保证业务承载传输时延的方法与装置
技术领域
本发明涉及中继链路中的业务时延保证技术,尤其涉及一种高级长期演进(LTE-A,Long Term Evolution-Advanced)系统中中继链路中的保证业务承载传输时延的方法与装置。
背景技术
蜂窝无线通讯系统主要由用户终端(UE,User Equipment)、接入网和核心网组成。基站、或基站及基站控制器组成的网络称为无线接入网(RAN,RadioAccess Network),负责接入层事务如无线资源的管理。基站之间可以根据实际情况存在物理或者逻辑上的连接,每个基站可以和一个以上的核心网(CN,CoreNetwork)节点连接。核心网负责非接入层事务如位置更新等,核心网是用户面的锚点。UE是指可以和蜂窝无线通讯网络通讯的各种设备,比如移动电话或者笔记本电脑等。
在蜂窝无线通讯系统中,固定基站网络的无线覆盖由于各种各样的原因受到限制,比如各种建筑结构对无线信号的阻挡等会造成在无线网络的覆盖中存在覆盖漏洞。另外一方面在小区的边缘地区,由于无线信号强度的减弱,以及相邻小区的干扰,导致UE在小区边缘时,通讯质量较差,无线传输的错误率增高。为了提高数据率的覆盖率、群组移动性、临时网络部署、小区边缘地区的吞吐量以及新区域的覆盖,有一种解决方案是在蜂窝无线通讯系统引入一种无线网络节点,称为中继(Relay)。
Relay具有在其他网络节点之间通过无线链路中继数据以及可能的控制信息功能的站点,也叫中继节点(Relay Node)/中继基站(Relay Station)。基站直接服务的UE叫宏(Macro)UE,Relay服务的UE叫Relay UE。其中,基站与UE之间的无线链路称为直传链路(direct link),包括上下行(downlink/uplink)直传链路;Relay与UE之间的无线链路称为接入链路(accesslink),也包括DL/UL接入链路;基站与Relay之间的无线链路称为回程链路(backhaul link),同样也包含DL/UL中继链路。
Relay可以通过多种方法中继数据,比如直接放大接收到的基站发送无线信号,或者将基站发送的数据接收后进行对应的处理,将正确接收的包再转发给UE,或者基站和中继合作向UE发送数据,相反Relay也会中继从UE向基站发送的数据。
在众多的中继类型中,有一种中继被成为类型一中继(Type I relay),其特点如下:UE无法区分中继和固定基站下的小区,即中继本身从在UE看来,就是一个小区,跟基站下的小区没有区别,此类小区可以称为中继小区。中继小区有自己的物理小区标识(PCI,Physical Cell Identity),和普通小区一样发送广播,当UE驻留在中继小区中时,中继小区可以单独分配调度无线资源给UE使用,可以独立于参与中继的基站的无线资源调度。Relay通过backhaul link连接的基站称为赠与基站(DNB/DeNB,Donor NodeB/eNodeB)。中继小区和Relay UE之间的接口及协议栈,与普通基站小区和UE之间相同。
图1为基于IP的LTE-A系统架构结构示意图,如图1所示,为LTE系统采用基于互联网协议(IP,Internet Protocol)的扁平化架构,包括演进的通用地面无线接入网(E-UTRAN,Evolved Universal Terrestrial Radio AccessNetwork)、CN节点等,其中,CN节点包括:移动管理单元(MME,MobilityManagement Entity)、服务网关(S-GW,Serving Gateway)及其他支撑节点组成,其中MME负责移动性管理、非接入层信令的处理、用户的移动管理上下文的管理等控制面相关工作;S-GW负责UE用户面数据的传送、转发和路由切换等;eNB之间在逻辑上通过X2接口互相连接,用于支持UE在整个网络内的移动性,保证用户的无缝切换;每个eNB通过S1接口连接到系统架构演进(SAE,System Architecture Evolution)核心网,即通过控制平面S1-MME接口与MME相连,通过用户平面S1-U接口与S-GW相连,S1接口支持eNB与MME和S-GW之间的多点连接。图2为S1-MME接口及其协议栈结构示意图,如图2所示,S1-MME接口协议栈的网络层采用IP协议,网络层之上的传输层使用的流控制传输协议(SCTP,Stream Control Transmission Protocol)。最上层的应用层即控制面的S1-AP协议,使用底层的传输承载传输S1-AP的信令。图3为S1-U接口及其协议栈结构示意图,如图3所示,S1-U其接口协议栈由GTP-U/UDP/IP组成了传输承载,用来传输eNB和S-GW之间的协议数据单元(PDU,Protocol Data Unit)。传输承载由GTP-U的TEID(Tunnel EndpointIdentifier)和IP地址标识,包括:源侧GTP-U TEID、目标侧GTP-U TEID、源侧IP地址和目标侧IP地址,其中UDP端口号固定为2152,而GTP-U是一个隧道协议用来完成IPv4和IPv6上的无缝传输。每个传输承载用于承载一个业务上的数据(Service Data Flow)。每个eNB通过Uu接口(最初定义为UTRAN与UE之间的无线接口)与UE进行信令和数据的传输。
