CN115580905A - 基于时间感知服务质量的通信方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及时间感知服务质量(QoS)，具体涉及用于在诸如5G NR(新无线)的通信系统中提供时间感知QoS的技术。特别地，本申请涉及一种用于在第一通信网络(1601)，特别是确定性通信网络，和第二通信网络(1602)，特别是移动通信网络，特别是5G通信网络，之间进行转换的设备(1610)，其中该设备(1610)包括：应用功能(1611)，其配置为在第一通信网络(1601)的服务质量(QoS)参数(1614)和第二通信网络(1602)的QoS参数(1615)之间进行转换；QoS配置(1612)，包括由应用功能(1611)转换的第一通信网络(1601)的QoS参数(1614)，以及可选地，源自第二通信网络(1602)的附加QoS参数(1616)；以及信令过程(1613)，配置为在第二通信网络(1602)内交换转换的QoS参数(1615)。

Description

基于时间感知服务质量的通信方法及设备
本申请是分案申请，原申请的申请号是201880096631.4，原申请日是2018年8月14日，原申请的全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及时间感知服务质量(QoS)，具体涉及用于在诸如5G NR(新无线)的通信系统中提供时间感知QoS的技术。
背景技术
工厂自动化、汽车等垂直行业对实现实时确定性通信的网络解决方案非常感兴趣，这种实时确定性通信实质上提供了对延迟、分组丢失、分组延迟变化(即抖动)和高可靠性的界限。确定性系统是在系统未来状态的发展中不涉及随机性的系统。因此，确定性模型将总是从给定的起始条件或初始状态产生相同的输出。因此，确定性网络通过规定确定性或时间敏感QoS模型提供确定性通信模型。此外，这种网络需要支持时效性(即确定性)和使用相同物理基础设施的非实时数据流。
现今，在OSI栈的不同层，存在几种针对确定性网络的标准。一些突出的例子是专注于层3方面的IETF的确定性网络(DetNet)工作组，以及专注于层2(IEEE802.1)的IEEE的时间敏感网络(TSN)任务组。
不断发展的5G移动通信标准旨在支持传统移动电话之外的新的且多样化的垂直行业用例和需求。3GPP的5G新无线(NR)标准化的最新发展显示出在未来的版本中对支持实时确定性通信(基于IEEE 802.1/以太网)的强烈兴趣。具体地，对于高性能制造中的有线到无线的逐步迁移，可以预期，以太网中的单个有线链路或星形链路将被5G所取代。从以太网的角度来看，5G PDU会话的端点与以太网链路的端点匹配。因此，TSN规范在逻辑上适用于端到端的PDU会话。由于以太网节点支持时间感知调度配置的管理对象，因此需要对5G的时间感知调度的配置进行相应的增强。
发明内容
本申请的目的是提供用于在诸如移动通信网络(特别是5G NR网络)和确定性通信网络(特别是基于时间敏感网络(TSN))的QoS要求等需求之间进行转换的有效技术。本申请的一个特定目的在于实现用具有相应时间感知能力/增强的无线5G链路无缝替换符合TSN的有线以太网链路。
下文描述的公开内容描述了与上述目的相关的三个主要方面的解决方案。
第一个主要方面与蜂窝无线标准中缺乏确定性服务质量定义有关。与实时确定性网络相比，移动通信传统上提供最大程度的QoS，用于支持具有更宽松的延迟和可靠性要求的语音和互联网服务。因此，像3G、4G、5G等蜂窝无线标准的QoS模型不允许确定性通信。其主要原因是无线信道固有的随机性，使得对无线通信的QoS提供严格界限是非常具有挑战性的。5G中的QoS模型是系统性能的基础，因为它规定了5G网络可以向应用提供怎样的能力。如果没有一个可以完整规定确定性通信要求的QoS模型，5G就无法完全支持一系列要求确定性通信的用例。
第二个主要方面与时间敏感以太网网络的连接有关。为了支持5G和用于时间敏感网络的以太网的无缝互通，有必要定义5G系统中的接口和实体，以理解、解释、协商和触发与以太网网络的动作，特别是关于要提供给后者的时间敏感QoS。5G核心网络(CN)定义了所谓的应用功能(AF)，以处理5G系统中应用特定的功能。然而，由于时间敏感业务流的特殊性质，应该在AF和以太网网络之间定义适当的过程，以实现无缝互通。图1示出了5G无线网络与时间关键有线网络的集成。
第三个主要方面涉及内部5G过程，以支持端到端时间敏感业务流。由于确定性QoS的要求，在5G中为时间敏感业务建立端到端通信会话的过程可能有所不同。具体来说，5GC必须与相关应用功能协商保证的QoS，以便确保网络提供的QoS与应用所需的QoS相匹配，并避免过度配置系统。此外，无线接入网(RAN)必须适当配置，以满足确定性QoS要求，该确定性QoS要求要求与5G CN协商(由于资源预留、准入控制等)。
如下文所述，本申请的主要内容是移动通信网络，特别是5G中的QoS框架，其支持时间触发的或确定性业务，并且包括以下组件/方面:
1)时间敏感应用功能(TS AF)：该AF位于5G核心网络(5G CN)中，与5G CN交互以支持时间敏感应用程序，特别是影响1)业务处理(经由SMF、UPF和RAN)，2)策略控制(经由PCF)和3)服务开放(经由NEF)。
2)时间敏感QoS配置：新的QoS配置定义，包括时间敏感参数，即流量业务触发/开始时间、流量业务持续时间和流量业务量，以及现有5G QoS配置参数到附加的时间敏感QoS参数的映射。
3)实现时间敏感业务的端到端通信的过程：5G CN和TS-AF之间以及5G(R)AN和5GCN之间的信令过程，以支持5G系统中端到端的时间敏感业务流。
所公开的QoS框架和方案与5G NR标准化特别相关。
在本申请中，描述了确定性通信网络。确定性通信网络提供确定性数据业务，即业务特性是预先定义或预先知道的数据业务。例如，如图2中所示的流量业务参数是预先确定的，例如，诸如最大数据速率R、数据速率变化ΔR、(多个)触发/开始时间t0、t1、触发/开始时间变化Δt0、Δt1、(多个)业务持续时间δ0、δ1、(多个)业务持续时间变化Δδ0、Δδ1、业务模式的周期P、周期开始时间T周期_开始等参数。
在确定性网络或通信网络中，这些时间敏感QoS特性是预先知道的(在周期开始时间之前)，以便网络采取适当的步骤来满足相关的QoS要求。业务模式可以不是循环的，在这种情况下，周期P规定了流量业务模式的总持续时间，并且可以按需更新，但是总是在下一个模式的开始时间之前。时间敏感网络是确定性网络的一个示例。
为了详细描述本申请，将使用以下术语、缩写和符号：
UE：用户设备
BS：基站、gNodeB、eNodeB
NR：新无线(标准)
QoS：服务质量
5GS：5G系统
5GC：5G核心(网络)
5QI：5G QoS指标
AF：应用功能
AMF：接入和移动性管理功能
CN：核心网络
DN：数据网络
E2E端到端
EP端点
R(AN)：无线(接入网)
NEF：网络开放功能
PCF：策略控制功能
PDU：协议数据单元
SMF：会话管理功能
TN传输网络
TS：时间敏感
TSN：时间敏感网络
UPF：用户平面功能
根据第一方面，本申请涉及一种用于在第一通信网络，特别是确定性通信网络，和第二通信网络，特别是移动通信网络，特别是5G通信网络，之间进行转换的设备，其中该设备包括：应用功能，其配置为在第一通信网络的服务质量(QoS)参数和第二通信网络的QoS参数之间进行转换；QoS配置，包括由应用功能转换的第一通信网络的QoS参数，以及可选地，源自第二通信网络的附加QoS参数；以及信令过程，配置为在第二通信网络内交换转换的QoS参数。
这种设备提供以下优点：足够的QoS配置定义；无缝集成到传统网络中，例如传统时间敏感网络中；以及针对第一通信网络业务需求的第二通信网络的协调。
特别地，对于第一通信网络为确定性或时间敏感通信网络且第二通信网络为5G通信网络，可以提供以下优点：
TS QoS配置定义：所公开的TS QoS配置捕获TS业务的基本特征以及相关的QoS要求。这弥补了现有5G QoS模型在时间触发业务方面的空缺。
