TWI544818B - Methods and devices for determining and adjusting the target packet delay for link segments - Google Patents

Methods and devices for determining and adjusting the target packet delay for link segments Download PDF

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TWI544818B TW100110984A TW100110984A TWI544818B TW I544818 B TWI544818 B TW I544818B TW 100110984 A TW100110984 A TW 100110984A TW 100110984 A TW100110984 A TW 100110984A TW I544818 B TWI544818 B TW I544818B
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Description

確定和調整鏈路分段的目標封包延遲的方法、設備和節點
本發明關於中繼技術領域，特別地關於一種用於確定鏈路的各個分段的目標封包延遲的方法、設備和網路節點以及一種用於調整鏈路的分段的目標封包延遲的方法、設備和網路節點。
在當前的通信系統中，運營商可以為用戶提供多元化的服務，例如，多媒體電話、行動電視、線上遊戲等等。這些服務各自具有各自的特點，且不同類型的服務對於諸如比特率和封包延遲等性能具有不同的性能需求。
這一問題可以通過超量配置來解決。但是，在蜂窩接入網路中，傳輸容量，特別是來自基站的無線頻譜和回程的傳輸容量，成本相對較高，所以這種超量配置的技術方案通常是不經濟的。因此，需要一種簡單利有效的標準化服務品質(QoS)機制，以允許接入運營商能夠支援服務差異化並且能夠控制特定服務的封包業務的性能。
在3GPP規範中提供了針對不同QoS等級識別字(QCI)的服務等級的QoS保證機制。QCI是一個標量，其可以由基站進行預配置，並且QCI可以作為設置網路節點的封包轉發處理控制參數的基準，其中該封包轉發處理控制參數可以用於控制，諸如，調度權重、准入閾值、佇列管理閾值、鏈路層協定配置等等。例如，在第三代合作夥伴計劃(3GPP)規範中，每個服務資料流程(SDF)與一個且僅一個QCI相關聯，並且每個QCI具有相應的QoS要求，例如優先順序、封包延遲預算(PDB)、封包誤差損失率(PELR)。
在當前的3GPP規範中，採用的是直接從基站至用戶設備的單跳技術。因此，在3GPP規範中，設計了針對單跳的QoS保證，例如針對QCI #1其對應的PDB為100ms，因此在去除了策略和計費執行功能(PCEF)與無線基站之間的20ms平均延遲後，在下行鏈路上只要能夠保證80ms內的延遲就可以滿足QCI #1所要求的PDB。
在第三代合作夥伴計劃後續長期演進(3GPP LTE-A)中，引入了多跳中繼技術。多跳中繼技術是用於在相對較低的資本支出(CapEX)和運營成本(OpEX)下覆蓋擴大和流通量增強的一種良好的技術方案，其已經被LTE-A Rel-10所接受。根據多跳中繼技術，在用戶設備與基站之間的資料傳輸要經過一個或多個中繼站的轉發。
然而，在現有技術中並不存在針對多跳中繼情況的QoS保證。如何在多跳中繼系統保證PDB要求是本技術領域中亟需解決的問題。
有鑒於此，本發明提供了一種用於確定鏈路的各個分段的目標封包延遲的技術方案，以用於例如3GPP LTE-A的多跳中繼系統的QoS保證。
根據本發明的一個方面，提供了一種用於確定鏈路的各個分段的目標封包延遲的方法。該方法可以包括：收集影響封包延遲的參數；以及根據各個分段的封包延遲與鏈路的總體封包延遲之間的關係，基於收集的參數和對鏈路的封包延遲的總體要求，確定各個分段的目標封包延遲。
在一個較佳的實施例中，確定各個分段的目標封包延遲可以包括：以各個分段的目標封包延遲的可實現性和無線資源利用率最大化為目標，以前述的關係、總體要求和收集的參數為約束條件，來執行最佳化操作，從而獲得各個分段的目標封包延遲。
在根據本發明的一個實施例中，確定各個分段的目標封包延遲在與鏈路相關的網路節點其中之一處執行。並且在該實施例中，還可以包括：向與鏈路相關的各個網路節點發送確定的目標封包延遲，以便各個網路節點基於該目標封包延遲來執行調度操作。
在根據本發明的另一實施例中，確定各個分段的目標封包延遲基於相同的規則在與鏈路相關的各個網路節點處執行。在該實施例中，還可以進一步包括：在各個網路節點獲取與各自相關的、影響封包延遲的參數；以及向與鏈路相關的其他網路節點發送所獲取的影響封包延遲的參數，以便共用參數。
在根據本發明的實施例中，前述參數可以是基於一段時期的統計參數，並且可以是網路部署特性參數、用戶的業務特性參數、系統參數配置特性參數以及用戶設備的分佈特性參數其中的一種或者多種。
在根據本發明的另一實施例中，該方法可以進一步包括回應於分段的目標封包延遲不能被滿足，觸發重新確定各個分段的目標封包延遲。
