專利名稱：一種自適應的廣播多播無線資源的分配系統和方法
技術領域：
本發明涉及無線通信技術領域，更具體地，本發明涉及一種自適應的廣播多播無 線資源的分配系統和方法。
背景技術：
隨著移動終端裝置的多媒體能力越來越強，消費者對于在移動終端上使用多媒體 或移動電視等服務的興趣也越來越濃厚，在第三代合作伙伴計劃(3GPP)的Release 6版本 中，廣播多播業務(MBMS)中低的頻譜效率0.02 0.2(bit/s/Hz)已不能滿足日益增加的 用戶需求。此外，迫于市場上其他手機廣播技術(例如，DVB-H和MediaFLO)的壓力，3GPP 在RAN28次全會上對下一代無線接入網絡的E-MBMS演進技術提出了新的要求，需要在長期 演進技術(LTE，Long Term Evolution)中提供頻譜效率達到lbit/s/Hz的多媒體業務。相 比于3GPP的Release 6版本，LTE中的MBMS采用新的網絡部署及技術特性。為了加速LTE 的商業部署，在第一版的LTE標準中沒有包含MBMS，不過LTE物理層實現了對MBMS的支持 和基本成分，這個特性保證了 LTE后續版本中MBMS的前向兼容性。為了更好地滿足移動用 戶體驗多媒體廣播多播業務的需求并且更有效地利用有限的頻譜資源，3GPP組織在LTE R9 版本中只支持采用廣播多播業務單頻網(MBSFN)傳輸廣播多播業務。采用單頻網傳輸廣播 多播業務需要參與傳輸的多個基站采用完全相同的時頻資源來同時傳輸相同的數據。由于 在LTE網絡中取消了無線網絡控制器(RNC)節點，這種扁平的網絡架構難于實現多個基站 間資源的協調分配，因此在LTE中引入了多小區多播協調實體(MCE)，用于協調參與MBSFN 操作的多個基站間的資源分配。在LTE下行中，除了物理廣播信道(PBCH)和幾個專門對應的物理信道(如PDCCH、 PHICH和PCFICH)外，其余的信息傳輸全部以資源共享的方式存在。因此，在有限的帶寬條 件下同時滿足系統中單播和廣播多播業務的需求并盡可能最大化系統容量成為LTE系統 中一個極大的挑戰。目前在LTER9標準中單播和廣播多播的資源劃分采用半靜態配置的方 法，首先由操作與維護模塊初始時固定劃分出單播和廣播多播業務占用資源的比例，并在 相當長的一段時間內保持不變；其次由多小區多播協調實體(MCE)在劃定的廣播多播資源 上根據當前系統中廣播多播業務的QoS要求進行相應的資源分配。根據廣播和多播業務的 QoS要求不同，MCE會把劃定的多播資源分為多個多播信道(MCH)，每個信道上采用不同的 調制編碼方式以滿足業務不同的QoS要求。現有MCE采用的廣播多播資源分配方法主要有 兩種一是資源預留的方法，如圖1所示，MCE根據廣播多播業務的最大速率要求，估算出這 些業務需要的帶寬資源，相同QoS要求的廣播多播業務可以復用在一個MCH信道上，但這些 業務分別占用不同的多播子幀；二是統計復用的方法，如圖2所示，MCE根據業務的不同QoS 要求，把具有相同QoS要求的業務復用在一個MCH信道上，和預留方法不同的是在一個MCH 信道上的多個廣播多播業務可以復用在一個多播子幀上。對于資源預留方法，由于根據業 務的最大速率進行資源預留，而廣播多播業務存在很大的突發性，從而會造成某個調度時 間內分給廣播多播的資源上沒有相應的數據可以傳輸，而且由于是半靜態配置，其它業務也不能使用這部分空閑的資源，造成資源的浪費，影響到系統整體的容量。對于統計復用的 方法，資源分配相對比較復雜，另外由于業務的突發性，造成一定調度周期內由于資源的不 充足而造成丟包現象的出現。
發明內容
