TWI807527B

TWI807527B - 降低多分支傳輸中封包延遲的方法和裝置

Info

Publication number: TWI807527B
Application number: TW110146229A
Authority: TW
Inventors: 蔡俊帆; 普拉第瓊斯; 謝其軒; 李承訓; 吳威德
Original assignee: 聯發科技股份有限公司
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2021-12-10
Publication date: 2023-07-01
Also published as: US20220201786A1; CN114650551A; TW202226879A

Abstract

提出了一種在MR-DC下提供UE發起的PDCP狀態報告以降低封包延遲的方法。UE基於網路配置的一些預定義條件初始化PDCP狀態報告。PDCP狀態報告指示UE經由一個RLC實體仍未接收到哪個PDCP SDU，並且網路可以快速地經由另一個RLC實體重新傳輸丟失的PDCP SDU。網路可透過PDCP控制PDU或RRC信令啟用/禁用PDCP狀態報告。PDCP狀態可用於在另一個RLC實體上重新傳輸PDCP SDU。PDCP狀態亦可用作一個RLC實體上的問題的指示，導致此後啟動複製。PDCP狀態報告應發送給不會遭受PDCP封包丟失的RLC實體。

Description

降低多分支傳輸中封包延遲的方法和裝置

本發明的實施方式一般涉及無線通訊，並且更具體地，係有關於多無線存取技術（radio access technology，RAT）雙連接（Dual Connectivity，DC）架構下第五代（5th Generation，5G）新無線電（new radio，NR）系統中封包延遲降低的技術。

多年來，無線通訊網路呈指數增長。長期演進（Long-Term Evolution，LTE）系統提供了簡單網路架構帶來的高峰值資料速率、低延遲、改進的系統容量以及低運行成本。LTE系統，又稱第四代（4th Generation，4G）系統，亦提供了與較舊網路的無縫集成，例如全球行動通訊系統（Global System For Mobile Communications，GSM）、分碼多重存取（Code Division Multiple Access，CDMA）和通用行動電訊系統（Universal Mobile Telecommunications System，UMTS）。在LTE系統中，演進通用地面無線存取網路（evolved universal terrestrial radio access network，E-UTRAN）包括與複數個稱為使用者設備（user equipment，UE）的行動台通訊的複數個演進節點B（evolved Node-B，eNodeB或eNB）。第三代合作夥伴計畫（3 ^rdgeneration partner project，3GPP）網路通常包括第二代（2nd Generation，2G）/第三代（3rd Generation，3G）/4G系統的混合。下一代行動網路（Next Generation Mobile Network，NGMN）董事會已經決定將未來NGMN活動的重點放在定義5G NR系統的端到端需求上。

LTE版本12（Release 12）中引入了DC架構以增加UE輸送量（throughput）。這種架構允許UE利用兩個節點的無線電資源。在DC模式下，UE連接到作為主節點（Master Node，MN）的一個節點（eNB/gNB），和作為輔節點（Secondary Node，SN）的另一個節點（eNB/gNB）。屬於MN的服務小區稱為主小區組（Master Cell Group，MCG），屬於SN的服務小區稱為輔小區組（Secondary Cell Group，SCG）。5G中進一步引入了多RAT雙連接（Multi-RAT Dual Connectivity，MR-DC）架構。在MR-DC架構下，UE可以使用不同RAT提供的無線電資源。

在DC中引入了分流承載（Split bearer）架構。在這種架構中，一個封包資料彙聚協定（Packet Data Convergence Protocol，PDCP）實體連接到兩個無線鏈路控制（Radio Link Control，RLC）實體（兩個分支），其中一個RLC實體對應於MN，另一個對應於SN。在上行鏈路（uplink，UL）中，網路可以配置PDCP是否應該將相同的協定資料單元（protocol data unit，PDU）複製到兩個RLC實體。這種UL PDCP複製可以實現傳輸可靠性。在下行鏈路（downlink，DL）中，是否以及何時將DL PDU複製到兩個RLC實體取決於網路實現。PDCP狀態報告用於通知網路是否收到了哪個PDCP PDU。

