CN114223184A - 用于对用户装备的数据流的数据进行负载平衡的数据流管理器、通信系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于经由至少第一通信链路和第二通信链路来分配用户装备的数据流的数据的数据流管理器，其中第二通信链路独立于第一通信链路，该数据流管理器包括：‑网络接口，该网络接口被配置成接收指示第一通信链路的第一链路质量的第一状态信号、指示第二通信链路的第二链路质量的第二状态信号；以及‑具有处理器的评估单元，该处理器被配置成通过独立于第一链路质量和第二链路质量地从第一通信链路(306)或第二通信链路中选择优先化链路来执行负载平衡，前提是第一链路质量高于第一质量阈值并且第二链路质量高于第二质量阈值。

Description

用于对用户装备的数据流的数据进行负载平衡的数据流管理 器、通信系统和方法

本发明涉及一种用于经由第一通信链路和第二通信链路对用户装备的数据流的数据进行负载平衡和分配的数据流管理器。本发明进一步涉及通信系统、用户装备和方法。

图1示出了根据现有技术的布置。家庭通信网络100包括家庭网关101和用户装备102，UE。家庭网关101在家庭通信网络中提供无线局域网。无线局域网可由用户设备102或家庭通信网络中的其他无线局域网设备(未描绘)使用。

家庭网关101连接到提供对通信网络104的接入的网络接入实体。通信网络可以是因特网。家庭网关101经由通信链路105连接到网络接入实体103。通信链路105可以是固定线路通信链路或无线通信链路(例如，蜂窝无线电接入网)。

为了将用户装备102连接到通信网络104，用户装备102必须连接到家庭网关101并且经由家庭网关101连接到网络接入实体103和通信网络104。因此，用户装备102所获得的链路质量取决于通信链路和无线局域网连接。如果由家庭网关101跨越的无线局域网出现问题，则通信链路质量下降，并且用户装备102具有较差的链路质量或较低的数据速率。

负载平衡的方法也是已知的，并且用于数据通信链路以在并行链路上分配数据话务流。例如，可能发生用户没有合同商定的带宽。这可能是由于以下事实：用户的默认通信链路无法处理所需的话务负载。在该情形中，负载平衡被用于经由另一通信链路来向用户发送附加的数据量。实际上，如果租用线路无法处置话务，则经由无线链路来向用户发送附加的数据量。然而，负载平衡不限于混合接入技术，而且还在仅限于无线或租用线路的通信网络内使用。混合接入(网络)是指一种用于宽带接入网的特殊架构，其中两种不同的网络技术被组合以提高带宽。此类混合接入网的常见动机是将一个xDSL网络与无线网络(诸如LTE)组合。该技术是通用的，并且可被应用于组合不同类型的接入网(诸如DOCSIS、WiMAX、5G、Wi-Fi或卫星网络)。

本发明的目的在于提供一种用于分配数据的有利概念。

此目的通过独立权利要求的特征来达成。在从属权利要求、说明书以及附图中描述了进一步的实施例。

理解本发明的可能起始位置是一种用户装备，该用户装备可通过通信网络经由第一通信链路和第二通信链路来获取其数据流。在另一实施例中，用户装备可以直接连接到第二通信链路，并且可以经由第三通信链路间接连接到第一通信链路。因此，第一通信链路和第三通信链路形成复合通信链路。本发明将理解，用户装备也可能直接连接到第一通信链路。

本发明基于以下发现：如果优先化链路的链路质量在预定限制内，则可以通过根据技术、经济或其他原因选择通信链路之一作为优先化链路来促成负载平衡。优先化链路是可以向用户装备传递较高数据量的通信链路。

根据本发明的第一方面，该目的通过一种用于经由至少第一通信链路和第二通信链路来分配用户装备的数据流的数据的数据流管理器来解决，其中第二通信链路独立于第一通信链路。数据流管理器包括网络接口，其被配置成接收指示第一通信链路的链路质量的第一状态信号、指示第二通信链路的链路质量的第二状态信号和指示复合通信链路的链路质量的第三状态信号。数据流管理器还包括具有处理器的评估单元，该处理器被配置成通过独立于第一链路质量和第二链路质量地从第一通信链路或第二通信链路中选择优先化链路来执行负载平衡，前提是第一链路质量高于第一质量阈值并且第二链路质量高于第二质量阈值。换言之：本发明的核心思想在于，数据流管理器的评估单元原则上相对于对应链路质量完全自由地选择第一或第二通信链路作为优先化链路，只要第一链路质量高于第一质量阈值并且第二链路质量高于第二质量阈值。因此，只要第一链路质量高于第一质量阈值并且第二链路质量高于第二质量阈值，其他准则就可被用于选择优先化链路。

第一质量阈值和第二质量阈值可以依赖于相同或不同的技术参数。如果那些阈值基于相同的技术参数，则它们也可能具有相同或不同的阈值。例如，如果第一通信链路通过租用线路来传递其数据，而第二通信链路通过无线通信来传递其数据，则对每个通信链路应用不同的阈值可能是明智的，因为它们相对于链路质量变化的敏感性由于其不同的技术而有所不同。定义链路质量的可能技术参数为：可能的数据吞吐量、数据速率、误码率、误包率、通信延迟、信噪比、通信带宽、等待时间、RTT、容量、可用容量、丢包率、信号强度、RSSI、RSRP、RSRQ、SINR、SNR、QCI和/或QoS。可用容量是尤其相关的容量。如果可用容量降为零，则使用具有下一较低优先级的链路。如果要在等待时间是最重要因素的情况下执行传输，则使用等待时间或RTT作为优先化链路的阈值将是有利的。