无缝集成到传统时间敏感网络中：所公开的方案通过定义TS AF和外部TS网络之间的基本信令，使5G网络能够以无缝方式支持时间敏感数据业务。
针对TS业务的5GC和5G(R)AN的协调：通过定义TS AF、5GC和5G(R)AN之间为时间敏感业务建立和维护端到端数据流所需的流程，覆盖了关键的5G内部信令。
在设备的一种示例性实现形式中，信令过程还配置为触发基于QoS配置的确定性业务流的建立。
该实现方式提供了在移动通信网络中能够建立确定性业务流的优点。
在设备的一种示例性实现形式中，应用功能配置为与第二通信网络，特别是5G通信网络的策略控制功能(PCF)协商QoS配置，以确保第二通信网络能够满足由应用功能转换的第一通信网络的QoS参数。
该实现方式提供了在移动通信网络中能够建立满足确定性通信网络的QoS参数的确定性业务流。
在设备的一种示例性实现形式中，应用功能配置为为第一通信网络转换协商的QoS配置。
该实现方式提供了协商的QoS配置能够在第一通信网络中使用的优点。
在设备的一种示例性实现形式中，第一通信网络的QoS参数包括以下中的至少一个：确定性业务流的周期、根据接收的配置，特别是门参数表，推断的确定性业务流的最大数据速率、确定性业务流的数据速率变化、确定性业务流的开始时间、确定性业务流的开始时间变化、确定性业务流的持续时间、确定性业务流的持续时间变化、确定性业务流的接收窗。
该实现方式提供了确定性业务流的特定QoS参数能够被转换以用于移动通信网络的优点。
在设备的一种示例性实现形式中，应用功能提供到第一通信网络的接口，特别是到第一通信网络的配置实体的接口，用于接收第一通信网络的QoS参数；并且应用功能提供到第二通信网络的接口，特别是到5G通信网络的PCF，或者经由网络开放功能(NEF)到PCF的接口，以提供QoS配置。
该实现方式提供了接口能够用于将第一通信网络与第二通信网络耦合的优点。
PCF和AF之间的交互可以经由直接接口或通过网络开放功能(NEF)进行。3GPPTS23.501v2.0第5.6.7章中的参考过程描述了应用功能对业务路由的影响：“基于运营商的部署，被认为是运营商信任的应用功能可以被允许与相关网络功能直接交互。不被运营商允许直接访问网络功能的应用功能应经由NEF使用外部开放框架，以与相关网络功能进行交互”。
在设备的一种示例性实现形式中，如果第二通信网络能够接受QoS配置，则应用功能配置为接收来自PCF的接受消息；并且所述应用功能配置为基于接受的QoS配置向确定性网络传输包括转换的QoS参数的QoS配置。
该实现方式提供了应用功能能够控制两个网络之间的QoS参数转换的优点。
在设备的一种示例性实现形式中，如果第二通信网络拒绝QoS配置，则应用功能配置为接收来自PCF的拒绝消息和/或修改的QoS配置；并且应用功能配置为向确定性网络传输拒绝消息和/或与修改的QoS配置对应的转换的QoS参数。
该实现方式提供了应用功能能够控制两个网络之间的QoS参数的转换，并且如果需要，可以拒绝QoS参数的转换的优点。
在设备的一种示例性实现形式中，应用功能配置为向PCF传输请求，其中，如果第一通信网络确认与修改的QoS配置对应的转换的QoS参数，则所述请求包括修改的QoS配置。
该实现方式提供了应用功能能够提供对QoS配置的修改，以便能够在两个通信网络之间进行转换的优点。
在设备的一种示例性实现形式中，PCF配置为向5G通信网络的会话管理功能(SMF)和/或用户设备(UE)传输与QoS配置或至少一个修改后的QoS配置相关的策略的信令，以影响用户平面功能(UPF)和无线接入网(RAN)。
该实现方式提供了PCF可以根据QoS配置或修改的QoS配置影响UPF和RAN的优点。
修改的QoS指的是在网络的不同部分或实体(例如，RAN、TN、CN)处PCF对与AF商定的QoS配置的实际实现。
1)PCF通过根据传输(UPF-RAN)和无线(RAN-UE)链路的情况调整参数来修改它从AF接收的QoS配置。
2)该标准提供了在PCF和SMF之间、在SMF和UPF之间以及在SMF和(R)AN之间交换策略相关信息的方法。
在设备的一种示例性实现形式中，PCF配置为传输QoS配置或修改的QoS配置的信令给SMF，以基于所述QoS配置或所述至少一个修改的QoS配置向无线接入网(RAN)实体传输信息，以影响RAN的资源预留；并且PCF配置为接收来自SMF的消息，所述消息包括由第二通信网络接受的QoS配置或至少一个修改的QoS配置，或者第二通信网络的拒绝。
该实现方式提供了PCF可以根据QoS配置或修改的QoS配置影响RAN的资源预留，为网络配置提供了灵活性的优点。
修改的QoS配置可以是由PCF提出的新的QoS配置，例如，在对从PCF接收的QoS配置进行可行性检查之后。如果原始QoS配置对于PCF不可行，则它可以修改原始QoS配置，使得修改的QoS配置具有对于PCF可行的QoS参数。
在设备的一种示例性实现形式中，第一通信网络包括时间敏感网络(TSN)，特别是根据IEEE 802.1Qbv规范的时间敏感网络。
该实现方式提供了TSN(例如，自动化网络)的QoS要求可以被转换为5G网络的QoS参数。这允许在5G网络中集成TSN。
在设备的一种示例性实现形式中，TSN的QoS参数是从TS网络的TSN交换机的门控列表(GCL)或门参数表中导出的，或者是以替代格式用信号通知的。
该实现方式提供了TSN的QoS参数可由设备转换的优点。
在设备的一种示例性实现形式中，TSN的QoS参数包括以下中的至少一个：时间触发或确定性资源类型、TSN数据流开始的绝对时间戳或相对于绝对开始时间的相对时间偏移、可选地，TSN数据流的周期以及TSN数据流的数据量或数据速率。
该实现方式提供了特定于TSN的QoS参数可以集成到5G网络中的优点。
在设备的一种示例性实现形式中，应用功能可以向TS网络，特别是TS网络的配置实体，提供接口，用于接收TS网络的GCL；应用功能可以向第二通信网络，特别是5G通信网络的PCF，提供接口，以提供与TS网络相关的QoS配置。
该实现方式提供了通过使用这样的设备，TS网络可以容易地与移动网络集成的优点。
在设备的一种示例性实现形式中，如果第二通信网络能够接受与TS网络相关的QoS配置，则应用功能可以配置为接收来自PCF的接受消息；应用功能可以配置为从接受的与TS网络相关的QoS配置生成GCL，并向TS网络传输生成的GCL。
该实现方式提供了设备可以灵活地决定是否包括TS特定的QoS参数的优点。
根据第二方面，本申请涉及一种策略控制功能(PCF)网络实体，配置为：接收来自设备的，特别是应用功能(AF)网络实体的QoS配置，其中，所述QoS配置包括第一通信网络，特别是确定性通信网络的QoS参数，由AF网络实体转换为第二通信网络，特别是移动通信网络的QoS参数，以及源自第二通信网络的附加QoS参数；并且一旦接受接收的QoS配置，就向设备传输接受消息。
这种PCF网络实体，或简称为PCF，提供了以下优点：足够的QoS配置定义；无缝集成到传统网络中，例如传统时间敏感网络中；以及针对第一通信网络的业务要求的第二通信网络的协调。
在一种示例性实现形式中，PCF网络实体配置为：一旦拒绝接收的QoS配置，就向设备传输修改的QoS配置。
该实现方式提供了PCF可以灵活地决定是使用QoS配置还是修改的QoS配置的优点。
在一种示例性实现形式中，PCF网络实体配置为向会话管理功能(SMF)网络实体传输信号，该信号指示与QoS配置或至少一个修改的QoS配置相关的策略。
该实现方式提供了PCF可以决定是否传输QoS配置或与QoS配置或一个或多个修改后的QoS配置相关的策略。
信号由PCF向SMF传输，并且(可选地)向UE传输。SMF可以影响用户平面功能(UPF)和无线接入网(RAN)。
在一种示例性实现形式中，PCF网络实体配置为向SMF传输QoS配置或至少一个修改的QoS配置，以向无线接入网(RAN)实体传输基于QoS配置或至少一个修改的QoS配置的信息，以影响RAN的资源预留；以及接收来自SMF的消息，所述消息包括由第二通信网络接受的QoS配置或至少一个修改的QoS配置，或者第二通信网络的拒绝。
该实现方式提供了PCF网络实体可以基于两个网络的QoS要求控制RAN的资源预留的优点。
