CN113169901A - 差分时延测量 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在UE与核心网络之间选择最佳通信路由的方法，其中，在所述UE与所述网络之间能够建立多个不同的通信路径。将复制的分组通过两个通信路径传输，并且确定所述两个路径之间的时延差。所述时延差用于选择用于后续通信的通信路径。

Description

差分时延测量

技术领域

本发明涉及获得两个不同的通信路径之间的时延差的测量。

背景技术

在5G标准化的框架内，3GPP已经将使用情况分为三类：增强型移动宽带(eMBB)、大规模物联网(mIoT)和超可靠低时延通信(URLLC)。为了提高LTE和5G传输的可靠性，3GPP在REL-14中规定一种称为“分组复制(packet duplication)”的机制。该机制在PDCP层中复制分组，并将这些冗余分组传输给一个或多个MAC层，以通过不同的相应物理介质进行传输。在接收器侧，在成功接收一个PDU之后，PDCP层丢弃冗余的PDU。根据服务的可靠性需求、链路质量、时延或PDCP队列填充水平，在PDCP层中启用分组复制。

分组复制可以在相同的MAC层但不同的复用(图1中的模式1)或不同的载波和载波聚合(图1中的模式2)内激活。在这种情况下，冗余分组由一个MAC实体复用到不同的物理介质，例如复用到同一载波两侧的子载波或在载波聚合的情况下复用到不同的载波。冗余分组也可以发送到MAC层的两个不同实例(图1中的模式3)。在双连接的情况下，有MAC层的两个实例，每个实例都与不同的小区链接。一个是主小区而另一个是次小区。在这种情况下，复制的分组通过两个不同的小区发送；如果相关的小区位于不同的位置处，则意味着两个不同的无线电路径。不同的分组复制模式在图1中示出。

为了启用分组复制，已将新的报告功能添加到PDCP。尤其是将PDCP队列的填充水平报告给较低的层(例如MAC层)或接收器处的对等PDCP。

确定通信链路的服务质量(QoS)的一个重要数值是时延。时延是通过通信通道将信号从发射器传输到接收器所需的时间。如果所考虑的通道是从信号的原始发送器到专用接收器，则将时延命名为端到端时延。为了确定和控制QoS，必须执行时延测量。目前，这是通过注入探测分组或通过向数据分组添加计时信息来完成的。另一选择是带内往返时间测量，其中路由网元中的计时器测量从通过的分组(a pass-through packet)到接收器对该分组的相应确认到达的持续时间。

通常在分组交换网络中，数据分组可以通过网元之间的几个可行的交换路径进行路由。用于确定最佳路径的机制比较所涉及的网元的数量(跳数计数器(hop counter))、网元的当前吞吐量、跳数之间的时延、端到端时延等。最佳切换路径不是静态的，因为提到的数值也不是静态的并且网络载荷和网元的可用性随时间变化。这尤其是对于无线电通信而言是有效的。与有线连接相比，影响通道特性的QoS将频繁地随时间变化，即使对于短距离无线电通道和对于固定收发器也是如此。

在未来的使用多跳无线回程(backhaul)的、每个连接涉及大量的小型小区的异构网络中，分组传输延迟成为重要参数。另一方面，这种新的架构变体允许冗余数据传输，以在可能的情况下增加传输可靠性并减少时延或抖动。假设在多个小型小区上或在单个宏小区和一个或多个小型小区上进行双连接(dual connectivity，DC)部署，则与传统网络架构相比，分组时延中的差异和传输可靠性可能显著增加。需要用于保证QoS的手段，尤其是设置最大延迟和残留错误率(residual error rate)。

已知的基于探测分组或所添加的计时信息的时延测量，由于实际有效载荷的分组与探测分组或注入到有效载荷分组的附加数据之间的分组大小、压缩率、调制、交换路径、网元吞吐量等方面的差异而有所偏差。在未经更改的有效载荷上执行的测量将更加准确和更有意义。对于两个或更多潜在通信路径的比较而言尤其如此。

