CN112911628B - 接入网服务质量监控方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开提出一种接入网服务质量监控方法和系统，涉及无线通信技术领域。本公开的一种接入网服务质量监控方法包括：基站在收到UPF的QoS监控指示信息的情况下，在被监控数据包中设置时延检测标识和数据包编号，并发送给终端；终端在确定收到的数据包具有时延检测标识的情况下，生成QoS反馈数据包，QoS反馈数据包中包括被监控数据包的数据包编号和终端收到被监控数据包的时间戳；终端将QoS反馈数据包反馈给基站，以便基站向UPF反馈。通过这样的方法，实现了基站与终端数据包时延的测量，进而与RAN与UPF侧的时延测量接续，实现UPF与终端之间的时延测量，保证了QoS监控的实现。

Description

接入网服务质量监控方法和系统

技术领域

本公开涉及无线通信技术领域，特别是一种接入网服务质量监控方法和系统。

背景技术

为了实现端到端的QoS(Quality of Service，服务质量)保障，5G网络需要有能力去监督其能够提供的QoS水平，即网络能力，并用于供核心网参考进行QoS配置与调整。

为了监督当前RAN侧QoS水平，目前3GPP SA2针对GBR(Guaranteed Bit Rate，保证比特速率)QoS Flow定义了通知控件Notification control，主要用于指示在生命周期内当前的QoS要求是否可在RAN(Radio Access Network，无线接入网)侧得到满足。

目前Notification control仅能够支持传输速率的监测，对于其他参数，如端到端时延等没有进行监测。对于URLLC(Ultra-Reliable Low-Latency Communication，超可靠低时延通信)业务来讲，考虑到时延的影响非常重要，目前SA2正在进行的Study onenhancement of Ultra-Reliable Low-Latency Communication support in the 5GCore network项目中，其中一个研究方向即为如何监督端到端时延这一QoS情况。

发明内容

本公开的一个目的在于提出一种RAN侧实现时延测量的方案。

根据本公开的一些实施例的一个方面，提出一种接入网服务质量监控方法，包括：基站在收到UPF(User Plane Function，用户面功能)的QoS监控指示信息的情况下，在被监控数据包中设置时延检测标识和数据包编号，并发送给终端；终端在确定收到的数据包具有时延检测标识的情况下，生成QoS反馈数据包，QoS反馈数据包中包括被监控数据包的数据包编号和终端收到被监控数据包的时间戳；终端将QoS反馈数据包反馈给基站，以便基站向UPF反馈。

在一些实施例中，在被监控数据包中增加时延检测标识和数据包编号包括：基站在SDAP(Service Data Adaptation Protocol，业务数据适配协议)层将IP(InternetProtocol Address，互联网协议地址)数据包的时延检测标识字段设定为第一预定值，其中，终端在时延检测标识字段为第一预定值的情况下，确定收到的数据包具有时延检测标识；基站将数据包编号字段设定为与QoS监控指示信息中的序号相同；其中，IP数据包中增加1字节长度的标识字段，标识字段中包括时延检测标识字段和数据包编号字段。

在一些实施例中，时延检测标识字段的长度为1比特，数据包编号字段的长度为2到7比特。

在一些实施例中，接入网服务质量监控方法还包括：终端向基站上报QoS监测能力信息；根据来自基站的QoS监测能力开启指示开启QoS监测功能，以便在确定收到的数据包具有时延检测标识的情况下，生成QoS反馈数据包。

在一些实施例中，接入网服务质量监控方法还包括：UPF生成QoS监控指示信息并记录发送QoS监控指示信息的第一时间；UPF将QoS监控指示信息发送给基站；基站在收到UPF的QoS监控指示信息的情况下，记录数据包序号和收到QoS监控指示信息的第二时间。

在一些实施例中，接入网服务质量监控方法还包括：基站在收到来自终端的QoS反馈数据包的情况下，记录收到QoS反馈数据包的第五时间，其中，QoS反馈数据包中包括终端收到被监测数据包的第三时间；基站在QoS反馈数据包中增加第二时间和第五时间，并将QoS反馈数据包反馈给UPF；UPF记录收到QoS反馈数据包的第六时间。

