[发明专利]一种带宽分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动互联网技术领域，尤其涉及一种带宽分配方法。

背景技术

随着移动平台的飞速发展，移动智能终端的数量也在以惊人的速度增长，世界上每天大约有50万台Android设备被激活。这些智能终端功能丰富，它们拥有各种各样的传感器、GPS、Wi-Fi接口、相机以及越来越复杂、性能越来越强劲的中央处理器。借助于这些硬件基础，琳琅满目的移动应用进入了人们的日常生活，大大改变了人们的生活方式。然而，随着应用程序的功能越发复杂多样，有限的电池容量成为人们使用这些应用的一大阻碍。在移动设备有限的能量储备条件下，如何合理而有效的使用移动平台上有限的资源，提高设备的续航能力，使得用户能够更长时间的使用设备，是移动智能终端发展道路上的一个至关重要的问题。

无线通信所产生的能耗占据了移动终端总能耗中很大一部分，一些对传输带宽要求很高的服务，如VoIP(Voice over Internet Protocol)或流媒体，往往会造成非常大的传输能耗。在通用移动通信系统(UMTS，Universal Mobile Telecommunications System)网络中，无线资源控制(RRC，Radio Resource Control)协议部署在链路层以降低频谱资源管理所造成的开销。RRC使得终端在结束3G数据传输之后不会立即降低到低能耗状态，而是在高能状态停滞一段时间，直到一段时间内再没有数据传输才会回落到低能耗状态。这段时间内产生的能耗被称为尾能耗(Tail Energy)。近期研究表明，尾能耗现象不仅在3G网络中存在，在4GLTE网络中也同样存在。在一些场景下，尾能耗甚至超过了数据传输产生的能耗，大大缩短了电池可用时间。

近年来，许多研究工作围绕着降低尾能耗展开。一种主要方案是，通过对数据流的调度将一些数据延迟并捆绑发送，以减少尾能耗。但这种方式没有考虑对上层应用的性能影响，对于延迟敏感的应用(如流媒体应用)，数据被延迟发送会对应用性能、用户体验造成很大的影响。另一种主要方案是，需要基于对未来信息的预测，如预测信号强度、发送带宽以及下一次数据发送的时间。这种基于预测的方案往往由于预测的困难导致可行性不高。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种带宽分配方法，在保证上层应用性能损失量在给定范围的前提下，通过合理的调度降低因无线通讯所产生的总能耗，同时在上层应用的性能损失容忍程度动态变化时也能保证调度方案能够动态适应这种性能保障要求的动态变化。

本发明提供了一种带宽分配方法，包括以下步骤：

步骤一、接收应用程序产生的数据，所述数据根据时隙不同分为多个数据单元；

步骤二、在每个时隙内根据所述数据单元的紧急程度权重w_i将所述各数据单元分为多个缓存组，再根据所述数据单元的时延等级D将每个缓存组分为多个缓存队列，计算当前时隙每个缓存队列的性能损失量以及总性能损失量；

步骤三、当所述总性能损失量小于应用程序允许的最大性能损失量时，为每个缓存队列分配带宽，所述带宽小于该缓存队列所包含的数据单元的数据量，且所有分配的带宽之和小于传输带宽C，使得决策变量D(t)取得最大值；所述决策变量其中，PD_i(t)为当前时隙内第i组的性能损失量，r_ij为第i组第j个队列分配的带宽，V为权衡因子，P为瞬时传输功率；

步骤四、如果所述决策变量D(t)大于0则按照所述带宽发送各数据单元；否则撤销所述带宽，不发送任何数据，进入下一时隙；

循环上述步骤，直至完成所有时隙的带宽分配。

所述划分后的第i组第j个队列的性能损失量PD_ij＝w_i*f(D)*Size_ij，其中w_i为紧急程度权重，f(D)为性能损失函数，Size_ij为数据单元的数据量。

所述性能损失函数f(D)由应用程序的类型决定。

每个缓存组的性能损失量为缓存组内所有缓存队列的性能损失量之和，所述总性能损失量为缓存区内所有缓存组的性能损失量之和。

所述时延等级其中，Delay为延迟时间，θ为时延等级粒度，所述延迟时间为当前时间与该数据单元到达时间的差值，所述时延等级粒度根据划分精细度设置。

所述应用程序允许的最大性能损失量为静态配置或动态调整。