TWI747229B - 通訊系統及其資料傳輸方法與基站 - Google Patents
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Abstract
一種通訊系統及其資料傳輸方法與基站。通訊系統包括一第一基站及一第二基站。第一基站包括一實體層單元、一媒體存取控制層單元及一資料匯聚通訊協定層單元。實體層單元用以透過一傳輸通道與一使用者設備進行傳輸。媒體存取控制層單元用以判斷傳輸通道之一重新傳送比率是否高於一第一臨界值，並判斷傳輸通道之一傳輸速度是否低於一第二臨界值。若傳輸通道之重新傳送比率高於第一臨界值及/或傳輸通道之傳輸速度低於第二臨界值，則第一基站複製一封包後傳送複製之封包至第二基站，並利用第二基站傳送複製之封包至使用者設備。
Description
本發明是有關於一種電子系統及其運作方法與元件，且特別是有關於一種通訊系統及其資料傳輸方法與基站。
隨著行動通訊技術的發展，發展出第四代行動通訊技術（The fourth generation of mobile phone mobile communication technology standards, 4G）與第五代行動通訊技術（The fifth generation of mobile phone mobile communication technology standards, 5G）。超可靠低延遲通信（Ultra-Reliable and Low Latency Communications, uRLLC）是未來行動通訊技術的一種特性標準。該特性將被用於對時延和可靠性具有極高指標要求的工業、物聯網應用場景。例如自動駕駛、智能電網、VR、工廠自動化等領域。
但在傳輸通道不良的情況下，通訊系統需要耗費相當多的時間重複傳遞封包，而難以達成低延遲（Low Latency）的要求。此外，在傳輸通道不良的情況下，往往發生許多的封包遺失情況（packet loss），而難以達成超可靠（Ultra-Reliable）的要求。
因此，產業界及需要研發一種通訊技術來維持超可靠低延遲通信。
本發明係有關於一種通訊系統及其資料傳輸方法與基站，其利用第一基站與第二基站協同合作之技術來降低延遲且提高可靠性，以達成超可靠低延遲通信（uRLLC）的要求。
根據本發明之第一方面，提出一種通訊系統。通訊系統包括一第一基站及一第二基站。第一基站包括一實體層單元（Physical layer unit）、一媒體存取控制層單元（Medium Access Control layer unit, MAC layer unit）及一資料匯聚通訊協定層單元（Packet Data Convergence Protocol layer unit, PDCP layer unit）。實體層單元用以透過一傳輸通道與一使用者設備（user equipment）進行傳輸。媒體存取控制層單元用以判斷傳輸通道之一重新傳送比率是否高於一第一臨界值，並判斷傳輸通道之一傳輸速度是否低於一第二臨界值。若傳輸通道之重新傳送比率高於第一臨界值及/或傳輸通道之傳輸速度低於第二臨界值，則第一基站之媒體存取控制層單元發出一協傳啟動指令，以使第一基站複製一封包後傳送複製之封包至第二基站，並利用第二基站傳送複製之封包至使用者設備。
根據本發明之第二方面，提出一種通訊系統之資料傳輸方法。通訊系統包括一第一基站及一第二基站。資料傳輸方法包括以下步驟。第一基站判斷第一基站與一使用者設備之間的一傳輸通道之一重新傳送比率是否高於一第一臨界值。第一基站判斷傳輸通道之一傳輸速度是否低於一第二臨界值。若傳輸通道之重新傳送比率高於第一臨界值及/或資料之傳輸速度低於第二臨界值，則第一基站發出一協傳啟動指令，以複製一封包後傳送複製之封包至第二基站，並利用第二基站傳送複製之封包至使用者設備。
