CN111213403A

CN111213403A - 无线通信系统中QoS流的调度

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Publication number: CN111213403A
Application number: CN201780095917.6A
Authority: CN
Inventors: 拉马·库马尔·莫匹代韦; 本特·林多夫; 菲利普·曼森; 毗湿奴·普雷曼
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2017-10-13
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2020-05-29
Anticipated expiration: 2037-10-13
Also published as: CN111213403B; WO2019072397A1

Abstract

本发明涉及一种用于为数据无线承载调度用户数据(如业务数据)的机制。由此可以避免调度某些高优先级数据包的时延。这是通过创建多个虚拟队列集合来实现的，其中，所述多个虚拟队列集合中的每个虚拟队列集合被分配用于存储相应QoS流标识对应的数据包，并且在每个虚拟队列集合中创建虚拟队列用于存储具有不同优先级的数据包，根据优先级提取所述数据包用于PDCP实体进行调度。

Description

无线通信系统中QoS流的调度

发明领域

本申请涉及无线通信系统中调度服务质量(quality of service，QoS)流的方法和装置。

背景技术

演进分组系统(evolved packet system，EPS)是面向连接的传输网络，因此其需要在两个端点(例如，用户设备和公共数据网络网关(public data network gateway，PDN-GW))之间建立“虚拟”连接。该虚拟连接称为“EPS承载”。数据无线承载(data radiobearer，DRB)在用户设备(user equipment，UE)和基站(base station，BS)(例如，eNB等)之间传输EPS承载的高层数据包(又称为“互联网协议(internet protocol，IP)流”)。当有足够的无线资源(即多个DRB)时，为每个EPS承载分配DRB，并且每个EPS承载与所分配的相应DRB为一一映射关系。当没有足够的无线资源(例如，只有一个DRB)时，某些IP流共用所述一个DRB，并且某些数据包(例如，传输控制协议同步消息(transmission control protocolsynchronous message，TCP SYN)/传输控制协议结束消息(transmission controlprotocol finish message，TCP FIN)/传输控制协议确认消息(transmission controlprotocol acknowledgement message，TCP ACK))在实现中优先于其它数据包。实现分组数据汇聚层协议(packet data convergence protocol，PDCP)的实体维护两个队列：高优先级队列，用于处理优先的数据包(如TCP SYN/FIN/ACK数据包)，以及普通优先级队列，用于处理其它数据包(如业务数据包等)。当低层(如无线链路控制(radio link control，RLC)层)请求用于进行空中传输的数据时，PDCP实体调度来自高优先级队列的数据包。从图1所示的长期演进(long term evolution，LTE)通信系统的示例中可以看出这一点。

在下一代无线接入网中，QoS模型支持基于QoS流的框架。QoS流是协议数据单元(protocol data unit，PDU)会话中QoS区分的最小粒度。PDU会话是UE与提供PDU交换的网络实体之间的关联。“几个QoS流可以映射到同一个数据无线承载上。如果某个QoS流需要单独的数据无线承载来满足其QoS要求，则网络将分配单独的数据无线承载。如在LTE中，网络可以首先分配一个数据无线承载(在LTE中称为缺省承载)，并根据接收到的数据包的QoS要求分配更多的数据无线承载(称为专用数据无线承载)。在图2a中，存在一个名为“QoS流X”的QoS流，其向PDCP实体下发数据包。该PDCP实体将所述数据包缓冲至高优先级队列和普通优先级队列。在图2b中，当加入了新的QoS流“QoS流Y”时，根据来自QoS流Y的数据包“Y1”是否为TCP SYN/FIN/ACK数据包，将该数据包“Y1”缓冲至高优先级队列或普通优先级队列的末尾。在一些实施方式中，QoS流Y可以是高优先级的，例如，该QoS流Y包括车辆对万物(vehicle-to-everything，V2X)消息。然而，数据包“Y1”的调度会被延迟，直到来自高优先级队列或普通优先级队列的所有数据包传输完毕，进而增加了处理数据包“Y1”的时延。因此，需要一种减少下一代无线接入网中高优先级QoS流时延的概念。”

发明内容

本发明的目的是提供一种用于QoS流处理的改进概念。

本发明第一方面提出了一种用于为数据无线承载(data radio bearer，DRB)调度用户数据(如业务数据)的机制。所述用户数据通过映射到所述数据无线承载上的QoS流进行传输。每个数据流都有数据包传输的时延要求等相应的QoS要求(也称为“关键性能指标(keyperformance indicator，KPI)”)，因此所述数据流也称为QoS流。除了时延要求之外，例如，所述QoS要求包括以下中的至少一项(如3GPPTS 23.501中所定义)：

(1)资源类型：描述所述QoS流是保证比特速率(guaranteed bit rate，GBR)还是非保证比特速率(non-guaranteed bit rate，non-GBR)。

(2)优先级等级：描述QoS流的优先级。应为业务用户分配“n”个用户优先级等级中的一个用户优先级等级。所述优先级等级定义为1是最高优先级等级，“n”是最低优先级等级。

(3)包延迟预算(packet delay budget，PDB)：定义UE和网络中的用户面功能(user plane function，UPF)之间数据包可以被延迟的时间的上限。

(4)误包率(packet error rate，PER)：定义非拥塞相关数据包丢失率的上限。

每个数据流(也称为“QoS流”)包括多个连续的数据包。每个数据包用“QoS流标识”来标识。所述QoS流标识用于标识所述数据包所属的QoS流。仅作为示例，所述QoS流标识可以记录在每个数据包的头部中。为了减少来自具有高优先级等级的QoS流的数据包的时延，建立了多个虚拟队列集合(virtual queue set，VQS)。每个虚拟队列集合被分配用于存储相应QoS流标识对应的数据包。虚拟队列集合包括至少一个虚拟队列，所述虚拟队列集合中的每个虚拟队列被分配用于存储特定优先级对应的数据包。

