CN114026931A - 控制平面和用户平面解决方案中的移动终止(mt)早期数据传输(edt) - Google Patents

控制平面和用户平面解决方案中的移动终止(mt)早期数据传输(edt) Download PDF

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Abstract

本公开描述了用于移动终止(MT)早期数据传输(EDT)的方法、系统和设备。在一个示例中,一种方法涉及由该RAN的节点接收MT EDT指示以及指示用于传输到由该RAN服务的用户装备(UE)的下行链路数据的信息。该方法还涉及基于指示该下行链路数据的该信息,确定发起MT EDT以将该下行链路数据传输到该UE。该方法还涉及生成无线电资源控制(RRC)寻呼消息,该RRC寻呼消息包括:(i)该MT EDT指示、(ii)无争用(CF)物理随机接入信道(PRACH)资源的指示,以及(iii)EDT‑无线电网络临时标识符(EDT‑RNTI)的指示。此外,该方法涉及向该UE传输该RRC寻呼消息。

Description

控制平面和用户平面解决方案中的移动终止(MT)早期数据传 输(EDT)
相关申请的交叉引用
本公开要求于2019年5月1日提交的名称为“MOBILE-TERMINATED(MT)EARLY DATATRANSMISSION(EDT)IN CONTROL PLANE AND USER PLANE SOLUTIONS”的美国临时专利申请第62/841696号的优先权的权益。以上说明的专利申请全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开整体涉及无线通信系统中的信令。
背景技术
用户装备(UE)可使用无线通信网络无线地传送数据。为了无线地传送数据,UE连接到无线电接入网络(RAN)的节点并与网络同步。
发明内容
本公开描述了用于移动终止(MT)早期数据传输(EDT)的方法、系统和设备。
根据本公开的一个方面,一种方法涉及由该RAN的节点接收MT EDT指示以及指示用于传输到由该RAN服务的用户装备(UE)的下行链路数据的信息。该方法还涉及基于指示该下行链路数据的该信息,确定发起MT EDT以将该下行链路数据传输到该UE。该方法还涉及生成无线电资源控制(RRC)寻呼消息,该RRC寻呼消息包括:(i)该MT EDT指示、(ii)无争用(CF)物理随机接入信道(PRACH)资源的指示,以及(iii)EDT-无线电网络临时标识符(EDT-RNTI)的指示。此外,该方法涉及向该UE传输该RRC寻呼消息。
其他版本包括用于执行由编码在计算机可读存储设备上的指令定义的方法的动作的对应系统、装置和计算机程序。这些版本和其他版本可任选地包括以下特征中的一个或多个特征。
在一些具体实施中,指示下行链路数据的信息包括下行链路数据的大小,并且确定发起MT EDT进一步基于所需传输重复的数量。
在一些具体实施中,使用UE标识符(ID)和PRACH前导码索引的模函数来生成CF前导码。
在一些具体实施中,EDT-RNTI被定义为EDT-RNTI=寻呼-RNTI(P-RNTI)-常数*偏移,并且其中常数是PRACH前导码索引。
在一些具体实施中,方法还包括从UE接收对于RRC寻呼消息的RRC响应消息,该RRC响应消息包括CF前导码;根据RRC响应消息中的CF前导码识别UE;经由S1应用协议(S1-AP)初始消息向移动性管理实体(MME)发送对下行链路数据的请求;以及从MME并经由S1-AP响应消息接收下行链路非接入层(NAS)协议数据单元(PDU)。
在一些具体实施中,下行链路数据是用户平面数据,并且其中方法还包括:检索UE上下文并且使用UE上下文对下行链路NAS PDU进行加密;以及在下行链路RRC消息中将下行链路NAS PDU传输到UE。
在一些具体实施中,下行链路RRC消息还包括暂停指示以及与下行链路NAS PDU复用的新恢复ID。
在一些具体实施中,下行链路数据是控制平面数据,并且方法还包括在下行链路RRC消息中将DL PDU传输到UE。
在一些具体实施中,下行链路RRC消息还包括针对UE的定时提前(TA)和上行链路授权。在一些具体实施中,所接收的下行链路NAS PDU使用NAS安全性来进行加密。在一些具体实施中,经由S1应用协议(S1-AP)寻呼消息从移动性管理实体(MME)接收MT EDT指示以及指示下行链路数据的信息。
根据本公开的另一个方面,一种方法涉及生成寻呼消息,该寻呼消息包括无争用(CF)物理随机接入信道(PRACH)资源的指示以及早期数据传输-无线电网络临时标识符(EDT-RNTI)偏移。该方法还涉及对该寻呼消息进行编码以用于传输到用户装备(UE)。
附图说明
图1示出了根据本公开的一些具体实施的用于向用户装备(UE)传输下行链路(DL)控制平面数据(CP)的基于Msg2的技术的示例性消息传递图100。
图2示出了根据本公开的一些具体实施的用于向设备传输下行链路(DL)控制平面数据(CP)的基于Msg4的技术的示例性消息传递图200。
图3示出了根据本公开的一些具体实施的用于向设备传输下行链路(DL)用户平面(UP)数据的基于Msg4的技术的示例性消息传递图300。
图4示出了根据本公开的一些具体实施的用于向设备传输下行链路(DL)用户平面(UP)数据的基于Msg2的技术的示例性消息传递图400。
图5示出了根据本公开的一些具体实施的用于向设备传输下行链路(DL)用户平面(UP)数据的混合技术的示例性消息传递图500。
图6A和图6B各自示出了根据本公开的一些具体实施的示例性方法的流程图。
图7示出了根据本公开的一些具体实施的网络的系统700的示例性架构。
图8示出了根据本公开的一些具体实施的包括核心网络的系统的示例性架构。
图9示出了根据本公开的一些具体实施的包括核心网络的系统的另一个示例性架构。
图10示出了根据本公开的一些具体实施的基础设施装备的示例。
图11示出了根据本公开的一些具体实施的平台或设备的示例。
图12示出了根据本公开的一些具体实施的基带电路和无线电前端电路的示例性部件。
图13示出了根据本公开的一些具体实施的可在无线通信系统中实现的示例性协议功能。
图14示出了根据本公开的一些具体实施的计算机系统的示例。
各个附图中的类似参考符号指示类似的元素。
具体实施方式
窄带物联网(NB-IoT)是一种被设计为解决特定蜂窝IoT(CIoT)约束的技术。NB-IoT可提供改善的室内覆盖、对相对大量的低吞吐量设备的支持、低延迟灵敏度、低设备成本、低设备功耗和改善的网络架构。NB-IoT可部署在全球移动通信系统(GSM)频谱或长期演进(LTE)频谱中。NB-IoT也可部署在第五代(5G)或新无线电(NR)技术中。
NB-IoT还支持控制平面(CP)和用户平面(UP)优化解决方案。CP解决方案(称为CPCIoT演进分组系统(EPS)优化)可使得能够支持用户数据(例如,互联网协议(IP)数据或非IP数据)或短消息服务(SMS)消息经由移动性管理实体(MME)在控制平面上的有效传输,而无需建立数据无线电承载。CP CIoT EPS优化可通过传输在非接入层(NAS)上传输的CP数据来这样做。UP解决方案(称为UP CIoT EPS优化)使得用户装备(UE)能够恢复先前存储的无线电资源控制(RRC)连接。UP解决方案通过将UE接入层(AS)上下文存储在接入节点(例如,eNodeB(eNB))中并且将UE AS上下文存储在UE上来这样做。UP解决方案使得能够从EPS移动性管理(EMM)空闲模式改变为EMM连接模式,而无需使用服务请求规程。
此外,NB-IoT可提供对早期数据传输(EDT)的支持,这有利于不频繁的小数据分组传输。具体地讲,EDT可有利于从和/或向处于空闲或暂停状态的UE的数据传输,而无需使UE转变到连接状态。这样,EDT在不恢复RRC连接的情况下实现数据传输。在一些具体实施中,如果数据不超过预定阈值,则小数据传输可适用于EDT传输,例如小于N字节的传输,其中N是预定值(例如,100、128、256、512和1024)。N的其他值也是可能的。
在实施中,存在移动发起(MO)EDT解决方案。该解决方案使得上行链路(UL)数据能够在Msg3中传输,并且使得下行链路(DL)数据能够在Msg4中传输。然而,现有系统不支持在未首先在Msg3中传输UL数据的情况下的Msg4中的DL数据的传输。也就是说,现有系统不支持移动终止(MT)EDT。然而,此类解决方案可具有许多优点,包括改善的DL传输效率和/或UE功耗。因此,需要开发MT EDT解决方案。
本公开描述了用于实现可使用CP和/或UP C-IoT EPS优化的针对UE的MT EDT解决方案的系统和方法。具体地讲,本公开描述了用于CP和UP数据的DL传输的基于Msg2的技术和基于Msg4的技术。本公开还描述了用于传输DL UP数据的混合技术。需注意,尽管本公开在LTE系统的上下文中描述了这些技术,但这些技术也可在5G/NR系统中使用。
I.控制平面数据MT EDT
a.基于Msg2的技术
图1示出了根据一些具体实施的用于向用户装备(UE)传输下行链路(DL)控制平面数据(CP)的基于Msg2的技术的示例性消息传递图100。在一个实施方案中,无线通信系统可使用基于Msg2的技术(也称为“基于Msg2的解决方案”)来实现MT EDT。如图1所示,无线通信系统包括MME 130、S-GW 140和eNB 150。eNB 150是服务UE 160的无线电接入网络(RAN)的接入点(AP)。在该示例中,UE 160可被配置为使用CP CIoT EPS优化。此外,在该示例中,S-GW 140提供DL CP数据,但在其他示例中,SCEF可提供DL CP数据(例如,提供给MME 130)。需注意,尽管图1中示出了单个eNB和单个UE,但无线通信系统可包括多个eNB和/或多个UE。此外,尽管在LTE系统的上下文中描述了基于Msg2的技术,但该技术也可在5G/NR系统中使用,该系统可包括NG-RAN(例如,gNB)、接入和移动性管理功能(AMF)、会话管理功能(SMF)和/或用户平面功能(UPF)。
基于Msg2的技术在消息传递图100的步骤102处开始。在步骤102处,S-GW 140(或SCEF)将CP数据信息发送到MME 130。CP数据信息可包括DL CP数据到达的指示和/或DL数据的大小信息。在一个示例中,DL CP数据可到达S-GW 140,该S-GW可生成CP数据信息并将该CP数据信息发送到MME 130。在步骤104处,并且在接收到CP数据信息之后,MME 130确定是否使用MT EDT以将数据传输到UE 160。在一个示例中,MME 130可基于以下来进行确定:(i)DL数据的大小信息,(ii)UE 160的订阅信息,(iii)是否预期要向UE 160传输另外的DL数据,和/或(iv)释放辅助指示(RAI),其中RAI指示在数据传输之后是否预期确认或响应(例如,是否需要上行链路(UL)确认(ACK))。在一些示例中,当CP DL数据到达S-GW 140处时,可能通过将数据转发到MME 130来使数据可供MME 130使用。
MME 130确定发起MT EDT以将CP DL数据发送到UE 160。MME 130然后生成包括MTEDT指示和CP数据信息的S1-AP寻呼消息。然后,在步骤106处,MME 130向eNB 150传输S1-AP寻呼消息。在步骤108处,并且在接收到S1-AP寻呼消息之后,eNB 150确定是否使用MT EDT以将DL数据传输到UE 160。eNB 150可基于所需传输重复的数量和/或DL数据的大小信息来进行确定。如果eNB 150决定使用MT EDT,则eNB 150确定无争用(CF)物理随机接入信道(PRACH)资源索引、PRACH前导码索引和/或EDT-无线电网络临时标识符(EDT-RNTI)信息。该信息可统称为MT EDT信息。如本文所述,该信息使得UE 160能够传输Msg1并且确定要使用的EDT-RNTI以接收Msg2。此外,EDT-RNTI信息可以是特定的EDT-RNTI(例如,保留的EDT-RNTI)或EDT-RNTI的偏移值。
在步骤110处,eNB 150向UE 160发送寻呼消息(例如,RRC消息)。除了别的之外,寻呼消息包括MT EDT指示、CF PRACH资源和/或EDT-RNTI信息。在步骤112处,并且在UE 160接收到寻呼消息之后,UE 160的非接入层(NAS)可暂时从暂停状态退出。然后,UE 160使用所接收的CF PRACH资源对寻呼消息作出响应。如图1所示,UE 160使用Msg1来进行响应,该Msg1可包括CF前导码(用于接收RRC消息)和/或NAS协议数据单元(PDU)。
在步骤114处,并且在接收到Msg1之后,eNB 150可能基于Msg1中包括的CF前导码来识别UE 160。eNB 150还生成要发送到MME 130的S1-AP初始消息。初始消息可包括发送DLCP数据的请求。在UE 160发送NAS PDU的示例中,eNB 150可将NAS PDU包括在S1-AP初始消息中。并且在UE 160不发送NAS PDU的示例中,则eNB 150可在没有NAS PDU的情况下生成初始消息或者可将虚设NAS PDU包括在消息中。
在步骤116处,eNB 150向MME 130发送S1-AP初始消息。响应于接收到初始消息,MME 130可进行与S-GW 140的信令(例如,建立承载)以便从S-GW 140接收DL数据。在步骤118处,并且响应于接收到S1-AP初始消息,MME 130向eNB 150发送DL CP数据(例如,NASPDU)。在步骤120处,eNB 150向UE 160发送RRC消息(Msg2)。Msg2可将DL CP数据可能包括在dedicatedinfoNAS信息元素(IE)中。在该技术中,因为CP DL数据在NAS PDU中发送,所以数据可由NAS安全性保护。UE 160可使用EDT-RNTI信息来监测物理下行链路控制信道(PDCCH)以便接收DL CP数据。在一个示例中,UE 160基于寻呼消息中包括的EDT-RNTI信息来确定要监测的特定EDT-RNTI资源。然后,UE 160可经由所监测的资源接收Msg2。在一些示例中,eNB150还可向UE 160发送包含定时提前(TA)和UL授权的随机接入响应(RAR),UE 160可将该RAR用于UL ACK传输。UE 160可以在相同的Msg2中或在单独的消息中接收RAR。
在步骤122处,UE 160使用RAR中提供的UL授权来传输包括NAS PDU的RRC消息(Msg3)。NAS PDU可以是对所接收的CP DL数据的NAS ACK或UL ACK。为了处理和生成RRC消息(以及相关联的数据),可调度Msg2和Msg3之间的间隙128。下面进一步详细地描述调度间隙。在成功传输UL数据之后,从UE 160的角度来看MT EDT完成。因此,UE NAS再次暂停,并且UE 160保持在空闲模式。在步骤124处,eNB 150将NAS PDU转发到MME 130,其可在步骤126处将NAS PDU转发到S-GW 140。该技术在S-GW 140接收到NAS PDU时完成。
在一个实施方案中,可使用新消息格式来实现基于Msg2的技术的至少一些消息传递。例如,步骤102的S1-AP消息可以是包括“MT-CP-EDT指示”字段和整数字段“DL数据位大小”的新S1-AP消息。又如,步骤116的S1-AP初始UE消息可以是包括“MO EDT会话”字段和“MTEDT会话”字段的新S1-AP消息。该消息可由eNB发送以通过S1接口将初始层3消息转移到MME。再如,步骤124的S1-AP消息可以是新的S1-AP消息。
在示例内,消息UERadioPagingInformation或UEPagingCoverageInformation可为此目的扩展。如果UP解决方案需要恢复ID,则也可包括恢复ID。在UEPagingCoverageInformation的示例中,消息可用于转移UE寻呼覆盖信息,从而覆盖上载到演进分组核心(EPC)/5G核心(5GC)以及从其下载两者。消息的方向是从eNB到/从EPC/5GC。在UERadioPagingInformation的示例中,消息可用于转移无线电寻呼信息,从而覆盖上载到EPC/5GC和从其下载两者。消息的方向是从eNB到/从EPC/5GC。在一些示例中,步骤124的S1-AP消息可以是现有消息,诸如UPLINK NAS TRANSPORT(其用于通过S1接口承载NAS数据)。
如前所述,为了使得UE 160能够接收Msg2,eNB 150向UE 160提供MT EDT信息(例如,CF PRACH资源、前导重复数量和EDT-RNTI信息)。然而,该信息可在广播寻呼消息中合计达28位的开销。期望减小寻呼消息中的开销以最小化对寻呼容量的影响以及对其他UE的功耗(因为大量的UE可能正在接收相同的广播寻呼消息)。
在一个实施方案中,无线网络可基于现有信息或可供UE使用的信息来定义MT-EDT信息的值以便减小寻呼消息的开销。在一个示例中,EDT-RNTI可基于寻呼-RNTI(P-RNTI)或固定十六进制值(例如,FFF3)以便减小EDT-RNTI的16位开销。在该示例中,与P-RNTI(或固定十六进制值)的x位(例如,3位)偏移可用于定义EDT-RNTI。x位偏移可包括在寻呼消息中。因此,DT-RNTI的开销从16位减少到3位。例如,EDT-RNTI可被定义为:
EDT-RNTI=P-RNTI-常数*偏移。公式(1)
在另一个示例中,基于在寻呼消息中提供的UE ID(其用于寻呼时机(PO)计算)和x位值(例如,具有8个值的3位)来导出CF前导码。x位值可为前导码索引。在一个具体实施中,针对增强机器类型通信(eMTC),CF前导码被计算为:
CF preamble=numberOfRA-Preambles+UE ID mod preambleIndex。
公式(2)
或者
CF preamble=numberOfRA-Preambles+(UE ID mod preambleIndex)mod
(64-numberOfRA-Preambles)。公式(3)
在另一个具体实施中,对于NB-IoT,可使用preambleIndex来计算要用作前导码的载波。例如,要用作前导码的载波可被计算为:
CF preamble=nprach-SubcarrierOffset+nprach-NumCBRA-StartSubcarriers
+(UE ID mod preambleIndex)mod(nprach-NumSubcarriers-nprach-
NumCBRA-StartSubcarriers)。公式(4)
在公式(2)、(3)和(4)中,mod表示模函数。
