CN113615239A - 无线时间敏感联网 - Google Patents

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CN113615239A CN202080014363.4A CN202080014363A CN113615239A CN 113615239 A CN113615239 A CN 113615239A CN 202080014363 A CN202080014363 A CN 202080014363A CN 113615239 A CN113615239 A CN 113615239A
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Abstract

用于增强工业物联网(IIoT)场景中的性能的技术，包括用于时间敏感联网(TSN)和5G无线网络集成的技术。由与无线通信网络关联的无线装置执行的示例方法包括：从无线通信网络接收第一定时信号；以及从无线装置所连接的外部时间敏感联网TSN数据网络接收第二定时信号。该方法进一步包括通过无线通信网络中的无线电基站RBS来建立与外部TSN数据网络的至少一个TSN流。

Description

无线时间敏感联网
技术领域
本公开涉及无线通信网络，并且描述适合于使用第五代(5G)或其他无线通信网络的工业应用的网络架构、无线装置和无线网络节点。
背景技术
第五代移动技术(5G)将能够提供比现有3G/4G技术更广范围的服务。5G的三个主要用例是：增强移动宽带(eMBB)、大规模机器型通信(mMTC)和超可靠低时延通信(URLLC)。5G系统的关键目标是能够支持来自垂直市场的严格系统要求。那些要求包括同时支持可靠性、时延、吞吐量、定位和可用性以及具有本地生存性的本地部署、本地数据/路由、本地管理、安全性、数据完整性和私密性的多个组合。
5G系统的工业网络视图在图1中示出。服务性能要求来自自动化应用。5G系统向自动化应用提供通信服务。为了支持垂直域中的自动化，5G系统需要是可靠和灵活的，以满足服务于具体应用和用例的服务性能要求。它们需要伴随着可靠性、可用性、可维护性、安全性和完整性的系统性质。
5G的规范正在由第三代合作伙伴项目(3GPP)的成员开发。文档“ServiceRequirements for Cyber-Physical Control Applications in Vertical Domains,Stage 1”(3GPP TS 22.104，v.16.0.0(2019年1月))规定如下要求：提供性能标准的各种集合，所述性能标准需要被满足，以令人满意地支持各种垂直市场所使用的网络物理控制应用的不同用例。
在工业应用空间中，要求包括对工厂和制造环境中的混合服务的支持，包括对诸如大规模机器型通信(mMTC)、增强移动宽带(eMBB)以及相同部署中的超可靠低时延通信(URLLC)业务之类的不同服务等级的支持。需要对工业确定性服务的支持。还要求5G系统(5GS)与现有工业网络之间的集成。要求互操作性，包括对非公共网络的支持以及与公共陆地移动网络(PLMN)的互操作性。
关于系统可用性和可靠性，5G系统作为通信服务提供商应该遵守可用性和可靠性的3GPP定义。通信服务可用性被定义为按照商定服务质量(QoS)传递端对端通信服务的时间量除以系统被预计按照特定区域中的规范传递端对端服务的时间量的百分比值。所要求可用性将通过考虑在系统不可用的时间的金钱损失与例如通过增加冗余度来增加可用性的复杂度之间的折衷的商业方面来确定。将会理解，超出99.95％的可用性通常要求额外电源，以防止公共能源网(在欧洲的99.9-99.99％可用性)成为最弱组件。
通信服务可靠性被定义为通信服务在给定条件下如对给定时间间隔所要求所表现的能力。这些条件包括影响可靠性的方面，例如操作模式、压力等级和环境条件。可使用诸如平均无失败时间或者所指定时间段内无失败的概率之类的适当量度来量化可靠性。
工业应用中的5G的使用必须满足安全要求，其中安全性被定义为被阻止或者不可能引起危险、风险或伤害的条件。因此，安全系统应当被设计成从一开始就是功能安全的。自动保护功能能够被内建于系统中，以确保系统在操作中的安全性。在系统设计中将被考虑以确保自动保护的安全方面例如应当包括人为差错、硬件和软件失败以及操作和环境压力因素。
当今的许多工业完全控制其本地网络部署。因此，与本地生存性、本地数据/路由和本地管理有关的本地部署方面成为对工业网络的要求。简言之，工厂网络应当甚至当到外部世界的连接丢失时也正常运行。此外，可存在围绕数据不离开驻地以及本地IT人员能够按需管理和改变网络部署的要求。
安全性、数据完整性和私密性也是对工业的重要要求。关于过程以及来自制造过程的数据的商业关键信息不应当被泄露。
发明内容
本文详细描述的是用于增强工业物联网(IIoT)场景中的性能的各种技术，包括用于时间敏感联网(TSN)和5G无线网络集成的技术。还详细描述对应装置和节点。
由无线装置所执行的示例方法包括：从无线电接入网(RAN)的无线电基站(RBS)接收系统信息(SI)，该SI指示通过RBS对TSN的支持；以及通过RBS建立与外部数据网络的至少一个TSN数据流。示例方法进一步包括经由RBS从无线通信网络接收第一定时信号，从无线装置所连接的外部TSN数据网络接收第二定时信号，将第一定时信号与第二定时信号进行比较以确定偏移，以及将该偏移传送给无线通信网络。
也由无线装置所执行的另一个示例方法包括从无线通信网络接收第一定时信号，从无线装置所连接的外部TSN数据网络接收第二定时信号，以及通过无线通信网络中的无线电基站RBS建立与外部TSN数据网络的至少一个TSN数据流。
另一个示例方法在与无线电接入网(RAN)关联的核心网络的一个或多个节点中执行，并且用于处置与用户设备(UE)和外部网络关联的时间敏感数据流。这个示例方法包括从外部网络接收与时间敏感数据流关联的传输调度，以及向RAN发送为RAN与第一UE之间的数据流的传递分配无线电资源的请求，其中该请求进一步包括与传输调度相关的信息。该方法进一步包括从RAN接收响应，该响应指示是否能够分配无线电资源满足与数据流关联的传输调度。该方法更进一步包括：获得数据流的配置信息，该配置信息指示与将保持为静态的数据流关联的数据分组的报头内一个或多个字段的相应值；发起将配置信息传送给第一UE；从外部数据网络接收与数据流关联的数据分组；从数据分组中去除一个或多个字段，以生成压缩数据分组；以及发起将压缩数据分组传送给第一UE。
另一个示例方法由与无线通信网络关联的无线装置来执行，并且用于传输与外部数据网络中的数据流关联的数据分组。这个示例方法包括：从RAN的RBS接收SI，该SI指示通过RBS对TSN的支持；以及通过RBS建立与外部数据网络的至少一个TSN数据流。这个方法进一步包括：获得TSN数据流的配置信息，该配置信息指示与将保持为静态的TSN数据流关联的数据分组的报头内一个或多个字段的相应值；从RBS接收与TSN数据流关联的数据分组；以及将一个或多个字段添加到数据分组，以生成解压缩数据分组。
另一个示例方法由配置用于与RAN进行通信的无线装置来执行，并且用于按照与外部网络关联的传输调度来调度RAN中的资源。这个示例方法包括：从RAN的RBS接收SI，该SI指示通过RBS对TSN的支持；以及通过RBS建立与外部数据网络的至少一个TSN数据流。这个示例方法进一步包括：从外部网络接收与TSN数据流关联的传输调度；向与RBS关联的网络发送为无线装置与RBS之间的TSN数据流的传递分配无线电资源的请求，其中该请求进一步包括与传输调度相关的信息；以及从网络接收响应，该响应指示是否能够分配无线电资源满足与TSN数据流关联的传输调度。
也由与无线通信网络关联的无线装置所执行的另一个示例方法包括：从无线通信网络接收第一定时信号；以及从无线装置所连接的外部时间敏感网络TSN数据网络接收第二定时信号。该方法进一步包括：通过无线通信网络中的无线电基站RBS建立与外部TSN数据网络的至少一个TSN数据流；以及从外部网络接收与对应TSN数据流关联的传输调度。
由无线装置所执行的又一个示例方法包括：从RAN的RBS接收SI，该SI指示通过RBS对TSN的支持；以及通过RBS建立与外部数据网络的至少一个TSN数据流。这个方法进一步包括获得TSN数据流的配置信息，该配置信息指示与将保持为静态的TSN数据流关联的数据分组的报头内一个或多个字段的相应值。该方法进一步包括：从RBS接收与TSN数据流关联的数据分组；以及将一个或多个字段添加到数据分组，以生成解压缩数据分组。
再次由与无线通信网络关联的无线装置所执行的另一个方法包括：通过无线通信网络中的无线电基站RBS建立与外部TSN数据网络的至少一个TSN数据流；以及获得TSN数据流的配置信息，该配置信息指示将保持为静态的TSN数据流关联的数据分组的报头内的一个或多个字段的相应值。该方法进一步包括：从RBS接收与TSN数据流关联的数据分组；以及将一个或多个字段添加到数据分组，以生成解压缩数据分组。
由与无线通信网络关联的无线装置所执行的又一个方法包括：通过无线通信网络中的无线电基站RBS建立与外部TSN数据网络的至少一个TSN数据流；以及从外部网络接收与对应TSN数据流关联的传输调度。
又一个示例方法由第一装置来执行，并且用于辅助第二装置向物联网(IoT)环境的注册并且使用第二装置。这个示例方法包括：获得与第二装置关联的注册功能的表示，其中注册功能与至少一个串行化(serialized)注册应用关联，所述串行化注册应用包括与第一和第二装置关联的注册信息；对注册应用进行去串行化(deserialize)，使得关联第一装置的注册信息与关联第二装置的注册信息分离；以及将与第二装置关联的注册信息传送给第二装置，以用于通过基于与第二装置关联的注册信息配置第二装置来发起由第二装置对第二装置的注册过程的执行。该方法进一步包括从第二装置接收与第二装置关联的配置信息，以及使用第一装置上执行的第一运行时环境将代码模块传递给第二装置上执行的第二运行时环境，其中代码模块配置成在第二运行时环境中执行，并且向第一装置展现第二运行时环境所支持的第二装置的功能。该方法进一步包括在第一运行时环境内执行应用，该应用经由传递代码模块和第二运行时环境远程调用第二装置的功能。
对应方法由第二装置执行，以及用于执行由第一装置所辅助的向IoT环境的注册过程，并且为第一装置提供对第二装置的功能的访问。这个示例方法包括：从第一装置接收与第二装置关联的注册信息；通过基于注册信息配置第二装置来执行注册过程；以及向第一装置传送与第二装置关联的配置信息。该方法进一步包括：从第一装置上执行的第一运行时环境接收代码模块到第二装置上执行的第二运行时环境，以便向第一装置展现第二运行时环境所支持的第二装置的功能；以及响应于经由代码模块从第一运行时环境内执行的应用所接收的功能的远程调用而使用第二运行时环境来控制第二装置的功能的执行。
这些及其他方法在下文详细描述并且在附图中示出。还详细描述对应装置、网络节点等作为可有利地使用这些技术的网络布置和环境。
附图说明
图1示出5G系统的网络视图。
图2示出工业4.0的概念。
图3示出被集成到操作技术(OT)系统中的独立5G非公共网络。
图4示出与公共广域网互配的5G非公共网络。
图5示出网络切片(slice)的概念。
图6示出整个网络的四个不同切片的示例。
图7示出网络切片的特征。
图8示出切分网络的机制。
图9示出5G系统中的QoS。
图10示出网络切片之间的资源划分。
图11示出运动控制应用中的示例逻辑功能拆分。
图12示出云中的控制功能。
图13示出通过所建模无线链路的远程机器人控制的架构。
图14示出协作制造商不可知机器人组合件的示例。
图15示出TDOA地理定位的原理。
图16示出使用不同带宽在3GPP室内开放式办公室(IOO)场景中的定位的累积分布。
图17示出混合定位的原理。
图18提供频谱租赁的监管视图。
图19示出被分配给移动服务的频带的频谱分配可能性。
图20示出使用许可频谱的本地网络。
图21示出使用来自例如移动网络运营商(MNO)等的证书持有者的租赁的本地网络。
图22示出CBRS的特征。
图23示出高级SAS架构。
图24示出PAL保护区。
图25示出工业云场景。
图26示出简单工厂状况中的信息管理。
图27示出工厂中的层次网络架构。
图28示出不同分组服务和服务质量关系。
图29介绍时间敏感联网(TSN)的概念。
图30示出工业场景中的示例TSN和5G互配架构。
图31示出虚拟端点用来使用5G将非TSN装置连接到TSN网络。
图32示出跨5G网络的TSN时间同步。
图33示出5G系统中的多个时域的支持。
图34示出工厂网络中的多个时域。
图35示出时间选通排队。
图36示出用于可靠性的帧复制和消除。
图37示出TSN的全分布模型。
图38示出TSN的集中网络/分布式用户模型。
图39示出TSN的全集中配置模型。
图40示出由CUC和CNC组成的配置代理。
图41示出CNC与CUC之间的交互。
图42是示出TSN集中配置模型中的TSN流建立的信号流程图。
图43示出潜在5G-TSN集成架构建立。
图44示出TSNFRER建立。
图45示出AF、CUC和CNC之间建立FRER的交互。
图46示出5G网络。
图47示出链控制器概念。
图48示出在工厂站点的核心网络部署的高级功能视图。
图49示出用于多连接性的RAN的控制平面。
图50示出用于多连接性的RAN的用户平面架构。
图51示出NR的不同无线电承载类型。
图52示出使用微时隙时的时延性能。
图53示出因跨时隙边界约束的传输引起的长对准延迟。
图54示出跨时隙边界的微时隙重复的使用。
图55示出β因子用来允许PUSCH上的UCI的省略。
图56示出占用1个OFDM符号的短PUCCH，其中周期性为2个符号。
图57示出作为DCI大小、UE的数量和CORESET大小的函数的每监测时机的阻塞概率的示例。
图58示出具有一个重传的下行链路数据时延。
图59示出具有配置准予和一个重传的上行链路数据时延。
图60示出下行链路数据时延的比较。
图61示出基于准予的上行链路数据时延的比较。
图62示出配置准予上行链路数据时延的比较。
图63示出上行链路UE间预占。
图64示出功率控制复用方案中的MCS14的性能。
图65示出对于若干不同调制编码方案在一个传输之后的PDSCH BLER。
图66示出不同多天线技术的上行链路SINR，其中具有和没有协调多点和上行链路预编码。
图67示出调度请求(SR)和缓冲器状态报告(BSR)操作的示例。
图68示出被映射到不同业务的多个SR配置。
图69示出因进行中的长UL-SCH传输引起的延迟SR。
图70示出经由SR过程来获得动态准予中的延迟。
图71示出配置准予类型1过程。
图72示出配置准予类型1过程。
图73示出具有不同到达和有效载荷大小的工业确定性流。
图74示出具有不同模式、周期性、时延和可靠性要求的工业确定性流。
图75示出重叠配置。
图76示出逻辑信道优先化(LCP)过程的示例。
图77示出伴随通过健壮准予来发送非关键业务的问题。
图78示出避免图77的问题的约束。
图79示出产生于通过非健壮短准予来发送关键业务的额外时延。
图80示出避免图79的问题的约束。
图81示出伴随忽略配置准予的动态准予的问题。
图82示出使配置准予能够有条件地忽略动态准予的有益效果。
图83示出具有不同PUSCH时长的重叠准予。
图84示出增强网络效率的UE内预占的实现。
图85示出双载波(DC)和载波聚合(CA)场景中的分组复制。
图86示出具有和没有复制的残差。
图87示出通用时域和工作时钟域。
图88示出SFN传输。
图89示出具有三个时域的工业用例。
图90示出连续PTP链方法。
图91示出IEEE 802.3MAC帧格式的示例。
图92示出来自以太网报头压缩的增益。
图93示出可能的以太网报头压缩锚定点。
图94示出PDCP复制的情况下的无线电链路失败(RLF)。
图95示出示例移动性过程。
图96示出被映射到OSI模型的工业IoT协议栈的可能实现。
图97示出工业以太网分类。
图98示出如Profinet中使用的时间调度传输。
图99示出Profinet IRT的帧结构。
图100示出具有增加负荷和增加E2E时延要求的不同无线技术针对可靠性的估计性能。
图101示出Wi-Fi中的典型信道接入和数据交换。
图102示出Wi-Fi中的信道接入。
图103示出Minstrel的模拟。
图104示出OPC-UA的可能协议栈。
图105示出通过TSN的OPC-UA。
图106是示出如IEEE Std.802.1Qbv-2015所规定的分布式时间敏感网络(TSN)配置模型的框图。
图107是示出如IEEE Std.802.1Qbv-2015所规定的集中TSN配置模型的框图。
图108是示出如IEEE Std.802.1Qbv-2015所规定的全集中TSN配置模型的框图。
图109示出使用图108所示的全集中配置模型的示范TSN流配置过程的时序图。
图110是示出示范5G无线网络的控制平面(CP)和数据或用户平面(UP)架构的框图。
图111是示出图110所示的5G网络架构与示范全集中TSN网络架构之间的互配的示范布置的框图。
图112是示出如IEEE Std.802.1Qbv-2015所规定的基于门的业务队列之间的传输选择的框图。
图113是示出按照本公开的各个示范实施例、两个TSN讲话者/收听者单元之间经由5G和TSN网络的示范通信场景的框图。
图114示出按照本公开的各个示范实施例、用于配置经由图113所示的网络配置的TSN流分组的及时传递的示范方法和/或过程的时序图。
图115是示出按照本公开的各个示范实施例、TSN讲话者/收听者单元与虚拟化控制器之间经由5G网络的示范通信场景的框图。
图116示出按照本公开的各个示范实施例、用于配置经由图115所示的网络配置的TSN流分组的及时传递的示范方法和/或过程的时序图。
图117是示出按照本公开的各个示范实施例、由核心网络(例如5G核心网络)中的网络节点所执行的示范方法和/或过程的流程图。
图118是示出按照本公开的各个示范实施例、由无线电接入网(例如NG-RAN)中的网络节点所执行的示范方法和/或过程的流程图。
图119是示出按照本公开的各个示范实施例、由用户设备(UE)所执行的示范方法和/或过程的流程图。
图120是按照本公开的各个示范实施例的示范通信系统的框图。
图121、图122和图123是按照本公开的各个示范实施例、按照各种方式所配置的示范无线电接入节点的框图。
图124和图125是按照本公开的各个示范实施例、按照各种方式所配置的示范无线装置或UE的框图。
图126示出5G核心网络(5GCN)功能和无线电接入网(RAN)。
图127示出以太网PDU类型数据1的协议栈。
图128示出TSN帧结构。
图129是按照本公开的实施例的下行链路信令的信令图。
图130是按照本公开的实施例的上行链路信令的信令图。
图131示出按照一些实施例的方法。
图132示出按照一些实施例的另一个方法。
图133示出按照一些实施例的另一个方法。
图134示出按照一些实施例的另一个方法。
图135示出用于实现通过无线电接入网来处置时间敏感联网的方法的流程图。
图136示出用于实现通过无线电接入网来通告时间敏感网络的方法的流程图。
图137示出用于实现通过无线电接入网来分发时间敏感网络的配置消息的方法的流程图。
图138示出通信系统的第一示例的示意框图。
图139是通信系统的第二示例的示意框图。
图140是通信系统的第三示例的示意框图。
图141是通信系统的第四示例的功能框图。
图142示出通信系统的第一示意信令图。
图143是通信系统的第二示意信令图。
图144示出5G和TSN的互配。
图145示出工厂中的多个TSN gPTP时域。
图146示出BS如何能够将UE同步到蜂窝参考时间。
图147示出装置被假定通过蜂窝链路来连接到TSN域的场景。
图148示出车间(shop floor)场景，假定TSN域通过蜂窝链路来连接到虚拟控制器。
图149示出两个TSN网络通过蜂窝链路来连接的场景。
图150示出示例同步过程。
图151示出另一个示例同步过程。
图152是示例同步过程的序列流。
图153是另一个示例同步过程的序列流。
图154示出使用本文所公开方法的PTP时间传输。
图155示出无线装置所执行的示例方法。
图156是无线网络中的虚拟设备的示意框图。
图157示出网络节点(例如基站)所执行的示例方法。
图158是无线网络中的虚拟设备的示意框图。
图159示出无线装置所执行的示例方法。
图160是无线网络中的虚拟设备的示意框图。
图161示出网络节点(例如基站)所执行的示例方法。
图162是无线网络中的虚拟设备的示意框图。
图163是按照本文中的实施例的组合流程图和信令方案。
图164是示出按照本文中的实施例、用于处置配置的UE的框图。
图165是示出按照本文中的实施例、用于处置无线通信网络中的配置的无线电网络节点的框图。
图166是按照本文中的实施例的示例无线装置的框图。
图167是按照本文中的实施例的示例无线电网络节点的框图。
图168示出按照一些实施例、帮助物联网(IoT)环境中的装置的注册的方法。
图169示出按照一些实施例、在物联网(IoT)环境中进行注册的方法。
图170是示出按照一些实施例的注册过程的示意图。
图171是示出按照一些实施例的示例方法步骤的流程图。
图172是示出按照一些实施例的示例布置的框图。
图173是示出按照一些实施例的示例布置的框图。
图174是示出按照一个或多个实施例的示例网络环境的框图。
图175是示出按照一个或多个实施例的实体之间的示例信令的调用流程图。
图176是示出按照一个或多个实施例、由第一装置所执行的示例方法的流程图。
图177是示出按照一个或多个实施例、由第二装置所执行的示例方法的流程图。
图178是示出按照一个或多个实施例的示例硬件的框图。
图179是示出按照一个或多个实施例的示例第一装置的框图。
图180是示出按照一个或多个实施例的示例第二装置的框图。
图181示出按照如本文所述的各个方面、用于查询联合数据库的系统的一个实施例的流程图。
图182示出按照如本文所述的各个方面、用于查询联合数据库的系统的另一个实施例的流程图。
图183示出按照如本文所述的各个方面、具有联合数据库的网络节点的一个实施例。
图184示出按照如本文所述的各个方面、具有联合数据库的网络节点的另一个实施例。
图185和图186示出按照如本文所述的各个方面、由具有联合数据库的网络节点所执行的方法的一个实施例，该联合数据库表示位于相同或不同管辖区中的一个或多个自主或子联合数据库。
图187示出按照如本文所述的各个方面、具有自主数据库的网络节点的一个实施例。
图188示出按照如本文所述的各个方面、具有自主数据库的网络节点的另一个实施例。
图189和图190示出按照如本文所述的各个方面、由具有某个管辖区(jurisdiction)中的自主数据库的网络节点所执行的方法的实施例，该自主数据库由联合(federated)或子联合数据库所表示。
图191示出按照如本文所述的各个方面、用于查询联合数据库的系统的另一个实施例。
图192示出按照如本文所述的各个方面、用于查询联合数据库的系统的另一个实施例。
图193示出按照如本文所述的各个方面、用于查询联合数据库的系统的另一个实施例。
图194示出按照如本文所述的各个方面、用于查询联合数据库的系统的另一个实施例。
图195示出按照如本文所述的各个方面的网络节点的一个实施例。
图196是示出在来自3GPP TS 29.561的UPF所处置的以太网帧的示意框图。
图197是示出工业建立中的5G-TSN互配的示意框图。
图198是示出具有虚拟端点的TSN控制和数据平面的示意框图。
图199是示出作为不同PDU会话类型的UPF的组成部分的VEP部署的示意框图。
图200是示出如外部TSN网络配置所看到的(一个或多个)VEP的示意框图。
图201是示出按照一些实施例的示例方法步骤的流程图。
图202是示出按照一些实施例的示例方法步骤的流程图。
图203是示出按照一些实施例的示例方法步骤和信令的组合流程图和信令图。
图204是示出按照一些实施例的示例方法步骤和信令的组合流程图和信令图。
图205是示出按照一些实施例的示例设备的示意框图。
图206示出使用冗余路径的TSN数据流的传输。
图207示出按照本公开的实施例的通信系统。
图208是按照本公开的实施例的信令图。
图209是示出按照本公开的实施例的无线网络中的冗余路径的示意图。
图210是示出按照本公开的其他实施例的无线网络中的冗余路径的示意图。
图211是示出按照本公开的其他实施例的无线网络中的冗余路径的示意图。
图212是按照本公开的实施例的核心网络节点中的方法的流程图。
图213是按照本公开的实施例的配置节点中的方法的流程图。
图214是示出PTP报头格式的表。
图215是示出无线通信网络的实施例的示意框图。
图216是示出按照本文中的实施例、由发射装置所执行的方法的流程图。
图217是示出按照本文中的实施例、由接收装置所执行的方法的流程图。
图218是示出按照本文中的一些实施例、使用广播的5GS中的多时域支持的实施例的示意框图。
图219是示出按照本文中的一些实施例、仅相关gPTP帧的5GS中的多时域支持的实施例的示意框图。
图220是示出按照本文中的一些实施例的5GS中的多时域支持的实施例的示意框图。
图221是示出按照本文中的实施例、由发射装置所执行的方法的流程图。
图222是示出按照本文中的实施例、由接收装置所执行的方法的流程图。
图223示意示出按照一些示例、经由中间网络来连接到主机计算机的电信网络。
图224是按照一些实施例、主机计算机通过部分无线连接经由基站与用户设备进行通信的一般化框图。
图225、图226、图227和图228是示出通信系统中实现的示例方法的流程图，该通信系统包括主机计算机、基站和用户设备。
具体实施方式
下面是针对解决5G的要求和用例的无线通信网络的许多方面的概念、系统/网络架构和详细设计的详细描述。术语“要求”、“需要”或者类似语言将在某些实施例的有利设计的意义上被理解为描述系统的预期特征或功能性，而不是理解为指示全部实施例的必要或必不可少元件。因此，下文中，描述为所要求、重要、所需或者采用类似语言所述的每个要求和每个能力将被理解为可选的。
操作技术通信系统和5G
多种技术当今用于工业通信系统中。对于工厂中的制造系统，使用层次通信结构(通常称作自动化金字塔)，如图2的左边所示。这个设计基于ISA95/99模型。工业设备被连接在小子系统中，所述子系统覆盖例如生产单元。这些子系统通过网关来分离，并且可使用不同通信技术；每个子系统被严密管理，以便能够保证关键通信性能。在后续更高级别上，这些子系统被互连，例如用于生产单元之间的协调以及生产系统的监督控制。与制造操作相关的这个部分称作包含关键通信的操作技术(OT)域，其中要求通常在更低级别变得更苛刻。关键通信当今主要基于有线通信技术，例如现场总线或工业以太网。网络的OT部分与包含企业应用和服务的网络的IT部分安全地分离。
通过将制造变换成网络物理生产系统，制造系统的更广泛数字化被预知提供增加的灵活性和效率。这种转变又称作第四次工业革命或工业4.0。设想整个生产系统能够采用数字孪生来建模、监测、评估和引导。为此，期望整个工厂的全连接性，从而避免车间级的隔离连接性岛，如图2的右边所示。网络的不同域的分离由此从物理分离(经由网关)转移到逻辑分离。在这个转变中，IEEE 802.1时间敏感联网(TSN)起中心作用，因为它允许为关键与非关键通信之间所共享的公共以太网基础设施上的某些业务流提供保证高性能连接性服务。作为完全标准化解决方案，它还允许当今存在的多个专有现场总线技术到全球标准的汇聚。
无线连接性能够对制造系统带来极大价值。它能够通过避免广泛电缆布线来提供成本节省，它能够支持采用导线(例如连接移动组件)无法实现的新用例。不过特别地，它提供重新设计车间—这是朝工业4.0的主要趋势—中的显著灵活性。当今对车间的无线技术的使用极为受限，并且集中于经由各种不同技术所提供的非关键通信。对于关键通信服务，当今不存在能够提供可靠和确定性低时延的无线技术。
5G承诺提供可靠确定性低时延服务，同时支持eMBB和mMTC。(要注意，5GmMTC基于能够嵌入NR载波中的LTE-M和NB-IoT。最终预计基于NR的mMTC模式。)为此，它可对无线侧起到与TSN对于有线连接性的所作的相似的作用。它提供通用、全球标准化技术，该技术汇聚全部服务类型，并且能够将无线连接性扩展到车间通信的大得多的领域中。
TSN对5G起附加作用。工业网络是长寿装置，以及已经部署工厂的大多数。新技术到现有棕地装置中的引入是缓慢和麻烦的。TSN被预计触发构建实践的重新设计，这被预计在可行时甚至进入工业棕地网络。通过将5G链接到作为无线等效体的TSN，TSN提供开放市场机会，以帮助变换棕地市场。这激发对于5G架构解决方案在很大程度上与TSN对准的需要。
5G的集成必须解决多个要求：
·本地内容：生产相关数据不可离开工业/厂房，即，全部这类数据由于例如安全性和信任原因而需要本地保持。
·关键连接性的完全控制：关键通信必须在工业最终用户的控制下，并且被链接到操作系统，其中管理无中断操作。
·本地管理：管理解决方案需要易于与工业的商业和操作过程相集成，并且包括网络可观测性。
·本地生存性：连接性解决方案与任何外部失败不相关，即，它在涉及生存性时应该是独立的。
·生存周期管理(LCM)：若干工业要求数十年的范围中的LCM。这意味着，需要工业装置和网络基础设施的长期可用性，包括装置配置、固件更新、应用软件更新、标识凭证的预配置、现场的安装、预配置和维护。
·安全性：连接性网络应该确保仅允许经授权业务，并且其中所要求的机密性保护(例如加密和/或完整性保护)等级被应用。还应该支持例如针对来自因特网的侵入(黑客)、恶意软件到达装置和服务器、数据的篡改等的保护的功能性。应当实现不同安全区域的支持。以及网络基础设施本身需要是安全的，并且被保护以免外部攻击。
·与现有解决方案的集成：连接性解决方案需要被集成到现有有线OT系统中以及集成到其他无线连接装置。一个示例是工业以太网帧的传输。
系统架构
如图3所示，被集成到工业系统中的5G网络需要下列功能：
·5G连接性的5G无线电接入和核心网络，包括，无线电连接性、移动性支持、服务管理和QoS，包括具有确定性性能的全部服务类别URLLC、eMBB和mMTC
·高可用性和冗余度
·网络标识，实现私有网络服务(即，将网络接入和网络服务限制到所定义的装置组)
·基于安全凭证的安全性解决方案
·对定位和时间同步的支持
·网络监测和QoS保证机制
·轻量网络管理解决方案
·具有确定性性能的云计算基础设施以及工业应用的高可用性
·与现有工业系统集成的能力(即，连接性、云计算基础设施、管理系统)
·对于要求进出工厂的服务连续性的情况与外部公共网络进行互配的能力
5G系统能够按照不同变体来部署。在能够由工业用户获得对专用频谱的本地接入的情况下，能够部署独立本地5G系统，如图3所示。这种独立5G网络可例如经由漫游来允许与公共网络的互配。备选地，能够通过创建逻辑网络切片来应用联合网络切片，该逻辑网络切片基于两个(或更多)网络的物理基础设施。
本地5G系统还能够实现为非公共网络服务，该非公共网络服务由公共移动网络运营商在工业位置来提供，如图4所示。通常需要网络基础设施的至少部分的现场本地部署。现场数据分组确保低时延，并且允许信息不离开站点的数据私密策略。核心控制功能性能够从外部MNO站点来提供，或者它能够是完全或部分现场的，以支持例如本地生存性。虽然关键通信服务经由本地分组来现场保持，但是一些其他功能也可使用数据会话的外部端接。
独立本地网络和公共MNO网络的组合也能够用作用于跨两个网络域提供非公共网络服务的基础。工业用户可能现场部署本地网络，该本地网络连同公共网络基础设施一起经由联合网络切片来提供非公共网络服务。例如，本地部署可被部署成在本地覆盖、可用性、能力和计算资源方面“硬化”公共网络。
除了提供本地独立网络之外，本地网络还能够通过扩展现场的公共网络来提供中立主机能力。为此，能够应用诸如多运营商核心网络(MOCN)或多运营商无线电接入网(MORAN)之类的网络共享解决方案在共享网络方式中，需要资源管理解决方案，该资源管理解决方案能够为不同的所支持网络(或者网络切片)提供保证资源和性能。对于本地和公共网络运营商可完全激发网络共享解决方案。本地提供商能够为MNO提供免费本地站点，而MNO可为网络提供频谱资源。由于相同基站能够支持公共和专用服务，所以本地与公共网络之间的某个改进共存应当是可能的。此外，共享解决方案可通过不同服务来激发。例如，公共MNO可在工业站点提供常规企业服务(例如电话、移动宽带和IT连接性)，而专用独立本地网络用于本地工业OT连接性。
工业物联网(IoT)的网络切片
网络切片被认为是启用或实现工业IoT网络解决方案的一种方式。网络切片能够在公共共享基础设施上提供独立和隔离的逻辑网络。它能够例如用来
·分离工厂中的不同安全区域，
·分离不同服务类别，例如将关键通信与非关键通信隔离，
·在公共网络基础设施上提供非公共IIoT网络，它也用于公共移动通信。
网络切片是查看和实现提供商网络的概念方式。代替用于多重用途的单个和单片网络的主流观念，诸如虚拟化和SDN之类的技术进步允许在公共和共享基础设施层之上构建逻辑网络。
可称作“网络切片”的这些“逻辑网络”被建立，以用于特定商业目的或者甚至(提供商的)特定客户。它们在预计商业用途的上下文中是端对端和完整的。它们是并且表现为像它自己的网络，包括全部所要求能力和资源。这通过配置网络功能从基础设施资源的共享一直扩展到网络管理或者甚至OSS/BSS能力。它包含移动和固定网络组件。一个例外在于，不同切片是独立和隔离的，即使它们共享公共物理资源，并且因此提供关注点的分离。网络切片可被定义成跨越多个物理网络基础设施，这有时称作联合网络切片。这能够提供甚至使备选网络实现能够漫游。
正如现有网络被构建以实现服务，网络切片也是如此。它们本身不是服务，但是它们被构建以实现一个或数个服务。作为特例，服务(或者其实例)与网络切片一对一映射，从而允许例如大规模类型的服务。资源(物理或逻辑)能够专用于切片(即，独立实例)，或者它们可跨多个切片被共享。这些资源不一定全部在提供商内产生，部分实际上可以是从其他提供商所消耗的服务，从而促进例如聚合、漫游等。
网络切片可被定义为包括资源集合，如图5所示。这可能是物理资源，或者是被分配给切片的共享或分布，或者在被激发时甚至是专用物理资源。切片也可定义为包括逻辑实体，例如配置网络功能、管理功能、VPN等。资源(物理或逻辑)能够专用于切片(即，独立实例)，或者它们可跨多个切片被共享。这些资源不一定全部在提供商内产生，部分实际上可以是从其他提供商所消耗的服务，从而促进例如聚合、漫游等。网络切片允许例如具有关联服务等级协议(SLA)的网络能力的租赁。
切片能够被创建以解决新商业要求或客户，并且可需要适合变化，它们要求新类型的生存周期管理功能，这具有创建、改变(例如升级)或去除它们的作用。网络切片允许不同网络架构，所述网络架构对切片所用于的特殊用例通过优化。不同网络切片的这个优化可包括功能域中以及网络中的不同功能性的地理部署中的优化。这能够在图6中看到，图6示出通过网络的四个不同切片的示例。它们还预计服务提供商按照成本有效和及时的方式来支持它们，其中包含工业特定服务和/或来自其他第三方或服务提供商的应用。
网络切片的定义是双重的。对于一般定义，使用来自GSMA的定义：“从移动运营商的观点来看，网络切片是独立端对端逻辑网络，所述独立端对端逻辑网络在共享物理基础设施上运行，能够提供协商服务质量。”除了这个一般定义之外，实现以上所述的若干实现存在，并且通常表示提到“网络切片”。最突出的一个来自5G核心规范“SystemArchitecture for the 5G System(5GS),Stage 2”(3GPP TS 23.501，v.15.4.0(2108年12月))：“网络切片：一种逻辑网络，提供特定网络能力和网络特性[…]网络切片在PLMN中定义，并且应该包括：核心网络控制平面和用户平面网络功能[…]”。至少部分实现上述定义的方法并不局限于5G，而是在4G网络中也是可用的。
通过这些定义，基本网络切片能够按照图7来说明：
·存在共享物理基础设施(参见图7中的(1))。
·定义一个或多个独立端对端逻辑网络(参见图7中的(2))，包括：
a.核心网络控制平面，
b.用户平面网络功能，
·这些逻辑网络能够支持协商服务质量或指定服务能力，或者换言之与网络切片能力有关的服务等级协议(SLA)(参见图7中的(3))。
一旦已经定义网络切片，则第一问题是数据业务流如何被指配给或者通过对应网络切片来路由。在许多情况下，单个装置仅利用单个切片，因此能够通过将每个UE指配给特定网络切片进行分配。但是在一些情况下，装置可服务于多个切片的业务。
移动网络中对于提供特定服务性能和QoS的服务处理的基准是专用承载；它们通常是满足特定用例或服务的要求的解决方案。在无线电接入网(RAN)中，专用承载映射到无线电承载，所述无线电承载能够由调度器用来传递承载特定QoS。可为某些专用承载保留特定资源。在网络边缘，能够基于分组报头上的过滤器(例如5元组源IP地址、目标IP地址、源端口号、目标端口号和协议(UDP或TCP))单独标识和处理承载。
图8示出切分网络的四个可用4G方法。对于第一个，应用RAN共享，从而允许eNB通告多个PLMN ID。为了利用这种方式，RAN和核心需要支持那个特征，以确保PLMN ID被通告，并且向/从正确核心网络适当地路由业务。UE基于网络选择的一般过程来选择PLMN，包括具有优选(家庭)网络。UE只能够由一个PLMN来服务(除了多SIM UE的情况之外)。当前，这个解决方案由每一个UE并且由至少部分网络侧系统来支持。
第二解决方案依靠UE中配置的接入点名称(APN)。在这种情况下，一个PLMN ID由RAN来通告，但是用户平面业务基于APN被路由到正确核心网络。UE甚至能够使多个APN被配置，从而当建立PDN会话时产生多个IP地址(多归属)。在上行链路中的传送不直接时，使用确保正确源IP地址。为因特网应用在同一UE中设置多于一个APN可能不被每一个装置所支持。这个解决方案不要求对RAN的变更，而是必须在核心网络中被支持。
3GPP具有名为DECOR的研究项目，现在在标准文档中描述为专用核心网络(DCN)，所述DCN允许基于网络中的配置对切片的选择，而不是如对先前解决方案进行的优选PLMNID或APN设定。特征必须在RAN和核心中被支持，以及来自归属用户服务器(HSS)的信息用来确定“UE使用类型”，并且以此将它附连到正确切片。这个解决方案中不存在UE影响。
称作eDECOR的概念通过允许UE提交DCN-ID以选择切片，进一步增强这个方面。为了利用这种方式，RAN、核心和UE需要支持该特征。
DECOR和eDECOR仅允许每UE一个切片，但是确保不同类型的UE由不同切片来服务。在每个专用核心内，能够使用多个专用承载和APN。
对于发布版15及以上，5G切片将这个特征扩展到理论上不受限数量的切片，但是UE、RAN和核心中的实现和资源相关的约束将可能适用。关于4G，实现5G中的切片的若干子选项存在，但是它们在这个文档中将不作进一步区分。
一旦业务被指配给对应切片，则下一个问题是关于如何能够提供服务性能。在许多工业IoT用例中，要求优先化业务的保证服务性能。在正常(即，未切片)5G网络中或者单个网络切片内，不同业务流能够按照业务流分离来分离，如图9所示，图9示出如何在5G系统中应用QoS。能够为关键业务提供专用资源分配。准入控制用来确保具有保证传输资源(即，保证比特率)的所准入的优化业务流没有超过可用资源，其中具有资源变化的充分余量。
对于切片之间的资源划分，物理基础设施中的资源的保留不是按单独业务流，而是基于切片内的关键业务流的总和。这个总体要求需要在网络切片SLA中定义。资源划分无需是静态的。如果一个切片的未使用资源能够由另一个切片使用，则能够实现更好的效率。这能够在图10中看到，图10示出示例切片A与B之间的资源划分。所要求的是每个网络切片能够在任何时间点(或者至少对SLA中定义的可用性等级)获得对保证服务流的访问。
工业应用
下面是连接到工业技术的若干应用和活动的论述。本论述包括云机器人的论述，所述云机器人是一种新技术，与先前技术相比提供许多附加有益效果。
在“Study on Communication for Automation in VerticalDomains”(3GPP TR22.804，v.16.2.0(2018年12月))的第5.3.2章中，引入运动控制作为将来工厂的用例。运动控制对任何自动化应用是至关重要的，并且例如也是工业机器人的基础。机器人的运动或打印机的功能性基本上只是多个致动器的协调运动控制。
运动控制表示按照应用要求的方式(并且确保它这样做)来驱动致动器(或者一组致动器)的任务。电子电动机是工业中的最常用致动器。存在分类电子电动机的不同方式(例如AC-DC(有刷/无刷)、步进器-伺服-混合步进器)。然而，运动控制原理对于每个电动机类是相似的。通信技术用来协调和同步多个致动器并且用于更高层控制。具有对精度或准确性的要求的运动控制应用始终实现为闭环控制。
运动控制系统中存在通用逻辑拆分：
·物理致动器(又称作电动机)和编码器(即，用于速度、位置等的一个或多个传感器)
·驱动器(又称作逆变器)
·运动控制器
·可编程逻辑控制器(PLC)
运动控制功能的这个逻辑拆分在图11中示出。
运动控制架构中的典型通信模式(如图11中编号)：
1)PLC向运动控制器传递更高级别命令—这施加不太严格的通信要求
2)运动控制器通过例如使用如下方式来生成驱动器的所谓的设置点(可能是速度、转矩等)：
a.脉宽调制，无通信技术
b.例如EtherCat或Profinet IRT等的协议，其中具有极低循环时间(通常低于1ms)的支持。
3)从驱动器馈送给电动机的电流—基于设置点对电动机的能量供应，无通信技术。
4)对驱动器和/或运动控制器的编码器(传感器)反馈；反馈取决于电动机和编码器的类型。反馈能够是模拟的或者基于例如如2)中的EtherCat或Profinet IRT，其中具有相同要求(循环闭环设置点传输和反馈)。
如果例如若干电动机用于同一机器中，则单个运动控制器可能控制多个致动器。在上述技术报告中，列出运动控制应用的要求(其中针对闭环：运动控制器-驱动器-编码器)—这些要求在下表1中再现。
Figure GDA0003293257150000271
表1—运动控制要求
在3GPP TR 22.804中进一步提到，两个连续分组丢失不是可接受的，以及要求所涉及的全部装置之间的极高同步性(具有低于1usec的抖动)。后者是强制性的，以便能够从分布式编码器获取样本，并且在公共取样点还把来自运动控制器的新设置点应用于驱动器。这称作等时通信，意味着应用(因此运动控制程序以及全部致动器和编码器)与(例如Profinet的)通信技术所给出的通信循环定时同步。这还使用定时信道接入来确保最小和确定性时延。
运动控制设备的若干供应商(例如运动控制制造商Lenze)还将功能性组合为单物理实体。在上“控制级”，它们紧接人机接口使用组合PLC+运动控制器(逻辑和运动)。这个控制器从IO装置(3)获取输入，并且通过EtherCat(“现场级”)将其设置点馈送给例如伺服逆变器(2)。
另一个趋势是将编码器和/或驱动器和/或运动控制器集成到电动机中。这有时又称作集成电动机或智能电动机。
此外，有可能的是，多个运动控制器用于同一应用；每个运动控制器控制驱动器的子集。协调电动机移动要求分离运动控制器之间的通信。在3GPP TR 22.804中，这称作‘控制器-控制器’(C2C)通信。采取4至10ms之间的循环时间。同步的要求是同样严格的，其中在C2C级也具有低于1usec的抖动。有效载荷大小可高达1kB。
由于安全原因，可存在无线运动控制应用中部署的附加功能安全控制。功能安全性被实现为附加闭环，紧接用于运动控制本身的一个。这通过附加硬件或者运动控制组件中的集成安全功能进行。使用例如ProfiSafe等的通信协议。一个安全约束是例如安全转矩关闭(STO)(来自IEC 61800)。STO定义，在任何差错/安全问题被PLC或附加安全PLC所检测的情况下，对电动机的电力输送需要被停止。STO例如能够通过按压紧急按钮来触发。在3GPP TR 22.804中说明，对于功能安全性，在两端之间要求严格循环数据通信服务。如果连接性被扰动，则触发紧急停止，即使没有发生真实安全事件。对于不同用例存在不同要求(4ms至12ms循环时间、分组大小40-250字节、按照3GPP TR 22.804的传输中的容许抖动)。安全功能可能在运动控制架构的不同组件中实现。
概括来说，对运动控制存在通信的四种不同类型：
1)最低级闭环运动控制(运动控制器-驱动器-编码器)
2)控制器-控制器通信
3)功能安全通信
4)PLC-运动控制器通信
与时延有关的通信系统的要求从1减小到4。通过无线通信技术建立链路1.-4.是否有意义是应用相关的。在大多数情况下，对2)、3)和4)建立无线链路可能是最相关的，但是对1)也许不是。
云机器人
一般在工业机器人研究和机器人中，云机器人是重要主题。它描述不同云技术如何能够用来为各种机器人任务提供附加有益效果，并且由此改进整体系统的灵活性和能力。若干研究已经表明将机器人连接到云的有益效果：
·云中的更强大计算资源的使用(例如用于人工智能AI任务)。
·几乎不受限的数据用于分析、决策和学习(包括数字阴影和实时模拟)。
·实现新类型的用例(例如云中的协作控制)。
·每机器人的更低成本，因为功能性被卸载到中央云。
·在机器人物理上中断的情况下从云中的最新备份来执行失败转移的可能性。
·能够通过运行作为云中的热备份的多个实例来改进功能的可靠性，并且能够没有中断地从有失败的主要功能接管操作。
·使操作和维护更简易(软件更新、配置变更、监测等)。
·通过将CPU能量消耗卸载到云，特别对于移动电池驱动的机器人节省能量。
高灵活性实际上是工业4.0的关键要求。需要通过支持生产线的快速重新配置以及简易应用开发来实现节省成本和定制的生产。典型工业应用是时间敏感的，并且要求高度可靠的端对端通信。因此，5GURLLC和边缘云是针对要求的必要技术。虽然一些云机器人应用不要求实时通信，但是又一些强烈要求，尤其是在云的处理与机器人的立即运动相关时。下面列出能够采用云机器人来解决的伴随工业应用的主要难题的部分：
·控制器与装置之间的快速闭环控制(1-10ms)。
·控制器与装置之间的无线链路。
·云执行环境中的实时工业应用(例如伺服控制器)。
·工业级可靠性(例如与基于电缆的ProfiNet相同)。
·灵活生产线(简易重新布置和重新编程、低延迟软件更新、重新配置，即，FaaS能力)。
·协作控制和模块化架构。
·自适应算法(例如对于人-机器人协作，控制必须适应变化的动态环境并且需要学习和认知能力)。
·不同控制应用的共享数据。
下面简要描述的是涉及用于工业机器人应用的(真实或仿真)4G/5G连接和云技术的一些云机器人场景。
云机器人的一个应用是采用软件版本(软PLC)取代机器人中的硬件可编程逻辑控制器(PLC)，并且在虚拟化环境/云中的商品硬件组件上运行它。这个方面的概念研究涉及真实机器人单元，其中具有两个大机器人手臂、传送带和一些其他工业装置。对于通信，使用ProfiNet。
一个问题是哪一个等级的机器人控制能够通过LTE转移到云。这在图12中示出。通常由PLC进行的高级控制不是完全延迟关键的，即，它具有数十毫秒(例如～30ms)的时延要求，这取决于配置。但是，整个通信对延迟变化(抖动)和分组丢失很敏感。例如，在具有8ms频率的周期业务的情况下，三个连续分组丢失或者3×8(24)ms抖动能够使整个机器人单元停止。那些要求的满足在使用通过基于电缆的解决方案的专用硬件组件时是简单直接的，但是使用通过无线技术的虚拟化执行能够是棘手的。
从云平台角度来看，虚拟化控制带来的主要难题之一是实时应用的执行。应用可能使用软PLC，该软PLC使用Windows 7作为基本OS，紧接负责执行PLC代码的实时OS。两者均并行运行，并且经由进程间通信(IPC)进行通信。控制逻辑实现始终由RTOS来执行，Windows通常用作用户界面。RTOS通常具有一些特定要求，以确保必要性能，例如准确定时器和特定网络接口卡。能够创建虚拟化环境，该虚拟化环境能够托管软件PLC平台并且执行与硬件PLC上运行的控制逻辑相同的控制逻辑。
在真实工厂环境中，将控制逻辑的PLC级从专用硬件置于边缘云平台是可行的，并且甚至通过LTE也充分起作用。但是，如果研究诸如轨迹规划、反向动力学以及精确引导致动器的速度、加速度和位置的控制环之类的应用，则要求1-5ms的范围中的明显更低时延。为了支持那些应用，5G的超可靠和低时延服务是至关重要的，如图12所示。
将机器人的运动控制转移到云背后的一个动机再次是增加灵活性。例如，更容易采用云控制装置来重新布置生产线，因为只有装置需要被转移(没有控制器盒)，在这种环境中更容易管理、重新编程、进行失败转移或者软件更新。但是，一些功能性应当保留在机器人内部/附近(使用电缆)，例如在连接性问题的情况下的一些安全机构。如果机器人还可能在没有连接性的情况下执行任务，则降低对网络的要求。在暂时连接性丢失或者降低性能(例如因车间的扩展机器人移动性)的情况下，机器人例如可能降低其工作速度或者激活其他机制，以确保安全性或过程目标，同时与网络无关。应当从车间去除作为紧接机器人本身的附加实体的机器人控制器。这种类型的部署的架构在图13中示出。
另一种方式可能是，运动控制在机器人内部自主地进行，以及连接性仅用来实现新用例，例如协作机器人控制。对于协作控制，一个控制实体可仍然需要快速访问其他控制过程的实际状态。在一些场景中，当例如运动控制具有机器人内部的5ms控制环但是它需要仅在每隔～100ms中与另一个实例进行协调时，这个选项是有效的。
已经实现包括轨迹规划和执行的机器人控制器，其中通过建模无线信道来自本地云的机器人手臂控制应用的性能被评估。被评估的应用包括工业机器人手臂的闭环控制，其中控制通过建模5G链路来连接到机器人手臂。
链路延迟对机器人手臂移动质量的影响能够通过特定关键性能指示符(KPI)来测量。工业机器人手臂具有外部可访问速率控制接口，该速率控制接口接受每个关节(伺服)的速率命令，并且以8ms更新时间发布关节状态信息。KPI可以是响应时间和轨迹执行的准确性，即，与规划轨迹的空间和时间偏差测量已经表明，低于4ms的网络延迟在这个应用中没有显著性能影响。这是因为(1)机器人的内部操作在因机器人中使用的内部取样引起的响应时间中的大约2ms标准偏差中结束，以及(2)机器人和控制器的节拍未同步。低于4ms的网络延迟影响通过测量建立的背景“噪声”来屏蔽。
能够得出若干其他结论：
·对外部事件的反应：预期低网络延迟，因为机器人与控制器之间的网络延迟直接增加反应时间。
·实时轨迹细化(即，机器人手臂的末端的精确定位)：对轨迹执行时间的最后期限引起对最大容许网络延迟的要求。一般来说，更高网络延迟使细化时间更长，并且这样增加总轨迹执行时间。
·轨迹精度：一些任务要求沿路径的精确移动(例如焊接)，而不仅在最终位置。另一个示例是更多机器人手臂的协作，其中准确和同步移动至关重要。对于这些任务，如果在轨迹规划中应该重视外部信息，则预期低网络延迟。
机器人手臂的内部机制也能够对网络延迟提出要求。一般来说，具有低更新时间的系统要求更低网络延迟。例如，具有20ms更新时间的机器人手臂的控制容许比具有1ms更新时间的更准确和更快机器人手臂要高的网络延迟。除此之外，为具有较高更新时间的系统提供超低时延连接具有有限性能优点。
轨迹执行的性能要求也能够对网络延迟提出要求。更快机器人移动对于精确移动要求更低网络延迟。另一方面，如果只有更高时延连接是可用的，则使用更低机器人速度能够在某种程度上补偿增加的网络延迟。性能优化也能够给予所要求网络延迟的指导方针。选择适当的所要求精度能够改进执行时间。例如，如果不太精确的移动是足够的，则宽松精度能够缩短细化时间。
新机器人概念和应用包括大规模协作机器人控制以及网络物理生产系统中的数字孪生的使用。这些在以下小节简要论述。
六足
在将更高协作和自适应能力引入诸如机器人手臂和机器人单元控制之类的工业应用中时，可要求大量伺服的协作，从而使用例甚至更为棘手。六足机器人是用于评估工业4.0机器人单元(例如伺服控制、协作等)中产生的广泛难题的有用应用。图14示出六足机器人，该六足机器人可被看作是协作机器人-供应商不可知系统，与用于基于云的控制的5G切片耦合。
六足能够被认为是经由基本链路所连接的六个3自由度机器人手臂。为了评估5G要求，在18个关节处的伺服可从驻留在远离六足的无线网络跳的计算机单独控制。这样，六足证明是用于虚拟化同步协作的效果的适当选择。完全同步的协作应当产生稳定中心位置，而系统中的任何小失败引起平台的微动。在Geza Szabo、Sandor Racz、NorbertReider、Jozsef Peto的“QoC-aware Remote Control of a Hexapod Platform”(ACMSigcomm，Budapest，2018)中已经报告六足的无线控制的评估结果。
数字孪生
数字孪生(DT)概念对于分析网络对真实机器人的控制的影响是有用的，其中DT在执行敏捷机器人任务的复杂机器人单元中运行。可实现DT可在Gazebo模拟环境中实现，并且针对解决工业自动化竞赛的敏捷机器人(ARIAC)的全模拟场景来评估。这个评估应对不同命令频率、控制环以及真实和模拟机器人的动力学的处置的问题。硬件不可知Gazebo插件中的架构的评估表明，控制模拟机器人的网络的模拟能够用于低延迟场景中。在高延迟场景中，模拟时延提供与延迟大小有关的大致～10％的更多余量，直到完全失败在机器人单元中发生。在Ben Kehoe、Sachin Patil、Pieter Abbeel、Ken Goldberg的“Survey ofResearch on Cloud Robotics and Automation”(IEEE Transactions on AutomationScience and Engineering(T-ASE):Special Issue on Cloud Robotics andAutomation.Vol.12，no.2.2015年4月)中报告了这些结果。
定位
对于诸如人员跟踪(例如在矿井中)、安全性(例如当靠近铲车工作时)、制造/组装车间中的定位工具、供应链优化、自动导引车辆的操作等的用例，定位被认为是工业和制造场景中的重要功能性。大多数用例仅要求相对定位，例如其中全部位置相对于工厂大厅中的公共参考点来定义。
所要求定位精度以及其中定位将被执行的环境和无线电条件在不同用例之间显著改变。但是，大多数制造用例是室内的，例如工厂大厅或矿井中的隧道。这暗示基于全球导航卫星系统(GNSS)的解决方案因从卫星传输室内接收的极低信号强度等级而难以使用，从而导致没有或者不良覆盖。
室内GNSS系统的限制对基于蜂窝的定位解决方案已经放开。当今工业和工厂车间中常用的定位解决方案基于Wi-Fi、射频标识(RFID)、蓝牙低能量(BLE)、超宽带(UWB)和LTE。窄带(NB)-IoT和CAT-M是解决低复杂度、低功率、低成本装置的3GPP LTE技术，并且因此是用于将被定位的资产尚未包含通信需要的3GPP调制解调器的用例的唯一现实3GPP定位解决方案。无线电解决方案(例如RADAR)和非无线电解决方案(例如LIDAR和计算机视觉系统)也是重要的，尤其当要求以高(次米)精度的定位时。
多径传播通常是定位的关键误差源。在工业大厅中，路径的延迟扩展通常比较短，但是在给定这类环境中的精确定位的要求的情况下，这些仍然是关键的。大多数定位算法在视线测量的可用性以及不存在区分视线(LoS)与非视线(nLoS)的直接方式的假设下进行工作。如果nLoS路径错误地代替LoS路径用于定位，则飞行时间和到达角均可能误解。nLoS路径的飞行时间将是LoS路径的飞行时间的上限，而到达角能够是完全错误的。因此，nLoS路径可使定位算法的性能极大地降级。将来工业定位方案需要圆满地处理这个问题。
准确定位的另一个障碍是网络同步误差。实际网络同步算法能够暗示总共360ns的同步误差，这对应于±110m的定位误差。改进定位精度的有希望备选方案是基于无线电接口的监测(RIBM)。这个解决方案基于来自相邻基站的定位参考信号的基站定时测量，并且估计基站之间的同步偏移，使得能够提供具有好得多的精度的“虚拟同步”。备选地，能够考虑不要求网络同步的定位技术(例如基于往返时间和/或到达角测量的技术)。要注意，本文所述的定位精度的任何估计假定例如使用RIBM已经实现良好网络同步。
尤其在执行测量的时刻之间的定位精度能够通过考虑移动的轨迹显著改进。此外，惯性测量单元(IMU)在终端中作为更新位置估计的部件越来越广泛地被采用。它们使用加速计和陀螺仪(以及有时还有磁力计)来跟踪终端的移动。
部署方面
为了降低成本和简化部署，一个系统用于通信和定位的解决方案是优选的。在独立定位系统的部署是困难和高费用的环境中(例如在每个节点的安装成本通常较高的矿井中)，这是尤其重要的。但是，如果可包括一个或几个微基站的通信部署例如没有提供充分良好的定位精度，则通信系统之上所添加的独立或补充定位系统可以是最佳解决方案，因为高准确性定位通常要求比通信要密集得多的部署。
能够实现的定位精度在很大程度上取决于部署的密集程度以及无线电环境的特性。因此，通信网络的致密化可以是实现改进定位精度的手段。在具有严重多径传播的环境中，尤其在多径传播动态变化时，密集部署尤其重要，因为否则可能不存在充分多个LoS路径是估计位置可用的。密集部署也可以是确保能够定位具有高信号衰减的隐藏对象所需的。
网络的密度是用于提供制造场景中的足够良好的定位精度的关键方面。要考虑的另一个部署方面是安装锚定节点的简单程度。安装例如可包括手动提供锚的准确位置，这可能是困难、费时和易出错的。为了避免这个方面，同时定位和映射(SLAM)算法可用来在初始化阶段估计每个锚的位置。
为了使密集部署是节省成本的，每个锚的成本必须保持为较低。但是，用于提供通信和定位的技术的每个锚/基站的成本自然比对于仅提供定位的技术(例如RFID和UWB)要高。降低通信网络的致密化中涉及的成本以实现高准确性定位的一种方式可以是开发简单锚，使用与更高费用基站相同的技术，其中具有仅提供定位的简化能力。例如，安装在工厂大厅的天花板中的仅一个或几个高能力NR基站可足以提供通信覆盖。较小能力的NR定位节点/锚则能够用于致密化，以实现具有高精度的定位。
降低对极密集部署的需要的另一种方式可以是将NR的高级波束成形能力与反射器相组合。这样，每对发射波束和反射器可充当虚拟锚，由此仅采用几个NR基站来实现极密集部署的有益效果。对这种解决方案的一个难题是稳定性，因为反射器应当是固定的或者至少仅缓慢变化，以确保稳定定位精度。
频谱方面
众所周知，定位精度随增加带宽而改进。此外，更高信号带宽从nLoS主导接收信号来实现LoS前沿的更大分辨率，并且因此更容易精确检测LoS路径。另一方面，使用更高载波频率可因增加的信号衰减而降低LoS路径的检测性。
本地使用的频带当前在德国和瑞典被定义为例如3.7-3.8GHz频段。全国频谱和/或免许可频谱也可用于工业。100MHz带宽应当足以实现次米定位精度。为了进一步改进性能，可组合不同频谱块。
精度要求
定位精度要求的范围从毫米到若干十分之一米等级。例如，矿井中的钻眼爆破以及自动制造(对准、组装)可获益于毫米-厘米精度。预期厘米-分米精度的其他示例包括制造/组装车间中的定位工具以及自动导引车辆的跟踪。对于一些安全解决方案(例如人员的跟踪和人员靠近铲车工作的实时告警)，而且当考虑例如供应链优化和资产跟踪(例如工具、机器)时，要求分米-米精度。
3GPP在TS22.104第5.7小节“Positioning performance requirements”中已经证明5G定位服务的定位要求。表2摘录这些要求的部分。按照3GPP，取决于用例，5G系统应当支持3GPP和非3GPP技术的使用，以实现更高精度定位。
Figure GDA0003293257150000371
Figure GDA0003293257150000381
Figure GDA0003293257150000391
表2—来自3GPP TS 22.104的定位要求的概述
定位技术的概述
下面给出对于制造可以是有用的定位技术的概述，其中具有关于如何能够在制造场景中应用它们的某个焦点。焦点位于3GPP技术，但是在这里也考虑多种其他技术。使用RFID和BLE信标的定位尚未包含在这个概述中，但是将会理解，相同原理的许多在其中适用，并且本文所述的各种技术可与这些和其他定位技术相组合。
LTE OTDOA
自发布版9以来，LTE支持观测到达时间差(OTDOA)定位，所述OTDOA基于3GPP TS36.305中描述的参考信号时间差(RSTD)测量。UE从相邻小区接收定位参考信号(PRS)，使用RSTD测量来估计每个小区的到达时间(TOA)，并且又报告相对参考小区的TOA。此后，演进服务移动位置中心(E-SMLC)基于已知eNB位置来估计UE的位置。到达时间差(TDOA)相对参考小区而不是TOA来使用，因为这去除UE通过时间同步的要求，但是网络需要被同步。大体上，对2D定位需要最少3个小区，以及对3D定位需要最少4个小区。
图15示出如何能够按照OTDOA的原理从3个eNB来估计UE位置，并且是基于2D TDOA的定位的概念图，假定完善TDOA测量。每个TDOA(参考eNB的TOA减去eNB的TOA)在与光速相乘时转化为距离(例如单位为米)的差。每个TDOA返回可能UE位置的2D平面上的双曲线。这类双曲线的相交处则是UE位置。实际上，通过E-SMLC使用高斯-牛顿搜索或类似数值算法来估计位置。
在LTE中，能够基于小区特定信号或者基于可选定义的PRS来估计RSTD。但是，TDOA估计过程通常使用PRS，因为其他小区特定参考信号无法保证在低(sub-6dB)信号干扰和噪声比(SINR)的相邻小区的检测的足够高概率。PRS从通过时间变量(帧内的时隙号以及时隙内的OFDM符号数)所初始化的Gold序列来定义，并且在子载波中偏移的对角线模式中分配。基本上，三个主要因素促成高PRS检测性：
·Gold序列保证低互相关性质。
·存在每资源块的2个PRS资源元素和OFDM符号，其中距离(再使用因子)为6个子载波。每个PRS对角线的特定位置通过PRS ID mod 6来确定。没有用于PRS的子载波为空，以便创建LIS(低干扰子帧)。
·PRS能够在一些传输时机被抑制，以增加从远小区接收PRS时的SINR。
从功率延迟分布(PDP)来提取RSTD，所述PDP通过将所接收的下行链路基带信号与PRS互相关来生成。这里的难题是检测PDP中不是噪声峰值的最早峰值，并且然后根据样本的倍数来获得峰值延迟。TOA误差的主要来源是nLoS条件，其中因阻塞或遮蔽而没有检测LoS路径。
能够在实际部署中采用LTE OTDOA来实现的定位精度对于发布版9处于大约50-100m。在LTE发布版14中，对E-SMLC的报告分辨率从Ts改变成Ts/2，以便将相对距离分辨率从9.8m改进成4.9m，其中Ts是LTE中的基本时间单位(32.55ns)。但是仍然不清楚实际上能够实现什么样的精度。另外，OTDOA要求网络同步，以及任何同步误差降低能够实现的定位精度。对于LTE，存在可用的移动宽带(MBB)UE芯片集，所述芯片集涵盖一直到发布版14所标准化的定位方法的大多数。
图16示出使用100MHz(30kHz SCS、275PRBs)、50MHz(15kHz SCS、275PRBs)、10MHz(15kHz SCS、50PRBs)、5MHz(15kHz、25PRBs)的不同带宽的3GPP室内开放式办公室(IOO)场景的OTDOA定位结果。该图基于现有跟踪参考信号(TRS)作为NR中的基准用于定位。
该场景假定分隔20米的6个gNB(总共12个gNB)。(“gNB”是用于NR基站的3GPP术语。)结果表明，当将带宽从5MHz增加到10MHz时，并且因此当将带宽进一步增加到50MHz时，显著改进定位精度。但是还能够看到，100MHz和50MHz结果没有相差太多，其中在80％百分点的大约8米精度。通过将更高级峰值搜索算法用于到达时间(TOA)估计，能够进一步改进100MHz情况。在当前模拟中，PDP中至少为最高峰值高度的一半的最早峰值被看作是LOS峰值。如果信噪比(SNR)降低，则能够改进检测高于噪底的峰值的概率。此外，如果OTDOA变为不合理，则实际上能够通过与简单小区ID(CID)估计相组合来补偿大于20m的站点间距离(ISD)的误差，这不在这里进行。
窄带(NB)-IoT和CAT-M是针对低复杂度、低功率和低成本装置的3GPP LTE技术。这类低成本装置的可用性使这个方面成为其中待定位资产尚未包含通信需要的3GPP调制解调器的用例的唯一现实3GPP解决方案。但是，当使用IoT装置时，主要由于所使用的窄带宽，定位精度明显更差。模拟研究在室内部署中对NT-IoT证明在70％百分点的100m定位误差，而将50个PRB用于定位的LTE在相同场景中给出在70％百分点的～23m。
NB-IoT装置的窄带宽部分通过实现在时间上更长的PRS时机来补偿。但是，相关性质较差，因为每一个帧(10ms)重复PRS。NB-IoT装置还具有较低取样率以降低功率消耗，这降低RSTD测量的精度。
LTE IoT装置的芯片集就LTE MBB而论不是现成的。但是，部署正在进行，以及可用性正缓慢改进。
NR的IoT定位到2018年12月时未被定义，但是更好的IoT定位精度的一个实现方式将例如通过增加PRS重复间隔来改进PRS的时间相关性质。还论述了NB-IoT的载波聚合，以及增加的带宽在这种情况下可以是改进的IoT定位的另一个实现方式。另一个备选方案可以是修改eNB PRS的相位，由此确保NB-IoT装置能够以低速率进行取样，并且仍然检测PRS的相位。
LTE增强小区ID定位
在LTE发布版9中引入增强小区ID或E-CID。UE向网络报告服务小区ID、定时提前以及所检测相邻小区的ID、估计定时和功率。eNB可向定位服务器报告额外信息，例如到达角、小区部分、往返时间等。定位服务器基于这个信息以及它对小区位置的知识来估计UE位置。
E-CID的精度主要取决于部署密度。对于户外部署，E-CID的精度对于ISD小于几百米的城市环境可以是处于100m的数量级，或者对于ISD高达数公里的乡村环境处于3000m的数量级。制造类环境的E-CID的精度尚未研究，但是预计精度是处于该ISD的数量级，因为环境包含许多多径，以及例如到达角数据因反射而误解。另一方面，甚至在这种棘手的场景中，如果无线电传播是稳定的并且校准/训练阶段是可行的，则RF指纹应当能够给出几米的精度。
NR定位特征
到2018年12月时，不存在NR定位的所定义概念。能够设想通过LTE OTDOA来实现改进定位精度的NR特征。这些特征的部分也伴随新难题：
·基于波束的系统中的更好的测距和到达/出发角(AoA/AoD)估计。
·在NR中支持更高载波频率，意味着信号更易受阻塞/遮蔽。这可通过波束成形来部分处置。此外，更高载波频率通常伴随更宽带宽，从而实现更好的RSTD分辨率。
·在更小站点间距离和小区半径方面的更密集部署。这与使用特定波束的波束ID的波束成形相组合要求更复杂Gold序列初始化，以保存全部可能波束/小区ID组合的代码正交性。
·在NR中预计更好的时间对准，由此降低时间同步误差。
·在NR中与LTE相比减小基本时间单位。PRB的最大数量为275(与LTE中的110相比)，从而要求4096的FFT长度，这是LTE的两倍。此外，子载波间距的范围从15kHz至240kHz。基本上，这暗示比LTE中要短的取样间隔，从而改进TOA定位分辨率。
预计为NRRel-16所标准化的解决方案将提供实现次米精度的工具。表明NR的技术潜力的链路级模拟指示次分米精度在理论上可以是可能的。发布版16NR定位3GPP研究项目在2018年10月开始。
使用无线电点系统的定位
爱立信的无线电点系统(RDS)完全适合于室内工业和制造场景中的通信。但是，利用到2018年12月时可用的RDS产品，只有基于小区ID的定位是可用的，因为不可能将连接到同一IRU的DOT相互区分。此外，RDS通常随大小区来部署，因为总共8个DOT能够被连接到同一IRU。通过数字5GDOT，总共16个DOT能够被连接到同一IRU。
已经提出使每DOT定位成为可能的定位精度的改进。与DOT级功率结合使用上行链路到达时间差(UTDOA)算法来计算UE位置。模拟已经表明，能够采用良好SNR和良好DOT几何布局来实现小于1米的定位误差。但是，当考虑各种误差源(例如DOT位置的精度和DOT电缆长度延迟)时，大约1-5米的定位误差是可能的。
对于具有严重多径的典型制造场景，看起来由于节点的密集部署和低成本，无线电点系统(RDS)是用于提供组合通信和定位的最适当解决方案。
Wi-Fi定位
Wi-Fi已经通常部署在工业中，并且因此通常也用于定位。一个通常部署的Wi-Fi解决方案是ARUBA解决方案，所述ARUBA解决方案能够单独通过接入点接收信号强度指示符(RSSI)来实现大约5-10m精度，这取决于遮蔽和天线方向图。为了实现更好的定位精度，ARUBA解决方案能够与蓝牙低能量(BLE)电池供电ARUMBA信标相组合。通过这个专用定位解决方案，<3m的极好精度可能被实现，以及当待定位装置位于靠近信标时，甚至<1m的精度也能够是可能的。
领先工业Wi-Fi定位解决方案在办公室环境中实现1m至3m平均精度。这个定位解决方案包括附加WiFi无线电单元，其中具有专用天线阵列，该天线阵列被包含在与用于通信的WiFi无线电单元相同的单元中。使用RSSI和到达角(AoA)测量的组合来估计位置。
Wi-Fi定位与基于3GPP的OTDOA定位之间的差异在于，Wi-Fi定位(IEEE 802.11mc)可基于往返时间(RTT)。与上述OTDOA算法形成对照，使用RTT的优点在于，不需要网络时间同步。
UWB
超宽带(UWB)技术在定位解决方案中越来越流行，因为UWB信号中的固有高时间分辨率实现准确定位。存在可用的若干基于UWB的定位产品。它们中的许多基于DecaWave UWB技术，但是也存在专有解决方案(例如Zebra)。
UWB能够用于多个算法中。它能够支持下行链路或上行链路TDOA、使用多个天线的到达角以及直接范围测量，其中完全不需要网络时间同步。
由于UWB技术中使用的超短传输脉冲的性质，UWB能够检测和消除因多径传播引起的问题，因为反射被单独检测并且能够被过滤。与这种区别不是可能的窄带系统相比，这是明显的优点。飞行时间的准确性在2-5cm的范围中。在真实环境中应用时，采用UWB的定位精度为10cm的规模。
与3GPP模块相比，UWB的一个优点是廉价装置的可能性。商业UWB收发器以大致3-4USD可获得。这实现增加的安装密度、支持各种用例的算法的灵活选择以及支持能够全球服务于各种部分的全球生态系统的云平台。
激光雷达
一些定位技术通过测量送至对象的超声或电磁波的往返延迟来估计距离。超声波在空中遭受大损耗，并且无法达到超出几米的距离。雷达和激光雷达分别使用无线电和光谱中的电磁波。与射频波相比的光波的更短波长转化为更好的分辨率，以及激光雷达解决方案因此对于高精度定位是有利选择。如同雷达解决方案中一样，典型激光雷达的主要组件包括发射器和接收器，以及距离基于送至目标的光的往返延迟来测量。这通过下列步骤实现：调制发射光的波形的强度、相位和/或频率，并且测量那个调制模式又在接收器出现所要求的时间。
流行激光雷达架构包括脉冲和频率调制连续波(FMCW)方案。流行激光雷达依靠光的粒子性质，并且能够提供对范围的宽窗口的适度准确性，而FMCW激光雷达依靠光的波性质。在这些激光雷达中，调制被应用于光场的频率，以及光域中的大频率带宽成为可访问的，并且能够用来实现具有纳米范围中的精度的极高准确性定位。
定位技术的概述
在表3中概括本小节论述的定位技术的重要性质。要注意，所述的精度数值仅为了便于指示。实际定位精度取决于各种因素，包括但不限于网络部署、小区规划、无线电环境等。
Figure GDA0003293257150000461
Figure GDA0003293257150000471
表3—定位技术的概述
混合定位
当今市场中的许多装置配备有例如惯性测量单元(IMU)等的传感器。IMU可包含例如3轴陀螺仪和3轴加速计。由IMU所提供的数据能够使位置服务器能够估计OTDOA/E-CID定位会话之间、之后或期间的UE轨迹，并且能够降低对频繁OTDOA/E-CID测量的需要。在装置可移出时间的定位覆盖部分的场景中，使用IMU的混合定位解决方案也可以是有益的，由此增加定位可靠性。IMU数据连同位置估计的示例使用在图17中示出。即使IMU测量不可用，通过从旧位置估计来估计速度和方向并且预测UE轨迹，也可应用相同方法。
要注意，只基于IMU的定位系统是相对定位系统，即，它能够相对于已知坐标来估计UE的位置。例如，对某个周期的压力差转化成高度变化，以及周期期间的加速度指示速度的变化。
为了将无线电测量与IMU数据融合，要求从配备IMUd UE所报告的数据与标准化地球坐标系对准。或者，UE报告的IMU测量能够使位置服务器将测量转化为地球坐标系。为了获得地球坐标中的UE位置，需要装置的取向。确定取向的常用方法是使用陀螺仪、磁力计和加速计。在估计取向之后，能够使用取向和加速计来估计相对坐标系的加速度(加速计减重力)。通过具有相对加速度，有可能例如通过二重积分来估计装置的相对位移。
LTERel-15包括对IMU定位的支持以及支持通过位置定位协议(LPP)的IMU定位的信令和过程的规范以及包括IMU相关估计的混合定位。
网络同步精度
对于OTDOA以及作为LTE中支持的定位方法的上行链路到达时间差(UTDOA)，引起TDOA估计中的误差的网络同步误差可主导总体定位误差。因此重要的是了解能够实现什么样的网络同步精度。通过考虑同步误差所引起的定时误差期间光传播的距离，同步误差原则上能够直接转化成定位误差，即，1ns的同步误差对应于0.3m的定位误差。
同步误差主要由四个加性部分组成：
1)被传递给锚(宏基站和DOT的基带单元)的外部同步参考中的误差。
2)锚(基带单元)与外部同步参考之间的同步误差。
3)无线电基站(RBS)内的同步误差。
4)RBS天线与UE之间的同步误差。
当考虑制造场景时，对四个部分的每个具有下列状况：
1)外部同步参考通常来自GNSS接收器。GNSS接收器在具有对天空的大部分的LoS时可能具有<50ns的精度，但是当存在多径时，精度迅速降低，并且从室内GNSS接收器的假定精度为<200ns。能够通过使用具有更好的多径滤波和更好的内部精度的更昂贵GNSS接收器来改进外部同步。
2)基带单元能够同步到具有大约150ns的精度的GNSS接收器。这个数值只能够通过使用更好的硬件(即，新基带单元)来改进。
3)内部分布的预算为130ns。实际情况将取决于RBS的多个硬件配置。最简单的是采用一跳直接连接到天线集成无线电(AIR)单元的单个基带单元。
4)RBS天线与UE之间的同步误差有多大将是不清楚的。但是，这个误差将不会影响OTDOA定位误差，因为OTDOA建立于UE在其所在位置所观测的PRS的相位，并且不要求网络与UE之间的同步。
以上论述假定RBS通过时间锁定到参考。当RBS转为时间延期时，精度可降低。
上述数值能够通过基于无线电接口的监测(RIBM)来显著改进，其中RBS天线与参考之间的相位差被测量和报告。然后在计算对象的位置时能够考虑所报告相位差。同步误差保持，但是所考虑的误差的部分将不会影响OTDOA定位精度。这是有希望的方法，因为RIBM可实现RBS之间的大约20ns的虚拟同步精度。由此，外部同步参考误差1)没有影响OTDOA定位，并且能够被忽略。
对于RDS，在IRU包含公共DOT硬件的假设下，被连接到同一室内无线电单元(IRU)的DOT之间的同步为6ns的数量级。这对于当今可用的传统DOT以及将在2019年可用的数字5GDOT均成立。RIBM可以是实现被连接到不同IRU的DOT之间的同步的解决方案，但是可要求专用特征进行操作，因为标准RIBM算法要求节点被同步以便在不传送的时候进行接收，而DOT不是。
总之，实际网络同步算法在被锁定到GNSS参考时能够暗示多达360ns的网络同步误差，这对应于多达±110m(3σ)的定位误差。如果RBS处于时间延期，则精度能够甚至更差。将来，RIBM可提供大约20ns的虚拟同步精度，这对应于6m的定位误差。对于RDS，使用被连接到同一IRU的DOT的定位被大约6ns的同步误差(这对应于大约2m的定位误差)所影响。如果被连接到不同IRU的DOT用来估计位置，则RIBM在将来适用于提供大约20ns的虚拟同步精度。
改进严重多径场景中的精度
如果不存在处置多径的问题的方式，则LTE OTDOA以及其他定位算法在定位精度方面遭受严重损失。实质上，OTDOA假定RSTD表示LoS路径，但是一般难以确定LoS路径是否被阻塞或者完全衰减。起码能够说，nLoS路径表示发射器与接收器之间的距离的上限。多径问题在典型工业环境中是显著的，尤其对于高频而言。解决多径问题的一些方式包括：
·通过将节点放置在有利位置，例如通过使用能够估计多个参考位置的定位精度的规划工具，将网络设计成具有良好LoS条件。这可暗示，更高安装复杂度，并且对于具有许多移动对象的工业环境也许不是可行的。
·使用假设测试(例如使用来自TOA/TDOA估计的子集的位置的可行性测试)来估计nLoS。如果估计是不相干的，则将它分类为nLoS。这个方法对密集网络可具有高计算复杂度。
·另一个备选方案是考虑基于IMU测量以及作为参考的航位推测的位置更新，以及如果测量TDOA没有足够好地匹配参考位置，则将路径分类为nLoS。
·将环境模型用于射线跟踪并且将距离估计与射线关联。这样，nLoS估计可按照更好的方式促成定位估计。这类环境模型通常不是可用的，而是可在开发数字孪生时可使用。
·使用极化的nLoS的估计。极化在反弹事件发生变化，因此如果参考极化是错误的，则检测到nLoS。
·将单独距离估计与通信无关速率/位置测量(陀螺仪/加速计)关联，以确定哪些估计是可行的LoS。当然，并非全部UE都配备有这类位置传感器。
·Rel-14引入对LTE OTDOA的重要增强，称作多径参考信号时间差(RSTD)。主要思路是包括来自功率延迟分布(PDP)的若干可能峰值候选，并且使用最大似然来估计位置。这样，显著改进定位精度，因为算法没有对LoS路径进行硬判决。
总之，能够推断，用于制造的最适当定位系统的选择必须考虑若干不同方面，包括：
·所要求精度
·所要求时延
·部署方面
·装置
说到精度时，存在具有范围从mm级精度到十分之几米的定位要求的工业用例。在具有LoS的高概率和几个阻挡障碍物的环境中，也许有可能在仅安装了一个或几个微基站的部署中(例如在工厂大厅的天花板中)估计十米至十分之几米精度之内的位置。但是，在许多制造场景中，现实是具有多径、反射和许多阻挡障碍物的环境。在这类场景中，看来无线电点系统(RDS)因节点的密集部署和低成本而是用于提供组合通信和定位的最适当解决方案。
对不同定位技术所述的精度数值通常假定网络同步充分良好。但是，在许多情况下，大约10-20ns的网络同步误差(对应于3-6m定位误差)很难实现。对于定位需要，通过RIBM所实现的虚拟网络同步是最有希望的解决方案。
UWB解决方案因高精度和比较廉价装置而在工业和制造用例中越来越流行。但是，一个缺点在于，UWB解决方案没有与通信系统集成，例如对基于3GPP的解决方案就是这种情况。将来，NR可取代UWB，因为NR还将使用非常宽的带宽。
制造中的定位时延要求对于大多数用例是宽松的。例如，跟踪工具和资产不要求很频繁的定位更新。可安全地关联定位时延方面的最苛刻制造用例。一个示例是在铲车接近时警告工作人员的实时报警。这种用例的高精度与定位时延之间的折衷尚未透彻研究。
装置与锚之间的关系也是要重点考虑的。对于LTE和NR，装置和锚均是复杂和高费用的，以及建立于这些技术的解决方案因此不适合于应当跟踪许多小对象的用例，因为每个对象必须具有自己的LTE或NR装置。在这种情况下，UWB或RFID可以是更适当的，因为复杂度的大部分在于锚定节点，以及装置/标签因此是廉价的。对于这种类型的用例还能够考虑采用廉价装置(例如NB-IoT或CAT-M)的基于3GPP的技术，但是由于这些技术为窄带，所以能够实现的定位精度较低。
频谱
对于工业应用，与频谱相关的一些特定问题包括：
·适合于本地使用的频谱，
·实现本地频谱使用的监管手段，例如租赁和本地许可，
·实现本地频谱使用的技术手段，例如演进许可共享接入(eLSA)和公民宽带无线电服务(CBRS)。
·5GNR将用作对多种频带的接入技术，包括当前用于LTE的许多频带。几个频率范围可能更全球性地协调，例如3400-3800MHz以及范围24-29GHz的上部，但是频段计划中的变化将可能存在。逐渐导致IMT2020的频段的标识的WRC-19(2019的世界无线电会议)的研究过程可产生附加毫米波(mmW)频谱带，其中协调的良好潜力存在，例如37-43GHz。
近期监管已经指定“本地或地区使用”的频段(例如德国和瑞典的3700-3800MHz、中国的3300MHz)。这类行动不是工业IoT的全球无线电解决方案。这些频段的引入仍然是频谱的私人使用许可的好的第一步。预计这些监管行动将不会立即扩展于全部市场。因此显然，对全球协调频谱的附加接入将要求基本上通过商业布置(所述商业布置在明确定义的服务级协议(SLA)下允许频谱或者容量的租赁)从对移动网络运营商(MNO)所许可的频谱所得出的机会。
主要由于确立市场中的产品所需的时间以及在这类高频下的半导体制造的复杂度，mmW频谱的可用性对工业IoT提出难题。没有建立设备的构建实践，其中重大难题对装置的节省成本解决方案仍然保持。毫米波设备还可提供一些优点：窄波束发射器的传播特性能够实现与发射功率控制和波束成形的更好再使用，以及共存同样能够更容易。频带也适合于更宽带宽信号，但是不确定性在可用于工业无线的频谱量中仍然保持。
第四次工业革命(文献中称作工业4.0)是工厂、矿场、加工工业等之内的制造、探查和过程控制状况中的5G无线技术的机会。这些机会的利用将要求对免许可、共享或者专门许可的频谱的接入。实际上，存在来自工业的明确指示：缺乏对高质量许可频谱的接入是必须克服的关键难关。对工业IoT的许可频谱的接入能够按照三种方式之一来提供。
1.服务级协议(SLA)：与MNO的协议能够满足这些要求，其中具有MNO提供或预配置服务；例如，
·一站式基础上的驻地MNO部署或者MNO准许认可设备(所述认可设备可选地连接到公共网络)的最终用户部署。在本论述中没有进一步应对这种情况。
·备选方案是建立专用虚拟网络，该专用虚拟网络通过使用网络切片来保证MNO网络上的容量。
2.频谱租赁：MNO充当对垂直联合的出租人。
3.本地许可：直接向通常与所覆盖区域的所有权关联的受限地理部署的垂直联合的监管机构许可频谱。
频谱租赁的监管状况概括如下。频谱租赁的监管对于5G用例的可能商业模型是令人关心的。
·美国关于频谱租赁是最成熟的；租赁的监管回溯至2003-2004。商业上使用频谱租赁。公共数据库通用许可系统(ULS)记录全部租赁协议。
·在南美，几个国家允许MNO之间的租赁。
·在欧盟，自2012年以来在监管中允许主要移动/蜂窝频段的租赁。它不一定在成员国的监管中实现。迄今为止没有发现MNO所有频率向非MNO的商业租赁示例。
·在亚洲，选美式竞争在若干重要国家一般阻止频谱租赁，并且因此不是监管的组成部分。
·在非洲，一般不允许频谱租赁。
关于本地许可，这类许可当前对私有/公共使用不存在。一些5G用例尤其当与针对工业自动化关联时获益于本地许可；5G引入在这方面提供机会。欧洲的第一5G频段(3.4-3.8GHz)的计划拍卖通过定义本地许可的特定实现在两个国家(德国和瑞典)已经触发监管活动。在中国，工业已经表明对专用频谱的关注。
为了给出可能解决方案的完整视图，还提到适合于工业应用的免许可频段。免许可频段因干扰的可能性(归因于基于争用的操作)而一般不适合于URLLC；接入性能的变化造成吞吐量和延迟性能方面的不确定性。
演进LSA(eLSA)是当前指定的一种解决方案，以借助数据库/控制器架构来支持监管内的租赁和本地许可。eLSA应该支持任何频段并且是技术中立的。类似地，美国的公民宽带无线电服务(CBRS)(将被首先用于3550至3700MHz频段)将使用频谱接入系统(SAS)来处置那个频段的监管要求。这也是一种数据库/控制器架构，该架构提供本地区域使用的租赁机会，同时实际许可按照FCC监管覆盖较大区域。在给定适当监管要求的情况下，SAS也能够用于其他频段。eLSA和CBRS按照国家或地区的所要求监管要求迎合不同部署之间的共存。但是，确保共存的方式在eLSA与CBRS之间有所不同。
为5G确认许多不同的频谱带。在这里，仅论述可能使用NR技术的频段。例如，700MHz频段在欧洲邮电管理会议(CEPT)内被确认为5G频段，但是将可能实现4G。同样的情况适用于与700MHz频段有关的APAC。另外，2.3GHz频段例如在瑞典已经讨论，但是当前主要在4G的上下文中。
当前不存在有效的并且在世界所有国家被分配的5G3GPP协调频段，但是协调频谱范围(例如3400-3800MHz、24.25-29.5GHz确实存在。将在每个范围内定义若干3GPP频段。许多mmW频段未决分配与来自WRC-19的结果相关。
欧洲
3400-3800MHz频段在欧洲邮电管理会议中被确认为5G的“先锋频段”。不同国家的计划有许多不同，这取决于具有截然不同的许可到期日期的现任者。有许多国家计划拍卖全频段并且然后通常建议100MHz区块，例如在瑞典。由于现行使用，其他国家只有上或下、例如200MHz是当前可用的。这例如在英国引起更多窄带许可。当剩余频谱变成可用时，新的拍卖将进行。如果什么也不做，例如频段的重新分配，则这将引起运营商的不连续频谱持有。重新分配可能没有发生，因为“载波聚合存在”。
大多数国家促进国家许可，除了德国和瑞典，它们提出留出100MHz(3700-3800MHz)用于按照现有计划的本地服务。该区块于2023年在瑞典一般是可用的。
在来自EC(欧洲委员会)的“5G行动计划”中，定义所有国家应该具有：
·2020年期间每个国家的至少1个城市中的服务中5G网络。
·2025年完全扩建就绪。
这将可能意味着，大多数国家将集中于中间频段(3-8GHz)，因为各种国家覆盖要求将存在，以便满足EC目标。
还为5G确认26GHz频段(24.25-27.5GHz)。精确定义在很大程度上取决于WRC-19的结果。在大多数国家，范围26.5-27.5GHz为空，并且现在能够被拍卖。在一些国家，拍卖已经开始。
美国
在美国，存在mmW(24/28/37/39GHz)上针对5G的若干频段，并且只是最近联邦通信委员会(FCC)才开始考虑中间频段频谱(例如3.7-4.2频段)。运营商已经确认用于部署NR的现有频段的部分，例如600MHz上的T-Mobile和2600MHz上的Sprint。
存在未被现有被许可人所持有的28/39GHz的mmW频谱的即将来临FCC拍卖。
在中间频段上，将在CBRS频段(3550-3700MHz)中允许5G。该频段具有许可(PAL)和一般授权(GAA)块，基于10MHz块。在37-37.6GHz上，建议定义本地使用的许可。
亚太
亚太区中的主要国家的若干国家正计划2018/2019期间的拍卖。
韩国在2018年6月向运营商拍卖3.5GHz(3420-3700MHz)和28GHz(26.5-28.9GHz)。
中国正计划在2018年期间向CMCC分配2.6GHz(总共160MHz)和4.9GHz(100MHz)上的附加频率。对2019计划3.5GHz(3300-3600MHz)的拍卖，其中为室内使用计划3300-3400MHz。当前，2300MHz主要是室内4G，但是迄今为止，没有允许5G的指示。
日本正计划在2019年期间竞争频段3.6-4.1GHz、4.5-4.8GHz(200MHz用于私营)和27-29.5GHz(900MH用于私营)。要注意，3400-3600MHz的部分已经被分配给LTE，并且最终将被转换成5G，但是在日本，频段分配根据法律来定义，并且能够花费长时间进行改变。
澳大利亚正计划2018年末期间对3400-3700MHz的5G拍卖。
在计划5G拍卖的过程中的其他国家计划是印度、印度尼西亚、巴基斯坦和越南。
中东
例如UAE、沙特阿拉伯和卡塔尔具有对3.5GHz和26GHz的具体拍卖计划2019-2021。其他国家也表明即将到来拍卖，但是尚不知道细节。
频谱概述
不同国家中的4G/5G频谱带的概述在表4中示出。加阴影的项能够用于本地服务并且用于工业自动化。
Figure GDA0003293257150000571
Figure GDA0003293257150000581
Figure GDA0003293257150000582
表4—若干不同国家中的4G/5G频谱带
控制对本地频谱的接入的监管方法
存在获得对本地频谱的接入的其他两种监管方法：
·频谱租赁，
·本地许可。
如果运营商同意客户对频谱的控制，或者如果监管机构建立作为可行策略的本地许可，则这些方法是适用的。
在频谱租赁方式下，被许可人/出租人向承租人租赁其许可的部分，收费或者不收费。承租人能够租赁频带的部分、对特定地理区域的频谱的一部分或者两者。转租是当承租人向第二承租人出租频谱。频谱租赁的监管视图在图18中示出。
频谱的租赁的监管逐个国家有所不同。能够监管众多方面：
·术语
·对频谱的法律(合法)与实际(大体上是无线电网络拥有者)控制之间的相异或者没有相异
·应用的过程，例如批准的规定时间
·哪些频段可用于租赁，考虑到例如竞争牵连
·租赁的条款，同时不超过许可授权的条款
·转租的可能性
·为租赁所定义的区域
·还有更多...
