基于基站与终端系统的5G分级业务QoS保障方法和系统与流程

本发明涉及无线通信，具体地，涉及一种基于基站与终端系统的5g分级业务qos保障方法和系统。

背景技术：

1、5g技术作为新一代移动通信技术，在传统人与人通信基础上，将大量机器设备、物联终端接入网络提供服务，呈现出万物互联的愿景。相较于上一代移动通信技术(4g)，5g技术具有高速率、低时延、广连接的显著技术优势，并能够提供定制化服务以满足不同用户的需求，被广泛应用于智慧交通、远程医疗、工业自动化等多种新兴领域。

2、5g通信网络是5g技术的核心载体，用于承载多种服务和应用。然而，不同服务与应用具有不同的数据传输需求。例如，控制类数据由于传输的数据量较少，对带宽的需求量不高，但是对实时性与可靠性的要求相对较高；视频类数据通常具有大量的数据传输需求，需要高带宽支持，但是对实时性与可靠性的要求相对较弱。因此，5g通信网络需要针对不同类型的数据进行业务分级，并根据不同的业务优先级，提供相应的服务质量保障(qos)。

3、现有的qos保障技术通常基于五元组(源ip地址、源端口、目的ip地址、目的端口和传输层协议)进行业务分级匹配，无法根据指定字段灵活的调整业务优先级，这在处理动态变化的qos需求时表现出了局限性。同时，现有的qos保障方法缺乏终端与基站的联动机制，仅提供分段的qos保障能力，无法提供端到端的qos保障能力。因此，发明一种基于基站与终端协同的5g分级业务qos保障方法具有重要意义。

4、专利文献cn110447260a公开了一种当在下一代移动通信系统中应用新的qos模型时用于减少终端和基站之间的处理负载的方法和装置，在下一代移动通信系统中，通过使无线电接口能够支持基于流的qos并且通过阻止qos流标识符和已经接收到qos流标识符的终端在drb映射期间重复不必要的操作，能够降低终端复杂度。然而该专利无法完全解决目前存在的技术问题，也无法满足本发明的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于基站与终端系统的5g分级业务qos保障方法和系统。

2、根据本发明提供的基于基站与终端系统的5g分级业务qos保障方法，包括：

3、步骤1：终端系统初始化；

4、步骤2：初始化流量整形器；

5、步骤3：初始化优先级匹配器；

6、步骤4：判断是否有数据到达，若是则缓存数据，否则返回步骤3继续执行；

7、步骤5：判断缓存的数据是否符合数据包转发规则，若是则获取数据，否则返回步骤4继续执行；

8、步骤6：判断获取的数据的目的地址是否为本机，若是则进行本地数据转发，否则匹配转发至基站。

9、优选地，硬件启动后，对5g终端进行初始化，并从5g核心网下载流量整形器配置文件与优先级匹配表；

10、根据流量整形器配置文件构建流量整形器，实例化根队列、中间队列与叶子队列，形成树状队列结构，并配置相关父队列与子队列间的匹配规则；

11、优先级匹配器加载下载的优先级匹配表。

12、优选地，当有数据包到达根队列时，根队列根据匹配规则对数据包进行匹配，并将数据包缓存相匹配的中间队列中；中间队列根据匹配规则对数据包进行进一步匹配，并将数据包缓存相匹配的中间队列或叶子队列中；不断重复上述过程，最终数据包被存储在某个叶子队列中。

13、优选地，当存储的数据符合数据包的出队列转发规则时，流量整形器将数据包从子队列中取出，并存储在父队列中；不断重复上述过程，最终数据包从某个叶子队列重新传回根队列中，等待进一步转发。

14、优选地，当数据包重新转发至根队列时，需对数据包下一步的转发目的进行判断；当数据包的ip地址为本机ip地址时，系统根据数据包的端口号信息将数据包转发至相对应的本地应用；当数据报的ip地址为外部ip时，优先级匹配器根据优先级匹配表中规定的优先级和服务质量标识符qfi映射关系，将数据包优先级所对应的qfi信息封装在数据包包头中，并转发至终端网卡，终端网卡根据qfi将数据包与基站的无线承载rb相匹配，实现端到端的qos业务转发。

15、根据本发明提供的基于基站与终端系统的5g分级业务qos保障系统，包括：

16、模块m1：终端系统初始化；

17、模块m2：初始化流量整形器；

18、模块m3：初始化优先级匹配器；

19、模块m4：判断是否有数据到达，若是则缓存数据，否则触发模块m3；

20、模块m5：判断缓存的数据是否符合数据包转发规则，若是则获取数据，否则触发模块m4；

21、模块m6：判断获取的数据的目的地址是否为本机，若是则进行本地数据转发，否则匹配转发至基站。

22、优选地，硬件启动后，对5g终端进行初始化，并从5g核心网下载流量整形器配置文件与优先级匹配表；

23、根据流量整形器配置文件构建流量整形器，实例化根队列、中间队列与叶子队列，形成树状队列结构，并配置相关父队列与子队列间的匹配规则；

24、优先级匹配器加载下载的优先级匹配表。

25、优选地，当有数据包到达根队列时，根队列根据匹配规则对数据包进行匹配，并将数据包缓存相匹配的中间队列中；中间队列根据匹配规则对数据包进行进一步匹配，并将数据包缓存相匹配的中间队列或叶子队列中；不断重复上述过程，最终数据包被存储在某个叶子队列中。

