用於LTE‑WLAN聚合的QOS保障的製作方法

2023-10-19 00:55:22

相關申請的交叉引用

本申請的權利要求範圍要求如下申請的優先權：2015年5月15日遞交的標題為「qosprovisioningforlte-wlanaggregation」申請號為62/162,277的美國臨時案。在此合併參考上述美國臨時申請案的全部內容。

本發明有關於無線通信，更具體地，有關於用於lte-wlan聚合(lte-wlanaggregation)的qos保障(provisioning)。

背景技術：

移動數據的使用近年來在指數級速率地增長。長期演進系統(lte)由於其簡化的網絡架構可提供高峰值數據速率、低延遲、改進的系統容量以及低操作成本。在lte系統中，演進通用陸地無線電存取網絡(evolveduniversalterrestrialradioaccessnetwork，e-utran)包括多個基站，例如與多個移動站(稱為用戶裝置(ue))通信的演進節點b(node-b，enb)。然而，對於數據流的持續上升需求急需額外的解決方案。lte網絡和未許可頻譜wlan之間的互聯可向運營商提供額外帶寬。

長期演進-無線區域網聚合(lte-wlanaggregation,lwa)提供無線存取網絡的數據聚合，其中enb調度在lte和wifi無線鏈路上進行服務的分組。此解決方案的優勢在於其可提供更好的控制且對兩種鏈路上的資源作更好利用。這通過更好管理用戶間的無線電資源增加了所有用戶的聚合吞吐量(throughput)並改進總系統容量。然而，依然存在如何有效實施lwa的問題。其中第一個問題是wlan選擇問題。在區域中可能設置了許多存取點(accesspoint,ap)。enb並不知道所述ap中的部分ap。一些ap可能並不支持lwa特徵。第二個問題是專用無線電承載(dedicatedradiobearer,drb)選擇。例如，一些應用可能對於lwa並非是需要的。如何選擇適當的drb是需要解決的另一問題。

需要對用於lwa的選擇和數據聚合作出改進和增強。

技術實現要素：

近來lte和wlan技術發展趨勢重在增強集成一更好滿足移動用戶的數據需求。無線存取網絡層的lwa保障系統容量的顯著增益和用戶體驗質量。為了支持lwa上的qos,需要發展機制以保障無線裝置選擇的存取等級劃分(下行鏈路情形中的ap及上線鏈路情形中的ue)與流量所屬的eps承載/drb及/或用戶架構的qos需求一致。移動lte網絡提提供使用lwa存取傳送的下行鏈路及上行鏈路數據流的qos。

在一個實施例中，本發明提供一種從lte基站角度的下行鏈路lwa分組的qos保障方法。lte基站配置lwa以用於無線網絡中的用戶裝置。ue連接基站和lwa致能ap。基站與ue建立drb。drb對應相應於qci的eps。基站轉送承載ac信息的數據分組和pdu至ap。pdu被基於ac信息使用ac值傳輸至ue。

在另一個實施例中，本發明提供一種從wlanap角度的下行鏈路lwa分組的qos保障方法。wlan與無線網絡中的ue建立連接。ue連接基站和lwa致能的ap。ap從基站接收數據分組。數據分組包括pdu和ac信息。ap基於ac映射信息映射ac信息至ac值。ap一旦贏得信道競爭，使用ac值並傳輸數據分組至ap以執行信道競爭程序。

在還一個實施例中，本發明提供一種從ue角度的上行鏈路lwa分組的qos保障方法。ue在無線網絡中建立與基站的drb。drb對應相應於qci的eps。ue從基站接收lwa配置。ue連接基站和lwa致能的ap。ue從網絡接收ac信息以基於ac信息確定ac值。ue一旦贏得信道競爭，使用ac值並傳輸數據分組至ap以執行信道競爭程序。下面的具體描述中描述了其他實施例和優點。此發明內容並不意在限制本發明。本發明由權利要求定義。

