HSUPA系统快速分组调度中反压流控技术及其实现

张　凯　蒋外文

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。

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

①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。

②BSP累加统计每条PATH上的实际上行数据。

③TNS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。

④TNS把总带宽和实际测量速率通过BBS发送给UPA调度器单板。

⑤UPA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。