根據本發明之第二方面，提出一種基站。基站包括一實體層單元（Physical layer unit）、一媒體存取控制層單元（Medium Access Control layer unit, MAC layer unit）及一資料匯聚通訊協定層單元（Packet Data Convergence Protocol layer unit, PDCP layer unit）。實體層單元用以透過一傳輸通道與一使用者設備（user equipment）進行傳輸。媒體存取控制層單元用以判斷傳輸通道之一重新傳送比率是否高於一第一臨界值，並判斷傳輸通道之一傳輸速度是否低於一第二臨界值。若傳輸通道之重新傳送比率高於第一臨界值及/或傳輸通道之傳輸速度低於第二臨界值，則媒體存取控制層單元發出一協傳啟動指令，以使基站複製一封包後傳送複製之封包至協傳之另一基站，並利用協傳之基站傳送複製之封包至使用者設備。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
請參照第1圖，其繪示根據一實施例之通訊系統1000與使用者設備3000之關係圖。通訊系統1000至少包括一第一基站100及一第二基站200。第一基站100與第二基站200例如是一大型基地台（Macro Cell）或小型基地台（Small Cell），小型基地台例如是毫微型蜂巢式基地台（Femtocell）、微微型基地台（Picocell）與微型基地台（Microcell）。一使用者設備（user equipment）3000位於第一基站100與第二基站200之傳輸涵蓋範圍內。使用者設備3000例如是行動電話、平板、筆記型電腦等。第一基站100與使用者設備3000之間具有一第一傳輸通道PH1。第二基站200與使用者設備3000之間具有一第二傳輸通道PH2。
使用者設備3000可以透過第一傳輸通道PH1與第一基站100進行傳輸。在第一傳輸通道PH1狀況良好的情況下，容易達成超可靠低延遲通信（uRLLC）的要求。但在第一傳輸通道PH1狀況不良的情況下，第一基站100需要耗費相當多的時間重複傳遞封包，第一基站100也會發生許多的封包遺失情況（packet loss），而難以達成超可靠低延遲通信（uRLLC）的要求。
本實施例透過第一基站100與第二基站200協同合作之技術來降低延遲且提高可靠性，以達成超可靠低延遲通信（uRLLC）的要求。請參照第2圖，其繪示根據一實施例之通訊系統1000與使用者設備3000的示意圖。通訊系統1000包括第一基站100及第二基站200。第一基站100包括一實體層單元（Physical layer unit, PHY layer unit）110、一媒體存取控制層單元（Medium Access Control layer unit, MAC layer unit）120、一無線電連結控制層單元（Radio Link Control layer unit, RLC layer unit）130及一資料匯聚通訊協定層單元（Packet Data Convergence Protocol layer unit, PDCP layer unit）140。第二基站200包括一實體層單元（PHY layer unit）210、一媒體存取控制層單元（MAC layer unit）220、一無線電連結控制層單元（RLC layer unit）230及一資料匯聚通訊協定層單元（PDCP layer unit）240。實體層單元（PHY layer unit）110、210、媒體存取控制層單元（MAC layer unit）120、220、無線電連結控制層單元（RLC layer unit）130、230及資料匯聚通訊協定層單元（PDCP layer unit）140、240係為通訊協定下的分層關卡，例如是一電路、一晶片、一電路板、數組程式碼、或儲存程式碼之儲存裝置。
第一基站100與第二基站200之間具有基站間通道PH0。第一基站100與使用者設備3000之間具有第一傳輸通道PH1。第二基站200與使用者設備3000之間具有第二傳輸通道PH2。在第一傳輸通道PH1之狀態良好時，第一基站100所接收到的封包PK可以透過第一傳輸通道PH1傳輸至使用者設備3000。在第一傳輸通道PH1之狀態不良時，第一基站100所接收到的封包PK可以透過基站間通道PH0傳輸至第二基站200後，第二基站200再透過第二傳輸通道PH2傳輸至使用者設備3000。如此一來，通訊系統1000可以透過第一基站100與第二基站200之協同合作來降低延遲且提高可靠性，以達成超可靠低延遲通信（uRLLC）的要求。