如前所述,在传输前导码之后,UE可针对DL数据监测EDT-RNTI。例如,DL公共控制信道(CCCH)消息可用于在dedicatedInfoNAS中发送CP DL数据。在一个示例中,如果eNB希望UE转变到连接模式,则可为此目的扩展RRCConnectionSetup。在另一个示例中,如果eNB希望UE保持在空闲模式,则可使用RRCEarlyDataComplete。
此外,在基于Msg2的技术中,eNB可能无法保证其从合法UE接收前导码和/或CP DL数据被发送到合法UE(例如,假UE可发送相同的前导码)。因此,可能需要来自UE的安全ULACK。在一个实施方案中,eNB可调度使UE发送具有NAS确认的UL NAS PDU的UL授权。在这种情况下,UE传输针对所接收的DL数据的UL ACK,并且UL NAS PDU可包含应用程序UL ACK数据。因此,UE还可预期接收随机接入响应(RAR)以接收定时提前(TA)和UL授权。这样,在一些示例中,RAR可与RRC消息一起在Msg2中复用。然而,在其他示例中,由于信道条件,RAR消息和RRC消息可能不在相同Msg2中调度。因此,eNB还可单独地调度RRC消息(具有DL数据)和RAR。
在一个实施方案中,为了传输NAS ACK或UL ACK的NAS PDU,使用新的UL CCCH消息类扩展。在一个示例中,messageClassExtensionFuture-r13中的备用字段用于定义RRC消息(例如,rrcMT-EDT-ACK-r16)以在Msg3中承载NAS PDU。然而,如前所述,为了生成UL ACK和RRC消息,可调度Msg2和Msg3之间的间隙。在一个实施方案中,当在Msg2中提供UL授权以用于在Msg3中传输任何ACK或UL数据时,调度足够的间隙,使得UE可处理Msg2中的DL数据并且准备要在Msg3中传输的UL ACK。在另一个实施方案中,在Msg2中不提供UL授权,而是提供指示UE何时应监测PDCCH以接收针对Msg3的UL授权的信息。应当理解,在确定UE应何时开始监测PDCCH以接收UL授权时,考虑RRC处理时间。在Msg3中成功传输UL数据之后,不需要进一步的消息传递交换,并且UE可保持在空闲模式。
如前所述,S-GW为MME提供DL数据。然而,S-GW何时提供DL可取决于DL数据的分组的大小和/或数量。在一个实施方案中,如果DL数据是单个分组和/或小于预定阈值,则S-GW可在接收到DL数据时将DL数据提供给MME。例如,在图1的示例中,S-GW可在步骤102中向MME提供DL数据。然而,如果DL数据为多余一个分组和/或大于预定阈值,则S-GW不能简单地将DL数据转发至MME。相反,必须在MME和S-GW之间建立承载以便转移数据(例如,在图1的步骤116和118之间)。该概念也适用于本文所公开的其他技术。
b.基于Msg4的技术
在一些网络中,RAN寻呼(其可包括MT EDT信息)可由跟踪区域中的每个小区广播。然而,一些小区可具有寻呼容量限制。其他小区可能不具有在寻呼时可用的CF PRACH资源或唯一EDT-RNTI。
在一个实施方案中,MO EDT解决方案可用于克服这些限制。在一个示例中,eNB可能也许仅在一些小区中广播仅包括MT EDT指示的寻呼消息。如果UE在位于其中广播消息的小区中的一者时接收寻呼消息,则UE可通过利用EDT前导码对寻呼作出响应来发起MO EDT规程。因此,如果UE使用CP CIoT EPS优化而处于RRC_IDLE并且接收仅包括MT EDT指示的寻呼消息,则可触发MO EDT。需注意,在这种场景中,由eNB在寻呼消息中触发MT EDT或MOEDT。
在另一个实施方案中,可使用MO EDT解决方案,即使UE正在使用UP CIoT EPS优化。在这种情况下,S-GW确定可使用MT EDT来发送DL数据。因此,DL数据被转发到MME,即使UE处于暂停状态。UE NAS可在接收到MT EDT指示时暂时从暂停状态退出,使得其可传输或接收NAS PDU。一旦AS层指示MT EDT已经完成(或已经失败),UE NAS就可返回到其先前的暂停状态。
图2示出了根据一些具体实施的用于向设备传输下行链路(DL)控制平面数据(CP)的基于Msg4的技术的示例性消息传递图200。在该示例中,相对于图1描述的无线通信系统使用基于Msg4的技术(也称为“基于Msg4的解决方案”)来实现MT EDT。
基于Msg4的技术在消息传递图200的步骤202处开始。在步骤202处,S-GW 140(或SCEF)确定是否发起MT EDT。在一个示例中,不管DL数据是CP还是UP数据,S-GW 140都进行确定。此外,S-GW 140基于存在DL数据的单个实例还是多个实例来进行确定。
在步骤204处,S-GW 140(或SCEF)将CP数据信息发送到MME 130。在一些示例中,当CP DL数据到达S-GW 140处时,可能通过将数据转发到MME 130来使数据可供MME 130使用。在步骤206处,并且在接收到DL数据之后,MME 130确定是否使用MT EDT以将数据传输到UE160。MME 130可基于以下进行确定:(i)UE能力、(ii)传输块大小(TBS)和/或(iii)RAI。MME130然后确定发起MT EDT以将CP DL数据发送到UE 160。MME 130还生成包括MT EDT指示和DL数据信息的S1-AP寻呼消息。
在步骤208处,MME 130向eNB 150传输S1-AP寻呼消息。在步骤210处,并且在接收到S1-AP寻呼消息之后,eNB 150确定是否使用MT EDT以将CP DL数据传输到UE 160。eNB150可基于所需传输重复的数量和/或DL数据的大小信息(例如,最大数据大小)来进行确定。如果eNB 150决定使用MT EDT,则eNB 150生成包括MT EDT指示的寻呼消息。
在步骤212处,eNB 150向UE 160发送寻呼消息(例如,RRC消息)。在步骤214处,并且在UE 160接收到寻呼消息之后,UE 160的非接入层(NAS)可暂时从暂停状态(如果其处于该状态)退出。然后,在步骤216处,UE 160使用包括MO EDT前导码的Msg1来响应于寻呼消息。在步骤218处,eNB 150向UE 160发送包括含有UL授权大小的RAR的Msg2。在步骤220处,UE 160传输包括NAS服务请求或MT接入指示的RRC消息(Msg3)。在步骤222处,并且在接收到Msg3之后,eNB 150生成S1-AP初始消息以发送到MME 130。初始消息可包括发送DL数据和UENAS PDU的请求。响应于接收到初始消息,MME 130可进行与S-GW 140的信令(例如,建立承载)以便从S-GW接收DL数据。
在步骤224处,MME 130可能使用DL NAS传输消息来向eNB 150发送DL数据(例如,NAS PDU)。在步骤226处,eNB 150向UE 160发送可能在dedicatedInfoNAS中包括DL数据的RRC消息(Msg4)。在步骤228处,UE 160可任选地向eNB传输包括UL ACK数据的RRC消息(Msg5)。在步骤230处,eNB 150将UE ACK和/或UL数据转发到MME 130,其可在步骤232处将NAS PDU转发到S-GW 140。如步骤234所示,在成功传输UL数据之后,从UE 160的角度来看MTEDT完成。因此,UE NAS再次暂停(例如,如果在MT EDT之前处于暂停状态),并且UE 160保持在空闲模式。
II.用于传输用户平面数据的MT EDT
a.基于Msg4的技术
在一个实施方案中,基于Msg-4的技术可用于传输用户平面数据。与先前技术一样,如果MME和/或eNB确定发起MT EDT以发送DL UP数据,则在寻呼消息中提供MT EDT指示。在该技术中,DL数据被加密并且经由专用业务信道(DTCH)传输。为了通过DTCH接收DL数据,UE可能需要导出新密钥以对DL数据进行解密。因此,UE可在UE的先前连接的暂停规程期间接收下一跳链接计数器(NCC)。
图3示出了根据一些具体实施的用于向设备传输下行链路(DL)用户平面(UP)数据的基于Msg4的技术的示例性消息传递图300。在该示例中,相对于图1描述的无线通信系统使用基于Msg4的技术(也称为“基于Msg4的解决方案”)来实现MT EDT。需注意,在该示例中,不需要针对DL数据的UL ACK,但是仍然可发送UL ACK。
在步骤302处,如果UE 160正在使用UP C-IoT EPS优化,则S-GW 140(或SCEF)可向MME 130发送DL数据到达的指示和DL数据大小信息。在步骤304处,MME 130确定是否发起MTEDT(例如,通过在S1-AP寻呼中包括MT EDT信息)。MME 130可基于以下来进行确定:(i)Dl数据大小信息、(ii)UE 160的订阅信息、(iii)是否预期将另外的DL数据传输到UE 160和/或(iv)释放辅助指示(RAI)。如果MME 130决定发起MT EDT,则该技术继续进行。在步骤306处,MME 130然后生成MT EDT指示(例如,1位指示),并且将MT EDT指示添加在发送到eNB 150的S1-AP寻呼消息中。
在步骤308处,eNB 150向UE 160发送具有MT EDT指示的寻呼消息。在步骤310处,如果UE 160接收寻呼并且识别MT EDT指示,则UE 160恢复UE上下文并且激活AS安全性。如框312所示,UE 160可从先前连接访问旧AS密钥(KRRCint_0,KeNB_0)。另外,UE可在UE 160的先前连接的暂停消息中具有NCC。
在步骤314处,UE 160经由PRACH发送Msg1以响应于寻呼。在步骤316处,eNB 150在Msg2中向UE 160发送RAR。RAR可包括UL授权大小。在步骤318处,UE 160用包括RRCConnectionResumeRequest的Msg3作出响应,其中建立原因为“mt-Access”(即,没有要传输的UL数据)。RRCConnectionResumeRequest还包括旧密钥KRRCint_0。在步骤320处,eNB150发起S1-AP上下文恢复规程以恢复S1连接并且重新激活S1-U承载。在步骤322处,MME130请求S-GW 140重新激活针对UE 160的S1-U承载。在步骤324处,MME 130向eNB 150确认UE上下文恢复。在步骤326处,S-GW 140将DL数据发送到eNB 150。
在步骤328处,eNB 150基于UE覆盖增强(CE)级别、最大TBS、建立原因、UE是否接收到UE的先前连接中的NCC、UE能力和/或根据S-GW 140是否预期另外的UL/DL数据来确定是否使用MT EDT。在步骤330处,如果eNB 150确定使用MT EDT,则eNB 150可发起S1连接的暂停。此外,在步骤332处,eNB 150发起S1-U承载的去激活。在步骤334处,eNB 150发送包括RRCConnectionRelease的Msg4以保持UE 160处于RRC_IDLE。消息包括设置为“rrc-Suspend”的ReleaseCause、与DL数据复用的resumeID、NextHopChainingCount(即,新NCC)和drb-ContinueROHC,其在被接收时由UE 160存储。另选地,如果UE 160未准备好接收Msg4中的DL数据,则eNB 150发送RRCConnectionResume消息而无需加密。
如前所述,在接收到具有MT EDT指示的寻呼消息之后,UE可激活AS安全单元并且对寻呼消息作出响应。然而,UE必须在Msg3中向eNB指示UE已激活AS安全性,并且准备好在Msg4中接收具有DL数据的加密RRC消息。在一个实施方案中,RRCConnectionResumeRequest消息中的备用位可用于此目的。另选地,在另一个实施方案中,eNB可被配置为如果满足一个或多个条件,则在寻呼中接收到MT EDT指示时确定UE默认激活AS安全性的MT EDT能力。第一条件是可根据Msg3将UE识别为寻呼UE。第二条件是UE能够进行MT EDT。第三条件是UE响应于包括MT-EDT指示的寻呼消息。例如,eNB可基于恢复原因是否为“mt-Access”来进行该确定。第四条件是UE在先前暂停消息中接收到NCC。具体地讲,在目标eNB从源eNB检索UE上下文时,源eNB可向目标eNB指示UE否能够在Msg4中接收DL据(例如,通过指示是否在上一个暂停规程中将NCC递送到UE)。
在一个实施方案中,UE可使用上述条件中的一者或多者来确定在响应于寻呼消息之前是否激活AS安全性。如果UE基于条件确定无法在Msg4中接收到DL数据,则UE不激活AS安全性。
在一些场景中,UE可具有要传输的UL数据(例如,对所接收的DL数据的应用程序确认),但当UE接收到包括MT-EDT指示的寻呼消息时,不能发起MO EDT。在此类场景中,如果UE使用恢复原因“mt-Access”,则eNB可在Msg4中释放UE(如上所述)。另选地,如果UE使用恢复原因“mo-Data”,则无法在Msg4中发送DL数据。因此,UE可能无法传输UL数据。
在一个实施方案中,可使用RRCConnectionResumeRequest消息的ResumeCause字段中的备用值来引入新的恢复原因“mo-mt-Access”。该新恢复原因指示UE准备好在Msg4中接收任何加密DL数据(例如,先前暂停消息中接收的MT EDT能力和NCC),并且还具有要发送的UL数据(例如,UL数据或针对DL数据的应用程序ACK)。
在另一个实施方案中,如果使用现有恢复原因(mt-Access),则假设Msg4不被加密或者UE未激活AS安全性并且传统规程进行。但当UE使用新恢复原因(例如,mt-Access-EDT)时,UE向eNB指示UE已经激活AS安全性并且准备好在Msg4中接收加密的RRC消息和/或DL数据。在这种情况下,DL数据可与Msg4中的RRC连接释放消息一起被发送。任选地,如果期望ULACK,则eNB可提供UL授权。然后,延迟释放规程,直到在Msg5中的所提供的UL授权中传输ULACK数据。在成功完成Msg5时,执行UE释放规程。
在另一个实施方案中,当UL CCCH消息扩展(例如,RRCConnectionResumeRequest-r16)用于Msg3中的RRC消息时,可通过移除RRC消息中的3位释放原因字段来释放该扩展所需的附加3位。在一个示例中,剩余1个备用位可用于释放辅助信息(RAI)的目的,其指示UE是否期望响应于DL数据而传输UL数据。在另一个示例中,剩余1个备用位可用于新恢复原因“mt-Access-EDT”或“mo-mt-Access”。新恢复原因“mo-mt-Access”指示UE正在响应于寻呼以及UE具有要传输的UL数据。
在一个实施方案中,如果eNB确定使用MT EDT(例如,基于UE CE级别、最大TBS大小、UE能力,并且不期望来自S-GW/UE的进一步的UL/DL数据),则eNB可发送具有DL数据的RRCConnectionRelease消息。如果eNB确定UE准备好在Msg4中接收DL数据,但eNB由于TBS限制(例如,UE处于更差的覆盖级别)而无法在Msg4中发送DL数据,则eNB可对DL数据进行分段并且在Msg4中传输。
在一些示例中,eNB可在Msg4中发送加密RRCConnectionResume消息。然而,如果eNB确定UE不能在Msg4中接收加密数据(例如,UE不响应于寻呼,UE不具有MT EDT能力,或者UE在先前暂停消息中未接收NCC),则Msg4中的RRCConnectionResume消息不被加密。
b.基于Msg2的技术
图4示出了根据一些具体实施的用于向设备传输下行链路(DL)用户平面(UP)数据的基于Msg2的技术的示例性消息传递图400。在该示例中,相对于图1描述的无线通信系统使用基于Msg2的技术(也称为“基于Msg2的解决方案”)来实现MT EDT。
基于Msg2的技术在消息传递图400的步骤402处开始。在步骤402处,S-GW 140确定是否发起MT EDT。在一个示例中,不管DL数据是CP还是UP数据,S-GW 140都进行确定。此外,S-GW 140可基于存在DL数据的单个实例还是多个实例来进行确定。在步骤404处,S-GW 140(或SCEF)将DL数据的指示发送到MME 130。在步骤406处,并且在接收到DL数据之后,MME130确定是否使用MT EDT以将数据传输到UE 160。MME 130可基于以下进行确定:(i)UE能力、(ii)TBS和/或(iii)RAI。
在步骤408处,MME 130确定发起MT EDT以将DL UP数据发送到UE 160。MME 130然后生成包括MT EDT指示、DL数据信息和恢复ID的S1-AP寻呼消息。MME 130然后向eNB 150传输S1-AP寻呼消息。在步骤410处,并且在接收到S1-AP寻呼消息之后,eNB 150可确定UE 160的PRACH资源。在步骤412处,eNB 150向UE 160发送寻呼消息(例如,RRC消息)。在步骤414处,如果UE 160接收寻呼并且识别MT EDT指示,则UE 160恢复UE上下文并且激活AS安全性。如框416所示,UE 160可从先前连接访问旧AS密钥(KRRCint_0,KeNB_0)。另外,UE可能已经在UE160的先前连接的暂停消息中接收到NCC(例如,NCC_1)。
在步骤418处,UE 160使用包括从寻呼消息导出的CF前导码的Msg1来响应于eNB150。在步骤418处,并且在接收到Msg1之后,eNB 150可能基于Msg1中包括的CF前导码来识别UE 160。此外,eNB 150生成要发送到MME 130的S1-AP初始消息。初始消息可包括发送DLUP数据和恢复ID的请求。在步骤420处,eNB 150向MME 130发送S1-AP初始消息。响应于接收到初始消息,MME 130可进行与S-GW 140的信令(例如,建立承载)以便从S-GW 140接收DL数据。在步骤422处,MME 130将DL UP数据发送到eNB 150。MME 130还可发送恢复ID和新NAS计数。
在步骤424处,eNB 150检索UE上下文并且对从MME 130接收的数据进行加密。在步骤426处,eNB 150向UE 160发送Msg2,其中Msg2包括暂停指示、新NAS计数、新恢复ID和DL数据。在步骤428处,UE 160传输包括具有任选UL数据的RRC ACK消息的RRC消息(Msg3)。在步骤430处,eNB 150可向MME 130发送包括新恢复ID的暂停完成消息。另外,eNB 150可向MME130发送任选UL数据。在步骤432处,MME 130可将UL数据转发到S-GW 140。
在该实施方案中,尽管未在eNB 150与S-GW 140之间建立S1承载,但eNB 150仍然可导出新密钥以保护Msg2和Msg3。然而,当在Msg2中发送RRCConnectionRelease消息时,eNB 150必须为下一个恢复规程提供相同的NCC值。这是因为在该场景中将不存在S1-AP暂停规程,并且因此eNB 150将不能够从MME 130接收任何新NCC。在该实施方案中,Msg2还可包括使UE发送加密RRC消息作为Msg3中的确认的UL授权。此外,UE NAS接收包括用户数据的NAS PDU。在该情况下,当针对MT EDT接收到NAS PDU时,AS发送不发起任何NAS信令的指示。在一些示例中,MME可在UE处于暂停状态时发送没有NAS安全性(例如,NAS完整性保护或加密)的用户数据,并且可使用AS安全性。
