CN108260162A - 一种5g系统的sdap层功能实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种5G系统的SDAP层功能实现方法，属于通信技术领域。该方法在SDAP层中，采用多实例方式进行设计，使用PDU会话标识来标识SDAP实例编号；每个SDAP实体完成独自PDU会话标识对应的DRB和QoS流标识的映射管理；5GSM模块管理负责SDAP实例的创建和删除工作。本发明设计的SDAP模块，使得5G终端的非接入层结构更加清晰，便于5G中SDAP层的代码维护和升级。

Description

一种5G系统的SDAP层功能实现方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及第五代移动通信系统中的业务数据适配协议模块功能的实现方法。

背景技术

在移动通信发展的过程中，从第二代全球数字移动通信系统(Global System forMobile Communication，GSM)到目前普及使用的长期演进系统(Long Term Evolution，LTE)，极大推动了移动通信的发展，同时也支持越来越高的数据传输速率。为了支持业务灵活性以及高速数据传输，在第五代移动通信系统(5G)中对层2进行了修改，增加了SDAP模块。根据第三代合作伙伴计划(the 3rd Generation Partnership Project，3GPP)提供的下一代无线接入网络(Next Generation Radio Access Network，NG-RAN)总体规范(TS38.300)的描述。目前确定的5G层2架构包括下行层2、上行层2，结构分别如图1、2所示。

在3GPP推荐的5G层2结构中，无论是上行层2还是下行层2结构，除了具体参数有所修改之外，继续沿用了4G LTE时代层2架构，即媒体接入控制层(Media Access Contral，MAC)、无线链路控制层(Radio Link Contral，RLC)和分组数据汇聚协议层(Packet DataConvergence Protocol，PDCP)构成。但是在LTE中，PDCP层之上使用的是无线接入承载管理层(Radio Access Bearer Manager，RABM),该模块主要将不同的业务数据映射到不同的数据无线承载资源上。在实际工程实现中，来自RABM模块的业务数据，不需要进行多实例设计，增强会话管理模块(Enhanced Session Management，ESM)将网络业务接入点标识(Network Service Access Point Identifier，NSAPI)和增强分组业务承载标识(EPSBearer Identity，EBI)的对应关系配置到RABM模块。而RRC配置DRB和EBI的对应关系。在RABM模块内部将建立简单的NSAPI、EBI和DRB的对应关系，没有必要进行多实例的设计。

但是在5G系统中，SDAP模块不是简单替换4G LTE时代的RABM模块，这里存在本质的区别。根据3GPP提供的业务数据适配协议规范(TS37.324)中的SDAP模块功能结构，如图3所示。在4G LTE系统的RABM模块没有RABM控制头，RABM模块的协议控制分散到增强会话管理和通用分组无线系统的移动管理(GPRS Mobility Management,GMM)模块来完成，不需要RABM支持对等层协议，但是5G中的SDAP存在SDAP数据包头。5G中的SDAP模块完成如下功能：

(1)转发用户数据；

(2)在上行和下行方向，完成QoS流标识(QoS Flow ID，QFI)和DRB之间映射；

(3)在上行和下行方向的数据包中标识Qos Flow ID；

(4)采用上行SDAP数据包，使用反射QoS流(QoS Flow)到DRB的映射。

为此，SDAP模块在功能架构上，提出了图4的结构图。在该图中，SDAP模块，由多个SDAP实体(SDAP entity)构成，每个SDAP实体对应一个分组数据单元会话(PDU Session)，以及一个SDAP实体可以对应多个QoS Flow ID和多个DRB。

根据3GPP标准，以及实际工程实现，SDAP模块功能涉及到了5GPDCP层、应用层以及QoS流映射、5GSM层、5GRRC层、5GMM层的功能。在进行SDAP设计实现的时候需要统一进行考虑。SDAP模块的设计难点主要集中在以下四个方面：

(1)SDAP完成QoS流和DRB之间的映射，并且QoS和DRB可以归属不同的PDU会话(PDUsession)。相对于LTE时代的RABM模块，映射关系比较复杂。

(2)SDAP模块需要支持反射QoS功能，SDAP模块根据5GRRC的信令配置，能够根据下行的QoS流来确定上行QoS流的参数和映射关系。

(3)SDAP模块在实现过程中，涉及的周围模块比较多，具体涉及5GSM模块、5GRRC层以及5GPDCP层，在用户平台向上涉及到了QoS流映射模块，所以如何协调这些模块有效工作也是难点之一。