根据第一方面，其一个实施例涉及用于DRB的QoS流控制器，所述QoS流控制器允许将接收到的属于QoS流的数据包存储在与QoS流标识对应的虚拟队列集合(virtual queueset，VQS)中。在本发明的第一方面中，当接收到数据包时，所述QoS流控制器获取所述数据包对应的QoS流标识，其中，所述QoS流标识用于标识所述数据包所属的QoS流；然后所述QoS流控制器确定是否存在所述QoS流标识对应的已分配的现有VQS。如果存在所述QoS流标识对应的所述VQS，则所述QoS流控制器将所述数据包下发至所述现有VQS的虚拟队列(virtual queue，VQ)；否则，所述QoS流控制器创建包括至少一个VQ且分配给所述QoS流标识的新VQS。然后，所述QoS流控制器将所述数据包下发至所述新建虚拟队列集合的虚拟队列。

所述QoS流控制器可以，例如，作为客户端设备(如终端设备或用户设备)或网络接入节点(如基站)中的功能单元来实现。例如，在进行上行数据传输时(即客户端设备向基站发送消息)，所述QoS流控制器可以由所述客户端设备中的功能单元实现。在进行下行数据传输时(即基站向客户端设备发送消息)，所述QoS流控制器可以由所述基站中的功能单元实现。根据本实施例，所述用于DRB的QoS流控制器配置和管理多个VQS。所述VQS中的每个VQS与不同的QoS流标识相关联。根据所述QoS流标识，可以将用于所述DRB的不同QoS流的每个数据包存储到特定的VQS中。然后，可以基于所述虚拟队列集合以及对应的QoS流标识在所述DRB中进行调度。因此，可以减少调度高优先级等级的QoS流的时延。在示例性实现中，所述虚拟队列集合可以由一个缓冲区(如先入先出(first-in，first-out，FIFO)缓冲区等)或一组缓冲区实现。

在另一个实施例中，所述QoS流控制器还用于向分组数据汇聚层协议(packetdata convergence protocol，PDCP)控制器通知所述新建虚拟队列集合和所述分配的QoS流标识。通过向所述PDCP控制器通知所述新建VQS和所述分配的QoS流标识的信息，在PDCP实体调度用于PDCP处理(如头压缩、加密等)的所述数据包时，所述PDCP控制器能够被所述PDCP实体协商。

在又一个实施例中，所述QoS流控制器还用于：获取所述数据包对应的(数据包)优先级，将所述数据包下发至所述虚拟队列集合的与所述优先级对应的虚拟队列。可以用特定优先级或优先级值的范围标记所述虚拟队列，例如，所述优先级值可以是高优先级、普通优先级或低优先级。因此，数据包可以具有定义虚拟队列集合的QoS流标识以及指定此类虚拟队列集合中的虚拟队列的优先级。所述QoS流控制器根据数据包的这两个属性，将数据包分配给虚拟队列集合以及所述虚拟队列集合对应的虚拟队列。此处提及的优先级也可以称为数据包优先级或虚拟队列优先级。不应将所述优先级和QoS流的优先级等级混淆。

在本实施例的一个示例性的实现方式中，如果存在分配给所述QoS流标识的虚拟队列集合，则所述QoS流控制器确定所述虚拟队列集合中是否存在与所述优先级对应的虚拟队列。如果所述虚拟队列集合中存在所述虚拟队列，则所述QoS流控制器将所述数据包下发至所述优先级对应的所述虚拟队列；如果不存在所述虚拟队列，则所述QoS流控制器在所述虚拟队列集合中创建与所述优先级对应的虚拟队列，并将所述数据包下发至所述新建虚拟队列。

应当提及的是，通常新建的VQS可以包括单个虚拟队列和所述单个虚拟队列对应的单个优先级。之后，当具有所述新建VQS的QoS流标识的新数据包到达优先级尚不存在虚拟队列的QoS流控制器时，则如上所述，所述QoS流控制器在VQS中进一步创建对应的虚拟队列。

在本实施例的一个示例性的实现方式中，所述新建的VQS可以由FIFO缓冲区实现，所述FIFO缓冲区用优先级标记。在某些情况下，VQS中始终只有一个队列。例如，这适用于QoS流中的所有数据包共用一个优先级的场景。例如，如果所述数据包属于会话语音QoS流，则所述数据包共用一个优先级，从而共用一个虚拟队列。因此，对应的VQS始终只包括一个虚拟队列。

在又一个实施例中，所述新建VQS包括多个虚拟队列，其中，所述新建虚拟队列集合中的不同虚拟队列被分配给不同的优先级，但相同的QoS流标识。所述数据包不仅具有QoS流标识，而且具有优先级。所述QoS流控制器将所述数据包下发至所述新建虚拟队列集合的队列，所述队列的优先级与所述数据包的优先级对应。

在本实施例的一个示例性实现方式中，所述新建虚拟队列集合可以由一组FIFO缓冲区来实现，该组中的所有FIFO缓冲区用相同的QoS流标识来标记，但不同的缓冲区分配了不同的优先级。假设所述新建虚拟队列集合包括两个虚拟队列。一个虚拟队列被分配了指示IP数据业务包(即用户数据或应用数据)的较低优先级。另一个虚拟队列被分配了指示TCP信令数据包(如TCP SYN/FIN/ACK消息)的较高优先级。