請參照第3～5圖，第3圖繪示根據一實施例之通訊系統1000之資料傳輸方法的流程圖，第4圖繪示停止協傳程序之示意圖，第5圖繪示啟動協傳程序之示意圖。如第4圖所示，資料匯聚通訊協定層單元（PDCP layer unit）140包括一標頭壓縮模組（header compression module）141、一加密模組（chphering module）142及一複製模組（duplication module）143。無線電連結控制層單元（RLC layer unit）130包括一暫存模組（RCL buffer）131。媒體存取控制層單元（MAC layer unit）120包括一媒體存取控制多工模組（MAC multiplexer）121、媒體存取控制排程模組（MAC scheduler）122與媒體存取控制計算模組（MAC calculator）123。媒體存取控制層單元120之媒體存取控制排程模組122用以安排封包PK的傳送。媒體存取控制層單元120之媒體存取控制計算模組123用以分析第一傳輸通道PH1的資訊（例如是重新傳送比率與傳輸速度）。實體層單元（PHY layer unit）110包括一編碼模組（coding module）111。實體層單元110用以透過第一傳輸通道PH1與使用者設備3000進行傳輸。
資料匯聚通訊協定層單元（PDCP layer unit）240包括一標頭壓縮模組（header compression module）241、一加密模組（chphering module）242及一中繼模組（relay module）243。無線電連結控制層單元（RLC layer unit）230包括一暫存模組（RCL buffer）231。媒體存取控制層單元（MAC layer unit）220包括一媒體存取控制多工模組（MAC multiplexer）221、媒體存取控制排程模組（MAC scheduler）222與媒體存取控制計算模組（MAC calculator）223。實體層單元（PHY layer unit）210包括一編碼模組（coding module）211。實體層單元210用以透過第二傳輸通道PH2與使用者設備3000進行傳輸。
請參照第3圖及第4圖，在步驟S110中，第一基站100之媒體存取控制計算模組（MAC calculator）123判斷第一基站100與使用者設備3000之間的第一傳輸通道PH1之重新傳送比率是否高於一第一臨界值T1。若第一傳輸通道PH1之重新傳送比率高於第一臨界值T1，則進入步驟S130；若第一傳輸通道PH1之重新傳送比率不高於第一臨界值T1，則進入步驟S120。
在步驟S120中，第一基站100之媒體存取控制計算模組（MAC calculator）123判斷第一傳輸通道PH1之傳輸速度是否低於一第二臨界值T2。若第一傳輸通道PH1之傳輸速度低於第二臨界值T2，則進入步驟S130；若第一傳輸通道PH1之傳輸速度不低於第二臨界值T2，則回至步驟S110。
也就是說，在第一傳輸通道PH1之重新傳送比率高於第一臨界值T1及/或第一傳輸通道PH1之傳輸速度低於第二臨界值T2時，流程將進入步驟S130。
上述步驟S110與步驟S120之順序可以交換，並不局限於第3圖之示例。
在步驟S130中，第一基站100之媒體存取控制計算模組（MAC calculator）123發出一協傳啟動指令AI至複製模組（duplication module）143，
然後，在步驟S140中，第一基站100之複製模組（duplication module）143複製封包PK後透過基站間通道PH0傳送複製之封包PK至第二基站200。
接著，在步驟S150中，第二基站200之中繼模組243接收複製的封包PK。
然後，在步驟S160中，第二基站200透過第二傳輸通道PH2傳送複製之封包PK至使用者設備3000。
透過上述步驟S110～S160，在第一傳輸通道PH1之狀態不良時，第一基站100所接收到的封包PK可以透過基站間通道PH0傳輸至第二基站200後，第二基站200再透過第二傳輸通道PH2傳輸至使用者設備3000。
接著，請參照第3圖及第5圖，在步驟S170中，第一基站100之媒體存取控制計算模組（MAC calculator）123判斷第一傳輸通道PH1之重新傳送比率是否低於一第三臨界值T3。若第一傳輸通道PH1之重新傳送比率低於第三臨界值T3，則進入步驟S180；若第一傳輸通道PH1之重新傳送比率不低於第三臨界值T3，則回至步驟S180。第三臨界值T3小於第一臨界值T1。