通过这样的方法，实现了基站与终端数据包时延的测量，进而与RAN与UPF侧的时延测量接续，实现UPF与终端之间的时延测量，保证了QoS监控的实现。

根据本公开的另一些实施例的一个方面，提出一种接入网服务质量监控系统，包括：基站，被配置为在收到UPF的QoS监控指示信息的情况下，在被监控数据包中设置时延检测标识和数据包编号，并发送给终端；终端，被配置在确定收到的数据包具有时延检测标识的情况下，生成QoS反馈数据包，QoS反馈数据包中包括被监控数据包的数据包编号和终端收到被监控数据包的时间戳；将QoS反馈数据包反馈给基站，以便基站向UPF反馈。

在一些实施例中，在被监控数据包中增加时延检测标识和数据包编号包括：基站在SDAP层将IP数据包的时延检测标识字段设定为第一预定值，其中，终端在时延检测标识字段为第一预定值的情况下，确定收到的数据包具有时延检测标识；将数据包编号字段设定为与QoS监控指示信息中的序号相同；其中，IP数据包中增加1字节长度的标识字段，标识字段中包括时延检测标识字段和数据包编号字段。

在一些实施例中，时延检测标识字段的长度为1比特，数据包编号字段的长度为2到7比特。

在一些实施例中，终端还被配置为向基站上报QoS监测能力信息；根据来自基站的QoS监测能力开启指示开启QoS监测功能，以便在确定收到的数据包具有时延检测标识的情况下，生成QoS反馈数据包。

在一些实施例中，接入网服务质量监控系统还包括：UPF，被配置为生成QoS监控指示信息并记录发送QoS监控指示信息的第一时间；将QoS监控指示信息发送给基站；基站还被配置为在收到UPF的QoS监控指示信息的情况下，记录数据包序号和收到QoS监控指示信息的第二时间。

在一些实施例中，基站还被配置为在收到来自终端的QoS反馈数据包的情况下，记录收到QoS反馈数据包的第五时间，其中，QoS反馈数据包中包括终端收到被监测数据包的第三时间；在QoS反馈数据包中增加第二时间和第五时间，并将QoS反馈数据包反馈给UPF；UPF还被配置为记录收到QoS反馈数据包的第六时间。

根据本公开的又一些实施例的一个方面，提出一种接入网服务质量监控系统，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器的指令执行如上文中任意一种接入网服务质量监控方法。

这样的系统实现了基站与终端数据包时延的测量，进而与RAN与UPF侧的时延测量接续，实现UPF与终端之间的时延测量，保证了QoS监控的实现。

根据本公开的再一些实施例的一个方面，提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现上文中任意一种接入网服务质量监控方法的步骤。

通过执行这样的计算机可读存储介质上的指令，实现了基站与终端数据包时延的测量，进而与RAN与UPF侧的时延测量接续，实现UPF与终端之间的时延测量，保证了QoS监控的实现。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本公开的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为相关技术中服务质量监控方法的一些实施例的示意图。

图2为本公开的接入网服务质量监控方法的一些实施例的流程图。

图3为本公开的接入网服务质量监控方法中下行数据包的一些实施例的示意图。

图4为本公开的接入网服务质量监控方法中上行数据包的一些实施例的示意图。

图5为本公开的接入网服务质量监控方法的另一些实施例的流程图。

图6为本公开的接入网服务质量监控系统的一些实施例的示意图。

图7为本公开的接入网服务质量监控系统中各个部分的一些实施例的示意图。

图8为本公开的接入网服务质量监控系统中各个部分的另一些实施例的示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。

3GPP SA2提出了一种QoS监督方案，如图1所示：UPF生成请求监督的数据包，并为该类型数据包分配序号。UPF将QFI(QoS Flow ID，服务质量流标识)、TEID和QMP指示封装入无线接入网与核心网之间传送的用户数据GTP-U的包头。在将数据包发送给RAN后，UPF记录本地时间。收到监督请求数据包后,RAN记录序号以及本地时间T2，并发起RAN和UE之间的时延测量。当收到来自UE的监督反馈包后，RAN将QMP指示封装数测量反馈包的GTP-U包头。此外，RAN将本地时间T5和T2通过反馈包发送给UPF。当收到监督反馈包时，UPF记录当前时间T6。

