CN100373819C

CN100373819C - 一种Iub口传输承载的同步方法

Info

Publication number: CN100373819C
Application number: CNB2004100097268A
Authority: CN
Inventors: 李维; 潘凤艳; 周天才
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: CN1770662A

Abstract

本发明公开了一种Iub口传输承载的同步方法，用于在移动通信系统的无线网络控制器和基站之间进行节点同步、传输信道同步和定时调整，在所述定时调整中，在基站侧设置允许数据帧到达的时间范围的实际接收窗口，还设有小于实际接收窗口且处于实际接收窗口范围内的虚拟窗口，如果数据帧到达基站的到达时刻落在虚拟窗口外，则基站向无线网络控制器发起时间调整，从而提早避免数据帧的到达时刻落到实际接收窗口外，降低因数据帧的到达时刻落在实际接收窗口之外而造成的丢包概率。

Description

一种Iub口传输承载的同步方法

技术领域

本发明涉及第三代移动通信系统中无线网络控制器和基站之间接口，特别是涉及移动通信系统Iub口传输承载的同步方法。

背景技术

在3GPP的协议中，对于RNC(Radio Network Controller，无线网络控制器)和Node B(基站)之间的同步，定义了一套完整的流程(TS25.402)和与之对应的FP(Frame Protocol，帧协议)帧结构(TS25.427，TS25.435)。

在Iub口，每一个传输信道使用独立的传输承载，FP帧协议提供了这样一种传输承载初始同步和同步保持的机制。具体地说，包含节点同步、传输信道同步和定时调整三个过程。

对于节点同步，其目的是获得RNC与Node B之间的定时偏差。节点同步由下行节点同步帧的发送和上行节点同步帧的发送两个步骤组成，如图1所示。下行节点同步帧中携带了时间T1，而上行节点同步帧中携带了T1，T2和T3。图中的T1对应着RNC下行节点同步帧的发送时刻，T2对应着Node B收到下行节点同步帧的时刻，T3对应着Node B发送上行节点同步帧的时刻，T4对应着RNC收到上行节点同步帧的时刻。T1和T4的时间值是以RNC侧的定时器为准，而T2和T3的时间值是以Node B侧的定时器为准，协议中允许的时间精度最高可以是0.125ms。RNC到Node B的数据传输双向延时可以由下式计算：

Round Trip Delay(RTD)＝(T4-T1)-(T3-T2)；

对于传输信道同步，其目的是RNC在节点同步完成后监测Iub口传输承载的同步状态，获知在当前定时条件下，RNC发送数据帧落在Node B接收窗口中的相对位置。Node B上的接收窗口对应着数据帧被允许到达的时间范围。接收窗口的定义如图2所示，TOAWS和TOAWE分别对应着接收窗口的起始点和结束点，这两个参数的时间原点分别是TOAWE和LTOA。LTOA表示允许数据到达的最迟时刻。TOA表示数据帧到达时间在接收窗口中的相对位置，其原点是TOAWE，这也就是说：当TOA>TOAWS时，表示数据帧落在接收窗口之前；当TOA<0，表示数据帧落在接收窗口之后。与节点同步类似，传输信道同步也包含下行和上行两个过程，即：下行传输信道同步帧的发送和上行传输信道同步帧的发送。下行传输信道同步帧中携带了该帧的帧号CFN(Connected Frame Number，连接帧号)，Node B在收到该控制帧后根据接收窗口的配置(TOAWS/TOAWE)和处理数据需要预留的时间(Tproc)计算出该帧实际落在接收窗口中的相对位置(TOA)，然后将下行传输信道同步帧中的CFN以及TOA在上行传输信道同步帧中发送给RNC。RNC最后会根据该TOA值调整本地定时器(提前或者滞后)。图3和图4分别对应着TOA>0和TOA<0的两种情况。

对于定时调整，其功能与传输信道同步类似，区别在于定时调整是NodeB在发现RNC发来的数据帧出窗时主动发起的，而传输信道同步是由RNC主动发起的。具体地，在接收RNC数据帧的过程中，一旦Node B发现数据帧落在接收窗口之外，会立即向RNC发送一个上行时间调整帧，其中携带着该数据帧的帧号CFN和到达时刻在窗口中的相对位置TOA，如图5所示。随后RNC会根据该TOA值调整本地定时器(提前或者滞后)。

