无线接入网中QCI内调度器和QCI内调度方法

摘要

本文主要描述了操作在无线接入网中的QCI内调度器和辅助QCI内调度方法的实施例，其中使用服务质量(QoS)分类标识(QCI)将数据流映射到承载。在一些实施例中，所述QCI内调度器可基于从用户设备(UE)接收的QCI内分类信息使用子QCI对具有相同QCI的一个或多个数据流的分组进行分类。所述子QCI可指示具有相同QCI的数据流的分组的调度优先级。QCI内调度器可基于所述子QCI为所述eNodeB和所述UE之间的无线电承载上的下行链路传输进行分组调度。子QCI的使用允许eNodeB为已经映射到默认承载的应用的数据流提供QoS支持。

说明书

优先权要求

本申请请求2012年8月31日提出申请的美国专利申请号13/600,675的优先权，该美国申请要求2012年3月16日提出申请的美国临时专利申请号61/612,188的优先权，这些文献通过整体被引用而全部被结合在本文中。

技术领域

实施例关于无线通信。一些实施例涉及无线接入网中的分组调度，无线接入网包括3GPP通用陆地无线接入网(UTRAN)长期演进(LTE)网(E-UTRAN)。一些实施例涉及LTE网的演进分组核心(EPC)。

背景技术

在一些传统的基于分组的无线接入网中，数据流可与特定的服务质量(QoS)类别或级别相关。QoS级别允许不同的优先级分配给不同的应用、用户或数据流，或保证数据流一定级别的性能。分组调度基于数据流的特定QoS级别。随着例如智能电话、平板电脑和笔记本设备的便携因特网设备的普及，使用默认承载过顶(over-the-top，OTT)传递各种各样应用的分组。这些应用对EPC是透明的，使得难于为这些应用支持QoS级别需求。

因此，存在对为应用、特别是在EPC中透明的应用提供改进的QoS支持的系统和方法的普遍需求。

附图说明

图1根据一些实施例示出了无线接入网的元件；

图2根据一些实施例示出了不同的承载；

图3A根据一些实施例示出了QoS类别标识(QCI)；

图3B根据一些实施例示出了子QCI特性的一个示例；

图3C根据一些实施例示出了基于分组大小的QCI内分类；

图4根据一些实施例示出了QCI内调度协议。

具体实施例

以下说明和附图充分地示出了特定实施例，能够使本领域技术人员实践它们。其他实施例可包括结构上、逻辑上、电的、过程上和其他改变。一些实施例的部分和特征可包括在其他实施例中，或替换其他实施例中的部分和特征。权利要求中阐述的实施例包含那些权利要求的所有可获得的等同。

图1根据一些实施例示出了无线接入网的元件。无线接入网100可包括用户设备(UE)102和增强节点B(eNodeB)104，它们通过一个或多个无线通信信道103无线地通信。在无线接入网100中，使用QoS类别标识(QCI)可以将数据流映射到承载。

eNodeB 104可包括媒体接入控制(MAC)层156，MAC层156包括MAC层调度器。eNodeB 104还可包括物理(PHY)层电路154。UE 102可包括MAC层126以及PHY层电路124，MAC层126包括MAC层调度器。

根据实施例，eNodeB 104的MAC层调度器可包括QCI内调度器150，以基于从UE 102接收的QCI内分类信息、以子QCI对具有相同QCI并关联相同UE 102的一个或多个数据流的分组进行分类。在这些实施例中，子QCI可指示用于具有相同QCI的数据流的分组的调度优先级。QCI内调度器150可基于该子QCI为eNodeB 104和UE 102之间的无线电承载上的下行链路传输进行分组调度。这些实施例在下面更详细地描述。

在这些实施例中，可能具有相同QCI的不同数据流的分组可被分配不同的子QCI。此外，相同的数据流(具有相同的QCI)的分组还可进一步使用不同的子QCI进行分类。在这些实施例中，已经使用指示较高调度优先级的子QCI进行分类的具有特定QCI的数据流的分组可在具有相同的QCI但具有指示较低调度优先级的子QCI的数据流的分组之前被调度。在这些实施例中，执行QCI内调度可包括基于UE 102提供的QCI内分类信息使用子QCI对分组进行分类以及基于分配的子QCI为下行链路传输进行分组调度。

