CN100403810C - 用于具有自组扩展的无线接入网的空中接口协议 - Google Patents

Abstract

为减小由于经自组网扩展在移动客户端和蜂窝网之间发送数据而引起的开销，建议：蜂窝网在相同数据流内发送专用于移动中继和专用于移动客户端的数据；移动客户端连接到自组网并经自组网与也连接到自组网的移动中继进行通信；移动中继检测由移动中继接收的数据是否包含专用于移动中继本身的数据并终止专用于移动中继本身的接收数据部分；移动中继检测由移动中继接收的数据是否包含专用于移动客户端的数据并将专用于移动客户端的那部分数据转发给移动客户端；以及移动中继检测由移动中继接收的数据是否包含专用于蜂窝网的数据并将专用于蜂窝网的数据转发到蜂窝网。

Description

用于具有自组扩展的无线接入网的空中接口协议

技术领域

本发明涉及一种用于在移动客户端和蜂窝网之间发送数据的方法，其中移动客户端连接到自组(ad-hoc)网，并经自组网与连接到自组网和蜂窝网的移动中继进行通信，并且其中移动中继将从移动客户端发送的数据中转到蜂窝网和/或将从蜂窝网发送的数据中转到移动客户端。

本发明还涉及用于将从移动客户端发送的数据中转到蜂窝网和/或用于将从蜂窝网发送的数据中转到移动客户端的移动中继，其中移动客户端连接到自组网且移动中继连接到自组网和蜂窝网。

本发明还涉及连接到自组网和无线接入网的移动客户端，无线接入网是蜂窝网的一部分并适于发送信令、专用于移动中继的数据以及专用于移动客户端的数据，其中无线接入网包括无线接入网协议栈，并且其中无线接入网协议栈包括一组低层和一组高层。

本发明至少涉及包括蜂窝网、自组网、移动客户端和移动中继器的电信系统，，其中移动客户端连接到自组网并包括用于经自组网与移动中继进行通信的装置，并且其中移动中继连接到自组网和蜂窝网并包括将从移动客户端发送的数据中转到蜂窝网和/或将从蜂窝网发送的数据中转到移动客户端的装置。

背景技术

蜂窝网广泛用于在一个移动终端和另一移动终端之间或在移动终端和连接到例如公共交换电话网(PSTN)、综合业务数据网(ISDN)或因特网之类的地面网的终端之间实现通信。基于位于核心网中的不同服务平台，移动终端还可以访问直接由蜂窝网运营商提供给其用户(例如移动终端)的不同服务。

蜂窝网包括诸如核心网(CN)、无线接入网(RAN)之类的不同网元和例如移动电话之类的移动终端(也称为用户设备UE)。蜂窝网的例子有GSM(全球移动通信系统)和UMTS(通用移动通信系统)。下文中将使用根据UMTS标准的术语。

无线接入网(RAN)由无线网络子系统(RNS)的集合组成。每个RNS包括一个无线网络控制器(RNC)和连接到RNC并受其控制的几个节点B。

节点B是用于无线传输(和接收)并连接到一个或多个小区的物理单元。节点B的主要任务是对发送到移动终端的数据和从移动终端发送的数据进行转换。另外，节点B还测量到移动终端的连接的质量和信号强度。

RNC负责控制其相关节点B。因此，RNC负责管理那些节点B和那些节点B所连接的小区中的资源。

RAN的不同元件彼此互连，并通过通常是地面网的传输网连接到核心网。因此，RAN称为UTRAN(UMTS地面无线接入网)。在UTRAN中，传输网可以基于ATM或IP传输。UMTS标准的初始版本仅考虑了使用ATM，但在版本5中引入了IP传输作为选择。

对于传输网上的不同类型的网元的互连，定义了几种逻辑接口。特别地，RNC和属于相同RNS的节点B中之一节点之间的通信通过所谓的Iub接口发生。此外，使用所谓的Iur接口，不同的RNC(属于不同的RNS)可以彼此通信。最后，RNC和核心网之间(以及RAN和CN之间)的通信通过所谓的Iu接口发生。