另外，监管机构能够选择使租赁协议的或多或少成为公开。
下面是与频谱租赁有关的监管状况的概述：
·美国关于频谱租赁是最成熟的；监管自2003-2004以来存在。商业上实现频谱租赁。存在频谱租赁、频谱聚合、频谱代理的示例。存在公共可搜索数据库(ULS)，该ULS包含全部租赁协议。
·在南美，几个国家允许MNO之间的租赁。
·在欧盟，自2012年以来在监管中允许主要移动/蜂窝频段的租赁。它不一定在成员国的监管中实现。看起来在瑞典、芬兰、英国、爱尔兰、德国、法国或意大利没有MNO持有频率的任何商业租赁示例。
·在英国，租赁因竞争影响而在主要蜂窝频段中未被英国通信管理局允许。
·在爱尔兰，在竞争牵连的ComReg评审之后，在主要蜂窝频段中允许租赁。
·在瑞典，准许频谱租赁。监管机构迄今为止因其拍卖规划而仅允许短期租赁(缺乏稳定长期计划)。运营商迄今为止因其网络规划/扩建中的不确定性而不允许具有所保证保护的长期租赁。
·在芬兰，准许频谱租赁，但是从未相对MNO许可提出租赁，并且因此这种情况从未被监管机构实现。
·对于德国，于2018年秋天在关于3.7-3.8GHz的磋商中首次提出频谱租赁。监管机构将业主和用户(租户)定义为被许可人。
·在意大利，频谱租赁被准许并且在商业上使用。
·在亚洲，竞争一般在若干重要国家阻止频谱租赁，并且因此频谱租赁不是监管的组成部分，例如在中国、印度、日本不允许，但是存在对频谱交易的增长关注。频谱租赁在韩国被允许但是未使用。
·在非洲，频谱租赁一般看起来不被允许。但是，尼日利亚最近发布频谱交易指南，包括频谱租赁。
·美国的MNO频谱的商业租赁涉及若干情况。
·全国性运营商在它们之间租赁频谱，以针对需要容量/覆盖/增长的市场。
·全国性运营商对非全国性运营商租赁频谱，例如Verizon的乡村美国的LTE(LRA)计划。Verizon已经签署21个乡村和较小运营商给该计划，以及19个经由该计划已经发起LTE网络。该计划允许Verizon迅速扩建乡村地区。
·在
·尚未看到MNO关注针对5Gverticals出租频谱、例如针对工厂自动化用例。
来自运营商的移动频段的频谱租赁主要对其他运营商进行，以便满足来自监管机构的覆盖和其他要求。按照量来说，这几乎专门在美国。
在更高频段(>10GHz)中，固定服务是涉及由服务提供商向运营商的租赁的用例。这在美国和欧洲被确立。
随着5G的到来，verticals提供需要专用(移动)频谱的用例。一个问题是哪一个参与者将成为承租人。
运营商对于向verticals出租移动频谱的可能性的长期反应是未知的。存在出租人和承租人对这种租赁协议发生的机会和问题，例如：
·MNO对未被完全利用的频谱的关注
·MNO可能犹豫在具有大量需求或者其中在5-10年内预期需求的区域中出租频谱
·由于过程和构建中的投资，30+年的所需租赁时间比MNO的许可有效其要长许多
5G的引入将引起运营商通过网络切片来提供SLA的能力的广泛变化。虽然采用全部基于3GPP的网络在各种程度上支持网络切片，但是5G CN将为运营商提供一种框架，该框架使编程网络切片能够实现用例、QoS类以及服务提供商之间的分离。则有可能具有一种部署情况，其中切片能够实现网络容量的租赁。这允许本地用户控制端对端SLA，并且甚至在极限内控制RAN的行为，包括例如QoS。MNO按照租赁的SLA来部署并且将RAN与CN相集成，而不失去对规划和管理的总体控制。
可能用于频谱租赁的频段必须符合某些要求。在特定国家/地区的监管中必须允许频段的租赁。从上表4中去除中国、非洲和日本产生下表：
Figure GDA0003293257150000621
表5—用于租赁的4G/5G频谱带
本地许可
许可的大多数将预定义管理边界用于定义许可的区域，例如：
·国家边界
·地区边界，或者其他较大管理结构
·通信/市政
下一个粒度等级可能是财产。通过这种方式，能够使用财产和陆地使用权限，管理定义将用于本地许可。如果需要来自较大区域频谱许可的本地频谱，增加粒度的一种解决方案是使用子区域的租赁。这种解决方案能够在需要时定义比财产要大的区域。
当前，当监管机构定义比地区/市政要小的区域的本地许可时，定义是坐标和半径、事件名称、地址、定义区域的坐标等。这还不是问题，因为这类许可的数量一直较低。但是，随着5G用例的到来，这将发生变化。它是监管机构进行中的工作。
如果本地许可的数量随5G用例而增长，则协调也需要增长：
·需要地理数据库，以表明例如新申请人的许可区域。
·实现之间的干扰需要通过监管要求的协调。
虽然商业服务的国家和地区许可存在，但是本地许可对于非商业目的(例如测试实验室和测试工厂)存在。可能地，某些计划制定和特殊事件(PMSE)服务可能被看作是本地的。伴随新类型的用例的5G的到来将要求例如工厂的本地许可，并且对监管提出新要求。
欧洲的5G服务的主频段为3.4-3.8GHz，以及这个频段的拍卖触发与本地许可有关的监管活动。在例如24.25-27.5GHz(欧洲的早期实现的先锋频段)等的更高频段在其传播特性不太可能引起共存问题(尤其当室内使用时)的意义上适合于本地使用。当前，与这些频段的本地许可有关的监管讨论在大程度上超出范围，或者可能只进入可能性领域，但是这被预计随工业关注而变化。
某些室内环境服从跨多种用途的频谱的再使用，尤其在网络通过现代建筑物中的楼层所分隔时是如此。众所周知，跨建筑物的多个楼层的损失能够是数十dB，甚至在中间频段频率(例如3.5GHz)。
中国的工业在标准论坛中已经表现对本地许可的关注，指向了德国的3.7-3.8GHz的提议。
被指配给工业的许可的示例是从1800-1830MHz的分配，它在上世纪九十年代被提供给加拿大水电工业。
欧洲：3.7-3.8GHz(3.4-3.8GHz的部分，5G服务的主频段)
若干国家已经拍卖该频谱，以及更多国家跟随。两个国家进行了包括本地许可的磋商，并且相互遵循。
·德国在2018年第三季度颁布拍卖规则，其中针对2019Q1-Q2安排拍卖。规则区分“本地财产相关用途”的室内和户外使用，暗示财产作为本地的定义。要注意，存在不是私有财产的财产，例如街道、公园等。
·瑞典，最近Q12020拍卖。最近磋商定义“本地块分配”。这里的“本地”被定义为表示“小地理区域”，例如矿场、室内设施和热点。应当注意，在磋商中也提到通常与市政当局对应的地区许可。
美国：3.4-3.55GHz(到CBRS的可能扩展)
在美国，国家电信和信息管理局(NTIA)正评估这个频段中的军事雷达与移动宽带之间的频谱共享。现行系统在这里与现有CBRS范围相比有所不同。如果CBRS规则适用，则许可操作会跨国，以及第三层通过一般授权接入被包含。CBRS频段中的大区域大小使得不适合于工业使用，因为verticals不可能参与拍卖市场。
用于本地许可的频段
可能用于本地许可的频段必须符合某些要求。本地许可必须被监管机构允许
保持上表4中的本地倡议产生下表：
Figure GDA0003293257150000641
Figure GDA0003293257150000651
表6—用于本地许可的4G/5G频谱
对租赁和本地许可的技术支持
在欧洲，eLSA是ETSI指定系统许可共享接入的延续，它管理对IMT频段中的频谱的接入，其中无法在适当可预知时间之内评估现任者。能够在时间和地理区域中管理接入。系统创建现任者不允许他人使用的地理保护和禁止区。在eLSA中，引入允许区，以便还实现本地被许可人处置，其中准予和管理许多本地接入许可的过程能够自动化。它还包括从所确立许可(例如MNO)对本地区域用户的频率的租赁的处置。图19示出被分配给移动服务(例如IMT)的频带的假定频谱分配可能性。
对eLSA系统的规范工作在ETSI(欧洲)已经开始，并且基于ETSI技术报告“Feasibility study on temporary spectrum access for local high-qualitywireless networks”。对系统要求的技术规范被假定在2018年底就绪，之后是对架构和过程流程的规范，并且之后是协议规范。在亚太，已经共享与“局域”服务相关的信息，并且已经批准对技术报告的起始工作。
eLSA系统基于数据库/控制器概念。它支持许可和租赁，但不支持采用例如准予接入(例如白空间或根据规则许可接入)的免许可/豁免许可操作，因为这将不会提供必要的干扰保护要求。
数据库称作eLSA资料库，并且被假定处于监管域中。控制器称作eLSA控制器，并且确保eLSA被许可人的系统具有按照许可条件进行操作的所需配置，由此易于支持对URLLC用例的支持的高质量需要。控制器将从eLSA资料库获得所要求监管共享和共存要求。
图20示出本地许可的可能架构略图，而图21示出租赁的可能架构。在后一种情况下，eLSA控制器盒还包含eLSA资料库功能性的部分，因为MNO是出租频率之一。
在美国，联邦通信委员会(FCC)在FCC规则所编纂的法规中已经定义3550-3700MHz频段中的公民宽带无线电服务(CBRS)。图22示出CBRS的方面。
CBRS频段由海军雷达并且由固定卫星系统(FSS)服务正在使用，两种服务组成第1层现行主要用途。在47CFR第90部分子部Z的规则下进行操作的始祖无线宽带服务用户(例如无线因特网服务提供商(WISP))直到2020年4月也被保护以免受来自CBRS的干扰。两个其余层分别允许供无线宽带使用的频段中的优先级接入许可(PAL)和一般授权接入(GAA)的发布。PAL用户基于所获取许可区域和带宽来获益于对频谱的许可。GAA用户基于授权接入被允许接入未被更高层所利用的任何频谱。
无线电装置基于其位置和操作参数被登记为公民宽带无线电服务装置(CBSD)。任何合格无线电装置可请求对优先级接入许可(PAL)和GAA频谱的接入。由于FCC没有为GAA频谱用户授予任何监管保护，所以有待工业协议来创建GAA共存的解决方案。虽然无线创新论坛(WInnForum)正在规定主要面向监管顺应性的技术不可知协议，但是CBRS联盟正设法改进CBRS中进行操作的LTE网络的性能。
CBRS联盟被特许为工业贸易组织，设法为多种用例促进和改进该频段中的LTE的操作，包括与公共服务、最后一英里更换和工业无线的固定无线服务关联的运营商部署小小区网络。该联盟正在规定对网络架构的变更，以允许传统运营商部署操作和专用网络操作(包括中立主)，并且已经提供平台以建立用于定义该频段中的LTE-TDD和LTE-eLAA操作的频段48和49的3GPP中的份额的推动力。CBRS联盟还将在2019年将5GNR引入该频段中。5G聚焦于工业无线应用适合CBRS联盟的任务。
频谱接入系统(SAS)、地理定位数据库和策略管理器授权由CBSD对CBRS频谱的接入。SAS主要按照FCC法规保护更高层用户免受更低层操作影响。CBRS中的逻辑关系通过如图23所示的SAS-CBSD和SAS-SAS接口来描述，图23示出高级SAS架构，包括用于GAA频谱的共存管理器(CxM)功能性。联邦雷达系统通过形成环境感测组件(ESC)的传感器的网络的实现来保护，所述ESC通知SAS关于海岸雷达活动。PAL用户对10MHz块的大地理区域被授予地区许可。
每个PAL为10MHz，并且限制到限于CBRS频段的前100MHz(即，3550-3650MHz)之内的七个许可的最大数。新规则将许可区域基于国家，这在美国共计3142。在每个许可区域中存在七个PAL，许可期限为具有续约保证的十年，以及许可能够被划分和分解。单运营商以四个PAL许可的最大数封顶。在地理约束下租赁频谱的能力以及分解许可的能力将支持工业的频谱使用中的二级市场。这样，PAL许可能够可能支持URLLC而没有显著阻碍。
WInnForum正定义用于管理频段的技术中立机制，包括现任者的保护和PAL。GAA用户之间的共存的附加要求正在开发，其中争论不休的是关于共存应当由SAS的中心机构还是由产生于无线电环境的知识的CBSD的本地作用来设计。
图24是PAL频谱管理的图示。PAL用户仅在具有围绕一个或多个CBSD的实际部署所绘制的轮廓的覆盖区域内受到保护。这些覆盖区域称作PAL保护区(PPA)，并且通过来自发射站的-96dBm的信号电平所限定。PAL保护区(PPA)表示具有重叠覆盖区域的CBSD的部署集群，所述重叠覆盖区域可被融合以登记适于来自PAL或GAA的其他无关联使用的干扰保护的多边形区域。该图示出若干许可地带，它们各自对应于国家。跨越多个许可地带(即，具有多于一个范围中的许可)的PAL用户能够组合其许可，以创建公共信道指配。
GAA用户可使用PAL频谱，只要PPA中的实际PAL部署被保护以免受PPA内超过-80dBm的聚合干扰。这在图中对PPA C示出，其中两个GAA CBSD被允许作为PAL用户对同一信道进行操作，只要来自其传输的聚合干扰对PPA边界的大部分不超过-80dBm。重叠或者足够邻近的来自不同运营商的PPA将显然使用独占频谱分配。因此，如果频段不受更高层阻碍，则GAA用户被保证对频谱的全部150MHz的接入。
虽然GAA用户未被保护以免受相互干扰或者来自更高层的干扰，但是WInnForum和CBRS联盟已经着手尝试规定为GAA用户创建更高体验质量的方法。CBRS联盟过程将SAS所指配的频谱重新分配给CBRS联盟共存小组，基于环境建模来创建局部干扰图，并且优化来自建议CBSD的网络的共存管理器(CxM)的频谱分配。另外，CxM管理TDD信号的上行链路-下行链路协调。LTE-TDD网络全部被预计是小区相位同步的，并且CBRS联盟共存规范详述这将如何实现，而与SAS或CxM无关。WInnForum和CBRS联盟将设法保证每CBSD的频谱的至少10MHz。这可能不顾及拥塞区域中的eMBB服务。
PAL和GAA频谱均能够针对URLLC要求，但是URLLC质量无法在全部GAA状况中获得保证。因此，运营商不能够进入SLA，所述SLA承诺客户容量或时延性能不会降级，除非所覆盖的设施与其他干扰源在物理上隔离。
CBRS具有若干缺点：
·许可体系的三层性质以及尤其是允许GAA的规则造成频段的效用中的许多不确定性。这个不确定性的部分起因于缺乏对GAA频谱是否像免许可频谱或者类似于白空间(它不是)的了解。实际上，围绕GAA使用的FCC规则的严格解释导致错误地认为白空间类似。
·WINNF规范已经在一些运营商之间造成它们可能只按照确保干扰保护的方式使用GAA频谱的印象。这种印象也许在带宽被换成质量的程度上要求用户之间的频谱的分割。这不适合于eMBB使用。
·WINNF和CBRS联盟共存规范易于降低户外部署的价值。高功率基站比低功率基站在更大程度上被计入现行保护。室内部署在指配频谱时是有利的，以及室内节点的大网络可能攫取超过其公平份额的频谱，除非SAS引入公平措施。预计存在基于商业保证的务实方式。
·CBRS的感兴趣用例是在用于覆盖和卸载的城市小小区和微小区中。其原因主要是大许可区域，以及运营商更可能竞标盈利市场中的许可。对于CBRS的工业自动化使用，运营商必须获取许可，意图是分解或租赁其频谱。
·在对5G具有主要兴趣的频段中已经定义CBRS。提供频谱(尤其是PAL)的期限使该频段对eMBB服务是值得怀疑的，并且对工业目的具有混合效用，包括URLLC操作模式。
另一方面，关于CBRS存在喜欢的方面：
·由CBRS所使用的用进废退的方式是改进频谱效用中的深思熟虑实践。规则激发运营商以实际部署来使用其许可，以及运营商具有部署自己的无线电单元或者出租PPA以从其频谱实现收益的动机。
·如果CBRS中的大多数用户是室内小小区用户，则频段的成功获得保证。大量工业用例具备资格。
·FCC无法为了利于频谱的工业和企业使用而扭曲拍卖过程。此外，工业用户对许可市场中的竞争实际上不感兴趣。实际上，Ericsson的本地许可概念取决于许可根据规则来指配给不动产拥有者，可能需要少量注册费。通过允许许可的分解，FCC为工业用户提供选择—租赁、购买或者与GAA规则配合操作。
·CBRS归因于进入商业部署，并且将在现场被证明。开发标准(包括频段中的LTE使用的标准)的工业组织的建立确保采取某种形式的频段的实际部署和成功。关于2.3GHz中的LSA，情况并非如此。实际上，在其他监管机构(例如Ofcom)之中围绕CBRS存在明显关注。部署CBRS的经验可鼓励电信工业接受CBRS作为实现频谱共享的容许方式。
共存
一般来说，当使用蜂窝或RLAN技术的工业网络与其他服务(例如卫星)共享频谱时，共存问题将存在。有可能使工业获得对全球指定供无线电导航、卫星服务或固定服务使用的频谱的接入，只要存在地理中或者通过这类服务之间的路径损耗的充分隔离。例如，频谱的室内工厂使用能够易于在卫星频段发生。期望这类频段接近为RLAN使用或IMT所分配的频段，使得制造商有动机在无线电设备内包含这类频段。CBRS频段是具有与为全球大多数市场中的移动使用已经指定的频段密切关联的一个这种频段。
频谱的工业使用的另一个方面是频谱效用的问题。虽然蜂窝技术具有高频谱效率的优点，但是还需要监管实现频谱的高度再使用。在许多情况下，这将涉及了解在紧邻的许可区域中能够再使用频谱的程度。
存在现实中的共存不成问题的情况。用于工业的用例的室内频谱能够获益于用于例如卫星、FS、FFS、雷达(不是仅室内)等的其他服务的不可用频谱(包括非移动分配)。但是，也必须考虑工业的户外频谱的用例。
虽然室内工业用例确实能够获益于可被指定用于其他服务(例如卫星、FS、FSS、雷达等)的二次使用频谱，但同样重要的是指定本地频谱以供工业的户外使用。
共享频谱—市场考虑因素
共享频谱法规背后的理念在美国与欧洲之间有所不同。FCC愿意按照高度重视频谱效用的方式来定义CBRS，而欧盟倾向于频谱质量和稳定性。
在欧洲，工业IoT的支持聚焦于许可频段，因为来自其他方面的干扰等级能够被遏制到某个等级。预计在某个国家将存在许多许可和租赁合同。
演进LSA系统在ETSI中被设计用来有效地处置部署和共存问题。取决于国家，具有同信道可能性的共存场景能够是本地室内到本地室内、本地室内和重叠地区覆盖以及本地室内到本地户外。监管共享条件需要在例如频域(以及可能需要再使用模式)、保护距离(若需要的话)、壁损(wall loss)假设并且通过在保护对邻居的干扰的可预测性的边界设置可准许最大信号强度等级来处置这个方面。这将促进具有已知预计干扰等级的网络的部署，以保护所需网络质量等级。
具有不可预测干扰行为的免许可和豁免许可频段能够用于不要求高QoS并且能够同时与许可网络共同使用的服务。
在美国，最有可能的是，频谱的租赁和私人使用将在CBRS内发生。PAL法规面向保护实际部署。没有被被许可人的无线电单元所覆盖的许可定义内的区域是GAA用户可用的，只要没有干扰已建立PPA即可。但是，被许可人可通过允许私有PPA租赁许可随意将其许可货币化。这可能改进频谱的效用。
GAA使用对私有部署开放，并且将根据多种因素具有混合体验质量：城市化、人口密度、商业利益、室内与户外部署、小小区与大小区的户外部署(低功率与高功率)。
WInnForum和CBRS联盟着手定义能够降低从所分配频谱的同信道使用对GAA用户的干扰影响的GAA的共存原理。共存的过程的开发是有争议的，并且一般涉及正交化被认为相互干扰的相邻CBSD之间的频谱分配。这具有在某些情况下减少对CBSD的单独频谱分配的缺点。这对于频段中的NR使用特别令人不安，尤其在预期eMBB覆盖的情况下。
免许可频谱
无线的工业使用能够重叠蜂窝或者无线电局域网(RLAN)技术。实际上，不需要将频谱的全部工业使用分类为高度可靠或者涉及关键通信的衍生物。工业自动化环境的某些特性对频谱可用性、部署的简易性和低监管的高度重要性以及用于开发可信和安全网络的机会。但是，许多用例以及也许工业使用的用例的大多数也可利用免许可频谱。Multefire和LAA作为免许可操作的开发为蜂窝工业进入RLAN领域提供途径。
免许可频谱的主要缺点包括必须在干扰存在的情况下进行操作以及通过基于分布式智能的频谱的共享使用所引起的低可靠性。这通常意味着无线节点使用冲突避免和先听后说的规矩来即刻接入信道。这不适用于KPI保证。因此，免许可频谱通常不适合于任务关键应用。
工业应用的感兴趣免许可频谱带跨越大量频谱带。美国的FCC近年来在扩大免许可频谱的可用性方面最为积极。
表7列出各个国家中的免许可频段，其中带下划线的文字表示被考虑的频段。表中的频段是供宽带使用所列出的频段，而并不包括被指定为短程装置通信频段的若干频段。免许可频段因干扰的可能性而一般不适合于URLLC。
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Figure GDA0003293257150000741
表7—免许可频段
欧洲和美国的频谱租赁不是监管问题，但是运营商的兴趣和业务将被看到。在亚洲和非洲，频谱租赁讨论才刚开始。
用于工业的用例的室内频谱能够获益于用于例如卫星、FS、FFS、雷达(不是仅室内)等的其他服务的不可用频谱(包括非移动分配)。但是，也必须考虑工业的户外频谱的用例。
虽然室内工业用例确实能够获益于可被指定用于其他服务(例如卫星、FS、FSS、雷达等)的二次使用频谱，但同样重要的是指定本地频谱以供工业的户外使用。
eLSA对频谱租赁和本地许可的频段和技术是不可知的。CBRS将是美国的频谱的工业使用的最佳机会。CBRS在由IMT全球可接入的频谱范围中被指定，从而使规模经济成为可能，并且允许租赁以及许可的分解。允许分解并不意味着CBRS将实现本地许可。
IMT和MBB频谱的全球协调一直是从未充分实现的期望。多年来对移动服务的频谱的不同监管行动的结果将使得难以实现工业用例的协调。但是，电信工业中对于将频谱范围3400-4200MHz和24.25-29.5GHz的部分指配给工业使用存在关注。
3400-4200MHz将可能是中国和美国(其中5G的扩建将开始)以外的第一频率范围。对这个范围中的本地许可的有限监管支持将造成非MNO相关频谱使用的延迟。例如，在瑞典，本地许可最早能够在2023年之后可供5G使用，而在大多数其他欧洲国家，尚未考虑监管行动。因此，在那段时间中，除了MNO提供的服务之外，租赁将可能是对频谱的接入的唯一选项。mmW频谱对及时地实现本地许可的可用性能够受到关注，但是在一定程度上将取决于WRC-19中的移动频段的分配。
安全性
通常说，系统的安全性只与最弱环节一样强。但是，取决于那是系统的哪一个部分，打破(或忽略)它能够具有极为不同的结果。当谈到涉及多于一个实体的系统时，所使用的安全标识以及它们的处置和保护是其他安全功能性的大部分所依靠的构建块。标识用于认证实体、用于准予接入和授权动作以及用于建立实体之间的安全会话。这意味着装置需要具有安全标识，并且提供基于硬件(HW)和软件(SW)的机制，所述机制保护和隔离装置的标识和凭据。不仅是标识需要被保护，而且装置本身也应当例如通过正确控制什么SW在装置上正运行来保护。通过具有装置中的HW信任根(RoT)(基本上是作为安全性的基础的信任锚)来实现上述全部方面。
标识
装置的标识用来向通信方标识装置。标识通常由标识符和凭证(例如用于装置的认证的密钥、密钥对或密码)来组成。经认证的标识使通信方(例如网络、服务或对等装置)能够对网络/资源访问控制、服务使用、计费、服务质量设定等进行有充分依据的安全策略决定。
基于共享秘密的标识依靠如下事实：所有通信端点(并且只有它们)都知道秘密值。共享秘密的随机性是一个关键特性。它通常对于用户名-密码对(即，基于共享秘密的标识的最基本形式)相当弱。除了随机性之外，秘密的长度以及在装置和服务器侧安全处理秘密也是重要的。
对于不对称密钥，实体的标识符是不对称密钥对的公有密钥，而对应私有密钥充当认证凭证。使用私有密钥所生成的签名能够由有权访问对应公有密钥的任何人来检验。这也许是不对称与对称(共享秘密)密钥相比的主要强度。
为了向基于不对称密钥的标识给予附加值，有可能获得由证书机构(CA)所证明的标识。CA检验拥有密钥对的实体的标识，并且发布证明拥有者与公开密钥之间的链接的证书。证书的缺点包括证书(或证书链)的大小(这在受限环境中可能成问题)以及获得和保持(续订)证书的增加成本。为了降低成本，企业还能够建立自己的CA。
原始公开密钥(RPK)机制在预共享密钥的简单性与不对称密码解决方案的有益效果之间进行折衷。RPK是极简证书，比典型证书明显要小，仅包含特定格式的公开密钥。RPK类似于自签署证书：不存在担保所提供标识的可信实体，即，接收这个标识的对等体需要使用带外机制来信任它是想要与其通信的实体的标识。
对于所有公有密钥基础设施(PKI)，建议具有撤销受危害的密钥的方式。能够从证书机构(CA)获取的证书撤销列表(CRL)或者使用在线证书状态协议(OCSP)在线检查证书状态是常见方式。
3GPP蜂窝系统是使用基于共享秘密的标识的主要示例。3GPP标识由IMSI(15数位标识符)及其关联凭证(128位共享秘密)组成。这个信息被存储在3GPP核心网络中的订户数据库(例如HLR或HSS)中以及被安装在用户设备(UE)中的UICC或SIM卡上。UICC充当安全存储装置以及3GPP凭证的TEE。对于IoT装置，能够改为使用永久集成的嵌入式UICC(eUICC)。eUICC具有较小占用面积，并且允许预订数据的远程更新。
对于5G，3GPP还在考虑对传统SIM凭证的备选方案，即所谓的“备选凭证”。TR33.899着眼于不同标识解决方案，包括证书。在规范中，例如在33.501中描述对证书的支持，其中EAP-TLS被定义为AKA的备选方案。EAP-TLS暗示证书用于认证。为了标识网络，证书的使用部分通过隐藏标识符(SUCI)的定义是可用的，所述SUCI是采用其归属网络的公有密钥所加密的UE的私有标识符(SUPI)，即，网络已经具有不对称密钥对，其中公有密钥是订户简档的组成部分。SUPI在3GPP TS 23.501中定义；其中，网络地址标识符(NAI)作为标识符的一种可能格式给出，它也支持证书的使用。
端对端(E2E)安全性
在大多数情况下，保护装置的通信是重要的。既防止信息泄露给未经授权第三方，也防止第三方修改路径上的数据。这能够通过应用机密性(加密)和完整性(数据的签署)保护来实现。数据的确切安全需要在很大程度上是用例相关的，并且涉及数据、其使用、敏感性、价值以及与数据的滥用关联的风险。但是，根据经验，应当始终应用完整性保护，同时应当逐个情况评估机密性保护的需要。一般来说，单个密钥应当仅用于一个目的(加密、认证等)。
为了保护数据，存在可用的许多标准化协议，包括“常规”因特网安全解决方案，例如TLS、IPsec和SSH。IoT优化解决方案包括作为IoT的TLS变体的DTLS以及分析IoT友好IPsec的进行中工作。另外，应用层安全解决方案(例如IETF中定义的OSCORE)是可用的，并且对受限装置尤其是有用的。与TLS相比的有益效果包括，例如对于与睡眠装置配合使用的存储和转发类型的通信，甚至通过传输层代理也能够提供端对端安全性。还优化协议开销。
3GPP还向甚至3GPP网络外部的服务提供用于保护端对端业务的工具。通用引导架构(GBA)(3GPP TS 33.220)将SIM凭证用于认证UE/对网络服务的预订，在GBA行话中称作网络应用功能(NAF)。GBA要求服务/NAF与运营商之间存在信任关系。使用那个信任，NAF能够从网络请求会话密钥，所述会话密钥基于UE的SIM凭证。那些会话凭证能够用于UE与服务之间的认证和安全会话建立。
硬件信任根
硬件信任根(HWRoT)的概念包括下列方面：
·安全存储
·安全/测量引导
·HW增强置信执行环境(TEE)
·HW保护密码和密钥管理(密码加速、基于HW的随机数生成器、安全地生成/存储/访问密钥)
HW安全性也扩展到制造装置的环境，例如制造和开发期间所使用的接口和机制的保护、安全密钥预配置的使用、密钥生成、装置的安全配置、代码签署等。
确保设备如预期所表现的基础是能够确保只有经授权固件/软件在装置上运行。这要求源于硬件信任根的安全引导机制。安全引导机制在装置引导期间检验所有加载软件都被授权运行。HWRoT是固有地可信的实体，意味着其数据、代码和执行不能从其信任边界外部改变。它由必须按预期(按照其设计)进行操作的功能组成，而无论什么软件在装置上执行。
装置还必须具有安全的存储机制，以便在被存储在(芯片外)非易失性存储器中时保护装置敏感数据(例如密码密钥)。这种机制还依靠HWRoT，例如芯片上非易失性存储器或OTP存储器中存储的芯片单独密钥。
为了能够从恶意软件感染中恢复，并且使将敏感数据的丢失或装置的改变行为的风险为最小，固件和软件的安全相关部分应当与其他软件分离(并且隔离运行)。这使用置信执行环境(TEE)来实现，该TEE使用HW隔离机制来创建。
装置硬化(hardening)
装置通常包含用于调试和HW分析的接口和机制，目的是查找ASIC生产、装置生产期间或者在现场所发现的给定装置的问题。联合测试行动组(JTAG)(IEEE标准1149.1)是用于调试和各种硬件分析的通用接口。这些机制和接口必须被保护，使得它们无法被未经授权人员用于检索或修改FW/SW和/或装置数据。这能够通过永久禁用接口、仅允许经授权实体使用接口或限制能够采用接口访问的内容来实现。另外，对于经授权访问，必须保证属于装置的拥有者/用户的敏感数据(例如密钥)不能被执行调试/失败分析的人员访问。
SW安全性是装置安全性的最重要构建块之一。HW和SW安全性相辅相成。虽然不可能在没有作为基础的HW安全性的情况下构建安全装置，但是同样也适用于SW安全性。
虽然具有应用处理器的IoT GW通常运行基于Linux的OS，但是基于MCU的IoT装置主要运行诸如mbed OS和Zephyr OS之类的轻量OS。还存在其他高度安全证明的OS，所述OS用于必须满足高可用性和安全性要求的装置上。选择正确OS是重要的，以及那个OS的安全硬化也同样重要。硬化熵、用户空间组件和网络功能性也能够被认为是OS安全硬化过程的一部分。要考虑的与装置硬化相关的其他方面包括
·使用按照最佳安全软件开发实践所开发的SW。
·沙箱和隔离—在沙箱环境中运行SW。
·最小特权概念—过程仅获得所要求特权。
·密码硬化—使用具有可追踪和审查的代码的安全密码库。
·密码安全的PRNG的使用。
·证明(在可适用时)。
·安全SW更新—及时地应用签署更新。
安全保障
但是，这些安全机制/工具(也许不包括不可抵赖)应当在任何安全系统中实现，而不管目标是否是制作安全系统。安全要求也许更多地指示所要求的安全等级，并且安全性的配置需要被双重检查，因为任何差错可能具有比没有安全要求的系统中更大的后果。安全配置还涉及选择系统中使用的正确安全等级/算法/密钥。除了安全性之外，对安全性(至少)同样相关的部分是例如与组成系统的通信信道和服务相关的系统的可用性/可靠性或者组件的正确操作(报告的值是精确的、时间同步等)。
干扰(jamming)
与安全性一样，干扰也是涉足安全领域的主题。干扰是一种形式的拒绝服务(DoS)攻击。一些DoS对策也适用于干扰，例如负荷平衡和重新路由业务，这在空中接口上将意味着负荷平衡和速率限制、备用基站和附加频率。
工业装置
工业装置的范围从小型简单的单用途传感器到大型的装置集合(例如机器人单元和造纸厂)。因此，在这里针对的一个非常切题的问题是装置是什么？IoT装置通常按照两种主要方式来分类：感测装置和致动装置。感测装置配备有某种传感器，所述传感器测量诸如温度、光级、湿度、开关等的特定方面。致动装置是使得接收命令并且相应地改变状态，例如能够接通或关断的灯泡或者空气调节风扇速度。更复杂的装置具有组合的传感器和致动器集合，但是仍然只有一个通信接口。甚至更复杂的机器可由若干较小装置组成，所述较小装置由若干传感器和致动器组成。通常，甚至对小装置，微控制器或小型计算机就位以托管通信栈以及处理能力、存储器等。本质上，极复杂装置本身实际上是小网络，该网络由若干部分组成，所述部分可以或者可以不需要彼此交互并且可以或者可以不通过同一通信模块进行通信。
对通信本身提出的要求的范围根据所述的装置所针对的任务的目的和关键程度而改变。这些要求能够包括吞吐量、时延、可靠性、电池寿命和扩展覆盖。例如，报告温度变化的简单传感器能够被看到具有宽松通信要求，而从云无线控制机器人要求URLLC服务。网络需要能够在同一部署中支持装置和服务的混合。如果所述的装置实际上是复杂的东西，其中具有通过同一接口进行通信的传感器和致动器的不同集合，则网络还可需要支持来自同一装置的服务(即，业务的不同类型)的混合。这可能是例如具有用于监测用途的摄像机(移动宽带业务流)和操纵臂(URLLC业务)的机器人或者是具有远程控制功能性的港口跨装起重机。
为了进入垂直工业市场，必须解决上述不同用例，并且回答与装置有关的几个关键研究问题。如何组合具有不同URLLC要求的装置，如何组合装置内的不同URLLC流，以及如何组合装置内的非URLLC流与URLLC流。如何监测装置内的QoS度量并且将这个信息及时发送给BS或网络控制器？如何确保装置(UE、载波等)内的冗余度？
最后，装置不是网络的隔离部分，尤其在它具有高处理能力时。装置而是系统的一部分，并且可托管系统功能，例如边缘云的一部分，或者联合机器学习算法的应用，从计算和隐私观点来看可以是有益的方面。
分布式云
以下论述介绍分布式云的概念，该分布式云专门设计成满足工业场景—工业云—的要求。此外，描述一种信息管理系统，该信息管理系统能够收集、存储和管理来自制造站点的大量数据。对所存储信息的访问通过明确定义API来处置，该API允许开发人员完全集中于如何处理数据，而不是设法想出如何获得感兴趣的特定数据。
对于传统(IT)，云中的集中计算提供优于本地托管的许多有益效果。技术优势包括对计算资源(CPU、存储装置、网络、应用、服务)的普遍存在的按需访问、弹性(资源的缩放)和计量(实际使用的监测和支付)。服务提供商的资源被汇集，以同时服务于多个客户。通过利用服务提供商所部署、管理和维护的远程硬件，能够从本地IT部门卸下大量工作。所有这些性质转化为单独客户的更低总成本。
集中云模型具有许多优点，但是没有解决所有工业要求。存在要考虑的两个主要问题。首先，通过大距离的信令增加总时延。对于具有严格定时约束的(硬)实时过程，到云的往返延迟可能对性能有害或者甚至使某些用例不可能实现。延迟抖动也可能成为大问题，因为至/自云的通信能够涉及许多外部链路，对所述链路的极少控制是可能的。其次，与工业生产相关的计算任务趋向于对可用性、健壮性和安全性提出相当严格的要求。即使云本机应用和服务能够并且应当按照冗余和失败保护的方式来设计和建立，也不易保证通信。例如，光纤电缆可因施工作业而断裂，路由表能够被损坏，以及断电发生。不管原因如何，网络连接性的任何中断对生产可能成为灾难。特别是，依靠在中央云中执行的闭环控制算法的任何方面必须使得非常小心地处置通信丢失。那否意味着控制算法的现场复制、得体的降级还是其他某个方面都必须逐个情况来判定。
为了在保留云计算的有益效果的同时缓解上述问题，提出分布式方式。原理在图25中示出。基本上，中央云(又称作数据中心)被连接到物理上不同位置的若干其他计算实例。这些外围实例相对可用于通信的处理能力、存储器、存储装置和带宽可能具有完全不同的能力。通常，应用也被分布，以便在独立硬件上运行它们的不同部分。与制造结合使用，这个系统称作工业云。通常同义地用于分布式云的另一个概念是边缘云。但是，术语“边缘云”也可用来具体表示位于基站中的云资源。显然，如图25所示，工业云场景更为普遍，并且还跨越除了基站以外的位置。
功能要求(即，所指定行为和要做什么)和非功能要求(与系统的操作相关的质量属性)确定部署某些任务的位置。将数据保持靠近使用它的位置对于时间受限任务是有利的。在其他用例中，带宽限制可能需要在产生数据的位置的临时存储。因此，需要本地(现场)计算和存储资源。但是，还存在大量不太时间关键的任务，所述任务在中央云中更好地被处置。例如，预测维护和异常检测通常取决于日志和传感器数据的完整长时间系列。在数据中心存储这个信息简化深度学习算法的后验分析和训练。
实时制造软件平台
现场边缘云部署被看作是新的和改进的应用的实现方式，所述应用降低部署和管理的成本，包括设备的部件被仅软件解决方案所取代的可能性。典型示例是机器人控制器，所述机器人控制器在现有传统部署中是硬件盒，本质上是工业级PC，挨着每个制造机器人安装。这个设备负责机器人的实时控制(例如运动控制)，要求毫秒级控制环。这种棕地(brownfield)技术的云化中的第一步是将软件从控制器移动到现场云，因此通过去除额外的硬件元件来简化安装。
向完全软件定义工厂的下一步是将当今软件控制器的功能性分解为更细粒度功能，以利用每功能可靠性、缩放、状态数据外部化以及易于管理，例如作为在云中执行程序的有益效果的更新和版本控制。每个这种功能封装整个域特定程序的特定部分，该部分组成控制每个制造过程的实际商业逻辑，以及理想地，它们跨不同的这类程序是可再用的。在5G制造上下文中，程序被设想为在制造软件平台(MSP)中开发并且在MSP之上运行，所述MSP提供常用功能性，例如对象标识、运动控制或者按照功能即服务(FaaS)方式的实时分析，从而再使用万维网规模IT行业的概念、工具集和经验。MSP的提供商经由相互堆叠的组件来实现物理装置的高度灵活性和可编程性，并且提供越来越高等级的现实抽象。对检测/感测/输入以及在命令/致动/输出时均使用这类抽象。
这种高级概念例如是由低级感测输入所合成的观测，通常组合来自若干来源的信息。例如，“单元#32已经到达其目的地”是个触发，该触发能够从室内定位三角测量、目的地的数据库以及也许照相装置检验来计算。每段原始输入可能首先在输入装置特定组件(例如定位系统或图像标识系统)中被处理。使用这些高级组件的结果可相互关连AGV位置，以结束于更准确坐标。最后，甚至更高级组件可将它与目标数据库和系统的总体目标相互关连。因此，处理输入通过组件栈进行，所述组件各自将抽象等级提高少许并且添加更多上下文。
类似地，高级命令类似于给予人类工作人员的命令，例如“将这个对象交给那个机器人”、“将它涂成白色”或者“在那里钻两个孔”。执行这类命令的确切过程则通过组件栈从任务调度、轨迹规划、电动机控制向下一直到送往伺服的原始命令来计算。
这种方式最终允许使用人类易于理解的高级概念对制造过程的编程，从而简化或完全隐藏云化应用的复杂度和分布式性质。它还支持再使用并且节省开发时间，因为低级组件可能是应用不可知的，并且能够用于许多上下文中，而高级组件更易于与高级概念配合工作来开发它们。
执行环境和MSP平台均能够被增值，所述增值通过5G网络中或者被连接到5G网络的组件所提供，尤其在它们与有线和无线的连接性解决方案捆绑在一起以提供强大简洁的工业控制视觉时如此。为了让这种情况发生，机器人供应商和制造公司的生态系统必须机载并且使用这类组件。早期阶段的协作至关重要。
数据/信息管理
为了维护工业工厂内产生的所有数据，需要信息管理系统。这种系统的重要特性在于，它是分布式(为了健壮性以及被需要的情况下访问数据)、可缩放(为1个或100个机器这样做应当具有相同复杂度)和可再用(将又一个制造站点的数据管理添加到现有实例应该是简单的)以及安全(尊重机密性和隐私，确保数据完整性，提供数据所有权和访问控制的手段)。这个系统的任务是收集、管理、存储、过滤、提取和查找感兴趣数据。显然，该系统必须迎合不同类型的数据(例如时间系列、流播数据、感兴趣事件、警报、日志文件等)，其中对生存时间、时延、存储和可用性、带宽等具有完全不同的要求。此外，它必须处置敏感和开放数据的混合。数据的存储要求改变，但是需要基于具有“安全”存储的分布式云的概念的解决方案，以应对预期的大量不同要求。安全方面包括飞行中(即，在数据传递中)和存储中的隐私问题和访问权限的实现。
生产数据的富集是所有进一步处理和分析的基础。收集更多数据促进相对规划、生产内的流程控制、高效后勤、预测维护、信息共享、单独机器的控制和致动、异常检测、对警报的快速响应、工单的分发、远程监测、日常操作等的新用例。所收集的数据越多，管理它的任务越棘手。对于大工业站点，能够被读取、监测和控制的传感器和致动器的总数能够轻松超过10000个。采样率变化很大，但是随时间推移，所收集数据的总量变得很大。甚至查找感兴趣数据也容易成问题。
生产通常没有看上去那么静态。显然，对于与形状、材料、大小、表面抛光、钻孔的放置等有关的产品变化，可能需要设定的变化或者工作阶段的少许不同的集合。此外，工具和机器的相同集合能够用于不同生产批次中的完全不同产品。当新产品将被制造时，它甚至可能要求全新生产线被建立。生产中的变化将对操作和分析方面要查看哪个数据具有影响。由于利用新传感器和致动器，所以数据管理必须能够适合改变条件。
通常，相同数据对多种用途(例如用于生产的监测并且用于产品完成之后的质量保证)能够是有用的，以及如上所述，当生产发生变化时，全新参数引起关注。当收集传感器数据时，有利的是采用附加信息(又称作元数据)对它注释以供将来使用。这个方面的简单示例是对每一个传感器读数添加时间戳，即，不是从一开始存在的某个方面。其他有用元数据是与位置有关的信息、产品id、所使用工具的详细信息和/或批次号。一般来说，这种元数据简化搜索，并且改进可追踪性。具体来说，它能够用于过滤和提取分析和机器学习目的所需的特定信息。
所收集的一些传感器数据可用于除了在工厂中运行的工业过程之外的其他方面。例如，它可能是与监测某些设备的条件或状态相关的读数，所述设备在生产中使用但由其他人所拥有。拥有者关注监测设备，以计划维护和维修，但是也收集统计以用于改进将来的几代设备。这个数据能够是敏感的，并且不应当是工厂拥有者可见的。另一方面，工厂拥有者可能不希望透露与离开生产线的产品的质量或数量相关的数据。因此，需要定义数据的所有权，并且提供将数据的访问仅限制到经授权各方的手段。信息管理系统应当迎合这个方面，同时仍然按照相同方式来处置所有数据，而不管其用途或者它的归属。
图26示出典型制造场景。在左边，示出工厂，而右边表示数据中心(即，中央云)。所连接工具、机器和传感器产生数据，所述数据被注释并且被转发以供处理和存储。“全局”装置注册表跟踪所有可用生产者(传感器)和消费者(致动器)。应用通过询问装置注册表来获得关于查找所需数据的位置的信息。在现场和数据中心均维护存储，如出处一样(稍后详述)。这个设计允许基于现场(低时延)和非现场的控制应用。显然，在多个生产站点将被包含的情况下，能够复制这个建立。
建立是分布式云的示例，其中在工厂中以及在中央云中处置数据。除了可用资源容量之外，本地建立及其功能性能够与数据中心的对应建立和功能性极为相似。这样做将极大地简化在两种位置运行的应用的部署、操作和生存周期管理。
除了注释、存储和处理数据之外，信息管理系统还必须处置数据出处。简言之，这是跟踪数据来源、它随时间移动的位置、谁使用它、用于什么目的以及使用它的时间的过程。保持这些参数的记录促进审计、法医分析、回溯以及从错误数据系列的使用中恢复。出处给予信息管理系统的管理员一种获得数据相关性和所得出结果的详细视图的方式。例如，有失败或未校准传感器如果在生产中没有造成立即破坏，则可能在一段时间未被注意。然后如果它的传感器数据用于机器学习算法中的训练目的，则所产生模型可能有缺陷，这将不利地影响其使用。通过适当出处到位，有可能找出已经使用潜在有缺陷模型的位置和时间，并且采取适当动作来缓解由此引起的问题。
为了为开发人员进行简化，重要的是，信息管理平台提供查找和访问所有数据的明确定义API。对于实时收集的“原始”传感器数据以及对于旧数据的历史记录，情况是这样。特别是，能够注意，分布式云模型暗示感兴趣数据能够被存储在地理上不同的位置，并且其放置能够随时间而改变。这个事实从不同需要(例如对时延的变化的容差)、总体健壮性(例如处置对数据中心的链路失败)以及对长期可用性的要求来得出。使用数据的应用不应当需要跟踪存储位置本身；基础信息管理平台进行这个方面，从而允许开发人员集中于更重要的事情。
信息管理系统的原型现在正在哥德堡的SKF滚筒轴承工厂之一部署。这项工作是5GEM II研究项目的一部分，该项目于2018年6月至2019年9月运行。软件基于开源项目(例如用于处置从工厂到数据中心的数据流的Calvin以及用于发布-订阅消息传递处置的VerneMQ)以及内部专有代码。信息管理平台用于数据，就像Kubernetes用于容器。显然，并非所有功能性都到位，但是我们频繁地迭代和更新。使用现代连续集成/开发方法进行该工作。这意味着对代码的变更将被自动测试，以及能够采用单个命令进行到分布式系统的部署。总体设计特意使得大多数系统更新能够完成，而没有中断正运行应用。因此，对于对平台部署软件更新，生产不必停止。这个性质在工厂站点特别重要，因为还能够在生产站点的调度维护窗口之外进行更新。通常，停产对制造商是非常昂贵的，这意味着计划维护窗口很少，并且在时间上尽可能分离。
分布式云保留中央云的所有性质，例如弹性、按需计算、资源汇集、测量服务和网络访问。另外，将处理放在更靠近使用结果的位置的能力促进更健壮解决方案、分散化和低时延用例的实现。
通过适当信息管理系统到位，开发人员能够构建新应用并且访问在工厂所产生的数据，而无需实际访问制造站点，并且无需关于如何收集数据或者数据被存储的位置的详细知识。不同类型的数据在现场并且在数据中心内被处置和存储。明确定义API展现服务，并且允许基于可用的任何参数和元数据的有效搜索和过滤。对数据的访问权限能够基于用户和/或所述用户的作用来定义。高级记录特征促进所收集数据的审计和可追踪性。
操作和管理
术语“操作和管理(O&M)”表示操作和管理工厂部署中的网络和装置的动作。操作支持系统(OSS)表示用来完成这个任务的软件。
工厂车间由用来生产和制造货物的机械来组成。机器通常被组织为组装线，货物通过该组装线，其中具有或没有人工干预并且取决于自动化等级。用于生产的不同工具和机器可以或者可以不连接。如果被连接，则通常从机械采集某种数据，以用于工具和机械本身的预测维护或者帮助所制造货物的质量保证过程。这称作工厂车间的操作技术(OT)部分。
包含工厂的大多数企业还使通信基础设施到位供劳动力使用，包括有线和无线通信(通常为以太网和Wi-Fi)、计算机、移动电话等。这个设备用来访问内联网和因特网、电子邮件以及其他典型办公应用。这称作工厂车间的信息技术(IT)部分。
OT和IT的合并被确定为新兴趋势。实际上，这意味着单个接口操作和管理装置、连接性、这些装置所生成的数据以及工厂中的网络基础设施。与工厂中的OT/IT合并相关的研究问题包括：
·什么种类的装置管理协议用于OT并且它们是否能够与IT系统对接？
·需要什么种类的平台来处置所有不同方面？
数据孪生概念在工业环境中很流行。这里的思路是将所采集数据带到物理资产或整个工厂的数字数据模型，并且然后对数据应用分析，以预测、描述和规定资产或过程的过去、当前和将来行为。围绕数字孪生概念的研究问题包括：
·如何对物理资产建模？
·什么数据与捕获相关以及多长时间？
·实时交互要求什么种类的延迟以及如何提供？
·需要什么种类的模型来预测可能的将来？
·在哪里进行计算以及需要什么种类的计算能力来执行有意义预测？
所有这些应当采用易于使用的系统来实现，该系统能够带来增加的可靠性和可用性、降低风险、降低维护成本并且改进生产。其中运营商仅向其客户展现/委托O&M的一小部分的解决方案可以是合乎需要的。客户应当获得简单接口。解决方案应当可能缩减到只有少量装置，使得甚至家庭能够使用它。
最后，增强现实和虚拟现实结合数字孪生思路可对合并IT和OT空间中的将来网络管理具有很大影响。设备管理可远程完成，感觉存在于同一空间中。另外，能够通过智能眼镜、平板等向现场人员远程提供关于设备使用或维修的技术文档和指导。
时间敏感网络
沿用时间敏感联网(TSN)的一般思路和初始概述，其中所提供资料将帮助获得TSN中的良好起始点。还提供的是5G-TSN集成的某些细节。
TSN被设想成改进有线IEEE 802.3以太网通信，以实现对非常苛刻的工业应用(和其他)领域的支持。TSN代表时间敏感网络(或联网)。它是由TSN任务组进行中的IEEE标准化倡议。它们将TSN定义为单独特征的集合。大多数TSN特征是IEEE 802.1Q标准的扩展。TSN网络包括以太网端站(有时又称作端点)、以太网电缆和桥接器(又称作交换机)。以太网桥接器如果支持TSN特征的某个(未定义)集合，则成为TSN桥接器。
TSN标准中的不同特征一般针对：
·因缓冲器拥塞引起的零分组丢失(如果缓冲器已满，则常规以太网桥接器实际上丢弃分组)
·因失败(设备、比特误差、控制平面等)引起的极低分组丢失
·对端对端时延的保证上限
·低分组延迟变化(抖动)
TSN中的通信在TSN流中发生，所述TSN流又可称作TSN数据流。举例来说，TSN中的一个特定特征在于，流服从如在发射器(称作讲话者的端站)与网络之间直到接收器(称作收听者的端站)所安排的协议，该协议确保低时延传输而没有未预见排队。
下面从高级角度介绍TSN。此后是关于TSN和5G互配的外表特征以及在5G中能够如何支持某些TSN特征的技术细节。
TSN标准化产生于标准化倡议，该标准化倡议旨在定义用于音频和视频通信的基于以太网的通信标准，称作音频-视频桥接(AVB)。TSN基于AVB，并且采用特征来增强以使它适合于工业使用。到目前为止，TSN社区集中于下列工业用例：
·用于工厂自动化的工业通信(主要用例#1)
o车间TSN链路(水平)
o车间到云TSN链路(垂直)
o机器内通信
o用于工厂主干的TSN
·车辆内通信(主要用例#2)
·发电和配电(智能电网用例)
·大楼自动化(迄今为止没有发现这个方面的实际示例)
·前传(按照IEEE P802.1CM)
在本文档中，针对工厂自动化的工业通信中的使用，但是详细技术和概念的部分可以可适用于其他用例。
图27示出工厂中的层次网络架构。车间TSN链路(水平)出现在生产单元内，连接装置或机器和控制器。生产线区域实现操作技术(OT)域与信息技术(IT)域之间的连接，但是也用来在必要时连接车间的生产单元。在以上介绍的TSN分类中，第一个(OT-IT)显然基于车间到云TSN链路(垂直)，以及后者又基于车间TSN链路(水平)。用于机器内通信的TSN与水平车间TSN链路相差甚远，因为这可能是由单个机器供应商在例如印刷机或者任何其他机床内部所部署的TSN网络—从5G角度来看，这些水平链路不太可能需要被针对。工厂主干的TSN用于工厂/大楼/办公网络(浅橙色区域)中。例如，如果期望来自虚拟化控制器的确定性通信，则需要TSN端对端下至车间。
TSN通信是另一种分组服务，所述分组服务基于尽力而为以太网分组网络，但是通过TSN特征增强。在通信所涉及的装置之间使用协议，以实现确定性。协议将TSN流的发射器限制到某个带宽，以及网络又保留所需带宽，从而保留缓冲机制和调度资源。资源能够由特定流独占使用。与诸如CBR(恒定比特率)和尽力而为类型的分组服务之类的其他分组服务相比，能够进行某些观测。
尽力而为分组服务也许是最知名的分组服务，其中分组尽可能快地被转发和传递。但是对分组的及时传递不存在保证。端对端时延和时延的变化相当大，并且因此优选统计语言，以表达总体性能(丢失、端对端时延和抖动)。图28的顶部示出尽力而为分组服务网络的典型性能。端对端时延的典型尾部对大多数工业用例导致问题。
相反，还存在CBR分组服务，所述CBR分组服务提供接近零的固定时延和抖动(时延变化)，如在应用层中所看到。CBR通常通过时域中的复用来提供，其中典型示例是SDH(同步数字层次结构网络)或OTN(光传输网络)。CBR的典型性能能够在图28的中部看到。CBR的缺点在于，它在共享网络资源的方式方面很不灵活。因此，例如在时延或带宽方面很难适合不同应用需要—但是当然在工业上下文中，要求是多方面的，并且期望的是到全部服务器的单个网络。
TSN针对通过同一基础设施来支持所有类型的业务类(服务质量(QoS)和非QoS)。因此，TSN网络位于CBR与尽力而为类型的分组服务之间，其中时延通常比CBR网络要大，但是时延变化和抖动被限制—没有尾部。换言之，TSN提供保证：网络的表现将不会比特定的商定端对端时延和抖动更差，如在图28的底部所看到。能够灵活适配这些保证。这个行为是大多数工业应用所要求的。
TSN的核心特征是“流概念”，其中流包括专用资源和API。TSN流能够被看作是从一个端站(讲话者)到另一个端站或者多个端站((一个或多个)收听者)的单播或多播。每个流具有唯一StreamID。StreamID由讲话者源MAC地址和唯一流标识符来创建。桥接器将使用StreamID加上优先级代码(PCP)字段和VLAN ID(VID)，所述VID被包含在以太网报头中的802.1Q VLAN标签内部，以供内部帧处置。在那个意义上，TSN流是标准802.1Q以太网帧，它被给予比常规以太网非TSN帧更多的特权。在讲话者开始发送TSN流中的任何分组之前，特定流必须在网络中被注册，以及某些TSN特征必须被配置。紧接具有保证QoS的TSN流，还能够由对等体在TSN网络中发送尽力而为业务—不过当然对QoS没有或者只是有限的保证。TSN流在TSN域中被发送。TSN域能够被看作是连续域，其中所有装置都同步并且通过具有TSN能力的端口连续连接。TSN域被定义为大量共同管理的装置；该编组是管理决定。
流管理在IEEE 802.1Qcc、Qat、Qcp和CS中定义。它定义网络发现和网络资源的管理以及作为例如TSN流的所要求保护信道的创建的网络中的TSN特征。此外，流管理为用户和网络管理员提供监测、报告和配置网络条件的功能。在TSN中，存在三个配置模型：分布式、集中和全集中模型。在后两个模型中，中央网络控制器(CNC)与软件定义网络(SDN)控制器类似地用来管理TSN交换机。在全集中模型中，中央用户控制器(CUC)预先用作端站和用户的中央接口。在分布式模型中，不存在中央控制，因此桥接器和端站需要协商TSN要求；在这个模型中，要求用于协调的中心实例的一些TSN特征不可适用。多个TSN特征还针对CNC/CUC、端站和桥接器(即，YANG、Netconf、Restconf、LLDP、SNMP等)之间的交互的通用协议和语言标准。
时间同步用来建立公共时间参考，该公共时间参考由所有TSN使能网络实体来共享。时间同步基于包含如IEEE 802.1AS-rev中定义的时间信息的分组的交换；它定义工业上下文中广泛使用的精确时间协议PTP的一些修正，然后被称作gPTP(一般化PTP)。gPTP在如下意义上是PTP的高级版本：它还支持冗余主控器部署以及单个PTP网络中的多个时域的建立，以及对更广泛PTP的一些其他增强功能和约束。gPTP的目标是实现同步中的亚微秒精度。精确时间同步用于一些TSN特征(例如ieee802.1Qbv)，也被提供给依靠共同时间概念的应用(例如分布式运动控制)。
提供限定低时延的流控制指定如何在TSN使能桥接器内处置属于规定TSN流的帧。它加强按照关联业务类对帧进行有效转发和适当排队的规则。所有现有流控制遵循类似的原理，即，某些特权与TSN流关联，而不是来自优先化TSN流的帧可能被排队和延迟。工业网络的相关特征是IEEE 802.1Qbv(引入“时间选通排队”，即，帧的时间协调处置)和IEEE802.1Qbu加上IEEE 802.3br(用于帧预占)。802.1Qbv依靠精确时间同步，并且仅在CNC用来与时分复用方式相似地在桥接器中调度帧转发时是可适用的。使用Qbv，CNC告知网络中的路径旁的每个桥接器关于转发帧的确切时间。Qbv的备选方案是源自AVB的基于信用的整形(802.1Qav)，可能不用于严格工业用例，因为它不是确定性的。称作异步业务整形(802.1Qcr)的附加特征处于开发的早期阶段。针对Qbv(所述Qbv也许最适合实现保证时延限度)的增强是它在调度和时间同步方面要求的复杂度。Qbv和帧预占(Qbu和br)能够单独地使用或者也能够组合。
流完整性对于提供超可靠性是重要的。除了以超低时延和抖动传递分组之外，TSN流还需要传递其帧，而不管网络的动态条件，包括传输差错、物理中断和链路失败。流完整性提供路径冗余度、多径选择以及队列过滤和策略。因此，一个主要特征是IEEE 802.1CB，包括帧复制和消除冗余度(FRER)。
上述TSN特征的直观概述在图29中给出。
在这里论述5G与TSN之间的互配。由于两种系统提供用于确保QoS和用于网络管理的不同方式，所以要求新的解决方案。按照这里所述技术的部分的基本思路在于，5G系统(5GS)适合TSN网络的网络设定。应当注意，进行中的TSN标准化定义特征集合。以及并非所有特征都需要对每一个用例被支持。关于TSN特征的哪一个集合对于哪些用例是相关的通告尚未完成。解决这个问题的进行中倡议是联合项目IEC/IEEE 60802：“工业自动化的TSN概要”。它在开发中并且频繁地更新。计划2021年发布。
实时以太网是垂直应用的确立有线通信技术之一。对于无线通信技术，3GPP TS22.104规定支持实时以太网的5G系统要求。当使用5G系统来连接一些传感器、致动器和运动控制器而使用工业(即，实时)以太网来连接其他传感器、致动器和运动控制器时，使用被连接到以太网交换机的网关UE来实现实时以太网与5G之间的互连，或者使用以太网适配器将装置直接连接到数据网络。
潜在基准系统要求是：
·5G系统应该支持作为桥接器学习和广播处置的基本以太网层2桥接器功能
·5G系统应该支持并且知道VLAN(IEEE 802.1Q)
·5G系统应该支持IEEE 802.1AS所定义的跨与PDU会话类型以太网的基于5G的以太网链路的时钟同步。
·5G系统应该支持如IEEE 802.1Q(例如IEEE 802.1Qbv(时间感知调度))所定义的TSN
·5G系统应该支持遵循时间感知调度的关键实时业务和非TSN低优先级业务的共存。
TSN网络由四种类型的组件组成：桥接器、端站、(一个或多个)网络控制器和电缆(次要通知：在工业上下文中常见的是，端站也是交换机，以实现例如菊花链和环形拓扑)。如果设想到TSN网络中的无缝集成，则5G网络将在大多数情况下需要像一个或多个TSN桥接器一样起作用。因此，在许多情况下，5G网络将作为常规TSN桥接器参与TSN网络配置。
图30示出工厂网络中的基线架构，其中TSN组件用于车间上以及工厂主干TSN中。5G用来取代车间到云(垂直)连接(用于垂直TSN链路的5G)。一般来说，如图30所示的车间TSN可能至少是没有任何TSN交换机的单个具有TSN能力的端站。讲话者和(一个或多个)收听者可能出现在5G网络的两侧(UE和UPF)。5G网络用来连接或合并两种TSN域。无线接入点或5G基站可用来连接TSN域。图30中的CUC和CNC被部署在工厂主干侧，但是它们很可能例如作为机器内TSN网络的组成部分在车间上实现。
在同一车间上连接两个TSN域(用于水平TSN链路的5G)是一种可能的场景。在这种情况下，5GS取代车间上的单跳。因为NR当前不支持装置-装置(D2D)能力，所以这是5G中的二跳(UEA-gNB/核心-UEB)连接。
对于机器内部使用的TSN(机器内通信)，与5G的互配显然不太相关，如上所述。(可能金属的)机器内部的两个节点将可能不依靠与5G基站的中心连接进行无线通信。典型示例是印刷机，其中必须很准确地控制不同的电动机，以实现精确结果。
另一选项在于，传统5G装置(即，没有TSN特征支持的装置，或者也许甚至不是以太网装置)被连接到5GS，该5GS被连接到工厂主干TSN网络。由于5G装置不知道任何TSN特征或者不能够支持它们本身，所以5GS可能充当虚拟端点，该虚拟端点代表5G装置将TSN特征配置成能够以无缝端对端QoS与TSN端点进行通信。虚拟端点功能可能是5GS中的UPF的组成部分。从TSN网络观点来看，虚拟端点是实际端点—5G端点是隐蔽的。图31图示概念上的工作方式，示出虚拟端点可如何用来使用5G将非TSN装置连接到TSN网络。图中，“UP”表示“用户平面”，而“CP”表示“控制平面”。这个概念可称作“应用网关”。
一些TSN特征对5GS引入难题。下面强调一些关键TSN特征可能如何被5GS支持，以实现无缝5G TSN互配。
网络范围参考时间(IEEE 802.1AS-rev)
在TSN中，参考时间由IEEE 802.1AS-rev同步协议来提供，所述协议允许端站和交换机中的局部时钟相互同步。更具体来说，本文所述的所谓一般化精确时间协议(gPTP)采用网络的具有TSN能力的不同装置之间的逐跳时间传输。该协议支持TSN网络中的多个时域的建立和冗余主控器建立以及其他特征。5GS应当能够参与gPTP过程，从而允许如同TSN中一样的时钟精度和同步能力。gPTP过程必须始终周期地运行，以补偿时钟漂移。由5GS通过电缆从TSN网络中的主控器所接收的时钟信息需要通过空中从基站(BS)传送给UE，或者也可倒过来。当前讨论可能如何进行的不同选项，并且它是标准化中的进行中主题。下文中并且一般来说，主控器是一种装置，该装置携带用于gPTP的源时钟。
跨5G网络的TSN时间同步的简单示例在图32中示出。主控器的时间信号在5GS中在UPF侧被接收，并且由BS通过空中发送。UE将从BS所接收的时间信号转发给装置1(图中的“Dev 1”)。装置1可能需要主控器的时间信号，以便能够与装置2(图中的“Dev 2”)进行通信。
在内部，5GS可能使用与gPTP不相关的任何信令来携带主控器时间信号。在那种情况下，5GS中的入口点(在UE和用户平面功能(UPF))需要充当gPTP从机。它们从到达的gPTP信号自行同步到主控器，并且在RAN上转发那个时间概念。当然，对时间同步精度的要求由应用来定义，并且需要被满足。在LTE发布版15中，用于具有亚微秒精度的精确时间同步的信令机制已被引入，并且可能再用于NR。
对于工业用例，多个时域的支持可能是相关的，如图33和图34所示。一个时域可能是全局时域，例如协调世界时(UTC)。这个时域可能由应用用来以全局时基来记录某些事件。此外，可能基于本地时钟(即，基于任意时标并且没有某个所定义起始点时期的时钟，例如在装置的引导时开始而不是参考全局时钟时标的主控器处的时钟)来使用附加时域。这个本地时钟可能具有比全局时钟要高许多的精度。它从主控器来分发给几个其他装置，并且在应用层上用来协调非常精确的同步动作，或者例如用于如802.1Qbv中定义的定时通信。为了支持5GS中的多个时域，一种可能的实现方式是例如使用UTC时标在所有gNB和UE之间建立公共参考时间，并且然后以此为基础，将5GS中的单独时域信号仅传输给要求那个特定时域的端站。对于单独局部时间信号的传输，有可能使用来自公共参考时间的时间戳，或者周期地传送所参考的与公共参考时间的偏移。另外，还也许有可能通过使用类似加时戳机制通过RAN透明地进行gPTP帧的转发。
使用公共参考时间来支持多个其他时域的概念在图33中一般示出。在这个图中，5G时域中的时钟示出公共参考时间，而TSN工作域中的时钟是需要通过5GS来转发给一些UE的局部时钟。基于在UE和UPF处使用公共参考时间完成的时间戳，有可能校正gPTP分组(属于TSN工作域时钟)内部的时间，以考虑5GS中的变化发射时间。只有到达入口的所有gPTP帧的子集可能需要跨5GS来传输，例如Announce(config)帧和Follow-Up(进位时间戳)帧。其他帧可在5GS入口被消耗而未被转发。在入口，5GS在任何情况下都需要像gPTP主控一样起作用。为了检测和区分时域，能够使用每个帧的gPTP报头中的domainNumber字段。存在标识哪一个UE需要被同步到哪一个时域所需的一些工作量。最近的研究活动已经解决这个问题。
图33中，5GS中的应用功能(AF)用作到TSN网络中的CNC的接口—按照CNC可能向5GS提供关于时域需要如何被建立(即，哪一个UE需要哪一个时域信号)的信息的一种可能方式。
定时传输门(IEEE 802.1Qbv)
TSN特征IEEE 802.1Qbv提供由传输门所控制的业务的调度传输。以太网桥接器中的每个出口端口配备有总共八个队列，并且每个队列具有独立门。这在图35中示出。
入口业务被转发给作为其目的地的出口端口处的队列；出口队列例如通过帧中的VLAN报头字段中的优先级代码点(PCP)来标识。为每个端口建立规则循环(“周期窗口”)，以及在那个窗口中的任何特定时间，只有某些门开启，并且因此只能够传送某些业务类。队列协调通过CNC进行。CNC从所有交换机采集与拓扑、流有关的信息以及单独延迟信息，并且创建门控制列表(GCL)。GCL控制每个交换机处的队列的开启和关闭的定时，但是不控制队列中的帧的顺序。如果队列中的帧的顺序(即，队列状态)不是确定性的，则两个流的及时行为可振荡，并且导致总体端对端传输的抖动。通过按照时间协调方式开启和关闭门，有可能实现跨TSN网络的确定性时延，即使不确定尽力而为类型的业务存在于同一基础设施上也是如此。尽力而为业务简单地通过关闭其队列来阻止，并且令优先级业务从另一个队列通过。重要的是要指出，及时传递并不只是意味着过迟将帧从一个桥接器发送给下一个桥接器，而且还禁止过早发送，因为这可能导致连续跳处的缓冲器拥塞。
在5GS从TSN网络角度来看充当一个或多个TSN交换机的情况下，5GS应当能够按照802.1Qbv标准预计的方式(即按照CNC所创建的GCL)来传送帧。这意味着分别在UE和UPF为入口和出口TSN业务保持特定时间窗口。因此，5GS中的数据传输必须在特定时间预算内发生，以确保分组在所配置的时间点(不过早或过迟)被转发给上行链路和下行链路中的下一个TSN节点。由于5GS中的时延的最大部分可能加入RAN中，所以使用来自gNB处的CNC的定时信息来改进无线电资源的调度似乎是合理的。也许有可能将与按照Qbv调度的传输定时有关的信息用于使用例如配置准予和半永久调度等的机制对BS处的无线电资源的有效调度。由于BS无论如何都需要是时间感知的，以便能够将时间信号转发给(一个或多个)UE，所以它可能只需要预先知悉传输调度。Qbv机制确保帧以最小抖动从TSN网络到达5GS。
5GS中的应用功能(AF)可能是与CNC进行对接的选项。其中，可能通告拓扑，以及时延指标可能被提供给CNC，好像5GS是常规TSN交换机或者任何TSN交换机拓扑一样。AF然后还可接受来自CNC的时间调度，并且将它转化为5GS的有意义参数，以支持外部TSN网络中发生的时间选通排队。重要的是要理解，按照当前方式，CNC被指定，它将仅接受固定数值，以定义通过典型TSN交换机所增加的延迟。因此，要求一些新方法，以便还允许5GS在需要向CNC报告的时延数值方面成为更“灵活”的TSN交换机。
实现分组的及时传递的一种方式涉及5G网络的出口点处(下行链路或上行链路的UE和UPF处)的播放缓冲器的使用。那些播放缓冲器需要是时间感知的，并且还知道用于Qbv并且由TSN网络的CNC所指定的时间调度。播放缓冲器的使用是降低抖动的常见方式。大体上，例如对于下行链路，UE或者UE之后的任何功能将阻止分组，直到某个所定义的时间点已经到来以转发它(“播放它”)。同样的情况在上行链路是可能的，可能在UPF中或者在UPF之后，作为TSN业务的附加功能。
帧预占(IEEE 802.1Qbu)
IEEE 802.1Qbu修正案“Frame Pre-emption”及其配套IEEE 802.3bv“Specification and Management parameters for Interspersing Express Traffic”增加中断帧传输以传送更高优先级的帧的能力。因为它们不必等待较低优先级传输完全完成，所以任何快速帧都具有更短时延。八个优先等级分为两组：快速和可预占。被指配给属于快速编组的优先等级的队列称作快速队列。预占帧的传输在快速业务完成之后恢复，以及接收器能够从片段重组预占帧。
5G网络已经采用现有机制支持预占技术。是否存在完全支持帧预占所需的附加工作量尚不清楚。应当注意，IEEE帧预占与5G预占技术之间存在重要差异。IEEE帧预占只是中断传输，并且在转发(一个或多个)快速帧之后，预占帧传输继续进行。不存在重传。
用于可靠性的帧复制和消除—FRER(IEEE 802.1CB)
IEEE 802.1CB标准为桥接器和终端系统引入过程、管理对象和协议，它们提供用于冗余传输的分组的标识和复制。这些过程之一是用于可靠性的帧复制和消除(FRER)，它被提供以增加给定分组将被传递的概率—在以太网插头由于任何原因而被移开或者电缆被意外切断的情况下，通信应当继续进行。
图36示出FRER的基本特征的部分。FRER的重要特征的部分是：
·将序列号附加到源自来源或者源自特定流的分组。
·基于确切需要/配置，分组被复制。这些创建两个(或更多)相同分组流，所述分组流将遍历网络
·在网络中的特定点(通常靠近或者处于接收器)，消除重复分组。
·支持复杂配置，因此该机制能够支持网络中的多个点的失败。
5GS可能也需要例如通过使用到单个UE的双连接性或者到同一工业装置中部署的两个UE(能够称作“孪生UE”)的两个PDU会话，来支持如TSN的FRER中定义的端对端冗余度。无论如何，5GS中的冗余度可能不基于与TSN网络完全相同的原理(这意味着使用独立设备的完全物理端对端冗余度)。后者依靠固定有线链路，而5G依靠动态无线电环境。然而，如FRER所定义的冗余度而是指向设备中的失败(例如gNB中导致连接丢失的差错等)，但是显然也帮助克服因切换引起的变化无线电条件和连接丢失的影响。
如果使用“孪生UE”，则它们应当在任何时间被连接到两个BS，以支持完全冗余度，以及在切换的情况下，不是每次执行它并且不连接到同一BS。
物理冗余度是否需要在5GS中实现或者业务是否能够分别通过例如单用户平面功能(UPF)或者服务器硬件来携带是公开讨论。如果例如一些5GS功能如此可靠，以致于不被要求按照冗余方式来部署，则只对5GS的某些部分使用物理冗余度可能是充分的。
一些发明致力于描述能够如何在5GS(在RAN上以及在核心上)支持这个FRER类型的冗余度。作为冗余度的配置点，还建议使用应用功能(AF)。5GS可能向TSN网络通告不同的冗余路径，以及在5GS中可能按照具有或没有某些组件的物理冗余度也是充分的方式在内部支持冗余度。因此，能够这样从冗余度的CNC/TSN定义中隐藏冗余度的实际5G解释。
5G和TSN—网络配置
在TSN中，IEEE 802.1Qcc扩展支持TSN的运行时配置和重新配置。首先，它定义用户网络接口(UNI)。这个接口使用户能够指定流要求而无需知道网络，由此使网络配置对用户是透明的。这当然也与实现即插即用行为相关，因为对家庭和办公网络是常见的，但是尤其不在当今的工业以太网网络中。
存在实现这个透明度的三个模型。具体来说，全分布式模型，其中流要求通过从讲话者始发直到收听者的网络传播。其中，UNI处于端站与其接入交换机之间。全分布式模型在图37中示出，其中实线箭头表示用于讲话者、收听者和桥接器之间的用户配置信息的交换的UNI接口。图中的虚线箭头表示携带TSN用户/网络配置信息以及附加网络配置信息的协议。
集中网络/分布式用户模型引入实体，称作集中网络配置器(CNC)，其中具有网络中的所有流的完整知识。所有配置消息都源于CNC。UNI仍然处于端站与接入交换机之间，但是在这个架构中，接入交换机与CNC直接通信。图38示出集中网络/分布式用户模型。
最后，全集中模型允许中央用户配置器(CUC)实体检索端站能力并且配置端站中的TSN特征。在这里，UNI处于CUC与CNC之间。这个配置模型可能最适合于制造用例，其中收听者和讲话者要求大量参数被配置。CUC将端站对接和配置，而CNC仍然与桥接器对接。全集中模型在图39中示出。以下论述提供全集中模型的更多细节，因为它可能最适合于制造用例。
CUC和CNC
在全集中模型，CUC和CNC是执行两种任务的配置代理(例如工厂自动化上下文中的PLC)的组成部分，如图40所示，图40示出由CUC和CNC组成的配置代理。(图中，“SW”表示交换机，“ES”表示端站，以及“UNI”表示用户网络接口。)标准IEEE 802.1Qcc没有规定将被用于CUC与CNC之间的协议，如图40所示。OPC UA(开放平台通信统一架构)可能是CUC与端站之间的接口、桥接器与CNC之间的Netconf的可能选择。对于TSN流建立，CUC将向CNC提出加入请求，如图41所示，图41示出CNC与CUC之间的交互。
讲话者与收听者之间的通信在如上所述的流中发生。流在由讲话者和收听者处实现的应用所给出的数据速率和时延方面具有某些要求。TSN配置和管理特征用来建立流，并且保证跨网络的流的要求。CUC从装置收集流要求和端站能力，并且与CNC直接通信。图42示出不同实体之间进行TSN流建立的时序图。
在全集中模型中在TSN网络中建立TSN流的步骤如下：
1)CUC可从例如工业应用/工程工具(例如PLC)获取输入，该工业应用/工程工具指定例如应该交换时间敏感流的装置。
2)CUC读取TSN网络中的端站和应用的能力，包括用户业务的周期/间隔和有效载荷大小。
3)CNC使用例如LLDP和任何网络管理协议来发现物理网络拓扑。
4)CNC使用网络管理协议来读取TSN网络中的桥接器的TSN能力(例如IEEE802.1Q、802.1AS、802.1CB)。
5)CUC向CNC发起加入请求，以配置TSN流。CNC将在桥接器处配置网络资源，以用于从一个讲话者到一个或多个收听者的TSN流。
6)CNC配置TSN域。
7)CNC检查物理拓扑，并且检查所要求特征是否被网络中的桥接器所支持。
8)CNC执行流的路径和调度(在应用Qbv的情况下)计算。
9)CNC在沿TSN网络中的路径的桥接器中配置TSN特征。
10)CNC向CUC返回流的状态(成功或失败)。
11)CUC进一步配置端站(用于这个信息交换的协议不在IEEE 802.1Qcc规范的范围中)，以开始如最初在(一个或多个)收听者与讲话者之间所定义的用户平面业务交换。
5GS应用功能(AF)被看作是5GS与TSN控制平面功能(即，CNC和CUC)进行交互的潜在接口。按照3GPP TS 33.501，AF能够影响业务路由，与用于5G链路的策略控制的策略框架进行交互，并且还进一步与3GPP核心功能进行交互以提供服务，所述服务能够用来在5GTSN互配场景中建立和配置TSN流。图43示出AF与TSN控制平面的潜在对接。
TSN网络中的FRER建立序列流在图44中示出。CUC设置从CUC到CNC的请求加入消息中的参数的值(NumSeamlessTrees大于1)。CNC然后在路径计算步骤基于这个输入来计算不相交树。它使用IEEE 802.1CB(FRER)的管理对象来配置桥接器中的冗余路径。
如以上FRER部分所介绍，AF可实现向CNC发信号通知关于冗余度支持并且从其中接受冗余路径计算的接口。这在图45中示出，图45示出AF、CUC和CNC之间建立FRER的交互。此外，AF还可能用来与CNC进行交互，以获得FRER之外的其他TSN特征。
TSN现在处于研发阶段。早期产品在市场上是可获得的，它们仅支持这里所列出TSN特征的子集。另外，TSN标准化正在进行中，一些特征尚未最终确定。尤其是哪些特征对于工业用例将是相关的而哪些不相关还不明确。IEC/IEEE 60802正在努力定义工业使用的TSN概要。然而，TSN在未来几年将是用于有线工业自动化的主要通信技术是一个普遍愿景。
在前面几段中，介绍时间敏感网络(TSN)的概念，并且说明改进工业应用的以太网通信的愿景。然后技术介绍提供需要不仅处置尽力而为类型的业务而且还处置关键优先级流的TSN的性能目标的部分。这些关键流要求TSN必须支持的极低的限定时延。这允许TSN在工业自动化领域实现新用例。
然后提供关于TSN操作原理的更多细节，以说明TSN如何能够提供确定性通信。还论述了将5G与TSN核心特征相集成的问题。这个集成要求从5G网络对TSN特征的特定集合的支持。说明了这个特征集合，并且还描述了一些发明技术，以用于实现两个网络之间的平滑互配。
核心网络
核心网络是驻留在无线电接入网(RAN)与一个或多个数据网络(DN)之间的系统的一部分。数据网络可能是因特网或者封闭公司网络。假定核心网络是完全虚拟化的，在云平台之上运行。核心网络的任务包括：订户管理；订户认证、授权和记帐；移动性管理；会话管理，包括策略控制和业务整形；合法拦截；网络开放功能。3GPP文档“System Architecturefor the 5G System(5GS)”(3GPP TS 23.501，v.15.4.0(2018年12月))中描述5G核心网络。图46示出5G核心网络的组件以及它与无线电接入网(RAN)和UE的关系，如3GPP TS 23.501中所述。
在当今的移动宽带(MBB)部署中，核心网络功能通常被部署在服务于数百万订户的大节点上。节点通常被放置在几个集中数据中心，从而提供规模经济。
在5G中，除了MBB之外，许多其他用例也将出现。这些新用例可要求不同的部署和不同的功能性。例如，在制造中，可以不需要合法拦截以及许多计费和记帐功能。移动性能够被简化，或者在小工厂站点的情况下可以根本不需要。取而代之，需要新功能，包括对本机以太网或时间敏感网络(TSN)的支持。优选地，能够快速添加新功能，而无需经历冗长的标准化过程。
由于时延、数据局部性和生存性的原因，用于制造的核心网络不应当一定需要在大集中数据中心运行。改为应当有可能在工厂站点部署小规模核心网络。对于5G以及对于制造所需的是一种核心网络，该核心网络在部署方面以及在功能性方面是灵活的。
能够通过将核心网络的用户平面分解为称作微用户平面功能(μUPF)的小功能来解决这些问题。取决于用例，μUPF的不同集合被重新组合为订户的用户平面服务。服务可随时间推移而变化，以及μUPF被托管在执行节点上，这取决于服务要求(例如时延)。核心网络的控制平面通过在抽象级描述服务来请求服务。链控制器将这个高级服务描述转化为μUPF的集合，并且在正确执行节点上例示那些μUPF。图47示出链控制器概念。
这种方式在部署和功能性方面提供灵活性，并且能够用作例如制造等的用例的基础。作为灵活性的重要方面，这种方式允许缩减很小占用面积的实现。
制造中的核心网络的一个核心网络部署备选方案是在工厂的本地、可能独立的部署。另一个部署备选方案是在更集中的云运行核心网络的部分。这种云可能处于运营商站点或者处于某个公司站点。如果核心网络由运营商提供，则这种部署可能提供规模经济的优点。用于这个制造客户的过程可能被包含在也用于其他客户的节点上。相同管理系统可用来服务于多个客户。
在后一部署中，需要特别注意时延、数据局部性和本地生存性。用户平面的部分由于时延而将始终需要在本地工厂云上运行。但是控制平面可完全远程运行，因为这个装置控制平面信令主要用于认证(不频繁并且不是时间关键的)、会话建立(通常对工厂装置仅一次)以及跨基站的移动性(对于小型部署可以根本不发生)。
信令主要用于认证(不频繁并且不是时间关键的)、会话建立(通常对工厂装置仅一次)以及跨基站的移动性(对于小型部署可以根本不发生)。图48示出这个部署的高级功能视图。
在制造中不需要用于MBB的一些核心网络功能。这对工业应用的核心网络缩减到最少特征施加要求。将需要一些新特征。将要求的新特征是基本以太网支持(本机以太网PDU会话)以及更高级以太网特征(例如TSN)。
必须有可能区分工厂内的业务。例如，生产关键装置要求与“办公”装置不同的服务。存在若干技术来实现这种区分；包括PLMN、切片、APN或μUPF链。
在下列区域能够设想更多特征：
·弹性。
·冗余度(多个UE)。
·数据局部性。
·从工厂外部访问工厂车间网络的能力。
用于制造的新特征将影响到核心网络的若干接口。例如，运行生产关键核心网络服务要求在生产关键云上运行。或者其中一些部件由工厂拥有者负责在本地运行而一些部件由运营商负责在中心运行的网络部署将要求管理系统的变化。此外，如果5G(核心)网络系统被建模为单个逻辑TSN交换机，则将需要附加网络开放接口。
无线电接入网
近年来，实现工业IoT的支持所需的蜂窝无线电接入能力获得极大改进，从而使LTE和NR成为适合于提供这个支持的技术。支持可靠传递以及实现URLLC的新MAC和PHY特征的若干架构选项已经加入LTE和NR发布版15的规范。附加URLLC增强适合于NR发布版16，目标是实现0.5-1ms的时延和高达1-10-6的可靠性。此外，对发布版16设想特别针对NRRAN对以太网PDU传输和TSN的支持的改进。
下面描述3GPP发布版15中引入的所规定LTE和NRURLLC特征以及我们为NR发布版16提出的RAN概念。首先论述5GRAN架构选项可如何用来支持数据复制以用于实现更高可靠性。然后描述URLLC的层1和层2特征，包括当前在对NR工业IoT和增强URLLC(eURLLC)的Rel-16工作中所考虑的特征。下面继续描述LTE和NR如何向UE传递精确时间参考以及当通过5GRAN来传递以太网PDU时以太网压缩如何工作。对于工业IoT用例(例如工厂自动化)，需要为数据和控制平面确保可靠性。此外，描述能够如何实现可靠控制平面和可靠移动性。描述技术路线图，强调发布版15LTE和发布版15NR中规定以及为发布版16NR所计划的特征集合，并且以概述结束技术路线图。
5GRAN架构选项
本小节介绍5GRAN架构，作为支持工业IoT的特征的后续描述的基础。
3GPP中的5G标准化工作对NR、LTE以及包括NR和LTE的多连接性的发布版15结束。发布版15是新开发的无线电接入技术5GNR的第一版。另外，已经规定实现5G用例所需的若干LTE特征。这些新Rel-15 NR和LTE标准支持多个变体中的两种技术的集成，即，LTE基站(eNB)分别采用E-UTRA核心网络(EPC)和5G核心网络(5GC)与NR基站(gNB)互配。在这类集成解决方案中，用户设备(UE)经由不同载波同时与LTE或NR类型的与两个无线电基站相连接，这一般表示为双连接性(DC)以及在LTE+NR的情况下表示为EN-DC/NE-DC。允许LTE和NR互配的网络架构在图49、图50和图51中示出。
图49示出在多连接性情况下的RAN的控制平面。在EN-DC情况下，图的左边所示，LTE主eNB(MeNB)是到EPC的MME的锚定点。在这种情况下，NR节点(gNB)被集成到LTE网络中(因此表示为en-gNB)。在NR-NRDC情况下，在右边所示，主和辅助节点(MN和SN)具有NRgNB类型，其中MN端接到5GC(即，到AMF)的控制平面接口。
图50示出用户平面网络架构，再次采用左边的EN-DC情况和右边所示的NR-NRDC情况。在用户平面中，数据能够从核心网络直接路由到辅助节点(EN-DC中的en-gNB以及NR-NRDC中的SN)或者经由MeNB/MN路由到辅助节点。向/从UE的传输/接收然后可从两个节点发生。
LTE和NR中的无线电接入的协议架构在很大程度上是相同的，并且由物理层(PHY)、媒体访问控制(MAC)、无线电链路控制(RLC)、分组数据汇聚协议(PDCP)以及(对于NR的5GC的QoS流处置)服务数据自适应协议(SDAP)组成。为了给一个传输链路提供低时延和高可靠性，即，经由一个载波传输一个无线电承载的数据，在PHY和MAC的用户平面协议上引入若干特征，如将在下面相应小节中进一步看到。此外，能够通过经由多个传输链路冗余地传送数据，来改进可靠性。为此，多个承载类型选项存在。
图51中，示出用户平面和控制平面承载(DRB或SRB)均能够采取的针对NR的不同无线电承载类型。在主小区组(MCG)或辅助小区组(SCG)中，承载类型传输分别单独经由MeNB/MN或者作为辅助节点/SN的en-gNB的小区组发生。要注意，MCG和SCG从UE的观点来定义。但是，从网络观点来看，那些承载可端接在MN或SN，而与所使用小区组无关。
在拆分承载类型操作中，数据在PDCP中被拆分或复制，并且经由与MCG和SCG小区组关联的RLC实体来传送。另外，拆分承载可端接在MN或SN中。数据能够经由那些承载的一个或多个来传送给UE。当还采用小区组内的CA时，或者通过将拆分承载用于小区组之间的复制，数据的复制对于MCG或SCG承载是可能的，这在下面进一步描述。此外，还能够通过在多个承载(例如MCG端接承载和SCG端接承载)上传送相同数据，同时这个复制的处置在更高层(例如RAN外部)发生，来引入冗余。
用户平面中的URLLC实现方式
对于URLLC服务的操作，即，低时延和高可靠性通信的提供，在Rel-15中为LTE和NR引入了若干特征。特征的这个集合构成URLLC支持的基础，例如以便以1-10^-5的可靠性支持1ms时延。
在所述的RAN概念中，这些URLLC特征被看作是基线，其中为第1层和第2层开发增强。它们一方面为了满足具有1-10^-6的可靠性的0.5ms的更严格时延和可靠性目标，但是另一方面还允许更有效的URLLC操作，即，改进系统容量。这些增强在TSN场景中也是特别相关的，即，其中不同(主要是周期的)业务特性的多个服务必须以确定性时延来服务。
在本小节中，描述用户平面数据传输的URLLC实现方式(即，第1层和第2层特征)。这只是总体RAN概念的一个部分；为了支持来自RAN的5G TSN集成，考虑其他方面，例如控制平面中的可靠性和移动性以及精确时间参考预配置。