在这些实施例中，由于是由UE 102向eNodeB 104提供QCI内分类信息，UE 102可决定例如在eNodeB 104处如何对不同应用或数据流的分组进行优先级化。从而，可以执行UE辅助的QCI内下行链路调度。下面更详细地描述这些实施例。在其他实施例中，可执行eNodeB辅助的QCI内上行链路调度。下面也会更详细地描述这些实施例。

在一些实施例中，使用QCI可以将数据流映射到承载，以提供经由演进分组系统(EPS)承载的端到端QoS支持。在一些实施例中，QCI的特性可根据3GPP技术规范(TS)23.203，但这不是必需条件。

根据实施例，eNodeB 104的MAC层调度器还可包括QCI间调度器152。QCI间调度器152可基于分组的数据流的QCI为调度无线电承载上传输的分组而分配带宽许可。在QCI间调度器152分配之后，QCI内调度器150可以基于子QCI而调度QCI的分组，其中对该QCI的分组为在无线电承载203上传输分配了许可。

从而，关联相同的QCI的数据流的分组可基于它们的子QCI为下行链路传输而被优先级化。在一些实施例中，QCI内调度器150和QCI间调度器152可操作为MAC层调度器，例如LTE网络调度器，的一部分。在这些实施例中，每个QoS类别可被映射到图3B中示出的QCI中的一个(即每个数据流可关联单个QoS类别)。

在一些实施例中，PHY层电路154可配置为与UE 102进行无线通信，包括配置为从UE 102接收QCI内分类信息以及向UE 102传送调度的分组。

在这些实施例中，无线接入网100可提供具有开放接口的全IP核心网络，并可称作EPC。EPC可提供更高的吞吐量、较短的等待时间、3GPP和非3GPP网之间的简化移动性、增强的服务控制和服务提供以及网络资源的高效利用。

在一些实施例中，QCI内调度器150可在预定的网络条件下基于子QCI而调度分组，并可在预定的网络条件不存在时不使用该子QCI。在这些实施例中，QCI内调度器150仅可在特定网络条件下(例如可导致分组延迟的条件，例如拥塞、干扰和增加分组错误率(PER)、信道不可靠性等等)使用子QCI来调度分组，但实施例的范围不限制在该方面。当那些特定网络条件不存在时，QCI内调度器150(或QCI间调度器152)可基于QCI为传输而对分组进行调度。当那些特定网络条件不存在时，QCI内调度器150可不使用子QCI来调度分组。

在一些实施例中，UE 102和eNodeB 104可配置为根据正交频分多址(OFDMA)技术进行通信。OFDMA技术可以是使用不同上行链路和下行链路频谱的频域双工(FDD)技术或是使用相同的上行链路和下行链路频谱的时域双工(TDD)技术。

图2根据一些实施例示出了不同的承载。在这些实施例中，使用QCI将数据流映射到承载200。根据实施例，QCI内调度器150(图1)可基于子QCI为无线电承载203(即eNodeB 104和UE 102之间)上的下行链路传输而对分组进行调度。

如图2所示，E-UTRAN无线电接入承载(E-RAB)207可在UE 102和EPC之间传输EPS承载211的分组。当E-RAB 207存在时，在E-RAB207和EPS承载209之间可存在一对一的映射。数据无线电承载203可在UE 102和eNodeB 104之间传输EPS承载211的分组。当存在数据无线电承载时，在数据无线电承载和EPS承载或E-RAB之间存在一对一的映射。S1承载205可在eNodeB 104和服务网关(S-GW)106之间传输E-RAB 207的分组。S5/S8承载209可在S-GW 106和分组数据网(PDN)网关(P-GW)108之间传输EPS承载211的分组。

UE 102可存储上行链路分组滤波器和数据无线电承载之间的映射以建立数据流和上行链路中数据无线电承载之间的绑定。UE中上行链路业务流模板(TFT)可将数据流绑定到上行链路方向上的EPS承载上。多个数据流可复用到相同的EPS承载上。PDN GW中的下行链路TFT可将数据流绑定到下行链路方向的EPS承载上。多个数据流可通过在下行链路TFT中包含多个下行链路分组滤波器而复用到相同的EPS承载上。P-GW 108可存储下行链路分组滤波器和S5/S8承载209之间的映射以建立下行链路中数据流和S5/S8a承载之间的绑定。

eNodeB 104可存储数据无线电承载203和S1承载205之间的一对一映射以在上行链路和下行链路两者建立数据无线电承载和S1承载之间的绑定。S-GW 106可存储S1承载205和S5/S8承载209之间的一对一映射以在上行链路和下行链路两者建立S1承载和S5/S8承载之间的绑定。