根据第三方面，本申请涉及会话管理功能(SMF)网络实体，配置为：接收来自策略控制功能(PCF)网络实体的与QoS配置相关的策略，其中所述QoS配置包括第一通信网络，特别是确定性通信网络的QoS参数，由设备转换为第二通信网络，特别是移动通信网络的QoS参数，以及可选地，源自第二通信网络的附加QoS参数；并且基于来自PCF网络实体的、与QoS配置相关的接收的策略，选择用户平面功能(UPF)网络实体。
这种SMF网络实体，或简称为SMF，提供了以下优点：足够的QoS配置定义；无缝集成到传统网络中，例如传统时间敏感网络中；以及针对满足第一通信网络的业务要求的第二通信网络的协调。
在一种示例性实现形式中，SMF网络实体配置为：从PCF网络实体接收QoS配置；基于从PCF网络实体接收的策略修改QoS配置；向无线接入网(RAN)实体传输修改的QoS配置，以影响RAN和/或UPF网络实体的资源预留；从RAN和/或UPF接收指示接受或拒绝QoS配置的消息；基于从PCF网络实体接收的策略，向RAN传输关于规则的信息；和/或向UPF网络实体传输修改的QoS配置和/或策略。
QoS配置有两种修改：第一种是由PCF修改，而第二种是由SMF修改。SMF的修改取决于PCF提供的QoS策略。
传输与QoS配置相关的策略意味着传输“关于基于策略的规则的信息”。
根据第四方面，本申请涉及一种无线接入网(RAN)实体，配置为：接收QoS配置和/或相关的QoS规则，特别是从会话管理功能(SMF)网络实体，其中所述QoS配置包括第一通信网络，特别是确定性通信网络的QoS参数，由设备转换为第二通信网络，特别是移动通信网络的QoS参数，以及可选地，源自第二通信网络的附加QoS参数；以及基于接收的QoS配置保留RAN实体的资源。
这种RAN实体，或简称为RAN，具有以下优点：足够的QoS配置定义；无缝集成到传统网络中，例如传统时间敏感网络中；以及针对第一通信网络的业务要求的第二通信网络的协调。
多个QoS规则、QoS流级别QoS参数，如果需要与这些QoS规则和QoS配置相关联的QoS流，可以包括在N1 SM内的PDU会话建立接受(PDU Session Establishment Accept)和N2 SM信息中，例如根据3GPP TS 23.502的图4.3.2.2.1-1的步骤11。
在一种示例性实现形式中，RAN实体配置为：向SMF网络实体传输消息，其中所述消息指示接受或拒绝QoS配置。
根据第五方面，本申请涉及第二通信网络，特别是移动通信网络，特别是5G通信网络的用户设备(UE)，其中UE配置为：经由网络接入实体，特别是无线接入网(RAN)和/或AMF实体，向网络实体，特别是SMF，传输对分组数据单元(PDU)会话建立的请求；接收来自网络接入实体的无线资源配置，其中所述无线资源配置基于QoS配置，其中所述QoS配置包括第一通信网络，特别是确定性通信网络的QoS参数，由设备转换成第二通信网络，特别是移动通信网络的QoS参数，以及可选地，源自第二通信网络的附加QoS参数。
这种UE提供以下优点：足够的QoS配置定义；无缝集成到传统网络中，例如传统时间敏感的网络中；以及针对第一通信网络的业务要求的第二通信网络的协调。
在一种示例性实现形式中，UE配置为：基于QoS配置在第二通信网络中建立端到端确定性业务流。
根据第六方面，本申请涉及第二通信网络、特别是移动通信网络、特别是5G通信网络的用户平面功能(UPF)网络实体，其中UPF网络实体是第二通信网络中的端到端(E2E)业务流终止点，以实施由SMF网络实体、特别是根据第三方面的SMF网络实体接收的QoS规则，其中所述UPF网络实体配置为：基于QoS配置在第二通信网络中建立端到端确定性业务流，其中所述QoS配置包括第一通信网络，特别是确定性通信网络的QoS参数，由设备转换成第二通信网络，特别是移动通信网络的QoS参数，以及可选地，源自第二通信网络的附加QoS参数。
这种UPF网络实体或简称为UPF提供了以下优点：足够的QoS配置定义；无缝集成到传统网络中，例如传统时间敏感网络中；以及针对第一通信网络的业务要求的第二通信网络的协调。
UPF是5G网络中E2E业务流的终止点(UE是另一个终止点)。UPF根据SMF接收的信号执行QoS规则。
根据第七方面，本申请涉及一种用于在确定性通信网络和移动通信网络，特别是5G通信网络之间进行转换的方法，其中所述方法包括：由应用功能在确定性通信网络的服务质量(QoS)参数和移动通信网络的QoS参数之间进行转换；创建QoS配置，QoS配置包括由应用功能转换的移动通信网络的QoS参数，以及可选地，源自移动通信网络的附加QoS参数；以及在移动通信网络内交换转换的QoS参数，以便就用于确定性业务流的QoS配置达成一致。
这种方法提供以下优点：足够的QoS配置定义；无缝集成到传统网络中，例如传统时间敏感的网络中；以及针对第一通信网络的业务要求的第二通信网络的协调。
特别地，对于第一通信网络为确定性或时间敏感通信网络且第二通信网络为5G通信网络，可以提供以下优点：
TS QoS配置定义：所公开的TS QoS配置捕获TS业务的基本特征以及相关的QoS要求。这弥补了现有5G QoS模型在时间触发业务方面的空缺。
无缝集成到传统时间敏感网络：所公开的方案通过定义TS AF和外部TS网络之间的基本信令，使5G网络能够以无缝方式支持时间敏感数据业务。
针对TS业务的5GC和5G(R)AN的协调：通过定义TS AF、5GC和5G(R)AN之间为时间敏感业务建立和维护端到端数据流所需的流程，覆盖了关键的5G内部信令。
根据第八方面，本申请涉及一种包括计算机可执行代码或计算机可执行指令的计算机程序产品，当所述计算机可执行代码或计算机可执行指令被执行时，使至少一台计算机执行根据第二方面的方法。这种计算机程序产品可以包括非瞬时可读存储介质，其上存储供处理器使用的程序代码，所述程序代码包括用于执行如下所述的方法或计算块的指令。
附图说明
将参照以下附图描述本申请的进一步实施例，其中：
图1示出显示将5G集成到时间关键网络中的框图100；
图2示出显示时间敏感业务特征的示例性时序图200；
图3示出根据本申请的显示具有确定性QoS参数/特征的示例性5G QoS配置300的示意图；
图4示出根据本申请的显示来自外部TS配置的TS 5G QoS配置的接受的示例性消息图表400；
图5示出根据本申请的显示在TSN-AF、PCF和TS配置器之间的TS QoS配置的协商的示例性消息图表500；
图6示出根据本申请的显示用于UPF选择(拉)的PCF-SMF交互的示例性消息图表600；
图7示出根据本申请的显示用于UPF选择(推)的PCF-SMF交互的示例性消息图表700；
图8示出根据本申请的显示为了TS业务的资源预留，SMF与RAN的交互的示例性消息图表800；
图9示出显示根据802.1Qbv规范的具有门控列表的传输选择900的示意图；
图10示出显示示例性TSN拓扑1000的架构图；
图11示出根据本申请的显示用于单个802.1Qbv TSN流的示例性5G TSN QoS配置的表格1100；
图12示出根据本申请的显示从802.1Qbc门控列表生成TSN 5G QoS配置的示例性消息图表1200；
图13示出根据本申请的显示5G和TSN配置器之间的TSN QoS配置的协商的示例性消息图表1300；
图14示出根据本申请的显示用于802.1Qbv业务的PDU会话建立的示例性消息图表1400；
图15示出根据本申请的显示出5G和TSN的示例性部署选项的示意图1500；
图16示出根据本申请的显示具有互通网络设备1610的通信系统1600的框图，所述互通网络设备1610在确定性通信网络1601和移动通信网络1602之间进行转换；并且
图17示出根据本申请的显示用于在确定性通信网络和移动通信网络之间进行转换的方法1700的示意图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，参考形成本申请的一部分的附图，并且在附图中通过图示的方式示出可以实施本申请的特定方面。应当理解，可以利用其他方面，并且可以进行结构或逻辑改变，而不脱离本申请的范围。
