CN102638852B - 一种基于服务质量的调度方法、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于服务质量的调度方法、设备及系统，针对下行业务数据，AP或者GW根据IP层下行业务数据包的QoS属性，确定MAC层下行业务数据包的QoS级别，然后AP根据QoS级别，进行无线资源传输调度；针对上行业务数据，UE根据IP层上行业务数据的QoS属性，确定MAC层上行业务数据包的QoS级别，并将QoS级别及其他QoS参数通过调度请求的方式上报给AP，由AP根据该QoS级别，完成无线资源传输调度，以便UE将上行业务数据传递给AP，本发明针对低成本的热点和室内数据业务接入，提供了新的网络架构并提供了完善的QoS的服务机制。

Description

一种基于服务质量的调度方法、设备及系统

技术领域

本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种基于服务质量QoS的调度方法、设备及系统。

背景技术

近年来，随着移动互联网(MobileInternet)和智能手机的普及，移动数据流量需求飞速增长，且室内数据业务占据了相当大一部分比例。室内和热点数据业务特征为用户通常为固定或者非常低速移动(游牧移动)，对移动性要求不高；另一方面，数据业务主要为基于因特网协议(InternetProtocol，IP)的Internet业务，对服务质量(QualityofService，QoS)的要求比较单一，而且远远低于电信级业务对QoS的要求。因为传统的蜂窝移动通信系统主要面向的是高速移动，无缝切换的电信级业务设计，当其承载大流量低速IP数据包业务时，效率偏低，成本过高。因此，蜂窝移动网络运营商需要找出低成本，高容量，适合室内及热点地区无线数据接入的解决方案。目前主要存在如下2种解决方案。

第一种是基于非授权频段的无线局域网(WLAN)的解决方案，如无线保真技术(WirelessFidelity，WiFi)系统进行热点分流数据业务的方法。该方案主要是将WLAN系统和3G系统松耦合，通过3G系统在核心网实现认证和计费，通过WLAN实现无线网络接入。

采用上述架构对热点地区覆盖能够起到较好的数据业务分流作用，但是由于采用了两套不同的标准体系和系统，用户体验差较差，收到WLAN无线接入技术的限制，该网络不能为用户提供具有QoS保证的服务；并且链路质量容易受到其他系统的干扰。

第二种是基于毫微微蜂窝式基站(又称为家庭基站，Femto)解决室内和热点地区数据业务流量需求的解决方案。该解决方案具有覆盖室内距离更短，用户数目较少的特点。具体来讲家庭基站的发射功率和手机终端相当，一般在23dBm以下，用户数通常在8～20。家庭基站相对室内覆盖系统和微基站成本更低，部署更灵活，在一定程度上起到了增强室内用户数据业务体验的作用。但是，不足之处在于：家庭基站Femto并没有针对室内数据业务低移动或游牧移动的特点进行优化，以LTEFemto系统为例，LTEFemto基本采用了LTE完整的协议架构和接口设计，支持终端切换，一方面实现复杂，只是在基站容量和功率方面降低，所以成本一直居高不下。另外，家庭基站网络中，终端大多数通信处理流程都需要由3GPP核心网控制和管理，终端访问Internet等外部网络的数据分组需要有3GPP核心网进行转发，这样给核心网造成和很大的信令及数据负荷。这种架构也使得家庭基站网络无法针对室内及热点地区用户本地接入并访问外部网络的特点进行相应的优化。

对于室内及热点地区的接入和覆盖问题，LTEFemto系统架构较为复杂，成本较高，且终端的通信过程将给3GPP核心网带来较大的负荷冲击，而WLAN技术虽然组网相对较为简单，但是无法为终端提供电信级业务QoS保证服务。

发明内容

本发明实施例针对目前室内和热点数据业务特征，提供了与之相适应的一种新的无线网络接入系统及无线网络接入系统的QoS机制。

本发明实施例提供的基于服务质量QoS的调度方法之一，包括：

接入点AP或者网关GW根据接收的下行业务数据包中的IP层QoS属性，映射到媒体接入控制MAC层的下行业务数据包的QoS级别；

所述AP基于所述MAC层的下行业务数据包的QoS级别进行无线资源传输调度。

本发明实施例提供的基于服务质量QoS的调度方法之二，包括：

用户设备UE根据上行业务数据包IP层QoS属性，定义媒体接入控制MAC层的上行业务数据包的QoS级别，并向接入点AP上报携带有所述Qos级别的调度请求；

所述UE使用所述AP根据所述调度请求调度的资源，向所述AP传输经其物理层处理后的所述上行业务数据包。

本发明实施例提供的基于服务质量QoS的调度方法之三，包括：

接入点AP在媒体接入MAC层接收用户设备UE上报的调度请求；

所述AP根据所述调度请求中MAC层上行业务数据包的QoS级别进行无线资源调度。

本发明实施例提供的接入点AP设备之一，包括：

IP层，用于根据接收的下行业务数据包中的IP层QoS属性，映射到媒体接入控制MAC层的下行业务数据包的QoS级别；

媒体接入控制MAC层，用于基于所述MAC层的下行业务数据包的QoS级别进行无线资源传输调度。

本发明实施例提供的接入点AP设备之二，包括：

媒体接入控制MAC层，用于接收网关GW发送的携带有QoS级别的MAC层下行业务数据包，并基于所述MAC层的下行业务数据包的QoS级别进行无线资源传输调度。

本发明实施例提供的一种网关GW，包括：

IP层，用于根据接收的下行业务数据包中的IP层QoS属性，映射到媒体接入控制MAC层的下行业务数据包的QoS级别，并将所述MAC层的下行业务数据包发送至所述AP。