由於來自擴展現實（Extended Reality，XR）和雲遊戲（Cloud Gaming，CG）等訊務類型的高資料速率要求，通常要求使用DC架構（有MCG和SCG中的兩段傳輸）來增加輸送量。然而，SCG FR2可能會不時出現堵塞（blockage）。行動性事件（導致一些中斷）也比在小小區部署中MCG更頻繁。因此，當SCG分支不能交付這種對時間敏感的封包時，MCG分支上需要有快速重傳機制，反之亦然，這取決於部署情況。

在現有的方法中，如果網路總是將封包複製到兩個分支，則會消耗太多的無線電資源。如果使用RLC非確認模式（Unacknowledged Mode，UM）（通常用於XR通訊），網路不知道哪個PDU丟失。如果使用RLC確認模式（acknowledged Mode，AM），網路可透過RLC狀態報告檢測SCG堵塞。然後，網路可以使用無線電資源控制（Radio Resource Control，RRC）重新配置（透過參數 recoverPDCP）請求PDCP狀態報告，並將PDCP服務資料單元（service data unit，SDU）發送給另一個RLC。這種重傳機制涉及RRC重新配置（通常為10毫秒），無法滿足嚴格的延遲要求。

需要尋求解決方案。

下面的詳細描述中描述了其他實施方式和優點。所述發明內容並非旨在定義本發明。本發明由發明申請專利範圍限定。

現在將詳細參考本發明的一些實施方式，其示例見附圖。

第1圖描述了依據本發明實施方式的MR-DC架構下5G NR行動通訊網路的系統圖。5G NR網路包括使用者設備UE 101、第一基地台gNB 102、第二基地台gNB 103和核心網路CN 104。DC架構允許UE利用兩個節點的無線電資源。在DC模式下，UE 101連接到作為MN的一個節點（gNB 102），和作為SN的另一個節點（gNB 103）。屬於MN的服務小區稱為主MCG，屬於SN的服務小區稱為SCG。5G中進一步引入了MR-DC架構。在MR-DC架構下，UE可以使用不同RAT提供的無線電資源。在一個示例中，在FR1上進行MCG分支傳輸，在FR2上進行SCG分支傳輸。在EN-DC的另一示例中，透過4G LTE進行MCG分支傳輸，透過5G NR進行SCG分支傳輸。

在控制平面，控制信令透過MCG進行通訊。在使用者平面中，使用者資料可以透過MCG和/或SCG進行通訊。在分流無線電承載架構中，一個PDCP實體連接到兩個RLC實體（兩個分支），一個RLC實體對應於MN，另一個對應於SN。在UL中，網路可以配置PDCP是否應該將相同的PDU複製到兩個RLC實體。這種UL PDCP複製可以實現傳輸可靠性。在DL中，是否以及何時將DL PDU複製到兩個RLC實體取決於網路實現。PDCP狀態報告用於通知網路是否收到了哪個PDCP PDU。在第1圖的示例中，如圓圈110所示，gNB 102（MN）的PDCP實體對從服務閘道接收的IP封包執行訊務分流、發言權控制（floor control）和新的PDCP標頭處理。在下行鏈路中，gNB 102可以透過MCG排程幾個PDCP PDU，透過SCG排程其餘PDU。UE 101的PDCP實體緩衝透過MCG和SCG接收的PDCP PDU，並執行諸如訊務聚合和重新排序、PDCP標頭處理和PDCP操作之類的合適功能。上行鏈路也需要類似的功能。如第1圖的圓圈120所示，訊務分流也可能發生在SCG處。

5G中的一種新應用是支援XR和CG使用。XR服務的訊務特性包括高資料速率（例如，25Mbps）和嚴格的封包延遲要求（例如，10ms），而典型的增強行動寬頻（enhanced mobile broadband，eMBB）封包延遲預算為800ms。此外，一些XR/CG應用程式需要在行動場景中得到支援，例如，駕駛員的增強現實（Augmented Reality，AR）和地鐵上的CG。由於來自XR和CG等訊務類型的高資料速率要求，通常要求使用DC架構（有MCG和SCG中的兩個分支的傳輸）來增加輸送量。然而，SCG FR2可能會不時出現堵塞。行動性事件（導致一些中斷）也比在小小區部署中MCG更頻繁。因此，當SCG分支不能交付這種對時間敏感的封包時，MCG分支上需要有快速重傳機制，反之亦然，這取決於部署情況。