附圖說明

附圖中相同標號代表相同元件，用於說明本發明實施例。

圖1a為根據本發明實施例的具有lwa的無線網絡100的系統示意圖。。

圖1b顯示了分別用於ue130和enb150的簡化模塊示意圖。

圖2為根據本發明實施例lwa致能的網絡實體的示意圖。

圖3為根據本發明實施例的具有lwa致能的ue301模塊示意圖。

圖4為根據一個新穎的方面用於dllwa具有qos保障的處理dllwa分組的第一實施例示意圖。

圖5為根據一個新穎的方面用於lwa具有qos保障的處理dllwa分組的第二實施例示意圖。

圖6為根據一個新穎的方面用於lwa具有qos保障的處理dllwa分組的另一實施例示意圖。

圖7為根據一個新穎的方面用於lwa具有qos保障的處理ullwa分組的第一實施例示意圖。

圖8為根據一個新穎的方面用於lwa具有qos保障的處理ullwa分組的第二實施例示意圖。

圖9為根據本發明實施例從lte基站角度的用於dllwa分組的qos保障方法的流程圖。

圖10為根據本發明實施例從wlanap角度的用於dllwa分組的qos保障方法的流程圖。

圖11為根據本發明實施例從ue角度的用於ullwa分組的qos保障方法的流程圖。

具體實施方式

現在將參照本發明的一些實施例，附圖中所示為這些實施例的示例。

圖1a為根據本發明實施例的具有lwa的無線網絡100的系統示意圖。無線網絡100包括服務網關(s-gw)101、分組數據網絡網關pdn-gw102、基站enb103、ap104以及用戶裝置ue105。s-gw101連接至過濾轉送或轉送數據分組的運營商至lte基站，pdn-gw102連接至執行控制層設置(qos映射)和用戶層分組路由的網際網路，enb103透過e-utran提供lte小區無線電存取，且ap104透過wlan提供wi-fi無線電存取。lte和wlan標準已發展提供服務質量的機制。在lte情形中，確保qos是網絡的主要責任，這是由於網絡控制如何在上行鏈路和下行鏈路方向中同時調度drb。在lte中，eps承載獨立地識別接收共同qos處理的業務流。映像至同一eps承載的所有業務流接收相同轉向待遇(例如，調度策略、隊列管理策略、等級形成策略、pdcp及rlc配置等等)。eps承載qos架構包括qos等級標識、分配和保留優先級(arp)、保證比特率(gbr)以及最大比特率(mbr)。在wlan情形中，ieee802.11具有兩個主要的qos機制,即，增強分布是信道存取(enhanceddistributedchannelaccess，edca)和hcf控制信道存取(hcfcontrolledchannelaccess，hcca)。edca為一種差分形式的qos。流量可劃分為四中存取類型(ac)：acvi(用於視頻)，acvo(用於語音)、acbe(用於最佳效能)以及acbk(用於後臺)。wlanap宣告edca參數集合(以信標形式)由各種ac特定參數(txoplimit,aisfn,cwmin及cwmax)組成。每個站(sta)被期望基於這些參數和該業務流所屬的ac進行存取。相反地，hcca為一種集成形式的qos，依賴ap調度且使用ts和tspec元素的標記。由於hcca並未廣泛使用，此揭露書將專注edca。

lte-wlan(lwa)為無線電層級的深度集成，其允許實時信道和跨過lte和wlan的負載無線電資源管理以提供重要性能和qos改進。當致能lwa時，s1-u在enb終止，其中所有ip分組路由至enb且執行pdcp層操作(即，rohc、秘鑰)作為ltepdu。然後，enb103可調度ltepdu應該去向lwa-lte鏈路110還是lwa-wi-fi鏈路120。lwa借用現有雙向連接(duoco)的概念以使wlan網絡對於核心網絡是透明的從而減少cn負載並支持「分組層」分流。

在圖1a的示例中，ip分組在s-gw101和s1-u交互界面上的enb103之間承載。lwa致能enb103執行舊式pdcp層操作(例如rohc)。此外，lwa致能enb103負責在lte和wlan空中接口聚合數據流。例如，lwa致能enb103的pdcp實體執行流量分離、底層控制以及從s-gw101接收的lwa分組的新pdcp組頭處理。在下行鏈路中，enb103可調度lte存取和剩餘wlan存取上的少數pdcppdu。lte致能ue105的pdcp實體接收lte和wlan空氣接口接手的pdcppdu，且執行適當功能(例如流量回合和重排序、新pdcp組頭處理)以及舊式pdcp操作。類似功能也被上行鏈路所需要。lteue105可使用多個drb接收並發送分組。由於eps承載和drb之間為一對一映射，多個drb的使用允許系統提供不同qos。

