CN109088704A - 基于窄带物联网的上行资源分配方法及系统 - Google Patents

基于窄带物联网的上行资源分配方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于窄带物联网的上行资源分配方法,包括:判断终端是否需要发送上行数据;当终端需要发送上行数据时,进行上行预授权调度处理;以及,对下行混合自动重传请求进行检测,依据检测结果进行上行资源分配。该基于窄带物联网的上行资源分配方法能够使NB‑IoT系统在下行UDP业务场景下通过虚拟BSR对终端分配上行资源以避免频繁触发连接态接入,从而减少下行数据包丢失的情况进而极大地降低业务数据时延。本发明还涉及一种执行上述方法的基于窄带物联网的上行资源分配系统。

Description

基于窄带物联网的上行资源分配方法及系统
技术领域
本发明涉及窄带物联网技术领域,特别涉及一种基于窄带物联网的上行资源分配方法及系统。
背景技术
第三代合作伙伴项目(the 3rd Generation Partnership Project,简称“3GPP”)标准的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,简称“NB-IoT”)是移动通信技术领域的一个新兴分支,其取消了上行链路的物理上行控制信道(Physical Uplink ControlChannel,简称“PUCCH”),因而无法通过PUCCH发送调度请求(Schedule Request,简称“SR”)来申请上行资源。当终端(User Equipment,简称“UE”)之前上报的缓存状态报告(BufferStatus Report,简称“BSR”)授权已经耗尽,而有新的上行数据到达时,只能通过触发连接态接入来申请上行资源用以发送该上行数据。尤其是,对于下行用户数据报协议(UserDatagram Protocol,简称“UDP”)业务场景,其下行数据量较大而上行数据量较小,导致基站对终端的下行调度较多而上行调度较少,当终端需要向基站发送上行数据,如状态报告(Status Report)时,经常由于没有上行资源而触发连接态接入以发送该上行数据。对于连接态接入,其通常存在几百毫秒到几秒不等的时延。进一步地,由于终端在连接态接入过程中会停止下行数据的接收,所以在为发送上行数据而频繁触发连接态接入将加剧业务数据时延并可能会导致下行数据包丢失,从而触发无线链路控制(Radio Link Control,简称“RLC”)层重传,其结果是将导致更大的系统时延发生。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种基于窄带物联网的上行资源分配方法及系统,其能够使NB-IoT系统在下行UDP业务场景下有效地分配上行资源从而降低业务时延。
为实现上述目的,本发明提供的一种基于窄带物联网的上行资源分配方法,其特征在于,包括:
判断终端是否需要发送上行数据;
当终端需要发送上行数据时,进行上行预授权调度处理;以及
对下行混合自动重传请求进行检测,依据所述检测结果进行上行资源分配。
可选择地,所述判断终端是否需要发送上行数据的步骤,包括,获取下行无线链路控制的协议数据单元,并依据该协议数据单元确定终端是否需要发送上行数据。
可选择地,当所述协议数据单元的头部携带的P位值为1时,确定终端需要发送上行数据。
可选择地,所述上行预授权调度处理的步骤,包括,进行组包,在发送无线链路控制或媒体访问控制报文后,发送上行预授权请求消息。
可选择地,所述上行预授权调度处理的步骤,包括,设置上行预授权标志。
可选择地,所述上行预授权调度处理的步骤,包括:当收到所述下行混合自动重传请求的所述检测结果为确认字符且所述预授权标志为1时,进行上行资源分配或者置于上行调度优先队列的队尾,并清除所述预授权标志。
可选择地,所述上行预授权调度处理步骤,包括,当收到所述下行混合自动重传请求的所述检测结果为否定应答时,判断是否达到最大重传次数;如果没有达到最大重传次数,则调度重传;如果已达到最大重传次数,则清除所述预授权标志。
本发明还提供一种基于窄带物联网的上行资源分配系统,包括调度装置及与调度装置连接的至少一终端,其特征在于:所述调度装置包括控制面调度模块及数据面调度模块。
可选择地,所述控制面调度模块及所述数据面调度模块执行的步骤,包括:
所述控制面调度模块分配物理下行共享信道资源并向所述数据面调度模块发送物理下行共享信道组包命令;
所述数据面调度模块进行物理下行共享信道内容组包并指示物理层按物理下行共享信道资源进行发送;
所述数据面调度模块判断协议数据单元头部P位的值;