(4)5G标准正在制定过程中，所以5G系统中的SDAP模块设计需要支持灵活的构架设计，以适应未来的需求变更。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种5G系统中SDAP层的实现方法，解决终端SDAP层设计中的关键技术问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种5G系统的SDAP层功能实现方法，该方法是采用模块化设计，在SDAP层中，采用多实例方式进行设计，采用PDU Session ID来标识SDAP实例编号；每个SDAP实体完成独自PDU Session ID对应的数据无线承载和QoS流标识的映射管理；5G会话管理(SessionManagemen，SM)模块管理负责SDAP实例的创建和删除工作。实现SDAP层功能，

所述方法具体包括：

(1)SDAP模块采用多实例方式设计，每个PDU会话对应一个独立的SDAP实体；设置PDU Session ID和SDAP实例号相同；与SDAP关联模块使用PDU Session ID值来确定SDAP对应的实例号；

(2)SDAP实体记录本实体的PDU Session ID值以及对应的QFI列表和DRB列表，在记录中SDAP实体可以对应多个QFI和DRB；

(3)如图5所示，SDAP直接接口的模块有QoS Mapping模块、5GPDCP模块、5GRRC模块和5GSM模块；其中QoS Mapping模块保存有PDU Session ID和QFI对应关系；5GPDCP模块保存有PDU Session ID和DRB对应关系；5GRRC模块中保存有PDU session ID、DRB以及QFI对应关系；5GSM模块中保存有PDU Session ID和QFI对应关系；

(4)SDAP模块对外接口有SDAP-QoS接口、PDCP-SDAP接口、RRC-SDAP接口和SDAP-SM接口。进一步，所述的QoS Mapping模块根据来自应用层的数据包，通过流映射确定QFI标识，并且通过QFI标识，搜索到对应的PDU Session ID，最后将数据转发到对应的SDAP模块实例中。

进一步，所述的5GPDCP模块通过对应的DRB标识，搜索到对应的PDU Session ID，即SDAP实例号，将收到来自网络的数据块转发到对应的SDAP实例中。

进一步，所述的5GRRC模块根据网络配置的DRB和PDU session ID和QFI对应关系，使用PDU Session ID搜索SDAP实例号，直接发送到SDAP实体。

进一步，所述的5GSM模块完成SDAP实例的创建、删除和参数修改功能；

SDAP实例创建场景，5GSM根据来自网络以及终端用户层的需求，进行PDU会话的建立过程，最终将5GSM新建立的PDU会话在SDAP层创建该会话对应的SDAP实体；

SDAP实例删除场景，5GSM模块在PDU会话删除后，5GSM将删除该PDU会话在SDAP层对应的SDAP实例；

SDAP实例参数修改场景，启动PDU会话修改过程，修改QoS规则和QFI标识，通过PDUSession ID搜索SDAP实例号，将结果发送给SDAP实例。

进一步，所述的SDAP实例删除过程：在5G系统中关于PDU会话删除主要来自两个方面，一个是来自终端或是网络的PDU会话释放请求过程，称为显式信令PDU会话删除场景，另一方面则是终端和网络PDU会话不匹配情况，称为隐式PDU会话删除场景；

所述的SDAP实例参数修改过程，由于终端移动以及网络业务实际状况进行时时调整，在PDU会话过程中，终端和网络都可以发起对PDU会话参数的修改过程，修改QoS规则以及QFI标识(增加或是删除QFI)；或是网络通过反射QoS方式进行修改映射。

进一步，该方法还包括终端业务数据的接收和发送；

所述的终端业务数据接收和发送，分成两个场景：SDAP实体下行数据接收场景和SDAP实体上行数据发送场景；

(1)SDAP的下行数据接收场景：对于SDAP层来讲，PDCP接收到来自网络的数据，解析出完整的PDCP数据包，然后根据PDCP接收数据包对应的DRB值，搜索到SDAP对应的实例号，即PDU Session ID值，然后将数据包发送到SDAP实例中；

(2)SDAP的上行数据发送场景：应用层的数据包发送到QoS Mapping模块，在QoSMapping模块中，通过分组滤波方法搜索到对应的QFI，然后使用QFI再次搜索对应的PDUSession ID值，即对应SDAP中的SDAP实例号。

本发明的有益效果在于：

(1)SDAP层是5G系统中新提出的一个模块，本发明提出了一种具体的工程实现解决方案，能够解决终端SDAP层设计中的关键技术问题；

(2)本发明提供了一种SDAP多实例的实现方法，提供了SDAP层多PDU会话的实现方式；

(3)本发明提供了一种和SDAP模块相交互的实现方法，即在SDAP多实例设计中，5GSM、5GPDCP和5GRRC模块对SDAP多实例的操作方法；

(4)本发明提供了一种SDAP中关于QFI、PDU Session ID以及DRB映射管理方法，以及这种映射的灵活修改方式，使得SDAP模块能够满足未来SDAP标准不确定的修改需求；