要注意，在大多数情况下，本文的主要描述基于NR，但是在某些情况下，提供LTE描述作为基线，同时特征在概念上也可适用于NR。下面进一步提供一个表，该表标识是否为LTE/NR指定特征。是否要求特征取决于时延和可靠性方面的特定URLLC QoS需求。此外，特征的部分不能够被看作是URLLC本身的实现方式，而是实现由系统对URLLC要求的更有效实现，即，增强容量的特征将引起能够被服务的URLLC服务的增加数量。因此，这些特征能够大致编组为低时延的基本特征、高可靠性的基本特征等，如下所述。
低时延的基本特征：
·可缩放和灵活参数集
·微时隙和短TTI
·低时延优化动态TDD
·快速处理时间和快速HARQ
·上行链路上采用配置准予(CG)的预先调度(第2层)；
高可靠性的基本特征：
·更低BLER目标的更低MCS和CQI
此外，还考虑下列特征：
·短PUCCH：例如用于快速调度请求(SR)和更快HARQ反馈
·DL预占：用于其他业务正在进行时的关键业务的快速传输
·DL控制增强：用于下行链路控制的更有效和健壮传输
·多天线技术：改进可靠性
·调度请求和BSR增强：用于多个业务类型的处置
·PDCP复制：用于载波冗余度，即，甚至更大可靠性
以下论述将回顾如发布版15中规定的这些特征、适合于发布版16的增强的描述以及适合于发布版16的特征描述，开始于第1层并且继续第2层。
用户平面中的URLLC实现方式
在NR中，时隙被定义为14个OFDM符号，以及子帧为1ms。因此，子帧的长度与LTE中相同，但是取决于OFDM参数集，每子帧的时隙数量改变。(术语“参数集”表示载波间距、OFDM符号时长和时隙时长的组合。)在低于6GHz(FR1)的载波频率上，支持参数集15kHz和30kHzSCS(子载波间距)，而60kHz SCS对于UE是可选的。15kHz SCS对正常循环前缀等于LTE参数集。对于频率范围2(FR2)，支持参数集60和120kHz SCS。这能够在表8中概括。
Figure GDA0003293257150001111
表8—NR发布版15中的数据传输的支持参数集的概述
使用不同参数集的可能性具有使NR适合大量不同场景的有益效果。最小15kHz子载波间距简化与LTE的共存，并且给出长符号时长和长循环前缀长度，从而使它适合于大小区大小。更高参数集具有如下有益效果：占用更大带宽，更适合于更高数据速率和波束成形，具有更好的频率分集，以及对于URLLC是重要的，由于短符号时长而具有低时延。
因此，参数集本身能够被认为是URLLC的特征，因为传输时间对于高SCS较短。但是，需要考虑每时隙的信令限制，例如PDCCH监测、UE能力和PUCCH传输时机，这能够是限制因素，因为UE在高SCS的每时隙基础能力较小。
NR提供对微时隙的支持。存在NR中支持的PDSCH和PUSCH传输的两种映射类型，即，类型A和类型B。类型A通常称作基于时隙的，而类型B传输可称作非基于时隙的或基于微时隙的。
微时隙传输能够被动态调度，以及对于发布版15：
·对于DL能够具有长度7、4或2个符号，而它对于UL能够具有任何长度
·能够在时隙内的任何符号中开始和结束。
要注意，最后一个项目符号意味着传输可能不会超越时隙边界，这对参数集和微时隙长度的某些组合带来复杂性。
微时隙和短TTI均减少最大对准延迟(传输机会的时延)和传输时长。最大对准延迟和传输时长均随减少的TTI和微时隙长度而线性减少，如在图52中能够看到，图52示出与“正常”14个OFDM符号时隙相比来自微时隙的使用的时延。图52中的结果基于下行链路FDD一次、单向时延，假定能力2UE处理。在某些广域场景中，更高参数集不适合(CP长度被缩短并且可能不足以应对信道时间分散)，并且微时隙的使用是减少时延的主要方法。
伴随微时隙的缺点在于，更频繁PDCCH监测需要被指配。频繁监测对于UE能够是棘手的，并且还消耗原本可能用于DL数据的资源。在NRRel-15中，能够被配置的监测时机的数量将受到UE能够执行的每时隙和服务小区的盲解码的最大数量以及每时隙和服务小区的非重叠控制信道元素(CCE)的最大数量限制。
为了保持数据符号的效率，能够预计因用于DMRS的资源的更高分数引起的伴随微时隙的更高L1开销。即使只有OFDM符号的一小部分用于DMRS，它也可能是例如4个符号中的一个符号，代替时隙的14个符号中的2个符号。
基于阐明的缺点，在NR发布版16中正解决与微时隙相关的下列难题：
·微时隙重复(包括跨越时隙边界的重复)；
·DMRS开销的降低；
·增强UE监测能力；
·UE和gNb中的快速处理。
这些难题的发布版16解决方案描述如下。
关于微时隙重复，由于URLLC业务是时延很敏感的，所以最相关时间分配方法是类型B，其中能够在时隙内的任何OFDM符号开始传输。同时，可靠性要求能够引起很保守的链路自适应设定，因此可选择较低MCS，这要求更多RB。代替在频率上具有更宽分配，gNB能够决定在时间上分配更长传输，这能够帮助同时调度更多UE。然而，由于发布版15NR中的限制，传输在与时隙边界重叠时必须在时间上延迟。这个问题的说明在图53中提供，图53是因跨NR发布版15中的时隙边界限制的传输引起的长对准延迟的图示。在这里，对准延迟是两个事件之间的时间：当UE准备好传输时，以及当传输在下一个时隙的开始进行时。
为了示出通过使用微时隙重复允许传输的调度跨越时隙边界可能获得的时延增益，考虑与被限制成适合一个时隙的调度传输相比的平均时延增益。使用微时隙重复来实现这个方面的一种方式在图54中示出，但是其他方式给出相同的总延迟。
在假定数据分组在时隙内的任何符号同样可能到达UE的情况下，表9-11分别示出用于非跨越边界和跨越边界调度的传输时长和SCS的不同组合的最坏情况时延，考虑具有基于HARQ的重传的UL配置准予。由于时隙中存在14个符号并且通常针对很低的块差错概率，所以需要确保当数据在给出最坏情况时延的符号到达时能够实现延迟限度。我们评估假定能力2UE的时延，并且gNB处理时间与UE处的处理时间相同。假定gNB将处理时间的一半用于解码，即，如果传输块被正确解码，则它能够在处理时间的一半之后被传递给更高层。由于允许HARQ重传能够通过针对第一传输中的更高BLER来显著降低所使用的资源量，所以我们评估初始传输、第1、第2和第3HARQ重传之后的时延，考虑传送PDCCH调度重传所需的时间以及准备PUSCH重传所需的时间。我们假定任何重传使用与初始传输相同的长度。
在表9-14中，示出采用发布版15(不跨越时隙边界的传输)可实现的基于HARQ的重传的最坏情况时延以及使用微时隙重复来允许跨越时隙边界时的最坏情况时延。考虑SCS＝15、30或120kHz，以及2至14个符号的总PUSCH长度，对任何重复计数，即，重复4次的2符号微时隙，在表中示为长度8传输。为了使表更易于解释，它们分别集中于0.5、1、2和3ms。在示出使用微时隙重复的最坏情况时延的表中，加阴影情况示出使用微时隙重复能够满足这些目标时延限度之一而使用发布版15无法实现的情况。
Figure GDA0003293257150001141
表9—15kHz SCS的发布版15最坏情况时延
Figure GDA0003293257150001142
Figure GDA0003293257150001151
表10—采用微时隙重复来调度超越时隙边界的15kHz SCS的时延
Figure GDA0003293257150001152
表11—30kHz SCS的发布版15最坏情况时延
Figure GDA0003293257150001161
表12—采用微时隙重复来调度跨越时隙边界的30kHz SCS的时延
Figure GDA0003293257150001162
表13—120kHz SCS的发布版15最坏情况时延
Figure GDA0003293257150001163
Figure GDA0003293257150001171
表14—采用微时隙重复来调度跨越时隙边界的120kHz SCS的时延
与发布版15调度相比，能够达到下列增益：
·对于0.5ms的时延限度，使用微时隙重复允许附加5种情况。增益对30和120kHzSCS的初始传输发生。
·对于1ms的时延限度，使用微时隙重复允许附加6种情况。增益对15和30kHz SCS的初始传输发生。
·对于2ms的时延限度，使用微时隙重复允许附加11种情况。增益对15、30或120kHz SCS的初始传输、第1或第2重传发生。
·对于3ms的时延限度，使用微时隙重复允许附加7种情况。增益对15或30kHz SCS的第2或第3重传发生。
UL中的微时隙重复能够连同其他特征一起使用，从而实现更高可靠性，例如按照某个模式的跳频或者跨重复循环的预编码器。
PUCCH增强包括短PUCCH的使用。对于DL数据传输，UE发送HARQ反馈，以确认(ACK)数据的正确接收。如果没有正确接收DL数据分组，则UE发送NACK，并且预计重传。由于URLLC的严格时延约束，具有1-2个符号的短PUCCH格式(例如PUCCH格式0)被预计具有高相关性。短PUCCH能够配置成在时隙中的任何OFDM符号开始，并且因此实现适合于URLLC的快速ACK/NACK反馈。但是，存在HARQ反馈的低时延与高可靠性之间的折衷。如果更多时间资源是可用的，则考虑长PUCCH格式也是有益的，该PUCCH格式能够具有4至14个符号的时长。通过使用更长时间资源，有可能增强PUCCH可靠性。
另一个增强是与PUSCH的UCI复用。对于运行具有eMBB和URLLC的混合服务的UE，对于PUSCH上传送的UCI的可靠性要求能够与PUSCH数据显著不同。对UCI的可靠性要求能够比对PUSCH数据的要求要高(例如当与eMBB数据同时传送DLURLLC数据的HARQ-ACK时)或者要低(例如当与URLLC数据同时传送送往eMBB的CQI报告时)。在UCI具有比PUSCH数据要低的要求的情况下，丢弃部分或全部UCI可以是优选的。
UCI与PUSCH数据之间的编码偏移通过UCI的不同类型(HARQ-ACK、CSI)的β因子来控制。大于1.0的偏移意味着对应UCI比数据更可靠地被编码。发布版15中定义的β因子具有1.0的最低值。当考虑URLLC数据连同eMBB UCI时，这个值可能不够低。更好的解决方案是引入特殊β因子值，从而允许省略PUSCH上的UCI以确保URLLC可靠性。这个方式在图55中示出，图55示出DCI信号中的β因子用来“省略”UCI传输。相关问题是当URLLC微时隙传输的调度请求(SR)在基于时隙的传输期间到来之时。下面进一步分析这个问题。
其他增强处于功率控制领域。当UCI在PUCCH上传送时，如果UCI与eMBB或URLLC/eURLLC相关，则可靠性要求显著不同。对于格式0和格式1，PRB的数量等于一，并且通过使用更多PRB来增加可靠性的尝试使PUCCH对时间分散敏感。因此，对于格式0和格式1，通过符号的不同数量和/或功率调整能够实现不同的可靠性。
能够使用字段“PUCCH资源指示符”在下行链路DCI中动态指示符号的数量，其中采用不同数量的符号来定义两个PUCCH资源。但是，功率调整被限制到单个TPC表和/或可能使用PUCCH空间关系信息，其中能够定义多个功率设定(例如P0)和总共两个闭合分量。但是，只能使用MAC CE信令来选择不同PUCCH功率设定。这在混合服务场景中显然过慢，其中所传送HARQ-ACK在两个连续PUCCH传输机会之间可从与eMBB相关改变成与URLLC/eURLLC相关。作为这个问题的解决方案，能够在NR发布版16中引入PUCCH功率控制增强，以实现与eMBB相关的PUCCH传输以及与URLLC相关的PUCCH传输之间的更大功率差：
·允许更大功率调整步长的新TPC表，和/或
·使用DCI指示的功率设定的动态指示(例如P0，闭环索引)
关于HARQ-ACK传输机会的其他增强。对于具有严格时延要求的URLLC，当使用基于微时隙的PDSCH传输时，需要具有时隙内的若干传输机会，并且因此还需要时隙内的PUCCH上的HARQ-ACK报告的若干机会。在发布版15中，每时隙最多支持包括HARQ-ACK的一个PUCCH传输。这将增加发送HARQ-ACK的对准时间，并且因此增加DL数据时延。为了减少下行链路数据时延，需要增加时隙中的HARQ-ACK传输的PUCCH机会的数量，尤其在下行链路上支持eMBB和URLLC业务的复用时。虽然UE处理能力给出从PDSCH传输的结束直到PUCCH上的对应HARQ-ACK传输的开始OFDM符号的最小数量，但是HARQ-ACK的实际传输时间进一步受到时隙内允许的PUCCH的数量限制。
在发布版15中，UE能够配置有最大四个PUCCH资源集合，其中每个PUCCH资源集合由多个PUCCH资源来组成，能够用于通过配置所提供的UCI大小的范围，包括HARQ-ACK位。第一集合仅可适用于包括HARQ-ACK信息的1-2个UCI位，并且能够具有最大32个PUCCH资源，而另一集合(若配置的话)用于包括HARQ-ACK的多于2个UCI位，并且能够具有最大8个PUCCH资源。当UE报告PUCCH上的HARQ-ACK时，它基于HARQ-ACK信息位的数量和最后DCI格式1_0或DCI格式1_1中的PUCCH资源指示符字段(它们具有指示PUCCH传输的相同时隙的PDSCH-HARQ反馈定时指示符的值)来确定PUCCH资源集合。当PUCCH资源集合的大小最多为8时，PUCCH资源标识通过DCI中的PUCCH资源指示符显式指示。如果PUCCH资源集合的大小多于8，则PUCCH资源标识除了DCI中的PUCCH资源指示符字段之外还通过PDCCH接收的第一CCE的索引来确定。
对于具有严格时延要求的URLLC，需要具有时隙内的若干传输机会用于PDSCH传输，并且因此还需要时隙内的PUCCH上的HARQ-ACK报告的若干机会，如先前所述。
这意味着UE需要被配置有若干PUCCH资源，以实现时隙内的HARQ-ACK传输的多个机会的可能性，但是每个时隙中可以仅使用它们其中之一。例如，运行URLLC服务的UE可配置有在每一个第二OFDM符号(例如符号0、2、4、...、12)中接收PDCCH的可能性以及还在每一个第二符号(例如1、3、...、13)中的HARQ-ACK传输的PUCCH资源。这意味着UE需要配置有7个PUCCH资源的集合，只用于对给定UCI大小范围的URLLC的HARQ-ACK报告。由于可需要具有用于其他需要的其他PUCCH资源，所以也许可能超过能够通过DCI中的PUCCH资源指示符显式指示的最多8个PUCCH资源的列表。如果在1-2HARQ-ACK位的情况下的集合中存在多于8个PUCCH资源，则第一CCE的索引将控制指示哪一个PUCCH资源。因此，能够传送DCI的位置可被限制到能够引用预计PUCCH资源。因此，这可施加调度限制，其中DCI能够被传送，并且在DCI无法在预期CCE上发送(归因于它已经用于另外某个UE)时还可引起“阻塞”。因此，代替上述示例中的配置7个PUCCH资源，能够假定具有周期性的一个PUCCH资源用于时隙内的每隔2个符号的传输机会。这个方式在图56中示出，图56示出短PUCHH，其占用一个OFDM符号(即，Ns＝1)，其中具有两个OFDM符号的周期(P)。在这里，在时隙中定义总共7个周期PUCCH资源。
以上所述的解决方案和问题适用于FDD以及TDD。但是，对于固定“微时隙”TDD模式，能够显式指示的8个PUCCH资源可以是足够的，因为只有时隙的UL部分能够包括PUCCH资源。
关于PDCCH增强，对于URLLC的高可靠性要求，重要的是下行链路控制信息(DCI)的传输充分可靠。能够通过若干手段来实现，包括改进UE/gNB硬件能力、增强gNB/UE实现和良好NRPDDCH设计选择。
根据设计选择，NRPDCCH包括能够增强可靠性的若干特征。这些包括：
·基于DMRS，允许波束成形的使用；
·频率上的分布式传输方案的支持；
·聚合等级16；
·增加的CRC长度(24位)。
NR支持两个主要DCI格式，即正常大小DCI格式0-1和1-1以及较小大小回退DCI格式0-0和1-0。虽然调度灵活性能够受到限制，但是因给定聚合等级的较低编码率，考虑数据调度的回退DCI以获得PDCCH健壮性仍然可以是合理的。此外能够注意，正常DCI包含与URLLC不相关的若干字段，例如带宽部分指示符、CBG相关字段和第二TB相关字段。
一个可能的增强是URLLC特定DCI格式。聚合等级(AL)和DCI大小均能够对PDCCH性能具有影响。聚合等级具有不同信道编码率，并且用于PDCCH的链路自适应中，而DCI有效载荷大小对于配置连接是相当固定的。为了使PDCCH传输更健壮，能够使用高AL和/或小DCI有效载荷大小来降低PDCCH编码率。在表15中概括不同DCI大小之间的PDCCH性能比较。在这里，DCI大小40位用作发布版15回退DCI大小的参考，而DCI大小30和24可称作紧凑DCI大小。能够看到，将DCI大小从40减少到24位的增益尤其在高AL较小，当将DCI大小从40减少到30位时，增益甚至更小。增益基本上取决于编码率降低等级。
Figure GDA0003293257150001221
表15—对于TDL-C 300nS、4GHz、4Rx、1os的BLER目标的SNR改进(dB)
对于URLLC的高可靠性要求，重要的是下行链路控制信息(DCI)的传输充分可靠。能够通过若干手段来实现，包括改进UE/gNB硬件能力、增强gNB/UE实现和良好NRPDDCH设计选择。
在设计选择方面，NRPDCCH包括能够增强可靠性的若干特征。这些包括：
·基于DMRS，允许波束成形的使用；
·频率上的分布式传输方案的支持；
·聚合等级16；
·增加的CRC长度(24位)。
NR支持两个主要DCI格式，即正常大小DCI格式0-1和1-1以及较小大小回退DCI格式0-0和1-0。虽然调度灵活性能够受到限制，但是因给定聚合等级的较低编码率，考虑数据调度的回退DCI以获得PDCCH健壮性仍然可以是合理的。此外能够注意，正常DCI包含与URLLC不相关的若干字段，例如带宽部分指示符、CBG相关字段和第二TB相关字段。
当URLLC UE以良好信道条件进行操作时，将低AL用于PDCCH是合理的。有人认为，紧凑DCI能够对PDCCH复用容量具有积极影响，因为具有良好信道条件的更多UE能够使用低AL，并且因此降低阻塞概率。为了验证这一点，研究使用紧凑DCI对PDCCH阻塞概率的影响(作为DCI大小、UE的数量和CORESET资源的函数)。小区中的URLLC UE的数量被认为是从4个到10个。CORESET资源基于CORESET时长和带宽来确定。假定CORESET占用1或2个OFDM符号，其中具有40MHz BW。
图57示出随着DCI大小、UE的平均数量和CORESET大小而改变的每监测时机的阻塞概率。模拟假设针对发布版15实现的用例。从图57能够看到，每监测时机的PDCCH阻塞概率取决于若干参数，例如DCI大小、UE的数量和CORESET大小。在对给定数量的UE的阻塞概率改进方面，显然使用小DCI大小提供比使用较大控制资源要小许多的增益。
另外，由于UE处的解调和解码复杂度约束，存在对UE应当监测的每时隙的DCI大小的数量的预算，即，对于通过C-RNTI所加扰的DCI的3个不同大小以及如发布版15中商定的对另一RNTI的1个附加大小。因此，引入具有较小大小的另一个DCI格式对于满足DCI大小限制甚至将更为棘手。
可考虑在发布版16中PDCCH增强的紧凑DCI的备选方案。在NR发布版15中，存在用于单播数据调度的两个主要DCI格式，即，回退DCI格式0-0/1-0和正常DCI格式0-1/1-1。回退DCI支持资源分配类型1，其中DCI大小取决于带宽部分的大小。它预期用于具有有限灵活性(例如没有任何多天线相关参数)的单个TB传输。另一方面，正常DCI能够提供对多层传输的灵活调度。
由于URLLC的高可靠性要求，我们看到使用小大小回退DCI以获得良好PDCCH性能是有益的。同时，具有例如多天线相关参数等的参数以支持高可靠性传输能够是有益的。这能够激发新DCI格式，该DCI具有与回退DCI相同的大小，但是从回退DCI改进成一些有用字段中的交换，例如正常DCI中存在但在回退DCI中不存在的一些字段。通过具有大小与现有DCI格式相同的新DCI格式，盲解码复杂度能够保持为相同。能够注意，其使用并不局限于URLLC。要求伴随合理调度灵活性的高PDCCH可靠性的任何用例应当也能够利用新DCI格式。
改进性能的另一个区域是关于对盲解码和CCE的数量的限制。如上所述，PDSCH/PUSCH映射类型B(具有灵活起始位置的微时隙)是URLLC用例的关键实现方式。为了实现类型B调度的完全时延有益效果，需要具有时隙内的多个PDCCH监测时机。例如，为了获得2OFDM符号传输的完全有益效果，每隔2个OFDM符号具有PDCCH监测是优选的。发布版15中对时隙中用于信道估计的盲解码(BD)和非重叠CCE的总数的限制极大地限制这些种类的配置的调度选项，甚至当限制搜索空间中的候选的数量时也是如此。
Nr中的15kHz SCS的当前限制与LTE中的1ms TTI的限制一致，而这些限制在LTE中引入短TTI之后被扩展。如表9和10的第一行所示的这些发布版15限制能够被预计在NR发布版16中的URLLC框架的范围中被修订。例如，通过当前CCE数量限制，如果使用AL16，则每时隙仅存在最多3个传输机会。
并非指定多个新UE能力等级，提议指定PDCCH盲解码的附加支持等级，其数值与发布版15相比翻倍。对于这个附加支持等级，代替每时隙基础简单地定义它，考虑BD/CCE如何在时隙中分布以用于微时隙操作更有意义。一个可能的选择是为时隙的每一半定义BD/CCE限制。对于时隙的第一半，自然假定与其他情况相同的数量。对于时隙的第二半，假定UE在时隙的前一半中已经完成处理PDCCH，UE应当在时隙的第二半中具有相同的PDCCH处理能力。因此，假定与第一时隙中相同的数量是合理的。
考虑以上所述，能够在表16中概括BD限制的对应增加。
Figure GDA0003293257150001241
Figure GDA0003293257150001251
表16—发布版15的盲解码的数量和发布版16的提议值
类似地，能够在表17中概括CCE限制的对应增加。
Figure GDA0003293257150001252
表17—发布版15的CCE限制和发布版16的建议值。
作为表16和17的备选解决方案，能够考虑引入每滑动窗口的限制，其中滑动窗口大小和每窗口的盲解码或CCE的数量能够在规范中进一步定义。
盲解码和CCE限制的数量的增加结果是时隙中的更多PDCCH时机，并且因此UE具有最终被调度的更高机会。表18示出对于每小区的不同数量的UE在一定数量的PDCCH时机之后的PDCCH阻塞概率。(DCI大小＝40位，CORESET时长＝1符号。)显然，时隙内的PDCCH阻塞概率随着更多PDCCH时机显著降低。
Figure GDA0003293257150001253
Figure GDA0003293257150001261
表18—对于每小区不同数量的UE、具有1、2或3个PDCCH时机的时隙内的PDCCH阻塞概率
虽然对PDCCH的限制能够改进对准延迟，但是处理延迟减少还能够促成总时延减少。因此，下面针对UE处理能力。
下行链路数据传输时间线在图58中示出，其中具有一个重传。UL数据传输时间线在图59中示出，针对经由配置UL准予的PUSCH，其中具有一个重传。延迟分量是：
·TUE,proc:UL传输的UE处理时间。TUE,proc根据DL数据与UL数据、初始传输与重传等而改变。在UE能力#1和能力#2的论述中，使用变量N1和N2：
o N1是从UE角度来看从PDSCH的结束到PUSCH或PUCCH上的对应ACK/NACK传输的最早可能开始的UE处理所要求的OFDM符号的数量。
o N2是从UE的角度来看从包含UL准予接收的PDCCH的结束到对应相同PUSCH传输的最早可能开始UE处理所要求的OFDM符号的数目。
·TUL,tx：UL数据的传输时间。这大致等于PUSCH时长。
·TUL,align：等待下一个UL传输机会的时间对准。
·TgNB,proc：DL传输的gNB处理时间。TgNB,proc根据DL数据与UL数据、初始传输与重传等而改变。例如，对于PDSCH重传，这包括UL上发送的HARQ-ACK的处理时间。对于PUSCH，这包括PUSCH的接收时间。
·TDL,tx：DL数据的传输时间。这大致等于PDSCH时长。
·TDL,align：等待下一个DL传输机会的时间对准。
TUE,proc是要改进的重要时延分量。在发布版15中，定义了UE处理时间能力#1和#2，其中为15/30/60/120kHz的SCS定义能力#1，以及为15/30/60kHz的SCS定义能力#2。更主动的能力#2对1ms时延约束仍然不足。由于eURLLC的时延要求为大约1ms(例如0.5ms)，所以能够在发布版16NR中定义新的UE能力#3，以满足时延要求。在表19中概括所提议的UE能力#3。所提议能力的影响能够在图60、图61和图62中看到。图60示出发布版15与表19所示的新UE能力#3之间的下行链路数据时延比较。图61示出发布版15与新UE能力#3的基于准予的上行链路数据时延的比较。图62示出发布版15与新UE能力#3之间的配置准予上行链路时延的比较。
Figure GDA0003293257150001271
表19—UE处理时间能力#3
另一个延迟分量TDL,align受到PDCCH周期性显著影响。最坏情况TDL,align等于PDCCH周期性。在发布版15中，PDCCH周期性受到若干约束所影响，包括：(a)盲解码限制，(b)CCE限制数量，(c)DCI大小。为了提供eURLLC的较短PDCCH周期性，需要盲解码限制和CCE限制的数量在发布版16中放宽。
另一个重要UE能力与CSI报告生成的时间相关。UE能够越快提供CSI报告，则从链路自适应角度来看，调度判定将越精确。在发布版15规范中，存在所定义的两个关键值：
·Z对应于从触发PDCCH到携带CSI报告的PUSCH的开始的定时要求，并且因此它应当包含DCI解码时间、可能的CSI-RS测量时间、CSI计算时间、UCI编码时间以及可能的UCI复用和UL-SCH复用。
·另一方面，Z’对应于从非周期CSI-RS(若使用的话)到携带报告的PUSCH的开始的定时要求。
因此，Z与Z’之间的差只是DCI解码时间。
在发布版15中，不存在“高级CSI处理能力”，也就是说，仅存在所有UE必须支持的所定义基准CSI处理能力。有人讨论在发布版15中包含这种高级CSI处理能力，但是由于缺乏时间而未包含。
在发布版15中定义CSI内容的三个“时延类”。
·波束报告类：具有CRI/SSBRI的L1-RSRP报告
·低时延CSI：定义为具有最多4个CSI-RS端口(没有CRI报告)的单个宽带CSI报告，使用类型I单面板码本或者非PMI报告模式
·高时延CSI：所有其他类型的CSI内容
对于这三个类中的每个，定义对(Z,Z’)的不同要求(按照CSI计算延迟要求2)。还存在更严格的CSI要求，即，CSI计算延迟要求1，该要求只可适用于当没有UL-SCH或UCI复用的情况下采用单个低时延CSI报告来触发UE时以及当UE使其CSI处理单元全部未被占用(即，它尚未计算另外某个CSI报告)时。
在NR发布版15中，强制UE CSI处理能力要求UE支持5个同时CSI报告的计算(所述CSI报告可以跨不同载波、在同一载波中或者作为具有多个CSI-RS资源的单个报告)。(Z,Z’)的值是CSI处理要求2，其中这样确定成使得所有UE应当能够在这个时帧内计算5个CSI报告。由于一些UE实现按照串行方式来计算多个CSI报告，所以这暗示粗略地说，CSI要求2比仅需要计算单个CSI报告的要求要长大约4倍。
在典型URLLC场景中并且实际上在许多典型部署和场景中，gNB仅对每次触发单个CSI报告感兴趣。因此有些不幸的是，定时要求比那种情况必要的时间要长4倍。这个过长CSI计算时间对调度器提出附加实现约束，因为对数据触发和数据的N2要求到HARQ-ACK延迟(K1)要求远低于CSI处理要求。
其他改进是可能的。对于eURLLC的CSI处理时间线增强，新CSI定时要求(“CSI计算延迟要求3”)的引入对零星业务是有益的，以便于快速获得gNb处的信道状态。当采用单个CSI报告来触发UE时，可提出请求。起始位置可能取为CSI定时要求2所定义的值并且除以因子5。另一个可能的CSI处理时间线增强是引入高级CSI处理能力。也就是说，为两个现有CSI定时要求(以及刚提出的第三个)的引入表的新集合。UE则可能与PDSCH/PUSCH的高级处理能力相似地在其能力中指示支持更进取CSI时间线。
快速HARQ是另一个改进。先前小节中论述的更快处理和UE能力实现更快HARQ重传。假定gNB能够以与UE相似的处理速度进行操作。为了与HARQ重传配合操作并且将时延保持为较低，需要频繁的PDCCH监测时机，而且还需要能够传送HARQ-ACK的PUCCH时机。为了简单起见，将假定零定时提前，但是现实中无法假定。通过非零定时提前，时延值可发生变化。
在这里能够集中于发布版15与发布版16之间的比较。下面示出评估结果。对于发布版15能力#2，假定5个OFDM符号(os)的PDCCH周期性。要注意，在每56时隙的CCE限制情况下，允许每时隙总共3个PDCCH监测时机，其中每个时机包含至少一个AL16候选。对于发布版16，由于对盲解码和CCE的数量的限制的潜在改进，假定N1和N2的改进值(在先前小节论述的能力#3)和2个符号的PDCCH周期性。
UE间预占是另一个改进。不同服务的动态复用对于系统资源的有效使用以及使其容量最大化是非常合乎需要的。在下行链路，资源的指配能够是瞬时的，并且仅受调度器实现所限制，而在上行链路，要求标准特定解决方案。下面论述发布版15中的现有解决方案和发布版6的附加解决方案。
不同服务的动态复用对于系统资源的有效使用以及使其容量最大化是非常合乎需要的。在下行链路，资源的指配能够是瞬时的，并且仅受调度器实现所限制。一旦低时延数据出现在缓冲器中，基站应当选择可能正常分配资源时的最快时刻(即，没有与为那个UE已经进行中的下行链路传输所分配的资源冲突)。这可以是时隙的开始或者微时隙，其中微时隙能够在任何OFDM符号开始。因此，当(一个或多个)长期分配(例如基于时隙的)占用资源(特别是宽带资源)并且不存在通常能够通过微时隙的关键数据传输的余量时，下行链路预占可发生。在这种情况下，调度器能够向关键数据UE发送DCI并且忽略下行链路中的进行中传输。当时隙eMBB传输被预占时，原始消息的预占部分污染软缓冲器，并且应当被刷新，以提供重传中的良好性能，这将可能发生。NR发布版15规范允许通过显式信令来指示关于预占，所述信令携通过下列任一种方式来携带：
·选项1。通过特殊DCI格式2_1经由组公共PDCCH，或者；
·选项2。通过多CBG重传DCI中的特殊标志“CBG刷新信息”。
选项1给出作为14位位图的指示，该指示针对两个预占指示消息之间的参考下行链路资源域。这个信令在时间上的最高分辨率是1个OFDM符号以及在频率上是BWP(带宽部分)的1/2，但不是同时。消息的周期性越长，则分辨率越粗略。由于这是组公共信令，所以BWP内的所有UE可读取它。
选项2是信令的用户特定方式。包含CB/CBG的集合的HARQ重传DCI可具有特殊位，以指示UE必须首先刷新软缓冲器的相关部分，并且然后在软缓冲器中存储重传的CB/CBG。
在发布版15URLLC的3GPP讨论期间，上行链路预占特征因3GPP URLLC工作项目中缺乏时间而被缩小范围。但是，该特征在发布版16的讨论中。在采用紧急URLLC UL传输来中断较长eMBB UL传输的情况下，UL预占可发生。此外，它能够具有两个特色：
·UE内预占，其中两种传输属于同一UE。UE内预占与DL预占情况相似，其中代替gNB，UE优先化沿UL方向的传输。为此，传入URLLC传输而代替eMBB传输的某种指示是gNB所需的。
·UE间复用，其中基于来自一些UE对高优先级UL业务(URLLLC业务)的紧急传输的请求，gNB需要尽可能快地提供资源以适应传输，以便满足延迟要求。能够发生的情况是，gNB已经向一个或多个其他UE指配适当UL资源以供在延迟方面具有不太严格要求的UL传输。因此，gNB需要重新调度那些资源以供优先化URLLC传输。
下面进一步论述UE内预占，因为它更暗示MAC机制，而第二选项具有清楚的物理层范围。
给定基于功率控制和静闭的两个使能机制，预占以1)因改变进行中或计划UL传输引起的UE和gNB处的附加信令和复杂度以及2)对eMBB业务的性能的影响为代价来实现。为了使成本值得投资，重要的是采用确保URLLC传输的最佳所要求质量的机制。两种方式均能够通过图63示出。
基于功率控制的方案的缺点在于，URLLC传输遭受源自服务gNB所控制的传输的干扰，其中实际上那些传输可能已经解除优先化。此外，URLLC传输的功率提升不仅增加对相邻小区的干扰，而且还影响eMBB业务的性能。因此，利用基于预占的方案，通过取消gNB打算用于URLLC传输的适当资源上正进行或预先调度的eMBB UL传输，gNB至少避免因自身造成的干扰引起的URLLC业务性能的可能降级。应当注意，这里的论述涉及PUSCH传输，其中其他选项更适合于控制可靠性。对于PUCCH，选项更受限制。
基于功率控制的方案的性能在图64中对于当基于时隙的eMBB传输干扰微时隙URLLC时的4GHz、具有DS 100ns的TDL-C、4×2天线配置以及MMSE-MRC接收器示出。低SE MCS表正在使用中。
基于以上论述，基于指示的方案能够确保URLLC可靠性，而基于功率控制的方案能够被认为是发布版15/16互配场景中的后向兼容解决方案。但是，前者伴随大量信令成本。
这暗示，虽然UL预占指示实际上在UE特定方式中是有效的，但是考虑具有根据场景、根据需要从单个UE到多个UE来调整组大小的灵活性的组公共UL预占指示是更好的设计选择。这种方法保留单个UE情况的性质，同时在多个UE需要预占的情况下降低信令开销和阻塞概率。
针对再使用现有机制，当可能时，对于UL预占的组公共信令主要考虑下列两个选项：
·选项1：基于DCI格式2_0的UL预占指示(动态SFI)
·选项2：与DCI格式2_1相似的UL预占指示设计(DL预占指示)
在选项1中，提出使用现有动态SFI，并且定义如下新(或扩展)的UE行为。当UE检测已经由UE特定信令所调度以供UL传输的符号的灵活分配(或DL)时，UE完全取消UL传输。设计选择基于两个假设，即，为了便于UL预占，1)动态SFI忽略UE特定信令，以及2)预占UL传输没有被延迟和恢复，而只是被取消。这种方式是简单的，并且因仅需要取消UL传输而要求UE处的较少处理时间。但是，它要求新行为的定义，这基于如下假设：后来的SFI否决先前UE特定的DCI，这本身与发布版15中使用的设计理念相矛盾。此外，为了简单起见而依靠现有SFI体系暗示应当使用发布版15的所指定SFI表。通过仔细检查这个表的条目，能够观察到如与提供完全灵活性的位图模式相比对UL传输取消能够发生的位置的限制。
在选项2中，DL预占机制能够用于UL预占指示。这种方式使gNB能够通过使用位图模式以更细粒度向UE指示需要哪些资源被预占。这个机制在如下意义上是灵活的：取决于如何定义UE行为或者其能力，位图模式能够用来指示UL传输应当被停止的时间，而此后无需恢复传输。或者备选地，它能够用来向UE指示停止并且然后恢复UL传输的时间(若UE能够在合理时间进行这种操作)。
更低BLER目标的更低MCS和CQI是附加问题。基于上述评估，能够观察到，取决于URLLC的时延要求，可存在仅用于一个无线电传输的时间。在这个示例中，空中接口必须能够保证URLLC服务所要求的很低BLER。为此，发布版15中存在若干增强：
·已经引入新的64QAM CQI表，以用于以目标BLER 10^-5报告。新表包含更低频谱效率(SE)值。
·已经引入无需变换预编码而使用的低频谱效率64QAM MCS表。
·已经引入DFT扩展OFDM波形表的低频谱效率64QAM MCS表。
作为示例，考虑TBS＝256位(＝32字节)，4个OFDM符号的传输时长，其中具有1DMRS符号开销。40MHz BW内所支持的不同MCS的PDSCH BLER在图65中给出。在这里，MCS 6的编码率对应于传统64QAM表中的MCS 0的编码率。
网络能够通过RRC半静态的配置突出显示的MCS表。此外，还通过除了常规C-RNTI之外还为UE配置有MCS-C-RNTI来支持MCS表的动态信令，其中MCS-C-RNTI始终与低SE MCS表关联。UE在检测采用PDCCH CRC所加扰的MCS-C-RNTI时始终应用低SEMCS表，否则它应用半静态配置的MCS表(64QAM或256QAM)。作为备选方案，当UE仅具有URLLC业务时，能够半静态地配置MCS表。而在UE同时具有eMBB和URLLC能力的情况下，动态方式是优选的。动态MCS表信令的缺点是因新MCS-C-RNTI引入引起的更高PDCCH CRC虚警率。
必须注意，CQI和MCS表能够单独配置，例如传统64QAM MCS表能够与新64QAM CQI表10^-5BLER报告配合使用。
多天线技术是另一个问题。在增加的数据速率(复用)与增加的可靠性(分集)之间存在众所周知的折衷。这意味着一个的增加必然伴随另一个的某种降级的成本。在移动宽带中，MIMO技术通常用来增加网络的数据速率和频谱效率。另一方面，对于URLLC，花费MIMO所提供的自由度来增加可靠性可能是更好的。因此，代替使用吞吐量作为将被优化的度量，网络能够优化可靠性度量(例如中断概率)。例如，如图66所示能够通过UL预编码和站点内UL CoMP(联合接收)来改进UL性能，图66示出具有和没有UL CoMP(3扇区站点内联合接收)和UL预编码(Rel-10秩1、4端口预编码器)的不同多天线技术的UL SINR。对于“无预编码”，使用单天线传输，而对于“预编码”，使用4个天线单元(1×2X-pol，间隔＝0.5λ)。
还能够考虑循环延迟分集(CDD)或空时码，以按照spec透明的方式来提供附加频率分集。多个接收天线提供接收分集，并且提供在接收器处的接收组合之后使接收信号干扰噪声比(SINR)为最大的部件。分集方案的有益效果在于它们要求比预编码要少的信道知识。
多个天线单元还能够用来在发射器和/或接收器侧创建定向天线波束，以增加接收SINR并且因此增加可靠性。显然，提供改进SINR，使得波束沿正确方向指向，并且因此波束成形要求至少某个信道知识以确定波束的正确方向。
L2特征
在这个小节，描述支持URLLC的预备的RAN中的第2层特征。虽然对发布版15引入了LTE和NR的多个特征，从而提供基本URLLC支持，但是对发布版16标准化的当前研究寻求增强，以改进系统在提供URLLC时的效率，并且特别针对TSN集成的支持，即，不同QoS要求的多个业务流的支持。在这里假定不仅应当有效地传送非关键业务，还应当以确定性时延来服务于其他关键业务流。在TSN场景中，这些业务流通常但不是一定是周期性的。一般来说，解决如下场景：关于业务到达gNB或UE的时间、大小和模式/周期的完全知识不是先验可获得。在以下小节研究关于SR和BSR、循环业务的预先调度、UE复用以及PDCP复制的发布版15基线和增强。
应该注意，L2特征一般与使用FDD还是TDD无关。
缓冲器状态报告(BSR)和调度请求(SR)是UE能够用来指示数据在传输缓冲器中是可用的两种方法。这些指示可引起网络向UE提供准予(即，UL-SCH资源)，以允许数据传输。这通常称作动态调度。SR和BSR操作的示例在图67中示出。
简言之，SR和BSR之间的主要差异之一在于，SR是PUCCH中的一位指示，该一位指示发信号通知关于UE具有用于传输的数据，而BSR基于每逻辑信道组显式地提供UE在其缓冲器中具有的数据量的近似值。BSR在MAC控制元素(CE)中传送，该MAC CE在PUSCH中传送。
在NR发布版15中，能够按每个逻辑信道来配置一个SR配置，以及可采用相同SR配置来配置若干逻辑信道。SR在PUCCH中传送。在一个带宽部分(BWP)，可采用最多一个PUCCH资源来配置SR。这意味着，在NR中，网络可配置多个SR配置，所述多个SR配置可能潜在地用于不同类型的业务。
该过程能够概括如下：
·来自某个逻辑信道的数据到达。
·在给定满足触发指定标准的情况下，因到达而触发常规BSR。
·没有PUSCH资源可用来传送BSR。
·SR在与触发BSR的逻辑信道关联的SR资源中被触发和传送。
动态调度对数据传输引入延迟，如图67所示。这个延迟取决于SR配置的周期性/偏移以及网络分配资源和传送准予所花费的时间。
一些工业IoT服务和业务可能需要满足严格延迟要求。因此，如发布版15中所规定的“多个SR配置”是能够起关键作用以确保业务区分和确保满足延迟要求的特征。示例在图68中示出，图68示出被映射到不同业务的多个SR配置。
如所规定，缓冲器状态报告(BSR)由UE在PUSCH中传送。BSR作为MAC PDU中的MAC控制元素来传送。BSR的目的是指示缓冲器中的近似数据量。按逻辑信道组(LCG)来指示这个报告。每个逻辑信道将关联到LCG。存在8个LCG。在需要区分业务分布的有限集合(DBR)的场景中，LCG的数量可足以提供逻辑信道与LCG之间的1对1映射。
存在4种不同BSR格式，以及取决于所选格式，UE可以能够指示一个或多个逻辑信道组的缓冲器状态。
BSR能够通过下列机制之一来触发：
·常规BSR：当属于某个LCG的逻辑信道接收用于传输的新UL数据时，触发常规BSR。另外，这个新数据必须满足下列两个条件之一：新数据属于具有比具有数据的其他逻辑信道的任一个要高的优先级的逻辑信道；或者在LCG中在逻辑信道的任一个中不存在可用于传输的其他数据。如果在另一个特定逻辑信道中接收更多数据，并且那个逻辑信道已经具有缓冲器中的数据，则从不触发常规BSR。常规BSR能够仅使用短和长BSR格式。
·周期BSR：按照网络所提供的配置周期地触发周期BSR。
周期BSR能够仅使用短和长BSR格式。
·填充BSR：当UE接收比它传送数据所需的更大的准予时，UE可以能够传送BSR而代替填充位。取决于填充位的数量，UE将传送不同BSR格式。
填充BSR能够使用所有BSR格式。
SR和BSR将在帮助工业IoT业务满足每个业务的不同要求方面起重要作用，尤其当业务周期性和大小不可预测时是如此。
“多个SR配置”可以是区分具有严格延迟要求的业务和作为分配UL网络资源的优选方法的动态调度的关键特征。特定SR配置可被映射到特定逻辑信道(该特定信道可携带具有例如很低时延要求等的特定要求的业务)。当网络接收这个特定SR(能够通过对它分配的特定资源来标识)时，网络能够标识存在等待传输的具有低时延要求的业务。网络则可优先化对这个业务的资源的分配。
一种可能性在于，可预测工业IoT业务(已知周期性/分组大小)被映射到特定SR配置。SR配置然后标识业务，这允许网络为那个特定业务分配适当资源。另一方面，具有不可预测业务(分组大小为未知)的LCH则被映射到通用SR配置，通用SR由多个其他LCH所共享。在这种情况下，SR配置无法帮助网络标识业务，并且因此LCH需要依靠BSR指示向网络提供相关信息，所述信息可帮助调度判决。因此，缓冲器状态报告也将是关键特征，尤其在预计不可预测流量的场景中是如此。
预计工业IoT基于发布版15中设计的SR过程，但是发布版16中可能引入次要增强。例如，当存在若干未决SR时，由UE来判定使用哪一个SR配置。这个UE行为可改变成使得由UE选择被链接到最高优先级逻辑信道的SR配置。但是，这在发布版15期间被讨论，而没有达成任何可能的协议。此外，当前即使分配频繁PUCCH资源以用于当关键数据到达时允许快速SR传输，但是当长PUSCH传输正在进行时，SR只能够在这个长PUSCH时长之后在PUCCH资源处发送，因为PUCCH和PUSCH无法按照当前规范重叠。在这种情况下，BSR可能而是经由PUSCH来传送，但是如果PUSCH较长(时隙长度、低OFDM参数集)，它还可与长解码/处理延迟关联。这在图69中示出，图69示出因进行中的长UL-SCH引起的延迟SR。因此，在发布版16中设想允许重叠PUSCH资源上的SR的并行PUCCH传输，从而减少SR的时延。
工业IoT的BSR也将基于发布版15，以及也可能引入次要增强。在发布版15的开发期间，提出新数据始终触发BSR。没有接受这个行为，而是采用LTE行为。那就意味着，如果逻辑信道组已经具有缓冲数据，或者新数据属于较低优先级逻辑信道，则到达逻辑信道的新数据没有触发常规BSR。然而，对于工业IoT发布版16，再次讨论了新数据是否始终触发BSR，这具有能够避免原本所要求的频繁周期BSR传输的优点。
这些SR/BSR小节中没有论述的另一方面是逻辑信道优先化过程中的BSR的MAC CE的优先级。除了填充BSR之外的BSR的MAC CE具有比来自任何DRB的数据要高的优先级。换言之，在每当前操作的任何用户数据之前传送BSR的MAC CE。但是，针对NR工业IoT的一些优化是可能的：
·BSR的MAC CE的优先级是可配置的，即，它能够由网络来修改(降低)。
·按照这种方式，某些DBR(例如携带具有很低延迟要求的数据的DBR)能够具有比MAC CEBSR要高的优先级。
下面针对发布版15和16中使用的预先调度准予。这类准予去除通过等待SR传输时机和对应响应(即，准予)所引入的延迟。
在发布版15中，当UE没有分配UL资源并且数据变成可用时，UE需要通过调度请求过程，即，从gNB请求UL资源，所述UL资源然后被准予。这伴随附加UL接入延迟，这对关键业务(例如TSN流数据)的传输是不需要的。准予的预先调度是一种技术，该技术当使用动态调度时避免产生于SR-准予过程的额外时延，如图70所示。
预先调度能够通过gNB为潜在UL传输发出多个UL准予的实现进行。LTE和NR发布版15中的标准通过允许预先调度多个周期循环UL准予来支持这个概念。它建立于最初为LTEVOIP所引入的半永久调度概念(SPS)。在NR中，这种预先调度方案称作下行链路(DL)中的半永久调度，而在上行链路(UL)中称作配置准予(类型1和类型2)。
NRDL SPS指配与LTE中相同，所述指配是PDCCH/L1信号(也能够是停用/激活)所提供的配置指配。
在两种变体(即，配置准予类型1和类型2)中指定了NRUL配置准予(CG)。在两种变体中，gNB预先分配准予的资源(经由不同信令)，包括：
·时间-频率资源(对类型1经由RRC以及对类型2经由DCI)
·周期(经由RRC)、偏移(对类型1经由RRC以及对类型在DCI接收时以隐式方式)
·MCS、功率参数(对类型1经由RRC以及对类型2经由DCI)
·DMRS、重复(对类型1经由RRC以及对类型2经由DCI)
·HARQ配置；(经由RRC)
·激活/停用消息(对类型2经由DCI)。
配置准予类型1和类型2均共享若干共同性，例如：
·PDCCH上用于激活/停用和重传的“配置调度”CS RNTI。
·类型1和类型2的重传仅基于对CS RNTI的动态准予(即，不是使用周期循环UL准予来发送重传)。
·在时域中重叠的情况下，具有C-RNTI的动态准予否决初始传输的配置准予。
·每服务小区和BWP存在最多一个活动类型1或类型2配置
类型1与类型2之间的一个差别是建立过程。类型1CG的过程在图71中示出，而类型2CG的过程在图72中示出。能够认为，由于类型1CG经由RRC来激活，所以它最适合于具有确定性到达周期性的业务(基于TSN特性)。另一方面，类型2CG适合支持具有不确定未对准的流，其中准予能够采用DCI(PHY信号)来快速重新配置。
配置准予的缺点是当用来服务于不可预测但关键的业务时的准予资源的低利用，因为gNB将在不知道业务是否将到达的情况下分配资源。
TSN业务处置将是发布版16中的重要问题。这里论述支持多个业务流(即，TSN流)的若干方式，其中每个流具有特定特性，即，周期性、时间偏移、目标可靠性、时延等，如图73和图74所示。图73示出具有不同到达和有效载荷大小的工业确定性流。图74示出具有不同模式和周期性以及不同时延和可靠性要求的工业确定性流。
TSN流特性的每个在调度用户中起主要作用。例如，如果网络确切地知道这种TSN流数据的周期性和到达，则能够最佳地适应(以最少可能的网络资源)具有周期数据但超低时延要求的TSN流。但是，如果网络不知道这类特性，则它将过大地确定准予，以避免违反严格时延要求，由此潜在地引起低效无线电资源管理。此外，假定采用特定MCS索引和重复次数来达到UE的TSN数据流的目标可靠性。仅当无线电网络准确知道这类要求时，它才将不会过度或不足地分配资源。下面假定这些业务特性不一定为已知，尤其当涉及多个重叠TSN流和其他非关键业务时。因此，下面研究特征，给予gNB仍然有效以及健壮地调度业务混合的可能性。
在发布版15中，小区/BWP内的单个CG配置能够支持具有类似周期和其他需求(例如时延、可靠性、抖动等)的工业流/流量。但是，在工业网络中，如发布版16所针对，在节点所生成的多个流(数据流)是很常见用例，例如具有若干致动器、传感器和监测装置的机器人手臂。
因此，这类多个流在特性上有所不同，例如图73所示的到达时间和有效载荷大小。流之一具有中等大小有效载荷(与其他相比)。另外，来自这个流的分组以偏移零到达，之后是来自其他两个流的分组，所述分组分别以T和2T偏移到达。
此外，多个流能够通过不同周期性、时延和可靠性要求来表征，如图74所示。假设具有虚线轮廓的流不要求如此关键的可靠性和时延，而其他两个流均要求苛刻的可靠性和时延性能。准予的配置参数(例如MCS和重复)与后者相比对于前者将有所不同。另外，一些流在到达模式和周期性上与其他流有所不同。由于它们的不同流特性，无法采用单个配置(CG)来支持所有这些流，即使使用很短周期性来支持该CG也如此，因为该CG将具有配置参数的单个集合，配置参数例如MCS索引、时延、时隙周期、K重复。
由于gNB负责分配CG的配置，所以配置之间的任何重叠随无线电网络的知识发生。gNB可能分配重叠配置以针对若干场景：1)克服关键数据到达的未对准，2)适应具有不同特性的多个TSN流。
取决于配置的特性，重叠能够分为若干情况：
·情况a)除了起始符号(偏移)之外的相似特性(例如MCS、周期、K-Rep)。
·情况b)相似的起始时间和相同的周期性(完全重叠配置)但是不同(MCS和K-Rep)。
·情况c)不同偏移和/或不同优先级和MCS/K-Rep。
重叠配置中的问题是用于选择重叠配置的哪一个的未定义UE判定基础。假定gNB分配在时间上具有不同偏移的相似重叠配置，以克服关键数据到达的未对准，如图75所示。在这种情况下，UE在关键业务到达时选择最近(在时间上)配置。
工业应用提出与逻辑信道优先化(LCP)约束和复用相关的附加考虑因素。下面描述基线LCP过程。然后描述增强工业混合服务场景的复用的技术。
混合服务通信系统应当针对UE间和UE内场景，但是在这个小节中，集中于UE内场景。在这类系统中，UE被假定具有若干业务类型，所述业务类型被分类为关键和非关键业务。假定采用配置准予更好地服务于关键业务，因为这个业务要求上行链路中的很低时延和高可靠性。进一步预期gNB因与业务模式有关的不确定性而过度提供配置准予资源以服务于这种业务。另一方面，非关键业务具有宽松时延和可靠性要求，并且没有获益于过度健壮传输；相反，在容量受限场景中，可能浪费系统资源采用健壮准予来传送大量非关键业务。表示和激发这类混合服务情况的常见用例是工业机器人手臂，该工业机器人手臂具有被集成并且连接到同一通信装置/UE的致动器、传感器和照相装置。当这种关键业务与非关键业务重叠时，若干RAN1/2问题出现。
每当新传输将被执行时，应用LCP过程，并且它主要用来指定LCH如何以及哪些LCH将填充MAC PDU，所述MAC PDU将经由PHY通过PUSCH被发送。主要存在LCP过程的两个部分，一个集中于选择将被包含在MAC PDU中的LCH，另一个集中于填充MAC PDU的每个LCH的数据(在所选数据之间)的优先化和量。
LCH的选择称作LCP限制过程。这种过程通过经由RRC所配置的若干限制来控制。这些限制的每个允许/禁止LCH被包含在所构成MAC PDU中。下面是Rlease 15中的现有LCP限制：
·allowedSCS-List，设置传输的(一个或多个)允许子载波间距；
·maxPUSCH-Duration，设置对传输所允许的最大PUSCH时长；
·configuredGrantType1Allowed，设置配置准予类型1是否能够用于传输；
·allowedServingCells，设置传输的(一个或多个)允许小区。
每逻辑信道每MAC实体配置逻辑信道优先级。RRC配置LCP参数，以控制MAC内的上行链路LCH的数据的复用。这类LCP参数表达为，
·优先级，其中增加优先级值指示较低优先等级；
·prioritisedBitRate，设置优先化比特率(PBR)；
·bucketSizeDuration，设置桶大小时长(BSD)。
关于LCP复用如何发生的示例在图76中示出。在这个示例中，仅考虑“maxPUSCHDuration”限制。更高至更低优先级逻辑信道在图中由左至右定位。更高优先级LCH首先被放置在MAC PDU中，之后接着更低优先级LCH。另外，优先级比特率(PBR)控制将被包含在每LCH的MAC PDU中的位数。
下面针对产生于UE内混合服务假设的若干场景。在这种场景中，假定单个UE必须服务于关键和非关键业务。关键业务可以是非周期或周期的，并且与非关键业务准予要求相比要求采用较小大小准予的更健壮编码。关键数据的要求在于，使用周期的健壮编码配置准予来调度它，以避免从SR及其响应过程引起的时延。
进一步假定在调度器没有关键数据到达的完全知识存在。这意味着关键业务是非周期的或者不是完全周期的，即，业务的周期到达可能受到某个抖动所影响，或者一些周期传输机会可能仅被跳过(因不可用数据)。在这类情况下，网络/调度器无法理想地将周期配置准予的调度与分组到达发生对准，这导致后面小节中描述的问题。
此外，如果要求配置准予的短周期性迎合关键业务的很低时延要求，则短周期性配置准予将引起对UE中的其他非关键业务施加调度限制。这类所施加调度限制的示例是1)在配置准予之间只能分配短动态准予时长，2)动态准予必须与配置准予重叠。
问题1：健壮配置准予上发送的非关键业务
在这个小节，针对当使用健壮配置准予(即，预计用于关键业务)来适应非关键业务时出现的问题。假定零星可用的非关键业务的存在。在需要为具有短周期性的零星关键业务所提供的健壮配置准予资源上调度这种业务。如图77所示，如果在这种配置准予(每传输时机1KB)中适应eMBB业务(标记为10KB)，则eMBB传输花费过长时间(例如高达因子10或者直到BSR被网络接收)，并且导致不必要的UL干扰，这在用户之间共享配置准予资源时特别有害。
如图78所示，能够引入对保持非关键业务的逻辑信道(LCH)的新LCH限制，以缓解这个问题。例如，对支持关键业务的LCH应用例如“ConfiguredGrantType2Allowed”或“maxReliabilityAllowed”等的限制使UE能够避免来自非关键LCH的数据使用过于健壮的资源来发送。
问题2：非健壮动态准予上的关键业务
当gNB除了预计用于零星关键业务的健壮配置准予之外还需要为非关键业务调度频谱有效动态准予时，另一个问题出现。这在图79中示出，图79示出通过非健壮短准予来发送关键业务时的额外时延。假定配置和动态准予的相同PUSCH时长，现有“maxPUSCHDuration”限制不是有效/充分的。关键业务将被优先化为在非健壮动态准予上发送，并且因此传输可能失败，从而导致重传延迟。
为了克服这种问题，能够引入新的LCH限制，即，“DynamicGrantAllowed”或“minimumReliabilityRequired”。这种限制将阻止关键LCH在非健壮动态准予上发送，如图80所示。
问题3：关于动态准予否决配置准予的问题
按照当前规范，如果分配重叠动态准予，则始终否决配置准予。在一些场景中，非健壮动态准予可能与健壮配置准予重叠，如图81所示。这种场景的原因在于，gNB必须分配短周期性配置准予，以适应零星低时延关键业务。
为了解决这个问题，可以有条件地优先化配置准予，即，如果当存在重叠动态准予时关键数据可用于通过健壮配置准予的传输，则始终如图82所示优先化关键数据，图82示出使配置准予能够在关键数据到达时有条件地否决动态准予的有益效果。否则，可优先化动态准予。这样，能够为非关键数据调度重叠大频谱有效资源，而没有可能在它们之上传送关键数据的风险。但是，为了采用这种方法，gNB需要对两个潜在传输进行解码：动态准予和配置准予。值得注意，也可能采用问题2的解决方案来解决这个问题，即，为关键业务LCH提供不在动态准予上传送的限制。没有这个解决方案，可能存在频繁动态准予被调度并且引起关键业务的不可避免延迟的情况。
问题4：不同PUSCH时长的准予之间的UE内UL预占
在工业混合业务场景中，为了实现高频谱效率，gNB可希望分配更长准予以适应非关键业务。这将增加发送任何零星关键数据的延迟，因为在发布版15中，当前传输不能被另一个传输中断，如图83所示，图83示出具有不同PUSCH时长的重叠准予的示例。为了解决这个问题，物理层(PHY)应当允许停止进行中(长)PUSCH，并且按照重叠短准予来传送新(具有更高优先级的短)PUSCH，如图84所示，图84示出实现UE内预占如何根据场景来增强网络效率。
PDCP复制是要论述的另一个问题。作为改进LTE、NR和EN-DC中的可靠性的方法，考虑RAN内的多连接性。虽然这些特征先前集中于通过聚合不同载波的资源来改进用户吞吐量，但是3GPP中的焦点最近已经转移，并且为LTE(以及同样为NR)开发新特征，以改进传输可靠性。
3GPP在发布版10中引入载波聚合(CA)，作为UE经由多个载波连接到单个基站的方法。在CA中，聚合点是媒体访问控制(MAC)实体，从而允许集中调度器例如按照所有载波之间的信道知识来分发分组和分配资源，但是也要求所涉及无线电协议的紧密集成。通过DC或多连接性，资源聚合在PDCP发生。这样，具有独立调度实体的两个MAC协议能够在两个不同节点上执行，而没有对其互连的严格要求，同时仍然允许实现增加的用户吞吐量。
在3GPP发布版15LTE和NR中，CA和DC的两种架构概念再用来帮助改进可靠性，作为对PHY特征所提供的可靠性增强的补充。这通过分组复制来实现，所述分组复制已被决定用于PDCP层上。例如URLLC服务的传入数据分组由此在PDCP上被复制，并且每个副本通过较低层协议RLC、MAC、PHY上的过程，并且因此单独获益于例如重传可靠性方案。最终，数据分组因此将经由不同频率载波来传送给UE，这确保因频率分集以及在DC的情况下来自不同站点的传输的不相关传输路径，由此提供宏分集。该方法在图85中对CA和DC示出。
载波之间的频率分集超出物理层在同一载波上提供的分集方案。与时间分集(例如重复方案)相比，它的优点是缓解重复地潜在时间相关性(这可能例如通过暂时阻塞状况在载波上发生)。此外，如图85对DC所示，载波分集允许在不同位置放置传输点，因此进一步减小通过所引入空间分集的传输的潜在相关性。
PDCP上具有分组复制的多连接性的优点是较少依靠利用较低层重传方案(混合自动重传请求(HARQ)和RLC重传)来实现目标可靠性度量，并且由此降低将以某个可靠性所保证的时延。例如，假定PHY为每个HARQ传输实现0.1％的残差概率。在0.1％的情况下，要求重传，从而将传输时延增加额外HARQ往返时间(RTT)。通过分组复制，两种不相关HARQ传输失败的概率为0.1％*0.1％。这意味着，在1-10^-6的情况下，实现没有额外HARQ RTT的低时延，因为只接受和传递第一可解码分组副本，而丢弃第二个(在PDCP)。这个关系的图示能够见于图86，图86示出具有和没有复制的残差。
分组复制被认为可适用于用户平面和控制平面，意味着RRC消息也能够在PDCP层上被复制。这样，能够改进RRC消息传输的时延/可靠性这例如对于避免无线电链路失败的切换相关信令是重要的。
此外，多连接性具有在没有用户平面数据的切换中断的情况下实现可靠切换的可能性。由此，切换能够在两个步骤进行，即，一个载波每次从源移动到目标节点，并且因此UE始终保持最少一个连接。在该过程期间，可采用分组复制，使得分组在两个节点均可用于对UE的无中断传输。
为了支持CA中的PDCP复制，辅助RLC实体配置用于支持复制所使用的(非拆分)无线电承载。参见图85。为了确保分集增益，能够为与这两个RLC实体关联的逻辑信道定义限制，使得仅在配置载波(主或辅助小区)上允许每个RLC实体的传输。
此外，为了允许使用PDCP复制作为“调度工具”，即，仅当必要时允许激活和停用复制，即由调度器动态进行，已经指定MAC控制元素。
在发布版16中，在NR工业IoT内，设想对NR中的PDCP复制的增强，这允许通过多于两个链路的复制，即，基于DC和基于CA的复制可共同使用，或者考虑具有多于两个载波的基于CA的复制。此外，研究与复制效率有关的增强：代替始终进行复制，改为：如果原件已经处于飞行中某个时间，则发射器推迟发送副本。理由在于，副本用于仅当原件和副本在时延限度内被接收时才增加达到该时延限度的可靠性。还可设想一种场景，其中副本仅连同重传来传送，即，基于NACK的。即，改进重传可靠性，同时初始传输可靠性保持为相同。
表20示出对于哪些承载选项(UP、CP等)支持复制。
Figure GDA0003293257150001471
Figure GDA0003293257150001481
表20—对复制的支持
参考时间规定
感兴趣的NR工业IoT特征是为基于UE的应用(例如驻留在经由以太网端口来连接到UE的工业IoT装置中)提供从驻留在5G网络外部的网络中的源时钟所得出的时钟信息。除了5G系统内部的5G系统时钟之外，还能够提供外部源时钟。从外部源得出的时钟能够被看作是与驻留在“通用域”的上下文内的工作域对应的工作时钟，如图87所示。
“通用域”基于5G系统时钟，并且用于在工厂(通用域)内按时间顺序对准操作和事件。工作时钟用于支持通用域内的本地工作域，其中每个本地工作域由机器集合组成。不同的工作域可具有不同时标(timescale)和同步精度，由此要求对通用域内的多于一个工作时钟的支持。
在发布版15的范围内，RAN2主要集中于一种方法，通过所述方法，单个参考时间值能够通过无线电接口从gNB传递给UE，并且没有关注或知道其中多个参考时间值需要被传送给UE的任何用例。SA2/RAN3内与向UE传递多个参考时间/工作时钟值的潜在需要有关的进行中讨论继续推动这个领域中的其他增强。
5G系统支持内部5G时钟，该内部5G时钟能够基于很精确和稳定的时钟源(例如GPS时间)，并且根据需要分布在整个5G网络，包括作为参考时间信息传递给eNB和UE。还有可能的是，5G系统从外部节点获取参考时间信息(本文没有进一步考虑)。LTE发布版15支持使用RRC消息和基于SIB的方法向UE传递参考时间信息的单个实例(假定在eNB可用)的方法，如下所述并且如图88所示，图88示出BS SFN传输：
·eNB首先获取参考时间值(例如从5G网络内部的GPS接收器)
·eNB将所获取参考时间修改成当系统帧结构中的特定参考点(例如在SFNz的结束)出现在BS天线参考点(ARP)时被预计具有的值(参见图88中的参考点tR)。
·包含预计参考时间值和对应参考点(SFNz的值)的SIB/RRC消息然后在SFNx期间被传送并且由UE在tR之前接收。
·SIB/RRC消息可指示与可适用于参考点tR的参考时间的值有关的不确定性值。不确定性值反映(a)eNB实现能够确保参考点tR(SFNz的结束)将在所指示参考时间实际出现在ARP的精度，以及(b)参考时间能够被eNB所获取的精度。
o通过(a)所引入的不确定性是实现特定的，但是预计是可忽略的，并且因此没有进一步考虑。
o当TSN节点是参考时间信息源(即，TSN节点用作主控器节点)时，在主控器节点和eNB处的硬件加时戳的使用假定用于(b)，在此情况下，预计在向eNB传送主控器时钟时引入对应不确定性。
对于NR发布版16，如上所述与LTE发布版15相似的方法预计用于获得参考时间信息并且将参考时间信息从gNB传递给一个或多个UE。但是，NR发布版16还预计引入对一个或多个工作时钟(由TSN网络中的外部节点所获得)的支持，作为补充时钟信息(即，对于为通用时域所提供的参考时间的补充)。图89示出具有三个时域的工业用例，其中内部5G时钟用作可适用于通用时域(在5G时域中)的参考时间，以及可适用于TSN工作域1和TSN工作域2的两个补充工作时钟。
内部5G时钟(示为5G主控器(GrandMaster))用于服务于无线电相关的功能，并且因此被传递给gNB和UE(但不是UPF可用的)。一旦gNB获取内部5G时钟(实现特定的)，则能够使用广播(例如SIB)或者RRC单播方法将它传送给UE。通过Uu接口所发送的SFN将被同步到5G内部时钟，并且在这个意义上，UE将始终被同步到5G内部时钟，即使它没有被显式传送给UE。
gNB从不同的外部TSN节点(即，直接从控制TSN工作域时钟的TSN节点)接收工作时钟信息，由此要求gNB支持PTP信令和以及用于与TSN网络进行通信的多个PTP域(多个PTP时钟实例)。gNB然后使用如下两种方法之一将工作时钟(作为独立时钟或者作为相对于主要内部5G时钟的偏移)传送给对应UE：
a)方法1：基于SFN的同步
·这个传递方法在图89的上下文内被支持，并且是用于向UE传递内部5G时钟(黑时钟)的相同方法，其中时钟信息被同步到SFN帧结构中的特定点。
·gNB可以不需要在每次接收基于PTP的信令(为它提供这些工作时钟的更新值)时刷新UE中的时钟。这是因为与可在源TSN节点正进行的时钟漂移速率相比，UE可以能够以增强精度(使用内部5G时钟)管理这些时钟的漂移。最终结果是，对工作时钟维护所消耗的无线电接口带宽能够更低，因为gNB将不需要在每次这类更新在TSN网络内发生时向UE发送工作时钟更新。
·在这种方法中，gNB按照SFN内映射工作时钟的位置直接调整已经接收的工作时钟信息的值，并且然后在SIB16或RRC消息内发送调整值。
b)方法2：加时戳
·在这种方法(也在图80的上下文内被支持)中，gNB支持按802.1AS的边界时钟功能，并且因此每当工作时钟源节点决定发送它时，从TSN网络获得工作时钟(使用PTP同步消息交换)。
·gNB然后将包含工作时钟信息(或者其中的信息的子集)的PTP消息作为更高层有效载荷转发给UE。
·所转发PTP消息还包括时间戳，该时间戳提供PTP消息被gNB所接收的点处的内部5G时钟的值。
·在接收所转发PTP消息时，UE按照内部5G时钟的当前值与也被包含在所转发PTP消息中的加时戳值之间的差来调整其中包含的工作时钟的值，由此获得工作时钟的当前值。
·按照方法1，gNB可以不需要在每次从TSN网络接收包含工作时钟的PTP消息时将它转发给UE(因为UE可以能够以增强精度来管理这些时钟的漂移)。
·在这种方法中，gNB没有调整已经接收的工作时钟信息的值，而是采用直接插入用于发送工作时钟信息的同一PTP消息中的时间戳信息来对它补充。它然后能够在SIB或RRC消息内发送修改PTP消息，或者要为了带宽效率来减小有效载荷大小，gNB改为能够仅将未修改工作时钟信息和对应时间戳映射到SIB16或RRC消息中。
对于上述方法1和2，UE将工作时钟分发到端站的频率能够被看作是实现特定的。在被执行时，它利用如TSN网络中执行的PTP同步消息交换。换言之，UE使用(g)PTP协议来充当对TSN端站的主时钟，并且判定何时工作时钟值在端站中需要被刷新。UE将它所接收的所有工作时钟转发给它所管理的所有端站(即，端站确定它们关注哪些工作时钟)。
对于NR发布版，可使用UPF连续PTP链方法。对于图90所示的这种方法，TSN网络与UPF对接以便传递工作时钟信息，其中UPF到UE路径模拟PTP链路，使得在5G网络右侧的TSN工作域与5G网络左侧的端站之间存在虚拟连续PTP链(即，在UE与支持工作时钟的TSN节点之间执行PTP同步消息交换)。
UPF透明地向每个UE转发工作时钟(例如图90右边的绿色时钟)，其中UPF采用可适用于转发PTP消息的点的内部5G时钟的值对这些工作时钟加时戳。
·5G网络将需要对它正转发包含工作时钟信息的PTP消息的时间的某种感知，因为它将需要对这些PTP消息提供补充时间戳信息。
·用来将PTP消息从UPF转发给gNB的传输层PDU能够潜在地被增强，以支持PTP消息包含这些PDU所携带的上层有效载荷的时间的指示。这开辟gNB为了无线电接口带宽效率而使用PTP消息有效载荷的基于SIB的传输的可能性(即，除了将基于RRC的选项用于传递PTP消息之外)。
·在接收所转发PTP消息时，UE按照内部5G时钟的当前值与被包含在所转发PTP消息中的加时戳值之间的差来调整其中包含的工作时钟的值，由此获得工作时钟的当前值。
·UE使用(g)PTP协议来充当对TSN端站的主时钟，并且判定工作时钟值在端站中需要被刷新的时间。UE将它所接收的所有工作时钟转发给它所管理的所有端站(即，端站确定它们关注哪些工作时钟)。
·这种方法不要求均衡上行链路和下行链路延迟的使用，这是优点(因为对称上行链路和下行链路延迟施加附加复杂度)。
·但是，一个潜在的缺点在于，工作时钟由TSN网络内的对应源节点来刷新的频率将确定通过5G网络多久将它们转发给UE一次(例如，如果每个UE每当在TSN网络中刷新任何工作时钟时单独发送包含时钟刷新信息的用户平面有效载荷，则这可能对无线电接口带宽具有显著影响)。
以太网报头压缩
对于通过3GPP系统的传统IP传输，已经规定报头压缩，即，健壮报头压缩(RoHC)，以减少通过无线电接口所发送的数据量，由此RoHC被应用于UDP/TCP/IP层，并且RoHC压缩/解压缩由UE和gNB处的PDCP层来执行。
在TSN中，在设想以太网传输的情况下，可能潜在地也应用报头压缩。对于以太网PDU会话类型情况会是这样，其中以太网帧应当在gNB与UE之间传送。
一般来说，假定对URLLC要求具有很低残差率的健壮传输，则所使用编码率自然很低，意味着URLLC传输通过无线电接口是资源昂贵的。因此，去除不必要冗余度(例如潜在以太网报头)是重要的，有待作为发布版16NR工业IoT 3GPP研究的组成部分来研究。下面进行以太网/TSN报头结构以及来自压缩它们的增益的分析。
第2层(L2)网络中的转发通常基于L2帧报头中可用的信息。每个以太网帧开始于以太网报头，该以太网报头包含作为前两个字段的目标和源MAC地址。使用加标记相当简单地构成以太网帧的其他报头字段。报头字段的部分是强制的，一些是可选的，并且它们取决于网络场景。
存在多种格式的以太网帧(例如802.3、802.2LLC、802.2SNAP)。它们基于EtherType与Length字段的值来标识。图91示出帧格式的示例。
关于通过3GPP网络的以太网帧传输，以太网帧的一些部分不需要传输(例如前导码、SFD(帧起始定界符)、FCS(帧校验和)，又参见PDU会话类型的现有规范TS 23.501)。以太网报头的字段能够被压缩，但是通过压缩所实现的增益与网络场景相关。以太网链路能够是接入链路或中继链路。对于中继链路，会话的数量明显更大，并且能够受到引起临时泛洪的以太网拓扑变化所影响。另一方面，从L2会话角度来看，接入链路更稳定。以太网报头压缩必须是L2链路特定的，即，覆盖L2单跳(又称作逐个链路)，如上所述。
考虑以太网报头压缩的下列字段：MAC源和目标地址(各自6字节)、标签控制信息(6字节)、保持信息(例如VLAN标签和Ethertype)。通过3GPP网络的以太网帧传输不需要以太网帧的一些部分(即，前导码、SFD、FCS)的转发。因此，能够压缩总共18个字节。
假定5G系统用作以太网接入链路，则只有有限数量的L2会话存在，并且下至3-5字节的压缩(保守假设)是可能的，这引起小分组大小(如URLLC中的典型情况)的显著增益，如图92所示。
关于能够支持以太网的报头压缩的方式和位置，可提出下列问题。
·哪一个协议和标准化体：在3GPP中，如IETF所定义的RoHC用于IP报头压缩。不存在考虑以太网的简档。此外，标准化小组解散。静态上下文报头压缩(SCHC)，IETF也仍然是活动的，并且考虑以太网报头压缩，用于低功率WAN的用例。也能够考虑基于3GPP的解决方案。
·锚定点：当前RoHC网络锚定点是具有PDCP的gNB。另一个可能性将是UPF，其中建立以太网PDU会话。图93示出可能的以太网报头压缩锚定点。
·具有和没有IP：以太网报头压缩应当被认为与IP报头压缩集成还是分离。
可靠控制平面
在这个小节中，描述可靠控制平面规定(即，健壮保持UE与gNB之间的无线电资源控制(RRC)连接)的方法。
首先，控制平面、即RRC信令(SRB)传输作为用户平面数据传输来处置无线协议，即，能够采用与以上对第1层和第2层所述相同的特征来建立RRC信令健壮性。此外，在DC(以及对于CA)中的拆分承载的情况下，PDCP复制也可适用于RRC信令(SRB)。
如下面将会看到，除了SRB信令健壮性之外，还能够解决针对节点失败的恢复能力和无线链路失败(RRC)的处置：在端接RRC的网络节点的失败情况下，UE会丢失连接。此外，在当前发布版15LTE和NR中，无线电链路失败处置不是对称处置的，即，在与主小区相关的失败的情况下，触发无线电链路失败(RLF)，从而导致连接中断，其中UE断开并且搜索要连接的新节点。在与辅助小区组(SCG)的主小区相关的失败的情况下，只有失败指示被发送给RRC，而连接继续。还对CA复制的情况下的辅助小区失败实现相似过程。
当今存在能够采用RRC分集来处置的两种失败情况(发布版15)。具体来说，对于具有PDCP复制的DC架构，在辅助无线电链路失败的情况下以及在整个SgNB中断的情况下，均能够保持与UE的连接性。但是在主小区失败或MgNB失败的情况下，情况不会是这样。发布版15中的这些失败情况在图94中示出。
因此，为了实现“真RRC分集”，其他增强需要被考虑，即，在节点失败的情况下，RRC上下文到另一个节点的快速/主动切换或失败转移，以及无线电失败的一般对称处置，而与失败在哪一个小区中发生无关。在发布版16中NRWI DC内考虑RLF的这个对称处置。这里所考虑方式是，代替当与主小区关联的失败发生时触发失败并且UE中断数据和控制信令，UE经由辅助小区通知网络，并且经由这个辅助小区继续其数据和控制的通信，直到由网络重新配置。
然而，备选但费用高的方法是一种方式，其中多个配套UE用于同一工业装置。在这种情况下，复制和副本消除在UE的更高层上发生。在网络侧，UE(作为配置选项)被连接到不同eNB/gNB，使得在链路失败、UE失败或者还有节点失败的情况下，可能经由单独配套UE来保持连接。
切换和移动性增强
对于RRC连接模式的UE，发布版15中的NR移动机制沿用其LTE基准，这在图95中示出。源gNB(例如基于UE测量报告)决定将UE切换到目标gNB。如果目标gNB准许UE，则向源gNB发送切换确认指示，所述源gNB于是向UE发送切换命令。UE然后切换到切换命令中指示的新小区，并且向目标gNB发送切换完成指示。在切换期间，UE重置MAC，重新建立RLC，以及在需要时重新建立PDCP并且改变安全密钥。所涉及RACH过程能够配置为无争用的，即，要使用的RACH前导码在该过程期间被提供给UE。
为了使切换是无中断的，即，为了实现0ms切换中断时间，UE的切换时间必须最小化。为此，在LTE发布版15(不是NR)中，商定双Tx-Rx Ue应该能够执行增强先通后断解决方案，以确保0ms切换中断时间。在这个解决方案中，UE保持到源gNB的连接，直到UE开始从目标eNB传送/接收数据。关于在UE处如何处置双协议栈的细节留给UE实现。
对于发布版16，在LTE和NR中，设想一些其他移动性增强。为了减少NR中的切换中断时间，存在对双Tx-Rx UE正讨论的若干解决方案。其中之一是类似LTE的增强先通后断方式(以上所述)。依靠DC架构的其他方式考虑MN与SN之间的角色切换操作，并且因此实现0ms‘切换’，即，在通过切换的同时始终保持到节点之一的连接。对于UE没有双Tx-Rx功能性的场景，设想其他方式，例如基于改进TA计算方式的改进(即，更快)的无RACH的切换或者还有到源节点的更快回退可能性。为了改进一般切换健壮性(可适用于来自URLLC或天线域的各种场景)，基于条件切换命令(当满足某个网络配置条件时执行切换执行)预知解决方案，该解决方案降低切换失败/乒乓可能性，以换取更高网络资源使用开销。
提供移动性而没有因切换而增加时延并且无需UE处的任何能力增强的一种方式是部署所谓的组合小区。
组合小区是Ericsson的LTE网络中市场销售的特征。在组合小区中，多个远程无线电单元被连接到同一基带数字单元，并且服务于同一小区。它允许多个扇区载波属于同一小区。组合小区能够用来扩展小区的覆盖，并且提供下列附加优点：
·通过实现从不同天线站点的重叠覆盖区域，来减少或消除覆盖空洞。
·增加UE处的接收信号强度。
·提供上行链路宏分集。
·消除对组合小区内的小区间切换的需要。
URLLC获益于上述所有优点。遮蔽能够是工厂车间中因例如大金属表面的存在引起的问题。通过天线站点的仔细选择，组合小区能够帮助减少或消除这个问题。增加UE处的信号强度对于增加可靠性显然是有益的，正如宏分集那样。避免或降低切换的需要对于移动UE也是极为有益的，因为切换通常引起显著时延增加。此外，组合小区提供室内-户外或者室内-室内(例如多层大厅)之间的过渡区中的无缝覆盖，这原本要求(更多)切换。它提供健壮机制来扩大网络的覆盖区域，例如当扩大工厂车间时是期望的。
最后，组合小区能够连同载波聚合一起使用，所述载波聚合提供自己的有益效果。
3GPP发布版15和16中的URLLC特征引入在表21中概括。加阴影指示支持具有严格URLLC要求的工业IoT用例所需的特征，而没有加阴影的特征被认为是用于效率优化或调度灵活性的特征。
发布版15建立核心URLLC特征，使LTE FDD和NR(FDD和TDD)能够满足以1ms时延的99.999％可靠性的IMT-2020URLLC要求。对于LTE，工业IoT的基本特征由以下组成：短TTI、没有HARQ反馈的自动重传、UL半永久调度(SPS)、可靠PDCCH、用于实现控制平面可靠性的RRC分集以及用于允许网络中多个装置之间的等时操作的高精确时间同步。虽然LTEFDD实现IMT-2020URLLC要求，但是LTE TDD因TDD配置的限制而没有实现。数据传输的最低单向用户平面时延在LTE TDD中被限制到4ms。
发布版15NR以比LTE要高的效率来满足IMT-2020URLLC要求。一个关键增强是NR中使用的可缩放OFDM参数集，所述可缩放OFDM参数集与短TTI相组合充分缩短传输时间。NR中的另一个关键增强是动态TDD以及更快DL和UL切换。NR TDD能够实现短至0.51ms的单向用户平面时延。
工业IoT支持的演变在NR发布版16中继续。一个主要增强是TSN集成，这使NR能够与所确立工业以太网协议配合工作。NR发布版16还将引入URLLC增强，以便使NR能够满足甚至更严格的要求，例如以0.5ms时延的99.9999％可靠性。
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表21—3GPP发布版15和16中的URLLC特征引入
总之，已经设计NR，明确目标是从一开始实现低时延并且确保高可靠性。发布版15中的层1和层2特征的阵列实现URLLC：
·可缩放参数集和短TTI。通过可缩放参数集，能够通过采用更大子载波间距来减少OFDM符号和时隙时长。能够通过微时隙调度进一步减小传输时间间隔，这允许分组在小至2个OFDM符号的时间单元中被传送。
·调度设计。NR支持频繁PDCCH监测，这增加DL和UL数据的调度机会。这帮助减少时延。对于UL，配置准予能够用来消除UE必须首先发送调度请求并且等待上行链路准予所引起的延迟。在混合业务场景中，NR允许URLLC业务被优先化；以及在调度器没有充分无线电资源来服务于URLLC UE的情况下，NR具有一种机制来预占已经分配的eMBB类型资源以供用来服务于DLURLLC业务。
·快速HARQ。DL数据传输通过HARQ确认来完成，并且因此需要快速HARQ周转时间以用于实现低时延。在NR中，这通过定义更严格UE接收器处理时间要求(即，UE能力2)并且还使得UE能够通过使用短PUCCH在短时间间隔中完成HARQ传输来促进。不仅快速HARQ周转时间促成低时延，它而且还能够用来通过允许给定时延预算内的更多HARQ重传来改进数据传输的可靠性或频谱效率。此外，NR中还采用无HARQ重传(发送方在预计HARQ反馈之前传送K次重复)来改进可靠性，而没有HARQ周转时间所引入的延迟。
·低时延优化动态TDD。NR支持很灵活的TDD配置，允许在符号级的DL和UL指配切换。
·健壮MCS。通过为较低BLER目标包含较低MCS和CQI选项来增强可靠性。
另外，RAN架构选项可用来增强上述特征之外的可靠性，即，通过多个gNB和/或通过多个载波复制数据进行。
因此，发布版15NR为支持URLLC服务铺设坚实基础。在3GPP IMT-2020自评估的工作中也检验发布版15NR完全满足IMT-2020URLLC要求，即，99.999％可靠性与1ms时延。
建立于发布版15中的坚实URLLC基础，工业IoT的焦点现在是在发布版16中。优先化用例包括工厂自动化、电力分配和传输。虽然这些优先化用例的要求改变，但是最苛刻用例要求以时延少至0.5ms的99.9999％可靠性。此外，NR工业IoT的关键方面是使NR能够与所确立工业以太网协议配合工作。随着TSN作为工业以太网协议的基础而出现，旗舰发布版16的特征是“NR和TSN集成”。
·发布版16中的NR将支持向UE提供的精确时间参考，以便无线地将UE侧的TSN装置与网络侧的TSN工作时域同步。
·配置准予调度以及UE复用和预占被建议增强，以便更有效地应对混合TSN业务场景。
·PDCP复制被设计成更有效地处置可靠性预配置。
·为了RAN中的开销降低，以太网报头压缩正被研究。
·层1URLLC增强也在发布版16中考虑，以进一步减少时延，改进可靠性和频谱效率，并且改进复用上行链路控制和以及来自不同服务类型的数据的处置(例如与来自eMBB的数据所复用的URLLC的控制或者反之亦然)。
随着TSN集成和其他URLC增强，NR发布版16将朝着实现智能无线制造以及迎接工业数字化和改革的新时代大步前进。
伴随TSN和5G的工业通信技术和协议
普遍认为，TSN和5G将是将来工厂和其他工业用例的基础连接性技术。然而，大多数工业参与者不是在绿地部署中从头开始他们的工业IoT故事。许多工业过程而是已经涉及使用自己的工业定义连接性机制的连接装置。这些部署通常称作棕地。虽然大多数棕地部署(94％)是有线的，但是许多无线解决方案也存在，尤其对于数据收集。工业是保守的，已有投资被保护。因此，新技术屡次需要作为工业站点的现有基础设施的补充解决方案来引入，除非能够表明显著增值。
工业IoT的协议栈根据不同协议层的选择能够看起来极为不同。图96示出被映射到开放系统互连(OSI)协议栈层的不同层上的一些可能的协议备选方案。
为了获得全面情况，本章介绍当今使用的有线和无线两种通信技术。关于4G和5G对棕地部署的使用，两个方面是重要的并且被涵盖：
·与传统有线技术(例如Profinet)的互配
·与其他无线技术(例如任何IEEE 802.11技术)的竞争
此外，OPC-UA和SECS/GEM作为当今工厂自动化中使用并且被认为在将来起主要作用的两个通信协议而引入。
关于物理和媒体访问层，在过去已经开发专用于工业使用的许多有线通信技术。最初已经使用如在IEC 61158中标准化的所谓现场总线技术。当今，朝向工业以太网解决方案的转变已经发生，以及Profinet是这样一个示例。这些技术的主要特点在于，它们被设计成在1ms或以下的严格时间约束下传递数据。现场总线和一些工业以太网变体的缺点是相互之间的一般不兼容性以及需要标准办公室以太网设备之外运行这些技术的特殊硬件。时间敏感网络(TSN)是IEEE标准的集合，它们在标准化以太网(IEEE 802.3)之上增加可靠性和确定性低时延能力。目标是将通用标准建立到工业的分裂有线通信技术市场中。许多工业设备供应商现在已经开始或者至少表示转移到TSN的投资组合。
工业以太网已经变得相当流行，并且获得优于传统现场总线技术的市场份额，因为以太网也已经成为其他领域的主要通信标准。一个原因可能是廉价和通用部件和电缆等。已经提到，不同的工业以太网技术是不兼容的，并且在没有使用特殊网关或类似附加设备的情况下不允许互配。这是因为它们使用不同概念来满足工业用例的要求。然而，存在工业以太网的一些共同事实：
