基站及数据传输的调整方法

技术领域

本发明涉及一种通讯传输机制，尤其涉及一种基站及数据传输的调整方法。

背景技术

在新一代4G/5G行动通讯网络布建中，大型基站(Macro Cell)与小型基站(SmallCell)在异质网络的布建有助于电信业者提升其所提供的行动通讯网络的涵盖率(Coverage)及容量(Capacity)。5G新无线电(New Radio，NR)研讨的初期提出了非独立组网(Non-Standalone，NSA)的演进通用陆面无线接入-双连接(EUTRA-NR Dual Connectivity，EN-DC)中4G/5G的双连接网络架构，即相当适合应用于大型基站与小型基站在异质网络的布建。其中，通过已广泛布建的长期演进(Long Term Evolution，LTE)大型基站及新布建的5G小型基站组成异质网络，并以双连接网络技术解决异质网络换手问题，也可增加有高带宽传输需求的用户设备的传输速度。

发明内容

本发明是针对一种基站及数据传输的调整方法，动态启动分裂承载及调整两基站之间的数据分配比率。

根据本发明的实施例，数据传输的调整方法适用于第一基站，且用户设备选择性地同时连接第一基站及第二基站。此调整方法包括下列步骤：判断负载残余量，且此负载残余量是供数据承载存储数据包所用的残余容量。判断数据承载中的待传输数据承载所需要的负载需求量，且此负载需求量是待传输数据承载对应的数个数据包所需要的容量。依据负载残余量及负载需求量的比较结果决定将待传输数据承载对应的那些数据包的部分拆分至第二基站来传输。。

根据本发明的实施例，基站包括基站间传输接口及处理器。用户设备选择性地同时连接此基站及第二基站。基站间传输接口用以与第二基站通讯。处理器耦接基站间传输接口，并经配置用以执行下列步骤。判断负载残余量，且此负载残余量是供数据承载存储数据包所用的残余容量。判断数据承载中的待传输数据承载所需要的负载需求量，且此负载需求量是待传输数据承载对应的数个数据包所需要的容量。依据负载残余量及负载需求量的比较结果决定通过基站间传输接口将待传输数据承载对应的那些数据包的部分拆分至第二基站来传输。

基于上述，本发明实施例的基站及数据传输的调整方法，比较负载残余量及负载需求量，并基于比较结果来决定启动或解除数据承载分裂。藉此，用户设备无须全时间监控两基站的数据传输。此外，在分裂承载进行的过程中，能动态调整分裂承载的数据分配比率，使汇合端在汇合时不会有因乱序(Out-of-Order)而来不及处理包所造成数据丟失的情形。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1是依据本发明一实施例的通讯系统的示意图；

图2是依据本发明一实施例的基站的组件方块图；

图3是依据本发明一实施例的另一基站的组件方块图；

图4是依据本发明一实施例的EN-DC架构的通讯系统的示意图；

图5是依据本发明一实施例的数据传输的调整方法的流程图；

图6是依据本发明一实施例的基站的状态图；

图7是依据本发明一实施例的第一状态的调整方法的流程图；

图8是依据本发明一实施例的第二状态的调整方法的流程图；

图9是依据本发明一实施例的比率调整方法的流程图。

附图标号说明

1：通讯系统；

10：用户设备；

30、50、MNB、SNB：基站；

31、51：天线；

32、52：接收器；

33、53：传送器；

34、54：模拟至数字/数字至模拟转换器；

35、55：存储器；

36、56：处理器；

37、57：基站间传输接口；

401、402：连线；

S1-MME、X2-C：控制面链路；

S1-U、X2-U：用户面链路；

MME：移动管理实体；

S-GW：服务网关；

S510～S550、S710～S780、S810～S880、S910～S960：步骤；

IS：初始状态；

FS：第一状态；

SS：第二状态。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

图1是依据本发明一实施例的通讯系统1的示意图。请参照图1，通讯系统1包括但不只限于一台或更多台用户设备10、基站30,50、及核心网70。

用户设备10可以是移动站、先进移动站(Advanced Mobile Station，AMS)、电话装置、客户驻地设备(Customer Premise Equipment，CPE)、或无线传感器等装置。