c.混合UP和CP技术
在一个实施方案中,在UE 160和eNB 150之间使用UP解决方案,并且在UE 160和MME 130(或S-GW 140)之间使用CP解决方案。
图5示出了根据一些具体实施的用于向设备传输下行链路(DL)用户平面(UP)数据的混合技术的示例性消息传递图500。在该示例中,相对于图1描述的无线通信系统使用混合技术实现MT EDT。
混合技术在消息传递图500的步骤502处开始。在步骤502处,S-GW 140确定是否发起MT EDT。在一个示例中,不管DL数据是CP还是UP数据,S-GW 140都进行确定。此外,S-GW140可基于存在DL数据的单个实例还是多个实例来进行确定。在步骤504处,S-GW 140将DL数据的指示发送到MME 130。在步骤506处,并且在接收到DL数据之后,MME 130确定是否使用MT EDT以将数据传输到UE 160。MME 130可基于以下进行确定:(i)UE能力、(ii)TBS和/或(iii)RAI。
在步骤508处,MME 130确定发起MT EDT以将DL UP数据发送到UE 160。MME 130然后生成包括MT EDT指示、DL数据信息和恢复ID的S1-AP寻呼消息。MME 130然后向eNB 150传输S1-AP寻呼消息。在步骤510处,并且在接收到S1-AP寻呼消息之后,eNB 150可向UE 160发送包括MT EDT指示的寻呼消息(例如,RRC消息)。在步骤512处,如果UE 160接收寻呼并且识别MT EDT指示,则UE 160恢复UE上下文并且激活AS安全性。如框514所示,UE 160可从先前连接访问旧AS密钥(KRRCint_0,KeNB_0)。另外,UE可能已经在UE 160的先前连接的暂停消息中接收到NCC(例如,NCC_1)。
在步骤516处,UE 160经由PRACH发送Msg1以响应于寻呼。在步骤518处,eNB 150在Msg2中向UE 160发送RAR。该RAR可包括传统UL授权大小。在步骤520处,UE 160通过包括RRCConnectionResumeRequest的Msg3作出响应,其中释放原因为“mt-Access”或“mo-Data”。RRCConnectionResumeRequest还包括旧密钥KRRCint_0。在步骤522处,eNB 150发起S1-AP UE上下文恢复规程以恢复S1连接。发送到MME 130的请求可包括发送MT数据的请求。在步骤524处,MME 130可能使用DL NAS传输消息来向eNB 150发送DL数据。
在步骤526处,eNB 150基于条件(例如,建立原因、MT EDT能力和/或UE是否接收到UE的先前连接中的NCC)来确定是否使用MT EDT。在步骤528处,eNB 150发送包括RRCConnectionRelease的Msg4以保持UE处于RRC_IDLE。消息包括暂停指示、与DL数据复用的resumeID和相同NCC,其在被接收时由UE 160存储。在步骤532处,eNB 150可确认向MME130的传输。
图6A和图6B示出了根据一些具体实施的示例性过程的流程图。为了清楚地展示,下面的描述通常在本说明书中的其他附图的上下文中描述过程。例如,过程600和610可由图1所示的基站(例如,eNB 150)执行。然而,应当理解,这些过程可视情况例如由任何合适的系统、环境、软件和硬件或者系统、环境、软件和硬件的组合执行。在一些具体实施中,过程的各个步骤可并行运行、组合运行、循环运行或以任何顺序运行。
图6A是用于移动终止(MT)早期数据传输(EDT)的示例性方法600的流程图。在步骤602处,方法涉及由RAN的节点接收MT EDT指示以及指示用于传输到由RAN服务的用户装备(UE)的下行链路数据的信息。在步骤604处,方法涉及基于指示下行链路数据的信息,确定发起MT EDT以将下行链路数据传输到UE。在步骤606处,方法涉及生成无线电资源控制(RRC)寻呼消息,该RRC寻呼消息包括:(i)MT EDT指示、(ii)无争用(CF)物理随机接入信道(PRACH)资源的指示,以及(iii)EDT-无线电网络临时标识符(EDT-RNTI)的指示。在步骤608处,方法涉及向UE传输RRC寻呼消息。
在一些具体实施中,指示下行链路数据的信息包括下行链路数据的大小,并且确定发起MT EDT进一步基于所需传输重复的数量。
在一些具体实施中,使用UE标识符(ID)和PRACH前导码索引的模函数来生成CF前导码。在一些具体实施中,EDT-RNTI被定义为EDT-RNTI=寻呼-RNTI(P-RNTI)-常数*偏移,并且其中常数是PRACH前导码索引。在一些具体实施中,方法还包括从UE接收对于RRC寻呼消息的RRC响应消息,该RRC响应消息包括CF前导码;根据RRC响应消息中的CF前导码识别UE;经由S1应用协议(S1-AP)初始消息向移动性管理实体(MME)发送对下行链路数据的请求;以及从MME并经由S1-AP响应消息接收下行链路非接入层(NAS)协议数据单元(PDU)。
在一些具体实施中,下行链路数据是用户平面数据,并且其中方法还包括:检索UE上下文并且使用UE上下文对下行链路NAS PDU进行加密;以及在下行链路RRC消息中将下行链路NAS PDU传输到UE。
在一些具体实施中,下行链路RRC消息还包括暂停指示以及与下行链路NAS PDU复用的新恢复ID。
在一些具体实施中,下行链路数据是控制平面数据,并且方法还包括在下行链路RRC消息中将DL PDU传输到UE。
在一些具体实施中,下行链路RRC消息还包括针对UE的定时提前(TA)和上行链路授权。在一些具体实施中,所接收的下行链路NAS PDU使用NAS安全性来进行加密。在一些具体实施中,经由S1应用协议(S1-AP)寻呼消息从移动性管理实体(MME)接收MT EDT指示以及指示下行链路数据的信息。
图6B是用于移动终止(MT)早期数据传输(EDT)的示例性方法610的流程图。在步骤612处,方法涉及生成寻呼消息,该寻呼消息包括无争用(CF)物理随机接入信道(PRACH)资源的指示以及早期数据传输-无线电网络临时标识符(EDT-RNTI)偏移。在步骤614处,方法还包括对寻呼消息进行编码以用于传输到用户装备(UE)。
图6A和图6B所示的示例性过程可被修改或重新配置为包括另外的、更少的或不同的步骤(图6A和图6B中未示出),其可以所示顺序或以不同顺序执行。
图7示出了根据各种实施方案的网络的系统700的示例性架构。以下描述是针对结合3GPP技术规范提供的LTE系统标准和5G或NR系统标准操作的示例系统700提供的。然而,就这一点而言示例性实施方案不受限制,并且所述实施方案可应用于受益于本文所述原理的其他网络,诸如未来3GPP系统(例如,第六代(6G))系统、IEEE 802.16协议(例如,WMAN、WiMAX等)等。
如图7所示,系统700包括UE 701a和UE 701b(统称为“多个UE 701”或“UE 701”)。在该示例中,多个UE 701被示为智能电话(例如,可连接到一个或多个蜂窝网络的手持式触摸屏移动计算设备),但也可包括任何移动或非移动计算设备,诸如消费电子设备、移动电话、智能电话、功能手机、平板电脑、可穿戴计算机设备、个人数字助理(PDA)、寻呼机、无线手持设备、台式计算机、膝上型计算机、车载信息娱乐(IVI)、车载娱乐(ICE)设备、仪表板(IC)、平视显示器(HUD)设备、板载诊断(OBD)设备、dashtop移动装备(DME)、移动数据终端(MDT)、电子发动机管理系统(EEMS)、电子/发动机电子控制单元(ECU)、电子/发动机电子控制模块(ECM)、嵌入式系统、微控制器、控制模块、发动机管理系统(EMS)、联网或“智能”家电、MTC设备、M2M、IoT设备等。
在一些实施方案中,多个UE 701中的任一者可包以是IoT UE,这种UE可包括被设计用于利用短期UE连接的低功率IoT应用的网络接入层。IoT UE可利用诸如M2M或MTC的技术来经由PLMN、ProSe或D2D通信、传感器网络或IoT网络与MTC服务器或设备交换数据。M2M或MTC数据交换可以是机器启动的数据交换。IoT网络描述了互连的IoT UE,这些UE可包括具有短暂连接的唯一可识别的嵌入式计算设备(在互联网基础设施内)。IoT UE可执行后台应用程序(例如,保持活动消息、状态更新等)以促进IoT网络的连接。
多个UE 701可被配置为例如与RAN 710通信地耦接。在实施方案中,RAN 710可以是NG RAN或5G RAN、E-UTRAN或传统RAN,诸如UTRAN或GERAN。如本文所用,术语“NG RAN”等可以是指在NR或5G系统700中操作的RAN 710,而术语“E-UTRAN”等可以是指在LTE或4G系统700中操作的RAN 710。多个UE 701分别利用连接(或信道)703和704,每个连接包括物理通信接口或层(下文进一步详细讨论)。
在该示例中,连接703和704被示出为空中接口以实现通信耦接,并且可与蜂窝通信协议一致,蜂窝通信协议诸如GSM协议、CDMA网络协议、PTT协议、POC协议、UMTS协议、3GPPLTE协议、5G协议、NR协议和/或本文所讨论的任何其他通信协议。在实施方案中,多个UE701可经由ProSe接口705直接交换通信数据。ProSe接口705可另选地称为SL接口705,并且可包括一个或多个逻辑信道,包括但不限于PSCCH、PSSCH、PSDCH和PSBCH。
UE 701b被示出为被配置为经由连接707接入AP 706(也称为“WLAN节点706”、“WLAN 706”、“WLAN终端706”、“WT 706”等)。连接707可包括本地无线连接,诸如与任何IEEE802.11协议一致的连接,其中AP 706将包括无线保真
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路由器。在该示例中,示出AP 706连接到互联网而没有连接到无线系统的核心网络(下文进一步详细描述)。在各种实施方案中,UE 701b、RAN 710和AP 706可被配置为利用LWA操作和/或LWIP操作。LWA操作可涉及由RAN节点711a-711b配置为利用LTE和WLAN的无线电资源的处于RRC_CONNECTED状态的UE 701b。LWIP操作可涉及UE 701b经由IPsec协议隧道来使用WLAN无线电资源(例如,连接707)来认证和加密通过连接707发送的分组(例如,IP分组)。IPsec隧道传送可包括封装整个原始IP分组并添加新的分组头,从而保护IP分组的原始头。
RAN 710可包括启用连接703和704的一个或多个AN节点或RAN节点711a和711b(统称为“多个RAN节点711”或“RAN节点711”)。如本文所用,术语“接入节点”、“接入点”等可描述为网络与一个或多个用户之间的数据和/或语音连接提供无线电基带功能的装备。这些接入节点可被称为BS、gNB、RAN节点、eNB、NodeB、RSU、TRxP或TRP等,并且可包括在地理区域(例如,小区)内提供覆盖的地面站(例如,陆地接入点)或卫星站。如本文所用,术语“NG RAN节点”等可以指在NR或5G系统700中操作的RAN节点711(例如gNB),而术语“E-UTRAN节点”等可以指在LTE或4G系统700中操作的RAN节点711(例如eNB)。根据各种实施方案,多个RAN节点711可被实现为专用物理设备诸如宏小区基站和/或用于提供与宏小区相比具有较小覆盖区域、较小用户容量或较高带宽的毫微微小区、微微小区或其他类似小区的低功率(LP)基站中的一者或多者。
在一些实施方案中,多个RAN节点711的全部或部分可被实现为在服务器计算机上运行的一个或多个软件实体,作为可被称为CRAN和/或虚拟基带单元池(vBBUP)的虚拟网络的一部分。在这些实施方案中,CRAN或vBBUP可实现RAN功能划分,诸如PDCP划分,其中RRC和PDCP层由CRAN/vBBUP操作,而其他L2协议实体由各个RAN节点711操作;MAC/PHY划分,其中RRC、PDCP、RLC和MAC层由CRAN/vBBUP操作,而PHY层由各个RAN节点711操作;或“下部PHY”划分,其中RRC、PDCP、RLC、MAC层和PHY层的上部部分由CRAN/vBBUP操作,而PHY层的下部部分由各个RAN节点711操作。该虚拟化框架允许多个RAN节点711的空闲处理器内核执行其他虚拟化应用程序。在一些具体实施中,单独的RAN节点711可表示经由单独的F1接口(图7未示出)连接到gNB-CU的单独的gNB-DU。在这些具体实施中,gNB-DU可以包括一个或多个远程无线电头端或RFEM(参见例如图10),并且gNB-CU可由位于RAN 710中的服务器(未示出)或由服务器池以与CRAN/vBBUP类似的方式操作。除此之外或另选地,多个RAN节点711中的一者或多者可以是下一代eNB(ng-eNB),该下一代eNB是向多个UE 701提供E-UTRA用户平面和控制平面协议终端并且经由NG接口(下文讨论)连接到5GC(例如,图9的CN 920)的RAN节点。
在V2X场景中,多个RAN节点711中的一个或多个RAN节点可以是RSU或充当RSU。术语“道路侧单元”或“RSU”可指用于V2X通信的任何交通基础设施实体。RSU可在合适的RAN节点或静止(或相对静止)的UE中实现或由其实现,其中在UE中实现或由其实现的RSU可被称为“UE型RSU”,在eNB中实现或由其实现的RSU可被称为“eNB型RSU”,在gNB中实现或由其实现的RSU可被称为“gNB型RSU”等等。在一个示例中,RSU是与位于道路侧上的射频电路耦接的计算设备,该计算设备向通过的车辆UE 701(vUE 701)提供连接性支持。RSU还可包括内部数据存储电路,其用于存储交叉路口地图几何形状、交通统计、媒体,以及用于感测和控制正在进行的车辆和行人交通的应用程序/软件。RSU可在5.9GHz直接近程通信(DSRC)频带上操作以提供高速事件所需的极低延迟通信,诸如防撞、交通警告等。除此之外或另选地,RSU可在蜂窝V2X频带上操作以提供前述低延迟通信以及其他蜂窝通信服务。除此之外或另选地,RSU可作为Wi-Fi热点(2.4GHz频带)操作和/或提供与一个或多个蜂窝网络的连接以提供上行链路和下行链路通信。计算设备和RSU的射频电路中的一些或全部可封装在适用于户外安装的耐候性封装件中,并且可包括网络接口控制器以提供与交通信号控制器和/或回程网络的有线连接(例如,以太网)。
多个RAN节点711中的任一个都可作为空中接口协议的终点,并且可以是多个UE701的第一联系点。在一些实施方案中,多个RAN节点711中的任一个都可执行RAN 710的各种逻辑功能,包括但不限于无线电网络控制器(RNC)的功能,诸如无线电承载管理、上行链路和下行链路动态无线电资源管理和数据分组调度以及移动性管理。
在实施方案中,多个UE 701可被配置为根据各种通信技术,使用OFDM通信信号在多载波通信信道上彼此或者与多个RAN节点711中的任一个进行通信,所述通信技术诸如但不限于OFDMA通信技术(例如,用于下行链路通信)或SC-FDMA通信技术(例如,用于上行链路和ProSe或侧链路通信),尽管实施方案的范围在这方面不受限制。OFDM信号可包括多个正交子载波。
在一些实施方案中,下行链路资源网格可用于从多个RAN节点711中的任一个节点到多个UE 701的下行链路传输,而上行链路传输可利用类似的技术。网格可以是时频网格,称为资源网格或时频资源网格,其是每个时隙中下行链路中的物理资源。对于OFDM系统,此类时频平面表示是常见的做法,这使得无线资源分配变得直观。资源网格的每一列和每一行分别对应一个OFDM符号和一个OFDM子载波。时域中资源网格的持续时间与无线电帧中的一个时隙对应。资源网格中最小的时频单位表示为资源元素。每个资源网格包括多个资源块,这些资源块描述了某些物理信道到资源元素的映射。每个资源块包括资源元素的集合;在频域中,这可以表示当前可以分配的最少量资源。使用此类资源块来传送几个不同的物理下行链路信道。
根据各种实施方案,多个UE 701和多个RAN节点711通过许可介质(也称为“许可频谱”和/或“许可频带”)和未许可共享介质(也称为“未许可频谱”和/或“未许可频带”)来传送数据(例如,发送数据和接收数据)。许可频谱可包括在大约400MHz至大约3.8GHz的频率范围内操作的信道,而未许可频谱可包括5GHz频带。
为了在未许可频谱中操作,多个UE 701和多个RAN节点711可使用LAA、eLAA和/或feLAA机制来操作。在这些具体实施中,多个UE 701和多个RAN节点711可执行一个或多个已知的介质感测操作和/或载波感测操作,以便确定未许可频谱中的一个或多个信道当在未许可频谱中传输之前是否不可用或以其他方式被占用。可根据先听后说(LBT)协议来执行介质/载波感测操作。
LBT是一种机制,装备(例如,多个UE 701、多个RAN节点711等)利用该机制来感测介质(例如,信道或载波频率)并且在该介质被感测为空闲时(或者当感测到该介质中的特定信道未被占用时)进行传输。介质感测操作可包括CCA,该CCA利用至少ED来确定信道上是否存在其他信号,以便确定信道是被占用还是空闲。该LBT机制允许蜂窝/LAA网络与未许可频谱中的现有系统以及与其他LAA网络共存。ED可包括感测一段时间内在预期传输频带上的RF能量,以及将所感测的RF能量与预定义或配置的阈值进行比较。
通常,5GHz频带中的现有系统是基于IEEE 802.11技术的WLAN。WLAN采用基于争用的信道接入机制,称为CSMA/CA。这里,当WLAN节点(例如,移动站(MS)诸如UE 701、AP 706等)打算传输时,WLAN节点可在传输之前首先执行CCA。另外,在多于一个WLAN节点将信道感测为空闲并且同时进行传输的情况下,使用退避机制来避免冲突。该退避机制可以是在CWS内随机引入的计数器,该计数器在发生冲突时呈指数增加,并且在传输成功时重置为最小值。被设计用于LAA的LBT机制与WLAN的CSMA/CA有点类似。在一些具体实施中,DL或UL传输突发(包括PDSCH或PUSCH传输)的LBT过程可具有在X和Y ECCA时隙之间长度可变的LAA争用窗口,其中X和Y为LAA的CWS的最小值和最大值。在一个示例中,LAA传输的最小CWS可为9微秒(ms);然而,CWS的大小和MCOT(例如,传输突发)可基于政府监管要求。
