用于LTE‑WLAN聚合的QOS保障的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请的权利要求范围要求如下申请的优先权：2015年5月15日递交的标题为“qosprovisioningforlte-wlanaggregation”申请号为62/162,277的美国临时案。在此合并参考上述美国临时申请案的全部内容。

本发明有关于无线通信，更具体地，有关于用于lte-wlan聚合(lte-wlanaggregation)的qos保障(provisioning)。

背景技术：

移动数据的使用近年来在指数级速率地增长。长期演进系统(lte)由于其简化的网络架构可提供高峰值数据速率、低延迟、改进的系统容量以及低操作成本。在lte系统中，演进通用陆地无线电存取网络(evolveduniversalterrestrialradioaccessnetwork，e-utran)包括多个基站，例如与多个移动站(称为用户装置(ue))通信的演进节点b(node-b，enb)。然而，对于数据流的持续上升需求急需额外的解决方案。lte网络和未许可频谱wlan之间的互联可向运营商提供额外带宽。

长期演进-无线局域网聚合(lte-wlanaggregation,lwa)提供无线存取网络的数据聚合，其中enb调度在lte和wifi无线链路上进行服务的分组。此解决方案的优势在于其可提供更好的控制且对两种链路上的资源作更好利用。这通过更好管理用户间的无线电资源增加了所有用户的聚合吞吐量(throughput)并改进总系统容量。然而，依然存在如何有效实施lwa的问题。其中第一个问题是wlan选择问题。在区域中可能设置了许多存取点(accesspoint,ap)。enb并不知道所述ap中的部分ap。一些ap可能并不支持lwa特征。第二个问题是专用无线电承载(dedicatedradiobearer,drb)选择。例如，一些应用可能对于lwa并非是需要的。如何选择适当的drb是需要解决的另一问题。

需要对用于lwa的选择和数据聚合作出改进和增强。

技术实现要素：

近来lte和wlan技术发展趋势重在增强集成一更好满足移动用户的数据需求。无线存取网络层的lwa保障系统容量的显著增益和用户体验质量。为了支持lwa上的qos,需要发展机制以保障无线装置选择的存取等级划分(下行链路情形中的ap及上线链路情形中的ue)与流量所属的eps承载/drb及/或用户架构的qos需求一致。移动lte网络提提供使用lwa存取传送的下行链路及上行链路数据流的qos。

在一个实施例中，本发明提供一种从lte基站角度的下行链路lwa分组的qos保障方法。lte基站配置lwa以用于无线网络中的用户装置。ue连接基站和lwa致能ap。基站与ue建立drb。drb对应相应于qci的eps。基站转送承载ac信息的数据分组和pdu至ap。pdu被基于ac信息使用ac值传输至ue。

在另一个实施例中，本发明提供一种从wlanap角度的下行链路lwa分组的qos保障方法。wlan与无线网络中的ue建立连接。ue连接基站和lwa致能的ap。ap从基站接收数据分组。数据分组包括pdu和ac信息。ap基于ac映射信息映射ac信息至ac值。ap一旦赢得信道竞争，使用ac值并传输数据分组至ap以执行信道竞争程序。

在还一个实施例中，本发明提供一种从ue角度的上行链路lwa分组的qos保障方法。ue在无线网络中建立与基站的drb。drb对应相应于qci的eps。ue从基站接收lwa配置。ue连接基站和lwa致能的ap。ue从网络接收ac信息以基于ac信息确定ac值。ue一旦赢得信道竞争，使用ac值并传输数据分组至ap以执行信道竞争程序。下面的具体描述中描述了其他实施例和优点。此发明内容并不意在限制本发明。本发明由权利要求定义。

