CN115398502A - 用于无线通信的数据平面可缩放架构 - Google Patents

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Abstract

用于数据平面管理的装置和方法的实施例被公开。在一个示例中，用于上行通信和下行通信两者的装置可包括多个下行集群，每个下行集群包括被配置成处理三个或更多个下行数据层的下行集群处理器。该装置还可包括多个上行集群，每个上行集群包括被配置成处理三个或更多个上行数据层的上行集群处理器。该装置还可以包括控制器，该控制器被配置成缩放多个下行集群，并且被配置成缩放多个上行集群。缩放多个下行集群和多个上行集群可以包括激活或去激活多个下行集群、多个上行集群或多个下行集群和多个上行集群两者中的一个或多个集群。

Description

用于无线通信的数据平面可缩放架构
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年4月21日提交的美国临时专利申请No.63/013,368的优先权，其标题为“ADAPTABLE 5G DATA PLANE SCALABLE ARCHITECTURE FOR HIGH THROUGHPUT ANDLOW LATENCY DATA TRANSFER”(用于高吞吐量和低延迟数据传递的可适应性5G数据平面可缩放架构)，在此通过引用将其全部并入本申请。
技术领域
本公开的实施例涉及用于无线通信的装置和方法。
背景技术
无线通信系统被广泛部署以提供各种电信服务(诸如电话、视频、数据、信息发送和广播)。在无线通信中，可以存在从用户设备到基站的上行通信和从基站到用户设备的下行通信。
发明内容
本文公开了用于上行数据平面管理的装置和方法的实施例。
在一个示例中，用于上行通信和下行通信两者的装置可以包括多个下行集群(cluster)，每个下行集群包括被配置为处理三个或更多个下行数据层的下行集群处理器。该装置还可以包括多个上行集群，每个上行集群包括被配置成处理三个或更多个上行数据层的上行集群处理器。该装置还可以包括控制器，该控制器被配置成缩放多个下行集群，并且被配置成缩放多个上行集群。缩放多个下行集群和多个上行集群可以包括激活或去激活多个下行集群、多个上行集群或多个下行集群和多个上行集群两者中的一个或多个集群。
在另一个示例中，用于集群管理的方法可以包括激活多个下行集群中的第一下行集群，每个下行集群包括被配置为处理三个或更多个下行数据层的下行集群处理器。该方法还可以包括激活多个上行集群中的第一上行集群，每个上行集群包括被配置为处理三个或更多个上行数据层的上行集群处理器。该方法还可以包括基于满足第一缩放条件来激活多个下行集群或多个上行集群中的至少再一个集群。
在另一示例中，非暂时性计算机可读介质可以用指令编码，当在硬件中执行时，这些指令执行用于集群管理的过程。该过程可以包括激活多个下行集群中的第一下行集群，每个下行集群包括被配置为处理三个或更多个下行数据层的下行集群处理器。该过程还可以包括激活多个上行集群中的第一上行集群，每个上行集群包括被配置为处理三个或更多个上行数据层的上行集群处理器。该过程还可以包括基于满足第一缩放条件来激活多个下行集群或多个上行集群中的至少再一个集群。
附图简要说明
并入本文并构成说明书一部分的附图示出了本公开的实施例，并与说明书一起用于进一步解释本公开的原理，并使相关领域的技术人员能够制作和使用本公开。
图1示出了第五代(5G)数据平面架构。
图2示出了根据本公开的一些实施例的可适应性和可缩放数据平面架构。
图3示出了根据本公开的一些实施例的下行数据平面集群动态缩放。
图4示出了根据本公开的一些实施例的用于下行集群的缩放的信号流程图。
图5示出了根据本公开的一些实施例的上行数据平面集群动态缩放。
图6示出了根据本公开的一些实施例的用于上行集群的缩放的信号流程图。
图7示出了根据本公开的一些实施例的方法。
图8示出了根据本公开的一些实施例的包括基带芯片、射频芯片和主机芯片(hostchip)的装置的框图。
图9示出了根据本公开的一些实施例的示例性节点，其中可以实现本公开的一些方案。
图10示出了根据本公开的一些实施例的示例性无线网络，其中可以实现本公开的一些方案。
将参考附图描述本公开的实施例。
具体实施方式
虽然讨论了具体配置和布置，但应理解，这仅用于说明目的。相关领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以使用其他配置和布置。对于相关领域技术人员来说，显而易见的是，本公开还可以应用于各种其他应用中。
需要注意的是，在说明书中对“一个实施例”、“一实施例”、“一示例性实施例”、“一些实施例”、“某些实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但每个实施例可能不一定包括该特定特征、结构或特性。此外，这些短语不一定指同一实施例。此外，当联系一实施例描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确描述，联系其他实施例实现该特征、结构或特性都将在相关领域技术人员的知识范围内。
一般来说，至少可以部分地从上下文中的用法来理解术语。例如，本文中使用的术语“一个或多个”，至少部分取决于上下文，可以用于以单数意义描述任何特征、结构或特性，或者可以用于以复数意义描述特征、结构或特性的组合。类似地，诸如“一”、“一个”或“该”之类的术语也可理解为传达单数用法或复数用法，这至少部分取决于上下文。此外，术语“基于”可以理解为不一定旨在传达一组排他的因素，而是可以允许存在不一定明确描述的额外因素，这同样至少部分取决于上下文。