本发明实施例提供的一种用户设备UE，包括：

IP层，用于根据上行业务数据包IP层QoS属性，定义媒体接入控制MAC层的上行业务数据包的QoS级别；

媒体接入控制MAC层，用于向接入点AP上报携带有所述Qos级别的调度请求；

物理层，用于使用所述AP根据所述调度请求调度的资源，向所述AP传输经其物理层处理后的所述上行业务数据包。

与上述用户设备对应地，本发明实施例还提供了接入点设备之三，包括：

媒体接入控制MAC层，用于接收用户设备UE上报的调度请求；并根据所述调度请求中MAC层上行业务数据包的QoS级别进行无线资源调度。

本发明实施例提供的无线网络接入系统之一，包括：至少一个接入点AP、至少一个用户设备UE和网关GW，其中：

GW，用于在其IP层，根据下行业务数据包中的IP层QoS属性，映射到媒体接入控制MAC层的下行业务数据包的QoS级别；

AP设备，用于接收所述GW发送的携带有QoS级别的MAC层下行业务数据包，并基于所述MAC层的下行业务数据包的QoS级别进行无线资源传输调度。

本发明实施例提供的无线网络接入系统之二，包括：至少一个接入点AP、至少一个用户设备UE和网关GW，其中：

所述UE，用于根据上行业务数据包IP层QoS属性，定义媒体接入控制MAC层的上行业务数据包的QoS级别；并向接入点AP上报携带有所述Qos级别的调度请求；

所述AP，用于接收用户设备UE上报的调度请求；并根据所述调度请求中MAC层上行业务数据包的QoS级别进行无线资源调度。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例针对目前室内及热点地区的覆盖问题，提供了一种新的无线接入网络，并提供了一种适应该新的无线接入网络的新的QoS机制。本发明实施例提供的新的QoS机制，针对下行业务数据，AP或者GW根据IP层下行业务数据包的QoS属性，确定MAC层下行业务数据包的QoS级别，然后AP根据QoS级别，进行无线资源传输调度；针对上行业务数据，UE根据IP层上行业务数据的QoS属性，确定MAC层上行业务数据包的QoS级别，并将QoS级别及其他QoS参数通过调度请求的方式上报给AP，由AP根据该QoS级别，完成无线资源传输调度，以便UE将上行业务数据传递给AP，本发明实施例能够在上述新的无线接入网络中实现了完善的QoS控制机制，并且该机制相对于LTE的QoS控制机制，由于不需要核心网设备和PCC相关协议实体的参与，实现简单，成本较低。

并且，本发明实施例提供的新的无线接入网络，针对目前室内和热点数据业务特征，利用现有LTE底层通信技术，实现简单，能够为UE提供电信级的QoS保证服务，并且QoS的相关操作不需要核心网节点的参与，大大减轻了核心网的信令负荷，避免了现有基于非授权频段的无线局域网WLAN的解决方案无法为UE提供QoS保证服务，以及现有基于家庭基站的解决方案实现复杂和核心网信令负荷较重的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的LTE-LAN架构示意图；

图2为本发明实施例提供的LTE-LAN系统的QoS控制层次示意图；

图3为本发明实施例提供的基于QoS的调度方法的流程图之一；

图4为本发明实施例提供的基于QoS的调度方法的流程图之二；

图5为本发明实施例提供的基于QoS的调度方法的流程图之三。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的一种新的无线网络接入系统及无线接入系统的QoS机制的具体实施方式进行详细的说明。

具体来说，为了能够实现对家庭企业环境，热点区域的有效覆盖，并为具有游牧移动特性的用户终端提供大数据量通信的途径，本发明实施例提供了一种基于LTE移动通信系统底层通信技术实现的长期演进局域网(LongTermEvolutionLocalAreaNetwork，LTE-LAN)，下面对本发明实施例提供的LTE-LAN的体系架构进行简单的描述。

如图1所示，该LTE-LAN包括至少一个长期演进局域网用户设备(LTE-LANUE，以下简称UE)、至少一个长期演进局域网接入点(LTE-LANAccessPoint，以下简称AP)、长期演进局域网网关(LTE-LANGateWay，以下简称GW)，其中：

AP，基于LTE空口技术为UE提供长期演进局域网LTE-LAN覆盖，通过网关设备GW连接核心网设备(如图1中所示的核心网设备如验证、授权和帐户服务器(Authentication，AuthorizationandAccountingServer，AAAserver)、归属签约用户服务器(HomeSubscriberServer，HSS)和计费服务器等)，不同AP之间完成同步后通过网关设备GW接入外部网络。