·工业以太网几乎始终是‘交换以太网’。
·100Mbit/s和全双工链路
·不同拓扑是可能的(直线、星形、环形等)，但是可能通过技术严格定义，
·冗余方法(例如并行冗余协议(PRP))
·主/控制器-从架构
·检测通信差错的功能(例如用于分组丢失的定时器和计数器)
图97示出工业以太网的概念以及它如何建立于标准以太网。在第2层上，一些工业以太网技术基于时间调度传输(例如ProfinetRT)，以实现网络中的确定性时延。网络循环时间是一种度量，该度量广泛地用来推广和比较技术—所支持的网络循环越低则越好。通常，网络循环时间是所支持的最小应用循环时间(即，应用在每一个网络循环中传送某个消息)。很棘手的用例要求低于50微秒的难以置信的小应用循环时间，以实现例如运动控制的充分精度。EtherCat例如定义新以太网第2层，以实现很低的网络循环时间。
如在图97中能够看到，Profinet具有不同特色：
·Profinet CBA(基于组件的自动化)—仅用于具有不太严格传输特性和要求的过程自动化
·Profinet-IO RT(实时)
·Profinet-IO IRT(等时实时)—这个变体支持下至31.25微秒的应用循环时间(通过使用31.25微秒的网络循环时间)
图98示出Profinet中的时间调度传输的示例—该图示出周期重复的一个网络循环。其中，网络接入时间在提供严格QoS的循环IRT阶段和循环RT阶段以及非RT阶段之间共享，该非RT阶段相当于没有对QoS的保证的尽力而为阶段。Profinet使用时间同步协议(例如IEEE1588)来建立所有节点之间的共同时间概念。对于很严格应用，可能没有涉及RT或者非RT阶段。IRT通信始终是不使用UDP/TCP/IP的纯第2层通信。Profinet IRT帧在图99中示出。
手动预先配置Profinet(以及对于其他技术)的情况下的网络管理网络管理，以及通常不能即时添加装置—因此即插即用几乎不是可能的，而是存在建立这些网络所需的一些专业知识，这无疑是工业的痛点。
工业以太网设备也与标准以太网有所不同：
·特定交换机—结实、QoS优化、高度可用实现
·大多数技术要求特定ASIC，一些基于软件，一些供应商也销售多技术ASIC(例如HMS、Hilscher、AD)
·通常，PLC提供不同的通信模块，以支持多个技术
·装置(从传感器到机器人)通常仅提供技术接口的有限集合
工业以太网技术的部分将可能消失，并且迟早被TSN产品所取代。然而，产品生存周期在工业中很长。TSN采用现有工业以太网技术中也使用的许多特征。此外，Profinet和EtherCat背后的组织已经发布白皮书，说明伴随TSN的操作将如何工作。他们可能将TSN看作公共基础设施，其中Profinet和其他技术可能共存。
目前部署工业以太网的方式与岛相似。高QoS只能在这种岛内保证。使用一种通信技术(例如Profinet)来部署一个岛。通常，可编程逻辑控制器(PLC)用作岛的主控(例如Profinet主控)。岛通常仅包括同一车间上的几个装置。如果这些装置之一(例如PLC)被虚拟化(中央链路)，或者如果一个装置(装置-岛)或者使用网关(岛间链路)的一组装置与车间上的岛分离，则Profinet和蜂窝的互配是特别重要的。在一些调查概念证明研究中已经展示Profinet和例如LTE的互配—在应用循环时间高于某个极限(例如，作为示例的32ms)时是可能的，这取决于LTE网络的配置。
在时延和分组差错率(PER)方面对蜂窝网络的要求不是通过通信技术(例如Profinet)来设置，而是分别由使用它们的应用或者所使用的应用循环时间来设置。通常，最低支持的网络循环时间是工业通信技术的KPI。虽然Profinet IRT支持下至31.25usec的网络循环时间，但是它也用于具有低许多的要求的应用(即，比这个值要高许多的应用循环时间)。Profinet IRT能够用于高达4ms的应用循环时间。在Profinet的情况下，仅支持较高网络循环时间的RT版本似乎无论如何都更为重要，至少始终用于与工业伙伴的任何试验中。
其他无线解决方案正设法与5G同时进入该领域。一种感兴趣技术是MulteFire，它因工业连接性而大量销售。作为技术的MulteFire与LTE极为相似，但是仅在免许可频谱上运行，因此系统内的调度和移动性的有益效果存在。装置可用性目前是MulteFire的难题。WiMAX作为无线技术在工业中部分使用，但是因低规模经济而受到挑战。
工业级Wi-Fi在连接工业装置中具有小占用面积。可靠性和时延问题通过实现来解决。不存在全球认证，但是解决方案是供应商特定的，并且没有互操作。更常见的是，常规Wi-Fi被部署在工业空间中，以允许员工从膝上型、平板和移动电话进行因特网访问。这个连接性对车间人员是有价值和重要的。
图100示出Wi-Fi、MulteFire、LTE和5GNR之间关于增加可靠性需求和增加端对端(E2E)时延需求的估计差异。在图上放置示例用例，以示出哪一种类的要求大致需要对每个来满足。
无线传感器网络用来收集传感器数据并且监测机械。工业蓝牙实现作为供应商特定解决方案存在。通常，蓝牙用作人员在处于近距离时从机械来获取读数的连接性。存在对于部署连续连接性的网关的增加关注。另外，IEEE 802.15.4协议许多不同变体对于工业使用存在。最著名的是WirelessHART和ISA100.11a，它们由工业参与者定义和证明。6TiSCH由IETF标准化，以便将确定性和可靠性引入IEEE 802.15.4无线电接口中。
IO-Link无线标准可能也是感兴趣的，因为据说实现10^-9的PER，并且能够支持下至5ms的循环时间。但是它具有有限可缩放性，并且在通信范围上受到限制。
MulteFire是基于LTE的技术，该技术完全工作在免许可频谱。MulteFire的主要目标是提供类似LTE的性能，其中具有在免许可频谱中的部署的类似Wi-Fi的简易性。与eLAA相比，MulteFire RAN被设计成具有单独操作。特别是，MulteFire在免许可频谱中执行所有控制信令和数据信令。当今，MulteFire还包括作为无线电接入技术(RAT)的eMTC-U和NB-IoT-U，以支持从移动宽带到机器类型通信的大量应用。
MulteFire(MF)使用基于3GPP发布版13和14LAA的载波选择、不连续传输和先听后说(LBT)的原理。MulteFire针对5.0GHZ全球频谱，并且以一些增加内容来利用发布版13LBT过程。与LTE协议栈相比，MF在UL、DL物理层、DRS传输、SIB-MF广播及其内容、RACH过程方面是独特的，并且具有附加S1、X2信息信令。
采用附加特征进一步扩展MulteFire 1.0，例如准予上行链路接入、宽带覆盖扩展(WCE)、自主移动性(AUM)、sXGP 1.9GHz支持、eMTC-U和NB-IoT功能性。这些特征针对更多工业部署，并且支持机器类型通信。
准予上行链路接入进一步降低UL控制信令开销，这在低负荷场景中很适用。这个特征基于如3GPP发布版15中定义的3GPP特征自主UL。与传统MF MBB操作相比，WCE特征针对以高达8dB来增加覆盖。与许可频谱相比，LBT以及RRM和RLF的几个测量使移动性很棘手。为了解决这个问题，MF指定AUM来应对快速变化信道质量和切换，其中能够采用切换相关参数来预先配置UE和潜在eNB。特别是，UE可配置有总共8个AUM小区的AUM相关移动性辅助信息。这些小区基本上是潜在候选目标小区，它们随潜在UE上下文来准备。与UE共享的参数包括候选目标小区的频率和物理小区ID(PCI)。
为了支持大量IoT用例，MF基于应用于2.4GHZ频带的1.4MHz载波带宽来适配3GPPRel-13eMTC技术。但是，在2.4GHZ频带中，法规是USA、欧洲、日本和中国特有的。其中，欧洲的ETSI具有严格规则，以及为了遵守法规，采用跳频机制。为了实现类似eMTC的性能，定义新的时间-频率帧结构，该结构具有两个固定时间周期，第一时间周期是锚信道，以及第二时间周期是数据信道停留。数据信道通常包含LBT之后的UL/DL传输，并且它始终以DL传输开始。锚定信道始终保持在同一信道上，定义若干锚定信道，eNB能够从其中选择要传送的一个。数据信道停留传输使用跳频，它通过将82.5MHZ拆分为56个信道进行，其中具有跳频信道之间的1.4GHZ的间距。当前正最终确定规范，以进一步扩展免许可频段中的Rel-13NB-IoT支持。
通常称作Wi-Fi的IEEE 802.11技术系列是提供家庭中的无线因特网接入的流行技术。前一小节所列出的工业级Wi-Fi解决方案通常是对IEEE 802.11Wi-Fi的修改。工业级Wi-Fi通常基于IEEE 802.11WiFi证明芯片集，其中具有主要精简MAC层。特别是，Wi-Fi中的LBT机制尽管是频谱监管所需的，但是通常被去除。伴随工业级Wi-Fi的问题是互操作性，因为每个工业级Wi-Fi是独立于其他Wi-Fi开发的。相比之下，IEEE 802.11是众所周知的标准，并且能够预计来自不同供应商的产品相互之间良好操作。在这一小节将简要考虑几个机制：信道接入(主要影响时延)、服务质量(影响优先级)和链路自适应(频谱效率)。
为了了解Wi-Fi的信道接入，必须了解免许可频段中的设计原理的部分。在免许可频段，如与许可频段相反，通常不存在物理控制实体。存在频谱规则集合，但是遵守这些规则的任何人都具有访问无线媒体的相同权限和优先级。因此，免许可频段中的主要设计原理是无协调、基于竞争的信道接入。这称作CSMA/CA—具有避免冲突的载波侦测多址。基本思路在于，存在与每个信道接入关联的随机数，该随机数决定后退时间。对于每个失败信道接入，这个随机数变大。这个信道接入的结果在于，往返时延包含随机因素。当无线媒体在很大程度上未使用时，时延很低，但是当无线媒体完全被占用时，时延能够变得很大。在工业场景中，时延方面的这个不确定性是问题。在图101中示出典型信道接入和数据传输。Wi-Fi中的信道接入是保证时延不是可能的主要原因，并且这是遵守法规所需的特征。蜂窝技术的实力在于，它们被设计成频谱的专用，意味着能够获得保证时延。
除了随机后退之外，在Wi-Fi中还存在帧间间距时间(IFS)。存在3个主要帧间间距时间：短IFS(SIFS)、PCF(点协调功能)IFS(PIFS)、DCF(分布式协调功能)IFS(DIFS)。总之，IFS<PCF<DIFS，其中IFS用于特殊响应帧，即，ACK。PCF用于某些优先级帧，而DIFS用于标准帧。
Wi-Fi具有服务质量(QoS)机制，称作增强分布式信道接入(EDCA)。EDCA主要基于调整执行信道接入时的随机后退时间，但是它还引入新IFS，称作仲裁IFS(AIFS)。更高优先级平均将因减少的后退时间而获得优先访问。但是要注意，每个信道接入中仍然存在随机性，并且不能提供保证。存在EDCA中引入的4个优先级类：语音、视频、尽力而为和后台。关于不同优先级类可如何获得信道接入的图示在图102中示出。要注意，每个优先级类具有单独IFS，并且随机后退是不同的。
Wi-Fi中的链路自适应基于完全数据重传。如果分组无法被解码，则该分组再次被发送(可能采用另一个编码和调制)。要注意，Wi-Fi中的数据分组是独立的，以及如果分组失败，则通常废弃所有信息。这与LTE或NR(其中在初始传输期间所接收的软信息与重传期间所接收的软信息相组合)相比是一个主要缺点。通过软组合的增益为大约3-6dB，这取决于重传是先前编码位的重复(称作Chase组合)还是传送附加奇偶校验位(称作增量冗余度)。
所选的编码和调制通常由Minstrel算法来选择。Minstrel算法通过对采用不同编码和调制所发送的分组保持试错统计进行工作，并且尝试使吞吐量为最大。该算法在具有极少至没有干扰的静态环境中工作良好，但是当信道特性变化很快时受损。这使Minstrel通常很慢适应改进信道，如图103所示，图103示出单链路无线电模拟器中的Minstrel算法的模拟。
IP/以太网层上方的工业服务使用多种协议来完成手头的任务。参考文献引入诸如约束应用协议(CoAP)、超文本传输协议(HTTP)和HTTP/2、消息队列遥测传输(MQTT)、开放连接性基础(OCF)、实时系统的数据分发服务(DDS)之类的协议。下面给出对作为OPC UA的工业领域中的主要协议之一的简短介绍。最后简要考虑半导体工业中使用的SECS/GEM。
如上所述，传统工业通信技术之间的互配通常不是可能的。因此，最终客户和装置制造商面临需要生产、运行、诊断、维护和库存的大量技术。虽然产品和服务的可用性在很大程度上令人满意，但是应对多个解决方案产生高昂成本并且限制IoT能力。OPC-UA(开放平台通信-统一架构)设法解决这些问题。OPC-UA是下一代OPC技术。它应当比原始OPC“OPCClassic”提供更好的安全性和更完整的信息模型。OPC Classic是(主要)来自Microsoft的自动化的成熟协议。OPC-UA据说是一种很灵活和适应性强的机制，用于在企业类型系统以及与现实世界数据进行交互的各种控件、监测装置和传感器之间移动数据。OPC-UA是平台无关的，并且确保来自多个供应商的装置之间的信息的无缝流。OPC基金会负责这个标准的开发和维护。图104示出OPC-UA协议栈。
对于TSN中的使用，OPC-UA标准适配成更加确定性并且支持某些TSN特征。图105示出通过TSN的OPC-UA的使用。一般来说，TSN网络基础设施能够同时携带从硬实时到尽力而为的所有类型的工业业务，同时保持每种类型的单独性质。OPC-UA TSN倡议使用发布者-订户通信模型并且使用没有TCP/UDP/IP的OPC-UA。
OPC-UA还被认为用作TSN中的配置协议。
关于OPC-UA和TSN的时间线：在2018年第4季度，有消息称大多数工业自动化供应商(包括Siemens、Bosch、Cisco、ABB、Rockwell、B&R、TTTEch等)支持‘OPC UA包括下至现场级的TSN’倡议。据说该工作将紧密对准IEC/IEEE 60802中的工作，IEC/IEEE60802定义工业自动化的TSN的通用简档。当前计划在2021年期间结束60802中的工作，这也许可能是与发布描述OPC-UA和TSN的一些最终文档的相同的日期。
SEMI(以前称作半导体设备和材料国际)标准定义SEMI设备通信标准/通用设备模型(SECS/GEM)，所述SECS/GEM又提供设备到主机数据通信的协议接口。SEMI的目的是服务于半导体制造厂(又称作fabs)中的电子器件生产的制造供应链。
SECS/GEM是半导体工业中使用的OPC UA的备选方案。该规范定义设备如何与工厂中的主机进行通信。
对工业IoT的具体应用
下面是关于以上在工业IoT上下文中描述的技术和工艺的若干应用的详细论述。当然将会理解，这些应用并不局限于这个上下文。描述若干不同应用，包括用于调度资源、处置5G网络中的时间敏感数据流、检测对TSN的系统支持、处置来自不同网络的不同定时以及数据压缩和解压缩的技术。此外，描述这些技术的几个组合。但是应当理解，这些技术的任一个可与其他技术的任一个相组合，以及与上述其他技术和工艺的任一个或多个相组合，以针对工厂或其他工业环境的特殊需要。
调度RAN中的资源
如上所述，虽然5G基于使用长期演进(LTE)和/或新空口(NR)技术的无线通信，但是TSN基于IEEE 802.3以太网标准，即，设计用于“尽力而为”服务质量(QoS)的有线通信标准。TSN描述旨在使传统以太网性能更加确定性的特征集合，包括时间同步、保证低时延传输和改进可靠性。当今可用的TSN特征能够编组成下列类别(下面采用关联IEEE规范示出)：
·时间同步(例如IEEE 802.1AS)；
·限定低时延(例如IEEE 802.1Qav、IEEE 802.1Qbu、IEEE 802.1Qbv、IEEE802.1Qch、IEEE 802.1Qcr)；
·超可靠性(例如IEEE 802.1CB、IEEE 802.1Qca、IEEE 802.1Qci)；
·网络配置和管理(例如IEEE 802.1Qat、IEEE 802.1Qcc、IEEE 802.1Qcp、IEEE802.1CS)。
TSN网络的配置和管理能够按照不同方式来实现，如图106、图107和图108所示。更具体来说，图106-108是框图，分别示出分布式、集中和全集中时间敏感网络(TSN)配置模型，如IEEE Std.802.1Qbv-2015中所规定。在TSN网络内，通信端点称作“讲话者”和“收听者”。讲话者与收听者之间的所有交换机和/或桥接器能够支持某些TSN特征，例如IEEE802.1AS时间同步。“TSN域”包括在网络中同步的所有节点，以及TSN通信在这种TSN域内才是可能的。
讲话者与收听者之间的通信在流中进行。每个流基于在讲话者和收听者处实现的应用的数据速率和时延要求。TSN配置和管理特征用来建立流，并且保证跨网络的流的要求。在来自图106的分布式模型中，讲话者和收听者例如能够使用流保留协议(SRP)在沿TSN网络中从讲话者到收听者的路径的每一个交换机中建立和配置TSN流。
然而，一些TSN特征可要求中央管理实体，称作集中网络配置(CNC)，如图107所示。CNC能够使用例如Netconf和YANG模型为每个TSN流配置网络中的交换机。这还促进时间选通排队(在IEEE 802.1Qbv中定义)的使用，该时间选通排队实现TSN网络中具有确定性时延的数据传输。通过每个交换机上的时间选通排队，按照精确调度开启或关闭队列，由此允许高优先级分组以最小时延和抖动通过。当然，分组可在门被调度成开启之前到达交换机入口端口。图108所示的全集中模型还包括用作收听者和讲话者的联络点的集中用户配置(CUC)实体。CUC从装置收集流要求和端点能力，并且与CNC直接通信。在IEEE 802.1Qcc中给出关于TSN配置的其他细节。
图109示出基于图108所示的全集中配置模型的示范TSN流配置过程的时序图。图109所示的编号操作对应于如下描述。虽然如此，但是数字标签用于说明而不是指定操作的顺序。换言之，图109所示的操作能够按照不同顺序执行，并且能够组合和/或分为除了图中所示之外的其他操作。
1 CUC能够从例如工业应用和/或工程工具(例如可编程逻辑控制PLC)接收指定交换时间敏感流的装置和/或端站的输入。
2 CUC读取TSN网络中的端站和应用的能力，包括用户业务的周期/间隔和有效载荷大小。
3基于上述信息，CUC创建作为每个TSN流的标识符的StreamID、StreamRank和UsertoNetwork要求。在TSN网络中，streamID用来唯一标识流配置并且向用户的流指配TSN资源。streamID由两个元组组成：1)与TSN讲话者关联的MacAddress；以及2)区分通过MacAddress所标识的端站内的多个流的UniqueID。
4 CNC使用例如链路层发现协议(LLDP)和任何网络管理协议来发现物理网络拓扑。
5 CNC使用网络管理协议来读取TSN网络中的桥接器的TSN能力(例如IEEE802.1Q、802.1AS、802.1CB)。
6 CUC发起加入请求，在桥接器处配置网络资源，以用于从一个讲话者到一个收听者的TSN流。
7讲话者和收听者编组(指定TSN流的元素的编组)由CUC来创建，如IEEE 802.1Qcc46.2.2所规定。CNC配置TSN域，并且检查物理拓扑以及时间敏感流是否被网络中的桥接器所支持。CNC还执行流的路径和调度计算。
8 CNC在沿计算路径的桥接器中配置TSN特征(例如传输调度的配置，如下面进一步说明)。
9 CNC向CUC返回流的所产生资源指配的状态(成功或失败)。
10 CUC进一步配置端站，以开始如最初在收听者与讲话者之间所定义的用户平面(UP)业务交换。
在如图106所示的分布式配置模型中，不存在CUC和CNC。讲话者因此负责TSN流的发起。由于CNC不存在，所以桥接器自行配置，这不允许使用上述时间选通排队。相比之下，在图107所示的集中模型中，讲话者负责流初始化，但是桥接器由CNC来配置。
3GPP标准化5G网络是用于将无线装置和/或端站连接到802.1 TSN网络的一种解决方案。一般来说，5G网络架构由下一代无线电接入网(NG-RAN)和5G核心网络(5GC)来组成。NG-RAN能够包括经由一个或多个NG接口来连接到5GC的gNodeB(gNB，又称作基站)的集合，同时gNB能够经由一个或多个Xn接口相互连接。gNB的每个能够支持频分双工(FDD)、时分双工(TDD)或者它们的组合。装置—又称作用户设备(UE)—经由gNB与5G网络无线通信。
图110是示出将5G网络架构示范地分为控制平面(CP)和数据或用户平面(UP)功能性的框图。例如，UE能够通过经由服务gNB向用户平面功能(UPF)发送数据分组来将它们传递给外部网络(例如因特网)上的装置和/或应用，该UPF提供从5G网络到其他外部网络的接口。CP功能性能够与UP功能性协同操作，并且能够包括图110所示的各种功能，包括接入管理功能(AMF)和会话管理功能(SMF)。
虽然如此，但是存在需要为5G和TSN网络的正确互配来解决的若干难题和/或问题。特别是，存在与配置5G网络以处置至/自外部网络(例如TSN网络)的数据通信相关的若干难题，所述数据通信服从由外部网络而不是5G网络所确定的时间关键调度。
图111是示出图110所示的5G网络架构与示范全集中TSN网络架构之间的互配的示范布置的框图。在以下论述中，连接到5G网络的装置称作5G端点，而连接到TSN域的装置称作TSN端点。图111所示的布置包括讲话者TSN端点以及连接到UE的收听者5G端点。在其他布置中，UE而是能够连接到TSN网络，该TSN网络包括至少一个TSN桥接器和至少一个TSN端点。在这个配置中，UE能够是TSN-5G网关的一部分。
5G和TSN网络均利用网络管理和配置的特定过程以及特定机制来实现确定性性能。为了促进工业网络的端对端确定性联网，这些不同过程和机制必须共同协同工作。
如IEEE 802.1Qbv-2015所述，TSN提供特定时间感知业务调度，以促进工业应用的确定性低时延，其中提前已知循环时间。这个业务调度基于时间感知门，所述时间感知门按照预定义时标实现从每个队列的传输。图112是示出如IEEE Std.802.1Qbv-2015所规定的基于门的业务队列之间的传输选择的框图。对于给定队列，传输门能够处于两个状态：开启或关闭。
此外，每个传输门涉及与特定队列关联的业务类，其中多个队列潜在地与给定端口关联。在任何时刻，门能够接通或关断。这个机制是时间感知的，并且能够基于例如TSN桥接器或TSN端站内的PTP应用。这个机制允许门控制列表的执行跨网络来准确地协调，从而促进给定业务类的严格调度传输。本文中，传输调度能够被定义为指示传输在时间上发生的时间的调度。另外，时间关键传输调度能够被定义为指示时间敏感网络(TSN)的传输在时间上发生的时间的调度。
如以上针对图109所述，与TSN流调度有关的信息通过全集中TSN模型中的CNC实体基于讲话者和/或收听者(和/或经由CUC实体)(例如其IEEE 802.1Qcc§46.2.3.6)所提供的用户-网络要求来计算。另外，标准管理对象(例如IEEE 802.1Qvc中定义)和远程网络管理协议由CNC用来配置TSN桥接器上的传输调度(图109中的操作8)。
然而，这些特征是TSN网络特定的，而没有考虑互配5G网络架构，例如图111所示。例如，5G网络没有提供任何机制使元件(例如UE、gNB等)在通过UE与gNB之间的无线接口调度传输时考虑外部网络(例如TSN网络)所建立的时间关键传输调度。例如，即使这种时间关键传输调度是UE(例如被连接到TSN端点)已知的，也不存在UE通知gNB关于这种调度的机制。此外，不存在使gNB或UE了解和处理来自5G网络的调度请求的机制。
通过提供用于基于时间感知传输调度(例如来自外部网络)的特定用户和/或QoS流的预定义时间调度的新技术以满足特定限定时延要求，本公开的示范实施例解决现有解决方案的这些和其他问题和/或缺点。例如，这些技术能够提供使UE(或者网络节点，例如gNB)获悉这种传输时间调度并且通知网络节点(或UE)关于该调度的机制。按照这种方式，这类新技术能够提供各种有益效果，包括蜂窝(例如5G)与利用不同调度器和/或调度机制的TSN网络之间的协作互配，由此促进讲话者/收听者端点之间经由5G网络的时间关键传输的限定时延。
图113是示出按照本公开的一些示范实施例、两个TSN讲话者/收听者单元之间经由5G和TSN网络的示范通信场景的框图。在这种场景中，UE被连接到TSN讲话者/收听者，该TSN讲话者/收听者又能够连接到工厂设备(例如机器人控件)，所述工厂设备被要求按照预定义循环时间来运行应用。这种场景中的一个难题是促进按照设备和/或应用所要求的限定时延从gNB到UE的TSN流分组的及时传输。
图114示出根据这些示范实施例用于配置经由图113所示的网络配置的TSN流分组的及时传输的示范方法和/或过程的时序图。图114所示的编号操作对应于如下描述。虽然如此，但是数字标签用于说明而不是指定操作的顺序。换言之，图114所示的操作能够按照不同顺序执行，并且能够组合和/或分为除了图中所示之外的其他操作。
在操作11，CUC向CNC发送用户加入TSN网络的加入请求。例如，这个请求能够基于和/或响应于可编程逻辑控制(PLC)应用请求在传感器(讲话者)与PLC控制器(收听者)之间调度TSN流。。在操作12，CNC基于在操作11所标识的TSN流的特定要求来计算传输调度。
在操作13，CNC配置处于传感器与PLC控制器之间的路径中的TSN交换机的管理对象。在IEEE 802.1Qbv-2015§12中描述将被配置用于增强时间感知调度的示范管理对象。在示范实施例中，CNC将5G网络看作是路径中的TSN交换机，并且因此请求5G核心网络(5GC)为这个TSN流配置资源。例如，这能够通过CNC向接入管理功能(AMF，参见图110-111)发送TSN流内的业务类的循环时间和门控制列表进行。
在操作14，5GC中的接收实体(例如AMF)能够将所请求TSN流要求(例如循环时间、门控制列表等)转化成UE的QoS要求，所述UE被连接到TSN讲话者/收听者(例如传感器)。另外，AMF能够将所请求TSN流要求转化为(一个或多个)gNB的时间窗口和周期性，UE将向所述gNB传送和/或接收这个TSN流。
在一些实施例中，操作14能够涉及各种子操作。例如，能够标识UE以及与TSN流对应的PDU会话，并且能够标识这个TSN流内的业务类与UE的QoS流之间的映射。对于每个QoS流(所述QoS流能够对应于一个或多个业务类)，能够向gNB指示某个QoS要求。在一些实施例中，对gNB的这个指示能够包括时间窗口的指示符，在该时间窗口期间，应当保证QoS流的分组被传送。这个时间窗口能够例如通过提供时间窗口开始的绝对时间参考连同窗口的长度(例如作为时延限度)来指示。例如，绝对时间参考能够被指示为与某个绝对参考时间(例如gNB子帧(SFN)定时或者世界时坐标(UTC))的偏移，该绝对参考时间例如由全球导航卫星系统(GNSS，例如GPS)所提供。在一些实施例中，对gNB的指示还能够包括时间窗口的周期性(或周期)。例如，这在TSN流包括按照周期调度发生的多个传输事件时能够被包含。
通过指示UE的每QoS流的这个时间窗口信息，能够单独服务于TSN流或者多个TSN流的多个业务类。换言之，这个信息促进(一个或多个)受影响gNB在与QoS流关联的相应时间窗口期间为那些QoS流的每个保留无线电资源。例如，这能够促进(一个或多个)gNB将各种QoS流映射到不同的无线电承载，并且按无线电承载应用资源分配/保留。本文中，无线电承载采用来自第三代合作伙伴项目(3GPP)的常规定义。
在操作14，在确定如上所述的信息之后，AMF发送指示和/或请求(一个或多个)gNB确认能够满足QoS、时间窗口和/或周期性要求。在操作15，在接收在操作14所发送的请求/指示之后，gNB(或者多个gNB，视情况而定)确定它是否能够以所指示时间窗口要求来服务于这个附加QoS流。例如，在进行这个确定时，gNB能够考虑用于当前和估计业务负荷的资源、UE的能力(例如频谱效率、所支持传输/接收模式等)、RAN与UE之间的信道质量以及是否(和/或多少)附加保证资源需要分配给UE。在进行这个确定之后，gNB通过接受请求(“是”)或者拒绝请求(“否”)来响应于5GC功能(例如AMF)。在一些实施例中，当拒绝请求时，gNB能够指示备选时间窗口(例如通过与所请求时间窗口的偏移)，在该备选时间窗口期间，gNB可接受对应请求。在gNB接受请求的状况中，gNB还能够保留被标识为满足所请求传输调度所要求的任何附加资源。
在操作16，在接收来自(一个或多个)gNB的响应之后，5GC功能则可将这个响应—所述响应基于每QoS流映射—转化成业务流/TSN流粒度等级，并且向TSN CNC提供响应。响应可采取能够由TSN CNC来解码的格式。在操作17，在接收这个响应之后，CNC向CUC提供对在操作11所接收的加入请求的对应响应。在操作18，在接收来自CNC的加入响应之后，CUC进一步配置与原始请求关联的所有讲话者和收听者端站。在一些实施例中，CUC还能够请求5GC发起到UE的连接，而在其他实施例中，5GC或者它可能使用缺省和/或已经存在的PDU会话。
图115是示出按照本公开的其他示范实施例、TSN讲话者/收听者单元与虚拟化控制器之间经由5G网络的另一个示范通信场景的框图。在这个场景中，TSN网络被连接到UE，所述UE充当网关，通过无线链路将讲话者/收听者端站连接到5G网络。这种场景中的一个难题是促进按照TSN网络中的CNC所计算的调度所要求的限定时延从UE到gNB的TSN流分组的及时传输。
图116示出根据这些示范实施例用于配置经由图115所示的网络配置的TSN流分组的及时传递的示范方法和/或过程的时序图。图116所示的编号操作对应于如下描述。虽然如此，但是数字标签用于说明而不是指定操作的顺序。换言之，图116所示的操作能够按照不同顺序执行，并且能够组合和/或分为除了图中所示之外的其他操作。
在操作21，CNC基于CUC所提供的要求来计算传输调度，并且将它发送给5G网络的TSN接口，所述TSN接口在本例中是UE。在操作22，UE按照CNC所提供的传输调度来创建并且发送请求上行链路(UL)无线电资源的消息，所述传输调度能够被包含在消息中。例如，UE能够向5GC中的AMF发送消息。在操作23，在接收这个消息之后，AMF从5GC中的用户数据管理(UDM)功能中检索UE简档，并且基于这个信息来确定UE被连接到哪一个(哪些)gNB。在操作24，AMF基于传输调度向(一个或多个)gNB发送向UE启用TSN QoS特征的请求，所述传输调度能够被包含在请求中。在一些实施例中，AMF还能够将修改时间参考发送给被连接到5G网络的另一讲话者/收听者(例如虚拟化控制器)(操作24a)。
在操作25，(一个或多个)接收gNB能够执行与以上参照图114的操作15所述的操作基本上相似的操作，但是针对上行链路而不是下行链路。在从(一个或多个)gNB接收在操作25所发送的响应之后，AMF能够响应于(操作26)在操作22从UE所接收的资源的请求。与图114所示的操作16相似，AMF能够将gNB响应—所述gNB响应基于每QoS流映射—转化成业务流/TSN流粒度级，并且向UE提供按照这种格式的响应。在操作27，UE能够响应于在操作21所接收的所请求传输调度而将这个信息转发给CNC。如以上针对图114所示的某些实施例所述，如果gNB拒绝所请求传输调度，但是提供它能够接受的备选时间窗口，则在图114的操作15-17和图116的操作25-27所发送的响应能够包括这种备选时间窗口，按照相应接收方的协议和/或要求来格式化和/或转化。
如通过以上描述能够理解，这些和其他示范实施例促进按照外部网络(例如TSN网络)的时间敏感(例如限定时延)要求对蜂窝网络(例如5G网络)中的传输的时间感知调度。示范实施例通过用于收集(经由UE或者例如AMF等的网络功能)与关联外部网络所提供的业务的定时和周期性有关的信息并且将这种信息转发给蜂窝网络中的一个或多个基站(例如gNB)的新技术来促进这类特征。在这种情况下，(一个或多个)基站能够确定是否能够支持所请求业务的外部时间敏感要求，以及如果是这样，则将这种信息用于调度UE与(一个或多个)基站之间的上行链路或下行链路传输。
图117是示出按照本公开的各个示范实施例、用于按照与外部网络关联的传输调度来调度无线电接入网(RAN)中的资源的示范方法和/或过程的流程图。图117所示的示范方法和/或过程能够例如由本文中的其他附图所示或者相对其他附图所述的核心网络节点(例如AMF)在与RAN(例如NG-RAN)关联的核心网络(例如5GC)中实现。此外，如以下所述，图117所示的示范方法和/或过程能够与图118和/或图119所示的示范方法和/或过程(以下所述)协作使用，以提供本文所述的各种示范有益效果。虽然图117按照特定顺序示出框，但是这个顺序只是示范性的，以及示范方法和/或过程的操作能够按照与图117所示不同的顺序来执行，并且能够被组合和/或分为具有不同功能性的框。可选操作通过虚线表示。
图117所示的示范方法和/或过程能够包括框1210的操作，其中网络节点能够从外部网络接收与时间敏感数据流关联的传输调度。本文中，时间敏感数据流能够是时间敏感网络(TSN)的数据流。因此，在一些实施例中，外部网络包括例如本文所述的IEEE标准中描述的时间敏感网络(TSN)。在这类实施例中，数据流能够包括例如与TSN中的讲话者和/或收听者端站关联的TSN流。在这类实施例中，传输调度能够包括含有TSN流的一个或多个业务类的循环时间和门控制列表。
示范方法和/或过程还能够包括框1220的操作，其中网络节点能够向RAN发送为RAN与用户设备(UE)之间的数据流的传递分配无线电资源的请求，其中该请求进一步包括与传输调度相关的信息。在一些实施例中，与传输调度相关的信息包括下列一个或多个：UE的标识符；与数据流关联的一个或多个服务质量(QoS)流的标识符；以及与QoS流的每个关联的QoS要求。在一些实施例中，每个QoS要求能够包括一个或多个时间窗口，在所述时间窗口期间，要求数据流被传送。在一些实施例中，每个QoS要求包括初始时间窗口和周期性，该周期性标识后续时间窗口。
示范方法和/或过程还能够包括框1230的操作，其中网络节点能够从RAN接收指示是否能够分配无线电资源满足与数据流关联的传输调度的响应。在一些实施例中，按照子框1235，如果响应指示不能分配无线电资源满足数据流的传输调度，则响应进一步包括一个或多个其他时间窗口的指示，在所述其他时间窗口期间能够分配无线电资源。
在一些实施例中，响应能够指示是否能够满足与QoS流的每个关联的QoS要求。在这类实施例中，示范方法和/或过程还能够包括框1240的操作，其中网络节点能够基于关于是否能够满足与QoS流的每个关联的QoS要求的指示来确定是否能够满足传输调度。在一些实施例中，示范方法和/或过程还能够包括框1250的操作，其中网络节点能够向外部网络发送关于是否能够满足传输调度的指示。
在一些实施例中，该方法能够由5G核心网络(5GC)中的接入管理功能(AMF)来执行。在一些实施例中，能够从外部网络接收传输调度；以及无线电资源用于从RAN到UE的下行链路通信。在一些实施例中，从UE接收传输调度；以及无线电资源用于从UE到RAN的上行链路通信。
图118是示出按照本公开的各个示范实施例、用于按照与外部网络关联的传输调度来调度无线电接入网(RAN)中的资源的示范方法和/或过程的流程图。图118所示的示范方法和/或过程能够例如由本文中的其他附图所示或者相对其他附图所述的RAN节点(例如gNB)在与核心网络(例如5GC)关联的RAN(例如NG-RAN)中实现。此外，如以下所述，图118所示的示范方法和/或过程能够与图117和/或图119所示的示范方法和/或过程(以上和以下所述)协作使用，以提供本文所述的各种示范有益效果。虽然图118按照特定顺序示出框，但是这个顺序只是示范性的，以及示范方法和/或过程的操作能够按照与图118所示不同的顺序来执行，并且能够被组合和/或分为具有不同功能性的框。可选操作通过虚线表示。
图118所示的示范方法和/或过程能够包括框1310的操作，其中网络节点能够从核心网络接收在RAN与用户设备(UE)之间为时间敏感数据流的传递分配无线电资源的请求，其中该请求进一步包括与关联数据流的传输调度相关的信息。在一些实施例中，外部网络包括时间敏感网络(TSN)；以及数据流包括TSN流。
在一些实施例中，与传输调度相关的信息包括下列一个或多个：UE的标识符；与数据流关联的一个或多个服务质量(QoS)流的标识符；以及与QoS流的每个关联的QoS要求。在一些实施例中，每个QoS要求能够包括一个或多个时间窗口，在所述时间窗口期间，要求数据流被传送。在一些实施例中，每个QoS要求包括初始时间窗口和周期性，该周期性标识后续时间窗口。
图118所示的示范方法和/或过程还能够包括框1320的操作，其中网络节点能够基于与传输调度相关的信息来确定是否能够分配无线电资源满足传输调度。在一些实施例中，确定是否能够分配无线电资源满足传输调度能够进一步基于下列一个或多个：当前或估计业务负荷所需的资源；UE的能力；RAN与UE之间的信道质量；以及对将为UE所分配的附加保证资源的需要。
在一些实施例中，如果在框1320确定不能分配无线电资源满足与数据流关联的传输调度，则示范方法和/或过程包括框1330的操作，其中网络节点能够确定一个或多个其他时间窗口，在所述其他时间窗口期间能够分配无线电资源。在一些实施例中，如果在框1320确定能够分配无线电资源满足与数据流关联的传输调度，则示范方法和/或过程包括框1340的操作，其中网络节点能够将一个或多个QoS流映射到RAN与UE之间的至少一个无线电承载，并且为至少一个无线电承载保留传输资源。
示范方法和/或过程还包括框1350的操作，其中网络节点能够向核心网络发送指示是否能够分配无线电资源满足传输调度的响应。在一些实施例中，如果在框1320确定不能分配无线电资源满足传输调度，则在框1350所发送的响应还能够包括在可选子框1330所确定的一个或多个其他时间窗口的指示。这通过可选子框1355示出。
图119是示出按照本公开的各个示范实施例、用于按照与外部网络关联的传输调度来调度无线电接入网(RAN)中的资源的示范方法和/或过程的流程图。图119所示的示范方法和/或过程能够例如由与RAN(例如NG-RAN)进行通信的用户设备(UE，例如无线装置、IoT装置、M2M装置等)来实现，该RAN与核心网络(例如5GC)关联，例如本文中的其他附图所示或者相对其他附图所述。此外，如以下所述，图119所示的示范方法和/或过程能够与图117和/或图118所示的示范方法和/或过程(以上所述)协作使用，以提供本文所述的各种示范有益效果。虽然图119按照特定顺序示出框，但是这个顺序只是示范性的，以及示范方法和/或过程的操作能够按照与图119所示不同的顺序来执行，并且能够被组合和/或分为具有不同功能性的框。可选操作通过虚线表示。
图119所示的示范方法和/或过程能够包括框1410的操作，其中UE能够从外部网络接收与时间敏感数据流关联的传输调度。在一些实施例中，外部网络包括例如本文所述的IEEE标准中描述的时间敏感网络(TSN)。在这类实施例中，数据流能够包括例如与TSN中的讲话者和/或收听者端站关联的TSN流。在这类实施例中，传输调度能够包括含有TSN流的一个或多个业务类的循环时间和门控制列表。
示范方法和/或过程还能够包括框1420的操作，其中UE能够向与RAN关联的核心网络发送为UE与RAN之间的数据流的传递分配无线电资源的请求，其中该请求进一步包括与传输调度相关的信息。在一些实施例中，与传输调度相关的信息包括传输调度。
示范方法和/或过程还能够包括框1430的操作，其中UE能够从核心网络接收指示是否能够分配无线电资源满足与数据流关联的传输调度的响应。在一些实施例中，如果来自核心网络的响应指示不能分配无线电资源满足数据流的传输调度，则响应进一步包括一个或多个其他时间窗口的指示，在所述其他时间窗口期间能够分配无线电资源。这通过可选子框1435示出。在一些实施例中，能够向5GC中的接入管理功能(AMF)发送请求(框1420)，并且从AMF接收响应(框1430)。
在一些实施例中，示范方法和/或过程还能够包括框1440的操作，其中UE能够向外部网络发送关于是否能够满足传输调度的指示。在一些实施例中，如果在框1430所接收的响应包括一个或多个其他时间窗口(在所述其他时间窗口期间能够分配无线电资源)的指示(子框1435)，则被发送给外部网络的指示进一步包括与一个或多个其他时间窗口相关的信息。这通过可选子框1445示出。
图120示出蜂窝通信系统和/或网络的一个示例，该蜂窝通信系统和/或网络包括可用来实现本文所述的示范方法的任一个的各种装置和/或系统。在本文所述的实施例中，蜂窝通信网络1500是5GNR网络。在这个示例中，蜂窝通信网络1500包括控制对应宏小区1504-1和1504-2的基站1502-1和1502-2，所述基站在LTE中称作eNB，而在5GNR中称作gNB。基站1502-1和1502-2在本文中一般统称为基站1502并且单独地称作基站1502。同样，宏小区1504-1和1504-2在本文中一般统称为宏小区1504并且单独地称作宏小区1504。
蜂窝通信网络1500还能够包括一些低功率节点1506-1至1506-4，所述低功率节点控制对应小小区1508-1至1508-4。低功率节点1506-1至1506-4能够是小基站(微微或毫微微基站)、远程无线电头端(RRH)等。值得注意，虽然未示出，但是小小区1508-1至1508-4的一个或多个备选地可由基站1502来提供。低功率节点1506-1至1506-4在本文中一般统称为低功率节点1506并且单独地称作低功率节点1506。同样，小小区1508-1至1508-4在本文中一般统称为小小区1508并且单独地称作小小区1508。基站1502(以及可选的低功率节点1506)被连接到核心网络6150。
基站1502和低功率节点1506向对应小区1504和1508中的无线装置1512-1至1512-5提供服务。无线装置1512-1至1512-5在本文中一般统称为无线装置1512并且单独地称作无线装置1512。无线装置1512在本文中有时又称作UE。无线装置1512能够采取各种形式，包括与MTC和/或NB-IoT兼容的形式。
图121是按照本公开的一些实施例的无线电接入节点2200的示意框图。无线电接入节点2200可以是例如本文中相对一个或多个其他附图所述的基站(例如gNB或eNB)。如所示，无线电接入节点2200包括控制系统2202，该控制系统2202进一步包括一个或多个处理器2204(例如中央处理器(CPU)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等)、存储器2206和网络接口2208。另外，无线电接入节点2200包括一个或多个无线电单元2210，所述无线电单元2210各自包括被耦合到一个或多个天线2216的一个或多个发射器2212和一个或多个接收器2214。在一些实施例中，(一个或多个)无线电单元2210是控制系统2202外部的，并且经由例如有线连接(例如光纤电缆)来连接到控制系统2202。但是，在一些其他实施例中，(一个或多个)无线电单元2210和潜在的(一个或多个)天线2216与控制系统2202集成在一起。一个或多个处理器2204进行操作以提供无线电接入节点2200的一个或多个功能，如本文所述。在一些实施例中，(一个或多个)功能通过软件(其例如存储在存储器2206中并且由一个或多个处理器2204所运行)来实现。
图122是示出按照本公开的一些实施例的无线电接入节点2200的虚拟化实施例的示意框图。本论述同样可适用于其他类型的网络节点。此外，其他类型的网络节点可具有相似虚拟化架构。
如本文所使用的“虚拟化”无线电接入节点是无线电接入节点2200的实现，其中节点2200的功能性的至少一部分被实现为(一个或多个)虚拟组件(例如经由(一个或多个)网络中的(一个或多个)物理处理节点上执行的(一个或多个)虚拟机)。如所示，在这个示例中，无线电接入节点2200包括：控制系统2202，所述控制系统2202包括一个或多个处理器2204(例如CPU、ASIC、FPGA等)、存储器2206和网络接口2208；以及一个或多个无线电单元2210，所述无线电单元2210各自包括被耦合到一个或多个天线2223的一个或多个发射器2212和一个或多个接收器2214，如上所述。控制系统2202经由例如光纤电缆等连接到(一个或多个)无线电单元2210。控制系统2202能够被连接到一个或多个处理节点2300，所述处理节点2300经由网络接口2308来耦合到(一个或多个)网络2302或者作为其组成部分被包含。每个处理节点2300能够包括一个或多个处理器2310(例如CPU、ASIC、FPGA等)、存储器2306和网络接口2308。
在这个示例中，本文所述无线电接入节点2200的功能2310在一个或多个处理节点2300来实现或者按照任何预期方式分布于控制系统2202和一个或多个处理节点2300。在一些具体实施例中，本文所述无线电接入节点2200的功能2310的部分或全部实现为虚拟组件，其由(一个或多个)处理节点2300所托管的(一个或多个)虚拟环境中实现的一个或多个虚拟机所运行。如本领域技术人员将会理解，使用(一个或多个)处理节点2300与控制系统2202之间的附加信令或通信，以便执行预期功能2310的至少部分。值得注意，在一些实施例中，可以不包含控制系统2202，在此情况下，(一个或多个)无线电单元2210经由(一个或多个)适当网络接口与(一个或多个)处理节点2300直接通信。
在一些实施例中，提供一种包含指令的计算机程序，所述指令在由至少一个处理器执行时使至少一个处理器执行按照本文所述实施例的任一个、无线电接入节点2200或者实现虚拟环境中的无线电接入节点2200的功能2310的一个或多个的节点(例如处理节点2300)的功能性。在一些实施例中，提供一种包含上述计算机程序产品的载体。该载体是电子信号、光学信号、无线电信号或者计算机可读存储介质(例如，非暂时计算机可读介质，例如存储器)其中之一。
图122是按照本公开的一些其他实施例的无线电接入节点2200的示意框图。无线电接入节点2200包括一个或多个模块2400，其各自通过软件来实现。(一个或多个)模块2400提供本文所述无线电接入节点2200的功能性。本论述同样可适用于图123的处理节点2300，其中模块2400可跨一个或多个处理节点2300和/或控制系统2202来实现和/或分布。
图124是按照本公开的一些实施例的UE 2500的示意框图。如所示，UE 2500包括一个或多个处理器2502(例如CPU、ASIC、FPGA等)、存储器2504以及一个或多个收发器2506，所述收发器2506各自包括被耦合到一个或多个天线2512的一个或多个发射器2508和一个或多个接收器2510。在一些实施例中，上述UE 2500的功能性可完全或部分通过软件(其例如存储在存储器2504中并且由(一个或多个)处理器2502所运行)来实现。
在一些实施例中，提供包含指令的计算机程序，指令在由至少一个处理器运行时使至少一个处理器执行按照本文所述实施例的任一个的UE 2500的功能性。在一些实施例中，能够提供一种包含上述计算机程序产品的载体。该载体能够是电子信号、光学信号、无线电信号或者计算机可读存储介质(例如，非暂时计算机可读介质，例如物理存储器)其中之一。
图125是按照本公开的一些其他实施例的UE 2500的示意框图。在这些实施例中，UE 2500能够包括一个或多个模块2600，所述模块2600的每个通过软件来实现。(一个或多个)模块2600能够提供上文所述UE 2500的功能性的至少一部分。
通过蜂窝网络的数据流的传输
图126示出5G网络的架构，并且介绍例如用户平面功能(UPF)等的相关核心网络功能。
在NRPDCP中，使用报头压缩。该协议基于IETF RFC 5795“The Robust HeaderCompression(RoHC)Framework”中定义的健壮报头压缩(ROHC)框架。基本思路是利用新分组的协议报头中的冗余度，即，使用它们与先前接收的分组是相似或相同的事实。因此，后续分组无需包括完整协议报头信息，因为它从先前接收的分组已知。保持压缩/解压缩上下文，以跟踪那个信息。具有不同报头压缩算法/变体的若干不同的RoHC简档存在，并且在NRPDCP规范中定义/引用。
UE在改变其主小区时经历切换过程。源和目标小区可属于不同gNB。集中于这个过程中涉及的用户平面协议栈：UE采用HARQ过程来重置MAC，以及重新建立(刷新)RLC实体。PDCP协议用作切换锚，意味着PDCP将在确认模式进行尚未确认数据的重传，所述数据可能因切换时的MAC/HARQ和RLC刷新而丢失。
在双连接性中，除了切换之外，无线电承载可能从MCG类型改变成/从SCG类型改变或者改变成/从拆分类型改变。这能够采用包括PDCP重新建立的切换过程或者备选地采用PDCP数据恢复过程来实现。
在3GPP TS 23.501和TS 23.502(参见例如那些规范的版本15.2.0)中引入对通过5G网络的以太网PDU会话的支持。
图127示出如在3GPP TS 29.561的发布版15“Interworking between 5G Networkand External Data Networks；Stage 3”中定义的以太网PDU类型数据(用户平面)的协议栈。外部数据网络可包括例如以太网LAN。与外部数据网络(DN)的这种互配的关键特性包括：
·UPF应该存储从DN或UE所接收的MAC地址；5G网络没有向UE指配MAC地址
·不通过5GS发送以太网前导码、起始帧定界符(SFD)和帧校验序列(FCS)
·SMF提供以太网过滤集，并且基于以太网帧结构和UEMAC地址向UPF转发规则。
·在PDU会话建立期间，DN-AAA(数据网络-认证、授权和记帐)服务器能够提供这个特定PDU会话所允许的MAC地址的列表(参见3GPP TS 29.561的发布版15)。
·IP层被认为是应用层，该应用层不是以太网PDU会话的一部分(参见3GPP TS29.561的发布版15)。
时间敏感联网(TSN)是特征集合，所述特征允许基于以太网的有线通信网络中的确定性联网。在TSN网络内，通信端点称作讲话者和收听者。讲话者与收听者之间的所有交换机(例如桥接器)需要支持某些TSN特征，例如IEEE 802.1AS时间同步。在网络中被同步的所有节点属于所谓的TSN域。TSN通信仅在这种TSN域内是可能的。为了允许确定性通信，TSN通信在流中发生，所述流在数据通信进行之前跨TSN域来建立。在TSN网络中，存在关于帧如何被标识并且被映射到TSN流的不同可能性，如IEEE 802.1CB中定义。标识可能基于MAC地址和VLAN报头和/或IP报头。但是由于TSN标准现在正在开发中，所以其他方面(例如例如Ether-Type字段)可能也被引入其中以标识帧。在TSN网络中已经建立TSN流之后，基于特定流标识符在整个TSN网络中标识帧。
当前不存在为5G网络的以太网帧所定义的报头压缩。这会导致未压缩以太网帧的传输，这需要相当大的开销，假定某些类型的业务(例如工业IoT/URLLC业务)的通常较小有效载荷大小。
在切换重新建立和数据恢复期间，不能保证RoHC性能，这对于依靠保证传输成功的服务是成问题的。通过为服务提供更多资源(例如不使用RoHC)来消除这个问题可能导致不可接受的资源浪费。
与RoHC对准的以太网报头压缩的协议有时也许能够引起良好压缩比，但是例如在上述切换状况中不是确定性的。这导致无线电接入节点(例如gNB)也不能确定性地保留最低需要资源的缺点，即，对于报头压缩没有引起完全压缩的情况，这类节点可能需要保留更多资源，从而伴随附加资源浪费。
RoHC压缩上下文丢失(例如因切换)将导致接收器处的分组转发中的延迟，这对于URLLC业务可能是不可接受的。
本公开及其实施例的某些方面可提供对这些或其他难题的解决方案。
在3GPP NR无线电技术(例如3GPP TS 38.300 V1.3.0)的上下文内描述本公开。但是本领域的技术人员将会理解，本公开的实施例也适用于其他蜂窝通信网络。本公开的实施例通过压缩冗余信息来实现通过蜂窝(例如5G)网络的数据流(例如，时间敏感数据流，例如时间敏感网络(TSN)的数据流)的有效传输。这通过使一个或多个核心网络节点是TSN感知的来实现，从而支持TSN流的处置，同时降低不必要开销。
本公开中概述5G网络中基于以太网/TSN流的传输的报头压缩的方法。与已知方法(例如IP报头压缩的RoHC)相比，本文概述的方法依靠以太网/TSN流的特定性质来实现确定性压缩比。
本文提出各种实施例，它们解决本文所公开问题的一个或多个。
某些实施例可提供下列(一个或多个)技术优点的一个或多个。蜂窝网络中的以太网报头压缩一般降低资源使用，从而增加容量。本公开的实施例可引起确定性压缩比，即，实现流/UE的确定性最小需要资源保留，而不需要考虑不能满足这个最佳压缩比的状况。这样，改进系统的容量。
如以下所述，本公开的实施例假定数据分组报头(例如以太网报头)中的一个或多个字段的值对于所建立数据流(例如TSN流)是静态的。在这个上下文中，如果某个值在对于数据流内的序列中的多个数据分组保持为相同时可被认为是“静态的”。因此，这并不排除根据需要更新报头中的字段的值(即，半静态)的实施例。字段的值对数据流的生存期可以或者可以不保持为相同。
建立TSN流，并且在传送任何数据分组之前跨TSN流中涉及的所有节点应用配置。这还包括通告TSN流标识符。
图128示出TSN数据分组的帧结构。在TSN流内，报头字段用来标识流。这些字段包括例如DST MAC地址(6字节)、VLAN报头(4字节)和IP报头字段(各种字段)。在已经建立TSN流之后通常不改变这些字段。因此，这些字段提供在整个5G网络(例如UPF到UE、gNB到UE等)的静态压缩的可能性。
按照本公开的一个实施例，在数据传输发生之前，为UE和/或gNB或UPF配置数据分组的报头内的一个或多个字段。例如，一个或多个字段可包括以太网报头，并且在它们用于TSN流标识的情况下也可能是作为例如IP报头的组成部分的其他报头字段。
在QoS流中接收或传送的分组的报头中的字段的值可按QoS流来配置。作为补充或替代，在PDU会话中接收或传送的分组的报头中的字段的值可按PDU会话来配置。
下行链路的过程在图129中示出。
对于下行链路中的TSN流，5G CN(例如，核心网络节点，例如AMF或UPF或两者的组合)可使用来自TSN网络的关于TSN流标识以及哪些字段能够或不能被看作是静态的信息，或者它可能对此使用预先配置。
标识符可被添加到PDU会话或QoS流内部的数据分组，以区分同一会话或流内的多个TSN/以太网流(因此标识符用于特定TSN/以太网流)。例如，标识符可用来代替静态去除的以太网报头字段以供传输；8位报头可能足以分离会话或流内部的TSN流。
对于UPF与UE之间的报头压缩(由5G CN所发起)，使用NAS信令。这包括发信号通知报头内容(所述报头内容被静态映射到UE)以及可选地还发信号通知流标识符，该流标识符在PDU会话内或QoS流内用来区分不同的TSN流。5G CN将UPF配置用于静态映射。
对于gNB与UE之间的报头压缩的下行链路传输，能够使用RRC信令，即，当为UE建立新的QoS流时，指示UE将所配置报头用于对这个QoS流上所接收的分组。在备选实施例中，PDCP控制信令用来指示对原本静态的报头上下文的更新(即，为UE提供新报头上下文)，从而允许UE的半静态报头配置。
此外，在上述所有情况下，当指示静态报头的更新或者指示新静态报头时，可随之指示序列号，从而标识此后新报头开始应当用于解压缩的分组。
在另一实施例中，在接收实体(例如DL中的UE)中，应当在报头解压缩之前应用按照序列号对所接收分组的重排序。这样，当指示新配置报头连同序列号时，标识新配置报头是有效的第一分组。
用于上行链路的过程在图130中示出。
对于上行链路中的TSN流，UE可能从TSN网络获得关于TSN流标识以及哪些字段能够或不能被看作是静态的信息，并且相应地通知5G CN(例如通过将请求从TSN网络转发给5G CN)。
标识符可被添加到PDU会话或QoS流内部的数据分组，以区分同一会话或流内的多个TSN/以太网流(因此标识符用于特定TSN/以太网流)。例如，标识符可用来代替静态去除的以太网报头字段以用于传输；8位报头可能足以分离会话或流内部的TSN流。
对于UE与UPF之间的报头压缩(由UE所发起)，再次使用NAS信令。UE可能通过经由NAS发信号通知该请求连同从TSN网络已经接收的关于TSN流分组报头的任何TSN配置数据向5GCN请求静态报头压缩。5GCN然后可在UPF中配置静态映射，并且可能还指配流标识符，该流标识符在PDU会话内或QoS流内用来区分多个TSN流。5GCN可使用NAS信令来通知UE关于静态映射以及要使用的潜在标识符。5GCN将UPF配置用于静态映射。
此外，在上述所有情况下，当指示静态报头的更新或者指示新静态报头时，可随之指示序列号，从而标识此后新报头应当用于解压缩的分组。
对于上行链路传输，UE配置成在传输之前去除以太网报头字段。可经由RRC信令或NAS信令来指示配置。报头去除功能可在SDAP或PDCP传输算法中实现。可指示序列号，从而标识此后应用以太网报头字段的去除的第一分组。
对于上行链路传输，UE在任何数据传输之前向5G网络指示(已去除)报头，使得5G网络能够在接收来自UE的分组时考虑报头。另外，在这种情况下，报头能够按QoS流或者按PDU会话来配置。此外，可指示序列号，从而标识已经去除报头并且应当应用所配置报头的第一分组。
在另一实施例中，在接收实体(例如UL中的gNB或UPF)中，应当在报头解压缩之前应用按照序列号对所接收分组的重排序。这样，当指示新配置报头连同序列号时，标识新配置报头是有效的第一分组。
为了通过无线电来处置TSN流，可使用例如半永久调度(SPS)或即时上行链路访问(IUA)来预先分配无线电资源。资源预先分配获益于传输的已知有效载荷大小。在RoHC框架中，最坏情况有效载荷大小仍然是包括所有报头的整个分组；由于它在需要传送完整上下文时不能被确定，所以需要为最坏情况保留资源。对于上述静态报头压缩方法，情况不是这样。
TSN基于分组的及时传递。因上下文未感知而必须被重传或缓冲的分组导致很可能不可接受的分组时延。最好是丢弃分组或者改为再使用旧(或者如本公开所介绍的静态配置)的上下文。
图131示出按照特定实施例的方法。该方法可由一个或多个核心网络节点来执行。例如，该方法可由AMF和/或UPF(例如以上针对图126所述的AMF和UPF)来执行。此外，该方法可与上述图129中的元件“5G CN”的动作相关或对应。该方法实现与外部数据网络(例如以太网网络或LAN)中的数据流(例如TSN或另一时间关键数据流)关联的数据分组的传输。
该方法开始于步骤VV102，其中(一个或多个)核心网络节点获得外部数据网络中的数据流的配置信息。配置信息指示与将保持为静态的数据流关联的数据分组的报头内一个或多个字段的相应值。(一个或多个)核心网络节点可直接从外部数据网络(例如在建立数据流的请求消息中)接收这种配置信息，或者预先配置有信息。值可以是静态的一个或多个字段可包括一个或多个以太网报头字段，例如下列一个或多个(或全部)：目的地地址字段；源地址字段；虚拟LAN标签字段；以及类型/长度字段。作为补充或替代，一个或多个字段可包括IP报头中的一个或多个字段。
在步骤VV104，(一个或多个)核心网络节点向无线装置发起配置信息的传输，该无线装置将接收数据流。例如，配置信息可经由NAS信令来传送。
(一个或多个)网络节点可建立数据流的标识符，以便使它能够与其他数据流加以区分。在数据分组作为PDU会话或QoS流的一部分被传送给无线装置的实施例中，标识符在PDU会话或QoS流内可以是唯一的(并且因此在这类实施例中，标识符值可再用于PDU会话或QoS流外部的不同数据流)。配置信息还可包括关联数据流的标识符。
在步骤VV106，(一个或多个)核心网络节点从外部数据网络接收与数据流关联的数据分组。数据分组可经由任何适当机制被标识为关联或属于数据流。标识可能基于MAC地址和VLAN报头和/或IP报头。作为替代或补充，其他方面(例如Ether-Type字段)也可能被引入其中，以标识数据分组。
在步骤VV108，(一个或多个)核心网络节点从数据分组中去除一个或多个字段，以生成压缩数据分组。也就是说，(一个或多个)核心网络节点去除在步骤VV102所获得的配置信息中标识的一个或多个字段。可选地，(一个或多个)核心网络节点可将数据流的标识符添加到压缩数据分组。将会理解，标识符可在已经去除一个或多个字段之前或之后被添加到数据分组。
在步骤VV110，(一个或多个)核心网络节点向无线装置发起压缩数据分组的传输。例如，(一个或多个)核心网络节点可向无线电接入节点(例如gNB或另一基站)发送压缩数据分组，以供向上传送给无线装置。
在本公开的其他实施例中，数据流的配置信息可在已经建立上述配置之后被更新。在这类实施例中，可为数据流获得已更新配置信息(例如从外部数据网络)，包括与将保持为静态的数据流关联的数据分组的报头内的一个或多个字段的相应已更新值的指示。具有静态值的一个或多个字段可与最初标识的一个或多个字段是相同或不同的。已更新配置信息然后能够被传送给无线装置(例如经由NAS信令)，以便使无线装置能够对按照已更新配置被去除报头信息的数据分组进行解压缩。已更新配置信息可包括序列号，该序列号指示与应用已更新配置的数据流关联的数据分组的序列中的数据分组。
图132示出按照特定实施例的方法。该方法可由一个或多个核心网络节点来执行。例如，该方法可由AMF和/或UPF(例如以上针对图126所述的AMF和UPF)来执行。此外，该方法可与上述图130中的元件“5G CN”的动作相关或对应。该方法实现与外部数据网络(例如以太网网络或LAN)中的数据流(例如TSN或另一时间关键数据流)关联的数据分组的传输。
该方法开始于步骤VV202，其中(一个或多个)核心网络节点获得外部数据网络中的数据流的配置信息。配置信息指示与将保持为静态的数据流关联的数据分组的报头内一个或多个字段的相应值。(一个或多个)核心网络可直接从外部数据网络(例如在建立数据流的请求消息中)、从将要传送关联或属于数据流的数据分组的无线装置(例如在来自外部数据网络、由无线装置通过例如NAS信令等的信令所转发的请求消息中)接收这种配置信息，或者预先配置有信息。值可以是静态的一个或多个字段可包括一个或多个以太网报头字段，例如下列一个或多个(或全部)：目的地地址字段；源地址字段；虚拟LAN标签字段；以及类型/长度字段。作为补充或替代，一个或多个字段可包括IP报头中的一个或多个字段。
数据流的标识符可被建立，以便使它能够与其他数据流加以区分。在数据分组由无线装置作为PDU会话或QoS流的一部分来传送的实施例中，标识符在PDU会话或QoS流内可以是唯一的(并且因此在这类实施例中，标识符值可再用于PDU会话或QoS流外部的不同数据流)。配置信息还可包括关联数据流的标识符。备选地，在(一个或多个)核心网络节点建立数据流的标识符的情况下，该标识符可由(一个或多个)核心网络节点传送给无线装置。
可选地，该方法可进一步包括将配置信息发送给将要传送关联或属于数据流的数据分组的无线装置的步骤(未示出)。当没有从无线装置接收在步骤VV202的配置信息时，或者当无线装置不能自行处理和获得配置信息(例如从自外部数据网络所接收的请求消息)时，这个步骤可特别适用。例如，配置信息可经由NAS信令来发送。
在步骤VV204，(一个或多个)核心网络节点从无线装置接收与数据流关联的数据分组。按照在步骤VV202所获得的配置信息，通过报头中的一个或多个字段的去除(例如由无线装置按照以下在图133所述的方法)，来压缩数据分组。
在步骤VV206，(一个或多个)核心网络节点从数据分组添加一个或多个字段，以生成解压缩数据分组。也就是说，(一个或多个)核心网络节点添加在步骤VV202所获得的配置信息中标识的一个或多个字段。
在步骤VV208，(一个或多个)核心网络节点发起通过外部数据网络的解压缩数据分组的传输。
在本公开的其他实施例中，数据流的配置信息可在已经建立上述配置之后被更新。在这类实施例中，可为数据流获得已更新配置信息(例如从外部数据网络或无线装置)，包括与将保持为静态的数据流关联的数据分组的报头内一个或多个字段的相应已更新值的指示。具有静态值的一个或多个字段可与最初标识的一个或多个字段是相同或不同的。已更新配置信息被传送给无线装置(例如经由NAS信令)，特别在直接从外部数据网络接收已更新配置信息时。作为补充或替代，已更新配置信息用来在将来对所接收数据分组进行解压缩，所述所接收数据分组由无线装置按照已更新配置已经压缩。已更新配置信息可包括序列号，该序列号指示与应用已更新配置的数据流关联的数据分组的序列中的数据分组。因此，(一个或多个)核心网络节点可按照已更新配置为遵循已更新配置信息中指示的序列号的所有数据分组添加报头字段。可选地，(一个或多个)核心网络节点可将所接收数据分组按照其相应序列号重排序，以便于这个处理。
图133示出按照特定实施例的方法。该方法可由无线装置(例如以上针对图126所述的UE)来执行。此外，该方法可与上述图129中的元件“UE”的动作相关或对应。该方法实现与外部数据网络(例如以太网网络或LAN)中的数据流(例如TSN或另一时间关键数据流)关联的数据分组的传输。
该方法开始于步骤XX102，其中无线装置获得外部数据网络中的数据流的配置信息。配置信息指示与将保持为静态的数据流关联的数据分组的报头内的一个或多个字段的相应值。无线装置可直接从外部数据网络(例如在建立数据流的请求消息中)或者从一个或多个核心网络节点(例如通过经由NAS信令从诸如gNB或另一基站之类的无线电接入网节点的传输)来接收这种配置信息。值可以是静态的一个或多个字段可包括一个或多个以太网报头字段，例如下列一个或多个(或全部)：目的地地址字段；源地址字段；虚拟LAN标签字段；以及类型/长度字段。作为补充或替代，一个或多个字段可包括IP报头中的一个或多个字段。
数据流的标识符可被建立，以便使它能够与其他数据流加以区分。在数据分组由无线装置作为PDU会话或QoS流的一部分来接收的实施例中，标识符在PDU会话或QoS流内可以是唯一的(并且因此在这类实施例中，标识符值可再用于PDU会话或QoS流外部的不同数据流)。配置信息还可包括关联数据流的标识符。
在步骤XX104，无线装置从无线电接入网节点接收与数据流关联的数据分组。按照在步骤XX102所获得的配置信息，通过报头中的一个或多个字段的去除(例如由(一个或多个)核心网络节点或者无线电接入网节点本身按照上述方法)，来压缩数据分组。
在步骤XX106，无线装置从数据分组添加一个或多个字段，以生成解压缩数据分组。也就是说，无线装置添加在步骤XX102所获得的配置信息中标识的一个或多个字段。可选地，解压缩数据分组可通过外部数据网络向上传送。
在本公开的其他实施例中，数据流的配置信息可在已经建立上述配置之后被更新。在这类实施例中，可为数据流获得已更新配置信息(例如从核心网络节点)，包括与将保持为静态的数据流关联的数据分组的报头内一个或多个字段的相应已更新值的指示。具有静态值的一个或多个字段可与最初标识的一个或多个字段是相同或不同的。已更新配置信息然后用来在将来对所接收数据分组进行解压缩，所述所接收数据分组由(一个或多个)核心网络节点或无线电接入网节点按照已更新配置已经压缩。已更新配置信息可包括序列号，该序列号指示与应用已更新配置的数据流关联的数据分组的序列中的数据分组。因此，无线装置可按照已更新配置为遵循已更新配置信息中指示的序列号的所有数据分组添加报头字段。可选地，无线装置可将所接收数据分组按照其相应序列号重排序，以便于这个处理。
图134示出按照特定实施例的方法。该方法可由无线装置(例如以上针对图126所述的UE)来执行。此外，该方法可与上述图130中的元件“UE”的动作相关或对应。该方法实现与外部数据网络(例如以太网网络或LAN)中的数据流(例如TSN或另一时间关键数据流)关联的数据分组的传输。
该方法开始于步骤XX202，其中无线装置获得外部数据网络中的数据流的配置信息。配置信息指示与将保持为静态的数据流关联的数据分组的报头内一个或多个字段的相应值。无线装置可直接从外部数据网络(例如在建立数据流的请求消息中)或者从一个或多个核心网络节点(例如经由NAS或RRC信令)来接收这种配置信息。值可以是静态的一个或多个字段可包括一个或多个以太网报头字段，例如下列一个或多个(或全部)：目的地地址字段；源地址字段；虚拟LAN标签字段；以及类型/长度字段。作为补充或替代，一个或多个字段可包括IP报头中的一个或多个字段。
数据流的标识符可被建立(例如由一个或多个核心网络节点)，以便使它能够与其他数据流加以区分。在数据分组由无线装置作为PDU会话或QoS流的一部分来接收的实施例中，标识符在PDU会话或QoS流内可以是唯一的(并且因此在这类实施例中，标识符值可再用于PDU会话或QoS流外部的不同数据流)。配置信息还可包括关联数据流的标识符。
在步骤XX204，无线装置获得关联或属于数据流的数据分组。例如，数据分组可从外部数据网络接收，或者由无线装置来生成(例如响应某个用户交互或者通过无线装置上的应用的执行)。
在步骤XX206，无线装置从数据分组中去除一个或多个字段，以生成压缩数据分组。也就是说，无线装置去除在步骤XX202所获得的配置信息中标识的一个或多个字段。可选地，无线装置可将数据流的标识符添加到压缩数据分组。将会理解，标识符可在已经去除一个或多个字段之前或之后被添加到数据分组。报头去除功能可在SDAP或PDCP传输算法中实现。
在步骤XX208，无线装置发起通过外部数据网络的压缩数据分组的传输。例如，无线装置可在传输中将压缩数据分组传送给无线电接入网节点(例如gNB或另一基站)，以供向上传送给一个或多个核心网络节点并且此后传送给外部数据网络。使一个或多个核心网络节点能够在通过外部数据网络的传输之前例如按照上述方法对压缩数据分组进行解压缩。
在其他实施例中，数据流的配置信息可在已经建立上述配置之后被更新。在这类实施例中，可为数据流获得已更新配置信息(例如从外部数据网络)，包括与将保持为静态的数据流关联的数据分组的报头内一个或多个字段的相应已更新值的指示。具有静态值的一个或多个字段可与最初标识的一个或多个字段是相同或不同的。已更新配置信息然后能够由无线装置(例如经由NAS信令)来传送给一个或多个核心网络节点，以便使那些核心网络节点能够对按照已更新配置被去除报头信息的数据分组进行解压缩。已更新配置信息可包括序列号，该序列号指示与自其应用已更新配置的数据流关联的数据分组的序列中的数据分组。
将会理解，图131-134所示的方法可适当地在图120-125所示节点的一个或多个中实现。
资源调度和报头压缩技术的组合
如上所述，本文所述的各种技术可相互组合，以提供关于时延、可靠性等的优点。例如，有利的一个特定组合是以上对调度资源所述的技术以及对压缩TSN帧的报头所述的技术的组合。
因此，例如，图117所示的方法能够与图131所示的方法相组合，从而产生一种方法，该方法在与无线电接入网(RAN)关联的核心网络的一个或多个节点中执行以用于处置与用户设备(UE)和外部网络关联的时间敏感数据流。如在图117的框1210所示，这个方法包括从外部网络接收与时间敏感数据流关联的传输调度的步骤，以及如在同一图中的框1220所示，进一步包括向RAN发送为RAN与第一UE之间的数据流的传递分配无线电资源的请求的步骤，其中该请求进一步包括与传输调度相关的信息。如在图117的框1230所示，该方法进一步包括从RAN接收响应，该响应指示是否能够分配无线电资源满足与数据流关联的传输调度。
该方法进一步包括获得数据流的配置信息的步骤，该配置信息指示与将保持为静态的数据流关联的数据分组的报头内一个或多个字段的相应值；这个步骤在图131的框VV102示出。该方法更进一步包括下列步骤：发起对第一UE的配置信息的传输；从外部数据网络接收与数据流关联的数据分组；从数据分组中去除一个或多个字段以生成压缩数据分组；以及发起对第一UE的压缩数据分组的传输，如在图131的框VV104、VV106、VV108和VV110所示。
将会理解，以上对这些技术所述的变化的任一个在这里可适用于组合技术。因此，例如，在一些实施例中，外部网络包括时间敏感网络(TSN)，以及数据流包括TSN流。在这里，传输调度可包括含有TSN流的一个或多个业务类的循环时间和门控制列表。
在一些实施例中，与传输调度相关的信息包括下列一个或多个：第一UE的标识符；与数据流关联的一个或多个服务质量QoS流的标识符；以及与QoS流的每个关联的QoS要求。在这些实施例的部分中，每个QoS要求包括一个或多个时间窗口(在所述时间窗口期间，要求数据流被传送)和/或初始时间窗口以及标识后续时间窗口的周期性。在这后面的实施例的部分中，如果响应指示不能分配无线电资源满足数据流的传输调度，则响应进一步包括一个或多个其他时间窗口的指示，在所述其他时间窗口期间能够分配无线电资源。在一些实施例中，响应指示是否能够满足与QoS流的每个关联的QoS要求，以及该方法进一步包括基于是否能够满足与QoS流的每个关联的QoS要求的指示来确定是否能够满足传输调度。
在一些实施例中，该方法进一步包括向外部网络发送关于是否能够满足传输调度的指示。在这些和其他实施例的部分中，该方法由5G核心网络(5GC)中的接入管理功能(AMF)来执行。在一些实施例中，可从外部网络接收传输调度，并且无线电资源可用于从RAN到第一UE的下行链路通信，或者在其他实施例或实例中，可从第一UE接收传输调度，并且无线电资源可用于从第一UE到RAN的上行链路通信。
在一些实施例中，获得配置信息的步骤包括从外部数据网络接收配置信息。在其他实施例中，在核心网络的一个或多个节点中预先配置该配置信息。
在一些实施例中，压缩数据分组包括数据流的标识符。该标识符可由核心网络节点的一个或多个节点来添加。
在一些实施例中，压缩数据分组作为协议数据单元(PDU)会话或服务质量(QoS)流的一部分被传送给第一UE。在这些实施例的部分中，上述标识符在PDU会话或QoS流内可以是唯一的。
在一些实施例中，使用非接入层(NAS)信令向第一UE传送配置信息。在一些实施例中，配置信息包括数据流的标识符。
在一些实施例中，该方法进一步包括：获得数据流的已更新配置信息，该已更新配置信息包括与将保持为静态的数据流关联的数据分组的报头内一个或多个字段的相应已更新值的指示；以及向第一UE发起已更新配置信息的传输。这个已更新配置信息可进一步包括标识与应用相应已更新值的数据流关联的数据分组的序列号的指示。
在先前实施例的任一个中，数据分组可包括用户数据，以及向第一UE发起压缩数据分组的传输的步骤可包括经由对基站的传输向第一UE转发用户数据。
以上所述的解压缩技术也可与这些技术相组合。因此，由核心网络的一个或多个节点所执行的一些方法可包括：从第二UE接收与数据流关联的数据分组；将一个或多个字段添加到数据分组以生成解压缩数据分组；以及发起通过外部数据网络的解压缩数据分组的传输，如在图132的框VV204、VV206和VV208所示。
在一些实施例中，该方法可进一步包括发起向第二UE传送与将保持为静态的数据流关联的数据分组的报头内一个或多个字段的相应值的指示。数据分组可包括用户数据，以及发起通过外部数据网络的解压缩数据分组的传输的步骤可包括通过外部数据网络向主机计算机转发用户数据。
通过RAN的TSN
工厂自动化的至少一些单元(例如自主、多功能和/或移动机械和机器人)要求借助无线无线电通信进行联网。但是，充当RAN的移动终端的工厂单元(例如3GPP用户设备(UE))必须建立与RAN的无线电基站的无线电连接，只是找出这个特定无线电基站不支持TSN。
相应地，需要一种实现通过无线无线电通信的TSN的技术。备选或更特定目的是使移动终端能够优选地在建立移动终端与无线电基站之间的无线电连接之前具体选择支持TSN的无线电基站。
图135示出通过RAN来处置TSN的方法400的流程图。方法400包括从RAN的RBS接收SI的步骤402。SI暗示或指示关于通过RBS对TSN的支持。SI可以是RBS特定的。方法400进一步包括根据所接收SI通过RBS来建立或发起建立TSN的至少一个TSN流。方法400可由UE来执行，该UE无线电连接或者可无线电连接到RAN。
图136示出通过RAN来通告TSN的方法500的流程图。方法500包括从RAN的RBS传送SI的步骤502。SI暗示或指示关于通过RBS对TSN的支持。SI可以是RBS特定的。方法500进一步包括按照所传送SI通过RBS来支持TSN的至少一个TSN流。方法500可例如由RAN的RBS执行。
图137示出通过RAN来分发TSN的配置消息的方法600的流程图。方法600包括确定指示或暗示关于通过RAN的至少一个RBS对TSN的支持的至少一个配置消息的步骤602。方法600进一步包括将至少一个配置消息从CN发送给RAN的至少一个RBS的每个的步骤604。
方法600可由CN和/或使用CN的网络组件(AMF或MME)和/或使用TSN功能来执行。TSN功能可以是集中网络配置(CNC)或集中用户配置(CUC)。
根据所接收SI来建立或发起建立至少一个TSN流的步骤404可包括有选择地(例如有条件地)建立或者有选择地(例如有条件地)发起建立至少一个TSN流。选择性(例如条件性)可取决于所接收SI。UE可基于来自RBS的SI来判定是否例如在访问或者与基站连接之前尝试建立TSN流。
建立或发起建立至少一个TSN流的步骤404可包括有选择地执行或者有选择地发起执行下列至少一个：与RAN的RBS的随机接入过程；与RAN的RBS的无线电资源控制(RRC)连接建立；以及与被连接到RAN的CN的网络附连过程。选择性可取决于所接收SI。
建立步骤404可包括执行或者发起执行使用至少一个所建立TSN流的TSN应用。TSN应用或者TSN应用的客户端可在UE处执行。如果所接收SI指示TSN应用所要求的TSN特征，则满足在步骤404的选择性(例如条件性)。
接收SI的步骤402针对RAN的多个RBS的每个执行。建立或发起建立至少一个TSN流的步骤404包括在多个RBS当中选择SI指示TSN应用所要求的TSN特征的RBS。
可选择按照相应SI最佳满足所要求TSN特征的RBS(例如，如果多个RBS没有一个满足所要求TSN特征)。作为替代或补充，可选择SI指示最优选TSN特征的RBS(例如，如果多个RBS的多于一个满足所要求TSN特征)。
方法400可进一步包括向CN发送控制消息的步骤。控制消息可指示TSN应用所要求的TSN特征。控制消息可以是非接入层(NAS)消息。
控制消息可指示对TSN的请求。控制消息可被转发给CUC。
SI可暗示或指示由RBS或者通过RBS所支持的至少一个TSN特征。SI可以是RBS特定的。在步骤404的选择性(例如条件性)可取决于至少一个所支持TSN特征。作为替代或补充，可根据至少一个所支持TSN特征通过RAN来建立TSN流。例如，至少一个TSN流的建立可包括根据至少一个所支持TSN特征来执行或发起执行与RBS的随机接入。
本文中，TSN特征可包含在RBS可用于TSN的任何特征或功能性。通过RBS所支持的至少一个TSN特征又可称作RBS的TSN能力。
至少一个TSN特征可包括时间同步、对至少一个TSN流时延限定以及至少一个TSN流的可靠性量度中的至少一个。时间同步可以是处理(例如传输)至少一个TSN流的RBS和/或网络组件的时间同步。
作为替代或补充，SI可指示通过RBS的TSN的TSN配置(又称作TSN配置方案)。例如，至少一个TSN流的建立404可包括按照TSN配置来执行或发起TSN建立。TSN配置可指示CNC和CUC的至少一个的可用性或不可用性。
可在步骤502从RBS广播SI。SI可以是广播消息。SI可被包含在一个或多个系统信息块(SIB)中。
方法500可进一步包括在RBS从CN接收指示对TSN的支持的配置消息。由RBS所传送的SI可从所接收配置消息得出。
SI可暗示或指示由RBS或者通过RBS支持的至少一个TSN特征。可在一个或多个SIB中广播SI。方法500可进一步包括在UE和方法400的上下文中公开的任何特征和/或步骤或者与其对应的任何特征或步骤。
可从CN的AMF发送配置消息。配置消息可暗示或指示由或者通过RBS所支持或者应该支持的至少一个TSN特征。
方法600可进一步包括在方法400和500的任何特征和/或步骤或者与其对应的任何特征或步骤。
本技术的实施例保持与3GPP文档TS 23.501版本15.1.0或者其后续版本的兼容性，该版本规定“5G系统的系统架构”(阶段2)。
网络(例如包括提供如3GPP所定义的NR接入的RAN的5G网络)配置成通过至少一些RBS来支持TSN传输。对于UE通过RAN(例如5G无线电或NR)被附连到这种TSN网络，不存在现有方式来获得关于一般来说网络以及具体来说RBS(例如gNB)是否支持TSN传输的信息。在本技术的实施例中，SI使UE能够在进入无线电资源控制(RRC)连接模式并且向5G网络进一步发信号通知之前确定是否和/或如何支持某些TSN特征。因此，本技术使UE并且因此还使UE所连接的TSN应用知道TSN特征是否、有哪些、如何被网络(具体是传送SI的RAN和/或RBS)支持。
SI可暗示或指示关于对TSN的特征的支持。TSN特征可包括时间同步、冗余度、可靠性和时延(例如估计端对端时延)中的至少一个。
本技术的实施例使UE能够在被附连到5G网络之前接收SI中的必要TSN相关信息。这样，UE知道哪些TSN特征被5G网络支持。此外，5G网络可按照同样的方式来通知一个或多个UE关于TSN网络的配置细节和/或例如如何执行时间同步和网络管理。
例如，并非覆盖某个区域(例如工厂大厅中所部署)的所有RBS(例如gNB)都支持TSN业务。本技术可被实现以阻止要求TSN业务的来自某些RBS(例如gNB)(例如来自不支持TSN或者不支持UE所要求的TSN特征的那些RBS)的那些UE(又称作TSN-UE)。
SI可通过一个或多个系统信息块(SIB)来实现。
NR的主信息块(MIB)和SIB的总体功能性和结构可基本上与LTE相同。NR与LTE之间的差别在于NR提供两种不同类型的SIB。周期地(例如与LTE中的SIB传输相等或相似地)传送第一类型的SIB。仅当存在来自UE的请求时才传送第二类型的SIB。
SIB由RBS(例如gNB)来广播，并且包括UE所要求以访问RBS所服务的小区的系统信息的主要部分以及关于小区重选的其他信息。通过下行链路共享信道(DL-SCH)来传送SIB。通过对应物理下行链路控制信道(PDCCH)的传输来指示子帧中DL-SCH上的系统信息的存在，该PDCCH采用特殊系统信息无线电网络临时标识符(SI-RNTI)所标记。
多个不同SIB由3GPP对LTE和NR所定义，例如通过SIB中包含的信息的类型所表征。这个系统信息通知UE关于网络能力。并非所有SIB都应该存在。SIB由RBS(例如gNB)重复广播。
在TSN网络(即，支持TSN的网络)内，通信端点称作TSN讲话者和TSN收听者。TSN讲话者和TSN收听者的至少一个是UE。为了支持TSN，TSN讲话者与TSN收听者之间的所有RBS和网络组件(例如交换机、桥接器或路由器)都支持某些TSN特征，例如IEEE 802.1AS时间同步。在网络中被同步的所有节点(例如RBS和/或网络组件)都属于所谓的TSN域。TSN通信仅在这种TSN域内是可能的。
RAN的TSN或者配置用于TSN的RAN可包括确定性联网的特征，其又称作TSN特征。TSN特征可包括时间同步、保证(例如低)时延传输(例如时延的上限)和保证(例如高)可靠性(例如分组差错率的上限)中的至少一个。时间同步可包括RAN的组件(例如RBS)和/或网络组件(例如在回程域和/或CN中)之间的时间同步。
可选地，SI指示通过相应RBS所支持的TSN特征。
所支持TSN特征可包括或者兼容下列一组类别的至少一个。第一类别包括例如按照标准IEEE 802.1AS的时间同步。第二类别包括例如按照标准IEEE 802.1Qav、IEEE802.1Qbu、IEEE 802.1Qbv、IEEE 802.1Qch和IEEE 802.1Qcr的至少一个的限定低时延。第三类别包括例如按照标准IEEE 802.1CB、IEEE 802.1Qca和IEEE 802.1Qci中的至少一个的超可靠性。第四类别包括例如按照标准IEEE 802.1Qat、IEEE 802.1Qcc、IEEE 802.1Qcp和IEEE 802.1CS中的至少一个的网络配置和管理。