在根據本發明的又一實施例中，該方法可以進一步包括：獲取前一分段的封包延遲相關資訊；基於封包延遲相關資訊和分段的目標封包延遲，確定分段的實際目標封包延遲。在根據本發明的一個實施例中，封包延遲相關資訊嵌入在前一分段上傳輸的封包中。在根據本發明的另一實施例中，該封包延遲相關資訊包括前一分段的實際封包延遲；前一分段的實際封包延遲和目標封包延遲；前一分段的實際封包延遲與目標封包延遲的差值；以及自動重傳請求配置參數其中的一種或者多種。
根據本發明的第二方面，提供了一種用於調整鏈路的各個分段的目標封包延遲的方法。該方法用於在執行資料傳輸期間動態地調整或者修正分段的目標封包延遲，以便得到更加嚴格的封包延遲保證。該方法可以包括獲取該分段的前一分段的封包延遲相關資訊；基於封包延遲相關資訊和該分段的目標封包延遲，確定該分段的實際目標封包延遲。另外，該方法還可以包括：向後一網路節點發送與該分段相關的封包延遲相關資訊，以在確定後一分段的實際目標封包延遲時使用。
根據本發明的第三方面，提供另一種用於確定鏈路的各個分段的目標封包延遲的設備。該設備可以包括：參數收集裝置，配置用於收集影響封包延遲的參數；以及目標確定裝置，配置用於根據各個分段的封包延遲與鏈路的總體封包延遲之間的關係，基於收集的參數和對鏈路的封包延遲的總體要求，確定各個分段的目標封包延遲。
根據本發明的第四方面，提供了一種用於調整鏈路的各個分段的目標封包延遲的設備。該設備可以包括：資訊獲取裝置，配置用於獲取分段的前一分段的封包延遲相關資訊；實際目標確定裝置，配置用於基於封包延遲相關資訊和該分段的目標封包延遲，確定該分段的實際目標封包延遲。此外，該設備還可以包括：資訊發送裝置，配置用於向後一網路節點發送與該分段相關的封包延遲相關資訊，以在確定後一分段的實際目標封包延遲時使用。
根據本發明的第五方面，提供了一種網路節點，包括根據本發明第三方面的設備。
根據本發明的第六方面，提供了一種網路節點，包括根據本發明第四方面的設備。
根據本發明的第七方面，還提供了一種電腦程式品，其上包括有電腦程式代碼，當代碼被裝載到電腦中時執行根據本發明的第一方面的方法。
根據本發明的第八方面，還提供了另一電腦程式產品，其上包括有電腦程式代碼，當代碼被裝載到電腦中時執行根據本發明的第二方面的方法。
通過本發明提供的技術方案，為多跳中繼系統提供了一種確定和調整鏈路的各個分段的目標封包延遲的解決方案，通過該方案可以保證多跳中繼系統的總體封包延遲。並在根據本發明的較佳實施例中，可以在資料傳輸的過程中，基於前一分段的封包延遲資訊來動態地修正目標封包延遲，從而進一步提高了性能。
另外，本發明的技術方案具有非常大的可擴展性，可以容易地擴展至支援具有任何跳數的中繼系統。而且，本發明提供的技術方案其目標是在無線接入網(RAN)的範圍內最佳化QoS控制，其對核心網路(CN)是透明的，不會對CN造成任何影響。此外，根據本發明的技術方案對當前的3GPP LTE-A規範進行非常小的修改，因而具有良好的後向相容性，並且對於LTE Rel-8/9/10用戶設備也是透明的，不會對其造成影響。
在下文中，將參考附圖詳細描述根據本發明的實施例用於確定和調整鏈路的各個分段的目標封包延遲的方法、設備和網路節點。
如前所述，在現有技術中並不存在用以保證多跳系統的PDB的技術方案。因此，為了滿足整條eNB-RN-UE鏈路的PDB要求，應當設計新的機制來提供PDB保證。
首先，將參考圖1a至圖1c來示例性地描述本發明的實施例所基於的基本原理。如圖1a所示，示出了兩跳中繼系統，其包括回程鏈路eNB-RN和接入鏈路RN-UE。根據中繼的特點，可以將回程鏈路和接入鏈路看作是串聯連接的兩條鏈路。因此，基於該PDB指標的性質可以確定整條鏈路的總體封包延遲tsum與回程鏈路和接入鏈路的封包延遲t1和t2滿足下述關係：
t sum =t 1 +t 2 　式子1
此外，還可以在服務初始化之前收集與各個分段相關的影響各個分段PDB的參數，其中影響回程鏈路封包延遲的參數整體上用P1表示，影響接入鏈路封包延遲的參數整體上由P2表示。
在確定了關係式後，可以根據該關係式、參數P1和P2和對鏈路PDB的總體要求，來確定每段鏈路的目標封包延遲，即每個分段的PDB。進而，可以基於為各個分段的確定的PDB，在eNB與RN之間進行協調，以在每個鏈路上實現其PDB，從而保證端到端QoS需求。
另外，本發明還進一步考慮在實際的傳輸中來動態地調整目標封包延遲。例如，可以考慮前一分段的封包延遲情況，並基於前一分段的情況為將當前分段確定實際的PDB，以便為PDB保證提供進一步改進。
圖1b和圖1c示出了根據本發明的兩跳中繼系統的示例性動態分段調整的示意圖。根據圖1b和圖1c，可以獲得前一分段的實際封包延遲與其目標封包延遲的差值量△t，並基於該差值量確定下一分段的實際的目標封包延遲。
如圖1b所示，其示出了與預定的PDB相比提前△t接收到資料封包的情況。在該情況下，就可以將前一分段節省的PDB分配給隨後的分段，即，使該分段的目標封包延遲(即封包延遲預算)增加△t，即t2’=t2+△t。與之相反，圖1c示出了與預定的PDB相比延遲△t接收到資料封包的情況，因此在這種情況下，可以使隨後分段的封包延遲預算減少△t，即t2’=t2-△t。
多於兩跳的情況與兩跳的情況類似，因此基於上面的描述，可以容易地擴展至多於兩跳的情形。例如，對於多於兩跳的中繼場景，其關係式的函數可以是如下關係式：
其中，t s um 表示對鏈路的PDB的總體要求；t i 分別表示第i分段的封包延遲；n表示整體鏈路的分段數目或者中繼系統的跳的數目；P i 表示影響第i分段的參數。