基站30,50可以是家用演进型节点B(Home Evolved Node B，HeNB)、eNB、次世代节点B(gNB)、基地收发器系统(Base Transceiver System，BTS)、中继器(relay)、或转发器(repeater)。需说明的是，本发明实施例不限制两基站30,50的类型或所支持行动通讯的标准是否相同。

图2是依据本发明一实施例的基站30的组件方块图。请参照图2，基站30包括但不只限于一根或更多根天线31、接收器32、传送器33、模拟至数字(A/D)/数字至模拟(D/A)转换器34、存储器35、处理器36及基站间传输接口37。

接收器32及传送器33分别用以通过天线31无线地接收上行链路(uplink)信号及传送下行链路(downlink)信号。接收器32及传送器33也可执行诸如低噪声放大、阻抗匹配、混频、升频或降频转换、滤波、放大及其类似者的模拟信号处理操作。模拟至数字/数字至模拟转换器34耦接接收器32及传送器33，模拟至数字/数字至模拟转换器34并经组态以在上行链路信号处理期间自模拟信号格式转换为数字信号格式，且在下行链路信号处理期间自数字信号格式转换为模拟信号格式。

存储器35可以是任何型态的固定或可移动随机存取内存(Random AccessMemory，RAM)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、闪存(Flash Memory)或类似组件或上述组件的组合。存储器35记录程序代码、装置组态、码本(Codebook)、缓冲的或永久的数据，并记录诸如无线电资源控制(Radio Resource Control，RRC)层、包数据汇聚通讯协议(Packet Data Convergence Protocol，PDCP)层、无线电连结控制(Radio Link Control，RLC)层、媒体访问控制(Media Access Control，MAC)层、实体(Physical，PHY)层等其他各种通讯协议相关软件模块。

处理器36耦接模拟至数字/数字至模拟转换器34及存储器35，处理器36并经组态以处理数字信号且执行根据本发明的例示性实施例的程序，且可存取或加载存储器35所记录的数据及软件模块。处理器36的功能可通过使用诸如中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)、微处理器、微控制器、数字信号处理(Digital SignalProcessing，DSP)芯片、场可程序化逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等可程序化单元来实施。处理器36的功能也可用独立电子装置或集成电路(IntegratedCircuit，IC)实施，且处理器36的操作也可用软件实现。

基站间传输接口37耦接处理器36，基站间传输接口37并可以是以太网(Ethernet)、光纤网络或其他传输接口。基站间传输接口37用于连接基站50，并对基站50传送信息或接收来自基站50的信息(即，与另一基站50通讯)。例如，基站30与基站50通过X2或Xn接口(未经过核心网70)传递信息。需说明的是，不同世代的行动通讯标准对于基站间的接口的定义可能不同，但本发明实施例不加以限制其名称或类型。

图3是依据本发明一实施例的另一基站50的组件方块图。请参照图2及图3，基站50的实施态样及其具备组件可参酌基站30的说明(即，天线51、接收器52、传送器53、模拟至数字/数字至模拟转换器54、存储器55、处理器56及基站间传输接口57分别对应到天线31、接收器32、传送器33、模拟至数字/数字至模拟转换器34、存储器35、处理器36及基站间传输接口37)，于此不再赘述。

值得注意的是，于本实施例中，用户设备10及基站30,50支持双连接(DualConnectivity，DC)功能。基站30作为主节点，而基站50作为次要节点。用户设备10可选择性地同时连接基站30及基站50。当基站30,50通过双连接功能服务用户设备10时，控制信令是在基站30与用户设备10之间传递，而数据可在基站30与用户设备10之间或是基站50与用户设备10之间传递。

核心网70内可能存在诸如归属用户服务器(Home Subscriber Server，HSS)、移动管理实体(Mobility Management Entity，MME)、服务网关(Serving Gateway，S-GW)、分组数据网络网关(Packet Data Network Gateway，PDN GW)、授权服务器功能(Authentication Server Function，AUSF)、接入及移动管理功能(Access and MobilityManagement Function，AMF)、会话管理功能(Session Management Function，SMF)、和/或用户面功能(User Plane Function，UPF)等设备。需说明的是，依据不同世代的行动通讯标准，核心网70内的设备类型及其功能可能不同，但本发明实施例不加以限制。

