CN107534890A - 适应性tti调整的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种基于TCP信息的适应性TTI调整方法。第一，揭示在eNB以及TCP发送器/TCP接收器间用于TCP信息传递的过程。该TCP信息包含TCP状态，TCP堵塞窗口大小(CWND)，TCP返程延迟，TCP SS阈值，TCP索引以及TCP事件指示。第二，揭示用于eNB使用UE TCP信息以及/或者缓冲器信息而配置TTI的多个方法。第一方法为饱和检测，其中包含基于缓冲器状态检测，以及基于CWND饱和检测。第二方法为贪婪缓冲器清空，第三方法为基于TCP状态的TTI选择方法。

Description

适应性TTI调整的方法
相关申请的交叉引用
本申请依据35U.S.C.§119要求2016年4月1日递交，申请号为62/316,612，标题为“用于适应性TTI调整的方法(A Method of Adaptive TTI Tuning)”的美国临时申请的优先权，上述申请的标的在此合并作为参考。
技术领域
所揭露实施例一般有关于无线通信，以及更具体地有关于适应性(adaptive)传输时间间隔(Transmission Time Interval,TTI)调整(tuning)。
背景技术
长期演进(Long Term Evolution，LTE)，通常市场称作4G LTE，为移动电话以及数据终端的高速数据的无线通信标准。LTE为基于全球行动通信系统(Global System forMobile Communications，GSM)以及通用电信系统(Universal Mobile TelecommunicationSystem，UMTS)技术，其提供更高数据率，更低延迟以及改进的系统容量。在LTE系统中，演进通用陆地无线存取网络(evolved universal terrestrial radio access network，E-UTRAN)包含多个基站(base station)，称作演进节点B(evolved NodeBs，eNB)，与多个移动台进行通信，其中移动台称作用户设备(user equipments，UE)。
在LTE版本14中，引入延迟以及降低(reduction)技术的研究。在多个结论中观察到，降低TTI以及处理时间可以显著降低用户层面(user plane)Uu延迟，以及提高TCP流通量(throughput)。例如，为了进一步降低文档(file)传递延迟，引入缩短TTI的概念以增强TCP流通量。TCP连接的初始流通量的上限为受到堵塞窗口大小(congestion window size,CWND)的限制(bounded)。CWND的增长速度受到TCP返程时间(round trip time，RTT)的限制，即，当TCP服务器发送TCP片段(segment)封包(packet)以及当TCP服务器接收到TCP确认(acknowledgement，ACK)间的时间间隔长度，对应已发送TCP片段(segment)(封包)。透过应用更短TTI，我们可以具有更短HARQ RTT以及更短TCP RTT，导致更高CWND增长速度以及因此更大TCP初始流通量。
但是,短TTI比既有TTI所导致有更多开销(overhead)，既有开销(overhead)为用于物理下行链路控制信道(Physical downlink control channel,PDCCH)的层1(layer 1)所引起，以及对于HARQ处理以及封包分割(segmentation)的层2所引起开销。由于更多开销，来自短TTI的延迟降低增益(delay reduction gain)依赖于不同场景。一般说来，在不适合的场景中，更短TTI可能带来少的或者甚至是负延迟降低增益，不适合的场景包含低Uu流通量，大文档大小，长回程传输(backhaul)延迟，对于短TTI的大L1/L2开销，以及低TCP慢开始(slow-start)阈值。
所以，期望动态TTI切换，以及UE可以动态被调度(使用逐个子帧颗粒度(granularity))有既有TTI单播(unicast)物理下行链路共享信道(physical downlinkshared channel(PDSCH)以及/或者短TTI单播PDSCH。但是，eNB没有判断是否被考虑场景为适合短TTI配置的必要信息。没有做出决定信息，eNb不可能优化TTI选择以降低延迟以及增强流通量。