LAA机制建立在LTE-Advanced系统的CA技术上。在CA中,每个聚合载波都被称为CC。一个CC可具有1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz或20MHz的带宽,并且最多可聚合五个CC,因此最大聚合带宽为100MHz。在FDD系统中,对于DL和UL,聚合载波的数量可以不同,其中UL CC的数量等于或低于DL分量载波的数量。在一些情况下,各个CC可具有与其他CC不同的带宽。在TDD系统中,CC的数量以及每个CC的带宽通常对于DL和UL是相同的。
CA还包含各个服务小区以提供各个CC。服务小区的覆盖范围可不同,例如,因为不同频带上的CC将经历不同的路径损耗。主要服务小区或PCell可为UL和DL两者提供PCC,并且可处理与RRC和NAS相关的活动。其他服务小区被称为SCell,并且每个SCell可为UL和DL两者提供各个SCC。可按需要添加和移除SCC,而改变PCC可能需要UE 701经历切换。在LAA、eLAA和feLAA中,SCell中的一些或全部可在未许可频谱(称为“LAA SCell”)中操作,并且LAA SCell由在许可频谱中操作的PCell协助。当UE被配置为具有多于一个LAA SCell时,UE可在配置的LAA SCell上接收UL授权,指示同一子帧内的不同PUSCH起始位置。
PDSCH将用户数据和较高层信令承载到多个UE 701。除其他信息外,PDCCH承载关于与PDSCH信道有关的传输格式和资源分配的信息。它还可以向多个UE 701通知关于与上行链路共享信道有关的传输格式、资源分配和HARQ信息。通常,可以基于从多个UE 701中的任一个反馈的信道质量信息在多个RAN节点711中的任一个上执行下行链路调度(向小区内的UE 701b分配控制和共享信道资源块)。可在用于(例如,分配给)多个UE 701中的每个UE的PDCCH上发送下行链路资源分配信息。
PDCCH使用CCE来传送控制信息。在被映射到资源元素之前,可以首先将PDCCH复数值符号组织为四元组,然后可以使用子块交织器对其进行排列以进行速率匹配。可以使用这些CCE中的一个或多个来传输每个PDCCH,其中每个CCE可以对应于分别具有四个物理资源元素的九个集合,称为REG。四个正交相移键控(QPSK)符号可以映射到每个REG。根据DCI的大小和信道条件,可以使用一个或多个CCE来传输PDCCH。可存在四个或更多个被定义在LTE中具有不同数量的CCE(例如,聚合级,L=1、2、4或8)的不同的PDCCH格式。
一些实施方案可以使用用于控制信道信息的资源分配的概念,其是上述概念的扩展。例如,一些实施方案可利用将PDSCH资源用于控制信息传输的EPDCCH。可使用一个或多个ECCE来传输EPDCCH。与以上类似,每个ECCE可以对应于九个包括四个物理资源元素的集合,称为EREG。在一些情况下,ECCE可以具有其他数量的EREG。
多个RAN节点711可被配置为经由接口712彼此通信。在系统700是LTE系统的实施方案中(例如,当CN 720是如图8中的EPC 820时),接口712可以是X2接口712。X2接口可被限定在连接到EPC 720的两个或更多个RAN节点711(例如,两个或更多个eNB等)之间,和/或连接到EPC 720的两个eNB之间。在一些具体实施中,X2接口可包括X2用户平面接口(X2-U)和X2控制平面接口(X2-C)。X2-U可为通过X2接口传输的用户分组提供流控制机制,并且可用于传送关于eNB之间的用户数据的递送的信息。例如,X2-U可提供关于从MeNB传输到SeNB的用户数据的特定序号信息;关于针对用户数据成功将PDCP PDU从SeNB按序递送到UE 701的信息;未递送到UE 701的PDCP PDU的信息;关于SeNB处用于向UE传输用户数据的当前最小期望缓冲器大小的信息;等等。X2-C可提供LTE内接入移动性功能,包括从源eNB到目标eNB的上下文传输、用户平面传输控制等;负载管理功能;以及小区间干扰协调功能。
在系统700是5G或NR系统的实施方案中(例如,当CN 720是图9中的5GC 920时),接口712可以是Xn接口712。Xn接口被限定在连接到5GC 720的两个或更多个RAN节点711(例如,两个或更多个gNB等)之间、连接到5GC 720的RAN节点711(例如,gNB)和eNB之间,和/或连接到5GC 720的两个eNB之间。在一些具体实施中,Xn接口可包括Xn用户平面(Xn-U)接口和Xn控制平面(Xn-C)接口。Xn-U可提供用户平面PDU的非保证递送并支持/提供数据转发和流量控制功能。Xn-C可提供管理和错误处理功能,用于管理Xn-C接口的功能;在连接模式(例如,CM连接)下对UE 701的移动性支持包括用于管理一个或多个RAN节点711之间的连接模式的UE移动性的功能。该移动性支持可包括从旧(源)服务RAN节点711到新(目标)服务RAN节点711的上下文传输;以及对旧(源)服务RAN节点711到新(目标)服务RAN节点711之间的用户平面隧道的控制。Xn-U的协议栈可包括建立在因特网协议(IP)传输层上的传输网络层,以及UDP和/或IP层的顶部上的用于承载用户平面PDU的GTP-U层。Xn-C协议栈可包括应用层信令协议(称为Xn应用协议(Xn-AP))和构建在SCTP上的传输网络层。SCTP可在IP层的顶部,并且可提供对应用层消息的有保证的递送。在传输IP层中,使用点对点传输来递送信令PDU。在其他具体实施中,Xn-U协议栈和/或Xn-C协议栈可与本文所示和所述的用户平面和/或控制平面协议栈相同或类似。
RAN 710被示出为通信地耦接到核心网—在该实施方案中,通信地耦接到核心网(CN)720。该CN 720可包括多个网络元件722,其被配置为向经由RAN 710连接到CN 720的客户/用户(例如,多个UE 701的用户)提供各种数据和电信服务。CN 720的部件可在一个物理节点或单独的物理节点中实现,包括用于从机器可读或计算机可读介质(例如,非暂态机器可读存储介质)读取和执行指令的部件。在一些实施方案中,NFV可用于经由存储在一个或多个计算机可读存储介质中的可执行指令来将上述网络节点功能中的任一个或全部虚拟化(下文将进一步详细描述)。CN720的逻辑实例可被称为网络切片,并且CN 720的一部分的逻辑实例可被称为网络子切片。NFV架构和基础设施可用于将一个或多个网络功能虚拟化到包含行业标准服务器硬件、存储硬件或交换机的组合的物理资源上(另选地由专有硬件执行)。换句话讲,NFV系统可用于执行一个或多个EPC部件/功能的虚拟或可重新配置的具体实施。
一般来讲,应用服务器730可以是提供与核心网络一起使用IP承载资源的应用的元件(例如,UMTS PS域、LTE PS数据服务等)。应用服务器730还可被配置为经由EPC 720支持针对多个UE 701的一种或多种通信服务(例如,VoIP会话、PTT会话、群组通信会话、社交网络服务等)。
在实施方案中,CN 720可以是5GC(称为“5GC 720”等),并且RAN 710可经由NG接口713与CN 720连接。在实施方案中,NG接口713可分成两部分:NG用户平面(NG-U)接口714,该接口在RAN节点711和UPF之间承载流量数据;和S1控制平面(NG-C)接口715,该接口是多个RAN节点711和多个AMF之间的信令接口。参照图9更详细地讨论CN 720是5GC 720的实施方案。
在实施方案中,CN 720可以是5G CN(称为“5GC 720”等),而在其他实施方案中,CN720可以是EPC。在CN 720是EPC(称为“EPC 720”等)的情况下,RAN 710可经由S1接口713与CN 720连接。在实施方案中,S1接口713可分成两部分:S1用户平面(S1-U)接口714,该接口在RAN节点711和S-GW之间承载流量数据;和S1-MME接口715,该接口是多个RAN节点711和多个MME之间的信令接口。
图8示出了根据各种实施方案的包括第一CN 820的系统800的示例性架构。在该示例中,系统800可实现LTE标准,其中CN 820是对应于图7的CN 720的EPC 820。另外,UE 801可与图7的UE 701相同或类似,并且E-UTRAN 810可为与图7的RAN 710相同或类似的RAN,并且其可包括先前讨论的RAN节点711。CN 820可包括MME 821、S-GW 822、P-GW 823、HSS 824和SGSN 825。
MME 821在功能上可类似于传统SGSN的控制平面,并且可实施MM功能以保持跟踪UE 801的当前位置。MME 821可执行各种MM过程以管理访问中的移动性方面,诸如网关选择和跟踪区域列表管理。MM(在E-UTRAN系统中也称为“EPS MM”或“EMM”)可以指用于维护关于UE 801的当前位置的知识、向用户/订阅者提供用户身份保密性和/或执行其他类似服务的所有适用程序、方法、数据存储等。每个UE 801和MME 821可包括MM或EMM子层,并且当成功完成附接过程时,可在UE 801和MME 821中建立MM上下文。MM上下文可以是存储UE 801的MM相关信息的数据结构或数据库对象。MME 821可经由S6a参考点与HSS 824耦接,经由S3参考点与SGSN 825耦接,并且经由S11参考点与S-GW 822耦接。
SGSN 825可以是通过跟踪单独UE 801的位置并执行安全功能来服务于UE 801的节点。此外,SGSN 825可执行EPC间节点信令以用于2G/3G与E-UTRAN 3GPP接入网络之间的移动性;如由MME 821指定的PDN和S-GW选择;UE 801时区功能的处理,如由MME 821所指定的;以及用于切换到E-UTRAN 3GPP接入网络的MME选择。MME 821与SGSN 825之间的S3参考点可在空闲状态和/或活动状态下启用用于3GPP间接入网络移动性的用户和承载信息交换。
HSS 824可包括用于网络用户的数据库,该数据库包括用于支持网络实体处理通信会话的订阅相关信息。EPC 820可包括一个或若干个HSS 824,这取决于移动订阅者的数量、装备的容量、网络的组织等。例如,HSS 824可以为路由/漫游、认证、授权、命名/寻址解决方案、位置依赖性等提供支持。HSS 824和MME 821之间的S6a参考点可以启用订阅和认证数据的转移,以用于认证/授权用户访问HSS 824和MME 821之间的EPC 820。
S-GW 822可终止朝向RAN 810的S1接口713(图8中的“S1-U”),并且在RAN 810与EPC 820之间路由数据分组。另外,S-GW 822可以是用于RAN间节点切换的本地移动锚点,并且还可以提供用于3GPP间移动的锚。其他职责可包括合法拦截、计费和执行某些策略。S-GW822与MME 821之间的S11参考点可在MME 821与S-GW 822之间提供控制平面。S-GW 822可经由S5参考点与P-GW 823耦接。
P-GW 823可终止朝向PDN 830的SGi接口。P-GW 823可以经由IP接口725(参见例如图7)在EPC 820与外部网络诸如包括应用服务器730(另选地称为“AF”)的网络之间路由数据分组。在实施方案中,P-GW 823可以经由IP通信接口725(参见例如,图7)通信地耦接到应用服务器(图7的应用服务器730或图8中的PDN 830)。P-GW 823与S-GW 822之间的S5参考点可在P-GW 823与S-GW 822之间提供用户平面隧穿和隧道管理。由于UE 801的移动性以及S-GW 822是否需要连接到非并置的P-GW 823以用于所需的PDN连接性,S5参考点也可用于S-GW 822重定位。P-GW 823还可包括用于策略实施和计费数据收集(例如PCEF(未示出))的节点。另外,P-GW 823与分组数据网络(PDN)830之间的SGi参考点可以是运营商外部公共、私有PDN或内部运营商分组数据网络,例如以用于提供IMS服务。P-GW 823可以经由Gx参考点与PCRF 826耦接。
PCRF 826是EPC 820的策略和计费控制元素。在非漫游场景中,与UE 801的互联网协议连接访问网络(IP-CAN)会话相关联的国内公共陆地移动网络(HPLMN)中可能存在单个PCRF 826。在具有本地流量突破的漫游场景中,可能存在两个与UE 801的IP-CAN会话相关联的PCRF:HPLMN中的国内PCRF(H-PCRF)和受访公共陆地移动网络(VPLMN)中的受访PCRF(V-PCRF)。PCRF 826可经由P-GW 823通信地耦接到应用服务器830。应用服务器830可发送信号通知PCRF 826以指示新服务流,并且选择适当的QoS和计费参数。PCRF 826可将该规则配置为具有适当的TFT和QCI的PCEF(未示出),该功能如由应用服务器830指定的那样开始QoS和计费。PCRF 826和P-GW 823之间的Gx参考点可允许在P-GW 823中将QoS策略和收费规则从PCRF 826传输到PCEF。Rx参考点可驻留在PDN 830(或“AF 830”)与PCRF 826之间。
图9示出了根据各种实施方案的包括第二CN 920的系统900的架构。系统900被示出为包括UE 901,其可与先前讨论的UE 701和UE 801相同或类似;(R)AN 910,其可与先前讨论的RAN 710和RAN 810相同或类似,并且其可包括先前讨论的RAN节点711;和DN 903,其可以是例如运营商服务、互联网访问或第3方服务;和5GC 920。5GC 920可包括AUSF 922;AMF 921;SMF 924;NEF 923;PCF 926;NRF 925;UDM 927;AF 928;UPF 902;和NSSF 929。
UPF 902可充当RAT内和RAT间移动性的锚点、与DN 903互连的外部PDU会话点,以及支持多宿主PDU会话的分支点。UPF 902还可执行分组路由和转发,执行分组检查,执行策略规则的用户平面部分,合法拦截分组(UP收集),执行流量使用情况报告,对用户平面执行QoS处理(例如,分组滤波、门控、UL/DL速率执行),执行上行链路流量验证(例如,SDF到QoS流映射),上行链路和下行链路中的传输级别分组标记以及执行下行链路分组缓冲和下行链路数据通知触发。UPF 902可包括上行链路分类器以支持将流量路由到数据网络。DN 903可表示各种网络运营商服务、互联网访问或第三方服务。DN 903可包括或类似于先前讨论的应用服务器730。UPF 902可经由SMF 924和UPF 902之间的N4参考点与SMF 924进行交互。
AUSF 922可存储用于UE 901的认证的数据并处理与认证相关的功能。AUSF 922可有利于针对各种访问类型的公共认证框架。AUSF 922可经由AMF 921和AUSF 922之间的N12参考点与AMF 921通信;并且可经由UDM 927和AUSF 922之间的N13参考点与UDM 927通信。另外,AUSF 922可呈现出基于Nausf服务的接口。
AMF 921可负责注册管理(例如,负责注册UE 901等)、连接管理、可达性管理、移动性管理和对AMF相关事件的合法拦截,并且访问认证和授权。AMF 921可以是AMF 921和SMF924之间的N11参考点的终止点。AMF 921可为UE 901和SMF 924之间的SM消息提供传输,并且充当用于路由SM消息的透明代理。AMF 921还可为UE 901和SMSF(图9中未示出)之间的SMS消息提供传输。AMF 921可充当SEAF,该SEAF可包括与AUSF 922和UE 901的交互,接收由于UE 901认证过程而建立的中间密钥。在使用基于USIM的认证的情况下,AMF 921可从AUSF922检索安全材料。AMF 921还可包括SCM功能,该SCM功能从SEA接收用于导出接入网络特定密钥的密钥。此外,AMF 921可以是RAN CP接口的终止点,其可包括或为(R)AN 910和AMF921之间的N2参考点;并且AMF 921可以是NAS(N1)信令的终止点,并且执行NAS加密和完整性保护。
AMF 921还可通过N3 IWF接口支持与UE 901的NAS信令。N3IWF可用于提供对不可信实体的访问。N3IWF可以是控制平面的(R)AN 910和AMF 921之间的N2接口的终止点,并且可以是用户平面的(R)AN 910和UPF 902之间的N3参考点的终止点。因此,AMF 921可处理来自SMF 924和AMF 921的用于PDU会话和QoS的N2信令,封装/解封分组以用于IPSec和N3隧道,将N3用户平面分组标记在上行链路中,并且执行对应于N3分组标记的QoS,这考虑到与通过N2接收的此类标记相关联的QoS需求。N3IWF还可经由UE 901和AMF 921之间的N1参考点在UE 901和AMF 921之间中继上行链路和下行链路控制平面NAS信令,并且在UE 901和UPF 902之间中继上行链路和下行链路用户平面分组。N3IWF还提供用于利用UE 901建立IPsec隧道的机制。AMF 921可呈现出基于Namf服务的接口,并且可以是两个AMF 921之间的N14参考点和AMF 921与5G-EIR(图9未示出)之间的N17参考点的终止点。
UE 901可能需要向AMF 921注册以便接收网络服务。RM用于向网络(例如,AMF921)注册UE 901或解除UE的注册,并且在网络(例如,AMF 921)中建立UE上下文。UE 901可在RM-REGISTERED状态或RM-DEREGISTERED状态下操作。在RM DEREGISTERED状态下,UE 901未向网络注册,并且AMF 921中的UE上下文不保持UE 901的有效位置或路由信息,因此AMF921无法到达UE 901。在RM REGISTERED状态下,UE 901向网络注册,并且AMF 921中的UE上下文可保持UE 901的有效位置或路由信息,因此AMF 921可到达UE 901。在RM-REGISTERED状态下,UE 901可执行移动性注册更新规程,执行由周期性更新计时器的到期触发的周期性注册更新规程(例如,以通知网络UE 901仍然处于活动状态),并且执行注册更新规程以更新UE能力信息或与网络重新协商协议参数等。
AMF 921可存储用于UE 901的一个或多个RM上下文,其中每个RM上下文与对网络的特定接入相关联。RM上下文可以是数据结构、数据库对象等,其指示或存储尤其每种接入类型的注册状态和周期性更新定时器。AMF 921还可存储可与先前讨论的(E)MM上下文相同或类似的5GC MM上下文。在各种实施方案中,AMF 921可在相关联的MM上下文或RM上下文中存储UE 901的CE模式B限制参数。AMF 921还可在需要时从已经存储在UE上下文(和/或MM/RM上下文)中的UE的使用设置参数导出值。
