CN102104913B - 一种中继网络流量控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种中继网络流量控制方法，涉及无线资源管理技术领域。现有技术存在资源浪费、无法准确进行流控等缺陷，本发明的中继节点结合中继节点缓存区的状态分析用户设备反馈的用户-中继接口链路质量信息，得到用户-中继接口链路的有效发送速率，并将该有效发送速率与中继-基站接口的速率比较，确定是否采用流量控制；如确定采用流量控制，则中继节点根据用户-中继接口链路的有效发送速率要求分析得出中继-基站接口合适的发送速率值，并发送流量控制请求指令至用户设备业务网关/分组数据网关。使流控准确及时，提高了无线信道利用率，避免资源的浪费。

Description

一种中继网络流量控制方法
技术领域
本发明涉及第四代移动通信技术，属于无线资源管理技术领域，利用UE(User Equipment，用户设备)的S-GW/P-GW(Serving Gateway/PDN Gateway，业务网关/分组数据网关)进行UE数据包的流量控制(以下简称流控)，避免无线资源的浪费。
背景技术
移动通信发展到现阶段，已成为通信领域中潜力最大的热点技术之一。它也同样面临着很多问题，诸如频谱资源紧张，覆盖范围和系统容量受限，用户日益增长的需求等等。为应对挑战，2008年3月ITU(国际电信联盟)发出通函，向各成员征集4G(第四代移动通信技术)候选技术提案，正式启动了4G标准化工作。3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)向ITU提交了面向4G的LTE-A(LTE-Advanced)技术，开展了LTE-A的研究工作。
在LTE-A中，引入了对中继技术的研究。中继技术作为LTE-A系统的关键候选技术之一，将为小区带来更大的覆盖范围和更高的系统容量，以及更廉价的网络建设成本。
由于中继节点(Relay Node，RN)的引入，原来仅有的UE和eNB(evolvedNode B，LTE中的基站)之间的一个空中接口变成了两个：一个是UE和RN之间的空中通信接口，被称作是Uu(用户-中继)接口，另一个是RN和其DeNB(Donor eNB，即RN所属宏小区的eNB)之间的空中通信接口，即Un(中继-基站)接口。考虑RN是固定节点的情况，它和DeNB之间的Un接口链路质量相对稳定。由于UE的移动性，Uu接口的链路质量可能会发生很大变化。如图1所示，当其链路质量变差或UE的业务过于繁忙而处理不了时，RN在Uu接口的发送数据的速率会降低。但DeNB对此不知情，仍以原速率在Un接口发送UE的数据包，这样可能就会造成UE的数据包在RN处不断累积，严重的话会导致RN的缓存区溢出，数据包被RN丢弃。
若UE的数据包被RN丢弃，DeNB需要重新发送这些被丢弃的数据包给RN。在这种情况下，Un接口的backhaul(回程线路，即RN到DeNB之间的这一段链路)链路资源被浪费。因此，需要对Un接口的流量进行及时有效的控制，以保证backhaul链路资源的有效利用。
而要对Un接口的流量进行控制，流控的目标应该定为UE或者是每个UE的EPS bearer(Evolved Packet System bearer，演进型分组系统承载)，这两种方式均不会影响到其他的无辜UE，仅对需要流控的UE或一个UE的特定业务进行流控。
现在提倡的方式是：由RN告知DeNB关于Uu接口的链路状态，在DeNB处进行Un接口的流控，减少DeNB发往RN的数据包。这种方法是一种很直观的方式，可以通过控制Un接口数据流起到避免RN缓存区溢出的效果。然而，对现在3GPP LTE-A中讨论的4种relay协议结构逐一进行分析，就会发现一些问题。
在LTE-A当前四种relay协议结构中，选项1和3的DeNB对RN下UE的数据包都是透明传输的，它无法得知当前传输的数据包属于哪一个UE，因此在DeNB处进行Un接口的流控时，无法针对UE或UE EPS bearer来进行，仅能对Un接口的无线承载(Un RB)或是对整个RN做流控。由此一来，DeNB处的流控同时也会控制其他UE的业务，这就影响了一些其他的UE。