寻求解法。
发明内容
提出基于TCP信息适应性TTI调整的方法。首先，揭露在eNB以及TCP发送器/TCP接收器用于TCP信息传递的信息。该TCP信息包含TCP状态，TCP堵塞窗口大小(CongestionWindow Size,CWND)，TCP返程(round trip)延迟，TCP慢开始(Slow Start,SS)阈值，TCP索引，以及TCP事件指示。第二，揭示用于eNB为UE配置TCP信息以及/或者缓冲器信息的多个方法。第一方法为饱和检测，其中包含基于缓冲器状态的饱和检测，以及基于CWND的饱和检测。第二方法为贪婪(greedy)缓冲器(buffer)清空(clearing)。第三方法为基于TCP状态的TTI选择方法。
在一个实施例中，用户设备在无线网络中，与TCP服务器建立TCP连接。该UE由基站所服务。该UE收集与该TCP连接关联的TCP信息。该TCP信息包含TCP状态，TCP CWND大小，以及TCP返程(round trip)延迟至少其中之一。该UE将已收集TCP信息上报给该基站。基于已上报TCP信息，该基站决定适合TTI大小，以及然后用于该UE的TCP的该已调度DL资源，为已决定TTI大小长度，即，已调度DL资源区块的每一者具有与该已决定TTI大小相同的TTI长度。该UE可以周期性初始化该TCP信息上报，或者可以被特定TCP事件而触发。
在另一实施例中，在无线网络中，在TCP服务器以及UE间建立的TCP连接上,基站实施数据传输以及接收。该基站接收与该TCP连接关联的TCP信息，其中该TCP信息包含TCP状态，TCP CWND大小以及TCP返程延迟至少其中之一。该基站基于已接收TCP信息而决定TTI大小。基于已上报TCP信息，该基站决定适合TTI大小以及然后调度DL资源用于该UE的TCP传输为，已决定TTI大小长度，即，DL资源区块的每一者具有等于已决定TTI大小的TTI长度。该eNB可以透过发送TCP请求而初始化该TCP信息，其中该TCP请求中指示出被请求TCP信息。
下面详细描述本发明的其他实施例以及有益效果。发明内容不用于限定本发明。本发明保护范围以权利要求为准。
附图说明
附图中，相同数字表示相似组件，用于说明本发明的实施例。
图1为依据本发明的实施例，具有支持适应性TTI的基站以及UE的无线网络示意图。
图2为依据本发明的实施例，UE的简化方块示意图。
图3为用于TCP数据/确认传输的RTT，前端(fronthaul)延迟，以及回程传输(backhaul)延迟的关系示意图。
图4为有关UE状态，TCP流通量的示意图。
图5为UE初始化TCP信息上报以及适应性TTI调整的第一实施例示意图。
图6为基站初始化TCP信息上报以及适应性TTI调整的第二实施例示意图。
图7为基于TCP信息以及/或者缓冲器信息，适应性TTI调整方法的不同例子示意图。
图8为依据一新颖方面，从UE角度，适应性TTI调整的方法流程图。
图9为依据一新颖方面，从eNB角度，适应性TTI调整方法流程图。
具体实施方式
下面参考本发明的实施例，伴随附图介绍本发明的例子。
图1为依据本发明实施例，带有支持适应性TTI基站以及UE的无线网络100的系统示意图。无线网络100包含TCP服务器101，基站eNB102以及用户设备UE103，透过E-UTRAN提供LTE蜂巢无线存取。从应用层角度，TCP服务器提供应用服务给UE103，UE103也为TCP客户端(client)。举例说明，TCP连接110在TCP服务器101以及TCP客户端103间透过服务基站eNB102而建立，其中eNB 102提供数据传递(forwarding)，从该TCP服务器给该TCP客户端(DL)，以及从该TCP客户端给该TCP服务器(UL)。
被观察到，降低TTI以及处理时间可以显著降低Uu延迟，以及提高TCP流通量。但是，更短TTI比既有TTI具有更多开销。由于更多开销，短TTI导致的延迟降低增益依赖于不同场景。因此期望动态TTI切换以基于每一场景优化TTI选择。依赖于被考虑场景,UE可以动态(具有逐个子帧颗粒度)被调度有既有TTI单播PDSCH以及/或者短TTI单播PDSCH。但是，eNb对于判断是否被考虑场景为适合于短TTI配置以降低延迟以及增强流通量，没有必要信息。