wlan系統使用edca機制提供差分qos。更具體地，ieee802.11sta將分組或幀或分為不同存取等級。然後用於特定幀的信道存取由幀所屬的ac使用的edca參數掌控。為了支持lwa上的qos,需要發展一種機制以確保sta所選的ac等級(下行鏈路的中的ap、及或上行鏈路中的ue或非-apsta)的品質與eps承載/drb及/流量所屬的訂閱者檔案，根據本發明的一個方面，移動蜂窩lte網絡可使用lwa存取的ip數碼流的qos。根據一個新穎的反面，移動lte網絡可提供使用lwa存取的ip數據流的保障qos。提出一些方法用於上行鏈路及下行鏈路lwa分組的以獲得具有lwa的qos的更佳支持。

圖1b顯示了分別用於ue130和enb150的簡化模塊示意圖。ue130具有天線135,其傳輸和接收無線電信號。rf收發器模塊133耦接於天線，從天線135接收rf信號，將rf信號轉換為基頻信號，且發送基頻信號至處理器132。rf收發器133也轉換從處理器132接收的基頻信號，將其轉換為rf信號，並將rf信號發出至天線135。處理器132處理接收的基頻信號並觸發不同功能模塊執行基站103中的特徵。存儲器131存儲程序指令和數據134以控制基站103的操作。

ue130也包括多個功能模塊來執行根據本發明的不同任務。lwaoos配置器140配置用於lwa和執行相關功能的qos參數。lwa配置器141配置具有合作wlan的從網絡接收的lwa配置且選擇wlanap進行連接。無線電承載處理器142以對應的lwapdcp配置建立drb。ac映射器143基於ac映射信息將qos相關ac信息映射至ac值。信道存取電路144使用ac值執行wlan信道存取(例如edca)。以傳輸上行鏈路分組。

圖1b也顯示了enb150的模塊示意圖。基站enb150具有天線155,其傳輸和接收無線電信號。rf收發器模塊153耦接於天線，從天線155接收rf信號，將rf信號轉換為基頻信號，且發送基頻信號至處理器152。rf收發器153也轉換從處理器152接收的基頻信號，將其轉換為rf信號，並將rf信號發出至天線155。處理器152處理接收的基頻信號並觸發不同功能模塊執行enb150中的特徵。存儲器151存儲程序指令和數據154以控制enb101的操作。

類似地，根據本發明實施例enb150也包括多個功能模塊和電路來執行不同任務。lwaqos控制器160配置用於lwa的qos參數並執行相關功能。lwa配置器161提供具有合作wlan的lwa配置信息且與ue進行通信。無線電承載處理器162與ue監理drb且處理lwadrb配置功能且與ue進行通信。ac配置器163基於對應drb承載的qos信息確定用於wlan信道存取的ac信息且與ue通信以用於上行鏈路分組並去選擇的ap通信以用於下行鏈路分組。

圖2為根據本發明實施例lwa致能的網絡實體的示意圖。lwa致能ue203lwa致能配置有lwa信息，該lwa信息連接enb201和wlanap202。enb201配置有lte小區群組210。ap202配置有wlan小區群組220。enb201具有phy219和mac實體211。rlc213與mac211通信且更與pdcp層215進行通信。pdcp層215、rlc213及mac211形成lte承載協議棧，該lte承載協議棧攜帶僅用於lte承載的數據通信。類似地，wlan202具有phy229和mac實體221。mac221形成wlan承載協議棧，該wlan承載協議棧攜帶僅用於scg承載的數據通信。分離承載(splitbearer)240由來自enb201和wlan202的協議棧形成。在無線電資源控制(radioresourcecontrol，rrc)層，僅配置enb201中的一個rrc216。rrc216通過與ue203中的對應rrc層實體通信來控制enb201和wlan202中的協議棧。

具有lwa致能的ue203具有兩個mac實體，mac實體231和mac實體232；也具有兩個phy實體，phy實體239和phy實體238。rlc233與mac231通信且更與pdcp層234通信。pdcp層234、rlc233及mac231形成ue承載協議棧，該ue承載協議棧攜帶用於lte和wlan承載的數據通信。分離承載250由來自enb201和wlan202的分離承載形成。在rrc層，僅配置rrc237。rrc237通過與enb201中的rrc216通信來控制對應mac實體231和232中的協議棧。