应当理解，结合所描述的方法做出的评论对于配置为执行所述方法的相应设备或系统也适用，反之亦然。例如，如果描述了特定的方法步骤，对应的设备可以包括执行所描述的方法步骤的单元，即使这样的单元没有在附图中明确描述或显示出。此外，应当理解，除非另有特别说明，否则本文描述的各种示例性方面的特征可以彼此组合。
特别地，本文描述的方法、设备和系统可以在基于5G NR(新无线)移动通信标准及以上的无线通信标准的无线通信网络中以及在确定性通信网络中实现，确定性通信网络例如是时间敏感网络(TSN)，例如根据IEEE标准802.1Qbv。这种移动通信网络可以例如根据3GPP TR 22.804V2.0.0(2018-05)标准、垂直域自动化通信(CAV)研究、3GPP TR22.821V16.1.0(2018-06)5G中LAN支持的可行性研究、3GPP TS 23.501V15.2.0(2018-06)5G系统的系统架构等设计。例如，这种确定性通信网络可以根据IEEE标准802.1QBvTM-2015，修改25：针对调度业务的增强，IEEE计算机协会，等等进行设计。
本文描述的方法、设备和系统也可以在基于移动通信标准，诸如LTE，特别是3G、4G和4.5G的无线通信网络中实现。本文描述的方法、设备和系统也可以在无线通信网络中实现，特别是类似于根据IEEE 802.11的WiFi通信标准的通信网络。所描述的设备可以包括集成电路和/或无源器件，并且可以根据各种技术制造。例如，电路可以被设计为逻辑集成电路、模拟集成电路、混合信号集成电路、光学电路、存储电路和/或集成无源器件。
本文描述的设备可以配置为传输和/或接收无线电信号。无线电信号可以是或者可以包括由无线电传输设备(或无线电发射器或发送器)发射的射频信号。然而，本文描述的设备不限于传输和/或接收无线电信号，也可以传输和/或接收设计用于确定性通信网络中的传输的其他信号。
本文描述的设备和系统可以包括处理器或处理设备、存储器和收发器，即发射器和/或接收器。在以下描述中，术语“处理器”或“处理设备”描述可用于处理特定任务(或块或步骤)的任何设备。处理器或处理设备可以是单处理器或多核处理器，或者可以包括一组处理器，或者可以包括用于处理的装置。处理器或处理设备可以处理软件或固件或应用程序等。
下面描述5G移动通信网络的网络节点、元件和功能。
UE(用户设备)代表用户设备或客户端终端或移动通信设备，其可由订户操作以在5G网络中发起通信，即开始(移动始发(MO))或接受(移动终止(MT))通信。UE也可以在没有用户交互的情况下发起通信，例如它可以是机器终端，例如用于汽车或机器人或其他设备。
(R)AN((无线)接入网)代表UE通过其接入5G通信网络的(无线)接入网。RAN可以包括基站以提供对网络的接入。基站的示例包括接入节点、演进型NodeB(eNB)、gNB、NodeB、主eNB(MeNB)、辅eNB(SeNB)、远程射频头和接入点。
AF(应用功能)网络节点提供应用功能，这些应用功能使某些服务得以执行。
接入和移动性管理功能(AMF)网络节点代表接入和移动性管理功能。它管理UE的接入和移动性功能。AMF还可以包括网络切片选择功能。
会话管理功能(SMF)网络节点代表会话管理功能。它建立会话并根据网络策略管理会话。
用户平面功能(UPF)网络节点代表用户平面功能。根据服务类型，UPF可以应用于各种配置和位置。
策略控制功能(PCF)网络节点代表策略控制功能。它提供包括网络切片、漫游和移动性管理的策略框架。
UDM(统一数据管理)网络节点提供共享数据管理。这保存订户数据和配置。这相当于4G系统中HSS的功能，但在NG核心网络中用于移动和有线接入。
DN(数据网络)节点提供数据网络，数据在所述数据网络上传输，例如从一个UE向另一个UE。
图1示出了5G集成到时间关键网络中的框图100。时间关键网络可以包括第一时间关键网络部分110、第二时间关键网络部分111和第三时间关键网络部分112。时间关键网络部分110、111和112中的每一个可以包括一个或多个时间关键从设备101和一个时间关键主设备102。时间关键网络110、111和112经由接口转换器105耦合到移动通信网络120，例如5G网络。移动通信网络120包括一个或多个基站103和一个或多个用户设备104。接口转换器105可以在时间关键网络110、111和112的网络从设备101或网络主设备102和移动通信网络120的基站103或用户设备104之间进行转换。
支持实时确定性数据业务基本上是3GPP的一个新特性。现今，在蜂窝无线中不存在支持时间感知通信的方案。然而，在当前的3GPP系统和工业网络中，存在一些如下文所述的相关方面。
在4G/5G QoS模型中，QoS等级标识(QCI)是在3GPP长期演进(LTE)网络中使用的一种机制，以确保承载业务被分配适当的服务质量(QoS)。如表1所示，QoS参数包括保证比特率(GBR)或非保证比特率(非GBR)、优先级处理、分组延迟预算和分组错误丢失率。
根据3GPP TS 23.203，15个QCI在版本14中被标准化，在UE和P-GW之间端到端的承载流量的包转发处理上，与QCI特性相关联。在3GPP TS 23.501中，5G QoS流的概念被定义为5G系统中QoS转发处理的最细粒度。映射到相同5G QoS流的所有业务都接收相同的转发处理(例如，调度策略、队列管理策略、速率整形策略(rate shaping policy)、RLC配置等)。提供不同的QoS转发处理需要单独的5G QoS流。QCI扩展到5G QoS指标(5QI)，其涉及新类型的业务延迟严格GBR和规定的最大数据突发量。
Figure BDA0003753746520000101
表1:根据TS 23.501第5.7.2节的5G QoS参数
表2中总结了当前5G QoS特性。这些QoS特性由前述5QI索引。
Figure BDA0003753746520000102
Figure BDA0003753746520000111
表2:根据TS 23.501第5.7.3节的5G QoS特征
根据3GPP TS 23.501中的表5.7.4-1，标准化的5QI到QoS特征的映射总结在下面的表3中。
Figure BDA0003753746520000112
Figure BDA0003753746520000121
Figure BDA0003753746520000131
表3:标准化的5QI到QoS特征映射(TS 23.501中的表5.7.4-1)
在实时确定性通信中，时间敏感网络(TSN)任务组是IEEE 802.1WG的一部分，专注于确定性网络的层2方面。确定性网络(DetNet)是一个IETF WG，专注于层3方面，以实现确定性数据路径，提供延迟、丢失、分组延迟变化(抖动)和高可靠性的界限。DetNet和TSN共同在层2和层3定义了确定性网络的通用架构。
在TSN之前，各种现场总线技术已经应用于自动化和控制领域。现场总线是用于实时分布式控制的一系列工业计算机网络协议的名称，标准化为IEC 61158，其识别16个通信配置系列(CPF)，如众所周知的PROFIBUS、EtherCAT、SERCOS等。
所有这些技术都旨在通过不同的或相似的方法，在大多数有线介质上实现实时确定性通信。其中，以太网TSN在5G标准化中受到的关注最多。TSN的关键组件之一是802.1Qbv标准“IEEE标准802.1QBvTM-2015，修改25：调度业务的增强，IEEE计算机协会”，其定义了门的定时调度，称为门控列表(GCL)，通过兼容交换机的输出端口控制传输。最多有8个门，用于同样多的队列，支持802.1Q中的8个业务类别，基于VLAN报头的优先级码点(PCP)值标识。调度定期重复，并且可以使用集中式网络管理实体或使用分布式协议进行配置。802.1Qbv标准基于TSN交换机之间交换的GCL，为具有已知传输时间和有效负载的被调度业务提供了全网络范围的静态资源预留。
尽管垂直行业对5G的需求很大，但无论是从上层/架构接口，还是从下层特征，5G在技术上还没有做好支持集成到更大的诸如TSN的实时确定性网络中的准备。对于延迟关键GBR QoS流，如果传输的数据突发小于PDB时段内的最大数据突发量，则延迟超过分组延迟预算(PDB)的分组将被视为丢失。但是延迟关键GBR不等同于时间触发通信。关键的区别在于时间触发通信涉及确定性业务模式的静态资源预留(例如，IEEE 802.1Qbv)。直至今日，5G NR中没有针对时间触发通信的规定。
