一种基于实时数据流的TBF分配方法

吴宝栋 肖恒辉 林纲 林惜斌 易永鑫

摘要在GPRS网络中，合理复用PDCH可以有效提升PDCH承载效率，但PDCH复用度过高，则会影响终端用户感知。文章指出现网信道复用技术方案的不足，提出了基于实时数据流的临时块流PDCH信道预占判决算法，按照该算法进行TBF分配，能够在基本不影响用户感知的前提下，提高PDCH信道的承载效率。

关键词实时数据流TBF PDCH信道最大复用度判决算法

1引言

在GPRS网络中，临时块流(简称TBF)是两个对等的无线资源管理实体使用的一个物理连接，是一个数据传输的管道，用以支持LLC PDU在分组数据无线链路上的单向传输。TBF由一个或多个LLC PDU的RLC／MAC块组成。移动台与网络侧在传送数据之前，必须申请建立TBF连接，系统会根据移动台的多时隙等级和小区的PDCH信道资源等情况，把归属于该用户的临时块流(TBF)分配到在最合适的PDCH上。临时块流可以使用一个或多个PDCH信道上的无线资源。在本文中，称被同一临时块流所使用的多个PDCH信道为该TBF对应的PDCH信道组。在现网设备中，可以使用PDCH的建立总是以集合(多个PDCH信道的集合)为单位，则称此集合为PDCH信道集合。一个PDCH信道也可以被多个TBF复用。PDCH信道被不同移动台的TBFJS#复用的示意图如图1，图中每个时隙(TS)对应逻辑上的PDCH信道。

对应CS1～CS4这四种不同的编码方案，PDCH信道传输速率存在着不同的极限值。PDCH信道复用度是每PDCH被多少个TBF所共享的度量值，复用度越高，即说明该PDCH被更多的TBF共享。定义PDCH复用度最大值为该PDCH上所允许的共享该信道的最多TBF数量，一方面，PDCH复用度高可以减少新PDCH的申请次数，降低数据业务与语音业务抢占无线资源的次数，另一方面，越多的TBF共享一个PDCH信道将意味着每TBF只能承载更低数据流量。因此，当移动台新的TBF建立到达时，系统必须为该TBF预占到合适的PDCH信道。在本文中，称为TBF预占到PDCH信道过程为TBF的分配过程。在GPRS网络中，合理复用PDCH可以有效提升PDCH承载效率。但PDCH复用度过高，则会影响终端用户感知。因此，对TBF进行合理分配，是GPRS无线资源分配系统的关键技术。

2现网信道复用策略

在现网设备的TBF分配技术中，普遍采用通过设置PDCH复用度最大值来控制PDCH信道的复用度。该参数与每PDCH上可允许的最大TBF数量成正比例关系。针对现网常见的爱立信和阿尔卡特朗讯设备，其采用的技术分别如下：

爱立信设备下行PDCH信道复用，采用TBFDLLIMIT参数来控制TBF的复用度。当新的下行TBF建立申请到达，而当前PDCH信道集合内所有PDCH信道中的TBF数量都达到TBFDLLIMIT时，则认为PDCH的复用达到复用极限，系统从PSD中选择合适的PDCH信道，在其上建立TBF连接。

阿尔卡特朗讯设备下行PDCH信道复用，采用N_TBF_PER_SPDCH参数来控制TBF的复用度。当新的下行TBF建立申请到达，而被选择的PDCH上TBF数目大于N_TBF_PER_SPDCH时，系统将分配新的PDCH给该TBF建立申请。

现有TBF分配技术都设置了类似于PDCH复用度最大值的控制参数。在新TBF建立申请到达时，系统首先以PDCH吞吐率的最大化为目标选择合适的PDCH信道，之后判断原有每个PDCH上所共享的TBF的数量是否超过PDCH复用度最大值：若未超过，则系统在该PDCH信道上建立TBF连接；若超过，则系统为该TBF申请新的PDCH信道。现有TBF分配技术示意图如m2。

假设PDCH集合1中已经存在MS1、MS2和MS3，当移动台MS4到达时，PDCH集合1内所有的PDCH信道预占的TBF数量都在2以上(包含2)，则MS4的TBF必须预占在信道PDCH集合2中。

现有技术方案的缺点分析如下：

从上面所述可知，在现有技术方案中，在判断PDCH复用度时，只是简单地统计该PDCH上已经分配的TBF数量，对这些TBF是否在传数据并不加以区分。而我们经过现网测试研究发现，同一时刻约有70％分配的TBF没有在传数据，而新的TBF申请到来时需要申请并占用新的PDCH，会造成资源浪费。因此，本文要讨论TBF如何在PDCH间合理分配的问题，并且针对上述技术方案的缺点，解决基于实时数据流的临时块流分配方法问题。

3基于实时数据流的临时块流分配方法

针对上述技术方案的缺点，本文提出了基于实时数据流的临时块流PDCH信道预占判决算法。该算法在判断新到达的TBF是否复用原有PDCH时，以存在实时数据流传递的TBF数量是否超过PDCH最大复用度为依据。在不影响数据业务终端用户感知的约束下，该算法以有效提升PDCH信道承载效率为目标。为此，本文提出了基于实时数据流的临时块流分配方法。该方法框图如图3。

4基于实时数据流的PDCH信道最大复用度判决算法

基于实时数据流的PDCH信道最大复用度判决器基本框图如图4。

算法的过程如下：

(1)移动台TBF建立申请到达，分析移动台多时隙能力；

(2)根据移动台的多时隙能力，记为N，选取候选的PDCH信道组；

(3)遍历PDCH信道组中的每个PDCH信道；

(4)若该PDCH信道中已分配的TBF的数量未达到PDCH信道复用最大值，则输出允许在该PDCH组上建立新的TBF的标识，算法结束；

(5)若该PDCH信道中已分配TBF的数量达到或超过PDCH信道复用最大值，则检查该PDCH上所有的TBF，并统计有数据传递需求的TBF数量。若该数量少于PDCH信道复用最大值，则输出允许在该PDCH组上建立新TBF的标识，算法结束。否则，转到(4)；

(6)当该PDCH组中的所有PDCH都遍历完毕，而算法仍未退出，则输出不允许在该PDCH上新建TBF连接的标识。

上述算法流程图如图5。

判决算法实现效果示意图如图6。

在图6中，考虑到与本文第四部分图2所假定情况一致，当MS4的TBF建立申请到达时，虽然该PDCH集合内每个PDCH中的TBF数量都大于或等于TBF最大复用度，但若MS3在第一个信道上的TBF没有在传数据，则允许在PDCH集合上继续新建MS4的TBF。改进的TBF分配判决算法可以显著地减少PDCH申请的次数。

5结语

统计表明，现网存在大量空闲的TBF连接，而空闲的TBF未参与到调度算法中，这将导致每个PDCH中可以调度的TBF数量较少，从而无法达到PDCH吞吐率的最大值。在原技术方案中，一方面新TBF申请难以复用原有的PDCH信道，另一方面原有PDCH信道的吞吐量又因为空闲TBF的存在没有达到最大，存在极大的资源浪费。应用本文提出的基于实时数据流的TBF分配算法，TBF将被合理的分配到PDCH中，使得该PDCH上有数据传输要求的TBF能被有效地调度，从而提升每PDCH的承载效率。