CN113423144A - 一种提高lte上下行并发吞吐率的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种提高LTE上下行并发吞吐率的方法。上下行并发的时候，上传应用和下载应用都将上行数据送到协议栈；协议栈中具有无线承载管理RABM模块用来预处理上行数据。RABM模块将上行数据分为互联网协议数据与应答包两个队列。如果RLC层待传上行数据队列的大小≥max_grantSize，RABM模块仅将应答包放到RLC层待传上行数据队列里。如果RLC层待传上行数据队列的大小＜值max_grantSize，RABM模块优先将应答包放到RLC待传上行数据队列里，然后将互联网协议数据放到RLC层待传上行数据队列里。RLC层接收到网络侧的上行授权调度，按照所分配的上行授权调度的大小组包上行数据。上述方法优化了上行数据的发送方式，提高了上下行并发的时候LTE用户设备的吞吐率。
Description
技术领域
本申请涉及一种移动设备的上下行并发数据处理方法。
背景技术
LTE（Long Term Evolution，长期演进技术）作为新一代通信技术，满足了时下信息化时代人们对大数据量的需求。LTE是借助新技术和新调制方式提高移动通信网络的数据传输能力和数据传输速度。评价UE（user equipment，用户设备）基带芯片能力的一个重要指标就是吞吐率（throughput）测试，这是指在特定信号质量范围下的上行峰值速率测试、下行峰值速率测试以及难度最大的上下行并发测试。
已知TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）窗口大小/RTT（RoundTrip Time，往返时间）（秒）＝每秒吞吐量。在相同的测试环境下，TCP服务窗口大小一定，那么缩小RTT就成为了各厂家UE基带芯片性能比拼的关键。
请参阅图1，现有的LTE移动设备的上下行并发数据处理方法包括如下步骤。
步骤S11：上下行TCP并发的时候，上传应用（APP）和下载应用都将上行数据送到协议栈。上传应用发送的上行数据是互联网协议数据（IP data），长度为网络MTU（MaximumTransmission Unit，最大传输单元），一般是1500字节。下载应用也会同时上传上行数据，下载应用发送的上传数据是对下行收到的互联网协议数据而发出的应答（ACK）,这个应答回复的快慢会严重影响对端服务器的数据发送，也就是RTT的重要指标。由于上传应用的互联网协议数据和下载应用的应答会并发同时到达协议栈，就会随机出现大量连续的互联网协议数据、应答跟在后面的情况。
UE的协议栈自上而下依次包括NAS（Non-access stratum，非接入）层、RRC（RadioResource Control，无线资源控制）层、PDCP（Packet Data Convergence Protocol，分组数据汇聚协议）层、RLC（radio link control，无线链路控制）层、MAC（Media AccessControl，媒体接入控制）层、PHY（物理层），后面五层构成接入层。
步骤S12：LTE PDCP层将数据处理完毕后送至RLC层，RLC层缓存大量数据，等待上行授权（Grant）调度。上行授权调度是指网络根据UE待发数据量等因素给UE分配一定的上行资源，让UE发送上行数据。
步骤S13：RLC层按照上行授权调度的大小，组包上行数据。此时有可能会出现某几个TTI只发送上传应用的互联网协议数据的情况，而下载应用的应答并没有发出去，这就造成下行速率出现大幅度抖动且明显降低。
以LTE UE-Category 4（用户设备等级4）为例，单独上行时上行峰值速率为50Mbps,单独下行时下行峰值速率为150Mbps。当上下行一起并发的时候，采用现有的LTE移动设备的上下行并发数据处理方法，从实验室测试结果来看，上行可达到满速50Mbps；但是下行抖动厉害，且下降到110至120Mbps左右。这个结果没法满足各大移动设备商入库测试标准。分析其原因可知，下行150Mbps需要对应大概3Mbps左右的上行应答包，上行50Mbps大概需要1Mbps左右的下行应答包。从这个数据比例以及上下行带宽比例来看，会明显出现上行压制下行的情况，因为上行带宽比下行带宽小，还要额外支持3Mbps左右的应答容量。如果不采取特别措施，则下行速率由于上行影响，会大大降低，且抖动很大。
发明内容
本申请所要解决的技术问题是提供一种改进的LTE用户设备的上下行并发数据处理方法，用来提高LTE用户设备的上下行并发吞吐率。
