LTE 下行自適應調度算法

袁曉超

（中興通信股份有限公司，深圳 518055）

0 引言

在LTE 的商用網絡中，隨著網絡用戶的增加，移動互聯網業務的興起，運營商對于網絡流量有著越來越高的要求，希望能夠在網絡流量和用戶速率之間取得一種平衡，當用戶數增加時，能夠通過調度算法使得網絡流量增加，而當用戶數減少時，能夠通過調度算法使得用戶速率有所提升。為了達到運營商要求，我們提出了一種自適應的下行調度算法，在用戶數和網絡流量之間取得一種平衡。

1 LTE 下行調度算法

目前，業界通用的LTE 下行調度算法有三種：RR，PF，MaxC/I，下面對它們分別進行介紹。

1.1 RR 算法

RR 算法也叫輪詢算法，它的原則是保證小區中的用戶輪詢得到調度，調度器按照用戶等待時間進行排序，優先調度排隊時間最長的用戶。因此，RR 算法也是最公平的調度算法，每個用戶都能得到相同的調度機會。該算法的實現方法也很簡單，每個用戶的調度優先級計算方法如下：

式中，u 為目前排隊的用戶數。

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，同時兼顧用戶信道質量和歷史流量，既保證了網絡的吞吐率，又保證了用戶得到相對公平的調度機會。在LTE 系統中，PF 算法的因素有幾個：下行信道質量，用戶的歷史吞吐率。

PF 算法的優先級計算公式如下：

式中，CQI（TBSize）表示根據CQI 來選取TBSize，與用戶的當前信道質量有關；HistoryThroughput 為歷史吞吐率。

1.3 MaxC/I

MaxC/I 是只體現用戶信道質量的調度算法，在三種調度算法中屬于最不公平的算法，但會給小區吞吐率和流量帶來最大增益。MaxC/I 算法是根據用戶的瞬時載干比進行優先級排序，優先級計算公式如下：

式中，CQI（TBSize）表示根據CQI 選取TBSize。

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

2 下行自適應調度算法

在實際的網絡中，RR、PF、MaxC/I 這三種調度算法一般都是只采取其中一種。目前，大部份運營商都是采用PF 算法，兼顧公平性和用戶吞吐率。但隨著網絡用戶的增加和網絡業務類型的豐富，運營商對流量的要求也越來越高，運營商希望在增加網絡流量的同時也能一定程度兼顧公平性，并且通過算法自動實現。基于此種需求，我們提出了一種自適應調度算法，當網絡中用戶數較少，負荷不高時，LTE 系統采用PF 算法；當網絡中用戶數較多，負荷比較高時，LTE 系統采用MaxC/I算法。

2.1 下行自適應調度算法流程

基本流程：當該算法啟動時，默認為PF 算法，在每一個統計周期內，判斷小區的PRB 利用率是否大于等于高負荷門限（比如65%），如果大于等于，則LTE 調度器采用MaxC/I 算法；如果小區PRB 利用率在一段時間內不滿足高負荷門限，則LTE 調度器采用PF 算法。

為了防止乒乓切換，調度算法調整對于流量有較大影響，不適宜頻繁調整，該算法設置檢查周期來避免。檢查周期通過計數器來體現在算法中，設置為500次。

2.2 算法流程圖

計數器設置為500次，流程圖里面用count 來代替。如圖1所示。

圖1 算法流程圖

2.3 LTE 下行自適應調度算法的效果

在運營商的某個網絡簇里面采用了LTE 下行自適應調度算法后，網絡流量出現明顯增加。如圖2所示。

3 結束語

圖2 采用LTE下行自適應調度算法前后網絡流量對比

本文介紹了一種LTE 的下行自適應調度算法，通過PRB 利用率等關鍵指標來衡量網絡負荷，從而決定采用何種調度算法，這種新的自適應調度算法在網絡中的實踐效果明顯，能夠帶來顯著的流量增加，從而受到運營商的歡迎。這種下行自適應調度算法也同樣適用于5G的網絡運營中，具有較好的借鑒意義。