[发明专利]基于动态分组的M2M业务资源分配方法及分配系统

说明书

本发明公开了一种基于动态分组的M2M业务资源分配方法及分配系统，采用动态分组优先级调度和自动轮询机制轮流进行的混合调度方式，并通过可变资源块大小邻接约束算法实现资源分配，本发明基于RB邻接约束的动态业务分组M2M混合调度算法有效利用了可用的RB，并且以满足业务时延为目标将业务错过传输期限的可能性降至最低，既充分利用了业务时延容忍特性，又具备了一定动态自适应能力，可有效减小传输时延，提升系统吞吐量，为海量M2M终端多QoS需求引发的调度难题提供了一种可靠的解决方案。

技术领域

本发明涉及蜂窝物联网中海量M2M终端调度技术，可用于基于LTE的物联网无线通信系统，属于信息技术领域。

背景技术

随着低功率广域(LPWA)技术的发展，物联网应用增长迅速，其场景已不仅仅局限于以Zigbee等为代表的短距离无线通信，更多应用如环境监测需要远距离通信，其中基于授权频谱的IoT以其安全性和覆盖能力得到重视。未来M2M终端数量极大且不同类型的终端对QoS的需求呈现多样性，对有限的频谱资源分配提出了挑战。

M2M终端业务主要由上行链路方向的小型突发载荷构成，包括特定的QoS需求、功耗和传输期限，调度的难点在于如何利用有限的无线资源来满足海量终端数据传输，并适应其业务特征多样性带来的各类约束，包括时延、功耗、吞吐量和系统容量等。针对这些需求已提出的算法包括对经典LTE调度进行改进，但这类调度方式由于未作出原理性的改变因此未能很好利用M2M业务的特性。将调度问题转化为特定目标需求的优化可以较好的符合某一业务特征如设备功耗或延迟最小化，优化过程中须作出的某些假设在实际应用中往往较难实现；此外还有预测调度思想，预测调度仅适用于特定的应用场景如级联警报系统。无线资源有限时满足数据传输期限需求的调度用于M2M最为有效，其中典型的做法是将业务按QoS需求分组，并赋予每个分组以不同的调度优先级，在每个调度周期根据业务优先级情况来确定服务顺序。

不同类型应用本质上具有不同的QoS性质，依据业务QoS参数确定数据优先级并分类，充分利用了M2M的时延容忍特性，为解决多业务需求引发的调度难题提供了很好的思路，在流量到达较为稳定时通过相关参数的设计可实现较好的调度性能；但实际M2M流往往具备了潮汐效应，静态的优先级分配方式在M2M流量突发时，某些优先级较低但仍具备传输期限的业务极有可能因高优先级业务的突发而错过传输期限。同时优先级算法的不公平性，在实际高优先级业务量较大时，可能带来低优先级业务长期得不到服务的现象。

基于LTE的M2M业务上行采用峰均比更低的SC-FDMA技术，用户RB分配存在限制，体现在单个RB只能分配给单个用户，且不能将离散的RB分配给用户。在RB连续约束下要想最大化业务传输速率并不容易，这已被证明为是一个NP难题，若想获得最优解需详尽地搜索所有可行RB分配，具有不切实际的指数级时间复杂度。

发明内容

针对网络容量较小或流量突发时调度性能难以得到保障，本发明提供一种基于动态分组的M2M业务资源分配方法及分配系统，应用在海量M2M终端或频谱资源紧张下的蜂窝物联网中，以解决根据业务QoS参数进行分组并优先级调度的静态算法在M2M终端数目较多、流量突发和频谱资源有限时出现业务超出传输期限的情况，以及优先级算法不公平性带来的业务长期得不到服务问题，保证了海量M2M业务下的传输时延和吞吐量性能。

本发明所采用的技术方案是：一种基于动态分组的M2M业务资源分配方法，采用动态分组优先级调度方法和自动轮询机制轮流进行业务调度，根据业务所需资源进行资源分配；所述动态分组优先级调度方法以业务的延迟容忍剩余时长DTRT值为指标对请求调度的业务进行动态分组并分配相应优先级，依据业务的优先级进行调度。

进一步的，所述动态分组优先级调度方法具体包括以下步骤：