[發(fā)明專利]一種無線設備及其包調(diào)度方法、無線系統(tǒng)的傳輸方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010537199.3
• 申請日: 2010-11-09
• 公開（公告）號: CN102469518A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設計）人: 楊旸;陳宇;徐景;胡宏林;錢驊
• 申請（專利權(quán)）人: 上海無線通信研究中心
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08;H04W28/10;H04W40/02;H04L12/56;H04L29/08
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 王松

技術領域

本發(fā)明屬于通信技術領域，涉及一種無線設備及其包調(diào)度方法，還涉及一種無線系統(tǒng)的傳輸方法。

背景技術

通信網(wǎng)絡中包調(diào)度的研究是跟隨著通信系統(tǒng)的發(fā)展而逐漸發(fā)展的。雖然排隊系統(tǒng)中的調(diào)度問題始于50年代，然而直到包交換方式在通信網(wǎng)絡中出現(xiàn)，人們才開始關注在這類系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)包調(diào)度的應用問題。

圖1給出了一個典型的排隊系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)包從用戶發(fā)出并以某種輸入速率進入排隊系統(tǒng)，同時服務器也以某種服務速率來服務這些數(shù)據(jù)包并最終輸出這些數(shù)據(jù)包。為了應對短期的服務速率跟不上輸入速率的情況，排隊系統(tǒng)中需要使用緩沖器(buffer)來對未能及時服務的數(shù)據(jù)包進行暫時存儲，并隨后處理這些未服務的數(shù)據(jù)包。另外，由于電路設計的限制，現(xiàn)實中的排隊系統(tǒng)只能以離散形式存在，即任何排隊系統(tǒng)總是存在一個最小時間片。在小于這個時間片的時間段內(nèi)，服務器的服務不能被打斷。本發(fā)明使用“抽樣時間間隔”來指定這樣的最小時間片間隔，而如果以“抽樣時間間隔”來周期性的觀察該排隊系統(tǒng)，則每一個觀察時刻都稱為“抽樣時刻”。

通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)包調(diào)度方法指的是服務器以何種方式服務緩沖器中的數(shù)據(jù)包，其方式可以根據(jù)持續(xù)工作式調(diào)度(work-conserving?scheduling)和非持續(xù)工作式調(diào)度(non-work-conserving?scheduling)的方式劃分，或者根據(jù)搶占式調(diào)度(preempt?ive?scheduling)和非搶占式調(diào)度(non-preempt?ive?scheduling)的方式劃分。持續(xù)工作式調(diào)度指的是在緩沖器中有數(shù)據(jù)包的情況下，服務器將一直處于工作狀態(tài)；反之為非持續(xù)工作式調(diào)度。搶占式調(diào)度指在某一抽樣時刻，數(shù)據(jù)包A未被服務器完全服務，而此刻服務器又發(fā)現(xiàn)另一個數(shù)據(jù)包B具有比數(shù)據(jù)包A更高的優(yōu)先級時，數(shù)據(jù)包A的服務將被打斷，同時服務器將選擇數(shù)據(jù)包B進行服務。如果數(shù)據(jù)包A的服務不能被打斷，則為非搶占式調(diào)度。

早期的有線網(wǎng)絡下的包調(diào)度方法的研究是用于解決網(wǎng)絡中經(jīng)常出現(xiàn)的非正常擁堵問題。在多個用戶同時使用一個緩沖器時，如果網(wǎng)絡中有用戶無意或有意地長時間地大量發(fā)送數(shù)據(jù)包，這種行為將導致網(wǎng)絡擁堵并影響到所有用戶。于是Nagle提出的一種解決方案是：給每一個活動用戶(active?user)分配一個獨立的緩沖器，如圖2所示，并通過輪叫調(diào)度(round-robin?scheduling)的方式來公平服務這些用戶。隨后，Demers對Nagle的調(diào)度方式做了改進，提出了加權(quán)公平排隊(Weighted?Fair?Queuing)的包調(diào)度方法。但這兩種解決方案都存在兩個問題：1)缺乏可擴展性：給每一個活動用戶分配一個緩沖器的方式在面對大量活動用戶時候，性能也隨之出現(xiàn)瓶頸。2)缺乏數(shù)據(jù)業(yè)務多樣性的支持：90年代初期，綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)絡(Integrated?Services?Digital?Network)的出現(xiàn)和互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展讓人們逐步意識到了不同的數(shù)據(jù)業(yè)務對服務質(zhì)量有不同的需求，比如語音業(yè)務和多媒體業(yè)務對數(shù)據(jù)包的延時和抖動有較高的需求，郵件業(yè)務則需要數(shù)據(jù)包的無錯傳輸，卻并沒有直接對延時和抖動提出要求，而公平排隊方式并不能區(qū)分這些不同的數(shù)據(jù)業(yè)務。解決問題1的方式是使用聚合(Aggregation)和策略器(policer)，即將不同用戶的數(shù)據(jù)流共同存放在一個或多個通用緩沖器中，同時使用策略器對用戶行為做出限制。解決問題2的方式是采用調(diào)度機制來保證各數(shù)據(jù)包的服務質(zhì)量。

在單跳有線網(wǎng)絡中，通用處理器共享(Generalized?Proces?sor?Sharing)和期限最近優(yōu)先(Earliest?Deadline?First)調(diào)度機制是兩種對業(yè)務進行分類的基本調(diào)度機制。通用處理器共享的調(diào)度機制是將不同的數(shù)據(jù)業(yè)務分配不同的帶寬；期限最近優(yōu)先的調(diào)度機制則是針對實時系統(tǒng)，這種調(diào)度機制是根據(jù)數(shù)據(jù)包的自身業(yè)務需求來給每一個數(shù)據(jù)包分配一個期限，而服務器端則優(yōu)先服務期限最近的數(shù)據(jù)包。在搶占式調(diào)度和單處理器情況下，期限最近優(yōu)先的包調(diào)度方法被證明為最優(yōu)調(diào)度機制。

由于期限最近優(yōu)先的包調(diào)度方法在保證數(shù)據(jù)包服務質(zhì)量上的優(yōu)越性，多跳有線網(wǎng)絡下的調(diào)度機制研究也常常圍繞著對該機制的擴展。在這方面研究比較深入的包括速率-控制期限最近優(yōu)先(Rate-Controlled?EDF)和協(xié)作式期限最近優(yōu)先(Coordinated?EDF)的包調(diào)度方法。速率-控制期限最近優(yōu)先的包調(diào)度方法為先對每個節(jié)點做速率控制，再使用期限最近優(yōu)先的調(diào)度機制；而協(xié)作式期限最近優(yōu)先的包調(diào)度方法則是根據(jù)數(shù)據(jù)包的總延時要求，對數(shù)據(jù)包的每一跳動態(tài)的設定一個期限，接著每一跳都使用期限最近優(yōu)先的調(diào)度機制。