然後，在步驟S180中，第一基站100之媒體存取控制計算模組（MAC calculator）123判斷第一傳輸通道PH1之傳輸速度是否高於一第四臨界值T4。若第一傳輸通道PH1之傳輸速度高於第四臨界值T4，則進入步驟S190；若第一傳輸通道PH1之傳輸速度不高於第四臨界值T4，則回至步驟S170。第四臨界值T4大於第二臨界值T2。
也就是說，在第一傳輸通道PH1之重新傳送比率低於第三臨界值T3且第一傳輸通道PH1之傳輸速度高於第四臨界值T4時，流程才會進入步驟S190。
上述步驟S170與步驟S180之順序可以交換，並不局限於第3圖之示例。
在步驟190中，第一基站100之媒體存取控制計算模組（MAC calculator）123發出一協傳暫停指令NI，以暫停複製封包PK及傳送複製之封包PK至第二基站200之動作。
在步驟S200中，第二基站200停止傳送複製之封包PK。
在步驟S210中，第一基站100透過第一傳輸通道PH1傳送封包PK至使用者設備3000。
透過上述步驟S170～S210，在第一傳輸通道PH1之狀態良好時，第一基站100所接收到的封包PK無須複製後傳送至第二基站200，第一基站100可以透過第一傳輸通道PH1傳輸至使用者設備3000。
在步驟S210之後，流程回至步驟S110。第一傳輸通道PH1的狀態會再次重新檢視。只要第一傳輸通道PH1的狀態不良時，就利用第二基站200來傳輸複製之封包PK至使用者設備3000；只要第一傳輸通道PH1的狀態良好時，就利用第一基站100來傳輸封包PK至使用者設備3000。
更詳細來說，如第4圖及第5圖所示，媒體存取控制層單元120之媒體存取控制計算模組123包括第一執行緒（first thread）TD1、一第二執行緒（second thread）TD2及一第三執行緒（third thread）TD3。第一執行緒TD1用以於第一傳輸通道PH1之重新傳送比率高於第一臨界值T1時，發出協傳啟動指令AI。第二執行緒TD2用以於第一傳輸通道PH1之傳輸速度低於第二臨界值T2時，發出協傳啟動指令AI。第三執行緒TD3用以於第一傳輸通道PH1之重新傳送比率低於第三臨界值T3且第一傳輸通道PH1之傳輸速度高於第四臨界值T4時，發出協傳暫停指令NI。
第一執行緒TD1、第二執行緒TD2及第三執行緒TD3僅需載入於第一基站100，而無須載入第二基站200，即可完成本實施例之技術。
綜上所述，本實施例可以透過第一基站100與第二基站200協同合作之技術來降低延遲且提高可靠性，以達成超可靠低延遲通信（uRLLC）的要求。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1000: 通訊系統
100: 第一基站
110, 210: 實體層單元（Physical layer unit, PHY layer unit）
111, 211: 編碼模組（coding module）
120, 220: 媒體存取控制層單元（Medium Access Control layer unit, MAC layer unit）
121, 221: 媒體存取控制多工模組（MAC multiplexer）
122, 222: 媒體存取控制排程模組（MAC scheduler）
123, 223: 媒體存取控制計算模組（MAC calculator）
130, 230: 無線電連結控制層單元（Radio Link Control layer unit, RLC layer unit）
131, 231: 暫存模組（RCL buffer）
140, 240: 資料匯聚通訊協定層單元（Packet Data Convergence Protocol layer unit, PDCP layer unit）
141, 241: 標頭壓縮模組（header compression module）
142, 242: 加密模組（chphering module）
143: 複製模組（duplication module）
200: 第二基站
243: 中繼模組（relay module）
3000: 使用者設備
AI: 協傳啟動指令
NI: 協傳暫停指令
PH0: 基站間通道
PH1: 第一傳輸通道
PH2: 第二傳輸通道
PK: 封包
S110, S120, S130, S140, S150, S160, S170, S180, S190, S200, S210:步驟
T1: 第一臨界值