US 9,516,524 B2描述一种用于发射器辅助的QoS测量的方法。时间信息由发射器生成并与数据传输一起传输。接收装置基于时间信息和接收到的数据来确定QoS测量。时间信息指示何时使得数据可用于传输，哪些数据传输块属于单个数据传输，以及何时清空发射器缓冲区。QOS测量是性能测量，例如时延测量和吞吐量测量。

US 9,191,269 B2描述为传输网络的通信路径提供时延测量。将与传输网络的一个或多个通信路径相关联的时延测量启动。基于时延测量探测到传输网络内的时延中的增加。确定传输网络的一个或多个二级通信路径以用于解决时延增加。根据时延阈值选择这些二级通信路径中的一个。

在本申请的构思日期之后发表的US 2018/0098250 A1描述一种技术，其中，移动装置保留与多个基站的数据连接并且因此保持冗余的数据链路，其目的是提供无缝移交和可靠的通信。不执行时延测量。

已知的现有技术没有提及用于超可靠服务的时延优化。特别地，将时延优化与分组复制组合以用于以增加的可靠性进行传输是未知的。本发明描述针对3GPP LTE、新无线电(NR)或组合的LTE/NR系统进行优化的相应技术。

发明内容

本发明提供一种在用户设备(UE)装置与核心网络之间选择最佳通信路由的方法，其中，在UE装置与核心网络之间可建立多个不同的通信路径，该方法包括：在UE装置和核心网络实体中的第一方处确定应执行通信路径时延测量，并通知UE装置和核心网络中的另一方将执行通信路径时延测量；如果先前在UE装置与核心网络之间没有建立至少一个第二通信路径，则在UE装置与核心网络之间建立至少一个第二通信路径；通过至少第一通信路径和第二通信路径传输复制的数据分组；从通过第一通信路径和第二通信路径所接收的数据分组确定通过第一通信路径和第二通信路径的传输之间的时延差测量；以及使用时延差测量从第一通信路径和第二通信路径中选择通信路由用于后续通信。

本发明的一个方面是使用复制的分组来测量两个或更多通信路径的时延差。为了优化通信路径，使用沿两个明显不同的路径的分组复制，例如在双连接模式下。

为了执行时延测量，接收器、例如PDCP层中的接收器为在分组复制模式下所接收的新的分组开始一个计时器。在相同的、冗余的分组到达时，对应的计时器停止。第一分组与冗余的第二分组的到达之间的时间是两个分组之间的时延差。这种方法不需要分组中的任何附加数据，即没有计时信息并且没有标记要考虑用于测量的分组的标志。所有需要的数据都已经包含在每个分组中。例如，PDCP序列号可以用于标识相同的分组，并且计时来自于不同的接收实例。因此，该方法是有利的，因为该方法节省无线电资源。计时器不能用于绝对时延测量，但是能够用于两个不同路径(沿着这两个不同路径已经发送分组)的差分时延测量。因此，所提出的方法允许借助分组计时器的准确性来确定选择用于发送分组的路径的时延收益或代价。

分组复制是一种从现有技术中已知的、用于增加分组接收可靠性的手段并且一般不借助本发明进行改变。然而，对于需要具有低时延或有限时延的可靠传输的服务，根据本发明，要使用的传输路径是在考虑到差分时延测量的情况下从可用路径中选择的。这在可用路径显著增加时延的情况下防止不必要的冗余传输，并且其允许在可用的不同路径提供较低时延的情况下进行路径切换。如果所使用的两个或更多路径提供定义的时延间隔内的相应时延，则本发明还允许执行连续的冗余传输。如果路径中的一个或多个具有高的抖动，则本发明对于减少抖动(时延变化)是特别有用的，并且冗余传输增加在所需的时延间隔内接收分组的可能性。

分组复制可以由传输实体或者自主地或者由接收器实体或控制实体触发地开启和关闭。

分组复制的开始可以由可靠性测量(例如分组错误率)或当前所使用的路径的超过阈值的时延测量触发。分组复制的开始可以替代地由通过较低的层对通信链路参数的确定来触发，例如链路质量测量。另一替代方案是从上层质量测量触发分组复制开始，例如分组错误率等。分组复制的开始也可以定期触发，以确定替代路径提供的潜在可靠性和时延收益。分组复制也可以是通信系统或通信会话的默认使用情况，并且本发明用于基于接收器中的时延差测量来触发分组复制的暂停。