基於上述的基本原理，本發明的實施例提供了一種用於確定和調整鏈路的各個分段的目標封包延遲的技術方案。接下來，將首先參考圖2來描述根據本發明的用於確定鏈路的各個分段的目標封包延遲的技術方案。其中，圖2示出了根據本發明的一個實施例用於確定鏈路各個分段的目標封包延遲的方法的流程圖。
如圖2所示，首先在步驟S201，收集影響封包延遲的參數。這些參數可以是與各個分段相關的限制其封包延遲的參數，例如可以是網路部署特性參數、用戶的業務特性參數、系統參數配置特性參數以及用戶設備的分佈特性參數等等。
網路部署特性參數可以是各個分段的差錯率，如誤比特率、誤碼率、誤符號率、封包差錯率、封包誤差損失率，或者可以是各個分段的干擾狀況。分段的差錯率越大，會造成更多的資料重傳，其所需的PDB就越大，另外干擾越大也會引起差錯率大，進而造成需要較大的PDB。
用戶的業務特性參數可以是各個分段的平均流通量、無線資源使用效率等。鏈路的各個分段的流通量越高或者無線資源使用率越大，可能意味著鏈路需要越大的PDB，反之各個分段的流通量越低或無線資源使用率越小，則可能意味著越小的PDB。
系統參數配置特性參數可以是分配給各個分段的用於傳輸的子框數目。對各個鏈路的子框的配置會影響到HARQ肯定應答和否定應答反饋，這對於重傳所需的時間具有一定的影響。例如，分配給回程鏈路的子框越少，錯誤傳輸而造成的資料重傳的時間間隔會增加，回程鏈路需要的PDB就越大；反之，分配給回程鏈路的子框越多，回程鏈路需要的PDB就越小。
另外，用戶設備的分佈特性參數可以是用戶設備的分佈狀況。用戶設備的分佈狀況是指有多少個用戶設備和多大的資料量直接由基站服務，以及多少用戶設備和多大的資料量需要在基站的間接支援下由中繼站服務。由中繼站服務的用戶設備越多，資料量越大，在回程鏈路所需的PDB就越大，因此為了保證PDB，就需要對接入鏈路和回程鏈路的PDB進行精心設計。
接著，在步驟S202，根據各個分段的封包延遲與鏈路的總體封包延遲之間的關係，基於收集的參數和對鏈路的封包延遲的總體要求，確定各個分段的目標封包延遲。
在根據本發明的一個較佳實施例中，可以以各個分段的目標封包延遲的可實現性和無線資源利用率最大化為目標，以前述的關係、總體要求和收集的參數為約束條件，來執行最佳化操作，以獲得各個分段最適合的目標封包延遲。具體的最佳化操作可以針對系統的情況進行設計，本領域技術人員根據此處的教導和其所掌握的技術知識完全能夠實現該最佳化操作。因此，為了使本發明更加清楚，此處對於最佳化操作不再贅述。
這樣，在確定各個分段的目標值時，可以考慮到各個分段的實際狀況，為其設定能夠實現的目標封包延遲。這種目標封包延遲的確定方式具有較高的效率。
上述能夠影響封包延遲預算的參數較佳的是基於一段較長時間的統計值，即，基於一段時間的平均值。這意味著是針對鏈路的各個分段執行半靜態的配置過程，即，並非是隨著上述參數的改變動態地執行配置，也並非是在基於上述參數執行完配置後一直維持該配置(這將在下文中進一步詳細描述)。
根據本發明的一個實施例，可以在與鏈路相關的各個網路節點其中之一處執行上述確定的過程，例如在eNB處，或者任何一個中繼節點處以集中的方式實現。因此，在確定各個分段的目標封包延遲後，可以進一步將向與鏈路相關的各個網路節點發送目標封包延遲，以便各個網路節點基於目標封包延遲執行適當的調度操作。
此外，根據本發明的另一實施例，可以在與鏈路相關的各個網路節點處分別執行上述確定目標封包延遲的操作。在這種情況下，需要保證每個網路節點所確定的目標封包延遲的一致性，每個網路節點需要基於相同的規則來執行目標封包延遲確定操作。另外，還需要在各個網路節點之間實現參數共用。為此，根據該實施例，可以在各個網路節點獲取與各自相關的、影響封包延遲預算的參數，所述的參數是上文中所描述的參數，這些參數可以通過測量和/或計算得到。隨後，可以向與鏈路相關的其他網路節點發送獲取的影響封包延遲預算的參數，以便共用這些參數。這樣，各個網路節點就可以基於相同規則和相同參數為各個分段確定出相同的目標封包延遲。因而各個網路節點只需基於針對自己的目標封包延遲執行鏈路自適應和調度操作，無需將確定的其他目標封包延遲發送到其他網路節點。
基於集中式的實施例與基於分散式的實施例的不同之處在于，基於集中式的實施例其特點在於集中收集參數，集中確定目標封包延遲，而確定的目標值可以發送其他網路節點以便共用；基於分散式的實施例其特點在於參數共用，基於相同規則執行確定過程。特別地，根據基於集中式的實施例，負責集中確定目標值的網路節點收集來自其他網路節點的參數，而根據基於分散式的實施例，各個網路節點向其他網路節點互相發送各自獲取的參數，從而使所有相關網路節點都可以得到執行確定所需的參數。
各個網路節點在獲得針對自己的目標封包延遲後，可以基於該目標封包延遲，執行適當調度操作，以便通過在時域、空域和頻域上進行適合的調度來實現目標封包延遲。例如，可以根據目標封包延遲，採用適當的調製和編碼、功率分配/控制、HARQ機制、ARQ機制、頻率選擇性調度、空間分集技術等等，從而來達到該目標封包延遲。執行鏈路自適應和調度操作以實現目標封包延遲是本領域已知的技術，此處不再進一步贅述。
上述確定各個分段的目標封包延遲的操作也可以稱之為對分段的封包延遲進行配置的過程。
另外，本發明人還注意到以下情況：在實際的應用中，鏈路狀況、系統參數配置、網路部署等狀態都是動態變化的。初始確定的目標封包延遲可能經過一段時間後就無法適應於新的情況，一些網路節點可能無論如何執行鏈路自適應和調度操作都無法實現為其指定的目標封包延遲。