在另一个实施例中，所述QoS流控制器还用于：根据后续数据包的优先级，将具有所述QoS流标识的所述后续数据包下发至所述新建虚拟队列集合中的相应虚拟队列。因此，在本实施例的一个示例性实现方式中，来自同一QoS流的但有不同优先级的不同数据包会被推送至用不同优先级标记的不同FIFO缓冲区。假设存在两个虚拟队列集合，即VQS1(对应QoS流标识1)和VQS2(对应QoS流标识2)。VQS1中有两个VQ，即VQ1(对应优先级1)和VQ2(对应优先级2)，VQS2中只存在一个VQ。具有QoS流标识1和优先级1的数据包进入VQS1的VQ1，具有QoS流标识1和优先级2的数据包进入VQS1的VQ2，具有QoS流标识2的数据包进入VQS2的VQ。

本发明第二方面提出了一种装置，所述装置包括多个根据本发明第一方面的任一实施例所述的QoS流控制器，其中，每个QoS流控制器被分配给不同的数据无线承载。例如，所述装置可以是客户端设备(如移动终端设备)、基站或接入点站。

本发明第三方面提出了一种用于数据无线承载的PDCP控制器。所述PDCP控制器用于从QoS流控制器等接收虚拟队列集合的虚拟队列信息。所述PDCP控制器还用于接收数据包的PDCP处理(如头压缩、加密等)请求。所述PDCP控制器用于：基于所述虚拟队列集合的虚拟队列信息，在所有的现有虚拟队列集合中选择非空虚拟队列(包括数据包的队列)。如前所述，所述PDCP控制器可以从用于所述数据无线承载的QoS流控制器(如前述的QoS流控制器)接收所述虚拟队列集合的虚拟队列信息。所述PDCP控制器还用于：从所述选择的非空虚拟队列中提取所述数据包，对所述提取的数据包执行与PDCP处理相关联的至少一个任务(如头压缩或加密)。例如，所述PDCP处理请求由RLC层或MAC层等低层生成。同样作为示例，所述虚拟队列集合的虚拟队列信息可以包括所述虚拟队列集合以及每个虚拟队列集合对应的分配的QoS流标识等。仅作为示例，可以将所述VQS的信息和所述分配的QoS流标识缓存或存储在表中。该表可以存储在片内存储器或片外存储器中。所述存储器可以由高速缓冲存储器或非易失性存储器实现。

例如，所述PDCP控制器也可以作为客户端设备(如用户装置)或网络节点(如基站)中的功能单元来实现。

在又一个实施例中，所述PDCP控制器还用于：从具有最高优先级等级的非空虚拟队列集合中选择所述虚拟队列，以提取所述数据包。通过选择具有最高优先级等级的所述虚拟队列集合，以提取所述数据包，可以保证来自具有最高优先级等级的QoS流的数据包被优先处理，从而满足QoS要求。

在又一个实施例中，所述PDCP控制器还用于：若存在至少两个具有相同最高优先级等级的非空虚拟队列集合，基于优先级排序规则从非空虚拟队列集合中选择所述虚拟队列，以提取所述数据包。优先级排序规则的使用避免了PDCP处理中虚拟队列的饿死。

在又一个实施例中，所述优先级排序规则包括随机选择、比例分配和基于时间的选择中的至少一项。例如，“随机选择”表示从所述现有的至少两个具有相同最高优先级等级的虚拟队列集合中随机选择非空虚拟队列，以提取用于PDCP处理的数据包；“比例分配”表示从所述至少两个具有相同最高优先级等级的虚拟队列集合中按比例提取数据包；“基于时间的选择”表示从所述现有的至少两个具有相同最高优先级等级的虚拟队列集合中选择创建时间最早的非空虚拟队列，以提取用于PDCP处理的数据包。

本发明第四方面提出了一种装置，所述装置包括多个根据本发明第一方面的任一实施例所述的QoS流控制器以及至少一个根据本发明第三方面的任一实施例所述的PDCP控制器，其中，每个QoS流控制器被分配给不同的数据无线承载。

本发明第五方面提出了一种用于数据无线承载的流控制方法，包括：接收所述数据无线承载中的数据包，获取所述数据包对应的QoS流标识，其中，所述QoS流标识用于标识所述数据包所属的QoS流；确定对于所述数据无线承载，是否存在分配给所述QoS流标识的虚拟队列集合；如果存在分配给所述QoS流标识的虚拟队列集合，将所述数据包下发至所述现有虚拟队列集合的虚拟队列；否则，创建包括至少一个虚拟队列且分配给所述QoS流标识的新虚拟队列集合，将所述数据包下发至所述新建虚拟队列集合的虚拟队列。

在又一个实施例中，所述用于数据无线承载的流控制方法还包括：向PDCP控制器通知所述新建虚拟队列集合以及所述对应的QoS流标识。

在又一个实施例中，所述用于数据无线承载的流控制方法还包括：获取所述数据包对应的优先级，将所述数据包下发至所述优先级对应的所述虚拟队列。

在又一个实施例中，在所述流控制方法中，所述新建虚拟队列集合包括单个虚拟队列以及所述单个虚拟队列对应的单个优先级。

在又一个实施例中，在所述流控制方法中，所述新建虚拟队列集合包括多个虚拟队列，其中，所述新建虚拟队列集合中的不同虚拟队列被分配给不同的优先级，但相同的所述QoS流标识。