而选项2和4则不同，这两种选项中的DeNB完成UE EPS bearer到UnRB的映射功能，因此它可以得知足够的信息来针对UE EPS bearer或UE做流控。
综合上面的分析，对选项1和选项3需要重新设计方案控制Un接口的数据流，以适应Uu接口的链路变化，避免backhaul链路资源的浪费。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种中继网络流量控制方法，通过在UE的S-GW/P-GW节点进行流量控制，能针对具体UE的数据包或是UE的承载，不影响其他UE的业务，避免backhaul链路资源的浪费。
为此，本发明采用以下技术方案：一种中继网络流量控制方法，采用包括UE的S-GW/P-GW、MME、DeNB和RN的S-GW/P-GW、RN、UE的系统，下行数据包从UE的S-GW/P-GW发出，依次通过RN的S-GW/P-GW和DeNB、RN发送至UE，上行数据包从UE发出，依次通过RN、DeNB和RN的S-GW/P-GW发送至UE的S-GW/P-GW，RN与UE之间的通信接口为Uu接口，RN与DeNB之间的通信接口为Un接口，其特征在于：
RN结合RN缓存区的状态分析UE反馈的Uu接口链路质量信息，得到Uu接口链路的有效发送速率，并将该有效发送速率与Un接口的速率比较，确定是否采用流量控制；
如确定采用流量控制，则RN根据Uu接口链路的有效发送速率要求分析得出Un接口合适的发送速率值，使之与Uu接口链路的有效发送速率匹配，并发送流量控制请求指令至UE的S-GW/P-GW，所述的流量控制请求指令包括UE信息或具体承载信息及合适的发送速率值；
UE的S-GW/P-GW根据流量控制请求的速率要求发送数据包。
UE的S-GW/P-GW节点对到达的数据包进行GTP(GPRS Tunneling Protocol)隧道封装，然后映射到各个UE EPS bearer上，因此，UE的S-GW/P-GW完全知道每个数据包该属于哪个UE或UE EPS bearer，在这里可以针对UE以及UE EPSbearer进行流控。当在UE的S-GW/P-GW处控制数据包的发送速率，DeNB在Un接口往RN发送的速率也会随之变化。
作为对上述技术方案的完善和补充，本发明进一步采取如下技术措施或是这些措施的任意组合：
所述的DeNB和RN的S-GW/P-GW设于不同的节点。
所述的RN的S-GW/P-GW设于DeNB内。
所述的流量控制请求指令先由RN发送给移动性管理实体(MME)，再由移动性管理实体转发给UE的S-GW/P-GW。
所述的Uu接口链路质量信息被包含在UE的上行数据包内发送给RN。
所述的Uu接口链路质量信息由UE直接以信令形式发送给RN。
有益效果：本发明利用UE的S-GW/P-GW进行流控，可以非常准确的对某个UE或是UE的某个特定业务进行流控，而不会影响其它无辜的UE；由于UE反馈Uu接口链路状况的实时性，使得流控及时有效，避免因为流控不及时而造成拥塞；使Uu和Un接口的速率匹配避免了因为Un接口速率过缓而造成的UE“饥饿”状态。本发明提高了无线信道利用率，避免资源的浪费。
附图说明
图1为通信系统中由于Uu接口链路变差或业务过于繁忙导致RN缓存区溢出示意图；
图2为LTE-A relay架构选项1的用户面协议架构的示意图；
图3为LTE-A relay架构选项3的用户面协议架构的示意图；
图4为LTE-A relay架构选项1中利用UE的S-GW/P-GW进行Un接口流控的示意图。
具体实施方式
一种中继网络流量控制方法，RN结合自己缓存区的状态分析UE反馈的链路质量信息(反馈信息可以携带在UE的上行数据包里，也可以直接以信令的形式发给RN)得知Uu接口链路的有效发送速率，将此速率与Un接口的速率相比较，确认两者是否匹配。若不匹配且持续这种状态会造成拥塞或链路利用率很低，则需要通过流控的手段来缓解。此时，RN根据分析得出一个适当的速率值来指导UE的S-GW/P-GW节点进行流控，改变发送UE数据包的速率，使Uu和Un接口的速率匹配。