图3A根据一些实施例示出了QCI。在这些实施例中，使用QCI 302将数据流映射到承载200(图2)。对每个QCI，示出了资源类型(保证的比特率(GBR)或非GBR)、优先级、分组延迟预算、分组错误损失率和示例的服务。

根据实施例，QCI间调度器152(图1)用于分配带宽许可以用于基于分组数据流的QCI 302为无线电承载203上传输而调度分组。在QCI间调度器152的分配后，QCI内调度器150(图1)用于基于该子QCI对分组进行调度，其中为了无线电承载203上的传输而对该分组分配了许可。不像QCI间调度器152，QCI内调度器152可仅在无线电承载203(图2)而非任何其他承载上操作。因此，可能不需要来自EPC的修改或附加信号。

在一些实施例中，UE 102提供的QCI内分类信息包括与流内分类信息和流间分类信息中的一个或多个关联的子QCI。流间分类信息可包括一个或多个IP首标字段，包括源地址、目的地址、源端口、目的端口和协议类型(例如用户数据报协议(UDP)或传输控制协议(TCP))。流内分类信息可包括分组大小或有效载荷信息中的一个或多个。在这些实施例中，流间分类信息可用于对具有相同QCI的不同流的分组进行分类。流内分类信息可用于对相同的数据流的分组进行分类。这些实施例允许UE 102基于应用分配合适的子QCI。例如，QCI内分类信息可通知eNodeB104具有IP目的端口＝7558和分组大小＜200B的下行链路分组应当使用子QCI＝2(高优先级)进行分类和调度，并且所有其他分组应当使用子QCI＝1进行分类和调度。

在一些实施例中，UE 102当想要eNodeB 104执行流间分类时可向eNodeB 104提供子QCI和流间分类信息。在一些实施例中，UE 102当想要eNodeB 104执行流内分类时可以提供子QCI和流内分类信息。在一些实施例中，UE 102当想要eNodeB 104执行流间分类和流内分类两者时可向eNodeB 104提供子QCI和流内分类信息和流间分类信息两者。在一些实施例中，流内分类比特可用于指示分组是音频、视频、视音频还是未知的分组类型。

在一些实施例中，QCI内调度器150可使用QCI内分类信息对具有相同QCI的不同数据流的分组进行分类。第一数据流的分组使用第一子QCI(即子QCI＝1)进行分类，第二数据流的分组使用第二子QCI(即子QCI＝2)进行分类。当第一数据流具有包括比第二数据流的QoS相关参数更大的分组延迟预算和更大的分组错误损失率之一的QoS相关参数时，第一子QCI具有比第二子QC要低的优先级。从而，通过使用不同的子QCI，具有相同QCI的不同数据流的分组可区别地对待，例如，当存在网络拥塞时。在这些实施例中，具有相同的QCI的不同数据流可以被分配不同的子QCI。

图3B根据一些实施例示出了子QCI特性的示例。在该示例中，两个子QCI(子QCI＝1和子QCI＝2)可用于默认的承载(QCI＝9)。在一些实施例中，默认的承载可用于非特权订户。具有特权的订户(包括优质订户)可能够利用较高的优先级QCI(即QCI 1到8)。对于具有预定QCI(QCI＝9)的默认承载的数据流，QCI内调度器150(图1)可对具有预定的QCI以及关联至少一些具有第一子QCI(即子QCI＝1)的非实时应用的数据流的分组进行分类，并可对具有预定的QCI以及关联至少一些具有第二子QCI(即子QCI＝2)的实时应用的数据流的分组进行分类。QCI内调度器150可给予以第二子QCI分类的分组超过以第一子QCI分类的分组的调度优先级。

在这些实施例中，第一子QCI可具有比第二子QCI更低的优先级、更大的分组延迟预算以及更大的分组错误损失率中至少一个。该使用子QCI的基于流的分类的一个示例在图3B的表中示出。在一些实施例中，QCI内调度器150仅当特定网络条件存在时，例如网络拥塞，给予以第二子QCI分类的分组超过以第一子QCI分类的分组的调度优先级，但实施例的范围不限制于该方面。

