一種出站容量受限非對稱衛星信道出站資源調度方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明設及衛星移動通信技術領域，更具體而言，設及RDSS( Radio Determination Satellite Service)衛星移動通信系統出站資源調度的方法。
【背景技術】
[0002] 畑SS業務系統主要由空間段、地面控制中屯、和用戶段組成：
[0003] 空間段由包含若干顆衛星的衛星星座組成，運些衛星（出站轉發器、入站轉發器） 轉發由地面中屯、站發出的出站信號和用戶機發出的入站信號，具備一定的抗干擾能力。
[0004] 地面控制中屯、使用大型天線，發射功率通常為數百瓦，擔負信道分配，用戶信號收 發測量和信息收發處理，并對整個系統的運行進行管理控制。
[0005] 用戶段是指帶有RDSS功能的用戶機終端，接收來自地面控制中屯、的數據業務W及 控制消息，并根據自身業務需求W及出站的控制信令發送入站消息，實現定位、定時、短報 文通倍等功能。
[0006] 出站資源調度器，作為無線資源管理的核屯、組成部分，負責出站鏈路的空中接口 資源控制，調節和分配，W實現將有限的無線資源，如頻譜資源，時間資源，碼資源，功率資 源等合理地分配給眾多用戶。調度技術的優劣很大程度上決定了整個系統的性能。
[0007] 通常對于一種調度算法的性能進行評估時，要用到W下主要參考指標：
[000引1.系統總信息速率:單位時間內出站鏈路傳輸的數據量
[0009] 2.用戶公平性:所有用戶按業務優先級是否都獲得一定的服務機會
[0010] 3.用戶服務質量要求:不同業務對服務質量的要求，比如傳輸速率，響應時間，丟 包率等。
[0011] 4.算法復雜度:為及時得到每一出站帖的調度結果，對調度算法的運算周期有一 定要求，尤其是當出站業務繁忙時期。
[0012] 從系統吞吐量角度考慮，調度算法必須充分利用信道的時變特性，將有限的無線 資源分配給信道條件最好的用戶，W提高頻譜效率;而從用戶角度考慮，如果只將無線資源 分配給信道質量最好的用戶，勢必造成信道條件較差的用戶一直得不到服務機會，并且用 戶服務質量可能得不到保障。因此考慮到公平性和系統吞吐量的要求，需要將一部分資源 分配給信道質量較差的用戶，但運將導致系統吞吐量的下降。如何在系統吞吐量，用戶公平 性和服務質量之間進行平衡成為調度算法必須考慮的問題。
[0013]現有技術中，比例公平(Propodional Fair)調度算法同時兼顧了系統吞吐量和 用戶公平性，因此得到較為廣泛的應用。比例公平調度算法是基于優先級的，即在傳輸時間 間隔為t時，將資源分配給滿足下式的用戶V:
[0014]
[0015] 其中，（C/I)k表示用戶k在時刻t的信道狀況，化(t-1)表示用戶k在t-1結束時刻之 前固定長度TPF內的平均數據傳輸速率，傳輸時間間隔t結束后，所有用戶的化(t-1)按下式 進行更新：
[0016]
[0017] Uk(t)表示被調度用戶k在t時刻的數據速率；1化把（〇，1)瓜。是時間窗口。可見若 用戶信道條件較好，會因為(C/I)k值較大而得到較高優先級，同時如果用戶長時間得不到 調度，會因為歷史平均數據速率化(t-1)下降而得到較高優先級，因此比例公平調度兼顧了 系統吞吐量和用戶公平性。
[0018] 目前RDSS衛星移動通信系統的服務質量要求主要是響應時間，舉例：
[0019] 表1業務優先級
[0020]
[0021] 出站調度方案集中在應用層解決分配問題，即采用業務優先級排隊算法:首先將 高優先級隊列中的數據包發出，只有當高優先級隊列空了 W后，才能為低優先級服務。運種 調度算法雖然簡單易行，但沒有考慮其它信息對系統整體性能的影響，比如信道的變化，業 務類型（點對點通信，組播/通播/廣播)的不同，不同業務不同用戶的時延要求等。
【發明內容】
[0022] 為了實現資源的高效分配，本發明提供一種出站容量受限非對稱衛星信道出站資 源調度方法及裝置，其綜合考慮多個因素，根據系統應用層和物理層的動態變化調整出站 鏈路的資源分配策略，從而保證系統所接納的用戶各種業務的服務質量要求W及系統性 能。
[0023] 本發明的技術方案是：
[0024] -種出站容量受限非對稱衛星信道出站資源調度方法，該方法包括W下步驟：
[0025] 步驟一：出站消息先按出站波束進行分類，屬于同一出站波束的數據業務再按業 務優先等級進行分類;屬于同一業務類型k的數據業務再按先進先出的順序進行排列
[0026] 步驟二:對于任一出站波束的數據業務隊列，在每一個出站帖周期內，從當前各個 業務類型k的出站隊列中挑選出ATk,i<N*Tsubframe的用戶，確定為"緊急用戶"，并置于優先調 度池中，其中Δ化,1為業務類型k隊列中第i個用戶的可再等待的時延，N為系統配置值， Tsubframe為出站子帖持續時間，RTT(Round Trip Time)為信號在地面控制中屯、和用戶之間傳 輸的往返時間；
