CN101998495B - 一种上报空中接口拥塞情况的方法及中继节点 - Google Patents
一种上报空中接口拥塞情况的方法及中继节点 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种上报空中接口拥塞情况的方法及中继节点。本发明方案中，RN向基站发送Uu接口的拥塞报告。本发明方案中，通过提供RN与基站间的报告机制，使得RN在有需要的时候将Uu接口的资源使用情况、是否发生拥塞、误码率等相关拥塞情况及时上报给基站，进一步使基站可以根据Uu接口的拥塞报告及当前需要，在Un接口应用一定的流量控制或过载控制方案，进而预防由于Uu接口与Un接口不匹配而在Uu接口导致的拥塞，及时减缓或消除RN内的下行发送缓冲区溢出以及Uu接口上拥塞情况，或者在拥塞发生以后能够及时消除拥塞，有效改善网络服务质量。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术，特别是指一种上报空中接口拥塞情况的方法及中继节点。
背景技术
为了满足日益增长的大带宽高速移动接入的需求，第三代伙伴组织计划(3GPP，Third Generation Partnership Projects)推出高级长期演进(LTE-Advanced，Long-Term Evolution Advance)标准。LTE-Advanced在长期演进(LTE，Long-Term Evolution)的演进中保留了LTE的核心，在此基础上采用一系列技术对频域、空域进行扩充，以达到提高频谱利用率、增加系统容量等目的。无线中继(Relay)技术是LTE-Advanced中所采用的技术之一，旨在扩展小区的覆盖范围，减少通信中的死角地区，平衡负载，转移热点地区的业务，节省用户设备(UE，User Equipment)的发射功率。
图1为包括中继节点(RN，Relay-Node)的系统结构示意图，如图1所示，在原有的基站(Donor-eNB)与UE之间增加一些新的RN，这些新增的RN与基站通过无线连接，与传输网络之间没有有线连接。其中，基站与RN之间的空中接口称为Un接口、无线链路称为回程链路(backhaul link)；RN与UE之间的空中接口称为Uu接口、无线链路称为接入链路(access link)。下行数据先到达基站，然后再传输至RN，RN再传输至UE；上行数据则反之。
为了配置回程链路的资源，定义了RN专用的物理下行控制信道(R-PDCCH)、物理下行共享信道(R-PDSCH)和物理上行共享信道(R-PUSCH)。其中，R-PDCCH资源从RN接收的正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)符号开始，可以是用于回程链路下行传输的子帧中的部分物理资源块(PRB，Physical Resource Block)，也可以是用于回程链路下行传输的子帧中的部分OFDM符号或全部OFDM符号。R-PDCCH用于动态或半静态地分配R-PDSCH资源和R-PUSCH资源，其中，R-PDSCH资源用于传输回程链路的下行数据，R-PUSCH资源用于传输回程链路的上行数据。
考虑到对现有UE的兼容性，以及为了避免RN和基站之间的传输与RN和UE之间的传输发生冲突，在正常的传输过程中，RN监听R-PDCCH上基站指示的下行指配和上行授权等，并在相应的R-PDSCH和R-PUSCH上实现RN与基站之间的传输；此外，RN在物理下行控制信道(PDCCH，Physical DownlinkControl Channel)上指示下行指配和上行授权等，并在相应的物理下行共享信道(PDSCH，Physical Downlink Shared Channel)和物理上行共享信道(PUSCH，Physical Uplink Shared Channel)上实现RN与UE之间的传输。
