用于计算无线网桥的TSN能力的方法、通信系统和无线网桥技术方案

本公开涉及一种用于计算TSN网络内的通信系统中的WB的能力的方法。WB至少包括UPF、BS和UE。UPF包括允许所述BS和第一子网络之间的通信的至少一个NW端口。UE在TSN网络内以无线方式连接到所述BS，并且包括允许与第二子网络的通信的DS端口。该方法在WB处执行，并且包括基于与WB处的时间敏感通信的预期网络用途有关的信息来估计BS和UE之间的无线连接的性能容量，并且计算与所估计的性能容量对应的WB的TSN能力。本公开还涉及对应通信系统。本公开还涉及对应通信系统。本公开还涉及对应通信系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于计算无线网桥的TSN能力的方法、通信系统和无线网桥


[0001]本公开属于电信领域。它通常涉及用于时间敏感联网(TSN)的方法和系统，更具体地，涉及一种包括诸如5G系统(5GS)的无线网桥的TSN网络。
[0002]具体地，公开了一种用于计算时间敏感网络中的无线网桥的能力的方法以及对应通信系统及其无线网桥。

技术介绍

[0003]对于智能工厂环境，快速且可靠的通信和信息联网，特别是时间敏感联网(TSN)至关重要。它允许通过紧密地连接各个生产步骤以及生产计划和物流来跨工厂整合。
[0004]为了提供所寻求的连接，工业网络需要支持各种类型的业务，包括用于对需要确定性性能的机器和服务的实时控制的时间敏感(TS)业务。
[0005]时间敏感联网(TSN)由IEEE 802.1Q标准化以向工业网络提供确定性时延来处理TS业务。通过诸如各个帧和流的时间同步和TSN调度的多种机制来保证端对端通信截止期限和有界抖动，例如根据为网络内的所有组件生成的每流和每端口门控列表。
[0006]最初，TSN联网旨在用于能够支持传感器、致动器、控制器和IT中心之间的高速通信的有线网络。从有线传感器和致动器转向无线传感器和致动器提供了额外优点，例如移动性、可扩展性和降低的维护成本。为了将无线装置连接到TSN网络，需要诸如3GPP中定义的无线传输技术。
[0007]有线和无线技术之间的整合带来了还未完全解决的许多挑战，例如标准兼容性以及通过(有界)有线和(开放)无线介质的数据传输的特点。
[0008]本专利技术所解决的有线和无线技术之间的特定兼容性问题与可能改变通过5GS的数据流所经历的确定性延迟的无线网桥的可变吞吐量容量(或带宽)有关。
[0009]尽管下面无线网桥(WB)的描述聚焦于3GPP/5G网络，但它可被一般化到任何无线通信系统。
[0010]一些TSN调度和路由使用情况在计算上复杂，并且需要整个TSN网络内的各个组件的每流和/或每端口门控列表的耗时计算。为了适应这种使用情况，有益的是将计算集中在能够收集关于整个网络的信息的单个集中式实体中，以便寻找其中各个组件的最佳网络配置和调度。这种模型通常被称为集中式。
[0011]如IEEE 802.1Qcc标准所定义的，根据集中式模型，集中式用户配置(CUC)实体(1)发现(11)端站(ES)(2)，检索(12,13)这些端站的TSN能力和这些端站处的用户要求(换言之，业务规范)，并且配置(14)所述端站中的TSN特征。然后将配置信息提供(15)给集中式网络配置(CNC)实体(3)，CNC实体(3)发现(16)TSN网络(4)的物理拓扑(即，链路和网桥)，读取(17)所有所述网桥的TSN能力，然后生成(18)调度，并且如果成功完成，则配置(19)用于TS通信的所有网桥。为了完成此任务，CNC需要全面了解网络的物理拓扑以及所有网桥的TSN能力。
[0012]在CNC可能无法找到满足通过CUC获得的所有流请求的要求的TSN调度的情况下，
通过调节初始流请求来发起(20)TSN配置循环的新迭代。如IEEE 802.1Qcc标准所定义的为有线TSN提出的这种配置循环示意性地示出于图1中，随后是图2中提供的详细工作流程描述。
[0013]图1中的实施方式假设在确定TSN调度之前，所有组件(＝网桥)的网络物理拓扑和TSN能力是固定和已知的。有线组件的静态性质，特别是固定带宽允许CNC仅读取网络物理拓扑和有线TSN网桥能力一次，然后将这些数据用于TSN调度过程，而不管需要多少次迭代来生成与初始(或调节的)流请求对应的成功TSN调度。
[0014]相反，在诸如5GS的无线网桥的情况下，其内部无线链路的吞吐量容量不固定。相反，它取决于5GS所使用的无线电资源(RR)分配方案以及所述RR在竞争所述RR的无线装置之间的独立再分割：向一个链路提供越多资源，其它链路可用的资源越少。
[0015]一方面，与有线TSN网桥相比，无线网桥(WB)通过选择适当内部配置根据业务负载调节链路吞吐量容量的能力提供了重要优势。另一方面，计算有限RR在WB之间的所述适当再分割的优化问题需要关于未来业务负载的先验知识，其在请求5GS声明其TSN能力时不可用。这产生了“鸡
‑
蛋”问题，使5GS/TSN整合变得复杂。
[0016]实际上，在WB的情况下，所有内部无线电链路均经过共享无线介质。为了避免由于无线介质中的冲突而引起的不同端口之间的串扰，并且由于无线电信道在空间和时间上的变化，使用不同的无线电资源分配和时间/频率复用技术，导致WB的不同TSN能力。
[0017]这使得图2中所表示的标准TSN网络调度过程至少在涉及在通过不同RR分配可用的不同可能配置当中选择WB的适当内部配置方面效率低下。
[0018]在没有其预期用途的先验知识的情况下，WB的TSN能力可能仅基于假设最坏情况场景(而非实际业务负载)来定义。这种“盲猜”可能导致经过5GS的流的附加时延和抖动。这可潜在地通过WB内部配置的适当选择来避免。
