的實際上行數(shù)據(jù)量，計算上行平均速率，BSP在統(tǒng)計數(shù)據(jù)上報后，累加統(tǒng)計數(shù)據(jù)清0，同時開始新的統(tǒng)計，為了保證盡可能的提高數(shù)據(jù)計算精度，要求獲取兩次調(diào)用BSP接口函數(shù)時的CPU TICK值，用TICK值來計算平均速率。

④TNS把總帶寬和實際測量速率通過BBS發(fā)送給UPA調(diào)度器單板。

⑤UPA調(diào)度器計算當(dāng)前帶寬使用率是否滿足門限要求，初步確定帶寬目標(biāo)利用率是95％。如果超過95％，調(diào)度器需要反壓下調(diào)SG，減少上行速率，直到小于90％，如果帶寬小于85％，則可以上調(diào)反壓SG，直到90％。(95％、85％和90％的門限是為了防止乒乓動作)。

3測試仿真

仿真方法：采用上行灌包測試，參數(shù)配置帶寬為1M，按照方案扣除預(yù)留10％和200k后上報該NodeB調(diào)度器的總帶寬為700k，測試結(jié)果如圖1所示。

從仿真結(jié)果看，UE上傳速率基本在600k到800k之間波動，平均速率為684.7k，未超過NodeB調(diào)度器的總帶寬。由于反壓流控是一個預(yù)測控制，是通過參考?xì)v史的事后控制，不能對突發(fā)流量進(jìn)行有效控制，會導(dǎo)致速率波動較大，并且HSUPA的授權(quán)特性是速率低時相差一個步長的速率差別小，速率高時一個步長的速率差別大，所以在速率越高時波動應(yīng)該也越大。

4結(jié)語

NodeB調(diào)度器在引入反壓流控技術(shù)以后，能夠有效的控制UE的上行數(shù)據(jù)流量，使其自適應(yīng)于Iub口帶寬的限制。在實際應(yīng)用中，大大降低了擁塞和丟幀的幾率。提高了傳輸效率。由于預(yù)測控制的滯后性導(dǎo)致的速率波動，需要根據(jù)HSUPA系統(tǒng)業(yè)務(wù)的特點，設(shè)計出更適合流量管理的調(diào)度算法，以進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能。