(5)采用本发明实现SDAP模块，使得5G终端的非接入层结构更加清晰，便于5G中SDAP层的代码维护和升级。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为5G下行层2结构；

图2为5G上行层2结构；

图3为5G系统中SDAP功能图；

图4为5G系统中SDAP结构图；

图5为5G系统中的SDAP层相关接口图；

图6为SDAP实例创建过程流程图；

图7为显示信令删除PDU会话场景中SDAP实例删除过程流程图；

图8为隐式PDU会话删除场景中SDAP实例删除过程流程图；

图9为终端发起的SDAP参数修改过程流程图；

图10为网络发起的SDAP参数修改过程流程图；

图11为网络通过反射QoS方式修改映射关系流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

以下从几个方面描述SDAP功能的实现方法，即SDAP实例创建过程；SDAP实例删除过程；SDAP实例的参数修改过程；业务数据接收和发送流程。

1、SDAP实例创建过程：SDAP模块的SDAP实例的创建是由5GSM模块控制的。具体操作流程如图6所示。具体步骤如下：

步骤1：PDU会话的建立总是由终端发起的，如果网络需要建立PDU会话，那么网络首先发送短消息请求终端发起PDU会话建立过程。如图6中的1.1步。

步骤2：应用层确定发起PDU会话过程，则应用发送PDU建立请求道5GSM层，采用的层间通信原语为AP_PDU_EST_REQ。如图6中的1.2步。

步骤3：5GSM模块收到AP_PDU_EST_REQ原语之后，则根据5GSM模块规范要求发起PDU会话建立过程，在该过程中5GSM模块分配一个未使用过的PDU Session ID来标识该PDU会话，假定为PDU Session IDx。如图6中的2.1和2.2步。

步骤4：如果5GSM模块发起的PDU会话建立过程成功，则5GSM模块创建一个SDAP实体，该SDAP实体的实例号为PDU Session IDx。如图6中的3.1。

步骤5：5GSM模块将PDU Session IDx的参数配置到SDAP实例号为PDU SessionIDx实体中。如图6中3.2步，使用SDAP_CONF_REQ原语。该原语中包括PDU会话编号：PDUSession IDx、QFI标识、QoS规则。

步骤6：5GRRC模块收到来自网络层RRC无线资源配置，通过SDAP_RB_IND原语上报给SDAP模块。在该原语中包括了PDU Session ID、QFI标识和DRB标识。如图6中4.1、4.2步。

步骤7：完成上面的步骤，终端和网络之间完成了PDU会话建立过程，即可进行业务数据传输。

2、SDAP实例删除过程：在5G系统中关于PDU会话删除主要来自两个方面，一个是来自终端或是网络的PDU会话释放请求过程，称为显式信令PDU会话删除场景，另一方面则是终端和网络PDU会话不匹配情况，称为隐式PDU会话删除场景。如图7给出显示信令删除PDU会话场景，如图8给出隐式PDU会话删除场景。

2.1在显示信令删除PDU会话场景，如图7，具体过程如下：

步骤1：终端和网络都可以发起PDU会话释放过程，如图7中1.1、1.2和2步。

步骤2：根据5GSM层信令流程，执行PDU会话释放过程。如图7中3步。

步骤3：5GSM模块完成了PDU会话释放过程，则根据PDU Session ID删除SDAP对应的实例，如果是终端发起，则通过AP_PDU_REL_RSP通知应用层，删除对应的QFI标识。如图7中4和5步。

2.2隐式PDU会话删除场景，如图8，该场景主要在5GMM层信令过程中，网络发送的5GMM层的消息中会携带有PDU会话状态列表，5GMM模块会将该PDU会话列表上报给5GSM模块。具体过程如下：

步骤1：终端和网络之间处于连接模式状态，5GMM模块收到来自5GMM层消息中含有的PDU会话状态成员(PDU session status)，5GMM模块使用NET_PDU_STATUS_IND把PDUsession status上报给5GSM模块。如图8中1、2步。

在该步骤中，5GMM层消息指网络发送的注册接受消息(Registration accept)，业务接受消息(Service accept)，业务拒绝消息(Service reject)。

步骤2：5GSM模块收到来自5GMM模块的PDU session status指示，检查SDAP模块是否存在对应的PDU Session ID值，如果SDAP存在相应的PDU Session ID值，但是PDUsession status中指明无效，则5GSM模块将发起SDAP实例删除流程。如图8中3、4步。

