LTE语音解决方案--VOLTE调度机制的研究 5.24 - 图文(6)

等待时延限制，如果待调度用等待的时间超过闽值，则此分组会被判定调度失败。可等待时间长的用户，调度失败的可能性相对较小，可以稍微降低其优先级[9]

]

最终计算出一个优先级P1，在每个TTI中调度器都选取优先级最高的用户来分

配资源。

其余关于动态调度的改进算法还包括正比公平调度算法的改进方案、M-LWDF算法优化优化等，都一定程度上增强了动态调度的性能，但是对于VoIP等实时业务来说，动态调度算法的改进对于业务的优化还是比较有限的，而下一节介绍的半持续调度算法大大提高了VoIP业务的用户容量，是一种被广泛认可的算法。

3.3.3.2半持续调度算法

由第二章我们知道VoLTE系统通过VoIP承载语音业务。要在LTE系统中有效地支持VoIP业务，保证其实时性，就必须解决一个重要的问题：LTE系统中存在控制信令开销的限制。因为VoIP的语音业务数据包比较小，如果如上一节中所述采用动态的分组调度，大量的小数据包会带来很大量的信令，信令开销会占据一大部分共享信道资源。如果因为控制信令过多而导致数据包反而无法被调度器分配资源而延迟发送，就会进而导致数据包的超时丢弃，用户语音业务无法保障。

VoIP业务的特点是数据包的编码发送间隔固定，每个数据包包含的数据量较小。既然是周期性需要的，那么如果采用事先一次配置长期占用就可以减少信令对于的资源的浪费，节省出空间传输更多的数据。因此，针对VoIP业务的这些小数据包设计好对应的资源预留周期，就可以采用一种持续性的调度算法，不需信令地来连续一个时间段分配同样的资源给用户，达到提高节省资源提高系统容量的目的。

针对VoIP的这种特点，半持续调度方案应运而生，半持续调度(SPS}semi-persisting scheduling)是一种针对VoIP等实时业务的减小调度过程中信令开销的调度算法。半持续调度的中心思想是用户只需要在新的会话开始建立连接时向eNB申请使用调度资源，此后以20ms为周期一直占用同一位置的PRB时频块，直到连续语音结束，此后对于静音数据包采用动态调度方案，周而复始直到会话结束。该调度方案的具体定义如下：

a)对于初次传输的数据分组，采用持续调度，以20ms为周期持续占用资源直到UE端检测到激活期结束，静音期开始。

b)对于重传的分组，采用动态调度方案。

c)对于静默描述符SID ( Silence Desriptor)数据包，也采用动态调度方案。静默描述符的作用是在用户的静默期按一定的间隔(一般为160ms )传传递背景噪声信息给eNB的接收端，直到用户再次激活。

这三者的传输优先级相比较来说：初次传输的数据分组new transmissions of voice packets>重传分组retransmissions>静默分组SID packets。

半持续调度的示意图如下，每种颜色代表了不同的用户所被分配的资源，时频块根据用户数据分组的大小，以20ms为周期固定分配给用户。重传的分组和静音分组使用白色的空闲部分进行动态调度。

当有新用户进入激活态时，eNB首先根据该用户的数据量来计算出用户需要使用的资源块数量，然后从当前子帧的TTI开始寻找，直到某个子帧上的空闲PRB资源足够提供该用户所需要的PRB个数为止，将这几个连续资源块以20ms为周期分配给此用户。然后eNB通过信令通知用户设备分配资源的位置和数量，以及半持续调度的周期20ms。

图3-6半持续调度算法示意图

3.3.3.3组调度算法

组调度(Group Scheduling)是由摩托罗拉在2006年提出来的调度技术，基本思想是把用户划分成几个用户组，eNB针对组来进行调度以减少资源竞争的冲突。如下图所示，每个UE会根据group分配状况和自身条件被划分到一个组中，它只能使用这个组内的资源。在每一个group的区间到达时，eNB会统一处理与此组相关的UE资源申请并向UE发送资源分配指示，这样减少了扎堆的用户同时争抢有限TTI资源的情况，每个用户的所有数据、信令都被局限在一部分PRB中，减少了空闲PRB的资源浪费。但这样做会造成有时某一个group有空闲资源，但是其他group因为权限的关系无法使用这部分资源。论文中对这种调度方式进行了仿真，效果是略差于半持续调度的。

图3-7组调度算法示意图

3.3.3.4现有调度方案对比

总的来说，动态调度的优点是：适用于全部的数据业务，资源分配灵活，调度算法可研究的范围比较广；缺点是调度信令占据了太多的资源导致无线资源利用率不高。半持续调度的优点是：通过周期性持续分配PRB资源，减少了信令的损耗，使PRB资源更充分的用于数据传输；缺点是：只针对实时语音业务，对于发包间隔不短且没有规律的其他业务不适用。组调度的优点是：减少了抢占资源时的冲突，用户管理比较清晰；缺点是：在实时语音业务上性能不及半持续调度，一些空闲组的资源不能被其他比较忙的组利用。

VoIP最直观的系统性能衡量标准是VoIP的容量，我们就通过这个用户容量来对比几种算法的性能。VoIP的容量定义为一个小区内95%的用户为满意用户

时的用户数，而满意用户是指一个用户在60s内不能被正确调度的数据包个数占此用户发送数据包的比例小于2%[11]。有研究者对这三种解决方案的VoIP容量量进行了仿真和对比[11][12]，综合起来结果如下图所示：半持续调度的容量最大，组调度低于半持续调度，高于动态调度。所以综合来看，目前最好的调度方案依旧是半持续调度。

图3-8三种调度算法用户容量对比示意图

但在半持续调度中，用户的请求都是先到先服务的，从动态调度的方案中我们可以看到根据信道质量等参数确定优先级后的调度方案，比轮询的调度方案性能更好，因此，如果将动态调度的优先级机制引入到半持续调度中，可能能够进一步提高VoLTE的用户容量。

3.4本章小结

本章首先研究了LTE采用共享信道模式的特点，了解无线资源分配形式是在MAC层进行调度。随后现有调度算法进行了总结，分析了各方案的优缺点，并对比了各方案的用户容量差异，最终确定了对用户容量最大的半持续调度方案通过引入优先级进行改进的方向。

第四章 VOLTE调度机制及性能的优化策略

在进行VOLTE调度机制与调度方案的分析之后，基于动态调度算法、半持续调度算法、组调度算法等进行对比，最终发现半持续调度方案对用户的容量最大，通过引入优先级能够实现性能的优化改进。

4.1 VOLTE调度机制及性能的优化方案设计

4.1.1 PrSPS模型设计

文中提出的基于优先级的半持续调度(Priority Semi—Persisting Scheduling，PrSPS)方案的设计主旨是，针对半持续调度中无线资源利用率有待提高的问题，在其基础上引入了用户优先级评定机制，并根据优先级分配PRB资源。PrSPS的目标是减少信令开消，提高系统的用户容量，降低用户因始终无法获得资源而造成饿死的可能性，并在尽可能提高资源利用率的情况下保证公平性。PrSPS模型如图4.1所示。图4.1中，PRB是物理资源的抽象，MAC层通过分配PRB来实现对物理层的时频资源进行调度。调度器是eNB MAC层的调度核心，通过不同的调度算法对所有连接到此eNB的UE进行统一调度，包括两个功能模块：(1)优先级计算模块。该模块接收来自UE的PRB请求，根据UE发来的实时用户信息和UE信息存储模块存储的历史用户信息，通过适当的优先级算法计算出这个UE的优先级，并将该PRB请求根据优先级插 …… 此处隐藏：2102字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……