為克服現有LTE系統中單播和廣播多播資源半靜態配置以及采用固定的廣播和多播資源分配所帶來的資源利用率不高或丟包的缺陷，本發明提供一種自適應的廣播多播 無線資源分配系統和方法。根據本發明的一個方面，提供一種自適應的廣播多播無線資源的分配系統，包括 操作維護模塊和多小區多播協調實體，其中，所述操作維護模塊根據所述多小區多播協調 實體接收的廣播多播用戶的用戶需求及單播用戶負載狀況，選擇合適的單播和廣播多播資 源劃分比例；所述多小區多播協調實體根據接收廣播多播業務的用戶需求并基于所述操作 維護模塊劃分給廣播多播的資源劃分比例自適應地為廣播多播業務分配資源。其中，所述多小區多播協調實體用于設定觸發操作維護模塊更新的周期閾值、單 播負載閾值并初始化計時器的值；在MBSFN區域內統計用戶業務的接收情況，判斷MBSFN區 域內單播業務的負載是否高于設定的閾值。其中，所述多小區多播協調實體用于根據區域內用戶業務的接收情況及設定的操 作維護模塊更新周期，確定計時器的值大于操作維護模塊設定的周期閾值，并確定指示變 量的值。其中，所述操作維護模塊用于根據多小區多播協調實體確定的指示變量的值，對 相應的單播和廣播多播業務資源劃分進行劃分或者調整。根據本發明的另一個方面，提供一種自適應的廣播多播無線資源的分配方法，包 括多小區多播協調實體接收廣播多播業務的用戶需求；操作維護模塊根據多小區多播協 調實體接收的廣播多播業務的用戶需求及單播用戶負載狀況，選擇合適的單播和廣播多播 資源劃分比例；多小區多播協調實體基于操作維護模塊劃分給廣播多播的資源劃分比例自 適應地為廣播多播業務分配資源。其中，所述多小區多播協調實體接收廣播多播業務的用戶需求的步驟還包括步驟10)、多小區多播協調實體設定觸發操作維護模塊更新的周期閾值、單播負載 閾值并初始化計時器的值；步驟20)、多小區多播協調實體在MBSFN區域內統計用戶業務的接收情況，判斷 MBSFN區域內單播業務的負載是否高于設定的閾值；步驟30)、多小區多播協調實體根據區域內用戶業務的接收情況及設定的操作維 護模塊更新周期，確定計時器的值大于操作維護模塊設定的周期閾值，并確定指示變量的值。其中，該方法還包括步驟40)、操作維護模塊根據多小區多播協調實體確定的指示變量的值，對相應的 單播和廣播多播業務資源劃分進行劃分或者調整；步驟50)、多小區多播協調實體根據操作維護模塊對廣播多播業務資源的劃分，進 行廣播多播資源分配。
在現有的廣播多播資源分配系統中，操作與維護模塊(0&M)只是半靜態的進行單播和廣播多播的資源劃分，然后MCE在劃分的廣播多播資源上進行相應廣播多播資源分 配。目前這種資源分配方法中，0&M模塊對單播和廣播多播業務的劃分很少結合系統實際 的變化，由于0&M模塊沒有充分利用MCE提供的用戶業務信息，就造成0&M劃分的資源比較 多，系統中廣播多播業務需求的資源少，反之依然，使得系統的資源沒有達到合理的利用。本發明結合了系統中單播和廣播多播用戶的實際需求變化，由MCE靈活觸發0&M 進行相應的單播多播資源劃分，這樣有效的減少資源的浪費和數據丟包的情況發生，同時 提高了系統的業務提供能力。
圖1是現有技術MCE根據資源預留方法進行資源分配的幀劃分示意圖；圖2是現有技術MCE根據統計復用方法進行資源分配的幀劃分示意圖；圖3是根據本發明的實施例的廣播多播無線資源的分配系統示意圖；圖4是根據本發明的實施例的廣播多播無線資源的分配方法流程圖；圖5是根據本發明的實施例MCE根據不同指示變量觸發0&M進行單播和廣播多播 資源劃分的流程圖；圖6是根據本發明的實施例MCE根據多播用戶業務接收情況在0&M劃定的廣播多 播資源上進行合適的資源分配的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的一種自適應的廣播多播無線資源的 分配系統和方法進行詳細描述。