上述方法规定了RAN与CN(Correspondent Node，通信节点)之间QoS监督的相关流程，但未明确和讨论RAN侧如何实现时延测量。

本公开的接入网服务质量监控方法的一些实施例的流程图如图2所示。

在步骤201中，基站在收到UPF的QoS监控指示信息的情况下，在被监控数据包中设置时延检测标识和数据包编号，并发送给终端。在一些实施例中，数据包编号可以从UPF的QoS监控指示信息中获取。

在步骤202中，终端在确定收到的数据包具有时延检测标识的情况下，生成QoS反馈数据包，QoS反馈数据包中包括被监控数据包的数据包编号和终端收到被监控数据包的时间戳。在一些实施例中，终端在收到数据包后，检查时延检测标识字段，若确定该字段中具备时延检测标识，则确定需要对该数据包进行检测，记录收到数据包的时间，插入QoS反馈数据包中，且将收到的该数据包的编号插入QoS反馈数据包中，以便基站确定QoS反馈数据包所对应的被监控的数据包。

在步骤203中，终端将QoS反馈数据包反馈给基站，以便基站向UPF反馈QoS监督反馈信息。

通过这样的方法，实现了基站与终端数据包时延的测量，进而与RAN与UPF侧的时延测量接续，实现UPF与终端之间的时延测量，保证了QoS监控的实现。

在一些实施例中，基站可以在收到UPF接收到UPF发送的带有具备时延检测标识的GTP-U包头的数据包后，在SDAP层首先为对应的IP包添加时延监测标识与序号(如SN＝k，k为正整数)。在一些实施例中，其余用户面处理可以与普通数据相同。在一些实施例中，被监控数据包可以如图3所示，通过SDAP控制PDU反馈QoS监督数据包(D/C＝0)，时延监测字段M＝1，表示这是一个开启了QoS监督反馈功能的数据包，M＝0则无需监督反馈时延情况；数据包编号字段SN表示对应的被监控数据包的序号，当且仅当M＝1时具有SN字段；引入基于循环/卷绕(wrap around)的时间戳，用于标识单程的时间节点。在一些实施例中，以最大循环值为10m，最小粒度为0.1ms为例，则最少需要14bit。

在一些实施例中，终端向基站发送的QoS反馈数据包可以如图4所示，在原有SDAP数据包头前增加1Byte作为QoS反馈数据包的标识，其中时间检测标识字段M占1bit，当M＝1时确定该数据包为QoS反馈数据包，为0时为普通数据包。QoS反馈数据包与对应的被监控数据包的数据包编号字段SN相同，从而实现被监控数据包与QoS数据包的一对一匹配。在一些实施例中，SN长度可以在2～7比特之间，如6bit。

在一些实施例中，终端可以上报QoS监测能力信息，告知基站自身支持时延监督相关能力，基站配置时延监督为开启状态，进而终端根据来自基站的QoS监测能力开启指示开启QoS监测功能，以便在确定收到的数据包具有时延检测标识的情况下，生成QoS反馈数据包。

通过这样的方法，终端能够及时告知终端自身具备时延监督相关能力，以便基站只对于具备该功能的终端进行监测，避免基站发送无法终端执行的信令增加基站和终端的压力。

本公开的接入网服务质量监控方法的另一些实施例的流程图如图5所示。

在步骤501中，UPF生成QoS监控指示信息，记录发送QoS监控指示信息的第一时间T1，并将QoS监控指示信息发送给基站。

在步骤502中，基站在收到UPF的QoS监控指示信息后，记录数据包序号和收到QoS监控指示信息的第二时间T2。

在步骤503中，基站在被监控数据包中设置时延检测标识和数据包编号，并发送给终端。在一些实施例中，基站可以在发送之前记录第四时间T4。

在步骤504中，终端在确定收到的数据包具有时延检测标识的情况下，记录收到数据包的第三时间T3，并生成QoS反馈数据包，将T3插入QoS反馈数据包中。

在步骤505中，终端将QoS反馈数据包反馈给基站，基站记录收到QoS反馈数据包的第五时间T5。

在步骤506中，基站在QoS反馈数据包中增加第二时间T2和第五时间T5，并将QoS反馈数据包反馈给UPF。在一些实施例中，QoS反馈数据包中还可以增加T4，从而使数据包监测的整个流程的各个时间点均被记录，实现完整的监控过程。