[0027] 步驟立:若優先調度池非空，則運些"緊急用戶'按照Δ Tm進行排列，Δ Tk,i越小的 出站數據優先發送；
[0028] 步驟四：若優先調度池為空，則所有出站用戶采用加權后的比例公平算法進行優 先級排序，優先級高的用戶出站數據包先發送。
[0029] -種出站容量受限非對稱衛星信道出站資源調度裝置，包括緩沖單元、業務類型 參數配置單元、用戶參數配置單元、優先調度確認單元、非優先調度確認單元和資源分配單 J L· 〇
[0030] 所述緩沖單元用于緩沖需通過本出站波束發送的用戶數據包;對各用戶數據包按 業務類型進行區分，屬于同一業務類型的數據包按到達先后順序進行排列；同時實時監控 緩沖區隊列總長度；
[0031] 所述業務類型參數配置單元用于配置和保存各類業務對應的最大響應時間化和 優先級權重Qk;
[0032] 所述用戶參數配置單元用于保存和更新緩沖單元中的各用戶或用戶組的出站配 置參數，包括出站數據包到達緩沖單元的時間Tarr,M，最新出站信道質量指示CQIk,i和用戶 或用戶組已獲得的服務量Cm;
[0033] 所述優先調度確認單元根據業務類型參數配置單元和用戶參數配置單元中保存 的參數，掃描緩沖單元中各類業務隊列中滿足A化,i<N*Tsubframe的用戶，將滿足此條件的所 有用戶標記為"緊急用戶'，并將"緊急用戶'按A Tm的大小進行排序；
[0034] 所述非優先調度確認單元用于當優先調度確認單元反饋沒有"緊急用戶"時，則根 據業務類型參數配置單元和用戶參數配置單元中保存的參數，采用加權比例公平算法挑選 出優先級前Μ位用戶；
[0035] 所述資源分配單元為所述優先調度確認單元或非優先調度確認單元確定的參與 調度的用戶分配出站資源。
[0036] 本發明的有益技術效果：
[0037] 為了盡量滿足不同用戶服務質量的要求(本發明中為時延要求），將用戶分為"緊 急用戶"和"非緊急用戶"，對兩種用戶采用不同的調度策略，從而一方面保證系統所接納的 用戶各種業務的服務質量要求，另一方面盡量提高系統吞吐量。
【附圖說明】
[0038] 圖1是本發明實施例提供的出站容量受限非對稱衛星信道出站資源調度方法的流 程示意圖；
[0039] 圖2是本發明實施例提供的緩沖單元業務調度隊列生成的流程示意圖；
[0040] 圖3是本發明提供的出站容量受限非對稱衛星信道出站資源調度系統的結構示意 圖；
【具體實施方式】
[0041] 圖1是本發明技術提供的一種出站容量受限非對稱衛星信道出站資源調度方法的 流程示意圖。
[0042] 步驟1:如圖2所示，地面控制設備首先生成波束j對應的出站調度隊列，所述出站 調度隊列按先進先出的方式進入緩沖單元;然后根據業務類型進行區分，即屬于業務類型k 的用戶出站數據包，都進入業務調度隊列k中，且同一業務類型的用戶出站數據包按照到達 先后次序排為獨立的業務調度隊列，先到達的數據包排在隊列前面。
[0043] 進一步，不同業務類型對應不同的最大響應時間化和優先級權重Qk。表2給出了不 同業務類型服務等級要求的一個實例。
[0044] 表2業務類型服務等級要求
[0045]
[0046]
[0047] 根據不同業務類型對應的最大響應時間，可W確定不同業務調度隊列的最大緩沖 長度Lk, max為，
[004引
[0049] 其中Ake(0，l]，為不同業務調度隊列k最大緩沖長度的調整因子，該參數可W固 定配置，一種簡單的配置方法是都設置為1，即不對業務類型進行區分；另外一種方法是不 同業務類型配置不同參數，比如服務等級較高的業務可配置較大的Ak值，服務等級較低的 業務可配置較小的λι^值;參數Ak也可根據當前業務類型進行實時調整，比如當前某種業務類 型的出站消息較多，那么可W提高λ?<值。Mdata為單個出站帖平均可發送的用戶數據包數目， 化為業務類型k對應的最大響應時間，RTT(Round Trip Time)為信號在地面控制中屯、和用 戶之間傳輸的往返時間，WGE0(Geos化tionary Earth化bit相對地球靜止軌道)衛星通信 系統為例，RTT大約為0.54秒。Tsubframe為單個出站帖持續時間。當業務調度隊列k已滿時，不 再接收新進入緩沖區的數據包，而是直接拋棄。
[0050] 步驟2:在每一個出站帖周期內，優先調度確認單元從當前各個業務調度隊列k中 挑選出滿足ATk,i<N*Tsubframe的用戶，并確定為"緊急用戶"，并置于優先調度池中，其中N為 系統配置參數，A Tk,i為業務類型k隊列中第i個用戶的可再等待的時延，按下式計算：
[0化1] ATk,i = Tk-(Tpre-Tarr,k,i)-RTT/2 (式 4)
[0052] 其中化為業務類型k對應的最大響應時間，Tpre為當前時間，Tarr,k,i為業務類型k隊 列中用戶i數據包到達緩沖單元的時間，該參數由用戶參數配置單元提供。
[0053] 進一步，參數N為大于1的整數，可由地面控制設備自行配置。
[0054] 為了降低運算次數，優先調度確認單元從各業務調度隊列k中最早到達的用戶開 始計算，當計算到A化,i &g