基於上述情況，本發明人提出了一種重配置機制。根據本發明的一個較佳實施例，在以虛線框(表示可選步驟)示出的步驟S203中，進一步回應於分段的目標封包延遲不能被滿足，觸發重新確定鏈路的各個分段的目標封包延遲。
根據本發明的一個較佳實施例，在各個網路節點處測量相關分段實際的封包延遲，如果發現在一段時間內不能滿足該目標封包延遲，則可以發送消息給為各個分段確定目標封包延遲的網路節點，請求重新配置。該網路節點接到重新配置請求後，可以重新收集所需的參數，並重新為各個分段確定適合的目標封包延遲。此外，各個網路節點也可以將決定封包延遲的參數定期發送到為各個分段確定目標封包延遲的網路節點，以便由該網路節點來確定是否需要重新執行配置。在該網路節點根據其他網路節點發送的參數確定需要重新配置時，則可以基於接收到的這些參數來重新確定各個分段的目標封包延遲。
因此，該較佳實施例所提供的技術方案是一種針對鏈路的各個分段執行半靜態配置的過程。該過程與隨著上述參數的改變而動態地執行配置的動態配置方式和與執行完配置後一直維持此配置的靜態配置方式均不同，是一種基於一段時間的觀察而執行重新配置的技術方案。因此，該配置方式能夠降低動態配置所需的各種開銷，同時又能夠克服靜態配置不能適應情況變化的缺點。
除了上述確定各個分段的目標封包延遲的配置機制和重配置機制外，本發明還提供了一種在資料傳輸過程中動態調整或者修正目標延遲預算的方法。每個網路節點在資料傳輸的過程中，可以基於前一分段的封包延遲相關資訊，對隨後分段的目標封包延遲進行調整或修正。
在下文中，將參考圖3來詳細描述本發明提供的對目標封包延遲進行動態調整的技術方案，其中圖3出了根據本發明的一個實施例用於動態調整目標封包延遲的方法的流程圖。
如圖3所示，可以在步驟S310，獲取前一分段的封包延遲相關資訊。該封包延遲相關資訊可以是與前一分段的實際封包延遲相關的資訊，例如是上文所述實際封包延遲與其目標封包延遲的差值量△t，前一分段的實際封包延遲和目標封包延遲，或者在每個網路節點也知道其他網路節點的目標封包延遲的情況下，可以是實際封包延遲。例如，該封包延遲相關資訊可以關於：自接收到資料封包開始資料封包在網路節點的佇列中保持的時間；網路節點針對正確接收到資料封包在調度之前和之後的時間與約定目標封包延遲的差值等等。該封包延遲相關資訊可以包括於在前一分段上傳輸的資料封包中。例如，可以放置於在前一分段上傳輸的有效載荷(無線鏈路控制層層議資料單元，RLC-PDU)的第一位元組中。然而，對於上行接入鏈路，UE設備實際上無需執行發送封包延遲相關資訊的工作，這是因為RN可以根據其瞭解的資訊通過計算的方式獲得封包延遲相關資訊，例如，RN可以根據用戶設備請求分配資源的時間以及接收實際資料封包的時間來確定上行接入鏈路的封包延遲相關資訊。
此外，該封包延遲相關資訊也進一步可以與自動重傳請求配置參數相關，例如HARQ或者ARQ配置的無線參數。在第一跳鏈路上出現錯誤時，通常會執行自動重傳，因此對於第二跳調度，就需要基於自動重傳配置參數來減少一些的PDB，即減小目標封包延遲。例如，對於HARQ操作，可以考慮由複用模式、TDD框配置、中繼框配置等定義的HARQ時間線(timeline)，從而確定適當的PDB。對於ARQ重傳，如果啟用無線鏈路控制層確認模式(RLC AM)模式，則需要在重傳前重新設置封包延遲相關資訊且將其放置在重傳的資料封包中。
接著，可以在步驟S302，基於封包延遲相關資訊和分段的目標封包延遲，確定段的實際目標封包延遲。
這樣，就可以基於前一分段的封包延遲相關資訊來修正目標封包延遲。例如，如圖1b和圖1b所示，使封包延遲預算增加△t，即t2’=t2+△t；與之相反，或者使隨後分段的封包延遲預算減少△t，即t2’=t2-△t。
此外，在當前分段的實際目標封包延遲相對於預定的目標封包延遲減少的情況下，可以執行緊急調度。例如，可以根據總體情況提高調度優先順序，例如將相應的資料封包放置到遵循先入先出原則的佇列的較前的位置，而不是直接放置在佇列的尾部。由此來確保當前分段的封包延遲預算減少的情況下仍然可以實現該目標值。
需要說明的，對於不同的服務，與其對應的QCI等級不同，因此對鏈路的封包延遲的總體要求也不同。因此要針對不同的服務來確定各個分段的目標封包延遲。
另外，需要說明的是，對於上行鏈路和下行鏈路，即使針對相同的封包延遲要求，各個分段的目標封包延遲也可能是不同的，這是因為影響上行鏈路的封包延遲的參數和影響下行鏈路的封包延遲的參數可能是不同的。因此，要針對上行鏈路和下行鏈路來分別執行各個分段的目標封包延遲的確定操作。
接下來，將參考圖4和圖5來說明根據本發明的用於保證QoS的具體實現方式。圖4和圖5分別示出了根據本發明的一個實施例的針對三跳中繼系統的下行鏈路和上行鏈路QoS保證的操作的示意圖。
如圖4和圖5所示，通過外環控制和內環控制來保證整個鏈路的PDB，以便滿足QoS需求。外環控制在圖4和圖5中以單點劃線示出，其主要負責執行服務初始化並基於在本發明的前文中描述的方法來確定每段鏈路的目標封包延遲(C410和C510)，以及回應於來自相關網路節點(例如基站eNB或者中繼節點RN)的相對長期的測量和報告來進行對每段鏈路的目標封包延遲進行重新配置，即重新確定目標封包延遲(C411和C511)。內環控制(C420至C429，以及C520至C530)在圖4和圖5中以實線示出，其負責執行一些鏈路自適應和適合的調度，例如，自適應調製和編碼、功率分配/控制、HARQ、ARQ、頻率選擇性調度、空間分集技術等等，來達到目標封包延遲，從而保證整條鏈路的總體PDB。此外，在內環控制中，還提供了動態調整目標封包延遲的方案中，例如可以基於前一分段的封包延遲相關資訊來調整目標封包延遲。
