宽带无线接入系统上行带宽控制方法 【技术领域】
本发明涉及通讯领域，尤其涉及宽带无线接入系统中上行空中带宽管理方法。
背景技术
宽带无线接入系统主要采用点对多点的无线传输方式，来实现用户网络与骨干网络之间的固定无线综合业务接入功能，其服务对象主要是集团用户，如企业、居民小区等用户的综合接入系统。宽带无线接入系统分为基站和终端两部分，一个基站对应多个终端。其下行信道主要是广播方式，上行信道则主要采用时分方式由多个用户共同享有，通过空中接口协议控制各个用户的接入请求，即终端在发送上行数据之前，需要先进行请求，由基站分配该终端的数据发送带宽和发送时间。
一般情况下，宽带无线接入系统需要提供QOS(服务质量保证)能力，尤其是需要具有根据用户不同级别，提供不同带宽服务的能力，这就不可避免的涉及了宽带无线接入系统上行带宽控制方法的使用，然而，在现有的宽带无线接入系统协议中，均未提供对上行带宽控制的实现方法，也没有提供实现上行带宽的原则性要求。而且在现有的公开资料中，也找不到适用于宽带无线接入系统地带宽控制方法。虽然在现有其它的通信系统中存在带宽控制技术，但这些技术并不适用于宽带无线接入系统。这就导致了现有宽带无线接入系统无法有效控制上行带宽，不能充分满足服务质量保证需求的缺陷。
技术内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的没有适用于宽带无线接入系统的上行带宽控制方法而导致的不能满足服务质量保证能力的缺点，提供一种能够有效根据用户级别而有效控制带宽的上行带宽控制方法，以满足宽带无线接入系统的上行带宽服务质量保证需求。
为实现上述目的，本发明提出了一种宽带无线接入系统上行带宽控制方法，包括以下三个步骤：
步骤1：建立IP业务配置表：根据各终端的配置信息，在基站侧为所有终端的上行IP业务建立IP业务配置表，包括每一个终端的最小保证发送字节、最大限制发送字节、已发送总字节数、滑动窗内发送字节数等相关参数；然后同时进行步骤2和步骤3；
步骤2：处理终端的带宽请求：
步骤3：每当统计周期定时到的时候，终端已发送总字节数减去最早的滑动窗内发送字节数，然后将最早的滑动窗内发送字节数项目清0，本步骤定时重复。
所述步骤2进一步包括下述步骤：
步骤2-1：定时收集所有终端发来的上行带宽请求；
步骤2-2：将终端请求与基站现有剩余的一般请求共同排序，根据“已发送字节数/最小保证带宽”的计算结果排序，将值小的上行带宽请求排在前面；
步骤2-3：处理优先请求队列，同时修改IP业务配置表，将所有已分配的请求的发送字节数加入到其当前滑动窗的发送字节数及其总已发送字节数的参数项目；
步骤2-4：处理一般请求队列，对该一般请求队列进行两遍检索，第一遍检索找出已发送字节数小于最小保证发送字节数的带宽请求，如有足够空闲带宽则直接分配，否则将该终端放入优先请求队列，待下次优先处理；同时修改该终端在IP业务配置表中的参数，将所有已分配的带宽请求的发送字节数加入到其当前滑动窗的发送字节数及其总已发送字节数的参数项目；
步骤2-5：如果还有空闲带宽，则对其余带宽请求进行第二遍检索，找出已经发送的字节数小于最大发送字节数的带宽请求，为提出该带宽请求的终端分配带宽；同时修改IP业务配置表，同时修改该终端在IP业务配置表中的参数，将所有已分配的带宽请求的发送字节数加入到其当前滑动窗的发送字节数及其总已发送字节数的参数项目；
步骤2-6：将剩余请求挂起，转步骤2-1。
本发明通过引入多个滑动窗、设置IP业务配置表的方法，在提供上行最小保证带宽和最大限制带宽功能的同时，使上行数据发送流量更平滑，带宽的控制更准确。从而较好的满足了对系统上行带宽服务质量保证的需求。
【附图说明】
图1是本发明所述方法的流程图。
图2是本发明所述的已发送字节滑动窗示例图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图1是本发明所述方法的流程图。事实上，在步骤1中，各终端的配置信息包括最小保证带宽和最大限制带宽，其中最小保证带宽是指运营商承诺给终端的保证带宽，可以允许一定的集线比(系统可能实际可提供带宽10M，但是由于各个用户通常情况下不是同时发送数据，所以带宽有一定的动态复用，因此允许运营商卖给用户100M，此时集线比为10∶1)，当系统带宽不足时，各终端按照配置等比例下降。最大限制带宽是指终端的最大允许占用带宽，即使系统仍有剩余带宽，也不允许该终端超过这个限制。另外，在基站上为每个终端建立N个滑动窗，滑动窗的数量越大，流量控制越准确，但是执行效率越低，耗费资源也越多。所有滑动窗初始值均为0，每个统计周期内将该终端在有数据发送的同时，将发送的字节数加入当前滑动窗的发送字节数。当统计周期定时到的时候，将最早的滑动窗中的数据清0，并把当前滑动窗指针指向下一个窗口。已经发送的总字节数是该终端所有滑动窗中的数值之和，即统计周期×滑动窗个数N这么长的一个时间内该终端的已发送字节数之和，初始值为0。该终端在有数据发送时，将发送的字节数加入当前滑动窗，同时加入总的发送字节数。每次统计周期到的时候，终端总的已发送字节减去最早的滑动窗内的发送字节，然后将最早的滑动窗清0。这样已经发送的总字节数仍然是当前终端的所有滑动窗内的发送字节数之和。各个终端的上行IP业务是指通过以太网口进入终端的业务，该业务符合TCP/IP协议。在步骤1中所建立的IP业务配置表中所记录的相关参数如下表所示：最小保证字节最大限制字节已发送总字节数各滑动窗内发送字节终端1终端2…………终端n