现在将参考各种装置和方法来描述无线通信系统的各个方案。这些装置和方法将在以下详细描述中描述，并在附图中通过各种块、模块、单元、部件、电路、步骤、操作、过程、算法等(统称为“元件”)来示出。这些元件可以使用电子硬件、固件、计算机软件或其任何组合来实现。这些元件是否实现为硬件、固件或软件取决于施加在整个系统上的特定应用和设计约束。
本文描述的技术可以用于各种无线通信网络，诸如码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、正交频分多址(OFDMA)系统，单载波频分多址(SC-FDMA)系统和其他网络。术语“网络”和“系统”经常互换使用。CDMA网络可以实现无线接入技术(RAT)，诸如通用地面无线接入(UTRA)、CDMA 2000等。TDMA网络可以实现RAT，诸如全球移动通信系统(GSM)。OFDMA网络可以实现RAT，诸如长期演进(LTE)或新无线(NR)。本文描述的技术可以用于上述无线网络和RAT，以及其他无线网络和RAT。
在典型的蜂窝调制解调器中，调制解调器的数据平面架构可以静态地配置为用于最大预期吞吐量处理，包括不可缩放的(scalable)处理器。在一些蜂窝调制解调器中，可以实现特定于一层或两层的处理单元。这样，处理单元可以不成比例地缩放以优化调制解调器的功率和性能，从而支持高吞吐量或低延迟低吞吐量应用。
图1示出了5G数据平面架构。如图1所示，在5G蜂窝无线调制解调器中，UE数据栈可以包括介质访问控制(MAC)、无线链路控制(RLC)、分组数据汇聚协议(PDCP)和服务数据适配协议(SDAP)的第二(L2)层以及L3/L4层。UE数据栈可以处理因特网协议(IP)层功能。
图1示出了用于5G蜂窝无线调制解调器的数据栈处理架构的典型结构。单独的垂直处理堆栈，下行链路(DL)处理引擎110和上行链路(UL)处理引擎120通常被放在一个处理引擎(在此示例中为数据平面处理器105)中，用于DL数据栈和UL数据栈，该处理引擎可以是一个处理器核心或每个层的单独核心。在图1中，通过示例示出单个DL核心115和单个UL核心125。
在协议栈中(无论考虑DL数据栈还是UL数据栈)，MAC层可以与物理(PHY)层相连接以传输DL和UL数据，L3/L4层可以与AP/主机130相连接。分组数据可以从共享存储器(未示出)传输到整个数据栈，数据栈可以是本地或外部存储器。
在典型的5G载波聚合(CA)配置中，可以为MAC实体聚合多个分量载波(CC)，这对数据栈在一个时隙中处理多个(从每个CC中取一个)传输块(TB)提出了挑战性的处理要求。这是针对时隙持续时间进行处理的，该时隙持续时间从1ms(这意味着15kHz子载波间隔(SCS))、0.5ms(这意味着30kHz SCS)、0.25ms(这意味着60kHz SCS)直到0.125ms(这意味着120kHz SCS)。
在DL处，MAC层可以解码来自每个CC的TB并将其路由到数据栈处理链上游(up)的逻辑信道。DL数据栈可以包括在RLC、PDCP、SDAP和L3/L4层处的包处理和无线链路恢复机制。
在UL处，来自AP/主机130的到达数据包可以由L3/L4、PDCP、RLC层处理并放入LC队列。当来自每个CC的授权到达时，MAC层可以复用要为每个CC上的每个TB发出的数据。
如图1所示，可以有多个CC。例如，一个分量载波(在此示例中，CC1)可用于辅小区组(SCG)的主小区(主辅小区，PScell)。其余分量载波可以用于SCG的其他小区。对于数据栈来说，为所有业务负载高效地和有效地处理来自多个CC的多个TB是非常有价值的。
5G数据平面架构中的一个挑战是提供一种高效的系统，该系统能够根据针对DL数据传输和UL数据传输两者、用于高吞吐量和低延迟数据的全谱处理需求进行缩放。以前的方法可以在UE中提供低效的资源使用，要求调制解调器支持独立于动态条件的最大处理业务量。先前的方法即使在低数据速率下也可能需要在UE处增加功率。以前的方法还可能固有地无法扩张架构以支持额外的吞吐量增加或额外的多载波支持。此外，以前的方法可能依赖于复杂的实现方案来修改任何层处理的架构。另外，以前的方法为支持高吞吐量和低延迟应用两者可能具有不灵活的设计。
相比之下，本公开的一些实施例提供了5G数据平面架构和控制机制，该架构和控制机制可动态缩放以用于高吞吐量和低延迟数据传输。一些实施例可以为DL和UL数据栈提供自包含的数据平面集群处理单元，其可根据动态业务量和负载条件自适应地放大或缩小，从而优化调制解调器中的处理资源使用。
图2示出了根据本公开的一些实施例的可适应性和可缩放数据平面架构。更具体地，一些实施例可以提供5G数据平面架构，其可动态地缩放以用于高吞吐量和低延迟数据传输。
在一些实施例中，可以有多个DL集群(DL集群210a、210b、210c、210d、210e和210f)，并且每个DL集群可以包括完整的数据栈。更具体地，DL集群单元可以包括所有L2、L3和L4数据层，并且可以映射到MAC层上的一组分量载波和从L2向上的逻辑信道。
类似地，在一些实施例中，可以存在多个UL集群(UL集群220a、220b、220c、220d、220e和220f)，并且每个UL集群可以包括完整的数据栈。更具体地，UL集群单元可以包括所有L2、L3和L4数据层，并且可以根据相同的子载波间隔(SCS)范围映射到一组分量载波。
本公开的一些实施例允许DL集群是动态可缩放DL集群。动态缩放可以基于CPU负载和吞吐量。例如，一旦总CPU负载或吞吐量超过或低于当前总集群阈值，就可以动态地放大或缩小DL集群。
类似地，本公开的一些实施例允许UL集群是动态可缩放UL集群。动态缩放可以基于CPU负载、吞吐量和延迟。例如，一旦总CPU负载、吞吐量或延迟超过或低于当前总集群阈值，就可以动态地放大或缩小UL集群。