包括RAN的TSN网络的配置和/或管理能够按照不同方式来实现，例如按照如标准IEEE 802.1Qcc所定义的集中或分布式建立。参照图138、图139和图140来描述不同配置模型的示例。
图138示意示出通信系统700的第一示例的框图，该通信系统700包括装置100、200和300的实施例，所述装置可分别配置成执行图135、图136和图137示出的方法。通信系统700包括RAN 710和CN 730。RAN 710可包括装置200的至少一个实施例。CN 730可包括装置300的至少一个实施例(例如网络组件300-1)。网络组件300-1可以是交换机、桥接器或路由器。回程域720提供RAN 710的RBS 200之间和/或至少一个RBS 200与CN 730之间的数据链路。数据链路可包括微波链路、以太网链路和光纤链路中的至少一个。
SI 712由RBS 200按照步骤402和502向UE 100广播。RBS 200配置成按照步骤502来广播SI 712，并且响应从或者通过网络组件300-1所接收的配置消息722-1而按照步骤504来支持TSN流。
在用于分布式TSN配置的方案(通过图138中的第一示例示出)中，不存在用于TSN网络的CUC和CNC。TSN讲话者100因此负责在步骤404的TSN流的发起。由于没有CNC存在，所以网络组件300-1(例如交换机或桥接器)自行配置，这可能不允许使用例如IEEE 802.1Qbv所定义的时间选通排队。分布式TSN配置可与文档IEEE P802.1Qcc/D2.3“Draft Standardfor Local andmetropolitan area networks—Bridges and Bridged NetworksAmendment:Stream Reservation Protocol(SRP)Enhancements and PerformanceImprovements”(IEEE TSN任务组，例如draft status 03-05-2018)兼容或一致。
在用于集中TSN配置的第一方案(在图139中针对通信系统700的第二示例示意所示)中，TSN讲话者100负责在步骤404的TSN流的初始化，而网络组件300-1由CNC 300-2来配置。集中TSN配置可与文档IEEEP802.1Qcc/D2.3兼容或一致。
SI 712由RBS 200按照步骤402和502向UE 100广播。作为对配置消息722-1的替代或补充，RBS 200配置成按照步骤502来广播SI 712，并且响应于从或者通过CNC 300-2所接收的配置消息722-2而按照步骤504来支持TSN流。
在用于集中TSN配置(又称作全集中TSN配置)的第二方案(在图140中针对通信系统700的第三示例示意示出)中，网络组件300-1由CNC 300-2和CUC 300-3分别采用网络配置信息和用户配置信息来配置。在一个实现中，CUC 300-3可配置网络组件，以便TSN讲话者100被无线电连接到RBS 200时立即建立TSN流。在与一个实现可组合的另一个实现中，TSN讲话者100负责至少一个TSN流的初始化，而TSN讲话者100对至少一个TSN流的质量要求和/或TSN讲话者100的TSN流的数量由CUC 300-3来配置。全集中TSN配置可与文档IEEEP802.1Qcc/D2.3兼容或一致。
SI 712由RBS 200按照步骤402和502向UE 100广播。作为对配置消息722-1和/或配置消息722-2的替代或补充，RBS 200配置成按照步骤502来广播SI 712，并且响应从CUC300-3所接收的配置消息722-3而按照步骤504来支持TSN流。
可选地，例如在通信系统700的三个示例的任一个中，在RAN 710的广播信道上传送SI 712。SI 712可(例如肯定地)指示对TSN的支持，例如在没有用户和/或网络配置信息的情况下。UE 100可通过TSN特定协议从RBS 200和/或使用非接入层(NAS)协议从CN 710(例如装置300-1)在下行链路控制信道上接收用户和/或网络配置信息。备选或组合地，SI712可包括(至少部分)用户和/或网络配置信息。
TSN讲话者(如装置100的实施例)与TSN收听者(可以或者可以不是装置100的另一实施例)之间的TSN通信在TSN流中发生。TSN流在由TSN讲话者和TSN收听者处实现的应用(TSN应用)所给出的数据速率和时延方面基于某些要求。TSN配置和管理特征用来建立TSN流，并且保证跨网络的TSN流的要求。
在分布式方案(例如按照图138中的第一示例)中，TSN讲话者100和TSN收听者100可使用流保留协议(SRP)在沿TSN网络中从TSN讲话者100到TSN收听者100的路径的每一个RBS 200和/或每一个网络组件300-1(例如每一个交换机)中建立和配置至少一个TSN流。可选地，一些TSN特征要求作为中央管理实体的CNC 300-2(例如按照图139中的第二示例)。CNC 300-2使用例如网络配置协议(Netconf)和/或“又一个下一代”(YANG)模型为每个TSN流配置网络中的RBS 200和/或网络组件300-1(例如交换机)。这还允许如在IEEE 802.1Qbv中定义的时间选通排队的使用，该时间选通排队实现TSN网络中具有确定性时延的数据传输。通过每个RBS 200和/或每个网络组件300-1(例如交换机)上的时间选通排队，队列按照准确调度来开启或关闭，该调度允许高优先级分组在门被调度成开启的时间内到达入口端口时以最小时延和抖动通过RBS 200或网络组件300-1。在全集中方案(例如按照图140中的第三示例)中，通信系统700包括作为TSN收听者100和/或TSN讲话者100的联络点的CUC300-3。CUC 300-3从TSN收听者100和/或TSN讲话者100来收集流要求和/或端点能力。CUC300-3可与CNC 300-2直接通信。TSN配置可如标准IEEE 802.1Qcc中详细说明来实现。
图141示出通信系统700的第四示例的功能框图，该通信系统700包括装置100、200和300的实施例。第四示例可进一步包括对第一、第二和/或第三示例所述的特征的任一个，其中相似参考标号表示可互换或等效特征。5G网络(例如包括RAN 710和CN 730)与TSN网络架构(例如CNC 300-2和CUC 300-3)之间的可选互配可基于分别来自CNC 300-2和CUC 300-3的控制消息722-2和722-3的至少一个，例如图141所示。可使用5G网络的控制平面向AMF300-4(在CN 730中)和/或向RBS 200(在RAN 710中)转发控制消息722-2和722-3的至少一个。作为替代或补充，CN 730(例如AMF 300-4)可实现CNC 300-2和CUC 300-3的至少一个。
本技术实现例如使用如3GPP所定义的5G网络将TSN收听者100和TSN讲话者100无线连接到TSN网络。由3GPP所定义的5G标准通过尤其是RAN上的多个特征(例如提供5GNR)来解决工厂用例，以便使它比演进UMTS无线电接入网(E-UTRAN，即4G LTE的无线电接入技术)更可靠并且减少发射时延。
5G网络包括UE 100、示为gNB 200的RAN 730以及核心网络(5G CN)内的节点300-4。5G网络架构的示例在图141的左边示出。TSN网络架构的示例在图141的右边示出。
两种技术(5G网络和TSN网络)均定义自己的网络管理和/或配置的方法。实现通信确定性的不同机制被布置成实现端对端确定性联网，以支持例如用于工业网络的TSN流。在3GPP文档RP-181479中已经发起即将发布的3GPP发布版16的研究项目，以支持例如用于工厂自动化用例的TSN。
在这里，UE 100作为被连接到RAN 710(并且因此被连接到5G网络)的无线电装置又可称作5G端点。被连接到TSN网络(又称作TSN域)的装置可称作TSN端点。
尽管图141中所示，但也有可能的是，UE 100没有被连接到单个端点，而是被连接到包括至少一个TSN桥接器和至少一个端点的TSN网络。UE 100则是TSN-5G网关的一部分。
5G网络的控制平面可包括网络资源库功能(NRF)、AMF 300-4、会话管理功能(SMF)、网络开放功能(NEF)、策略控制功能(PCF)和统一数据管理(UDM)中的至少一个。
5G网络的数据平面包括用户平面功能(UPF)、RBS 200的至少一个实施例和/或UE100的至少一个实施例。
TSN收听者1002可由UE 100来体现或者在UE 100处(例如作为应用)执行。虽然UE100在图141所示的通信系统700的第四示例中作为TSN收听者1002进行操作或者由TSN收听者1002来使用，但是作为替代或补充，UE 100可作为任何示例中的TSN讲话者进行操作。可选地，TSN讲话者1004由另一个UE 100来体现，所述另一个UE 100通过同一或另一个RBS200来连接到通信系统700。
方法600的步骤604可按照下列变体的至少一个来实现(例如在图138至图141的通信系统700的四个示例的任一个的上下文中)。在第一变体中，CNC 300-2通过发送配置消息722-2来配置gNB 200。在第二变体中，CUC 300-3向AMF 300-4发送配置消息722-3，并且由此配置gNB 200。例如，AMF 300-4将配置消息722-3转发给gNB 200，或者从配置消息722-3得出配置消息722-4。在第三变体(未示出)中，CUC 300-3向gNB 200发送配置消息722-3。在第四变体(未示出)中，CNC 300-2向AMF 300-4发送配置消息722-2。可选地，例如在变体的任一个中，AMF 300-4实现CNC 300-2和CUC 300-3的至少一个。
作为替代或补充，CNC 300-2向网络组件300-1(例如交换机或路由器)发送配置消息722-2，并且由此配置gNB 200。例如，网络组件300-1将配置消息722-2转发给gNB 200，或者从配置消息722-2得出配置消息722-1。
虽然在本文中为了清楚和具体起见而采用制造和工厂自动化的上下文中的实施例来描述本技术，但是本技术可进一步可适用于汽车通信和家庭自动化。
图142示出涉及装置100(例如作为TSN讲话者的UE 100和/或作为TSN收听者的UE100)的示范实施例以及装置300(即，300-1、300-2和300-3)的示范实施例的TSN流配置的信令图1100。虽然组合地示出和描述装置100和300的这多个实施例，但是可实现任何子组合。例如，仅网络组件300-1、CNC 300-2和CUC 300-3其中之一就可体现装置300。作为替代或补充，仅TSN讲话者和TSN收听者其中之一就可以是装置100的实施例。
可在UE 100基于在步骤402所接收的SI已经决定接入(例如无线电连接和/或附连到)RBS 200(图141中为了简洁起见而未示出)之后执行TSN流配置(例如按照信令图1100)的步骤。步骤404可发起TSN流配置的步骤中的至少一个。
实现TSN讲话者或TSN收听者的每个UE 100通过RBS 200的实施例被无线电连接到网络组件300-1、CNC 300-2和CUC 300-3的至少一个。UE 100可通过同一RBS 200或者不同的RBS 200被无线电连接。TSN流配置可与IEEE 802.1Qcc兼容或一致。
按照全集中配置方案的TSN流配置(即，在TSN网络中建立至少一个TSN流)包括下列步骤的至少一个。
在第一步骤1102，CUC 300-3可从例如工业应用/工程工具(例如可编程逻辑控制器PLC)获取输入，该工业应用/工程工具指定例如应该交换时间敏感流(即，TSN流)的装置。PLC可适合于控制制造过程(例如装配线或机器人装置)或者要求高可靠性控制和/或易于编程和过程失败诊断的任何活动。
在第二步骤1104，CUC 300-2读取TSN网络中的端站和应用的能力，包括用户业务的周期和/或间隔和有效载荷大小。
在第三步骤1106，基于上述信息，CUC 300-3创建作为每个TSN流的标识符的StreamID、StreamRank和UsertoNetwork要求中的至少一个。
在第四步骤1108，CNC 300-2使用例如链路层发现协议(LLDP)和任何网络管理协议来发现物理网络拓扑。
在第五步骤1110，CNC 300-2使用网络管理协议来读取TSN网络中的桥接器的TSN能力(例如IEEE 802.1Q、802.1AS、802.1CB)。
在第六步骤1112，CUC 300-3发起加入请求以配置至少一个TSN流，以便在桥接器300-1处为从一个TSN讲话者100到一个TSN收听者100的TSN流配置网络资源。
在第七步骤，一组TSN讲话者100和TSN收听者100(即，指定TSN流的一组元件)由CUC 300-3来创建，例如标准IEEE 802.1Qcc第46.2.2条款中规定。
在第八步骤1114，CNC 300-2配置TSN域，检查物理拓扑，并且检查时间敏感流是否被网络中的桥接器所支持，以及执行流的路径和调度计算。
在第九步骤1116，CNC 300-2在沿TSN网络中的路径的桥接器中配置TSN特征。
在第十步骤1118，CNC 300-2向CUC 300-3返回至少一个TSN流的所产生资源指配的状态(例如成功或失败)。
在第十一步骤1120，CUC 300-3进一步配置端站(其中用于这个信息交换的协议可能超出IEEE 802.1Qcc规范的范围)，以开始如最初在TSN收听者100与TSN讲话者100之间所定义的用户平面业务交换。
在TSN网络中，streamID用来唯一标识流配置。它用来将TSN资源指配给TSN讲话者的TSN流。streamID包括两个元组MacAddress和UniqueID。MacAddress与TSN讲话者100关联。UniqueID区分根据同一MacAddress所标识的端站内的多个流。
本技术的任何实施例和实现可在一个或多个SIB的专用信息元素中对SI 712进行编码。按照步骤402和502，使UE 100能够检测由网络的RBS 200所支持的TSN特征和/或如何支持它们。UE 100在附连到网络之前接收SI 712，并且能够首先通过侦听包含SI 712的SIB消息来检查。所接收SI 712可被转发给UE 100正服务的TSN应用1002或1004，和/或UE 100使用SI 712来建立到5G网络的连接。
通过包含一个或多个SIB和/或SIB中的信息元素以用于向UE 100指示5G网络(例如具体是RBS 200)所支持的TSN特征和/或TSN配置细节，RBS 200的任何实施例可实现本技术。
UE 100的任何实施例可通过读取一个或多个SIB和/或其中包含的信息元素来实现步骤402。可选地，关于所支持TSN特征和/或TSN配置的所包含信息被转发给它正服务的TSN应用。有条件地，即，取决于在SI 712中指示为被支持的特征，信息用来建立与RBS(例如到5G网络)的连接。
下面使用抽象语法符号一(ASN.1)来概述在步骤402和502的SI 712的SIB块结构的(例如可扩展)示例。相同信息也可被包含在方法600的配置消息722中。
Figure GDA0003293257150002161
此外，通过例如引入将来被定义的保留字段，SIB块可适合于TSN特征的将来版本。
对于端对端时间同步(例如绝对时间参考的提供)，多个实现方式是可能的。SI712可包括关于如何由RAN(例如5G网络)来处理时间同步的信息。
“FRER”参数表示由5G网络所支持的冗余特征。在网络不支持冗余度的情况下，不需要建立例如冗余协议数据单元(PDU)会话。
TSN配置可包括TSN网络中的CUC 300-3和/或CNC 300-2的存在和/或所支持的特定TSN配置方案。
“Max.Latency added by 5Gnetwork”参数可用来向UE 100发信号通知能够由5G网络所支持的时延和/或可靠性方面的QoS等级。表示这个参数的字段可包括能够采用充分可靠性或分类值(例如非实时、实时、硬实时等)来保证的时延值(例如在毫秒中)。该值可通过预定义索引值来指示。这个信息可由UE 100(或者UE 100背后的TSN网络的端点1002或1004)用来在连接建立之前找出与RBS 200(或5G网络)的连接是否将能够支持TSN应用1002或1004的要求。
RBS 200(例如gNB)可进一步将当前小区负荷和/或其他度量包含到那个字段的计算中。可选地，SI 712指示业务整形器支持，该业务整形器支持表示可被RBS(例如5G网络)所保证的服务质量(QoS)。例如，SI 712可指示整形器是基于信用(例如每时间和UE的数据量)还是TSN的时间感知整形器(TAS)。
图143示出产生于分别通过装置100、200和300的实施例来执行方法400、500和600的实现的信令图1200。更具体来说，本技术使UE 100的实施例能够通过一个或多个SIB中包含的SI 712来获悉网络所支持的TSN特征。虽然用于TSN流配置的信令图1200(和对应流程图)使用全集中配置方案(例如，如图140所示)，但是本技术易于可适用于其他配置方案(例如，如图138或图139所示)。
方法400、500和600的实现使UE 100能够通过包含SI 712的一个或多个SIB来获悉由网络和/或具体由RBS 200所支持的TSN特征。
在步骤604，5G核心功能(例如AMF 300-4)通过向特定RBS 200(例如gNB)发送配置消息722来指示哪些TSN特征(例如按照上述非详尽列表)被支持或者应该被启用(例如只有所有gNB的子集可支持TSN)以及如何支持这些TSN特征。
响应于配置消息722的接收(例如上述实现722-1至722-4的任一个)，RBS 200(例如gNB)生成SI 712(例如，如上所述的SIB块信息)，并且在步骤502开始例如通过DL-SCH广播SI 712。
UE 100在步骤402接收和/或读取SIB中的SI 712。可选地，UE 100将SI 712中的信息的至少部分传递给TSN应用1002或1004，例如RBS 200所支持的TSN特征的列表。作为在步骤404的条件性或选择性的示例，如果所支持的TSN特征列表是充分的，则TSN应用1002或1004可向UE 100请求TSN连接。
为了在步骤404发起TSN流，UE 100进入RRC连接模式(若尚未处于那个模式)，并且请求可具有以太网类型的PDU会话。。UE可借助NAS信令(对其要求TSN特征)进一步提供信息。
TSN控制器(例如CNC 300-2)从CN 730接收确认，并且执行路径计算和时间调度。TSN流计算开始，其中RBS 200按照步骤504支持TSN流。
在任何实施例中，作为在步骤404的条件性或选择性的示例，如果TSN应用要求某些TSN特征而UE 100没有在SIB广播402中接收到支持这些特征的一个或多个，则UE 100可推迟或避免在步骤404请求RRC连接建立。
在同一或另一个实施例中，UE 100读取多个RBS 200(例如gNB)的SI 712(即，一个或多个SIB中包含的TSN信息)，并且选择最佳满足UE 100的TSN要求的RBS 200。如果所有RBS 200都满足要求，则UE 100可按照选择规则起作用，例如选择指示最低时延的RBS 200。
在任何实施例中，UE 100可存储在步骤402所接收的SI 712。本技术可按照一直到步骤402并且包括步骤402所述的那样来实现。当TSN应用1002或1004请求TSN通信(即，一个或多个TSN流)时，UE 100使用所存储SI 712按照所支持方式来建立至少一个TSN流或者在不支持TSN请求时拒绝TSN请求。
UE 100可进一步使用来自SIB的SI 712，例如以初始化进入TSN传输的分组的分组过滤。此外，所接收SI 712可用来建立与5G网络的缺省PDU会话。
TSN支持检测和报头压缩技术的组合
再次如上所述，本文所述的各种技术可相互组合，以提供关于时延、可靠性等的优点。例如，有利的一个特定组合是以上对检测TSN的支持所述的技术以及对压缩TSN帧的报头所述的技术的组合。
因此，例如，图135所示的方法能够与图133所示的方法相组合，从而产生一种方法，该方法由与无线通信网络关联的无线装置来执行，以用于与外部数据网络中的数据流关联的数据分组的传输。这个方法包括从无线电接入网(RAN)的无线电基站(RBS)接收系统信息(SI)的步骤，该SI指示通过RBS对时间敏感联网(TSN)的支持，如在图135的框402所示，以及包括通过RBS来建立与外部数据网络的至少一个TSN流的步骤，如在图135的框404所示。该方法进一步包括下列步骤：获得TSN流的配置信息的步骤，该配置信息指示与将保持为静态的TSN流关联的数据分组的报头内的一个或多个字段的相应值，如在图133的框XX102所示；以及从RBS接收与TSN流关联的数据分组，如在图133的框XX104所示。该方法更进一步包括将一个或多个字段添加到数据分组以生成解压缩数据分组的步骤，如在图133的框XX106所示。
在一些实施例中，SI被包含在一个或多个系统信息块(SIB)中。在一些实施例中，获得配置信息的步骤包括从无线通信网络的网络节点接收配置信息。数据分组可包括TSN流的标识符；在一些实施例中，由核心网络节点来添加这个标识符。
在一些实施例中，压缩数据分组作为协议数据单元(PDU)会话或服务质量(QoS)流的一部分来接收。在这些实施例的部分中，TSN流的标识符在PDU会话或QoS流内是唯一的。
在一些实施例中，使用非接入层(NAS)信令向无线装置传送配置信息。配置信息可包括TSN流的标识符。
在一些实施例中，该方法可进一步包括获得TSN流的已更新配置信息，其中该已更新配置信息包括与将保持为静态的TSN流关联的数据分组的报头内一个或多个字段的相应已更新值。在这些实施例中，该方法可进一步包括利用已更新配置信息将一个或多个字段的相应已更新值添加到从RBS所接收的数据分组的步骤。在这些实施例的部分中，已更新配置信息进一步包括标识与应用相应已更新值的TSN流关联的数据分组的序列号的指示。
一些实施例可进一步包括图134所示的方法的步骤。这类实施例可包括获得与TSN流关联的数据分组的步骤，如在图134的框XX204所示，以及包括从数据分组中去除一个或多个字段以生成压缩数据分组的步骤，如在图134的框XX206所示。该方法可进一步包括经由到RBS的传输来发起通过外部数据网络的压缩数据分组的传输，如在图134的框XX206所示。
获得配置信息的步骤可包括在一些实施例中从无线通信网络的核心网络节点接收配置信息，或者在其他实施例中从外部数据网络接收配置信息。在一些实施例中，该方法进一步包括向无线通信网络的核心网络节点发起与将保持为静态的TSN流关联的数据分组的报头内一个或多个字段的相应值的指示的传输，以便使核心网络节点能够将压缩数据分组在通过外部数据网络的传输之前解压缩。
在这些实施例的部分中，数据分组包括用户数据，并且其中发起通过外部数据网络的压缩数据分组的传输的步骤包括通过外部数据网络向主机计算机转发用户数据。
TSN支持检测和资源调度技术的组合
再次如上所述，本文所述的各种技术可相互组合，以提供关于时延、可靠性等的优点。例如，有利的一个特定组合是以上对检测TSN的支持所述的技术以及对压缩TSN帧的报头所述的技术的组合。
因此，例如，图135所示的方法能够与图119所示的方法相组合，从而产生一种方法，该方法由配置用于与无线电接入网RAN进行通信的无线装置来执行，以用于按照与外部网络关联的传输调度来调度RAN中的资源。这个方法包括从无线电接入网(RAN)的无线电基站(RBS)接收系统信息(SI)的步骤，该SI指示通过RBS对时间敏感网络(TSN)的支持，如在图135的框402所示，以及包括通过RBS来建立与外部数据网络的至少一个TSN流的步骤，如在图135的框404所示。该方法进一步包括下列步骤：从外部网络接收与TSN流关联的传输调度，如在图119的框1410所示；以及向与RBS关联的网络发送为无线装置与RAN之间的TSN流的传递分配无线电资源的请求，如在图119的框1420所示，其中该请求进一步包括与传输调度相关的信息。如在图119的框1430所示，该方法进一步包括从网络接收响应，该响应指示是否能够分配无线电资源满足与TSN流关联的传输调度。
在一些实施例中，传输调度包括含有TSN流的一个或多个业务类的循环时间和门控制列表。在一些实施例中，如果来自网络的响应指示不能分配无线电资源满足数据流的传输调度，则响应进一步包括一个或多个其他时间窗口的指示，在所述其他时间窗口期间能够分配无线电资源。在一些实施例中，该方法进一步包括基于来自网络的响应向外部网络发送是否能够满足传输调度的指示。在这些实施例的部分中，如果响应包括一个或多个其他时间窗口的指示，则被发送给外部网络的指示进一步包括与一个或多个其他时间窗口相关的信息。
在一些实施例中，网络包括5G核心网络(5GC)，以及向5GC的接入管理功能(AMF)发送请求并且从AMF接收响应。
对5G中的多个时域的支持以支持TSN传输
5G与TSN的互配在图144中示出。两种技术均定义自己的网络管理和配置的方法以及实现通信确定性的不同机制，它们必须以某种方式来布置成实现工业网络的端对端确定性联网。被连接到5G网络的装置在下文中称作5G端点。被连接到TSN域的装置称作TSN端点。
尽管图144中所示，但也有可能的是，UE没有被连接到单个端点，而是被连接到包括至少一个TSN桥接器和至少一个端点的TSN网络。UE则是TSN-5G网关的一部分。
应当注意，图144的UPF被假定为支持精确时间协议(PTP)，并且因此能够使用采用UDP/IP(例如按IEEE 1588-2008)所传输的PTP消息来同步到TSN网络中的主控器时钟。
UPF随后向gNB转发时钟信息(从主控器时钟所得出)所采用的方法被认为是实现特定的。
gNB能够在需要时使用基于5G网络的方法向UE发送从多个源(例如基于GPS、基于主控器)所得出的时钟信息的多个实例。
从UE到一个或多个端点的时钟信息的进一步分发是可能的(例如，具有时钟信息的UE能够用作一个或多个端点的源时钟)。
图144能够支持以太网PDU处理的两种基本场景。第一场景是通过5G网络所转发的以太网PDU。第一场景假定单个UE需要支持多个端点的情况，所述多个端点各自具有不同以太网MAC层地址(即，UE支持多个以太网端口)。
与TSN交换机对接的UPF被假定支持没有携带作为更高层有效载荷的IP分组的以太网PDU的接收和传输。在从TSN交换机接收以太网PDU时，UPF必须具有一种方法，以用于将目的地MAC地址与特定IP地址关联的方法，并且然后将以太网PDU转发给5G网络中的适当节点(例如PDN-GW)。适当5G网络节点使用IP地址来标识特定UE及其对应RNTI，使得以太网PDU然后能够被转发给适当gNB，以供使用所标识RNTI的传递。
gNB使用具有适合于支持以太网PDU传输的可靠性和时延属性的数据无线电承载(DRB)向UE发送以太网PDU。UE恢复以太网PDU(例如从PDCP层)，并且将它发送给与目的地MAC地址关联的端点(即，UE可支持一个或多个以太网连接端点)。
总之，由UPF从TSN交换机所接收的原始以太网PDU通过5G网络透明地传递。
对于上行链路方向，预计5G网络确定RNTI与以太网操作关联的时间，由此允许与这种RNTI关联的上行链路有效载荷(即，以太网PDU)被路由到UPF。UPF然后只将所接收以太网PDU发送给TSN交换机。
第二场景是在5G网络终止以太网PDU。这种场景假定单个UE支持单个端点的情况，在此情况下，不需要UE支持任何以太网端口。与TSN交换机对接的UPF被假定支持携带作为更高层有效载荷的IP分组的以太网PDU的接收和传输。
在从TSN交换机接收以太网PDU时，UPF从以太网PDU中提取IP分组，并且将它发送给适当5G网络节点以供进一步路由。5G网络使用目的地IP地址来标识特定UE及其对应RNTI，使得IP分组能够被转发给适当gNB，以供使用所标识RNTI的传递。
gNB使用具有适合于支持以太网PDU传输的可靠性和时延属性的数据无线电承载(DRB)向UE发送IP分组(即，即使以太网PDU在UPF终止，5G网络在传递以太网PDU所携带的IP分组时也必须支持类似以太网的QoS属性)。UE恢复IP分组(例如从PDCP层)，并且将它发送给IP层应用。
总之，当以太网PDU由UPF从TSN交换机接收时终止，但是其IP分组有效载荷通过5G网络透明地传递。
对于上行链路方向，预计5G网络确定RNTI与以太网操作关联的时间，由此允许与这种RNTI关联的上行链路有效载荷(即，IP分组)被路由到UPF。UPF则必须具有一种能够将源和目的地IP地址映射到源和目的地MAC地址(例如使用ARP)的方法，使得它能够构成包含那些MAC地址和作为有效载荷的IP分组的以太网PDU，以供传送给TSN交换机。
许多TSN特征基于所有对等体之间的精确时间同步。如上所述，这使用例如IEEE802.1AS或IEEE 802.1AS-rev来实现。在TSN网络内，因此有可能实现具有亚微秒误差的同步。为了实现这个精度等级，硬件支持是强制的；例如用于分组的加时戳。
在网络中，主控器(GM)是向主-从架构中的所有其他节点传送定时信息的节点。它可能根据使所选主控器优良的某些标准从若干潜在节点中选出。
在802.1AS的TSN扩展中，已经定义紧接主要GM还能够配置冗余备用GM。在第一GM因任何原因而出失败的情况下，TSN域中的装置能够被同步到第二GM。冗余GM可按照热备份配置工作。
在基于IEEE 802.1AS-rev的TSN(又称作gPTP、一般化精确定时协议)中，存在TSN网络中支持的多个时域。一个时域可能是基于例如PTP时期的全局时域，而另一时域可能是具有任意时期的局部时域。存在由gPTP所支持的两个时标，
·时标PTP：时期是PTP时期(在IEEE 802.1AS-rev第8.2.2小节中详述)，并且这个时标是连续的。时间的测量单位是如在旋转周期上实现的SI秒。
·时标ARB(任意)：这个时标的时期是域启动时间，并且能够通过管理过程来建立(在IEEE 802.1AS-rev第3.2小节中进一步详述)。
TSN网络中的装置能够被同步到多个时域。本地任意时域又称作工作时钟。工作时钟在工业网络中用于TSN功能。
建立TSN流的初始步骤之一是由CNC通过分组应该交换时间敏感流的端点(讲话者和收听者)来建立TSN域。这个列表由CUC提供给CNC。CNC进一步配置连接这些端点的桥接器，使得每个TSN域(讲话者、收听者和桥接器)具有自己的工作时钟。在技术上，这能够按照IEEE 802.1As-rev通过配置外部端口角色配置、机制进行。
现在描述工业应用场景中的多个时域。如上所述，TSN域采用不同时钟(全局和工作时钟)进行工作。此外，每个TSN域的时钟不一定是同步的，并且工厂网络可包括若干TSN域。因此，跨工厂网络可能存在若干独立TSN域与任意时标，其中装置的不同也许重叠子集需要被同步到该任意时标。如图145所示，每个TSN域能够具有自己的工作时钟。
为了满足制造用例中的TSN的时间同步要求，要求蜂窝网络提供所有机器(传感器或致动器)能够被同步到的时间参考。
当前在3GPP标准化中，看到发布版15中通过LTE无线电接入来实现时间同步的努力。
在一种可能的方式中，两个信息元素(IE)被加入SIB 16中，即，具有0.25μs粒度和不确定性值的时间参考，以及向UE通知GPS时间的DLRRC消息UETimeReference，其中在RRC消息中添加三个IE。这个过程的主要目的是向UE传递基于GPS的时间参考信息连同那个信息的不精确性。
LTE定义与SIB 16中的定时信息相关的若干系统信息块(SIB)，SIB 16包含与GPS时间和协调世界时(UTC)相关的信息。通过下行链路共享信道(DL-SCH)来传送SIB。子帧中的SIB的存在通过采用特殊系统信息RNTI(SI-RNTI)所标记的对应PDCCH的传输来指示。IESIB 16包含与GPS时间和UTC相关的信息。UE使用参数块来获得GPS和局部时间。
这是SIB 16消息的结构：
Figure GDA0003293257150002251
Figure GDA0003293257150002261
在表22中定义信息元素
Figure GDA0003293257150002262
Figure GDA0003293257150002271
表22—建议系统信息块类型16
RRC信令中的时间参考信息消息还可用来向UE传送GPS时间。
某些问题存在。例如，按照现有技术，UE只能被同步到它所连接的BS(例如eNB)所支持的一个时钟。这里的主要问题在于，用来通过3GPP无线电提供时间参考的时钟能够不同于用来向TSN域提供时间参考的工作时钟(任意GM时钟)。当前不存在这种机制来提供与用于从BS到UE的时间参考传输的时钟不同步的TSN域时钟。
另外，另一个问题是，如果UE用作TSN-蜂窝网关，则也许进一步可能的是，独立时钟主控器存在于蜂窝网络的UE侧。TSN应用则被连接到时间同步源而不是BS，以便TSN网络进行工作。在这个场景中，当前也不存在UE可能将这个定时信息传递给蜂窝网络内的其他对等体的方式。
本公开及其实施例的某些方面可提供对这些或其他难题的解决方案。例如，按照某些实施例，提供一种允许基于精确蜂窝网络同步在BS或UE两侧建立多个时域的方法。蜂窝网络由此能够对驻留在UE中的TSN应用(即，基于从BS接收时间同步信息的应用)支持例如两个或更多不同时域(例如全局时钟和工作时钟)。此外，本发明提供一种方法，由此在蜂窝网络中，UE能够在工作时钟GM存在于UE侧时向BS发信号通知时间，并且由此UE可能被要求连接位于同一TSN域中的其他TSN设备(即，向其提供精确蜂窝网络同步信息)。
某些实施例可提供下列技术优点的一个或多个。例如，一个技术优点可在于，某些实施例允许基于通过空中的单个精确时间参考信令与多个时域的端对端时间同步。因本文所提出的方法而降低支持附加时域的工作量。
在一些实施例中，更一般术语“网络节点”可被使用，并且可对应于与UE(直接或者经由另一个节点)和/或与另一个网络节点进行通信的任何类型的无线电网络节点或者任何网络节点。网络节点的示例是NodeB、MeNB、ENB、属于MCG或SCG的网络节点、基站(BS)、多标准无线电(MSR)无线电节点(例如MSRBS)、eNodeB、gNodeB、网络控制器、无线电网络控制器(RNC)、基站控制器(BSC)、中继、控制中继的施主节点、基站收发信台(BTS)、接入点(AP)、传输点、传输节点、RRU、RRH、分布式天线系统(DAS)中的节点、核心网络节点(例如MSC、MME等)、O&M、OSS、SON、定位节点(例如E-SMLC)、MDT、测试设备(物理节点或软件)等。
在一些实施例中，非限制性术语“用户设备(UE)”或“无线装置”可被使用并且可表示与网络节点和/或与蜂窝或移动通信系统中的另一个UE进行通信的任何类型的无线装置。UE的示例是目标装置、装置-装置(D2D)UE、机器类型UE或者能够进行机器-机器(M2M)通信的UE、PDA、PAD、平板、移动终端、智能电话、膝上型嵌入设备(LEE)、膝上型安装设备(LME)、USB加密狗、UE类别M2、ProSe UE、V2VUE、V2XUE等。
另外，诸如基站/gNodeB和UE之类的术语应当被认为是非限制性的，而不是特别暗示两者之间的某种层次关系；一般来说，“gNodeB”可被认为是装置1，而“UE”可被认为是装置2，并且这两个装置通过某个无线电信道相互通信。并且在下文中，发射器或接收器可能是gNB或者UE。
按照某些实施例，提供一种方法，通过该方法，UE能够基于时间同步解决方案来同步到一个或多个TSN域工作时钟。此外，该解决方案被扩展成支持装置(该装置通过蜂窝链路来连接到TSN域)与UE后面运行的TSN域的工作时钟同步(UE在这里充当TSN网关)。另外，在UE侧部署相关GM时钟的情况下，UE也许能够向蜂窝网络(例如基站(BS))发信号通知这个时钟信号。蜂窝网络可将这个信息转发给它所连接的TSN端点或网络。
本文中假定存在以充分准确性将UE同步到蜂窝网络中的BS的机制。对于TSN特征(对于例如时间感知业务调度器)所要求的TSN端对端同步，这个误差可能为大约1微秒。通常，蜂窝网络中的同步基于来自可用的可信源(例如GPS信号)的通用全局时钟。
本文中假定5G同步信号的误差充分小，以支持TSN通信的预期工作时钟精度。图146示出BS如何能够将UE同步到蜂窝参考时间。
按照某些实施例，所介绍的方法通过以下所述并且在图147-149所示的三种场景来例示。装置(Dev x)被假定为TSN端点，GM是充当TSN网络的时钟GM的TSN端点。
具体来说，图147示出装置(Dev 1)被假定通过蜂窝链路来连接到TSN域的场景。这个TSN域能够具有其工作时钟(GM)。蜂窝网络基于例如GPS通过专用RRC信令或者采用增强SIB块(如以上小节所述)向UE提供时间参考信息。按照某些实施例，提出一种方法，通过该方法，Dev 1获得关于TSN工作时钟的信息，该TSN工作时钟基于已经由蜂窝网络所提供并且基于例如GPS的时间参考。
图148是车间场景，假定TSN域通过蜂窝链路来连接到虚拟控制器(Dev 2)。这里的难题是，Dev 2如何能够被同步到经由UE所连接的TSN域的工作时钟(GM)。我们提出一种使UE能够分别向BS和Dev 2传递GM的这个局部工作时钟的方法。
图149示出第三场景，其中假定两个TSN网络通过蜂窝链路连接。网络的第一部分被认为是蜂窝网络的主干，而另一部分被假定为车间。GM时钟能够在主干上或者在网络的车间侧上。它是场景a)和b)的一般组合。
为了解决以上三种场景中例示的难题，本发明定义作为实施例的两种方法：
方法1：BS处的测量公共蜂窝参考定时信号(例如基于GPS)与各种其他定时信号(例如TSN GM的工作时钟)之间的定时偏移和偏差的方法。这个偏移可被映射到TSN域。偏移能够通过专用RRC信令来传送给UE，或者能够使用SIB块信息元素来广播(在通过SIB来广播的情况下，偏移值需要采用TSN域标识参数来映射)。UE将使用这个偏移基于公共蜂窝参考时间重新建立原始时间信号。UE然后可将这个时间提供给TSN应用。图150示出方法1的过程。
方法2：测量正从蜂窝网络接收的公共蜂窝参考定时信号(例如基于GPS)与正从不同TSN域或者从作为其一部分的单个TSN域接收的各种其他定时信号(例如不同的工作时钟)之间的定时偏移和偏差的UE方法。在这里，UE充当TSN网络(包括TSN时钟主控器)与蜂窝网络之间的网关。UE将例如通过RRC信令将这个偏移传送给BS。BS使用这个偏移基于公共蜂窝参考时间重新建立原始时间信号(即，对应于UE作为其一部分的TSN网络)。BS然后可将这个附加时间信号提供给与同一TSN域配合操作的应用。图151示出按照某些实施例的方法2的过程。
两种方法均考虑时间偏移的周期信令，以向蜂窝网络的另一侧传递关于定时偏移，以便能够支持多个时域。
现在将更详细描述方法一。方法1的过程的基本假设在于，工作时钟和5G时间参考的时期是相同的或者在UE与BS之间预先协商，或者附加时间信号的时期是任意的。此外，在UE和BS处使用的时钟具有充分准确性以支持时间信号。另外，UE被充分同步到BS到公共蜂窝参考时间。UE和BS均可配备有多个时钟和相关功能性，以并行地支持不同时间信号。
图152示出按照某些实施例的方法1的时序图。还提供如下所述的方法1的序列：
·GM时钟(来自TSN网络)向蜂窝网络中的BS提供本地时间参考
·蜂窝网络中的BS通过把来自GM的所接收局部时间参考与被周期地传送给UE的蜂窝参考时间(例如基于全局GPS的蜂窝参考时间)进行比较来计算偏移
·所计算偏移连同其他必要信息(例如时期、TSN域号、时域标识符)通过例如专用RRC信号来传递给一个或多个UE
·(一个或多个)UE对偏移进行解码，并且在将局部时间参考提供给例如TSN装置、桥接器或TSN端点之前按所指示偏移调整局部时间参考。
按照某些实施例，方法1的实施例允许蜂窝UE的多个时域的定义。因此，向所有UE广播蜂窝参考时间(例如基于GPS)。
另外，通过向单独UE传送时间偏移在BS与UE之间建立TSN域特定工作时间。偏移将在BS处基于公共广播蜂窝参考时间来计算。
按照特定实施例，BS通过广播或单播向给定域中的UE传送偏移连同TSN域标识符。UE标识它们所要求的TSN域(或者配置成使用特定TSN域)，并且因此考虑与那个TSN域对应的时间偏移，以将它们的时钟调谐到特定TSN域工作时间/本地参考时间，即，考虑蜂窝参考时间加上特定时间偏移。
图150中，说明方法1，假定5G蜂窝网络以及来自主干中的TSN域的一个附加时间信号。按照某些实施例，BS在所定义的时间点向所有UE广播蜂窝参考时间(10:00、10:10、10:20…)；另外，BS还将通过发信号通知与蜂窝参考时间的偏移向UE1传送TSN域特定工作时钟。与BS和UE之间的基准蜂窝参考时间同步方法相比，对偏移的传输的要求降低，因为不需要传输和处理时间的计算。偏移仍然需要以充分周期性和不确定性/精度的指示来传递。
图153示出按照某些实施例的方法2的时序图。还提供如下所述的方法2的步骤：
·UE直接从它所连接的TSN网络接收工作时钟时间参考，然后UE将这个时间参考与从BS所接收的蜂窝时间参考进行比较，以便计算单独偏移。
·UE进一步例如通过RRC信令将所计算偏移传递给BS。BS从UE接收偏移消息，并且基于来自UE的所接收偏移来调整时间参考。随后，BS如在场景2中所述将所修改时间参考发送给蜂窝网络上的TSN装置。这样，网络侧的TSN装置被调谐到TSN工作时间而不是蜂窝参考时间。
方法2基于与方法1相同的假设。
图151中，说明方法2，假定5G蜂窝网络以及来自UE侧的TSN域的一个附加时间信号。在特定实施例中，方法2可能包括需要在BS或核心网络功能处具有多个时钟，所述BS或者核心网络功能使用偏移基于并行地支持多个时钟的参考时间来计算TSN网络的工作时钟。
按照某些其他实施例，可执行使用时间戳的接收器侧偏移计算。具体来说，所述解决方案可例如用来按照时间感知方式在UE与gNB之间从外部主控器传送PTP时间信息。因此，通用参考时间用来评估它用来将分组从两个节点之一处的一层传送给另一节点处的另一层的可变时间t_d。
UE与gNB之间的公共参考时间用来估计t_d。如上所述，PTP通常在工业上下文中用来同步系统。这个机制当然也反过来工作，其中UE被同步到PTP主控器。ptp分组的这个传输可对外部PTP装置透明地进行或者通过使UE和gNB像边界时钟联合起作用进行。重要的是要指出，不要求这种情况下的加时戳按照如PTP中那样按照循环方式来计算往返延迟—它能够在更高层发生，并且仅要求单向延迟t_d，因为UE和gNB均已经具有作为基线的充分同步
这在图154中对gNB到UE同步示出。
鉴于刚提供的详细说明，将会理解，图155示出按照某些实施例、由无线装置执行的用于减少公共蜂窝参考定时信号之间的偏差的方法2600。该方法开始于步骤2602，其中无线装置从蜂窝网络接收第一定时信号。在步骤2604，无线装置从无线装置所连接的至少一个TSN接收第二定时信号。在步骤2606，将第一定时信号与第二定时信号进行比较，以确定偏移。在步骤2608，无线装置向网络节点传送偏移。
图156示出无线网络中的虚拟设备2700的示意框图。该设备可在无线装置或网络节点中实现。设备2700可操作以执行参照图155所述的示例方法500以及本文所公开的可能的任何其他过程或方法。还要理解，图155的方法不一定只由设备2700执行。该方法的至少一些操作能够由一个或多个其他实体来执行。
虚拟设备2700可包括处理电路，所述处理电路可包括一个或多个微处理器或微控制器以及可包括数字信号处理器(DSP)、专用数字逻辑等的其他数字硬件。处理电路可配置成执行存储器中存储的程序代码，所述存储器可包括一种或数种类型的存储器，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器、高速缓冲存储器、闪速存储器装置、光存储装置等。在若干实施例中，存储器中存储的程序代码包括用于执行一个或多个电信和/或数据通信协议的程序指令以及用于执行本文所述技术的一个或多个的指令。在一些实现中，处理电路可用来使第一接收模块2710、第二接收模块2720、比较模块2730、发射模块2740以及设备2700的任何其他适当单元执行按照本公开的一个或多个实施例的对应功能。
按照某些实施例，第一接收模块2710可执行设备2700的某些接收功能。例如，第一接收模块2710可从蜂窝网络接收第一定时信号。
按照某些实施例，第二接收模块2720可执行设备2700的另外某些接收功能。例如，第二接收模块2720可从无线装置所连接的至少一个TSN接收第二定时信号。
按照某些实施例，比较模块2730可执行设备2700的某些比较功能。例如，比较模块2730可将第一定时信号与第二定时信号进行比较，以确定偏移。
按照某些实施例，发射模块2740可执行设备2700的某些发射功能。例如，发射模块2740可向网络节点传送偏移。
术语“单元”可具有电子器件、电气装置和/或电子装置的领域的常规含意，并且可包括例如电和/或电子电路、装置、模块、处理器、存储器、逻辑固态和/或分立装置、用于执行相应任务、过程、计算、输出和/或显示功能等的计算机程序或指令，例如本文所述的那些方面。
图157示出按照某些实施例、由网络节点(例如基站)进行的用于减少公共蜂窝参考信号之间的偏差的方法。该方法开始于步骤2802，其中网络节点向无线装置传送蜂窝网络的第一定时信号。在2804，网络节点从无线装置接收无线装置所测量的偏移。该偏移基于蜂窝网络的第一定时信号与关联无线装置所连接的至少一个时间敏感网络(TSN)的第二定时信号之间的差。基于从无线装置所接收的偏移，在步骤2806确定蜂窝网络的第三定时信号。第三定时信号是第一定时信号的所调整时间信号。在步骤2808，网络节点向无线装置传送网络节点的第三定时信号。
图158示出无线网络中的虚拟设备2900的示意框图。该设备可在无线装置或网络节点中实现。设备2900可操作以执行参照图157所述的示例方法以及本文所公开的可能的任何其他过程或方法。还要理解，图157的方法不一定只由设备2900执行。该方法的至少一些操作能够由一个或多个其他实体来执行。
虚拟设备2900可包括处理电路，所述处理电路可包括一个或多个微处理器或微控制器以及可包括数字信号处理器(DSP)、专用数字逻辑等的其他数字硬件。处理电路可配置成执行存储器中存储的程序代码，所述存储器可包括一种或数种类型的存储器，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器、高速缓冲存储器、闪速存储器装置、光存储装置等。在若干实施例中，存储器中存储的程序代码包括用于执行一个或多个电信和/或数据通信协议的程序指令以及用于执行本文所述技术的一个或多个的指令。在一些实现中，处理电路可用来使第一发射模块2910、接收模块2920、确定模块2930、第二发射模块2940以及设备2900的任何其他适当单元执行按照本公开的一个或多个实施例的对应功能。
按照某些实施例，第一发射模块2910可执行设备2900的某些发射功能。例如，第一接收模块2910可向无线装置传送蜂窝网络的第一定时信号。
按照某些实施例，接收模块2920可执行设备2900的某些接收功能。例如，接收模块2920可从无线装置接收无线装置所测量的偏移。该偏移基于蜂窝网络的第一定时信号与关联无线装置所连接的至少一个时间敏感网络(TSN)的第二定时信号之间的差。
按照某些实施例，确定模块2930可执行设备2900的某些确定功能。例如，确定模块2930可基于从无线装置所接收的偏移来确定蜂窝网络的第三定时信号。
按照某些实施例，第二发射模块2940可执行设备2900的另外某些发射功能。例如，第二发射模块2940可向无线装置传送网络节点的第三定时信号。
术语“单元”可具有电子器件、电气装置和/或电子装置的领域的常规含意，并且可包括例如电和/或电子电路、装置、模块、处理器、存储器、逻辑固态和/或分立装置、用于执行相应任务、过程、计算、输出和/或显示功能等的计算机程序或指令，例如本文所述的那些方面。
图159示出按照某些实施例、由无线装置执行的用于减少公共蜂窝参考信号之间的偏差的方法3000。该方法开始于步骤3002，其中无线装置从蜂窝网络接收第一定时信号。在步骤3004，无线装置从至少一个时间敏感网络(TSN)接收第二定时信号。在步骤3006，无线装置从与蜂窝网络关联的网络节点接收网络节点所测量的偏移。该偏移基于蜂窝网络的第一定时信号与来自至少一个TSN的第二定时信号之间的差。在步骤3008，偏移用来减少第一时间信号与第二时间信号之间的偏差。
图160示出无线网络中的虚拟设备3170的示意框图。该设备可在无线装置或网络节点中实现。设备3100可操作以执行参照图159所述的示例方法以及本文所公开的可能的任何其他过程或方法。还要理解，图159的方法不一定只由设备3100执行。该方法的至少一些操作能够由一个或多个其他实体来执行。
虚拟设备3100可包括处理电路，所述处理电路可包括一个或多个微处理器或微控制器以及可包括数字信号处理器(DSP)、专用数字逻辑等的其他数字硬件。处理电路可配置成执行存储器中存储的程序代码，所述存储器可包括一种或数种类型的存储器，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器、高速缓冲存储器、闪速存储器装置、光存储装置等。在若干实施例中，存储器中存储的程序代码包括用于执行一个或多个电信和/或数据通信协议的程序指令以及用于执行本文所述技术的一个或多个的指令。在一些实现中，处理电路可用来使第一接收模块3110、第二接收模块3120、第三接收模块3130、使用模块3140以及设备3100的任何其他适当单元执行按照本公开的一个或多个实施例的对应功能。
按照某些实施例，第一接收模块3110可执行设备3100的某些接收功能。例如，第一接收模块3110可从蜂窝网络接收第一定时信号。
按照某些实施例，第二接收模块3120可执行设备3100的另外某些接收功能。例如，第二接收模块3120可从至少一个时间敏感网络(TSN)接收第二定时信号。
按照某些实施例，第三接收模块3130可执行设备3100的另外某些接收功能。例如，第三接收模块3130可从与蜂窝网络关联的网络节点接收网络节点所测量的偏移。该偏移基于蜂窝网络的第一定时信号与来自TSN的第二定时信号之间的差。
按照某些实施例，使用模块3140可执行设备3100的某些使用功能。例如，使用模块3140可使用偏移来减少第一时间信号与第二时间信号之间的偏差。
术语“单元”可具有电子器件、电气装置和/或电子装置的领域的常规含意，并且可包括例如电和/或电子电路、装置、模块、处理器、存储器、逻辑固态和/或分立装置、用于执行相应任务、过程、计算、输出和/或显示功能等的计算机程序或指令，例如本文所述的那些方面。
图161示出按照某些实施例、由网络节点(例如基站)进行的用于减少公共蜂窝参考信号之间的偏差的方法。该方法开始于步骤3202，其中网络节点从至少一个时间敏感网络(TSN)接收第二定时信号。在步骤3204，网络节点执行第二定时信号与蜂窝网络的第一时间信号的比较。基于该比较，在步骤3206确定包含蜂窝网络的第一定时信号与来自TSN的第二定时信号之间的差的偏移。在步骤3208，偏移被传送给与TSN连接的无线装置。
图162示出无线网络中的虚拟设备3300的示意框图。该设备可在无线装置或网络节点中实现。设备3300可操作以执行参照图161所述的示例方法以及本文所公开的可能的任何其他过程或方法。还要理解，图161的方法不一定只由设备3300执行。该方法的至少一些操作能够由一个或多个其他实体来执行。
虚拟设备3300可包括处理电路，所述处理电路可包括一个或多个微处理器或微控制器以及可包括数字信号处理器(DSP)、专用数字逻辑等的其他数字硬件。处理电路可配置成执行存储器中存储的程序代码，所述存储器可包括一种或数种类型的存储器，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器、高速缓冲存储器、闪速存储器装置、光存储装置等。在若干实施例中，存储器中存储的程序代码包括用于执行一个或多个电信和/或数据通信协议的程序指令以及用于执行本文所述技术的一个或多个的指令。在一些实现中，处理电路可用来使接收模块3310、执行模块3320、确定模块3330、发射模块3340以及设备3300的任何其他适当单元执行按照本公开的一个或多个实施例的对应功能。
按照某些实施例，接收模块3310可执行设备3300的某些接收功能。例如，接收模块3310可从至少一个时间敏感网络(TSN)接收第二定时信号。
按照某些实施例，执行模块3320可执行设备3300的某些执行功能。例如，执行模块3320可执行第二定时信号与蜂窝网络的第一时间信号的比较。
按照某些实施例，确定模块3330可执行设备3300的某些确定功能。例如，确定模块3330可基于该比较来确定包含蜂窝网络的第一定时信号与来自TSN的第二定时信号之间的差的偏移。
按照某些实施例，发射模块3340可执行设备3300的某些发射功能。例如，发射模块3340可向与TSN连接的无线装置传送偏移。
TSN检测以及对多个时域的支持的组合
再次如上所述，本文所述的各种技术可相互组合，以提供关于时延、可靠性等的优点。例如，有利的一个特定组合是以上对检测TSN的支持所述的技术以及对支持多个时域刚描述的技术的组合。
因此，例如，图135所示的方法能够与图155所示的方法相组合，从而产生一种方法，该方法由与无线通信网络关联的无线装置来执行。这个方法包括从无线电接入网(RAN)的无线电基站(RBS)接收系统信息(SI)的步骤，该SI指示通过RBS对时间敏感联网(TSN)的支持，如在图135的框402所示，以及包括通过RBS来建立与外部数据网络的至少一个TSN流的步骤，如在图135的框404所示。该方法进一步包括下列步骤：经由RBS从无线通信网络接收第一定时信号，如在图155的框2602所示；以及从无线装置所连接的外部TSN数据网络接收第二定时信号，如在图155的框2604所示。如在图155的框2606和2608所示，该方法更进一步包括将第一定时信号与第二定时信号进行比较，以确定偏移并且将偏移传送给无线通信网络。
在这些实施例的部分中，SI被包含在一个或多个系统信息块(SIB)中。在一些实施例中，第一定时信号包括蜂窝时间参考。在一些实施例中，第二定时信号包括工作时钟时间参考。在一些实施例中，偏移是第一定时信号与第二定时信号之间的时间差的测量。在一些实施例中，偏移经由RRC信令被传送给无线通信网络。
一些实施例可进一步包括从RBS接收来自无线通信网络的第三定时信号的步骤，该第三定时信号是第一定时信号的所调整时间信号。
在一些实施例中，该方法进一步包括基于偏移来调整本地时间参考。在一些实施例中，该方法进一步包括将偏移传送给外部TSN数据网络。该方法可进一步包括向RBS和外部TSN数据网络的至少一个传送时期、TSN域号、时域标识符中的至少一个。
优先化准予
能够采用动态UL准予或者配置UL准予来调度上行链路(UL)业务。在动态准予的情况下，gNB向UE提供用于每个UL传输的UL准予。配置准予被预先分配，即，向UE提供一次，此后配置UL准予按照配置周期性对于UL传输的使用是有效的。如果没有UL数据可用于传输，则UE无需在那些UL资源上传送填充，即，可跳过这类准予上的UL传输。
典型NR-IoT装置将处置多种服务类型的通信，例如周期超可靠低时延通信(URLLC)类型机器人控制消息、需要配置周期资源的URLLC类型的偶发报警信号、偶发传感器数据传输、其他移动宽带(MBB)类型业务(例如偶发视频传输或软件更新)。它会引起将由UE复用以供UL传输的业务混合，即，在媒体访问控制(MAC)上，具有不同优先级的多个逻辑信道需要被配置。
周期URLLC业务必须在确定性时延之内被传递，即，必须保证健壮传输，这在资源使用方面是高费用的。另一方面，也必须服务于传感器/MBB类型的业务，对此应当尽可能有效地使用资源，即，不太健壮。当前不清楚如何能够在NR系统中有效地处置具有不同要求的两种业务类型的UE复用。
特别是，按照现行标准，例如动态UL准予(例如对于MBB不太健壮并且较大)或其他UL准予否决配置UL准予(例如对URLLC传输很健壮)，或者破坏URLLC传输的确定性，或者导致gNB避免那些否决的高复杂度(即，通过“绕过”配置UL准予进行调度)，这在一些资源状况下可能是不可行的。因此，这可导致无线通信网络的降低或受限性能。
按照本文中的实施例，诸如gNB或另一无线电基站(RBS)之类的无线电网络节点采用配置准予和/或动态准予来配置UE以便UL传输。关于动态还是配置准予由UE用于UL传输的判定以下述判断为条件：是否已经获得UL数据以便按照逻辑信道优先化判定在配置准予UL资源上传送，即，特别是，MAC协议数据单元(PDU)是否从MAC复用/组装实体可获得，即，上行链路准予是否因允许在配置UL准予上进行传送的逻辑信道上没有可用数据而被跳过。
假定按照可配置的逻辑信道限制条件，在配置UL准予上不准许一些逻辑信道的数据传输。即，对于MBB类型非关键逻辑信道。这样，宝贵的健壮资源没有通过发送不要求健壮资源的MBB类型业务被浪费，而是可能多等待/延迟某个时间，并且在更有效、不太健壮的动态调度资源上传送。
更具体来说，按照本文中的实施例，对于配置UL准予(其中所需频繁和健壮但较小的分配预计用于例如URLLC数据等的可靠传送的数据)：
·在配置准予、用于配置调度(CS)-RNTI的PDCCH上先前接收的配置准予上不存在UL传输的条件下，在它被优先化的情况下，即，没有UL数据可用于配置准予上的传输，即，对于对其允许配置准予上的传输的URLLC类型逻辑信道不存在可用的UL数据，则优先化对于小区无线电网络临时标识符在物理下行链路控制信道(PDCCH)上接收的新传输的所接收UL动态准予(例如具有有效(不太健壮)传输参数的较大准予)。要注意，按照现行标准，所接收的动态UL准予始终被优先化，而与UL数据可用性无关。
·当存在可用于按照配置逻辑信道限制准许UL配置准予上的传输的任何逻辑信道的UL配置准予上传输的UL数据时，优先化UL配置准予。例如URLLC逻辑信道(LCH)数据。
·按照另一实施例，仅当按照上述条件并且当对于逻辑信道传输仅在配置准予上被准许时，即，当动态准予被优先化时，这个逻辑信道数据原本不可能被传送，才优先化UL配置准予。
要注意，所请求重传始终可被优先化，即，在另一个实施例中，在前一个配置准予上发送的MAC PDU的重传优于后一配置准予被优先化。更详细来说，如果动态UL准予用于配置准予的重传，即，采用CS-RNTI加扰，并且所接收的混合自动重传请求(HARQ)信息中的新数据指示符(NDI)为1，则这个动态准予否决配置UL准予，而不管是否已经获得MAC PDU。
在另一个实施例中，当按照以上所述来优先化UL配置准予时，考虑以下例外：如果被限制为仅通过动态准予来传送的LCH具有比另一个LCH(对其配置仅在配置UL准予上进行传送的限制)更高的优先级，则不优先化UL配置准予。
在一个实施例中，gNB预计动态UL准予或者配置UL准予上的传输，即，对两种可能性盲解码。
在UL数据按照逻辑信道优先化过程会在配置准予资源上传送的条件下，UE使用配置UL，即使对重叠资源接收动态UL准予。
要注意，在一般场景中，能够采用“传输点”代替术语“无线电网络节点”。传输点(TP)之间的区分通常可基于CRS或者所传送的不同同步信号。若干TP可在逻辑上连接到同一无线电网络节点，但是如果它们在地理上分离或者指向不同传播方向，则TP可遭受与不同无线电网络节点相同的移动性问题。在后续小节中，术语“无线电网络节点”和“TP”能够被认为是可互换的。
图163是按照本文中的实施例的组合流程图和信令方案。其中所示和以下描述的动作可按照任何适当顺序执行。
动作201：在存在UL数据按照逻辑信道优先化过程要在配置准予上传送的条件下，无线电网络节点12可将UE 10配置成优于动态UL准予的UL传输来优先化配置周期UL准予的UL传输。配置周期UL准予可用于第一类型的传输，例如关键数据传输(例如URLLC传输)，而动态UL准予可用于第二类型的传输，例如非关键数据传输(例如MBB传输)。
动作202：无线电网络节点12可采用第二类型的UL传输(例如，例如用于宽带服务等的非时延敏感传输)的动态准予来调度UE 10。这可意味着，无线电网络节点向UE 10传送动态UL准予。因此，UE 10可发送UL传输的调度请求，并且随后可接收UL传输的动态UL准予。
动作203：在存在UL数据按照逻辑信道优先化过程要在配置周期UL准予上传送的条件下，UE 10使配置周期UL准予的UL传输优先于动态UL准予的UL传输。配置周期UL准予可用于第一类型的传输，例如URLLC传输，而动态UL准予可用于第二类型的传输，例如MBB传输。
动作204：当UE 10在动作203已经优先化周期UL准予时，UE可传送第一类型的传输(例如URLLC传输)的传输。
动作205：当UE 10在动作203已经优先化动态UL准予时，UE可传送第二类型的传输(例如MBB传输)的传输。
图164是示出按照本文中的实施例、用于处置配置(例如处置或实现与无线通信网络1中的无线电网络节点的通信)的UE 10的框图。UE 10可包括处理电路801，例如一个或多个处理器，配置成执行本文的方法。UE 10可包括接收单元802，例如接收器或收发器。UE10、处理电路801和/或接收单元802可配置成从无线电网络节点12接收配置数据。在存在UL数据按照逻辑信道优先化过程要在配置准予上传送的条件下，配置数据可定义UE使配置周期UL准予的UL传输优先于动态UL准予的UL传输。配置周期UL准予可用于第一类型的传输，例如URLLC传输，而动态UL准予可用于第二类型的传输，例如MBB传输。UE 10、处理电路801和/或接收单元802配置成接收UL传输的动态UL准予。
UE 10可包括优先化单元803。在存在UL数据按照逻辑信道优先化过程要在配置周期UL准予上传送的条件下，UE 10、处理电路801和/或优先化单元803可配置成使配置周期UL准予的UL传输优先于动态UL准予的UL传输。UE 10可包括发射单元804，例如发射器或收发器。在存在UL数据按照逻辑信道优先化过程要在配置周期UL准予上传送的条件下，UE10、处理电路801和/或发射单元804可配置成使配置周期UL准予的UL传输优先于动态UL准予的UL传输。在一些示例中，优先化单元803执行优先化。因此，在这些示例中，UE 10、处理电路801和/或发射单元804可配置成如UE 10、处理电路801和/或优先化单元803所优先化的那样来传送第一类型的传输或者第二类型的传输。
UE 10进一步包括存储器807。存储器包括一个或多个单元，以用于在其上存储数据，例如RS、强度或质量、UL准予、指示、请求、命令、在被执行时执行本文所公开方法的应用等。UE 10包括通信接口，该通信接口包括一个或多个天线。
按照本文对UE 10所述的实施例的方法分别通过例如包含指令(即软件代码部分)的计算机程序产品805或计算机程序来实现，所述指令在至少一个处理器上执行时使该至少一个处理器执行如UE 10所执行的本文所述动作。计算机程序产品805可存储在计算机可读存储介质806(例如通用串行总线(USB)棒、光盘等)上。其上存储了计算机程序产品的计算机可读存储介质806可包含指令，所述指令在至少一个处理器上执行时使该至少一个处理器执行如UE 10所执行的本文所述动作。在一些实施例中，计算机可读存储介质可以是非暂时或暂时计算机可读存储介质。
图165是示出按照本文中的实施例、用于处置(例如促进)无线通信网络1中的配置的无线电网络节点12的框图。无线电网络节点12可包括处理电路1001，例如一个或多个处理器，配置成执行本文的方法。
无线电网络节点12可包括配置单元1002。无线电网络节点12、处理电路1001和/或配置单元1002配置成采用通过逻辑信道的UL传输的UL准予来配置UE 10。无线电网络节点12可包括调度单元1003，例如调度器。无线电网络节点12、处理电路1001和/或调度单元1003可进一步配置成采用宽带服务等的UL传输的动态准予来调度UE 10。
无线电网络节点12可包括接收单元1004，例如接收器或收发器。无线电网络节点12、处理电路1001和/或接收模块1004配置成从UE 10接收无线电资源上的数据。无线电网络节点12进一步包括存储器1005。存储器包括一个或多个单元，以用于在其上存储数据，例如强度或质量、准予、调度信息、在被执行时执行本文所公开方法的应用等。无线电网络节点12包括通信接口，该通信接口包括发射器、接收器、收发器和/或一个或多个天线。
按照本文对无线电网络节点12所述的实施例的方法分别通过例如包含指令(即软件代码部分)的计算机程序产品1006或计算机程序产品来实现，所述指令在至少一个处理器上执行时使该至少一个处理器执行如由第一无线电网络节点12所执行的本文所述动作。计算机程序产品1006可存储在计算机可读存储介质1007(例如USB棒、光盘等)上。其上存储了计算机程序产品的计算机可读存储介质1007可包含指令，所述指令在至少一个处理器上执行时使该至少一个处理器执行如无线电网络节点12所执行的本文所述动作。在一些实施例中，计算机可读存储介质可以是非暂时或暂时计算机可读存储介质。
TSN检测和准予优先化的组合
再次如上所述，本文所述的各种技术可相互组合，以提供关于时延、可靠性等的优点。例如，有利的一个特定组合是以上对检测TSN的支持所述的技术以及针对优先化准予在上面刚描述的技术的组合。
因此，例如，图135所示的方法能够与图163所示的方法相组合，从而产生另一种方法，该方法由与无线通信网络关联的无线装置来执行。这个方法包括从无线电接入网(RAN)的无线电基站(RBS)接收系统信息(SI)的步骤，该SI指示通过RBS对时间敏感网络(TSN)的支持，如在图135的框402所示，以及包括通过RBS来建立与外部数据网络的至少一个TSN流的步骤，如在图135的框404所示。该方法进一步包括下列步骤：配置信息配置指示要用于到无线通信网络的上行链路传输的上行链路资源的周期上行链路准予，如在图163的步骤201所示；以及接收到无线通信网络的上行链路传输的动态上行链路准予，如在图163的步骤202所示。如在图163的步骤203所示，这个示例方法进一步包括如下步骤：在存在上行链路数据按照逻辑信道优先化过程要在配置周期上行链路准予上传送的条件下，优于使用动态上行链路准予的上行链路传输来优先化使用配置周期上行链路准予的上行链路传输。
在一些实施例中，SI被包含在一个或多个系统信息块(SIB)中。在一些实施例中，逻辑信道优先化过程阻止配置周期上行链路准予上的一些逻辑信道的传输。在这后面实施例的部分中，逻辑信道优先化过程可将使用配置周期上行链路准予的传输限制到超可靠低时延通信(URLLC)消息。在一些实施例中，动态上行链路准予用于移动宽带(MBB)传输。
IoT环境中的装置注册
物联网(IoT)通常称作物理装置、车辆、家用电器和/或嵌入有电子器件、软件、传感器、致动器和连接性(所述连接性通常使装置能够连接和交换数据)的其他物品的网络。如本文所述，工业IoT只是被应用于工业环境(例如工厂中)的IoT。
对IoT系统或IoT环境添加新装置(在本公开中可以可互换地使用这些术语)或者首次部署整个IoT系统通常包括：在其相应物理位置物理地安装装置，即，传感器、致动器等；采用标识和其他属性(例如地理位置、拥有者、目的等)来配置装置；建立通信参数，例如Wi-Fi接入点和密码、加密密钥和证书；以及装置的注册，向将利用它们并且它们将利用的(云)服务注册装置。
典型示例是安装新监督系统(住宅或商业)。每个装置被预先配置有其功能性，但是通常要求特定配置，所述配置可基于状况、上下文和/或预计使用(例如位置(例如起居室)和通信(例如如何联络IoT系统的通信集线器))而改变。通信集线器通常应当配置有拥有者的联络细节，例如电话号码(用于GSM/GPRS通信)或网络地址(用于基于IP的通信)和服务密码。通常，参数的部分能够整体配置(例如在制造期间)，以及它们的部分应当在安装之后配置。
存在处置装置的注册的各种方式。常见方式通常包括：
·在安装之前/安装之后直接配置装置。通常常见的是允许装置在第一次启动时是“可信的”(称作TOFU、首次使用时信任)。这允许安装人员或操作员易于借助完全不使用安全性或者通过使用制造期间所设置的安全凭证(例如所有装置常见的并且通常能够见于因特网的用户或密码组合)来配置IoT装置。伴随这种方式的典型缺点在于易受中间人攻击，并且安全性易于受损，因为缺省密码通常在配置之后保持不变，从而实现进一步篡改。
·通过通常使它们“回拨”到预定地址来引导装置，以便接收配置参数。但是，这种方式要求因特网访问，或者通常使用基于IP的通信对至少一个预定地址的访问。
因此，用于装置向IoT环境的注册的常规方式通常是不安全和不灵活的。因此，需要提供用于IoT系统中的装置注册的安全和灵活手段。
如刚提到，对系统添加新装置或者首次部署IoT系统通常包括
·物理地安装装置，
·采用标识和其他属性来配置它们，
·建立通信参数，以及
·装置的注册。
典型示例是对工厂自动化系统添加新控制器。控制器通常需要知道允许谁配置/重新配置控制环以及发送警告/错误的位置和方式。此外，通常要求私有密钥以用于加密通信，并且通常要求知道如何与其他装置和服务进行通信(即，接收关于证书、密钥等的信息)。
但是，如先前所述，常规注册过程通常可导致不安全系统，因为装置的配置可通过使用同样的缺省密码再次执行，或者通过要求因特网连接的事实而禁止注册。
通常已知，任何计算机应用能够采取某种形式来串行化。计算机串行化通常是将数据结构或对象状态转化为能够被存储或传送并且以后重构(可能在不同计算机环境中)的格式的过程。从一系列字节中提取数据结构的相反操作通常称作去串行化。但是，串行化可能必须是复杂和详细的，并且因此要求更大存储空间，除非应用所执行的环境具有对甚至相当复杂功能性的高级抽象的支持。
本文所述的串行化/去串行化可按照用于对数据进行串行化/去串行化的任何适当方法进行。
按照本文中的一些实施例，应用可以是注册应用，包括用于帮助/实现向IoT环境注册装置的执行的注册信息。
例如，使用有限格式(例如QR码或条形码)对注册应用进行编码增加对可用空间的一些限制(甚至例如HCCB等的高密度格式被限制到大约300字节/cm2)。
但是，使用注册应用的高级描述，有可能通过使用串行化、使用有限空间量将应用程序连同内部状态、参数等编码为字符串、条形码或QR码。
按照一些实施例，可利用这个事实，以便提供不要求因特网连接的安全编码注册过程。
例如，按照本文的一些实施例，注册应用可分布于若干装置，或者若干注册应用在一些实施例中可在不同装置上运行(其中一个装置可用于帮助另一个装置的注册)，并且可从辅助装置中检索关于地理和组织位置、所有权、加密密钥、通信参数(例如Wi-Fi接入点、登录凭证以及到网关或万维网服务的地址等)的信息，将它永久地存储在例如所注册装置的一个或多个上。此外，它可在(一个或多个)应用的状态中包含取得装置(从其中已经检索信息，例如用于通信和的密钥和标识)的所有权所需的所有信息。
这些注册应用然后被串行化，并且例如借助包装内侧或者装置侧面印刷或者收据上生成和印刷或者从制造商网站下载或者采取另外某种形式所分发的注释连同一个或多个IoT装置来提供。
例如借助辅助装置(例如移动电话)获得代码或者以其他方式对它检索并且然后通过例如使用移动电话中的应用或功能进行去串行化给出注册应用的数字表示，其然后能够被部署在系统上，该系统至少由IoT装置和(例如)用于注册的移动电话组成。
应当注意，辅助装置不一定必须是移动电话，而且在一些实施例中也可能是另一个IoT装置或者用于对注册信息进行去串行化的另一适当装置。
注册应用可分布于至少两个装置(将被注册的(一个或多个)IoT装置以及帮助注册的移动电话)，并且通过向IoT装置以及移动电话传递所有相关信息来开始执行注册过程。
注册应用还可包括与注册步骤有关的注册信息，所述注册步骤在一些实施例中可能需要由辅助装置(例如移动电话)和将被注册的IoT装置的任一个或两者来执行。
IoT装置永久地存储注册信息，终止应用，并且然后恢复预计操作。
IoT装置可选地可烧掉熔丝或类似的东西，以防止篡改或改变数据。因此使所有权是永久的。移动电话可选地可向服务器转发登记的结果。
在IoT框架中，使用相当高级抽象来描述功能性，即，在语义高级上使用诸如“触发警报”之类的高级描述来描述功能性，而不是诸如“set_pin(18，0)”之类的详细和低级命令，有可能甚至可以将相当大和复杂的应用编码为能够由例如移动装置来解释的条形码或QR码。应用本身能够是覆盖若干装置的分布式应用或者交换数据的独立应用。
编码应用例如在一些实施例中则：
1)被印刷在IoT装置上
2)被包含在IoT装置包装的注释上
3)使用随IoT装置所提供的唯一标识符从万维网服务批量下载。
用于传递编码应用的其他选项当然是可能的。
安装IoT装置的技术人员或操作员则可使用移动装置作为辅助装置来获得一个或多个条形码(例如通过扫码)，并且部署一个或多个应用。在移动电话上执行的应用(或者应用的部分)然后填充诸如位置、目的、所有权、凭证和其他重要信息之类的配置数据，而在待注册装置上的应用(或者应用的部分)永久地存储这个信息。
在配置/注册完成之后，应用被处置，以及IoT装置使用所提供的配置/注册数据来恢复正常操作。
这种方式允许例如IoT装置的直接自动登记、配置和注册，而无需要求接入因特网的装置或者除了与登记装置进行通信的部件(蓝牙、NFC、Wi-Fi等)之外的任何其他连接性。
图168示出按照一些实施例的第一装置的示例方法100，用于发起第二装置向物联网(IoT)环境的注册过程。
第一装置可以是例如无线通信装置，例如移动电话。第一装置可以是能够对高级抽象进行去串行化的任何装置，例如手持计算机、膝上型或冲浪板。虽然移动装置是优选的，但是并不排除第一装置是固定装置，例如固定计算机。
第二装置可以是例如机器人、物理装置、传感器、照相装置或者适合于IoT系统的任何其他装置。
在一些实施例中，第二装置是物联网(IoT)装置。在一些实施例中，第一装置是无线通信装置。
方法100开始于110，其中获得(110)与第二装置关联的注册功能的表示，其中注册功能与至少一个串行化注册应用关联，所述串行化注册应用包括与第一和第二装置关联的注册信息。
注册功能的表示例如可借助扫描表示或者使用例如照相装置或另一传感器捕获表示来获得。
注册功能的表示可以是第二装置上印刷的或者第二装置的包装上提供的QR码等。作为补充或替代，注册功能的表示可以是例如条形码或者能够模拟或数字存储串行化注册功能的RF-ID芯片。其他表示是可能的。
串行化注册应用中包含的与第一和第二装置关联的注册信息例如可包括下列一个或多个：用于建立第一与第二装置之间的通信的指令；关于注册过程将被执行的指示；注册过程的步骤；与地理位置、组织位置、所有权、加密密钥、通信参数、通信密钥和标识的一个或多个关联的信息；以及关于哪些参数应当在装置之间交换的信息(例如凭证等)。
例如，上述参数可表示在两种装置之间流动的信息的混合。源自第一装置中的附加数据(例如地理位置、组织位置和所有权)可以是由第一装置发送给第二装置并且由第二装置所存储的数据。
加密和通信密钥/参数可进一步在注册应用的部署期间(即，在注册过程期间)沿任一方向发送(例如在握手、通信部件的协商等期间)。
标识可从第二装置发送给第一装置(在制造期间设置序列号或唯一标识符的情况下)或者从第一装置发送给第二装置(在人类可读名称或者组织内的标识符的情况下)。
方法100然后在步骤120继续进行，其中对注册应用进行去串行化，使得关联第一装置的注册信息与关联第二装置的注册信息分离。
因此，第一和第二装置可能不一定接收相同注册信息。与第一装置关联的注册信息例如可包括关于第一装置应当向第二装置提供哪些参数的指令。按照相同方式，与第二装置关联的注册信息可包括关于注册将要进行的指令以及关于第二装置应当为第一装置提供与第二装置关联的哪些参数和/或信息的指示。
要注意，参数可包括与信息相同的数据，即，参数可以是信息，反之亦然，因此在本公开中，如果没有明确说明，则术语“参数”可被术语“信息”取代。
在一些实施例中，方法100可选地可包括连接(130)到第二装置的步骤，以便实现第一与第二装置之间的通信。
连接例如可借助例如蓝牙、Wi-Fi、NFC和装置之间的物理连接或电缆来建立。但是，这个步骤也可被集成到下一个步骤中，所述下一个步骤向第二装置传送(140)与第二装置关联的注册信息，以用于通过基于与第二装置关联的注册信息配置第二装置来发起由第二装置对第二装置的注册过程的执行。
因此，与第二装置关联的去串行化注册信息从第一装置传送给第二装置，以便发起注册过程，并且使第二装置能够如通过(与第二装置)关联注册信息所指示来执行注册过程。
按照一些实施例，与第二装置关联的注册信息是第二装置未知的。因此，注册不能进行，除非第一装置为第二装置提供与第二装置关联的去串行化注册应用中包含的注册信息。
此外，在一些实施例中，与第二装置关联的注册信息包括用于与IoT系统进行通信的公有加密密钥、软件系统、IoT环境的能力和功能的至少一个。
该方法然后继续从第二装置接收(150)与第二装置关联的配置信息。
如以上详述，与第二装置关联的注册信息可包括关于第二装置应当为第一装置提供第一装置未知的与第二装置关联的某些配置信息/参数的指令。
与第二装置关联的这种配置信息例如可以是第二装置的物理标识以及用于与第二装置进行通信的公有加密密钥。与第二装置关联的信息在一些实施例中还可包括第二装置的成功注册的确认。
第一装置例如可存储所接收配置信息，并且在一些实施例中可将它转发给IoT系统，以便实现第二装置到IoT系统的连接。
例如，按照一些实施例，对于依赖中央云服务的IoT系统，必要通信细节(例如公有密钥和标识)可被转发给云服务，以便实现(安全)通信。
在一些实施例中，注册功能可包括或表示至少两个串行化注册应用。在这种情况下，一个应用可预计用于第一装置，而一个应用可预计用于第二装置。
该方法因此在一些实施例中可进一步包括将至少两个串行化注册应用去串行化为包括与第一装置关联的注册信息的至少一个注册应用以及包括与第二装置关联的注册信息的至少一个注册应用。第一装置然后可向第二装置传送与第二装置关联的至少一个注册应用。
因此，按照一些实施例，注册功能可包含一个应用(即，用于两种装置的一个拆分应用或者只是用于第二装置的一个应用)或两个应用(一个用于第一装置而一个用于第二装置)，并且在一些实施例中还可包括特定配置数据(可能不是应用的任一个的组成部分的地址等)。
在一些实施例中，该方法可进一步包括确定第二装置成功注册，并且终止(160)第一装置上的至少一个注册应用。
关于第二装置成功注册的确定例如可基于从第二装置所接收的成功注册的指示。在一些实施例中，成功注册的指示可被包含在从第二装置所接收并且与第二装置关联的信息中。
因此，按照一些实施例，方法100描述发起并且帮助例如IoT装置向IoT系统注册的步骤。
此外，图169示出第二装置的示例方法200，该方法200用于执行由第一装置所发起和辅助的向物联网(IoT)环境的注册过程。
第一和第二装置例如可以是如结合图168所述的第一和第二装置。
方法200开始于210，其中从第一装置接收(210)与第二装置关联的注册信息(与方法100的步骤140进行比较)。注册信息可从至少一个去串行化注册应用始发，该注册应用可由第一装置按照方法100去串行化。
在一些实施例中，方法200可进一步包括确定(220)注册信息用于执行注册过程。
第二装置例如可包括不同功能和过程，所述功能和过程可在接收特定指令或信号时被发起。第二装置例如可包括用于注册的功能，该功能仅当接收用于执行注册过程的正确注册信息时被利用。
但是，这个步骤也可当第二装置接收注册信息时自动执行，即，注册信息的接收可自动触发注册过程，以及步骤220因此可被看作在方法200中是隐式的。
方法200然后继续通过基于注册信息配置第二装置来执行(230)注册过程。
第二装置例如可至少部分已经有权访问注册过程，但是可能缺乏可由第一装置所提供的某些信息或参数。如上所述，第二装置例如可在制造时已经配置有用于注册的功能，这个功能可包括应当由装置在注册期间采取的一些步骤，但是可能例如缺乏关于某些必要参数或步骤的信息。
注册信息因此可包括一直到注册过程被部署之前第二装置未知的信息。这种信息例如可涉及源自第一装置中的信息，例如地理位置、组织位置、网关凭证、与IoT系统进行通信的(公有)加密密钥以及可从第一装置发送给第二装置并且由第二装置所存储的所有权。
在一些实施例中，与第二装置关联的注册信息包括公有加密密钥、软件系统、IoT环境的能力和功能的至少一个。
在一些实施例中，与第二装置关联的注册信息是第二装置未知的。因此，注册无法进行，除非由第一装置所发起。
方法200然后可继续向第一装置传送(240)与第二装置关联的配置信息(与方法100的步骤150进行比较)。
被传送给第一装置的与第二装置关联的配置信息例如可以是第二装置的物理标识以及用于与第二装置进行通信的公有加密密钥的一个或多个。与第二装置关联的配置信息在一些实施例中还可包括第二装置的成功注册的确认。
在一些实施例中，方法200可进一步包括确定注册是成功的，并且可能例如通过从第二装置删除注册信息来终止(250)注册应用。
为了进一步加强注册过程的安全性并且阻止对数据的将来篡改，第二装置例如可熔断熔丝或者按照其他方式删除重新配置它的可能性。
此外，被传送给第一装置的与第二装置关联的信息在一些实施例中还可包括第二装置的成功注册的确认。
图170示意示出按照一些实施例的方法100和200的执行。
注册功能330的表示包括至少一个串行化注册应用300，所述串行化注册应用300又包括分别与第一装置310和第二装置320关联的注册信息301、302。第一和第二装置例如可以是如结合图169和图170的任一个所述的第一和第二装置。
在这个示例中，注册功能的表示是QR码。但是，其他表示是可能的，例如条形码、数字序列、RF-ID芯片等。
第一装置例如通过使用扫描仪或照相装置或者用于检测、获取或捕获表示的其他部件进行扫描来获得注册功能的表示。
第一装置310然后可对注册应用进行去串行化，使得关联第一装置310的注册信息301与关联第二装置320的注册信息302分离(与方法100的步骤120进行比较)。
在一些实施例中，第一装置可进一步从外部数据库311获得与第二装置有关的附加配置信息，并且在一些实施例中可进一步由注册应用来提示从所述外部存储数据库311获得所述附加配置数据。
第一装置保持与第一装置关联的注册信息301，并且向第二装置320传送与第二装置320关联的注册信息302(分别与方法100和200的步骤140和210进行比较)。
应当注意，注册功能可包括多于一个串行化应用。在多于一个串行化应用的情况下，第一装置和第二装置各自可与一个应用关联，以及第一装置可将应用去串行化为用于第一装置的一个应用以及用于第二装置的一个应用。
在单个串行化应用的情况下，第一装置可将它去串行化为与第一装置有关的信息，并且去串行化为与第二装置有关的信息，即，在两个装置上拆分应用。在一些实施例中，在具有一个串行化应用的情况下，单个应用可预计仅用于第二装置。
第二装置又可包括可与不同过程关联的多个功能。在这个示例中，第二装置可分别包括#1-#4321、322、323和324。这些功能可在制造期间已经配置/添加到第二装置。
在这个特定示例中，注册功能信息330的表示对应于功能#3223。因此，当第二装置接收串行化信息时，它将确定功能#3将被发起。在这种情况下，功能#3是注册过程(与方法200的步骤220进行比较)。
功能#3可包括一些注册步骤，但是可能缺乏可在从去串行化注册应用所获得并且由第二装置320所接收的注册信息中提供的信息，例如与方法100和200进行比较。
第二装置然后可按照所接收注册信息来执行注册。在一些实施例中，第一装置还可使用与第一装置关联的注册信息以及从第二装置所接收并且与第二装置关联的信息，以便自行配置。