分组复制可以执行至少足够长的时间以允许有意义的时延测量。可以执行多个测量的平均，以便消除异常的单个分组延迟并使得接收实体能够评估和比较由所涉及的路径引入的时延。

根据测量值和相应服务的时延要求及可靠性要求，差分时延测量可能导致通信路径的以下适配中的一个：

-如果两个路径之间的时延差超过预先确定的阈值，则将具有较低时延的路径保留为唯一的通信路径，而将另一路径(暂时)终止。这在以下情况下特别有用：一个路径的时延不断地将相应的分组延迟超过可接受的值，从而所接收的分组具有超过服务限制的总体延迟。

-如果时延差的符号随着时间而明显偏离，即每个通信路径都贡献大量的首先到达的冗余分组，则保留两个路径，并且分组复制继续。在这种情况下，抖动、总体分组延迟和在总体分组延迟预算内到达的分组的速率得到优化。

-如果时延差低于预先确定的阈值，并且服务所要求的分组错误率可能无法由单个路径传输来满足，则保留两个路径，并且分组复制继续。

时延差测量可以由接收实体通过PDCP点对点通信(peer-to-peercommunication)或通过控制实体(例如无线电资源控制(radio resource control，RRC)协议)提供给传输实体。替代地，在接收实体中评估测量，并通过PDCP或RRC协议向传输实体触发所产生的路径选择和优化的执行。

附图说明

现在将参照附图仅以示例的方式描述本发明的优选实施例，其中，

图1示出可能的分组复制方案；

图2示出示意性的第一连接场景；

图3是本发明的第一实施例的消息序列图；

图4示出示意性的第二连接场景；

图5是本发明的第二实施例的消息序列图；

图6示出示意性的第三连接场景；

图7是本发明第三实施例的消息序列图；

图8示出示意性的第四连接场景；以及

图9是本发明的第四实施例的消息序列图。

具体实施方式

下面描述本发明的实施例，这些实施例针对3GPP通信系统(例如LTE和/或新无线电(NR))进行优化。本发明分别使用对等PDCP层实体(作为终端用户装置(用户设备，UE)中的协议栈实体)和网络实体(例如BS、eNB或gNB)，在该对等PDCP层实体与该网络实体之间交换用户数据。在UE和NW中的PDCP层的每个实例下面，多个路径可以是可用的并且被选择的(参见图1)。对PDCP层及以下层中的技术的描述并不排除在通信网络的其他的协议层或实体中使用该构思。

例如，目前，在名为“接入流量控制、切换和拆分(access traffic steering,switching and splitting，ATSSS)”的活动中，3GPP为5G核心网络规定3GPP网络的功能，以针对可用的3GPP和非3GPP路径决定将到达的数据发送到哪里。目前的替代方案包括用于数据会话的3GPP和非3GPP的初始选择、改变和并行使用，但是这些目前的替代方案不包括单个分组的冗余传输。本发明可以通过在UE和5G核心网络的用户平面功能(user planefunction，UPF)中应用这些步骤而部署在ATSSS框架中，可能在UE与UPF之间使用新定义的流量控制协议(TFCP)。

分组复制可以定期激活，通过PDCP分析接收到的数据分组或作为由其他层报告绝对值或事件的结果。例如，MAC层可以报告分组重传率。当前的重传率可以由MAC层定期地或基于预先定义的事件(例如超过一个或多个确定的阈值)报告。同样，与PHY、IP或TCP层中的错误率有关的事件可以触发分组复制。分组复制的激活甚至可以基于下降的QoS水平或应用程序级别中的超时错误。可以将这些事件直接报告给PDCP或RRC，因为RRC与PDCP、RLC、MAC和PHY层连接。