指示链路质量的状态信号可以由接收第一和第二通信链路的相应数据的用户装备来生成。用户装备随后可以经由第一或第二通信链路来向数据流管理器发送状态信号。那些状态信号也可以由提供对通信网络(例如，因特网)的通信链路的接入的网络接入实体来生成。另一种选项是与通信链路相关联的测量设备测量相应通信链路的链路质量并且向数据流管理器发送状态信号。在另一实施例中，状态信号也可以由数据流管理器生成。

这些上述阈值可以预先定义或动态创建。阈值的动态创建可以考虑对通信网络的全局状态的测量。对阈值的预先定义可以基于合同商定的传输值，例如，数据吞吐量、数据速率、误码率、误包率、通信延迟、信噪比、通信带宽、等待时间、RTT、容量、可用容量、丢包率、信号强度、RSSI、RSRP、RSRQ、SINR、SNR、QCI和/或QoS。

关键在于，如果优先化链路的链路质量在阈值内，则评估单元自由地且独立于所有其他链路的链路质量地选择优先化链路。处理器选择优先化链路的信息可被存储在查找表中，或者可以通过到提供商的服务器的数据连接来动态地提供给该处理器。该信息可包括如下数据：哪条通信线路对于提供商而言最便宜、具有最佳带宽，和/或表征每条通信线路但至少针对多个链路中的至少一个链路的优先化指示符的其他信息。由用户装备请求的总数据量可以通过优先化链路或者通过优先化链路和未经选择链路的组合来传递。未经选择链路也被称为非优先化链路。

作为该决定的结果，处理器创建至少一个优先级指示符。优先级指示符包含关于应选择哪个通信链路作为优先化链路的信息。优先级指示符可包含关于一个或多个通信链路的附加技术信息。

可以在处理器上实现一种算法，该算法使其能够基于状态信号来选择优先化链路。例如，处理器可以由于提供商的经济原因而选择有线连接作为优先化链路。然而，选择必须考虑该优先化链路的链路质量，以使得保证数据流被成功传递到用户装备。它可以预先指定在选择优先化链路时哪些链路质量参数应被认为与用户装备相关。例如，通信延迟在特定情形中可能是不相关的。即使较大的通信延迟也不会影响优先化链路的选择。另一方面，如果应向用户针对其用户装备保证特定带宽，则对优先化链路的选择仅在该特定带宽可由该优先化链路传递的情况下才独立于该参数。在该意义上，术语链路质量将被理解为可涵盖描述通信链路的各种技术信息的技术术语：可能的数据吞吐量、数据速率、误码率、误包率、通信延迟、信噪比、通信带宽、等待时间、RTT、容量、可用容量、丢包率、信号强度、RSSI、RSRP、RSRQ、SINR、SNR、QCI和/或QoS。增加或减少数据量的术语也涵盖数据速率的增加或减少。

数据流管理器经由第一通信链路和/或经由第二通信链路来向用户装备或从用户装备分配数据流的数据。数据流管理器分配下行链路数据流和/或上行链路数据流的数据。数据流管理器可以被分配在虚拟计算机系统或物理计算机系统中。数据流管理器可以被分配在LTE或5G通信网络中。5G通信网络可以是包括固定和移动网络元素和功能的汇聚通信网络。例如，数据流管理器可以被分配在接入和移动性管理功能(AMF)、会话管理功能(SMF)、用户面功能(UPF)、ATSSS-UPF、BNG、5G网络架构内的应用功能(AF)或其他功能块中。数据流管理器可以替换地被分配在LTE网络架构的移动性管理实体(MME)、服务网关(SGW)或分组数据网络网关(PGW)中。数据流管理器可包括对接入话务引导、交换和拆分(ATSSS)功能的支持或作为其一部分。这可示出来自3GPP和非3GPP网络的接入网中的益处。

数据流管理器可以被虚拟化并且分布在运行不同网络服务或功能的多个服务器上，包括跨不同服务器的可能的功能拆分。数据流管理器可以被分配在中央或外围，尤其是在通信网络的边缘云中与具有单片功能的通信网络相比，此类虚拟系统具有资源和灵活性益处。例如，网络功能或实体的功能拆分是可能的。

数据流管理器可以被拆分为LTE或5G通信网络的层2、2.5或3的其他功能实体。数据流管理器也可以是混合接入聚集点HAAP的一部分，该HAAP控制DSL和/或LTE或5G中的接入捆绑。此类混合接入可被用于将家庭网关连接到网络接入实体。

用于数据流管理的不同策略可被使用。例如，数据流管理器基于以下参数中的至少一者来控制数据流的数据速率或数据量的改变、增加和/或减少：向用户装备提供恒定的数据速率；向用户装备提供恒定的聚集数据速率；保证去往和来自用户装备的传输的最小数据速率；第一网络接入实体或第二网络接入实体的优先化；在包括RAN通信链路的网络接入实体之前优先化包括固定线路通信链路的网络接入实体。

数据流管理器可被配置成使用不同的准则来优化用户装备的数据流；例如，数据流管理器以最小化传输所需的通信资源的方式来控制数据流，即，控制数据流的数据量的改变、增加和/或减少。

数据流管理器的控制机制的时间粒度可以改变，尤其是可以在时间上下降到毫秒或亚毫秒范围或每分组。控制机制可包括现有的控制协议，例如，多径传输控制协议(MPTCP)和/或新的控制协议。