[0019]现有技术没有教导如何解决这一问题，其仍是包括无线网桥的所有TSN网络所固有的，该无线网桥的特征在于具有与不同资源分配关联的可变TSN能力，所述WB可使用所述不同资源分配来支持在TSN能力声明时还未定义的给定业务负载。
[0020]特别是，NPL 1教导了“5GS与CNC之间的接口允许CNC学习5G虚拟网桥的特性”，然而它没有说明对于在CNC请求5GS声明其TSN能力时还未定义的业务负载是否以及如何估计和保证这些特性。
[0021]在PTL 1中，归功于根据WB所理解的(例如，由3GPP定义的)内部规范参数转换TSN数据(例如，根据IEEE 802.1编码)，基于为允许5GS与TSN网络之间控制和数据信息二者的双向通信而提出的TSN网络转换器(TT)的使用提出了允许3GPP WB与IEEE TSN网络之间的通信的解决方案，反之亦然。特别是，这允许CNC像具有与标准有线TSN网桥相同的性质的虚拟TSN网桥一样应对5GS。TT的使用简化了TSN和5GS之间的整合，但是它没有解决与5GS的可变TSN能力有关的问题。
[0022]在PTL 2中，通过提出一种迭代优化过程而部分地解决了这一问题，其特征在于5GS的不同可能内部配置的顺序评估以及基于至少与CNC所执行的TSN调度过程的成功度关联的优值函数在所测试的配置当中选择最佳配置。该过程导致包括5GS的TSN网络的总体性能改进，然而它没有教导5GS可如何预测可能潜在地导致更长优化时间的业务负载。
[0023]因此，需要向5GS提供用于预测其预期用途(特别是，用于预测每端口的业务负载)
的手段。这些预测可有助于解决“鸡
‑
蛋”问题，因此允许无线网络和有线网络之间更高效的整合。
[0024][引用列表][0025][专利文献][0026][PTL 1]国际专利申请WO2020/081062A1。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于计算包括第一子网络和第二子网络的时间敏感网络内的通信系统中的无线网桥的能力的方法，所述通信系统包括所述无线网桥并且还包括至少两个端站，所述无线网桥包括至少一个用户平面功能实体、至少一个基站和至少一个用户设备，所述至少一个用户平面功能实体包括允许所述至少一个基站与所述第一子网络之间的通信的至少一个网络侧端口，所述至少一个用户设备以无线方式连接到所述至少一个基站，所述至少一个用户设备包括允许与所述第二子网络的通信的至少一个装置侧端口，所述至少两个端站中的至少一个连接到对应用户设备的对应装置侧端口，所述方法在所述无线网桥处执行，并且包括以下步骤：
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基于与所述无线网桥处的时间敏感通信的预期网络用途有关的信息来估计所述至少一个基站与所述至少一个用户设备之间的无线连接的性能容量，以及
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计算与所估计的性能容量对应的所述无线网桥的TSN能力。2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于与所述无线网桥处的时间敏感通信的预期网络用途有关的信息来估计所述至少一个基站与所述至少一个用户设备之间的所述无线连接的性能容量的步骤包括以下步骤：
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获得与所述无线网桥处的时间敏感通信的所述预期网络用途有关的所述信息，
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基于所获得的信息，生成表示与所述无线网桥处的时间敏感通信的所述预期网络用途对应的性能度量的服务质量模板，以及
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基于所生成的服务质量模板来估计所述至少一个基站与所述至少一个用户设备之间的所述无线连接的所述性能容量。3.根据权利要求2所述的方法，该方法还包括以下步骤：对于至少一个端口，确定在至少一个操作模式下与所述端口关联的性能指标，并且其中，生成所述服务质量模板的步骤还基于各个确定的性能指标。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，所述时间敏感网络还支持被配置为与所述端站通信的集中式用户配置实体，所述方法还包括以下步骤：基于充当所述集中式用户配置实体的无线网桥实体与至少一个所述端站之间的通信来获得与所述无线网桥处的时间敏感通信的所述预期网络用途有关的所述信息的至少一部分。5.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，所述时间敏感网络还支持被配置为根据集中式TSN模型执行网络发现的集中式网络配置实体，所述方法还包括以下步骤：基于由充当所述集中式网络配置实体的所述无线网桥进行的网络发现来获得与所述无线网桥处的时间敏感通信的所述预期网络用途有关的所述信息的至少一部分。6.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，所述时间敏感网络还包括将所述端站连接到所述无线网桥的多个TSN网桥，至少一个所述TSN网桥被配置为根据分布式TSN模型执行网络发现，所述方...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：