LTE系统的承载可提供端到端的服务,并且通过具体承载的参数来保证所提供业务的服务质量(QoS,Quality of Service)。在演进的分组核心网(EPC,Evolved Packet Core)和E-UTRAN的承载的QoS水平保证的粒度是演进的分组系统(EPS,Evolved Packet System)承载(Bearer)/E-UTRAN的无线接入承载(E-RAB,E-UTRAN Radio Access Bearer)。在服务网关(S-GW,ServingGateway)和分组数据网络网关(P-GW或者PDN GW,Packet Data NetworkGateway)之间是通过S5/S8承载来传输EPS承载的数据包。在eNodeB和S-GW之间是通过S1 Bearer来传输E-RAB的数据包,在UE和eNodeB之间是通过无线承载(Radio Bearer)来传输E-RAB的数据包。
负责连接Relay的网元被称为赠与演进基站,简称DeNB。Relay网元和DeNB网元之间的无线接口被定义为Un接口,Un接口的无线承载被称为UnRB;UE和Realy网元之间的接口仍被定义为Uu接口,Uu接口的无线承载被称为Uu RB。
现有技术中对UE的EPS Bearer的QoS的定义如表1所示:
表1
表1中各项被称为标准服务质量级别标识(QCI,QoS Class Identified)。目前规定了九类服务质量,分别是QCI 1到QCI 9,每个QCI参数规定了对应的资源类型(Resource Type),报文延时要求(PDB,Packet Delay Budget),丢包率(PacketError Loss Rate)参数。例如QCI为1表明其代表的服务质量类型为保证比特速率(GBR,Guaranteed Bit Rate),报文延时要求不超过100毫秒(ms),丢包率不超过10-2个。
现有技术中规定,QCI所对应的报文延时要求PDB是指从策略和计费执行功能(PCEF,Policy and Charging Enforcement Function)实体到UE的时延,PCEF实体到eNB之间的传输时延默认为20ms,也就是说,当eNB接收UE的EPS Bearer建立请求中要求建立的QCI为100ms,则在eNB和UE之间最大时延必须为100ms剪除默认的20ms时延,也就是必须小于80ms。
引入了Relay网元后,Relay作为新的网元需要接入到网络中,接纳Relay网元的就是DeNB。建立UE的EPS Bearer的S1消息从DeNB传递到Relay节点,按照现有技术要求,其携带的UE的EPS Bearer的QoS默认代表Relay经DeNB到PCEF之间的时延为默认的20ms,实际上由于Un接口作为空中接口在传输业务会产生较大时延,这个时延根据现有技术是包含在20ms的默认值之内的,如果Uu口传输时延加上Un口传输时延再加上DeNB和PCEF实体之间的时延20ms,超出了业务的服务质量所要求的最大时延,业务传输时将会出现严重的丢包现象,传输业务的服务质量就无法得到保证。对于Relay多跳的情况,也就是Relay和Relay相连的情况,不保证时延要求时出现的传输问题会更严重。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种保证业务承载传输时延的方法与装置,能为中继基站至用户终端之间分配合适的时延,保证整个传输链路的时延要求。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种保证业务承载传输时延的方法,包括:
S1应用协议无线侧终结点根据赠与基站与中继基站之间无线承载RB承载用户终端业务的时延量,以及所述业务的服务质量对应的最大时延要求,确定所述中继基站与用户终端之间所分配的RB承载所述业务的最大时延量;以及
所述中继基站与所述用户终端之间按所确定的最大时延量承载所述业务。
优选地,所述S1应用协议无线侧终结点为所述中继基站或所述赠与基站。
优选地,所述赠与基站与中继基站之间RB承载所述业务的时延量为静态配置值,或者在为所述赠与基站与中继基站之间的链路分配RB时动态获取所述时延量。