前述中，UE的数据包之所以会持续在RN处累积，是因为数据包到达RN的速率大于RN向UE发送的速率。同样的，在降低Un接口往RN发送数据包的速率后，若Uu接口链路质量变得足够好，UE的处理能力也很强的时候，若下行数据到达RN的速率仍然保持一个较低的水平，则UE会一直处于一种“饥饿”的状态，这时应该增大UE的数据包到达RN的速率。本方法使Uu接口的传输速率和Un接口的传输速率保持匹配，就能解决现有技术中的问题。
图2、3分别为relay架构选项1和选项3的用户面协议架构的示意图，从图上可以看出：在这两种架构选项中DeNB由于协议结构的关系，只能透明的传输UE的数据包。UE的S-GW/P-GW节点对到达的数据包进行GTP隧道封装，然后映射到各个UE EPS bearer上，因此，UE的S-GW/P-GW完全知道每个数据包该属于哪个UE或UE EPS bearer，在这里可以针对UE以及UE EPS bearer进行流控。当在UE的S-GW/P-GW处控制数据包的发送速率，DeNB在Un接口往RN发送的速率也会随之变化。
图4所示为架构选项1中利用UE的S-GW/P-GW进行Un接口流控的流程，下行数据包依次经过UE的S-GW/P-GW、RN的S-GW/P-GW、DeNB和RN，达到UE；上行数据包由UE发出，反向传输至UE的S-GW/P-GW。RN分析UE反馈的关于Uu接口链路质量的测量报告，结合自己缓存区状态以及Un接口的下行速率，确定是否采用流量控制；如确定采用流量控制，则RN根据Uu接口链路的有效发送速率要求分析得出Un接口合适的发送速率值，使之与Uu接口链路的有效发送速率匹配，并发送流量控制请求指令至UE的S-GW/P-GW，流量控制请求指令包括UE信息或UE承载及合适的发送速率值；UE的S-GW/P-GW根据流量控制请求的速率要求发送数据包。
选项3和选项1的流程基本一致，唯一的区别是RN的S-GW/P-GW融合到DeNB中，因此仅仅只是数据和信令在转发的过程中少了一个中间节点，不再对其赘述。
应当指出，本实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (6)

1.一种中继网络流量控制方法，采用包括用户设备业务网关/分组数据网关、移动性管理实体、基站和中继业务网关/分组数据网关、中继节点、用户设备的系统，下行数据包从用户设备业务网关/分组数据网关发出，依次通过中继业务网关/分组数据网关和基站、中继节点发送至用户设备，上行数据包从用户设备发出，依次通过中继节点、基站和中继业务网关/分组数据网关发送至用户设备业务网关/分组数据网关，中继节点与用户设备之间的通信接口为用户-中继接口，中继节点与基站之间的通信接口为中继-基站接口，其特征在于：
中继节点分析用户设备反馈的关于用户-中继接口链路质量的测量报告，结合自己缓存区状态以及中继-基站接口的下行速率，确定是否采用流量控制；
如确定采用流量控制，则中继节点针对具体的用户设备分析出一合适的发送速率值，使该发送速率值与用户设备的用户-中继接口链路的有效发送速率匹配，并发送流量控制请求指令至用户设备业务网关/分组数据网关，所述的流量控制请求指令包括用户设备信息或具体承载及合适的发送速率值；
用户设备业务网关/分组数据网关根据流量控制请求的速率要求发送数据包。
2.根据权利要求1所述的一种中继网络流量控制方法，其特征在于：所述的基站和中继业务网关/分组数据网关设于不同的节点。
3.根据权利要求1所述的一种中继网络流量控制方法，其特征在于：所述的中继业务网关/分组数据网关设于基站内。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种中继网络流量控制方法，其特征在于：所述的流量控制请求指令先由中继节点发送给移动性管理实体，再由移动性管理实体转发给用户设备业务网关/分组数据网关。
5.根据权利要求1至3任一项所述的一种中继网络流量控制方法，其特征在于：所述的用户-中继接口链路质量信息被包含在用户设备的上行数据包内发送给中继节点。
6.根据权利要求1至3任一项所述的一种中继网络流量控制方法，其特征在于：所述的用户-中继接口链路质量信息由用户设备直接以信令形式发送给中继节点。
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