在步骤507中，UPF记录收到QoS反馈数据包的第六时间T6。

通过这样的方法，能够从UPF向基站发送QoS监控指示信息开始，记录在基站、终端各个节点的数据发送、接收时间，且记录反馈数据包回到UPF的时间，实现接入网侧的时延测量，也便于确定在各个节点的时延状态，从而有针对性的进行优化，提高优化的效率。

本公开的接入网服务质量监控系统的一些实施例的示意图如图6所示。

基站61能够接收来自UPF的QoS监控指示信息。在收到QoS监控指示信息的情况下，在被监控数据包中设置时延检测标识和数据包编号，并发送给终端；在收到终端反馈的基站QoS反馈数据包后，向UPF反馈QoS监督反馈信息。

终端62能够在确定收到的数据包具有时延检测标识的情况下，生成QoS反馈数据包，并将QoS反馈数据包反馈给基站。在一些实施例中QoS反馈数据包中包括被监控数据包的数据包编号和终端收到被监控数据包的时间戳。在一些实施例中，终端在收到数据包后，检查时延检测标识字段，若确定该字段中具备时延检测标识，则确定需要对该数据包进行检测，记录收到数据包的时间，插入QoS反馈数据包中，且将收到的该数据包的编号插入QoS反馈数据包中，以便基站确定QoS反馈数据包所对应的被监控的数据包。

这样的系统实现了基站与终端数据包时延的测量，进而与RAN与UPF侧的时延测量接续，实现UPF与终端之间的时延测量，保证了QoS监控的实现。

在一些实施例中，终端62可以预先上报QoS监测能力信息，告知基站自身支持时延监督相关能力，基站配置时延监督为开启状态，进而终端根据来自基站的QoS监测能力开启指示开启QoS监测功能，以便在确定收到的数据包具有时延检测标识的情况下，生成QoS反馈数据包。这样的系统中，终端能够及时告知终端自身具备时延监督相关能力，以便基站只对于具备该功能的终端进行监测，避免基站发送终端无法执行的信令增加基站和终端的压力。

在一些实施例中，如图6所示，接入网服务质量监控系统还可以包括UPF 63，能够生成QoS监控指示信息，记录发送QoS监控指示信息的第一时间T1，并将QoS监控指示信息发送给基站。基站61根据QoS监控指示信息记录数据包序号和收到QoS监控指示信息的第二时间T2，并执行向终端62发送被监控数据包的操作。基站61在获取来自终端的QoS反馈数据包后，记录收到QoS反馈数据包的第五时间T5。基站在QoS反馈数据包中增加第二时间和第五时间，并将QoS反馈数据包反馈给UPF。在一些实施例中，QoS反馈数据包中还可以增加T4，从而使数据包监测的整个流程的各个时间点均被记录，实现完整的监控过程。UPF63记录收到QoS反馈数据包的第六时间T6。

这样的系统能够从UPF向基站发送QoS监控指示信息开始，记录在基站、终端各个节点的数据发送、接收时间，且记录反馈数据包回到UPF的时间，从而实现接入网侧的时延测量。

本公开接入网服务质量监控系统的一个实施例的结构示意图如图7所示。接入网服务质量监控系统包括存储器701和处理器702。其中：存储器701可以是磁盘、闪存或其它任何非易失性存储介质。存储器用于存储上文中接入网服务质量监控系统方法的对应实施例中的指令。处理器702耦接至存储器701，可以作为一个或多个集成电路来实施，例如微处理器或微控制器。该处理器702用于执行存储器中存储的指令，能够实现基站与终端数据包时延的测量，保证了QoS监控的实现。

在一个实施例中，还可以如图8所示，接入网服务质量监控系统800包括存储器801和处理器802。处理器802通过BUS总线803耦合至存储器801。该接入网服务质量监控系统800还可以通过存储接口804连接至外部存储装置805以便调用外部数据，还可以通过网络接口806连接至网络或者另外一台计算机系统(未标出)。此处不再进行详细介绍。

在该实施例中，通过存储器存储数据指令，再通过处理器处理上述指令，能够实现基站与终端数据包时延的测量，保证了QoS监控的实现。

在另一个实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现接入网服务质量监控方法对应实施例中的方法的步骤。本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

可能以许多方式来实现本公开的方法以及装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法以及装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本公开技术方案的精神，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。

Claims (12)