CM可用于通过N1接口建立和释放UE 901与AMF 921之间的信令连接。信令连接用于启用UE 901与CN 920之间的NAS信令交换,并且包括UE与AN之间的信令连接(例如,用于非3GPP接入的RRC连接或UE-N3IWF连接)以及AN(例如,RAN 910)与AMF 921之间的UE 901的N2连接。UE 901可在两个CM状态(CM-IDLE模式或CM-CONNECTED模式)中的一者下操作。当UE901在CM-IDLE状态/模式下操作时,UE 901可不具有通过N1接口与AMF 921建立的NAS信令连接,并且可存在用于UE 901的(R)AN 910信令连接(例如,N2和/或N3连接)。当UE 901在CM-CONNECTED状态/模式下操作时,UE 901可具有通过N1接口与AMF 921建立的NAS信令连接,并且可存在用于UE 901的(R)AN 910信令连接(例如,N2和/或N3连接)。在(R)AN 910与AMF 921之间建立N2连接可致使UE 901从CM-IDLE模式转变为CM-CONNECTED模式,并且当(R)AN 910与AMF 921之间的N2信令被释放时,UE 901可从CM-CONNECTED模式转变为CM-IDLE模式。
SMF 924可负责SM(例如,会话建立、修改和释放,包括UPF和AN节点之间的隧道维护);UE IP地址分配和管理(包括任选授权);UP功能的选择和控制;配置UPF的交通转向以将流量路由至正确的目的地;终止朝向策略控制功能的接口;策略执行和QoS的控制部分;合法拦截(对于SM事件和与LI系统的接口);终止NAS消息的SM部分;下行链路数据通知;发起经由AMF通过N2发送到AN的AN特定SM信息;以及确定会话的SSC模式。SM可指PDU会话的管理,并且PDU会话或“会话”可指提供或实现由数据网络名称(DNN)识别的UE 901和数据网络(DN)903之间的PDU交换的PDU连接性服务。PDU会话可以使用在UE 901和SMF 924之间通过N1参考点交换的NAS SM信令在UE 901请求时建立,在UE 901和5GC 920请求时修改,并且在UE 901和5GC 920请求时释放。在从应用服务器请求时,5GC 920可触发UE 901中的特定应用程序。响应于接收到触发消息,UE 901可将触发消息(或触发消息的相关部分/信息)传递到UE 901中的一个或多个识别的应用程序。UE 901中的识别的应用程序可建立到特定DNN的PDU会话。SMF 924可检查UE 901请求是否符合与UE 901相关联的用户订阅信息。就这一点而言,SMF 924可检索和/或请求以从UDM 927接收关于SMF 924级别订阅数据的更新通知。
SMF 924可包括以下漫游功能:处理本地执行以应用QoS SLA(VPLMN);计费数据采集和计费接口(VPLMN);合法拦截(对于SM事件和与LI系统的接口,在VPLMN中);以及支持与外部DN的交互,以传输用于通过外部DN进行PDU会话授权/认证的信令。在漫游场景中,两个SMF 924之间的N16参考点可包括在系统900中,该系统可位于受访网络中的SMF 924与家庭网络中的另一个SMF 924之间。另外,SMF 924可呈现出基于Nsmf服务的接口。
NEF 923可提供用于安全地暴露由3GPP网络功能为第三方、内部暴露/再暴露、应用功能(例如,AF 928)、边缘计算或雾计算系统等提供的服务和能力的构件。在此类实施方案中,NEF 923可对AF进行认证、授权和/或限制。NEF 923还可转换与AF 928交换的信息以及与内部网络功能交换的信息。例如,NEF 923可在AF服务标识符和内部5GC信息之间转换。NEF 923还可基于其他网络功能(NF)的暴露能力从其他网络功能接收信息。该信息可作为结构化数据存储在NEF 923处,或使用标准化接口存储在数据存储NF处。然后,存储的信息可由NEF 923重新暴露于其他NF和AF,并且/或者用于其他目的诸如分析。另外,NEF 923可呈现出基于Nnef服务的接口。
NRF 925可支持服务发现功能,从NF实例接收NF发现请求,并且向NF实例提供发现的NF实例的信息。NRF 925还维护可用的NF实例及其支持的服务的信息。如本文所用,术语“实例化”等可指实例的创建,并且“实例”可指对象的具体出现,其可例如在程序代码的执行期间发生。另外,NRF 925可呈现出基于Nnrf服务的接口。
PCF 926可提供用于控制平面功能以执行它们的策略规则,并且还可支持用于管理网络行为的统一策略框架。PCF 926还可实现FE以访问与UDM 927的UDR中的策略决策相关的订阅信息。PCF 926可经由PCF 926和AMF 921之间的N15参考点与AMF 921通信,这可包括受访网络中的PCF 926和在漫游场景情况下的AMF 921。PCF 926可经由PCF 926和AF 928之间的N5参考点与AF 928通信;并且经由PCF 926和SMF 924之间的N7参考点与SMF 924通信。系统900和/或CN 920还可包括(家庭网络中的)PCF 926和受访网络中的PCF 926之间的N24参考点。另外,PCF 926可呈现出基于Npcf服务的接口。
UDM 927可处理与订阅相关的信息以支持网络实体对通信会话的处理,并且可存储UE 901的订阅数据。例如,可经由UDM 927和AMF之间的N8参考点在UDM 927和AMF 921之间传送订阅数据。UDM 927可包括两部分:应用程序FE和UDR(图9未示出FE和UDR)。UDR可存储UDM 927和PCF 926的订阅数据和策略数据,和/或NEF 923的用于暴露的结构化数据以及应用数据(包括用于应用检测的PFD、多个UE 901的应用请求信息)。基于Nudr服务的接口可由UDR 221呈现出以允许UDM 927、PCF 926和NEF 923访问存储的数据的特定集,以及读取、更新(例如,添加、修改)、删除和订阅UDR中的相关数据更改的通知。UDM可包括UDM-FE,其负责处理凭据、位置管理、订阅管理等。在不同的事务中,若干不同的前端可为同一用户服务。UDM-FE访问存储在UDR中的订阅信息,并且执行认证凭证处理、用户识别处理、访问授权、注册/移动性管理和订阅管理。UDR可经由UDM 927和SMF 924之间的N10参考点与SMF 924进行交互。UDM 927还可支持SMS管理,其中SMS-FE实现如上所述的类似应用逻辑。另外,UDM 927可呈现出基于Nudm服务的接口。
AF 928可提供应用程序对流量路由的影响,提供对NCE的访问,并且与策略框架进行交互以进行策略控制。NCE可以是允许5GC 920和AF 928经由NEF 923彼此提供信息的机制,其可用于边缘计算具体实施。在此类具体实施中,网络运营商和第三方服务可被托管在附件的UE 901接入点附近,以通过降低的端到端延迟和传输网络上的负载来实现有效的服务递送。对于边缘计算具体实施,5GC可选择UE 901附近的UPF 902并且经由N6接口执行从UPF 902到DN 903的流量转向。这可基于UE订阅数据、UE位置和AF 928所提供的信息。这样,AF 928可影响UPF(重新)选择和流量路由。基于运营商部署,当AF 928被认为是可信实体时,网络运营商可允许AF 928与相关NF直接进行交互。另外,AF 928可呈现出基于Naf服务的接口。
NSSF 929可选择为UE 901服务的一组网络切片实例。如果需要,NSSF 929还可确定允许的NSSAI和到订阅的S-NSSAI的映射。NSSF 929还可基于合适的配置并且可能通过查询NRF 925来确定用于为UE 901服务的AMF集,或候选AMF 921的列表。UE 901的一组网络切片实例的选择可由AMF 921触发,其中UE 901通过与NSSF 929进行交互而注册,这可导致AMF 921发生改变。NSSF 929可经由AMF 921和NSSF 929之间的N22参考点与AMF 921进行交互;并且可经由N31参考点(图9未示出)与受访网络中的另一NSSF 929通信。另外,NSSF 929可呈现出基于Nnssf服务的接口。
如前所讨论,CN 920可包括SMSF,该SMSF可负责SMS订阅检查和验证,并向/从UE901从/向其他实体中继SM消息,所述其他实体诸如SMS-GMSC/IWMSC/SMS路由器。SMS还可与AMF 921和UDM 927进行交互以用于UE 901可用于SMS传输的通知程序(例如,设置UE不可达标志,并且当UE 901可用于SMS时通知UDM 927)。
CN 120还可包括图9未示出的其他元素,诸如数据存储系统/架构、5G-EIR、SEPP等。数据存储系统可包括SDSF、UDSF等。任何NF均可经由任何NF和UDSF(图9未示出)之间的N18参考点将未结构化数据存储到UDSF(例如,UE上下文)中或从中检索。单个NF可共享用于存储其相应非结构化数据的UDSF,或者各个NF可各自具有位于单个NF处或附近的它们自己的UDSF。另外,UDSF可呈现出基于Nudsf服务的接口(图9未示出)。5G-EIR可以是NF,其检查PEI的状态,以确定是否将特定装备/实体从网络中列入黑名单;并且SEPP可以是在PLMN间控制平面接口上执行拓扑隐藏、消息过滤和警管的非透明代理。
另外,NF中的NF服务之间可存在更多参考点和/或基于服务的接口;然而,为了清楚起见,图9省略了这些接口和参考点。在一个实施例中,CN 920可包括Nx接口,该Nx接口是MME(例如,MME 821)和AMF 921之间的CN间接口,以便实现CN 920和CN 820之间的互通。其他示例接口/参考点可包括由5G-EIR呈现出的基于N5g-EIR服务的接口、受访网络中的NRF和家庭网络中的NRF之间的N27参考点;以及受访网络中的NSSF和家庭网络中的NSSF之间的N31参考点。
图10示出了根据各种实施方案的基础设施装备1000的示例。基础设施装备1000(或“系统1000”)可被实现为基站、无线电头端、RAN节点(诸如先前所示和所述的RAN节点711和/或AP 706)、应用服务器730和/或本文所讨论的任何其他元件/设备。在其他示例中,系统1000可在UE中或由UE实现。
系统1000包括:应用电路1005、基带电路1010、一个或多个无线电前端模块(RFEM)1015、存储器电路1020、电源管理集成电路(PMIC)1025、电源三通电路1030、网络控制器电路1035、网络接口连接器1040、卫星定位电路1045和用户接口1050。在一些实施方案中,设备1000可包括附加元件,诸如例如,存储器/存储装置、显示器、相机、传感器或输入/输出(I/O)接口。在其他实施方案中,这些部件可包括在多于一个设备中。例如,所述电路可单独地包括在用于CRAN、vBBU或其他类似具体实施的多于一个设备中。
应用电路1005可包括电路,诸如但不限于一个或多个处理器(或处理器核心)、高速缓存存储器,以及以下中的一者或多者:低压差稳压器(LDO)、中断控制器、串行接口诸如SPI、I2C或通用可编程串行接口模块、实时时钟(RTC)、包括间隔计时器和看门狗计时器的计时器-计数器、通用输入/输出(I/O或IO)、存储卡控制器诸如安全数字(SD)多媒体卡(MMC)或类似产品、通用串行总线(USB)接口、移动产业处理器接口(MIPI)接口和联合测试访问组(JTAG)测试访问端口。应用电路1005的处理器(或核心)可与存储器/存储元件耦接或可包括存储器/存储元件,并且可被配置为执行存储在存储器/存储装置中的指令,以使各种应用程序或操作系统能够在系统1000上运行。在一些具体实施中,存储器/存储元件可以是片上存储器电路,该电路可包括任何合适的易失性和/或非易失性存储器,诸如DRAM、SRAM、EPROM、EEPROM、闪存存储器、固态存储器和/或任何其他类型的存储器设备技术,诸如本文讨论的那些。
应用电路1005的处理器可包括例如一个或多个处理器内核(CPU)、一个或多个应用处理器、一个或多个图形处理单元(GPU)、一个或多个精简指令集计算(RISC)处理器、一个或多个Acorn RISC机器(ARM)处理器、一个或多个复杂指令集计算(CISC)处理器、一个或多个数字信号处理器(DSP)、一个或多个FPGA、一个或多个PLD、一个或多个ASIC、一个或多个微处理器或控制器或它们的任何合适的组合。在一些实施方案中,应用电路1005可包括或可以是用于根据本文的各种实施方案进行操作的专用处理器/控制器。作为示例,应用电路1005的处理器可包括一个或多个Apple A系列处理器、Intel
Figure BDA0003431907180000361
Figure BDA0003431907180000362
处理器;Advanced Micro Devices(AMD)
Figure BDA0003431907180000363
处理器、加速处理单元(APU)或
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处理器;ARM Holdings,Ltd.授权的基于ARM的处理器,诸如由Cavium(TM),Inc.提供的ARM Cortex-A系列处理器和
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来自MIPS Technologies,Inc.的基于MIPS的设计,诸如MIPS Warrior P级处理器;等等。在一些实施方案中,系统1000可能不利用应用电路1005,并且替代地可能包括专用处理器/控制器以处理例如从EPC或5GC接收的IP数据。
在一些具体实施中,应用电路1005可包括一个或多个硬件加速器,其可以是微处理器、可编程处理设备等。该一个或多个硬件加速器可包括例如计算机视觉(CV)和/或深度学习(DL)加速器。例如,可编程处理设备可以是一个或多个现场可编程设备(FPD),诸如现场可编程门阵列(FPGA)等;可编程逻辑设备(PLD),诸如复杂PLD(CPLD)、大容量PLD(HCPLD)等;ASIC,诸如结构化ASIC等;可编程SoC(PSoC);等等。在此类实施方案中,应用电路1005的电路可包括逻辑块或逻辑构架,以及可被编程用于执行各种功能诸如本文所讨论的各种实施方案的过程、方法、功能等的其他互连资源。在此类实施方案中,应用电路1005的电路可包括用于将逻辑块、逻辑构架、数据等存储在查找表(LUT)等中的存储器单元(例如,可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存存储器、静态存储器(例如,静态随机存取存储器(SRAM)、防熔丝等))。
基带电路1010可被实现为例如焊入式衬底,其包括一个或多个集成电路、焊接到主电路板的单个封装集成电路或包含两个或更多个集成电路的多芯片模块。在下文中参照图12讨论了基带电路1010的各种硬件电子元件。
用户接口电路1050可包括被设计成使得用户能够与系统1000进行交互的一个或多个用户接口,或被设计成使得外围部件能够与系统1000进行交互的外围部件接口。用户接口可包括但不限于一个或多个物理或虚拟按钮(例如,复位按钮)、一个或多个指示器(例如,发光二极管(LED))、物理键盘或小键盘、鼠标、触摸板、触摸屏、扬声器或其他音频发射设备、麦克风、打印机、扫描仪、头戴式耳机、显示屏或显示设备等。外围部件接口可包括但不限于非易失性存储器端口、通用串行总线(USB)端口、音频插孔、电源接口等。
无线电前端模块(RFEM)1015可包括毫米波(mmWave)RFEM和一个或多个子毫米波射频集成电路(RFIC)。在一些具体实施中,该一个或多个子毫米波RFIC可与毫米波RFEM物理地分离。RFIC可包括到一个或多个天线或天线阵列(参见例如下文图12的天线阵列1211)的连接件,并且RFEM可连接到多个天线。在另选的具体实施中,毫米波和子毫米波两者的无线电功能均可在结合毫米波天线和子毫米波两者的相同的物理RFEM 1015中实现。
存储器电路1020可包括以下中的一者或多者:包括动态随机存取存储器(DRAM)和/或同步动态随机存取存储器(SDRAM)的易失性存储器、包括高速电可擦存储器(通常称为“闪存存储器”)的非易失性存储器(NVM)、相变随机存取存储器(PRAM)、磁阻随机存取存储器(MRAM)等,并且可结合得自
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的三维(3D)交叉点(XPOINT)存储器。存储器电路1020可被实现为以下中的一者或多者:焊入式封装集成电路、套接存储器模块和插入式存储卡。
PMIC 1025可包括稳压器、电涌保护器、电源警报检测电路以及一个或多个备用电源,诸如电池或电容器。电源警报检测电路可检测掉电(欠压)和电涌(过压)状况中的一者或多者。电源三通电路1030可提供从网络电缆提取的电力,以使用单个电缆来为基础设施装备1000提供电源和数据连接两者。
网络控制器电路1035可使用标准网络接口协议诸如以太网、基于GRE隧道的以太网、基于多协议标签交换(MPLS)的以太网或一些其他合适的协议来提供到网络的连接。可使用物理连接经由网络接口连接器1040向基础设施装备1000提供网络连接/提供来自该基础设施装备的网络连接,该物理连接可以是电连接(通常称为“铜互连”)、光学连接或无线连接。网络控制器电路1035可包括用于使用前述协议中的一者或多者来通信的一个或多个专用处理器和/或FPGA。在一些具体实施中,网络控制器电路1035可包括用于使用相同或不同的协议来提供到其他网络的连接的多个控制器。
定位电路1045包括用于接收和解码由全球卫星导航系统(或GNSS)的定位网络发射/广播的信号的电路。导航卫星星座(或GNSS)的示例包括美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的全球导航系统(GLONASS)、欧盟的伽利略系统、中国的北斗导航卫星系统、区域导航系统或GNSS增强系统(例如,利用印度星座(NAVIC)、日本的准天顶卫星系统(QZSS)、法国的多普勒轨道图和卫星集成的无线电定位(DORIS)等进行导航)等。定位电路1045包括各种硬件元件(例如,包括用于促进OTA通信的硬件设备诸如开关、滤波器、放大器、天线元件等)以与定位网络的部件诸如导航卫星星座节点通信。在一些实施方案中,定位电路1045可包括用于定位、导航和定时的微型技术(微型PNT)IC,其在没有GNSS辅助的情况下使用主定时时钟来执行位置跟踪/估计。定位电路1045还可以是基带电路1010和/或RFEM 1015的一部分或与之交互以与定位网络的节点和部件通信。定位电路1045还可向应用电路1005提供位置数据和/或时间数据,该应用电路可使用该数据来使操作与各种基础设施(例如,RAN节点711等)等同步。
图10所示的部件可使用接口电路彼此通信,该接口电路可包括任何数量的总线和/或互连(IX)技术,诸如行业标准架构(ISA)、扩展ISA(EISA)、外围部件互连(PCI)、外围部件互连扩展(PCIx)、PCI express(PCIe)或任何数量的其他技术。总线/IX可以是专有总线,例如,在基于SoC的系统中使用。可包括其他总线/IX系统,诸如I2C接口、SPI接口、点对点接口和电源总线等等。