网络链路(即，第一通信链路和第二通信链路)可以是具有变化的链路质量、尤其是在时间和/或空间维度上可变的链路质量的异构接入网链路。第一通信链路可以是有线通信链路(例如，DSL)或无线通信链路(例如，LTE/5G/Wi-Fi)。第二通信链路可以是有线通信链路(例如，DSL)或无线通信链路(例如，LTE/5G/Wi-Fi)。

在一实施例中，第一通信链路将家庭网关连接到第一网络接入实体，该第一网络接入实体为该家庭网关提供对通信网络的接入。第二通信链路将用户装备连接到第二网络接入实体，该第二网络接入实体为该用户装备提供对通信网络的接入。用户装备进一步经由第三通信链路连接到家庭网关。第一通信链路和第三通信链路形成复合通信链路。用户装备被配置成在通信网络中的复合通信链路和第二通信链路上同时通信。

用户装备可以是智能电话、平板计算机或笔记本。用户装备可被配置成在第二通信链路(例如蜂窝无线电接入网(RAN)、尤其是LTE或5G)和第三通信链路(例如，无线局域网链路)上同时通信。用户装备可被配置成经由第二通信链路和第三通信链路同时通信，即，以便聚集经由这两个链路同时传送的数据速率。

家庭网关可以充当家庭网络的路由器。第一通信链路可以是固定线路通信链路、尤其是DSL或光纤连接，或者是无线电通信链路、尤其是蜂窝RAN。家庭网关可被配置成提供第三通信链路、尤其是无线局域网链路。

从用户装备的角度来看，存在接入通信网络的两个可能的通信链路。一方面，存在将用户装备直接连接到通信网络的接入实体、尤其是基站(例如，演进型B节点或g B节点)的第二通信链路。另一方面，用户装备可以经由复合通信链路，即，经由第三通信链路、家庭网关和第一通信链路与通信网络进行通信。另一方面，用户装备可以经由第一和/或第二通信链路直接与通信网络进行通信。

确定去往或来自用户装备的数据量的增加和减少可包括：提供分别指定在第一通信链路或第二通信链路上要减少的数据量和要增加的数据量的分配参数。因此，数据流管理器提供了在不直接确定第三通信链路的链路质量的情况下维持或提高由用户装备获得的链路质量的有利可能性。可以通过使用数据流管理器来优化通信网络、尤其是RAN的资源，尤其是与没有数据流管理器的常见网络架构相比，可以减少所需资源。

数据流管理器可以充当接入资源管理器。数据流管理器包括网络接口。数据流管理器的网络接口可以是控制面接口或数据面接口。网络接口是逻辑接口，其包括用于在核心网方向上接收和传送信号的接口、以及用于分别在朝向第一网络接入实体和第二网络接入实体的方向上接收和传送信号的接口。网络接口可以是逻辑网络接口。数据流管理器进一步包括处理器。处理器可以是计算机系统内的虚拟处理器或CPU或微控制器。例如，数据流管理器被分配在服务器内，并且处理器包括该服务器的CPU。

在一实施例中，处理器被配置成基于所选的优先化链路来向用户装备提交至少一个优先级指示符，其中该优先级指示符设置第一通信链路或第二通信链路的优先级排序。因此，优先级指示符使用户装备能够处理关于哪个链路被数据流管理器选择为所选的优先化链路的信息。基于优先级指示符，用户装备可以切换到优先化链路以用于与通信网络的数据传递。这可能导致用于用户装备与通信网络的数据传递的更高带宽和/或链路质量和/或降低传输成本。

在一实施例中，处理器被配置成确定在未经选择链路上传达的数据流的数据量的减少。因此，如果特定数据量正由用户装备请求，则可以按总数据量保持恒定的方式通过增加优先化链路(例如，第一通信链路)上的数据量并且通过减少未经选择通信链路(例如，第二通信链路)上的数据量来传递该数据量。

在一实施例中，优先化链路的链路质量在质量阈值限制内，但比未经选择链路的链路质量差。即使在此类情形中，对优先化链路的选择也独立于第一通信链路和第二通信链路的相对链路质量。因此，对优先化链路的选择否决阈值限制内的链路质量条件。例如，假设第一通信链路可以传递6Mbit/s的带宽，并且与可传递8Mbit/s带宽的第二通信链路相比，在经济上对提供商更有利。即使用户装备请求7Mbit/s，对优先化链路的选择在可用带宽在预定义限制内的情况下也可以是第一通信链路。

在一实施例中，处理器被配置成在第一状态信号或第二状态信号中的至少一者指示比由第三状态信号指示的链路质量更高的链路质量的情况下选择第二通信链路作为优先化链路。该实施例涵盖了优先化链路的链路质量在预定义阈值之外和/或优先化链路的质量在预定义限制内但应考虑其他通信链路的链路质量的情形。如果第一状态信号或第二状态信号指示比由第三状态信号指示的链路质量更高的链路质量，则第三通信链路可能受到干扰。因为第一通信链路和第三通信链路形成复合通信链路，所以第二通信链路被选为优先化链路，以使得数据可被传递到用户装备。

在一实施例中，处理器被配置成在第二通信链路的链路质量指示干扰的情况下选择第一通信链路作为优先化链路，或者处理器在第一通信链路的链路质量指示干扰的情况下选择第二通信链路作为优先化链路。对干扰的指示与用户体验高度相关。如果在一个通信链路上检测到此类干扰，则另一通信链路被自动选择为优先化链路。