图2示出示例性时序图200，其显示时间敏感业务特征。时间关键业务在本质上通常是确定性的，即务的到达时间和量是预先知道的，精确度很高。但是，时间关键业务可能不是确定性的，即随机或零星的。在这种情况下，传输介质通常能够在一定程度上适应业务模式的随机变化。在本申请中不考虑这种情况。通常，时间关键业务也具从源头到目的地的低延迟要求(“端到端”延迟)。此外，它通常具有高可靠性要求，其意味着低分组丢失/错误率。时间关键业务通常是周期性的，具有重复的业务模式(具有相同的上述特征)。在图2的示例中，时间关键业务由具有特定特征的四个数据块201、202、203和204组成。时间敏感业务的特征在图2中进行了描述，并且定义如下:
最大数据速率R：表示时间关键业务的最大数据速率(例如，以比特/秒为单位)。这对业务突发的大小设置了一个硬性限制。
数据变化率ΔR：实际数据速率与最大数据速率的差。对于完全确定的业务模式，该数据变化率值为零。
触发/开始时间t0、t1等：链路上时间关键业务的开始时间。可以指定为全局已知时间或相对于全局已知参考时间的偏移。
触发/开始时间变化率Δt0、Δt1等：链路上时间关键业务实际开始时间的变化。
业务持续时间δ0、δ1等：时间关键业务突发的持续时间。
业务持续时间变化Δδ0、Δδ1等：时间关键业务的业务持续时间的变化。对于完全确定的业务模式，该业务持续时间变化值为零。
业务模式周期P：时间关键业务模式的周期。
周期开始时间T周期_开始：表示确定性业务突发的开始时间。
在确定性网络中，这些时间敏感QoS特性是预先已知的(在周期开始时间之前)，以便网络采取适当的步骤以满足相关联的QoS要求。业务模式可以不是循环的，在这种情况下，周期P指定业务模式的总持续时间，并且可以按需更新，但是总是在新模式的第一个突发的开始时间之前。
如上所述，本申请的主要思想是移动通信网络，特别是5G中的QoS框架，其支持时间触发或确定性业务，并且包括以下组件/方面:
1)时间敏感应用功能(TS AF)：该AF位于5G核心网络(5G CN)中，与5G CN交互以支持时间敏感应用程序，特别是影响1)业务处理(经由SMF和UPF)，2)策略控制(经由PCF)和3)业务开放(经由NEF)。
2)时间敏感QoS配置：新的QoS配置定义，包括时间敏感参数，即业务触发/开始时间、业务持续时间和业务量，以及现有5G QoS配置参数到附加的时间敏感QoS参数的映射。
3)实现时间敏感业务的端到端通信的过程：5G CN和TS-AF之间以及5G(R)AN和5GCN之间的信令过程，以支持5G系统中端到端的时间敏感业务流。
为了管理5G系统中的时间关键业务流，首先需要了解传入业务的QoS特性和QoS要求。TS AF从外部数据网络(在这种情况下为时间敏感应用)接收该信息，并将其转换为可在5G网络中应用的新的时间敏感5G QoS配置。这是TS AF的第一个功能。
TS AF的第二个功能是与5G CN，特别是与PCF，协商生成TS QoS配置，以确保5G系统能够满足TS QoS要求。
TS AF的第三个功能是向外部TS网络更新内部(5GS内)商定的TS QoS。这需要为外部网络适当转换商定的TS QoS参数。
如上所述，5G QoS配置没有规定时间触发业务特征或要求。根据本申请的思想向5G QoS模型添加时间触发或确定性业务特征。
图3示出了具有附加TS QoS特征301的时间敏感QoS配置300，其捕获了先前定义的TS QoS特征以及这种业务流的TS QoS要求。该TS QoS配置300一旦被5G CN接受并用于建立PDU会话，将确保5G系统满足TS应用的QoS要求。
TS QoS配置300一旦在5G系统中以PDU会话或QoS流级别被接受，就保证该QoS流的TS QoS要求得以满足。这种保证是通过以下方式实现的：将5G(R)AN和5GC元件302、303匹配以采取必要的步骤来确保只有在采取适当的步骤保证其实施之后TS QoS配置300被接受。
在下图中，描述了实现时间敏感业务的端到端通信的过程。引入以下涉及TS AF、5GC和5G(R)AN的过程，以确保5G支持时间敏感业务。新的信令过程或带有新参数的现有信令用下划线标出。如果图中没有信令加下划线，这意味着整个过程是新的。可选过程用花括号{}括起来。
图4示出了本申请提供的从外部TS配置接受TS 5G QoS配置的示例性消息图表400。
图4描述了通过块TS(时间敏感)配置器401、TS AF(应用功能)402、NEF(网络开放功能)403和PCF(策略控制功能)404的交互工作生成TS 5G QoS配置的消息序列。TS配置器401向TS AF 402传输包括TS业务特征和/或TS QoS要求的消息411，TS AF 402生成并向PCF404提供TS QoS配置412。PCF 404执行可行性检查413，以检查PCF是否能够处理该TS QoS配置。如果是，PCF通知414TS AF 402接受该TS QoS配置。然后TS AF 402生成并向TS配置器401提供(保证的)TS QoS配置415。生成和提供TS QoS配置412和接受TS QoS配置414的消息可以经由NEF 403传输。
TS配置器401属于外部时间敏感网络，TS AF 402向该外部时间敏感网络提供接口。根据TS AF 402是否是可信功能，TS AF 402和PCF 404之间的信令可以由NEF 403桥接。PCF404执行可行性检查413，以确保接收的TS QoS配置412能够得到整个5G系统(CN和RAN)保证，并且还可与UE签约保持一致。这需要与其他5GC NF和5G(R)AN进一步的协商过程，下文将进一步描述。
图5示出本申请提供的在TSN-AF、PCF和TS配置器之间协商TS QoS配置的示例性消息图表500。
图5描述了用于TS 5G QoS配置协商的消息序列，所述TS 5G QoS配置协商由与上面参考图4描述的相同的块进行，即，TS配置器401、TS AF402、NEF 403和PCF 404。TS配置器401向TS AF 402传输包括TS业务特征和/或TS QoS要求的消息411，所述TS AF 402生成并向PCF 404提供TS QoS配置412。PCF 404执行可行性检查413，以检查PCF是否能够处理该TSQoS配置。如果否，PCF通知501TS AF 402拒绝该TS QoS配置，并提出修改的TS QoS配置。然后TS AF 402生成并向TS配置器401提供修改的TS QoS配置502。TS配置器401通过向TS AF402发送对应的消息来确认或拒绝503修改的TS QoS配置，TS AF 402向PCF 404传输接受的/修改的TS QoS配置504。消息412、501和504可以通过NEF 403传输。
如果PCF 404不能保证满足TS QoS要求(例如，由于RAN过度供应)，则它拒绝501TSQoS配置，并且可选地，提出它能够满足的修改的TS QoS配置。这之后是TS AF 402的确认504，确认是否应该应用修改的TS QoS配置。
图6示出本申请提供的用于Pull配置的UPF选择的PCF-SMF交互的示例性消息图表600。图7示出本申请提供的用于Push配置的UPF选择的PCF-SMF交互示例性消息图表700。
图6和图7描述了通过使用块PCF 404和SMF 601将TS QoS配置的配置更新到SMF以影响UPF选择的消息序列。PCF 404通过向SMF 601传输所选择的TS QoS配置相关策略决策603的信令来影响UPF选择。这样的信息可以通过QoS规则提供/修改701向SMF 601推送(图7)，或者SMF 601从PCF 404提取602相关策略，如图6中的示例信令序列图所示。相关信令中携带的可以是TSN QoS配置，也可以是QoS配置相关策略。SMF 601例如通过使用3GPP TS23.502中定义的会话建立过程，向RAN和UE传递TS QoS配置相关的QoS规则。SMF 601可以仅向RAN和UE传递部分QoS配置，或者传递映射到原始TS QoS配置的不同格式。
