LTE 下行自适应调度算法

袁晓超

（中兴通信股份有限公司，深圳 518055）

0 引言

在LTE 的商用网络中，随着网络用户的增加，移动互联网业务的兴起，运营商对于网络流量有着越来越高的要求，希望能够在网络流量和用户速率之间取得一种平衡，当用户数增加时，能够通过调度算法使得网络流量增加，而当用户数减少时，能够通过调度算法使得用户速率有所提升。为了达到运营商要求，我们提出了一种自适应的下行调度算法，在用户数和网络流量之间取得一种平衡。

1 LTE 下行调度算法

目前，业界通用的LTE 下行调度算法有三种：RR，PF，MaxC/I，下面对它们分别进行介绍。

1.1 RR 算法

RR 算法也叫轮询算法，它的原则是保证小区中的用户轮询得到调度，调度器按照用户等待时间进行排序，优先调度排队时间最长的用户。因此，RR 算法也是最公平的调度算法，每个用户都能得到相同的调度机会。该算法的实现方法也很简单，每个用户的调度优先级计算方法如下：

式中，u 为目前排队的用户数。

1.2 PF 算法

PF 算法也叫比例公平算法，是介于RR 和MaxC/I 之间的一种算法，同时兼顾用户信道质量和历史流量，既保证了网络的吞吐率，又保证了用户得到相对公平的调度机会。在LTE 系统中，PF 算法的因素有几个：下行信道质量，用户的历史吞吐率。

PF 算法的优先级计算公式如下：

式中，CQI（TBSize）表示根据CQI 来选取TBSize，与用户的当前信道质量有关；HistoryThroughput 为历史吞吐率。

1.3 MaxC/I

MaxC/I 是只体现用户信道质量的调度算法，在三种调度算法中属于最不公平的算法，但会给小区吞吐率和流量带来最大增益。MaxC/I 算法是根据用户的瞬时载干比进行优先级排序，优先级计算公式如下：

式中，CQI（TBSize）表示根据CQI 选取TBSize。

从式（3）也可以看出，MaxC/I 只考虑了用户信道质量，而不考虑用户历史流量。

2 下行自适应调度算法

在实际的网络中，RR、PF、MaxC/I 这三种调度算法一般都是只采取其中一种。目前，大部份运营商都是采用PF 算法，兼顾公平性和用户吞吐率。但随着网络用户的增加和网络业务类型的丰富，运营商对流量的要求也越来越高，运营商希望在增加网络流量的同时也能一定程度兼顾公平性，并且通过算法自动实现。基于此种需求，我们提出了一种自适应调度算法，当网络中用户数较少，负荷不高时，LTE 系统采用PF 算法；当网络中用户数较多，负荷比较高时，LTE 系统采用MaxC/I算法。

2.1 下行自适应调度算法流程

基本流程：当该算法启动时，默认为PF 算法，在每一个统计周期内，判断小区的PRB 利用率是否大于等于高负荷门限（比如65%），如果大于等于，则LTE 调度器采用MaxC/I 算法；如果小区PRB 利用率在一段时间内不满足高负荷门限，则LTE 调度器采用PF 算法。

为了防止乒乓切换，调度算法调整对于流量有较大影响，不适宜频繁调整，该算法设置检查周期来避免。检查周期通过计数器来体现在算法中，设置为500次。

2.2 算法流程图

计数器设置为500次，流程图里面用count 来代替。如图1所示。

图1 算法流程图

2.3 LTE 下行自适应调度算法的效果

在运营商的某个网络簇里面采用了LTE 下行自适应调度算法后，网络流量出现明显增加。如图2所示。

3 结束语

图2 采用LTE下行自适应调度算法前后网络流量对比

本文介绍了一种LTE 的下行自适应调度算法，通过PRB 利用率等关键指标来衡量网络负荷，从而决定采用何种调度算法，这种新的自适应调度算法在网络中的实践效果明显，能够带来显著的流量增加，从而受到运营商的欢迎。这种下行自适应调度算法也同样适用于5G的网络运营中，具有较好的借鉴意义。