值得注意的是，在5G部署的初期，为了节省成本及快速开展业务，绝大多数的运营商选择非独立组网(NSA)模式。由于5G核心网的成本高但其成熟度不高，NSA模式下的5G基站通常是优先接入4G核心网(例如，演进包核心(Evolved Packet Core，EPC)，因此EN-DC架构作为5G初期导入增强行动宽带(Enhanced Mobile Broadband，eMBB)业务的首选。

图4是依据本发明一实施例的EN-DC架构的通讯系统的示意图。请参照图4，连线401代表控制面(C-Plane)，并用于传输控制信令。例如，4G LTE的基站MNB(例如，基站30)到核心网(即，移动管理实体MME及服务网关S-GW所处网络)之间有一条S1-MME的控制面链路。5G NR的基站SNB(例如，基站50)没有直接连线到核心网的控制面链路。基站MNB和基站SNB之间有一条X2-C的控制面链路。

另一方面，连线402代表用户面(U-Plane)，并用于传输用户数据。例如，基站MNB和基站SNB之间有一条X2-U的用户面链路。基站MNB与基站SNB分别与核心网之间有一条S1-U的用户面链路。

在这样的双连接架构中，用户设备UE(例如，用户设备10)有两条路径，且这两条路径是分别经基站MNB或基站SNB到达核心网。因此，数据的路径传输包括3种选择：其一，只选择经由基站MNB的路径传输；其二，只选择经由基站SNB的路径传输；其三，同时经由基站MNB及基站SNB的两条路径传输。

一般情况下，作为主节点的基站MNB使用数个不同的中心频率组成多层细胞(cell)的网络，这些小区都可以作为控制面的锚点。因此，这些4G细胞可被合称为主细胞群组(Master Cell Group，MCG)，且在其上建立的无线数据承载(bearer)即称为MCG承载(对应于只经由基站MNB的路径传输的选择)。相应地，数个5G细胞组成次要细胞群组(Secondary Cell Group，SCG)，且在其上建立的无线数据承载即称为SCG承载(对应于只选择经由基站SNB的路径传输的选择)。

至于同时经由基站MNB及基站SNB的两条路径传输的选择，需要MCG和SCG合作，且包数据被拆分成两路承载，因此在其上建立的无线数据承载即称为分裂承载(SplitBearer)。这个分裂承载的“分裂(Split)”和“汇合(Convergence)”可由PDCP层(例如，处理器36,56负责)处理的。这个选择主要用于MCG的承载不足以负荷用户设备UE的负载需求的情况，并可提升用户设备的传输速度。

然而，分裂承载技术存在以下问题：应用双连接网络时，用户设备UE需要开启并监控二个无线模块(例如，对应于4G及5G网络)的数据送收，因此较为耗电。若分裂承载在分裂端对于两基站MNB与SNB的数据分配比率不适当，则在汇合端汇合数据包时容易有乱序(Out-of-Oder)而来不及处理所造成数据丟失的情形。

对于前述问题，本发明实施例提出(1)启动(Activation)承载分裂传送机制、(2)动态调整主要基站及次要基站对于承载分裂的数据分配比率、以及(3)解除(Deactivation)承载分裂传送机制。藉此，基站30,50只会在适当的时候才进行分裂(Split)承载传送机制，并让用户设备10不必全时间开启并监控二个无线模块的数据送收。此外，在需要分裂承载时，基站30,50能动态调整数据分配比率，使汇合端在汇合时不会有数据丟失的情形。

为了方便理解本发明实施例的操作流程，以下将举诸多实施例详细说明本发明实施例中通讯系统1的运作流程。下文中，将搭配通讯系统1中各装置及其组件说明本发明实施例所述的方法。本发明实施例方法的各个流程可依照实施情形而随着调整，且并不只限于此。此外，为了方便说明，下文将以基站30的处理器36为例并作为操作的主体。然而，处理器36上的部分操作也可能通过基站50的处理器56执行，并由接收到来自核心网70的信息(相关于将某一数据承载对应数据包传送至用户设备10)的接收者作为运作执行者。

