一种带宽分配方法组成比例

本发明专利技术提供了一种带宽分配方法，接收应用程序产生的数据并在每个时隙内对缓存区内的数据进行划分，计算划分后的性能损失量并为各队列预分配带宽使得决策变量最大，当决策变量大于0时按照该分配的带宽发送数据，否则撤销预分配的带宽不发送任何数据。采用本发明专利技术的技术方案能够将上层应用的性能损失量控制在一个既定范围内，同时通过对待发送数据单元的调度使得数据单元能够集中在信号强度好、传输带宽高、系统功耗低的时隙内发送，在保障上层应用性能的同时使得系统能耗的降低最大化，延长电池使用时间。

【技术实现步骤摘要】
一种带宽分配方法
本专利技术涉及移动互联网
，尤其涉及一种带宽分配方法。
技术介绍
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(VoiceoverInternetProtocol)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，UniversalMobileTelecommunicationsSystem)网络中，无线资源控制(RRC，RadioResourceControl)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(TailEnergy)。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。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，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。本专利技术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wi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，PDi(t)为当前时隙内第i组的性能损失量，rij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PDij＝wi*f(D)*Sizeij，其中wi为紧急程度权重，f(D)为性能损失函数，Sizeij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。当所述应用程序允许的最大性能损失量动态调整时，对当前时隙的权衡因子进行动态调整。对所述当前时隙的权衡因子进行动态调整具体为：如果当前时隙的总性能损失量超过应用程序允许的最大性能损失量，则将当前时隙的权衡因子调整为上一时隙的一半；否则将当前时隙的权衡因子增大。所述将当前时隙的权衡因子增大具体为权衡因子V(t)＝V(t-1)+δ，所述δ为一常数。本专利技术在保证性能的情况下优化传输能耗，保证了上层应用的用户体验。不仅如此，为了适应不同时间内上层应用程序的最大性能损失量可能发生的变化，提出了权衡性能损失与能量消耗的权衡因子，动态适应性能损失要求。采用本专利技术提供的技术方案可以在保障上层应用性能的同时使得系统能耗的降低最大化。附图说明下面将参照附图描述本专利技术的具体实施例，其中：图1为本专利技术实施例带宽分配方法流程图；图2为本专利技术实施例带宽分配交互示意图；图3为本专利技术实施例性能损失函数的变化示意图；图4为本专利技术实施例性能损失函数的另一变化示意图；图5为本专利技术实施例带宽分配方法另一流程图。具体实施方式为了使本专利技术的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本专利技术的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。本专利技术提供了一种带宽分配方法，如图1所示，通过在每个传输时隙内根据性能损失、传输带宽以及瞬时功耗，为不同的数据流合理分配带宽，在保证上层应用的性能损失不超过可容忍的最大值的前提下优化能耗。首先，当运行在移动终端上的应用程序通过网络与通信目标建立连接时，判断是否有数据传输：如果没有数据传输则断开连接。这里所说的网络可以是GSM、3G或者LTE，本专利技术对此不作限制。一般情况下当需要进行通信时，上层应用程序会产生通信所需的数据，并把这些数据写入发送套接字Socket。比如，用户通过浏览器打开网页时，浏览器通过3G网络与WEB服务器进行连接后会在一段时间内产生一定的数据；用户通过outlook邮箱发送邮件时，与邮箱服务器连接后会产生一定的数据。本专利技术实施例接收的数据可以是来自一个应用程序的数据，也可以是多个应用程序产生的数据。本专利技术实施例将这些连续变化的时间视为一个又一个的时隙，将每个时隙内的数据称之为数据单元，一个时隙对应一个数据单元。数据单元之间的数据量可以相同也可以不同，如第二个数据单元与第三个数据单元的数据量相同，但二者均与第一个数据单元的数据量不同。在下层将待发送的所有数据单元暂存于缓存区buffer中。在每个时隙内对缓存区中的数据单元进行划分：首先，根据缓存的数据单元的紧急程度不同，将所有缓存的数据划分为多个缓存组Group：假定数据单元集合为U＝{u1，u2，…uk，…}，每一个数据单元uk都有一个规定的截止时间dk以及表征紧急程度的权重wk。分组方式为：具有相同紧急程度权重的数据单元归为一组，也即将wk值相同的数据单元作为一组。然后，在每组中再根据滞留的数据单元的延迟时间的不同，将数据单元分为多个缓存队列Queue，具有相同时延等级的数据单元划分为一个队列。数据单元uk的延迟时间的计算方法为当前时间t与该数据单元到达时间a本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带宽分配方法，其特征在于，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wi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，PDi(t)为当前时隙内第i组的性能损失量，rij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。FDA0000433752050000013.jpg,FDA0000433752050000012.jpg

【技术特征摘要】
1.一种带宽分配方法，其特征在于，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wi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，PDt(t)为当前时隙内第i组的性能损失量，rij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。2.如权利要求1所述的带宽分配方法，其特征在于，划分后的第i组第i个队列的性能损失量PDij＝wi*f(D)*Sizeij，其中wi为紧急程度权重，f(D)为性能损失函数，Sizeij为数据单元的数据量。3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖泽祺，崔勇，肖诗汉，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11