在現有的方法中，如果網路總是將封包複製到兩個分支，則會消耗太多的無線電資源。如果使用RLC UM（通常用於XR通訊），網路不知道哪個PDU丟失。如果使用RLC AM，網路可透過RLC狀態報告檢測SCG堵塞。然後，網路可以使用RRC重新配置（透過參數 recoverPDCP）請求PDCP狀態報告，並將PDCP SDU發送給另一個RLC。這種重傳機制涉及RRC重新配置（通常為10毫秒），無法滿足嚴格的延遲要求。

依據一新穎方面，提出了一種在MR-DC下提供UE發起的PDCP狀態報告以降低封包延遲的方法（如方框130所示）。UE 101基於網路配置的一些預定義條件初始化PDCP狀態報告。PDCP狀態報告指示UE經由一個RLC實體仍未接收到哪個PDCP SDU，並且網路可以快速地經由另一個RLC實體重新傳輸丟失的PDCP SDU。網路可透過PDCP控制PDU或RRC信令啟用/禁用PDCP狀態報告。PDCP狀態可用於在另一個RLC實體上重新傳輸PDCP SDU。PDCP狀態亦可用作一個RLC實體上的問題的指示，導致此後啟動複製。PDCP狀態報告應發送給不會遭受PDCP封包丟失的RLC實體。

第2圖描述了依據本發明實施方式的UE 201的簡化框圖。UE 201具有天線（或天線陣列）214，其發送和接收無線電訊號。射頻（Radio Frequency，RF）收發器（或雙RF模組）213（可進一步包括發送器和接收器）與天線214耦合，從天線214接收RF訊號，將它們轉換為基頻訊號，並經由基頻模組（或雙基頻模組）215發送到處理器212。RF收發器213亦轉換從處理器212接收的基頻訊號，將它們轉換為RF訊號，並發送到天線214。處理器212處理接收到的基頻訊號並調用不同功能模組和電路以執行UE 201中的功能。記憶體211存儲程式指令和資料以由處理器控制UE 201的操作。

UE 201還包括支援各種協定層（包括非存取層（Non-Access Stratum，NAS）226、存取層（Access Stratum，AS）/RRC 225、PDCP 224、RLC 223、介質存取控制（Media Access Control，MAC）222和實體（Physical，PHY）221）的3GPP協定堆疊模組/電路220、傳輸控制協定/網際網路協定（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）協定堆疊模組227、應用（application，APP）模組228和管理模組230（包括配置模組231、行動性模組232、控制模組233和資料處理模組234）。當處理器212透過記憶體中的程式指令執行功能模組和電路時，他們相互配合，使UE 201能夠執行網路中的實施方案和功能任務及特徵。在一個示例中，每個模組或電路包括處理器以及相應的程式碼。配置電路231獲取RRC配置資訊並在DC下建立連接，行動性電路232基於測量結果確定UE行動性，控制電路233確定並應用PDCP狀態報告，資料處理電路234在無線電承載分流下執行資料傳輸。

UE 201具有與主節點（MN）連接的PHY層、MAC層和RLC層。UE 201還具有與輔節點（SN）連接的PHY層、MAC層和RLC層。NR PDCP適配層處理來自MN和SN的分流無線電承載。UE 201還具有PDCP層實體。UE 201將其資料訊務與MN和SN聚合。MCG資料訊務和SCG資料訊務在UE 201的PDCP層聚合。對於高速資料流程量，啟用RLC層預級聯（pre-concatenation）以降低與協定相關的處理延遲。對於低速和/或小封包大小的訊務，啟用PDCP層級聯以減少協定開銷。在一個新穎方面，UE 201在滿足預定義條件時啟用PDCP狀態報告。因此，網路可以快速重傳丟失的PDCP SDU以降低封包延遲。