圖3示出根據本發明實施例的一種自適應的廣播多播無線資源的分配系統，如圖 3所示，該分配系統包括移動終端、操作維護模塊(0&M)和多小區多播協調實體(MCE)。其 中，移動終端位于廣播多播業務單頻網(MBSFN)內，多小區多播協調實體(MCE)用于根據 MBSFN內的各終端上報的業務接收情況來向操作維護模塊(0&M)上報MBSFN中單播和廣播 多播負載狀況并且根據0&M的劃定的廣播多播資源進行相應的廣播多播調度，操作維護模 塊(0&M)根據從MCE接收的MBSFN區域內單播和廣播多播負載狀況來劃分單播和廣播多播 占用的資源比例。如圖3所示，在該廣播多播無線資源的分配系統中，操作與維護模塊(0&M)自適應 地為單播和廣播多播業務劃分資源，多小區多播協調實體(MCE)自適應地為廣播多播業務 分配資源。其中，0&M根據MCE接收的廣播多播用戶的用戶需求及目前系統中單播用戶負 載狀況，選擇合適的單播和廣播多播資源劃分比例；MCE根據接收廣播多播業務的用戶需 求基于0&M劃分給廣播多播的資源劃分比例來自適應地為廣播多播業務分配資源。圖4是根據本發明實施例的自適應廣播多播資源的分配方法流程圖。在本實施例 中，充分利用了 MBSFN區域內用戶的業務接收情況，首先，MCE根據用戶業務統計結果并結 合其設定的0&M更新周期閾值來決定觸發0&M進行相應的單播和廣播多播資源劃分，MCE在 0&M劃分的資源下結合廣播多播用戶的業務接收情況選擇相應的廣播多播資源分配方式。 其中，每個用戶利用上行反饋信道反饋自己接收業務的情況，MCE由此統計系統中有多少用戶在接收業務。總的來說，該方法包括以下步驟步驟100，在MCE上設定一個觸發0&M更 新的周期閾值、設定單播負載閾值并初始化計時器的值；步驟200，MCE在選定MBSFN區域內 統計用戶業務的接收情況；步驟300，系統判斷MBSFN區域內單播業務的負載是否高于設定 的閾值；步驟400，根據區域內用戶業務的接收情況及設定的0&M更新周期，MCE判斷計時器 的值大于0&M設定的周期閾值；步驟500，根據區域內用戶業務的接收情況及設定的0&M更 新周期，MCE確定指示變量的取值；步驟600，0&M根據MCE確定的指示變量的值，對相應的 單播和廣播多播業務資源劃分進行調整；步驟700，MCE根據0&M為廣播多播業務劃分的資 源，結合用戶接收情況進行廣播多播資源分配。具體地，進一步參考圖4，詳細說明本發明的各步驟。在步驟100中，在MCE上設定 一個觸發0&M更新的周期閾值、設定單播負載閾值并初始化計時器的值。在一個實施例中， 根據已有系統運行情況，為0&M設定一個初始的單播和廣播多播資源劃分更新周期閾值。 因為0&M更新的過于頻繁會帶來比較大的系統信令開銷，而更新周期太長的將不能及時應 對系統中業務需求的變化。因此，該閾值的設置必須結合長期的統計值并能夠反應出系統 較短時間內的業務變化情況。單播負載閾值也是根據統計結果給出，同時計數器的值初始 化為零。閾值設置過大會導致系統對臨時的業務增加或減少不能做出及時的調整，設置太 短又會造成轉換之間的信令開銷，因此閾值的設置往往根據經驗值統計得到，或者多次仿 真得到，屬于具體實現時一個選擇的結果，例如，閾值范圍可以小到幾秒，大到幾個月。在步驟200中，MCE在選定MBSFN區域內統計用戶業務的接收情況。根據系統配 置的MBSFN區域，MCE統計在其管轄區域內用戶業務的需求情況例如，每個用戶需要接收什 么樣的廣播多播業務，使得MCE知道目前系統中接收廣播多播業務的用戶數、接收的業務 種類，或者根據分配的資源知道采用什么樣的操作具體。其中，每個用戶上報其業務接收情 況，從而MCE獲得系統中單播用戶占用的資源以及用戶廣播多播業務的需求種類信息。在步驟300中，判斷MBSFN區域內單播業務的負載是否高于設定的閾值。