在一实施例中，处理器被配置成确定第一/第二通信链路上的数据速率的降低或降低的数据速率以用于降低在第一/第二通信链路上传达的数据量。处理器被进一步配置成确定第二/第一通信链路上的数据速率的增加或增加的数据速率、尤其是数据速率的对应增加，以用于增加在第二/第一通信链路上传达的数据量。数据速率分别指示在第一通信链路或第二通信链路上传达的数据流的每时间数据量。数据量的分配可以通过将预定的数据量分配到经由第一和第二通信链路传送的两个不同的数据量上来进一步提高UE上的通信链路的质量和/或数据速率。

数据流管理器和通信网络的其他实体一般不能直接确定在家庭网络内建立的、尤其是由家庭网关建立的通信链路(例如，第三通信链路)的质量。指示第一通信链路的链路质量的第一状态信号和指示复合通信链路的链路质量的第三状态信号允许数据流管理器间接确定第三通信链路的链路质量。

在一实施例中，处理器被配置成在第一链路质量高于第三链路质量的情况下或在由第三状态信号指示的链路质量在预定时间区间内已经相对于第一链路质量劣化的情况下评估第三通信链路是分布式的。

第三链路质量，即，第三通信链路的质量可能劣化。如果劣化在预定时间内大于预定值，则处理器可以确定第三链路的链路质量对于无故障传输或提供某个数据速率而言不够好。在该情形中，第二通信链路被选为优先化链路。

在一实施例中，相应的链路质量或数据速率可以经由链路质量指示符来确定，该链路质量指示符指示以下链路质量参数中的至少一者：可能的数据吞吐量、误码率、误包率、通信延迟、信噪比、通信带宽、等待时间、RTT、容量、可用容量、丢包率、信号强度、RSSI、RSRP、RSRQ、SINR、SNR、QCI和/或QoS。这些参数影响传输并且可以直接或间接地被检测到。

在一实施例中，处理器被配置成基于查找表来确定数据量的减少和数据量的增加，该查找表将数据量的减少和数据量的增加指派给链路质量。查找表也可被用于存储通信链路的数据速率的限制并且被用于存储关于通信链路的质量的预定义限制。

查找表可以缩短分别确定数据量的减少和/或增加所需的处理时间。例如，通信链路的质量可被描述为通信线路的误码率、误包率、通信延迟和/或信噪比、等待时间、RTT、容量、可用容量、丢包率、信号强度、RSSI、RSRP、RSRQ、SINR、SNR、QCI和/或QoS。

在一实施例中，处理器被配置成输出指示数据量的改变(例如，减少)的第一数据控制信号以及输出指示数据量的改变(例如，增加)的第二数据控制信号，其中网络接口被配置成向第一网络接入实体传送第一数据控制信号并且向第二网络接入实体传送第二控制信号。替换地，网络接口被配置成向网络节点、尤其是用户面的网络节点(诸如路由器)传送第一数据控制信号和第二数据控制信号，该网络节点管理朝向第一网络接入实体和第二网络接入实体的数据通信。因此，可以应用控制面/用户面拆分(CUPS)的5G原则。控制信号基于以网络接入实体增加优先化链路的数据量的方式来选择优先化链路。

提供控制信号以控制用户装备的数据流允许数据流管理器直接影响用户装备的数据流。

在一实施例中，网络接口通信地连接到第一网络接入实体以用于从第一网络接入实体接收第一状态信号和第三状态信号，并且其中网络接口通信地连接到第二网络接入实体以用于接收第二状态信号。

在一实施例中，数据流管理器的处理器被配置成输出用户装备控制信号，并且网络接口被配置成经由第一通信链路和/或第二通信链路来向用户装备传送用户装备控制信号。这使得数据流管理器能够与用户装备进行通信和交互。基于用户装备控制信号，用户装备可以在需要来自通信网络的数据时选择优先化链路。可能的用户装备控制信号为：宣告数据流管理器可用性、协商(诸)多连通性能力、从网络向UE指示接管对连通性和/或接口引导的控制、指示上行链路话务分配、指示链路优先级排序和指示链路质量。控制信号可以经由第一和/或第二通信链路来传递。

在一实施例中，用户装备控制信号被配置成控制用户装备的多连通性网络功能。在该情形中，用户装备基于控制信号而不再自由地决定它选择哪个优先化链路。用户装备控制信号否决用户装备的决定并且接管对用户装备的多连通性功能的控制。这意味着，如果用户装备控制信号表明第一通信链路将被选为优先化链路，则用户装备优选地在上行链路模式中将该链路用于数据传递。因此，控制信号被配置成向数据流管理器传递对用户装备的连通性或多连通性功能或对应通信接口的控制。根据第二方面，该目的通过一种通信系统来解决。该通信系统至少包括用于提供对通信网络的接入的第一通信链路和第二通信链路，其中第二通信链路独立于第一通信链路。该通信系统还包括被配置成同时与第一通信链路和第二通信链路通信的用户装备。该通信系统进一步包括数据流管理器，该数据流管理器包括：网络接口，该网络接口被配置成接收指示第一通信链路的第一链路质量的第一状态信号、指示第二通信链路的第二链路质量的第二状态信号；具有处理器的评估单元，该处理器被配置成通过独立于第一链路质量和第二链路质量地从第一通信链路或第二通信链路中选择优先化链路来执行负载平衡，前提是第一链路质量高于第一质量阈值并且第二链路质量高于第二质量阈值，其中该处理器被配置成基于所选的优先化链路来向用户装备提交至少一个优先级指示符，其中该优先级指示符设置第一通信链路或第二通信链路的优先级排序。