從圖4和圖5可以看出，由於下行鏈路的資料發送方(即eNB)和上行鏈路的資料發送方(用戶設備)的性質不同，上行鏈路和下行鏈路的內環控制存在一些差異。
首先，將參考圖4來描述下行鏈路的情況。如圖4所示，首先在C410中，執行服務初始化，基於對eNB-RN2-RN1-UE的封包延遲的總體要求，根據上文中結合圖2描述的方法來確定各個分段(接入鏈路和回程鏈路)下行鏈路的目標封包延遲(即PDB)。
接著，在C420中，eNB基於eNB與RN2之間的下行鏈路目標封包延遲，執行適合的調度操作，並在C421執行業務資料傳輸。並且在C421中還可以將與該分段相關的封包延遲資訊包括在資料封包中發送到RN2。該封包延遲相關資訊可以是上文中描述資訊，其可以包括在有效負荷(RLC SDU)中，例如可以使用有效負荷(RLC SDU)的第一個位元組來指示封包延遲相關資訊。此外，eNB可以在C422，計算平均的封包延遲，並測量影響封包延遲的參數，這些參數用於將來可能進行的重新配置。
RN2在接收到業務資料後，可以在C423獲取資料封包中的封包延遲相關資訊，並按照上面參考圖3描述的方法，基於封包延遲相關資訊和目標封包延遲，來確定實際目標封包延遲，而且根據確定的實際目標封包延遲來執行調度。接著與步驟C421類似，RN2在C424在將業務資料以及封包延遲相關資訊一起發送到RN1。並且RN2在C425執行平均封包延遲計算和影響封包延遲的參數的測量。
與步驟C423類似，RN1在步驟C426根據接收的封包資料中的封包延遲相關資訊和目標封包延遲，來確定下行接入鏈路的實際目標封包延遲，並執行調度。隨後在C427進行業務資料傳輸，將業務資料發送到用戶設備UE。由於這是至用戶設備的接入鏈路，隨後沒有其他鏈路需要動態調整目標封包延遲，所以無需進行封包延遲相關參數的傳輸。類似地，RN1在步驟C428計算平均封包延遲並測量影響封包延遲的參數。
可以在完成一個下行鏈路資料傳輸後，或者在其他任何適當的時間，利用事件觸發或者周期性的報告方式，在RN1、RN2和eNB之間報告或交換測量的參數以及計算的平均封包延遲，以便確定是否需要重新配置。
在確定需要重新配置的情況下，可以在步驟C411，基於新的參數重新確定各個分段的封包延遲預算。
在上文中結合三跳中繼系統描述了下行鏈路的QoS保證的方式。根據上述公開，本領域技術人員很容易將本發明擴展到任何跳數的中繼系統。例如，對於兩跳中繼系統，可以略去圖4中的RN2及其所有操作，eNB直接發送業務資料和封包延遲相關資訊給RN1；其他操作與所示三跳的情形完全類似。此外，對於多於三跳的中繼系統，在eNB和RN1之間的所有中間中繼節點執行的操作與圖4所示的中間中繼節點RN2的操作完全類似。
接下來，將參考圖5來描述上行鏈路的QoS保證。如圖5所示，首先在C510執行服務初始化，確定針對每個分段上行鏈路的目標封包延遲。確定上行鏈路目標封包延遲的過程與確定下行鏈路目標封包延遲的過程完全類似，只不過基於不同的參數執行。
在UE要發送業務資料時，首先在UE與RN1之間執行資源請求和分配過程(C520)，以便獲得傳輸業務資料所需的無線資源等。UE例如以邏輯通道組的粒度將緩衝器狀態報告(BSR)發送至RN1，以請求用於業務傳輸的無線資源。如果UE尚未獲得用於BSR的上行鏈路資源，則可以在發送BSR之前觸發調度請求，請求RN1為其分配用於BSR的資源。RN1接收到BSR後執行調度，為UE分配用於傳輸業務資料的上行接入鏈路資源以便滿足上行接入鏈路的目標封包延遲，並在預定的時間內向UE指示關於調製編碼機制和分配無線資源指等資訊。向UE指示的資訊可以不關於邏輯通道，而是由UE來決定使用哪個邏輯通道進行傳輸。
接著，UE在C521按照RN1的指示選擇適當的邏輯通道進行業務資料的傳輸。在業務資料到達RN1後，RN1可以獲取上行接入鏈路的封包延遲相關資訊。此處與下行鏈路不同，該封包延遲相關資訊並非是上一網路節點傳送過來的，而是RN根據UE發送BSR的時間至其正確接收到業務資料的時間推算出來的。換句話說，可以通過計算來確定上行接入鏈路實際使用了多少PDB，以及實際封包延遲與預定目標封包延遲的差值量。根據該差值量和在RN1與RN2之間的上行鏈路的目標封包延遲，可以確定出RN1至RN2之間的上行鏈路可以使用的實際目標封包延遲。然後RN1基於該實際目標封包延遲執行調度請求(C522)，以便滿足保證該調整後的目標封包延遲。類似地，將在RN1和RN2之間執行資源請求和分配過程(C523)。該過程與UE和RN1之間的資源請求和分配過程類似，此處不再詳述。此後在C524進行業務傳輸，並且與下行鏈路傳輸類似，將關於RN1與RN2之間的上行鏈路的封包延遲相關資訊包括在封包中傳輸給RN2。該封包延遲相關資訊與下行鏈路中傳輸的封包延遲相關資訊類似，可以包括在例如有效負荷(RLC SDU)中，使用有效負荷(RLC SDU)的第一個位元組來指示封包延遲相關資訊。此外RN1可以在C525計算封包延遲平均值並測量影響封包延遲的參數，這些參數用於將來可能進行的PDB重新配置。
在RN2接收到RN1傳輸來的業務資料和封包延遲相關資訊時，可以在C526基於業務資料中包括的封包延遲相關資訊和RN2與eNB之間的上行鏈路的目標封包延遲確定實際的目標封包延遲，並基於實際目標封包延遲執行調度請求。接著在RN2與eNB之間執行與C520和C523類似的資源請求和分配過程(C527)。此後，在C528進行業務資料的傳輸。由於是最後一跳，因此無需發送封包延遲相關資訊給網路節點eNB。此外，可以在C529計算平均封包延遲並測量影響封包延遲的參數。