T2: 第二臨界值
T3: 第三臨界值
T4: 第四臨界值
TD1: 第一執行緒
TD2: 第二執行緒
TD3: 第三執行緒
第1圖繪示根據一實施例之通訊系統與使用者設備之關係圖；
第2圖繪示根據一實施例之通訊系統與使用者設備的示意圖；
第3圖繪示根據一實施例之通訊系統之資料傳輸方法的流程圖；
第4圖繪示停止協傳程序之示意圖；及
第5圖繪示啟動協傳程序之示意圖。
1000: 通訊系統
100: 第一基站
110, 210: 實體層單元（Physical layer unit, PHY layer unit）
111, 211: 編碼模組（coding module）
120, 220: 媒體存取控制層單元（Medium Access Control layer unit, MAC layer unit）
121, 221: 媒體存取控制多工模組（MAC multiplexer）
122, 222: 媒體存取控制排程模組（MAC scheduler）
123, 223: 媒體存取控制計算模組（MAC calculator）
130, 230: 無線電連結控制層單元（Radio Link Control layer unit, RLC layer unit）
131, 231: 暫存模組（RCL buffer）
140, 240: 資料匯聚通訊協定層單元（Packet Data Convergence Protocol layer unit, PDCP layer unit）
141, 241: 標頭壓縮模組（header compression module）
142, 242: 加密模組（chphering module）
143: 複製模組（duplication module）
200: 第二基站
243: 中繼模組（relay module）
3000: 使用者設備
AI: 協傳啟動指令
PH0: 基站間通道
PH1: 第一傳輸通道
PH2: 第二傳輸通道
PK: 封包
T1: 第一臨界值
T2: 第二臨界值
T3: 第三臨界值
T4: 第四臨界值
TD1: 第一執行緒
TD2: 第二執行緒
TD3: 第三執行緒
Claims (21)
- 一種通訊系統，包括： 一第一基站，包括： 一實體層單元（Physical layer unit），用以透過一傳輸通道與一使用者設備（user equipment）進行傳輸； 一媒體存取控制層單元（Medium Access Control layer unit, MAC layer unit），用以判斷該傳輸通道之一重新傳送比率是否高於一第一臨界值，並判斷該傳輸通道之一傳輸速度是否低於一第二臨界值；及 一資料匯聚通訊協定層單元（Packet Data Convergence Protocol layer unit, PDCP layer unit）；以及 一第二基站； 其中，若該傳輸通道之該重新傳送比率高於該第一臨界值及/或該傳輸通道之該傳輸速度低於該第二臨界值，則該第一基站之該媒體存取控制層單元發出一協傳啟動指令，以使該第一基站複製一封包後傳送複製之該封包至該第二基站，並利用該第二基站傳送複製之該封包至該使用者設備。
- 如請求項1所述之通訊系統，其中該媒體存取控制層單元更用以判斷該傳輸通道之該重新傳送比率是否低於一第三臨界值，並判斷該傳輸通道之該傳輸速度是否高於一第四臨界值； 其中若該傳輸通道之該重新傳送比率低於該第三臨界值且該傳輸通道之該傳輸速度高於該第四臨界值，則該媒體存取控制層單元發出一協傳暫停指令，以暫停複製該封包及傳送複製之該封包至該第二基站之動作。
- 如請求項2所述之通訊系統，其中該第三臨界值小於該第一臨界值。
- 如請求項2所述之通訊系統，其中該第四臨界值大於該第二臨界值。
- 如請求項2所述之通訊系統，其中該媒體存取控制層單元包括一媒體存取控制計算模組，該媒體存取控制計算模組具有一第一執行緒（first thread），該第一執行緒用以於該傳輸通道之該重新傳送比率高於該第一臨界值時，發出該協傳啟動指令。
- 如請求項5所述之通訊系統，其中該媒體存取控制計算模組更具有一第二執行緒（second thread），該第二執行緒用以於該傳輸通道之該傳輸速度低於該第二臨界值時，發出該協傳啟動指令。