3、SDAP实例的参数修改过程，由于终端移动以及网络业务实际状况进行时时调整，在PDU会话过程中，终端和网络都可以发起对PDU会话参数的修改过程，修改QoS规则以及QFI标识(增加或是删除QFI)。或是网络通过反射QoS方式进行修改映射。

3.1终端发起的PDU会话修改场景，如图9。

步骤1：终端需要发起PDU会话修改需求，则5GSM模块发送PDU会话修改请求消息(PDU session modification request)到网络。如图9中1、2步。

步骤2：5GSM模块完成终端PDU会话修改过程之后，使用SDAP_RECFG_REQ原语将PDU会话参数配置到SDAP模块，该SDAP_RECFG_REQ原语中包括QFI参数、PDU Session ID值、QoS规则。如图9中3、4步。

3.2网络发起的PDU会话修改场景，如图10。

步骤1：网络需要发起PDU会话修改请求，则网络端发送PDU会话修改命令消息(PDUsession modification command)到终端5GSM模块。如图10中1步。

步骤2：5GSM模块完成网络PDU会话修改过程之后，使用SDAP_RECFG_REQ原语将PDU会话参数配置到SDAP模块，该SDAP_RECFG_REQ原语中包括QFI参数，PDU Session ID值，并且将修改的结果指示给应用层。如图10中2、3步。

3.3网络通过反射QoS方式进行修改映射关系，如图11。

步骤1：网络在配置无线资源的时候，配置了DRB、PDU Session ID和QFI的对应关系，同时在RRC层消息成员中指明是否支持反射QoS功能。如图11中1步。

具体参见3GPP TS38.331中的关于SDAP参数的抽象语法标记(ASN.1)配置成员项(SDAP_Config)，如下所示。

SDAP_Config::＝SEQUENCE{

--FFS/TODO:Definition of PDUsessionID to be added

pduSession PDUsessionID,

--FFS:separate configuration for UL and DL

sdap_Header_DL ENUMERATED{present,absent},

sdap_Header_UL ENUMERATED{present,absent}

defaultDRB BOOLEAN,

reflectiveQoS BOOLEAN,--It is FFS whether this field is needed

--FFS:Is the simple list sufficient？Replace by add/mod/release list？Or bitmap？

mappedQoSflows SEQUENCE(SIZE(0..maxNrofQFIs))OF QFI OPTIONAL,--Need N

...

}

其中，reflective QoS标识该PDU Session ID是否支持反射QoS功能。

步骤2：如果在SDAP_Config配置中，指明了PDU Session ID支持反射QoS功能，那么网络需要建立一个新的上行QFI和PDU Session ID的映射关系，那么网络在发送SDAP数据头的RQI比特，指明需要改变非接入层(NAS)的数据映射规则，即在该SDAP层数据头的QFI为新的下行和上行的QFI标识。如图11中2步。

在该过程中，5GPDCP模块收到来自网络的5GPDCP层数据承载单元，首先解析5GPDCP数据单元头，根据5GPDCP的DRB标识搜索到PDU Session ID值，即PDU Session ID就是SDAP具体的实例号。如图11中3步。

5GPDCP层将5GPDCP数据块中解析出SDAP数据块，发送到实例号为PDU Session ID的SDAP实例。如图11中4步。

步骤3：SDAP实体具体参加3GPP中的业务数据适配协议TS37.423中的SDAP数据分组单元头定义(3GPP TS37.324 6.2.2.2Data PDU with SDAP header)。在该SDAP数据包头中包含了RQI和QFI成员。如图11中5步。

步骤4：SDAP模块新建立的PDU Session ID和QFI对应关系，指示到QoS Mapping模块中。终端发送上行数据的时候，携带的上下行QFI将对应该PDU Session ID。如图11中6步。

4、终端业务数据接收和发送流程，分成两个场景，SDAP实体下行数据接收场景和SDAP实体上行数据发送场景。

4.1SDAP实体的下行数据接收场景：对于SDAP模块来讲，5GPDCP接收到来自网络的数据，解析出完整的5GPDCP数据包，然后根据5GPDCP接收数据包对应的DRB值，搜索到SDAP对应的实例号，即PDU Session ID值，然后将数据包发送到SDAP实例中。

4.2SDAP实体的上行数据发送场景：应用层的数据包发送到QoS Mapping模块，在QoS Mapping模块中，通过分组滤波方法搜索到对应的QFI，然后使用QFI再次搜索对应的PDU Session ID值，即对应SDAP模块中的SDAP实例号。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种5G系统的SDAP层功能实现方法，其特征在于：该方法是采用模块化设计，在业务数据适配协议(Service Data Adapt Protocol，SDAP)层中，采用多实例方式进行设计，使用PDU会话标识(PDU Session ID)来标识SDAP实例编号；每个SDAP实体完成独自PDUSession ID对应的数据无线承载(Data Radio Bearer，DRB)和QoS流标识(QoS Flow ID，QFI)的映射管理；5G会话管理(Session Managemen，SM)模块管理负责SDAP实例的创建和删除工作。实现SDAP层功能的模块，称为SDAP模块。