接著可以與下行鏈路的C429和C411類似，在C530和C511執行參數資訊交換或報告操作並回應於需要執行重配置，重新確定各個分段的目標封包延遲。
需要說明的是，上述的BSR可以採用多級機制，用於指示調度的不同緊急程度，例如三級，即30ms級別、60ms級別和90ms級別。針對不同的服務可以指定不同的BSR級別。上級網路節點(例如eNB和RN)可以根據BSR級別來為下級網路節點(RN)或者用戶設備(UE)分配適合的無線資源並實現更較有效的上行鏈路調度。
在上文中，結合三跳中繼系統描述了上行鏈路的QoS保證的方式。對於例如兩跳中繼系統，本領域技術人員可以理解，其中RN2的所有操作可以省略，RN1直接發送業務資料給eNB，而無需考慮封包延遲相關資訊，其他操作與所示三跳的情形完全類似。另外，對於多於三跳的情形，在eNB和RN1之間的所有中繼節點執行的操作與RN2類似，只是在下一網路節點不是eNB時，需要發送封包延遲相關資訊。因此根據上述公開，本領域技術人員很容易將本發明擴展到任何跳數的中繼系統。
需要說明的是，基於封包延遲相關資訊來動態調整分段的目標封包延遲的技術方案需要佔用一定的傳輸資源，因此可以針對對於封包延遲要求苛刻的服務來執行。
此外，在圖4和圖5中示例性地示出了報告/交換計算的平均封包延遲和所測量的參數的操作是在一次傳輸結束後執行，然而本發明並不限於此。而是可以根據實際情況來確定報告/交換操作的時間間隔。較佳地基於較長一段時間，這樣可以顯著降低開銷，並且也可以適應於情況的變化。
通過本發明提供的技術方案，為多跳中繼系統提供了一種確定和調整鏈路的各個分段的封包延遲預算的技術，從而為多跳中繼系統提供了一種封包延遲預算保證的技術方案。根據本發明，通過外環控制為各個分段確定了適合的目標封包延遲，並且可以進一步通過半靜態配置來進行調整。此外，對於封包延遲預算要求苛刻的服務還可以通過在內環控制動態調整目標封包延遲來進一步提高性能，從而提供更加充分的PDB保證。
另外，本發明的技術方案具有非常大的可擴展性，可以容易地擴展至支援具有任何跳數的中繼系統。而且，本發明提供的技術方案其目標是在無線接入網(RAN)的範圍內最佳化QoS控制，其對核心網路(CN)是透明的，不會對CN造成任何影響。此外，根據本發明的技術方案對當前的3GPP LTE-A規範進行非常小的修改，因而具有良好的後向相容性，並且對於LTE Rel-8/9/10用戶設備也是透明的，不會對其造成任何影響。
除此之外，本發明還提供了一種用於確定鏈路的各個分段的目標封包延遲的設備。下面，將參考圖6至圖8來進行描述。
首先參考圖6，圖6示出了根據本發明的一個實施例的用於確定鏈路的各個分段的目標封包延遲的設備600。該設備600可以包括：參數收集裝置601，配置用於收集影響封包延遲的參數；以及目標確定裝置602，配置用於根據各個分段的封包延遲與鏈路的總體封包延遲之間的關係，基於收集的參數和對鏈路的封包延遲的總體要求，確定各個分段的目標封包延遲。
在根據本發明的一個實施例中，該目標確定裝置602可以配置用於以各個分段的目標封包延遲的可實現性和無線資源利用率最大化為目標，以前述的關係、總體要求和收集的參數為約束條件，來執行最佳化操作，從而獲得各個分段的目標封包延遲。
在根據本發明另一實施例中，該目標確定裝置602可以配置用於針對上行鏈路和下行鏈路分別確定鏈路的各個分段的目標封包延遲。
根據本發明的再一個實施例，該目標確定裝置602可以配置用於在與鏈路相關的網路節點其中之一處，確定鏈路的各個分段的目標封包延遲。在該實施例中，該設備600還可以包括目標值發送裝置603(以虛線框示出，表示可選裝置)，配置用於向與鏈路相關的各個網路節點發送確定的目標封包延遲，以便各個網路節點基於目標封包延遲執行鏈路自適應和調度操作。
在根據本發明的另一實施例中，該設備600可以進一步包括：重新確定觸發裝置604(以虛線框示出，表示可選裝置)，配置用於回應於分段的目標封包延遲不能被滿足，觸發目標確定裝置601以重新確定各個分段的目標封包延遲。
在根據本發明的實施例中，所收集的參數是基於一段時期的統計參數，這些參數可以是以下其中的一種或者多種：網路部署特性參數；用戶的業務特性參數；系統參數配置特性參數；以及用戶設備的分佈特性參數。
此外，根據本發明的設備600還可以進一步包括用於調整鏈路的分段的，目標封包延遲預算的設備。在設備將在下文中參考圖8詳細描述。
此外，圖7示出了根據本發明的另一實施例的用於確定鏈路的各個分段的目標封包延遲的設備。如圖7所示，該設備700可以包括參數收集裝置701、目標確定裝置702、可選的重新確定觸發裝置704，其分別對應於圖6所示的參數收集裝置601、目標確定裝置602、重新確定觸發裝置604。關於圖7中與圖6相似的裝置以及相關的實施例請參考圖6進行的描述，此處為了清楚起見，不再對其進行贅述。
與圖6所示不同的是，圖7所示的目標確定裝置701可以配置用於在與鏈路相關的各個網路節點處基於相同的規則確定各個分段的目標封包延遲。在該實施例中，該設備還可以包括：參數獲取裝置705，配置用於在各個網路節點獲取與各自相關的、影響封包延遲的參數；以及參數發送裝置706，配置用於向與鏈路相關的其他網路節點發送所獲取的影響封包延遲的參數，以便共用參數。