附图说明

附图中相同标号代表相同元件，用于说明本发明实施例。

图1a为根据本发明实施例的具有lwa的无线网络100的系统示意图。。

图1b显示了分别用于ue130和enb150的简化模块示意图。

图2为根据本发明实施例lwa致能的网络实体的示意图。

图3为根据本发明实施例的具有lwa致能的ue301模块示意图。

图4为根据一个新颖的方面用于dllwa具有qos保障的处理dllwa分组的第一实施例示意图。

图5为根据一个新颖的方面用于lwa具有qos保障的处理dllwa分组的第二实施例示意图。

图6为根据一个新颖的方面用于lwa具有qos保障的处理dllwa分组的另一实施例示意图。

图7为根据一个新颖的方面用于lwa具有qos保障的处理ullwa分组的第一实施例示意图。

图8为根据一个新颖的方面用于lwa具有qos保障的处理ullwa分组的第二实施例示意图。

图9为根据本发明实施例从lte基站角度的用于dllwa分组的qos保障方法的流程图。

图10为根据本发明实施例从wlanap角度的用于dllwa分组的qos保障方法的流程图。

图11为根据本发明实施例从ue角度的用于ullwa分组的qos保障方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照本发明的一些实施例，附图中所示为这些实施例的示例。

图1a为根据本发明实施例的具有lwa的无线网络100的系统示意图。无线网络100包括服务网关(s-gw)101、分组数据网络网关pdn-gw102、基站enb103、ap104以及用户装置ue105。s-gw101连接至过滤转送或转送数据分组的运营商至lte基站，pdn-gw102连接至执行控制层设置(qos映射)和用户层分组路由的互联网，enb103透过e-utran提供lte小区无线电存取，且ap104透过wlan提供wi-fi无线电存取。lte和wlan标准已发展提供服务质量的机制。在lte情形中，确保qos是网络的主要责任，这是由于网络控制如何在上行链路和下行链路方向中同时调度drb。在lte中，eps承载独立地识别接收共同qos处理的业务流。映像至同一eps承载的所有业务流接收相同转向待遇(例如，调度策略、队列管理策略、等级形成策略、pdcp及rlc配置等等)。eps承载qos架构包括qos等级标识、分配和保留优先级(arp)、保证比特率(gbr)以及最大比特率(mbr)。在wlan情形中，ieee802.11具有两个主要的qos机制,即，增強分布是信道存取(enhanceddistributedchannelaccess，edca)和hcf控制信道存取(hcfcontrolledchannelaccess，hcca)。edca为一种差分形式的qos。流量可划分为四中存取类型(ac)：acvi(用于视频)，acvo(用于语音)、acbe(用于最佳效能)以及acbk(用于后台)。wlanap宣告edca参数集合(以信标形式)由各种ac特定参数(txoplimit,aisfn,cwmin及cwmax)组成。每个站(sta)被期望基于这些参数和该业务流所属的ac进行存取。相反地，hcca为一种集成形式的qos，依赖ap调度且使用ts和tspec元素的标记。由于hcca并未广泛使用，此揭露书将专注edca。

lte-wlan(lwa)为无线电层级的深度集成，其允许实时信道和跨过lte和wlan的负载无线电资源管理以提供重要性能和qos改进。当致能lwa时，s1-u在enb终止，其中所有ip分组路由至enb且执行pdcp层操作(即，rohc、秘钥)作为ltepdu。然后，enb103可调度ltepdu应该去向lwa-lte链路110还是lwa-wi-fi链路120。lwa借用现有双向连接(duoco)的概念以使wlan网络对于核心网络是透明的从而减少cn负载并支持“分组层”分流。

在图1a的示例中，ip分组在s-gw101和s1-u交互界面上的enb103之间承载。lwa致能enb103执行旧式pdcp层操作(例如rohc)。此外，lwa致能enb103负责在lte和wlan空中接口聚合数据流。例如，lwa致能enb103的pdcp实体执行流量分离、底层控制以及从s-gw101接收的lwa分组的新pdcp组头处理。在下行链路中，enb103可调度lte存取和剩余wlan存取上的少数pdcppdu。lte致能ue105的pdcp实体接收lte和wlan空气接口接手的pdcppdu，且执行适当功能(例如流量回合和重排序、新pdcp组头处理)以及旧式pdcp操作。类似功能也被上行链路所需要。lteue105可使用多个drb接收并发送分组。由于eps承载和drb之间为一对一映射，多个drb的使用允许系统提供不同qos。