应当注意，第二装置的其他功能也可用于注册。因此应当理解，注册功能没有包括单个功能(例如功能#3)，而还可以是涉及第二装置上的其他功能的一个或多个的指令。例如，注册信息例如可包括指令，所述指令告知第二装置使用参数a、b来执行功能#1，并且使用参数x、y来执行功能#4等，其中功能#1和#4是预先存在功能。
应当注意，方法100和200密切相关，因为它们分别由第一装置和第二装置执行，以便实现第二装置的注册。因此，方法100和200在一些实施例中可被组合为如图171所示的一个方法400。
图171中，第一装置(DEV 1)401和第二装置(DEV 2)402可相互通信。第一装置401和第二装置402例如可以是如结合图1-3的任一个分别描述的第一和第二装置。按照相同方式，方法400可以是如先前所述的方法100和200的组合。
方法400开始于410，其中第一装置401获得与第二装置402关联的注册功能的表示(与方法100的步骤110进行比较)。该表示例如可以是QR码、条形码等的一个或多个。该表示例如可通过扫描或者NFC读取器或其他适当部件来获得。
注册功能的表示包括或者关联至少一个串行化注册应用，该注册应用可包括分别与第一装置并且与第二装置关联的注册信息。串行化使大数据量能够被存储在使用有限空间的表示中。
表示在一些实施例中可被存储在第二装置上。条形码例如可被印刷到第二装置的壳体上，或者它可在例如一张纸上提供并且作为第二装置的包装的组成部分。在一些实施例中也许还有可能从例如因特网检索表示。
当第一装置已经获得注册功能的表示时，该方法继续进行411，其中第一装置对串行化注册应用进行去串行化，以便提取信息的数字表示，以及将关联第一装置的注册信息与关联第二装置的注册信息分离(与方法100的步骤120进行比较)。
注册功能在一些实施例中可包括单个串行化注册应用，该串行化注册应用被去串行化为与第一或第二装置有关的不同信息块。在一些实施例中，注册功能可包括多于一个串行化注册应用，所述串行化注册应用可被去串行化为预计用于第一装置的一个或多个应用以及预计用于第二装置的一个或多个应用。
在一些实施例中，在单个应用的情况下，该单个应用可预计完全用于装置之一。
在获取之后，方法400可包括建立第一装置与第二装置之间的连接以供通信(如通过第一与第二装置之间的虚线箭头所指示，与方法100的步骤130进行比较)。连接例如可通过蓝牙连接、NFC、Wi-Fi或者通过电缆来建立，并且不一定要求因特网或网络访问。
连接可作为方法的独立步骤来发起，或者它可在已经获得表示之后自动执行或触发。因此，它可作为暗示动作被集成到下一个步骤412中，所述下一个步骤412向第二装置传送从去串行化注册应用所提取的与第二装置关联的注册信息(与方法100的步骤140进行比较)。
注册应用中包含的注册信息可在注册过程的部署之前在某种程度上是装置未知的。因此，注册功能的表示可包括与例如第二装置关联的注册信息，第二装置不知道所述注册信息，因为它先前尚未配置有该信息。
这种注册信息例如可以是与例如第一装置或IoT系统(第二装置将注册到其中)关联的凭证。例如与IoT系统中的其他装置或服务进行通信所需的凭证以及所有权、位置(例如GPS坐标或地址)、第二装置的人类可读名称或者在注册时间之前未知的其他信息。其他这类信息例如可以是第二装置的地理位置、组织位置和所有权。
在方法400的步骤420，第二装置接收去串行化注册应用中包含的与第二装置关联的注册信息(与方法200的步骤210进行比较)。这个接收可触发第二装置发起注册过程(与图169以及方法200的步骤220-230进行比较)。
因此，在方法400的步骤421，第二装置基于所接收注册信息来执行注册过程(与方法200的步骤230进行比较)。
在注册过程期间，附加数据可在第一与第二装置之间交换，这种数据例如可以是加密密钥、凭证、装置的标识等。
第二装置例如可在步骤422向第一装置传送与第二装置关联的信息(与方法200的步骤240进行比较)。这种信息例如可以是公有加密密钥、软件版本、能力以及与第二装置关联的功能等。
第二装置还可向第一装置传送关于注册已经成功的指示或确认。
在方法400的步骤413，第一装置从第二装置接收与第二装置关联的信息(与方法100的步骤150进行比较)。第一装置例如可存储这个信息，并且将它转发给IoT系统，以便实现第二装置到IoT系统的连接。
然后，在成功注册之后，在步骤414和423，第一和第二装置可分别在自己一端终止注册应用(分别与方法100和200的步骤160和250进行比较)。为了进一步加强安全性，一旦注册已经完成，第二装置例如可烧断熔丝(这阻止对数据的进一步篡改)，或者完全删除注册功能性。
预期注册信息可包括对第二装置的指令，所述指令关于当注册完成时应当采取哪些动作，或者第二装置可能已经预先配置有这些步骤。
还预期第一装置可在第二装置的注册过程期间来配置。当第一装置是IoT系统的一部分并且应当保持对第二装置的了解时，情况可以是这样。第一装置在这种情况下可基于串行化注册应用中包含的注册信息以及在注册过程的执行期间从第二装置所接收的信息自行配置。当例如第一装置充当第二装置用于与IoT系统进行通信的网关时，情况会是这样。
本文所述的第一和第二装置通常是物理装置，但是在一些实施例中，第一装置包括比第二装置更多的计算资源。但是应当注意，第一和第二装置均可以是IoT装置。
图172示出按照一些实施例用于发起和辅助第二装置向物联网(IoT)环境的注册过程的第一装置的示例布置500。
要注意，在本公开中，术语“布置”将被理解为聚合组件的系统，例如具有集成或者可拆卸附连的组件的电路板。术语“布置”例如可由术语“系统”所取代。
第一装置例如可以是如结合图168-171的任一个所述的第一装置。第二装置例如可以是如结合图168-171的任一个所述的第二装置。
布置500可进一步配置成执行如结合图168-171的任一个所述的方法。
布置500包括控制电路(CNTR；例如控制器)520和收发器电路(RX/TX；例如收发器)510。在一些实施例中，控制电路可进一步包括获得电路(OB；获得模块)523、去串行化电路(DESER；例如去串行化器)522和确定电路(DET；例如确定器)521。
收发器电路510在一些实施例中可以是独立发射器和独立接收器。
控制电路520可配置成使得例如由获得电路523来获得与第二装置关联的注册功能的表示，其中注册功能与至少一个串行化注册应用关联，所述串行化注册应用包括与第一和第二装置关联的注册信息(与方法100的步骤110进行比较)。
获得电路例如可包括在移动电话上提供的照相装置。获取电路523在一些实施例中可以是用于获得或捕获图像中或者芯片上包含的信息的任何适当电路/部件。
控制电路520可进一步配置成使得例如由去串行化电路522对注册功能信息的去串行化，使得关联第一装置的注册信息与关联第二装置的注册信息分离(与方法100的步骤120进行比较)。
控制电路520可进一步配置成例如通过使收发器电路向第二装置发信号通知来使得与第二装置的连接，使得实现第一与第二装置之间的通信(与方法100的步骤130进行比较)。
控制电路520可进一步配置成通过使收发器电路510向第二装置发信号通知来使得向第二装置传送与第二装置关联的注册信息，以便通过基于与第二装置关联的注册信息配置第二装置来发起由第二装置对第二装置的注册过程的执行(与方法100的步骤140进行比较)。
在注册过程的执行期间和/或之后，控制电路可进一步配置成使得例如由收发器电路从第二装置接收与第二装置关联的配置信息(与方法100的步骤150进行比较)。
在一些实施例中，控制电路520可进一步配置成使得例如由确定电路521例如基于来自第二装置的信息的接收来确定注册过程被执行或者已经完成。控制电路然后可配置成使得(例如在图5未示出的存储器中)存储从第二装置所接收的信息，并且将信息转发给IoT系统。
在一些实施例中，控制电路520可进一步配置成例如当已经确定第二装置的注册已经完成时，和/或当第一装置基于包含与第一装置关联的注册信息的去串行化注册应用已经执行自行配置时，使得注册应用的终止(与方法100的步骤160进行比较)。
布置500例如可被包含在无线通信装置中。无线通信装置例如可以是移动电话、智能电话、冲浪板、膝上型、手持计算机等。布置500在一些实施例中还可被包含在IoT装置(例如照相装置、机器人、传感器等)中。
图173示出第二装置的布置600，该布置600用于执行向物联网(IoT)环境的注册过程并且由第一装置辅助。
第一和第二装置例如可以是分别如结合图168-172的任一个所述的第一和第二装置。
应当注意，布置600可进一步包括与结合图172和布置500所述特征相同或相似的特征或者与其组合。
布置600例如可配置成执行如结合图168-171的任一个所述的方法。
布置600可包括控制电路(CNTR；例如控制器)620和收发器电路(RX/TX；例如收发器)610。收发器电路610在一些实施例中可以是独立发射器和独立接收器，和/或包括多个天线。
控制电路620在一些实施例中可进一步包括功能性电路(FUNC；例如功能性模块)622和确定电路(DET；例如确定器)621。
控制电路620在一些实施例中可配置成使得例如由收发器电路610从第一装置接收与第二装置关联的注册信息(与方法200的步骤210进行比较)。
在一些实施例中，控制电路620可进一步配置成使得例如由确定电路621来确定注册信息用于执行注册过程(与方法200的步骤220进行比较)。
在一些实施例中，控制电路620可进一步配置成通过基于注册信息配置第二装置而使得例如由功能性电路622执行注册过程(与方法200的步骤230进行比较)，并且例如通过使收发器电路610向第一装置进行传送来使得向第一装置传送与第二装置关联的配置信息(与方法200的步骤240进行比较)。
在一些实施例中，控制电路620可进一步配置成当注册/配置已经完成时终止注册应用(与方法200的步骤250进行比较)。
布置600在一些实施例中可被包含在物联网(IoT)装置中。这种装置例如可以是机器人、厨房电器、照相装置、传感器、交通灯、机器等。
本文所述实施例的优点在于，可执行应用被编码为例如QR码，并且连同IoT装置一起分发。当登记IoT装置时，应用被解码并且作为分布式应用被部署在IoT装置上以及另一个装置(例如用于IoT装置的注册的移动电话)上。本文所公开的实施例因此不依靠中央服务器/软件的资源库(repository)。
此外，本文中的实施例允许装置的直接自动登记、配置和注册，而无需接入例如因特网或者除了与登记装置进行通信的部件(蓝牙、NFC、Wi-Fi等)之外的任何其他连接性。
此外，由于待注册装置不是预先配置有用于注册的所有必要信息，所以增强安全性。
所述实施例及其等效体可通过软件或硬件或者其组合来实现。它们可由与通信装置关联或者作为其整体部分的通用电路(例如数字信号处理器(DSP)、中央处理器(CPU)、协处理器单元、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程硬件)或者由专用电路(例如专用集成电路(ASIC))来执行。所有这类形式预期落入本公开的范围内。
实施例可出现在包括电路/逻辑或者执行按照实施例的任一个的方法的电子设备(例如无线通信装置)内。电子设备例如可以是便携或手持移动无线电通信设备、移动无线电终端、移动电话、基站、基站控制器、寻呼机、通信器、电子组织器、智能电话、计算机、笔记本、USB棒、插件卡、嵌入式驱动器或移动游戏装置。
使用传递代码模块的安全装置操作
为了无论是本地还是通过网络来利用装置的功能，用户通常必须向那个装置进行认证。一旦被认证，用户则能够使用该装置来执行一个或多个功能。
通常通过提供装置所识别的某些凭证来执行认证。例如，用户可提供密码，或者应用可提供数字密钥。如果密码或密钥被盗或者被伪造，则装置的安全性可受损。一旦危及这种装置，可利用它的任何数量的功能。一般来说，恶意用户越来越老练对开发人员设计用于保护装置的更好的新技术造成持续压力。
本公开的实施例与传统方式不同地调用装置功能。仅作为一个示例，智能锁执行支持解锁功能的运行时环境。为了获得对解锁功能的访问权，另一个装置(例如用户的智能电话)获得将代码模块传递给智能锁的授权。代码模块配置成在智能锁的运行时环境内执行，并且向用户的智能电话展现解锁功能(例如经由无线通信)。一旦向用户的装置展现解锁功能，在用户装置上的运行时环境内运行的应用能够经由代码模块来调用解锁功能。
按照特定实施例，这种系统针对侵入是弹性的。例如，即使以某种方式危及上述智能锁，在没有代码模块的情况下，也可不存在易于调用解锁功能的方式。作为补充或替代，被下载到用户装置的恶意软件代理可能无法截取智能锁与用户装置运行时环境之间所交换的凭证。其他优点将在下面连同第一装置利用第二装置的其他实施例一起论述，或者将是相关领域的技术人员明白的。
本公开的实施例包括代码模块，该代码模块向另一个装置展现装置的功能。该代码模块经由运行时环境之间的无线通信来安全地传递，使得可远程调用功能。这个传递可通过装置进入彼此邻近范围之内来触发。在运行时环境之间来处置传递代码模块的授权，使得远程应用无需支持装置所使用的任何特定安全方案。功能在没有代码模块的情况下可能是经由远程调用不可访问的，以及可在功能被调用之后和/或一旦装置不再处于邻近时删除或返回代码模块，例如以防止其他装置在未经授权的情况下调用该功能。
在一些实施例中，装置是分布式物联网(IoT)系统的组成部分。这种系统的示例可基于卡尔文应用环境。在这种基于卡尔文的系统中，应用可从功能块(有时称作执行器)来构建，所述功能块在被绑定到装置的运行时执行。按照实施例，执行器可根据需要在运行时之间移动，以便在特定装置上执行其功能性。
图174示出示例网络环境100，该网络环境100包括第一装置110和第二装置115。第一装置110和第二装置115均在通信上相互连接并且相互交换信号(例如无线地、经由点对点连接)。在一些实施例中，第一装置110和/或第二装置115被连接到网络105，并且配置成经由网络105与远程装置145进行通信和/或相互通信。相应地，第一和第二装置110、115各自可经由一个或多个兼容技术(例如近场通信(NFC)、Wi-Fi、BLUETOOTH、ZIGBEE、长期演进(LTE)、新空口(NR)、以太网等)来支持有线和/或无线通信。
第一和第二装置110、115分别执行第一和第二运行时环境120、125。第一装置110的第一运行时环境120配置成例如通过控制第一装置110的无线发射器将代码模块140传递给第二装置115的第二运行时环境125。对应地，第二装置115配置成例如通过主动控制第二装置115的无线接收器或者通过被动允许第二装置115的存储器被第一装置110写入(例如使用将来自第一装置110的RF传输转换为存储器写指令的电路，这种电路在一些实施例中通过那些传输的RF能量来供电)，将代码块140从第一运行时环境120传递给第二运行时环境125。
代码模块140配置成在第二运行时环境125内执行，并且向第一装置110展现第二运行时环境125所支持的第二装置115的功能。如下面将进一步论述，在第一装置110的第一运行时环境120内执行的应用130经由传递代码模块140和第二运行时环境125来调用第二装置115的功能。
第一装置110的典型示例包括(但不限于)移动装置，例如智能电话、用户设备、膝上型计算机、平板计算机和/或可穿戴计算机。第二装置115的典型示例包括(但不限于)计算机和/或智能电器。第一和第二装置110、115的其他示例包括其他类型的计算装置。
网络105包括能够与第一和/或第二装置110、115交换通信信号的一个或多个物理装置和/或信令介质。这种网络105的示例包括(但不限于)下列一个或多个：因特网(或者其一部分)；一个或多个局域网；一个或多个无线网络；一个或多个蜂窝网络；一个或多个基于因特网协议的网络；一个或多个以太网网络；一个或多个光网络；和/或一个或多个电路交换网络。这种网络105可包括支持这类通信信号的交换的任何数量的联网装置，例如路由器、网关、交换机、集线器、防火墙等(未示出)。
远程装置145可以是经由网络105在通信上耦合到第一和/或第二装置110、115的任何计算装置。远程装置145例如可充当第一装置110，只不过以不同容量。例如，远程装置145可以是管理员工作站，该管理员工作站具有经由网络105(例如经由到第二装置115的物理保护或加密网络连接)对第二装置115的安全访问。相应地，远程装置145的用户可以能够也通过将代码模块140传递给第二装置并且调用例如辅助第一装置110的用户的特定功能，来调用第二装置115的相同和/或不同的功能。远程装置145的典型示例包括(但不限于)工作站、个人计算机、膝上型计算机和/或平板计算机。
图175示出按照上述方面的移动装置210与智能锁215之间的示例调用流程。在图175的示例中，移动装置210是第一装置110的示例，而智能锁215是第二装置115的示例。虽然图175示出移动装置210和智能锁215进行交互的特定示例，但是备选实施例可包括充当第一和/或第二装置110、115以安全访问与以下所述功能不同的功能的其他装置。
按照图174的一般论述，图175所示的移动装置210执行移动运行时环境220。锁控制软件230例如作为服务或者响应于被移动装置210的用户发起而在移动运行时环境220内执行。智能锁215执行智能锁运行时225。智能锁运行时225支持锁控制操作，例如对智能锁215进行锁定和解锁。但是，智能锁运行时225不准许在没有代码模块140(所述代码模块140在这个示例中由移动装置210来提供)的情况下对这些操作的调用。
按照图175所示的示例，移动和智能锁运行时环境220、225的每个例如通过感测另一装置所产生的射频(RF)能量相互进行检测(步骤250)。在一些实施例中，装置210、215的任一个或两者可使用附加或备选接近性检测技术(例如经由对应传感器和/或接收器的光学和/或听觉检测)相互进行检测。
响应于相互检测，移动和智能锁运行时环境220、225参与认证过程(步骤252)。这个认证过程可包括一个或多个凭证的交换，通过所述凭证，智能锁运行时环境225可确定是否准许移动装置210使用智能锁215的某些受保护功能(例如解锁功能)。特别是，通过这个认证过程的执行可建立移动与智能锁运行时环境220、225之间的信任关系。
在成功认证之后，移动运行时环境220将代码模块140传递给智能锁运行时环境225(步骤254)。代码模块140配置成在智能锁的运行时环境225内执行，并且向移动装置210展现智能锁215的解锁功能。
锁控制软件230然后例如使用对代码模块140的应用编程接口(API)的适当功能调用经由传递代码模块140来调用智能锁215的解锁功能，如图175中通过功能调用“module.unlock()”所表示(步骤256)。值得注意，锁控制软件230能够利用移动与智能锁运行时环境220、225之间所建立的信任关系，以便调用解锁功能，其中要求建立了信任关系的凭证。这例如在避免向某些应用提供敏感凭证中会是有利的。特别是，实施例可使用户能够自由下载并且使用第三方和/或非置信应用来调用功能，而无需担心应用将能够获得任一个装置210、215的凭证。
代码模块140在智能锁运行时环境225内执行，以便通过对应地调用智能锁运行时环境所支持的API，来处置“module.unlock()”功能调用，图175中通过功能调用“runtime.unlock()”来表示(步骤258)。因此，按照图175所示的实施例，代码模块140此外还可用作移动装置210上的锁控制软件230与控制智能锁215的解锁功能的智能锁运行时环境225之间的转化层。响应于来自代码模块140的解锁功能调用，智能锁运行时环境225通过相应地控制智能锁215(即，通过对智能锁215进行解锁)进行响应(步骤260)。
在已经执行解锁之后，智能锁运行时环境225检测已经满足用于删除代码块140的一个或多个标准(步骤266)。在这个特定示例中，不准许代码模块140在智能锁215上无限地保持为被加载。相应地，智能锁运行时环境具有用于确定将要删除代码模块140的时间的一个或多个标准。用于删除代码模块140的标准可包括是否能够检测移动装置210和/或自传递代码模块140以来是否经过阈值时间段。
例如，当代码模块140存在于智能锁215的同时，智能锁215可易受另外某个装置(未示出)例如在没有认证的情况下和/或通过欺骗移动装置210的特性经由代码模块140来调用智能锁215的受保护功能。相应地，在自传递代码模块140以来经过阈值时间段之后和/或如果移动装置不再与智能锁215接近，则智能锁运行时环境225可确定应当删除代码模块140。特别是，智能锁运行时环境225可根据无法检测来自移动装置210的某个RF能量来确定移动装置210已经离开智能锁215附近的区域。
检测到已满足某个模块删除标准后，智能锁运行时环境225删除代码模块140(步骤268)。在一些实施例中，智能锁运行时环境225还将代码模块140回传给移动装置210(例如回传给移动运行时环境220)。因此，在一些实施例中，代码模块140可充当令牌，该令牌限制使用锁控制软件230的方式。也就是说，当代码模块140被传递给智能锁215的同时，锁控制软件230例如可被阻止向不同装置发送module.unlock()命令。
在一些实施例中，智能锁运行时环境225支持不要求代码模块140的其他功能。这类功能例如可以是可无需认证而被调用的公共和/或只读功能。相应地，在一些实施例中，移动运行时环境220和/或锁控制软件230可通过与智能锁运行时环境225直接通信来调用智能锁215的功能。在图175的示例中，这通过移动运行时环境220和锁控制软件230各自调用智能锁运行时环境225的“runtime.info()”功能调用(步骤262、264)示出。这种功能调用例如可返回与智能锁215有关的装置状态信息。这种信息可包括装置标识、拥有者标识、管理员的联络人信息、锁被锁定还是解锁和/或与智能锁215有关的其他信息。
例如，移动装置210的用户可在尝试对智能锁215进行解锁中遇到困难。在这种场景中，用户可使用锁控制软件230来获得关于如何联络管理员(该管理员能够使用远程装置145将代码模块140传递给智能锁运行时环境225并且自行对智能锁215进行解锁或者使移动装置210的用户能够使用其锁控制软件230这样做)的信息。这种管理员的一个示例可以是酒店经理，他能够帮助远程使用系统进入房间有困难的客人，但是可存在可包括其他装置、上下文和/或用户角色的大量实施例。
还应当注意，尽管在步骤254、256、258、262、264和268所执行的动作示为单向动作，但是这些步骤的一个或多个可触发对应响应，其中返回值，例如以指示所示动作的结果。例如，智能锁运行时环境225可分别基于智能锁是否被成功解锁采用零值或非零值来响应于runtime.unlock()功能调用。
按照以上所述，本公开的实施例包括一种由第一装置110所实现的使用第二装置115的方法300，例如图176所示的方法300。方法300包括使用第一装置110上执行的第一运行时环境120将代码模块140传递给第二装置115上执行的第二运行时环境125(框310)。代码模块140配置成在第二运行时环境125内执行，并且向第一装置110展现第二运行时环境125所支持的第二装置115的功能。方法300进一步包括在第一运行时环境120内执行应用(框320)。应用经由传递代码模块140和第二运行时环境125来远程调用第二装置115的功能。
其他实施例包括为第一装置110提供对第二装置115所实现的第二装置115的功能的访问的方法400，如图177所示。方法400包括将代码模块140从第一装置110上执行的第一运行时环境120传递给第二装置115上执行的第二运行时环境125，以便向第一装置110展现第二运行时环境125所支持的第二装置115的功能(框410)。方法400进一步包括响应于经由代码模块140从第一运行时环境120内执行的应用130所接收的功能的远程调用而使用第二运行时环境125来控制第二装置115的功能的执行(框420)。
图178示出按照一个或多个实施例、适合于实现和/或支持第一和/或第二装置110、115的硬件500。如所示，硬件500包括处理电路510和无线电电路520。无线电电路520可配置成经由一个或多个天线(未示出)(所述天线作为硬件500的组成部分或者与其耦合)进行传送和/或接收。处理电路510配置成例如通过执行存储器530中存储的指令来执行以上例如在图175和/或图176中所述的处理。如下面将论述，这个方面的处理电路510可包括一个或多个物理单元。作为补充或替代，存储器530中存储的指令可被包含在一个或多个软件模块中。
图179在这方面示出按照特定实施例的第一装置110的附加细节。具体来说，第一装置110可包括传递单元或模块605和执行单元或模块610。传递单元或模块605可配置成使用第一装置110上执行的第一运行时环境120将代码模块140传递给第二装置115上执行的第二运行时环境125。代码模块140配置成在第二运行时环境125内执行，并且向第一装置110展现第二运行时环境125所支持的第二装置115的功能。
图180示出按照特定实施例的第二装置115的附加细节。具体来说，第二装置115可包括传递单元或模块705和控制单元或模块710。传递单元或模块可配置成将代码模块140从第一装置110上执行的第一运行时环境120传递给第二装置115上执行的第二运行时环境125，以便向第一装置110展现第二运行时环境125所支持的第二装置115的功能。控制单元或模块710可配置成响应于经由代码模块140从第一运行时环境120内执行的应用130所接收的功能的远程调用而使用第二运行时环境125控制第二装置115的功能的执行。
装置注册以及使用传递代码模块的安全装置操作的组合
再次如上所述，本文所述的各种技术可相互组合，以提供可靠性、安全性等的优点。例如，有利的一个特定组合是以上对IoT环境中的装置注册以及使用传递模块的安全装置操作所述的技术的组合。
因此，例如，图168所示的方法能够与图176所示的方法相组合，以获得第一装置的一种方法，该方法用于辅助第二装置向物联网(IoT)环境的注册(并且使用第二装置)。如在图168的框110、120和140所示，这个示例方法包括下列步骤：获得与第二装置关联的注册功能的表示，其中注册功能与至少一个串行化注册应用关联，所述串行化注册应用包括与第一和第二装置关联的注册信息；对注册应用进行去串行化，使得关联第一装置的注册信息与关联第二装置的注册信息分离；以及将与第二装置关联的注册信息传送给第二装置，以用于通过基于与第二装置关联的注册信息配置第二装置来发起由第二装置对第二装置的注册过程的执行。如在图168的框150所示，该方法进一步包括从第二装置接收与第二装置关联的配置信息。
如在图176的框310所示，这个示例更进一步包括使用第一装置上执行的第一运行时环境将代码模块传递给第二装置上执行的第二运行时环境的步骤，其中代码模块配置成在第二运行时环境中执行，并且向第一装置展现第二运行时环境所支持的第二装置的功能。最后，这个示例方法包括在第一运行时环境内执行应用的步骤，该应用经由传递代码模块和第二运行时环境远程调用第二装置的功能。
第二装置在一些实施例中可以是物联网(IoT)装置，以及第一装置可以是无线通信装置。注册功能的表示可以是例如QR码、条形码和RF-ID芯片的一个或多个。与第二装置关联的注册信息在一些实施例中可包括公有加密密钥、软件系统、能力、与注册过程有关的步骤或者IoT环境的功能的至少一个。注册信息在一些实施例中可包括与地理位置、组织位置、所有权、加密密钥、通信参数、通信密钥和标识的一个或多个关联的信息。
在一些实施例中，注册功能包括至少两个串行化注册应用，以及该方法进一步包括将至少两个串行化注册应用去串行化为包括与第一装置关联的注册信息的至少一个注册应用以及包括与第二装置关联的注册信息的至少一个注册应用，并且向第二装置传送与第二装置关联的至少一个注册应用。
在一些实施例中，该方法进一步包括确定第二装置成功注册，并且终止第一装置上的至少一个注册应用。
在一些实施例中，该方法进一步包括向第二运行时环境认证第一运行时环境，以获得将代码模块传递给第二运行时环境以供第二运行时环境内执行的授权，和/或与第二运行时环境直接通信，以调用第二装置的不同功能。
在一些实施例中，通过第一装置与第二装置之间的无线点对点连接来执行代码模块到第二运行时环境的传递。第二装置可以是例如电子锁，其中第二运行时环境所支持的功能锁定或解锁电子锁。
类似地，图169所示的方法能够与图177所示的方法相组合，以获得第二装置的一种方法，该方法用于执行由第一装置所辅助的向物联网(IoT)环境的注册过程，并且为第一装置提供对第二装置的功能的访问。如在图169的框210、230和240所示，这个示例方法包括下列步骤：从第一装置接收与第二装置关联的注册信息；通过基于注册信息配置第二装置来执行注册过程；以及向第一装置传送与第二装置关联的配置信息。如在图177的框410和420所示，该方法进一步包括下列步骤：从第一装置上执行的第一运行时环境接收代码模块到第二装置上执行的第二运行时环境，以便向第一装置展现第二运行时环境所支持的第二装置的功能；以及响应于经由代码模块从第一运行时环境内执行的应用所接收的功能的远程调用而使用第二运行时环境来控制第二装置的功能的执行。
在一些实施例中，该方法进一步包括确定注册是成功的，并且从第二装置删除注册信息。在一些实施例中，与第二装置关联的注册信息包括公有加密密钥、软件系统、能力、与注册过程有关的步骤或者IoT环境的功能的至少一个。
在一些实施例中，该方法进一步包括向第二运行时环境认证第一运行时环境，以授权代码模块到第二运行时环境的传递以供第二运行时环境内执行。在一些实施例中，该方法进一步包括响应于从第一装置到第二运行时环境的直接通信而使用第二运行时环境来控制第二装置的不同功能的执行。
在一些实施例中，可通过第一装置与第二装置之间的无线点对点连接来执行代码模块从第一运行时环境的传递。第二装置可以是例如电子锁，其中第一运行时环境所支持的功能锁定或解锁电子锁。
按照管辖区隐私限制来查询联合数据库
许多商业部门(例如医疗、电子商务、政府和零售)中的公司和组织都被信任有可标识信息(例如个人信息、私人信息、保密信息等)，这使得保护这个信息的隐私是这些实体最为关切的。通常，这些实体指定和定义这个信息的隐私如何被保护。
标题为“Hippocratic Database:A Privacy-Aware Database”的白皮书的作者提出一种数据库架构，该数据库架构使用由相应隐私策略表和隐私授权表中存储的隐私策略和隐私授权所组成的元数据。N.Ghani,Z.Sidek,Hippocratic Database:A Privacy-AwareDatabase,Int’l J.Computer Info.Engineering,vol.2,No.6(2008)。作者描述一种框架，其中数据库在查询处理期间执行隐私检查。例如，数据库检查发出请求的用户是否被授权访问数据库。它还检查该查询是否仅访问隐私授权表中明确列出的属性。另外，数据库仅允许访问数据库中其目的属性包括查询的目的的信息。相应地，只有对预计目的被授权的用户才能够访问数据库中的信息。但是，这个隐私感知数据库没有考虑它所在的管辖区的隐私限制。此外，这个数据库没有保护能够从来自多个数据库对查询的响应所推断的可标识信息。
联合数据库系统是一种元数据库管理系统，该元数据库管理系统将组成数据库映射为单个联合数据库。因此，联合数据库是作为它所表示的组成数据库的合成体的虚拟数据库。通过向每个组成数据库发送查询，并且然后组合从每个组成数据库所接收的对查询的响应，联合数据库系统被感知为一个数据库系统。此外，每个组成数据库可以是自主数据库，其中具有与其他数据库单独通信、执行和控制其操作或者将自身与其他数据库关联(或去关联)的能力。但是，当前联合数据库系统没有考虑它所表示的(一个或多个)管辖区的隐私限制，并且没有保护能够从来自相同或不同管辖区的多个数据库的对查询的响应所推断的可标识信息。
如先前所述，当前隐私感知数据库和联合数据库系统没有考虑它们所表示的(一个或多个)管辖区的隐私限制。但是，数据库用户通常希望组合来自相同或不同管辖区中的数据库的对查询的响应。通过这样做，响应中包含或者通过响应所推断的可标识信息可能没有按照每个所访问数据库的管辖区的隐私法来保护。在一个示例中，与计算来自两个不同数据库的具有特定范围中的收入和特定范围的教育的人数相关的查询要求基于个人可标识信息(例如姓名、社会保险号、地址等)来组合对查询的响应，这可能违反每个数据库的管辖区中的隐私限制。在另一个示例中，与第一数据库中的人员(例如用户标识符)的列表相关的查询以及根据访问者(例如用户标识符)加索引的受访网页的日志不可在违反每个数据库的管辖区的隐私限制(例如冲浪习惯被存储在美国数据库中的欧盟公民)的情况下被组合。在又一个示例中，与将相似期望与饮食习惯相联系相关的查询也许能够基于响应中的可标识信息违反每个数据库的管辖区的隐私限制将来自数据库的第一响应与来自连锁杂货店的杂货购物收据相组合、将来自数据库的第二响应与来自信用卡公司的餐厅收据相组合以及将来自数据库的第三响应与来自政府税务局的寿命相组合。
相应地，需要用于按照管辖区隐私限制来查询联合数据库的改进技术。另外，通过结合附图以及上述技术领域和背景的后续详细描述和实施例，本公开的其他期望特征和特性将变得明白。
本公开包括按照管辖区隐私限制来查询联合数据库的系统和方法。此外，本公开描述在尊重这些数据库中存储的个人数据的完整性的同时组成或者组合来自位于相同或不同管辖区中的数据库的对查询的响应的新技术。例如，图181是按照如本文所述的各个方面、用于查询联合数据库的系统100的一个实施例的流程图。图181中，系统100包括客户端节点101(例如智能电话)、具有联合数据库的网络节点121(例如计算机服务器)以及具有自主数据库(例如在国税局的个人记录)的网络节点141(例如计算机服务器)。联合数据库直接地或者经由子联合数据库间接的表示位于某个管辖区(例如美国)的一个或多个自主数据库。
图181中，在一个实施例中，客户端装置101发送查询(例如标识具有某个收入范围的人数)，该查询与自主数据库中存储的可标识信息相关，或者是从自自主数据库以及位于相同管辖区中的另一个自主数据库所接收的对查询161的响应的组合可确定的，如通过参考标号161所表示。联合网络节点221接收查询，并且基于自主数据库的管辖区的一个或多个隐私限制来适配那个自主数据库的查询，如通过框123所表示。联合网络节点121然后将适配查询发送给自主网络节点141，如通过参考标号163所表示。自主网络节点141接收适配查询，并且从自主数据库获得对适配查询的响应167，如通过框143所表示。自主网络节点141向联合网络节点221发送响应，如通过参考标号165所表示。联合网络节点121基于所接收响应来组成对查询的适配响应，如通过框127所表示。另外，联合网络节点121将适配响应发送给客户端节点101，如通过参考标号171所表示。
客户端节点101可以是用户设备、移动台(MS)、终端、蜂窝电话、蜂窝手机、个人数字助理(PDA)、智能电话、无线电话、组织器、手持计算机、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、机顶盒、电视机、电器、游戏装置、医疗装置、显示装置、计量装置等。每个网络节点121、141可以是计算机实现节点，该节点是网络中的通信再分配点或通信端点，例如计算机服务器、基站、核心网络节点、手持计算机、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、机顶盒、电视机、电器、医疗装置或者另外某种相似术语。
可标识信息可以是与特定的人、地点或事物关联的任何信息。此外，可标识信息可包括与人、商业、组织、政府实体等关联的个人信息。可标识信息还可包括秘密或保密信息。保密信息包括预期将不会对未经授权第三方公开的共享信息。管辖区可表示对特定团体授权管理所限定责任范围内的某些隐私限制的机构(例如联邦法律、密歇根州税法、内部审查局、环境保护局等)。此外，管辖区可与特定地域关联，例如联邦(例如欧盟)、国家、州、省、市、县、市、镇等)。隐私限制与管辖区的法律、规则或法规关联。例如，隐私限制可约束或限制共享个人信息(例如姓名、地址、电话号码、财务记录、医疗记录、位置、个人属性等)的能力。
图182是按照如本文所述的各个方面、用于查询联合数据库的系统200的一个实施例的流程图。图182中，系统200包括客户端节点201、具有联合数据库的网络节点221、具有第一自主数据库(例如在国税局的个人记录)的网络节点241a以及具有第二自主数据库(例如(在美国人口普查局的个人记录)的网络节点241b。联合数据库直接或者经由子联合数据库间接表示位于相同或不同管辖区(例如美国)的第一和第二数据库。
图182中，在一个实施例中，客户端装置201发送查询，该查询与第一或第二自主数据库中存储的可标识信息相关，或者是从自第一和第二数据库所接收的对查询的响应的组合可确定的，如通过参考标号261所表示。联合网络节点221接收查询，并且基于对应自主数据库的管辖区的一个或多个隐私限制来标识与可标识信息对应的查询的一个或多个字段，如通过框223所表示。响应标识查询的一个或多个字段对应于可标识信息，联合网络节点221确定查询的随机化盐值(salt)，如通过框225所表示。联合网络节点221然后将查询和盐值发送给自主网络节点241a，如通过参考标号263a所表示。
在这个实施例中，自主网络节点241a接收查询和盐值，并且从第一自主数据库获得对查询的响应，如通过框243a所表示。自主网络节点241a然后基于盐值来匿名化响应的可标识信息，如通过框245a所表示。在一个示例中，采用密码哈希函数来处理可标识信息和盐值，以获得匿名化信息。自主网络节点241a向联合网络节点221发送具有匿名化信息的响应，如通过参考标号265a所表示。联合网络节点221基于响应及其匿名化信息来组成对查询的适配响应，如通过框227所表示。另外，联合网络节点221将适配响应发送给客户端节点201，如通过参考标号271所表示。
在另一个实施例中，联合网络节点221将相同查询和盐值发送给每个自主网络节点241a、241b，如通过参考标号263a、263b所表示。自主网络节点241a、241b可处于相同管辖区中或者不同管辖区中。每个自主网络节点241a、241b接收查询和盐值，并且经由其自主数据库来获得对查询的对应响应。此外，每个自主网络节点241a、241b基于盐值来匿名化对应响应的可标识信息。每个自主网络节点241a、241b向联合网络节点221发送具有匿名化信息的对应响应，如通过相应参考标号265a、265b所表示。联合网络节点221然后基于在每个响应中接收的匿名化信息来组合来自第一和第二自主数据库的对查询的响应。
要注意，以上所述的设备可通过实现任何功能部件、模块、单元或电路来执行本文中的方法以及任何其他处理。在一个实施例中，例如，设备包括配置成执行方法附图中所示步骤的相应电路或电路系统。这个方面的电路或电路系统可包括专用于执行某个功能处理的电路和/或与存储器结合的一个或多个微处理器。例如，电路可包括一个或多个微处理器或微控制器以及其他数字硬件，所述数字硬件可包括数字信号处理器(DSP)、专用数字逻辑等。处理电路可配置成执行存储器中存储的程序代码，所述存储器可包括一种或数种类型的存储器，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器、高速缓冲存储器、闪速存储器装置、光存储装置等。在若干实施例中，存储器中存储的程序代码可包括用于执行一个或多个电信和/或数据通信协议的程序指令以及用于执行本文所述技术的一个或多个的指令。在采用存储器的实施例中，存储器存储程序代码，所述程序代码在由一个或多个处理器执行时执行本文所述的技术。
图183示出按照如本文所述的各个方面、具有联合数据库的网络节点300的一个实施例。如所示，网络节点300包括处理电路310和通信电路330。通信电路330配置成例如经由任何通信技术向/从一个或多个其他节点传送/接收信息。处理电路310配置成例如通过执行存储器320中存储的指令来执行以上所述的处理。这个方面的处理电路310可实现某些功能部件、单元或模块。
图184示出按照如本文所述的各个方面、具有联合数据库的网络节点400的另一个实施例。如所示，网络节点400实现各种功能部件、单元或模块(例如经由图183中的处理电路310、经由软件代码)或者电路。在一个实施例中，这些功能部件、单元、模块或电路(例如用于实现本文中的(一个或多个)方法)可包括例如：获取单元413，用于获得查询，该与至少一个自主数据库中存储的可标识信息相关，或者是从自至少两个自主或子联合数据库所接收的对查询的响应的组合可确定的；适配单元415，用于基于每个自主或子联合数据库的管辖区的一个或多个隐私限制431来适配那个自主或子联合数据库的查询；发送单元421，用于向每个自主或子联合数据库发送那个数据库的适配查询；接收单元411，用于从每个自主或子联合数据库接收对于对应适配查询的响应；以及组成单元423，用于基于从每个自主或子联合数据库所接收的对于对应适配查询的响应来组成对查询的适配响应，使得适配响应满足每个自主或子联合数据库的管辖区的一个或多个隐私限制431。
在另一个实施例中，这些功能部件、单元、模块或电路可包括例如：获取单元413，用于获得查询，其与至少一个自主数据库中存储的可标识信息相关，或者是从自至少两个自主或子联合数据库所接收的对查询的响应的组合可确定的；盐值确定单元419，用于确定查询的随机化盐值；发送单元421，用于向每个自主或子联合数据库发送那个数据库的适配查询；接收单元411，用于从每个自主或子联合数据库接收对于对应适配查询的响应；以及组合单元425，用于基于在每个响应中接收的匿名化信息来组合来自自主或子联合数据库的对适配查询的响应。
在另一个实施例中，这些功能部件、单元、模块或电路可包括例如标识单元417，用于基于那个数据库的管辖区的一个或多个隐私限制431来标识与可标识信息对应的查询的一个或多个数据字段。
在另一个实施例中，这些功能部件、单元、模块或电路可包括例如接收单元411，用于从每个自主或子联合数据库接收来自那个数据库的授权密钥433，该授权密钥433授权联合数据库按照那个数据库的管辖区的一个或多个隐私限制431来查询那个数据库。
在另一个实施例中，这些功能部件、单元、模块或电路可包括例如接收单元411，用于从每个自主或子联合数据库接收那个数据库的对应管辖区的一个或多个隐私限制431。
在另一个实施例中，这些功能部件、单元、模块或电路可包括例如发送单元421，用于向客户端装置发送适配响应。
在另一个实施例中，这些功能部件、单元、模块或电路可包括例如删除单元427，用于响应于组合响应而删除查询的盐值，使得从匿名化信息确定可标识信息的能力仅在从每个自主或子联合数据库接收匿名化信息与删除盐值之间发生。
在另一个实施例中，这些功能部件、单元、模块或电路可包括例如限制获取单元431，用于获得管辖区的一个或多个隐私限制。
图185示出按照如本文所述的各个方面、由具有联合数据库的网络节点所执行的方法500a的一个实施例，该联合数据库表示位于相同或不同管辖区中的一个或多个自主或子联合数据库。图185中，方法500a可开始于例如框501a，其中它可包括从每个自主或子联合数据库接收来自那个数据库的授权密钥，该授权密钥授权联合数据库按照那个数据库的管辖区的一个或多个隐私限制来查询那个数据库。此外，方法500a可包括从每个自主或子联合数据库接收那个数据库的对应管辖区的一个或多个隐私限制，如通过框503a所引用。在框505a，方法500a包括获得(例如从客户端装置接收)查询，该查询与至少一个自主数据库中存储的可标识信息相关，或者是从自至少两个自主或子联合数据库所接收的对查询的响应的组合可确定的。另外，方法500a可包括基于那个数据库的管辖区的一个或多个隐私限制来标识与可标识信息对应的查询的一个或多个字段，如通过框507a所引用。
图185中，在框509a，方法500a包括基于那个自主或子联合数据库的管辖区的一个或多个隐私限制来适配每个自主或子联合数据库的查询，这可响应于标识可标识信息而进行。在框511a，方法500a包括向每个自主或子联合数据库发送那个数据库的适配查询。在框513a，方法500a包括从每个自主或子联合数据库接收对于对应适配查询的响应。在框515a，方法500a包括基于从每个自主或子联合数据库所接收的对于对应适配查询的响应来组成对查询的适配响应，使得适配响应满足每个自主或子联合数据库的管辖区的一个或多个隐私限制。另外，方法500a可包括向客户端装置发送适配响应，如通过框517a所表示。
图186示出按照如本文所述的各个方面、由具有联合数据库的网络节点所执行的方法500b的一个实施例，该联合数据库表示位于相同或不同管辖区中的一个或多个自主或子联合数据库。图186中，方法500b可开始于例如框505b，其中它可包括获得查询，该查询与至少一个自主数据库中存储的可标识信息相关，或者是从自至少两个自主或子联合数据库所接收的对查询的响应的组合可确定的。此外，方法500b可包括基于那个数据库的管辖区的一个或多个隐私限制来标识与可标识信息对应的查询的一个或多个字段，如通过框507b所表示。每个自主或子联合数据库的适配查询包括查询和随机化盐值，使得每个自主或子联合数据库可操作以基于盐值来匿名化对查询的每个响应中的可标识信息。相应地，在框509b，方法500b包括确定查询的盐值。在框511b，方法500b包括向每个自主或子联合数据库发送查询和盐值。在框513b，方法500b包括从每个自主或子联合数据库接收对查询的响应，其中每个响应中的可标识信息基于盐值来匿名化。在框515b，方法500b包括基于在每个响应中接收的匿名化信息来组合来自自主或子联合数据库的对适配查询的响应。另外，该方法可包括响应于组合响应而删除查询的盐值，使得从匿名化信息来确定可标识信息的能力仅在从每个自主或子联合数据库接收匿名化信息与删除盐值之间发生，如通过框519b所表示。
图187示出按照如本文所述的各个方面、具有自主数据库640的网络节点600的一个实施例。如所示，网络节点600包括处理电路610、通信电路620和自主数据库640。通信电路620配置成例如经由任何通信技术向/从一个或多个其他节点传送/接收信息。处理电路610配置成例如通过执行存储器630中存储的指令来执行处理。此外，处理电路610配置成执行与自主数据库640关联的处理。这个方面的处理电路610可实现某些功能部件、单元或模块。
图188示出按照如本文所述的各个方面、具有自主数据库735的网络节点700的另一个实施例。如所示，网络节点700实现各种功能部件、单元或模块(例如经由图187中的处理电路610和/或经由软件代码)或者电路。在一个实施例中，这些功能部件、单元、模块或电路(例如用于实现本文中的(一个或多个)方法)可包括例如：接收单元711，用于从联合或子联合数据库接收查询以及该查询的随机化盐值；响应获得单元713，用于从自主数据库735获得对查询的响应，其中响应具有可标识信息；匿名化单元715，用于基于所接收盐值来匿名化响应的可标识信息；以及发送单元717，用于向联合或子联合数据库发送具有匿名化信息的响应，使得响应满足自主数据库的管辖区的一个或多个隐私限制731。
在另一个实施例中，这些功能部件、单元、模块或电路可包括例如：密钥获得单元721，用于获得授权密钥733，该授权密钥733授权联合或子联合数据库按照管辖区的一个或多个隐私限制来查询自主数据库735；发送单元717，用于向联合或子联合数据库发送授权密钥733；接收单元711，用于从联合或子联合数据库接收查询、查询的随机化盐值和密钥；授权确定单元719，用于基于所接收密钥和授权密钥733来确定联合或子联合数据库是否被授权查询自主数据库735。
在另一个实施例中，这些功能部件、单元、模块或电路可包括例如：限制获得单元723，用于获得自主数据库735的管辖区的一个或多个隐私限制731；以及发送单元717，用于向联合或子联合数据库发送管辖区的一个或多个隐私限制731。
图189示出按照如本文所述的各个方面、由具有某个管辖区中的自主数据库的网络节点所执行的方法800a的一个实施例，该自主数据库由联合或子联合数据库所表示。图189中，方法800a可开始于例如框801a，其中它包括从联合或子联合数据库接收查询以及该查询的随机化盐值。此外，查询与自主数据库中存储的可标识信息相关，或者是从由联合或子联合数据库自自主数据库以及联合或子联合数据库所表示的一个或多个其他自主或子联合数据库所接收的对查询的响应的组合可确定的。此外，方法800a包括从自主数据库获得对查询的响应，其中响应具有可标识信息，如通过框803a所表示。另外，方法800a包括基于所接收盐值来匿名化响应的可标识信息，如通过框805a所表示。另外，方法800a包括向联合或子联合数据库发送具有匿名化信息的响应，使得响应满足自主数据库的管辖区的一个或多个隐私限制如通过框807a所表示。
图190示出按照如本文所述的各个方面、由具有某个管辖区中的自主数据库的网络节点所执行的方法800b的一个实施例，该自主数据库由联合或子联合数据库所表示。图190中，方法800b可开始于例如框801b，其中它包括获得授权密钥，该授权密钥授权联合或子联合数据库按照管辖区的一个或多个隐私限制来查询自主数据库。此外，方法800b包括向联合或子联合数据库发送授权密钥，如通过框803b所表示。在框805b，方法800b可包括获得自主数据库的管辖区的一个或多个隐私限制。另外，方法800b可包括向联合或子联合数据库发送管辖区的一个或多个隐私限制，如通过框807b所表示。
图190中，在框809b，方法800b包括从联合或子联合数据库接收查询、该查询的随机化盐值和密钥。查询与自主数据库中存储的可标识信息相关，或者是从由联合或子联合数据库自自主数据库以及联合或子联合数据库所表示的一个或多个其他自主或子联合数据库所接收的对查询的响应的组合可确定的。另外，方法800b包括基于所接收密钥和授权密钥来确定联合或子联合数据库是否被授权查询自主数据库，如通过框811b所表示。响应于确定联合或子联合数据库被授权查询自主数据库，方法800b包括获得对查询的响应，基于所接收盐值来匿名化响应的可标识信息，并且向联合或子联合数据库发送具有匿名化信息的响应，如通过框813b所表示。
图191示出按照如本文所述的各个方面、用于查询联合数据库的系统900的另一个实施例。图191中，系统900包括具有联合数据库的网络节点901以及具有位于某个管辖区中的自主数据库的网络节点941a。联合网络节点901将查询和可选密钥发送给自主网络节点941a，如通过框903所表示。此外，密钥用来授权联合或子联合数据库按照自主数据库的管辖区的隐私限制来查询那个自主数据库。
图191中，自主网络节点941a接收查询和可选密钥，如通过框943a所表示。自主网络节点941a可基于所接收密钥和自主网络节点941a中存储的授权密钥来确定查询是否被授权，如通过框945a所表示。自主网络节点941a从其自主数据库获得对查询的响应，如通过框947a所表示。此外，自主网络节点941a向联合网络节点901发送对查询的响应，如通过框949a所表示。联合网络节点901接收响应，基于所接收响应来组成对查询的适配响应，并且例如向客户端装置发送适配响应，如通过相应框905、909所表示。
在另一个实施例中，联合网络节点901将查询和可选密钥发送给自主网络节点941a、941b。自主网络节点941a、941b可位于相同管辖区或不同管辖区中。每个自主网络节点941a、941b接收查询和可选密钥，并且可基于所接收密钥和那个自主网络节点941a、941b中存储的授权密钥来确定查询是否被授权。每个自主网络节点941a、941b从其自主数据库获得对查询的响应，并且将响应发送给联合网络节点901。联合网络节点901接收每个响应，并且组合对查询的响应，如通过相应框905、909所表示。联合网络节点901然后可例如向客户端装置发送组合响应，如通过框909所表示。
图192示出按照如本文所述的各个方面、用于查询联合数据库的系统1000的另一个实施例。图192中，系统1000包括具有联合数据库的网络节点1001、具有与某个管辖区关联的子联合数据库的网络节点1021以及具有与某个管辖区关联的自主数据库的网络节点1041。联合网络节点1001将查询和可选密钥发送给子联合网络节点1021，如通过框1003所表示。
图192中，子联合网络节点1021接收查询和可选密钥1061，如通过框1023所表示。子联合网络节点1021可基于查询的数据字段以及那个数据库的(一个或多个)隐私限制来确定划分或者适配每个自主数据库的查询，以获得那个数据库的适配查询，如通过框1025所表示。子联合网络节点1021将查询或者适配查询和可选密钥发送给自主网络节点1041，如通过框1025所表示。自主网络节点1041接收查询或者适配查询和可选密钥，如通过框1043所表示。此外，自主网络节点1041可基于所接收密钥和网络节点1041中存储的授权密钥来确定查询或者适配查询是否被授权，如通过框1045所表示。自主网络节点1041然后从其自主数据库获得对查询或者适配查询的响应，如通过框1047所表示。自主网络节点1041向子联合网络节点1021发送响应，如通过框1049所表示。
此外，子联合网络节点1021接收响应，并且基于所接收响应来组成响应(或者在来自多于一个具有自主数据库的网络节点时组合所接收响应)，如通过框1029所表示。子联合网络节点1021可执行管辖区所允许的其他功能，例如更新另一个数据库、应用关系数据库模型(例如ML模型)、发送指示(例如文本消息、电子邮件)等，如通过框1031所表示。子联合网络节点1021向联合网络节点1001发送响应，如通过框1033所表示。联合网络节点1001接收响应1063，并且然后基于所接收响应1063来组成响应(或者在来自多于一个具有自主数据库的网络节点时组合所接收响应)。联合网络节点1001可发送组成响应(或者组合响应)。
图193示出按照如本文所述的各个方面、用于查询联合数据库的系统1100的另一个实施例。图193中，系统1100包括具有联合或子联合数据库的网络节点1101以及具有位于某个管辖区中的自主数据库的网络节点1141a。子/联合网络节点1101向自主网络节点1141a发送查询、那个查询的随机化盐值和可选密钥1161a，如通过框1103所表示。
图193中，自主网络节点1141a接收查询、随机化盐值和可选密钥，如通过框1143a所表示。自主网络节点1141a可基于所接收密钥和自主网络节点1141a中存储的授权密钥来确定查询是否被授权，如通过框1145a所表示。自主网络节点1141a从其自主数据库获得对查询的响应，如通过框1147a所表示。此外，自主网络节点1141a基于所接收盐值来匿名化响应中的可标识信息，如通过框1149a所表示。自主网络节点1141a然后向子/联合网络节点1101发送具有匿名化信息的响应，如通过框1151a所表示。子/联合网络节点1101接收响应，如通过框1105所表示。另外，子/联合网络节点1101基于所接收响应和匿名化信息来组成响应，如通过框1109所表示。子/联合网络节点1101然后可发送组成响应，如通过框1109所表示。
在另一个实施例中，联合网络节点1101向自主网络节点1141a、1141b发送查询、随机化盐值和可选密钥。自主网络节点1141a、1141b可位于相同管辖区或不同管辖区中。每个自主网络节点1141a、1141b接收查询、随机化盐值和可选密钥，并且可基于所接收密钥和那个自主网络节点1141a、1141b中存储的授权密钥来确定查询是否被授权。每个自主网络节点1141a、1141b从其自主数据库获得对查询的响应。此外，每个自主网络节点1141a、1141b基于所接收盐值来匿名化其响应中的可标识信息。每个自主网络节点1141a、1141b然后向联合网络节点1101发送具有匿名化信息的响应。联合网络节点1101接收每个响应，并且基于匿名化信息来组合对查询的响应，如通过相应框1105、1107所表示。联合网络节点1101然后可例如向客户端装置发送组合响应，如通过框1109所表示。
图194示出按照如本文所述的各个方面、用于查询联合数据库的系统1200的另一个实施例。图194中，联合数据库1201位于管辖区1203中。联合数据库1201表示位于相应管辖区1213、1223中的子联合数据库1211、1221。此外，每个子联合数据库1211、1221表示位于相应管辖区1211、1221中的相应自主数据库1215-1217、1225-1227。联合数据库1201还经由子联合数据库1211、1211来表示这些相应自主数据库。
在一个实施例中，联合数据库1201表示具有位于具有一个或多个第一隐私限制的第一管辖区1213中的一个或多个第一自主数据库1215-1217的第一子联合数据库1211。
作为补充或替代，联合数据库1201表示具有位于具有一个或多个第二隐私限制的第二管辖区1223中的一个或多个第二自主数据库1225-1227的第二子联合数据库1223。
在另一个实施例中，联合数据库1201表示位于具有一个或多个隐私限制的某个管辖区1213中的单个自主数据库1215。
在另一个实施例中，联合数据库1201表示位于具有一个或多个隐私限制的同一管辖区1213中的多个自主数据库1215-1217。
在另一个实施例中，联合数据库1201表示位于具有一个或多个不同隐私限制的不同管辖区1213、1223中的多个自主数据库1215-1217、1225-1227。
图195示出按照如本文所述的各个方面的网络节点的另一个实施例。在一些情况下，网络节点1300可称作服务器、基站、核心网络节点、手持计算机、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、机顶盒、电视机、电器、医疗装置或者另外某种相似术语。在其他情况下，网络节点1300可以是硬件组件的集合。图195中，网络节点1300可配置成包括：处理器1301，在操作上耦合到射频(RF)接口1309；网络连接接口1311；存储器1315，包括随机存取存储器(RAM)1317、只读存储器(ROM)1319、存储介质1331等；通信子系统1351；电源1333；另一个组件；或者它们的任何组合。存储器1315可用来存储一个或多个数据库。存储介质1331可包括操作系统1333、应用程序1335、数据或数据库1337等。特定装置可利用图13所示的所有组件或者仅利用组件的子集，以及集成度可逐个装置改变。此外，特定装置可包含组件的多个实例，例如多个处理器、存储器、收发器、发射器、接收器等。例如，计算装置可配置成包括处理器和存储器。
图195中，处理器1301可配置成处理计算机指令和数据。处理器1301可配置为：任何顺序状态机，可操作以执行作为机器可读计算机程序存储在存储器中的机器指令，例如一个或多个硬件实现状态机(例如在分立逻辑、FPGA、ASIC等中)；连同适当固件一起的可编程逻辑；一个或多个存储程序、连同适当软件一起的通用处理器，例如微处理器或数字信号处理器(DSP)；或者以上所述的任何组合。例如，处理器1301可包括两个计算机处理器。在一个定义中，数据是采取适合供计算机使用的形式的信息。重要的是要注意，本领域的技术人员将会知道，本公开的主题可使用各种操作系统或者操作系统组合来实现。
图195中，RF接口1309可配置成提供到RF组件(例如发射器、接收器和天线)的通信接口。网络连接接口1311可配置成提供到网络1343a的通信接口。网络1343a可包含有线和无线通信网络，例如局域网(LAN)、广域网(WAN)、计算机网络、无线网络、电信网络、另一个相似网络或者它们的任何组合。例如，网络1343a可以是Wi-Fi网络。网络连接接口1311可配置成包括接收器和发射器接口，所述接口用来按照本领域已知或者可被开发的一个或多个通信协议(例如以太网、TCP/IP、SONET、ATM等)通过通信网络与一个或多个其他节点进行通信。网络连接接口1311可实现适合通信网络链路(例如光、电等)的接收器和发射器功能性。发射器和接收器功能可共享电路组件、软件或固件，或者备选地可单独实现。
在这个实施例中，RAM 1317可配置成经由总线1303与处理器1301对接，以便在软件程序(例如操作系统、应用程序和装置驱动程序)的执行期间提供数据或计算机指令的存储或缓存。ROM 1319可配置成向处理器1301提供计算机指令或数据。例如，ROM 1319可配置为存储基本系统功能(例如基本输入和输出(I/O)、启动或者来自键盘的键击的接受，它们存储在非易失性存储器中)的不变低级系统代码或数据。存储介质1331可配置成包括存储器，例如RAM、ROM、可编程只读存储器(PROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、磁盘、光盘、软盘、硬盘、可拆卸盒式磁带、flash驱动器。在一个示例中，存储介质1331可配置成包括操作系统1333、应用程序1335(例如万维网浏览器应用、挂件或配件引擎或者另一个应用)和数据文件1337。
图195中，处理器1301可配置成使用通信子系统1351与网络1343b进行通信。网络1343a和网络1343b可以是一个或多个相同网络或者一个或多个不同网络。通信子系统1351可配置成包括用来与网络1343b进行通信的一个或多个收发器。一个或多个收发器可用来按照本领域已知或者可被开发的一个或多个通信协议(例如IEEE 802.xx、CDMA、WCDMA、GSM、LTE、NR、Nb IoT、UTRAN、WiMax等)与另一个网络节点或客户端装置的一个或多个远程收发器进行通信。
在另一个示例中，通信子系统1351可配置成包括一个或多个收发器，所述收发器用来按照本领域已知或者可被开发的一个或多个通信协议(例如IEEE 802.xx、CDMA、WCDMA、GSM、LTE、NR、Nb IoT、UTRAN、WiMax等)与另一个网络节点或客户端装置的一个或多个远程收发器进行通信。每个收发器可包括发射器1353或接收器1355，以分别实现适合RAN链路的发射器或接收器功能性(例如频率分配等)。此外，每个收发器的发射器1353和接收器1355可共享电路组件、软件或固件，或者备选地可单独实现。
在当前实施例中，通信子系统1351的通信功能可包括数据通信、语音通信、多媒体通信、短程通信(例如蓝牙、近场通信)、基于位置的通信(例如全球定位系统(GPS)用来确定位置)、另一个相似通信功能或者它们的任何组合。例如，通信子系统1351可包括蜂窝通信、Wi-Fi通信、蓝牙通信和GPS通信。网络1343b可包含有线和无线通信网络，例如局域网(LAN)、广域网(WAN)、计算机网络、无线网络、电信网络、另一个相似网络或者它们的任何组合。例如，网络1343b可以是蜂窝网络、Wi-Fi网络和近场网络。电源1313可配置成向网络节点1300的组件提供交流(AC)或直流(DC)电力。
图195中，存储介质1331可配置成包括多个物理驱动器单元，例如独立磁盘冗余阵列(RAID)、软盘驱动器、闪速存储器、USB flash驱动器、外部硬盘驱动器、拇指驱动器、pen驱动器、key驱动器、高密度数字多功能光盘(HD-DVD)光盘驱动器、内部硬盘驱动器、蓝光光盘驱动器、全息数字数据存储(HDDS)光盘驱动器、外部微型双列直插存储器模块(DIMM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、外部微DIMM SDRAM、智能卡存储器(例如用户标识模块或可拆卸用户标识(SIM/RUIM)模块、其他存储器或者它们的任何组合。存储介质1331可允许网络节点1300访问暂时或者非暂时存储器介质上存储的计算机可执行指令、应用程序等，以卸载数据或者上传数据。制造产品(例如利用通信系统的制造产品)可有形地包含在存储介质1331中，所述存储介质1331可包括计算机可读介质。
本文所述方法的功能性可在网络节点1300的组件之一中实现，或者跨网络节点1300的多个组件来划分。此外，本文所述方法的功能性可通过硬件、软件或固件的任何组合来实现。在一个示例中，通信子系统1351可配置成包括本文所述组件的任一个。此外，处理器1301可配置成通过总线1303与这类组件的任一个进行通信。在另一个示例中，这类组件的任一个可通过存储器中存储的程序指令来表示，所述程序指令在由处理器1301执行时执行本文所述的对应功能。在另一个示例中，这类组件的任一个的功能性可在处理器1301与通信子系统1351之间划分。在另一个示例中，这类组件的任一个的非计算密集功能可通过软件或固件来实现，而计算密集功能可通过硬件来实现。
本领域的技术人员还将会理解，本文中的实施例进一步包括对应计算机程序。计算机程序包括指令，所述指令在设备的至少一个处理器上执行时使该设备执行上述相应处理的任一个。这个方面的计算机程序可包括与上述部件或单元对应的一个或多个代码模块。实施例进一步包括载体，该载体包含这种计算机程序。这个载体可包括电子信号、光学信号、无线电信号或计算机可读存储介质其中之一。
在这方面，本文中的实施例还包括计算机程序产品，被存储在非暂时计算机可读(存储或记录)介质上，并且包含指令，所述指令在由设备的处理器执行时使该设备如上所述执行。实施例进一步包括计算机程序产品，该计算机程序产品包含程序代码部分，用于当计算机程序产品由计算装置执行时执行本文中的实施例的任一个的步骤。这个计算机程序产品可被存储在计算机可读记录介质上。
现在将描述附加实施例。这些实施例的至少部分为了便于说明而可被描述为可适用于某些上下文和/或无线网络类型，但是实施例类似地可适用于没有明确描述的其他上下文和/或无线网络类型。
如先前所述，当前联合、子联合和自主数据库在执行查询时没有考虑管辖区法律。相应地，本公开描述对这个问题的实施例，包括当数据需要基于管辖区内或管辖区间的数据库系统之间的个人可标识信息来组合时使用执行统计查询的不同方法。
在一个示范实施例中，查询被发送给修改联合数据库系统，该联合数据库系统基于正式管辖法规来适配查询和响应，包括组合数据库系统所需的任何其他适配。自主数据库采用它包含的信息的类型来注释数据，例如，采用例如“标识信息”、“敏感信息”、“一般信息”、“对管辖区X的出口限制”、“仅非商业用途”、“可输出降低分辨率”(例如位置、图像、例如收入等数字)等的标签。这些标签形式化联合或子联合数据库对关联数据的处理/事务。相应地，联合或子联合数据库从自主数据库接收这些标签，以通知联合或子联合数据库关于如何适配查询。
在另一个实施例中，对于要求具有表示位于相同或不同管辖区中的一个或多个自主数据库的联合或子联合数据库的数据库系统内的统计操作以及处于自主数据库之一中的每个标识信息的查询，联合或子联合数据库将查询发送给每个自主数据库。此外，联合或子联合数据库从每个自主数据库接收结果，并且然后基于一个或多个统计操作来组合结果。例如，对于与基于来自若干自主数据库(例如具有标识、时间和网页的日志)来计算对网页的访问关联的查询，联合或子联合数据库执行对查询的每个响应中的计数，并且然后组合该计数。这些统计操作可与中值、平均数、总和、利用若干数据库的高级过滤等关联。此外，这些统计操作可与向量、表、列等关联。
在另一个实施例中，对于接收来自不同管辖区(包括来自要求组合来自那个管辖区中的自主数据库的响应并且允许这种组合的管辖区)的响应的查询，可使用数据库层次结构，包括具有不同管辖区中的一个或多个子联合数据库的联合数据库，其中每个子联合数据库表示同一管辖区中的一个或多个自主数据库。例如，这个层次结构可用来计算来自不同管辖区(例如不同偏远地区)的人对网页的访问。此外，每个子联合数据库组合从处于同一管辖区中的每个自主数据库所接收的对查询的响应。联合数据库然后组合来自每个子联合数据库的响应。
在另一个实施例中，联合数据库将查询发送给每个子联合数据库。每个子联合数据库划分查询，以提取任何标识信息。例如，对于与基于来自表示具有网页访问、每个网页访问者的标识的日志以及每个网页访问的时间的第一自主数据库以及与第一自主数据库相同的管辖区中具有每个网页访问者的标识、每个网页访问者的地址和每个地址是否为偏远地址的指示的第二自主数据库的子联合数据库的数据来计算来自偏远地址对网页的访问关联的查询，子联合数据库将划分查询，以从已经访问网页的每个计数中提取标识信息。因此，子联合数据库向第二数据库发送划分查询，并且接收偏远地址的标识。此外，子联合数据库把来自偏远地址的单独计数加入子总计数中，该子总计数被发送给联合数据库。联合数据库相加来自每个子联合数据库的子总计数，以获得总计数。
作为补充或替代，对于组合来自不同管辖区中的自主或子联合数据库的响应的联合数据库，自主或子联合数据库可在联合数据库组合响应之前匿名化对查询的响应。可利用使用随机盐值的单向密码哈希函数，其中用于每个查询的新盐值以生成匿名化信息。此外，可在由联合或子联合数据库处理每个查询(一个查询可包含例如若干SQL语句，并不局限于仅一条语句)完成时销毁盐值的任何一个记录。相应地，仅在查询的处理期间有可能从匿名化信息来导出可标识信息。此外，在给定从匿名化信息来导出可标识信息的计算复杂度的情况下，不可能在这个短暂查询处理时长期间可能导出可标识信息。
此外，联合数据库创建随机盐值，并且将它随每个查询或子查询发送给自主或子联合数据库。此外，联合、子联合和自主数据库的数据库层次结构使用采用盐值的相同单向密码哈希函数，以便匿名化随每个响应所发送的可标识信息。因此，联合数据库接收来自自主或子联合数据库的响应，所述响应具有与相同可标识信息对应的相同匿名化信息，从而允许例如基于那个偏远地址的匿名化信息对每个偏远地址计算网页的访问。
在一个示例中，与计算对引起从那个网页进行购买的网页的访问数量相关的查询由联合数据库来处理。联合数据库表示具有网页访问日志的第一自主数据库，其中第一数据库处于不允许标识信息从那个管辖区输出的管辖区中。此外，第二自主数据库具有信用卡信息，其中第二数据库处于与第一数据库不同并且不允许可标识信息从那个管辖区输出的管辖区中。另外，第一和第二数据库包含相同可标识信息。联合数据库生成第一查询的随机化盐值，并且向第一数据库发送第一查询和随机化盐值。第一数据库接收第一查询和盐值，获得对于与网页访问日志关联的第一查询的响应，基于随机化盐值和单向密码哈希函数来匿名化响应的可标识信息(例如访问者的姓名)，并且向联合数据库发送具有匿名化信息的响应。
另外，联合数据库向第二数据库发送第二查询和随机化盐值。第二数据库接收第二查询和盐值，获得对于与信用卡信息关联的查询的响应，基于随机化盐值和单向密码哈希函数来匿名化响应的可标识信息(例如信用卡所有者)，并且向联合数据库发送具有匿名化信息的响应。联合数据库基于匿名化信息来组合所接收响应。
单向密码哈希函数可被应用于除了可标识信息之外的也可由联合数据库来组合的数据类别。此外，这个组合过程可被应用于基于类别的数据。例如，基于类别的数据可包括医疗诊断数据、降低分辨率位置、城市等。另外，联合数据库系统可聚集或组合基于类别的数据，使得不能从聚集或组合来标识特定诊断或城市。
在另一个实施例中，同态加密方案可用于敏感标量信息的其他单向功能。这允许具有这个敏感加密标量信息的响应被联合数据库比较(例如大于、小于、相当于等)。这要求自主数据库使用相同的同态加密方案和密钥。随机化盐值可由联合数据库系统按照与先前所述相同的方式提供给自主或子联合数据库。
查询应当被理解为包括结构查询语言(SQL)查询、非SQL(NOSQL)查询、图形数据库查询、关系数据库查询、分析查询(例如Spark或Hadoop)、机器学习查询、深度学习查询、基于万维网的前端-信息查询等。
注释可基于实际数据手动或自动进行。后者的一个示例是名称或地址可被自动识别为标识信息，医疗记录或位置信息可被标识为敏感信息，显示脸部的图像可能仅被注释为非商业用途等。
无线与有线通信网络之间的互配。
如上所述，进行中研究难题是5G与TSN的互配。两种技术均定义自己的网络管理和配置的方法以及实现通信确定性的不同机制，它们必须以某种方式来布置成实现工业网络的端对端确定性联网。
5G-TSN互配的一种方式是使5G系统充当TSN桥接器。5G网络需要根据如上所述所选择的TSN配置模型来提供到TSN网络的一些控制接口。在中央配置模型中，中央控制实体CUC/CNC可能出现在5G网络的两侧。此外，各种拓扑的TSN网络可能被部署在两侧，与图5形成对照，其中仅示出UE背后的单个端点。如果5G网络充当TSN桥接器，则要求具有TSN能力的装置(例如桥接器和端点)被部署在5G网络的两侧。
在3GPP TS 23.501第5.6.10.2小节中，说明5G网络中的类型以太网的协议数据单元(PDU)会话的支持。在PDU会话锚(PSA)UPF与数据网络(DN)之间的N6接口上，对类型以太网的PDU会话说明两种潜在选项。首先，有可能具有N6接口与PDU会话之间的一对一映射，以及作为第二选项，基于多个PDU会话的MAC地址到N6接口的映射。本文所述的解决方案能够适用于任何配置选项。
图196示出如3GPP TS 29.561(即，UPF处的以太网帧处置)中说明的以太网类型PDU会话的PSAUPF处的协议转变。
不存在方法可用来允许通过5G网络、使用不支持或者仅支持TSN特征的有限集合的5G的装置将装置连接到TSN网络。
没有在TSN域中被登记(如上所述)为TSN流的被桥接到TSN网络的任何业务将被作为尽力而为业务来处置，而没有对服务质量(QoS)的保证。这样，可能不保证端对端QoS。
因此，本文中的实施例的目的是提供一种实现无线通信网络(例如5G网络)与有线通信网络(例如TSN网络)之间具有保证QoS的端对端连接性的方法。
按照本文中的实施例，一种解决方案定义5G用户平面中的功能，该功能处置通过5G网络连接到TSN网络的装置的某些TSN特征。因此，该解决方案允许5G与TSN网络之间具有端对端保证QoS的互配。这个功能可称作虚拟端点(VEP)。VEP可被实现为虚拟收听者和/或虚拟讲话者，这取决于5G装置(分别例如UE或者其上运行的应用)的作用。
VEP可用于任何TSN配置模式中，因此是分布式、集中或全集中，如上所述。
在分布式TSN配置模型的情况下，VEP可与TSN网络中的最近交换机直接通信。在全集中模型中，它可以是对CUC的参考点。
多个VEP实例可在5G网络中实现。在TSN中，一个端点能够使用多个TSN流进行通信。从TSN角度来看的VEP是单个端点。在最常见场景中，VEP还对应于5G网络中具有一个PDU会话的一个5G装置。来自一个TSN流的业务将在VEP被映射到一个QoS流，反之亦然。来自多个TSN流的业务将被映射到同一PDU会话内的多个QoS流。
通过在5G用户平面中引入虚拟端点(VEP)功能可实现多个有益效果：
·它允许以保证端对端QoS将非TSN装置连接到TSN网络。
·它允许以保证端对端QoS将非以太网装置连接到TSN网络
·TSN特征可在5G网络中在中央实现，例如以避免通过空中接口的配置或者在端点或桥接器处缺乏特征的情况下。
·TSN和以太网控制业务(例如链路层发现协议(LLDP)、时间同步等)无需通过5G无线电接口来携带，而是由VEP来处置。
按照本文中的实施例，将5G端点连接到TSN网络的解决方案是引入新5G用户平面特征。新5G用户平面特征实现包括5G和TSN部分的网络中的端对端QoS保证连接性。所引入的功能或特征可称作虚拟端点(VEP)。
从工业域可使用VEP的通用示例在图197中给出，图197示出工业建立中的5G-TSN互配。其中的5G端点可以是无线连接到5G网络的工业机器人。机器人可在工厂的车间上。对应机器人控制器(例如可编程逻辑控制器(PLC))在例如工厂的IT室中被连接到TSN网络。为了使机器人能够按照端对端QoS使能方式与控制器进行通信，需要两者属于同一TSN域，如上所述。VEP实现TSN特征的全集或者一部分以及到TSN-5G互配所要求的5G QoS功能的对应映射。
VEP在5G用户平面中靠近或者作为用户平面功能(UPF)的组成部分来实现。它负责映射5G网络中和TSN网络中的QoS，并且在配置中涉及。
VEP可用于类型以太网或IP的PDU会话。在最常见场景中，VEP可用于将来自一个QoS流的业务映射到一个TSN流，反之亦然。然而，也许还有可能使用一个VEP实例来映射一个或多个TSN流与一个或多个QoS流之间的业务。这意味着将一个VEP实例用于一个PDU会话。另外，也许还有可能在单个VEP中组合来自多个PDU会话的业务。
多个VEP实例可在一个UPF内使用。如果一个VEP实例用于一个PDU会话，则多个TSN流可被连接到那个VEP，并且例如一对一映射到PDU会话内的多个QoS流，如上所述。
图198示出在所有以太网和TSN控制平面业务在VEP处对于类型IP(例如UE背后的非以太网、非TSN装置)的PDU会话被处置的情况下引入VEP时的控制和用户平面的流程。
图199示出VEP可如何被实现为类型IP或类型以太网的PDU会话的UPF的组成部分。UPF的其他功能性(例如分组过滤)在这里没有显示，但是也可与VEP结合使用。不完全支持TSN的PDU会话的VEP可与类型以太网的PDU会话并行地用于UPF内，其中在跨5G网络的两个端点之间一对一支持TSN，又如图200所示。
VEP的主要功能性是：
·将(一个或多个)PDU会话映射到(一个或多个)TSN流—仅在PDU会话属于类型IP时才是相关的，否则它是在UPF进行的标准动作。
·建立或修改TSN流或PDU会话或QoS流，并且对应地转化不同QoS域。
·实现和支持TSN中使用的某些用户和控制平面特征，例如，如802.1Qbv中定义的时间感知业务整形以及如802.1AS-rev中定义的用于那个用途的时间同步。
·与CUC和/或TSN域中最近的TSN桥接器对接。
VEP将一个或多个TSN流映射到一个或多个PDU会话或QoS流，如上所述。因此，它内部保持映射表。为了便于映射，VEP可分别使用TSN流ID或PDU会话ID或QoS流ID(QFI)。在例如一个QoS流到一个TSN流的一对一映射的情况下，这个映射当然更为简单。
在使用类型IP的PDU会话的情况下，VEP将使用来自本地媒体访问控制(MAC)地址池或者来自另一个源(例如手动指配MAC地址)的MAC地址。来自IP PDU会话的IP分组的以太网转发则对外部以太网DN网络是可能的。这个MAC地址将对DN公告，并且还对TSN控制实例装载。
为了便于映射，还需要VEP也可支持各种TSN特征，例如802.1AS、802.1Qbv、802.1Qcc等。
为了能够创建或修改PDU会话，VEP可需要与5G网络中的SMF对接。如果VEP被实现为UPF的组成部分，则这个对接可使用现有N4接口进行。此外，下面是两个实施例方法，描述VEP与充当讲话者(即，数据的发射器)或收听者(即，数据的接收器)的5G端点之间的通信序列。
在5G端点是讲话者时的过程：
1.在5G端点的应用将从UE请求通信链路。
2.UEPDU会话请求或使用到VEP/UPF的现有链路。
3.VEP通过下列任一个或组合来估计TSN流的所要求QoS：
a.由UE所选的QoS流ID(QFI)到TSN流QoS的映射；
b.由UE或者其上的应用所给出的TSN特定的专用应用QoS；
c.TSN网络的VEP内的预先配置QoS设定；
d.采用TSN网络中的CUC检查TSN网络的QoS设定；
4.基于QoS设定，VEP将设法建立TSN流；或者将它映射到现有TSN流或者发起到CNC或CUC的TSN流建立，取决于如何配置TSN网络，这是VEP通过使用如802.1Qcc中定义的TSN特征应该知道的。
5.在TSN流建立是成功的情况下，用户平面通信开始；VEP则将如上所述来自PDU会话或特定QoS流的用户平面分组映射到所建立TSN流，以及执行TSN网络中使用的TSN特征所定义的所要求动作。
按照一个实施例，在步骤3)估计TSN流的所要求QoS时，VEP考虑5G网络内(即，VEP与终端装置之间)的内部通信性能参数。例如，单向或往返时延、分组差错率或可靠性指示符等。当VEP向TSN网络传递QoS要求时，它考虑那些内部性能参数，因为TSN网络“认为”VEP和端点是相同的。因此，当它例如达到要被传递给TSN网络的所要求端对端时延值时，不指示Xms的真实要求，而是指示Xms(VEP对终端装置延迟)的更硬要求。为了找出内部通信性能参数，可使用5G网络内的通信协议，例如：
·VEP直接地或者经由另一5G核心功能与gNB进行通信，以获得UE-gNB(即，5G无线电接口通信性能)的测量或者估计。例如，时延测量或估计。gNB可对UE本身使用测量，并且还可考虑自己的业务或负荷状况，以进一步估计它能够服务于特定UE的良好程度或速度。
·探测分组可用于VEP与UE之间并且返回，例如以便获得VEP与UE之间的时延。
在5G端点是收听者时的过程：
1.在TSN端点的应用将请求TSN流，或者TSN流将被CUC所请求，这取决于配置模型。
2.TSN流请求将在VEP被接收。
3.VEP还将接收TSN流的QoS，并且将它映射到5G QoS。映射可基于固定配置设定。如果VEP分析QoS不能被5G网络支持，则它拒绝TSN流请求。
4.基于QoS设定，VEP将建立新PDU会话，或者使用现有PDU会话，或者修改现有PDU会话，满足所请求QoS。
5.在TSN流和PDU会话建立是成功的情况下，用户平面通信开始。VEP则将来自TSN流的用户平面分组映射到对应PDU会话和QoS流，以及执行TSN网络中使用的TSN特征所定义的所要求动作。
按照实施例，在步骤3)，为了能够判定是否能够满足TSN流的QoS，VEP考虑VEP与终端装置之间的5G内部通信性能的测量或估计。那些测量可如以上对讲话者过程的步骤3)所述来获得。
VEP可支持的特定特征例如时间同步到外部主控器时钟(如IEEE 802.1AS-rev中所述)，以支持如IEEE 802.1Qbv中定义的例如时间感知调度。VEP将涉及在时间感知TSN通信的建立中，并且相应地向/从不是时间感知的5G端点转发分组。
将来设想5G网络将与实现工业用例的TSN进行互配。在这种状况中，在UE侧实现复杂TSN特征将成为麻烦任务。本文中的实施例对5G用户平面提出新特征，称作虚拟端点(VEP)，它实现TSN和5G网络的互配。它进一步还允许非TSN装置和非以太网装置使用5G到TSN网络的连接。
下面将描述用于实现无线通信网络(例如5G)与有线通信网络(例如TSN网络)之间的端对端连接性的方法的示例实施例。
实施例1：一种在通信网络中用于实现无线通信网络(例如5G)与有线通信网络(例如TSN网络)之间的端对端连接性的方法。
该方法包括：
·在无线通信网络中实现虚拟端点VEP；
·在VEP中实现在有线通信网络中使用的某些用户和控制平面特征；
·在VEP中基于服务质量QoS来映射无线通信网络中的装置与有线通信网络中的装置之间的数据业务；
·执行有线通信网络中使用的特征所定义的所要求动作。
按照一些实施例，VEP可在5G网络用户平面中靠近或者作为用户平面功能UPF的一部分来实现。
按照一些实施例，基于QoS来映射无线通信网络中的装置与有线通信网络中的装置之间的数据业务可包括建立或修改TSN流或协议数据单元PDU会话或QoS流，并且对应地转化不同QoS域。
实施例2：一种在无线通信网络中实现的虚拟端点VEP中执行的用于实现与有线通信网络的端对端连接性的方法。该方法包括：
·从无线通信网络或有线通信网络中的装置接收通信请求；
·估计所要求QoS；
·基于所要求QoS来映射无线通信网络中的装置与有线通信网络中的装置之间的数据业务；
·执行有线通信网络中使用的特征所定义的所要求动作。
无线通信网络可以是第五代5G网络，而有线通信网络可以是时间敏感联网TSN网络。通信会话是协议数据单元PDU会话，数据流是TSN流。
实施例3：一种在无线通信网络中实现的虚拟端点VEP中执行的用于实现与有线通信网络的端对端连接性的方法。无线通信网络中的端点或装置是讲话者，该方法包括：
·从无线通信网络中的装置接收通信会话请求；
·估计有线通信网络中的数据流的所要求QoS；
·基于所要求QoS来建立有线通信网络中的数据流；
·将来自通信会话或特定QoS流的用户平面分组映射到所建立数据流；
·执行有线通信网络中使用的特征所定义的所要求动作。
无线通信网络可以是第五代5G网络，而有线通信网络可以是时间敏感联网TSN网络。通信会话可以是协议数据单元PDU会话，数据流可以是TSN流。
按照本文中的一些实施例，基于所要求QoS来建立数据流，包括到现有数据流的映射或者发起有线通信网络中的数据流建立。