在UTRAN中，对于不同节点B和终端，RNC可以起到好几种作用。在每个RNS中，有一个单独的RNC，其负责控制RNS中的所有节点及其相关资源。在这种情况下，RNC充当用于RNS中的节点B的控制RNC(CRNC)。除控制节点B之外，RNC还负责控制移动终端到蜂窝网的连接。负责特定用户连接的RNC充当用于用户的服务RNC(SRNC)。

移动终端经通过所谓的空中接口可访问的一个或多个无线链路访问蜂窝网。在空中接口上，将从移动终端发送的数据传送到一个或多个节点B。经Iub接口，每个节点B将从移动终端接收的数据连同测量结果发送到相关控制RNC。

用于节点B的控制RNC也可以是用于移动终端或不同RNC的服务RNC，移动终端通过节点B访问网络。在后一种情况下，由于必须通过RNC经Iur接口将数据中转(“漂移”)到负责控制用户连接的服务RNC，因此对于用户连接，用于节点B的控制RNC还起到漂移RNC的作用。

在UMTS中，核心网包括电路交换部分(CS域)和分组交换部分(PS域)。其中的每一个部分包括几个元件。CS域中的一个主要元件是移动交换中心(MSC)，负责例如用于移动终端的交换和信令功能，包括通过切换和位置更新步骤来支持用户移动性。此外，通过所谓的网关MSC，可以提供对外部电路交换网的访问。MSC与归属位置寄存器(HLR)和访问位置寄存器(VLR)进行通信，HLR和VLR分别是存储永久用户信息和临时用户位置信息的数据库。

在PS域中，可以将服务GPRS支持节点(SGSN)视为MSC的对应设备。SGSN负责管理CN内涉及分组交换的通信。SGSN与提供对诸如因特网之类的外部分组交换网的访问的网关GPRS支持节点(GGSN)进行通信。由GGSN将网络地址分配给每个移动终端。该网络地址在外部分组交换网中有效。这使得移动终端可以与外网中的其他终端或服务器进行通信。

通过核心网(CN)，将来自移动终端的数据发送到接收机。例如，这是连接到诸如ISDN之类的外部电路交换网、诸如因特网之类的外部分组交换网的终端或另一移动终端。在软切换的情况下(稍后将在本文中描述)，如果接收机是另一移动终端，则经其相关服务RNC以及控制另一移动终端所处的小区的节点B或负责终端具有激活无线链路的那些小区的节点B，将数据从CN发送到该移动终端。

迄今所述的数据传输主要涉及专用于特定接收机的用户数据，例如涉及语音的数据。除这一用户数据外，在蜂窝网内，必须发送几种控制信息以确保蜂窝网正常运行。这些控制信息称为信令。涉及信令的数据处理如切换控制(包括宏分集)、功率控制、网络和终端之间的测量交换、移动性和位置管理之类的对象。

移动终端可以同时连接到几个小区。这一选择称为宏分集。移动终端同时连接的小区集合称为激活移动终端集。经激活集的不同小区接收的数据流由节点B(在软切换的情况下，即激活集中的几个小区属于相同的节点B)或由RNC(在软切换的情况下，即激活集中的小区属于不同的节点B)进行组合。移动终端测量这些小区的信号电平并经控制节点B，向RNC报告测量结果。RNC评估报告数据，并且如果有必要的话，使移动终端改变激活小区集。

软切换包括在传输质量恶化的情况下，通过另一节点B增加新的无线链路，以提高传输质量(例如通过减少误帧率)并提高一个小区中的高质量激活连接的速率。

由于在激活小区和在相邻小区中使用相同频率，因此存在干扰的风险。因此，功率控制是比较重要的问题。UMTS中存在不同的功率控制技术，例如开环功率控制和闭环功率控制。根据开环功率控制，节点B广播关于所需的最小功率的信息以使移动终端有权访问蜂窝网。根据闭环功率控制，节点B将信息发送到移动终端以根据例如信干比来调整传输功率。因为那些信息不是(经广播)发送到驻留在小区中的所有移动终端，而是专用于一个特定的移动终端，所以闭环功率控制是一种专用信令。