在又一个实施例中，所述用于数据无线承载的流控制方法还包括：根据后续数据包的所述优先级，将具有所述QoS流标识的所述后续数据包下发至所述新建虚拟队列集合中的所述相应虚拟队列。仅作为示例，在本实施例的一种实现方式中，所述新建虚拟队列集合包括两个虚拟队列，一个虚拟队列被分配了指示IP数据包的第一优先级，另一个虚拟队列被分配了指示TCP信令数据包的第二优先级。

本发明第六方面提出了一种用于数据无线承载的PDCP控制方法，包括：接收虚拟队列集合的虚拟队列信息；接收数据包的PDCP处理请求；基于所述接收到的虚拟队列集合的虚拟队列信息，在所有的现有虚拟队列集合中选择非空虚拟队列；从所述选择的非空虚拟队列中提取所述数据包；对所述提取的数据包执行与PDCP处理相关联的至少一个任务。

在又一个实施例中，所述用于数据无线承载的PDCP控制方法还包括：从具有最高优先级等级的非空虚拟队列集合中选择所述虚拟队列，以提取所述数据包。

在又一个实施例中，所述用于数据无线承载的PDCP控制方法还包括：若存在至少两个具有相同最高优先级等级的虚拟队列集合，基于优先级排序规则从非空虚拟队列集合中选择所述虚拟队列，以提取所述数据包。

在又一个实施例中，所述优先级排序规则包括随机选择、比例分配和基于时间的选择中的至少一项。

本发明第七方面提出了一种具有程序代码的计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述程序代码用于执行根据本发明第四方面的任一实施例所述的方法或根据本发明第五方面的任一实施例所述的方法。

本发明第八方面提出了一种包括计算机程序代码指令的计算机可读存储介质，所述计算机程序代码指令可由计算机执行，当所述计算机程序代码指令在计算机上运行时，用于执行根据本发明第四方面的任一实施例所述的方法或根据本发明第五方面的任一实施例所述的方法。

附图说明

下面结合附图对本发明实施例进行更详细的描述。附图中相似或对应的细节用相同的附图标记标示。

图1示出了LTE中数据传输的示例。

图2a示出了数据无线承载中的一个QoS流X的示例性数据包缓冲。

图2b示出了图2a所示的数据无线承载中的另一个QoS流Y的示例性数据包缓冲。

图3是通信系统的示例图。

图4示出了用于图3所示的通信系统的协议栈。

图5是一实施例提供的用于调度数据无线承载中数据包的装置的框图。

图6是一实施例提供的由QoS流控制器执行的，在用于调度数据无线承载中数据包的装置中使用的方法的流程图。

图7是一实施例提供的由PDCP控制器执行的，在用于调度数据无线承载中数据包的装置中使用的方法的流程图。

图8是一实施例提供的由PDCP实体执行的，在用于调度数据无线承载中数据包的装置中使用的方法的流程图。

具体实施方式

结合附图描述了无线通信系统中QoS流调度的方法、装置和程序产品的示例性实施例。虽然本描述提供了可能的实现方式的详细示例，但应注意，这些细节仅是示例性的，绝不限制本申请的范围。

此外，实施例/示例可以参见其他实施例/示例。例如，一个实施例/示例中提到的包括但不限于术语、要素、过程、说明和/或技术优势的任何描述适用于其他实施例/示例。

图3是通信系统的示例图。在该系统中，客户端设备(如UE)通过无线链路与基站连接。基站通过点对点链路，与用户面实体(例如，服务网关(serving gateway，S-GW)或分组数据网络网关(packet data network gateway，P-GW))连接。该用户面实体与互联网连接。通过互联网，所述UE可以与远程终端进行通信。还有控制所述基站和用户面实体的控制实体(例如，移动性管理实体(mobility management entity，MME)或接入和移动性管理功能(access and mobility management function，AMF)实体)。

图4示出了下一代无线接入网(next-generation radio access network，NG-RAN)对应的无线协议架构中的用户面协议栈。在该图中，用户装置(如用户设备)在以下协议栈的处理下与基站(如新空口中的gNB)进行通信：业务数据适配协议(service dataadaptation protocol，SDAP)、分组数据汇聚层协议(packet data convergenceprotocol，PDCP)、无线链路控制(radio link control，RLC)、媒体接入控制(media accesscontrol，MAC)以及物理层(physical layer，PHY)。

图5是本发明实施例提供的装置500包括的模块的示例图。该装置500包括三个模块：QoS流控制器510、PDCP控制器520和PDCP实体530。

QoS流控制器510用于从高层(例如，互联网协议(intemet protocol，IP)层或业务数据适配协议(service data adaptation protocol，SDAP)层)接收数据包，并确定每个接收到的数据包的QoS流标识和优先级。QoS流标识指定了数据包所属的QoS流。此外，QoS流控制器510用于维护QoS流的虚拟队列集合。例如，如果不存在针对某个QoS流的虚拟队列集合，则QoS流控制器510创建分配给该QoS流的虚拟队列集合。此外，QoS流控制器501用于根据每个数据包的优先级和QoS流标识，将该数据包缓冲至合适的虚拟队列。

例如，图5中创建了两个虚拟队列集合VQS1和VQS2。第一虚拟队列集合VQS1中创建了三个虚拟队列VQ1、VQ2和VQ3，用于缓冲数据包，该数据包具有相同的QoS流标识1但不同的优先级——高优先级、普通优先级和低优先级。第一虚拟队列集合VQS2中创建了两个虚拟队列VQ1和VQ2，用于缓冲数据包，该数据包具有相同的QoS流标识2和两个不同的优先级——高优先级和普通优先级。此外，QoS流控制器510用于更新PDCP控制器520中的虚拟队列集合的信息。例如，QoS流控制器510向PDCP控制器520通知QoS流控制器510正在创建的新虚拟队列集合和/或新虚拟队列。

