1、HSUPA 系统快速分组调度中反压流控技术及其实现 摘要： HSUPA 是 WCDMA 上行链路的演进标准，在此标准中采用了基于Node B 控制的上行快速分组调度，大大提高了系统吞吐量。在调度过程中，为保证上行的 R99和 UPA数据不超过上行传输带宽，避免发生拥塞产生不必要的丢帧，引入了反压流控技术。文章 HSUPA快速分组调度系统中的反压流控技术进行了介绍和综述，并对其具体实现进行了详细分析。 下载 关键词： HSUPA；调度：反压流控 中图分类号： TN929.5 文献标识码： A 文章编号： 1006 8937(2009)16 0133 02 为了满足用户在移动环境下高速上传的性能需
2、求， HSUPA采用基于 NodeB的高速分组调度，支持可变速率传输，快速重传和更短的 2ms传输时间间隔。在高速传输的过程中，上行带宽作为一种资源，受各种因素的影响会动态的变化，如果上行发送的数据量不能适应带宽的变化，就会产生拥塞甚至丢包，大大降低了传输效率。反压流控作为一种流量控制技术，能够很好的解决这个问题。文章结合了 3GPP 协议，在 HSUPA 快速调度的基础上，分析了反压流控技术的特点，工作原理及其具体实现。 1HSUPA 快速分组 调度技术概述 文章研究的课题是 HSUPA 网络无线接入网部分， UTRAN 通过 Iu 接口与核心网 (CN)相连， UTRAN 包含一个或多个无
3、线网络子系统 (RNS)，每个 RNS 都是 UTRAN 内的一个子网，它包含一个无线网络控制器 (RNC)，一个或者多个基站 (Node B)。 RNC 通过 Iur 接口彼此互连， RNC 与 Node B 之间通过 Iuh 接口相连。移动终端 (UE)与 UTRAN 之间通过空中接口 Uu 口相连。 2HSUPA 反压流控技术 2.1 反压流控需求的提出 RNC 与 NOdeB 之间 Iub 口的传输带宽是有限的，当小区支持 HSUPA 时，NodeB调度器会尽可能的将小区资源分配给无线信道质量好的 UE，以获得更大的上行流量，但上行到 RNC的数据流量很大后，可能会导致传输承载拥塞，进
4、而引起丢帧，这样反而会降低传输效率。 R99的上行数据量 Node B无法控制，而且 R99的上行数据量也比较少，因此在目前存在的传输路径中，一般R99 的上行数据量不会超过上行传输带宽。但 HSUPA 每小区峰值速率可以达到 5.7M，很容易超过上行传输带宽。为了更大限度利用传输带宽和小区资源，达到更大的上行流量， NodeB 调度器 需要将传输带宽纳入其调度的考虑范围内，作为调度的一种资源来考虑。 2.2 反压流控设计与实现 上行带宽受限反压采用 OAM 配置的带宽作为控制目标， BSP 测量实际使用带宽，高层软件把剩余带宽发送给 NodeB 调度器， NodeB 调度器来做反压处理，保证
5、上行流量不超过上行带宽。 由于传输上同时承载 R99、 R5和 R6数据，而这些数据因为用户的业务不同有很大区别，并且是动态变化的，并且传输带宽可能是由本 NodeB的多块基带板共享，当前基带板不可能知道其他基带板的带宽占用情况，所以NodeB 调度 器只能动态申请带宽，然后由 TNS 根据各 NodeB 调度器的申请情况，为相关的 HSUPA业务分配一定的上行带宽。 NodeB调度器在进行 UE调度时考虑当前带宽的占用情况，然后分配合适的授权给 UE。 NodeB调度器根据汇总 ULSR上报的带宽申请 (实际是 UE的历史 E-DCH速率 )，然后定时发送流控给 TNS，流控申请中携带与该
6、NodeB 调度器所有基带板的 HSUPA 上行带宽，TNS 根据各 NodeB 调度器的流控申请和可共 HSUPA 使用的带宽情况，发送流控分配消息， NodeB 调度器保存流控分配消息中的分配带宽，用于调度时的参 考，调节 UE 的上行速率，达到流量控制的目的。 2.3 带宽申请反压控制具体实现的流程 在参数初始配置时， TNS 保存 OAM 配置的每条 PATH 上行带宽，根据不同的传输类型计算实际有效带宽。 BSP 累加统计每条 PATH 上的实际上行数据。 TNS 模块每隔 100ms调用 BSP接口函数获取当前的实际上行数据量，计算上行平均速率， BSP 在统计数据上报后，累加统计
7、数据清 0，同时开始新的统计，为了保证尽可能的提高数据计算精度，要求获取两次调用 BSP接口函数时的 CPU TICK 值，用 TICK 值来计算平均速率。 TNS 把总带宽和实际测量速率通过 BBS 发送给 UPA 调度器单板。 UPA 调度器计算当前带宽使用率是否满足门限要求，初步确定带宽目标利用率是 95。如果超过 95，调度器需要反压下调 SG，减少上行速率，直到小于 90，如果带宽小于 85，则可以上调反压 SG，直到 90。(95、 85和 90的门限是为了防止乒乓动作 )。 3 测试仿真 仿真方法：采用上行灌包测试，参数配置带宽为 1M，按照方案扣除预留10和 200k 后上报该
8、 NodeB 调度器的总 带宽为 700k，测试结果如图 1 所示。 从仿真结果看， UE 上传速率基本在 600k 到 800k 之间波动，平均速率为684.7k，未超过 NodeB调度器的总带宽。由于反压流控是一个预测控制，是通过参考历史的事后控制，不能对突发流量进行有效控制，会导致速率波动较大，并且 HSUPA的授权特性是速率低时相差一个步长的速率差别小，速率高时一个步长的速率差别大，所以在速率越高时波动应该也越大。 4 结语 NodeB 调度器在引入反压流控技术以后，能够有效的控制 UE 的上行数据流量，使其自适应于 Iub口 带宽的限制。在实际应用中，大大降低了拥塞和丢帧的几率。提高了传输效率。由于预测控制的滞后性导致的速率波动，需要根据 HSUPA系统业务的特点，设计出更适合流量管理的调度算法，以进一步提高系统性能。