合理有效地对以上三个过程进行组合，是Iub口取得同步的关键所在。现有技术对Iub口的同步实现通常分为初始同步和同步保持两个过程，初始同步通过节点同步过程来取得，同步保持既可以通过RNC主动地发起传输信道同步过程，也可以在Node B发现数据帧出窗时主动发起时间调整过程。

现有技术地缺陷主要在于以下几点：

对数据出窗的处理过于简单，仅仅在数据出窗后才做时间调整，没有有效的预警措施，造成Iub口下行数据丢包比较频繁；

对于Node B连续发送时间调整帧可能引起的定时过调问题，没有给出保护措施。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种Iub口传输承载的同步方法，解决现有技术仅仅在数据出窗后才做时间调整，没有有效的预警措施造成Iub口下行数据丢包比较频繁的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种Iub口传输承载的同步方法，用于在移动通信系统的无线网络控制器和基站之间进行节点同步、传输信道同步和定时调整，其特点在于，在所述定时调整中，在基站侧设置允许数据帧到达的时间范围的实际接收窗口，还设有小于实际接收窗口且处于实际接收窗口范围内的虚拟窗口，如果数据帧到达基站的到达时刻落在虚拟窗口外，则基站向无线网络控制器发起时间调整，从而提早避免数据帧的到达时刻落到实际接收窗口外，降低因数据帧的到达时刻落在实际接收窗口之外而造成的丢包概率。

上述的Iub口传输承载的同步方法，其特点在于，进一步包括如下步骤：步骤一，通过节点同步获得无线网络控制器定时器与基站定时器的偏移量，并将下行方向的偏移量保存在无线网络控制器中；步骤二，根据所述偏移量，计算在无线网络控制器的当前定时器时刻发送的数据到达基站的期望到达时刻；无线网络控制器通过传输信道同步校验所述到达时刻，并根据需要进行偏移量的调整，使得所述到达时刻正好落在基站接收窗口的中间位置；步骤三，在数据帧的发送过程中，基站不断检验所述到达时刻在所述实际接收窗口中的位置，如果数据帧的到达时刻落在虚拟窗口外，则基站向无线网络控制器发送时间调整帧，无线网络控制器会根据所述时间调整帧调整本地定时器，使所述到达时刻返回到所述虚拟窗口内。

上述的Iub口传输承载的同步方法，其特点在于，进一步还包括：步骤四，无线网络控制器还会定时发起周期同步，监视根据当前的所述偏移量计算出的基站时间是否准确，以便及时发现Iub口的定时偏移，并对上行同步帧中携带的所述到达时刻在所述实际接收窗口中的位置参数进行判断，以便及时调整本地保存的时间偏移量。

上述的Iub口传输承载的同步方法，其特点在于，在所述步骤四中，如果无线网络控制器进行了一次定时器调整，则在后续的一段时间内，忽略所有的时间调整帧，停止做定时调整。

上述的Iub口传输承载的同步方法，其特点在于，在所述步骤四中，无线网络控制器会先后发起两次传输信道同步，如果所述两次同步的数据帧的所述到达时刻都落在基站的实际接收窗口内，则认为在以后的一段时间内，真正的数据调度都会落在所述实际接收窗口内；只要有一个数据帧的所述到达时刻落在实际接收窗口外，就对无线网络控制器的定时器进行调整。

上述的Iub口传输承载的同步方法，其特点在于，所述两次传输信道同步的第一次同步在无线网络控制器调度周期的开始时刻发起，而第二次同步在同一个调度周期的结束时刻发起，从而这两次传输信道同步分别对应着当前调度周期中最早的位置和最晚的位置。

上述的Iub口传输承载的同步方法，其特点在于，所述两次同步的两个同步帧在不同的调度周期发送。

上述的Iub口传输承载的同步方法，其特点在于，在奇数周期，所述同步帧在调度周期的起始位置发送；在偶数周期，所述同步帧在调度周期的结束位置发送，最后结合连续两个调度周期的同步结果对接收窗口进行调整。