在图2中示出的第一种情况示出用于多路径上行链路传输的分布式gNB和无线中继。

假设根据图2的场景，在该场景中，基站(gNBs)分为中央单元(CU)和分布式单元(DU)，两者一起形成常用gNB的全部功能。用于不同DU的多个CU组合成一个名为CU的实体。在该实施例中，CU1是gNB1的中央单元。分布式单元包括天线附近需要的所有功能，即物理层、MAC和RLC，而CU包括控制平面(RRC)和上层用户平面(PDCP)层。这种分割是众所周知的无线电接入网络变体，其对于CU在更大的高性能中央服务器中的虚拟化以及DU在天线或中继接入附近的本地部署是最有利的。在这种分布式无线电接入网络构架中，CU可以被认为是“靠近核心网络”，即CN的边缘部分，而DU是实际的无线电接入网络。

UE并行地通过无线中继(WR)、通过DU1连接到CU1并且最后到核心网络以及直接(没有无线中继地)通过DU2和CU2连接到核心网络。无线中继(WR)无线地(即，使用无线回程链路)连接到DU1和CU1。该示例考虑上行链路传输。

两个上行链路路径由于WR和CU的不同位置而具有不同的无线电传播特性，并且由于不同的无线电链路和在传输中所涉及的实体的不同数量而将具有不同的传输时延。在该示例中，CU1被认为是用于控制分组复制功能。差分时延测量在CU1中的PDCP中实现。

在图3中描绘并在下文中描述消息流的一个示例，其中编号与图中的步骤和消息相对应：

0.UE具有正在进行的、具有延迟敏感数据的上行链路连接。两个数据路径配置为可由UE使用。通过WR的路径21和通过gNB2的DU2的路径22。沿着不同路径传输的数据在CU中聚合，该CU靠近核心网络或与核心网络并置，例如，两者都是运营商网络的服务器场中的虚拟实体。目前仅使用路径21，因为这是迄今为止最有效的路径。

1.CU1的RRC层现在正在接收关于上行链路传输的时延问题的信息。在该示例中，通过WR服务当前的上行链路连接的DU1已经向CU1中的相关RRC实例发送时延警报，例如，作为MAC中的缓冲区状态测量指示UE中的上行链路缓冲区高且不断增加的结果。

2.CU1决定激活分组复制和时延差测量以处理时延问题。因此，CU1向UE中的对等RRC实体发送RRC消息，该RRC消息启动UE中的分组复制并且启用CU(CU1和CU2中的PDCP层)中的时延差测量。

3.作为触发消息的结果，建立UE与网络之间的第二通信路径。

4.步骤2中的RRC消息将触发UE开始到两个路径的分组复制。UE通过路径21(步骤4a)和路径22(步骤4b)传输复制的分组n。结果，CU可以监测所接收的复制分组的接收时间。

5.将冗余分组(步骤5a和5b)传输到共同的CU。

6.CU从冗余分组中得出时延差。对新的分组重复步骤4和5，直到通过考虑多个测量值得出可靠的时延差(例如平均)。

7.CU确定路径22的时延比路径20的时延短得多。因此，CU决定使用路径22并终止路径21。

8.CU配置DU2来担任上行链路传输的主要接收角色。

9.CU的RRC实体向UE中的对等实体指示使用路径22进行上行链路传输并终止路径20。UE终止路径21。该终止优选地包括发送缓冲区中待处理的所有分组，从而路径切换不引起任何分组损失。

10.CU向DU1指示终止路径21。

11.CU1终止分组计时监测。

12.UE继续路径22上的分组传输。

第二种情况在图4中示出。该第二种情况示出用于多路径下行链路传输和双连接的gNB和WiFi接入点。

在根据图4的示例中，假设以下场景。UE通过gNB1和gNB2与核心网络并行连接。该示例考虑下行链路传输。两个下行链路路径(路径31和路径32)由于这些gNB的不同位置而具有不同的无线电传播特性，并且将具有不同的传输时延。差分时延测量由UE中的PDCP层执行。

对应的消息流在图5中描绘。该消息流包含UE与gNB之间的消息。

所涉及的两个gNB之间的消息没有刻意描绘。在下文中描述MSC：

40.UE具有来自gNB1的、具有延迟敏感数据的正在进行的下行链路连接。

41.UE的RRC层报告关于下行链路传输的时延问题。在该示例中，使用当前下行链路连接的UE中的MAC层已经向gNB1中的相关对等RRC实例提供重传比率信息，该重传比率信息指示在成功接收之前需要重传的分组的平均比率，并且因此引起分组流的时延。