通信系统可以为用户装备提供恒定的高数据速率和链路质量。优先级指示符在用户装备需要来自通信网络的数据时使该用户装备能够选择优先化链路。如果例如关于向用户装备提供最高可能带宽来选择优先化链路，则用户装备通过选择优先化链路来获得最高可能的数据速率。

在一实施例中，通信系统可包括用于为家庭网关提供经由第一通信链路到通信网络的网络接入的第一网络接入实体、用于为用户装备提供经由第二通信链路到通信网络的网络接入的第二网络接入实体。家庭网关被配置成经由第一通信链路连接到通信网络，并且用户装备被配置成经由第三通信链路连接到家庭网关。第一通信链路和第三通信链路形成复合通信链路。用户装备被配置成在通信网络中的复合通信链路和第二通信链路上同时通信。这是针对由在家的人员使用的用户装备的典型技术设置。

在一实施例中，数据流管理器的处理器被配置成输出用户装备控制信号，其中网络接口被配置成经由第一通信链路和/或第二通信链路向用户装备传送用户装备控制信号。用户装备控制信号提供了用户装备可接收信号的技术可能性，这些信号具有关于通信网络状态(例如，链路质量和/或可用带宽)的信息。在此基础上，用户装备可以从优先化链路请求数据并且将数据发送到优先化链路。

在一实施例中，用户装备控制信号被配置成控制用户装备的多连通性网络功能。许多用户装备设备具有其自己的多连通性网络功能，以便接收、请求和/或发送其优选通信链路的数据。例如，用户装备可以检测到一个通信链路具有比另一通信链路低的带宽，因此它可以从具有较高带宽的通信链路请求/发送数据。缺点在于用户装备的此类个体请求没有考虑到通信网络的全局状态或提供商的选择。因此，有益的是，用户装备控制信号控制用户装备的多连通性网络功能，以便经由优先化链路来向用户装备传递所请求的数据。

根据本发明的第三方面，该目的由一种供在通信系统中使用的用户装备来解决，该用户装备包括：多连通性单元，该多连通性单元被配置成从至少第一通信链路和第二通信链路请求一定量的数据；通信接口，该通信接口被配置成接收至少一个优先级指示符，其中该至少一个优先级指示符用作用户装备控制信号；控制单元，该控制单元被配置成计及优先级指示符而从第一通信链路或第二通信链路中选择优先化链路。这就更高的数据速率和更高的链路质量而言对于用户装备是有利的。控制单元可以决定它是否想要根据优先级指示符来选择被指示为所选一者的优先化链路。通信系统可以为用户装备提供恒定的高数据速率和链路质量。

在一实施例中，控制单元被配置成根据优先级指示符来强制选择优先化链路。在该情形中，优先级指示符用作用户装备控制信号，其否决用户装备的自动(内部)决定或用户装备的用户的手动决定或选择。控制信号被配置成向数据流管理器传递对用户装备的连通性或多连通性功能或对应通信接口的控制。

根据本发明的第四方面，该目的通过一种用于经由第一通信链路和经由第二通信链路来指派用户装备的数据流的数据的方法来解决，其中第二通信链路独立于第一通信链路。

该方法包括：

·接收第一状态信号、第二状态信号和第三状态信号，第一状态信号指示第一通信链路的链路质量，第二状态信号指示第二通信链路的链路质量，并且第三状态信号指示复合通信链路的链路质量；以及

·通过从第一通信链路或第二通信链路中选择优先化链路来执行负载平衡，并且在优先化链路的链路质量在预定义限制内的情况下确定在该优先化链路上传达的数据流的数据量的增加。

可以理解，本发明也可以在不使用家庭网关的情况下使用——例如在公共热点中。

在从属权利要求中描述了进一步实施例。

现在参照附图通过示例的方式来描述本发明概念，其中：

图1示出了根据现有技术的布置的示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的数据流管理器的示意图；

图3示出了根据本发明的实施例的布置的示意图；以及

图4示出了根据本发明的实施例的方法的示意流程图。

图5示出了根据本发明实施例的与图2的数据流管理器处于数据连接的用户装备。

图2示出了数据流管理器200。在所描述的实施例中，数据流管理器200充当接入资源管理器。数据流管理器200包括处理器201。处理器201在所描述的实施例中是通信网络内的服务器实体的CPU。在另一实施例中，处理器201是网络实体或多个网络实体或微控制器的虚拟处理器。

数据流管理器200包括网络接口202。数据流管理器的网络接口202是控制面接口。网络接口202包括用于在核心网方向上接收和传送信号的接口、以及用于分别在朝向第一网络接入实体和第二网络接入实体的方向上接收和传送信号的接口。网络接口202是数据流管理器200所在的网络实体的逻辑接口。在另一实施例中，其中数据流管理器200是物理实体，网络接口202是用于接收或传送固定线路或无线电信号的物理接口。

数据流管理器200被分配在5G网络架构的核心接入和移动性管理功能AMF、UPS、UPF-ATSSS中。在另一实施例中，数据流管理器100被分配在5G网络或5G网络或LTE网络的另一网络实体、尤其是移动性管理实体的会话管理控制功能SMF中。在又一实施例中，数据流管理器200被分配在多个功能网络实体上的功能层上、尤其是在通信网络的边缘云中。