系統判斷 MBSFN區域內單播業務的負載和設定的閾值，若單播業務的負載高于設定的閾值，設定負載 指示變量L = 1 ；否則，設定負載指示變量L = 0 ；判斷結束后進入步驟400 ；在步驟400中，根據區域內用戶業務的接收情況及設定的0&M更新周期，MCE判斷 計時器的值，若計時器的值大于0&M設定的周期閾值，進入步驟500 ；否則，返回步驟200 ；在步驟500中，MCE確定指示變量的取值；參考圖5，在給定的MBSFN區域內，如果 負載指示變量L = 1，MCE把指示變量η的值設為0 ；若單播業務的負載指示變量L = 0，則 MCE把指示變量η的值設為1，結束后進入步驟600。在步驟600中，0&Μ根據MCE確定的指示變量的值，對相應的單播和廣播多播業務 資源劃分進行調整。0&Μ根據MCE指示變量的值，決定新的單播和廣播多播資源劃分方法。 若指示變量η = 0，則0&Μ將會減少廣播多播業務占用的資源比例(減少的量)；若指示變 量η = 1，則0&Μ將會增加廣播多播業務占用的資源比例，結束后進入步驟700 ；在步驟700中，MCE根據0&Μ為廣播多播業務劃分的資源，結合用戶接收情況選擇 合適的廣播多播資源分配方法。MCE根據0&Μ劃分給它可用的廣播多播資源量，進行相應的 資源分配，一般情況默認單播業務的優先級高于廣播多播業務。資源充足的情況下用預留， 不充足的情況下可以考慮復用。參考圖6，如果0&Μ分配的廣播多播資源比較多，而系統中廣播多播業務需求種類不多時，MCE選擇資源預留的方式為各個廣播多播業 務分配資源；若廣播多播資源不充足， 而系統中廣播多播業務需求種類比較多，則根據業務的QoS要求，采用統計復用的方式共 享有限的資源；除了以上兩種情況外，其它情況都采用資源預留的方式。
最后應說明的是，以上實施例僅用以描述本發明的技術方案而不是對本技術方法 進行限制，本發明在應用上可以延伸為其他的修改、變化、應用和實施例，并且因此認為所 有這樣的修改、變化、應用、實施例都在本發明的精神和教導范圍內。
權利要求
一種自適應的廣播多播無線資源的分配系統，包括操作維護模塊和多小區多播協調實體，其中，所述操作維護模塊根據所述多小區多播協調實體接收的廣播多播用戶的用戶需求及單播用戶負載狀況，選擇合適的單播和廣播多播資源劃分比例；所述多小區多播協調實體根據接收廣播多播業務的用戶需求并基于所述操作維護模塊劃分給廣播多播的資源劃分比例自適應地為廣播多播業務分配資源。
2.權利要求1的系統，其中，所述多小區多播協調實體用于設定觸發操作維護模塊更 新的周期閾值、單播負載閾值并初始化計時器的值；在MBSFN區域內統計用戶業務的接收 情況，判斷MBSFN區域內單播業務的負載是否高于設定的閾值。
3.權利要求2的系統，其中，所述多小區多播協調實體用于根據區域內用戶業務的接 收情況及設定的操作維護模塊更新周期，確定計時器的值大于操作維護模塊設定的周期閾 值，并確定指示變量的值。
4.權利要求3的系統，其中，所述操作維護模塊用于根據多小區多播協調實體確定的 指示變量的值，對相應的單播和廣播多播業務資源劃分進行劃分或者調整。
5.權利要求4的系統，其中，所述多小區多播協調實體用于根據用戶上報業務接收情 況來獲得單播用戶占用的資源和用戶廣播多播業務的需求信息。
6.權利要求5的系統，其中，當MBSFN區域內單播業務的負載高于單播負載閾值，所述 多小區多播協調實體設定負載指示變量為1 ；否則，所述多小區多播協調實體設定負載指 示變量為O。
7.權利要求6的系統，其中，當計時器的值大于操作維護模塊更新的周期閾值時，如果 所述負載指示變量為1，所述多小區多播協調實體把指示變量的值設為O ；如果負載指示變 量為0，所述多小區多播協調實體把指示變量η的值設為1。