第3圖描述了提供UE發起的PDCP狀態報告以降低MR-DC架構中的延遲的概念。在DC下，NR PDCP層處理來自MCG和SCG的分流無線電承載和訊務聚合。NR PDCP層中的PDCP SDU轉發到MCG RCL實體和SCG RLC實體。在第3圖的示例中，序號（serial number，SN）=1、3、4的PDCP SDU轉發給SCG RLC實體，序號SN=2的PDCP SDU轉發給MCG RLC實體。對於SCG資料路徑，封包隨後由SCG MAC實體和SCG PHY實體處理。對於MCG資料路徑，封包隨後由MCG MAC實體和MCG PHY實體處理。在某些情況下，例如，由於FR2中不時出現堵塞，某些PDCP封包可能會丟失。例如，SN＝3的PDCP SDU可能丟失。

UE可以基於網路配置的一些預定義條件來初始化早期PDCP狀態報告。在UE發起的PDCP狀態報告下，一旦滿足預定義條件，UE向網路發送早期PDCP狀態報告，所述報告指示UE經由一個RLC實體仍未接收到哪個PDCP SDU，並且網路可以經由另一個RLC實體快速重傳丟失的PDCP SDU以降低封包延遲。在第3圖的示例中，當接收到早期PDCP狀態報告時，網路知道SN=3的PDCP SDU在SCG RLC資料路徑中丟失。因此，網路透過MCG RLC實體重新發送SN＝3的PDCP SDU。同時，序號SN=5、7、8的PDCP SDU轉發給SCG RLC實體，序號SN=6的PDCP SDU轉發給MCG RLC實體。請注意，PDCP狀態報告本身應發送給不會遭受PDCP封包丟失的RLC實體（例如，MCG RLC實體）。

第4圖描述了依據本發明實施方式的基地台和UE之間的序列流程圖，示出了UE發起的PDCP狀態報告的第一實施方式。DC是一種操作模式，其中可以配置處於RRC連接模式的支援複數個Rx/Tx的UE利用位於兩個基地台（即，透過X2介面上的回程連接的主gNB和輔gNB）中的兩個不同排程器的無線電資源。在步驟411中，UE 401建立與網路402的信令無線電承載（signaling radio bearer，SRB）、資料無線電承載（data radio bearer，DRB）和RRC連接，並進入RRC連接模式。UE 501配置有DC下的分流無線電承載配置，並且由MCG小區中的主節點（MN）和SCG小區中的輔節點（SN）兩者排程。

在步驟412中，UE 401從網路接收RRC重新配置。RRC重新配置包括用於觸發PDCP狀態報告的預定義條件的資訊。在第4圖的第一實施方式中，預定義條件可包括：1）與RLC實體相關聯的計時器（例如，t-重組（t-reassembly）計時器）到期，2）RLC實體檢測RLC SN中的缺口（例如，丟失SN），其與啟動或重新啟動t-重組計時器的定時相同。請注意，t-重組計時器用於檢測丟失的RLC PDU。一旦計時器到期，UE將丟棄為此RLC PDU接收的段（如果有）。在t-重組計時器到期後，此RLC實體很可能無法接收此RLC PDU。在步驟413中，UE 401向網路發送RRC重新配置完成消息。

在步驟421中，UE 401的SCG RLC實體檢測到丟失的SN，或者t-重組計時器到期，滿足觸發PDCP狀態報告的預定義條件。在步驟422中，UE 401的SCG RLC實體指示PDCP層實體發送PDCP狀態報告。在步驟431中，UE 401向網路發送PDCP狀態報告。PDCP狀態報告表明一個RLC實體（SCG分支）上有丟失的PDCP SDU，需要在另一個RCL實體（MCG分支）上重新傳輸丟失的PDCP SDU。請注意，PDCP狀態報告發送到不會遭受PDCP封包丟失的RLC實體。在步驟432中，網路透過MCG分支發送丟失的PDCP SDU。在另一實施方式中，在步驟431中，PDCP狀態報告指示在一個RLC實體（SCG分支）上存在問題，因此，在步驟432中，對於後續所有或部分PDCP封包，在兩個分支上複製PDCP SDU。

第5圖描述了依據本發明實施方式的基地台和UE之間的序列流程圖，示出了UE發起的PDCP狀態報告的第二實施方式。在步驟511中，UE 501建立與網路502的SRB、DRB和RRC連接，並進入RRC連接模式。UE 501配置有DC下的分流無線電承載配置，並且由MCG小區中的主節點（MN）和SCG小區中的輔節點（SN）兩者排程。在步驟512中，UE 501從網路接收RRC重新配置。RRC重新配置包括用於觸發PDCP狀態報告的預定義條件的資訊。在第5圖的第二實施方式中，預定義條件包括第一丟失PDCP SDU的等待時間長於門檻值。例如，門檻值（例如，3ms）由網路配置，並且如果檢測到丟失PDCP SDU，UE 501可以啟動計時器。在步驟513中，UE 501向網路發送RRC重新配置完成消息。