wlan系统使用edca机制提供差分qos。更具体地，ieee802.11sta将分组或帧或分为不同存取等级。然后用于特定帧的信道存取由帧所属的ac使用的edca参数掌控。为了支持lwa上的qos,需要发展一种机制以确保sta所选的ac等级(下行链路的中的ap、及或上行链路中的ue或非-apsta)的品质与eps承载/drb及/流量所属的订阅者档案，根据本发明的一个方面，移动蜂窝lte网络可使用lwa存取的ip数码流的qos。根据一个新颖的反面，移动lte网络可提供使用lwa存取的ip数据流的保障qos。提出一些方法用于上行链路及下行链路lwa分组的以获得具有lwa的qos的更佳支持。

图1b显示了分别用于ue130和enb150的简化模块示意图。ue130具有天线135,其传输和接收无线电信号。rf收发器模块133耦接于天线，从天线135接收rf信号，将rf信号转换为基频信号，且发送基频信号至处理器132。rf收发器133也转换从处理器132接收的基频信号，将其转换为rf信号，并将rf信号发出至天线135。处理器132处理接收的基频信号并触发不同功能模块执行基站103中的特征。存储器131存储程序指令和数据134以控制基站103的操作。

ue130也包括多个功能模块来执行根据本发明的不同任务。lwaoos配置器140配置用于lwa和执行相关功能的qos参数。lwa配置器141配置具有合作wlan的从网络接收的lwa配置且选择wlanap进行连接。无线电承载处理器142以对应的lwapdcp配置建立drb。ac映射器143基于ac映射信息将qos相关ac信息映射至ac值。信道存取电路144使用ac值执行wlan信道存取(例如edca)。以传输上行链路分组。

图1b也显示了enb150的模块示意图。基站enb150具有天线155,其传输和接收无线电信号。rf收发器模块153耦接于天线，从天线155接收rf信号，将rf信号转换为基频信号，且发送基频信号至处理器152。rf收发器153也转换从处理器152接收的基频信号，将其转换为rf信号，并将rf信号发出至天线155。处理器152处理接收的基频信号并触发不同功能模块执行enb150中的特征。存储器151存储程序指令和数据154以控制enb101的操作。

类似地，根据本发明实施例enb150也包括多个功能模块和电路来执行不同任务。lwaqos控制器160配置用于lwa的qos参数并执行相关功能。lwa配置器161提供具有合作wlan的lwa配置信息且与ue进行通信。无线电承载处理器162与ue监理drb且处理lwadrb配置功能且与ue进行通信。ac配置器163基于对应drb承载的qos信息确定用于wlan信道存取的ac信息且与ue通信以用于上行链路分组并去选择的ap通信以用于下行链路分组。

图2为根据本发明实施例lwa致能的网络实体的示意图。lwa致能ue203lwa致能配置有lwa信息，该lwa信息连接enb201和wlanap202。enb201配置有lte小区群组210。ap202配置有wlan小区群组220。enb201具有phy219和mac实体211。rlc213与mac211通信且更与pdcp层215进行通信。pdcp层215、rlc213及mac211形成lte承载协议栈，该lte承载协议栈携带仅用于lte承载的数据通信。类似地，wlan202具有phy229和mac实体221。mac221形成wlan承载协议栈，该wlan承载协议栈携带仅用于scg承载的数据通信。分离承载(splitbearer)240由来自enb201和wlan202的协议栈形成。在无线电资源控制(radioresourcecontrol，rrc)层，仅配置enb201中的一个rrc216。rrc216通过与ue203中的对应rrc层实体通信来控制enb201和wlan202中的协议栈。

具有lwa致能的ue203具有两个mac实体，mac实体231和mac实体232；也具有两个phy实体，phy实体239和phy实体238。rlc233与mac231通信且更与pdcp层234通信。pdcp层234、rlc233及mac231形成ue承载协议栈，该ue承载协议栈携带用于lte和wlan承载的数据通信。分离承载250由来自enb201和wlan202的分离承载形成。在rrc层，仅配置rrc237。rrc237通过与enb201中的rrc216通信来控制对应mac实体231和232中的协议栈。