UMTS无线接口协议栈包括物理层、几个L2(层2)协议以及用于在蜂窝网和终端之间交换信令的不同的L3(层3)协议。从最低层到最高层，L2协议包括以下各层：MAC(媒体访问控制)、RLC(无线链路控制)、BMC(广播/多播控制，仅用于小区广播服务)和PDCP(分组数据集中协议，仅用于分组交换业务)。

用于信令交换的一些L3协议终止于核心网中，并且仅RRC(无线资源控制)协议终止于RAN中。RRC协议负责与无线接口的使用有关的所有信令，以便有权访问蜂窝网。

在UMTS内传送的数据可以划分成两组。这些组由用于发送涉及信令的数据的控制信道和用于发送用户数据的业务信道来表示。用于控制信道和业务信道的例子有：

-广播控制信道(BCCH)：广播系统信息，即涉及无线环境的信息，如某小区中和相邻小区中的码值、功率电平等。

-寻呼控制信道(PCH)：执行寻呼，以便找到用户的实际位置并通知用户来话呼叫到来。

-公共控制信道(CCCH)：用于公用于驻留在小区中的所有移动终端的任务，例如初始访问过程。由于许多用户可以同时使用CCCH，因此由唯一的标识符(IMSI，国际移动用户标识符，或U-RNTI、UTRAN无线网络临时标识)来识别它们。

-专用控制信道(DCCH)：专用和激活连接的控制信息，例如用于切换控制和测量交换。

-专用业务信道(DTCH)：用于传输专用用户业务(用户数据)例如语音数据的信道。

-公共业务信道(CTCH)：要发送到小区内的所有移动终端或特定的一组移动终端的信息。该信道主要用于小区广播服务，其包括向小区中的所有用户或定制用户传递短文本消息(例如用于短新闻服务)。

迄今所述的信道称为逻辑信道，可将其视为由MAC层提供给更高子层的传输服务。

由MAC子层将逻辑信道映射到传输信道，MAC子层也可以将几个逻辑信道复用为同一传输信道。传输信道是由空中接口的物理层提供的承载服务(即传输服务)。

物理层将传输信道映射到物理信道。物理信道对应于用于通过无线接口进行通信的实际无线信道。除将传输信道映射到物理信道之外，物理层还将几个传输信道复用到编码合成传输信道(CCTrCH)上，然后将CCTrCH映射到一个物理信道或多个物理信道(在一个单独的物理信道可以提供的最大数据速率低于CCTrCH的联合数据速率的情况下)。

为扩展蜂窝网，可以使用自组网。利用自组网扩展，连接到自组网的移动终端(在此称为移动客户端)不直接与蜂窝网进行通信，而是经另一移动终端(在此称为移动中继)与蜂窝网进行通信。移动中继连接到自组网并连接到蜂窝网。采用自组网，首先将从移动客户端发送并专用于蜂窝网的数据从移动客户端发送到移动中继。然后，移动中继通过将这些数据转发到蜂窝网来对其进行中转。自组网的例子有WLAN(无线局域网)和蓝牙。

由自组网扩展蜂窝网可以提高小区容量和覆盖率。例如，如果移动终端远离(在接收电平方面，并且不一定是物理距离)该移动终端的激活集中的节点B，则该移动终端以非常高的传输功率来发送数据。然后，这有可能干扰相同或相邻小区中的其他数据传输。采用自组网扩展并具有移动终端所及的范围内的移动中转，移动中继可以连接到具有比移动终端更高的质量和更低的传输功率的节点B。因此，可以提高覆盖率并且将降低与其他连接的干扰风险。由于一个移动中继原则上可以在给定的时间上中转从不同移动终端发送的数据，因此可以还提高覆盖率。