一种保证业务承载传输时延的方法,包括:
赠与基站上报承载业务的RB包含的中继基站的信息,网络侧根据预先配置的静态延时量确定用户终端与所述赠与基站之间RB承载所述业务的最大时延量,并根据所确定的所述用户终端与所述赠与基站之间RB承载所述业务的最大时延量为所述业务选择对应的服务质量;以及
将为所述业务所选择的服务质量信息通知所述用户终端所接入的中继基站。
优选地,所述静态延时量包括所述赠与基站与中继基站之间的静态延时量、中继基站与中继基站之间的静态延时量。
一种保证业务承载传输时延的装置,包括:
获取单元,用于获取赠与基站与中继基站之间无线承载RB承载业务的最大时延量,以及所述业务的服务质量对应的最大时延要求;
确定单元,用于根据所述获取单元所获取的最大时延量及最大时延要求确定所述中继基站与用户终端之间所分配的RB承载所述业务的最大时延量;以及
承载单元,用于在所述中继基站与所述用户终端之间按所确定的最大时延量承载所述业务。
优选地,所述获取单元在所述RB建立时通过所述赠与基站或所述中继基站的网关获取赠与基站与所述中继基站之间的无线承载RB承载业务的最大时延量。
优选地,所述获取单元通过PCEF实体以及所述赠与基站获取所述业务的服务质量对应的最大时延要求,或者,通过所述用户终端的接入网关及所述中继基站的网关获取所述业务的服务质量对应的最大时延要求。
一种保证业务承载传输时延的装置,包括:
配置单元,用于预先配置赠与基站与中继基站之间、中继基站与中继基站之间的静态延时量;
上报单元,用于上报承载业务的RB涉及的中继基站的信息;
第一确定单元,用于根据所述配置单元预先配置的静态延时量确定用户终端与所述赠与基站之间RB承载所述业务的最大时延量;
第二确定单元,用于根据所述第一确定单元所确定的最大时延量为所述业务选择对应的服务质量;以及
通知单元,用于将为所述业务所选择的服务质量信息通知所述用户终端所接入的中继基站。
本发明通过网络侧为业务确定的服务质量所对应的时延要求,来设定Relay与UE之间的时延量,以保证整个传输链路的时延要求达到业务的服务质量要求。即使是多跳传输链路,本发明也能为各节点之间分配合适的时延值。本发明方案实现简单且实用。
附图说明
图1为基于IP的LTE-A系统架构结构示意图;
图2为S1-MME接口及其协议栈结构示意图;
图3为S1-U接口及其协议栈结构示意图;
图4为LTE-A系统中包含中继链路的链路分布的示意图;
图5为LTE-A系统中包含中继链路的另一种链路分布的示意;
图6为本发明第一种保证业务承载传输时延的装置的组成结构示意图;
图7为本发明第二种保证业务承载传输时延的装置的组成结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是:LTE-A系统中,在引入Relay这一网元之后,UE的业务承载在Relay和DeNB之间的传输路径时延没有预留控制,这将导致通过Relay接入的UE无法实现业务的服务质量。本发明通过网络侧为业务确定的服务质量所对应的时延要求,来设定Relay与UE之间的时延量,以保证整个传输链路的时延要求达到业务的服务质量要求。即使是多跳传输链路,本发明也能为各节点之间分配合适的时延值。本发明方案实现简单且实用。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下举实施例并参照附图,对本发明进一步详细说明。
实施例一
S1应用协议无线侧终结点为DeNB,由DeNB分配Un、Uu口的时延,并根据时延信息修正后的QoS值分配无线承载资源。
图4为LTE-A系统中包含中继链路的链路分布的示意图,如图4所示,UE到PCEF实体的链路UE’s EPS Bearer,在中继基站不存在的情况下,可分包括三个链路,分别为图4中的Uu Bearer、S1 Bearer和S5/S8 Bearer,图中的清楚地显示了各Bearer对应的网元,如Uu Bearer对应的两网元分别为UE和eNB,这里不再一一赘述。当eNB与UE之间接入了中继基站之后,UE’s EPSBearer对应变为了四段链路,分别为Uu Bearer、Un Bearer、S1 Bearer和S5/S8Bearer,其中的Uu Bearer、Un Bearer,为UE与DeNB之间的链路。DeNB从UE的S-GW获取UE的某业务的QoS要求。例如该QoS的QCI为5,也就是说,该业务的最大时延值为300ms。这个时延是从PCEF到UE的最大时延,根据协议的原始规定,扣除DeNB到PCEF这一阶段的静态时延值20ms,则在DeNB和UE之间的最大时延值为280ms。