图3为根据本发明实施例的具有lwa致能的ue301模块示意图，该ue在无线链路层与具有数据聚合的enb和wlanap303通信。ue301连接enb302。ue301也选择wlanap303以用于数据聚合。enb302具有phy层315、mac层314、rlc层313、调度器(scheduler)312及pdcp层311。为致能lwa，enb302也具有pdcp-wlan适配器(adapter)319以聚合通过phy315的lte数据流量和通过wlanap303的wlan数据流量。wlanap303具有wlanphy322和wlanmac层321。当具有lwa致能的ue同时与lteenb和wlanap连接时，wlanap303连接wlan网络且可分流(offload)来自lte网络的数据流量。

ue301为lwa致能。ue301具有phy层335、mac层334、rlc层333，其中rlc层333连接lteenb302。ue301也具有与wlanap303连接的wlanphy层338和wlanmac层337。wlan-pdcp适配器336处理来自lte和wlan的分离载波(splitcarrier)。ue301也具有调度器332和pdcp331。在一个新颖的方面，基于lwa辅助配置选择wlanap。ue301与enb302和wlanap303聚合数据流量。wlanapp303的wlanphy322通过wlan接口305与ue301的wlanphy338连接。lteenb302的phy315通过uu接口与ue301的phy335连接。对于lwa,lte数据流量和wlan数据流量聚合在ue301的pdcp层。

用于下行链路lwa的解决

图4为根据一个新颖的方面用于dllwa具有qos保障的处理dllwa分组的第一实施例示意图。在步骤411中，在无线网络中，ue401、lte基站enb402以及wi-fi存取点ap403执行lwa相关。具体地，enb402提供具有合作wlan的lwa配置至ue401。ue401在小区接口上与enb402建立一或多个drb以用于数据传输。此外，ue401也连接至ap403以用于wlan存取。从qos角度来看，每个drb具有与eps承载的一对一映射，该drb具有包括服务质量等级标识(qualityclassidentifier，qci)的eps承载qos简介(profile)。

在图4的实施例中，enb402和ap403透过虚拟局域网(vlan)彼此连接,例如以太网连接。假设enb402和ap403都支持基于vlan标记(tag)的ieee802.1q，其包括vlanid和3位优先码点(prioritycodepoint，pcp)。在步骤421中，enb402执行qci至pcp的映射，这可基于多个因素(包括执行的eps承载的qci和用户定义简介)进行选择。例如，ac映射表可用于将qci映射至pcp。在步骤431中，enb402修改vlan标记以用于通过使用所需的3位pcp域修改携带ltepdcppdu的每个以太网帧。例如，以太网帧470包括vlan标记471和pdcppdu472。在步骤441中，enb402将携带pdcppdu472和vlan标记中包括的pcp值的以太网帧470转送至ap403。pcp值也称为ac信息，这是由于其被ap403映射至ac值。

在步骤451中，wlanap通过执行pcp至ac的映射，确定对应接收的以太网帧中pcp值的准确ieee802.11eac值。在图4的实施例在，wlanap403具有ac映射信息保障，例如ac映射表480。ap403使用映射表480以从pcp值中确定ac值。可以若干方式提供此ac映射信息。例如，q&m实体可动态提供待使用的ac映射信息，或者enb可透过控制接口提供ac映射信息至ap或ap控制器，或者以映射表动态配置wlanap。

图5为根据一个新颖的方面用于lwa具有qos保障的处理dllwa分组的第二实施例示意图。在无线网络中，ue、lte基站enb以及wi-fi存取点ap执行lwa相关。具体地，enb提供具有合作wlan的lwa配置至ue。ue在小区接口上与enb建立一或多个drb以用于数据传输。此外，ue也连接至ap以用于wlan存取。从qos角度来看，每个drb具有与eps承载的一对一映射，该drb具有包括qci的eps承载qos简介。