动态缩放可以由控制器(诸如主数据平面处理器230)控制。主数据平面处理器230可以具有多个核心，包括例如下行核心240和上行核心250。这些核心可以由两个或更多个CPU核心实现。核心可以用于DL和UL整体数据栈的非实时操作和动态缩放算法托管(hosting)或其他机制。
如图所示，DL数据平面可缩放集群子系统可以包括一个或多个DL集群单元，每个单元托管MAC、RLC、PDCP、SDAP、L3和L4层的完整数据栈。每个这样的集群可以是自包含的，并且可以包括微控制器(uC)核心和数据平面硬件(HW)加速器。
如图所示，UL数据平面可缩放集群子系统可包括一个或多个UL集群单元，每个单元托管MAC、RLC、PDCP、SDAP、L3和L4层的完整数据栈。每个这样的集群可以是自包含的，并且可以包括微控制器核心和数据平面HW加速器。
在无线资源控制(RRC)连接建立或重新配置时，可以根据所需的最大业务负载来配置一组初始DL和UL集群单元。最初只可以激活最小的集群组。其他不必要的集群可以保持关机，以实现操作所需的最低功耗。
随后，随着移动平均业务负载的增加，或者如果CPU负载超过每个集群单元可持续的预定阈值，则可以激活更多集群以重新分配负载。每个集群定期向数据平面(DP)主处理器报告其CPU和业务负载，主处理器监视总体的DL和UL可缩放性。
相反，如果业务负载降低到总体集群阈值以下，则可以去激活一些集群以节省能源。然后，剩余的集群可以用总负载重新分配。
每个DL集群可以映射到一组分布式的CC和逻辑信道(LC)，而每个UL集群可以映射到对应于子载波间隔的一组CC，该子载波间隔在用于UL授权调度的类似时隙持续时间下运行。
图3示出了根据本公开的一些实施例的下行数据平面集群动态缩放。图4示出了根据本公开的一些实施例的用于缩放下行集群的信号流程图。图4可以是图3所示的数据流和处理器激活/去激活所对应的信号流。
在处理的第一阶段，数据集群的控制器可以配置和激活初始集群。
首先，在RRC建立和配置(如图4中410处所示)时，可以为MAC实体配置小区、分量载波、逻辑信道和无线承载。在图4中的420处，控制器可以使用N＝(TPreq)/(TPc)来计算用于DL数据操作的最大集群N，其中TPreq可以是UE系统中要支持的总所需吞吐量(TP)，并且TPc可以是每个集群的最大TP阈值。
控制器可以配置N个最大集群，首先激活集群1，然后关闭其余集群的电源。最初，可以由集群1处理所有分量载波和逻辑信道。请注意，TPc可以通过使用相应的数据栈硬件为用于整个数据栈操作的集群进行无内部互锁流水级的微处理器(MIPS)估算来获得。
其次，在415处可以存在集群报告和触发DL放大。例如，使用如图4中的430处所示的集群报告定时器，可以有由每个活跃集群定期提供的集群报告。在收到定期的集群报告(其可以提供每个集群的CPU％和TP的更新)后，DP主处理器或其他控制器可以确定是否需要动态放大。例如，在440处，控制器可以使用以下内容：如果(Total_CPU％>CPUmax)或(Total_TP>TPmax)或(Cluster_CPU％>CPUc)或(Cluster_TP>TPc)，则执行更多DL集群的动态放大，其中Total_CPU％可以是来自所有当前激活集群的总的报告的CPU负载，Total_TP可以是来自所有当前激活的集群的报告的总的TP值，Cluster_CPU％可以是来自任何一个集群的报告的CPU负载，Cluster_TP可以是来自任何一个集群的报告的TP值。
上述指示器可通过DP主处理器的平均函数进行处理和过滤。这样的平均滤波器可以防止每个集群处的值的瞬时波动。
CPUmax可以定义为CPUmax＝(n)*(CPUc)。这可以是用于系统中所有n个激活集群的CPU总负载阈值最大值。超过此值意味着当前激活的集群无法支持CPU负载和性能，需要激活更多集群。
TPmax可以定义为TPmax＝(n)*(TPc)。这可以是用于系统中所有n个激活集群的总TP阈值最大值。超过此值意味着当前激活的集群无法支持业务负载和性能，需要激活更多的集群。
CPUc和TPc可以这样定义：CPUc可以是每个集群的CPU％负载阈值最大值，TPc可以是每个集群的TP阈值最大值。
在一些实施例中，如果总报告的CPU或TP，或单个集群的报告的CPU或TP超过阈值量，则可能需要动态放大更多DL集群以卸载(offload)CPU和/或TP业务负载。
控制器可在450处按如下方式激活额外的DL集群：使用例如n＝max[(Total_TP)/(TPc),(Total_CPU％)/(CPUc)]来确定活跃集群的数目n，然后为每个DL集群平均地划分CC列表和LC列表。在这种情况下，每个集群的CC数可以是总的CC/n，每个集群的LC数可以是总的LC/n。
在每个集群中，来自物理下行共享信道(PDSCH)物理信道的传入包(incomingpackets)可由MAC DP HW处理，该MAC DP HW解码包并将包路由到共享存储器中的相关逻辑信道队列。在下一层处，每个集群中的RLC SW和HW将映射后的LC包出列，并进一步处理它们。每个LC中的包随后在数据栈中向上发送。
与动态缩小417相反，从430到450的所有动作和决定可以被视为动态放大415的一部分。虽然仅示出了动态放大415和动态缩小417的一个过程，但是在设备的操作期间(例如，在用户设备或用户设备的给定调制解调器的操作期间)，可以多次向上或向下重复相同的过程。
第三，在417处可以进行集群报告和触发DL缩小。当在430处对于每个集群，集群定时器报告过期时，集群可以提供集群报告。DP主处理器或其他控制器在收到定期集群报告(该报告可以提供每个集群的CPU％和TP更新)后，可以按如下方式确定是否需要动态缩小：如果If(Total_CPU％<CPUmax)且(Total_TP<TPmax)，则对一些DL集群进行动态缩小。例如，如果报告的总的CPU或TP或单个集群的报告的CPU或TP减少到阈值量之外，则可以动态缩小某些DL集群，以降低调制解调器的功率。例如，控制器可以按如下方式去激活额外的DL集群：使用n＝max[(Total_TP)/(TPc),(Total_CPU％)/(CPUc)]来确定必要的减少的活跃集群的数量n，然后为每个DL集群平均地划分CC列表和LC列表。与DL集群激活的情况一样，在DL集群去激活的情况下，每个集群的CC数＝总的CC/n，并且每个集群的LC数＝总的LC/n。