在存在RN参与的下行传输中，有可能存在Un接口上的可调度资源、带宽、数据吞吐量与Uu接口不匹配的一些情况。例如：
1、Un接口由于支持载波聚合(Carrier Aggregation)或高阶多输入多输出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)等技术而支持更高带宽以及更大的数据吞吐量；而Uu接口可能只支持单载波，不支持下行高阶MIMO，从而造成Uu接口可使用资源小于Un接口；
2、由于Uu接口可使用的下行子帧有限，相应的PDCCH资源也便有限，而对RN覆盖下的UE的调度均是在PDCCH上完成的，这样，能够同时调度的UE的数量也是有限的；中继UE数量比较多时(如某些热点覆盖场景)，将造成Uu接口上可调度的下行资源较少，而在Un接口RN可以使用的下行资源基本没有限制。
在以上Un接口可使用资源以及数据吞吐量大于Uu接口的情况下，由于基站根本不了解Uu接口上的流量及资源使用情况，因此，尽管Uu接口上可能已经发生下行数据的传输拥塞，基站仍可能源源不断地通过Un接口向RN发送下行数据，从而造成这些下行数据在RN缓存起来，而不能及时在Uu接口上下发，当Uu接口拥塞情况持续时，RN的下行发送缓冲区甚至有可能溢出，导致下行数据丢失。甚至会出现一种比较极端的情况：RN在Uu接口的下行发生故障，无法传输下行数据，而基站并不了解这一情况，仍然继续向RN发送下行数据，此时，有可能造成大量下行数据的丢失。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种上报空中接口拥塞情况的方法及中继节点，有效避免下行数据的丢失。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种上报空中接口拥塞情况的方法，该方法包括：中继节点RN向基站发送Uu接口的拥塞报告。
所述RN向基站发送Uu接口的拥塞报告，包括：RN根据设置的拥塞报告周期周期性地向基站发送Uu接口的拥塞报告；或者，RN在设置的拥塞报告触发事件发生时向基站发送Uu接口的拥塞报告；或者，RN根据设置的拥塞报告周期、或在设置的拥塞报告触发事件发生时向基站发送Uu接口的拥塞报告。
所述拥塞报告周期和/或所述拥塞报告触发事件：静态配置在RN中；或者，由基站通过高层信令半静态配置给RN。
RN向基站发送的所述拥塞报告在分配给RN的能够用于传输拥塞报告的RN专用的物理上行共享信道R-PUSCH资源上传输。
如果没有能够用于传输所述拥塞报告的R-PUSCH资源，所述RN向基站发送Uu接口的拥塞报告之前，进一步包括：RN向基站发送调度请求，请求基站为RN分配用于传输拥塞报告的R-PUSCH资源。
所述拥塞报告：包含在新增的媒体接入控制MAC控制信元中；或者，包含在新增的无线资源控制RRC拥塞报告消息中；或者，通过在RN专用的物理上行控制信道R-PUCCH上新增的PUCCH format来传输。
所述MAC控制信元为：用于传输负载报告的Load Report，所述负载报告包括所述拥塞报告；
所述MAC控制信元为：专用于传输拥塞报告的Congestion Report；
所述拥塞报告通过PUCCH format来传输时，所述RN向基站发送Uu接口的拥塞报告包括：将拥塞报告与控制信息复用后在RN专用的物理上行控制信道R-PUCCH上发送。
所述拥塞报告包含以下拥塞信息中的一种或多种：拥塞指示，下行物理资源块PRB占用率，下行发送缓冲区占用率，下行数据吞吐量，下行活动UE数量，下行无线承载RB数量，下行所有RB的聚合最大比特速率AMBR。
一种上报空中接口拥塞情况的中继节点，包括：上报单元，用于向基站发送Uu接口的拥塞报告。
所述中继节点还包括：计时器和/或检测单元，其中，
所述计时器，用于进行拥塞报告周期的计时，每个拥塞报告周期触发上报单元；
所述检测单元，用于检测到拥塞报告触发事件发生时，触发上报单元。
所述中继节点进一步包括：配置单元，用于配置拥塞报告周期的时间长度和/或拥塞报告触发事件。