这里,Un口的传输时延也可以事先配置,例如,根据中继基站与DeNB之间业务承载时的一般时延量而配置为某一静态时延量,在DeNB获得UE的某业务的QoS时,根据该业务QoS所对应的最大时延要求,剪除DeNB到PCEF这一阶段的静态时延值20ms,以及所配置的Un口的时延量,即为中继基站与DeNB之间的Uu口RB承载业务的最大时延要求,将该确定的Uu口最大时延要求通知中继基站即可。
以下以Un口时延配置为120ms为例对本发明的技术方案进一步说明。
根据如图的情况,仅仅存在一个Relay,S1终结于DeNB,由DeNB分配Un口和Uu口的时延要求。例如分配Un口为120ms,Uu口为160ms。DeNB根据120ms在Un口上建立无线承载。所述无线承载建立成功后,DeNB将原始QoS值发送给Relay,也就是QCI等于5发送给Relay,并将1 60ms同时传送给Relay。Relay根据该QCI和160ms的时延要求分配Uu口无线资源。由此完成UE业务的QoS整体的时延要求。
本实施例在Relay多跳情况下同样适用。
实施例二
S1应用协议无线侧终结点在DeNB,DeNB根据Un口无线资源情况分配Un资源,获取Un口的时延后,将QoS连同修正后的时延信息传送给Relay分配Uu无线资源。
如图4所示,DeNB从UE的S-GW获取UE的某业务的QoS要求。例如该QoS的QCI为5,也就是说,该业务的最大时延值为300ms。这个时延是从PCEF到UE的最大时延,根据协议的原始规定,扣除DeNB到PCEF这一阶段的静态时延值20ms,则在DeNB和UE之间的最大时延值为280ms。
根据如图的情况,仅存在一个Relay,S1终结于DeNB,由DeNB分配Un口和Uu口的时延要求。DeNB根据Un口当前的无线情况分配适合的无线资源,最终配置使得该UE的业务将在所述Un口时延为80ms。由此可以计算出Uu口的最大时延为280ms剪除Un口的80ms延时为200ms。DeNB将原始QoS值发送给Relay,也就是QCI等于5发送给Relay,并将200ms同时传送给Relay。Relay根据该QCI和160ms的时延要求分配Uu口无线资源。由此完成UE业务的QoS整体的时延要求。
本实施例在Relay多跳情况下同样适用。
实施例三
S1终结于Relay,Relay静态分配两个口的时延,并根据时延信息修正后的QoS值分配无线承载资源。
图5为LTE-A系统中包含中继链路的另一种链路分布的示意图,如图5所示,Relay从网络侧获取UE的某业务的QoS要求。例如该QoS的QCI为5,也就是说,该业务的最大时延值为300ms。这个时延是从PCEF到UE的最大时延。根据图5所示,整个UE的链路的可以分割为五个部分,分别为Uu RB,UnRB,DeNB到Relay’s PGW的IP bearer,Relay’s PGW到UE’s S-GW的IpBearer,UE’S-GW到UE’s PGW的S5/S8 bearer,该链路示意方式与图4相同,这里不再一一赘述其细节。这五个Bearer联合完成300ms的最大延时。根据协议的原始规定,DeNB到Relay’s PGW的IP bearer,Relay’s PGW到UE’s S-GW的Ip Bearer,UE’S-GW到UE’s PGW的S5/S8 bearer这三段的延时可以固定为20ms。在扣除20ms后,则在Un RB和Uu RB需要满足的最大时延值为280ms。
根据如图的情况,S1终结于Relay,由Relay静态分配Un口和Uu口的时延要求。例如分配Un口为120ms,Uu口为160ms。Relay根据120ms的时延,通过向Relay’s PGW发起请求,带上QCI为5以及120ms,通过Relay’s PGW在Un口上建立无线承载。所述无线承载建立成功后,Re lay根据160ms的时延要求分配Uu口无线资源。由此完成UE业务的QoS整体的时延要求。
本实施例在Relay多跳情况下同样适用。
实施例四
S1终结于Relay,Relay先静态分配两个口的时延,并根据Un口实际时使用的时延信息使用修正时延信息后的QoS值分配Uu口无线承载资源。
如图5所示,Relay从网络侧获取UE的某业务的QoS要求。例如该QoS的QCI为5,也就是说,该业务的最大时延值为300ms。这个时延是从PCEF到UE的最大时延。根据图5所示,整个UE的QoS的范围可以分割为五个部分,分别为Uu RB,UnRB,DeNB到Relay’s PGW的IP bearer,Relay’s PGW到UE’s S-GW的Ip Bearer,UE’S-GW到UE’s P-GW的S5/S8 bearer。这五个Bearer联合完成300ms的最大延时。根据协议的原始规定,DeNB到Relay’s P-GW的IP bearer,Relay’s P-GW到UE’s S-GW的Ip Bearer,UE’S-GW到UE’s P-GW的S5/S8 bearer这三段的延时可以固定为20ms。在扣除20ms后,则在Un RB和Uu RB需要满足的最大时延值为280ms。