UE，用于通过与AP、GW之间建立的通道访问外部网络及与LTE-LAN内UE通信；

GW，用于与AP、核心网设备和外部网络交互，完成UE对外部网络的访问及与LTE-LAN内部UE之间的通信，具体包括下述功能：

1、接口管理功能：建立与管理连接所述GW与AP的Iu-r接口；

2、上下文管理功能，用于基于所述Iu-r接口，管理GW与AP之间UE的上下文建立过程、上下文修改过程、上下文释放过程以及QoS的保证；

3、鉴权及认证功能，当AP启动时，进行AP和GW之间双向鉴权认证；

4、同步信息交互功能，基于所述Iu-r接口进行AP间同步参数信息交互，以实现GW相连的AP根据获取的同步参数信息选择同步源；

5、干扰管理功能，基于所述Iu-r接口，将受干扰的源AP发送的干扰指示消息转发给产生干扰的目标AP，以使所述目标LAP根据接收的干扰指示消息进行工作参数调整；

6、辅助计费功能，确定AP与UE成功建立连接后，向核心网设备发送计费开始通知，根据核心网设备返回的计费响应消息，按指示的计费方式进行计费，并将计费信息上报给核心网设备，以使核心网设备完成收费；

7、配置管理模块，配置GW连接的AP的工作参数，限定不同AP的合法使用位置，和/或执行基于管理员需求的用户管理过程。

本发明实施例提供的上述LTE-LAN，由于采用了扁平化的网络架构，能够简单而低成本地实现终端用户对外部网络及LTE-LAN内部其他UE的访问，对于LTE-LAN这种新的无线网络接入系统的QoS，LTE本身的QoS机制不再适用，一方面是因为在LTE的QoS架构中，QoS过程需要核心网设备参与，同时也需要策略和计费控制(PolicyandChargingControl，PCC)相关的协议实体来保证，而本发明实施例提供的LTE-LAN采用了扁平化的网络架构，没有核心网设备，也没有PCC相关的协议实体；另一方面是因为对于这种针对室内和热点数据业务为主的新的无线网络接入系统来说，其QoS要求较LTE低，LTE原有的QoS机制也不再适用，因此，本发明实施例针对这种新的无线网络接入系统，提供了一种与之相适应的新的QoS机制，下面对这种新的QoS机制的具体实施方式进行详细说明。

本发明实施例提供的LTE-LAN的QoS机制，具体通过下述基于QoS的调度方法以及接入点设备、用户设备和无线网络接入系统的架构实现。

首先对本发明实施例提供的基于QoS的调度方法进行详细说明。

在对本发明实施例提供的基于QoS的调度方法进行说明之前，对本发明实施例提供的LTE-LAN系统的QoS控制层次进行简单的介绍，如图2所示，该控制层次中包括三个实体，UE、AP和GW，其中：

UE包括应用层、IP层、媒体接入控制(MediaAccessControl，MAC)层和物理层；其中，应用层具备IPQoS属性协商和定义的功能，IP层具有QoS映射的功能，MAC层具有生成调度请求向AP提供QoS参数的功能；物理层具有对MAC层的数据进一步处理进行传输的功能；

AP包括MAC层和物理层，可选地包括IP层(图2中用虚线表示)，其中MAC层具有QoS调度的功能；物理层具有对MAC层的数据进一步处理进行传输的功能；可选的IP层具有QoS映射的功能。

GW包括IP层，在AP不具有IP层的相应功能时，GW才会包括IP层的相应功能，GW的IP层也同样具有QoS映射的功能。

在本发明实施例提供的基于QoS的调度方法中，不仅包括下行业务数据包调度和传输过程中的QoS控制，还包括上行业务数据包调度和传输过程中的QoS控制。下面结合上述QoS控制层次分别对这两个方面进行说明。

对于下行业务数据包的调度和传输，又具体包括两种实施方式，第一种方式是用户下行业务数据的出口在AP侧(也就是LTE-LAN中AP具有路由的功能)，第二种方式是用户的下行业务数据的出口在GW侧(LTE-LAN中AP不具有路由的功能)。

对于第一种方式来说，该基于QoS的调度方法，如图3所示，具体包括下述步骤：

S301、AP根据接收的下行业务数据包中的IP层QoS属性，映射到媒体接入控制MAC层的下行业务数据包的QoS级别；

S302、AP基于MAC层的下行业务数据包的QoS级别进行无线资源传输调度。

在上述步骤S301中，AP在IP层根据接收的下行业务数据包中的QoS属性，以及预设的所述QoS属性与QoS级别的映射关系，确定MAC层该下行业务数据包的QoS级别，并将确定出的QoS级别配置于MAC层该下行业务数据包中；

在上述步骤S302中，AP在媒体接入控制MAC层，根据所述下行业务数据包的QoS级别，按照预设的调度策略，为接收所述下行业务数据包的UE调度资源；然后向UE传输经过其物理层处理后的所述下行业务数据包。

在上述步骤S301之前，UE和AP之间建立无线链接，在建立无线链接时，需要建立1个数据无线承载(DRB)和1个信令无线承载(SRB)，并不配置对应承载的QoS参数。

用户发起业务之后，AP会接收到发给UE的下行业务数据包(IP数据包)，这些下行业务数据包，可能是由LTE-LAN网络中UE访问的其他终端或者服务器返回的，由于在UE和其访问的其他终端或服务器的应用层都预先配置了各业务的上行IP链接和下行IP链接的QoS属性，因此，下行业务数据包的IP报头中，会携带相应的QoS属性字段。