按照本文中的一些实施例，估计所要求QoS可通过下列之一或组合来执行：
·将装置所选的QoS流ID(QFI)映射到TSN流QoS；
·选择装置所给出的TSN特定的专用应用QoS；
·从TSN网络的VEP内的预先配置QoS设定中进行选择；
·采用TSN网络中的CUC检查TSN流的QoS设定。
实施例4：一种在无线通信网络中实现的虚拟端点VEP中执行的用于实现到有线通信网络的端对端连接性的方法。无线通信网络中的端点或装置是收听者，该方法包括：
·从有线通信网络中的装置接收数据流请求；
·接收数据流的QoS；
·检查无线通信网络的QoS是否满足数据流的QoS；
·如果无线通信网络的QoS满足数据流的QoS，
a.基于数据流的QoS来建立无线通信网络中的通信会话；
b.执行有线通信网络中使用的特征所定义的所要求动作。
按照本文中的一些实施例，基于数据流的QoS来建立通信会话包括建立新通信会话，或者使用现有通信会话，或者修改现有通信会话，以满足数据流的QoS。
基于分布式存储数据来执行操作
在数据存储中，数据通常被复制到若干节点，例如以获得快速数据可用性和/或防止数据损坏/丢失。因此，相同数据的若干表示可保持在不同存储实体中。例如，在基于云的系统中以及在边缘计算系统中，存储通常分布于若干节点(例如计算机、服务器、存储单元等)和若干性能层(例如高速缓存、动态随机存取存储器—DRAM、闪存盘、自旋磁盘等)。
基于作为不同存储实体中保持的若干表示所存储的数据来执行操作集合可能是费时的，并且直到提供执行操作的结果的时延在一些状况中高到不可接受。
因此，需要用于基于数据来执行操作集合的备选方式，其中数据的多个表示保持在多个存储实体的相应存储实体中。优选地，这类方式提供从数据查询的发送直到提供执行操作集合的结果的时延的减少。
一些实施例的一个目的是解决或减轻、缓解或消除上述或其他缺点的至少部分。
第一方面是用于管理基于数据执行操作集合的控制器的方法，其中数据的多个表示保持在多个存储实体的相应存储实体中。
该方法包括(对于多个存储实体的两个或更多存储实体的每个)—向存储实体—发送与数据相关的相应查询，以及—从存储实体—接收包含存储实体中保持的数据的表示的响应。
该方法还包括(对于两个或更多存储实体的至少两个的每个)发起基于响应中包含的数据的表示来执行操作集合的活动。
此外，该方法包括将所发起活动之一—结论性活动—确定(基于响应中包含的数据的表示)为基于数据的结论性表示，并且使得作为基于数据执行操作集合的结果来提供结论性活动的结果。
在一些实施例中，执行操作集合的活动仅对于响应中包含的数据的表示与先前接收的响应中包含的数据的表示有所不同的存储实体发起。
在一些实施例中，该方法进一步包括通过在响应中包含的数据的表示之中采取多数或加权多数决定来确定数据的结论性表示。
在一些实施例中，结论性活动的确定在所有所发起活动完成之前执行。
在一些实施例中，活动在结论性活动的确定之前发起。
在一些实施例中，结论性表示与两个或更多存储实体的至少一个的存储实体中保持的数据的表示一致。
在一些实施例中，该方法进一步包括响应于确定结论性活动而取消不是基于结论性表示的所发起活动。
在一些实施例中，该方法进一步包括响应于确定结论性活动而取消除了基于结论性表示的活动之外的全部所发起活动。
在一些实施例中，该方法进一步包括在确定结论性活动之前取消或暂停基于数据的结论性表示的概率下降到低于概率阈值的所发起活动。
在一些实施例中，两个或更多存储实体的至少两个具有控制器与存储实体之间的相异信令延迟。
按照一些实施例，具有相异信令延迟可被理解为具有不同信令延迟。
在一些实施例中，存储客户端包括控制器和两个或更多存储实体其中之一，以及一个存储实体保持作为缺省表示或者最后已知表示的数据的表示。
第二方面是用于管理基于数据执行操作集合的控制器的方法，其中数据的多个表示保持在多个存储实体的相应存储实体中。
该方法包括(对于多个存储实体的两个或更多存储实体的每个)—向存储实体—发送与数据相关的相应查询，由此使得发起基于存储实体中保持的数据的表示来执行操作集合的活动，以及—从存储实体—接收包含存储实体中保持的数据的表示的指示符的响应。
该方法还包括将所发起活动之一—结论性活动—确定(基于响应中包含的指示符)为基于与结论性指示符对应的数据的表示，并且引起作为基于数据执行操作集合的结果来提供结论性活动的结果。
在一些实施例中，该方法进一步包括通过在响应中包含的指示符之中采取多数或加权多数决定来确定结论性指示符。
在一些实施例中，结论性活动的确定在所有所发起活动完成之前执行。
在一些实施例中，活动在结论性活动的确定之前发起。
在一些实施例中，与结论性指示符对应的数据的表示与两个或更多存储实体的至少一个的存储实体中保持的数据的表示一致。
在一些实施例中，该方法进一步包括响应确定结论性活动而取消不是基于与结论性指示符对应的数据的表示的所发起活动。
在一些实施例中，该方法进一步包括响应确定结论性活动而取消除了基于与结论性指示符对应的数据的表示的活动之外的全部所发起活动。
在一些实施例中，该方法进一步包括在确定结论性活动之前取消或暂停基于与结论性指示符对应的数据的表示的概率下降到低于概率阈值的所发起活动。
在一些实施例中，两个或更多存储实体的至少两个具有控制器与存储实体之间的相异信令延迟。
按照一些实施例，具有相异信令延迟可被理解为具有不同信令延迟。
在一些实施例中，存储客户端包括控制器和两个或更多存储实体其中之一，并且其中一个存储实体保持作为缺省表示或者最后已知表示的数据的表示。
第一和第二方面可被描述为用于管理基于数据执行操作集合的控制器的方法，其中数据的多个表示保持在多个存储实体的相应存储实体中。
该方法包括(对于多个存储实体的两个或更多存储实体的每个)—向存储实体—发送与数据相关的相应查询，以及—从存储实体—接收包含与存储实体中保持的数据的表示相关的信息(该信息包含例如表示或者表示的指示符)的响应。
该方法还包括(对于两个或更多存储实体的至少两个的每个)引起发起基于数据的表示来执行操作集合的活动(其中发起可例如通过发送查询或者通过执行发起来引起)。
此外，该方法包括将所发起活动之一—结论性活动—确定(基于与响应中包含的数据的表示相关的信息)为基于对应于与数据的表示相关的结论性信息(其中结论性信息例如可以是数据的结论性表示或者结论性指示符)的数据的表示，并且引起作为基于数据执行操作集合的结果来提供结论性活动的结果。
一般来说，结论性活动是执行操作集合的所发起活动之一。执行操作集合的所发起活动在本文后面又称作推测活动。因此，在那个术语中，结论性活动是推测活动之一。结论性活动通常基于数据一致性决定在所发起活动当中选择。
数据一致性决定例如可将数据的表示之一确定为结论性表示，以及结论性活动可被选择作为基于结论性表示所发起的活动。例如，所接收响应中包含的数据的表示当中的多数决定可提供结论性表示。
作为替代或补充，数据一致性决定例如可将数据的表示的指示符之一确定为结论性指示符，以及结论性活动可被选择作为基于与结论性指示符对应的数据的表示所发起的活动。例如，所接收响应中包含的指示符之中的多数决定可提供结论性指示符。
第三方面是一种计算机程序产品，包括非暂时计算机可读介质，其上具有包含程序指令的计算机程序。计算机程序是可加载到数据处理单元中的，并且配置成当计算机程序由数据处理单元运行时引起按照第一和第二方面的任一个的方法的执行。
第四方面是用于控制器和用于管理基于数据执行操作集合的设备，其中数据的多个表示保持在多个存储实体的相应存储实体中。
该设备包括控制电路，所述控制电路配置成使得(对于多个存储实体的两个或更多存储实体的每个)—向存储实体—发送与数据相关的相应查询，以及—从存储实体—接收包含存储实体中保持的数据的表示的响应。
控制电路还配置成使得(对于两个或更多存储实体的至少两个的每个)发起基于响应中包含的数据的表示来执行操作集合的活动。
此外，控制电路配置成使得将所发起活动之一—结论性活动—确定(基于响应中包含的数据的表示)为基于数据的结论性表示，以及作为基于数据执行操作集合的结果来提供结论性活动的结果。
第五方面是用于控制器和用于管理基于数据执行操作集合的设备，其中数据的多个表示保持在多个存储实体的相应存储实体中。
该设备包括控制电路，所述控制电路配置成使得(对于多个存储实体的两个或更多存储实体的每个)—向存储实体—发送与数据相关的相应查询，由此使得发起基于存储实体中保持的数据的表示来执行操作集合的活动，以及—从存储实体—接收包含存储实体中保持的数据的表示的指示符的响应。
此外，控制电路配置成使得将所发起活动之一—结论性活动—确定(基于响应中包含的指示符)为基于与结论性指示符对应的数据的表示，以及作为基于数据执行操作集合的结果来提供结论性活动的结果。
第四和第五方面可被描述为用于控制器和用于管理基于数据执行操作集合的设备，其中数据的多个表示保持在多个存储实体的相应存储实体中。
该设备包括控制电路，所述控制电路配置成使得第一和第二方面的任一个的方法步骤或者组合第一和第二方面的方法的方法步骤。
第六方面是一种存储客户端，包括第四和第五方面的任一个的设备。
第七方面是一种客户端节点，包括第四和第五方面的任一个的设备和/或第六方面的存储客户端。
在一些实施例中，上述方面的任一个还可具有与以上对其他方面的任一个所述的各种特征的任一种相同或对应的特征。
一些实施例的优点在于，提供用于基于数据来执行操作集合的备选方式，其中数据的多个表示保持在多个存储实体的相应存储实体中。
一些实施例的另一个优点在于，可实现—从数据查询的发送直到提供执行操作集合的结果的—时延的减少。
一些实施例的又一优点在于可实现操作执行资源的降低功率消耗和/或降低利用。
又一个优点在于，执行操作集合的结果对应于在发起执行操作集合的任何活动之前获得数据一致性时所实现的结果。
如上所述，当操作集合将要基于若干表示(各自通过相应存储实体保持)中存储的数据来执行时，可能存在时延问题。
当操作集合将要基于若干表示中存储的数据来执行时，通常获得表示的两个或更多，并且采取数据一致性决定(例如多数决定)，以确定当执行操作集合时要使用数据的哪一个表示。用于执行操作集合的数据的表示可称作数据的结论性表示。
例如，如果存在数据的七个表示，其中表示中的四个相同(一致)，则那个表示在应用多数决定时被选择作为结论性表示。为了进一步说明这个示例，假定七个表示中的四个具有第一值“a”，七个表示中的两个具有第二值“b”，以及七个表示中的一个具有第三值“c”。则结论性表示在应用多数决定时具有第一值“a”，因为具有第一值“a”的表示在七个表示当中是多数。
在发送数据查询之后，在能够获得数据的表示之前，通常存在延迟。延迟在一些情况下可能更为突出，例如在发送查询的装置与保持数据的表示的存储实体之间存在较大地理距离时，和/或当保持数据的表示的存储实体是慢存取存储实体时。此外，延迟对于不同存储实体可能是不同的。
例如，第一响应(包含数据的表示)可在已经发送查询之后较快到达；例如，如果数据的那个表示本地保持并且甚至可能处于与查询方相同的设备中包含的存储器/高速缓存中。获得数据一致性所需的其他响应(包含数据的表示)可能要迟若干数量级到达；例如在对地理分布系统发送查询之后大致100毫秒或以上。
因此，数据的表示可在不同的时间点以不同延迟到达。这些延迟问题将多数决定(并且由此推迟基于数据的结论性表示执行操作及其结果的提供)推迟直到已经获得表示。
下面将描述用于管理基于数据执行操作集合的实施例，其中数据的多个表示保持在多个存储实体的相应存储实体中。
控制器(例如控制电路或控制实体/模块)可管理操作集合的执行。控制器例如可被包含在存储客户端中。
数据的多个表示为数据提供若干真实来源。数据的多个表示例如可用于下列一个或多个：一致性处置、冗余度、可靠性、真实性、差错保护、检错、纠错等。
数据的多个表示的一个或多个可与相同数据的其他表示有所不同。例如，一些表示可经由写操作经历更新，而其他表示尚未经历更新(例如因信令延迟)。
数据能够具有任何适当形式，包括(但不限于)一个或多个标量或复值、一个或多个向量、一个或多个矩阵、一个或多个其他数据结构、一个或多个文档、一个或多个数据文件、一个或多个图像、一个或多个视频、一个或多个音轨等。
多个存储实体例如可包括不同(物理或虚拟)节点上的存储装置和/或同一(物理或虚拟)节点上的不同层中的存储装置。在一些实施例中，不同层可被包含在相同存储布置(例如同一数据中心或者计算机的同一机架中的若干计算机的布置)中。
一般来说，不同层可表示保持较高编号层中存储的数据的某个部分集合的较低编号层，其中较低编号层具有比较高编号层更低的时延。例如，第0层可以是动态随机存取存储器(DRAM)，第1层可以是固态驱动器(SSD)磁盘，以及第2层可以是自旋硬盘。
此外，存储实体的一个或多个可应用基于云的存储。存储实体的一个或多个—但并非全部—可以是管理操作集合的执行的控制器的本地实体(例如高速缓冲存储器或寄存器)。例如，存储客户端可包括控制器和一个存储实体，所述存储实体保持作为缺省表示或者最后已知表示的数据的表示。
因此，数据的多个表示的存储是分布式的(例如分布于下列一个或多个：不同层、不同节点、不同地理位置等)。
按照一些实施例，执行操作集合的活动在进行数据一致性决定之前被发起。通常，这意味着操作集合的执行在若干情况下发起；其中的每个可被看作是执行操作集合的推测活动。例如，执行操作集合的推测活动可基于数据的多个表示(例如数据的多个唯一表示)的每个来发起。
在本文中使用时，术语“执行操作集合的活动”例如可表示包括执行操作集合(或者由其组成)的活动。
执行操作集合的推测活动可被定义为在进行数据一致性决定之前执行操作集合(的至少部分)。通常，全部所发起推测活动包括执行相同的操作集合，而作为执行操作集合的基础的数据的表示在执行操作集合的所发起推测活动之间可有所不同。
然后当进行了数据一致性决定时，一些实施例包括取消不是基于与数据一致性决定对应的数据的表示的执行操作集合的推测活动(并且可能取消基于与数据一致性决定对应的数据的表示的执行操作集合的重复推测活动)。一些实施例可包括在进行数据一致性决定之后使推测活动的一个或多个继续进行，即使它们是重复的和/或不基于与数据一致性决定对应的数据的表示。
一般来说，取消执行操作集合的活动可被看作是中止、停止或提前结束执行操作集合的活动。
在任何情况下，当进行了数据一致性决定时，基于与数据一致性决定对应的数据的表示的执行操作集合的推测活动的结果可作为基于数据执行操作集合的结果来提供。
数据一致性决定在本文中将称作提供数据的结论性(一致)表示和/或数据的表示的结论性(一致)指示符。数据的结论性表示例如可对应于数据的表示之一。数据一致性决定可以是基于共识的决定；例如数据的所得表示或者数据的表示的所得指示符当中的多数或加权多数决定。
在推测活动中执行操作集合例如可包括执行软件代码部分。操作集合可包括可执行或软件制品。作为替代或补充，操作集合可包括通过硬件的执行。可执行或软件制品的示例包括软件功能、方法、脚本、二进制可执行模块、可执行上下文、软件代码部分等。操作集合的这些和/或其他示例的任一个可在推测活动中执行。在一些场景中，执行操作集合的推测活动称作推测执行。
图201示出按照一些实施例的示例方法100。该方法用于控制器和用于管理基于数据执行操作集合，其中数据的多个表示保持在多个存储实体的相应存储实体中。
在步骤110，相应查询被发送给多个存储实体的存储实体集合的每个存储实体。如何从多个存储实体中选择存储实体集合可按照任何适当方式进行。大量这类适当方式是本领域已知的。
查询与数据相关。例如，查询可包括对数据(存储实体中保持的数据的表示)的请求或提示。
在步骤120，从实体集合的两个或多个存储实体中检索响应(例如查询响应)。响应包括存储实体中保持的数据的表示，从所述存储实体接收响应。通常，因存储实体与控制器之间对于不同存储实体的不同延迟，在不同时间点接收响应。如前面所述，不同延迟例如可归因于不同信令延迟(例如因不同地理距离)和/或不同存储存取时间。
图201中，两个或更多存储实体通过四个存储实体来表示，所述四个存储实体表示为第一存储实体、第n存储实体、第p存储实体和第x存储实体。
在一些实施例中，从存储实体集合(即，由两个或更多实体所组成的存储实体集合)中的所有存储实体接收响应。在一些实施例中，从存储实体集合(即，由两个或更多实体以及一个或多个其他存储实体所组成的存储实体集合)中少于所有存储实体接收响应。在任何情况下，存储实体集合包括两个或更多实体。因此，向存储实体集合的每个存储实体发送相应查询包括向两个或更多存储实体的每个发送相应查询。
例如，可从七个存储实体来接收响应；因此提供数据的七个表示，其中例如表示中的四个具有值“a”，表示中的两个具有值“b”，以及表示中的一个具有值“c”。
执行操作集合的活动则如通过步骤130所示对两个或更多存储实体的至少两个来发起。通常，每个发起直接响应于对应响应的接收而执行。然后如果在不同时间点接收响应，则发起将在不同时间点执行。
操作集合可在控制器本身中或者在被连接到或者以其他方式关联控制器的设备来执行。例如，操作集合可在存储客户端中执行，或者可分布式地执行(例如基于云的执行)。
所发起活动基于响应中包含的数据的表示。
通常，执行操作集合的活动仅对于响应中包含的数据的表示与先前接收的响应中包含的数据的表示(与执行操作集合的相同请求相关)有所不同的存储实体发起。因此，执行操作集合的活动仅对数据的唯一表示来发起。这具有没有不必要地将资源(处理硬件、功率消耗等)用于执行操作集合的优点。
例如，执行操作集合的活动通常对第一存储实体(通过对应步骤130的实线所示)来发起。然后对于每个新响应确定响应中包含的数据的表示是否与已经接收的响应中包含的数据的表示一致。
如果是这样，则可决定不对那个存储实体发起执行操作集合的任何活动(通过对应步骤130的虚线对第n和第x存储实体所示)。
如果响应中包含的数据的表示与已经接收的响应中包含的数据的表示的任一个不一致(即，如果响应中包含的数据的表示是唯一的)，则执行操作集合的活动对那个存储实体来发起(通过对应步骤130的实线对第p存储实体所示)。
对于具有七个所接收响应的示例(其中表示中的四个具有值“a”，表示中的两个具有值“b”，以及表示中的一个具有值“c”)，可发起执行操作集合的三个(推测)活动—一个基于值“a”、一个基于值“b”以及一个基于值“c”。
在步骤150，执行操作集合的所发起活动之一被确定为基于数据的结论性表示。这个活动称作结论性活动。因此，结论性活动是执行操作集合的所发起活动之一。结论性活动的确定基于响应中包含的数据的表示。例如，步骤150可包括通过在响应中包含的数据的表示当中采取多数或加权多数决定来确定数据的结论性表示，并且选择结论性活动作为基于与数据的结论性表示对应(例如一致)的数据的表示执行操作集合的所发起活动。
确定数据的结论性表示和/或确定结论性活动可被看作包含在数据一致性决定中。
因此，基于数据一致性决定在所发起活动之中选择结论性活动，其中数据一致性决定将数据的表示之一确定为结论性表示，以及结论性活动被选择作为基于结论性表示所发起的活动。
步骤150可在从存储实体集合的所有存储实体接收了响应时执行。备选地，可在从存储实体集合的所有存储实体接收了响应之前，例如当接收了某个数量的响应(例如数量超过阈值)时或者当接收了包含数据的相同表示的一定数量的响应(例如数量超过阈值)时，执行步骤150。
通常，步骤150在执行操作集合的全部所发起活动完成之前执行。
响应确定结论性活动，不是基于结论性表示的所发起活动可如通过可选步骤160所示被取消。作为替代或补充，除了基于结论性表示的一个所发起活动之外的全部所发起活动可响应确定结论性活动而取消，又如通过可选步骤160所示。
这可具有没有不必要地将资源(处理硬件、功率消耗等)用于执行操作集合的优点。
应当注意，在一些实施例中，还允许除了结论性活动之外的所发起活动(例如全部所发起活动)甚至在确定结论性活动之后完成。例如，如果允许操作的继续执行比取消操作的执行在计算和/或信号方面更廉价，则这可以是有益的。
在一些实施例中，一些所发起活动可甚至在如通过可选步骤140所示确定结论性活动之前被取消或暂停。例如，可取消或暂停基于数据的结论性表示的概率下降到低于概率阈值的所发起活动。
阈值可等于零(仅对不能成为结论性表示的表示取消/暂停)，或者可大于零但小于一(对不能成为结论性表示的表示以及对于不可能成为结论性表示的表示取消/暂停)。
基于结论性表示的概率可经由中间数据一致性决定来估计。例如，如果确定结论性表示需要十个响应，以及如果接收到八个响应，其中包括一次数据的第一表示、三次数据的第二表示和四次数据的第三表示，则显然数据的第一表示不能成为结论性表示。则可取消基于数据的第一表示的执行操作集合的所发起活动。
这可具有不会不必要地将资源(处理硬件、功率消耗等)用于执行操作集合的优点。
在步骤170，结论性活动的结果作为基于数据执行操作集合的结果来提供(或者使得被提供)。
由于结论性活动在数据一致性决定之前被发起(作为执行操作集合的推测活动之一)，所以与在执行操作集合之前采取数据一致性决定时相比，总时延可能降低。
继续具有七个所接收响应的示例(其中表示中的四个具有值“a”、表示中的两个具有值“b”以及表示中的一个具有值“c”)，如果应用多数决定，则结论性表示具有值“a”。当确定结论性表示时可取消基于值“b”和基于值“c”所发起的两个(推测)活动，以及基于值“a”所发起的(推测)活动的结果可作为基于数据执行操作集合的结果来提供。
图202示出按照一些实施例的示例方法105。该方法用于控制器和用于管理基于数据执行操作集合，其中数据的多个表示保持在多个存储实体的相应存储实体中。
例如，数据的七个表示可保持在不同存储实体中，其中例如表示中的四个具有值“a”，表示中的两个具有值“b”，以及表示中的一个具有值“c”。
在步骤110，相应查询被发送给多个存储实体的存储实体集合的每个存储实体。如何从多个存储实体中选择存储实体集合可按照任何适当方式进行。大量这类适当方式是本领域已知的。
查询与数据相关。例如，查询可包括对数据(存储实体中保持的数据的表示)的请求或提示或者对数据的表示的指示符的请求。指示符可比数据更易于传送(例如它可更为紧凑)。指示符可从数据(的表示)来导出。例如，指示符可以是数据的压缩版本、数据的哈希函数、数据的校验和、数据指纹、数据的密码哈希函数等。
此外，查询配置成如通过子步骤135所示对于表示为第一存储实体、第n存储实体、第p存储实体和第x存储实体的四个示例存储实体使得基于存储实体中保持的数据的表示来发起执行操作集合的活动。这例如可通过在查询中包含操作请求、软件功能标识符、可执行等被实现。所发起活动基于存储实体中保持的数据的表示。通常，每个发起直接响应查询的接收而执行。
操作集合可在对应存储实体上执行。操作集合可在存储实体本身中或者在被连接到或者以其他方式关联存储实体的设备来执行。例如，操作集合可分布式地执行(例如基于云的执行)。
例如，SQL(结构查询语言)查询能够使执行操作集合的活动在返回响应之前被发起。这类活动的示例包括简单处理(例如求和)和高级处理(例如注册软件功能的执行)。
对于具有七个表示的示例(其中表示中的四个具有值“a”，表示中的两个具有值“b”，以及表示中的一个具有值“c”)，可发起执行操作集合的七个(推测)活动—四个基于值“a”、两个个基于值“b”以及一个基于值“c”。
在步骤125，从实体集合的两个或多个存储实体中检索响应(例如查询响应)。响应包括存储实体中保持的数据的表示的指示符，从所述存储实体接收响应。通常，因存储实体与控制器之间对于不同存储实体的不同延迟，在不同时间点接收响应。如前面所述，不同延迟例如可归因于不同信令延迟(例如因不同地理距离)和/或不同存储存取时间。
在一些实施例中，从存储实体集合(即，由两个或更多实体所组成的存储实体集合)中的所有存储实体接收响应。在一些实施例中，从存储实体集合(即，由两个或更多实体以及一个或多个其他存储实体所组成的存储实体集合)中少于所有存储实体接收响应。在任何情况下，存储实体集合包括两个或更多实体。因此，向存储实体集合的每个存储实体发送相应查询包括向两个或更多存储实体的每个发送相应查询。
通常，在执行操作集合的所发起活动完成之前接收响应。
在步骤150，执行操作集合的所发起活动之一被确定为基于与结论性指示符对应的数据的表示。执行操作集合的这个活动称作结论性活动。因此，结论性活动是执行操作集合的所发起活动之一。
结论性活动的确定基于响应中包含的数据的表示的指示符。例如，步骤150可包括通过在响应中包含的指示符之中采取多数或加权多数决定来确定结论性指示符，并且选择结论性活动作为基于与结论性指示符对应的数据的表示执行操作集合的所发起活动。
确定结论性指示符和/或确定结论性活动可被看作包含在数据一致性决定中。
因此，基于数据一致性决定在所发起活动当中选择结论性活动，其中数据一致性决定将数据的表示的指示符之一确定为结论性指示符，以及结论性活动被选择作为基于与结论性指示符对应的数据的表示所发起的活动。
优选地，结论性活动在基于与结论性指示符对应的表示的所发起活动当中选择作为被预计首先完成的所发起活动。
步骤150可在从存储实体集合的所有存储实体接收到响应时执行。备选地，可在从存储实体集合的所有存储实体接收到响应之前，例如当接收到某个数量的响应(例如数量超过阈值)时或者当接收了包含相同指示符的一定数量的响应(例如数量超过阈值)时，执行步骤150。
通常，步骤150在执行操作集合的全部所发起活动完成之前执行。
响应于确定结论性活动，不是基于与结论性指示符对应的表示的执行操作集合的所发起活动可如通过可选步骤160所示被取消。作为替代或补充，除了基于与结论性指示符对应的表示的一个所发起活动之外的执行操作集合的全部所发起活动可响应确定结论性活动而取消，又如通过可选步骤160所示。
这可具有没有不必要地将资源(处理硬件、功率消耗等)用于执行操作集合的优点。
应当注意，在一些实施例中，还允许除了结论性活动之外的所发起活动(例如全部所发起活动)甚至在确定结论性活动之后完成。例如，如果允许操作的继续执行比取消操作的执行在计算和/或信号方面更廉价，则这可以是有益的。
在一些实施例中，执行操作集合的一些所发起活动可甚至在如通过可选步骤140所示确定结论性活动之前被取消或暂停。例如，可取消或暂停基于与数据的结论性指示符对应的表示的概率下降到低于概率阈值的所发起活动。
概率阈值可等于零(仅对与不能成为结论性指示符的指示符对应的表示取消/暂停)，或者可大于零但小于一(对于与不能成为结论性指示符的指示符对应的表示以及对于与不可能成为结论性指示符的指示符对应的表示取消/暂停)。
基于与结论性指示符对应的表示的概率可经由中间数据一致性决定来估计，如以上结合图201所述。
这可具有没有不必要地将资源(处理硬件、功率消耗等)用于执行操作集合的优点。
在步骤170，结论性活动的结果作为基于数据执行操作集合的结果来提供(或者使得被提供)。
由于结论性活动在数据一致性决定之前被发起(作为执行操作集合的推测活动之一)，所以与在执行操作集合之前采取数据一致性决定时相比，总时延可能增加。
继续具有七个表示的示例(其中表示中的四个具有值“a”、表示中的两个具有值“b”以及表示中的一个具有值“c”)，可接收七个响应，其中四个包括具有值“a1”(从具有值“a”的表示可导出)的指示符，两个包括具有值“b1”(从具有值“b”的表示可导出)的指示符，以及一个包括具有值“c1”(从具有值“c”的表示可导出)的指示符。然后如果应用多数决定，则结论性指示符具有值“a1”(对应于具有值“a”的表示)。当确定结论性表示时，取消基于值“b”所发起的两个(推测)活动以及基于值“c”所发起的(推测)活动以及基于值“a”所发起的四个(推测)活动中的三个。基于值“a”所发起的未取消(推测)活动的结果可作为基于数据执行操作集合的结果来提供。
图203示出方法步骤和信令，以例示实现图201的方法100的一些实施例。
图203示意示出客户端节点(CN)200，该CN200包括应用(APP)201和存储客户端(SC)202，该SC 202又包括存储客户端库(SCL)203和本地存储实体(SE)204。本地存储实体例如可以是高速缓冲存储器。图203还示意示出三个存储节点(SN)291、292、293，其中存储节点291包括存储实体(SE)294，存储节点292包括两个存储实体(SE)295、296，以及存储节点293包括存储实体(SE)297。两个存储实体295、296例如可以是第0层存储实体295和第1层存储实体296。
存储客户端和/或存储客户端资料库可被理解为包括控制器，所述控制器配置成执行图201的方法100，用于管理基于数据执行操作集合。数据的多个表示被保持在存储实体204、294、295、296、297的相应存储实体中。
图203的过程开始于应用201向存储客户端202发送触发信号280。触发信号通常可包括例如查询和软件功能标识符。在存储客户端资料库203接收触发信号280，如通过205所示。
在步骤210(与图201的步骤110进行比较)，相应查询281a-e被发送给存储实体的每个。相应查询通常可基于触发信号280。例如，触发信号280中包含的查询可用作或者可转化成查询281a-e。
在步骤210a-e(与图201的步骤120进行比较)，从存储实体的每个接收响应282a-e。响应包括存储实体中保持的数据的表示，从所述存储实体接收响应。因存储实体与存储客户端库之间对于不同存储实体的不同延迟，在不同时间点接收响应。
首先，在步骤220a，从本地存储实体204接收响应282a。执行操作集合—基于在本地存储实体204中保持并且在响应282a中包含的数据的表示—的活动响应所述响应282a的接收而发起，如通过步骤230a(与图201的步骤130进行比较)和发起信号283a所示。在这个示例中，本地存储实体204的操作集合在如通过231a所示的存储客户端中执行。
随后，在步骤220b，从存储实体294接收响应282b。检查响应282b中包含的数据的表示是否与响应282a中包含的数据的表示有所不同。如果是这样，则执行操作集合—基于在存储实体294中保持并且在响应282b中包含的数据的表示—的活动响应所述响应282b的接收而发起，如通过步骤230b(与图201的步骤130进行比较)和发起信号283b所示。在这个示例中，存储实体294的操作集合也在如通过231b所示的存储客户端中执行。
再随后，在步骤220c-e，从存储实体295、296、297接收响应282c-e。对于每个响应，检查响应中包含的数据的表示是否与先前接收的任何响应中包含的数据的表示有所不同。如果是这样，则执行操作集合—基于在存储实体中保持并且在响应中包含的数据的表示—的活动响应于所述响应的接收而发起(与图201的步骤130进行比较)。如果不是的话，则不发起执行操作集合的新活动。后一种情况是图203的示例相对响应282c-e的情况。
例如，响应282c和282e可包括与响应282a中包含的数据的表示一致的数据的表示，以及响应282d可包括与响应282b中包含的数据的表示一致的数据的表示。
在步骤250(与图201的步骤150进行比较)，执行操作集合的所发起活动(231a、231b)之一被确定为基于数据的结论性表示。结论性活动的确定基于响应中包含的数据的表示。例如，步骤250可包括通过在响应中包含的数据的表示当中采取多数决定来确定数据的结论性表示，并且选择结论性活动作为基于与数据的结论性表示一致的数据的表示执行操作集合的所发起活动。
在图203的示例中，所发起活动231a被确定为结论性活动。这例如可归因于它基于响应282a-e的多数282a、282c、282e中包含的数据的表示。
响应于确定结论性活动231a，所发起活动231b如通过步骤260(与图201的步骤160进行比较)和取消信号284所示被取消，因为它不是基于结论性表示。
当结论性活动完成时，其结果285作为基于数据执行操作集合的结果来提供给应用201，如通过步骤270(与图201的步骤170进行比较)和结果信号286所示。
图204示出方法步骤和信令，以例示实现图202的方法105的一些实施例。
图204示意示出客户端节点(CN)300，该CN 300包括应用(APP)301和存储客户端(SC)302，该SC 302又包括存储客户端库(SCL)303。图204还示意示出三个存储节点(SN)391、392、393，其中存储节点391包括存储实体(SE)394，存储节点392包括两个存储实体(SE)395、396，以及存储节点393包括存储实体(SE)397。两个存储实体395、396例如可以是第0层存储实体395和第1层存储实体396。
存储客户端和/或存储客户端库可被理解为包括控制器，所述控制器配置成执行图202的方法105，用于管理基于数据执行操作集合。数据的多个表示被保持在存储实体394、395、396、397的相应存储实体中。
图204的过程开始于应用301向存储客户端302发送触发信号380。触发信号通常可包括例如查询和软件功能标识符。在存储客户端资料库303接收触发信号380，如通过305所示。
在步骤310(与图202的步骤110进行比较)，相应查询381b-e被发送给存储实体的每个。相应查询通常可基于触发信号380。例如，触发信号380中包含的查询可用作或者可转化成查询381b-e。
查询381b-e与数据相关。例如，查询381b-e可包括对数据的哈希函数的请求。此外，查询381b-e配置成使得基于存储实体中保持的数据的表示来发起(与图202的子步骤135进行比较)执行操作集合的活动，如通过331b-e所示。
在步骤320b-e(与图202的步骤125进行比较)，从存储实体的每个接收响应382b-e。响应包括存储实体中保持的数据的表示的指示符(在这个示例中为哈希函数)，从所述存储实体接收响应。因存储实体与存储客户端资料库之间对于不同存储实体的不同延迟，在不同时间点接收响应。
例如，响应382b、382c和382e可包括相同指示符值(哈希值)，以及响应382d可包括另一个指示符(哈希值)。
在步骤350(与图202的步骤150进行比较)，执行操作集合的所发起活动331b-e之一被确定为基于与结论性指示符对应的数据的表示。结论性活动的确定基于响应中包含的指示符。例如，步骤350可包括通过在响应中包含的指示符当中采取多数决定来确定结论性指示符，并且选择结论性活动作为基于与结论性指示符对应的数据的表示执行操作集合的所发起活动。
在图204的示例中，所发起活动331b被确定为结论性活动。这例如可归因于它基于响应382b-e的多数382b、382c、382e中包含的数据的表示，并且归因于它被预计在所发起活动331c和331e之前完成。
响应于确定结论性活动331b，所发起活动331c-e如通过步骤360(与图202的步骤160进行比较)和取消信号384c-e所示被取消，因为它们不是基于与结论性指示符对应的表示或者被认为是结论性活动的副本。
当结论性活动完成时，其结果385作为基于数据执行操作集合的结果来提供给应用301，如通过步骤370(与图202的步骤170进行比较)和结果信号386所示。
现在将给出上述方法的触发(与触发信号280、380进行比较)。这种触发例如可在应用接口中实现。
通常，应用向存储客户端发送指令，以用于触发操作集合的推测执行(例如推测执行)。指令通常包括操作请求、软件功能标识符和可执行等。
可执行可按照许多不同方式来表示，例如通过引用(应用的)可执行图像中的符号或位置、通过可执行blob的副本、通过可解释代码或脚本、通过字节码的副本—或引用—等。
指令还可包括用于推测执行的调度的调度策略。示例调度策略可能是在具有连续更低的处理速度的资源上调度推测执行的发起(以允许首先发起的(一个或多个)执行尽早完成)。
指令还可包括上下文，例如在对可执行的任何调用之前声明的数据结构、在其他部分声明的软件功能或库等。
指令可进一步包括查询。查询可按照许多方式来公式化，例如作为值查找的关键字、作为SQL查询、作为图形查询等。
直接应用接口的示例可按照伪代码表达为：
Figure GDA0003293257150003251
在这里，myfunc表示可执行，值表示数据的表示，以及mykey表示查询。在更进化的应用接口中，可执行是spawn关键字之后的表达。
图205示意示出按照一些实施例的示例设备410。该设备例如可被包含在客户端节点(CN)430中。客户端节点可进一步包括应用(APP)440和/或本地存储实体(LS)450。
该设备包括控制电路(CNTR；例如控制器)400，用于管理基于数据执行操作集合，其中数据的多个表示保持在多个存储实体的相应存储实体中。控制电路例如可配置成使得(例如执行)如以上相对图207、208、209和210所述的方法步骤的一个或多个的执行。
控制电路配置成使得(对于多个存储实体的两个或更多存储实体的每个)向存储实体发送与数据相关的相应查询(与110、210、310进行比较)。
控制电路还配置成使得(对于多个存储实体的两个或更多存储实体的每个)从存储实体接收对查询的响应(与120、125、220a-e、320b-e进行比较)。响应可包括存储实体中保持的数据的表示或者存储实体中保持的数据的表示的指示符。
为此，控制电路可关联(例如被连接—或者可连接—到)通信接口(I/O)420。通信接口可配置成对于除了本地存储实体之外的存储实体发送与数据相关的相应查询，并且接收对查询的响应。
此外，控制电路配置成引起(对于两个或更多存储实体的至少两个的每个)发起基于数据的表示来执行操作集合的活动(与130、135、230a-b、310进行比较)。
为此，按照一些实施例，通信接口420可配置成发送发起信号。备选地，控制电路可配置成自行执行操作集合。
控制电路还配置成使得基于响应中包含的数据的表示或指示符将所发起活动之一(称作结论性活动)确定为基于数据的结论性表示或者基于与结论性指示符对应的数据的表示执行操作集合(与150、250、350进行比较)。
为此，控制电路可关联或者以其他方式关联(例如被连接—或者可连接—到)确定器(DET；例如确定电路)401。确定器可配置成确定结论性活动。
控制电路进一步配置成使得—例如向应用440—提供作为基于数据执行操作集合的结果的结论性活动的结果。为此，通信接口420可配置成提供作为基于数据执行操作集合的结果的结论性活动的结果。
一般来说，当本文中提到布置时，它将被理解为物理产品(例如设备)。物理产品可包括一个或多个部件，例如采取一个或多个控制器、一个或多个处理器等的形式的控制电路。
所述实施例及其等效体可通过软件或硬件或者其组合来实现。可由通用电路来执行实施例。通用电路的示例包括数字信号处理器(DSP)、中央处理器(CPU)、协处理器单元、现场可编程门阵列(FPGA)和其他可编程硬件。作为替代或补充，可由专用电路(例如专用集成电路(ASIC))来执行实施例。通用电路和/或专用电路例如可关联或者被包含在例如客户端节点(例如服务器、计算机等)等的设备中。
实施例可出现在电子设备(例如客户端节点)内，该电子设备包括按照本文所述实施例的任一个的布置、电路和/或逻辑。作为替代或补充，电子设备(例如客户端节点)可配置成执行按照本文所述实施例的任一个的方法。
冗余路径的配置
如以上深入论述，将来移动通信系统针对支持例如工业制造领域等的领域中的通信。与移动通信业务的典型用例(例如电话呼叫和因特网数据)相比，工业制造应用/服务要求更高可靠性、可用性以及低和确定性时延。其他用例可具有类似要求，例如远程远程手术、自动车辆等。
这种通信通常将经由穿过无线网络(例如3GPP所标准化的蜂窝网络：LTE、NR等)和有线网络(例如以太网网络等)的路径来传播。进行了各种努力以实现有线和无线通信网络中的高可靠性、可用性以及低和确定性。
IEEE 802.1时间敏感网络(TSN)基于IEEE 802.3以太网标准，因此它是有线通信标准。TSN描述例如时间同步、保证低时延传输和高可靠性的特征集合以便使以太网是确定性的，这在以前主要用于尽力而为通信。特征能够编组为下列类别：
·时间同步(例如IEEE 802.1AS)
·限定低时延(例如IEEE 802.1Qav、IEEE 802.1Qbu、IEEE 802.1Qbv、IEEE802.1Qch、IEEE 802.1Qcr)
·超可靠性(例如IEEE 802.1CB、IEEE 802.1Qca、IEEE 802.1Qci)
·网络配置和管理(例如IEEE 802.1Qat、IEEE 802.1Qcc、IEEE 802.1Qcp、IEEE802.1CS)
TSN将流(或流量)的概念用于一个或多个讲话者与一个或多个收听者之间的数据的交换。讲话者和收听者又可称作“最终装置”，即，TSN流的源和目标装置。为了配置TSN流，收听者和讲话者对TSN网络提供要求，所述要求用于调度和配置判定，例如桥接器(又称作交换机或以太网交换机)应当如何在收听者与讲话者之间表现。
IEEE 802.1Qcc标准规定三个TSN配置模型：全分布式模型；集中网络和分布式用户模型；以及全集中模型。对于工业制造用例，全集中配置模型可能是最适合的。但是，本公开的实施例备选地可使用全分布式模型或集中网络和分布式用户模型。
对于全集中配置模型，中央用户配置(CUC)和中央网络配置(CNC)是逻辑功能而不是网络中的实际物理节点。CUC是负责收听者和讲话者的配置的实体。CNC是配置网络的桥接器中的TSN特征的实体。
无线通信网络的描述是在使用长期演进(LTE)和/或新空口(NR)的5G网络的上下文中。本公开的实施例备选地可涉及其他无线通信网络，特别是例如3GPP所标准化的蜂窝网络。
如TS 23.501，v 15.3.0中描述的5G系统(5GS)架构规定以太网协议数据单元(PDU)会话的支持。这个PDU会话的媒体访问控制(MAC)地址不是由5G系统来提供。
对于以太网PDU会话建立，会话管理功能(SMF)和用户平面功能(UPF)充当PDU会话锚。另外，基于配置，SMF可请求充当PDU会话锚的UPF将地址解析协议(ARP)业务从UPF重定向到SMF。另外，UPF应该存储从UE所接收的MAC地址，并且将它们与适当PDU会话关联。
此外，对于服务质量(QoS)预配置，SMF基于以太网帧结构和用户设备MAC地址来提供以太网分组过滤集和转发规则。
3GPP系统架构中的应用功能(AF)是功能节点，该功能节点与3GPP核心网络进行交互，以提供服务，例如：
·对业务路由的应用影响(TS 23.501，v 15.3.0，第5.6.7条款)。
·访问网络开放功能(TS 23.501，v 15.3.0，第5.20条款)。
·与策略控制的策略控制框架进行交互(TS 23.501，v 15.3.0，第5.14条款)。
此外，AF能够触发到UE的特定服务，例如PDU会话修改。关于应用触发服务的其他细节在3GPP TS 23.501，v 15.3.0第4.4.5条款中描述。
当前，不存在关于如何通过5GS配置冗余TSN流的机制。当前3GPP标准支持增加传输的可靠性的不同方式，例如双或多连接性(DC)、载波聚合(CA)和分组复制。但是，不存在5GS与TSN网络之间关于如何建立冗余度所定义的接口或通信(可能使用增加传输可靠性的那些方法)。
作为用例示例，5GS与TSN网络之间的互配与工业网络部署极为相关。然而，这种类型的无缝互配采用当前网络不是可行的。
本公开及其实施例的某些方面可提供对这些或其他难题的解决方案。
例如，在一个方面，本公开提供一种用于无线通信网络的核心网络节点中的方法。该方法包括：经由与关联有线通信网络的配置节点的接口来接收配置消息，该配置消息包括耦合到有线通信网络的第一节点与耦合到无线通信网络的第二节点之间的多个路径的设定，多个路径携带第一与第二节点之间的多个数据流，多个数据流包括至少一个冗余数据流；以及按照设定来配置无线通信网络内的多个路径。
在另一方面，本公开提供一种用于有线通信网络的配置节点中的方法。该方法包括：经由与无线通信网络的核心网络节点的接口来传送请求消息，该请求消息包括与无线通信网络的拓扑相关的信息的请求；以及经由与核心网络节点的接口来接收信息消息，该信息消息包括与无线通信网络的拓扑相关的信息。
某些实施例可提供下列(一个或多个)技术优点的一个或多个：通过TSN和5GS的端对端确定性分组传输；通过5GS的TSN流冗余特征配置；以及到5G核心网络的架构中的无缝集成
图206示出使用冗余路径的TSN数据流的传输。
将来设想5G将支持TSN特征并且将通过5G无线链路来传输TSN流。这与工业用例极为相关，因为TSN被预计成为这个领域的主要通信技术。通过5G网络中的TSN业务的支持，无线通信能够作为电缆替代用于部署有TSN的工业网络。TSN的重要特征之一是IEEE802.1CB—用于可靠性的帧复制和消除，这使冗余传输能够在所传送路径之一中的失败出现的情况下增加可靠性。
这个场景在图206中示出。灰色箭头示出跨网络的复制帧。黑色箭头示出单个TSN流。讲话者的流在左边示出，而在收听者所传递的数据流在图的右部示出。
按照本公开的实施例，在5GS中提出一种接口，该接口实现与TSN网络的这类交互。在5G侧的这个接口能够是应用功能(AF)的组成部分或者另一个网络实体(例如另一个核心网络节点或功能)。这个新提出的接口的一个作用是与TSN网络中的一个或多个节点(例如CNC)进行交互，所述节点配置通过网络的帧的冗余路径，并且将TSN流的要求转换为通过5GS的相关特征。
图207示出这种集成的示例。5GS通过使用AF(或者如上所述的备选核心网络节点或功能)来充当一个或多个TSN交换机，并且被CNC和TSN网络中的其他TSN交换机看作是一个或多个TSN交换机。
TSN中的两个单独数据路径的配置取决于来自应用软件(例如可编程逻辑控制器PLC)的要求。相关配置参数可以是IEEE 802.1Qcc 46.2.3.6.1中规定的“NumSeamlessTrees”。如果这个参数的值大于一，则CNC需要计算和建立最大不相交树(对于2的值，存在两个几乎不相交的树)。
在本公开的一个实施例中，5G核心网络功能(与AF进行交互)确定两个单独路径(无缝树)是否能够在5G网络内建立。为此，请求可能被发送给RAN，例如发送给单个gNB或者多个gNB。5G网络能够通过使用来自5G网络的一个或多个技术来支持所传送分组的冗余度(例如以增加可靠性)。适当示例可包括双连接性、载波聚合和复制。为了将冗余路径或多个路径用于5GS中的TSN流，两个或更多UE能够被附连到同一以太网网络或装置，并且代替或结合其他特征来使用以获得冗余度。图209至211给出无线网络中的冗余路径的各个示例。
图211示出一种架构，其中因冗余度而使用两个UE。图209示出模拟不同TSN路径的5GS。图210提供关于如何通过显示对实现这种增加冗余度的可能5G置换的部分来模拟这多个路径的认识。
例如，在最简单情况下，两种传入冗余流通过相同UPF、gNB和UE来转发。UE可能将它们转发给多个冗余TSN节点。
如果5GS被假定为在没有使用物理冗余度的情况下足够可靠，则这种场景可能是可适用的。另一个选项是仅在无线电网络中使用冗余度，但是在核心网络中使用单个UPF—或者单个UE但双连接性。本领域的技术人员将会理解，存在多个选项。
按照本公开的一些实施例，如何在5GS中支持冗余度没有向外部TSN网络展现；在这类实施例中，通过AF所传递的唯一方面可能是是否支持冗余度及其程度(例如多少冗余路径或者冗余拓扑的外观)。
如上所述，本公开的实施例提供新接口，该新接口使功能性能够建立，并且实现有线通信网络(例如TSN网络)与无线通信网络(例如5G网络)之间的端对端冗余度。
图207示出按照本公开的实施例的通信系统，并且特别示出，对于以上针对图206所述的对TSN网络的全集中方式示出5GS与TSN之间的这个交互。
图207中的场景假定AF是无线网络域的组成部分。提出用于无线网络与有线网络之间的通信的接口。在改进清晰度方面，提供AF与CNC之间的示例，但是这种类型的交互也能够在两种网络的其他部分/实体发生。TSN网络中的装置可能是讲话者，而被连接到5G网络的装置可能是收听者。在其他实施例中，这种场景可能是不同的，例如讲话者可能处于无线网络(例如5GS)中，而收听者处于有线网络(例如TSN)中。
图208是按照本公开的实施例的信令图，示出AF与CNC之间的交互。建立TSN流的交互序列如下。
0.5GS连接到TSN网络，并且可能使用链路层发现协议(LLDP)或另一个适当管理协议(例如简单网络管理协议SNMP)、网络配置协议NETCONF、表述性状态转移配置协议RESTCONF)来发现TSN网络中的TSN桥接器，并且由TSN桥接器来应答LLDP请求
1.PLC通过向CUC或其他地址(例如MAC地址)提供装置ID和可能的公共3GPP标识符(例如移动台国际用户号码簿号码MSISDN)来发起通信。被发送给CUC或其他地址的消息可包括下列信息内容的一个或多个：
i.在传感器与致动器之间随装置ID所传递的数据的有效载荷大小
ii.时间间隔
iii.3GPPUE公共标识符(MSISDN)(可选)
2.CNC发现网络的物理拓扑(例如网络节点以及它们之间的链路)。为了发现端站与桥接器之间的物理链路，CNC可能使用IEEE Std 802.1AB(例如LLDP)和/或任何远程管理协议。
·在本公开的一个实施例中，AF应答拓扑请求，并且公告跨5GS的多个路径，以便能够满足任何冗余度需要。多个路径可包括两个或更多路径。5GS中的冗余路径也能够采用不同拓扑在内部公告，例如作为单个TSN交换机或者作为每路径的多个TSN交换机。
·这个公告能够通过了解能够支持增加传输可靠性的所有相关5G机制进行，例如PDCP复制和/或多UE连接性、传输以及核心网络和功能冗余度—这可包括5GS中端对端的完全物理冗余度。
·作为本公开的另一实施例，还能够向TSN网络模拟冗余度。5GS能够模拟多个路径，并且然后使相关机制能够支持所需可靠性—AF将通告这些模拟不相交路径作为到CNC的合法不相交路径。
·如果AF向CNC通告多个路径，则它们能够在内部动态改变或修改，但是同时它们对CNC可以是静态的。对于所建立流，这些路径应当不发生变化，只要特定流协议有效。
3.CNC基于从网络(包括来自AF的拓扑信息)并且从CUC所检索的信息并且对于特定PLC应用生成TSN配置参数，所述TSN配置参数可包括下列一个或多个：
·业务指定：例如指定讲话者如何传送流的帧
·StreamID
·用户-网络要求：指定对流的一个或多个用户要求，例如时延和冗余度
上述和附加参数在IEEE 802.1Qcc第46.2.3条款中规定。这种配置信息也能够在不同TSN配置模型(例如集中和分布式用户方式)中收集和创建。
4.CUC创建讲话者组和收听者组(所要求信息)，并且创建对CNC的加入请求。
5.CNC接收加入请求，并且执行TSN流的路径计算(包括通过5GS从边缘桥接器到端站的路径)。计算算法在标准中没有规定，但是本领域技术人员将会理解，用于计算路径的多个方法和算法存在。本公开并不局限于那个方面。这类算法可设法使一个或多个网络性能度量(例如网络吞吐量、总网络时延、路径时延等)为最大。
o路径计算包括计算用于将帧从讲话者传送给收听者的路径(包括5G路径)。
o CUC还为每个流分配唯一标识符(streamID)，包括目的地MAC地址、VLAN ID和PCP(优先级代码点)，并且向CNC传递StreamID。
6.CNC提供调度设定的输出。这个调度和路径设定经由状态组来返回给CUC(IEEE802.1Qcc，46.2.5)。
7.CNC经由管理协议(例如netconf或者如IEEE 802.1Q中规定的桥接器中的又一个下一代(YANG)管理对象)来配置桥接器中的路径设定
·这些设定定义交换机如何转发分组
·在一个实施例中，AF从CNC获得这个配置信息，以及知道已经设置的路径，并且知道冗余度—它使用这个信息来实现和确保冗余度特征
8.如果状态组没有包含任何失败代码，则CNC向AF提供配置设定。
9.AF转换5GS的TSN配置设定，触发PDU会话修改，并且进一步为SMF提供相关转发规则和分组过滤集，它们由SMF进一步用来配置UPF转发规则和分组过滤集。这可包括关于由CNC已经选择哪些路径用于转发5GS中的流业务的知识；这个知识可由5GS用来相应地路由流。
以上描述集中于CNC、CUC和AF(或者另一核心网络节点或功能)之间的交互。在TSN网络没有使用中央协调(即，没有CNC并且没有CUC存在)的实施例中，本公开所述的方法能够按照相似方式来应用，但是AF将与直接连接到5GS的交换机(例如TSN交换机)通话。
图209是示出按照本公开的实施例的无线网络中的冗余路径的示意图。能够看到，冗余路径可从有线网络的多个交换机到达5GS，并且被导向无线网络中的对应路径。
图210是示出按照本公开的其他实施例的无线网络中的冗余路径的示意图。冗余路径更详细示出，并且可包括公共的一个或多个元件(例如无线网络中的单个元件可用于多于一个路径中)。在这种情况的极端示例中，路径可包括彼此相同的两个或更多路径(例如相同数据经由相同物理或虚拟路径传送多于一次)。路径还可包括彼此不同的一个或多个元件，(例如两个或更多路径可在一个或多个方面是不同的)。例如，路径可包括下列一个或多个：不同核心网络节点或功能(例如图210所示的用户平面功能)；不同无线电接入网节点(例如图210所示的gNodeB)；以及不同终端装置(例如图210所示的UE)。因此，路径可包括最大不相交和/或完全不相交的两个或更多路径。
图211是示出按照本公开的其他实施例的无线网络中的冗余路径的示意图，并且包括最多细节。在这个实施例中，示出两个冗余路径，所述路径在讲话者与收听者之间(即，PLC中的以太网主机与它所控制的装置之间)是不相交的。每个以太网主机包括用于可靠性的帧复制和删除(FRER)模块，所述FRER模块准许帧被复制(即，在讲话者或发射装置)并且被撤销复制或删除(例如在收听者或接收装置)。
图212是按照本公开的实施例的核心网络节点或功能中的方法的流程图。核心网络节点可执行例如以上针对图213、214和217的一个或多个所述的AF的信令和功能，并且因此可包括或实现应用功能(AF)。但是如上所述，这个功能性可在备选核心网络节点或功能中实现。此外，以下并且针对图212所述的步骤可在多于一个核心网络功能中执行。
在步骤700，核心网络节点从与有线通信网络关联的配置节点(例如上述CNC或TSN交换机)接收请求消息。请求消息可按照LLDP、SNMP、NETCONF、RESTCONF或者任何适当网络管理协议来配置。请求消息可包括与无线通信网络的拓扑相关的信息(例如无线通信网络中的一个或多个节点的标识符、那些节点之间的链路、那些节点实现冗余路径的能力等)的请求。
在步骤702，核心网络节点向配置节点传送信息消息，该信息消息包括与无线通信网络的拓扑相关的信息。例如，信息消息可包括无线网络提供冗余路径的能力的指示。信息消息可包括能够在无线通信网络中对特定端点或装置(该端点或装置在请求消息中已被标识)所配置的路径的数量的指示。信息消息还可经由LLDP、SNMP、NETCONF、RESTCONF或者任何适当网络管理协议来配置。
在步骤704，核心网络节点从配置节点接收配置消息。配置消息包括耦合到有线通信网络的第一节点与耦合到无线通信网络的第二节点之间的多个路径的设定。例如，设定可包括多个路径的每个的输入端口与输出端口之间的关联集合，即，关于来自相应输入端口的数据要被转发到哪一个输出端口的指令。例如参见图215和图216。多个路径携带第一与第二节点之间的多个数据流，包括至少一个冗余数据流。
在一个实施例中，多个路径包括第一路径和第二路径，该第一路径和第二路径在无线通信网络中具有相互共同的至少一个元件。例如，在一个实施例中，第一路径和第二路径在无线通信网络中是相同的。
在另一个实施例中，多个路径包括第三路径和第四路径(它们可作为以上所公开的第一和第二路径的补充或替代)，该第三路径和第四路径在无线通信网络中没有相互共同的至少一个元件。例如，第三路径和第四路径可以是无线通信网络中的不相交路径或者是无线通信网络中的最大不相交路径。在第三与第四路径之间不是共同的至少一个元件可包括下列一个或多个：用户设备；无线电接入网节点；以及核心网络节点或功能。第三和第四路径可利用用户设备与多个无线电接入网节点之间的双连接性机制和/或用户设备与一个或多个无线电接入网节点之间的载波聚合机制。
路径可包括一个或多个物理路径和/或一个或多个虚拟路径。
在步骤706，核心网络节点将配置消息中的设定转换为下列一个或多个：分组过滤集；以及一个或多个转发规则。例如，AF可执行这个功能，或者备选地，它可将设定转发给另一个核心网络节点或功能(例如策略控制功能(PCF))来执行这个功能。AF或PCF可配置有关于冗余度将如何在无线通信网络中被支持的信息(例如使用上述技术的任一个)。PCF或AF可请求这个信息(即，那些冗余路径如何在无线通信网络中实际建立—从CNC观点来看这是不相关的。在内部，一些无线网络功能可能只是虚拟冗余的，例如仅使用一个UPF)。
在步骤708，核心网络节点按照设定来配置无线通信网络内的多个路径。可选地，特别在设定在步骤706已被转换为分组过滤集和转发规则的一个或多个的情况下，这可包括向第二核心网络节点(例如SMF)转发分组过滤集和/或转发规则。例如，AF(或PCF)可向SMF发信号通知关于建立修改PDU会话(若被要求)，以基于AF输入以及与冗余度如何在5GS中被支持的信息来支持冗余度。SMF然后将相应地修改(一个或多个)UPF中的PDU会话。
在其他实施例中，AMF被通知关于冗余度如何必须按照来自AF的输入以及关于如何支持冗余度的5GS内部信息在RAN中被建立。
图213是按照本公开的实施例的配置节点中的方法的流程图，该配置节点与有线通信网络(例如以太网网络)关联。配置节点可执行例如以上针对图213、214和217的一个或多个所述的CNC和/或CUC的信令和功能，并且因此可包括或实现CNC和/或CUC。但是在备选实施例中，特别在有线网络不是中央配置(并且因此没有CNC或CUC存在)的情况下，配置节点可包括有线网络的交换机(例如TSN交换机)。此外，以下并且针对图213所述的步骤可在多于一个网络节点或功能中执行。
在步骤800，配置节点向与无线通信网络关联的核心网络节点(例如上述AF)传送请求消息。请求消息可按照LLDP、SNMP、NETCONF、RESTCONF或者任何适当网络管理协议来配置。请求消息可包括与无线通信网络的拓扑相关的信息(例如无线通信网络中的一个或多个节点的标识符、那些节点之间的链路、那些节点实现冗余路径的能力等)的请求。
在步骤802，配置节点从核心网络节点接收信息消息，该信息消息包括与无线通信网络的拓扑相关的信息。例如，信息消息可包括无线网络提供冗余路径的能力的指示。信息消息可包括能够在无线通信网络中对特定端点或装置(该端点或装置在请求消息中已被标识)所配置的路径的数量的指示。信息消息还可经由LLDP、SNMP、NETCONF、RESTCONF或者任何适当网络管理协议来配置。
在一些实施例中，通过无线通信网络的冗余路径本身可能不是在信息消息中已知的。也就是说，配置节点可能不知道冗余路径如何在无线通信网络中被建立或者不知道用于无线网络中以实现那个冗余度并且增加可靠性的冗余技术(例如双连接性、分组复制、载波聚合等)。但是，信息消息可包括例如在无线通信网络中能够支持的冗余路径的数量的指示。
在步骤804，配置节点确定用于耦合到有线通信网络的第一节点与耦合到无线通信网络的第二节点之间的冗余数据流的多个路径。多个路径携带第一与第二节点之间的多个数据流，包括至少一个冗余数据流。
在一个实施例中，在配置节点不知道无线通信网络内的准确路径的情况下，这个步骤可假定整个无线通信网络相当于一个或多个TSN桥接器。
在步骤806，配置节点向核心网络节点传送配置消息，该配置消息包括多个路径的每个的设定。例如，设定可包括多个路径的每个的输入端口与输出端口之间的关联集合，即，关于来自相应输入端口的数据要被转发到哪一个输出端口的指令。例如参见图215和图216。
处置来自时间敏感网络的精确定时协议信令
时间敏感网络(TSN)基于IEEE 802.3以太网标准。TSN通过IEEE 802.3网络来提供确定性服务，例如时间同步、保证低时延传输和高可靠性，以便使设计用于尽力而为通信的传统以太网是确定性的。当今可用的TSN特征可编组为下列类别：
·时间同步(例如IEEE 802.1AS)
·限定低时延(例如IEEE 802.1Qav、IEEE 802.1Qbu、IEEE 802.1Qbv、IEEE802.1Qch、IEEE 802.1Qcr)
·超可靠性(例如IEEE 802.1CB、IEEE 802.1Qca、IEEE 802.1Qci)
·网络配置和管理(例如IEEE 802.1Qat、IEEE 802.1Qcc、IEEE 802.1Qcp、IEEE802.1CS)
TSN网络的配置和/或管理可按照不同方式来实现，例如按照如IEEE 802.1Qcc所定义的集中或者分布式建立。不同配置模型在图106-108中示出。图106示出分布式TSN配置模型，图107示出集中TSN配置模型，以及图108示出全集中TSN配置模型，如IEEEP802.1Qcc/D2.3所定义。
TSN内部的通信端点称作讲话者和收听者。TSN网络由多个实体和特征组成。讲话者与收听者之间的所有交换机(在图106至图108中称作桥接器)需要支持某些TSN特征，例如IEEE 802.1AS时间同步。TSN域实现节点之间的同步通信。讲话者与收听者之间的通信在流中执行。流在由讲话者和TSN收听者处实现的应用所给出的数据速率和时延方面基于某些要求。TSN配置和管理特征用来建立流，并且保证跨网络的流的要求。在图106所示的分布式模型中，讲话者和收听者例如可使用流保留协议(SRP)在沿TSN网络中从讲话者到收听者的路径的每一个交换机中建立和配置TSN流。然而，一些TSN特征要求中央管理实体，称作集中网络配置(CNC)工具，如图107所示。CNC可使用例如Netconf和YANG模型为每个TSN流配置网络中的交换机。这还允许如在IEEE 802.1Qbv中定义的时间选通排队的使用，该时间选通排队实现TSN网络中具有确定性时延的数据传输。通过每个交换机上的时间选通排队，队列按照准确调度来开启或关闭，该调度允许高优先级分组在门被调度成开启的时间内到达入口端口时以最小时延和抖动通过交换机。在如图108所示的全集中模型中，进一步增加用作收听者和讲话者的联络点的集中用户配置(CUC)实体。CUC从装置收集流要求和端点能力，并且与CNC直接通信。在IEEE 802.1Qcc中更详细说明与TSN配置有关的细节。
图109示出使用如图108所示的全集中配置模型的TSN流配置的过程的时序图。
在全集中配置模式被执行以建立TSN网络中的TSN流的步骤如下：
1.CUC可从例如工业应用/工程工具(例如可编程逻辑控制器(PLC))接收输入，该工业应用/工程工具指定例如应该交换时间敏感流的装置。
2.CUC读取TSN网络中的端站和应用的能力，包括与用户业务的周期/间隔和有效载荷大小有关的信息。
3.基于这个信息，CUC创建：
-作为每个TSN流的标识符的StreamID，
-StreamRank，以及
-UsertoNetwork要求。
4.CNC使用例如链路层发现协议(LLDP)和任何网络管理协议来发现物理网络拓扑。
5.CNC例如借助网络管理协议来读取TSN网络中的桥接器的TSN能力(例如IEEE802.1Q、802.1AS、802.1CB)。
6.CUC发起配置流的加入请求，以便在桥接器处配置网络资源，以用于从一个讲话者到一个收听者的TSN流。
7.讲话者和收听者组(指定TSN流的元件的编组)由CUC来创建，如IEEE 802.1Qcc46.2.2所规定。
8.CNC配置TSN域
9.CNC检查物理拓扑，并且检查时间敏感流是否被网络中的桥接器所支持。
10.CNC执行流的调度和路径计算。
11.CNC在沿TSN网络中的路径的桥接器中配置TSN特征。
12.CNC向CUC返回流的所产生资源指配的状态(成功或失败)。
13.CUC进一步配置端站，以开始如最初在收听者与讲话者之间所定义的用户平面业务交换。
在TSN网络中，streamID可用来唯一标识流配置。它用来向用户的流指配TSN资源。streamID由两个元组组成，即：
1.TSN讲话者关联的MacAddress
2.UniqueID，区分根据MacAddress所标识的端站内的多个流
在如图106所示的分布式配置模型中，不存在CUC和CNC。讲话者因此负责TSN流的发起。由于没有CNC存在，所以桥接器自行配置，这可能不允许使用例如IEEE 802.1Qbv所定义的时间选通排队。
在图107所示的集中模型中，讲话者负责流初始化，但是桥接器由CNC来配置。
为了将装置无线连接到TSN网络，5G是有前途的解决方案。5G标准还通过多个新特征来解决工厂用例，特别在RAN上，与4G相比，使它更可靠并且减少发射时延。5G网络包括三个主要组件，它们是UE、例示为gNB的RAN以及节点，例如5G核心网络(5GCN)内的用户平面功能(UPF)。5G网络架构在图110中示出。5G网络的控制平面进一步包括网络资源库功能(NRF)、接入管理功能(AMF)、会话管理功能(SMF)、网络开放功能(NEF)、策略控制功能(PCF)和统一数据管理(UDM)。
进行中研究的难题是如图11所示的5G和TSN的互配。两种技术均定义自己的网络管理和配置的方法以及实现通信确定性的不同机制，它们必须以某种方式来布置成实现工业网络的端对端确定性联网。在下文中，被连接到5G网络的装置称作5G端点。被连接到TSN域的装置称作TSN端点。
尽管图111中所示，但也有可能的是，UE没有被连接到单个端点，而是被连接到包括至少一个TSN桥接器和至少一个端点的TSN网络。UE在这种状况中是TSN-5G网关的组成部分，其中端站与通过5G网络与主要TSN网络隔离的本地TSN网络的上下文内的UE进行通信。
下面应该描述按照图111所示场景的5G系统中的以太网传输可如何工作的示例。
·这种场景假定单个UE需要支持一个或多个端点的情况，所述多个端点各自具有不同以太网MAC层地址。换言之，UE可支持多个以太网端口。
·与TSN交换机进行对接的用户平面功能(UPF)被假定支持以太网PDU的接收和传输。
·在从TSN交换机接收以太网PDU时，UPF必须能够例如基于与目的地MAC地址关联的UE的IP地址将一个或多个目的地MAC地址关联到例如PDU会话，并且然后将以太网PDU转发给5G网络中的适当节点。
·gNB使用具有适合于支持以太网PDU传输的可靠性和时延属性的数据无线电承载(DRB)向UE发送以太网PDU。
·UE例如从PDCP层恢复以太网PDU，并且将以太网PDU发送给与目的地MAC地址关联的端点，因为UE可支持一个或多个以太网连接端点。
·总之，由UPF从TSN交换机所接收的原始以太网PDU通过5G网络透明地传递。
·对于上行链路方向，预计5G网络确定何时无线电网络临时标识符(RNTI)与以太网操作关联，由此允许与RNTI关联的上行链路有效载荷(例如以太网PDU)被路由到UPF。UPF然后只将所接收以太网PDU发送给TSN交换机。
许多TSN特征基于所有对等体之间的精确时间同步。另外，多个工业应用依靠准确同步。如上所述，这使用例如IEEE 802.1AS或IEEEP802.1AS-rev来实现。在TSN网络内，因此有可能实现具有亚微秒误差的同步。为了实现这个精度等级，可能要求硬件支持；例如用于分组的加时戳。
在网络中，主控器(GM)是向主-从架构中的所有其他节点传送定时信息的节点。GM可能根据使所选主控器优良的某些标准从若干潜在节点中选出。
在802.1AS的TSN扩展(即，P802.1AS-rev)中，已经定义紧接主要GM还可配置第二冗余备用GM。在主要GM因任何原因而失败的情况下，TSN域中的装置可被同步到第二冗余GM。冗余GM可按照热备份配置工作。
在基于IEEE P802.1AS-rev(又称作一般化精确定时协议(gPTP))的TSN中，能够存在TSN网络中支持的多个时域以及关联gPTP域。gPTP支持两个时标：
·时标PTP：时期是PTP时期(在IEEE 802.1AS-rev第8.2.2小节中详述)，并且这个时标是连续的。时间的测量单位是如在旋转周期上实现的SI秒。
·时标ARB(任意)：这个时标的时期是域启动时间，并且能够通过管理过程来建立(在IEEE 802.1AS-rev第3.2小节中进一步详述)。
TSN网络中的装置可被同步到多个时域。局部任意时域又可称作工作时钟。
如上所述并且如图109所示，建立TSN流的初始步骤之一是由CNC通过分组应该交换时间敏感流的端点(讲话者和收听者)来建立TSN域。这个列表由CUC提供给CNC。CNC进一步配置连接这些端点的桥接器，使得每个TSN域(讲话者、收听者和桥接器)具有自己的工作时钟。在技术上，这能够按照IEEEP802.1As-rev通过配置外部端口角色配置、机制进行。
图214示出用于每一个PTP分组的PTP报头(注意，一些字段的解释在IEEE1588以及对应地在IEEE P802.1ASRev的新版中被修订)。domainNumber对每个帧定义帧属于哪一个时域。PTP时域允许在单个网络基础设施上使用多个单独PTP时钟。这些数值需要在每个端站被配置—使得每个端站知道它要求哪一个时域。
按照IEEEP802.1AS-Rev/D7.3，它指定通告和信令消息的目的地地址应该被保留多播地址01-80-C2-00-00-0E。此外，全部用于对等同步的SYNC、Follow-Up、Pdelay_Request、Pdelay_Response和Pdelay_Response_Follow_Up的目的地MAC地址应该被保留多播地址01-80-C2-00-00-0E。应该注意，按照IEEE802.1Q，具有这个地址的帧永远不能被转发(不可转发地址)，但是必须由桥接器来终止。作为源地址，它们应该使用任何出口物理端口的MAC地址。
如上所述，TSN域采用不同时钟(例如全局和工作时钟)进行工作。此外，每个TSN域的时钟不一定是同步的，并且工厂网络可由若干TSN域组成。因此，跨工厂网络可能存在若干独立TSN域，其中具有装置的不同也许重叠子集需要被同步的任意时标。如图145所示，每个TSN域可具有自己的工作时钟。
为了满足制造用例中的TSN的时间同步要求，要求蜂窝网络提供所有机器(例如传感器或致动器)能够被同步到的时间参考。
当前在LTE无线电的3GPP标准化发布版15中，已经开发机制，该机制允许基站(BS)与UE之间以亚微秒精度的时间同步。
在3GPP RAN 2中已经提出将两个信息元素(IE)加入SIB 16中，例如具有某个粒度(例如0.25μs)和不确定性值的时间参考，以及向UE传送GPS时间的DL无线电资源控制(RRC)消息UETimeReference，其中在RRC消息中添加三个IE。
这个过程的主要目的是向UE传递基于GPS的时间参考信息连同那个信息的不精确性。
LTE定义与SIB 16中的定时信息相关的若干系统信息块(SIB)，SIB 16包含与GPS时间和协调世界时(UTC)相关的信息。
通过下行链路共享信道(DL-SCH)来传送SIB。子帧中的SIB的存在通过采用特殊系统信息RNTI(SI-RNTI)所标记的对应物理下行链路控制信道(PDCCH)的传输来指示。
信息元素(IE)SIB 16包含与GPS时间和UTC相关的信息。UE可使用参数块来获得GPS和本地时间。
提供时间同步的另一种方式可以是使用RRC信令中的时间参考信息消息向UE传送GPS时间。
发布版16工作正在进行，以及不同选项被讨论，以解决对于如TSN和工业应用所要求的时间同步的需要。尤其是，5G中的多个时域的支持是开放主题。
为了便于本论述，假定5GS内部信令用来传输时间信息。在这种情况下，5GS可充当gPTP时间感知装置(被定义为符合IEEE1588边界时钟)—它可使用入口gPTP帧自行获得时间感知，或者可具有处置5G系统时钟和外部TSN时钟的独立gPTP实例。RAN和核心中的内部信令可用来内部传输相关gPTP信息，以及在由UE接收时，它则可在UE出口充当gPTP主控。这种情况下的5GS必须支持和参与所有最佳主时钟算法(BMCA)(每gPTP域的一个gPTP必须在这种情况下操作)或者由外部实体来配置成其gPTP作用。简化选项是可能的，其中实现静态BMCA。BMCA的实际操作超出本公开的范围，但是本文所确认的解决方案支持经由Announce消息所接收的相关信息的传递。如果实现级联时间感知系统，则在5GS接口或者在5GS节点的内部接口还可要求Announce消息的生成。
发送gPTP消息，以将从机同步到主控。在gPTP中，例如域号用来在网络中并行地建立多个时域。这些编号帮助从机将其时钟同步到某个时域主控。到目前为止，不存在5G系统能够有效支持如工业自动化应用所要求的多个时域的方式。这在大量域(例如32个域)需要被支持并且大量UE被连接的情况下特别重要。
取决于5GS中如何传输时间信号以及尤其在RAN上选择哪一种传输类型(广播、多播、单播)，关于哪一个UE需要哪一个时域信号的RAN知识可能很重要。但是当今不支持这一点。
图215示出按照可实现本文的实施例的第一场景的通信网络100的示例。通信网络100是无线通信网络，例如LTE、E-Utran、WCDMA、GSM网络、任何3GPP蜂窝网络、Wimax或者任何蜂窝网络或系统。
通信网络100包括无线电接入网(RAN)和核心网络(CN)。通信网络100可使用多种不同技术，例如长期演进(LTE)、高级LTE、5G、宽带码分多址(WCDMA)、全球移动通信系统/增强数据率的GSM演进(GSM/EDGE)、全球微波接入互通(WiMax)、Wi-Fi或者超移动宽带(UMB)，只列举几个可能的实现。在通信网络100中，一个或多个UE 120可经由一个或多个接入网(AN)(例如RAN)与一个或多个CN进行通信。UE 120例如可以是无线装置(WD)、移动台、非接入点(non-AP)STA、STA和/或无线终端。本领域的技术人员应当理解，“无线装置”是非限制性术语，该术语表示任何终端、无线通信终端、用户设备、机器类型通信(MTC)装置、装置-装置(D2D)终端或节点，例如智能电话、膝上型、移动电话、传感器、中继器、移动平板或者在小区内进行通信的小基站。
RAN包括无线电网络节点的集合，例如各自提供对一个或多个地理区域的无线电覆盖(例如，诸如5g、LTE、UMTS、Wi-Fi等的无线电接入技术的小区130、131)的无线电网络节点110、111。无线电网络节点110、111可以是无线电接入网节点(例如无线电网络控制器)或者接入点(例如无线局域网(WLAN)接入点或接入点站(AP STA))、接入控制器、基站(例如，无线电基站，例如gNB、NodeB、演进节点B(eNB、eNodeB))、基站收发器、接入点基站、基站路由器、无线电基站的传输布置、独立接入点或者能够服务于小区内的无线装置的任何其他网络单元，所述小区又可称作服务区域，由无线电网络节点110、111根据例如所使用的第一无线电接入技术和术语所服务。
CN进一步包括核心网络节点140，该核心网络节点140配置成经由例如S1接口与无线电网络节点110、111进行通信。核心网络节点例如可以是移动交换中心(MSC)、移动管理实体(MME)、操作和管理(O&M)节点、操作、管理和维护(OAM)节点、操作支持系统(OSS)节点和/或自组织网络(SON)节点。核心网络节点140可进一步是云141中包含的分布式节点。
UE 120位于网络节点110的小区130中，所述小区130称作服务小区，而网络节点111的小区131称作相邻小区。虽然图215中的网络节点仅示为提供服务小区130，但是网络节点110可进一步提供服务小区130的一个或多个相邻小区131。
要注意，虽然来自3GPP 5G的术语在本公开中用来例示本文的实施例，但是这不应当被看作是将本文的实施例的范围仅限制到上述系统。包括WCDMA、WiMax、UMB、GSM网络、任何3GPP蜂窝网络或者任何蜂窝网络或系统在内的其他无线系统也可获益于利用本公开内所涵盖的思路。
下面将更详细描述本文中的实施例。
按照本文中的实施例，5GS可从部署了主控器的外部网络接收gPTP消息。可在5GS的UE或UPF侧接收来自GM的gPTP消息。由于如上所述在工业网络中使用多个时域，所以可存在多个信号到达5GS。对于主控器位于5GS的UPF侧的场景，在图89中示出5GS中的多时域支持的一个示例。图89中，gPTP消息被直接传输给gNB，这是一种可能的实现。任何gPTP消息包括域号，该域号定义gPTP消息所属的时域。
本文中的这个实施例假定使用5GS中的gPTP帧的非透明传输，换言之，信息从gPTP帧中提取，并且使用3GPP信令通过5GS来转发。对于大量UE被连接并且大量gPTP时域(例如多于两个gPTP域)需要被支持的情况，与时域有关的信息以及哪一个UE属于哪一个时域是特别重要的。
一种场景是主控器处于5GS的UPF侧—下行链路：UPF或者gNB可接收gPTP消息，并且可充当外部TSN网络的从机。因此，在UPF或者在gNB中实现的一个特定gPTP实例(例如gPTP应用的例示)可处置属于那个特定gPTP域的gPTP消息，如通过domainNumber属性所指示，并且由于例如特定gPTP域的BMCA而锁定到相关GM。在UPF提供例示的情况下，UPF将向一个或多个gNB转发从gPTP消息所提取的时间信息，加上与它所属的时域有关的信息。UPF例如可配置有一组以太网MAC多播地址，对于所述地址，它将向一个或多个gNB转发对应时间信息和时域信息。要注意，当UPF从gPTP消息获取定时信息(例如外部TSN工作时钟值)和对应时域时，将它转发给gNB以供进一步分发给UE，不转发实际gPTP消息。不同选项可用于传送RAN中的定时信息，特别是不一定要求gNB的参与。例如，在实现分布式时间感知方式的情况下，只有5GS的边缘的装置可需要处置和处理gPTP消息。但是，本文中的实施例集中于RAN必然被涉及并且将基于SIB或基于RRC的方法用于向UE传送定时信息。
如果在RAN中使用无线电广播(例如SIB消息)，则：UE需要知道哪一个广播信号属于哪一个时域。可单独广播每个时域，或者一个广播信号可能携带多个时域的信息。
-在一个实施例中，这例如可通过在SIB信号中添加发送给UE的附加参数来解决，该附加参数指示domainNumber，例如0-127之间的整数；在每个广播信号中或者一个信号中多个。
-在另一个实施例中，广播信号没有携带任何附加参数，而是在被广播时，它始终携带例如域0的特定时域信号或者诸如域0、1、2、...、N之类的域号的列表。在广播消息中发送哪一个域号或者域号的哪一个列表可被预先配置，或者可在发送具有定时信息的广播消息之前被发送给UE。
-按照又一个实施例，UE可了解UE所连接的一个或多个端站要求哪一个(哪些)时域。UE例如可通过侦听由(一个或多个)端站周期传递的gPTP Announce消息来了解这一点。由于BMCA，UE将实现工作在主控状态的PTP端口，从而转发来自5G网络的时间信号，并且将仅在它需要支持的特定PTP域中进行操作。这意味着，UE将从它所要求的广播时间信号信息来选择时域。
-按照一种方式，5GS可从TSN网络控制器获得与哪一个时域信号需要例如分别借助于UE标识符或者与UE所连接的端站的MAC地址来定向到哪一个UE有关的信息。该信息例如可当CNC建立TSN网络中的TSN域时从外部TSN CNC发送到应用功能(AF)。CNC可通告哪些时域信号需要被转发到哪一个端口(例如转发到UE或MAC地址)。AF可触发SMF或AMF或者另一个核心网络功能来告知UE关于它们应当侦听哪一个时域信号。详细地说：
-CUC可准确地知道端站预期哪一个时钟域。
-CUC然后可告知CNC配置5G“桥接器”(即，建模为桥接器/时间感知中继器的5G系统)。CNC例如可请求5GS建立5G桥接器的北向与5G桥接器的南向之间的链路，使得正确定时能够被传递给对应端站。
-5GS可从CNC接收AF信息，并且可将CNC命令转化成5GS信令。这可称作外部端口配置，该外部端口配置可由CNC执行，以按照本文中的实施例来定义交换机内部或者5GS内部的gPTP快速生成树。如果外部端口配置作为来自CNC的信息是可用的，则不再要求BCMA。端口可由CNC来配置成起不同作用，例如MasterPort、SlavePort、PassivePort或DisabledPort，这可被理解为按照IEEEP802.1AS-rev标准，每个时域信号需要在5GS中被路由的位置。来自AF的5GS内部信令可例如用来在使用广播的情况下通知UE关于它们应当侦听哪一个时域信号。
如果使用无线电多播或单播，则：一个或多个gNB一般需要知道哪一个或哪些UE要求来自哪一个时域的哪一个时间信号。
-按照一个实施例，这可通过从UE向gNB发送与UE关注哪一个时域或者更准确来说与UE所连接的一个或多个端站关注哪一个时域有关的信号来实现。该信息在UE所连接的端站中是可用的，因为每个装置知道它应当侦听哪一个时间信号。来自BCMA的方法可用来获得所述信息。这可能是单个或多个时域，取决于UE如何连接到例如单个端站或者随后是多个端站的交换机，以及类似于相对广播情况所述的方法对于了解端站的关注是有效的。gNB可查询与UE所要求的时域有关的UE信息，或者UE可在被连接到网络之后向gNB发送与它要求哪一个时域有关的信息。这例如可使用UE与(一个或多个)gNB之间的RRC消息传递来执行。
-按照另一个实施例，UE可手动配置到特定的一个或多个时域，以及与UE所要求时域有关的信息在核心网络功能可以是可用的。UE5G内部标识符可用来查询例如5GS中的数据库，其中在数据库中记录UE将被同步到哪一个时域。gNB可查询核心网络功能。核心网络功能可告知gNB关于哪一个UE要求哪一个时域信号。一种解决方案可以是，SMF在PDU会话被建立时将这个信息提供给RAN。对于广播情况，可在TSN域建立阶段期间例如通过AF从外部TSN CNC(外部端口配置)接收这个配置或者与哪一个时域信号需要被转发给哪一个UE有关的信息。这个信息可在5GS中内部转发给RAN，以便使RAN知道哪一个UE需要哪一个时域信号。UE将仅接收它被要求转发给其他装置的一个或多个时间信号，因为只有这些信号可由gNB发送给UE。为了分离被发送给UE的不同时间信号，标识符可能在UE与gNB之间协商，或者可被预先配置，以允许UE区分不同时域，并且相应地转发gPTP帧，即，将正确domainNumbers放入gPTP帧中。预先配置可以是使得域号不在单播RRC消息中发信号通知，而是UE知道消息指的是哪一个域号。如果仅存在UE所支持的一个时域，则这是直接的。如果存在UE所支持的多个时域，则单播消息可包括例如按照时域号的升序或降序所排序的时间信息的列表。
在5GS的出口，即，当消息离开5GS时，UE可充当与它连接的任何装置的gPTP主控。这可涉及基于来自gNB的定时和其他信息(例如domainNumbers)来创建或重新创建各种gPTP帧，例如Sync、Follow_up、Pdelay_request、Pdelay_response、PDelay_Response_Follow_up、Announce等。这与针对图217中由接收装置所执行的方法所述的动作1202相似。
对于上述所有实施例，除了时间信号是单播、多播还是广播之外，如何在RAN中传输时间信号(即，使用哪些信号以及如何设计这些信号以实现充分精度)并不重要。
对于上述所有实施例，可能进一步相关的是还向/从UE传送其他gPTP信息，例如与BMCA的处置相关的信息以及生成传出PTP消息所要求的相关信息(例如时钟标识符)。在上述全部三种情况中，即，广播、多播和单播，作为紧随时间信号传输的专用RRC或SIB信令或者作为RRC或SIB消息中的时间信令的组成部分，情况可能是这样。
此外，因特网协议(IP)可用于传输gPTP帧。在层3(L3)上的以太网之上使用IP的这种情况下，这里的所有方法在这种情况下按照相似方式可能是可适用的。
另一种场景是主控器处于5GS的UE侧—上行链路：当主控器处于5GS的UE侧时，UE则需要向gNB转发时间信息。UE可接收gPTP消息，并且因此是时间感知的。5GS需要获悉所传送信号属于哪一个时域。例如使用RRC信令的仅单播在上行链路是可能的。
在一个实施例中，5G网络可借助于从UE到gNB的指示时域号的专用RRC信令来获悉时域。当多个时域存在时，专用RRC信令可包括多个时域号。gNB可接收这个信息，并且将它转发给UPF或者可自行使用它，以便将定时信息从UE转发给正确时域，以便最终采用正确domainNumber来重新建立gPTP帧。RRC信令可作为时间信令的组成部分来执行，或者可预先协商。如果商定UE将发信号通知关于来自多个时域的时间，则标识符可用来区分时间信号内的时域。