为解决上述技术问题，本申请提出了一种提高LTE上下行并发吞吐率的方法，包括如下步骤。步骤S21：上下行并发的时候，上传应用和下载应用都将上行数据送到协议栈；在协议栈具有无线承载管理RABM模块用来预处理上行处理。步骤S22：上行数据到达协议栈RABM模块，RABM模块将上行数据分为互联网协议数据与应答包两个队列。步骤S23：RABM模块读取RLC层待传上行数据队列的大小，并与上行授权调度的最大上限值max_grantSize相比较。如果RLC层待传上行数据队列的大小≥max_grantSize，进入步骤S24。如果RLC层待传上行数据队列的大小＜值max_grantSize，进入步骤S25。步骤S24：RABM模块仅将应答包放到RLC层待传上行数据队列里；随后进入步骤S26。步骤S25：RABM模块优先将应答包放到RLC待传上行数据队列里，然后将互联网协议数据放到RLC层待传上行数据队列里；这一步直至RLC层待传上行数据队列的大小≥max_grantSize时停止；随后进入步骤S26。步骤S26：RLC层接收到网络侧的上行授权调度，按照所分配的上行授权调度的大小组包上行数据；随后回到步骤S23。上述方法优化了上行数据的发送方式，提高了上下行并发的时候LTE用户设备的吞吐率。
进一步地，所述RABM模块位于协议栈的PDCP层之上、RRC层之下。
进一步地，所述步骤S22中，RABM模块按照数据无线承载ID将上行数据分为互联网协议数据与应答包两个队列。
进一步地，所述RLC层待传上行数据包含了互联网协议数据与应答包两种类型的上行数据。
进一步地，所述上行授权调度的最大上限值max_grantSize是指：按照上行峰值速率大小，网络侧每次给用户设备UE的上行授权调度中会有一个上限，其中最大的上限值。
进一步地，所述步骤S24中，RABM模块仅将应答包队列传给PDCP层，PDCP层处理完后将应答包放到RLC层待传上行数据队列里
进一步地，所述步骤S25中，RABM模块优先将应答包队列传给PDCP层，PDCP层处理完后将应答包放到RLC待传上行数据队列里；RABM模块然后将互联网协议数据队列传给PDCP层，PDCP层处理完后将互联网协议数据放到RLC层待传上行数据队列里。
进一步地，所述上行数据分成两级分别缓存在RABM模块和RLC层，缓存在RABM模块的上行数据多于缓存在RLC层的上行数据；并且RLC层缓存的上行数据是由RABM模块负责分配组织的。
与所述提高LTE上下行并发吞吐率的方法相对应地，本申请还提出了一种提高LTE上下行并发吞吐率的装置，包括并发传送单元、分类单元、读取判断单元、第一分配单元、第二分配单元和上行组包单元。所述并发传送单元用于在上下行并发的时候，将上传应用和下载应用的上行数据都送到协议栈。所述分类单元用于在上行数据到达协议栈时，将上行数据分为互联网协议数据与应答包两个队列。所述读取判断单元用于读取RLC层待传上行数据队列的大小，并与上行授权调度的最大上限值max_grantSize相比较。所述第一分配单元用于在RLC层待传上行数据队列的大小≥max_grantSize时，仅将应答包放到RLC层待传上行数据队列里。所述第二分配单元用于在RLC层待传上行数据队列的大小＜max_grantSize时，优先将应答包放到RLC待传上行数据队列里，然后将互联网协议数据放到RLC层待传上行数据队列里；直至RLC层待传上行数据队列的大小≥max_grantSize时停止。所述上行组包单元用于在RLC层接收到网络侧的上行授权调度，按照所分配的上行授权调度的大小组包上行数据；随后回到所述读取判断单元重新处理。
进一步地，所述分类单元、读取判断单元、第一分配单元和第二分配单元均由协议栈中的无线承载管理RABM模块实现。
本申请取得的技术效果是：在遵循3GPP标准的前提下，优化了上行数据的发送方式，大幅度提高了上下行并发的时候LTE用户设备的吞吐率，在实际应用与实验室测试场景下都有很好的效果。
附图说明
图1是现有的LTE移动设备的上下行并发数据处理方法的流程示意图。
图2是本申请提出的LTE移动设备的上下行并发数据处理方法的流程示意图。
图3是本申请提出的LTE移动设备的上下行并发数据处理装置的流程示意图。
图中附图标记说明：并发传送单元21、分类单元22、读取判断单元23、第一分配单元24、第二分配单元25、上行组包单元26。
具体实施方式
本申请利用现有的TCP传输原理，结合LTE网络资源调度的方式，合理分配上行数据，从而提高上下行并发速率。
请参阅图2，本申请提出的能够提高LTE上下行并发吞吐率的LTE移动设备的上下行并发数据处理方法包括如下步骤。
步骤S21：上下行TCP并发的时候，上传应用和下载应用都将上行数据送到协议栈。上传应用发送的上行数据是互联网协议数据。下载应用发送的上传数据是对下行收到的互联网协议数据而发出的应答。在协议栈中具有RABM（radio bearer management，无线承载管理）模块用来预处理上行数据。RABM模块位于PDCP层之上、RRC层之下。
