移动网络中用于QoS感知的GTP-U传输的装置和方法制造方法及图纸

公开了移动网络中用于QoS感知的GTP‑U传输的装置和方法。本发明专利技术的实施例扩展了分布式单元(DU)、中央单元(CU)和F1的控制平面(F1‑C)的能力，使得F1‑U的差异化DRB在于等效QoS的差异化传输网络组件。这通过传输感知的DU和CU来实现，所述传输感知的DU和CU可以将每个F1‑U DRB映射到适当的OSI层2‑4报头中并且可以随后存储此类映射。F1‑C接口被扩展以将从传输网络控制器获取的层2‑4报头分配给DU和CU。在传输网络控制器与CU/DU之间定义新的控制接口TN‑C。此外，那些实施例的一般映射也适用于N3接口，这解决了回程传输网络上的相同问题。

【技术实现步骤摘要】
移动网络中用于QoS感知的GTP-U传输的装置和方法
本专利技术涉及用于第5代(及后续世代)蜂窝网络的前传和回传组件的系统和方法，包括无线电接入网络(RAN)和诸如无源光网络(PON)或SDN的传输网络。
技术介绍
在整个说明书中对现有技术的任何讨论决不应被认为是承认这种现有技术是公知的或形成了本领域的公知常识的一部分。通过将无线电接入网络(RAN)分解成分布式单元(DU)的更密集部署，已实施了5G的高位率和覆盖范围要求，其中这些小型单元被部署在流量要求可能很高的任何地方并且由中央单元(CU)管理。实际上，CU及其对向DU的集合形成逻辑基站gNodeB或gNB。这种分解创建了在DU与CU之间定义被称为‘F1接口’的另一接口的必要性。F1具有用户平面和控制平面组件两者：F1-C(也被称为F1AP)支持CU与DU之间的信令信息交换，而F1-U支持在上行链路和下行链路方向上的数据传输。如在4G网络中一样，F1-C使用由基于IP协议的IETF定义的流控制传输协议(SCTP)，而F1-U使用基于IP的UDP和GTP-U隧道(参见TS38.470)。F1AP定义SCTP上的信令消息的应用层(参见TS38.473)。每个F1-C接口的信令和UE与包括无线电资源控制(RRC)(参见TS38.331)和初始上下文建立(ICS)(参见TS38.413)的eNodeB之间的信令基本上相同。类似于F1接口，CU与5G分组核心网络元件之间的回传网络连接支持控制平面通信与用户平面通信的分离。对于控制平面通信，每个CU以及接入和移动性管理功能(AMF)具有N2接口，也被称为NG-C或NGAP，用于支持非接入层(NAS)功能。N2使用SCTP和IP协议(参见TS38.413)。对于用户平面通信，5G核心的每个CU和用户平面功能(UPF)具有N3接口，也被称为NG-U。N3使用UDP和IP协议(参见TS38.414)。3GPP设计了可切片的5G移动网络基础架构以在公共的单个物理网络上提供许多逻辑网络段(参见TR28.801)。服务提供商面临的主要技术挑战之一是如何能够时限未来服务需要的大量网络性能特性。此类性能特性是带宽、延迟、分组丢失、安全性和可靠性-所有这些都会因服务不同而存在很大差异。诸如机器人的远程操作、大规模IoT和自动驾驶汽车等新兴应用需要互联性，但是特性却大不相同。诸如虚拟化、网络可编程性和网络切片等新技术使得逻辑网络能够经过定制以满足每个应用的服务质量(QoS)需求。每个切片可以根据容量、覆盖范围、互联性、安全性和性能特性进行优化。此外，由于切片在控制平面和用户平面中都是彼此隔离的，因此网络切片的用户体验将与如同它是物理上分离的网络的情况相同。5G数据无线电承载(DRB)承载关于用户数据切片的QoS要求的信息。该信息被承载在F1-C以及承载用户数据的F1-U接口上。标准化致力于基于应用/服务定义特定切片及其要求。例如，用户设备(UE)现在可以使用分组报头中被称为网络切片选择辅助信息(NSSAI)的新字段直接指定其期望的切片。NSSAI是最多8个单NSSAI(S-NSSAI)的集合。S-NSSAI的子字段是用于指示切片类型的切片/服务类型(SST)。标准已定义最常用的网络切片，并且保留了对应的标准化SST值(参见TS23.501)。例如，SST值1、2和3分别对应于增强型移动宽带(eMBB)、超可靠和低延迟通信(uRLLC)和大规模IoT(MIoT)的切片类型。这些服务反映最常规划的新服务。通常，作为UE的初始注册程序的一部分来触发UE的网络切片选择实例。核心网络的AMF检索用户的订阅所允许的切片，并且与核心网络的网络切片选择功能(NSSF)交互以在RAN上选择用于这样的流量的适当网络切片实例。