1.一种接入网服务质量监控方法，包括：

终端向基站上报服务质量QoS监测能力信息，根据来自基站的QoS监测能力开启指示开启QoS监测功能；

基站在收到用户面功能UPF的QoS监控指示信息的情况下，在被监控数据包中设置时延检测标识和数据包编号，包括：

所述基站在SDAP层将所述数据包的时延检测标识字段设定为第一预定值，其中，所述终端在所述时延检测标识字段为第一预定值的情况下，确定收到的数据包具有时延检测标识；将数据包编号字段设定为与所述QoS监控指示信息中的序号相同；

所述基站将修改后的所述数据包发送给终端；

开启QoS监测功能的终端在收到数据包后，检查时延检测标识字段；

若确定时延检测标识字段中具备时延检测标识，则

确定需要对该数据包进行检测，记录收到数据包的时间，生成QoS反馈数据包，所述QoS反馈数据包中包括所述被监控数据包的数据包编号和终端收到所述被监控数据包的时间戳；

所述终端将所述QoS反馈数据包反馈给基站，以便所述基站向所述UPF反馈。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述被监控数据包为IP数据包，所述IP数据包中增加1字节长度的标识字段，所述标识字段中包括所述时延检测标识字段和所述数据包编号字段。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述时延检测标识字段的长度为1比特，所述数据包编号字段的长度为2到7比特。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

UPF生成QoS监控指示信息并记录发送所述QoS监控指示信息的第一时间；

所述UPF将所述QoS监控指示信息发送给基站；

所述基站在收到UPF的QoS监控指示信息的情况下，记录数据包序号和收到所述QoS监控指示信息的第二时间。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

所述基站在收到来自终端的QoS反馈数据包的情况下，记录收到所述QoS反馈数据包的第五时间，其中，所述QoS反馈数据包中包括终端收到所述被监控数据包的第三时间；

所述基站在所述QoS反馈数据包中增加所述第二时间和所述第五时间，并将所述QoS反馈数据包反馈给所述UPF；

所述UPF记录收到所述QoS反馈数据包的第六时间。

6.一种接入网服务质量监控系统，包括：

基站，被配置为：

在收到用户面功能UPF的服务质量QoS监控指示信息的情况下，在被监控数据包中设置时延检测标识和数据包编号，包括：在SDAP层将所述数据包的时延检测标识字段设定为第一预定值，其中，终端在所述时延检测标识字段为第一预定值的情况下，确定收到的数据包具有时延检测标识；将数据包编号字段设定为与所述QoS监控指示信息中的序号相同；

将修改后的所述数据包发送给终端；

终端，被配置为：

向基站上报QoS监测能力信息；

根据来自基站的QoS监测能力开启指示开启QoS监测功能；

在收到数据包后，检查时延检测标识字段，

若确定时延检测标识字段中具备时延检测标识，则

确定需要对该数据包进行检测，记录收到数据包的时间，生成QoS反馈数据包，所述QoS反馈数据包中包括所述被监控数据包的数据包编号和终端收到所述被监控数据包的时间戳；

将所述QoS反馈数据包反馈给基站，以便所述基站向所述UPF反馈。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述被监控数据包为IP数据包，所述IP数据包中增加1字节长度的标识字段，所述标识字段中包括所述时延检测标识字段和所述数据包编号字段。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述时延检测标识字段的长度为1比特，所述数据包编号字段的长度为2到7比特。

9.根据权利要求6所述的系统，还包括：

UPF，被配置为生成QoS监控指示信息并记录发送所述QoS监控指示信息的第一时间；将所述QoS监控指示信息发送给基站；

所述基站还被配置为在收到UPF的QoS监控指示信息的情况下，记录数据包序号和收到所述QoS监控指示信息的第二时间。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，

所述基站还被配置为在收到来自终端的QoS反馈数据包的情况下，记录收到所述QoS反馈数据包的第五时间，其中，所述QoS反馈数据包中包括终端收到所述被监控数据包的第三时间；在所述QoS反馈数据包中增加所述第二时间和所述第五时间，并将所述QoS反馈数据包反馈给所述UPF；

所述UPF还被配置为记录收到所述QoS反馈数据包的第六时间。

11.一种接入网服务质量监控系统，包括：

存储器；以及

耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行如权利要求1至5任一项所述的方法。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现权利要求1至5任意一项所述的方法的步骤。

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