- 如請求項6所述之通訊系統，其中該媒體存取控制計算模組更具有一第三執行緒（third thread），該第三執行緒用以於該傳輸通道之該重新傳送比率低於該第三臨界值且該傳輸通道之該傳輸速度高於該第四臨界值時，發出該協傳暫停指令。
- 一種通訊系統之資料傳輸方法，該通訊系統包括一第一基站及一第二基站，該資料傳輸方法包括： 該第一基站判斷該第一基站與一使用者設備之間的一傳輸通道之一重新傳送比率是否高於一第一臨界值； 該第一基站判斷該傳輸通道之一傳輸速度是否低於一第二臨界值； 若該傳輸通道之該重新傳送比率高於該第一臨界值及/或該資料之該傳輸速度低於該第二臨界值，則該第一基站發出一協傳啟動指令，以複製一封包後傳送複製之該封包至該第二基站，並利用該第二基站傳送複製之該封包至該使用者設備。
- 如請求項8所述之通訊系統之資料傳輸方法，更包括： 該第一基站判斷該傳輸通道之該重新傳送比率是否低於一第三臨界值； 該第一基站判斷該傳輸通道之該傳輸速度是否高於一第四臨界值； 若該傳輸通道之該重新傳送比率低於該第三臨界值且該傳輸通道之該傳輸速度高於該第四臨界值，則該第一基站發出一協傳暫停指令，以暫停複製該封包及傳送複製之該封包至該第二基站之動作。
- 如請求項9所述之通訊系統之資料傳輸方法，其中該第三臨界值小於該第一臨界值。
- 如請求項9所述之通訊系統之資料傳輸方法，其中該第四臨界值大於該第二臨界值。
- 如請求項9所述之通訊系統之資料傳輸方法，其中該第一基站具有一第一執行緒（first thread），該第一執行緒用以於該傳輸通道之該重新傳送比率高於該第一臨界值時，發出該協傳啟動指令。
- 如請求項12所述之通訊系統之資料傳輸方法，其中該第一基站更具有一第二執行緒（second thread），該第二執行緒用以於該傳輸通道之該傳輸速度低於該第二臨界值時，發出該協傳啟動指令。
- 如請求項13所述之通訊系統之資料傳輸方法，其中該第一基站更具有一第三執行緒（third thread），該第三執行緒用以於該傳輸通道之該重新傳送比率低於該第三臨界值且該資料之該傳輸速度高於該第四臨界值時，發出該協傳暫停指令。
- 一種基站，包括： 一實體層單元（Physical layer unit），用以透過一傳輸通道與一使用者設備（user equipment）進行傳輸； 一媒體存取控制層單元（Medium Access Control layer unit, MAC layer unit），用以判斷該傳輸通道之一重新傳送比率是否高於一第一臨界值，並判斷該傳輸通道之一傳輸速度是否低於一第二臨界值；以及 一資料匯聚通訊協定層單元（Packet Data Convergence Protocol layer unit, PDCP layer unit）； 其中，若該傳輸通道之該重新傳送比率高於該第一臨界值及/或該傳輸通道之該傳輸速度低於該第二臨界值，則該媒體存取控制層單元發出一協傳啟動指令，以使該基站複製一封包後傳送複製之該封包至協傳之另一基站，並利用協傳之該基站傳送複製之該封包至該使用者設備。
- 如請求項15所述之基站，其中該媒體存取控制層單元更用以判斷該傳輸通道之該重新傳送比率是否低於一第三臨界值，並判斷該傳輸通道之該傳輸速度是否高於一第四臨界值； 其中若該傳輸通道之該重新傳送比率低於該第三臨界值且該傳輸通道之該傳輸速度高於該第四臨界值，則該媒體存取控制層單元發出一協傳暫停指令，以暫停複製該封包及傳送複製之該封包至協傳之該基站之動作。
- 如請求項16所述之基站，其中該第三臨界值小於該第一臨界值。
- 如請求項16所述之基站，其中該第四臨界值大於該第二臨界值。
- 如請求項16所述之基站，其中該媒體存取控制層單元包括一媒體存取控制計算模組，該媒體存取控制計算模組具有一第一執行緒（first thread），該第一執行緒用以於該傳輸通道之該重新傳送比率高於該第一臨界值時，發出該協傳啟動指令。
- 如請求項19所述之基站，其中該媒體存取控制計算模組更具有一第二執行緒（second thread），該第二執行緒用以於該傳輸通道之該傳輸速度低於該第二臨界值時，發出該協傳啟動指令。
- 如請求項20所述之基站，其中該媒體存取控制計算模組更具有一第三執行緒（third thread），該第三執行緒用以於該傳輸通道之該重新傳送比率低於該第三臨界值且該資料之該傳輸速度高於該第四臨界值時，發出該協傳暫停指令。
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