CN113329504A - 基于接收机反馈信息的发射机多链路数据分流方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于接收机反馈信息的发射机多链路数据分流方法，以终端最大乱序深度作为分流决策，选择LTE‑Aonly模式、NRonly模式或联合模式。本发明以最大乱序深度作为策略调节输入信息，并计算均值和方差，依据对乱序深度的闭环控制，将终端乱序深度降低到有效程度，使得两条链路的传输资源得到了有效利用，终端用户端到端TCP吞吐率得到提升。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种无线通信领域的技术，具体是一种基于接收机反馈信息的发射机多链路数据分流方法。
背景技术
为了进一步提高传输速率，5G系统提出了双连接(Dual Connectivity，DC)技术，即为了规避MAC层调度过程中的时延和同步要求，数据在分组数据汇聚协议层(PDCP)层进行分割和合并，随后将用户数据流通过多个基站同时传送给用户。从而有助于实现用户性能提升，对用户总体吞吐量和切换时延都有帮助。但由于在PDCP层DC传输时缺乏有效的数据分流方法，导致终端侧PDCP层数据包存在严重乱序现象，影响向上层递交的顺序数据包总量，因此端到端有效的传输速率仍是受限的，并没有提升用户体验。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于接收机反馈信息的发射机多链路数据分流方法，以最大乱序深度作为策略调节输入信息，并计算均值和方差，依据对乱序深度的闭环控制，将终端乱序深度降低到有效程度，使得两条链路的传输资源得到了有效利用，终端用户端到端TCP吞吐率得到提升。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种基于接收机反馈信息的发射机多链路数据分流方法，以终端最大乱序深度作为分流决策，选择LTE-A only模式、NR only模式或联合模式。
所述的终端最大乱序深度记为
其物理含义指：终端记录并反馈的根据PDCP层在时隙t′-1时经重排序功能验证未满足顺序要求仍留在PDCP层的数据包集合
中数据包最大的序列号
与截止至时隙t′时所有已顺序递交数据包总量
之间的差值，其中：P为PDPC层，U为终端UE，Q为未满足顺序要求的数据包队列，P’为满足顺序要求的数据包队列，t’为时隙。
所述的分流决策是指：在起始阶段即t′≤L时，由于反馈的决策信息量有限，分流策略中传输模式选择联合传输模式，分流比例R(t′)的取值为归一化的辅基站至终端和主基站至终端链路的带宽的比值，即
当t′←L时，传输模式的选择取决于观测窗口获得的积累的乱序深度，分流比例R(t′)的更新取决于观测窗口得到的累积的最大乱序深度的变化情况，其中：L为滑动窗口长度。
所述的LTE-A only模式或NR only模式下，PDCP层缓存数据包集合
中的数据包只向主基站或辅基站RLC层传输；在联合模式下，PDCP层缓存数据包集合
中的数据包同时向主基站和辅基站RLC层传输，时隙t′时PDCP层缓存数据包集合
其中：
和
为时隙t′时主基站PDCP层缓存数据包中最小和最大的序列号，PDCP层缓存数据包在时隙t′经过分流方法决策后送往主基站和辅基站RLC层的数据包集合分别为：
其中：B(t′)＝1为LTE-Aonly模式，B(t′)＝-1为NR only模式，B(t′)＝0为联合模式；R(t′)为数据分流比例，
和
为主基站和辅基站RLC层缓存状态(即数据包集合)。
本发明涉及一种实现上述方法的系统，包括：乱序信息计算单元、分流算法单元和数据包分流单元，其中：乱序信息计算单元对数据包乱序程度进行了定义，并将最大乱序深度指标反馈至基站侧，分流算法单元依据最大乱序深度，输出分流策略，实现对乱序深度的闭环控制，数据包分流单元依据分流策略对数据包执行分流操作。
技术效果
本发明整体解决了现有终端PDCP层数据包乱序现象严重，吞吐率折损严重的缺陷；本发明通过定义终端乱序程度进而实现对乱序深度的闭环控制；有效利用传输资源，提升吞吐率。
附图说明
图1为本发明分流方法原理示意图；
图2为本发明流程图；
图3为具体实施例的场景模型示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，为本实施例涉及一种基于接收机反馈信息的发射机多链路数据分流方法，其应用于如图3所示的LTE-NR双连接数据分流场景，该分流方法包括：LTE-Aonly模式、NR only模式和联合模式，其中：在LTE-A only模式或NR only模式下，PDCP层缓存数据包集合
中的数据包只向主基站或辅基站RLC层传输；在联合模式下，PDCP层缓存数据包集合
中的数据包同时向主基站或辅基站RLC层传输，时隙t′时PDCP层缓存数据包集合
其中：
和
为时隙t′时主基站PDCP层缓存数据包中最小和最大的序列号，PDCP层缓存数据包在时隙t′经过分流方法决策后送往主基站和辅基站RLC层的数据包集合分别为：
其中：B(t′)＝1为LTE-Aonly模式，B(t′)＝-1为NRonly模式，B(t′)＝0为联合模式；R(t′)为数据分流比例，
和