所述中继节点进一步包括：资源请求单元，用于在没有能够用于传输Uu接口的拥塞报告的R-PUSCH资源时，向基站发送调度请求，请求基站为RN分配用于传输拥塞报告的R-PUSCH资源。
本发明方案中，通过提供RN与基站间的报告机制，使得RN在有需要的时候将Uu接口的资源使用情况、是否发生拥塞、误码率等相关拥塞情况及时上报给基站，进一步使基站可以根据Uu接口的拥塞报告及当前需要，在Un接口应用一定的流量控制或过载控制方案，进而预防由于Uu接口与Un接口不匹配而在Uu接口导致的拥塞，及时减缓或消除RN内的下行发送缓冲区溢出以及Uu接口上拥塞情况，或者在拥塞发生以后能够及时消除拥塞，有效改善网络服务质量。
附图说明
图1为包括RN的系统结构示意图；
图2为本发明中新增MAC控制信元-Load Report及其赋值示意图；
图3为本发明中新增MAC控制信元-Congestion Report及其赋值示意图；
图4为本发明中周期性上报拥塞报告的流程示意图；
图5为本发明中根据拥塞报告触发事件上报拥塞报告的流程示意图；
图6为本发明中通过新增RRC拥塞报告消息实现拥塞报告上报的流程示意图；
图7为本发明中Load Report中包含一种拥塞信息的格式示意图；
图8为本发明中LoadReport中包含多种拥塞信息的格式示意图；
图9为本发明中中继节点结构示意图。
具体实施方式
本发明中，RN向基站发送Uu接口的拥塞报告，以使基站能够了解Uu接口的拥塞情况，从而使基站能够根据Uu接口的拥塞指示进行相应处理。
RN可以根据设置的拥塞报告周期周期性地向基站发送Uu接口的拥塞报告；也可以在设置的拥塞报告触发事件发生时向基站发送Uu接口的拥塞报告；还可以根据设置的拥塞报告周期、或在设置的拥塞报告触发事件发生时向基站发送Uu接口的拥塞报告。所述拥塞报告周期的时间长度可以静态配置在RN中，也可以由基站通过高层信令、如无线资源控制(RRC，Radio Resource Control)信令半静态配置给RN。所述拥塞报告触发事件可以静态配置在RN中，也可以由基站通过高层信令、如RRC信令半静态配置给RN，拥塞报告触发事件如下行发送缓冲区溢出、PRB使用率超过设定门限等。
RN向基站发送的Uu接口的拥塞报告可以在分配给RN的能够用于传输拥塞报告的R-PUSCH资源上传输，即：
如果在RN需要发送Uu接口的拥塞报告时，RN在Un接口的当前子帧上已经被分配了R-PUSCH资源，并且除传输所有高优先级逻辑信道数据及高优先级控制信息之外仍有足够剩余R-PUSCH资源传输拥塞报告，则直接在R-PUSCH资源上传输拥塞报告；
如果在RN需要发送Uu接口的拥塞报告时，没有能够用于传输拥塞报告的R-PUSCH资源，例如，虽然RN在Un接口的当前子帧上已经被分配了R-PUSCH资源，但是除传输所有高优先级逻辑信道数据及高优先级控制信息之外没有足够剩余R-PUSCH资源传输拥塞报告，又如，RN在Un接口当前子帧上未被分配R-PUSCH资源，则RN通过调度请求(SR，Scheduling Request)向基站请求用于传输拥塞报告的R-PUSCH资源；基站收到调度请求后，在Un接口的子帧上为RN分配R-PUSCH资源，该子帧为可用于上行传输的子帧；RN在Un接口相应子帧的R-PUSCH资源上传输拥塞报告。
以上所述拥塞报告具体可以包含在LTE媒体接入控制(MAC，Media AccessControl)层的MAC控制信元(Control Element)中；也可以包含在新增的RRC拥塞报告消息中；还可以通过在RN专用的物理上行控制信道(R-PUCCH)上新增的PUCCH format来传输，拥塞报告可以单独在R-PUCCH上发送，也可以与调度请求、或ACK/NACK、或信道质量信息(CQI，Channel QualityInformation)等控制信息复用在一起后在R-PUCCH上发送，很显然地，此时的拥塞报告不再在R-PUSCH资源上传输。