按照另一实施例，时域也可被预先配置(UE#12345可配置成仅上行链路传递属于时域i的时域信号)。如果预先配置成UE将发信号通知关于来自多个时域的时间，则标识符可用来区分它们。预先配置也可如以上实施例中所述例如通过AF基于来自外部TSN CNC的输入来执行，如对于下行链路实施例所述。
本文中的实施例的有益效果在于，它们允许与多个时域的端对端时间同步。由此，5GS系统这时能够有效地转发来自多个时域的时间信号。
图216示出由无线通信系统(100)(例如5G系统)中用于处置来自TSN的gPTP信令的发射装置(例如UE 120、网络节点110和/或UPF)所执行的方法动作。
-动作1101：发射装置可从TSN网络接收gPTP消息。gPTP消息包括时间信息以及与时间信息相关的时域。
-动作1102：发射装置可从gPTP消息中提取时间信息和时域。
-动作1103：发射装置可获得关于接收装置相关的时域的信息。可通过从接收装置接收指示接收装置与哪一个时域相关的信号来获得关于特定装置相关的时域的信息。该指示例如可借助于RRC信令来发信号通知。在一些实施例中，接收装置可预先配置有一个或多个特定时域，以及关于接收装置相关的时域的信息可由发射装置通过查询数据库、即通过向数据库发送包含特定接收装置配置成支持的时域的查询来获得。可使用标识符来指示3GPP消息中包含的时域。当查询数据库时可使用标识符。
-动作1104：发射装置可进一步向接收装置(例如无线电网络节点110、UPF和/或UE120)传送3GPP消息，该3GPP消息包含时间信息以及与时间信息相关的时域。3GPP消息例如可以是用于广播的会话发起协议(SIP)消息或者无线电资源控制(RRC)消息。
-动作1104a：发射装置可基于在动作1103所接收的信息、使用多播或单播向与3GPP消息中包含的时域相关的一个或多个接收装置传送3GPP消息，所述3GPP消息包含时间信息以及与时间信息相关的时域。
-动作1104b：当发射装置是无线电网络节点或UPF时，发射装置可使用广播向接收装置传送3GPP消息。传输装置可在3GPP消息中传送附加参数或专用信令。附加参数可指示所广播3GPP消息所涉及的时域或时域号。
图217示出由3GPP无线通信系统100(例如5G系统)中用于处置来自TSN的gPTP信令的接收装置(例如UE 120、网络节点110和/或UPF)所执行的方法动作。接收装置在本文中又可称作接收实体。
-动作1201：接收装置可从发射装置(例如无线电网络节点110、UPF和/或UE 120)接收3GPP消息，该3GPP消息包含时间信息以及与时间信息相关的时域。可使用多播、单播或广播来接收3GPP消息。
-动作1202：接收装置可基于3GPP消息中包含的时间信息和时域来创建和/或重新创建gPTP消息，该gPTP消息包含时间信息以及与时间信息相关的时域。
-动作1203：当3GPP消息作为广播消息来接收时，接收装置可进一步获得与TSN网络中的一个或多个端站所支持的时域，所述端站被连接到接收装置。与TSN中的端站所支持的时域有关的信息例如可通过接收由端站周期传递的gPTP消息(例如gPTP Announce消息)来获得。与TSN中的端站所支持的时域有关的信息在另一实施例中可通过从TSN网络控制器接收信息来获得，其中信息包含接收装置标识符(例如UE标识符)或者端站的MAC地址。
-动作1204：接收装置可向TSN网络中的一个或多个端站传送gPTP消息，其中gPTP消息包含从3GPP消息所提取的时间信息以及与时间信息相关的时域。
-动作1204a：接收装置可基于在动作1203所获得的信息向端站传送与TSN的端站所支持的时域相关的广播时间信息。因此，不是与TSN的被连接到接收装置的端站所支持的时域相关的任何广播时间信息将不会由接收装置传送给端站。
下面描述用于处置来自时间敏感网络的精确定时协议信令的技术的附加实施例。
按照本文中的实施例，5GS可从部署了主控器(GM)的外部网络接收gPTP消息。可在5GS的UE或UPF侧接收来自GM的gPTP消息。由于如上所述在工业网络中使用多个时域，所以可存在多个信号到达5GS。在下面的实施例中，假定在5GS中透明地传输gPTP帧。在这种情况下，对于大量UE被连接并且大量gPTP时域(例如多于两个gPTP域)需要被支持的情况，了解哪些节点要求哪些时域信号(即，携带某个domainNumber的gPTP帧)是特别重要的。介绍时间信号的上行链路和下行链路传输的解决方案。对于大量UE被连接并且大量gPTP时域(例如多于两个gPTP域)需要被支持的情况，与时域有关的信息以及哪一个UE属于哪一个时域是特别重要的。
5GS的UPF侧的主控器—下行链路：5GS端对端地转发gPTP帧(即，支持给定工作时时钟的TSN源节点与UE或者与关联那个UE的端站交换gPTP帧)，所述gPTP帧携带时间信息。每个gPTP帧可包含domainNumber报头字段，该字段指示gPTP帧所属的时域。gPTP帧可需要在PDU会话中被传输给UE或者多个UE。相关解决方案的细节取决于特定机制，所述机制被实现，以便跨5GS“透明地”携带PTP时间信息，例如充当分布式透明时钟，或者均衡两种方向的延迟，以便创建对称信道。在这种情况下，不需要5GS参与BMCA。
如果在5GS中使用gPTP帧的广播，则：在gPTP帧的广播而是在5GS中例如借助于gNB来执行的情况下，一个或多个UE则需要判定它们是否侦听某个广播。这可按照如以上第一实施例中相似的方式通过检查被连接到UE的任何装置是否发送属于特定PTP域的Announce消息来执行。如果所连接端站或者端站不在这个PTP域中进行操作，则UE可以不再侦听特定gPTP时域广播或者不转发任何gPTP帧。这在图218中对于UE转发所有广播gPTP帧的情况或者在图219中对于UE仅向相应端站转发相关gPTP帧的情况示出。UE还可向端站发送例如gPTP帧(例如Announce消息)，以检查对某些域号的应答，以便了解哪些端站需要哪一个时域信号。
如果在5GS中使用gPTP帧的单播或多播，则：对5GS的入口帧将携带多播目的地MAC地址—5G网络(例如UPF)需要判定它将向哪一个UE(即，PDU会话)转发gPTP帧；gPTP帧可能通过PTP特定Ethertype字段来检测。
在一个实施例中，被连接到UE的端站将生成携带关于它进行操作的gPTP域(PTP报头中携带的domainNumber)的信息的Announce消息，或者5GS节点可能使用例如Announce消息来检测端站的关注。5GS中的节点(例如UPF)可了解UE哪一个UE和/或UE后面的端站关注哪些gPTP消息，并且相应地建立例如用于路由传入gPTP帧的规则。
任何后续/同步消息仅被传送给关注这些gPTP分组的UE(它们是在那个特定gPTP域进行操作的这些gPTP分组)；UE将gPTP消息从它所连接的一个或多个端站透明地转发给例如UPF，以了解端站的需要。
这个实施例的示例：
·gPTP帧(例如通告消息或同步消息等)从外部TSN网络到达UPF；这些帧携带指示它们所指的时域的gPTP多播以太网目的地MAC地址和特定domainNumber。
·UPF在那个点不知道哪一个UE关注来自这个时域(domainNumber)的帧，因为MAC地址指示多播；因此它向所有UE或者相关UE的任何子集发送gPTP帧的全部或子集或者特定gPTP帧(例如Announce消息)(选项A)。作为补充或者作为另一个解决方案(选项B)，端站向5GS本身发送UE将转发给5G网络的任何gPTP帧
·(选项A)从5G网络接收gPTP帧的UE将它们转发给它所连接的端站。如果端站或者被连接到那个端站的任何其他对等体关注来自这个时域的gPTP帧(通过检查domainNumber)，它将按照在gPTP协议中定义的方式来应答这些gPTP帧(这是在5GS模拟PTP链路的行为的情况下可能可适用的方式，其中跨5G系统交换pdelay消息)。这些分组由UE转发回5G网络，这允许5G网络检测哪一个UE关注来自哪一个时域的帧
·(选项B)：UE端站或者多个端站接收例如Announce消息或者任何其他PTP消息；UE将它们转发给5G网络；基于Announce消息所携带的domainNumber，5GS学习将分别发送给一个或多个端站或者一个或多个UE的正确domainNumber。
按照另一个实施例，它可在5G网络中预先配置，所述UE将从特定时域接收帧；帧可基于domainNumber在UPF中被转发给PDU会话。SMF可以是在PDU会话的建立或修改时配置UPF中的过滤器的实体。按照一种方式，5GS将从TSN网络获得与哪一个时域信号需要被定向到哪一个UE有关的信息，即，UE标识符和/或与UE所连接的端站的MAC地址。这可在CNC建立TSN网络中的TSN域时从外部TSN CNC向应用功能(AF)获得。CNC可通告哪些时域信号需要被转发到哪一个端口(即，UE或MAC地址)。AF可能触发任何其他核心网络功能来设置UPF中的正确过滤器或规则，以使用domainNumbers将gPTP帧转发给正确PDU会话。
这在图220中示出。详细地：
1.CUC可准确地知道端站想要哪一个时钟域。
2.CUC然后可告知(又可称作指示)CNC配置5G“桥接器”(建模为桥接器/时间感知中继器的5G系统)。例如CNC请求5GS建立5G桥接器的北向与5G桥接器的南向之间的链路，使得正确定时能够被传递给对应端站(例如从哪一个入口端口到哪一个出口端口)。
3.5GS可在AF(所述AF可包括转化器功能)上从CNC接收信息，并且可将CNC命令转化成5GS信令，所述5GS信令又可称作3GPP信令。在IEEE P802.1AS-rev文档中，它可被称作外部端口配置，该外部端口配置可由CNC执行，以定义交换机内部(或者在本例中为5GS内部)的gPTP快速生成树。如果外部端口配置作为来自CNC的信息是可用的，则不再要求BCMA。端口能够由CNC来配置成不同作用，例如MasterPort、SlavePort、PassivePort或DisabledPort，这能够被理解为按照IEEE P802.1ASrev标准，每个时域信号需要在5GS中被路由的位置。来自AF的5GS内部信令用来建立/更新从UPF到UE的PDU会话，在这种情况下，只有所选/过滤时钟域将被传递给对应UE/端站
对于上述所有实施例(例如单播或多播)，除了向UE单播、多播还是广播gPTP帧之外，如何在5GS中传输gPTP也不是相关的。这可包括5GS入口和出口中的gPTP帧的加时戳，以计算校正时间，并且补偿5GS中的变化延迟。这在图224、图225和图226中示出，其中当消息进入5GS时，5GS的时间被添加到消息。没有指定5GS是否可需要通过RAN来传送所有gPTP分组(Sync、Follow_up、Pdelay_request、Pdelay_response、PDelay_Response_Follow_up、Announce等)或者仅它们的任何子集(例如仅包含实际时间戳的Follow-Up消息)，并且然后任何未传送分组可例如在UE侧被创建，以确保与任何连接端站的有效gPTP通信处置。按照一个实施例，将周期地传送携带所有必要信息(domainNumber、时间戳等)的至少一个gPTP帧。gPTP帧可作为数据分组来传送。
此外，还有可能的是，因特网协议(IP)用于传输gPTP帧。本文所述的所有实施例在层3(L3)上的以太网之上使用IP的情况下按照相似方式可能是可适用的。如图225和图226所示的转化器功能可以是单独实体，或者可以是UPF功能的组成部分。转化器功能可经由点对点PDU会话向UE发送时钟/时域，或者可发送PDU会话内部的多个流。转化器功能还可以是按照本文所述的示例实施例的发射装置。图220示出实施例的示例，其中TSN CNC向UPF和/或gNB提供关于如何转发时域信号的输入。在图220所示的场景中，gPTP帧由UPF使用单播和/或多播来转发给接收装置(例如UE)。
5GS的UE侧的主控器—上行链路：如果主控器位于5GS的UE侧，UE则需要向gNB转发时间信息。在这种情况下，UE可以是发射装置，而gNB和/或UPF可以是接收装置。UE可从TSN接收gPTP消息，并且因此将是时间感知的。5GS可要求与时域有关的信息，以便知道从UE向哪一个时域转发时间信息。
UE始终使用单播向5G网络转发gPTP帧。基于gPTP帧报头，网络能够确定时域。按照本文中的一个实施例，可能不需要传送所有gPTP帧，而是仅传送子集并且在UE侧过滤其他帧。5G网络例如在UPF可重新创建任何未传送gPTP帧。
按照特例，可需要将时间信号转发给另一个UE而不是外部TSN网络(例如数据网络)。在这种情况下，5GS可使用以上相对与下行链路相关的实施例所述的方法之一，从它所接收的帧报头来获得与时域号有关的信息。
本文中的实施例的有益效果在于，它们允许与多个时域的端对端时间同步。由此，5GS系统这时能够有效地转发来自多个时域的时间信号。
图221示出由3GPP无线通信系统100(例如5G系统)中用于处置来自TSN的gPTP信令的发射装置(例如UE 120、网络节点110、UPF和/或转化器功能)所执行的方法动作。
·动作1301：发射装置可从TSN网络接收gPTP帧，例如Announce消息或sync消息。gPTP帧可包含时间信息、与时间信息相关的时域的指示和/或被连接到接收装置的第二端站的MAC地址。
·动作1302：发射装置可基于时域的指示和/或MAC地址来确定gPTP帧所涉及的接收装置。
·动作1302a：发射装置可通过获得关于接收装置和/或被连接到接收装置的一个或多个第二端站相关的时域的信息来确定gPTP帧所涉及的接收装置。发射装置可通过从接收装置接收信息来获得信息。发射装置可通过接收指示哪些接收装置与特定时域相关的预先配置来获得信息。发射装置可进一步通过从TSN网络控制器接收信息来获得与TSN中的一个或多个第二端站所支持的时域有关的信息，其中信息包含接收装置标识符(例如UE标识符)或者一个或多个第二端站的MAC地址。
·动作1302b：发射装置可进一步通过gPTP帧中包含的时域的指示或者MAC地址对应于关于接收装置和/或被连接到接收装置的一个或多个第二端站相关的时域的所得信息时确定所接收gPTP帧涉及接收装置，来确定gPTP帧所涉及的接收装置。
·动作1303：发射装置可在gPTP帧由发射装置来接收和/或传送时进一步对gPTP帧设置第一时间戳，其中第一时间戳可用来计算校正时间，以用于补偿3GPP无线通信系统100中的变化延迟。
·动作1304：发射装置可在与所确定接收装置相关的PDU会话中向所确定接收装置(例如无线电网络节点110或者UL中的UPF和/或DL中的UE 120)传送gPTP帧。发射装置可以是无线电网络节点或UPF，以及可使用广播来传送gPTP帧。发射装置可进一步使用多播或单播来传送gPTP帧。
图222示出由3GPP无线通信系统100(例如5G系统)中用于处置来自TSN的gPTP信令的接收装置(例如UE 120、无线电网络节点110、UPF和/或转化器功能)所执行的方法动作。接收装置在本文中又可称作接收实体。
·动作1401：接收装置可从发射装置(例如无线电网络节点110、UPF和/或UE 120)接收包含gPTP帧的PDU会话，gPTP帧又包含时间信息、与时间信息相关的时域的指示和/或被连接到接收装置的一个或多个第二端站的MAC地址。可使用多播、单播或广播来接收PDU会话。
·动作1402：接收装置可基于时域的指示和/或MAC地址来确定TSN网络中要被传送所接收gPTP帧的一个或多个第二端站。
·动作1403：当PDU会话作为广播消息来接收时，接收装置可进一步获得与TSN网络中的一个或多个第二端站所支持的时域，所述端站被连接到接收装置。与TSN中的端站所支持的时域有关的信息例如可通过接收由一个或多个第二端站周期传递的gPTP消息(例如gPTP Announce消息)来获得。与TSN中的一个或多个端站所支持的时域有关的信息在另一实施例中可通过从TSN网络控制器接收信息来获得，其中信息包含接收装置标识符(例如UE标识符)或者一个或多个第二端站的MAC地址。
·动作1404：接收装置可在接收包含gPTP帧的PDU会话和/或gPTP帧由接收装置来传送时进一步对gPTP帧设置第二时间戳。第二时间戳可与在gPTP帧上所接收的第一时间戳结合用来计算校正时间，以用于补偿3GPP无线通信系统100中的变化延迟。
·动作1405：接收装置可向TSN网络中的一个或多个第二端站传送gPTP帧。gPTP帧包含PDU会话中包含的时间信息以及与时间信息相关的时域。
·动作1405a：接收装置可在广播PDU会话涉及TSN的一个或多个第二端站所支持的时域时基于在动作1403所获得的信息向一个或多个第二端站传送广播时间信息。因此，不是与TSN的被连接到接收装置的端站所支持的时域相关的任何广播时间信息将不会由接收装置传送给端站。
将会理解，上述方法可由本文档中其他部分所述节点的各种节点来执行。同样，如通过适当节点所实现的以上所述的任何组合是可能的，并且是本公开所预期的。
无线装置/UE
上述许多技术全部或部分由无线装置或UE来执行。如本文所使用的术语“无线装置”、“用户设备”和“UE”可互换地使用，除非特定使用的上下文另加明确说明，并且表示能够、配置成、布置成和/或可操作以与网络设备和/或另一个无线装置进行无线通信的装置。在本上下文中，进行无线通信涉及使用电磁信号来传送和/或接收无线信号。在特定实施例中，无线装置可配置成在没有直接人类交互的情况下传送和/或接收信息。例如，无线装置可设计成基于预定调度、在通过内部或外部事件所触发时或者响应来自网络的请求而向网络传送信息。一般来说，无线装置可表示能够、配置用于、布置用于和/或可操作以用于无线通信的任何装置(例如无线电通信装置)。无线装置的示例包括但不限于用户设备(UE)，例如智能电话。其他示例包括无线照相装置、无线使能平板计算机、膝上型嵌入式设备(LEE)、膝上型安装设备(LME)、USB加密狗和/或无线客户驻地设备(CPE)。
作为一个具体示例，无线装置可表示配置用于按照第三代合作伙伴项目(3GPP)所颁布的一个或多个通信标准(例如3GPP的GSM、UMTS、LTE和/或5G标准)进行通信的UE。如本文所使用的“用户设备”或“UE”可能不一定具有拥有和/或操作相关装置的人类用户的意义上的用户。UE而是可表示一种装置，其预计向人类用户销售或者供其操作，但是最初可能没有与特定人类用户关联。还应当理解，在先前详细论述中，为了便利起见、甚至更一般地使用术语“UE”，以便在5G的上下文中包括访问5G网络和/或由5G网络所服务的任何类型的无线装置，无论UE是否与“用户”本身关联。因此，如以上详细论述中使用的术语“UE”包括例如机器类型通信(MTC)装置(有时称作机器-机器或M2M装置)以及可与“用户”关联的手机或无线装置。
一些无线装置可例如通过实现侧链路通信的3GPP标准来支持装置-装置(D2D)通信，并且在这种情况下可称作D2D通信装置。
作为又一个具体示例，在物联网(IOT)场景中，无线装置可表示一种机器或另一装置，所述机器或另一装置执行监测和/或测量，并且将这类监测和/或测量的结果传送给另一个无线装置和/或网络设备。无线装置在这种情况下可以是机器-机器(M2M)装置，该M2M装置在3GPP上下文中可称作机器类型通信(MTC)装置。作为一个特定示例，无线装置可以是实现3GPP窄带物联网(NB-IoT)标准的UE。这类机器或装置的具体示例是传感器、计量装置(例如功率计)、工业机械或者家用或个人电器(例如电冰箱、电视机、个人佩戴物(例如手表)等)。在其他场景中，无线装置可表示车辆或其他设备，它们能够对与其操作关联的操作状态或其他功能进行监测和/或报告。
如上所述的无线装置可表示无线连接的端点，在此情况下，装置可称作无线终端。此外，如上所述的无线装置可以是移动的，在此情况下，它又可称作移动装置或移动终端。
虽然将会理解，本文所述的无线装置的具体实施例可包括硬件和/或软件的各种适当组合的任一个，但是配置成在本文所述的无线通信网络中和/或按照本文所述的各种技术进行操作的无线装置在特定实施例中可通过图166所示的示例无线装置1000来表示。
如图166所示，示例无线装置1000包括天线1005、无线电前端电路1010和处理电路1020，所述处理电路1020在所示示例中包括计算机可读存储介质1025(例如一个或多个存储器装置)。天线1005可包括一个或多个天线或天线阵列，并且配置成发送和/或接收无线信号，以及连接到无线电前端电路1010。在某些备选实施例中，无线装置1000可以不包括天线1005，以及天线1005而是可与无线装置1000分开，并且通过接口或端口可连接到无线装置1000。
例如可包括各种滤波器和放大器的无线电前端电路1010被连接到天线1005和处理电路1020，并且配置成调节天线1005与处理电路1020之间所传递的信号。在某些备选实施例中，无线装置1000可以不包括无线电前端电路1010，以及处理电路1020而是可连接到天线1005而无需无线电前端电路1010。在一些实施例中，射频电路1010配置成在一些情况下同时处置多个频带中的信号。
处理电路1020可包括射频(RF)收发器电路1021、基带处理电路1022和应用处理电路1023的一个或多个。在一些实施例中，RF收发器电路1021、基带处理电路1022和应用处理电路1023可处于独立芯片集上。在备选实施例中，基带处理电路1022和应用处理电路1023的部分或全部可被组合到一个芯片集中，以及RF收发器电路1021可处于独立芯片集上。又在备选实施例中，RF收发器电路1021和基带处理电路1022的部分或全部可处于同一芯片集上，以及应用处理电路1023可处于独立芯片集上。在又一些备选实施例中，RF收发器电路1021、基带处理电路1022和应用处理电路1023的部分或全部可被组合在同一芯片集中。处理电路1020可包括例如一个或多个中央处理器(CPU)、一个或多个微处理器、一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)。
在特定实施例中，本文中描述为与用户设备、MTC装置或其他无线装置相关的功能性的部分或全部可在无线装置中体现，或者作为备选可由处理电路1020执行计算机可读存储介质1025上存储的指令来体现，如图166所示。在备选实施例中，功能性的部分或全部可由处理电路1020例如按照硬连线方式来提供，而无需执行计算机可读介质上存储的指令。在那些特定实施例的任一个中，无论是否执行计算机可读存储介质上存储的指令，处理电路1020能够说成是配置成执行所述功能性。由这种功能性所提供的有益效果并不局限于单独的处理电路1020或者无线装置的其他组件，而是总体上由无线装置和/或一般由最终用户和无线网络所享有。
处理电路1020可配置成执行本文所述的任何确定操作。如由处理电路1020所执行的确定可包括通过例如下列步骤来处理由处理电路1020所获得的信息：将所得信息转换为其他信息，将所得信息或者所转换信息与无线装置中存储的信息进行比较，和/或基于所得信息或者所转换信息来执行一个或多个操作，以及因所述处理而进行确定。
天线1005、无线电前端电路1010和/或处理电路1020可配置成执行本文所述的任何传送操作。任何信息、数据和/或信号可被传送给网络设备和/或另一个无线装置。同样，天线1005、无线电前端电路1010和/或处理电路1020可配置成执行本文中描述为由无线装置所执行的任何接收操作。可从网络设备和/或另一个无线装置接收任何信息、数据和/或信号。
计算机可读存储介质1025一般可操作以存储指令，例如计算机程序、软件、应用(包括逻辑、规则、代码、表等的一个或多个)和/或能够由处理器执行的其他指令。计算机可读存储介质1025的示例包括计算机存储器(例如随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM))、大容量存储介质(例如硬盘)、可拆卸存储介质(例如致密光盘(CD)或数字视频光盘(DVD))和/或任何其他易失性或者非易失性非暂时计算机可读和/或计算机可执行存储器装置(所述存储器装置存储信息、数据和/或可由处理电路1020所使用的指令)。在一些实施例中，处理电路1020和计算机可读存储介质1025可被认为是集成的。
无线装置1000的备选实施例可包括除了图166所示之外的附加组件，所述附加组件可负责提供无线装置功能性的某些方面，包括本文所述功能性的任一个和/或支持上述解决方案所需的任何功能性。只作为一个示例，无线装置1000可包括输入接口、装置和电路以及输出接口、装置和电路。输入接口、装置和电路配置成允许到无线装置1000中的信息的输入，并且连接到处理电路1020，以允许处理电路1020处理输入信息。例如，输入接口、装置和电路可包括话筒、接近或另一传感器、按键/按钮、触摸显示器、一个或多个照相装置、USB端口或其他输入电路。输出接口、装置和电路配置成允许从无线装置1000的信息的输出，并且连接到处理电路1020，以允许处理电路1020从无线装置1000输出信息。例如，输出接口、装置或电路可包括扬声器、显示器、振动电路、USB端口、耳机接口或其他输出元件。使用一个或多个输入和输出接口、装置和电路，无线装置1000可与最终用户和/或无线网络进行通信，并且允许它们获益于本文所述的功能性。
作为另一个示例，无线装置1000可包括电力供应电路1030。电力供应电路1030可包括电源管理电路。电力供应电路可从电源接收电力，该电源可被包含在电力供应电路1030中或者是电力供应电路1030外部的。例如，无线装置1000可包括采取电池或电池组形式的电源，该电源被连接到或者集成在电力供应电路1030中。还可使用其他类型的电源(例如光伏装置)。作为另一示例，无线装置1000可以是经由输入电路或接口(例如电缆)可连接到外部电源(例如电插座)的，由此外部电源向电力供应电路1030供应电力。
电力供应电路1030可连接到无线电前端电路1010、处理电路1020和/或计算机可读存储介质1025，并且配置成为无线装置1000(包括处理电路1020)供应电力，以用于执行本文所述的功能性。
无线装置1000还可包括多组处理电路1020、计算机可读存储介质1025、无线电电路1010和/或天线1005，用于集成到无线装置1000中的不同无线技术(例如GSM、WCDMA、LTE、NR、WiFi或蓝牙无线技术)。这些无线技术可被集成到无线装置1000内的相同或不同芯片集和其他组件中。
在各个实施例中，无线装置1000适合执行本文所述特征和技术的多种组合的任一种。下面描述若干非限制性示例。
在第一示例中，无线装置包括收发器电路，所述收发器电路配置成与无线通信网络以及操作上耦合到收发器电路的处理电路进行通信。处理电路配置成(例如使用存储器中存储的程序代码)控制收发器电路，并且从无线电接入网(RAN)的无线电基站(RBS)接收系统信息(SI)(该SI指示通过RBS对时间敏感网络TSN的支持)，通过RBS来建立与外部TSN数据网络的至少一个TSN流，并且经由RBS从无线通信网络接收第一定时信号。处理电路进一步配置成从无线装置所连接的外部TSN数据网络接收第二定时信号，将第一定时信号与第二定时信号进行比较以确定偏移，以及将该偏移传送给无线通信网络。在各个实施例中，以上对于与这个无线装置实施例对应的方法所述的变化全部可适用于这个示例无线装置，以及这个无线装置的实施例可配置成执行本文所述的附加技术。
配置成供无线通信网络中使用的另一个示例装置同样包括收发器电路，所述收发器电路配置成与无线通信网络以及操作上耦合到收发器电路并且配置成控制收发器电路的处理电路进行通信。这个示例无线装置中的处理电路进一步配置成从RAN的RBS接收SI(该SI指示通过RBS对TSN的支持)，通过RBS来建立与外部数据网络的至少一个TSN流，并且获得TSN流的配置信息，该配置信息指示与将保持为静态的TSN流关联的数据分组的报头内一个或多个字段的相应值。处理电路进一步配置成从RBS接收与TSN流关联的数据分组；以及将一个或多个字段添加到数据分组，以生成解压缩数据分组。在各个实施例中，以上对于与这个无线装置实施例对应的方法所述的变化再次全部可适用于这个示例无线装置，以及这个无线装置的实施例可配置成执行本文所述的附加技术。
配置用于与RAN进行通信的另一个示例装置也包括收发器电路，所述收发器电路配置成与无线通信网络以及操作上耦合到收发器电路并且配置成控制收发器电路的处理电路进行通信。这个示例中的处理电路配置成从RAN的RBS接收SI(该SI指示通过RBS对TSN的支持)，通过RBS来建立与外部数据网络的至少一个TSN流，并且从外部网络接收与TSN流关联的传输调度。无线装置进一步配置成向与RBS关联的网络发送为无线装置与RAN之间的TSN流的传递分配无线电资源的请求，其中该请求进一步包括与传输调度相关的信息；以及从网络接收响应，该响应指示是否能够分配无线电资源满足与TSN流关联的传输调度。在各个实施例中，以上对于与这个无线装置实施例对应的方法所述的变化再次全部可适用于这个示例无线装置，以及这个无线装置的实施例可配置成执行本文所述的附加技术。
配置成供无线通信网络中使用的又一个示例装置包括收发器电路，所述收发器电路配置成与无线通信网络以及操作上耦合到收发器电路并且配置成控制收发器电路的处理电路进行通信。处理电路配置成从RAN的RBS接收SI(该SI指示通过RBS对TSN的支持)，通过RBS来建立与外部TSN数据网络的至少一个TSN流，接收配置信息(所述配置信息配置指示要用于到无线通信网络的上行链路传输的上行链路资源的周期准予)，并且接收到无线通信网络的上行链路传输的动态上行链路准予。处理电路进一步配置成在存在上行链路数据按照逻辑信道优先化过程要在配置周期上行链路准予上传送的条件下，使使用配置周期上行链路准予的上行链路传输优先于使用动态上行链路准予的上行链路传输。在各个实施例中，以上对于与这个无线装置实施例对应的方法所述的变化再次全部可适用于这个示例无线装置，以及这个无线装置的实施例可配置成执行本文所述的附加技术。
其他示例包括第一装置，配置成帮助第二装置向物联网(IoT)环境的注册，该第一装置包括收发器电路，所述收发器电路配置成与第二装置以及操作上耦合到收发器电路并且配置成控制收发器电路的处理电路进行通信。处理电路配置成：获得与第二装置关联的注册功能的表示，其中注册功能与至少一个串行化注册应用关联，所述串行化注册应用包括与第一和第二装置关联的注册信息；对注册应用进行去串行化，使得关联第一装置的注册信息与关联第二装置的注册信息分离；以及将与第二装置关联的注册信息传送给第二装置，以用于通过基于与第二装置关联的注册信息配置第二装置来发起由第二装置对第二装置的注册过程的执行。处理电路进一步配置成：从第二装置接收与第二装置关联的配置信息；使用第一装置上执行的第一运行时环境将代码模块传递给第二装置上执行的第二运行时环境，其中代码模块配置成在第二运行时环境中执行，并且向第一装置展现第二运行时环境所支持的第二装置的功能；以及在第一运行时环境内执行应用，该应用经由传递代码模块和第二运行时环境远程调用第二装置的功能。在各个实施例中，以上对于与这个无线装置实施例对应的方法所述的变化再次全部可适用于这个示例无线装置，以及这个无线装置的实施例可配置成执行本文所述的附加技术
又一个示例是对应第二装置，配置成执行由第一装置所辅助的向IoT环境的注册过程，该第二装置包括收发器电路，所述收发器电路配置成与第一装置以及操作上耦合到收发器电路并且配置成控制收发器电路的处理电路进行通信。这个第二装置中的处理电路配置成：从第一装置接收与第二装置关联的注册信息；通过基于注册信息配置第二装置来执行注册过程；以及向第一装置传送与第二装置关联的配置信息。处理电路进一步配置成：从第一装置上执行的第一运行时环境接收代码模块到第二装置上执行的第二运行时环境，以便向第一装置展现第二运行时环境所支持的第二装置的功能；以及响应经由代码模块从第一运行时环境内执行的应用所接收的功能的远程调用而使用第二运行时环境来控制第二装置的功能的执行。在各个实施例中，以上对于与这个无线装置实施例对应的方法所述的变化再一次全部可适用于这个示例无线装置，以及这个无线装置的实施例可配置成执行本文所述的附加技术
网络设备和方法
如本文所使用的术语“网络设备”或“网络节点”表示能够、配置成、布置成和/或可操作以便与无线装置和/或与无线通信网络中实现和/或提供对该无线装置的无线接入的其他设备直接或间接通信的设备。网络设备的示例包括但不限于接入点(AP)，特别是无线电接入点。网络设备可表示基站(BS)，例如无线电基站。无线电基站的特定示例包括节点B和演进节点B(eNB)。基站可基于它们提供的覆盖量(或者换句话说是其发射功率级)来分类，并且然后又可称作毫微微基站、微微基站、微基站或宏基站。“网络设备”还包括分布式无线电基站(例如集中数字单元和/或远程无线电单元(RRU)，有时称作远程无线电头端(RRH))的一个或多个(或者所有)部分。这类远程无线电单元可以或者可以不作为天线集成无线电与天线相集成。分布式无线电基站的部分又可称作分布式天线系统(DAS)中的节点。
作为具体非限制性示例，基站可以是中继节点或者控制中继器的中继施体节点。
网络设备的又一些示例包括多标准无线电(MSR)无线电设备(例如MSRBS)、网络控制器(例如无线电网络控制器(RNC)或基站控制器(BSC))、基站收发器(BTS)、传输点、传输节点、多小区/多播协调实体(MCE)、核心网络节点(例如MSC、MME)、O&M节点、OSS节点、SON节点、定位节点(例如E-SMLC)和/或MDT。但是，更一般来说，网络设备可表示能够、配置成、布置成和/或可操作以实现和/或提供对无线通信网络的无线装置接入或者对已经接入无线通信网络的无线装置提供某个服务的任何适当装置(或者装置组)。
如本文所使用的术语“无线电网络设备”用来表示包括无线电能力的网络设备。因此，无线电网络设备的示例是以上所述的无线电基站和无线电接入点。将会理解，一些无线电网络设备可包括分布式的设备—例如以上所述的分布式无线电基站(具有RRH和/或RRU)。将会理解，本文中对eNB、eNodeB、节点B等的各种提法表示无线电网络设备的示例。还应当理解，如本文所使用的术语“无线电网络设备”可表示单个基站或单个无线电节点，在一些情况下表示例如在不同位置的多个基站或节点。在一些情况下，本文档可提到无线电网络设备的“实例”，以便更清楚地描述涉及无线电设备的多个不同实施例或安装的某些场景。但是，没有结合无线电网络设备的论述提到“实例”不应当被理解为表示仅提到单个实例。无线电网络设备的给定实例备选地可称作“无线电网络节点”，其中词语“节点”的使用表示所提到的设备作为网络中的逻辑节点进行操作，而并不是暗示所有组件一定是共置的。
虽然无线电网络设备可包括硬件和/或软件的任何适当组合，但是无线电网络设备1100的实例的示例在图167中更详细示出。如图167所示，示例无线电网络设备1100包括天线1105、无线电前端电路1110和处理电路1120，所述处理电路1020在所示示例中包括计算机可读存储介质1025(例如一个或多个存储器装置)。天线1105可包括一个或多个天线或天线阵列，并且配置成发送和/或接收无线信号，以及连接到无线电前端电路1110。在某些备选实施例中，无线电网络设备1100可以不包括天线1005，以及天线1005而是可与无线电网络设备1100分开，并且通过接口或端口可连接到无线电网络设备1100。在一些实施例中，无线电前端电路1110的全部或部分可位于与处理电路1120分开的一个或若干位置，例如在RRH或RRU中。同样，处理电路1120的部分可在物理上相互分开。无线电网络设备1100还可包括通信接口电路1140，用于与其他网络节点(例如与其他无线电网络设备并且与核心网络中的节点)进行通信。
例如可包括各种滤波器和放大器的无线电前端电路1110被连接到天线1105和处理电路1120，并且配置成调节天线1105与处理电路1120之间所传递的信号。在某些备选实施例中，无线电网络设备1100可以不包括无线电前端电路1110，以及处理电路1120而是可连接到天线1105而无需无线电前端电路1110。在一些实施例中，射频电路1110配置成在一些情况下同时处置多个频带中的信号。
处理电路1120可包括RF收发器电路1121、基带处理电路1122和应用处理电路1123的一个或多个。在一些实施例中，RF收发器电路1121、基带处理电路1122和应用处理电路1123可处于独立芯片集上。在备选实施例中，基带处理电路1122和应用处理电路1123的部分或全部可被组合到一个芯片集中，以及RF收发器电路1121可处于独立芯片集上。又在备选实施例中，RF收发器电路1121和基带处理电路1122的部分或全部可处于同一芯片集上，以及应用处理电路1123可处于独立芯片集上。在又一些备选实施例中，RF收发器电路1121、基带处理电路1122和应用处理电路1123的部分或全部可被组合在同一芯片集中。处理电路1120可包括例如一个或多个中央CPU、一个或多个微处理器、一个或多个ASIC和/或一个或多个现场FPGA。
在特定实施例中，本文中描述为与无线电网络设备、无线电基站、eNB、gNB等相关的功能性的部分或全部可在无线电网络设备中体现，或者作为替代可由处理电路1120执行计算机可读存储介质1125上存储的指令来体现，如图183所示。在备选实施例中，功能性的部分或全部可由处理电路1120例如按照硬连线方式来提供，而无需执行计算机可读介质上存储的指令。在那些特定实施例的任一个中，无论是否执行计算机可读存储介质上存储的指令，处理电路能够说成是配置成执行所述功能性。由这种功能性所提供的有益效果并不局限于单独的处理电路1120或者无线电网络设备的其他组件，而是总体上由无线电网络设备1100和/或一般由最终用户和无线网络所享有。
处理电路1120可配置成执行本文所述的任何确定操作。如由处理电路1120所执行的确定可包括通过例如下列步骤来处理由处理电路1120所获得的信息：将所得信息转换为其他信息，将所得信息或者所转换信息与无线电网络设备中存储的信息进行比较，和/或基于所得信息或者所转换信息来执行一个或多个操作，以及因所述处理而进行确定。
天线1105、无线电前端电路1110和/或处理电路1120可配置成执行本文所述的任何传送操作。任何信息、数据和/或信号可被传送给任何网络设备和/或无线装置。同样，天线1105、无线电前端电路1110和/或处理电路1120可配置成执行本文中描述为由无线电网络设备所执行的任何接收操作。可从任何网络设备和/或无线装置接收任何信息、数据和/或信号。
计算机可读存储介质1125一般可操作以存储指令，例如计算机程序、软件、应用(包括逻辑、规则、代码、表等的一个或多个)和/或能够由处理器执行的其他指令。计算机可读存储介质1125的示例包括计算机存储器(例如RAM或ROM)、大容量存储介质(例如硬盘)、可拆卸存储介质(例如CD)或DVD)和/或任何其他易失性或者非易失性非暂时计算机可读和/或计算机可执行存储器装置(所述存储器装置存储信息、数据和/或可由处理电路1120所使用的指令)。在一些实施例中，处理电路1120和计算机可读存储介质1125可被认为是集成的。
无线电网络设备1100的备选实施例可包括除了图167所示之外的附加组件，所述附加组件可负责提供无线电网络设备功能性的某些方面，包括本文所述功能性的任一个和/或支持上述解决方案所需的任何功能性。只作为一个示例，无线电网络设备1100可包括输入接口、装置和电路以及输出接口、装置和电路。输入接口、装置和电路配置成允许到无线电网络设备1100中的信息的输入，并且连接到处理电路1120，以允许处理电路1120处理输入信息。例如，输入接口、装置和电路可包括话筒、接近或另一传感器、按键/按钮、触摸显示器、一个或多个照相装置、USB端口或其他输入电路。输出接口、装置和电路配置成允许从无线电网络设备1100的信息的输出，并且连接到处理电路1120，以允许处理电路1120从无线电网络设备1100输出信息。例如，输出接口、装置或电路可包括扬声器、显示器、USB端口、耳机接口或其他输出元件。使用一个或多个输入和输出接口、装置和电路，无线电网络设备1100可与最终用户和/或无线网络进行通信，并且允许它们获益于本文所述的功能性。
作为另一个示例，无线电网络设备1100可包括电力供应电路1130。电力供应电路1130可包括电源管理电路。电力供应电路1130可从电源接收电力，该电源可被包含在电力供应电路1130中或者是电力供应电路1030外部的。例如，无线电网络设备1100可包括采取电池或电池组形式的电源，该电源被连接到或者集成在电力供应电路1130中。还可使用其他类型的电源(例如光伏装置)。作为另一示例，无线电网络设备1100可以是经由输入电路或接口(例如电缆)可连接到外部电源(例如电力插座)的，由此外部电源向电力供应电路1130供应电力。
电力供应电路1130可连接到无线电前端电路1110、处理电路1120和/或计算机可读存储介质1125，并且配置成为无线电网络设备1100(包括处理电路1120)供应电力，以用于执行本文所述的功能性。
无线电网络设备1100还可包括多组处理电路1120、计算机可读存储介质1125、无线电电路1110、天线1105和/或通信接口电路1140，用于集成到无线电网络设备1100中的不同无线技术(例如GSM、WCDMA、LTE、NR、WiFi或蓝牙无线技术)。这些无线技术可被集成到无线电网络设备1100内的相同或不同芯片集和其他组件中。
无线电网络设备1100的一个或多个实例可适合按照各种组合的任一种来执行本文所述技术的部分或全部，包括本文中描述为由无线电基站、gNB等执行的方法和技术。将会理解，在给定网络实现中，无线电网络设备1100的多个实例将在使用中。在一些情况下，无线电网络设备1100的若干实例每次可与给定无线装置或者一组无线装置进行通信或者向其传送信号。因此，应当理解，虽然本文所述的许多技术可由无线电网络设备1100的单个实例来执行，但是这些技术可被理解为在一些情况下由无线电网络设备1100的一个或多个实例的系统按照协调方式来执行。图167所示的无线电网络设备1100因此是这个系统的最简单示例。
本文所述的其他网络设备或网络节点不是无线电网络设备，因为它们缺乏用于与一个或多个无线装置进行通信的无线电收发器，而是配置成通常经由标准化接口与通信系统中的一个或多个其他网络节点进行通信。这些其他网络节点可被理解为包括图167所示的示例无线电网络设备1100中所示的许多相同特征，但是没有无线电特征。这些其他网络节点其中之一或组合可配置成例如采用计算机可读介质中存储的以供处理电路执行的适当程序代码来执行本文所述的许多方法和技术。
例如以上所述的网络节点可配置成执行本文所述方法的一个或多个。在一个非限制性示例中，配置成供与RAN关联的核心网络中用于处置与用户设备UE和外部网络关联的时间敏感数据流的网络节点包括通信接口电路，所述通信接口电路配置成与一个或多个其他网络节点以及操作上耦合到通信接口电路的处理电路进行通信。处理电路配置成：从外部网络接收与时间敏感数据流关联的传输调度；向RAN发送为RAN与第一UE之间的数据流的传递分配无线电资源的请求，其中该请求进一步包括与传输调度相关的信息；以及从RAN接收响应，该响应指示是否能够分配无线电资源满足与数据流关联的传输调度。处理电路进一步配置成：获得数据流的配置信息，该配置信息指示与将保持为静态的数据流关联的数据分组的报头内一个或多个字段的相应值；发起将配置信息传送给第一UE；从外部数据网络接收与数据流关联的数据分组；从数据分组中去除一个或多个字段，以生成压缩数据分组；以及发起将压缩数据分组传送给第一UE。在各个实施例中，以上对于与这个网络节点实施例对应的方法所述的变化全部可适用于这个示例网络节点，以及这个网络节点的实施例可配置成执行本文所述的附加技术。
本文所公开的任何适当步骤、方法、特征、功能或有益效果可通过一个或多个虚拟设备的一个或多个功能单元或模块来执行。每个虚拟设备可包括多个这些功能单元。这些功能单元可经由处理电路来实现，所述处理电路可包括一个或多个微处理器或微控制器以及可包括数字信号处理器(DSP)、专用数字逻辑等的其他数字硬件。处理电路可配置成执行存储器中存储的程序代码，所述存储器可包括一种或数种类型的存储器，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、高速缓冲存储器、闪速存储器装置、光存储装置等。存储器中存储的程序代码包括用于执行一个或多个电信和/或数据通信协议的程序指令以及用于执行本文所述技术的一个或多个的指令。在一些实现中，按照本公开的一个或多个实施例，处理电路可用来使相应功能单元执行对应功能。
本公开技术对包括主机计算机的网络的应用
在以上提供的详细论述和示例中，针对例如无线装置、无线电接入网或无线电信核心网络节点中执行的操作描述了若干技术。但是将会理解，这些技术可被理解为在包含但不限于这些无线网络组件的通信系统的更广泛上下文中执行。这个通信系统因此可进一步包括固定(有线)网络、应用服务器、服务器场、访问与无线网络相关的服务的用户计算机等。同样，本文所述的技术可包含超越无线网络本身的服务和/或应用或者由其使用。因此，本文对于许多所公开技术所述的优点(例如改进时延、可靠性、安全性等)可使这些服务和/或应用获益。
按照一些实施例，图223示出通信系统，该通信系统包括电信网络610(例如3GPP类型蜂窝网络)，该电信网络610包括接入网611(例如无线电接入网)和核心网络614。接入网611包括多个基站86a、612b、612c，例如NB、eNB、gNB或者其他类型的无线接入点，它们各自定义对应覆盖区域613a、613b、613c。每个基站612a、612b、612c通过有线或无线连接615可连接到核心网络614。位于覆盖区域613c中的第一用户设备(UE)691配置成无线连接到对应基站66c或者由其来寻呼。覆盖区域613a中的第二UE 692可无线连接到对应基站612a。虽然在这个示例中示出多个UE 691、692，但是所公开的实施例同样可适用于其中单一UE位于覆盖区域中或者其中单一UE连接到对应基站612的状况。
电信网络610本身连接到主机计算机630，主机计算机3230可通过独立服务器、云实现服务器、分布式服务器的硬件和/或软件或者作为服务器场中的处理资源来体现。主机计算机630可处于服务提供商的所有或控制下，或者可由服务提供商来操作或者代表服务提供商来操作。电信网络610与主机计算机630之间的连接621、622可从核心网络614直接延伸到主机计算机630，或者可经由可选中间网络620进行。中间网络620可以是公共、专用或托管网络其中之一或者多于一个的组合；中间网络620(若有的话)可以是主干网络或因特网；特别是，中间网络620可包括两个或更多子网络(未示出)。
图223的通信系统整体上实现所连接UE 691、692其中之一与主机计算机630之间的连接性。连接性可描述为过顶(OTT)连接650。主机计算机630和所连接UE 691、692配置成经由OTT连接650使用接入网611、核心网络614、任何中间网络620以及作为中介的其他可能基础设施(未示出)来传递数据和/或信令。在OTT连接650通过其中的参与通信装置不知道上行链路和下行链路通信的路由选择的意义上，OTT连接650可以是透明的。例如，基站612不可或者无需收到关于从主机计算机630始发以便将要转发(例如切换)到所连接UE 691的对数据的传入下行链路通信的以往路由的通知。类似地，基站612无需知道从UE 691始发到主机计算机630的传出上行链路通信的将来路由选择。
现在将参照图224来描述按照实施例、以上章节所述的UE、基站和主机计算机的示例实现。在通信系统700中，主机计算机710包括硬件715，硬件3315包括配置成建立和保持与通信系统700的不同通信装置的接口的有线或无线连接的通信接口716。主机计算机710还包括处理电路718，处理电路3318可具有存储和/或处理能力。特别是，处理电路718可包括一个或多个可编程处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者适合执行指令的它们(未示出)的组合。主机计算机710还包括软件711，软件3311存储在主机计算机710中或者是主机计算机3310可访问的并且是处理电路718可执行的。软件711包括主机应用712。主机应用712可以可操作以向远程用户(例如经由端接在UE 730和主机计算机710的OTT连接750进行连接的UE 730)提供服务。在向远程用户提供服务中，主机应用712可提供使用OTT连接750来传送的用户数据。
通信系统700还包括基站720，基站3320在电信系统中提供，并且包括使它能够与主机计算机710并且与UE 730进行通信的硬件725。硬件725可包括：通信接口726，用于建立和保持与通信系统700的不同通信装置的接口的有线或无线连接；以及无线电接口727，用于建立和保持与位于基站720所服务的覆盖区域(图224中未示出)中的UE 730的至少无线连接770。通信接口726可配置成促进到主机计算机710的连接760。连接760可以是直接的，或者它可通过电信系统的核心网络(图224中未示出)和/或通过电信系统外部的一个或多个中间网络。在所示实施例中，基站720的硬件725还包括处理电路728，处理电路3328可包括一个或多个可编程处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者适合执行指令的它们(未示出)的组合。基站720还具有软件721，软件3321被内部存储或者是经由外部连接可访问的。
通信系统700还包括已经提到的UE 730。其硬件735可包括无线电接口737，无线电接口3337配置成建立和保持与服务于UE 730当前所在的覆盖区域的基站的无线连接770。UE 730的硬件735还包括处理电路738，所述处理电路738可包括一个或多个可编程处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者适合执行指令的它们(未示出)的组合。UE 730还包括软件731，软件3311存储在UE 730中或者是UE 3310可访问的并且是处理电路738可执行的。软件731包括主机应用732。客户端应用732可以可操作以通过主机计算机710的支持经由UE 730向人类或者非人类用户提供服务。在主机计算机710中，执行主机应用712可经由端接在UE 730和主机计算机710的OTT连接750与执行客户端应用732进行通信。在向用户提供服务时，客户端应用732可从主机应用712接收请求数据，并且响应该请求数据而提供用户数据。OTT连接750可传递请求数据和用户数据。客户端应用732可与用户进行交互，以生成它提供的用户数据。
要注意，图224所示的主机计算机710、基站720和UE 730可分别与图223的主机计算机630、基站612a、612b、612c其中之一以及UE 691、692其中之一是相同的。也就是说，这些实体的内部工作可如图224所示，并且周围网络拓扑单独地可如图223所示。
图224中，抽象地绘制了OTT连接750，以示出主机计算机710与用户设备730之间经由基站720的通信，而没有明确提到任何中间装置以及经由这些装置的准确路由选择。网络基础设施可确定路由选择，它将路由选择配置成对UE 730或者对操作主机计算机710或者对两者隐藏。在OTT连接750是活动的同时，网络基础设施还可进行判定，通过所述判定，它动态改变路由选择(例如基于网络的负荷平衡考虑因素或重新配置)。
UE 730与基站720之间的无线连接770按照本公开中通篇所述的实施例的理论。各种技术具有改进使用OTT连接750的网络和UE 730的数据速率、容量、时延、可靠性、安全性和/或功率消耗的潜力，如以上结合所述技术的每个所述，并且由此提供诸如减少用户时延、更大容量、更好响应性和更好装置电池时间之类的有益效果。
可为了监测一个或多个实施例改进的数据速率、时延和其他因素而提供测量过程。还可存在用于响应测量结果的变化而重新配置主机计算机710与UE 730之间的OTT连接750的可选网络功能性。测量过程和/或用于重新配置OTT连接750的网络功能性可通过主机计算机710的软件711或者通过UE 730的软件731或者通过两者来实现。在实施例中，可在OTT连接750通过其中的通信装置中或者与通信装置关联地部署传感器(未示出)；传感器可通过提供以上例示的所监测量的值或者提供软件711、731可从其中计算或估计所监测量的其他物理量的值来参与测量过程。OTT连接750的重新配置可包括消息格式、重传设定、优选路由等；重新配置无需影响基站720，并且它可以是基站720未知的或者觉察不到的。本领域中可能已知和实施这类过程和功能性。在某些实施例中，测量可涉及促进吞吐量、传播时间、时延等的主机计算机710的测量的专有UE信令。可实现测量，因为软件711、731在监测传播时间、差错等的同时使消息使用OTT连接750来传送，特别是空或‘伪’消息。
图226是示出按照一个实施例、在通信系统中实现的方法的流程图。通信系统包括可以是参照图229和图230所述的那些主机计算机、基站和UE。为了本公开的简洁起见，这一小节中将仅包括对图226的附图引用。在该方法的第一步骤810，主机计算机提供用户数据。在第一步骤810的可选子步骤811，主机计算机通过执行主机应用来提供用户数据。在第二步骤820，主机计算机发起将用户数据传送给UE的传输。按照本公开通篇所述的实施例的理论，在可选第三步骤830，基站向UE传送用户数据，用户数据在主机计算机所发起的传输中携带。在可选第四步骤840，UE执行与主机计算机所执行的主机应用关联的客户端应用。
图226是示出按照一个实施例、在通信系统中实现的方法的流程图。通信系统包括可以是参照图223和图224所述的那些主机计算机、基站和UE。为了本公开的简洁起见，这一小节中将仅包括对图226的附图引用。在该方法的第一步骤910，主机计算机提供用户数据。在可选子步骤(未示出)，主机计算机通过执行主机应用来提供用户数据。在第二步骤920，主机计算机发起将用户数据传送给UE的传输。按照本公开通篇所述的实施例的理论，传输可经由基站传递。在可选第三步骤830，UE接收传输中携带的用户数据。
图227是示出按照一个实施例、在通信系统中实现的方法的流程图。通信系统包括可以是参照图223和图224所述的那些主机计算机、基站和UE。为了本公开的简洁起见，这一小节中将仅包括对图227的附图引用。在该方法的可选第一步骤1010，UE接收主机计算机所提供的输入数据。作为补充或替代，在可选第二步骤1020，UE提供用户数据。在第二步骤1020的可选子步骤1021，UE通过执行客户端应用来提供用户数据。在第一步骤1010的另一可选子步骤1011，UE执行客户端应用，该客户端应用对主机计算机所提供的所接收输入数据进行反应而提供用户数据。在提供用户数据时，所执行客户端应用还可考虑从用户所接收的用户输入。不管提供用户数据的特定方式，UE在可选第三子步骤1030提供用户数据到主机计算机的传输。按照本公开通篇所述的实施例的理论，在该方法的第四步骤1040，主机计算机接收从UE所传送的用户数据。
图228是示出按照一个实施例、在通信系统中实现的方法的流程图。通信系统包括可以是参照图223和图224所述的那些主机计算机、基站和UE。为了本公开的简洁起见，这一小节中将仅包括对图228的附图引用。在该方法的可选第一步骤1110，按照本公开通篇所述的实施例的理论，基站从UE接收用户数据。在可选第二步骤1120，基站发起所接收用户数据到主机计算机的传输。在第三步骤1130，主机计算机接收基站所发起的传输中携带的用户数据。
将会理解，图231和图234所示的方法能够与本文所述的各种其他方法的任一种相组合，并且涉及相同或重叠装置或节点。
能够对实施例进行许多变更和修改，而没有实质背离本发明概念的原理。全部这类变更和修改预计包含在本发明概念的范围之内。相应地，以上所公开主题将被理解为说明性而不是限制性的，并且实施例的示例预计涵盖落入本发明概念的精神和范围之内的所有这类修改、增强和其他实施例。因此，在法律允许的最大程度上，本发明概念的范围将通过包括实施例及其等效体的示例在内的本公开的最广泛的可准许解释来确定，而不应该受到以上详细描述的约束或限制。

Claims (109)

1.一种由与无线通信网络关联的无线装置执行的方法，所述方法包括：
从所述无线通信网络接收第一定时信号；
从所述无线装置所连接到的外部时间敏感联网TSN数据网络接收第二定时信号；以及
通过所述无线通信网络中的无线电基站RBS来建立与所述外部TSN数据网络的至少一个TSN流。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在从所述RBS接收的系统信息SI中接收所述第一定时信号，所述SI指示通过所述RBS对TSN的支持。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述SI被包含在一个或多个系统信息块(SIB)中。
4.如权利要求1所述的方法，其中，在无线电资源控制RRC消息中接收所述第一定时信号。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，所述第一定时信号包括蜂窝时间参考，而所述第二定时信号包括工作时钟时间参考。
6.如权利要求1-5中的任一项所述的方法，进一步包括向所述无线通信网络和所述外部TSN数据网络中的至少一个传送时期、TSN域号和时域标识符中的至少一个。
7.如权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，所述外部TSN数据网络是以太网网络。
8.如权利要求1-7中的任一项所述的方法，其中，所述无线通信网络是蜂窝通信网络，例如新空口无线通信网络。
9.一种由与无线通信网络关联的无线装置执行的方法，所述方法包括：
从所述无线通信网络接收第一定时信号；
从所述无线装置所连接到的外部时间敏感联网TSN数据网络接收第二定时信号；
通过所述无线通信网络中的无线电基站RBS来建立与所述外部TSN数据网络的至少一个TSN数据流；以及
从所述外部网络接收与对应TSN数据流关联的传输调度。
10.如权利要求9所述的方法，其中，在从所述RBS接收的系统信息SI中接收所述第一定时信号，所述SI指示通过所述RBS对TSN的支持。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述SI被包含在一个或多个系统信息块(SIB)中。
12.如权利要求9所述的方法，其中，在无线电资源控制RRC消息中接收所述第一定时信号。
13.如权利要求9-12中的任一项所述的方法，其中，所述第一定时信号包括蜂窝时间参考，而所述第二定时信号包括工作时钟时间参考。
14.如权利要求9-13中的任一项所述的方法，其中，所述传输调度包括含有所述TSN数据流的一个或多个业务类的循环时间和门控制列表。
15.如权利要求9-14中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括：
向与所述RBS关联的网络发送为所述无线装置与所述RBS之间的所述TSN数据流的传递分配无线电资源的请求，其中所述请求进一步包括与所述传输调度相关的信息；以及
从所述网络接收响应，所述响应指示是否能够分配无线电资源满足与所述TSN数据流关联的所述传输调度。
16.如权利要求15所述的方法，其中，如果来自所述网络的所述响应指示不能分配无线电资源满足所述TSN数据流的所述传输调度，则所述响应进一步包括一个或多个其他时间窗口的指示，在所述其他时间窗口期间能够分配无线电资源。
17.如权利要求15或16所述的方法，进一步包括基于来自所述网络的所述响应向所述外部网络发送关于是否能够满足所述传输调度的指示。
18.如权利要求17所述的方法，其中，如果所述响应包括一个或多个其他时间窗口的所述指示，则被发送给所述外部网络的所述指示进一步包括与所述一个或多个其他时间窗口相关的信息。
19.如权利要求15-18中的任一项所述的方法，其中：
所述网络包括5G核心网络5GC；以及
所述请求被发送到所述5GC的接入管理功能AMF并且从所述AMF接收所述响应。
20.如权利要求9-19中的任一项所述的方法，其中，所述外部TSN数据网络是以太网网络。
21.如权利要求9-20中的任一项所述的方法，其中，所述无线通信网络是蜂窝通信网络，例如新空口无线通信网络。
22.一种由与无线通信网络关联的无线装置执行的方法，所述方法包括：
通过所述无线通信网络中的无线电基站RBS来建立与所述外部TSN数据网络的至少一个TSN数据流；
获得所述TSN数据流的配置信息，所述配置信息指示与将保持为静态的所述TSN数据流关联的数据分组的报头内一个或多个字段的相应值；
从所述RBS接收与所述TSN数据流关联的数据分组；以及
将所述一个或多个字段添加到所述数据分组，以生成解压缩数据分组。
23.如权利要求22所述的方法，进一步包括：
从所述RBS接收系统信息SI，所述SI指示通过所述RBS对TSN的支持。
24.如权利要求22所述的方法，进一步包括：
接收无线电资源控制RRC消息，所述消息指示通过所述RBS对TSN的支持。
25.如权利要求22-24中的任一项所述的方法，其中，所述数据分组包括所述TSN数据流的标识符。
26.如权利要求22-25中的任一项所述的方法，进一步包括：
获得所述TSN数据流的已更新配置信息，所述已更新配置信息包括与将保持为静态的所述TSN数据流关联的数据分组的所述报头内一个或多个字段的相应已更新值的指示；以及
利用所述已更新配置信息将一个或多个字段的所述相应已更新值添加到从所述RBS所接收的数据分组。
27.如权利要求26所述的方法，其中，所述已更新配置信息进一步包括标识与自其应用所述相应已更新值的所述TSN数据流关联的数据分组的开始的序列号的指示。
28.如权利要求22-27中的任一项所述的方法，进一步包括：
获得第二数据分组，所述第二数据分组与所述TSN数据流关联；
从所述第二数据分组中去除所述一个或多个字段，以生成压缩数据分组；以及
经由向所述RBS的传输来发起通过所述外部数据网络的所述压缩数据分组的传输。
29.如权利要求28所述的方法，进一步包括向所述无线通信网络的核心网络节点发起与将保持为静态的所述TSN数据流关联的数据分组的所述报头内一个或多个字段的所述相应值的指示的传输，以使所述核心网络节点能够将所述压缩数据分组在其通过所述外部数据网络的传输之前解压缩。
30.如权利要求28或29所述的方法，其中，所述第二数据分组包括用户数据，并且其中发起通过所述外部数据网络的所述压缩数据分组的传输的步骤包括通过所述外部数据网络向主机计算机转发所述用户数据。
31.一种由与无线通信网络关联的无线装置执行的方法，所述方法包括：
通过所述无线通信网络中的无线电基站RBS来建立与所述外部TSN数据网络的至少一个TSN数据流；以及
从所述外部网络接收与所述对应TSN数据流关联的传输调度。
32.如权利要求31所述的方法，进一步包括：
从所述RBS接收系统信息SI，所述SI指示通过所述RBS对TSN的支持。
33.如权利要求31所述的方法，进一步包括：
接收无线电资源控制RRC消息，所述消息指示通过所述RBS对TSN的支持。
34.如权利要求31-33中的任一项所述的方法，其中，所述传输调度包括含有所述TSN数据流的一个或多个业务类的循环时间和门控制列表。
35.如权利要求31-34中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括：
向与所述RBS关联的网络发送为所述无线装置与所述RBS之间的所述TSN数据流的传递分配无线电资源的请求，其中所述请求进一步包括与所述传输调度相关的信息；以及
从所述网络接收响应，所述响应指示是否能够分配无线电资源满足与所述TSN数据流关联的所述传输调度。
36.如权利要求35所述的方法，其中，如果来自所述网络的所述响应指示不能分配无线电资源满足所述TSN数据流的所述传输调度，则所述响应进一步包括一个或多个其他时间窗口的指示，在所述其他时间窗口期间能够分配无线电资源。
37.如权利要求35或36所述的方法，进一步包括基于来自所述网络的所述响应向所述外部网络发送关于是否能够满足所述传输调度的指示。
38.如权利要求37所述的方法，其中，如果所述响应包括一个或多个其他时间窗口的所述指示，则被发送给所述外部网络的所述指示进一步包括与所述一个或多个其他时间窗口相关的信息。
39.如权利要求35-38中的任一项所述的方法，其中：
所述网络包括5G核心网络5GC；以及
所述请求被发送到所述5GC的接入管理功能AMF并且从所述AMF接收所述响应。
40.一种第一装置的用于辅助第二装置向物联网(IoT)环境注册并且使用所述第二装置的方法，所述方法包括：
获得与所述第二装置关联的注册功能的表示，其中所述注册功能与至少一个串行化注册应用关联，所述串行化注册应用包括与所述第一和第二装置关联的注册信息；
对注册应用进行去串行化，使得关联所述第一装置的注册信息与关联所述第二装置的注册信息分离；
向所述第二装置传送与所述第二装置关联的所述注册信息，以通过基于与所述第二装置关联的所述注册信息配置所述第二装置来发起由所述第二装置对所述第二装置的所述注册过程的执行；
从所述第二装置接收与所述第二装置关联的配置信息。
使用所述第一装置上执行的第一运行时环境将代码模块传递给所述第二装置上执行的第二运行时环境，其中所述代码模块配置成在所述第二运行时环境内执行，并且向所述第一装置展现所述第二运行时环境所支持的所述第二装置的功能；以及
在所述第一运行时环境内执行应用，所述应用经由所述传递代码模块和所述第二运行时环境远程调用所述第二装置的所述功能。
41.如权利要求40所述的方法，其中，所述第二装置是物联网(IoT)装置，并且其中所述第一装置是无线通信装置。
42.如权利要求40或41所述的方法，其中，所述注册功能的所述表示是QR码、条形码和RF-ID芯片的一个或多个。
43.如权利要求40-42中的任一项所述的方法，其中，与所述第二装置关联的所述注册信息包括公有加密密钥、软件系统、能力、与所述注册过程有关的步骤或者所述IoT环境的功能中的至少一个。
44.如权利要求40-43中的任一项所述的方法，其中，所述注册信息包括与地理位置、组织位置、所有权、加密密钥、通信参数、通信密钥和标识中的一个或多个关联的信息。
45.如权利要求40-44中的任一项所述的方法，其中，所述注册功能包括两个串行化注册应用，所述方法进一步包括：
将所述至少两个串行化注册应用去串行化为包括与所述第一装置关联的注册信息的至少一个注册应用以及包括与所述第二装置关联的注册信息的至少一个注册应用；以及
向所述第二装置传送与所述第二装置关联的所述至少一个注册应用。
46.如权利要求40-45中的任一项所述的方法，进一步包括：
确定成功注册所述第二装置；以及
终止所述第一装置上的所述至少一个注册应用。
47.如权利要求40-46中的任一项所述的方法，进一步包括向所述第二运行时环境认证所述第一运行时环境，以获得将所述代码模块传递给所述第二运行时环境以在所述第二运行时环境内执行的授权。
48.如权利要求40-47中的任一项所述的方法，进一步包括与所述第二运行时环境直接通信，以调用所述第二装置的不同功能。
49.如权利要求40-48中的任一项所述的方法，其中通过所述第一装置与所述第二装置之间的无线点对点连接来执行所述代码模块到所述第二运行时环境的所述传递。
50.如权利要求40-49中的任一项所述的方法，其中，所述第二装置是电子锁，以及所述第二运行时环境所支持的所述功能对所述电子锁进行锁定或解锁。
51.一种第二装置的用于执行由第一装置辅助的向物联网(IoT)环境的注册过程，并且为所述第一装置提供对所述第二装置的功能的访问，所述方法包括：
从所述第一装置接收与所述第二装置关联的注册信息；
通过基于所述注册信息配置所述第二装置来执行所述注册过程；
向所述第一装置传送与所述第二装置关联的配置信息；
从所述第一装置上执行的第一运行时环境将代码模块接收到所述第二装置上执行的第二运行时环境，以向所述第一装置展现所述第二运行时环境所支持的所述第二装置的功能；
响应于经由所述代码模块从所述第一运行时环境内执行的应用接收的所述功能的远程调用而使用所述第二运行时环境来控制所述第二装置的所述功能的执行。
52.如权利要求51所述的方法，进一步包括：
确定所述注册是成功的，以及
从所述第二装置中删除所述注册信息。
53.如权利要求51或52所述的方法，其中，与所述第二装置关联的所述注册信息是所述第二装置未知的。
54.如权利要求51-53中的任一项所述的方法，其中，与所述第二装置关联的所述注册信息包括公有加密密钥、软件系统、能力、与所述注册过程有关的步骤或者所述IoT环境的功能的至少一个。
55.如权利要求51-54中的任一项所述的方法，进一步包括向所述第二运行时环境认证所述第一运行时环境，以授权将所述代码模块传递给所述第二运行时环境以在所述第二运行时环境内执行。
56.如权利要求51-55中的任一项所述的方法，进一步包括响应于从所述第一装置到所述第二运行时环境的直接通信而使用所述第二运行时环境来控制所述第二装置的不同功能的执行。
57.如权利要求51-56中的任一项所述的方法，其中，通过所述第一装置与所述第二装置之间的无线点对点连接来执行所述代码模块从所述第一运行时环境的所述传递。
58.如权利要求51-57中的任一项所述的方法，其中，所述第二装置是电子锁，以及所述第一运行时环境支持的所述功能对所述电子锁进行锁定或解锁。
59.一种供无线通信网络中使用的无线装置，所述无线装置适合于：
从所述无线通信网络接收第一定时信号；
从所述无线装置所连接的外部时间敏感联网TSN数据网络接收第二定时信号；以及
通过所述无线通信网络中的无线电基站RBS来建立与所述外部TSN数据网络的至少一个TSN数据流。
60.如权利要求59所述的无线装置，其中，所述无线装置适合于在从所述RBS所接收的系统信息SI中接收所述第一定时信号，所述SI指示通过所述RBS对TSN的支持。
61.如权利要求59所述的无线装置，其中，所述无线装置适合于接收无线电资源控制RRC消息中的所述第一定时信号。
62.如权利要求59-61中的任一项所述的无线装置，其中，所述第一定时信号包括蜂窝时间参考，而所述第二定时信号包括工作时钟时间参考。
63.一种供无线通信网络中使用的无线装置，所述无线装置适合于：
从所述无线通信网络接收第一定时信号；
从所述无线装置所连接的外部时间敏感联网TSN数据网络接收第二定时信号；
通过所述无线通信网络中的无线电基站RBS来建立与所述外部TSN数据网络的至少一个TSN数据流；以及
从所述外部网络接收与对应TSN数据流关联的传输调度。
64.如权利要求63所述的无线装置，其中，所述无线装置适合于在从所述RBS所接收的系统信息SI中接收所述第一定时信号，所述SI指示通过所述RBS对TSN的支持。
65.如权利要求63所述的无线装置，其中，所述无线装置适合于接收无线电资源控制RRC消息中的所述第一定时信号。
66.如权利要求63-65中的任一项所述的无线装置，其中，所述第一定时信号包括蜂窝时间参考，而所述第二定时信号包括工作时钟时间参考。
67.一种供无线通信网络中使用的无线装置，所述无线装置适合于：
通过所述无线通信网络中的无线电基站RBS来建立与所述外部TSN数据网络的至少一个TSN数据流；
获得所述TSN数据流的配置信息，所述配置信息指示与将保持为静态的所述TSN数据流关联的数据分组的报头内的一个或多个字段的相应值；
从所述RBS接收与所述TSN数据流关联的数据分组；以及
将所述一个或多个字段添加到所述数据分组，以生成解压缩数据分组。
68.如权利要求67所述的无线装置，其中所述无线装置进一步适合：
从所述RBS接收系统信息SI，所述SI指示通过所述RBS对TSN的支持。
69.如权利要求67所述的无线装置，其中所述无线装置进一步适合于：
接收无线电资源控制RRC消息，所述消息指示通过所述RBS对TSN的支持。
70.一种供无线通信网络中使用的无线装置，所述无线装置适合于：
通过所述无线通信网络中的无线电基站RBS来建立与所述外部TSN数据网络的至少一个TSN数据流；
从所述外部网络接收与所述对应TSN数据流关联的传输调度。
71.如权利要求70所述的无线装置，其中所述无线装置进一步适合于：
从所述RBS接收系统信息SI，所述SI指示通过所述RBS对TSN的支持。
72.如权利要求70所述的无线装置，其中所述无线装置进一步适合：
接收无线电资源控制RRC消息，所述消息指示通过所述RBS对TSN的支持。
73.一种用于帮助第二装置向物联网(IoT)环境的注册并且使用第二装置的第一装置，所述第一装置适合于：
获得与所述第二装置关联的注册功能的表示，其中所述注册功能与至少一个串行化注册应用关联，所述串行化注册应用包括与所述第一和第二装置关联的注册信息；
对注册应用进行去串行化，使得关联所述第一装置的注册信息与关联所述第二装置的注册信息分离；
向所述第二装置传送与所述第二装置关联的所述注册信息，以用于通过基于与所述第二装置关联的所述注册信息配置所述第二装置来发起由所述第二装置对所述第二装置的所述注册过程的执行；
从所述第二装置接收与所述第二装置关联的配置信息。
使用所述第一装置上执行的第一运行时环境将代码模块传递给所述第二装置上执行的第二运行时环境，其中所述代码模块配置成在所述第二运行时环境内执行，并且向所述第一装置展现所述第二运行时环境所支持的所述第二装置的功能；以及
在所述第一运行时环境内执行应用，所述应用经由所述传递代码模块和所述第二运行时环境远程调用所述第二装置的所述功能。
74.如权利要求73所述的第一装置，其中，所述第二装置是物联网(IoT)装置，并且其中所述第一装置是无线通信装置。
75.如权利要求73或74所述的第一装置，其中，所述注册功能的所述表示是QR码、条形码和RF-ID芯片的一个或多个。
76.一种用于执行由第一装置所辅助的向物联网(IoT)环境的注册过程的第二装置，并且为所述第一装置提供对所述第二装置的功能的访问，所述第二装置适合于：
从所述第一装置接收与所述第二装置关联的注册信息；
通过基于所述注册信息配置所述第二装置来执行所述注册过程；
向所述第一装置传送与所述第二装置关联的配置信息；
从所述第一装置上执行的第一运行时环境将代码模块接收到所述第二装置上执行的第二运行时环境，以便向所述第一装置展现所述第二运行时环境所支持的所述第二装置的功能；
响应经由所述代码模块从所述第一运行时环境内执行的应用所接收的所述功能的远程调用而使用所述第二运行时环境来控制所述第二装置的所述功能的执行。
77.如权利要求76所述的第二装置，进一步适合于：
确定所述注册是成功的，以及
从所述第二装置中删除所述注册信息。
78.如权利要求76或77所述的第二装置，其中，与所述第二装置关联的所述注册信息是所述第二装置未知的。
79.如权利要求76-78中的任一项所述的第二装置，其中，与所述第二装置关联的所述注册信息包括公有加密密钥、软件系统、能力、与所述注册过程有关的步骤或者所述IoT环境的功能的至少一个。
80.一种无线装置，包括：
收发器电路，配置成与无线通信网络进行通信；以及
处理电路，在操作上连接到所述收发器电路，并且配置成控制所述收发器电路以及：
从所述无线通信网络接收第一定时信号；
从所述无线装置所连接的外部时间敏感联网TSN数据网络接收第二定时信号；以及
通过所述无线通信网络中的无线电基站RBS来建立与所述外部TSN数据网络的至少一个TSN数据流。
81.如权利要求80所述的无线装置，其中，所述处理电路配置成执行如权利要求2-8中的任一项所述的方法。
82.一种无线装置，包括：
收发器电路，配置成与无线通信网络进行通信；以及
处理电路，在操作上连接到所述收发器电路，并且配置成控制所述收发器电路以及：
从所述无线通信网络接收第一定时信号；
从所述无线装置所连接的外部时间敏感联网TSN数据网络接收第二定时信号；
通过所述无线通信网络中的无线电基站RBS来建立与所述外部TSN数据网络的至少一个TSN数据流；以及
从所述外部网络接收与所述对应TSN数据流关联的传输调度。
83.如权利要求82所述的无线装置，其中，所述处理电路配置成执行如权利要求10-21中的任一项所述的方法。
84.一种无线装置，包括：
收发器电路，配置成与无线通信网络进行通信；以及
处理电路，在操作上连接到所述收发器电路，并且配置成控制所述收发器电路以及：
通过所述无线通信网络中的无线电基站RBS来建立与所述外部TSN数据网络的至少一个时间敏感联网TSN数据流；
获得所述TSN数据流的配置信息，所述配置信息指示与将保持为静态的所述TSN数据流关联的数据分组的报头内的一个或多个字段的相应值；
从所述RBS接收与所述TSN数据流关联的数据分组；以及
将所述一个或多个字段添加到所述数据分组，以生成解压缩数据分组。
85.如权利要求84所述的无线装置，其中，所述处理电路配置成执行如权利要求23-30中的任一项所述的方法。
86.一种无线装置，包括：
收发器电路，配置成与无线通信网络进行通信；以及
处理电路，在操作上连接到所述收发器电路，并且配置成控制所述收发器电路以及：
通过所述无线通信网络中的无线电基站RBS来建立与所述外部TSN数据网络的至少一个TSN数据流；
从所述外部网络接收与对应TSN数据流关联的传输调度。
87.如权利要求86所述的无线装置，其中，所述处理电路配置成执行如权利要求32-39中的任一项所述的方法。
88.一种用于辅助第二装置向物联网(IoT)环境的注册并且使用所述第二装置的第一装置，所述第一装置包括：
通信电路，配置成与所述第二装置进行通信；以及
处理电路，在操作上连接到通信接口电路，并且配置成控制所述收发器电路以及：
获得与所述第二装置关联的注册功能的表示，其中所述注册功能与至少一个串行化注册应用关联，所述串行化注册应用包括与所述第一和第二装置关联的注册信息；
对注册应用进行去串行化，使得关联所述第一装置的注册信息与关联所述第二装置的注册信息分离；
向所述第二装置传送与所述第二装置关联的所述注册信息，以用于通过基于与所述第二装置关联的所述注册信息配置所述第二装置来发起由所述第二装置对所述第二装置的所述注册过程的执行；
从所述第二装置接收与所述第二装置关联的配置信息。
使用所述第一装置上执行的第一运行时环境将代码模块传递给所述第二装置上执行的第二运行时环境，其中所述代码模块配置成在所述第二运行时环境内执行，并且向所述第一装置展现所述第二运行时环境所支持的所述第二装置的功能；以及
在所述第一运行时环境内执行应用，所述应用经由所述传递代码模块和所述第二运行时环境远程调用所述第二装置的所述功能。
89.如权利要求88所述的第一装置，其中，所述处理电路配置成执行如权利要求41-50中的任一项所述的方法。
90.一种用于执行由第一装置辅助的向物联网(IoT)环境的注册过程的第二装置，并且为所述第一装置提供对所述第二装置的功能的访问，所述第二装置包括：
通信电路，配置成与所述第二装置进行通信；以及
处理电路，在操作上连接到通信接口电路，并且配置成控制所述收发器电路以及：
从所述第一装置接收与所述第二装置关联的注册信息；
通过基于所述注册信息配置所述第二装置来执行所述注册过程；
向所述第一装置传送与所述第二装置关联的配置信息；
从所述第一装置上执行的第一运行时环境将代码模块接收到所述第二装置上执行的第二运行时环境，以便向所述第一装置展现所述第二运行时环境所支持的所述第二装置的功能；
响应经由所述代码模块从所述第一运行时环境内执行的应用所接收的所述功能的远程调用而使用所述第二运行时环境来控制所述第二装置的所述功能的执行。
91.如权利要求90所述的第二装置，其中，所述处理电路配置成执行如权利要求52-58中的任一项所述的方法。
92.一种计算机程序产品，包括供无线装置执行的程序指令，所述程序指令配置成使所述无线装置执行如权利要求1-58中的任一项所述的方法。
93.一种非暂时计算机可读介质，其上存储如权利要求92所述的计算机程序产品。
94.一种在无线通信网络的一个或多个节点中的方法，所述方法包括：
向与所述无线通信网络关联的无线装置发送定时信号；以及
从所述无线装置接收时期、TSN域号和时域标识符的至少一个。
95.如权利要求94所述的方法，其中，所述定时信号在来自所述无线通信网络中的无线电基站RBS的系统信息SI中发送，所述SI指示通过所述RBS对TSN的支持。
96.如权利要求95所述的方法，其中，所述SI被包含在一个或多个系统信息块(SIB)中。
97.如权利要求94所述的方法，其中，在无线电资源控制RRC消息中发送所述定时信号。
98.如权利要求94-97中的任一项所述的方法，其中，所述定时信号包括蜂窝时间参考。
99.如权利要求94-98中的任一项所述的方法，所述方法进一步包括：
从所述无线装置接收为所述无线装置与所述无线装置所连接的外部TSN数据网络之间所建立的时间敏感联网TSN数据流的传递分配所述无线装置与所述无线通信网络之间的无线电资源的请求，其中所述请求包括与关联所述TSN数据流的传输调度相关的信息；以及
向所述网络发送响应，所述响应指示是否能够分配无线电资源满足与所述TSN数据流关联的所述传输调度。
100.如权利要求99所述的方法，其中，如果来自所述网络的所述响应指示不能分配无线电资源满足所述TSN数据流的所述传输调度，则所述响应进一步包括一个或多个其他时间窗口的指示，在所述其他时间窗口期间能够分配无线电资源。
101.如权利要求99或100所述的方法，其中：
所述无线通信网络包括5G核心网络5GC；以及
所述请求由所述5GC的接入管理功能AMF接收，以及所述响应从所述AMF发送。
102.一种在无线装置所连接的时间敏感联网TSN数据网络的一个或多个节点中的方法，所述方法包括：
向所述无线装置发送来自所述无线装置所连接的所述外部TSN网络的第二定时信号；
通过所述无线装置所关联的无线通信网络中的无线电基站RBS来建立与所述无线装置的至少一个TSN数据流；以及
向所述无线装置发送与所述对应TSN数据流关联的传输调度。
103.如权利要求102所述的方法，其中，所述传输调度包括组成所述TSN数据流的一个或多个业务类的循环时间和门控制列表。
104.如权利要求103或104所述的方法，进一步包括从所述无线装置接收关于是否能够满足所述传输调度的指示。
105.一种由无线通信网络的一个或多个节点执行的方法，所述方法包括：
从时间敏感联网TSN数据网络接收标识无线装置的TSN数据流并且指示与所述数据流关联的数据分组的报头内哪些字段将保持为静态的信息；
向所述无线装置发送所述TSN数据流的配置信息，所述配置信息指示与将保持为静态的所述TSN数据流关联的数据分组的报头内一个或多个字段的相应值；
按照所述配置信息来压缩与所述TSN数据流关联的一个或多个数据分组；以及
将所述压缩数据分组转发给所述无线装置。
106.如权利要求105所述的方法，进一步包括：
向所述无线装置发送所述TSN数据流的已更新配置信息，所述已更新配置信息包括与将保持为静态的所述TSN数据流关联的数据分组的所述报头内的一个或多个字段的相应已更新值的指示；
利用所述已更新配置信息来压缩与所述TSN数据流关联的一个或多个附加数据分组；以及
将所述压缩的一个或多个附加数据分组转发给所述无线装置。
107.如权利要求106所述的方法，其中，所述已更新配置信息进一步包括标识与自其应用所述相应已更新值的所述TSN数据流关联的数据分组的开始的序列号的指示。
108.如权利要求105-107中的任一项所述的方法，进一步包括：
从所述无线装置接收至少第一数据分组，所述第一数据分组与所述TSN数据流关联；
将所述一个或多个字段添加到所述第二数据分组，以生成解压缩数据分组；以及
将所述解压缩数据分组转发给所述外部数据网络。
109.如权利要求108所述的方法，进一步包括从所述无线装置接收与将保持为静态的所述TSN数据流关联的数据分组的所述报头内一个或多个字段的所述相应值的指示，以实现从所述无线装置所接收的压缩数据分组在通过所述外部数据网络的传输之前被解压缩。
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