在步驟521中，UE 501的SCG RLC實體檢測到丟失的PDCP SDU。可以不同方式檢測到丟失的PDCP SDU。在一個示例中，接收PDCP實體可以透過順序錯誤的SN接收來識別第一丟失的PDCP SDU。在第二示例中，網路可以假定有一段時間內存在DL資料，並且網路可以要求UE在即使沒有接收到順序錯誤的封包時，也考慮存在丟失的PDCP SDU。在步驟522中，UE 501進行所述檢測時啟動計時器，並等待長於預定義門檻值（例如，3ms）的時間段過去。在步驟523中，UE 501確定已滿足觸發PDCP狀態報告的預定義條件，並且UE 501的SCG RLC實體指示PDCP層實體去發送PDCP狀態報告。

在步驟531中，UE 501向網路發送PDCP狀態報告。PDCP狀態報告表明一個RLC實體（SCG分支）上存在丟失的PDCP SDU，需要在另一個RCL實體（MCG分支）上重新傳輸丟失的PDCP SDU。請注意，PDCP狀態報告發送到不會遭受PDCP封包丟失的RLC實體。在步驟532中，網路透過MCG分支發送丟失的PDCP SDU。在另一實施方式中，在步驟531中，UE發送的PDCP狀態報告指示在一個RLC實體（SCG分支）上存在問題，因此，在步驟532中，對於後續所有或部分PDCP封包，在兩個分支上複製PDCP SDU。

第6圖係依據新穎方面的從UE角度的提供UE發起的PDCP狀態報告的方法流程圖。在步驟601中，UE在無線網路中以DC方式與第一基地台和第二基地台建立DRB。在步驟602中，UE從網路接收RRC重新配置消息。RRC重新配置消息包括用於觸發PDCP狀態報告的預定義條件。在步驟603中，UE確定與第一基地台相關聯的第一RLC實體滿足預定義條件，並將PDCP狀態報告發送到網路。在步驟604中，UE在發送PDCP狀態報告之後透過與第二基地台相關聯的第二RLC實體接收丟失的PDCP SDU。

第7圖係依據新穎方面的從基地台角度的獲取UE發起的PDCP狀態報告的方法流程圖。在步驟701中，基地台在無線網路中以DC方式與UE建立DRB。在步驟702中，基地台向UE發送RRC重新配置消息。RRC重新配置消息包括用於觸發PDCP狀態報告的預定義條件。在步驟703中，基地台從UE接收PDCP狀態報告，指示第一RLC實體滿足預定義條件。在步驟704中，基地台在接收到PDCP狀態報告之後透過第二RLC實體發送丟失的PDCP SDU。

儘管已經結合用於指導目的的某些特定實施方式描述了本發明，但本發明不限於此。因此，在不背離申請專利範圍中闡述的本發明的範圍的情況下，可以實現對所述實施方式的各種特徵的各種修改、改編和組合。

101,201,401,501:UE 102,103:gNB 104:核心網路 110,120:圓圈 130:方框 211:記憶體 212:處理器 213:RF收發器 214:天線 215:基頻模組 220:3GPP協定堆疊模組/電路 221:PHY 222:MAC 223:RLC 224:PDCP 225:AS/RRC 226:NAS 227:TCP/IP 228:APP模組 230:管理模組 231:配置模組 232:行動性模組 233:控制模組 234:資料處理模組 411,412,413,421,422,431,432,511,512,513,521,522,523,531,532:步驟