还可以通过多个中间的所谓自组终端实现移动中继和移动客户端之间的通信，以便由中间自组终端在移动客户端和移动中继之间几次转发从移动终端发送的并专用于蜂窝网的数据(或反之亦然)。这称为多跳式自组连接。

由于需要处理和/或转换这些数据的几个步骤，因此经自组扩展(ad-hoc extension)在移动客户端和蜂窝网之间发送数据会引起开销。这是耗费计算时间的任务，其通常至少以数据传输中涉及的一个元件的计算能力为代价。

对于经自组网的每个通信连接，包含至少两个移动终端，即间接地与蜂窝网进行通信的移动客户端和直接与蜂窝网进行通信的移动中继。这意味着至少既用于直接与蜂窝网进行通信的移动中继又用于移动客户端的控制数据必须经蜂窝网发送。由于仅对于一个通信连接，就必须生成、经蜂窝网发送和处理至少两组控制数据，因此这又引入了另外的开销。

发明内容

因此，本发明的一个目的是减小由经自组网扩展，在移动客户端和蜂窝网之间发送数据而引入的开销。

根据本发明，通过一种用于经连接到蜂窝网的移动中继在上述类型的移动客户端和蜂窝网之间发送数据的方法来实现该目的，其中移动中继将从移动客户端发送的数据中转到蜂窝网和/或将从蜂窝网发送的数据中转到移动客户端，并且其中蜂窝网在相同数据流内发送专用于移动中继和专用于移动客户端的数据，该方法的特征在于：

-移动客户端连接到自组网并经自组网与也连接到自组网的移动中继进行通信；

-移动中继检测由移动中继接收的数据是否包含专用于移动中继本身的数据，并终止专用于移动中继本身的接收数据部分；

-移动中继检测由移动中继接收的数据是否包含专用于移动客户端的数据，并将专用于移动客户端的把部分数据转发给移动客户端；以及

-移动中继检测由移动中继接收的数据是否包含专用于蜂窝网的数据，并将专用于蜂窝网的数据转发到蜂窝网；

-由移动中继的第一协议栈的至少一个低层检测由移动中继从移动客户端接收的数据是专用于移动中继本身还是专用于蜂窝网；

-由移动中继的第二协议栈的至少一个低层检测由移动中继从蜂窝网接收的数据是专用于移动中继本身还是专用于移动客户端；

-将从蜂窝网发送到移动中继并且要转发到移动客户端的数据从移动中继的第二协议栈的至少一个低层传送到第一协议栈的至少一个低层；和/或

-将从移动客户端发送到移动中继并且要转发到蜂窝网的数据从移动中继的第一协议栈的至少一个低层传送到第二协议栈的至少一个低层；

其中移动中继的第一协议栈和第二协议栈包括一组低层和一组高层。

本发明建议在相同的数据流中发送专用于移动中继的数据和专用于移动客户端的数据。这可以例如通过在相同的传输信道(例如专用信道DCH)中或在例如DPDCH(专用物理数据信道)/DPCCH(专用物理控制信道)之类的相同物理信道中发送上述两种数据来实现。

如果移动中继从蜂窝网接收数据，则移动中继检测这些数据是否包含专用于移动中继本身的数据。这些数据可以是例如涉及控制功率、切换等的信令数据。如果移动中继检测到这类数据，则移动中继终止接收数据的这一部分。这意味着移动中继将处理这一数据，并且不将该数据发送到移动客户端。移动中继还检测接收数据是否包含专用于移动客户端的数据。如果移动中继检测到这类数据，则移动中继将这些数据转发到移动客户端。