圖3為根據本發明實施例的具有lwa致能的ue301模塊示意圖，該ue在無線鏈路層與具有數據聚合的enb和wlanap303通信。ue301連接enb302。ue301也選擇wlanap303以用於數據聚合。enb302具有phy層315、mac層314、rlc層313、調度器(scheduler)312及pdcp層311。為致能lwa，enb302也具有pdcp-wlan適配器(adapter)319以聚合通過phy315的lte數據流量和通過wlanap303的wlan數據流量。wlanap303具有wlanphy322和wlanmac層321。當具有lwa致能的ue同時與lteenb和wlanap連接時，wlanap303連接wlan網絡且可分流(offload)來自lte網絡的數據流量。

ue301為lwa致能。ue301具有phy層335、mac層334、rlc層333，其中rlc層333連接lteenb302。ue301也具有與wlanap303連接的wlanphy層338和wlanmac層337。wlan-pdcp適配器336處理來自lte和wlan的分離載波(splitcarrier)。ue301也具有調度器332和pdcp331。在一個新穎的方面，基於lwa輔助配置選擇wlanap。ue301與enb302和wlanap303聚合數據流量。wlanapp303的wlanphy322通過wlan接口305與ue301的wlanphy338連接。lteenb302的phy315通過uu接口與ue301的phy335連接。對於lwa,lte數據流量和wlan數據流量聚合在ue301的pdcp層。

用於下行鏈路lwa的解決

圖4為根據一個新穎的方面用於dllwa具有qos保障的處理dllwa分組的第一實施例示意圖。在步驟411中，在無線網絡中，ue401、lte基站enb402以及wi-fi存取點ap403執行lwa相關。具體地，enb402提供具有合作wlan的lwa配置至ue401。ue401在小區接口上與enb402建立一或多個drb以用於數據傳輸。此外，ue401也連接至ap403以用於wlan存取。從qos角度來看，每個drb具有與eps承載的一對一映射，該drb具有包括服務質量等級標識(qualityclassidentifier，qci)的eps承載qos簡介(profile)。

在圖4的實施例中，enb402和ap403透過虛擬區域網(vlan)彼此連接,例如乙太網連接。假設enb402和ap403都支持基於vlan標記(tag)的ieee802.1q，其包括vlanid和3位優先碼點(prioritycodepoint，pcp)。在步驟421中，enb402執行qci至pcp的映射，這可基於多個因素(包括執行的eps承載的qci和用戶定義簡介)進行選擇。例如，ac映射表可用於將qci映射至pcp。在步驟431中，enb402修改vlan標記以用於通過使用所需的3位pcp域修改攜帶ltepdcppdu的每個乙太網幀。例如，乙太網幀470包括vlan標記471和pdcppdu472。在步驟441中，enb402將攜帶pdcppdu472和vlan標記中包括的pcp值的乙太網幀470轉送至ap403。pcp值也稱為ac信息，這是由於其被ap403映射至ac值。

在步驟451中，wlanap通過執行pcp至ac的映射，確定對應接收的乙太網幀中pcp值的準確ieee802.11eac值。在圖4的實施例在，wlanap403具有ac映射信息保障，例如ac映射表480。ap403使用映射表480以從pcp值中確定ac值。可以若干方式提供此ac映射信息。例如，q&m實體可動態提供待使用的ac映射信息，或者enb可透過控制接口提供ac映射信息至ap或ap控制器，或者以映射表動態配置wlanap。

圖5為根據一個新穎的方面用於lwa具有qos保障的處理dllwa分組的第二實施例示意圖。在無線網絡中，ue、lte基站enb以及wi-fi存取點ap執行lwa相關。具體地，enb提供具有合作wlan的lwa配置至ue。ue在小區接口上與enb建立一或多個drb以用於數據傳輸。此外，ue也連接至ap以用於wlan存取。從qos角度來看，每個drb具有與eps承載的一對一映射，該drb具有包括qci的eps承載qos簡介。