图3示出了根据本发明的实施例的具有数据流管理器200的布置。布置300包括家庭网络301。家庭网络301包括家庭网关302。家庭网关302是用于为私人用户或商业用户提供对通信网络的网络接入的路由器。

家庭网络301包括用户装备303。用户装备303为在家庭网络301中使用的移动电话。在其他实施例中，用户装备303为另一计算机系统、尤其是平板计算机、台式计算机或智能手表。

布置300进一步示出了第一网络接入实体304和第二网络接入实体305。在所描述的实施例中，第一网络接入实体304是用于固定线路网络的接入实体并且提供对DSL网络的接入。

第二网络接入实体305是无线电接入网实体并且提供对无线电接入网RAN的接入。例如，第二网络接入实体305是用于LTE网络的演进型B节点或用于5G网络的g B节点。

在另一实施例中，第一网络接入实体304也是用于无线电接入网的网络接入实体。在该实施例中，第一网络接入实体304和第二网络接入实体305可以被分配在相同或不同的无线电蜂窝小区中。

在另一实施例中，第一和/或第二网络接入实体304是用于固定接入网和无线电接入网的混合网络接入实体。

数据流管理器200在功能上连接到第一网络接入实体304和第二网络接入实体305。

家庭网关302经由第一通信链路306连接到第一网络接入实体304。在所描述的实施例中，第一通信链路306是固定线路网络链路。

第二网络接入实体305提供无线电接入网。用户装备303被配置成连接到由第二网络接入实体305提供的无线电接入网。用户装备303与第二网络接入实体之间的连接为第二通信链路307。因此，第二通信链路307是无线电接入网通信链路。

家庭网关302被配置成提供第三通信链路308、尤其是无线局域网。在另一实施例中，第三通信链路308可包括另一种网络链路(例如，固定线路局域网链路、无线电接入网链路或其他)。

在本发明的另一实施例中，用户装备303直接连接到第一通信链路306而不使用家庭网关302或第三通信链路308。

用户装备303使用第二网络接入实体305经由第二通信链路307或者经由第三通信链路308和第一通信链路306接入通信网络，因此，第三通信链路308和第一通信链路306形成复合通信链路。复合通信链路包括家庭网关302。

数据流管理器200被配置成接收状态信号。具体而言，数据流管理器200的网络接口202被配置成接收状态信号，并且处理器201被配置成处理状态信号。第一网络接入实体304和第二网络接入实体305被配置成将从家庭网关302和/或用户装备303传送的状态信号转发给数据流管理器200，即，转发给通信网络。

家庭网关302被配置成传送指示第一通信链路306的链路质量的第一状态信号。家庭网关302传送状态信号并且数据流管理器200可以确定信号质量，并且因此确定第一通信链路306的链路质量。具体而言，第一状态信号是测试信号，该测试信号包括与第一通信链路306相关的质量信息(例如，误码率)。

用户装备303被配置成经由第二通信链路307向数据流管理器200传送第二状态信号。第二状态信号指示第二通信链路307的链路质量。用户装备303还被配置成经由复合通信链路来向通信网络、尤其是向数据流管理器200传送第三状态信号。该第三状态信号也可以是测试信号。第三状态信号指示复合通信链路的链路质量。第三状态信号指示第一通信链路306和第三通信链路308的组合的链路质量。

数据流管理器200被配置成通过比较第一状态信号、第二状态信号和第三状态信号来比较第一通信链路306的链路质量、第二通信链路307的链路质量和复合通信链路308的链路质量。数据流管理器200的处理器还被配置成通过从第一通信链路306或第二通信链路307中选择优先化链路来执行负载平衡，并且在优先化链路的链路质量在预定义阈值内的情况下确定在该优先化链路上传达的数据流的数据量的增加。算法被实现在处理器上，以便执行该选择。数据流管理器200被配置成确定朝向用户装备303的数据流的拆分。为了拆分朝向用户装备303的数据流，使用指示以上提及的链路质量和/或数据速率的状态信号的比较结果。在预设中，数据流经由第一通信链路306传送到家庭网关304，并且因此经由复合通信链路传送到用户装备303。

第三状态信号与第一状态信号的比较结果指示第三通信链路的链路质量。

在优先化链路上传送的数据量增加。优先化链路可以传递总数据量，或者它可以与未经选择链路共享话务负载。如果优先化链路的链路质量在预定义阈值内，则该优先化链路被选择而不进一步考虑其他链路质量。换言之：负载平衡优先于质量平衡。

如果优先化链路的链路质量在预定义限制之外并且如果第一状态信号与第三状态信号的比较指示第三通信链路308的链路质量低于第一通信链路306的链路质量，则质量平衡变得相关。在该情形中，在第二通信链路307上传送的数据量增加并且在第一通信链路306上传送的数据速率和/或数据量减少。原因在于连接用户装备303与家庭网关302的第三通信链路308可能受到干扰。因此，数据流处理器200选择第二通信链路307来传递增加的数据量。

此外，如果第二状态信号指示比由第三状态信号指示的链路质量更高的链路质量，则经由第二通信链路307传送的数据量也增加。

图4示出了根据本发明的实施例的方法的示意流程图。在步骤401，数据流管理器200接收第一状态信号。第一状态信号由网络接口202接收。

接收到的第一状态信号由家庭网络301的家庭网关302传送到通信网络，并且由数据流管理器200的网络接口202接收。第一状态信号指示第一通信链路306的质量。

在步骤402，第二状态信号由数据流管理器200的网络接口202接收。第二状态信号指示第二通信链路307的链路质量并且由用户装备303传送。

在步骤403中，数据流管理器200的网络接口202接收可任选的第三状态信号，该第三状态信号指示复合通信链路的链路质量，即，第一通信链路306和第三通信链路308的组合的链路质量。