可对上行链路应用与下行链路类似的方法。在上面的下行链路的情况下，示出了三个集群示例，并且类似地，在下面的上行链路的情况下，示出了三个集群示例。另一方面，如图2所示，可以使用三个以上的集群，其中三个集群示例仅用作说明。
图5示出了根据本公开的一些实施例的上行数据平面集群动态缩放。图6示出了根据本公开的一些实施例的用于上行集群的缩放的信号流程图。图6可以是与图5所示的数据流和处理器激活/去激活相对应的信号流。
在处理的第一阶段，数据集群的控制器可以配置和激活初始集群。
首先，在RRC建立和配置(如图6中的610所示)时，可以为MAC实体配置小区、分量载波、逻辑信道和无线承载。在图6中的620处，控制器可以使用N＝(TPreq)/(TPc)来计算用于UL数据操作的最大集群N，其中TPreq可以是UE系统中要支持的总的所需吞吐量(TP)，TPc可以是每个集群的TP阈值最大值。
控制器可以配置N个最大集群，首先激活集群1，然后关掉其余集群。最初，可以由集群1处理所有分量载波和逻辑信道。请注意，TPc可以通过无内部互锁流水级的微处理器(MIPS)使用相应的数据栈硬件为用于整个数据栈操作的集群估算而获取。
其次，在615处可以进行集群报告和触发UL放大。如图6中的630处所示，可以例如使用集群报告定时器由每个活跃集群定期提供集群报告。在收到定期的集群报告(其可以提供每个集群的CPU％和TP的更新)后，DP主处理器或其他控制器可以确定是否需要动态放大。例如，在640处，控制器可使用以下：如果(Total_CPU％>CPUmax)或(Total_TP>TPmax)或(Cluster_CPU％>CPUc)或(Cluster_TP>TPc)或(Cluster_Latency>Lc)，则对更多UL集群进行动态放大，其中Total_CPU％可以是来自所有当前激活集群的总报告CPU负载，Total_TP可以是来自所有当前激活集群的总报告TP值，Cluster_CPU％可以是来自任何一个集群的报告的CPU负载，Cluster_TP可以是来自任何一个集群的报告的TP值，Cluster_Latency可以是来自任何一个集群的报告的平均延迟值。
上述指标可在DP主处理器处通过平均函数进行处理和滤波。这样的平均滤波器可以防止每个集群的值的瞬时波动。
CPUmax可以定义为CPUmax＝(n)*(CPUc)。这可以是用于系统中所有n个已激活集群的总CPU负载阈值最大值。超过此值意味着当前激活的集群无法支持CPU负载和性能，需要激活更多集群。
TPmax可以定义为TPmax＝(n)*(TPc)。这可以是系统中所有n个已激活集群的总TP阈值最大值。超过此值意味着当前激活的集群无法支持业务负载和性能，需要激活更多的集群。
CPUc和TPc可以这样定义：CPUc可以是每个集群的CPU％负载阈值最大值，TPc可以是每个集群的TP阈值最大值。Lc可以是用于每个UL集群的延迟阈值。
在一些实施例中，如果总报告的CPU或TP，或单个集群的报告的CPU或TP超过阈值量，则可能需要更多UL集群的动态放大以卸载CPU和/或TP业务负载。
在650处，控制器可以以如下方式激活额外的UL集群：使用例如n＝max[(Total_TP)/(TPc),(Total_CPU％)/(CPUc)]来确定活跃集群的数量n，然后为每个UL集群均匀地划分CC列表，但考虑根据SCS对CC分组。在这种情况下，每个集群的CC数可以是总的CC/n。
用于每个集群的UL授权处理可以依赖于每个CC的授权的延迟要求，该延迟要求可高度依赖于与时隙持续时间相对应的SCS。将120KHz的SCS分组允许多个低延迟应用以同等优先级和处理带宽被调度在一起。
将30KHz或60kHz的SCS分组可以允许使用类似的定时资源分配更有效地调度更高吞吐量的应用。
第三，在617处可以进行集群报告和触发UL缩小。当用于每个集群的集群定时器报告在630处过期时，集群可以提供集群报告。在收到定期集群报告(该报告可以提供每个集群的CPU％和TP更新)后，DP主处理器或其他控制器可以确定是否需要动态缩小，如下所示：如果(Total_CPU％<CPUmax)且(Total_TP<TPmax)，则对一些UL集群进行动态缩小。例如，如果总的报告的CPU或TP，或单个集群的报告的CPU或TP减少到阈值量之外，则可以动态缩小一些UL集群，以降低调制解调器的功率。例如，控制器可以如下方式去激活额外的UL集群：使用n＝max[(Total_TP)/(TPc),(Total_CPU％)/(CPUc)]来确定必要的减少的活跃集群的数量n，然后为每个UL集群均匀地划分CC列表，但要考虑根据SCS对CC分组。如同UL集群激活的情况，在UL集群去激活的情况下，每个集群的CC数量＝总的CC/n。
如这些示例所示，本公开的一些实施例可以允许UE通过应用可缩放DL和UL数据平面集群架构来优化调制解调器的功率和性能。
一些实施例可以提供各种益处和/或优点。例如，一些实施例可以有效地利用数据平面处理HW和SW的资源。一些实施例可以以所需的最小资源提供UE功率的改进使用。此外，一些实施例可以为高吞吐量和低延迟应用提供优化的数据处理器。
一些实施例可以提供用于动态缩放的简单、实用的实现方法。一些实施例通过在共享存储器中重新分配CC和(在某些情况下)LC的处理映射，提供用于动态放大或缩小数据处理的非干预式规程(non-invasive procedure)。此外，一些实施例提供了灵活的架构，以扩大对未来更高吞吐量需求的支持以及对额外分量载波的支持。