依据一新颖方面，提供，辅助eNB优化每个UE TTI以降低用户层面(UP)延迟的方法。首先，揭示在eNB以及TCP发送器/TCP接收器间,用于TCP信息传递的过程。在TCP连接之后，TCP信息从UE103上报给eNb102，基于UE初始化或者基站(BS)初始化过程(步骤120)。TCP信息包含TCP状态，TCPCWND大小，TCP返程延迟，TCP慢开始阈值，TCP索引，以及TCP事件指示。第二，用于eNB使用UE TCP信息以及/或者缓冲器信息而决定TTI的多个方法被揭示。第一方法为饱和检测，其中包含基于缓冲器状态值饱和检测，以及基于CWND的饱和检测。第二方法为贪婪缓冲器清空。第三方法为基于TCP状态的TTI选择方法。在决定已更新TTI后，eNb102配置新TTI给UE103(步骤130)。
图2为依据本发明的实施例，用户设备UE203的简化方块示意图。UE203具有RF收发器模块213，耦接到天线216，从天线216接收RF信号，将其转换为基频信号以及发送给处理器212。RF收发器213也将从处理器212接收基频信号进行转换，将其转换为RF信号以及发送给天线216.处理器212处理已接收基频信号以及调用不同功能模块以实施UE203中的功能。存储器211存储程序指令以及数据214以及缓冲器217以控制UE203的运作。
UE203也包含多个功能模块以及电路，以依据本发明的实施例实施不同任务。UE203包含TCP信息处理器220，其进一步包含测量模块221，收集器222，以及事件处理器223，反馈模块224，以及配置模块225.在一个例子中，测量模块221实施测量，包含TCP返程延迟。控制器222为每一TCP连接收集TCP信息。事件处理器223检测与TCP信息上报有关的特定事件。反馈电路224周期性提供TCP信息，或者基于特别事件。配置器225配置多个配置，包含测量，反馈，以及TTI调整。UE203进一步包含协议堆栈215，其进一步包含不同层，包含PHY，MAC，RLC，PDCP，TCP/UDP以及应用层。
图3为在无线网络300中，用于TCP数据ACK传输，返程时间延迟(Round Trip TimeDelay，RTT),前端(front-haul)延迟，以及回程线路延迟间关系的示意图。无线网络300包含TCP服务器301，基站eNb302，以及TCP客户端UE303.TCP流通量受到CWND大小，或者最大空中接口能力(maximum air interface capability)的限定。一般说来，TCP流通量与TCPRTT成反比。如图3所描述，TCP RTT包含回程传输延迟以及前端延迟。前端延迟进一步包含从eNb302到UE303的DL传输时间，上层延迟，调度请求SR，以及从UE303到eNb 302的UL传输时间。更短TTI引起更短TCP RTT，因为在空中接口的对于DL传输，处理，以及UL处理的时间被缩短。更短TCP RTT反过来使能(enable)CWND的更快增强速度，该CWND的增强速度控制最大TCP流通量。如果TCP流通量受到CWND的限制。
短TTI，比既有TTI具有更多开销，既有TTI具有更多开销为被用于PDCCH的层1开销所引起，以及用于HARQ处理以及封包分割的层2开销所引起。由于更多开销，来自短TTI的延迟降低增益，依赖于不同场景。一般说来，在不适合场景中更短TTI可能带来少或者甚至负延迟降低增益，不适合场景包含低Uu流通量，大文档大小，长返程传输延迟，用于短TTI的大L1/L2开销，以及低慢开始阈值。
图4为有关UE状态以及CWND大小的TCP流通量的示意图。是否缩短TTI可以降低延迟是不确定的。TCP流通量受到CWND大小，或者最大空中接口能力(capability)的限制。对于慢开始(Slow Start，SS)状态，CWND指数型增长，随着TCP ACK接收率。对于堵塞避免(congestion avoidance，CA)状态，CWND与TCP ACK接收率成线性增长。如图4所描述，如果UE处于SS状态，TCP流通量增长以及受到CWND的限制。所以，应用更短TTI可以降低RTT.引起增长的(boosted)CWND以及流通量。另一方面，如果UE处于堵塞避免状态，TCP流通量被饱和以及受到空接口能力的限制。所以，应用短TTI具有更多开销，导致更低资源利用以及更低TCP流通量。因此，是否缩短TTI可以降低延迟以及提高流通量也与UE状态紧密相关。