26、优选地，当存储的数据符合数据包的出队列转发规则时，流量整形器将数据包从子队列中取出，并存储在父队列中；不断重复上述过程，最终数据包从某个叶子队列重新传回根队列中，等待进一步转发。

27、优选地，当数据包重新转发至根队列时，需对数据包下一步的转发目的进行判断；当数据包的ip地址为本机ip地址时，系统根据数据包的端口号信息将数据包转发至相对应的本地应用；当数据报的ip地址为外部ip时，优先级匹配器根据优先级匹配表中规定的优先级和服务质量标识符qfi映射关系，将数据包优先级所对应的qfi信息封装在数据包包头中，并转发至终端网卡，终端网卡根据qfi将数据包与基站的无线承载rb相匹配，实现端到端的qos业务转发。

28、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

29、(1)本发明在终端侧实现流量整形器，整形器包含若干个层次化的优先级队列，每个优先级具有相应的入队列与出队列规则，并根据数据包中的指定字段将数据存储在相应的优先级队列中，从而实现业务的优先级分级；

30、(2)本发明根据在终端侧实现优先级匹配器，基于服务质量标识符qfi将终端侧的优先级与基站侧无线承载rb相匹配，从而实现端到端的服务质量保障；

31、(3)本发明基于指定字段灵活的进行业务优先级分级，并能够通过改变优先级队列的出入队列规则，实时调整qos保障策略。

技术特征：

1.一种基于基站与终端系统的5g分级业务qos保障方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于基站与终端系统的5g分级业务qos保障方法，其特征在于，硬件启动后，对5g终端进行初始化，并从5g核心网下载流量整形器配置文件与优先级匹配表；

3.根据权利要求2所述的基于基站与终端系统的5g分级业务qos保障方法，其特征在于，当有数据包到达根队列时，根队列根据匹配规则对数据包进行匹配，并将数据包缓存相匹配的中间队列中；中间队列根据匹配规则对数据包进行进一步匹配，并将数据包缓存相匹配的中间队列或叶子队列中；不断重复上述过程，最终数据包被存储在某个叶子队列中。

4.根据权利要求3所述的基于基站与终端系统的5g分级业务qos保障方法，其特征在于，当存储的数据符合数据包的出队列转发规则时，流量整形器将数据包从子队列中取出，并存储在父队列中；不断重复上述过程，最终数据包从某个叶子队列重新传回根队列中，等待进一步转发。

5.根据权利要求4所述的基于基站与终端系统的5g分级业务qos保障方法，其特征在于，当数据包重新转发至根队列时，需对数据包下一步的转发目的进行判断；当数据包的ip地址为本机ip地址时，系统根据数据包的端口号信息将数据包转发至相对应的本地应用；当数据报的ip地址为外部ip时，优先级匹配器根据优先级匹配表中规定的优先级和服务质量标识符qfi映射关系，将数据包优先级所对应的qfi信息封装在数据包包头中，并转发至终端网卡，终端网卡根据qfi将数据包与基站的无线承载rb相匹配，实现端到端的qos业务转发。

6.一种基于基站与终端系统的5g分级业务qos保障系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的基于基站与终端系统的5g分级业务qos保障系统，其特征在于，硬件启动后，对5g终端进行初始化，并从5g核心网下载流量整形器配置文件与优先级匹配表；

8.根据权利要求7所述的基于基站与终端系统的5g分级业务qos保障系统，其特征在于，当有数据包到达根队列时，根队列根据匹配规则对数据包进行匹配，并将数据包缓存相匹配的中间队列中；中间队列根据匹配规则对数据包进行进一步匹配，并将数据包缓存相匹配的中间队列或叶子队列中；不断重复上述过程，最终数据包被存储在某个叶子队列中。

9.根据权利要求8所述的基于基站与终端系统的5g分级业务qos保障系统，其特征在于，当存储的数据符合数据包的出队列转发规则时，流量整形器将数据包从子队列中取出，并存储在父队列中；不断重复上述过程，最终数据包从某个叶子队列重新传回根队列中，等待进一步转发。

10.根据权利要求9所述的基于基站与终端系统的5g分级业务qos保障系统，其特征在于，当数据包重新转发至根队列时，需对数据包下一步的转发目的进行判断；当数据包的ip地址为本机ip地址时，系统根据数据包的端口号信息将数据包转发至相对应的本地应用；当数据报的ip地址为外部ip时，优先级匹配器根据优先级匹配表中规定的优先级和服务质量标识符qfi映射关系，将数据包优先级所对应的qfi信息封装在数据包包头中，并转发至终端网卡，终端网卡根据qfi将数据包与基站的无线承载rb相匹配，实现端到端的qos业务转发。

技术总结本发明提供了一种基于基站与终端系统的5G分级业务QoS保障方法和系统，包括：步骤1：终端系统初始化；步骤2：初始化流量整形器；步骤3：初始化优先级匹配器；步骤4：判断是否有数据到达，若是则缓存数据，否则返回步骤3继续执行；步骤5：判断缓存的数据是否符合数据包转发规则，若是则获取数据，否则返回步骤4继续执行；步骤6：判断获取的数据的目的地址是否为本机，若是则进行本地数据转发，否则匹配转发至基站。本发明基于指定字段灵活的进行业务优先级分级，并能够通过改变优先级队列的出入队列规则，实时调整QoS保障策略。技术研发人员：于庆涵,王晓鸣,郭晓雪,王紫涵,杨凡,徐盼娟受保护的技术使用者：上海微波技术研究所（中国电子科技集团公司第五十研究所）技术研发日：技术公布日：2024/7/18