移动中继检查从移动客户端经移动中继发送到蜂窝网的数据，以检测这些数据是否包含专用于蜂窝网的数据。如果移动中继检测到这类数据，则移动中继将这些数据转发到蜂窝网。可以在数据流内发送由移动中继中转且来自移动客户端的数据以及来自移动中继且专用于蜂窝网的数据。这可以包括从移动中继发送到蜂窝网的涉及用户的数据，而移动中继本身充当移动终端。

由于专用于移动中继的数据和专用于移动客户端的数据均在相同的数据流内发送，因此可以显著地减小由自组网扩展引起的开销。

根据本发明的优选实施例，建议由移动中继的第一协议栈的至少一层来处理在移动客户端和移动中继之间发送的数据，其中移动中继包括第一协议栈和第二协议栈，其中的每个协议栈包括一组低层和一组高层。由移动中继的第二协议栈的至少一层来处理在移动中继和蜂窝网之间发送的数据。由第二协议栈的至少一个低层来检测由移动中继接收的数据是专用于移动中继本身还是专用于移动客户端。

根据本发明，术语“集”在其数学意义上使用，意味着其可以包含一个、多个元素或根本不包括元素。

在协议栈内，每一层通常为高层提供服务并利用由低层提供的服务。因此，协议栈是分层组织的，并且协议栈内的数据流是从低层到高层，并且反之亦然。数据流内的每一层处理其所接收的数据并将处理后的数据传送到下一层，这意味着每一层都耗费了计算时间。在低层中检测所接收的数据是专用于移动客户端还是移动中继，减少了计算时间的消耗，从而再次减小了通过由于在移动客户端和蜂窝网之间中转数据而再次引起的开销。

低层中的检测可以基于先前定义来指示数据和/或信令是专用于蜂窝网、移动客户端还是移动中继的某一标识符的使用。通过在所涉及的各方之间交换信令，可以在通信的初始设置期间交换这些标识符的定义。

为再次降低开销，还建议由第一协议栈的至少一个低层来检测由移动中继接收的数据是专用于移动中继本身还是专用于蜂窝网。

同样，该检测可以基于先前定义并在初始设置期间通过信令交换的某些标识符的使用。

优选地，由移动中继的第二协议栈的至少一个高层来终止从蜂窝网发送到移动中继并专用于移动中继本身的数据。此外，由移动中继的第一协议栈的至少一个高层来终止从移动客户端发送到移动中继并专用于移动中继本身的数据。

专用于移动中继的数据是例如涉及信令的数据。根据本发明的这一实施例，由协议栈的低层检测并专用于移动中继本身的数据是直接且不经转换地传递到协议栈的高层并在其中处理的。这再次降低了开销，并通过使用由直接与蜂窝网进行通信的任何普通移动终端所用的协议栈的稍加改变的版本而能够非常有效地实现第二协议栈。

建议将从蜂窝网发送到移动中继并必须将由移动中继转发到移动客户端的数据从第二协议栈的至少一个低层传送到第一协议栈的至少一个低层。还建议将从移动客户端发送到移动中继且要转发到蜂窝网的数据从第一协议栈的至少一个低层传送到第二协议栈的至少一个低层。这意味着在检测出由例如第二协议栈接收且不专用于移动中继本身的数据并非专用于移动中继本身之后，将这些数据立即传递到第一协议栈。特别地，在第二协议栈的任一层中，都不再执行该数据的进一步处理。如果由第一协议栈接收和检测专用于蜂窝网的数据，则上述内容同样成立。

在另一优选实施例中，用预定的分隔隔开移动中继的第一协议栈的一组低层和一组高层和/或第二协议栈的一组低层和一组高层。必须定义该分隔以使其尽可能低地位于协议栈中，以最小化开销。

优选地，移动客户端包括至少第一协议栈，其包括一组低层和一组高层。由移动客户端的第一协议栈的至少一个高层和移动中继的第一协议栈的至少一个高层来执行移动中继和移动客户端之间的信令。移动客户端和移动中继之间的信令包括从蜂窝网发送的信令信息。这种信令涉及例如关于服务可用性的控制信息。可以只将信令信息专门发送到移动客户端(例如经DCCH)，而且更通常的是通过广播信令信息而将其发送到移动客户端(例如经BCCH)。