根据如图的情况,S1终结于Relay,由Relay先静态分配Un口的时延要求。例如分配Un口为140ms,Relay根据原始QoS信息以及140ms的时延,通过向Relay’s P-GW发起请求,也就是消息中需要带上QCI为5以及140ms的时延信息,通过Relay’s P-GW在Un口上建立无线承载。
所述无线承载建立获程重配过程中,可以时单独根据该QoS以及延时要求建立承载,也可以是和其他用户的不同QoS的承载共同使用公共承载,前提是这个公共承载满足所述UE的QoS要求和时延要求。
按照这样的方法,将Un对业务的实际时延计算出来后,例如为100ms,将该时延信息以及与承载的对应关系传递到Relay。Relay得到实际的100ms的信息后,如图5的情况,280ms剪除Un口100ms后,最大时延为180ms,Relay则根据原始QoS以及所述180ms的时延要求分配Uu口无线资源。由此完成UE业务的QoS整体的时延要求。
本实施例在Relay多跳情况下同样适用
实施例五
预先配置静态延时量包括所述赠与基站与中继基站之间的静态延时量、中继基站与中继基站之间的静态延时量,即假定上述的时延量是确定的。DeNB在转接Relay的UE的EPS bearer建立消息的时候,将UE存在于Relay的信息告知EPS,最终将UE的EPS Bearer和relay的对应关系传递到PDN GW,PDN GW为此Relay上UE的EPS bearer分配预先配置的延时参数,在扣除Un口的时延后再为UE的EPS bearer分配对应的QCI参数。
DeNB将某UE的EPS Bearer所涉及的中继基站信息填写在S1控制信息并传递给EPS。例如如果预先配置某Relay(链路中仅包括一个Relay)的静态延时(Relay与DeNB之间的时延)值为60ms,UE的EPS Bearer的QoS要求的最大时延为150ms,如果扣除Un口时延的情况下Uu口时延要求为90ms,可以为其分配QCI=1的QOS。
例如如果配置某Relay的静态延时值为100ms,UE的EPS Bearer的QoS要求的最大时延为120ms,如果扣除Un口时延的情况下Uu口时延要求为20ms,没有可以分配的QCI,只能拒绝业务请求。
如果是多跳的情况下,静态时延可以累积。例如DeNB下有一个RELAY,Relay下还有一个Relay,在从Relay下的Relay下来的UE带给EPS的静态时延信息可以是一个列表。
图6为本发明第一种保证业务承载传输时延的装置的组成结构示意图,如图6所示,本发明第一种保证业务承载传输时延的装置包括获取单元60、确定单元61和承载单元62,其中,获取单元60用于获取赠与基站与中继基站之间无线承载RB承载业务的最大时延量,以及所述业务的服务质量对应的最大时延要求;确定单元61用于根据获取单元60所获取的最大时延量及最大时延要求确定所述中继基站与用户终端之间所分配的RB承载所述业务的最大时延量;承载单元62用于在所述中继基站与所述用户终端之间按所确定的最大时延量承载所述业务。即所述中继基站与用户终端之间承载业务时,所承载业务的时延量不能超过所确定的最大时延量。
本领域技术人员应当理解,图6所示的装置中的各处理单元的实现功能可参照实施例一、实施例二、实施例四中的相关描述而理解。图6所示的装置中各单元的功能可通过运行于处理器上的程序而实现,也可通过具体的逻辑电路而实现。
图7为本发明第二种保证业务承载传输时延的装置的组成结构示意图,如图7所示,本发明第二种保证业务承载传输时延的装置包括配置单元70、上报单元71、第一确定单元72、第二确定单元73和通知单元74,其中,配置单元70用于预先配置赠与基站与中继基站之间、中继基站与中继基站之间的静态延时量;上报单元71用于上报承载业务的RB涉及的中继基站的信息;第一确定单元72用于根据配置单元70预先配置的静态延时量确定用户终端与所述赠与基站之间RB承载所述业务的最大时延量;第二确定单元73用于根据第一确定单元72所确定的最大时延量为所述业务选择对应的服务质量;通知单元74用于将为所述业务所选择的服务质量信息通知所述用户终端所接入的中继基站。
本领域技术人员应当理解,图7所示的装置中的各处理单元的实现功能可参照实施例三中的相关描述而理解。图7所示的装置中各单元的功能可通过运行于处理器上的程序而实现,也可通过具体的逻辑电路而实现。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。