依据一新颖方面，提出动态TTI切换，以及UE可以动态调度有既有TTI单播PDSCH以及/或者短TTI单播PDSCH(具有逐个子帧颗粒度)。进一步说，这样TTI切换被基站基于TCP信息而决定，以判断是否被考虑场景适合于短TTI配置。TCP信息也被TCP客户端(UE)而收集以及然后被UE自发(autonomously)或者在请求下而上报。
图5为在无线通信网络中，UE初始化TCP信息上报以及适应性TTI调整的第一实施例示意图。在步骤511中，TCP客户端UE 503与TCP服务器501透过其服务基站eNb502而建立TCP连接。UE503收集该TCP连接的TCP信息。在步骤512，UE 503上报已收集TCP信息给eNB502.步骤513中，eNB 502基于TCP信息，而决定新TTI，其中该TCP信息为UE 503上报，以及/或者eNB 502所维护(maintain)的缓冲器信息。步骤514中，基于子帧基础，eNb 502使用新决定TTI大小为UE调度DL资源。在一个例子中，UE初始化TCP信息的一被UE503周期性上报。在另一个例子中，UE初始化TCP信息基于事件方式而上报，即，当特定事件发生时发送上报。特定方式可以包含是否UE的TCP状态改变，是否建立一新TCP连接，或者是否该TCP链路变得饱和。
图6为在无线通信网络中，基站初始化TCP信息上报以及适应性TTI调整的第二实施例示意图。步骤611中，一TCP客户端UE603，与TCP服务器601，透过其服务基站eNb602而建立一TCP连接。UE603收集该TCP连接的TCP信息。步骤612中，eNb602发送用于TCP信息的TCP请求给UE603。该TCP请求可以指明所请求TCP信息，例如只有TCP状态，或者具有TCP索引的TCP RTT.步骤613中，响应该请求,UE 603上报已收集TCP信息给eNb602。步骤614中，eNb602基于UE603上报的TCP信息，以及/或者eNb602所维护的缓冲器信息而决定新TTI。步骤615中，使用新决定TTI大小，基于子帧基础,eNb602为UE603调度DL资源。
上报TCP信息的内容可以包含如下信息：1)TCP状态-慢开始状态，堵塞避免状态，快速恢复状态，以及快速重传状态；2)TCP堵塞窗口大小；3)TCP返程延迟-可以被透过或者TCP RTT估计，或者发送回县信息(PING)而测量；4)TCP SS阈值；5)TCP索引-几个TCP连接可以在相同UE上运行，以及TCP索引为用于指明被传递TCP信息属于哪个TCP连接；6)TCP事件指示-指示出是否TCP状态从SS切换到CA，或者指示出是否TCP链路变得饱和，例如，CWND>(TCP RTT*Uu流通量)。TCP信息的来源可以来自TCP发送器，或者来自TCP接收器。该TCP信息传递可以由UE周期性初始化，或者TCP事件所触发。TCP信息传递也可以被eNb透过发送TCP请求而初始化，在该TCP请求中，该eNb可以指明所请求TCP信息，例如，在该TCP请求中的唯TCP状态(TCP status only)。
图7为基于TCP信息以及/或者缓冲器信息，适应性TTI调整方法的不同例子示意图。使用已上报TCP信息以及/或者缓冲器信息，eNB配置TTI的不同方法。第一方法#1为饱和检测(710)其中包含基于缓冲器状态的饱和检测(711)以及基于CWND的饱和检测(712)。第二方法#2为贪婪缓冲器清空(720)。第三方法#3为基于TCP状态的方法(730)。
第一方法为饱和检测。服务eNB维护UE缓冲器，用于每一对应TCP连接。UE缓冲器指LTE RLC缓冲器，该RLC缓冲器被eNB所维护，以用于该UE。如果该UE缓冲器中TCP封包的全部位，在一个TCP返程延迟中不能完成发送，该UE缓冲器为饱和。对于方法#1，当UE缓冲器不饱和时eNB使用短TTI，以及当UE缓冲器饱和时，使用长TTI(713)。这是因为TCP流通量受到或者CWND或者最大空中接口能力的限制。如果受到CWND的限制，对于每一TCP返程延迟的一个比率(propotion)UE缓冲器为空，等待封包的到达。使用短TTI更可能降低TCP返程延迟，以及因此，使能CWWD增长速度以及TCP流通量。如果受到最大空中接口流通量的限制，以及如果UE缓冲器变得饱和，对DL场景，那么在每一TCP返程延迟中eNB继续发送数据给UE。TCP流通量然后被Uu资源利用而不是CWND或者TCP返程延迟所决定。因此，长TTI可以被用于降低开销。方法#1包含基于缓冲器状态饱和检测，以及基于CWND饱和检测。