所述拥塞报告包含在新增的MAC控制信元中时，可以新增一个用来包含负载报告的MAC控制信元-Load Report(或Traffic Report)，并在逻辑信道标识(LCID，Logic Channel ID)的保留取值中分配一个值作为Load Report的LCID，如11001，具体形式如图2所示，拥塞报告作为负载报告的一种具体形式通过Load Report来传输；也可以将拥塞报告从Load Report中分离出来，新增一个专用来传输拥塞报告的MAC控制信元-Congestion Report，并在LCID的保留取值中分配一个值作为Congestion Report的LCID，如11000，具体形式如图3所示，Congestion Report用来单独报告拥塞发生或消除的情况。
Load Report或Congestion Report与其他MAC控制信元的优先级可以灵活设置，例如，周期性Load Report或Congestion Report的优先级可以低于周期性缓冲区状态报告(BSR，Buffer State Report)或Regular BSR，而由拥塞报告触发事件触发的Load Report或Congestion Report可以高于周期性BSR或RegularBSR。对于Congestion Report，还可以设置其优先级比其他MAC控制信元都高。
以上所述拥塞报告中可以包含以下拥塞信息中的一种或多种：
拥塞指示(Congestion Indicator)-用来指示Uu接口是否发生了拥塞，可以通过设置不同级别来指示拥塞的严重程度；也可以用来指示拥塞已经解除；
下行PRB占用率(DownlinkPRB Occupation Rate)-以百分比方式指示Uu口下行PRB的占用情况；
下行发送缓冲区占用率(Downlink Transmission Buffer Occupation Rate)-以百分比方式指示下行发送缓冲区的占用情况；
下行数据吞吐量(Downlink Data Throughput)-Uu接口总的下行数据吞吐量；
下行活动UE数量(Downlink Active UE)-Uu接口有下行数据传输的活动UE的个数；
下行无线承载(RB，Radio Bearer)数量；
下行所有RB的聚合最大比特速率(AMBR，Aggregated Maximum BitRate)；
其他对基站在Un接口应用流量控制或过载控制有用的参数。
根据以上描述可见，本发明中所述的拥塞报告不仅仅限于拥塞指示，还可包括一些Uu接口上的负载情况，如下行PRB占用率、下行RB数量等。
下面通过几个具体实施例对本发明的实现进行更为详细的说明。
图4为本发明中周期性上报拥塞报告的流程示意图，如图4所示，周期性上报拥塞报告的具体过程包括：
步骤401：RN内部的周期性拥塞报告定时器超时。
步骤402：RN根据当前Uu接口的拥塞情况生成当前拥塞报告周期的Uu接口的拥塞报告。
步骤403：在第一个可用的Un接口的上行子帧上，由于RN已经被分配了R-PUSCH资源，并且除传输所有高优先级逻辑信道数据及高优先级MAC控制信元之外仍有足够剩余R-PUSCH资源传输MAC控制信元-Load Report，RN在R-PUSCH资源上将当前拥塞报告周期的Uu接口的拥塞报告同其他上行逻辑信道数据一起发送给基站。
步骤404：拥塞报告定时器重新启动，进入下一个拥塞报告周期的计时。
图5为本发明中根据拥塞报告触发事件上报拥塞报告的流程示意图，如图5所示，根据拥塞报告触发事件上报拥塞报告的处理过程包括：
步骤501：由于Uu接口下行数据的发送出现拥塞，导致RN的下行发送缓冲区溢出。
步骤502：由于下行发送缓冲区溢出为拥塞报告触发事件，即下行发送缓冲区溢出时，需要上报Uu接口的拥塞报告，因此，RN根据当前Uu接口的拥塞情况生成Uu接口的拥塞报告。
步骤503：由于RN在Un接口当前上行子帧上未被分配R-PUSCH资源，因此，RN在下一个可以使用的R-PUCCH上向基站发送调度请求，请求基站为其分配用于传输Uu接口的拥塞报告的R-PUSCH资源。