圖式描述了本發明的實施方式，其中相同數字表示相同的部件。第1圖描述了依據本發明實施方式的MR-DC架構下5G NR行動通訊網路的系統圖。第2圖描述了依據本發明實施方式的UE的簡化框圖。第3圖描述了提供UE發起的PDCP狀態報告以降低MR-DC架構中的延遲的概念。第4圖描述了依據本發明實施方式的基地台和UE之間的序列流程圖，示出了UE發起的PDCP狀態報告的第一實施方式。第5圖描述了依據本發明實施方式的基地台和UE之間的序列流程圖，示出了UE發起的PDCP狀態報告的第二實施方式。第6圖係依據新穎方面的從UE角度的提供UE發起的PDCP狀態報告的方法流程圖。第7圖係依據新穎方面的從基地台角度的獲取UE發起的PDCP狀態報告的方法流程圖。

101:UE

102,103:gNB

104:核心網路

110,120:圓圈

130:方框

Claims

一種降低多分支傳輸中封包延遲的方法，包括：在一無線網路中以雙連接方式與一第一基地台和一第二基地台建立資料無線電承載；從所述無線網路接收一無線電資源控制重新配置消息，其中所述無線電資源控制重新配置消息包括用於觸發一封包資料彙聚協定狀態報告的一預定義條件；確定與所述第一基地台相關聯的一第一無線電鏈路控制實體滿足所述預定義條件，並將所述封包資料彙聚協定狀態報告發送到所述無線網路；以及在發送所述封包資料彙聚協定狀態報告之後透過與所述第二基地台相關聯的一第二無線電鏈路控制實體接收丟失的封包資料彙聚協定服務資料單元。
如請求項1所述的降低多分支傳輸中封包延遲的方法，其中，所述封包資料彙聚協定狀態報告指示透過所述第二無線電鏈路控制實體重新發送所述丟失的封包資料彙聚協定服務資料單元。
如請求項1所述的降低多分支傳輸中封包延遲的方法，其中，所述預定義條件定義為與所述第一無線電鏈路控制實體對應的一重組計時器的到期或啟動。
如請求項1所述的降低多分支傳輸中封包延遲的方法，其中，所述預定義條件定義為一第一丟失的封包資料彙聚協定服務資料單元的一等待時間長於一門檻值時間。
如請求項4所述的降低多分支傳輸中封包延遲的方法，其中，基於一接收的封包資料彙聚協定服務資料單元序號檢測所述第一丟失的封包資料彙聚協定服務資料單元。
如請求項4所述的降低多分支傳輸中封包延遲的方法，其中，基於在一段時間內未透過所述第一無線電鏈路控制實體在一資料無線電承載上接收到資料檢測所述第一丟失的封包資料彙聚協定服務資料單元。
如請求項1所述的降低多分支傳輸中封包延遲的方法，其中，所述封包資料彙聚協定狀態報告指示對全部或部分資料訊務啟動透過所述第一基地台和所述第二基地台的封包複製。
如請求項1所述的降低多分支傳輸中封包延遲的方法，其中，透過一封包資料彙聚協定控制協定資料單元或透過一無線電資源控制信令來啟用或禁用所述封包資料彙聚協定狀態報告。
一種用於降低多分支傳輸中封包延遲的使用者設備，包括：一控制模組，在一無線網路中以雙連接方式與一第一基地台和一第二基地台建立資料無線電承載；一配置模組，從所述無線網路接收一無線電資源控制重新配置消息，其中所述無線電資源控制重新配置消息包括用於觸發一封包資料彙聚協定狀態報告的一預定義條件；一發送器，當確定與所述第一基地台相關聯的一第一無線電鏈路控制實體滿足所述預定義條件時，將所述封包資料彙聚協定狀態報告發送到所述無線網路；以及一接收器，在發送所述封包資料彙聚協定狀態報告之後透過與所述第二基地台相關聯的一第二無線電鏈路控制實體接收丟失的封包資料彙聚協定服務資料單元。
一種降低多分支傳輸中封包延遲的方法，包括：在一無線網路中以雙連接方式與一使用者設備建立資料無線電承載；向所述使用者設備發送一無線電資源控制重新配置消息，其中所述無線電資源控制重新配置消息包括用於觸發一封包資料彙聚協定狀態報告的一預定義條件；從所述使用者設備接收所述封包資料彙聚協定狀態報告，指示一第一無線電鏈路控制實體滿足所述預定義條件；以及在接收到所述封包資料彙聚協定狀態報告之後透過一第二無線電鏈路控制實體發送丟失的封包資料彙聚協定服務資料單元。