圖5的實施例類似於圖4。然而，在圖5的實施例中，enb和ap並不透過乙太網連接而連接彼此。相反，enb提供映射表格，當ltepdcp被封裝為gre分組時，該隱射表格可被ap用來選擇準確ieee802.11eac值。例如，在步驟520中，enb首先將qci執行為區分服務碼點(differentiatedservicecodepoint，dscp)。然後enb通過使用所需的6位dscp域修改用於封裝ltepdcppdu的每個gre分組的ip外包頭。如圖5所示，gre分組510包括外ip包頭511和pdcppdu512。然後enb轉送攜帶pcppdu512的gre分組和包括在外ip包頭511中的6位dscp值。dscp值也稱為ac信息，這是由於其被ap映射為ac值。

然後wlanap通過執行dscp到ap映射，確定適當的ieee802.11eac值，該值對應於接收的gre分組中的dscp值。在圖5的實施例中，wlanap403具有ac映射信息保障，例如圖4中的ac映射表480。ap使用映射表480以從dscp值中確定ac值。可以若干方式提供此映射。例如，q&m實體可動態提供待使用的ac映射信息，或者enb可透過控制接口提供ac映射信息至ap或ap控制器，或者以映射表動態配置wlanap。

wlanap也提供有一組分組濾波和相應的規則。分組濾波包括多個分組信息，包括源ip地址、目的ip地址、源mac地址、目的mac地址及乙太網類型等等。基於相應於匹配濾波的規則，匹配特定分組濾波的wlanap接收的所有下行流分組被分類為ieee802.11eac。濾波和規則可在wlanap進行靜態配置或使用q&m實體(當控制接口(x2)存在enb和ap之間時包括enb)進行動態配置。

在另一解決方法中，wlanap總是運用默認ac值以用於ltepdcppdu。默認ac值可在wlanap進行靜態配置或使用q&m實體(當控制接口(x2)存在enb和ap之間時包括enb)進行動態配置。

圖6為根據一個新穎的方面用於lwa具有qos保障的處理dllwa分組的另一實施例示意圖。在無線網絡中，ue601、lte基站enb602以及wi-fi存取點ap603執行lwa相關。具體地，enb602提供具有合作wlan的lwa配置至ue601。ue601在小區接口上與enb602建立一或多個drb以用於數據傳輸。此外，ue601也連接至ap603以用於wlan存取。從qos角度來看，每個drb具有與eps承載的一對一映射，該drb具有包括qci的eps承載qos簡介。

在圖6的實施例中，enb附加特定包頭至pdcppdu以識別對應pdcppdu的qos等級。存在多種方式來使enb表示服務等級。例如，enb可直接使用ieee802.1p服務等級(classofservice，cos)優先等級(需要3位)或ieee802.11eac(需要2位)。在步驟621，enb602將qci映射至ac信息(將qci映射至3位cos或2位ac值)(例如，根據圖4中的ac映射表480)。在步驟631中，enb602通過使用映射的ac信息附加特定lwa包頭以用於每個ltepdcppdu。在步驟641中，enb602轉送具有特定lwa包頭的pdcppdu至ap603。

在步驟651中，wlanap603一旦接收承載特定lwa包頭的分組，將解碼ac(通過從ieee802.1pcos映射或直接來自ac值)。在步驟652中，ap603通過使用解碼ac執行edca信道透過wlan空中接口發送分組至ue601。

請注意，此解決方法可影響非3gpp技術。ap必須能分辨來自enb的分組和來自其他來源(例如伺服器)的分組。此外，當傳輸802.11幀ue中的wlan模塊時，wlanap可保留lwa包頭。

用於上行lwa的解決

在上行鏈路中，通過在每個drb基礎上控制ue如何決定劃分wlan接口上發送的pdcppdu以保障qos。換言之，對於wlan接口上發送的每個pdcppdu，ue基於drb選擇pdcppdu屬於哪個ac值。

圖7為根據一個新穎的方面用於lwa具有qos保障的處理ullwa分組的第一實施例示意圖。在步驟711中，在無線網絡中，ue701、lte基站enb702以及wi-fi存取點ap703執行lwa相關。具體地，enb702提供具有合作wlan的lwa配置至ue701。ue701在小區接口上與enb702建立一或多個drb以用於數據傳輸。此外，ue701也連接至ap703以用於wlan存取。從qos角度來看，每個drb具有與eps承載的一對一映射，該drb具有包括qci的eps承載qos簡介。