上述的Iub口传输承载的同步方法，其特点在于，在所述步骤四中，在无线网络控制器侧，设置比基站实际接收窗口小的虚拟窗口，在数据帧的发送过程中，如果无线网络控制器在上行传输信道同步帧或者时间调整帧中收到的到达时刻落在无线网络控制器本地的虚拟窗口之外，则对本地定时器进行调整。

本发明的技术效果在于：

1、本发明提供的Iub口传输承载的同步方法，通过设置虚拟窗口，能提早避免数据帧的到达时刻落到实际接收窗口外的出窗现象，降低因数据帧的到达时刻落在实际接收窗口之外的造成的丢包概率。

2、本发明在RNC进行了一次定时器调整后，通过在后续的一段时间内忽略所有的时间调整帧，停止做定时调整，避免了因为Node B连续发送时间调整帧可能引起的定时过调问题。

所以本发明能在遵从协议的前提下，简单快速地取得同步，并在RNC与Node B的定时发生偏移时及时校正，抵御Iub口数据传输的抖动。

下面结合附图进一步详细说明本发明的具体实施例。

附图说明

图1是RNC-Node B节点同步说明；

图2是TOAWS，TOAWE，LTOA与TOA参数说明；

图3是TOA大于O的传输信道同步过程；

图4是TOA小于O的传输信道同步过程；

图5是时间调整过程；

图6是初始同步和同步保持流程图；

图7是改进的接收窗口实现；

图8是定时调整举例；

图9是RNC分布式处理的实现。

具体实施方式

在实际实现中，RNC的用户面处理是分布式进行的，每个处理器处理一定数量的用户，多个处理器协同工作。RNC在Iub口传输承载的使用和管理方式如图9所示。在不违背协议的情况下，每个处理器各自有一个本地计数器(RFN)，RNC91与Node B92定时关系的维护最终反映在RFN与BFN(NodeB计数器)之间偏移量的管理上。这也就是说每个处理器的RFN记数都是独立的，每个处理器各自维护一套本地计数器(RFN)和Node B计数器(BFN)的偏移量。这样即使是不同的RFN也可以映射到同一个BFN上。

以下结合图6详细说明初始同步和同步保持的流程：

第1步(步骤610)：在传输网络层(TNL)链路建立完成后，RNC首先向Node B发送下行节点同步帧，Node B在收到后回应上行节点同步帧。在这一步确定RNC发送某一帧的时刻(以RNC本地定时为单位)与Node B收到该帧的时刻(以Node B本地定时为单位)的偏移量，并将下行方向的偏移量保存在RNC中。有两个因素影响着这个偏移量：一是RNC定时计数器和NodeB定时计数器之间的偏移量；一是RNC到Node B的下行传输延时。与下行定时偏移量相对应，当然还有上行定时偏移量，也就是综合RNC-Node B定时计数器偏移量和Node B到RNC上行传输延时的偏移量。但是考虑到Node B处理下行数据远比RNC处理上行数据复杂，数据过早到达会占用过多的缓冲区，过晚到达会使Node B来不及处理数据，所以我们仅仅对下行数据的到达时间进行控制，因此RNC只需要关心下行的传输延时。

RNC和Node B下行定时偏移量的计算方法如下：

Downlink Offset＝T2Node B-T1RNC；

而RNC T4时刻发送的数据到达Node B的时刻是：

T4Node B＝T4RNC+(T2Node B-T1RNC)；

第2步(步骤620)：在完成节点同步之后，RNC会发起传输信道同步，目的在于对RNC的定时做更精细的调整，将数据的发送控制得正好落在NodeB接收窗口的中间位置。具体地，RNC根据当前时刻计算期望Node B收到该帧的时刻：

BFN＝RFN+Downlink Offset；

最后根据协议的要求将BFN转换成CFN，填写在下行传输信道同步帧中，该转换过程比较复杂，并且不属于本发明的内容，在此不再详述。

在收到Node B的上行传输信道同步帧后，RNC会取出其中的ToA参数，判断是否出窗。如果出窗，则调整前面确定的下行定时偏移量(增加或者减小)，使得后续的数据发送能落在Node B的接收窗口中间。

第3步(包括步骤631、632)：这之后转入同步保持流程，步骤631，RNC会优先处理Node B的时间调整帧。在数据帧的发送过程中，一旦数据帧落在Node B的接收窗口之外，Node B会立刻返回一个时间调整帧。与第2步类似地，步骤632中RNC会根据该帧中的TOA调整本地定时，使得发送的数据帧正好落在Node B接收窗口的中间位置。