尽管UE的切片信息和隐式QoS被承载在F1-C或N2上的上下文建立消息中，并且间接地被承载于在有效载荷中承载DRB的GTP-U隧道的隧道端标识符(TEID)内，但是唯一定义的机制将用于可选地将流的QoS定义(即，5GQoS标识符(5QI))映射到F1-U和N3两者中的IP报头的DiffServ位(参见TS38.474和TS38.414)。仅从5QI映射到DiffServ位不足以满足QoS要求这是因为以下两个原因：(1)基于切片的QoS要求不是完全可映射的，因为它们在NSSAI中是通过简单地设定DiffServ位而定义的；(2)传输网络可能更喜欢在层2-4中使用其它QoS区分机制，而并不是(或者代替)设定DiffServ位。尤其是当前传网络是CU及其DU组之间的无源光网络时，需要一种机制将QoS信息从较低层中继到较高层。通常，PON是采用虚拟LAN(VLAN)以分离出不同流量流的层2传输网络。然而，PON可以使用其它隧道技术。因此，概括地说，我们使用术语‘传输信道’来表示在层2中使用的任何类型的隧道。需要一种机制来将每个DRB映射到满足每个切片的QoS要求的正确的传输信道(及其层2-4报头信息)中。更一般而言，由于每个DRB都被映射到不同的GTP-U隧道，因此需要一种机制来映射具有某些QoS要求的每个GTP-U隧道，其中这些QoS要求可以简单地从隧道内承载的DRB的那些要求转移到具有等同QoS能力的传输信道。注意，5G架构将‘QoS流’定义为最低粒度的数据流，并且通过每个分组中的QoS流Id(QFI)对所述流进行标识。每个QFI与5QI、包括分组流处理参数(分组丢失、分组延迟、可靠性等)的集合并且在现有技术中公知的指示符以及由NSSAI表示的切片Id有关。DRB由具有相同的5QI和NSSAI的那些‘QoS流’的集合形成。然后将每个DRB映射到F1-U接口上的GTP-U隧道中，这表示隧道可以承载具有相同的5QI和NSSAI的多个QoS流。前述映射功能可以包括用于将无线电QoS要求智能地映射到传输信道的智能和状态决策机制。当传输信道资源不足以满足无线电的QoS要求时，映射功能负责根据QoS流的优先级将QoS满意度最大化来将所述流映射到传输信道。此外，映射功能的责任还在于，没有QoS流会耗尽所有传输信道资源，这可以阻止低优先级流量流的传输。为了满足可靠性要求，映射可以将数据流配置为通过错误率较低的路径路由，或者被分配到行进通过物理上不相交的路径的克隆传输设施上。映射功能必须具有这种智能决策机制来跟踪各种假设场景，上面概述了其中的一些场景。这里没有提供映射功能的内部机制的设计，因为现有技术可以使用许多可能的算法。人工智能和机器学习仅是提及的几例。通过本专利技术的各种不同实施例克服了前述缺陷，藉此通过传输网络控制器将传输网络的QoS能力与CU和DU通信。类似地，当创建新切片时，CU和DU可以与要求具有特定QoS能力的传输信道的传输网络控制器进行通信。最简单的映射实施例是通过对F1-U或N3接口上的每个QoS类别使用不同的传输信道(例如VLAN)以及通过在DU和CU中存储VLAN-切片/QoS关联来实现的。根据第一实施例，传输网络控制器将传输网络能力传送于CU以及所有DU。CU和DU在表示无线电级别QoS的DRB类型(基于5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将移动网络中的多个数据流中的每一个的无线电级别服务质量QoS映射到传输网络的多个传输信道的等效传输级别QoS并在所述多个传输信道内选择适合于通用分组无线电服务GPRS隧道协议用户平面GTP-U隧道的传输信道的方法，所述GTP-U隧道承载所述多个数据流中的至少一个数据流，所述多个传输信道由传输控制器控制，所述方法在第一节点中实施，并包括：/n(a)通过第一接口利用传输控制器订阅关于所述第一节点与第二节点之间的传输级别QoS能力的信息；/n(b)响应于(a)中的请求，从所述传输控制器接收识别所述多个传输信道中用于提供所述第一节点与所述第二节点之间的传输级别QoS能力的一个或多个传输信道的信息；/n(c)基于(b)中接收到的信息，针对所述无线电级别QoS的每个级别和所述传输级别QoS的每个级别，映射QoS能力并将映射的QoS能力存储在映射表中；/n(d)在所述映射表中存储在(b)中识别的所述一个或多个传输信道内的至少一个传输信道的附加映射数据，所述附加映射数据对应于与所述GTP-U隧道相关联的隧道端点标识符TEID；/n(e)将所述映射表通过所述第一接口发送到所述第二节点；以及/n其中所述第一节点和所述第二节点在向彼此发送分组之前利用与所述TEID相对应的报头信息。/n...