在本发明的另一优选实施例中，由移动客户端的第二协议栈的至少一个高层执行从移动客户端发送到蜂窝网的数据的加密。将由移动中继从移动客户端接收的加密数据从移动中继的第一协议栈的低层发送到移动中继的第二协议栈的低层，而不对该加密数据进行解密。

因为该实施例可以将加密数据从移动客户端传输到蜂窝网，而不需要会引起安全上的风险的、由移动中继解密的数据，所以这是本发明的一个主要方面。

还建议将由移动中继从蜂窝网接收并专用于移动客户端的加密数据从移动中继的第二协议栈的低层传送到移动中继的第一协议栈的低层。由移动客户端的第二协议栈的高层执行从蜂窝网经移动中继发送到移动客户端的加密数据的解密。

在UMTS中，由空中接口协议栈的不同层执行加密。特别地，根据用于数据传输的RLC模式，负责加密的层是RLC层或MAC-d子层。

RLC层具有三种操作模式，称为确认模式(AM)、非确认模式(UM)和透明模式(TM)。根据是否需要可靠的传送，分组交换业务通常采用AM或UM。在两种情况下，均由RLC层执行加密。电路交换业务通常采用TM，并且在该后一种情况下，由MAC-d子层执行加密。

在UMTS无线接口协议体系结构中，将逻辑信道定义为MAC层和RLC层之间的传输服务，并将传输信道定义为物理层和MAC层之间的传输服务。

对于PS业务，在RLC层中执行加密，因此对于每个逻辑信道，加密都是不同的。因此，专用于移动客户端的数据和专用于移动中继的数据必须通过不同的逻辑信道发送。然而，可以在相同的传输信道或物理信道中发送专用于移动中继的数据和专用于移动客户端或蜂窝网的数据。

对于CS业务，在MAC-d子层中执行加密。因此，每个传输信道采用不同的加密方案，并且不能再在在相同的传输信道中发送专用于移动中继的数据和专用于移动客户端或蜂窝网的数据。然而，仍然可以在相同的物理信道上发送这些数据。

除负责加密及其他功能的RLC层和MAC-d子层外，移动客户端的第二协议栈的高层也可以包括UMTS空中接口协议栈的其他高层协议，例如PDCP(分组数据集中协议)或RRC(无线资源控制)。

本发明的目的也通过根据本发明的移动中继来实现。

此外，本发明的目的通过根据本发明的移动客户端来实现。

除此之外，本发明的目的通过根据本发明的RAN来实现。

此外，本发明的目的通过根据本发明的电信系统来实现。

附图说明

下面将参考附图更详细地说明本发明的其他特征和优点。这些图示出：

图1是由自组网扩展的蜂窝网的一般视图；

图2是由边界细分的移动中继和移动客户端的协议栈的一般视图；

图3是适于与UMTS蜂窝网一起工作的本发明的实施例中的移动中继和移动客户端的协议栈。

具体实施方式

图1示出通过使用自组网接口2a，经自组网2与移动中继3通信的移动客户端1。移动中继3连接到蜂窝网4，例如UMTS蜂窝网。蜂窝网4包括节点B5、无线网络控制器(RNC)6和核心网7。

节点B5是用于无线传输(和接收)并连接到蜂窝网4的一个或多个小区的物理单元。

典型地，几个节点B5与一个RNC6相关并受该RNC6控制。特别地，控制包括节点B5内的资源管理。

移动中继3通过可经空中接口8(例如UMTS中的Uu)访问的无线链路与至少一个节点B5进行通信，但也可以并行地与几个节点B进行通信(在软切换的情况下)。利用通常为地面网的基础传输网，节点B5经所谓的Iub接口9与RNC6进行通信。节点B5受RNC6控制。两者均是无线接入网(RAN)的一部分。在UTRAN(UMTS蜂窝网的RAN)中，传输网可以基于ATM或IP传输。