图8示出本申请提供的一种为了TS业务的资源预留，SMF与RAN的交互的示例性消息图表800。图8描述了SMF与RAN交互的消息序列以确保TS QoS配置的实施保证。使用块PCF404、SMF 601、(R)AN 801和可选地，AMF 802。SMF 601向RAN 801发送QoS配置804，RAN 801向UE发送QoS配置(图8中未示出)。
SMF 601向RAN 801通知804期望的TS QoS配置803(从PCF 404接收的)和相关的QoS策略规则。TS QoS要求需要被转换为RAN QoS要求805，这个过程可以在RAN 801处完成。RAN 801进行可行性检查806，包括根据RAN QoS要求潜在地保留RAN资源。一旦RAN 801确认了特定的TS QoS配置，就经由PCF 404向TS AF发送信号807和808。
图9示出根据802.1Qbv规范的具有门控列表的传输选择或交换900的示意图，所述802.1Qbv规范也被称为TSN 802.1Qbv或时间感知整形器(Time Aware Shaper,TAS)。根据所公开的思想，在5G中提供对TSN 802.1Qbv标准的支持，特别是使5G系统与TSN 802.1Qbv兼容。图9示出了该支持的示例，以便提供对上述公开的三个主要方面的全面分析，所述三个方面是:
1)时间敏感应用功能(TS AF)：该AF位于5G核心网络(5G CN)中，与5G CN交互以支持时间敏感应用，特别是影响1)业务处理(经由SMF和UPF)，2)策略控制(经由PCF)和3)业务开放(经由NEF)。
2)时间敏感QoS配置：新的QoS配置定义，包括时间敏感参数，即业务触发/开始时间、业务持续时间和业务量，以及现有5G QoS配置参数到附加的时间敏感的QoS参数的映射。
3)实现时间敏感业务的端到端通信的过程：5G CN和TS-AF之间以及5G(R)AN和5GCN之间的信令过程，以支持5G系统中端到端的时间敏感业务流。
802.1Qbv定义了门的循环定时调度，称为门控列表(GCL)906，其通过如图9所示的兼容交换机900的输出端口来控制传输。对于多个队列901、902、903、904、905，有多达8个门921、922、923、924、925以及相应的传输选择算法911、912、913、914,915,支持802.1Q中的8个业务类别，8个业务类别基于VLAN报头的优先级码点(PCP)值识别。调度周期性地重复，并且可以使用集中式网络管理实体，例如图4中所示的TS配置器401，或者使用分布式协议来配置。图9描绘了TSN兼容交换机900的八个队列901、902、903、904和905，它们的传输调度(即，打开：‘o’或关闭：‘C’)由时间索引的门控列表906控制。例如，在图9中，根据门控列表906的时间索引T05，队列902的传输门922打开，而传输门921、923、924和925关闭。时间索引T00、T01等对应于TSN网络中全局识别的时间间隔。特定的队列可以为时间敏感业务保留(用802.1Qbv的说法称为调度业务(Scheduled traffic))，一些队列可以由时间敏感的和尽最大努力的业务共享，但在时间上是分开的。来自打开的传输门的数据被选择用于传输930。
图10示出显示示例性TSN拓扑1000的架构图。802.1Qbv标准基于TSN交换机之间交换的GCL为具有已知传输时间和有效负载的调度业务提供了全网络范围的静态资源预留。
如图10所示，两个TSN端点(“TSN E/P”)1003、1006通过三跳和两个TSN桥1004、1005相互连接。两个TSN流1007、1008在每个方向上均被建立，并且在网络中被唯一标识。端点1003、1006在每个流的基础上向TSN应用配置器1001传送它们的应用需求，TSN应用配置器1001向TSN网络配置器1002传送该信息。TSN网络配置器1002根据从TSN应用配置器1001接收的每个流的要求配置TSN桥1004、1005。
图11示出本申请提供的表格1100，其显示出用于单个802.1Qbv TSN流的，例如用于图10所示的流1007、1008其中之一的，示例性5G TSN QoS配置。TSN QoS配置是确定性QoS配置的一个示例。
如图11所示，TSN QoS配置向5G QoS配置添加新的TSN特定的QoS特征。该TSN QoS配置用于在5G网络内建立E2E PDU会话或QoS流，并且可以对应于上面参考图10描述的一个或多个TSN流1007、1008。TSN QoS配置适用于端到端5G链路，并且可以包括5G网络中的多跳。5G网络中各个跳的RAN-QoS与该E2E QoS保持一致。
图11中的表1100示出了用于特定TSN流的TSN业务的5G QoS配置的一个实施例。表中的条目可以基于接收的TSN配置动态地创建/更新/发送信号。每行对应于TSN流中802.1Qbv调度数据的一个突发。阴影列表示新的参数或参数值。例如，5QI值1101表示TSN特定的范围；资源类型1102指示新的资源类型，即时间触发的；开始时间1103表示TSN数据流开始的绝对时间戳(从TSN获得)；周期1104表示流的周期；数据量1105指示数据流的数据量或数据速率，例如以千字节为单位；优先级水平1106表示优先级，例如802.1Q帧中的PCP字段；分组延迟预算1107指示从TSN配置获得的延迟；并且分组错误率1108指示从TSN配置获得的错误率，TSN配置例如来自图10中所示的TSN应用配置器1001或TSN网络配置器。
另一个实施例是在附加信令中携带确定性QoS特征，并将其与当前5QI一起使用。
在替代实施例中，新呈现的确定性QoS参数可以被指定为与新资源类型1102(例如:‘决定性的’或‘时间触发的’)对应的QoS特征。
图12示出本申请提供的从802.1Qbc门控列表生成TSN 5G QoS配置的示例性消息图表1200。
图12描述了通过块TSN(时间敏感网络)配置器1201、TSN AF 1202和PCF 404的交互生成TSN QoS配置的消息序列。例如参考图9描述的GCL 906，TSN配置器1201向TSN AF1202传输包括TSN 802.1Qbv GCL(门控列表)的消息1211，TSN AF 1202生成并向PCF404提供TSN QoS模板1212。如果PCF 404可以接受该TSN QoS模板，则PCF 404向TSN AF1202通知TSN QoS模板接受1213。然后，TSN AF 1202从接受的TSN QoS模板1214生成并与TSN配置器1201共享GCL。TSN-AF 1202和PCF 404之间的消息可以经由NEF 403传输，例如如图4中所示。
图13示出本申请提供的5G和TSN配置器之间的TSN QoS配置的协商示例性消息图表1300。
图13描述了TSN QoS配置协商的消息序列，所述TSN QoS配置协商通过与上面参考图4描述的相同的块执行，即，TSN配置器1201、TSN AF1202，可选地，NEF 1301，和PCF 404。TS配置器1201向TS AF1202传输TSN QoS802.1Qbv GCL 1211，所述TS AF 1202生成并向PCF404提供TSN QoS配置1212，如上面参考图12所述。PCF 404检查PCF是否能够处理该TSN QoS配置。如果否，PCF 404通知1311TSN AF 1202拒绝该TSN QoS配置，可选地，并提出修改的TSN QoS配置。然后，TSN AF 1202从修改的TSN QoS配置1312生成并与TSN配置器1201共享GCL。TSN配置器1201接受该修改的TSN QoS配置，或者向TSN AF 1202发送更新的GCL 1313。TSN QoS协商可以为调度业务重复1314。TSN-AF 1202和PCF 404之间的消息可以经由NEF1301传输，例如如图4中所示的NEF 403。
TSN QoS配置可以实现为为‘确定性’资源类型规定的5QI，或者当前标准化的5QI+附加确定性QoS特征(替代实施例)。
TSN-AF 1202请求影响QoS策略的示例过程遵循TS 29.514 5G系统策略授权服务会话4.2中规定的原则。AF应调用(或直接经由NEF 1301)Npcf_PolicyAuthorization_Create/Update Request服务操作。