QoS属性字段采用IP报头中服务类型Typeofservice字段中的D(BIT3)、T(BIT4)和R(BIT5)字节的值的不同组合表示；如下表1所示，在D取值为0，T取值为0，R取值为1时，表征LTE-LAN系统中一个GW内部的控制信令的QoS属性。不同的业务类型的QoS属性采用不同的D、T和R的值的组合表示。

在AP中，预先配置有QoS属性与QoS级别的映射关系，如下表1：

表1

在上表1中，QoSIndex为QoS级别的具体值，在上述例子中，包括0～7(从高到低)共8个级别。不同QoS属性对应不同业务数据包的类型，有些业务数据包例如控制信令、语音等数据包的QoS级别较高。当然，上述表1只是一个具体的实例，本发明实施例对于如何划分QoS级别以及设定QoS级别和QoS属性的映射关系并不作限定。

在上述步骤S302中，AP在MAC层，根据所述下行业务数据包的QoS级别，按照预设的调度策略，为接收所述下行业务数据包的UE调度资源，具体来说，AP可以根据各种不同的调度策略，来对接收该下行业务数据包的UE调度资源，本发明实施例提供了两种具体的调度策略，如下：

1、AP按照QoS级别从高到低的顺序，针对每一个QoS级别，执行下述步骤：

AP在其下行缓存中选择当前QoS级别的各下行业务数据包，确定接收所选择的下行业务数据包的各UE；

根据接收该下行业务数据包的各UE的信道质量反馈信息，按照预定义的与当前QoS级别对应的资源分配优先级和最大空口传输延迟要求，为确定出的各UE调度资源。

上述资源分配优先级是指数据包得到调度的优先级顺序，上述最大空口传输延迟，是指数据包在空口传输的最大延迟时间，例如可以定义为99％的数据必须在该时间内得到调度并完成传输。

本发明实施例中，预定义的QoS级别与资源分配优先级和最大空口传输延迟的对应关系如下表2所示：

表2

2、AP按照下行业务数据包QoS级别从高到低的顺序，针对每一个QoS级别，执行下述步骤：

AP在其下行缓存中选择当前QoS级别的各下行业务数据包，确定接收所选择的下行业务数据包的各UE；

按照当前QoS级别中各UE接收的下行业务数据包的数量从大到小的顺序，依次根据该UE的信道质量反馈信息，按照预定义的与当前下行业务数据包QoS级别对应的资源分配优先级和最大空口传输延迟要求，为确定出的各UE调度资源。

在本调度策略2中，由于AP的下行缓存中可能保存有多个针对多个UE的下行业务数据包，在同一个级别例如级别0的数据包调度过程中，又根据每个UE所要接收的下行业务数据包数量的多少来决定为UE进行资源调度的先后顺序，假设在该级别下，UE1的下行业务数据包最多，那么在该级别下，AP将优先为该UE1调度资源，然后是下行业务数据包次之的，一直到该级别下所有UE的资源调度完毕，再进行下一个级别的调度。

当然，在具体实施时，还可以采用其他策略，例如仅根据各UE的信道质量反馈信息来进行调度的策略，或者仅根据UE的下行业务数据包的数量的多少进行调度的策略，本发明实施例对于具体的调度策略不做限定。

对于下行业务数据包的调度和传输中QoS控制的第二种方式，具体来说，该基于QoS的调度方法，如图4所示，具体包括下述步骤：

S401、GW根据接收的下行业务数据包中的IP层QoS属性，映射到媒体接入控制MAC层的下行业务数据包的QoS级别；

具体地，在本步骤S401中，GW在其IP层，根据下行业务数据包IP报头中的QoS属性，以及预设的所述QoS属性与QoS级别的映射关系，确定MAC层该下行业务数据包的QoS级别，并将确定出的QoS级别配置于所述下行业务数据包中；

S402、AP在MAC层接收网关GW发送的携带有QoS级别的下行业务数据包；

S403、AP基于MAC层的下行业务数据包的QoS级别进行无线资源传输调度。

在上述步骤S403中，AP将确定出的QoS级别配置于所述下行业务数据包中，并根据下行业务数据包的QoS级别，按照预设的调度策略，为接收该下行业务数据包的UE调度资源；然后向UE传输经过其物理层处理后的该下行业务数据包。

上述步骤S401的具体实施方式，与第一种方式中AP所执行的步骤S301相似，在此不再详述。

上述步骤S403的具体实施方式，也与第一种方式中AP所执行的步骤S302相似，在此不再详述。

针对上行业务数据包调度和传输过程中的QoS控制，本发明实施例提供的基于QoS的调度方法，如图5所示，包括下述步骤：

S501、UE根据上行业务数据包IP层QoS属性，定义MAC层的上行业务数据包的QoS级别；

S502、UE向AP上报携带有MAC层的上行业务数据包Qos级别的调度请求；

S503、AP根据调度请求中MAC层上行业务数据包的QoS级别进行无线资源调度；

S504、UE使用AP根据调度请求调度的资源，向所AP传输经其物理层处理后的所述上行业务数据包。

在上述步骤S501之前，UE需要在其应用层，根据预先配置的各业务上行IP链接的QoS属性，在发起的上行业务数据包的IP报头中设置与该上行业务数据包所属业务对应的QoS属性；