在两种可能的情况下，QoS流控制器510向PDCP控制器520通知该新建虚拟队列集合和/或该新建虚拟队列的更新后的信息。

(1)既不存在对应的虚拟队列集合，也不存在对应的虚拟队列：

假设，QoS流控制器510接收具有QoS流标识(如QoS流标识1)和优先级(如优先级1)的数据包。如果QoS流控制器随后发现不存在与QoS流标识1对应的虚拟队列集合，则QoS流控制器510将创建与QoS流标识1对应的虚拟队列集合(如VQS1)。QoS流控制器510还在虚拟队列集合VQS1中创建与优先级1对应的虚拟队列(如VQ1)。此外，QoS流控制器510向PDCP控制器520通知新建的虚拟队列集合VQS1和该虚拟队列集合VSQ1中的新建虚拟队列VQ1。应理解，虚拟队列集合的创建是在逻辑上进行的。向PDCP控制器520提供的所述新建虚拟队列集合的信息可以包括所述新建虚拟队列集合的名称(如VQS1)，以及所述新建虚拟队列集合的名称(如VQS1)与QoS流标识(如QoS流标识1)之间的关系。例如，所述新建虚拟队列可以由先入先出(first-in，first-out，FIFO)缓冲区实现。所述新建虚拟队列的信息可以包括所述新建缓冲区的名称(如VQ1)，以及所述新虚拟队列的名称(如VQ1)与优先级(即优先级1)之间的关系。

(2)存在对应的虚拟队列集合，但不存在对应的虚拟队列：

假设，QoS流控制器510接收具有QoS流标识(如QoS流标识1)和优先级(如优先级1)的数据包。如果QoS流控制器510随后发现存在与QoS流标识1对应的虚拟队列集合，但不存在与优先级1对应的虚拟队列，则QoS流控制器510将创建与优先级1对应的虚拟队列(如VQ1)。然后，QoS流控制器510向PDCP控制器520通知所述新建的虚拟队列VQ1。例如，所述新建虚拟队列的信息可以包括所述新建缓冲的名称(如VQ1)，以及所述新虚拟队列的名称(如VQ1)与优先级(如优先级1)之间的关系。

PDCP控制器520用于监测由QoS流控制器510触发的对所述虚拟队列集合及其虚拟队列的信息的更新。

PDCP实体530用于：当从MAC层或RLC层等低层接收到调度数据包的请求时，调度来自非空虚拟队列集合的数据包。如果有不止一个非空虚拟队列集合，则根据QoS流标识(作为虚拟队列集合的优先级排序顺序)所标识的QoS流的优先级等级，以及虚拟队列集合内的数据包的优先级，进行调度。这些调度标准将基于图5进行解释。

图5中示出了上述虚拟队列集合VQS1和VQS2。VQS1的高优先级队列VQ1包括一个等待数据包，VQS1的普通优先级队列VQ2包括三个等待数据包，VQS1的低优先级队列VQ3包括两个等待数据包。VQS2的高优先级队列VQ1为空，VQS2的普通优先级队列VQ2包括三个等待数据包。

通过首先考虑QoS流标识的“优先级等级”来进行调度。一旦选择了最高“优先级等级”的VQS，就会调度来自所选VQS的虚拟队列的数据包。

这种调度基于不同的QoS流有不同的优先级等级，且所述不同的优先级等级对应3GPPTS 23.501的QoS模型中提及的不同QoS要求。例如，VoIP数据包的优先级高于图片/视频数据包的优先级。以图5为例，假设VQS1是存储VoIP业务数据的数据包的虚拟队列集合，VQS2是存储图像/视频数据的数据包的虚拟队列集合。首先对存储在VQS1中的数据包进行调度，再对存储在VQS2中的数据包进行调度。在调度每个虚拟队列集合中的数据包的过程中，按照(数据包或虚拟队列的)优先级顺序进行调度。换句话说，对于虚拟队列集合，优先级较高的非空虚拟队列(如VQS1的VQ1)中的数据包先于优先级较低的非空虚拟队列(如VQS2的VQ2)中的数据包进行调度。只有在VQS的所有虚拟队列都被清空后，优先级等级较低的VQS的非空虚拟队列才会进行调度。

在另一种情况下，如果QoS流的“优先级等级”相同或基本相同(例如，来自3GPPTS23.501中QoS模型的QoS流1和QoS流66具有相同的优先级等级)，则调度可以基于预定义的策略。此类策略可以包括随机选择、比例分配或基于时间的选择中的至少一项。

在所有提及的避免虚拟队列饿死的实施例中，可以在此处公开的调度原理之上应用一些额外的已知饿死避免机制。

此外，PDCP实体530用于执行头压缩和加密等PDCP处理任务。在已经对数据包执行PDCP处理之后，PDCP实体530将处理后的数据包提交给(下层)RLC实体。

图6是本发明实施例提供的由QoS流控制器510执行的，在用于调度数据无线承载中数据包的装置中使用的方法的流程图。方法600的方法步骤描述如下：

步骤601：QoS流控制器510从高层(如IP层)接收数据包。

例如，该数据包可以是封装后的IP数据包。每个数据包与标识该数据包所属QoS流的QoS流标识相关联。此外，每个数据包还与符合QoS要求的优先级相关联。作为示例，数据包可以具有第一QoS流标识和高优先级。另一数据包可以具有相同的第一QoS流标识，但具有低优先级。也可以存在只允许一个优先级的QoS流，使得属于该QoS流的每个数据包具有相同的优先级。因此在这种情况下，优先级可以已暗含于QoS流标识，而无需显式地推导优先级。