图5是依据本发明一实施例的数据传输的调整方法的流程图。请参照图5，处理器36判断负载残余量(步骤S510)。具体而言，此负载残余量是基站30提供给一个或更多个数据承载存储其数据包所用的残余容量。例如，针对各数据承载，PDCP层提供接收缓冲器(reception buffer)存储PDCP服务数据单元(Service Data Unit，SDU)或其他类型数据单元(用于夹带数据包)，且接收缓冲器设有预定或可变动的缓冲器大小。而负载残余量例如是缓冲器大小与已缓存的那些数据单元的大小的差值。处理器36会随时依据已成功传送的数据单元更新已缓存的那些数据单元的大小。需说明的是，负载残余量计算例如是基于3GPP TS 38.323提出的数据容量计算(data volume calculation)或其他计算方式。

处理器36判断数据承载中的待传输数据承载所需要的负载需求量(步骤S530)。具体而言，此负载需求量是待传输数据承载对应的数个数据包所需要的容量。反应于针对用户设备10的某一待传输数据承载有传输需求，处理器36会确认此待数据承载对应接收缓冲器，并通过接收缓冲器取得此待数据承载所需要传送的数据包的大小或其所需容量。

接着，处理器36依据负载残余量及负载需求量的比较结果决定将待传输数据承载对应的那些数据包的部分拆分至基站50来传输(步骤S550)。具体而言，处理器36会判断负载残余量是否足够此待传输数据承载所需的负载需求量传输。若足够，则表示此基站30有能力完全负担此负载需求量。即，通过前述只经由一个基站的路径传输的选择即可符合此负载需求量。若不足够，则基站30可能要寻求其他基站分担此负载需求量。即，通过前述经由两个基站的两个路径传输的选择可能符合此负载需求量。本发明实施例对数据包拆分的技术例如是基于3GPP所定义的分裂承载(split bearer)或是其他将单一数据承载的数据包分配到两个以上基站的路径传输的技术。

图6是依据本发明一实施例的基站30,50的状态图。请参照图6，基站30,50分别运行其分裂承载机制的状态机。状态机包括初始状态IS、第一状态FS及第二状态SS。基站30,50开机后处于初始状态IS，且反应于某一待传输数据承载有数据传输的需求而进入第一状态FS。第一状态FS关于使用非分裂承载(即，解除或禁能分裂承载机制)，且第二状态SS关于使用分裂承载(即，启动分裂承载机制)。接着，基站30,50会基于负载残余量及负载需求量的比较结果来决定是否维持在第一状态FS或切换至第二状态SS。

以下详细说明两状态FS,SS的运作流程。

图7是依据本发明一实施例的第一状态FS的调整方法的流程图。请参照图7，步骤S710及S720的介绍可分别参酌前述针对步骤S510及S530的说明，于此不再赘述。接着，处理器36会判断负载残余量大于此待传输数据承载的负载需求量(步骤S730)。若比较结果是负载残余量大于负载需求量，则处理器36将此待传输数据承载对应的那些数据包只由基站50或基站30中的一者来传输(可能基于MCG(对应于基站30)和SCG(对应于基站50)的归属)(步骤S740，即继续使用非分裂承载的第一状态FS)。

另一方面，若比较结果是负载残余量未大于负载需求量，则处理器36通过基站间传输接口37取得基站50的第二负载残余量(步骤S750)。此负载残余量是基站50提供给一个或更多个数据承载存储数据包所用的残余容量。第二负载残余量的计算方式可基于前述针对负载残余量的说明，于此不再赘述。第二负载残余量例如可通过3GPP TS 36.425所定义的数据递送状态(data delivery status)或其他关于可供待传输数据承载的数据包缓存的容量信息的信息传递。

接着，处理器36依据残余量总和及负载需求量的第二比较结果决定是否将待传输数据承载对应的那些数据包的部分拆分至基站50来传输。残余量总和是基站30的负载残余量与基站50的第二负载残余量的总和。处理器36可判断残余量总和是否大于负载需求量(步骤S760)。若第二比较结果是残余量总和大于负载需求量，则处理器36允许将待传输数据承载对应的那些数据包的部分拆分至基站50来传输(步骤S770，即启动分裂承载并切换至第二状态FS)。若第二比较结果是残余量总和未大于负载需求量，则处理器36通过传送器33发送控制信令，并在此控制信令要求用户设备10降低此待传输数据乘载的负载需求量(步骤S780)，并判断更新的负载需求量是否足够负载残余量承担(返回步骤S840)。例如，此控制信令是关于变更待传输数据乘载的类型、或数据包的压缩编码类型等。