在所示的示例中，UL集群单元和DL集群单元彼此不同，但类似于它们的对向(peer)集群单元。在一些实施例中，UL集群单元(和类似的DL集群单元)可以针对特定应用需求专门创建，并且可以相应地可缩放。作为另一替代方案，可以针对不同的应用需求创建UL和DL集群单元的组合，并且可以相应地可缩放。
图7示出了根据本公开的一些实施例的方法。如图7所示，该方法可以包括：在710处，激活多个下行集群中的第一下行集群，每个下行集群包括被配置为处理三个或更多个下行数据层的下行集群处理器。这可以对应于上述图4中的410。该方法还可以包括：在720处，激活多个上行集群中的第一上行集群，每个上行集群包括被配置为处理三个或更多上行数据层的上行集群处理器。这可以对应于上述图6中的610。
该方法还可包括：在730处，基于满足第一缩放条件激活另一集群，例如激活多个下行集群或多个上行集群中的至少再一个集群。这可以对应于上述图4中的415和图6中的615。缩放条件可以是提示缩放(诸如处理器负载、吞吐量和/或延迟)的上述条件中的任意一个，它们被单独地或组合地考虑。因此，例如，激活可以根据多个下行集群和多个上行集群中的活跃集群的处理器负载、吞吐量或延迟。更具体地，激活可以基于将当前吞吐量、延迟或处理器负载与阈值进行比较。该阈值可以预先设置或动态确定。
该方法可另外包括：在740处，去激活另一个集群。这可以对应于上述图4中的417和图6中的617。例如，该方法可以包括基于满足第二缩放条件来去激活多个下行集群或多个上行集群中的至少再一个集群。第二缩放条件可以是与第一缩放条件不同的阈值或阈值集。例如，去激活可以根据多个下行集群和多个上行集群中的活跃集群的处理器负载、吞吐量或延迟。去激活可以基于将当前吞吐量、延迟或处理器负载与阈值进行比较。这可能是与激活不同的阈值。
一旦每个集群被激活，该方法可包括：在750处，接收来自多个下行集群和来自多个上行集群的定期报告。定期报告可以基于集群报告定时器，集群报告定时器可能会在预定的基础上过期。因此，例如，可以仅从多个下行集群和多个上行集群中的活跃集群接收定期报告。
该方法还可包括：在760处，在激活或去激活多个下行集群或多个上行集群中的一个或多个集群时重新映射分量载波。这可以对应于上述图4中的470和图6中的670。例如，当只有一个集群活跃时，该集群可以处理所有分量载波。当两个或更多个集群活跃时，分量载波可在集群之间被分割。本文公开的软件和硬件方法和系统，诸如图2的系统或图3到图7所示的方法可以由无线网络中的任何合适节点实现。例如，图8和图9示出了各自的装置800和900，图10示出了根据本公开的一些实施例的示例性无线网络1000，其中可以实现本公开的一些方案。
图8示出了根据本公开的一些实施例的包括基带芯片802、射频芯片804和主机芯片806的装置800的框图。装置800可以是图10中的无线网络1000的任何合适节点的示例，诸如用户设备1002或网络节点1004。如图8所示，装置800可以包括基带芯片802、射频芯片804、主机芯片806和一个或多个天线810。在一些实施例中，如下面关于图9所述，基带芯片802由处理器902和存储器904实现，而射频芯片804由处理器902、存储器904和收发器906实现。在一些实施例中，基带芯片802可以全部或部分地实现系统和方法，并生成和处理图2-图7中所示的消息。例如，用户设备中的基带芯片802可以分别在上行链路和下行链路中执行UE步骤、生成UE消息等。除了每个芯片802、804或806上的片上存储器(也称为“内部存储器”或“本地存储器”，例如寄存器、缓存或高速缓存)，装置800还可以包括可由每个芯片802、804或806通过系统/主总线共享的外部存储器808(例如，系统存储器或主存储器)。尽管基带芯片802在图8中被示出为独立SoC，但应理解的是，在一个示例中，基带芯片802和射频芯片804可以集成为一个SoC；在另一示例中，基带芯片802和主机芯片806可以集成为一个SoC；在又一示例中，基带芯片802、射频芯片804和主机芯片806可以集成为一个SoC，如上所述。
在上行链路中，主机芯片806可以产生原始数据(raw data)并将其发送至基带芯片802以进行编码、调制和映射。如上所述，来自主机芯片806的数据可以与各种IP流相关联。基带芯片802可以将那些IP流映射到服务质量流，并执行额外的数据平面管理功能，如上所述。基带芯片802还可以例如使用直接存储器访问(DMA)来访问由主机芯片806生成并存储在外部存储器808中的原始数据。基带芯片802可以首先(例如，通过源编码和/或信道编码)对原始数据进行编码，并使用诸如多相位预共享密钥(MPSK)调制或正交幅度调制(QAM)之类任何合适的调制技术来调制经编码的数据。基带芯片802可以执行诸如符号或层映射之类的任何其他功能，以将原始数据转换成可用于调制载波频率的信号以进行传输。在上行链路中，基带芯片802可以向射频芯片804发送调制后的信号。射频芯片804通过发射机(Tx)可以将数字形式的调制后的信号转换为模拟信号，即射频信号，并执行任何合适的前端射频功能，诸如滤波、上转换或采样率转换。天线810(例如，天线阵列)可以发射由射频芯片804的发射机提供的射频信号。
在下行链路中，天线810可以接收射频信号并将射频信号传递给射频芯片804的接收器(Rx)。射频芯片804可以执行任何合适的前端射频功能，例如滤波、下变频转换或采样率转换，并将射频信号转换为可由基带芯片802处理的低频数字信号(基带信号)。在下行链路中，基带芯片802可以解调和解码基带信号以提取可由主机芯片806处理的原始数据。基带芯片802可以执行诸如错误检查、解映射、信道估计、解扰等额外功能。基带芯片802提供的原始数据可以直接发送到主机芯片806或存储在外部存储器808中。