步骤602：QoS流控制器510进一步确定所述接收到的数据包的QoS流标识和优先级。

例如，可以通过分析所述接收到的数据包以获得所述QoS流标识和所述优先级，来实现该步骤。

步骤603：QoS流控制器510检查是否存在与所述接收到的数据包的QoS流标识指示的QoS流对应的虚拟队列集合(virtual queue set，VQS)。若存在该虚拟队列集合，则执行步骤605；否则，执行步骤604。

例如，QoS流控制器510通过所述QoS流标识检查是否存在与所述数据包对应的虚拟队列集合。

步骤604：QoS流控制器510创建与所述QoS流标识对应的新虚拟队列集合。

步骤605：若存在该虚拟队列集合，则QoS流控制器510检查是否存在与所述优先级对应的现有虚拟队列(virtual queue，VQ)。若存在该现有虚拟队列，则执行步骤609；否则，执行步骤606。

步骤606：QoS流控制器510在具有所述数据包的QoS流标识的VQS中创建具有相应优先级的新VQ。

例如，在实现中，每个虚拟队列可以由单独的FIFO缓冲区实现。QoS流控制器510将所述数据包推送到与所述QoS流标识和优先级对应的FIFO缓冲区中。

步骤607：QoS流控制器510将所述数据包存储在所述新建虚拟队列中。

例如，当所述虚拟队列由FIFO缓冲区实现时，QoS流控制器510会将所述数据包缓冲在所述新建虚拟队列对应的FIFO缓冲区中。

步骤608：QoS流控制器510向PDCP控制器520通知虚拟队列集合和/或虚拟队列的更新后的信息，然后返回步骤601，以接收下一个数据包。

步骤609：QoS流控制器510将所述数据包存储在与所述优先级对应的所述现有虚拟队列中。然后，返回步骤601。

例如，若所述数据包的QoS流标识对应的虚拟队列集合存在但所述优先级对应的虚拟队列不存在，则QoS流控制器510向PDCP控制器520通知所述数据包的优先级对应的新建虚拟队列的信息。若所述数据包的QoS流标识对应的虚拟队列集合不存在，则QoS流控制器510向PDCP控制器520通知所述新建虚拟队列集合和所述新建虚拟队列的信息。

例如，步骤607可以通过包含新建虚拟队列的信息和所分配的QoS流标识的消息来实现。虚拟队列集合的信息可以包括：所述虚拟队列集合，以及与所述虚拟队列集合中的每个虚拟队列集合对应的相应QoS流标识等。所述虚拟队列集合的信息也可以包括分配给虚拟队列的优先级。虚拟队列集合的虚拟队列信息可以缓冲或存储在表中，该表存储在片内存储器或片外存储器中。

综上所述，可以看出放置所述数据包的虚拟队列集合的虚拟队列取决于所述数据包的优先级。作为示例，如果对于所述接收到的数据包的给定QoS流标识，一个以上的优先级是可能的，则QoS流控制器510针对该QoS流标识的每个可能的优先级，维护该QoS流标识的虚拟队列集合中的相应虚拟队列。当首次在QoS流控制器510处接收到具有此类QoS流标识的数据包时，QoS流控制器510可以创建此类虚拟队列。那么，QoS流控制器510可以仅针对当前接收的数据包的优先级创建虚拟队列，也可以已经针对每个可能的优先级创建虚拟队列。因此，在步骤605中，可能发生的是针对所述数据包的QoS流标识设置的虚拟队列存在，但该虚拟队列只是针对其他优先级设置的虚拟队列。那么，在步骤606中，QoS流控制器510可以在具有所述数据包的优先级的已有虚拟队列集合中创建另一个虚拟队列。然后，所述数据包会缓冲在这个新建的虚拟队列中。

图7是本发明实施例提供的由所述PDCP控制器520执行的，在用于调度数据无线承载中数据包的装置中使用的方法的流程图。

步骤610：PDCP控制器520持续地监测来自QoS流控制器510的虚拟队列集合和/或虚拟队列的更新后的信息。

例如，所述虚拟队列集合和/或虚拟队列的更新后的信息包括新建VQS的信息，该新建虚拟队列集合的信息包括：所述虚拟队列集合，以及所述虚拟队列集合中的每个虚拟队列集合对应的所分配的QoS流标识等。所述虚拟队列的信息也可以包括分配给虚拟队列的优先级。仅作为示例，虚拟队列集合的虚拟队列信息可以由表实现，并且所述更新后的信息(即该新建虚拟队列集合以及QoS流标识)存储在该表中。

步骤611：PDCP控制器520检查是否存在更新后的信息。若不存在更新后的信息，则执行步骤610；否则，执行步骤612。

步骤612：PDCP控制器520接收所述更新后的信息，并且更新虚拟队列的优先级排序顺序。

例如，根据图6，每个数据包根据该数据包的QoS流标识和该数据包的优先级，存储在虚拟队列集合的虚拟队列中。该虚拟队列集合与所述QoS流标识相关联，该虚拟队列与该数据包的优先级相关联。所述优先级排序顺序包括针对该现有虚拟队列集合的与所述虚拟队列对应的优先级的顺序。PDCP实体530利用所述优先级排序顺序，如从最高优先级到最低优先级，调度用于PDCP处理的数据包。