所述方法具体包括：

(1)SDAP模块采用多实例方式设计，每个PDU会话对应一个独立的SDAP实体；设置PDUSession ID和SDAP实例号相同；与SDAP关联模块使用PDU Session ID值来确定SDAP对应的实例号；

(2)SDAP实体记录本实体的PDU Session ID值、以及对应的QFI列表和DRB列表，在记录中SDAP实体可以对应多个QFI和DRB；

(3)SDAP直接接口的模块有QoS Mapping模块、5G分组数据汇聚协议(Packet DataConvergence Protocol，PDCP)模块、5G无线资源控制(Radio Reources Control，RRC)模块和5GSM模块；其中QoS Mapping模块保存有PDU Session ID和QFI对应关系；5GPDCP模块保存有PDU Session ID和DRB对应关系；5GRRC模块中保存有PDU session ID、DRB以及QFI对应关系；5GSM模块中保存有PDU Session ID和QFI对应关系；

(4)SDAP模块对外接口有SDAP-QoS接口、PDCP-SDAP接口、RRC-SDAP接口和SDAP-SM接口。

2.根据权利要求1中所述的一种5G系统的SDAP层功能实现方法，其特征在于：所述的QoS Mapping模块根据来自应用层的数据包，通过流映射确定QFI标识，并且通过QFI标识，搜索到对应的PDU Session ID，最后将数据转发到对应的SDAP模块实例中。

3.根据权利要求1中所述的一种5G系统的SDAP层功能实现方法，其特征在于：所述的5GPDCP模块通过对应的DRB标识，搜索到对应的PDU Session ID，即SDAP实例号，将收到来自网络的数据块转发到对应的SDAP实例中。

4.根据权利要求1中所述的一种5G系统的SDAP层功能实现方法，其特征在于：所述的5GRRC模块根据网络配置的DRB和PDU session ID和QFI对应关系，使用PDU Session ID搜索SDAP实例号，直接发送到SDAP实体。

5.根据权利要求1中所述的一种5G系统的SDAP层功能实现方法，其特征在于：所述的5GSM模块完成SDAP实例的创建、删除和参数修改功能；

SDAP实例创建场景，5GSM根据来自网络以及终端用户层的需求，进行PDU会话的建立过程，最终将5GSM模块新建立的PDU会话在SDAP层创建该会话对应的SDAP实体；

SDAP实例删除场景，5GSM模块在PDU会话删除后，5GSM将删除该PDU会话在SDAP层对应的SDAP实例；

SDAP实例参数修改场景，启动PDU会话修改过程，修改QoS规则和QFI标识，通过PDUSession ID搜索SDAP实例号，将结果发送给SDAP实例。

6.根据权利要求5中所述的一种5G系统的SDAP层功能实现方法，其特征在于：

所述的SDAP实例删除过程：在5G系统中关于PDU会话删除主要来自两个方面，一个是来自终端或是网络的PDU会话释放请求过程，称为显式信令PDU会话删除场景，另一方面则是终端和网络PDU会话不匹配情况，称为隐式PDU会话删除场景；

所述的SDAP实例参数修改过程，由于终端移动以及网络业务实际状况进行时时调整，在PDU会话过程中，终端和网络都可以发起对PDU会话参数的修改过程，修改QoS规则以及QFI标识；或是网络通过反射QoS方式进行修改映射。

7.根据权利要求1中所述的一种5G系统的SDAP层功能实现方法，其特征在于：该方法还包括终端业务数据的接收和发送；

所述的终端业务数据接收和发送，分成两个场景：SDAP实体下行数据接收场景和SDAP实体上行数据发送场景；

(1)SDAP的下行数据接收场景：对于SDAP层来讲，PDCP接收到来自网络的数据，解析出完整的PDCP数据包，然后根据PDCP接收数据包对应的DRB值，搜索到SDAP对应的实例号，即PDU Session ID值，然后将数据包发送到SDAP实例中；

(2)SDAP的上行数据发送场景：应用层的数据包发送到QoS Mapping模块，在QoSMapping模块中，通过分组滤波方法搜索到对应的QFI，然后使用QFI再次搜索对应的PDUSession ID值，即对应SDAP中的SDAP实例号。