特别地，在Node B侧可以人为地限制更小的窗口，即：虚拟一个比配置略小些的接收窗口，只要数据帧落在这个虚拟窗口之外，就向RNC发起时间调整。而落在虚拟窗口之外，实际窗口之内数据仍然能够被Node B处理。使用该方法提早避免了可能的出窗现象，大大降低了数据帧落在接收窗口之外的造成的丢包概率。

第4步(包括步骤641、642、643)：为了及时发现Iub口可能即将出现的定时偏移，步骤641，RNC还会定时发起周期同步，并对返回的上行同步帧中的TOA进行处理。

其过程与第2步相同，但是发起时间不同。RNC会先后发起两次传输信道同步。第一次的传输信道同步在RNC调度周期的开始时刻发起，而第二次的传输信道同步在同一个调度周期的结束时刻发起。这样，这两次传输信道同步分别对应着当前调度周期中最早的位置和最晚的位置，只要这两次同步的TOA都落在Node B的接收窗口内，那么就认为在以后的一段时间内，真正的数据调度都会落在时间窗内。步骤642，只要有一个帧的TOA落在接收窗口外，步骤643就必须对RNC的本地定时进行调整。

同时，在第4步测量接收窗口的传输信道周期同步中，为了及早地发现即将滑出接收窗口的情况，与第3步中Node B的处理类似，RNC将本地保存的Node B接收窗口设置得比Node B实际使用的更小。这样，只要RNC在上行传输信道同步帧或者时间调整帧中收到的TOA落在RNC本地的这个虚拟接收窗口之外，就对本地定时进行及时调整，如图7所示。使用该方法大大降低了数据帧落在接收窗口之外的概率。

此外，在第4步测量接收窗口的传输信道周期同步中，如果RNC进行了一次定时调整，那么在后续的一段时间内，即使是收到了上行传输信道同步帧或者时间调整帧也不会做定时调整。这是为了解决在RNC还没有对Node B的时间调整做出反应时，Node B在连续的多个帧内向上发送时间调整帧，这样在RNC收到第一个调整帧之后的调整都是多余的，甚至是破坏性的。而RNC在一次定时调整后禁做定时调整的时间长度是由第一个时间调整帧(或上行传输信道同步帧)中的CFN和当前的CFN来决定的，用当前的CFN号减去时间调整帧(或上行传输信道同步帧)中的CFN就是禁做时间调整的时间。图8是以上方法实现的一个例子，RNC发出的数据帧CFN＝150/151/152都落在了Node B的接收窗口之外，Node B连续返回了三个时间调整帧，当RNC收到CFN＝150的时间调整帧做出定时调整后，开始禁做后续的时间调整，此时的CFN＝155，这也就是说在后续的155-150＝5帧中，RNC将忽略所有的时间调整帧。

在实际实现中，还做了以下简化和假设：

RNC侧的定时以RFN为单位(10ms)，而协议中定义可以使用0.125ms的定时精度。

Node B侧的定时精度也完全不需要达到0.125ms，1ms的定时精度已经完全可以满足实际应用。

在协议中规定UTRAN侧的定时精度必须小于0.05ppm，这也就意味着由于定时器漂移造成的RNC和Node B定时偏差积累将是非常之小的。因此我们认为Iub口定时的抖动主要是RNC侧的调度和传输网络层的数据传输延迟抖动造成的。

周期同步中的周期是一经验值，我们假设该值的选取足够的小，使得每一次对定时偏移的采样是有效的，能够及时反映数据延时的抖动。

测量接收窗口的传输信道周期同步可以在一个调度周期连发两帧，也可以让这两个同步帧在不同的调度周期发送。比如：在奇数周期，在调度周期的起始位置发送传输信道同步帧；在偶数周期，在调度周期的结束位置发送传输信道同步帧。最后结合连续两个调度周期的同步结果对接收窗口进行调整。