42.UE可以向gNB1提供测量，这些测量使得gNB1能够决定分组复制的启动，并且这些测量激活UE中的差分时延测量。替代地，UE从gNB1请求第二路径探测或第二路径使用。在两种替代方案中，根据本发明，gNB1决定执行分组复制。gNB1向UE中的对等RRC实体传输RRC消息“开始时延差测量”，以启动PDCP层中的测量，以便决定由MAC层中的频繁重传引起的时延问题是否可以通过使用另一传输路径来克服。替代地，RRC消息可以具有触发UE启用分组的冗余接收的主要功能，而时延测量的执行仅作为附带效应由该消息触发。

43.gNB1通过gNB2建立到UE的第二通信路径。gNB1充当主小区，并且gNB2充当次小区。两个gNBs通过Xn接口直接连接。在该实施例中，双连接模式用作分组复制功能。分组复制在gNB1的PDCP层中执行。gNB1与gNB2之间的分组通过Xn接口传输。由于Xn是两个gNB之间的有线直接链路，因此gNB1与gNB2之间的附加时延可以忽略。复制的分组n+3和分组n+4通过路径31和路径32传输到UE。

44.接收UE中的PDCP实体将在接收到来自gNB1的分组n+3时启动计时器1，并在接收到来自gNB2的冗余分组n+3时停止计时器1。

45.PDCP层从分组n+3和分组n+4的接收计时得出时延差。将时延差报告给主小区(gNB1)的RRC层。这可以通过绝对值(例如路径31比路径32快5ms)或通过基于阈值的报告(例如“没有明显的差分时延”)来完成。由于在该示例中在此时在两个路径之间没有明显的时延差，因此gNB1中的RRC向UE中的对等RRC实体发送“停止时延差测量”消息，并停止下行链路中的分组复制。再次，替代地，RRC指示冗余分组传输的停止，这导致UE中的时延测量的停止。

46.分组n+5和分组n+6不再复制并且仅通过路径31从gNB1传输到UE。

47.UE的RRC层现在正在从应用程序接收关于下行链路传输的时延问题的信息，并且正在向gNB1中的对等RRC层报告时延问题。

48.结果，gNB1决定再次激活分组复制和差分时延测量以处理时延问题。因此，gNB1向UE中的对等RRC实体发送第二RRC消息“开始时延差测量”，并以gNB2作为第二通信路径激活分组复制。

49.冗余的分组n+7和分组n+8通过路径31和路径32传输到UE。

50.接收UE中的PDCP实体将在接收到分组n+7时启动计时器1并在接收到来自gNB1的分组n+8时启动计时器2，并且在接收冗余分组n+7时停止计时器1，并在接收来自gNB2的冗余分组n+8时停止计时器2。

51.PDCP层从分组n+7和分组n+8的接收计时中得出时延差。将该时延差报告给主小区中的RRC层。这可以通过绝对值(例如，路径32比路径31快50ms)或通过基于阈值的报告(例如“路径32具有中等速率较低时延”)来完成。由于在两个路径之间存在明显的时延差，因此gNB1中的RRC触发向gNB2的移交。

图6示出第三种情况，其中，gNB和无线中继使用新的层来提供多路径上行链路传输。

在根据图6的场景中，UE通过无线中继并且并行地通过gNB2与核心网络连接。无线路由器无线地(即，使用无线回程链路)连接到gNB1，该gNB1与核心网络连接。该示例考虑上行链路传输。两个上行链路路径(路径61和62)由于WR和gNB的不同位置而具有不同的无线电传播特性，并且由于不同的无线电路径和在传输中所涉及的实体的不同数量而将具有不同的传输时延。在该实施例中，在PDCP层之上且在IP层之下，用户平面的协议栈中的新的层控制分组复制功能并执行差分时延测量。这个新的核心网络功能命名为分组复制功能(packet duplication function，PDF)。该PDF可以与UPF并置。

对应的消息流在图7中描绘并在下文中描述：

70.UE具有正在进行的、具有延迟敏感数据的上行链路连接。两个数据路径配置为可由UE使用；通过WR/gNB1的路径61和通过gNB2的路径62。不同路径的数据在核心网络中的PDF中进行聚合。目前仅使用路径61，因为该路径是迄今为止最有效的路径。