Npcf_PolicyAuthorization_Create/Update Request服务操作中包含的服务信息可以通过以下扩展：
—使用TSN QoS配置类型的指示
—附加TS QoS特征的优选/可接受值
—是否允许协商的指示(可选)
Npcf_PolicyAuthorization_Create/Update Request的反馈可以被接受或者暂时拒绝，如TS23.203第6.2.1节所规定的。可选地，拒绝可以携带关于修改的QoS配置的信息(具有来自PCF 404的建议值)。
在与TSN配置器1201协商和协调之后，TSN-AF 1202使用来自PCF 404的建议值或与前一轮中提供给PCF 404的值不同的值来生成并提供TSN QoS配置1212。
图14示出本申请提供的用于802.1Qbv业务的PDU会话建立的示例性消息图表1400。
图14中示出用于建立具有确定性QoS的PDU会话的信令过程。类似的过程适用于使用(新的)确定性QoS配置/参数修改现有的PDU会话。以下网络节点用于消息传递：UE1401、RAN 801，例如，参考如图8所述的，AMF 802，例如，参考如图8所述的，UPF 1402、SMF601，例如，参考如图6所述的，PCF 404，例如，参考如图4所述的，UDM 1403和DN 1404。
消息图表1400包括以下消息：在步骤1中，包含确定性参数1411的PDU会话建立请求从UE 1401向AMF 801传输。在步骤2中，为确定性业务PDU会话1412创建会话管理上下文。在步骤3中，执行PDU会话认证/授权1413。在步骤4a中，SMF 601执行PCF选择1414，以及在步骤4b中，SMF 601执行SM策略关联建立，或者SMF发起的SM策略关联修改被执行。在步骤5，SMF 601执行UPF选择。在步骤6，SMF 601执行SMF发起的SM策略关联修改1417。在步骤7，SMF601执行N4会话建立/修改1418。在步骤8中，SMF 601向AMF 802传输具有确定性QoS配置1419的Namf_Communication_N1N2MessageTransfer，AMF802确认该消息。在步骤9，AMF 802向RAN 801发送N2 PDU会话请求(NAS msg)。在步骤10中，RAN 801和UE 1401协商AN特定的资源设置(PDU会话建立接受)，RAN过程，以确保满足确定性QoS要求。在步骤11中，RAN 801向AMF 802传输N2 PDU会话请求Ack 1422。然后，第一上行数据(根据确定性调度)由UE1401经由RAN 801和AMF 802向UPF 1402传输。在步骤12中，执行PDU会话管理更新。然后，第一下行数据(根据确定性调度)由UPF 1402向UE 1401传输。
图15示出了本申请提供的的示意图1500，该示意图表示5G和TSN的示例性部署选项，尤其是TSN兼容的5G系统。
在第一选项a)中，数据流在第一TSN端点(EP)1513，第一UE 1511，gNB 1510经由uu接口，第二UE 1512和第二TSN EP 1514之间。
在第二选项b)中，数据流在第一TSN端点(EP)1513，第一UE 1511，gNB 1510经由uu接口，第二UE 1512和第二TSN EP 1514之间。或者，可以使用第一UE 1511和第二UE 1512之间的侧行链路接口PC5。
在第三选项c)中，数据流在第一TSN EP 1513，第一UE 1511，gNB1 1531经由uu接口，UPF 1530经由N3接口，gNB2 1532经由N3接口，第二UE 1512经由uu接口和第二TSNEP1514之间。
在第四选项d)中，数据流在第一TSN EP 1513，第一UE 1511，gNB 1510经由uu接口，UPF 1530经由N3接口，N3IWF 1550经由N3接口，非3GPP AP 1551，第二UE 1512和第二TSN EP 1514之间。
在第五选项e)中，数据流在第一TSN EP 1513，第一UE 1511，gNB 1510经由uu接口，UPF 1530经由N3接口和第二TSN EP 1514经由N6接口之间。
在不同的用例中，需要对TSN和5GS进行匹配:
第一个用例(根据上述选项a)和b))仅涉及RAN：两个符合TSN的UE通过Uu经由同一个5G-RAN节点相互通信。两个符合TSN的UE经由PC5相互通信。
第二种使用(根据上述选项c)、d)和e))涉及RAN和5GC：两个符合TSN的UE经由不同的5G-RAN节点相互通信。两个符合TSN的UE经由5G-RAN节点和非3GPP接入相互通信。一个UE经由5GS连接到符合TSN的网络。
这些选项如图15所示。根据部署选项，确定性QoS配置将被传递给RAN和/或CN控制功能并与其商定。RAN和/或CN控制功能相应地配置它们的网络部分，以支持确定性业务的端到端通信。
图16示出本申请提供的，具有互通网络设备1610的通信系统1600的框图，所述互通网络设备1610在确定性通信网络1601和移动通信网络1602之间进行转换。
通信系统1600包括用于在第一通信网络1601，特别是确定性通信网络，和第二通信网络1602，特别是移动通信网络，特别是5G通信网络，之间进行转换的设备1610。
设备1610包括：应用功能1611，其配置为在第一通信网络1601的服务质量(QoS)参数1614和第二通信网络1602的QoS参数1615之间转换；QoS配置1612，包括由应用功能1611转换的第一通信网络1601的QoS参数1614，以及可选地，源自第二通信网络1602的附加QoS参数1616；以及信令过程1613，配置为在第二通信网络1602内交换转换的QoS参数1615。
信令过程1613还可以配置为基于QoS配置1612触发确定性业务流1617、1618的建立。
应用功能1611可以配置为与第二通信网络1602，特别是5G通信网络的策略控制功能(PCF)404，协商QoS配置1612，以确保第二通信网络1602能够满足由应用功能1611转换的第一通信网络1601的QoS参数1614。
应用功能1611可以为第一通信网络1601转换协商的QoS配置1612。
第一通信网络1601的QoS参数1614可以包括以下中的至少一个：确定性业务流的周期、根据接收的配置(特别是门参数表)推断的确定性业务流的最大数据速率、确定性业务流的数据速率变化、确定性业务流的开始时间、确定性业务流的开始时间变化、确定性业务流的持续时间、确定性业务流的持续时间变化和确定性业务流的接收窗，例如如图2和图11中所示。
应用功能1611可以向第一通信网络1601，特别是向第一通信网络1601的配置实体，提供接口，用于接收第一通信网络1601的QoS参数1614。应用功能1611可以向第二通信网络1602提供接口，特别是向5G通信网络的PCF 404提供接口，或者经由网络开放功能(NEF)403、1301向PCF 404提供接口，以提供QoS配置1612，例如，如参考上面图4和图13所述。
如果第二通信网络1602可以接受QoS配置1612，则应用功能1611、402可以接收来自PCF 404的接受消息414，例如，如参考上面图4所述。应用功能1611、402可以基于所接受的QoS配置1612，向第一通信网络1601传输包括转换的QoS参数的QoS配置415，例如，如参考上面图4所述。
如果第二通信网络1602拒绝QoS配置1612，则应用功能1611、402可以接收来自PCF404的拒绝消息501和/或修改的QoS配置，例如，如参考上面图5所述。应用功能1611、402可以向第一通信网络1611传输拒绝消息和/或与修改的QoS配置对应的转换的QoS参数。
应用功能1611、402可以向PCF 404传输请求，其中，如果第一通信网络1601确认与修改的QoS配置对应的转换的QoS参数1615，则该请求包括修改的QoS配置，例如，如参考上图4所述。
PCF 404可以向5G通信网络的会话管理功能(SMF)601和/或用户设备(UE)1401发信号通知与QoS配置1612或至少一个修改的QoS配置相关的策略，以影响用户平面功能(UPF)1402和无线接入网(RAN)801，例如如参考上面图6和图8所述。