在上述步骤S501中，UE在其IP层，根据上行业务数据包中的IP层QoS属性，以及预设的QoS属性与QoS级别的映射关系，确定MAC层该上行业务数据包的QoS级别；具体实施方法见下行业务数据包传输的QoS控制机制，在此不再详述。

在上述步骤S502中，UE生成的调度请求中可以携带其上行缓存中待传输的上行业务数据包的总数量、各上行业务数据包的QoS级别以及各QoS级别上行业务数据包的数量占所述总数量的比例值；

假设上行缓存中包含2个QoS级别(级别0和1)，那么该调度请求中，包含上行缓存中待调度的上行业务数据包的总数量、上行业务数据包的最高QoS级别即级别0以及级别0的上行业务数据包占待调度的上行业务数据包总数量的比例值如25％；还包括上行业务数据包的次高QoS级别即级别1以及该级别的上行业务数据包占待调度的上行业务数据包总数量的比例值如75％。

在上述步骤S503中，AP在其MAC层根据调度请求中携带的MAC层上行业务数据包的QoS级别，按照预设的调度策略，为发送该上行业务数据包的UE调度资源，具体地，可以通过下述过程实现：

由于AP可能会收到不止一个UE上报的调度请求，可以采用如下的策略来调度各个UE所需的资源：

AP按照调度请求中各上行业务数据包的QoS级别从高到低的顺序，在每个QoS级别中，执行下述步骤：

AP按照各UE上报的调度请求中的上行业务数据包的总数量以及各QoS级别上行业务数据包的数量占所述总数量的比例值，计算出同一个QoS级别下，各UE上行业务数据包的数量；

AP按照该QoS级别各UE上行业务数据包数量从大到小的顺序，依据UE的信道质量反馈信息，按照预定义的与当前QoS级别对应的资源分配优先级和最大空口传输延迟要求，依次为各个UE的上行业务数据包调度资源。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种接入点AP设备、用户设备UE、网关GW及无线网络接入系统，由于该接入点设备、用户设备、网关及无线网络接入系统解决问题的原理与前述一种基于QoS的调度方法相似，因此这些方法的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。

针对下行业务数据传输过程的QoS控制的第一种方式，本发明实施例提供的接入点设备，具体包括：

IP层，用于根据接收的下行业务数据包中的IP层QoS属性，映射到媒体接入控制MAC层的下行业务数据包的QoS级别；

媒体接入控制MAC层，用于基于所述MAC层的下行业务数据包的QoS级别进行无线资源传输调度。

进一步地，针对下行业务数据传输过程的QoS控制的第一种方式，该接入点设备，还包括：物理层；

相应地，IP层，进一步用于根据所属AP接收的下行业务数据包中的QoS属性，以及预设的所述QoS属性与QoS级别的映射关系，确定MAC层该下行业务数据包的QoS级别，并将确定出的QoS级别配置于所述下行业务数据包中；

相应地，MAC层，进一步用于根据所述下行业务数据包的QoS级别，按照预设的调度策略，为接收所述下行业务数据包的UE调度资源；

物理层，用于对MAC层传递过来的下行业务数据包进行处理并传输至UE。

进一步地，上述接入点设备的MAC层，还用于按照QoS级别从高到低的顺序，在其下行缓存中选择当前QoS级别的各下行业务数据包，确定接收所选择的下行业务数据包的各UE；根据接收该下行业务数据包的各UE的信道质量反馈信息，按照预定义的与当前QoS级别对应的资源分配优先级和最大空口传输延迟要求，为确定出的各UE调度资源。

进一步地，上述接入点设备的MAC层，还用于按照下行业务数据包QoS级别从高到低的顺序，在其下行缓存中选择当前QoS级别的各下行业务数据包，确定接收所选择的下行业务数据包的各UE；按照当前QoS级别中各UE接收的下行业务数据包的数量从大到小的顺序，依次根据UE的信道质量反馈信息，按照预定义的与当前下行业务数据包QoS级别对应的资源分配优先级和最大空口传输延迟要求，为确定出的各UE调度资源。

针对下行业务数据传输过程的QoS控制的第二种方式，本发明实施例提供的接入点设备，具体包括：

媒体接入控制MAC层，用于接收网关GW发送的携带有QoS级别的MAC层下行业务数据包，并基于所述MAC层的下行业务数据包的QoS级别进行无线资源传输调度。

进一步地，针对下行业务数据传输过程的QoS控制的第二种方式，该接入点设备，还包括：物理层；

相应地，MAC层，进一步用于将确定出的QoS级别配置于所述下行业务数据包中，并根据所述QoS级别，按照预设的调度策略，为接收所述下行业务数据包的UE调度资源；

物理层，用于对MAC层传递过来的下行业务数据包进行处理并传输至UE。

进一步地，针对下行业务数据传输过程的QoS控制的第二种方式，该AP中的MAC层，还可以用于按照下行业务数据包QoS级别从高到低的顺序，在其下行缓存中选择当前QoS级别的各下行业务数据包，确定接收所选择的下行业务数据包的各UE；按照当前QoS级别中各UE接收的下行业务数据包的数量从大到小的顺序，依次根据UE的信道质量反馈信息，按照预定义的与当前下行业务数据包QoS级别对应的资源分配优先级和最大空口传输延迟要求，为确定出的各UE调度资源。