71.gNB1的RRC层现在正在接收关于上行链路传输的时延问题的信息。在该示例中，通过WR服务当前的上行链路连接的gNB1中的RRC已经接收由UE的MAC层发送的时延警报，例如，作为MAC中的缓冲区状态测量指示UE中的上行链路缓冲区高且不断增加的结果。gNB1正在将时延问题报告给核心网络(CN)中的实体，例如控制受影响的数据流(PDU会话)的AMF或SMF。

72.核心网络中的实体决定激活分组复制和时延差测量以处理时延问题。因此，该实体向UE传输消息，该消息在PDF层中的UE中开始分组复制并在核心网络中的UPF的PDF层中激活时延差测量。

73.作为触发消息的结果，UE与已经根据步骤70配置的网络之间的第二通信路径建立。该步骤可以是激活到gNB2的无线电传输。替代地，到gNB2的无线电传输已经针对一些PDU会话建立，并且该步骤包括针对一直使用通过WR/gNB1的路径的一个或多个附加PDU会话而激活冗余传输。

74.步骤72中的消息将触发UE中的PDF层开始向两个路径的复制分组。UE通过路径71(步骤74a)和路径72(步骤74b)传输复制的分组n。结果，PDF可以监测接收到的复制分组的接收时间。

75.将冗余分组(步骤75a和75b)传输给CN中的PDF，例如在用户平面功能(UPF)中。

76.PDF从冗余分组中得出时延差。对新的分组重复步骤74和75，直到通过考虑多个测量值得出可靠的时延差值(例如平均)。

77.PDF确定路径62的时延比路径61的时延短很多。因此，核心网络中的实体决定使用路径62并终止路径61。

78.CN(AMF或SMF)将gNB2配置为担任上行链路传输的主要接收角色。该步骤可以是直接配置gNB2，请求gNB1启动到gNB2的移交或路径切换，或请求UE触发其服务gNB1移交连接。后一替代方案可以包括向UE发送PDF的测量结果，例如通过SMF或AMF，该SMF或AMF将结果转发给gNB1以允许gNB1最终决定移交给gNB2。

79.gNB1的RRC实体或AMF或SMF向UE中的对等实体指示使用路径62进行上行链路传输并终止路径61，例如，移交、切换路径或类似程序。UE终止路径61。

80.CN指示gNB1终止路径61。

81.PDF终止差分时延测量。

82.UE继续路径62上的分组传输。该步骤优选地是移交给gNB2的结果，即UE与无线接入网络的RRC连接也转移到gNB2。

该实施例对于以下场景也是有利的：两个提到的gNB(gNB1和gNB2)是不同的无线电接入技术，例如，gNB1是5G新无线电基站(gNB)，gNB2是LTE基站(eNB)。无线中继(WR)不必包含在所给定的示例中，在此仅为了完整性而提到无线中继。

该实施例不仅适用于3GPP RAN，而且适用于非3GPP网络接入；例如，WiFi/N3IWF。在该替代方案中，上述与gNB1或gNB的连接将由通过WLAN接入网络和非3GPP互通功能(N3IWF)与核心网络的连接替换。由于在RAN级别上没有移交机制可用，因此PDF(可能与核心网络的用户平面功能UPF位于同一位置(co-located))和核心网络的会话管理功能(SMF)将建立冗余路径，最终决定要采取的路径并相应地通知UE。

在图8中示出的第四种布置中，gNB和无线中继通过UE借助绝对时间报告提供多路径上行链路传输。

在根据图8的实施例中，UE朝向gNB1和gNB2与核心网络连接。该示例考虑上行链路传输。两个上行链路路径(路径91和92)由于gNB的不同位置而具有不同的无线电传播特性，并将具有不同的传输时延。在该示例中，差分时延测量基于两个gNB中的PDCP层的时间报告。UE控制分组复制功能并基于来自gNB的绝对计时报告执行差分时延测量。将差分时延测量结果报告给网络，以便选择合适的通信路径。