最后，RNC6和核心网7之间(因此，RAN和CN之间)的通信通过所谓的Iu接口10发生，其利用基础的基于ATM或基于IP的骨干网。

图2示出移动客户端1和移动中继3。移动客户端1包括第一协议栈11和第二协议栈12。移动中继3包括第一协议栈13和第二协议栈14。每个协议栈11、12、13和14由边界15细分成一组低层11L、12L、13L、14L和一组高层11H、12H、13H、14H。

图3给出了本发明的实施例的例子，其中主要根据UMTS标准命名协议栈11、12、13、14的一组低层11L、12L、13L、14L和一组高层11H、12H、13H、14H的各层。图3仅示出说明本发明主要思想的那些层，而没有示出在本发明的实现中可能需要的所有层。

移动客户端1的第一协议栈11的一组高层11H和移动中继3的第一协议栈13的一组高层13H均包括MRAP(移动中继应用部分)，其是处理移动中继和移动客户端之间的信令的信令协议。在其他类型的信息中，在相关信道终止于移动中继3中的情况下，MRAP也可以是在移动客户端1中生成或处理并经公共控制信道和/或经专用控制信道(例如移动中继3的DCCH)发送的RRC信令的中继部分。例如，通过使用诸如TCP(传输控制协议)之类的可靠的传输协议，经自组网2，可以交换移动客户端1的第一协议栈11的MRAP层和移动中继3的第一协议栈13的MRAP层之间的信息。对于通过自组网进行的传输，可以使用标准协议。这些协议特别地是用于自组网(例如WLAN或蓝牙)中的特定自组技术的层2和层1协议。

图3中所示的移动客户端1的第二协议栈12的一组高层12H和移动中继3的第二协议栈14的一组高层14H均包括以下各层：

-RRC(无线资源控制)：生成和处理移动客户端1和蜂窝网4之间的信令以及移动中继3和蜂窝网4之间的信令。在蜂窝网4中，通过RNC 6的协议栈的RRC层生成和处理信令。RRC的任务包括例如建立和关闭RRC连接、执行测量(移动客户端1、移动中继3)和处理测量结果(节点B5，RNC6)。

-RLC(无线链路控制)：根据UMTS，RLC提供用于数据传送的三种不同模式(透明模式、非确认模式、确认模式)、处理错误标识并进行纠错。如果由RRC构成RLC以在非确认模式或在确认模式下工作，则RLC还执行数据的加密。

-MAC-d(媒体访问控制专用)：控制和处理专用信道。在RLC工作在透明模式下的情况下，MAC-d层还执行加密。

RLC和MAC-d都提供加密功能性。由于安全的原因，不希望移动中继3对由移动客户端1加密并发送到蜂窝网4的数据进行解密，或反之亦然。因此，RLC和MAC-d驻留在移动客户端1的第二协议栈12的一组高层12H中。由移动中继3接收并且将中转到移动客户端1或中转到蜂窝网4的加密数据不是由移动中继3进行解密，而是从第一协议栈13的至少一个低层发送到第二协议栈14的至少一个低层，并且反之亦然。

如上所述，移动中继3的第二协议栈14用于与蜂窝网4进行通信。因此，基本上第二协议栈14包括用于构造成直接与蜂窝网进行通信的移动终端中的协议层。第二协议栈14的一些层提供与本发明有关的增加的功能性，例如检测由移动中继3从蜂窝网4接收的数据是否专用于移动中继3本身或是否必须将该数据转发到移动客户端1。

MAC层的主要功能是控制对由物理层(PHY)提供的资源的访问，特别是确定必须从每个不同数据或信令流发送多少数据以及在哪一时刻发送数据。MAC层负责调度传输块，即以同步方式将数据块传送到物理层。此外，UMTS内的MAC层处理逻辑信道到传输信道上的映射和复用。因此，将MAC层细分为几个子层。