步骤504：基站收到调度请求后，在R-PDCCH上通过上行授权(UL Grant)为RN分配R-PUSCH资源。
步骤505：RN收到上行授权后，在所分配的R-PUSCH资源上发送Uu接口的拥塞报告，该拥塞报告通过MAC控制信元-Congestion Report来实现。
图6为本发明中通过新增RRC拥塞报告消息实现拥塞报告上报的流程示意图，如图6所示，通过新增RRC拥塞报告消息实现拥塞报告上报的处理过程包括：
步骤601：基站通过RRC拥塞报告配置(RRC LoadReport Confiugration)消息向RN下发有关拥塞报告的配置，配置内容可以包括拥塞报告周期的时间长度和拥塞报告触发事件及相关门限等，要求RN周期性或在根据拥塞报告触发事件上报Uu接口的拥塞报告。拥塞报告的配置也可以作为可选信元包含在其他RRC消息中发送。
步骤602：RN接收到RRC拥塞报告配置消息后，根据拥塞报告周期的时间长度启动周期性拥塞报告定时器，并存储拥塞报告触发事件及相关门限。
步骤603：RN内部的周期性拥塞报告定时器超时。
步骤604：RN根据当前Uu接口的拥塞情况生成当前拥塞报告周期的Uu接口的拥塞报告。
步骤605：在第一个可用的Un接口的上行子帧上，由于RN已经被分配了R-PUSCH资源，并且除传输所有高优先级逻辑信道数据及高优先级控制信息之外仍有足够剩余R-PUSCH资源传输拥塞报告，RN在R-PUSCH资源上将当前拥塞报告周期的Uu接口的拥塞报告通过RRC拥塞报告(RRC LoadReport)消息发送给基站。所述RRC拥塞报告消息为新增的、专用于Uu接口的拥塞报告的RRC消息。
步骤606：拥塞报告定时器重新启动，进入下一个拥塞报告周期的计时。
步骤607～步骤608：在当前拥塞报告周期内，PRB使用率超过设定门限的拥塞报告触发事件发生，因此，RN根据当前Uu接口的拥塞情况生成Uu接口的拥塞报告。
步骤609：在第一个可用的Un接口的上行子帧上，由于RN已经被分配了R-PUSCH资源，并且除传输所有高优先级逻辑信道数据及高优先级控制信息之外仍有足够剩余R-PUSCH资源传输拥塞报告，RN在R-PUSCH资源上将当前拥塞报告周期的Uu接口的拥塞报告通过RRC拥塞报告(RRC LoadReport)消息发送给基站。
图7为本发明中Load Report中包含一种拥塞信息的格式示意图，如图7所示，MAC控制信元-Load Report只包含拥塞指示，长度为1个Octet，其中，前3个比特为拥塞信息标识(LRID，Load Report ID)，不同的拥塞信息通过LRID加以区分，后5个比特为拥塞信息的内容，此处的拥塞信息为拥塞指示，用于指示不同的拥塞级别。
图8为本发明中Load Report中包含多种拥塞信息的格式示意图，如图8所示，MAC控制信元-Load Report中包含下行PRB占用率、下行发送缓冲区占用率、下行数据吞吐量，下行活动UE数量四种拥塞信息，每种拥塞信息的长度为一个Octet，其中，前3个比特为LRID，后5个比特为拥塞信息的内容。
图9为本发明中中继节点结构示意图，如图9所示，该中继节点包括：上报单元，用于向基站发送Uu接口的拥塞报告。
中继节点还包括：计时器和/或检测单元，其中，计时器用于进行拥塞报告周期的计时，每个拥塞报告周期触发上报单元；检测单元用于检测到拥塞报告触发事件发生时，触发上报单元。中继节点进一步包括：配置单元，用于配置拥塞报告周期的时间长度和/或拥塞报告触发事件。
中继节点进一步包括：资源请求单元，用于在没有能够用于传输Uu接口的拥塞报告的R-PUSCH资源时，向基站发送调度请求，请求基站为RN分配用于传输拥塞报告的R-PUSCH资源。
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。
Claims (9)
1.一种上报空中接口拥塞情况的方法，其特征在于，该方法包括：