图8是本发明实施例提供的由所述PDCP实体530执行的，在用于调度数据无线承载中数据包的装置中使用的方法的流程图。

步骤613：PDCP实体530检查是否有足够的资源来调度数据包。如果有足够的资源，则执行步骤614。否则，该PDCP实体等待足够的资源以进行数据包调度。

例如，所述资源可以包括：处理资源和/或存储资源。

步骤614：PDCP实体530确定优先级排序顺序中优先级等级最高的非空虚拟队列集合。如上所述，优先级等级是由每个虚拟队列集合对应的QoS流标识推导出的。

例如，在一种实施方式中，PDCP实体530根据每个虚拟队列集合的优先级等级确定具有最高优先级等级的非空虚拟队列集合，以满足QoS业务的需求。

步骤615：PDCP实体530检查是否存在多个具有相同最高优先级的非空虚拟队列集合。如果存在多个具有相同最高优先级的非空虚拟队列集合，则PDCP实体530执行步骤616，否则执行步骤617。

在步骤615的示例性实施方式中，如果不同的非空虚拟队列集合(如两个QoS流，例如QoS流1和QoS流2)对应的优先级等级相同或基本相同，则该虚拟队列集合可以视为具有“相同优先级等级”。

步骤616：PDCP实体530根据调度的优先级排序规则，从多个此类VQS中选择具有最高优先级等级的非空VQS，然后执行步骤618。

为了避免因调度数据而饿死，优先级排序规则可以基于：

(1)随机选择具有同等优先级等级的VQS：从现有的至少两个具有相同最高优先级等级的虚拟队列集合中随机选择非空虚拟队列集合，以提取用于PDCP处理的数据包。

例如，假设有三个具有相同优先级等级的非空虚拟队列集合，则PDCP实体530随机选择一个非空虚拟队列集合以提取下一个用于PDCP调度的数据包。

(2)基于时间选择具有同等优先级等级的VQS：从现有的至少两个具有相同最高优先级等级的虚拟队列集合中选择具有最长缓冲时间段的数据包的非空虚拟队列集合，以提取用于PDCP处理的数据包。

例如，假设有三个具有相同优先级等级的非空虚拟队列集合(如VQS1、VQS2和VQS3)。则PDCP实体530选择具有最长缓冲时间段的数据包的非空虚拟队列集合以进行调度，以减少数据包的时延。例如，所述三个虚拟队列集合中数据包的最长缓冲时间段分别为：2毫秒(VQS1)，1.5毫秒(VQS2)，以及1毫秒(VQS3)。因此选择VQS1进行PDCP调度。

(3)按比例公平调度具有同等优先级的VQS中的数据包：从至少两个具有相同最高优先级等级的虚拟队列集合中按比例提取数据包。

例如，假设有三个具有相同优先级等级的非空虚拟队列集合(如VQS1、VQS2和VQS3)，则首先从VQS1提取数据包，然后从VQS2提取数据包，最后从VQS3提取数据包，用于PDCP调度。

步骤617：在只有一个具有最高优先级等级的非空虚拟队列集合的情况下，PDCP实体530选择该非空虚拟队列集合以调度来自该非空虚拟队列集合的数据包。

步骤618：PDCP实体530按(数据包或虚拟队列)优先级顺序从所选虚拟队列集合的非空虚拟队列调度数据包。例如，如果虚拟队列集合包括三个非空虚拟队列(高优先级、普通优先级和低优先级)，则PDCP实体530首先调度来自高优先级队列的数据包，然后调度来自普通优先级队列的数据包，最后调度来自低优先级队列的数据包。在调度资源允许的情况下，先调度所有来自该高优先级队列的数据包，再考虑来自下一个优先级队列的数据包。如果没有足够的调度资源，则可以在下一个调度周期进行调度。

步骤619：所调度的数据包由PDCP进行处理(头压缩、加密等)。

还应说明的是，本文讨论的方面的不同实施例的个别特征可以单独或以任意组合作为另一发明的主题。

尽管一些方面已经在方法的上下文中描述，但是很明显这些方面还表示适合于执行这种方法的对应装置的描述。在这种装置中，(功能或有形的)块或设备可以对应于一个或多个方法步骤或方法步骤的特征。类似地，对应装置的对应块或对应项或对应特征的上下文中描述的方面也可以对应于相应方法的个别方法步骤。

此外，本文描述的方法也可以由(或利用)处理器、微处理器、可编程计算机或电子电路等硬件装置执行。最重要的方法步骤中的一个或多个可以由这种装置执行。本文中已根据处理单元、接收单元或发送单元等功能元件描述装置，应进一步理解，所述装置的那些元件可以全部或部分地以硬件元件/电路来实现。处理器或微处理器、发射器电路、接收器电路等单独的硬件可用于实现所述装置的一个或多个元件的功能。

此外，以硬件实现装置的功能元件的方法步骤的过程中要存储信息或数据，该装置可以包括存储器或存储介质，所述存储器或存储介质可通信耦合至该装置的一个或多个硬件元件/电路。

还考虑以硬件或软件或其组合实现本发明的各个方面。这可以是使用数字存储介质，例如DVD、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或闪存，其上存储有电子可读的控制信号或指令，这些信号或指令与(或能够与)可编程计算机系统配合，以执行相应的方法。可提供数据载体，其具有电子方式可读的控制信号或指令，这些信号或指令能够与可编程计算机系统合作以执行本文所述的方法。

还考虑采用一种具有程序代码的计算机程序产品的形式实施本发明的各个方面，当在计算机上运行计算机程序产品时，该程序代码操作地执行该方法。所述程序代码可存储在机器可读载体中。