在一些实施例中，使用默认承载以OTT传送数据流分组。在这些实施例中，UE 102提供的QCI内分类信息可向QCI内调度器150指示如何以子QCI对默认承载的不同数据流进行分类。这些实施例为已经映射到默认承载(例如QCI＝9)的应用的数据流提供了QoS支持。这样的应用的示例包括可在例如智能电话、平板电脑或超极本的便携因特网设备上运行以在网络上使用的应用。这些应用生成的数据分组可以OTT传送(即使用默认承载)，因为QoS需求可能对网络或移动运营商不是已知的(例如有时由于加密)。实施例允许根据延迟和吞吐量具有不同QoS需求的实时应用，例如Skype、FaceTime、GoogleTalk和经由因特网协议的语音(VoIP)，区别于非实时应用，例如网络浏览器或电子邮件。

在一些实施例中，eNodeB 104可执行流内子分类。在这些实施例中，eNodeB可基于QCI内分类信息使用不同的子QCI对相同的数据流的分组进行分类。在这些实施例中，QCI内分类信息可包括一个或多个分组特性(即，用于流内分类)，一个或多个分组特性包括分组大小或其他有效载荷信息。

在这些实施例中，对于具有预定QCI[(即QCI＝9)]的默认承载的相同的数据流，QCI内调度器150可至少部分基于分组大小对关联预定目的端口(例如目的端口7558)的分组进行分类。UE 102提供的QCI内分类信息可指示QCI内调度器150至少部分基于特定的分组大小对关联预定目的端口的分组进行分类。该一个示例在图3C的表中示出。在这些实施例中，相同数据流的分组可具有相同的目的端口。在该示例中，关联指定的目的端口的分组的大小大于或等于预定分组大小(例如200字节)，该分组可以使用第一子QCI(即子QCI＝1)进行分类，关联指定目的端口的分组的大小小于预定分组大小(例如200字节)，该分组可使用第二子QCI(即子QCI＝2)进行分类。在这些实施例中，第一和第二子QCI可关联不同的优先级、分组延迟预算和分组错误损失率中的一个或多个。使用这些流内分类参数(例如分组大小)允许相同数据流的分组被不同地调度。在图3C示出的示例中，可以给予具有子QCI＝1的较小的分组比具有子QCI＝2的较大分组更低的调度优先级，但实施例的范围不限制于这方面。

在这些实施例中，可以使用第一或第二子QCI中预定的一个、或第三子QCI(如图3C所示)对关联了除指定目的端口外的一个目的端口的分组(即一个不同的数据流)进行分类。在这些实施例中，特定数据流的分组可基于流内特性使用子QCI进行分类，同时一个不同数据流的所有分组可使用子QCI进行分类，不考虑任何流内特性，例如分组大小。

图4根据一些实施例示出了QCI内调度协议400。在这些实施例中，eNodeB 104(图1)可向UE 102(图1)发送消息402以指示支持UE辅助的QCI内下行链路调度。该消息可指示支持的子QCI(例如子类)用于至少一个或多个QCI。响应于消息402，eNodeB 104可从UE102接收消息404，指示UE 102已经激活QCI内调度。消息404可包括QCI内分类信息。响应于消息404，eNodeB 104可基于UE 102提供的QCI内分类信息执行QCI内调度用于至UE 102的下行链路分组的传输。

在一些实施例中，消息402可在物理下行链路控制信道(PDCCH)上发送给UE 102，消息404可以在物理上行链路控制信道(PUCCH)上从UE 102接收，并且根据一个3GPP LTE标准，调度的下行链路分组可以在物理下行链路共享信道(PDSCH)上发送给UE 102。

在一些实施例中，消息402还可指示支持每个QCI的子类(子QCI)的数量。每个子类可以由标量(即子QCI)唯一地标识。在一个示例性实施例中，eNodeB 104可在默认承载(QCI＝9)下支持两个子类，每个子类可以使用不同的QoS特性进行预配置。在另一示例性实施例中，eNodeB 104可支持两个子类用于QCI＝9，三个子类用于QCI＝8，四个子类用于QCI＝7等等。在这些示例性实施例中，可以支持多达N个子类用于任意一个或多个QCI(例如QCI＝1到QCI＝9)，其中N可取值从2到10或更大。

在一些实施例中，可响应于消息402从UE 102接收消息，该消息是UE 102不支持UE辅助的QCI内调度或UE 102没有激活UE辅助的QCI内调度。在这些实施例中，eNodeB 104可抑制执行UE辅助的QCI内调度。

在一些实施例中，UE 102可通过向eNodeB 104发送消息406来提供最新的QCI内分类信息。例如，当UE 102在默认承载上运行附加应用时，可发送消息406。当UE 102希望去激活UE辅助的QCI内调度时，UE 102还可向eNodeB 104发送消息408。