中继节点RN向基站发送Uu接口的拥塞报告；其中，所述拥塞报告包含以下拥塞信息中的一种或多种：拥塞指示，下行物理资源块PRB占用率，下行发送缓冲区占用率，下行数据吞吐量，下行活动UE数量，下行无线承载RB数量，下行所有RB的聚合最大比特速率AMBR；
所述拥塞报告包含在新增的媒体接入控制MAC控制信元中；或者，
包含在新增的无线资源控制RRC拥塞报告消息中；或者，
通过在RN专用的物理上行控制信道R-PUCCH上新增的PUCCH format来传输；
其中，所述MAC控制信元为：用于传输负载报告的Load Report，所述负载报告包括所述拥塞报告；或者，专用于传输拥塞报告的Congestion Report；
所述拥塞报告通过PUCCH format来传输时，所述RN向基站发送Uu接口的拥塞报告包括：将拥塞报告与控制信息复用后在RN专用的物理上行控制信道R-PUCCH上发送。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述RN向基站发送Uu接口的拥塞报告，包括：
RN根据设置的拥塞报告周期周期性地向基站发送Uu接口的拥塞报告；或者，
RN在设置的拥塞报告触发事件发生时向基站发送Uu接口的拥塞报告。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述拥塞报告周期和/或所述拥塞报告触发事件：
静态配置在RN中；或者，
由基站通过高层信令半静态配置给RN。
4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，RN向基站发送的所述拥塞报告在分配给RN的能够用于传输拥塞报告的RN专用的物理上行共享信道R-PUSCH资源上传输。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果没有能够用于传输所述拥塞报告的R-PUSCH资源，
所述RN向基站发送Uu接口的拥塞报告之前，进一步包括：RN向基站发送调度请求，请求基站为RN分配用于传输拥塞报告的R-PUSCH资源。
6.一种上报空中接口拥塞情况的中继节点，其特征在于，包括：
上报单元，用于向基站发送Uu接口的拥塞报告；其中，所述拥塞报告包含以下拥塞信息中的一种或多种：拥塞指示，下行物理资源块PRB占用率，下行发送缓冲区占用率，下行数据吞吐量，下行活动UE数量，下行无线承载RB数量，下行所有RB的聚合最大比特速率AMBR；
所述拥塞报告包含在新增的媒体接入控制MAC控制信元中；或者，
包含在新增的无线资源控制RRC拥塞报告消息中；或者，
通过在RN专用的物理上行控制信道R-PUCCH上新增的PUCCH format来传输；
其中，所述MAC控制信元为：用于传输负载报告的Load Report，所述负载报告包括所述拥塞报告；或者，专用于传输拥塞报告的Congestion Report；
所述拥塞报告通过PUCCH format来传输时，所述RN向基站发送Uu接口的拥塞报告包括：将拥塞报告与控制信息复用后在RN专用的物理上行控制信道R-PUCCH上发送。
7.根据权利要求6所述的中继节点，其特征在于，所述中继节点还包括：计时器和/或检测单元，其中，
所述计时器，用于进行拥塞报告周期的计时，每个拥塞报告周期触发上报单元；
所述检测单元，用于检测到拥塞报告触发事件发生时，触发上报单元。
8.根据权利要求7所述的中继节点，其特征在于，所述中继节点进一步包括：配置单元，用于配置拥塞报告周期的时间长度和/或拥塞报告触发事件。
9.根据权利要求6至8任一所述的中继节点，其特征在于，所述中继节点进一步包括：资源请求单元，用于在没有能够用于传输Uu接口的拥塞报告的R-PUSCH资源时，向基站发送调度请求，请求基站为RN分配用于传输拥塞报告的R-PUSCH资源。
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