图11示出了根据各种实施方案的平台1100(或“设备1100”)的示例。在实施方案中,计算机平台1100可适于用作UE 701、801、901、应用服务器730和/或本文所讨论的任何其他元件/设备。平台1100可包括示例中所示的部件的任何组合。平台1100的部件可被实现为集成电路(IC)、IC的部分、分立电子设备或适配在计算机平台1100中的其他模块、逻辑、硬件、软件、固件或它们的组合,或者被实现为以其他方式结合在较大系统的底盘内的部件。图11的框图旨在示出计算机平台1100的部件的高级视图。然而,可省略所示的部件中的一些,可存在附加部件,并且所示部件的不同布置可在其他具体实施中发生。
应用电路1105包括电路,诸如但不限于一个或多个处理器(或处理器内核)、高速缓存存储器,以及LDO、中断控制器、串行接口(诸如SPI)、I2C或通用可编程串行接口模块、RTC、计时器(包括间隔计时器和看门狗计时器)、通用I/O、存储卡控制器(诸如SD MMC或类似控制器)、USB接口、MIPI接口和JTAG测试接入端口中的一者或多者。应用电路1105的处理器(或核心)可与存储器/存储元件耦接或可包括存储器/存储元件,并且可被配置为执行存储在存储器/存储装置中的指令,以使各种应用程序或操作系统能够在系统1100上运行。在一些具体实施中,存储器/存储元件可以是片上存储器电路,该电路可包括任何合适的易失性和/或非易失性存储器,诸如DRAM、SRAM、EPROM、EEPROM、闪存存储器、固态存储器和/或任何其他类型的存储器设备技术,诸如本文讨论的那些。
应用电路1005的处理器可包括例如一个或多个处理器核心、一个或多个应用处理器、一个或多个GPU、一个或多个RISC处理器、一个或多个ARM处理器、一个或多个CISC处理器、一个或多个DSP、一个或多个FPGA、一个或多个PLD、一个或多个ASIC、一个或多个微处理器或控制器、多线程处理器、超低电压处理器、嵌入式处理器、一些其他已知的处理元件或它们的任何合适的组合。在一些实施方案中,应用电路1005可包括或可以是用于根据本文的各种实施方案进行操作的专用处理器/控制器。
作为示例,应用电路1105的处理器可包括Apple A系列处理器。应用电路1105的处理器还可以是以下中的一者或多者:基于
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Architecture CoreTM的处理器,诸如QuarkTM、AtomTM、i3、i5、i7或MCU级处理器,或可购自
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Corporation,Santa Clara,CA的另一此类处理器;Advanced Micro Devices(AMD)
Figure BDA0003431907180000393
处理器或加速处理单元(APU);来自
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Technologies,Inc.的SnapdragonTM处理器、Texas Instruments,
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Open Multimedia Applications Platform(OMAP)TM处理器;来自MIPS Technologies,Inc.的基于MIPS的设计,诸如MIPS Warrior M级、Warrior I级和Warrior P级处理器;获得ARMHoldings,Ltd.许可的基于ARM的设计,诸如ARM Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M系列处理器;等。在一些具体实施中,应用电路1105可以是片上系统(SoC)的一部分,其中应用电路1105和其他部件形成为单个集成电路。
除此之外或另选地,应用电路1105可包括电路,诸如但不限于一个或多个现场可编程设备(FPD)诸如FPGA等;可编程逻辑设备(PLD),诸如复杂PLD(CPLD)、大容量PLD(HCPLD)等;ASIC,诸如结构化ASIC等;可编程SoC(PSoC);等等。在此类实施方案中,应用电路1105的电路可包括逻辑块或逻辑构架,以及可被编程用于执行各种功能诸如本文所讨论的各种实施方案的过程、方法、功能等的其他互连资源。在此类实施方案中,应用电路1105的电路可包括用于将逻辑块、逻辑构架、数据等存储在查找表(LUT)等中的存储器单元(例如,可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存存储器、静态存储器(例如,静态随机存取存储器(SRAM)、防熔丝等))。
基带电路1110可被实现为例如焊入式衬底,其包括一个或多个集成电路、焊接到主电路板的单个封装集成电路或包含两个或更多个集成电路的多芯片模块。在下文中参照图12讨论了基带电路1110的各种硬件电子元件。
RFEM 1115可包括毫米波(mmWave)RFEM和一个或多个子毫米波射频集成电路(RFIC)。在一些具体实施中,该一个或多个子毫米波RFIC可与毫米波RFEM物理地分离。RFIC可包括到一个或多个天线或天线阵列(参见例如下文图12的天线阵列1211)的连接件,并且RFEM可连接到多个天线。在另选的具体实施中,毫米波和子毫米波两者的无线电功能均可在结合毫米波天线和子毫米波两者的相同的物理RFEM 1115中实现。
存储器电路1120可包括用于提供给定量的系统存储器的任何数量和类型的存储器设备。例如,存储器电路1120可包括以下各项中的一者或多者:易失性存储器,其包括随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)和/或同步动态RAM(SDRAM);和非易失性存储器(NVM),其包括高速电可擦除存储器(通常称为闪存存储器)、相变随机存取存储器(PRAM)、磁阻随机存取存储器(MRAM)等。存储器电路1120可根据联合电子设备工程委员会(JEDEC)基于低功率双倍数据速率(LPDDR)的设计诸如LPDDR2、LPDDR3、LPDDR4等进行开发。存储器电路1120可被实现为以下中的一者或多者:焊入式封装集成电路、单管芯封装(SDP)、双管芯封装(DDP)或四管芯封装(Q17P)、套接存储器模块、包括微DIMM或迷你DIMM的双列直插存储器模块(DIMM),并且/或者经由球栅阵列(BGA)焊接到母板上。在低功率具体实施中,存储器电路1120可以是与应用电路1105相关联的片上存储器或寄存器。为了提供对信息诸如数据、应用程序、操作系统等的持久存储,存储器电路1120可包括一个或多个海量存储设备,其可尤其包括固态磁盘驱动器(SSDD)、硬盘驱动器(HDD)、微型HDD、电阻变化存储器、相变存储器、全息存储器或化学存储器等。例如,计算机平台1100可结合得自
Figure BDA0003431907180000411
Figure BDA0003431907180000412
的三维(3D)交叉点(XPOINT)存储器。
可移除存储器电路1123可包括用于将便携式数据存储设备与平台1100耦接的设备、电路、外壳/壳体、端口或插座等。这些便携式数据存储设备可用于大容量存储,并且可包括例如闪存存储器卡(例如,安全数字(SD)卡、微型SD卡、xD图片卡等),以及USB闪存驱动器、光盘、外部HDD等。
平台1100还可包括用于将外部设备与平台1100连接的接口电路(未示出)。经由该接口电路连接到平台1100的外部设备包括传感器电路1121和机电式部件(EMC)1122,以及耦接到可移除存储器电路1123的可移除存储器设备。
传感器电路1121包括目的在于检测其环境中的事件或变化的设备、模块或子系统,并且将关于所检测的事件的信息(传感器数据)发送到一些其他设备、模块、子系统等。此类传感器的示例尤其包括:包括加速度计、陀螺仪和/或磁力仪的惯性测量单元(IMU);包括三轴加速度计、三轴陀螺仪和/或磁力仪的微机电系统(MEMS)或纳机电系统(NEMS);液位传感器;流量传感器;温度传感器(例如,热敏电阻器);压力传感器;气压传感器;重力仪;测高仪;图像捕获设备(例如,相机或无透镜孔径);光检测和测距(LiDAR)传感器;接近传感器(例如,红外辐射检测器等)、深度传感器、环境光传感器、超声收发器;麦克风或其他类似的音频捕获设备;等。
EMC 1122包括目的在于使平台1100能够改变其状态、位置和/或取向或者移动或控制机构或(子)系统的设备、模块或子系统。另外,EMC 1122可被配置为生成消息/信令并向平台1100的其他部件发送消息/信令以指示EMC 1122的当前状态。EMC 1122包括一个或多个电源开关、继电器(包括机电继电器(EMR)和/或固态继电器(SSR))、致动器(例如,阀致动器等)、可听声发生器、视觉警告设备、马达(例如,DC马达、步进马达等)、轮、推进器、螺旋桨、爪、夹钳、钩和/或其他类似的机电部件。在实施方案中,平台1100被配置为基于从服务提供方和/或各种客户端接收到的一个或多个捕获事件和/或指令或控制信号来操作一个或多个EMC 1122。
在一些具体实施中,该接口电路可将平台1100与定位电路1145连接。定位电路1145包括用于接收和解码由GNSS的定位网络发射/广播的信号的电路。导航卫星星座(或GNSS)的示例可包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的伽利略系统、中国的北斗导航卫星系统、区域导航系统或GNSS增强系统(例如,NAVIC、日本的QZSS、法国的DORIS等)等。定位电路1145包括各种硬件元件(例如,包括用于促进OTA通信的硬件设备诸如开关、滤波器、放大器、天线元件等)以与定位网络的部件诸如导航卫星星座节点通信。在一些实施方案中,定位电路1145可包括微型PNT IC,其在没有GNSS辅助的情况下使用主定时时钟来执行位置跟踪/估计。定位电路1145还可以是基带电路1010和/或RFEM 1115的一部分或与之交互以与定位网络的节点和部件通信。定位电路1145还可向应用电路1105提供位置数据和/或时间数据,该应用电路可使用该数据来使操作与各种基础设施(例如,无线电基站)同步,以用于逐个拐弯导航应用程序等。
在一些具体实施中,该接口电路可将平台1100与近场通信(NFC)电路1140连接。NFC电路1140被配置为基于射频识别(RFID)标准提供非接触式近程通信,其中磁场感应用于实现NFC电路1140与平台1100外部的支持NFC的设备(例如,“NFC接触点”)之间的通信。NFC电路1140包括与天线元件耦接的NFC控制器和与NFC控制器耦接的处理器。NFC控制器可以是通过执行NFC控制器固件和NFC堆栈向NFC电路1140提供NFC功能的芯片/IC。NFC堆栈可由处理器执行以控制NFC控制器,并且NFC控制器固件可由NFC控制器执行以控制天线元件发射近程RF信号。RF信号可为无源NFC标签(例如,嵌入贴纸或腕带中的微芯片)供电以将存储的数据传输到NFC电路1140,或者发起在NFC电路1140和靠近平台1100的另一个有源NFC设备(例如,智能电话或支持NFC的POS终端)之间的数据传输。
驱动电路1146可包括用于控制嵌入在平台1100中、附接到平台1100或以其他方式与平台1100通信地耦接的特定设备的软件元件和硬件元件。驱动电路1146可包括各个驱动器,从而允许平台1100的其他部件与可存在于平台1100内或连接到该平台的各种输入/输出(I/O)设备交互或控制这些I/O设备。例如,驱动电路1146可包括:用于控制并允许接入显示设备的显示驱动器、用于控制并允许接入平台1100的触摸屏接口的触摸屏驱动器、用于获取传感器电路1121的传感器读数并控制且允许接入传感器电路1121的传感器驱动器、用于获取EMC 1122的致动器位置并且/或者控制并允许接入EMC 1122的EMC驱动器、用于控制并允许接入嵌入式图像捕获设备的相机驱动器、用于控制并允许接入一个或多个音频设备的音频驱动器。
电源管理集成电路(PMIC)1125(也称为“电源管理电路1125”)可管理提供给平台1100的各种部件的电力。具体地讲,相对于基带电路1110,PMIC 1125可控制电源选择、电压缩放、电池充电或DC-DC转换。当平台1100能够由电池1130供电时,例如,当设备包括在UE701、801、901中时,通常可包括PMIC 1125。
在一些实施方案中,PMIC 1125可以控制或以其他方式成为平台1100的各种省电机制的一部分。例如,如果平台1100处于RRC_Connected状态,在该状态下该平台仍连接到RAN节点,因为它预期不久接收流量,则在一段时间不活动之后,该平台可进入被称为非连续接收模式(DRX)的状态。在该状态期间,平台1100可以在短时间间隔内断电,从而节省功率。如果不存在数据业务活动达延长的时间段,则平台1100可以转换到RRC_Idle状态,其中该设备与网络断开连接,并且不执行操作诸如信道质量反馈、切换等。平台1100进入非常低的功率状态,并且执行寻呼,其中该设备再次周期性地唤醒以收听网络,然后再次断电。平台1100可不接收处于该状态的数据;为了接收数据,该平台必须转变回RRC_Connected状态。附加的省电模式可以使设备无法使用网络的时间超过寻呼间隔(从几秒到几小时不等)。在此期间,该设备完全无法连接到网络,并且可以完全断电。在此期间发送的任何数据都会造成很大的延迟,并且假定延迟是可接受的。
电池1130可为平台1100供电,但在一些示例中,平台1100可被安装在固定位置,并且可具有耦接到电网的电源。电池1130可以是锂离子电池、金属-空气电池诸如锌-空气电池、铝-空气电池、锂-空气电池等。在一些具体实施中,诸如在V2X应用中,电池1130可以是典型的铅酸汽车电池。
在一些具体实施中,电池1130可以是“智能电池”,其包括电池管理系统(BMS)或电池监测集成电路或与其耦接。BMS可包括在平台1100中以跟踪电池1130的充电状态(SoCh)。BMS可用于监测电池1130的其他参数,诸如电池1130的健康状态(SoH)和功能状态(SoF)以提供故障预测。BMS可将电池1130的信息传送到应用电路1105或平台1100的其他部件。BMS还可包括模数(ADC)转换器,该模数转换器允许应用电路1105直接监测电池1130的电压或来自电池1130的电流。电池参数可用于确定平台1100可执行的动作,诸如传输频率、网络操作、感测频率等。
耦接到电网的电源块或其他电源可与BMS耦接以对电池1130进行充电。在一些示例中,可用无线功率接收器替换功率块XS30,以例如通过计算机平台1100中的环形天线来无线地获取电力。在这些示例中,无线电池充电电路可包括在BMS中。所选择的具体充电电路可取决于电池1130的大小,并因此取决于所需的电流。充电可使用航空燃料联盟公布的航空燃料标准、无线电力联盟公布的Qi无线充电标准,或无线电力联盟公布的Rezence充电标准来执行。
用户接口电路1150包括存在于平台1100内或连接到该平台的各种输入/输出(I/O)设备,并且包括被设计成实现与平台1100的用户交互的一个或多个用户接口和/或被设计成实现与平台1100的外围部件交互的外围部件接口。用户接口电路1150包括输入设备电路和输出设备电路。输入设备电路包括用于接受输入的任何物理或虚拟装置,尤其包括一个或多个物理或虚拟按钮(例如,复位按钮)、物理键盘、小键盘、鼠标、触控板、触摸屏、麦克风、扫描仪、头戴式耳机等。输出设备电路包括用于显示信息或以其他方式传达信息(诸如传感器读数、致动器位置或其他类似信息)的任何物理或虚拟装置。输出设备电路可包括任何数量和/或组合的音频或视觉显示,尤其包括一个或多个简单的视觉输出/指示器(例如,二进制状态指示器(例如,发光二极管(LED))和多字符视觉输出,或更复杂的输出,诸如显示设备或触摸屏(例如,液晶显示器(LCD)、LED显示器、量子点显示器、投影仪等),其中字符、图形、多媒体对象等的输出由平台1100的操作生成或产生。输出设备电路还可包括扬声器或其他音频发射设备、打印机等。在一些实施方案中,传感器电路1121可用作输入设备电路(例如,图像捕获设备、运动捕获设备等)并且一个或多个EMC可用作输出设备电路(例如,用于提供触觉反馈的致动器等)。在另一个示例中,可包括NFC电路以读取电子标签和/或与另一个支持NFC的设备连接,该NFC电路包括与天线元件耦接的NFC控制器和处理设备。外围部件接口可包括但不限于非易失性存储器端口、USB端口、音频插孔、电源接口等。
尽管未示出,但平台1100的部件可使用合适的总线或互连(IX)技术彼此通信,所述技术可包括任何数量的技术,包括ISA、EISA、PCI、PCIx、PCIe、时间触发协议(TTP)系统、FlexRay系统或任何数量的其他技术。总线/IX可以是专有总线/IX,例如,在基于SoC的系统中使用。可包括其他总线/IX系统,诸如I2C接口、SPI接口、点对点接口和电源总线等等。
图12示出了根据各种实施方案的基带电路1210和无线电前端模块(RFEM)1215的示例性部件。基带电路1210分别对应于图10的基带电路1010和图11的基带电路1110。RFEM1215分别对应于图10的RFEM 1015和图11的RFEM 1115。如图所示,RFEM 1215可包括射频(RF)电路1206、前端模块(FEM)电路1208、至少如图所示耦接在一起的天线阵列1211。
基带电路1210包括电路和/或控制逻辑部件,其被配置为执行使得能够经由RF电路1206实现与一个或多个无线电网络的通信的各种无线电/网络协议和无线电控制功能。无线电控制功能可包括但不限于信号调制/解调、编码/解码、射频移位等。在一些实施方案中,基带电路1210的调制/解调电路可包括快速傅里叶变换(FFT)、预编码或星座映射/解映射功能。在一些实施方案中,基带电路1210的编码/解码电路可包括卷积、咬尾卷积、turbo、维特比或低密度奇偶校验(LDPC)编码器/解码器功能。调制/解调和编码器/解码器功能的实施方案不限于这些示例,并且在其他实施方案中可包括其他合适的功能。基带电路1210被配置为处理从RF电路1206的接收信号路径所接收的基带信号以及生成用于RF电路1206的发射信号路径的基带信号。基带电路1210被配置为与应用电路1005/1105(参见图10和图11)连接,以生成和处理基带信号并控制RF电路1206的操作。基带电路1210可处理各种无线电控制功能。
