LTE 下行自適應(yīng)調(diào)度算法

袁曉超

（中興通信股份有限公司，深圳 518055）

0 引言

在LTE 的商用網(wǎng)絡(luò)中，隨著網(wǎng)絡(luò)用戶的增加，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的興起，運(yùn)營(yíng)商對(duì)于網(wǎng)絡(luò)流量有著越來(lái)越高的要求，希望能夠在網(wǎng)絡(luò)流量和用戶速率之間取得一種平衡，當(dāng)用戶數(shù)增加時(shí)，能夠通過(guò)調(diào)度算法使得網(wǎng)絡(luò)流量增加，而當(dāng)用戶數(shù)減少時(shí)，能夠通過(guò)調(diào)度算法使得用戶速率有所提升。為了達(dá)到運(yùn)營(yíng)商要求，我們提出了一種自適應(yīng)的下行調(diào)度算法，在用戶數(shù)和網(wǎng)絡(luò)流量之間取得一種平衡。

1 LTE 下行調(diào)度算法

目前，業(yè)界通用的LTE 下行調(diào)度算法有三種：RR，PF，MaxC/I，下面對(duì)它們分別進(jìn)行介紹。

1.1 RR 算法

RR 算法也叫輪詢算法，它的原則是保證小區(qū)中的用戶輪詢得到調(diào)度，調(diào)度器按照用戶等待時(shí)間進(jìn)行排序，優(yōu)先調(diào)度排隊(duì)時(shí)間最長(zhǎng)的用戶。因此，RR 算法也是最公平的調(diào)度算法，每個(gè)用戶都能得到相同的調(diào)度機(jī)會(huì)。該算法的實(shí)現(xiàn)方法也很簡(jiǎn)單，每個(gè)用戶的調(diào)度優(yōu)先級(jí)計(jì)算方法如下：

式中，u 為目前排隊(duì)的用戶數(shù)。

1.2 PF 算法

PF 算法也叫比例公平算法，是介于RR 和MaxC/I 之間的一種算法，同時(shí)兼顧用戶信道質(zhì)量和歷史流量，既保證了網(wǎng)絡(luò)的吞吐率，又保證了用戶得到相對(duì)公平的調(diào)度機(jī)會(huì)。在LTE 系統(tǒng)中，PF 算法的因素有幾個(gè)：下行信道質(zhì)量，用戶的歷史吞吐率。

PF 算法的優(yōu)先級(jí)計(jì)算公式如下：

式中，CQI（TBSize）表示根據(jù)CQI 來(lái)選取TBSize，與用戶的當(dāng)前信道質(zhì)量有關(guān)；HistoryThroughput 為歷史吞吐率。

1.3 MaxC/I

MaxC/I 是只體現(xiàn)用戶信道質(zhì)量的調(diào)度算法，在三種調(diào)度算法中屬于最不公平的算法，但會(huì)給小區(qū)吞吐率和流量帶來(lái)最大增益。MaxC/I 算法是根據(jù)用戶的瞬時(shí)載干比進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，優(yōu)先級(jí)計(jì)算公式如下：

式中，CQI（TBSize）表示根據(jù)CQI 選取TBSize。

從式（3）也可以看出，MaxC/I 只考慮了用戶信道質(zhì)量，而不考慮用戶歷史流量。

2 下行自適應(yīng)調(diào)度算法

在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)中，RR、PF、MaxC/I 這三種調(diào)度算法一般都是只采取其中一種。目前，大部份運(yùn)營(yíng)商都是采用PF 算法，兼顧公平性和用戶吞吐率。但隨著網(wǎng)絡(luò)用戶的增加和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型的豐富，運(yùn)營(yíng)商對(duì)流量的要求也越來(lái)越高，運(yùn)營(yíng)商希望在增加網(wǎng)絡(luò)流量的同時(shí)也能一定程度兼顧公平性，并且通過(guò)算法自動(dòng)實(shí)現(xiàn)?；诖朔N需求，我們提出了一種自適應(yīng)調(diào)度算法，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中用戶數(shù)較少，負(fù)荷不高時(shí)，LTE 系統(tǒng)采用PF 算法；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中用戶數(shù)較多，負(fù)荷比較高時(shí)，LTE 系統(tǒng)采用MaxC/I算法。

2.1 下行自適應(yīng)調(diào)度算法流程

基本流程：當(dāng)該算法啟動(dòng)時(shí)，默認(rèn)為PF 算法，在每一個(gè)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)，判斷小區(qū)的PRB 利用率是否大于等于高負(fù)荷門限（比如65%），如果大于等于，則LTE 調(diào)度器采用MaxC/I 算法；如果小區(qū)PRB 利用率在一段時(shí)間內(nèi)不滿足高負(fù)荷門限，則LTE 調(diào)度器采用PF 算法。

為了防止乒乓切換，調(diào)度算法調(diào)整對(duì)于流量有較大影響，不適宜頻繁調(diào)整，該算法設(shè)置檢查周期來(lái)避免。檢查周期通過(guò)計(jì)數(shù)器來(lái)體現(xiàn)在算法中，設(shè)置為500次。

2.2 算法流程圖

計(jì)數(shù)器設(shè)置為500次，流程圖里面用count 來(lái)代替。如圖1所示。

圖1 算法流程圖

2.3 LTE 下行自適應(yīng)調(diào)度算法的效果

在運(yùn)營(yíng)商的某個(gè)網(wǎng)絡(luò)簇里面采用了LTE 下行自適應(yīng)調(diào)度算法后，網(wǎng)絡(luò)流量出現(xiàn)明顯增加。如圖2所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

圖2 采用LTE下行自適應(yīng)調(diào)度算法前后網(wǎng)絡(luò)流量對(duì)比

本文介紹了一種LTE 的下行自適應(yīng)調(diào)度算法，通過(guò)PRB 利用率等關(guān)鍵指標(biāo)來(lái)衡量網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，從而決定采用何種調(diào)度算法，這種新的自適應(yīng)調(diào)度算法在網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)踐效果明顯，能夠帶來(lái)顯著的流量增加，從而受到運(yùn)營(yíng)商的歡迎。這種下行自適應(yīng)調(diào)度算法也同樣適用于5G的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中，具有較好的借鑒意義。