在此實施例中，enb限定ieee802.11eac值以用於配置用於lwa存取的每個(ul)drb。在步驟721中，enb透過rrc信令發送特定ac值值ue701。在步驟731中，ue701選擇由enb限定的ac值。在步驟741中，ue701通過使用選擇的ac執行edca信道存取來透過wlan接口發送上行鏈路pdcppdu至ap703。此解決方法通過在每個用戶和每個drb基礎上管理qos的方式，提供了最大靈活性。

圖8為根據一個新穎的方面用於lwa具有qos保障的處理ullwa分組的第二實施例示意圖。在步驟811中，在無線網絡中，ue801、lte基站enb802以及wi-fi存取點ap803執行lwa相關。具體地，enb802提供具有合作wlan的lwa配置至ue801。ue801在小區接口上與enb802建立一或多個drb以用於數據傳輸。此外，ue801也連接至ap803以用於wlan存取。從qos角度來看，每個drb具有與eps承載的一對一映射，該drb具有包括qci的eps承載qos簡介。

在此實施例中，ue依賴drb的qci值來確定使用的ieee802.11eac值。對於每個eps承載，在承載設置期間在nas消息中提供qci值。此外，可能修改相應於eps承載(例如使用nas層eps修改進程)的qci值。例如，在步驟821中，移動管理實體mme802透過nas信令發送qci或修改的qci至ue801。ue可使用映射表以將lteqci轉換為ieee802.11eac值。可以多種方式實現映射機制。在一個示例中，3gpp規範可提供qci和ieee802.11eac值之間的靜態映射(例如表格480)以供ue使用。在另一個示例中，enb可透過專屬或廣播信令(例如步驟831)通知映射。在另一個示例中，可增強3gppnas消息以提供qci與ac值之間的映射(圖未示)。在步驟841中，ue801基於配置的映射機制執行qci至ac的映射。在步驟851中，ue801通過執行使用映射的ac值執行edca信道存取來透過wlan接口發送pdcppdu至ap803。

在另一解決方法中，可增強存取網絡發現和選擇功能(andsf)以支持ulqos保障。andsf流量路由策略(isrp和iarp)可包括用於多存取pdn連接(multi-accesspdnconnectivity，mapcon)、ip流移動性(ifom)及非無縫wlan分流(nswo)的規則。可將lwa存取看作3gpp存取。在此情形中，andsf策略可指示哪個ieee802.11eac值用於3gpp存取上路由的ip流。

圖9為根據本發明實施例從lte基站角度的用於dllwa分組的qos保障方法的流程圖。在步驟901中，lte基站在無線網絡中配置用於ue的lwa。ue連接於基站和lwa致能ap。在步驟902中，基站建立與ue的drb。該drb對應於具有qci的eps承載。在步驟903中，基站基於qci確定ac信息。在步驟904中，基站轉送攜帶ac信息和pdu的數據分組至ap。使用基於ac信息確定的ac值來傳輸該pdu至ue。

圖10為根據本發明實施例從wlanap角度的用於dllwa分組的qos保障方法的流程圖。在步驟1001中，wlanap在無線網絡中與ue建立連接。ue同時連接基站和用於lwa的ap。在步驟1002中，ap從基站接收數據分組。數據分組包括pud和ac信息。在步驟1003中，ap基於ac映射信息將ac信息映射至ac值。在步驟1004中，ap使用ac值執行信道競爭程序且當贏得該信道競爭時傳輸pud至ue。

圖11為根據本發明實施例從ue角度的用於ullwa分組的qos保障方法的流程圖。在步驟1101中，ue在無線網絡中與基站建立drb，其中該drb對應於具有qci的eps承載。在步驟1102中，ue從該基站接收lwa配置。該ue同時連接該基站和lwa致能的存取點。在步驟1103中，ue從該網絡接收ac信息以確定基於該ac信息的ac值。在步驟1104中，ue使用ac值執行信道競爭程序且當贏得該信道競爭時傳輸數據分組至該存取點。

本發明雖為說明的目的以若干特定實施例進行描述，但本發明並不限於此。相應地，在不脫離本發明的權利要求所設定的範圍內，當可對上述實施例的些許特徵作些許修改、潤飾和組合。因此，本發明範圍由後續權利要求和其等同定義保護。