如图9所示，节点900可以包括处理器902、存储器904、收发器906。这些部件示出为通过总线908彼此连接，但也允许其他连接类型。当节点900是用户设备1002时，还可以包括额外组件，诸如用户界面(UI)、传感器等。类似地，当节点900被配置为核心网络元件1006时，节点900可以被实现为服务器系统中的刀片(blade)。其他实现也是可能的。
收发器906可以包括用于发送和/或接收数据的任何合适的设备。尽管为了简单说明仅示出了一个收发器906，节点900可以包括一个或多个收发器。天线910被示出为用于节点900的可能的通信机制。可以使用多个天线和/或天线阵列。另外，节点900的示例可以使用有线技术而不是(或加之)无线技术进行通信。例如，网络节点1004可以无线地与用户设备1002通信，并且可以通过有线连接(例如，通过光纤或同轴电缆)与核心网络元件1006通信。还可以包括其他通信硬件，诸如网络接口卡(NIC)。
如图9所示，节点900可以包括处理器902。尽管仅示出了一个处理器，但可以理解的是，可以包括多个处理器。处理器902可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、状态机、门控逻辑(gated logic)、离散硬件电路，以及被配置成执行贯穿本公开描述的各种功能的其他合适硬件。处理器902可以是具有一个或多个处理核心的硬件设备。处理器902可以执行软件。软件应广义地解释为表示指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用程序、软件应用程序、软件包、例程、子例程、对象、可执行文件、执行线程、规程、功能等，无论是否称为软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言或其他。软件可以包括用解释语言、编译语言或机器代码编写的计算机指令。在广泛的软件类别下，也允许使用其他用于指示硬件的技术。处理器902可以是基带芯片，诸如图8中的基带芯片802。节点900还可以包括未示出的其他处理器，诸如设备的中央处理单元、图形处理器等。处理器902可以包括内部存储器(也称为本地存储器，未在图9中示出)，其可被用作用于L2数据的存储器。处理器902可以包括射频芯片，例如集成到基带芯片中，或者可以单独设置射频芯片。处理器902可以被配置为作为节点900的调制解调器运行，或者可以是调制解调器的一个元件或部件。也允许其他布置和配置。
如图9所示，节点900还可以包括存储器904。尽管仅示出了一个存储器，但是可以理解的是，可以包括多个存储器。存储器904可以广泛地包括存储器和贮存器。例如，存储器904可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、铁电RAM(FRAM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、CD-ROM或其他光盘存储器、硬盘驱动器(HDD)，诸如磁盘存储器或其他磁存储设备、闪存驱动器、固态驱动器(SSD)或可用于以可由处理器902访问和执行的指令的形式携带或存储所需程序代码的任何其他介质。大体上，存储器904可以由任何计算机可读介质(诸如非暂时性计算机可读介质)实现。存储器904可以是图8中的外部存储器808。存储器904可由处理器902和节点900的其他部件(例如未示出的图形处理器或中央处理单元)共享。
如图10所示，无线网络1000可以包括多个节点的网络，该节点例如为UE1002、网络节点1004和核心网络元件1006。用户设备1002可以是任何终端设备，诸如移动电话、台式计算机、笔记本电脑、平板电脑、车载计算机、游戏控制台、打印机、定位设备、可穿戴电子设备、智能传感器或能够接收、处理和发送信息的任何其他设备，诸如，车联网(V2X)网络、集群网络、智能电网节点或物联网(IoT)节点中的任何成员。应理解的是，用户设备1002仅通过图示而非限制的方式示出为移动电话。
网络节点1004可以是与用户设备1002通信的设备，诸如无线接入点、基站(BS)、节点B、增强节点B(eNodeB或eNB)、下一代节点B(gNodeB或gNB)、集群主控节点等。网络节点1004可以具有到用户设备1002的有线连接、到用户设备1002的无线连接或其任何组合。网络节点1004可以通过多个连接连接到用户设备1002，并且用户设备1002可以连接到除了网络节点1004之外的其他接入节点。网络节点1004还可以连接到其他UE。应理解的是，网络节点1004是通过无线发射塔以图示而非限制的方式示出的。
核心网络元件1006可以服务于网络节点1004和用户设备1002以提供核心网络服务。核心网络元件1006的示例可以包括归属用户服务器(HSS)、移动性管理实体(MME)、服务网关(SGW)或分组数据网络网关(PGW)。这些是演进分组核心(EPC)系统的核心网络元件的示例，其是用于LTE系统的核心网络。其他核心网络元件可以用于LTE和其他通信系统中。在一些实施例中，核心网络元件1006包括用于NR系统的核心网络的接入和移动性管理功能(AMF)设备、会话管理功能(SMF)设备或用户平面功能(UPF)设备。应理解的是，核心网络元件1006通过图示而非限制的方式示出为一组机架式服务器。
核心网络元件1006可以与大型网络(诸如因特网1008或另一IP网络)连接，以在任何距离上传送分组数据。这样，来自用户设备1002的数据可以被传送到连接到其他接入点的其他UE，包括例如(例如使用有线连接或无线连接)连接到因特网1008的计算机1010，或者经由路由器1014无线连接到因特网1008的平板1012。因此，计算机1010和平板1012提供可能的UE的额外示例，并且路由器1014提供另一可能的接入节点的示例。