进一步地，针对下行业务数据传输过程的QoS控制的第二种方式，该AP中的MAC层，还可以用于按照下行业务数据包QoS级别从高到低的顺序，在其下行缓存中选择当前QoS级别的各下行业务数据包，确定接收所选择的下行业务数据包的各UE；按照当前QoS级别中各UE接收的下行业务数据包的数量从大到小的顺序，依次根据UE的信道质量反馈信息，按照预定义的与当前下行业务数据包QoS级别对应的资源分配优先级和最大空口传输延迟要求，为确定出的各UE调度资源。

针对下行业务数据传输过程的QoS控制的第二种方式，本发明实施例还提供了一种网关GW，具体包括：IP层，用于根据接收的下行业务数据包中的IP层QoS属性，映射到媒体接入控制MAC层的下行业务数据包的QoS级别，并将MAC层的下行业务数据包发送至AP。

针对上行业务数据传输过程的QoS控制，本发明实施例提供了一种用户设备UE，具体包括：

IP层，用于根据上行业务数据包IP层QoS属性，定义媒体接入控制MAC层的上行业务数据包的QoS级别；

媒体接入控制MAC层，用于向接入点AP上报携带有所述Qos级别的调度请求；

物理层，用于使用所述AP根据所述调度请求调度的资源，向所述AP传输经其物理层处理后的所述上行业务数据包。

进一步地，针对上行业务数据传输过程的QoS控制，本发明实施例提供的用户设备，还包括：应用层，用于根据预先配置的各业务上行IP链接的QoS属性，在发起的上行业务数据包的IP报头中设置与该上行业务数据包所属业务对应的QoS属性；

相应地，IP层，进一步用于根据上行业务数据包的QoS属性，以及预设的QoS属性与QoS级别的映射关系，确定MAC层该上行业务数据包的QoS级别，并将确定出的QoS级别配置至MAC层的上行业务数据包中。

进一步地，本发明实施例提供的UE，针对上行业务数据传输过程的QoS控制，其MAC层，具体用于分别确定待传输的上行业务数据包的总数量、各上行业务数据包的QoS级别、以及各QoS级别上行业务数据包的数量占所述总数量的比例值；将确定的所述上行业务数据包的总数量、各上行业务数据包的QoS级别以及各QoS级别上行业务数据包的数量占所述总数量的比例值携带在调度请求中，生成所述调度请求。

针对上行业务数据传输过程的QoS控制，相应地，本发明实施例还提供了一种与之对应的AP设备，该AP设备，具体包括：

MAC层，用于接收用户设备UE上报的调度请求；并根据所述调度请求中MAC层上行业务数据包的QoS级别进行无线资源调度。

进一步地，针对上行业务数据传输过程的QoS控制，该AP设备还包括：物理层；

相应地，该AP设备中的MAC层，具体用于根据调度请求中携带的上行业务数据包的QoS级别，按照预设的调度策略，为发送该上行业务数据包的UE调度资源；

该AP设备中的物理层，用于接收用户设备使用所述资源传输的上行业务数据包。

针对上行业务数据传输过程的QoS控制，上述AP的MAC层，进一步用于按照各UE上报的调度请求中的上行业务数据包的总数量以及各QoS级别上行业务数据包的数量占所述总数量的比例值，计算出同一个QoS级别下，各UE上行业务数据包的数量；按照上行业务数据包的QoS级别从高到低的顺序，在每个QoS级别中，按照该QoS级别各UE上行业务数据包数量从大到小的顺序，依据UE的信道质量反馈信息，按照预定义的与当前QoS级别对应的资源分配优先级和最大空口传输延迟要求，依次为各个UE调度资源。

针对下行业务数据传输过程的QoS控制的第二种方式，本发明实施例提供的一种无线网络接入系统，该系统如图1所示，包括至少一个接入点AP、至少一个用户设备UE和网关GW，其中：

网关GW，用于在其IP层，根据下行业务数据包中的IP层QoS属性，映射到媒体接入控制MAC层的下行业务数据包的QoS级别；

接入点AP设备，用于接收GW发送的携带有QoS级别的MAC层下行业务数据包，并基于所述MAC层的下行业务数据包的QoS级别进行无线资源传输调度。

针对上行业务数据传输过程的QoS控制的第二种方式，本发明实施例提供的一种无线网络接入系统，该系统如图1所示，包括至少一个接入点AP、至少一个用户设备UE和网关GW，其中：