当P=1时,所述数据面调度模块向所述控制面调度模块发送预调度授权请求;
所述控制面调度模块置预授权标志为1;
所述控制面调度模块判断混合自动重传请求的检测结果;
当检测结果为确认字符时,所述控制面调度模块判断预授权标志的值;
当预授权标志为1时,所述控制面调度模块分配上行资源或将所述终端置于上行优先调度队列且清空预授权标志;以及
所述控制面调度模块接收并处理所述终端发来的状态报告。
可选择地,所述调度装置的所述控制面调度模块及所述数据面调度模块执行的步骤,包括:
所述控制面调度模块分配物理下行共享信道资源并向所述数据面调度模块发送物理下行共享信道组包命令;
所述数据面调度模块进行物理下行共享信道内容组包并指示物理层按物理下行共享信道资源进行发送;
所述数据面调度模块判断协议数据单元头部P位的值;
当P=1时,所述数据面调度模块向所述控制面调度模块发送预调度授权请求;
所述控制面调度模块置预授权标志为1;
所述控制面调度模块判断混合自动重传请求的检测结果;
当检测结果为否定应答时,所述控制面调度模块判断终端是否达到最大重传次数;如果达到最大重传次数,所述控制面调度模块清空预授权标志,如果未达到最大重传次数,所述控制面调度模块调度下行重传。
可选择地,所述终端执行的步骤,包括:
根据下行控制信息解析物理下行共享信道;
判断物理下行共享信道解析是否成功;当解析成功时,反馈混合自动重传请求确认字符;
判断协议数据单元头部携带的P位值;
当P=1时,生成状态报告;以及
判断是否检测到指示上行发送资源的下行控制信息;当检测到指示上行发送资源的下行控制信息时,发送状态报告。
可选择地,所述终端执行的步骤,包括:
根据下行控制信息解析物理下行共享信道。
判断物理下行共享信道解析是否成功;
当所述解析不成功时,反馈混合自动重传请求否定应答并继续进行物理下行控制信道盲检。
相对于现有技术,本发明中的基于窄带物联网的上行资源分配方法及系统,主要用于NB-IOT在下行UDP业务场景通过虚拟BSR对终端进行上行资源分配,其根据调度装置侧下行组包情况判断终端是否可能需要发送上行数据的状态报告;若确定终端可能需要发送状态报告则设置虚拟上行BSR,根据虚拟上行BSR为终端预调度上行授权,可以在终端需要发送状态报告之前预先调度上行授权以便能够使终端及时发送状态报告到网侧,避免频繁触发连接态接入以减少触发连接态接入的频率,从而减少下行数据包丢失的情况进而极大地降低业务数据时延、满足较高的时延需求及服务质量(QoS)的需求。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,并与本发明的实施例一起,用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为示例的基于窄带物联网的上行资源分配系统的示意图;
图2为示例的基于窄带物联网的上行资源分配方法的流程图;
图3为示例的调度装置侧的处理流程图;
图4为示例的终端侧的处理流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明一实施例提供一种基于窄带物联网的上行资源分配系统10,其优选用于NB-IoT系统在下行UDP业务场景下基于虚拟BSR进行上行资源的分配。图1为示例的基于窄带物联网的上行资源分配系统10的示意图,如图1所示,该上行资源分配系统10包括调度装置20及与调度装置20相连的终端30。应理解,在该上行资源分配系统10中可以有多个调度装置20和与调度装置20连接的多台终端30。
本发明一实施例还提供一种窄带物联网的上行资源分配方法,上述的基于窄带物联网的上行资源分配系统10可利用该上行资源分配方法在NB-IoT下行UDP业务场景通过虚拟BSR进行上行资源的分配。图2为示例的基于窄带物联网的上行资源分配方法的流程图,如图2所示,该上行资源分配方法包括:
步骤S101:判断终端30是否需要发送上行数据。
判断终端30是否需要发送上行数据包括获取下行RLC协议数据单元(ProtocolData Unit,简称“PDU”)并依据该RLC协议数据单元确定终端30是否需要发送上行数据。可以选择地,其包括获取头部P位值为1的下行RLC协议数据单元以确定终端需要发送上行数据。应理解,NB-IoT系统中,当RLC下行数据发送或重传缓存为空时最后一包下行RLC协议数据单元头部P位(Polling)置为1,这将触发接收方(终端)上报一个状态报告,该状态报告将以上行数据的方式进行发送,此时,当获取的下行RLC协议数据单元头部携带的P位值为1时即可确定终端30需要发送上行数据。