对应的信息流在图9中描绘并在下文中描述。

100.UE具有正在进行的、具有延迟敏感数据的上行链路连接。两个数据路径配置为可由UE使用。通过WR的路径91和通过gNB2的路径92。不同路径的数据在UPF(用户平面功能)中聚合。目前仅使用路径91，因为该路径是迄今为止最有效的路径。

101.UE现在正在接收关于上行链路传输的时延问题的信息。在该示例中，UE中的使用当前上行链路连接的应用程序已经发送时延警报，例如，向操作系统或相关的RRC实例发送时延警报。UE将时延问题报告给核心网络。

102.核心网络中的实体决定激活分组复制和时延差测量以处理时延问题。因此，该实体向gNB1(步骤102a)和gNB2(步骤102b)传输消息“开始时延差测量”。该消息将触发gNB中的PDCP层进行监测并向UE报告所接收的分组的接收时间。

103.核心网络中的实体向UE发送消息“开始时延差测量”。

104.UE激活PDCP层中的分组复制，并通过路径91(步骤104a)和路径92(步骤104b)传输复制的分组n。

105.接收PDCP层将向UE报告分组n的接收时间。

106.UE从所报告的接收计时得出时延差。对新的分组重复步骤104和105，直到通过考虑多个测量值得出可靠的时延差值(例如平均)。将差分时延测量结果报告给核心网络中的实体。

107.核心网络中的实体确定路径92的时延比路径91的时延短得多。因此，该实体决定使用路径92并终止路径91。

108.核心网络中的实体在108a中向gNB2指示接管上行链路传输。核心网络中的实体在108b中向UE指示使用路径92作为通信路径。

109.UE停止分组复制，并仅使用路径92作为通信路径。

110.核心网络中的实体向gNB1指示终止通信路径91。

111.作为所接收的消息的结果，停止对接收计时的监测和报告。

112.UE继续路径92上的分组传输。

先前的示例的与不同无线电接入技术和非3GPP接入的gNB有关的评论也适用于本示例。

综上所述，本发明提供以下方面：

用于现有冗余传输方法的新的差分时延测量：

PDCP增强：时延测量可以例如在PDCP层中激活。在成功接收特定的数据分组之后启动计时器，并且当相同的分组通过不同的MAC层或不同的物理资源到达PDCP层时停止该计时器。所得出的持续时间是冗余数据分组的期望时延差。显然，当计时器超过最大等待时间时，该计时器也会停止。向PDCP层通知有关在其上接收到分组的MAC层或物理传输资源的信息。

冗余分组的时延差可以被进一步处理以消除单个分组传输的特殊性质，例如，在一个时间间隔内进行平均，在进行平均之前消除最大值和/或最小值，和/或从处理中消除错误地接收的分组的延迟。

如果冗余分组之间产生的时延差超过阈值，则接收器中的PDCP将分组通过其已经首先到达的路径(例如MAC或PHY层)报告为更适合的通信路径。替代地，测量实体将所测量的差分时延值提供给网络。对于下行链路场景，测量由UE执行，并且因此配置(provisioning)可以通过PDCP协议、RRC协议或其他协议来传输。对于上行链路场景，测量在网络中执行并且将测量结果提供给网络中的决定实体。

如果冗余分组之间产生的时延差低于预先定义的阈值，则接收器中的PDCP报告两个路径均适合于数据传输。结果，两个路径可以连续地用于传输冗余分组。

如果时延差没有明确地导致单个路径具有较低的延迟，则接收器中的PDCP报告两个路径均适合，并且报告两个路径的使用显著降低总体时延。结果，再次，两个路径可以连续地用于传输冗余分组。

用于决定哪个传输路径保持激活的报告可以直接给发送器，例如通过RRC协议。替代地，接收器可以决定哪个传输路径保持激活(所测量的路径中的任何一个或两个)，并通过PDCP点对点信令或通过RRC协议将该决定报告给发送器。

如果以下事件中的一个或多个发生，则触发冗余传输：

时延超过给定的阈值

抖动超过给定的阈值

重传率超过给定的阈值

数据吞吐量正在下降

错误率增加

来自上层的通知：当前通信路径不足以保证QoS

如果以下事件中的一个或多个发生，则冗余再次关闭：

在确定的时间段之后

具有更高QoS水平的通信路径的选择已经完成

时延已显著减少

QoS已显著增加(由上层报告)