UE，用于根据上行业务数据包IP层QoS属性，定义媒体接入控制MAC层的上行业务数据包的QoS级别；并向接入点AP上报携带有所述Qos级别的调度请求；

AP，用于接收用户设备UE上报的调度请求；并根据所述调度请求中MAC层上行业务数据包的QoS级别进行无线资源调度。

本发明实施例针对目前室内及热点地区的覆盖问题，提供了一种新的无线接入网络，并提供了一种适应该新的无线接入网络的新的QoS机制。本发明实施例提供的新的QoS机制，针对下行业务数据，AP或者GW根据IP层下行业务数据包的QoS属性，确定MAC层下行业务数据包的QoS级别，然后AP根据QoS级别，进行无线资源传输调度；针对上行业务数据，UE根据IP层上行业务数据的QoS属性，确定MAC层上行业务数据包的QoS级别，并将QoS级别及其他QoS参数通过调度请求的方式上报给AP，由AP根据该QoS级别，完成无线资源传输调度，以便UE将上行业务数据传递给AP，本发明实施例能够在上述新的无线接入网络中实现了完善的QoS控制机制，并且该机制相对于LTE的QoS控制机制，由于不需要核心网设备和PCC相关协议实体的参与，实现简单，成本较低。

并且，本发明实施例提供的新的无线接入网络，针对目前室内和热点数据业务特征，利用现有LTE底层通信技术，实现简单，能够为UE提供电信级的QoS保证服务，并且QoS的相关操作不需要核心网节点的参与，大大减轻了核心网的信令负荷，避免了现有基于非授权频段的无线局域网WLAN的解决方案无法为UE提供QoS保证服务，以及现有基于家庭基站的解决方案实现复杂和核心网信令负荷较重的问题。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (19)

1.一种基于服务质量QoS的调度方法，其特征在于，包括：

接入点AP或者网关GW根据下行业务数据包IP报头中的QoS属性，以及预设的所述QoS属性与QoS级别的映射关系，确定MAC层下行业务数据包的QoS级别，并将确定出的QoS级别配置于所述MAC层下行业务数据包中；

所述AP基于所述MAC层的下行业务数据包的QoS级别进行无线资源传输调度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述QoS属性与QoS级别的映射关系中：

所述QoS属性采用IP报头中服务类型Typeofservice字段中的D、T和R字节的值的不同组合表示；

QoS级别从高到低，所对应的QoS属性分别为：同属一个网关内部的控制信令的QoS属性、网关之间的控制信令的QoS属性、等级为1类的流类业务的QoS属性、视频类业务的QoS属性、等级为2类的流类业务的QoS属性、高级别背景类业务的QoS属性、尽力传递业务的QoS属性和低级别背景类业务的QoS属性。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述MAC层的下行业务数据包的QoS级别进行无线资源传输调度，具体包括：

所述AP在MAC层，根据所述MAC层的下行业务数据包的QoS级别，按照预设的调度策略，为接收所述下行业务数据包的UE调度资源，并传输经过物理层处理后的所述下行业务数据包。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，AP根据所述QoS级别，按照预设的调度策略，为接收所述下行业务数据包的UE调度资源，具体包括：

所述AP按照QoS级别从高到低的顺序，在其下行缓存中选择当前QoS级别的各下行业务数据包，确定接收所选择的下行业务数据包的各UE；

根据接收该下行业务数据包的各UE的信道质量反馈信息，按照预定义的与当前QoS级别对应的资源分配优先级和最大空口传输延迟要求，为确定出的各UE调度资源。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，预定义的QoS级别与对应的资源分配优先级和最大空口传输延迟要求的对应关系中，所述QoS级别越高，相应的资源分配优先级越高。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，AP根据所述QoS级别，按照预设的调度策略，为接收所述下行业务数据包的UE调度资源，具体包括：

所述AP按照下行业务数据包QoS级别从高到低的顺序，在其下行缓存中选择当前QoS级别的各下行业务数据包，确定接收所选择的下行业务数据包的各UE；

按照当前QoS级别中各UE接收的下行业务数据包的数量从大到小的顺序，依次根据该UE的信道质量反馈信息，按照预定义的与当前下行业务数据包QoS级别对应的资源分配优先级和最大空口传输延迟要求，为确定出的各UE调度资源。

7.一种基于服务质量QoS的调度方法，其特征在于，包括：

用户设备UE在IP层，根据上行业务数据包的QoS属性，以及预设的QoS属性与QoS级别的映射关系，确定MAC层该上行业务数据包的QoS级别，将确定出的QoS级别配置至MAC层的上行业务数据包中，并向接入点AP上报携带有所述Qos级别的调度请求；

所述UE使用所述AP根据所述调度请求调度的资源，向所述AP传输经其物理层处理后的所述上行业务数据包。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述调度请求通过下述方式生成：

所述UE分别确定待传输的上行业务数据包的总数量、各上行业务数据包的QoS级别以及各QoS级别上行业务数据包的数量占所述总数量的比例值；

所述UE将确定的所述上行业务数据包的总数量、各上行业务数据包的QoS级别以及各QoS级别上行业务数据包的数量占所述总数量的比例值携带在调度请求中，生成所述调度请求。

9.一种接入点AP设备，其特征在于，包括：

位于IP层的第一确定模块，用于根据所属AP接收的下行业务数据包中的QoS属性，以及预设的所述QoS属性与QoS级别的映射关系，确定MAC层该下行业务数据包的QoS级别，并将确定出的QoS级别配置于所述下行业务数据包中；

位于媒体接入控制MAC层的第一调度模块，用于基于所述MAC层的下行业务数据包的QoS级别进行无线资源传输调度。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，还包括：位于物理层的第一处理模块；