基带电路1210的前述电路和/或控制逻辑部件可包括一个或多个单核或多核处理器。例如,该一个或多个处理器可包括3G基带处理器1204A、4G/LTE基带处理器1204B、5G/NR基带处理器1204C,或用于其他现有代、正在开发或将来待开发的代(例如,第六代(6G)等)的一些其他基带处理器1204D。在其他实施方案中,基带处理器1204A-1204D的功能中的一些或全部可包括在存储于存储器1204G中的模块中,并且可经由中央处理单元(CPU)1204E来执行。在其他实施方案中,基带处理器1204A-1204D的功能中的一些或全部功能可被提供为加载有存储在相应存储器单元中的适当比特流或逻辑块的硬件加速器(例如,FPGA、ASIC等)。在各种实施方案中,存储器1204G可存储实时OS(RTOS)的程序代码,该程序代码当由CPU 1204E(或其他基带处理器)执行时,将使CPU 1204E(或其他基带处理器)管理基带电路1210的资源、调度任务等。RTOS的示例可包括由
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提供的Operating System Embedded(OSE)TM,由Mentor
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提供的Nucleus RTOSTM,由Mentor
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提供的Versatile Real-Time Executive(VRTX),由Express
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提供的ThreadXTM,由
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提供的FreeRTOS、REX OS,由Open Kernel(OK)
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提供的OKL4,或任何其他合适的RTOS,诸如本文所讨论的那些。此外,基带电路1210包括一个或多个音频数字信号处理器(DSP)1204F。音频DSP 1204F包括用于压缩/解压和回声消除的元件,并且在其他实施方案中可包括其他合适的处理元件。
在一些实施方案中,处理器1204A-1204E中的每个处理器包括相应的存储器接口以向存储器1204G发送数据/从该存储器接收数据。基带电路1210还可包括用于通信地耦接到其他电路/设备的一个或多个接口,诸如用于向基带电路1210外部的存储器发送数据/从该基带电路外部的存储器接收数据的接口;用于向图10至图XT的应用电路1005/1105发送数据/从该应用电路接收数据的应用电路接口;用于向图12的RF电路1206发送数据/从该RF电路接收数据的RF电路接口;用于从一个或多个无线硬件元件(例如,近场通信(NFC)部件、
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低功耗部件、
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部件等)发送数据/从这些无线硬件元件接收数据的无线硬件连接接口;以及用于向PMIC 1125发送电力或控制信号/从该PMIC接收电力或控制信号的电源管理接口。
在另选的实施方案(其可与上述实施方案组合)中,基带电路1210包括一个或多个数字基带系统,该一个或多个数字基带系统经由互连子系统彼此耦接并且耦接到CPU子系统、音频子系统和接口子系统。数字基带子系统还可经由另一个互连子系统耦接到数字基带接口和混合信号基带子系统。互连子系统中的每个可包括总线系统、点对点连接件、片上网络(NOC)结构和/或一些其他合适的总线或互连技术,诸如本文所讨论的那些。音频子系统可包括DSP电路、缓冲存储器、程序存储器、语音处理加速器电路、数据转换器电路诸如模数转换器电路和数模转换器电路,包括放大器和滤波器中的一者或多者的模拟电路,和/或其他类似部件。在本公开的一个方面,基带电路1210可包括具有一个或多个控制电路实例(未示出)的协议处理电路,以为数字基带电路和/或射频电路(例如,无线电前端模块1215)提供控制功能。
尽管图12未示出,但在一些实施方案中,基带电路1210包括用以操作一个或多个无线通信协议的各个处理设备(例如,“多协议基带处理器”或“协议处理电路”)和用以实现PHY层功能的各个处理设备。在这些实施方案中,PHY层功能包括前述无线电控制功能。在这些实施方案中,协议处理电路操作或实现一个或多个无线通信协议的各种协议层/实体。在第一示例中,当基带电路1210和/或RF电路1206是毫米波通信电路或一些其他合适的蜂窝通信电路的一部分时,协议处理电路可操作LTE协议实体和/或5G/NR协议实体。在第一示例中,协议处理电路将操作MAC、RLC、PDCP、SDAP、RRC和NAS功能。在第二示例中,当基带电路1210和/或RF电路1206是Wi-Fi通信系统的一部分时,协议处理电路可操作一个或多个基于IEEE的协议。在第二示例中,协议处理电路将操作Wi-Fi MAC和逻辑链路控制(LLC)功能。协议处理电路可包括用于存储程序代码和用于操作协议功能的数据的一个或多个存储器结构(例如1204G),以及用于执行程序代码和使用数据执行各种操作的一个或多个处理内核。基带电路1210还可支持多于一个无线协议的无线电通信。
本文讨论的基带电路1210的各种硬件元件可被实现为例如焊入式衬底,其包括一个或多个集成电路(IC)、焊接到主电路板的单个封装集成电路或包含两个或更多个IC的多芯片模块。在一个示例中,基带电路1210的部件可适当地组合在单个芯片或单个芯片组中,或设置在同一电路板上。在另一个示例中,基带电路1210和RF电路1206的组成部件中的一些或全部可一起实现,诸如例如片上系统(SoC)或系统级封装(SiP)。在另一个示例中,基带电路1210的组成部件中的一些或全部可被实现为与RF电路1206(或RF电路1206的多个实例)通信地耦接的单独的SoC。在又一个示例中,基带电路1210和应用电路1005/1105的组成部件中的一些或全部可一起被实现为安装到同一电路板的单独的SoC(例如,“多芯片封装”)。
在一些实施方案中,基带电路1210可提供与一种或多种无线电技术兼容的通信。例如,在一些实施方案中,基带电路1210可支持与E-UTRAN或其他WMAN、WLAN、WPAN的通信。其中基带电路1210被配置为支持多于一种的无线协议的无线电通信的实施方案可被称为多模式基带电路。
RF电路1206可实现使用调制的电磁辐射通过非固体介质与无线网络通信。在各种实施方案中,RF电路1206可包括开关、滤波器、放大器等,以促进与无线网络的通信。RF电路1206可包括接收信号路径,该接收信号路径可包括用于下变频从FEM电路1208接收的RF信号并向基带电路1210提供基带信号的电路。RF电路1206还可包括发射信号路径,该发射信号路径可包括用于上变频由基带电路1210提供的基带信号并向FEM电路1208提供用于传输的RF输出信号的电路。
在一些实施方案中,RF电路1206的接收信号路径可包括混频器电路1206a、放大器电路1206b和滤波器电路1206c。在一些实施方案中,RF电路1206的发射信号路径可包括滤波器电路1206c和混频器电路1206a。RF电路1206还可包括合成器电路1206d,用于合成由接收信号路径和发射信号路径的混频器电路1206a使用的频率。在一些实施方案中,接收信号路径的混频器电路1206a可以被配置为基于合成器电路1206d提供的合成频率来将从FEM电路1208接收的RF信号下变频。放大器电路1206b可被配置为放大下变频的信号,并且滤波器电路1206c可以是低通滤波器(LPF)或带通滤波器(BPF),其被配置为从下变频信号中移除不想要的信号以生成输出基带信号。可将输出基带信号提供给基带电路1210以进行进一步处理。在一些实施方案中,尽管这不是必需的,但是输出基带信号可以是零频率基带信号。在一些实施方案中,接收信号路径的混频器电路1206a可包括无源混频器,但是实施方案的范围在这方面不受限制。
在一些实施方案中,发射信号路径的混频器电路1206a可以被配置为基于由合成器电路1206d提供的合成频率来上变频输入基带信号,以生成用于FEM电路1208的RF输出信号。基带信号可以由基带电路1210提供,并且可以由滤波器电路1206c滤波。
在一些实施方案中,接收信号路径的混频器电路1206a和发射信号路径的混频器电路1206a可包括两个或更多个混频器,并且可被布置为分别用于正交下变频和正交上变频。在一些实施方案中,接收信号路径的混频器电路1206a和发射信号路径的混频器电路1206a可包括两个或更多个混频器,并且可被布置用于镜像抑制(例如,Hartley镜像抑制)。在一些实施方案中,接收信号路径的混频器电路1206a和发射信号路径的混频器电路1206a可被布置为分别用于直接下变频和直接上变频。在一些实施方案中,接收信号路径的混频器电路1206a和发射信号路径的混频器电路1206a可被配置用于超外差操作。
在一些实施方案中,输出基带信号和输入基带信号可以是模拟基带信号,尽管实施方案的范围在这方面不受限制。在一些另选实施方案中,输出基带信号和输入基带信号可以是数字基带信号。在这些另选的实施方案中,RF电路1206可包括模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)电路,并且基带电路1210可包括数字基带接口以与RF电路1206进行通信。
在一些双模式实施方案中,可以提供单独的无线电IC电路来处理每个频谱的信号,但是实施方案的范围在这方面不受限制。
在一些实施方案中,合成器电路1206d可以是分数-N合成器或分数N/N+1合成器,但是实施方案的范围在这方面不受限制,因为其他类型的频率合成器也可以是合适的。例如,合成器电路1206d可以是Δ-∑合成器、倍频器或包括具有分频器的锁相环路的合成器。
合成器电路1206d可以被配置为基于频率输入和分频器控制输入来合成输出频率,以供RF电路1206的混频器电路1206a使用。在一些实施方案中,合成器电路1206d可以是分数N/N+1合成器。
在一些实施方案中,频率输入可由电压控制振荡器(VCO)提供,尽管这不是必须的。分频器控制输入可以由基带电路1210或应用电路1005/1105根据所需的输出频率而提供。在一些实施方案中,可基于由应用电路1005/1105指示的信道来从查找表中确定分频器控制输入(例如,N)。
RF电路1206的合成器电路1206d可包括分频器、延迟锁定环路(DLL)、复用器和相位累加器。在一些实施方案中,分频器可以是双模分频器(DMD),并且相位累加器可以是数字相位累加器(DPA)。在一些实施方案中,DMD可以被配置为将输入信号除以N或N+1(例如,基于进位),以提供分数除法比。在一些示例实施方案中,DLL可包括级联的、可调谐的、延迟元件、鉴相器、电荷泵和D型触发器集。在这些实施方案中,延迟元件可以被配置为将VCO周期分成Nd个相等的相位分组,其中Nd是延迟线中的延迟元件的数量。这样,DLL提供了负反馈,以帮助确保通过延迟线的总延迟为一个VCO周期。
在一些实施方案中,合成器电路1206d可被配置为生成载波频率作为输出频率,而在其他实施方案中,输出频率可以是载波频率的倍数(例如,载波频率的两倍,载波频率的四倍),并且与正交发生器和分频器电路一起使用,以在载波频率上生成相对于彼此具有多个不同相位的多个信号。在一些实施方案中,输出频率可为LO频率(fLO)。在一些实施方案中,RF电路1206可包括IQ/极性转换器。
FEM电路1208可包括接收信号路径,该接收信号路径可包括电路,该电路被配置为对从天线阵列1211接收的RF信号进行操作,放大接收到的信号并且将接收到的信号的放大版本提供给RF电路1206以进行进一步处理。FEM电路1208还可包括发射信号路径,该发射信号路径可包括电路,该电路被配置为放大由RF电路1206提供的、用于由天线阵列1211中的一个或多个天线元件发射的发射信号。在各种实施方案中,可仅在RF电路1206中、仅在FEM电路1208中或者在RF电路1206和FEM电路1208两者中完成通过发射或接收信号路径的放大。
在一些实施方案中,FEM电路1208可包括TX/RX开关,以在发射模式与接收模式操作之间切换。FEM电路1208可包括接收信号路径和发射信号路径。FEM电路1208的接收信号路径可包括LNA以放大接收到的RF信号并且提供经放大的接收到的RF信号作为输出(例如,给RF电路1206)。FEM电路1208的发射信号路径可包括用于放大输入RF信号(例如,由RF电路1206提供)的功率放大器(PA),以及用于生成RF信号以便随后由天线阵列1211的一个或多个天线元件发射的一个或多个滤波器。
天线阵列1211包括一个或多个天线元件,每个天线元件被配置为将电信号转换成无线电波以行进通过空气并且将所接收的无线电波转换成电信号。例如,由基带电路1210提供的数字基带信号被转换成模拟RF信号(例如,调制波形),该模拟RF信号将被放大并经由包括一个或多个天线元件(未示出)的天线阵列1211的天线元件发射。天线元件可以是全向的、定向的或是它们的组合。天线元件可形成如已知那样和/或本文讨论的多种布置。天线阵列1211可包括制造在一个或多个印刷电路板的表面上的微带天线或印刷天线。天线阵列1211可形成为各种形状的金属箔的贴片(例如,贴片天线),并且可使用金属传输线等与RF电路1206和/或FEM电路1208耦接。
应用电路1005/1105的处理器和基带电路1210的处理器可用于执行协议栈的一个或多个实例的元件。例如,可单独地或组合地使用基带电路1210的处理器来执行层3、层2或层1功能,而应用电路1005/1105的处理器可利用从这些层接收到的数据(例如,分组数据)并进一步执行层4功能(例如,TCP和UDP层)。如本文所提到的,层3可包括RRC层,下文将进一步详细描述。如本文所提到的,层2可包括MAC层、RLC层和PDCP层,下文将进一步详细描述。如本文所提到的,层1可包括UE/RAN节点的PHY层,下文将进一步详细描述。
图13示出了根据各种实施方案的可在无线通信设备中实现的各种协议功能。具体地讲,图13包括示出各种协议层/实体之间的互连的布置1300。针对结合5G/NR系统标准和LTE系统标准操作的各种协议层/实体提供了图13的以下描述,但图13的一些或所有方面也可适用于其他无线通信网络系统。
除了未示出的其他较高层功能之外,布置1300的协议层还可包括PHY 1310、MAC1320、RLC 1330、PDCP 1340、SDAP 1347、RRC 1355和NAS层1357中的一者或多者。这些协议层可包括能够提供两个或更多个协议层之间的通信的一个或多个服务接入点(例如,图13中的项1359、1356、1350、1349、1345、1335、1325和1315)。
PHY 1310可以传输和接收物理层信号1305,这些物理层信号可以从一个或多个其他通信设备接收或传输到一个或多个其他通信设备。物理层信号1305可包括一个或多个物理信道,诸如本文所讨论的那些。PHY 1310还可执行链路自适应或自适应调制和编码(AMC)、功率控制、小区搜索(例如,用于初始同步和切换目的)以及由较高层(例如,RRC1355)使用的其他测量。PHY 1310还可进一步在传输信道、传输信道的前向纠错(FEC)编码/解码、物理信道的调制/解调、交织、速率匹配、映射到物理信道以及MIMO天线处理上执行错误检测。在实施方案中,PHY 1310的实例可以经由一个或多个PHY-SAP 1315处理来自MAC1320的实例的请求并且向其提供指示。根据一些实施方案,经由PHY-SAP 1315传送的请求和指示可以包括一个或多个传输信道。
MAC 1320的实例可以经由一个或多个MAC-SAP 1325处理来自RLC 1330的实例的请求并且向其提供指示。经由MAC-SAP 1325传送的这些请求和指示可以包括一个或多个逻辑信道。MAC 1320可以执行逻辑信道与传输信道之间的映射,将来自一个或多个逻辑信道的MAC SDU复用到待经由传输信道递送到PHY 1310的TB上,将MAC SDU从经由传输信道从PHY 1310递送的TB解复用到一个或多个逻辑信道,将MAC SDU复用到TB上,调度信息报告,通过HARQ进行纠错以及逻辑信道优先级划分。
RLC 1330的实例可以经由一个或多个无线电链路控制服务接入点(RLC-SAP)1335处理来自PDCP 1340的实例的请求并且向其提供指示。经由RLC-SAP 1335传送的这些请求和指示可以包括一个或多个逻辑信道。RLC 1330可以多种操作模式进行操作,包括:透明模式(TM)、未确认模式(UM)和已确认模式(AM)。RLC 1330可以执行上层协议数据单元(PDU)的传输,通过用于AM数据传输的自动重传请求(ARQ)的纠错,以及用于UM和AM数据传输的RLCSDU的级联、分段和重组。RLC 1330还可以对用于AM数据传输的RLC数据PDU执行重新分段,对用于UM和AM数据传输的RLC数据PDU进行重新排序,检测用于UM和AM数据传输的重复数据,丢弃用于UM和AM数据传输的RLC SDU,检测用于AM数据传输的协议错误,并且执行RLC重新建立。
PDCP 1340的实例可经由一个或多个分组数据汇聚协议服务点(PDCP-SAP)1345处理来自RRC 1355的实例和/或SDAP 1347的实例的请求,并且向其提供指示。经由PDCP-SAP1345传送的这些请求和指示可以包括一个或多个无线电承载。PDCP 1340可以执行IP数据的标头压缩和解压缩,维护PDCP序列号(SN),在下层重新建立时执行上层PDU的顺序递送,在为RLC AM上映射的无线电承载重新建立低层时消除低层SDU的重复,加密和解密控制平面数据,对控制平面数据执行完整性保护和完整性验证,控制基于计时器的数据丢弃,并且执行安全操作(例如,加密、解密、完整性保护、完整性验证等)。
SDAP 1347的实例可以经由一个或多个SDAP-SAP 1349处理来自一个或多个较高层协议实体的请求并且向其提供指示。经由SDAP-SAP 1349传送的这些请求和指示可包括一个或多个QoS流。SDAP 1347可将QoS流映射到DRB,反之亦然,并且还可标记DL分组和UL分组中的QFI。单个SDAP实体1347可被配置用于单独的PDU会话。在UL方向上,NG-RAN 710可以两种不同的方式(反射映射或显式映射)控制QoS流到DRB的映射。对于反射映射,UE 701的SDAP 1347可监测每个DRB的DL分组的QFI,并且可针对在UL方向上流动的分组应用相同的映射。对于DRB,UE 701的SDAP 1347可映射属于QoS流的UL分组,该QoS流对应于在该DRB的DL分组中观察到的QoS流ID和PDU会话。为了实现反射映射,NG-RAN 910可通过Uu接口用QoS流ID标记DL分组。显式映射可涉及RRC 1355用QoS流到DRB的显式映射规则配置SDAP 1347,该规则可由SDAP 1347存储并遵循。在实施方案中,SDAP 1347可仅用于NR具体实施中,并且可不用于LTE具体实施中。