在一些实施例中，UE 102的QCI内调度器120(图1)可基于QCI内分类信息使用子QCI对具有相同QCI的数据流的分组进行分类。QCI内调度器120可基于该子QCI为无线电承载203上的上行链路传输来调度分组。在这些实施例中，QCI内调度器120可基于一个或多个数据流参数或一个或多个分组特性确定使用子QCI进行分组分类的QCI内分类信息。从而，UE 102还可为上行链路分组执行QCI内调度；然而，为了该目的不需要UE 102和eNodeB 104之间的额外的消息传递，因为可由UE 102自己完成无需由eNodeB 104参与或知道。根据一些实施例，UE102可包括QCI间调度器122(图1)。QCI间调度器122可分配带宽许可，用于基于分组的数据流的QCI进行分组调度以在无线电承载203(图2)上传输。

在一些实施例中，提供了MAC层调度器，用于eNodeB，例如eNodeB104。在这些实施例中，MAC层调度器可配置为基于从UE接收的子类分类信息使用子类对映射到默认承载的一个或多个数据流的分组进行分类。子类可指示用于默认承载的数据流的分组的调度优先级。MAC层调度器可分配带宽许可，用于基于分组数据流的QCI进行分组调度以在无线电承载上传输，并可基于子类对分组进行调度。其中为无线电承载上的下行链路传输对该分组分配了传输的许可。

在一些实施例中，UE 102和eNodeB 104的角色可在图4中颠倒，用于eNodeB辅助的QCI内上行链路调度。在这些实施例中，UE 102(图1)可向eNodeB 104发送消息402以指示支持eNodeB辅助的QCI内上行链路调度。该消息可指示支持的子QCI(即子类)用于至少一个或多个QCI。响应于消息402，UE 102可从eNodeB 104接收消息404，指示eNodeB 104已经激活了QCI内调度。消息404可包括QCI内分类信息。响应于消息404，UE 102可基于eNodeB 104提供的QCI内分类信息为至eNodeB 104的上行链路分组的传输而执行QCI内调度。

在一些实施例中，UE 102可以是便携式无线通信设备的一部分，便携式通信设备例如个人数据助理(PDA)、具有无线通信能力的膝上电脑或便携电脑、上网平板电脑、无线电话、无线耳机、寻呼机、即时消息设备、数字拍摄装置、接入点、电视、医疗设备(例如心率监视器、血压监视器等)或其他可无线地接收和/或发送信息的设备。

UE 102和eNodeB 104可包括一个或多个天线。天线可包括一个或多个定向或全向天线，例如包括多普勒天线、单极天线、贴片天线、环形天线、微带天线或适于RF信号传输的其他类型天线。在一些实施例中，代替两个或更多天线，可使用具有多个孔径的单个天线。在这些实施例中，每个孔径可考虑作为独立天线。在一些多入多出(MIMO)实施例中，天线可以被有效分离以利用空间多样性以及在每个天线和发送站天线之间可出现的不同信道特性。

在一些实施例中，UE 102可包括键盘、显示器、非易失存储器端口、多天线、图形处理器、应用处理器、扬声器和其他移动设备元件中的一个或多个。显示器可以是包括触摸屏的液晶显示(LCD)屏幕。

虽然图1中示出UE 102和eNodeB 104作为具有多个分离功能元件，一个或多个功能元件可以被合并，并可以由软件配置元件组合来实现，软件配置元件例如包括数字信号处理器(DSP)的处理元件、和/或其他硬件元件。例如，一些元件可包括一个或多个微处理器、DSP、特定用途集成电路(ASIC)、射频集成电路(RFIC)和用于至少执行本文描述功能的不同硬件和逻辑电路的组合。在一些实施例中，功能元件可涉及在一个或多个处理元件上操作的一个或多个过程。

实施例可实现在硬件、固件和软件中的一个或组合中。实施例还可实施为存储在计算机可读存储设备上的指令，计算机可读存储设备可以由至少一个处理器读取并执行以实现本文描述的操作。计算机可读存储设备可包括机器(例如计算机)可读形式下用于存储信息的任何非瞬时机制。例如，计算机可读存储设备可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存设备和其他存储设备和介质。在一些实施例中，系统100可包括一个或多个处理器并且可由存储在计算机可读存储设备上的指令进行配置。

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