步骤S22：上行数据到达协议栈RABM模块，RABM模块按照RB ID（data radiobearer ID，数据无线承载ID）将上行数据分为互联网协议数据与应答包两个队列。
步骤S23：RABM模块读取RLC层待传上行数据队列的大小，并与上行授权调度的最大上限值max_grantSize相比较。所述RLC层待传上行数据包含了互联网协议数据与应答包两种类型的上行数据。按照上行峰值速率大小，网络侧每次给UE的上行授权调度中会有一个上限，其中最大的上限值记为max_grantSize。
如果RLC层待传上行数据队列的大小≥上行授权调度的最大上限值max_grantSize，进入步骤S24。
如果RLC层待传上行数据队列的大小＜上行授权调度的最大上限值max_grantSize，进入步骤S25。
步骤S24：RABM模块仅将应答包队列传给PDCP层，PDCP层处理完后将应答包放到RLC层待传上行数据队列里。随后进入步骤S26。
步骤S25：RABM模块优先将应答包队列传给PDCP层，PDCP层处理完后将应答包放到RLC待传上行数据队列里；RABM模块然后将互联网协议数据队列传给PDCP层，PDCP层处理完后将互联网协议数据放到RLC层待传上行数据队列里；这一步直至RLC层待传上行数据队列的大小≥上行授权调度的最大上限值max_grantSize时停止。随后进入步骤S26。
步骤S26：RLC层接收到网络侧的上行授权调度，按照所分配的上行授权调度的大小组包上行数据。这一步执行完毕后RLC层待传上行数据队列的大小发生变化，回到步骤S23。
上述步骤S23至步骤S26由RABM模块将上行数据中的互联网协议数据与应答包分成两个独立的队列，RABM模块还根据RLC层待传上行数据缓存队列的大小，合理分配互联网协议数据与应答包队列的数据进入RLC层待传上行数据缓存队列，从而避免了上行数据中应答被互联网协议数据大量挤占延迟。上述步骤S26执行完毕后，也就是每次上行调度完成后，重复步骤S23至步骤S26，由RABM模块重新分配互联网协议数据与应答包队列的数据进入RLC待传上行数据队列。这使得每次上行授权调度到来的时候，RLC层都有足够的上行数据待发送，以避免出现浪费上行授权调度资源的情况。
本申请将上行数据分成两级缓存，首先上行数据缓存在RABM模块，其次上行数据缓存在RLC层，缓存在RABM模块的上行数据多于缓存在RLC层的上行数据。并且，RLC层缓存的上行数据是由RABM模块负责分配组织的。当RLC层缓存累积的待发上行数据队列过大时，RABM模块仅将下载应用的应答包分配进入RLC层待传上行数据队列。如果上行资源充足，RABM模块按照下载应用的应答包的优先级高、上传应用的互联网协议数据的优先级低的顺序，将上行数据分配进入RLC层待传上行数据队列。RLC层缓存的上行数据再依据网络侧给UE分配的单次最大上行授权调度进行传输。比如说UE有10K的数据待发送，UE会把这个信息发送给网络侧，网络侧会根据当时的实际网络情况合理给UE分发资源，比如最大只会给UE分发6K左右的上行授权调度。
请参阅图3，本申请提出的能够提高LTE上下行并发吞吐率的LTE移动设备的上下行并发数据处理装置包括并发传送单元21、分类单元22、读取判断单元23、第一分配单元24、第二分配单元25和上行组包单元26。
所述并发传送单元21用于在上下行TCP并发的时候，将上传应用和下载应用的上行数据都送到协议栈。
所述分类单元22用于在上行数据到达协议栈时，按照RB ID将上行数据分为互联网协议数据与应答包两个队列。
所述读取判断单元23用于读取RLC层待传上行数据队列的大小，并与上行授权调度的最大上限值max_grantSize相比较。
所述第一分配单元24用于在RLC层待传上行数据队列的大小≥上行授权调度的最大上限值max_grantSize时，仅将应答包队列传给PDCP层，PDCP层处理完后将应答包放到RLC层待传上行数据队列里。
所述第二分配单元25用于在RLC层待传上行数据队列的大小＜上行授权调度的最大上限值max_grantSize时，优先将应答包队列传给PDCP层，PDCP层处理完后将应答包放到RLC待传上行数据队列里；所述第二分配单元25然后将互联网协议数据队列传给PDCP层，PDCP层处理完后将互联网协议数据放到RLC层待传上行数据队列里；直至RLC层待传上行数据队列的大小≥上行授权调度的最大上限值max_grantSize时所述第二分配单元25停止。
所述上行组包单元26用于在RLC层接收到网络侧的上行授权调度，按照所分配的上行授权调度的大小组包上行数据；随后回到所述读取判断单元23重新处理。
以LTE UE-Category 4为例，当上下行一起并发的时候，采用本申请的LTE移动设备的上下行并发数据处理方法，从实验室测试结果来看，上行可达到满速50Mbps,下行也能达到145Mbps左右，完全满足各大通信设备商的测试需求。