数据吞吐量已增加

错误率显著降低

重传已显著减少

通信路径彼此之间无显著不同

一个通信路径的质量下降低于另一通信路径的质量

本发明允许根据给定的时延要求选择当前最佳的传输路径。本发明提供用于准确地比较由不同通信路径引入的时延的手段，同时仅在测量需要时或者在可靠性和时延方面对数据传输有利且有效时使用分组复制(和相应的无线电资源)。本发明包括分组复制和时延差测量的定期的、永久的和事件驱动的触发，并且本发明包括与测量的相应停止相结合的、对路径和冗余级别的选择。

使用不变的实际有效载荷数据进行时延测量是有利的。在现有技术中，将附加信息(例如计时信息)添加到实际有效载荷或将特殊的探测数据注入到有效载荷数据流中。因此，测量变得失真，因为实际的分组大小或分组的数量/频率改变。用于测量的附加数据导致数据开销。

冗余传输的本质是增加通信的可用性和可靠性。因此，使用附加的无线电资源进行冗余传输以达到QoS测量的目的与现有的时延测量方法相比明显更加准确，并且具有增加连接可靠性的积极附带效应。

Claims (10)

1.一种在用户设备(UE)装置与核心网络之间选择最佳通信路由的方法，其中，在所述UE装置与所述核心网络之间能够建立多个不同的通信路径，所述方法包括：

在所述UE装置和核心网络实体中的第一方处确定应执行通信路径时延测量，并通知所述UE装置和所述核心网络中的另一方将执行所述通信路径时延测量；

如果先前在所述UE装置与所述核心网络之间没有建立至少一个第二通信路径，则在所述UE装置与所述核心网络之间建立至少一个第二通信路径；

通过至少所述第一通信路径和所述第二通信路径传输复制的数据分组；

从通过所述第一通信路径和所述第二通信路径所接收的数据分组确定通过所述第一通信路径和所述第二通信路径的传输之间的时延差测量；

使用所述时延差测量，从所述第一通信路径和所述第二通信路径中选择所述通信路由以用于后续通信。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述核心网络包括与第一分布式单元(DU)(gNB1)和第二DU(gNB2)进行通信的中央单元(CU)实体，并且每个DU与所述CU结合形成基站。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一通信路径上的第一DU探测到潜在的通信问题并通知所述CU，所述CU通过所述第一通信路径向所述UE装置发送无线电资源控制消息，并且在通过所述第二DU的所述第二通信路径已经建立之后，所述UE开始通过所述第一通信路径和所述第二通信路径传输复制的数据分组，从而使得所述CU能够执行所述通信路径时延测量。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述UE装置探测到第一通信路径的潜在通信问题并通知所述CU，所述CU通过所述第一通信路径向所述UE装置发送无线电资源控制消息，并且在通过所述第二DU的所述第二通信路径已经建立之后，所述UE开始通过所述第一通信路径和所述第二通信路径传输复制的数据分组，从而使得所述CU能够执行所述通信路径时延测量。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述UE装置探测到第一通信路径的潜在通信问题并通知所述CU，所述CU指示所述UE装置以及所述第一和第二DU开始通信路径时延测量，并且在通过所述第二DU的所述第二通信路径已经建立之后，将复制的数据分组通过所述第一通信路径和所述第二通信路径传输给执行所述通信路径时延测量的所述UE装置，并且将所述测量的结果传输给所述核心网络。

6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述通信路径时延测量由可靠性测量触发或定期触发。

7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，如果所述两个通信路径之间的所测量的时延差超过预先确定的阈值，则将具有较低时延测量的通信路径保留为唯一的通信路径。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，如果所测量的时延差随时间变化超过预先确定的阈值，则将所述第一通信路径和所述第二通信路径都保留并且复制分组传输。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，如果所测量的时延差随时间变化小于预先确定的阈值，并且服务要求所要求的分组错误率未被任何一个通信路径满足，则将所述第一通信路径和所述第二通信路径都保留并且复制分组传输。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一通信路径和所述第二通信路径中的一个通信路径由非3GPP接入网络提供。

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