其中，包括每一个终端的最小保证发送字节是指1秒内保证该终端可发送的字节数，为最小保证带宽×1秒÷8，单位为字节；最大限制发送字节是指1秒内该终端最大可发送的字节数，为最大限制带宽×1秒÷8，单位为字节；已发送总字节数是指各滑动窗内发送字节数之和；滑动窗内发送字节数是指滑动窗大小与统计周期相同，通常为100毫秒，某滑动窗内的发送字节数就是指某100毫秒区间内该终端发送的字节数。
步骤3中，每当统计周期定时到(通常周期可以选择为100毫秒左右)的时候，终端总的已发送字节减去最早的滑动窗内的发送字节，然后将最早的滑动窗清0。每次执行步骤3更新了总的已发送字节，这个结果在步骤2-4和步骤2-5中用到。
步骤2-2对请求排序是为了保证相同最小保证带宽配置的终端在带宽不足的情况下实际占有带宽基本相同，不同最小保证带宽配置的终端在带宽不足的情况实际占有带宽基本上等比例下降。
步骤2-3优先请求队列是上一次已经满足发送条件的请求，因系统实时带宽不足而未能成功分配的、但已发送字节数小于最小保证发送字节数的请求，所以这次在处理其它一般请求前优先先处理。
步骤2-4和步骤2-5对一般请求(除了优先发送的请求之外的其它请求)进行两次检索是为了第一次先分配本次统计周期内已占用带宽小于最小保证带宽的请求，第二次再分配其它已占用带宽在最大带宽限制之内的请求。
步骤2-6将剩余请求挂起，留待下次处理。剩余请求有两种情况，第一种是已经没有剩余带宽，所以下面的请求就不再处理了，第二种是该终端已发送的字节数已经大于最大发送字节数，暂时不允许该终端再发送，等到下一个统计周期到来将已经发送的字节数减小后，若小于最大发送字节数才可以继续发送。步骤2-6完成后回到步骤2-1。将请求进行挂起的目的是表明基站已经收到终端的带宽请求，但由于该当前已没有空闲带宽或者该终端已占用带宽已经超过了最大带宽限制，当前暂不处理，终端不需要再重复请求了。
需要说明的是，步骤2-1到步骤2-6进行的是请求处理过程，这个过程是周期循环的，步骤2-6完成后再到步骤2-1。并且，由于请求处理过程与步骤3的定时器一般来说是不同的，所以步骤2-1到步骤2-6并不总是跟在步骤3之后串行处理，而是与步骤3并行处理的。
附图2描述了宽带无线接入系统正常运行过程中某终端IP业务参数配置表中滑动窗的变化过程。假设以1秒为单位控制带宽，每100毫秒重新统计一次，这样共10个滑动窗口。最开始总的已发送字节为0，滑动窗中字节数也都为0。此处的1秒、100毫秒、10个滑动窗只是举例，实际应用并不受此限制。
当某终端已分配的带宽请求得到满足后，则将该终端发送的字节数加到当前滑动窗，同时也加到总的发送字节中。如果此时总的发送字节已经超过了1秒钟内该终端允许发送的字节数，则不再允许该终端发送。当100毫秒的统计周期到时，从已经发送字节数中减去最早的滑动窗内的发送字节数，并将当前滑动窗指针下移，其中的字节数清0。从附图2中可以看出，在1000毫秒以后，10个滑动窗中都有了发送数据，此时每100毫秒都可以看到最早的滑动窗被清0。而当前时间段内总的发送字节也随之变化。
如果不采用这种滑动窗的方法，只用一个总的数来统计，如果1秒中统计一次，那么可能发送集中在统计周期的前面一部分，流量就很不平滑；如果降低到100毫秒统计一次，流量相对1秒的统计周期显得平滑，但是对带宽的控制不准确，例如某终端带宽是1Mbit/s，那么每100毫秒内允许发送100Kbit，如果在某个100毫秒内突发流量是500kbit，之前的900毫秒内没有数据发送，但是该终端在当前100毫秒内仍然只能发送100kbit，这样，前面一秒中的带宽是100kbit/s，并没有达到用户的带宽上限，但是此时错误则限制了该终端的发送。而采用本发明所述的滑动窗方法就不会有上述问题，始终控制的是当前1秒内带宽，控制准确，流量平滑。
本发明较好的满足了对系统上行带宽服务质量保证的需求，相同最小保证带宽配置的终端在带宽不足的情况下实际占有带宽相同，不同最小保证带宽配置的终端在带宽不足的情况实际占有带宽等比例下降。同时使上行数据发送流量更平滑，带宽的控制更准确。