在另一实施例中，以另一顺序接收第一状态信号、第二状态信号和第三状态信号。

在步骤404，接收到的第一状态信号、接收到的第二状态信号和接收到的第三状态信号由处理器201处理。具体而言，处理器201通过验证这三个不同的状态信号来比较第一通信链路、第二通信链路和复合通信链路的链路质量。

在步骤404，负载平衡由数据流管理器200的评估单元执行。如果优先化链路的链路质量在预定义质量阈值内(例如，带宽需要至少为12MBit/s)，则该评估单元选择第一通信链路306或第二通信链路307作为优先化链路。这可以通过评价接收到的第一、第二和/或第三状态信号401、402、403来评估。一个选项是处理器201持续检查通信链路的链路质量各自是否都在某个限制内，或者该处理器首先选择优先化链路，并且随后检查所选链路的状态信号是否在预定义质量限制内。处理器基于所选的优先化链路来向用户装备303提交至少一个优先级指示符，其中该优先级指示符设置第一通信链路306或第二通信链路307的优先级排序。优先级指示符包括关于哪个通信链路由数据流管理器选择为优先化链路的信息。

用户装备的通信接口接收至少一个优先级指示符，并且该用户装备的控制单元关于该优先级指示符决定哪个通信链路将被选择为优先化链路。在本发明的另一实施例中，控制单元可被迫接受由数据流管理器选择的优先化链路。因此，多连通性单元仅能请求/发送来自优先化链路的数据传递。

在另一实施例中，如果优先化链路的链路质量值在预定义质量阈值之外、尤其是如果第一和/或第三通信链路306、308的质量值在预定义质量限制之外，则在步骤407中的进一步比较被执行，并且所谓的质量平衡被执行。如果初始选择的优先化链路的链路质量将更差，则这可导致关于将先前非优先化的链路选择为所选链路的决定。

如果在步骤407中的比较指示第三状态信号的链路质量值至少等于第一状态信号的链路质量值，则数据流管理器200在朝向或来自用户装备的数据流的分配中忽略第三通信链路。

在步骤408，数据流管理器200基于第一通信链路306和第二通信链路307的链路质量来确定朝向或来自用户装备303的数据流的分配，忽略至少等于第一通信链路306的质量的第三通信链路308的链路质量，并且因此不干扰经由复合通信链路的传输。在另一实施例中，省略步骤408。

如果步骤407的比较指示由第一状态信号指示的链路质量优于由第三状态信号指示的链路质量，和/或第二通信链路307的质量优于第三通信链路308的链路质量，则处理器201在步骤409通过增加在第二通信链路307上流送的数据量和减少在第一通信链路306上传达的数据流的数据量来确定朝向或来自用户装备303的数据流的分配。

在另一实施例中，数据流管理器200不接收步骤402的第二状态信号和/或仅基于第一状态信号与第三状态信号的比较来确定分配。在该情形中，如果第一状态信号指示第一通信链路306具有比第三通信链路308高的链路质量，则数据流管理器200增加在第二通信链路307上传达的数据流的数据量。

用户装备303连接到操作受控的多连通性网络(诸如3GPP ATSSS或混合接入)，并且可以通过经由第一通信链路306和/或第二通信链路307向用户装备303发送用户装备控制信号来控制该用户装备303。用户装备303在若干通信链路306、307(例如，蜂窝、Wi-Fi或固定接入)之一上连接到通信网络104。用户装备303经由来自网络内的实体(例如，数据流管理器200)的控制信号来获取关于数据流管理器200将接管控制的指示。在该情形中，数据流管理器200控制用户装备303与通信网络104之间的话务管理。话务管理可包括决定哪个链路通信被初始化、将通信转移到另一链路或同时使用这些链路来进行通信。此外，可能基于资费、位置、时间或网络负载来应用其他策略。用户装备303可以使用来自数据流管理器200的控制信号来适应这种情况并且激活或停用多连通性支持、撤销对用户的网络接口控制和/或通过符号或按钮使其在用户界面内可见。用户装备303也可以向数据流管理器200发送关于其位置、服务和/或接口状态的信息。

图5示出了与数据流管理器200处于数据连接的用户装备303的布置。图5示出了第一通信链路306和第二通信链路307也可以直接地或通过使用家庭网关302间接地连接到通信接口308。通信接口308被配置成接收至少一个优先级指示符，其中该至少一个优先级指示符用作用户装备控制信号。优先级指示符被传递到控制单元309，该控制单元309被配置成计及优先级指示符而从第一通信链路306或第二通信链路307中选择根据本发明的优先化链路。

附图标记列表

100,301 家庭网络

101,302 家庭网关

102,303 用户装备

103 网络接入实体

104 通信网络

105 通信链路

200 数据流管理器

201 处理器

202 网络接口

300 布置

304 第一网络接入实体

305 第二网络接入实体

306 第一通信链路

307 第二通信链路

308 通信接口

309 控制单元

308 第三通信链路

400 流程图

401-409 步骤

Claims (14)

1.一种用于经由至少第一通信链路(306)和第二通信链路(307)来分配用户装备(303)的数据流的数据的数据流管理器(200)，其中第二通信链路(307)独立于第一通信链路(306)，