为主基站和辅基站RLC层缓存状态(即数据包集合)，B()为传输模式，P为PDCP层，R()为分流比例，R(上标)为RLC层，S为发送过程中的数据包集合，S(下标)为辅基站，M(下标)为主基站。
所述的发射机多链路数据分流方法，具体包括以下步骤：
步骤1)根据PDCP层在时隙t′-1时经重排序功能验证未满足顺序要求仍留在PDCP层的数据包集合
中数据包最大的序列号，和截止至时隙t′时所有已顺序递交数据包总量之间的差值
即终端反馈至基站的信息，以终端记录并反馈的不同时隙的最大乱序深度
作为分流决策的输入。
所述的差值
其中：
为
中数据包最大的序列号，
为时隙t′时经重排序功能验证满足顺序要求上传至高层的顺序数据包集合的数目，其中：P’(上标)为满足顺序要求的数据包队列，Q(下标)为未满足顺序要求的数据包队列，t＝0是指从时隙0开始累积。
步骤2)设置一个长度为L的滑动窗口来观测最大乱序深度，在起始阶段即t′≤L时，由于反馈的决策信息量有限，分流策略中传输模式选择联合传输模式，分流比例R(t′)的取值为归一化的辅基站至终端和主基站至终端链路的带宽的比值，即
当t′＞L时，传输模式的选择取决于观测窗口获得的积累的乱序深度，分流比例R(t′)的更新取决于观测窗口得到的累积的最大乱序深度的变化情况。
所述的滑动窗口，以给定时隙t′结束的最大乱序深度观测窗口的均值
和方差
分别为
其中：L为观测窗口长度，l为具体观测时隙。
所述的起始阶段，设置传输模式为联合传输模式，即B(t′)＝0。
所述的取决于观测窗口获得的积累的乱序深度是指：传输模式
其中：sign(·)表示提取实数符号的数学函数，即当平均乱序深度小于乱序阈值
时，为了高效利用物理资源，选择联合传输模式，即B(t′)＝0；否则，根据观测窗口累积的最大乱序深度来调整传输方式，以消除两条链路不对等延时带来的乱序影响。
所述的取决于观测窗口得到的累积的最大乱序深度的变化情况是指：分流比例
其中：
为用于确定R(t′)更新的步长阈值。
经过具体实际实验，在LTE-NR双连接数据分流场景下，LTE基站带宽为20MHz，NR基站带宽为100MHz的具体环境设置下，以乱序阈值
为50，步长阈值
为20参数设置下使用上述多链路数据分流法，静态用户实验中，支持双连接功能的终端同时连接至LTE-A基站和NR基站，终端用户保持静止，整个传输周期为20秒，链路资源利用率达到94％以上，CPU占用率低至4％；动态用户实验中，支持双连接功能的终端同时连接至LTE-A基站和NR基站，终端用户的移动速度设定为每秒15米，实验拓扑同静态用户场景设计保持不变。UE从距离辅基站100米处移动到距离辅基站250米处，并沿原线路形成往返，整个传输周期为20秒，链路资源利用率达到93％以上，CPU占用率低至4％；。
综上所述，本发明显著降低最大乱序深度，提升链路资源利用率，提升吞吐率。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
Claims (3)
1.一种基于接收机反馈信息的发射机多链路数据分流方法，其特征在于，以终端最大乱序深度作为分流决策，选择LTE-A only模式、NR only模式或联合模式；
所述的终端最大乱序深度记为o(t′)，其物理含义指：终端记录并反馈的根据PDCP层在时隙t′-1时经重排序功能验证未满足顺序要求仍留在PDCP层的数据包集合
中数据包最大的序列号
与截止至时隙t′时所有已顺序递交数据包总量
之间的差值，其中：P为PDPC层，U为终端UE，Q为未满足顺序要求的数据包队列，P’为满足顺序要求的数据包队列，t’为时隙；
所述的分流决策是指：在起始阶段即t′≤L时，由于反馈的决策信息量有限，分流策略中传输模式选择联合传输模式，分流比例R(t′)的取值为归一化的辅基站至终端和主基站至终端链路的带宽的比值，即
当t′＞L时，传输模式的选择取决于观测窗口获得的积累的乱序深度，分流比例R(t′)的更新取决于观测窗口得到的累积的最大乱序深度的变化情况，其中：L为滑动窗口长度。
2.根据权利要求1所述的基于接收机反馈信息的发射机多链路数据分流方法，其特征是，所述的LTE-A only模式或NR only模式下，PDCP层缓存数据包集合
中的数据包只向主基站或辅基站RLC层传输；在联合模式下，PDCP层缓存数据包集合
中的数据包同时向主基站和辅基站RLC层传输，时隙t′时PDCP层缓存数据包集合
其中：
和
为时隙t′时主基站PDCP层缓存数据包中最小和最大的序列号，PDCP层缓存数据包在时隙t′经过分流方法决策后送往主基站和辅基站RLC层的数据包集合分别为：
其中：B(t′)＝1为LTE-A only模式，B(t′)＝-1为NR only模式，B(t′)＝0为联合模式；R(t′)为数据分流比例，
和
为主基站和辅基站RLC层缓存状态(即数据包集合)。
3.一种实现权利要求1或2所述方法的系统，其特征在于，包括：乱序信息计算单元、分流算法单元和数据包分流单元，其中：乱序信息计算单元对数据包乱序程度进行了定义，并将最大乱序深度指标反馈至基站侧，分流算法单元依据最大乱序深度，输出分流策略，实现对乱序深度的闭环控制，数据包分流单元依据分流策略对数据包执行分流操作。
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