图5的实施例类似于图4。然而，在图5的实施例中，enb和ap并不透过以太网连接而连接彼此。相反，enb提供映射表格，当ltepdcp被封装为gre分组时，该隐射表格可被ap用来选择准确ieee802.11eac值。例如，在步骤520中，enb首先将qci执行为区分服务码点(differentiatedservicecodepoint，dscp)。然后enb通过使用所需的6位dscp域修改用于封装ltepdcppdu的每个gre分组的ip外包头。如图5所示，gre分组510包括外ip包头511和pdcppdu512。然后enb转送携带pcppdu512的gre分组和包括在外ip包头511中的6位dscp值。dscp值也称为ac信息，这是由于其被ap映射为ac值。

然后wlanap通过执行dscp到ap映射，确定适当的ieee802.11eac值，该值对应于接收的gre分组中的dscp值。在图5的实施例中，wlanap403具有ac映射信息保障，例如图4中的ac映射表480。ap使用映射表480以从dscp值中确定ac值。可以若干方式提供此映射。例如，q&m实体可动态提供待使用的ac映射信息，或者enb可透过控制接口提供ac映射信息至ap或ap控制器，或者以映射表动态配置wlanap。

wlanap也提供有一组分组滤波和相应的规则。分组滤波包括多个分组信息，包括源ip地址、目的ip地址、源mac地址、目的mac地址及以太网类型等等。基于相应于匹配滤波的规则，匹配特定分组滤波的wlanap接收的所有下行流分组被分类为ieee802.11eac。滤波和规则可在wlanap进行静态配置或使用q&m实体(当控制接口(x2)存在enb和ap之间时包括enb)进行动态配置。

在另一解决方法中，wlanap总是运用默认ac值以用于ltepdcppdu。默认ac值可在wlanap进行静态配置或使用q&m实体(当控制接口(x2)存在enb和ap之间时包括enb)进行动态配置。

图6为根据一个新颖的方面用于lwa具有qos保障的处理dllwa分组的另一实施例示意图。在无线网络中，ue601、lte基站enb602以及wi-fi存取点ap603执行lwa相关。具体地，enb602提供具有合作wlan的lwa配置至ue601。ue601在小区接口上与enb602建立一或多个drb以用于数据传输。此外，ue601也连接至ap603以用于wlan存取。从qos角度来看，每个drb具有与eps承载的一对一映射，该drb具有包括qci的eps承载qos简介。

在图6的实施例中，enb附加特定包头至pdcppdu以识别对应pdcppdu的qos等级。存在多种方式来使enb表示服务等级。例如，enb可直接使用ieee802.1p服务等级(classofservice，cos)优先等级(需要3位)或ieee802.11eac(需要2位)。在步骤621，enb602将qci映射至ac信息(将qci映射至3位cos或2位ac值)(例如，根据图4中的ac映射表480)。在步骤631中，enb602通过使用映射的ac信息附加特定lwa包头以用于每个ltepdcppdu。在步骤641中，enb602转送具有特定lwa包头的pdcppdu至ap603。

在步骤651中，wlanap603一旦接收承载特定lwa包头的分组，将解码ac(通过从ieee802.1pcos映射或直接来自ac值)。在步骤652中，ap603通过使用解码ac执行edca信道透过wlan空中接口发送分组至ue601。

请注意，此解决方法可影响非3gpp技术。ap必须能分辨来自enb的分组和来自其他来源(例如服务器)的分组。此外，当传输802.11帧ue中的wlan模块时，wlanap可保留lwa包头。

用于上行lwa的解决

在上行链路中，通过在每个drb基础上控制ue如何决定划分wlan接口上发送的pdcppdu以保障qos。换言之，对于wlan接口上发送的每个pdcppdu，ue基于drb选择pdcppdu属于哪个ac值。

图7为根据一个新颖的方面用于lwa具有qos保障的处理ullwa分组的第一实施例示意图。在步骤711中，在无线网络中，ue701、lte基站enb702以及wi-fi存取点ap703执行lwa相关。具体地，enb702提供具有合作wlan的lwa配置至ue701。ue701在小区接口上与enb702建立一或多个drb以用于数据传输。此外，ue701也连接至ap703以用于wlan存取。从qos角度来看，每个drb具有与eps承载的一对一映射，该drb具有包括qci的eps承载qos简介。