对于基于缓冲器状态的饱和检测，如果缓冲器为饱和，那么封包在UE缓冲器中排队。以及然后eNB可以能够观察到增长队列。因此，如果UE缓冲器中封包数量具有非降低以及增长趋势，那么缓冲器为饱和。否则，缓冲器不饱和。在一个例子中，UE缓冲器中多个封包的第一阶(first order)以及第二阶信息可以用于判断是否缓冲器为饱和。
对于基于CWND饱和检测，CWND为可以被TCP发送器注入到网络的TCP封包的数量。在RTT_min时间段中，TCP链路可以发送的最大位，透过Uu流通量*RTT_min而给出，称作带宽延迟乘积(bandwidth-delay product，BDP)。如果CWND变得多于一个BDP，TCP链路依然为最大可获得流通量，但是TCP返程延迟增加(由于增加的排队长度)。因此，UE缓冲器为饱和，如果CWND>RTT_min*Uu流通量。这里，RTT_min为TCP发送器以及TCP接收器之间的返程延迟。对于DL场景，TCP发送器为app服务器，例如，web服务器，以及TCP接收器为在UE上运行。RTT_min不包含TCP封包的排队延迟。RTT_min可以透过PING而获得，或者使用RTT而预估，透过TCP RTT估计算法而估计，例如RFC 6298。
第二方法为贪婪缓冲器清空。概念为选择最短TTI，其TB大小可以清空在UE缓冲器中要发送的全部数据(723)。如果UE缓冲器大小比最大TTI的TB大小更大，那么选择最长TTI。这个方法旨在具有最短消耗时间清空UE缓冲器，以提高TCP流通量。
第三方法为基于TCP状态方法。概念为，如果TCP状态为在SS状态中使用短TTI，以及如果TCP状态为处于CA状态，使用长/既有TTI(733)。当UE处于SS状态，CWND随着时间指数型增长。因此，使用短TTI可以提高CWND增长以及有效地增加TCP流通量。另一方面，当UE处于CA状态，CWND线性增长，所以使用短TTI，在增长CWND中具有有限增益。因此，CA状态中，选择长TTI或者既有TTI降低高资源利用的开销是合理的。
图8为依据一新颖方面，从UE角度，适应性TTI调整的方法流程图。步骤801中，UE在无线网络中与TCP服务器，建立TCP连接。该UE由基站所服务。步骤802中，该UE收集与该TCP连接关联的TCP信息。该TCP信息包含TCP状态，TCP CWND大小，以及TCP返程延迟至少其中之一。步骤803中，该UE将已收集TCP信息上报给该基站。步骤804中，该UE在无线资源上接收TCP数据，该TCP数据被基于已上报TCP信息而决定的TTI大小而调度。
图9为依据一新颖方面，从基站角度，适应性TTI调整的方法流程图。步骤901中，透过基站在无线网络中，TCP服务器以及UE间建立的TCP连接上，实施数据发送以及接收。步骤902中，该基站接收与该TCP连接关联的TCP信息，其中该TCP信息包含TCP状态，TCP CWND大小，以及TCP返程延迟至少其中之一。步骤903中，该基站基于已接收TCP信息TTI大小,决定无线资源。步骤904中，该基站在时域为该UE使用TTI长,调度每一无线资源，用于随后TCP数据传输。
虽然本发明联系特定实施例用于说明目的而描述，本发明保护范围不以此为限。相应地，所属领域一般技术人员在不脱离本发明精神范围内，对所揭示的实施例的多个特征可以进行润饰修改以及组合，本发明保护范围以权利要求为准。

Claims (20)

1.一种方法包含:
在无线网络中，透过用户设备UE与传输控制协议TCP服务器建立TCP连接,其中该UE由基站所服务；
收集与该TCP连接关联的TCP信息,其中该TCP信息包含TCP状态,TCP堵塞窗口CWND大小,以及TCP返程延迟至少其中之一；
上报已收集该TCP信息给该基站；以及