RRC 1355可经由一个或多个管理服务接入点(M-SAP)配置一个或多个协议层的各方面,该一个或多个协议层可包括PHY 1310、MAC 1320、RLC 1330、PDCP 1340和SDAP 1347的一个或多个实例。在实施方案中,RRC 1355的实例可处理来自一个或多个NAS实体1357的请求,并且经由一个或多个RRC-SAP 1356向其提供指示。RRC 1355的主要服务和功能可包括系统信息的广播(例如,包括在与NAS有关的MIB或SIB中),与接入层(AS)有关的系统信息的广播,UE 701与RAN 710之间的RRC连接的寻呼、建立、维护和释放(例如,RRC连接寻呼、RRC连接建立、RRC连接修改和RRC连接释放),点对点无线电承载的建立、配置、维护和释放,包括密钥管理的安全功能,RAT间的移动性以及用于UE测量报告的测量配置。这些MIB和SIB可包括一个或多个IE,其各自可以包括单独的数据字段或数据结构。
NAS 1357可形成UE 701与AMF 921之间的控制平面的最高层。NAS 1357可支持UE701的移动性和会话管理过程,以在LTE系统中建立和维护UE 701与P-GW之间的IP连接。
根据各种实施方案,布置1300的一个或多个协议实体可在UE 701、RAN节点711、NR具体实施中的AMF 921或LTE具体实施中的MME 821、NR具体实施中的UPF 902或LTE具体实施中的S-GW 822和P-GW 823等中实现,以用于前述设备之间的控制平面或用户平面通信协议栈。在此类实施方案中,可在UE 701、gNB 711、AMF 921等中的一者或多者中实现的一个或多个协议实体可以与可在另一个设备中或在另一个设备上实现的相应对等协议实体进行通信(使用相应较低层协议实体的服务来执行此类通信)。在一些实施方案中,gNB 711的gNB-CU可托管gNB的控制一个或多个gNB-DU的操作的RRC 1355、SDAP 1347和PDCP 1340,并且gNB 711的gNB-DU可各自托管gNB 711的RLC 1330、MAC 1320和PHY 1310。
在第一示例中,控制平面协议栈可按从最高层到最低层的顺序包括NAS 1357、RRC1355、PDCP 1340、RLC 1330、MAC 1320和PHY 1310。在该示例中,上层1360可以构建在NAS1357的顶部,该NAS包括IP层1361、SCTP 1362和应用层信令协议(AP)1363。
在NR具体实施中,AP 1363可以是用于被限定在NG-RAN节点711与AMF 921之间的NG接口713的NG应用协议层(NGAP或NG-AP)1363,或者AP 1363可以是用于被限定在两个或更多个RAN节点711之间的Xn接口712的Xn应用协议层(XnAP或Xn-AP)1363。
NG-AP 1363可支持NG接口713的功能,并且可包括初级程序(EP)。NG-AP EP可以是NG-RAN节点711与AMF 921之间的交互单元。NG-AP 1363服务可包括两个组:UE相关联的服务(例如,与UE 701有关的服务)和非UE相关联的服务(例如,与NG-RAN节点711和AMF 921之间的整个NG接口实例有关的服务)。这些服务可包括功能,包括但不限于:用于将寻呼请求发送到特定寻呼区域中涉及的NG-RAN节点711的寻呼功能;用于允许AMF 921建立、修改和/或释放AMF 921和NG-RAN节点711中的UE上下文的UE上下文管理功能;用于ECM-CONNECTED模式下的UE 701的移动性功能,用于系统内HO支持NG-RAN内的移动性,并且用于系统间HO支持从/到EPS系统的移动性;用于在UE 701和AMF 921之间传输或重新路由NAS消息的NAS信令传输功能;用于确定AMF 921和UE 701之间的关联的NAS节点选择功能;用于设置NG接口并通过NG接口监测错误的NG接口管理功能;用于提供经由NG接口传输警告消息或取消正在进行的警告消息广播的手段的警告消息发送功能;用于经由CN 720在两个RAN节点711之间请求和传输RAN配置信息(例如,SON信息、性能测量(PM)数据等)的配置传输函数;和/或其他类似的功能。
XnAP 1363可支持Xn接口712的功能,并且可包括XnAP基本移动性过程和XnAP全局过程。XnAP基本移动性过程可包括用于处理NG RAN 711(或E-UTRAN 810)内的UE移动性的过程,诸如切换准备和取消过程、SN状态传输过程、UE上下文检索和UE上下文释放过程、RAN寻呼过程、与双连接有关的过程等。XnAP全局过程可包括与特定UE 701无关的过程,诸如Xn接口设置和重置过程、NG-RAN更新过程、小区激活过程等。
在LTE具体实施中,AP 1363可以是用于被限定在E-UTRAN节点711与MME之间的S1接口713的S1应用协议层(S1-AP)1363,或者AP 1363可以是用于限定在两个或更多个E-UTRAN节点711之间的X2接口712的X2应用协议层(X2AP或X2-AP)1363。
S1应用协议层(S1-AP)1363可支持S1接口的功能,并且类似于先前讨论的NG-AP,S1-AP可包括S1-AP EP。S1-AP EP可以是LTE CN 720内的E-UTRAN节点711与MME 821之间的交互单元。S1-AP 1363服务可包括两组:UE相关联的服务和非UE相关联的服务。这些服务执行的功能包括但不限于:E-UTRAN无线电接入承载(E-RAB)管理、UE能力指示、移动性、NAS信令传输、RAN信息管理(RIM)和配置传输。
X2AP 1363可支持X2接口712的功能,并且可包括X2AP基本移动性过程和X2AP全局过程。X2AP基本移动性过程可包括用于处理E-UTRAN 720内的UE移动性的过程,诸如切换准备和取消过程、SN状态传输过程、UE上下文检索和UE上下文释放过程、RAN寻呼过程、与双连接有关的过程等。X2AP全局过程可包括与特定UE 701无关的过程,诸如X2接口设置和重置过程、负载指示过程、错误指示过程、小区激活过程等。
SCTP层(另选地称为SCTP/IP层)1362可提供应用层消息(例如,NR具体实施中的NGAP或XnAP消息,或LTE具体实施中的S1-AP或X2AP消息)的保证递送。SCTP 1362可部分地基于由IP 1361支持的IP协议来确保RAN节点711与AMF 921/MME 821之间的信令消息的可靠递送。互联网协议层(IP)1361可用于执行分组寻址和路由功能。在一些具体实施中,IP层1361可使用点对点传输来递送和传送PDU。就这一点而言,RAN节点711可包括与MME/AMF的L2和L1层通信链路(例如,有线或无线)以交换信息。
在第二示例中,用户平面协议栈可按从最高层到最低层的顺序包括SDAP 1347、PDCP 1340、RLC 1330、MAC 1320和PHY 1310。用户平面协议栈可用于NR具体实施中的UE701、RAN节点711与UPF 902之间的通信,或LTE具体实施中的S-GW 822与P-GW 823之间的通信。在该示例中,上层1351可构建在SDAP 1347的顶部,并且可包括用户数据报协议(UDP)和IP安全层(UDP/IP)1352、用于用户平面层(GTP-U)1353的通用分组无线服务(GPRS)隧道协议和用户平面PDU层(UP PDU)1363。
传输网络层1354(也称为“传输层”)可构建在IP传输上,并且GTP-U 1353可用于UDP/IP层1352(包括UDP层和IP层)的顶部以承载用户平面PDU(UP-PDU)。IP层(也称为“互联网层”)可用于执行分组寻址和路由功能。IP层可将IP地址分配给例如以IPv4、IPv6或PPP格式中的任一种格式用户数据分组。
GTP-U 1353可用于在GPRS核心网络内以及在无线电接入网与核心网络之间承载用户数据。例如,传输的用户数据可以是IPv4、IPv6或PPP格式中任一种格式的分组。UDP/IP1352可提供用于数据完整性的校验和,用于寻址源和目的地处的不同功能的端口号,以及对所选择数据流的加密和认证。RAN节点711和S-GW 822可利用S1-U接口经由包括L1层(例如,PHY 1310)、L2层(例如,MAC 1320、RLC 1330、PDCP 1340和/或SDAP 1347)、UDP/IP层1352以及GTP-U 1353的协议栈来交换用户平面数据。S-GW 822和P-GW 823可利用S5/S8a接口经由包括L1层、L2层、UDP/IP层1352和GTP-U 1353的协议栈来交换用户平面数据。如先前讨论的,NAS协议可支持UE 701的移动性和会话管理过程,以建立和维护UE 701与P-GW 823之间的IP连接。
此外,尽管图13未示出,但应用层可存在于AP 1363和/或传输网络层1354上方。应用层可以是其中UE 701、RAN节点711或其他网络元件的用户与例如分别由应用电路1005或应用电路1105执行的软件应用进行交互的层。应用层还可为软件应用提供一个或多个接口以与UE 701或RAN节点711的通信系统(诸如基带电路1210)进行交互。在一些具体实施中,IP层和/或应用层可提供与开放系统互连(OSI)模型的层5至层7或其部分(例如,OSI层7—应用层、OSI层6—表示层和OSI层5—会话层)相同或类似的功能。
图14是示出了根据一些示例性实施方案的能够从机器可读或计算机可读介质(例如,非暂态机器可读存储介质)读取指令并且能够执行本文所讨论的方法中的任一者或多者的部件的框图。具体地讲,图14示出了硬件资源1400的示意图,包括一个或多个处理器(或处理器核心)1410、一个或多个存储器/存储设备1420和一个或多个通信资源1430,它们中的每一者都可经由总线1440通信地耦接。对于其中利用节点虚拟化(例如,NFV)的实施方案,可执行管理程序1402以提供用于一个或多个网络切片/子切片以利用硬件资源1400的执行环境。
处理器1410可包括例如处理器1412和处理器1414。处理器1410可以是例如中央处理单元(CPU)、精简指令集计算(RISC)处理器、复杂指令集计算(CISC)处理器、图形处理单元(GPU)、DSP诸如基带处理器、ASIC、FPGA、射频集成电路(RFIC)、另一个处理器(包括本文所讨论的那些),或它们的任何合适的组合。
存储器/存储设备1420可包括主存储器、磁盘存储器或它们的任何合适的组合。存储器/存储设备1420可包括但不限于任何类型的易失性或非易失性存储器,诸如动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存存储器、固态存储装置等。
通信资源1430可包括互连或网络接口部件或其他合适的设备,以经由网络1408与一个或多个外围设备1404或一个或多个数据库1406通信。例如,通信资源1430可包括有线通信部件(例如,用于经由USB进行耦接)、蜂窝通信部件、NFC部件、
Figure BDA0003431907180000571
(或
Figure BDA0003431907180000572
低功耗)部件、
Figure BDA0003431907180000573
部件和其他通信部件。
指令1450可包括用于使处理器1410中的至少任一个执行本文所讨论的方法集中的任一者或多者的软件、程序、应用程序、小应用程序、应用或其他可执行代码。指令1450可以全部或部分地驻留在处理器1410(例如,在处理器的高速缓冲存储器内)、存储器/存储设备1420或其任何合适的组合中的至少一者内。此外,指令1450的任何部分可以从外围设备1404或数据库1406的任何组合处被传输到硬件资源1400。因此,处理器1410的存储器、存储器/存储设备1420、外围设备1404和数据库1406是计算机可读和机器可读介质的示例。

Claims (20)

1.一种在包括无线电接入网络(RAN)的无线通信系统中用于移动终止(MT)早期数据传输(EDT)的方法,所述方法包括:
由所述RAN的节点接收MT EDT指示以及指示用于传输到由所述RAN服务的用户装备(UE)的下行链路数据的信息;
基于指示所述下行链路数据的所述信息,确定发起MT EDT以将所述下行链路数据传输到所述UE;
生成无线电资源控制(RRC)寻呼消息,所述RRC寻呼消息包括:(i)所述MT EDT指示、(ii)无争用(CF)物理随机接入信道(PRACH)资源的指示,以及(iii)EDT-无线电网络临时标识符(EDT-RNTI)的指示;以及
向所述UE传输所述RRC寻呼消息。
2.根据权利要求1所述的方法,其中指示所述下行链路数据的所述信息包括所述下行链路数据的大小,并且其中确定发起所述MT EDT进一步基于所需传输重复的数量。
3.根据权利要求1所述的方法,其中使用UE标识符(ID)和PRACH前导码索引的模函数来生成CF前导码。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述EDT-RNTI被定义为EDT-RNTI=寻呼-RNTI(P-RNTI)-常数*偏移,并且其中所述常数是PRACH前导码索引。
5.根据权利要求1所述的方法,所述方法还包括:
从所述UE接收对于所述RRC寻呼消息的RRC响应消息,所述RRC响应消息包括所述CF前导码;
根据所述RRC响应消息中的所述CF前导码识别所述UE;
经由S1应用协议(S1-AP)初始消息向移动性管理实体(MME)发送对所述下行链路数据的请求;以及
从所述MME并经由S1-AP响应消息接收下行链路非接入层(NAS)协议数据单元(PDU)。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述下行链路数据是用户平面数据,并且其中所述方法还包括:
检索UE上下文并且使用所述UE上下文对所述下行链路NAS PDU进行加密;以及
在下行链路RRC消息中将所述下行链路NAS PDU传输到所述UE。
7.根据权利要求6所述的方法,其中所述下行链路RRC消息还包括暂停指示以及与所述下行链路NAS PDU复用的新恢复ID。
8.根据权利要求5所述的方法,其中所述下行链路数据是控制平面数据,并且其中所述方法还包括在下行链路RRC消息中将所述DL PDU传输到所述UE。
9.根据权利要求8所述的方法,其中所述下行链路RRC消息还包括针对所述UE的定时提前(TA)和上行链路授权。
10.根据权利要求5所述的方法,其中所接收的下行链路NAS PDU使用NAS安全性来进行加密。
11.根据权利要求1所述的方法,其中经由S1应用协议(S1-AP)寻呼消息从移动性管理实体(MME)接收所述MT EDT指示以及指示下行链路数据的信息。
12.一种在包括无线电接入网络(RAN)的无线通信系统中用于移动终止(MT)早期数据传输(EDT)的方法,所述方法包括:
生成寻呼消息,所述寻呼消息包括无争用(CF)物理随机接入信道(PRACH)资源的指示以及早期数据传输-无线电网络临时标识符(EDT-RNTI)偏移;以及
对所述寻呼消息进行编码以用于传输到用户装备(UE)。
13.一种在包括无线电接入网络(RAN)的无线通信系统中其上存储有指令的非暂态计算机可读存储设备,所述指令当由数据处理装置执行时,致使所述数据处理装置执行用于移动终止(MT)早期数据传输(EDT)的操作,所述操作包括:
由所述RAN的节点接收MT EDT指示以及指示用于传输到由所述RAN服务的用户装备(UE)的下行链路数据的信息;
基于指示所述下行链路数据的所述信息,确定发起MT EDT以将所述下行链路数据传输到所述UE;
生成无线电资源控制(RRC)寻呼消息,所述RRC寻呼消息包括:(i)所述MT EDT指示、(ii)无争用(CF)物理随机接入信道(PRACH)资源的指示,以及(iii)EDT-无线电网络临时标识符(EDT-RNTI)的指示;以及
向所述UE传输所述RRC寻呼消息。
14.根据权利要求13所述的非暂态计算机可读存储设备,其中指示所述下行链路数据的所述信息包括所述下行链路数据的大小,并且其中确定发起所述MT EDT进一步基于所需传输重复的数量。
15.根据权利要求13所述的非暂态计算机可读存储设备,其中使用UE标识符(ID)和PRACH前导码索引的模函数来生成所述CF前导码。
16.根据权利要求13所述的非暂态计算机可读存储设备,所述操作还包括:
从所述UE接收对于所述RRC寻呼消息的RRC响应消息,所述RRC响应消息包括所述CF前导码;
根据所述RRC响应消息中的所述CF前导码识别所述UE;
经由S1应用协议(S1-AP)初始消息向移动性管理实体(MME)发送对所述下行链路数据的请求;以及
从所述MME并经由S1-AP响应消息接收下行链路非接入层(NAS)协议数据单元(PDU)。
17.根据权利要求16所述的非暂态计算机可读存储设备,其中所述下行链路数据是用户平面数据,并且其中所述操作还包括:
18.根据权利要求17所述的非暂态计算机可读存储设备,其中所述下行链路RRC消息还包括暂停指示以及与所述下行链路NAS PDU复用的新恢复ID。
19.一种无线通信系统,包括:
无线电接入网络(RAN);以及
一个或多个处理器以及存储指令的一个或多个存储设备,所述指令在由所述一个或多个处理器执行时能够操作以致使所述一个或多个处理器执行用于移动终止(MT)早期数据传输(EDT)的操作,所述操作包括:
由所述RAN的节点接收MT EDT指示以及指示用于传输到由所述RAN服务的用户装备(UE)的下行链路数据的信息;
基于指示所述下行链路数据的所述信息,确定发起MT EDT以将所述下行链路数据传输到所述UE;
生成无线电资源控制(RRC)寻呼消息,所述RRC寻呼消息包括:(i)所述MT EDT指示、(ii)无争用(CF)物理随机接入信道(PRACH)资源的指示,以及(iii)EDT-无线电网络临时标识符(EDT-RNTI)的指示;以及
向所述UE传输所述RRC寻呼消息。
20.根据权利要求19所述的系统,所述操作还包括:
从所述UE接收对于所述RRC寻呼消息的RRC响应消息,所述RRC响应消息包括所述CF前导码;
根据所述RRC响应消息中的所述CF前导码识别所述UE;
经由S1应用协议(S1-AP)初始消息向移动性管理实体(MME)发送对所述下行链路数据的请求;以及
从所述MME并经由S1-AP响应消息接收下行链路非接入层(NAS)协议数据单元(PDU)。
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