此外，圖8還示出了根據本發明的用於調整鏈路的各個分段的目標封包延遲的設備。800如圖8所示，設備800可以包括：資訊獲取裝置801，配置用於獲取前一分段的封包延遲相關資訊；實際目標確定裝置802，配置用於基於封包延遲相關資訊和分段的預定目標封包延遲，確定分段的實際目標封包延遲。在根據本發明的一個實施例中，所示設備800還可以進一步包括：資訊發送裝置803，配置用於向後一網路節點發送與分段相關的封包延遲相關資訊，以在確定後一分段的實際目標封包延遲時使用。該封包延遲相關資訊可以嵌入在前一分段上傳輸的封包中。在根據本發明的另一實施例中，該封包延遲相關資訊包括前一分段的實際封包延遲；前一分段的實際封包延遲和目標封包延遲；前一分段的實際封包延遲與目標封包延遲的差值；以及自動重傳請求配置參數其中的一種或者多種。
此外，本發明還可提供了一種網路節點，其包括參考圖6至圖8描述的任一實施例的設備。該網路節點可以是中繼節點或者基站。
另外，本發明還可以通過電腦程式來實現。為此，本發明還提供了一種電腦程式產品，其上包括有電腦程式代碼，當代碼被裝載到電腦中時執行根據本發明的用於確定鏈路的各個分段的目標封包延遲的方法。此外還提供了一種電腦程式產品，其上包括有電腦程式代碼，當代碼被裝載到電腦中時執行本發明的用於調整鏈路的分段的目標封包延遲的方法。
關於參考圖6至圖8描述的各個實施例中各個裝置的具體操作，可以參考上面結合圖1至圖5對於根據本發明實施的用於確定鏈路的各個分段的目標封包延遲的方法和用於調整鏈路的分段的目標封包延遲的描述。
在上文中主要參考3GPP系統描述了本發明，然而本領域技術人員可以理解，本發明也可以用於其他具有類似情況的通信網路中。
還需要說明的是，本發明的實施例可以以軟體、硬體或者軟體和硬體的結合來實現。硬體部分可以利用專用邏輯來實現；軟體部分可以存儲在記憶體中，由適當的指令執行系統，例如微處理器或者專用設計硬體來執行。
雖然已經參考目前考慮到的實施例描述了本發明，但是應該理解本發明不限於所公開的實施例。相反，本發明旨在涵蓋所附權利要求的精神和範圍內所包括的各種修改和等同佈置。以下權利要求的範圍符合最廣泛解釋，以便包含所有這樣的修改及等同結構和功能。
eNB．．．網路節點
RN．．．中繼節點
UE．．．用戶設備
600．．．用於確定鏈路的各個分段的目標封包延遲的設備
601．．．參數收集裝置
602．．．目標值確定裝置
603．．．目標值發送裝置
604．．．重新確定觸發裝置
700．．．用於確定鏈路的各個分段的目標封包延遲的設備
701．．．參數收集裝置
702．．．目標值確定裝置
704．．．重新確定觸發裝置
705．．．參數獲取裝置
706．．．參數發送裝置
800．．．用於確定鏈路的各個分段的目標封包延遲的設備
801．．．資訊獲取裝置
802．．．實際目標確定裝置
803．．．資訊發送裝置
通過參考附圖對本發明的實施例進行詳細說明，本發明的上述以及其他特徵將更加明顯。在本發明的附圖中，相同的標號表示相同或相似的部件。在附圖中，
圖1a示出了根據本發明的兩跳中繼系統的示例性分段配置的示意圖；
圖1b和圖1c示出了根據本發明的兩跳中繼系統的示例性動態分段調整的示意圖；
圖2示出了根據本發明的一個實施例用於確定鏈路各個分段的目標封包延遲的方法的流程圖；
圖3示出了根據本發明的一個實施例用於調整鏈路分段的目標封包延遲的方法；
圖4示出了根據本發明的一個實施例的多跳中繼系統的下行鏈路QoS保證的操作的示意圖；
圖5示出了根據本發明的一個實施例的多跳中繼系統的上行鏈路QoS保證的操作的示意圖；
圖6示出了根據本發明的一個實施例用於確定鏈路各個分段的目標封包延遲的設備的方塊圖；
圖7示出了根據本發明的另一實施例用於確定鏈路各個分段的目標封包延遲的設備的方塊圖；以及
圖8示出了根據本發明的再一實施例用於調整鏈路分段的目標封包延遲的設備的方塊圖。

Claims (24)

  1. 一種用於確定鏈路的各個分段的目標封包延遲的方法，包括：收集影響封包延遲的參數，該參數是與該鏈路的各個分段相關的限制其封包延遲的特性參數；以及根據該各個分段的封包延遲與該鏈路的總體封包延遲之間的關係，基於該參數和對該鏈路的封包延遲的總體要求，確定該各個分段的目標封包延遲，其中，該確定該各個分段的目標封包延遲包括：以各個分段的目標封包延遲的可實現性和無線資源利用率最大化為目標，以該關係、該總體要求和該參數為約束條件，來執行最佳化操作，從而獲得各個分段的目標封包延遲，且其中，在傳輸期間，該各個分段的目標封包延遲基於前一分段的封包延遲相關資訊來動態修正該目標封包延遲。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，該確定該各個分段的目標封包延遲在與該鏈路相關的網路節點的其中之一處執行，且該方法還包括：向與該鏈路相關的各個網路節點發送該目標封包延遲，以便各個網路節點基於該目標封包延遲來執行調度操作。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，該確定該各個分段的目標封包延遲基於相同的規則而在與該鏈 路相關的各個網路節點處執行。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的方法，進一步包括：在該各個網路節點獲取與各自相關的、影響該封包延遲的參數；以及向與該鏈路相關的其他網路節點發送所獲取的影響該封包延遲的參數，以便共用該參數。