在无线资源上，接收TCP数据，该TCP数据为使用基于该已上报TCP信息决定的传输时间间隔TTI而调度。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于，该TCP状态包含慢开始状态,堵塞避免状态,快速恢复状态,以及快速重传状态其中之一。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于，如果该UE处于该慢开始状态，接收短TTI大小,以及其中如果该UE处于另一状态中，接收长TTI大小。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于，该TCP CWND与最小返程延迟以及期望UE流通量的乘积进行比较，以决定是否基站维持的UE缓冲器为饱和。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于，如果该基站维持的UE缓冲器为不饱和，接收短TTI大小，以及其中如果该基站维持的UE缓冲器为饱和，接收长TTI大小。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于，该TCP信息，被该UE周期性初始化，或者透过特定事件而触发。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于，响应来自该基站的TCP信息请求，上报该TCP信息。
8.一种用户设备，包含:
传输控制协议TCP层处理电路，在无线网络中，与TCP服务器建立TCP连接,其中该UE由基站所服务；
收集器，收集与该TCP连接关联的TCP信息,其中该TCP信息包含TCP状态,TCP堵塞窗口CWND大小,以及TCP返程延迟至少其中之一；
发送器，上报该已收集TCP信息给该基站；以及
接收器，在无线资源上，接收TCP数据，该TCP数据为使用基于该已上报TCP信息决定的传输时间间隔TTI而调度。
9.如权利要求8所述的用户设备,其特征在于，该TCP状态包含慢开始状态,堵塞避免状态,快速恢复状态,以及快速重传状态其中之一。
10.如权利要求9所述的用户设备,其特征在于，如果该UE处于该慢开始状态，接收短TTI大小,以及其中如果该UE处于另一状态中，接收长TTI大小。
11.如权利要求8所述的用户设备,其特征在于，该TCP CWND与最小返程延迟与以及期望UE吞吐量的乘积进行比较，以决定是否基站维持的UE缓冲器为饱和。
12.如权利要求11所述的用户设备,其特征在于，如果该基站维持UE缓冲器为不饱和，接收短TTI大小，以及其中如果该基站维持的UE缓冲器为饱和，接收长TTI大小。
13.如权利要求8所述的用户设备,其特征在于，该TCP信息被该UE周期性初始化，或者透过特定事件而触发。
14.如权利要求8所述的用户设备,其特征在于，响应来自该基站的TCP信息请求，上报该TCP信息。
15.一种方法包含:
在无线网络中，传输控制协定TCP服务器以及用户设备UE间建立的TCP连接上，透过基站实施资料发送以及接收；
接收与该TCP连接关联的TCP信息,其中该TCP信息包含TCP状态,TCP堵塞窗口CWND大小,以及TCP返程延迟至少其中之一；
基于该已接收TCP信息的TTI，决定无线资源；以及
在该无线资源上给该UE发送TCP资料，以用于随后TCP资料传输。
16.如权利要求15所述的方法,其特征在于，该TCP CWND与最小返程延迟与期望UE吞吐量的乘积进行比较，以决定是否基站维持的UE缓冲器为饱和。
17.如权利要求16所述的方法,其特征在于，如果该基站维持UE缓冲器为不饱和，接收短TTI大小，以及其中如果该基站维持的UE缓冲器为饱和，接收长TTI大小。
18.如权利要求15所述的方法,其特征在于，该TCP状态包含慢开始状态，堵塞避免状态，快速恢复状态，以及快速重传状态其中之一。
19.如权利要求18所述的方法,其特征在于，如果该UE处于该慢开始状态，接收短TTI大小,以及其中如果该UE处于另一状态中，接收长TTI大小。
20.如权利要求15所述的方法,其特征在于，进一步包含：
发送TCP信息请求给该UE，其中，该TCP信息请求指明被请求TCP信息。
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