8.權利要求7的系統，其中，所述操作維護模塊根據所述指示變量的值，決定單播和廣 播多播資源劃分方式；其中，若所述指示變量為0，所述操作維護模塊減少廣播多播業務占 用的資源比例；若所述指示變量為1，所述操作維護模塊增加廣播多播業務占用的資源比 例。
9.權利要求8的系統，其中，所述多小區多播協調實體根據所述操作維護模塊劃分的 資源比例，進行相應的資源分配；其中，資源充足時使用預留方式，資源不充足時使用復用 方式。
10.一種自適應的廣播多播無線資源的分配方法，包括多小區多播協調實體接收廣 播多播業務的用戶需求；操作維護模塊根據多小區多播協調實體接收的廣播多播業務的用 戶需求及單播用戶負載狀況，選擇合適的單播和廣播多播資源劃分比例；多小區多播協調 實體基于操作維護模塊劃分給廣播多播的資源劃分比例自適應地為廣播多播業務分配資 源。
11.權利要求10的方法，其中，所述多小區多播協調實體接收廣播多播業務的用戶需 求的步驟還包括步驟10)、多小區多播協調實體設定觸發操作維護模塊更新的周期閾值、單播負載閾值 并初始化計時器的值；步驟20)、多小區多播協調實體在MBSFN區域內統計用戶業務的接收情況，判斷MBSFN 區域內單播業務的負載是否高于設定的閾值；步驟30)、多小區多播協調實體根據區域內用戶業務的接收情況及設定的操作維護模 塊更新周期，確定計時器的值大于操作維護模塊設定的周期閾值，并確定指示變量的值。
12.權利要求11的方法，還包括步驟40)、操作維護模塊根據多小區多播協調實體確定的指示變量的值，對相應的單播 和廣播多播業務資源劃分進行劃分或者調整；步驟50)、多小區多播協調實體根據操作維護模塊對廣播多播業務資源的劃分，進行廣 播多播資源分配。
13.權利要求12的方法，其中，步驟20)中，用戶上報業務接收情況，多小區多播協調實 體獲得單播用戶占用的資源和用戶廣播多播業務的需求信息。
14.權利要求12的方法，其中，步驟20)中，當MBSFN區域內單播業務的負載高于單播 負載閾值，設定負載指示變量為1 ；否則，設定負載指示變量為0。
15.權利要求14的方法，其中，步驟30)中，當計時器的值大于操作維護模塊更新的周 期閾值時，如果所述負載指示變量為1，多小區多播協調實體把指示變量的值設為0 ；如果 負載指示變量為0，則多小區多播協調實體把指示變量η的值設為1。
16.權利要求15的方法，其中，步驟40)中，操作維護模塊根據所述指示變量的值，決定 單播和廣播多播資源劃分方式；其中，若所述指示變量為0，操作維護模塊減少廣播多播業 務占用的資源比例；若所述指示變量為1，操作維護模塊增加廣播多播業務占用的資源比 例。
17.權利要求16的方法，其中，多小區多播協調實體根據操作維護模塊劃分的資源比 例，進行相應的資源分配；其中，資源充足時使用預留方式，資源不充足時使用復用方式。
全文摘要
本發明提供一種自適應的廣播多播無線資源的分配系統和方法。其中，多小區多播協調實體接收廣播多播業務的用戶需求；操作維護模塊根據多小區多播協調實體接收的廣播多播業務的用戶需求及單播用戶負載狀況，選擇合適的單播和廣播多播資源劃分比例；多小區多播協調實體基于操作維護模塊劃分給廣播多播的資源劃分比例自適應地為廣播多播業務分配資源。本發明結合了單播和廣播多播用戶的實際需求變化，由多小區多播協調實體靈活觸發操作維護模塊進行相應的單播多播資源劃分，有效減少資源的浪費和數據丟包的情況發生，提高了系統的業務提供能力。
文檔編號H04W72/08GK101820687SQ20101016883
公開日2010年9月1日 申請日期2010年5月5日 優先權日2010年5月5日
發明者關娜, 孫剛, 李玉鳳, 田霖, 石晶林, 黃伊 申請人:中國科學院計算技術研究所