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，進一步包括：回應於該分段的目標封包延遲不能被滿足，觸發重新確定該各個分段的目標封包延遲。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，該參數是基於一段時期的統計參數，並且是以下其中的一種或者多種：網路部署特性參數；用戶的業務特性參數；系統參數配置特性參數；以及用戶設備的分佈特性參數。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的方法，進一步包括：獲取前一分段的封包延遲相關資訊；基於該封包延遲相關資訊和分段的該目標封包延遲，確定該分段的實際目標封包延遲。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中，該封包延遲相關資訊嵌入在前一分段上傳輸的封包中。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中，該封包延遲相關資訊包括以下其中的一種或者多種：前一分段的實際封包延遲；前一分段的實際封包延遲和目標封包延遲；前一分段的實際封包延遲與目標封包延遲的差值；以及自動重傳請求配置參數。
  10. 一種用於調整鏈路的分段的目標封包延遲的方法，包括：獲取該分段的前一分段的封包延遲相關資訊，其中，該封包延遲相關資訊是與該前一分段的實際封包延遲的相關資訊；及基於該封包延遲相關資訊和該分段的目標封包延遲，確定該分段的實際目標封包延遲。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的方法，還包括：向後一網路節點發送與該分段相關的封包延遲相關資訊，以在確定後一分段的實際目標封包延遲時使用。
  12. 一種用於確定鏈路的各個分段的目標封包延遲的設備，包括：參數收集裝置，配置用於收集影響封包延遲的參數，該參數是與該鏈路的各個分段相關的限制其封包延遲的特性參數；以及目標確定裝置，配置用於根據該各個分段的封包延遲與該鏈路的總體封包延遲之間的關係，基於該參數和對該 鏈路的封包延遲的總體要求，確定該各個分段的目標封包延遲，其中，該確定該各個分段的目標封包延遲包括：以各個分段的目標封包延遲的可實現性和無線資源利用率最大化為目標，以該關係、該總體要求和該參數為約束條件，來執行最佳化操作，從而獲得各個分段的目標封包延遲，且其中，在傳輸期間，該各個分段的目標封包延遲基於前一分段的封包延遲相關資訊來動態修正該目標封包延遲。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的設備，其中，該確定該各個分段的目標封包延遲在與該鏈路相關的網路節點的其中之一處執行，且該設備還包括：目標值發送裝，配置用於向與該鏈路相關的各個網路節點發送該目標封包延遲，以便各個網路節點基於該目標封包延遲來執行調度操作。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的設備，其中，該確定該各個分段的目標封包延遲基於相同的規則而在與該鏈路相關的各個網路節點處執行。
  15. 如申請專利範圍第12項所述的設備，進一步包括：參數獲取裝置，配置用於在該各個網路節點獲取與各自相關的、影響該封包延遲的參數；以及參數發送裝置，配置用於向與該鏈路相關的其他網路 節點發送所獲取的影響該封包延遲的參數，以便共用該參數。
  16. 如申請專利範圍第12項所述的設備，進一步包括：重新確定觸發裝置，配置用於回應於該分段的目標封包延遲不能被滿足，觸發重新確定該各個分段的目標封包延遲的裝置。
  17. 如申請專利範圍第12項所述的設備，其中，該參數是基於一段時期的統計參數，並且是以下其中的一種或者多種：網路部署特性參數；用戶的業務特性參數；系統參數配置特性參數；以及用戶設備的分佈特性參數。
  18. 如申請專利範圍第12項所述的設備，進一步包括：獲取前一分段的封包延遲相關資訊；基於該封包延遲相關資訊和分段的該目標封包延遲，確定該分段的實際目標封包延遲。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的設備，其中，該封包延遲相關資訊嵌入在前一分段上傳輸的封包中。
  20. 如申請專利範圍第18項所述的設備，其中，該封包延遲相關資訊包括以下其中的一種或者多種：前一分段的實際封包延遲； 前一分段的實際封包延遲和目標封包延遲；前一分段的實際封包延遲與目標封包延遲的差值；以及自動重傳請求配置參數。
  21. 一種用於調整鏈路的分段的目標封包延遲的設備，包括：資訊獲取裝置，係配置用於獲取該分段的前一分段的封包延遲相關資訊，其中，該封包延遲相關資訊是與該前一分段的實際封包延遲的相關資訊；及實際目標確定裝置，係配置用於基於該封包延遲相關資訊和該分段的目標封包延遲，確定該分段的實際目標封包延遲。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的設備，還包括：資訊發送裝置，係配置用於向後一網路節點發送與該分段相關的封包延遲相關資訊，以在確定後一分段的實際目標封包延遲時使用。
  23. 一種網路節點，包括如申請專利範圍第12項所述的設備。
  24. 一種網路節點，包括如申請專利範圍第21或22項所述的設備。
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