以上所述仅是说明性的，并应理解，本文所描述的布置和细节的修改和变化对于本领域其它技术人员来说将是显而易见的。因此，本发明仅受限于即将提出的权利要求的范围，而不受上述说明和解释所提供的具体细节的限制。

Claims

1.一种用于数据无线承载的QoS流控制器(510)，其特征在于，用于：

接收所述数据无线承载中的数据包；

获取所述数据包对应的服务质量(quality of service，QoS)流标识，其中，所述QoS流标识用于标识所述数据包所属的QoS流；

确定对于所述数据无线承载，是否存在分配给所述QoS流标识的虚拟队列集合；

如果存在分配给所述QoS流标识的虚拟队列集合，将所述数据包下发至所述现有虚拟队列集合的虚拟队列；否则，创建包括至少一个虚拟队列且分配给所述QoS流标识的新虚拟队列集合，将所述数据包下发至所述新建虚拟队列集合的虚拟队列。

2.根据权利要求1所述的QoS流控制器(510)，其特征在于，还用于向分组数据汇聚层协议(packet data convergence protocol，PDCP)控制器(520)通知所述新建虚拟队列集合和所述分配的QoS流标识。

3.根据前述权利要求中任一项所述的QoS流控制器(510)，其特征在于，还用于：获取所述数据包对应的优先级，将所述数据包下发至所述虚拟队列集合的与所述优先级对应的虚拟队列。

4.根据权利要求1至3任一项所述的QoS流控制器(510)，其特征在于，所述新建虚拟队列集合包括单个虚拟队列以及所述单个虚拟队列对应的单个优先级。

5.根据权利要求1至3任一项所述的QoS流控制器(510)，其特征在于，所述新建虚拟队列集合包括多个虚拟队列，其中，所述新建虚拟队列集合中的不同虚拟队列被分配给不同的优先级，但相同的所述QoS流标识。

6.根据前述权利要求中任一项所述的QoS流控制器(510)，其特征在于，还用于：根据后续数据包的所述优先级，将具有所述QoS流标识的所述后续数据包下发至所述新建虚拟队列集合中的所述相应虚拟队列。

7.一种装置，其特征在于，包括多个根据前述权利要求中任一项所述的流控制器(510)，其中，每个QoS流控制器(510)被分配给不同的数据无线承载。

8.一种用于数据无线承载的PDCP控制器(520)，其特征在于，用于：

接收虚拟队列集合的虚拟队列信息；

接收数据包的PDCP处理请求；

基于所述接收到的虚拟队列信息，在所有的现有虚拟队列集合中选择非空虚拟队列；

从所述选择的非空虚拟队列中提取所述数据包；

对所述提取的数据包执行与PDCP处理相关联的至少一个任务。

9.根据权利要求8所述的PDCP控制器(520)，其特征在于，用于从具有最高优先级等级的非空虚拟队列集合中选择所述虚拟队列，以提取所述数据包。

10.根据权利要求8或9所述的PDCP控制器(520)，其特征在于，还用于：若存在至少两个具有相同最高优先级等级的非空虚拟队列集合，基于优先级排序规则从非空虚拟队列集合中选择所述虚拟队列，以提取所述数据包。

11.根据权利要求10所述的PDCP控制器(520)，其特征在于，所述优先级排序规则包括随机选择、比例分配和基于时间的选择中的至少一项。

12.一种装置，其特征在于，包括多个根据权利要求1至6任一项所述的QoS流控制器(510)以及至少一个根据权利要求8至11任一项所述的PDCP控制器(520)，其中，每个QoS流控制器(510)被分配给不同的数据无线承载。

13.一种用于数据无线承载的流控制方法，其特征在于，包括：

接收所述数据无线承载中的数据包；

获取所述数据包对应的QoS流标识，其中，所述QoS流标识用于标识所述数据包所属的QoS流；

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括：向PDCP控制器通知所述新建虚拟队列集合和所述分配的QoS流标识。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，还包括：获取所述数据包对应的优先级，将所述数据包下发至所述优先级对应的所述虚拟队列。

16.根据权利要求13至15任一项所述的方法，其特征在于，所述新建虚拟队列集合包括单个虚拟队列以及所述单个虚拟队列对应的单个优先级。

17.根据权利要求13至15任一项所述的方法，其特征在于，所述新建虚拟队列集合包括多个虚拟队列，其中，所述新建虚拟队列集合中的不同虚拟队列被分配给不同的优先级，但相同的所述QoS流标识。

18.根据权利要求13至17任一项所述的方法，其特征在于，还包括：根据后续数据包的所述优先级，将具有所述QoS流标识的所述后续数据包下发至所述新建虚拟队列集合中的所述相应虚拟队列。

19.一种用于数据无线承载的PDCP控制方法，其特征在于，包括：

接收虚拟队列集合的虚拟队列信息；

接收数据包的PDCP处理请求；

从所述选择的非空虚拟队列中提取所述数据包；

对所述提取的数据包执行与PDCP处理相关联的至少一个任务。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括：从具有最高优先级等级的非空虚拟队列集合中选择所述虚拟队列，以提取所述数据包。

21.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，还包括：若存在至少两个具有相同最高优先级等级的虚拟队列集合，基于优先级排序规则从非空虚拟队列集合中选择所述虚拟队列，以提取所述数据包。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述优先级排序规则包括随机选择、比例分配和基于时间的选择中的至少一项。

23.一种具有程序代码的计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述程序代码用于执行根据权利要求13至18任一项所述的方法或根据权利要求19至22任一项所述的方法。