PCF 404可以向SMF 601发信号通知QoS配置1612或修改的QoS配置，以基于QoS配置1612或至少一个修改的QoS配置向无线接入网(RAN)实体801传输信息，以影响RAN801的资源预留，例如，如参考上面图8所述。PCF 404可以接收来自SMF 601的消息，所述消息包括由第二通信网络1602接受的QoS配置1612或至少一个修改的QoS配置，或者第二通信网络1602的拒绝，例如，如参考上面图6所述。
第一通信网络1601可以包括时间敏感网络(TSN)，特别是根据IEEE 802.1Qbv规范的TSN。
TSN的QoS参数可以从TS网络1000的TSN交换机的门控列表(GCL)906中导出，例如，如参考上面图9所述，或者以替代格式用信号通知。
TSN 1000的QoS参数可以包括以下中的至少一个：时间触发的1102或确定性资源类型、TSN数据流开始的绝对时间戳1103或相对于绝对开始时间的相对时间偏移、可选地，TSN数据流的周期1104、以及TSN数据流1107、1108的数据量1105或数据速率，例如，如上面参考图11所述。
图17示出本申请提供的用于在确定性通信网络和移动通信网络之间进行转换的方法1700的示意图。第一通信网络1601可以是确定性通信网络，第二通信网络1602可以是移动通信网络，特别是5G通信网络，参考如上面图16所述的。
方法1700包括：在第一通信网络1601的服务质量(QoS)参数1614和第二通信网络1602的QoS参数1615之间进行转换1701，例如，参考如上面图16所述。方法1700包括创建1702QoS配置1612，所述QoS配置1612包括由应用功能1611转换的第一通信网络1601的QoS参数1614，以及可选地，源自第二通信网络1602的附加QoS参数1616，例如，参考如上面图16所述。方法1700包括基于QoS配置在第二通信网络中建立1703端到端确定性业务流，例如，参考如上面图16所述。方法1700可以包括图17中未示出的其他步骤，例如，参考如上面图16所述。
本申请还支持包括计算机可执行代码或计算机可执行指令的计算机程序产品，当所述计算机可执行代码或计算机可执行指令被执行时，使得至少一台计算机执行本文所描述的执行和计算步骤，特别是上述方法中的步骤。这种计算机程序产品可以包括可读非暂时性存储介质在，其上存储有供计算机使用的程序代码。该程序代码可以执行本文描述的处理和计算步骤，特别是上述方法。
虽然本申请的特定特征或方面可能仅针对几个实施方式中的一个实施方式进行了公开，但是这种特征或方面可以与其他实施方式的一个或多个其他特征或方面相结合，这对于任何给定的或特定的应用来说可能是期望的和有利的。此外，在具体描述或权利要求中使用术语“包括”、“具有”、“带有”或这些术语的其他变形的范围内，这些术语旨在以类似于术语“包括”的方式包含在内。此外，术语“示例性的”、“例如”和“例如”仅意味着示例，而不是最佳或最优的。可能使用了术语“耦合”和“连接”以及派生词。应当理解，这些术语可能已经被用来表示两个元件相互协作或相互作用，而不管它们是直接物理接触或是电接触，或者它们不是直接相互接触。
尽管本文已经示出和描述了特定的方面，但是本领域的普通技术人员将会理解，在不脱离本申请的范围的情况下，可以用各种替代和/或等同的实施方式替代示出和描述的特定方面。本申请旨在覆盖本文讨论的特定方面的任何修改或变化。
尽管以下权利要求中的元素以特定的顺序用相应的标记叙述，除非权利要求的叙述另外暗示用于实现这些元件中的一些或全部的特定顺序，否则这些元件不一定被限制为以该特定顺序来实现。
根据上述教导，许多替换、修改和变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。当然，本领域的技术人员容易认识到，除了本文描述的以外，本申请还有许多应用。虽然已经参照一个或多个特定实施例描述了本申请，但是本领域技术人员认识到，在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行许多改变。因此，应当理解，在所附权利要求及其等同物的范围内，本申请可以以不同于本文具体描述的方式实施。

Claims (12)

1.一种通信方法，其特征在于，包括：
应用功能在第一通信网络的服务质量QoS参数和第二通信网络的QoS参数之间进行转换，其中，所述第一通信网络是时间敏感网络，所述第二通信网络是移动通信网络；
所述应用功能生成QoS配置，所述QoS配置包括由所述应用功能转换为所述第二通信网络的QoS参数的所述第一通信网络的QoS参数；以及
所述应用功能向所述第二通信网络提供所述QoS配置；
其中，所述第一通信网络的QoS参数包括以下中的至少一个：
确定性业务流的周期、所述确定性业务流的开始时间、所述确定性业务流的开始时间变化、所述确定性业务流的持续时间、所述确定性业务流的持续时间变化、所述确定性业务流的接收窗。
2.根据权利要求1所述的方法，所述QoS配置还包括所述第二通信网络的QoS的参数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：
所述应用功能基于所述QoS配置触发确定性业务流的建立。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，还包括：
所述应用功能与所述第二通信网络的策略控制功能协商所述QoS配置，使得所述第二通信网络能够满足由所述应用功能转换的所述第一通信网络的QoS参数。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
所述应用功能为所述第一通信网络转换所述协商的QoS配置。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，所述第一通信网络的QoS参数包括以下中的至少一个：
所述确定性业务流的最大数据速率、所述确定性业务流的数据速率变化。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，还包括：
所述应用功能向所述第一通信网络提供接口，所述接口用于接收所述第一通信网络的QoS参数；以及
所述应用功能向所述第二通信网络的策略控制功能，或者经由网络开放功能向所述第二通信网络的策略控制功能提供接口，以向所述第二通信网络提供所述QoS配置。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
如果所述第二通信网络接受所述QoS配置，所述应用功能接收来自所述策略控制功能的接受消息；以及
所述应用功能基于所述接受的QoS配置向所述第一通信网络传输包括所述转换的QoS参数的QoS配置。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括：
如果所述第二通信网络拒绝所述QoS配置，所述应用功能接收来自所述策略控制功能的拒绝消息和/或修改的QoS配置；以及
所述应用功能向所述第一通信网络传输所述拒绝消息和/或与所述修改的QoS配置对应的所述转换的QoS参数。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
所述应用功能向所述策略控制功能传输请求，其中，如果所述第一通信网络确认与所述修改的QoS配置对应的所述转换的QoS参数，则所述请求包括所述修改的QoS配置。
11.根据权利要求1至10任一项所述的方法，
所述第一通信网络的QoS参数是基于所述时间敏感网络的时间敏感网络交换机的门控列表得到的。
12.根据权利要求1至11任一项所述的方法，所述第一网络的QoS参数包括以下中的至少一个：
时间触发或确定性资源类型、时间敏感网络数据流开始的绝对时间戳或相对于绝对开始时间的相对时间偏移、时间敏感网络数据流的周期、以及所述时间敏感网络数据流的数据量或数据速率。
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