在此实施例中，enb限定ieee802.11eac值以用于配置用于lwa存取的每个(ul)drb。在步骤721中，enb透过rrc信令发送特定ac值值ue701。在步骤731中，ue701选择由enb限定的ac值。在步骤741中，ue701通过使用选择的ac执行edca信道存取来透过wlan接口发送上行链路pdcppdu至ap703。此解决方法通过在每个用户和每个drb基础上管理qos的方式，提供了最大灵活性。

图8为根据一个新颖的方面用于lwa具有qos保障的处理ullwa分组的第二实施例示意图。在步骤811中，在无线网络中，ue801、lte基站enb802以及wi-fi存取点ap803执行lwa相关。具体地，enb802提供具有合作wlan的lwa配置至ue801。ue801在小区接口上与enb802建立一或多个drb以用于数据传输。此外，ue801也连接至ap803以用于wlan存取。从qos角度来看，每个drb具有与eps承载的一对一映射，该drb具有包括qci的eps承载qos简介。

在此实施例中，ue依赖drb的qci值来确定使用的ieee802.11eac值。对于每个eps承载，在承载设置期间在nas消息中提供qci值。此外，可能修改相应于eps承载(例如使用nas层eps修改进程)的qci值。例如，在步骤821中，移动管理实体mme802透过nas信令发送qci或修改的qci至ue801。ue可使用映射表以将lteqci转换为ieee802.11eac值。可以多种方式实现映射机制。在一个示例中，3gpp规范可提供qci和ieee802.11eac值之间的静态映射(例如表格480)以供ue使用。在另一个示例中，enb可透过专属或广播信令(例如步骤831)通知映射。在另一个示例中，可增强3gppnas消息以提供qci与ac值之间的映射(图未示)。在步骤841中，ue801基于配置的映射机制执行qci至ac的映射。在步骤851中，ue801通过执行使用映射的ac值执行edca信道存取来透过wlan接口发送pdcppdu至ap803。

在另一解决方法中，可增强存取网络发现和选择功能(andsf)以支持ulqos保障。andsf流量路由策略(isrp和iarp)可包括用于多存取pdn连接(multi-accesspdnconnectivity，mapcon)、ip流移动性(ifom)及非无缝wlan分流(nswo)的规则。可将lwa存取看作3gpp存取。在此情形中，andsf策略可指示哪个ieee802.11eac值用于3gpp存取上路由的ip流。

图9为根据本发明实施例从lte基站角度的用于dllwa分组的qos保障方法的流程图。在步骤901中，lte基站在无线网络中配置用于ue的lwa。ue连接于基站和lwa致能ap。在步骤902中，基站建立与ue的drb。该drb对应于具有qci的eps承载。在步骤903中，基站基于qci确定ac信息。在步骤904中，基站转送携带ac信息和pdu的数据分组至ap。使用基于ac信息确定的ac值来传输该pdu至ue。

图10为根据本发明实施例从wlanap角度的用于dllwa分组的qos保障方法的流程图。在步骤1001中，wlanap在无线网络中与ue建立连接。ue同时连接基站和用于lwa的ap。在步骤1002中，ap从基站接收数据分组。数据分组包括pud和ac信息。在步骤1003中，ap基于ac映射信息将ac信息映射至ac值。在步骤1004中，ap使用ac值执行信道竞争程序且当赢得该信道竞争时传输pud至ue。

图11为根据本发明实施例从ue角度的用于ullwa分组的qos保障方法的流程图。在步骤1101中，ue在无线网络中与基站建立drb，其中该drb对应于具有qci的eps承载。在步骤1102中，ue从该基站接收lwa配置。该ue同时连接该基站和lwa致能的存取点。在步骤1103中，ue从该网络接收ac信息以确定基于该ac信息的ac值。在步骤1104中，ue使用ac值执行信道竞争程序且当赢得该信道竞争时传输数据分组至该存取点。

本发明虽为说明的目的以若干特定实施例进行描述，但本发明并不限于此。相应地，在不脱离本发明的权利要求所设定的范围内，当可对上述实施例的些许特征作些许修改、润饰和组合。因此，本发明范围由后续权利要求和其等同定义保护。