【技术特征摘要】
20191126 US 16/696,8821.一种用于将移动网络中的多个数据流中的每一个的无线电级别服务质量QoS映射到传输网络的多个传输信道的等效传输级别QoS并在所述多个传输信道内选择适合于通用分组无线电服务GPRS隧道协议用户平面GTP-U隧道的传输信道的方法，所述GTP-U隧道承载所述多个数据流中的至少一个数据流，所述多个传输信道由传输控制器控制，所述方法在第一节点中实施，并包括：
(a)通过第一接口利用传输控制器订阅关于所述第一节点与第二节点之间的传输级别QoS能力的信息；
(b)响应于(a)中的请求，从所述传输控制器接收识别所述多个传输信道中用于提供所述第一节点与所述第二节点之间的传输级别QoS能力的一个或多个传输信道的信息；
(c)基于(b)中接收到的信息，针对所述无线电级别QoS的每个级别和所述传输级别QoS的每个级别，映射QoS能力并将映射的QoS能力存储在映射表中；
(d)在所述映射表中存储在(b)中识别的所述一个或多个传输信道内的至少一个传输信道的附加映射数据，所述附加映射数据对应于与所述GTP-U隧道相关联的隧道端点标识符TEID；
(e)将所述映射表通过所述第一接口发送到所述第二节点；以及
其中所述第一节点和所述第二节点在向彼此发送分组之前利用与所述TEID相对应的报头信息。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述附加映射数据包括层2、层3和层4报头信息。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一节点是中央单元(CU)，而所述第二节点是分布式单元(DU)。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一节点是用户平面功能(UPF)，而所述第二节点是中央单元(CU)。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，(a)中的所述订阅包括：向所述传输控制器发送消息，以请求在层2或层3网络层级上添加新的传输级别QoS能力或删除现有的传输级别QoS能力。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，(a)中的所述订阅包括：向所述传输控制器发送消息，以请求包括特定的层2、层3和层4报头信息的所有传输信道的所有可用的传输级别QoS能力。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，(a)中的所述订阅包括：由所述传输控制器发送消息，以更新所述多个传输信道的现有传输级别QoS能力，包括每个传输信道的特定的层2、层3和层4报头更新信息，其中所述消息以以下方式发送：(1)定期地；(2)在传输QoS能力变化时；(3)在传输网络拓扑变化时；或(4)响应于来自所述第一节点或第二节点的特定消息。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一接口包括以下任一项：F1-C接口或N2接口。


9.根据权利要求1所述的方法，其中，(e)中的所述发送：包括发送具有三种操作类型的传输映射请求消息：(a)添加与所述TEID相对应的层2、层3和层4报头信息；b)更新与所述TEID相对应的层2、层3和层4报头信息；(c)删除与所述TEID相对应的层2、层3和层4报头信息。


10.一种用于将移动网络中的多个数据流中的每一个的无线电级别服务质量QoS映射到传输网络的多个传输信道的等效传输级别QoS并在所述多个传输信道内选择适合于通用分组无线电服务GPRS隧道协议用户平面GTP-U隧道的传输信道的方法，所述GTP-U隧道承载所述多个数据流中的至少一个数据流，所述多个传输信道由传输控制器控制，所述方法包括：
(a)第一节点和第二节点分别通过第一接口和第二接口向所述传输控制器订阅所述第一节点与所述第二节点之间的传输级别QoS能力；
(b)响应于(a)中的请求，由所述第一节点和所述第二节点从所述传输控制器接收识别所述多个传输信道中用于提供所述第一节点与所述第二节点之间的传输级别QoS能力的一个或多个传输信道的信息；
(...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔达·阿卡曼，坎·阿尔泰，贝图拉赫·伊吉特，布拉克·戈尔克姆利，布尔库·亚尔基库洛，奥古兹·奥克塔伊，塞伊汗·茨万拉，
申请(专利权)人：内西亚公司，
类型：发明
国别省市：美国;US