步骤S102:当终端30需要发送上行数据时,调度装置20进行上行预授权调度处理。
上行预授权调度处理包括调度装置20进行组包,在发送无线链路控制/媒体访问控制报文后,发送上行预授权请求消息以及设置上行预授权标志。
具体为,调度装置20拿到物理下行共享信道(Physical Downlink SharedChannel,简称“PDSCH”)的调度信息后,进行RLC/媒体访问控制(Media Access Control,简称“MAC”)组包;当RLC协议数据单元的P位值为1(P=1)时,调度装置20在向物理层(PHY)发送RLC/MAC报文后,即刻发送“上行预授权请求”消息,此时终端30正处于下行HARQ队列中,可以设置该终端30的预授权标志(Flag)为1(即Flag=1)。
步骤S103:调度装置20对下行混合自动重传请求(Hybrid Automatic RepeatRequest,简称“HARQ”)进行检测,并依据该检测结果进行上行资源分配。
在调度装置20对下行HARQ进行检测时,收到的检测结果可为确认字符(Acknowledgement,简称“ACK”)和否定应答(Negative Acknowledgement,简称“NACK”)两种情形。在步骤S103中,当收到下行HARQ的检测结果为ACK且预授权标志为1(Flag=1)时,根据虚拟的上行BSR分配上行资源或者将其置于上行调度优先队列的队尾,并清除预授权标志。可选择地,按虚拟上行BSR大小分配物理上行共享信道(Physical Uplink SharedChannel,简称“PUSCH”)资源,优选地,分配的PUSCH资源至少可承载32Bytes。当收到下行HARQ的检测结果为NACK时,判断是否达到最大重传次数;如果没有达到最大重传次数,则调度重传;如果已达到最大重传次数,则清除预授权标志而不进行上行资源分配。应理解,最大重传次数可依据实际需要而设定,优选地,最大重传次数设置为3次。
配合参考图1,可选择地,上述实施例中的基于窄带物联网的上行资源分配系统10的调度装置20进一步包括控制面调度模块203(C_Scheduler)及数据面调度模块205(D_Scheduler)。该控制面调度模块203、数据面调度模块205与终端30交互处理以完成上述实施例中的基于窄带互联网的上行资源分配方法。
图3为示例的调度装置侧的处理流程图,如图3所示,调度装置侧主要用于处理发送携带P位的协议数据单元以及上行预授权调度等流程,具体为,包括:
步骤S301:控制面调度模块203分配PDSCH资源并向数据面调度模块205发送PDSCH组包命令。
具体为,控制面调度模块203根据下行BSR情况为终端30分配PDSCH资源,将该终端30置为下行HARQ队列,同时向数据面调度模块205发送PDSCH组包命令。
步骤S302:数据面调度模块205进行PDSCH内容组包并指示PHY按PDSCH资源进行发送。
步骤S303:数据面调度模块205判断协议数据单元头部P位的值;当P=1时,转入步骤S304;当P≠1时,转入步骤S306。
步骤S304:数据面调度模块205向控制面调度模块203发送预调度授权请求。
数据面调度模块205向控制面调度模块203发送预调度请求用以通知控制面调度模块203为终端30预调度上行授权。
步骤S305:控制面调度模块203置预授权标志为1。
当控制面调度模块203收到数据面调度模块205发来的预调度授权请求时,根据终端30的ID查找到对应的终端30,此时,该终端30应处于等待下行HARQ状态,将终端30的预授权标志置为1(Flag=1)。可选择地,置终端30的虚拟上行BSR>=32Bytes。
步骤S306:控制面调度模块203判断HARQ的检测结果;当检测结果为“ACK”(确认字符)时,转入步骤S307;当检测结果为“NACK”(否定应答)时,转入步骤S310。
控制面调度模块203判断收到的终端30的HARQ的检测结果,该检测结果表示终端30是否完成下行HARQ;当终端30完成下行HARQ时,控制面调度模块203将收到终端30反馈的HARQ-ACK;当终端30未完成下行HARQ时,控制面调度模块203将收到终端30反馈的HARQ-NACK。
步骤S307:控制面调度模块203判断预授权标志的值;当Flag=1时,转入步骤S308;当Flag≠1,调度装置侧处理流程结束。
步骤S308:控制面调度模块203分配上行资源或将终端30置于上行优先调度队列且清空预授权标志。
控制面调度模块203按虚拟上行BSR大小为终端30分配上行资源,优选地,分配的PUSCH资源至少可承载32Bytes;或者将该终端30置于上行优先调度队列的队尾,并将预授权标志置0,即Flag=0。