所述第一调度模块，进一步用于根据所述下行业务数据包的QoS级别，按照预设的调度策略，为接收所述下行业务数据包的UE调度资源；

所述第一处理模块，用于对所述MAC层传递过来的下行业务数据包进行处理并传输至UE。

11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述第一调度模块，还用于按照QoS级别从高到低的顺序，在其下行缓存中选择当前QoS级别的各下行业务数据包，确定接收所选择的下行业务数据包的各UE；根据接收该下行业务数据包的各UE的信道质量反馈信息，按照预定义的与当前QoS级别对应的资源分配优先级和最大空口传输延迟要求，为确定出的各UE调度资源。

12.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述第一调度模块，还用于按照下行业务数据包QoS级别从高到低的顺序，在其下行缓存中选择当前QoS级别的各下行业务数据包，确定接收所选择的下行业务数据包的各UE；按照当前QoS级别中各UE接收的下行业务数据包的数量从大到小的顺序，依次根据UE的信道质量反馈信息，按照预定义的与当前下行业务数据包QoS级别对应的资源分配优先级和最大空口传输延迟要求，为确定出的各UE调度资源。

13.一种网关GW，其特征在于，包括：

位于IP层的发送模块，用于根据所属AP接收的下行业务数据包中的QoS属性，以及预设的所述QoS属性与QoS级别的映射关系，确定MAC层该下行业务数据包的QoS级别，将确定出的QoS级别配置于所述下行业务数据包中，并将所述MAC层的下行业务数据包发送至所述AP。

14.一种用户设备UE，其特征在于，包括：

位于IP层的第二确定模块，用于根据上行业务数据包的QoS属性，以及预设的QoS属性与QoS级别的映射关系，确定MAC层该上行业务数据包的QoS级别，并将确定出的QoS级别配置至MAC层的上行业务数据包中；

位于媒体接入控制MAC层的第二调度模块，用于向接入点AP上报携带有所述Qos级别的调度请求；

位于物理层的第二处理模块，用于使用所述AP根据所述调度请求调度的资源，向所述AP传输经其物理层处理后的所述上行业务数据包。

15.如权利要求14所述的用户设备UE，其特征在于，还包括：位于应用层的第二设置模块；

所述第二设置模块，用于根据预先配置的各业务上行IP链接的QoS属性，在发起的上行业务数据包的IP报头中设置与该上行业务数据包所属业务对应的QoS属性；

所述第二确定模块，进一步用于根据上行业务数据包的QoS属性，以及预设的QoS属性与QoS级别的映射关系，确定MAC层该上行业务数据包的QoS级别，并将确定出的QoS级别配置至MAC层的上行业务数据包中。

16.如权利要求14或15所述的用户设备UE，其特征在于，所述第二调度模块，具体用于分别确定待传输的上行业务数据包的总数量、各上行业务数据包的QoS级别、以及各QoS级别上行业务数据包的数量占所述总数量的比例值；将确定的所述上行业务数据包的总数量、各上行业务数据包的QoS级别以及各QoS级别上行业务数据包的数量占所述总数量的比例值携带在调度请求中，生成所述调度请求。

17.一种接入点AP设备，其特征在于，包括：

位于媒体接入控制MAC层的第三调度模块，用于接收用户设备UE上报的调度请求；并根据所述调度请求中携带的上行业务数据包的QoS级别，按照预设的调度策略，为发送所述上行业务数据包的UE调度资源；

位于物理层的第三处理模块，用于接收用户设备使用所述资源传输的上行业务数据包；

所述第三调度模块，进一步用于按照各UE上报的调度请求中的上行业务数据包的总数量以及各QoS级别上行业务数据包的数量占所述总数量的比例值，计算出同一个QoS级别下，各UE上行业务数据包的数量；按照上行业务数据包的QoS级别从高到低的顺序，在每个QoS级别中，按照该QoS级别各UE上行业务数据包数量从大到小的顺序，依据UE的信道质量反馈信息，按照预定义的与当前QoS级别对应的资源分配优先级和最大空口传输延迟要求，依次为各个UE调度资源。

18.一种无线网络接入系统，其特征在于，包括：至少一个接入点AP、至少一个用户设备UE和网关GW，其中：

GW，用于在其IP层，根据下行业务数据包IP报头中的QoS属性，以及预设的所述QoS属性与QoS级别的映射关系，确定MAC层下行业务数据包的QoS级别，并将确定出的QoS级别配置于所述MAC层下行业务数据包中；

AP设备，用于接收所述GW发送的携带有QoS级别的MAC层下行业务数据包，并基于所述MAC层的下行业务数据包的QoS级别进行无线资源传输调度。

19.一种无线网络接入系统，其特征在于，包括：至少一个接入点AP、至少一个用户设备UE和网关GW，其中：

所述UE，用于在IP层，根据上行业务数据包的QoS属性，以及预设的QoS属性与QoS级别的映射关系，确定MAC层该上行业务数据包的QoS级别，并将确定出的QoS级别配置至MAC层的上行业务数据包中；并向接入点AP上报携带有所述Qos级别的调度请求；

所述AP，用于接收用户设备UE上报的调度请求；并根据所述调度请求中MAC层上行业务数据包的QoS级别进行无线资源调度。