提供机架式服务器的一般示例作为核心网络元件1006的说明。然而，核心网络中可以有多个元件，包括数据库服务器(诸如数据库1016)以及安全和认证服务器(诸如认证服务器1018)。例如，数据库1016可以管理与用户对网络服务的订阅相关的数据。归属位置寄存器(HLR)是用于蜂窝网络的用户信息的标准化数据库的示例。类似地，认证服务器1018可以处理用户、会话等的认证。在NR系统中，认证服务器功能(AUSF)设备可以是执行用户设备认证的特定实体。在一些实施例中，单个服务器机架可以处理多个这样的功能，使得核心网络元件1006、认证服务器1018和数据库1016之间的连接可以是单个机架内的本地连接。
图10的每个元件可以被认为是无线网络1000的节点。关于节点的可能实现的更多细节通过以上图9中的节点900的描述中的示例提供。节点900可以配置为图10中的用户设备1002、网络节点1004或核心网络元件1006。类似地，节点900还可以配置为图10中的计算机1010、路由器1014、平板1012、数据库1016或认证服务器1018。
在本公开的各个方案中，本文描述的功能可以通过硬件、软件、固件或其任何组合实现。如果通过软件实现，则功能可以存储在非暂时性计算机可读介质上或作为指令或代码编码在非暂时性计算机可读介质上。计算机可读介质包括计算机存储介质。存储介质可以是可由计算设备(诸如图9中的节点900)访问的任何可用介质。举例来说，但不限于，此类计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储器、HDD(诸如磁盘存储器或其他磁存储设备)、闪存驱动器、SSD或可用于以指令或数据结构的形式承载或存储所需程序代码且可由处理系统(诸如移动设备或计算机)访问的任何其他介质。如本文所使用的磁盘和光盘包括CD、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)和软盘，其中磁盘通常以磁性再现数据，而光盘则以激光光学再现数据。上述各项的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。
根据本公开的一个方案，一种用于上行通信和下行通信两者的装置，可以包括多个下行集群，每个下行集群包括被配置成处理三个或更多个下行数据层的下行集群处理器。该装置还可以包括多个上行集群，每个上行集群包括被配置成处理三个或更多个上行数据层的上行集群处理器。该装置还可以包括控制器，该控制器被配置成缩放多个下行集群和被配置成缩放多个上行集群。缩放多个下行集群和多个上行集群可以包括激活或去激活多个下行集群、多个上行集群或多个下行集群和多个上行集群两者中的一个或多个集群。
在一些实施例中，三个或更多个下行数据层可以包括第二层、第三层和第四层数据层。
在一些实施例中，三个或更多个上行数据层可以包括第二层、第三层和第四层数据层。
在一些实施例中，下行集群处理器可以映射到媒体访问控制(MAC)层处的一组分量载波，并映射到从第二层向上的逻辑信道。
在一些实施例中，上行集群处理器可以根据相同的子载波间隔范围映射到一组分量载波。
在一些实施例中，控制器可以被配置为根据多个下行集群和多个上行集群中的活跃集群的处理器负载、吞吐量或延迟进行缩放。
在一些实施例中，缩放可以包括将当前吞吐量、延迟或处理器负载与阈值进行比较。
在一些实施例中，控制器可以被配置为接收来自多个下行集群和来自多个上行集群的定期报告。
在一些实施例中，只能从多个下行集群和多个上行集群中的活跃集群接收定期报告。
在一些实施例中，控制器可以被配置为在激活或去激活多个下行集群或多个上行集群中的一个或多个集群时重新映射分量载波。
根据本公开的另一方案，用于集群管理的方法可以包括激活多个下行集群中的第一下行集群，每个下行集群包括被配置为处理三个或更多个下行数据层的下行集群处理器。该方法还可以包括激活多个上行集群中的第一上行集群，每个上行集群包括被配置为处理三个或更多个上行数据层的上行集群处理器。该方法还可以包括基于满足第一缩放条件来激活多个下行集群或多个上行集群中的至少再一个集群。
在一些实施例中，激活可以根据多个下行集群和多个上行集群中的活跃集群的处理器负载、吞吐量或延迟来进行。
在一些实施例中，激活可以基于将当前吞吐量、延迟或处理器负载与阈值进行比较。
在一些实施例中，该方法还可以包括基于满足第二缩放条件来去激活多个下行集群或多个上行集群中的至少再一个集群。
在一些实施例中，去激活可以根据多个下行集群和多个上行集群中的活跃集群的处理器负载、吞吐量或延迟来进行。
在一些实施例中，去激活可以基于将当前吞吐量、延迟或处理器负载与阈值进行比较。
在一些实施例中，该方法还可以包括从多个下行集群和多个上行集群接收定期报告。
在一些实施例中，可以仅从多个下行集群和多个上行集群中的活跃集群接收定期报告。
在一些实施例中，该方法还可以包括在激活或去激活多个下行集群或多个上行集群中的一个或多个集群时重新映射分量载波。
根据本公开的另一方案，非暂时性计算机可读介质可以用指令进行编码，当该指令在硬件中执行时用于执行集群管理的过程。该过程可以包括激活多个下行集群中的第一下行集群，每个下行集群包括被配置为处理三个或更多个下行数据层的下行集群处理器。该过程还可以包括激活多个上行集群中的第一上行集群，每个上行集群包括被配置为处理三个或更多个上行数据层的上行集群处理器。该过程还可以包括基于满足第一缩放条件来激活多个下行集群或多个上行集群中的至少再一个集群。
上述对具体实施例的描述将揭示本公开的一般性质，使得其他人可以通过应用本领域技术内的知识，在不脱离本公开的一般概念的情况下，便利地修改和/或适应于各种应用(诸如具体实施例)，而不需要过度实验。因此，基于本文所呈现的教导和指导，此类调整和修改旨在在处于所公开实施例的等同物的含义和范围内。应理解，本文中的措辞或术语是出于描述而非限制的目的，使得本说明书的术语或措辞将由本领域技术人员根据教导和指导来解释。