图8是依据本发明一实施例的第二状态SS的调整方法的流程图。请参照图8，步骤S810～S830、S850～S860、及S880的介绍可分别参酌前述针对步骤S710～S730、S750～S760、及S780的说明，于此不再赘述。与第一状态FS不同处在于，若比较结果是负载残余量大于负载需求量，则处理器36是解除分裂承载(步骤S840，即切换至使用非分裂承载的第一状态FS)。此外，若第二比较结果是残余量总和大于负载需求量，则处理器36继续分裂承载(步骤S870，即维持在第二状态SS)。

由此可知，本发明实施例是基于基站30和/或基站50的负载残余量与负载需求量的比较结果，动态地切换状态。只要单一基站30或50的负载残余量足以负担(大于)负载需求量，用户设备10即只需要通过单一通讯模块进行数据传输作业，从而节省电力。

需说明的是，在其他实施例中，处理器36也可能是反应于比较结果是负载残余量未大于负载需求量，而直接启动分裂承载机制，且不考虑第二负载残余量。

此外，在处于第二状态SS下，本发明实施例也能动态调整承载分裂对应两基站30,50的数据分配比率。图9是依据本发明一实施例的比率调整方法的流程图。请参照图9，若处理器36决定将待传输数据承载对应的那些数据包的部分拆分至基站50来传输(即，继续或切换至第二状态SS)，处理器36可通过基站间传输接口37取得基站50针对此待传输数据承载对应的那些数据包的丟失量比率。例如，3GPP TS 36.425定义的数据递送状态消息记录关于已成功和/或未成功送达的数据单元相的关信息，处理器36可基于此信息来计算另一基站50传送此待传输数据承载的数据包的丟失量比率(未成功送达的数据单元的总和除以此分配到此基站50的数据包量的结果)。若此丟失量比率小于比率阈值(例如，10、25、或40％)，则表示通过另一基站50传送成功的机会较高，且处理器36可增加分配到基站50的数据分配比率(步骤S930)(分配到基站30的数据分配比率可能对应降低)。此数据分配比率相关于拆分至另一基站50的数据包所占那些数据包的比率。处理器36可对数据分配比率增加特定数值或基于其他参数动态(例如，丟失量比率、或信道质量等)改变增加的数值。另一方面，若此丟失量比率未小于比率阈值，表示通过另一基站50传送成功的机会较低，且处理器36可降低基站50的数据分配比率(分配到基站30的数据分配比率可能对应增加)。相似地，处理器36也可对数据分配比率减少特定数值或基于其他参数动态(例如，丟失量比率、或信道质量等)改变减少的数值。

此外，若数据分配比率经降低后，处理器36进一步判断此数据分配比率是否小于比率下限(例如，10、5、或3％)(步骤S950)。若此数据分配比率小于比率下限，则表示通过另一基站50传送失败的机会较高，且处理器36将待传输数据承载对应的那些数据包只由基站30来传输，并据以解除分裂承载机制(步骤S960，即切换至第一状态FS)。另一方面，若此数据分配比率未小于比率下限，则处理器36继续更新丟失量比率(返回步骤S910)。

由此可知，本发明实施例是基于另一基站传送数据的丟失量，动态地切换调整两基站的数据分配比率。只要另一基站50的丟失量比率较高，则让基站30对应的数据分配比率增加，从而提升数据包传送成功的机会。

需说明的是，在其他实施例中，处理器36也可能是反应于自己的丟失量比率过高(与比率阈值比较)，而增加另一基站50对应的数据分配比率。或者，处理器36会基于用户设备10回报的信道质量、信号强度等条件来调整数据分配比率，且让传送成功的机会相较高的路径对应的数据分配比率增加。

综上所述，本发明实施例的基站及数据传输的调整方法，考虑用户设备的数据传输负载(Data Traffic Loading)(即，负载需求量)、基站的数据传输负载(即，负载残余量)、及两基站的信道质量(相关于丟失量比率)，并据以动态启动或解除分裂承载机制且调整分裂承载的数据分配比率。藉此，用户设备无须全时间同时监控两基站的数据收送，且汇合端来得及汇合数据。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。