由上可知，本发明提供的Iub口传输承载的同步方法，通过设置虚拟窗口，能提早避免数据帧的到达时刻落到实际接收窗口外的出窗现象，降低因数据帧的到达时刻落在实际接收窗口之外的造成的丢包概率。而且，本发明在RNC进行了一次定时器调整后，通过在后续的一段时间内忽略所有的时间调整帧，停止做定时调整，避免了因为Node B连续发送时间调整帧可能引起的定时过调问题；所以本发明能在遵从协议的前提下，简单快速地取得同步，并在RNC与Node B的定时发生偏移时及时校正，抵御Iub口数据传输的抖动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明所作的等效变化与修改，都被本发明的专利范围所涵盖。

Claims

1.一种Iub口传输承载的同步方法，用于在移动通信系统的无线网络控制器和基站之间进行节点同步、传输信道同步和定时调整，其特征在于，在所述定时调整中，在基站侧设置允许数据帧到达的时间范围的实际接收窗口；还设有小于实际接收窗口且处于实际接收窗口范围内的虚拟窗口，如果数据帧到达基站的到达时刻落在虚拟窗口外，则基站向无线网络控制器发起时间调整，以避免数据帧的到达时刻落到实际接收窗口外。

2.根据权利要求1所述的Iub口传输承载的同步方法，其特征在于，进一步包括如下步骤：

步骤一，通过节点同步获得无线网络控制器定时器与基站定时器的偏移量，并将下行方向的偏移量保存在无线网络控制器中；

步骤二，根据所述偏移量，计算在无线网络控制器的当前定时器时刻发送的数据到达基站的期望到达时刻；无线网络控制器通过传输信道同步校验所述到达时刻，并根据需要进行偏移量的调整，使得所述到达时刻正好落在基站接收窗口的中间位置；

步骤三，在数据帧的发送过程中，基站不断检验所述到达时刻在所述实际接收窗口中的位置，如果数据帧的到达时刻落在虚拟窗口外，则基站向无线网络控制器发送时间调整帧，无线网络控制器会根据所述时间调整帧调整本地定时器，使所述到达时刻返回到所述虚拟窗口内。

3.根据权利要求2所述的Iub口传输承载的同步方法，其特征在于，进一步还包括：

步骤四，无线网络控制器还会定时发起周期同步，监视根据当前的所述偏移量计算出的基站时间是否准确，以便及时发现Iub口的定时偏移，并对上行同步帧中携带的所述到达时刻在所述实际接收窗口中的位置参数进行判断，以便及时调整本地保存的时间偏移量。

4.根据权利要求3所述的Iub口传输承载的同步方法，其特征在于，在所述步骤四中，如果无线网络控制器进行了一次定时器调整，则在后续的一段时间内，忽略所有的时间调整帧，停止做定时调整。

5.根据权利要求4所述的Iub口传输承载的同步方法，其特征在于，在所述步骤四中，无线网络控制器会先后发起两次传输信道同步，如果所述两次同步的数据帧的所述到达时刻都落在基站的实际接收窗口内，则认为在以后的一段时间内，真正的数据调度都会落在所述实际接收窗口内；只要有一个数据帧的所述到达时刻落在实际接收窗口外，就对无线网络控制器的定时器进行调整。

6.根据权利要求5所述的Iub口传输承载的同步方法，其特征在于，所述两次传输信道同步的第一次同步在无线网络控制器调度周期的开始时刻发起，而第二次同步在同一个调度周期的结束时刻发起，从而这两次传输信道同步分别对应着当前调度周期中最早的位置和最晚的位置。

7.根据权利要求5所述的Iub口传输承载的同步方法，其特征在于，所述两次同步的两个同步帧在不同的调度周期发送。

8.根据权利要求7所述的Iub口传输承载的同步方法，其特征在于，在奇数周期，所述同步帧在调度周期的起始位置发送；在偶数周期，所述同步帧在调度周期的结束位置发送，最后结合连续两个调度周期的同步结果对接收窗口进行调整。

9.根据权利要求5、6、7或8所述的Iub口传输承载的同步方法，其特征在于，在所述步骤四中，在无线网络控制器侧，设置比基站实际接收窗口小的虚拟窗口，在数据帧的发送过程中，如果无线网络控制器在上行传输信道同步帧或者时间调整帧中收到的到达时刻落在无线网络控制器本地的虚拟窗口之外，则对本地定时器进行调整。