优选地，所述分类单元22、读取判断单元23、第一分配单元24和第二分配单元25均由协议栈中的RABM模块实现。
以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种提高LTE上下行并发吞吐率的方法，其特征是，包括如下步骤；
步骤S21：上下行并发的时候，上传应用和下载应用都将上行数据送到协议栈；在协议栈中具有无线承载管理RABM模块用来预处理上行数据；
步骤S22：上行数据到达协议栈RABM模块，RABM模块将上行数据分为互联网协议数据与应答包两个队列；
步骤S23：RABM模块读取RLC层待传上行数据队列的大小，并与上行授权调度的最大上限值max_grantSize相比较；
如果RLC层待传上行数据队列的大小≥max_grantSize，进入步骤S24；
如果RLC层待传上行数据队列的大小＜值max_grantSize，进入步骤S25；
步骤S24：RABM模块仅将应答包放到RLC层待传上行数据队列里；随后进入步骤S26；
步骤S25：RABM模块优先将应答包放到RLC待传上行数据队列里，然后将互联网协议数据放到RLC层待传上行数据队列里；这一步直至RLC层待传上行数据队列的大小≥max_grantSize时停止；随后进入步骤S26；
步骤S26：RLC层接收到网络侧的上行授权调度，按照所分配的上行授权调度的大小组包上行数据；随后回到步骤S23。
2.根据权利要求1所述的提高LTE上下行并发吞吐率的方法，其特征是，所述RABM模块位于协议栈的PDCP层之上、RRC层之下。
3.根据权利要求1所述的提高LTE上下行并发吞吐率的方法，其特征是，所述步骤S22中，RABM模块按照数据无线承载ID将上行数据分为互联网协议数据与应答包两个队列。
4.根据权利要求1所述的提高LTE上下行并发吞吐率的方法，其特征是，所述RLC层待传上行数据包含了互联网协议数据与应答包两种类型的上行数据。
5.根据权利要求1所述的提高LTE上下行并发吞吐率的方法，其特征是，所述上行授权调度的最大上限值max_grantSize是指：按照上行峰值速率大小，网络侧每次给用户设备UE的上行授权调度中会有一个上限，其中最大的上限值。
6.根据权利要求2所述的提高LTE上下行并发吞吐率的方法，其特征是，所述步骤S24中，RABM模块仅将应答包队列传给PDCP层，PDCP层处理完后将应答包放到RLC层待传上行数据队列里。
7.根据权利要求2所述的提高LTE上下行并发吞吐率的方法，其特征是，所述步骤S25中，RABM模块优先将应答包队列传给PDCP层，PDCP层处理完后将应答包放到RLC待传上行数据队列里；RABM模块然后将互联网协议数据队列传给PDCP层，PDCP层处理完后将互联网协议数据放到RLC层待传上行数据队列里。
8.根据权利要求1所述的提高LTE上下行并发吞吐率的方法，其特征是，所述上行数据分成两级分别缓存在RABM模块和RLC层，缓存在RABM模块的上行数据多于缓存在RLC层的上行数据；并且RLC层缓存的上行数据是由RABM模块负责分配组织的。
9.一种提高LTE上下行并发吞吐率的装置，其特征是，包括并发传送单元、分类单元、读取判断单元、第一分配单元、第二分配单元和上行组包单元；
所述并发传送单元用于在上下行并发的时候，将上传应用和下载应用的上行数据都送到协议栈；
所述分类单元用于在上行数据到达协议栈时，将上行数据分为互联网协议数据与应答包两个队列；
所述读取判断单元用于读取RLC层待传上行数据队列的大小，并与上行授权调度的最大上限值max_grantSize相比较；
所述第一分配单元用于在RLC层待传上行数据队列的大小≥max_grantSize时，仅将应答包放到RLC层待传上行数据队列里；
所述第二分配单元用于在RLC层待传上行数据队列的大小＜max_grantSize时，优先将应答包放到RLC待传上行数据队列里，然后将互联网协议数据放到RLC层待传上行数据队列里；直至RLC层待传上行数据队列的大小≥max_grantSize时停止；
所述上行组包单元用于在RLC层接收到网络侧的上行授权调度，按照所分配的上行授权调度的大小组包上行数据；随后回到所述读取判断单元重新处理。
10.根据权利要求9所述的提高LTE上下行并发吞吐率的装置，其特征是，所述分类单元、读取判断单元、第一分配单元和第二分配单元均由协议栈中的无线承载管理RABM模块实现。
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| CN113423144B (zh) | 2024-08-27 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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