所述数据流管理器(200)包括：

-网络接口(202)，所述网络接口(202)被配置成接收指示所述第一通信链路(306)的第一链路质量的第一状态信号、指示所述第二通信链路(307)的第二链路质量的第二状态信号；以及

-具有处理器(201)的评估单元，所述处理器被配置成通过独立于所述第一链路质量和所述第二链路质量地从所述第一通信链路(306)或所述第二通信链路(307)中选择优先化链路来执行负载平衡，前提是所述第一链路质量高于第一质量阈值并且所述第二链路质量高于第二质量阈值。

2.如权利要求1所述的数据流管理器(200)，其中所述处理器被配置成基于所选的优先化链路来向用户装备(303)提交至少一个优先级指示符，其中所述优先级指示符设置所述第一通信链路(306)或第二通信链路(307)的优先级排序。

3.如前述权利要求中任一项所述的数据流管理器(200)，其中所述优先化链路的链路质量在质量阈值内，但比未经选择链路的链路质量差。

4.如前述权利要求中任一项所述的数据流管理器(200)，其中所述处理器被配置成在所述第二通信链路的链路质量指示干扰的情况下选择所述第一通信链路(306)作为所述优先化链路，或者所述处理器在所述第一通信链路(306)的链路质量指示干扰的情况下选择所述第二通信链路(307)作为所述优先化链路。

5.如前述权利要求中任一项所述的数据流管理器(200)，其中相应的链路质量指示符指示以下链路质量参数中的至少一者：可能的数据吞吐量、数据速率、误码率、误包率、通信延迟、信噪比、通信带宽。

6.如前述权利要求中任一项所述的数据流管理器(200)，其中所述处理器(201)被配置成基于查找表来为所述负载平衡确定数据量的减少和数据量的增加，所述查找表将数据量的减少和数据量的增加指派给链路质量。

7.如前述权利要求中任一项所述的数据流管理器(200)，其中所述处理器(201)被配置成输出用户装备(303)控制信号，并且所述网络接口(202)被配置成经由所述第一通信链路(306)和/或所述第二通信链路(307)来向所述用户装备(303)传送所述用户装备控制信号。

8.如权利要求7所述的数据流管理器(200)，其中所述用户装备控制信号被配置成控制所述用户装备(303)的多连通性网络功能。

9.一种通信系统，包括：

-用于提供对通信网络的接入的至少第一通信链路(306)和第二通信链路(307)，其中所述第二通信链路(307)独立于所述第一通信链路(306)，

-用户装备(303)，所述用户装备(303)被配置成同时与所述第一通信链路(306)和所述第二通信链路(307)通信；以及

-数据流管理器(200)，所述数据流管理器(200)包括：

o网络接口(202)，所述网络接口(202)被配置成接收指示所述第一通信链路(306)的第一链路质量的第一状态信号、指示所述第二通信链路(307)的第二链路质量的第二状态信号；以及

o具有处理器(201)的评估单元，所述处理器被配置成通过独立于所述第一链路质量和所述第二链路质量地从所述第一通信链路(306)或所述第二通信链路(307)中选择优先化链路来执行负载平衡，前提是所述第一链路质量高于第一质量阈值并且所述第二链路质量高于第二质量阈值，其中

所述处理器(201)被配置成基于所选的优先化链路来向用户装备(303)提交至少一个优先级指示符，其中所述优先级指示符设置所述第一通信链路(306)或第二通信链路(307)的优先级排序。

10.如权利要求9所述的通信系统，其中所述数据流管理器(200)的处理器(201)被配置成输出用户装备(303)控制信号，并且所述网络接口(202)被配置成经由所述第一通信链路(306)和/或所述第二通信链路(307)来向所述用户装备(303)传送所述用户装备控制信号。

11.如权利要求10所述的通信系统，其中所述用户装备控制信号被配置成控制所述用户装备(303)的多连通性网络功能。

12.一种供在如权利要求9或11之一所述的通信系统中使用的用户装备，包括：

-多连通性单元，所述多连通性单元被配置成从至少第一通信链路(306)和第二通信链路(307)请求一定量的数据；

-通信接口(308)，所述通信接口(308)被配置成接收至少一个优先级指示符，其中所述至少一个优先级指示符用作用户装备控制信号；

-控制单元(309)，所述控制单元(309)被配置成计及所述优先级指示符而从所述第一通信链路(306)或所述第二通信链路(307)中选择优先化链路。

13.如权利要求12所述的用户装备，其中所述控制单元被配置成根据所述优先级指示符来强制选择所述优先化链路。

14.一种用于经由至少第一通信链路(306)和第二通信链路(307)来指派用户装备(303)的数据流的数据的方法，其中所述第二通信链路(307)独立于所述第一通信链路(306)，

所述方法包括：

-经由至少第一通信链路(306)和第二通信链路(307)来为用户装备提供对通信网络的接入，其中所述用户装备(303)被配置成同时与所述第一通信链路(306)和所述第二通信链路(307)通信；

-接收第一状态信号和第二状态信号，其中所述第一状态信号指示所述第一通信链路(306)的链路质量，所述第二状态信号指示所述第二通信链路(307)的链路质量；以及

-通过独立于所述第一链路质量和所述第二链路质量地从所述第一通信链路(306)或所述第二通信链路(307)中选择优先化链路来执行负载平衡，前提是所述第一链路质量高于第一质量阈值并且所述第二链路质量高于第二质量阈值。

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