需要说明地是,无论是通过窄带物理上行共享信道(Narrowband PhysicalUplink Shared Channel,NPUSCH)还是通过连接态接入MSG3(第三条消息)携带,基于窄带物联网的上行资源预授权调度的处理是以尚未收到上行BSR请求为条件。当调度装置20已经收到终端30上行BSR请求时,如果此时终端30处于等待下行HARQ的状态,则清除下行HARQ的状态且清除预授权标志;如果已经为终端30分配了上行预授权,则终端30归还已分配的上行预授权。针对终端30上报的BSR请求,调度装置20直接分配上行资源而无需依据下行HARQ的检测结果判断是否进行上行资源分配。
步骤S309:控制面调度模块203接收并处理终端30发来的状态报告后,调度装置侧处理流程结束。
步骤S310:控制面调度模块203判断终端是否达到最大重传次数(重传等待);如果为“是”,转入步骤S311;如果为“否”,转入步骤S312。
最大重传次数可按照实际情况进行设置,优选地,设定最大重传次数为3次。
步骤S311:控制面调度模块203清空预授权标志,调度装置侧处理流程结束。
当达到或超过设定最大重传次数时,控制面调度模块203将预授权标志置0,即Flag=0,调度装置侧处理流程结束。
步骤S312:控制面调度模块203调度下行重传,返回步骤S301。
图4为示例的终端侧的处理流程图,如图4所示,终端30主要用于处理解析协议数据单元以及发送状态报告等流程,具体为,包括:
步骤S401:终端30根据DCI解析PDSCH。
终端30根据在终端特定搜索空间(UE-specific search space,简称“USS”)检测到的下行控制信息(Downlink Control Information Format N1,简称“DCI N1”)解析PDSCH。
步骤S402:终端30判断PDSCH解析是否成功;如果“是”(即解析成功),转入步骤S403;如果“否”(即解析不成功),转入步骤S409。
可选择地,终端30通过PDSCH循环冗余校验(Cyclical Redundancy Check,简称“CRC”)来判断解析是否成功。
步骤S403:终端30反馈HARQ-ACK。
终端30通过窄带物理上行共享信道Format2(Narrowband Physical UplinkShared Channel Format2,简称“NPUSCH Format2”)向调度装置20反馈HARQ的检测结果为ACK。
步骤S404:终端30判断协议数据单元头部携带的P位值;当P=1时,转入步骤S405;当P≠1时,终端侧处理流程结束。
步骤S405:终端30生成状态报告。
步骤S406:终端30判断是否检测到指示上行发送资源的下行控制信息(DownlinkControl Information Format N0,简称“DCI N 0”;如果为“是”(检测到DCI N0),转入步骤S407;如果为“否”(未检测到DCI N0),转入步骤S408。
步骤S407:终端30发送状态报告,终端侧处理流程结束。
终端30在USS空间检测到上行预调度授权,并根据该调度授权组一个包含状态报告的数据包,通过窄带物理上行共享信道Format1(Narrowband Physical Uplink SharedChannel Format1,简称“NPUSCH Format1”)发送。
步骤S408:终端30触发连接态接入申请上行资源授权,转入步骤S407。
步骤S409:终端30反馈HARQ-NACK并继续进行物理下行控制信道(PhysicalDownlink Control Channel,简称“PDCCH”)盲检。
终端30通过NPUSCH Format2反馈HARQ的检测结果为NACK,并继续PDCCH盲检,返回步骤S401。
本发明上述实施例的基于窄带物联网的上行资源分配方法及系统,主要用于NB-IOT在下行UDP业务场景通过虚拟BSR为终端进行上行资源分配,其根据调度装置侧下行组包情况判断终端30是否可能需要发送上行数据的状态报告;若确定终端30可能需要发送状态报告则设置虚拟上行BSR,根据虚拟上行BSR为终端30预调度上行授权,可以在终端30需要发送状态报告之前预先调度上行授权以便能够使终端30及时发送状态报告到网侧,避免频繁触发连接态接入以减少触发连接态接入的频率,从而减少下行协议数据单元丢失的情况进而极大地降低业务数据时延、满足较高的时延需求及服务质量(QoS)的需求。
本领域普通技术人员可以理解:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种基于窄带物联网的上行资源分配方法,其特征在于,包括:
判断终端是否需要发送上行数据;
当终端需要发送上行数据时,进行上行预授权调度处理;以及
对下行混合自动重传请求进行检测,依据所述检测结果进行上行资源分配。
2.根据权利要求1所述的基于窄带物联网的上行资源分配方法,其特征在于,所述判断终端是否需要发送上行数据的步骤,包括,获取下行无线链路控制的协议数据单元,并依据该协议数据单元确定终端是否需要发送上行数据。
3.根据权利要求2所述的基于窄带物联网的上行资源分配方法,其特征在于,当所述协议数据单元的头部携带的P位值为1时,确定终端需要发送上行数据。
4.根据权利要求1所述的基于窄带物联网的上行资源分配方法,其特征在于,所述上行预授权调度处理的步骤,包括,进行组包,在发送无线链路控制或媒体访问控制报文后,发送上行预授权请求消息。
5.根据权利要求4所述的基于窄带物联网的上行资源分配方法,其特征在于,所述上行预授权调度处理的步骤,包括,设置上行预授权标志。
6.根据权利要求5所述的基于窄带物联网的上行资源分配方法,其特征在于,所述上行预授权调度处理的步骤,包括:当收到所述下行混合自动重传请求的所述检测结果为确认字符且所述预授权标志为1时,进行上行资源分配或者置于上行调度优先队列的队尾,并清除所述预授权标志。
7.根据权利要求5所述的基于窄带物联网的上行资源分配方法,其特征在于,所述上行预授权调度处理步骤,包括,当收到所述下行混合自动重传请求的所述检测结果为否定应答时,判断是否达到最大重传次数;如果没有达到最大重传次数,则调度重传;如果已达到最大重传次数,则清除所述预授权标志。
8. 一种基于窄带物联网的上行资源分配系统,包括调度装置及与调度装置连接的至少一终端,其特征在于:所述调度装置包括控制面调度模块及数据面调度模块;
所述调度装置用于判断终端是否需要发送上行数据,当终端需要发送上行数据时,进行上行预授权调度处理;以及
对下行混合自动重传请求进行检测,依据所述检测结果进行上行资源分配。
9.如权利要求8所述的基于窄带物联网的上行资源分配系统,其特征在于:所述控制面调度模块及所述数据面调度模块执行的步骤,包括:
所述控制面调度模块分配物理下行共享信道资源并向所述数据面调度模块发送物理下行共享信道组包命令;
所述数据面调度模块进行物理下行共享信道内容组包并指示物理层按物理下行共享信道资源进行发送;
所述数据面调度模块判断协议数据单元头部P位的值;
当P=1时,所述数据面调度模块向所述控制面调度模块发送预调度授权请求;
所述控制面调度模块置预授权标志为1;
所述控制面调度模块判断混合自动重传请求的检测结果;
当检测结果为确认字符时,所述控制面调度模块判断预授权标志的值;
当预授权标志为1时,所述控制面调度模块分配上行资源或将所述终端置于上行优先调度队列且清空预授权标志;以及
所述控制面调度模块接收并处理所述终端发来的状态报告。
10.如权利要求8所述的基于窄带物联网的上行资源分配系统,其特征在于:所述调度装置的所述控制面调度模块及所述数据面调度模块执行的步骤,包括:
所述控制面调度模块分配物理下行共享信道资源并向所述数据面调度模块发送物理下行共享信道组包命令;
所述数据面调度模块进行物理下行共享信道内容组包并指示物理层按物理下行共享信道资源进行发送;
所述数据面调度模块判断协议数据单元头部P位的值;
当P=1时,所述数据面调度模块向所述控制面调度模块发送预调度授权请求;
所述控制面调度模块置预授权标志为1;
所述控制面调度模块判断混合自动重传请求的检测结果;
当检测结果为否定应答时,所述控制面调度模块判断终端是否达到最大重传次数;如果达到最大重传次数,所述控制面调度模块清空预授权标志,如果未达到最大重传次数,所述控制面调度模块调度下行重传。
11.如权利要求8所述的基于窄带物联网的上行资源分配系统,其特征在于:所述终端执行的步骤,包括:
根据下行控制信息解析物理下行共享信道;
判断物理下行共享信道解析是否成功;当所述解析成功时,反馈混合自动重传请求确认字符;
判断协议数据单元头部携带的P位值;
当P=1时,生成状态报告;以及
判断是否检测到指示上行发送资源的下行控制信息;当检测到指示上行发送资源的下行控制信息时,发送状态报告。
12.如权利要求8所述的基于窄带物联网的上行资源分配系统,其特征在于:所述终端执行的步骤,包括:
根据下行控制信息解析物理下行共享信道;
判断物理下行共享信道解析是否成功;
当所述解析不成功时,反馈混合自动重传请求否定应答并继续进行物理下行控制信道盲检。
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