本公开的实施例已在功能构建块的帮助下在上面进行了描述，这些功能构建块说明了特定功能的实现及其关系。为了便于描述，本文任意定义了这些功能构建块的界限。只要能适当地执行特定的功能及其关系，就可以定义替代的界限。
发明内容和摘要部分可以阐述(多个)发明人所设想的本公开的一个或多个但不是所有示例性实施例，因此，不旨在以任何方式限制本公开和所附权利要求。
以上公开了各种功能块、模块和步骤。所提供的特定布置是说明性的且没有限制。因此，功能块、模块和步骤可以以与上述示例中不同的方式重新排序或组合。类似地，一些实施例仅包括功能块、模块和步骤的子集，并且允许任何这样的子集。
本公开的广度和范围不应受到上述任何示例性实施例的限制，而应仅根据以下权利要求及其等同物进行定义。

Claims (20)

1.一种用于上行通信和下行通信两者的装置，所述装置包括：
多个下行集群，每个下行集群包括被配置成处理三个或更多个下行数据层的下行集群处理器；
多个上行集群，每个上行集群包括被配置成处理三个或更多个上行数据层的上行集群处理器；以及
控制器，被配置成缩放所述多个下行集群且被配置成缩放所述多个上行集群，其中缩放所述多个下行集群和所述多个上行集群包括：激活或去激活所述多个下行集群、所述多个上行集群或者所述多个下行集群和所述多个上行集群中的一个或多个集群。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述三个或更多个下行数据层包括第二层、第三层和第四层数据层。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述三个或更多个上行数据层包括第二层、第三层和第四层数据层。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述下行集群处理器被映射到媒体访问控制(MAC)层处的一组分量载波以及被映射到从第二层向上的多个逻辑信道。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述上行集群处理器根据相同的子载波间隔范围被映射到一组分量载波。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器被配置成根据所述多个下行集群和所述多个上行集群中的活跃集群的处理器负载、吞吐量或延迟来缩放。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述缩放包括将当前吞吐量、延迟或处理器负载与阈值进行比较。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器被配置为接收来自所述多个下行集群和来自所述多个上行集群的定期报告。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述定期报告仅从所述多个下行集群和所述多个上行集群中的活跃集群接收。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器被配置成在激活或去激活所述多个下行集群或所述多个上行集群中的一个或多个集群时重新映射分量载波。
11.一种用于集群管理的方法，所述方法包括：
激活多个下行集群中的第一下行集群，每个下行集群包括被配置成处理三个或更多个下行数据层的下行集群处理器；
激活多个上行集群中的第一上行集群，每个上行集群包括被配置为处理三个或更多个上行数据层的上行集群处理器；以及
基于满足的第一缩放条件，激活所述多个下行集群或所述多个上行集群中的至少再一个集群。
12.根据权利要求11所述的方法，所述激活是根据所述多个下行集群和所述多个上行集群中的活跃集群的处理器负载、吞吐量或延迟来进行的。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述激活基于将当前吞吐量、延迟或处理器负载与阈值进行比较。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括：
基于满足的第二缩放条件，去激活所述多个下行集群或所述多个上行集群中的至少再一个集群。
15.根据权利要求14所述的方法，所述去激活是根据所述多个下行集群和所述多个上行集群中的活跃集群的处理器负载、吞吐量或延迟来进行的。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述去激活基于将当前吞吐量、延迟或处理器负载与阈值进行比较。
17.根据权利要求11所述的方法，还包括：
接收来自所述多个下行集群和来自所述多个上行集群的定期报告。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述定期报告仅从所述多个下行集群和所述多个上行集群中的活跃集群接收。
19.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在激活或去激活所述多个下行集群或所述多个上行集群中的一个或多个集群时重新映射分量载波。
20.一种用指令编码的非暂时性计算机可读介质，当在硬件中执行时，所述指令执行用于集群管理的过程，所述过程包括：
激活多个下行集群中的第一下行集群，每个下行集群包括被配置成处理三个或更多个下行数据层的下行集群处理器；
激活多个上行集群中的第一上行集群，每个上行集群包括被配置为处理三个或更多个上行数据层的上行集群处理器；以及
基于满足的第一缩放条件，激活所述多个下行集群或所述多个上行集群中的至少再一个集群。
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