图3所示的一组低层14L包括以下各层：

-MAC-b(媒体访问控制广播)：处理广播信道(BCH)。

-MAC-c/sh(媒体访问控制公共/共享)：处理公共和共享信道(CCH)。这些信道包括寻呼信道(PCH)、前向链路接入信道(FACH)、随机接入信道(RACH)，并可选地包括公共分组信道(CPCH)和下行链路共享信道(DSCH)。

-MAC-hs(媒体访问高速)：处理高速数据传输，特别是处理高速下行链路共享信道(HS-DSCH)。

-宏分集；S/C(宏分集；分离/合并)：在宏分集的情况下，处理数据流的分离和合并，即软切换(例如在移动中继3连接到与不同节点B 5有关的几个小区的情况下)和/或更软切换(例如在移动中继3连接到与相同节点B 5有关的几个小区的情况下)。

移动客户端1的第一协议栈11的一组低层11L和移动中继3的第一协议栈13的一组低层13L均包括用于经自组网2在移动客户端1和移动中继3之间发送数据的自组网2的帧协议(FP)。特别地，这些帧协议处理必须由移动中继3中转并经HS-DSCH(高速物理下行链路共享信道)、DCH(专用控制信道)和DSCH(下行链路共享信道)发送的数据。图3所示的相应帧协议是CCH FP、HS-DSCH FP和DCH FP。不同的帧协议充当标准自组网协议上的适配层，特别是用于自组网中的特定自组技术(例如WLAN或蓝牙)的层2和层1协议。

下面将通过各种不同的数据示例性地描述移动客户端1和蜂窝网4之间经过移动中继3的数据流：

移动客户端1和移动中继3之间的信令：

通过MRAP处理移动客户端1和专用于自组网2的移动中继2之间的信令。由移动客户端1生成与这种信令有关的数据，将其发送到移动中继3，并且其终止于移动中继3的MRAP中，或反之亦然。

移动客户端1和蜂窝网4之间的RRC消息：

RRC消息包括经公共信道从RNC发送到小区中的每一个移动终端的信息，例如告知移动终端关于用于小区和用于相邻小区中的码。RRC消息还包括由移动客户端1执行的测量。

可以将在移动客户端1中生成的RRC消息从第二协议栈12的RRC层发送到第一协议栈11的MRAP。然后，在MRAP消息中封装RRC消息并采用专用于自组技术的基础协议，通过自组网2将其发送到移动中继3。

在移动中继3中，由第一协议栈13的MRAP接收用于从移动客户端1传输RRC消息的MRAP消息，对RRC消息进行解封装并其传送到第二协议栈14的RRC层。在第二协议栈14内，将RRC消息被下传到物理层(PHY)并经蜂窝网4的空中接口向连接到移动中继3目前所驻留的小区的节点B5发送该RRC消息。节点B5处理这些消息或这些消息的一部分并且/或者经传输网9将这些消息转发到RNC6。

首先，将从蜂窝网4向移动客户端1发送的RRC消息从蜂窝网4发送到移动中继3。在移动中继3内，这些RRC消息由第二协议栈14的PHY层接收并上传到第二协议栈14的RRC层。然后，将这些RRC消息传送到第一协议栈13的MRAP。

第二协议栈14的RRC层可以校验RRC消息对于移动客户端1是否有用。例如，因为移动客户端1不直接与蜂窝网4进行通信，所以RRC层可以确定涉及调整传输功率的RRC消息对于移动客户端1无用。在这种情况下，移动中继中的RRC层将终止至少一部分消息并将其余的RRC消息部分(如果有的话)传送到第一协议栈13的MRAP。

如果将RRC消息或RRC消息的一部分传送到第一协议栈13的MRAP，则MRAP将RRC消息封装成MRAP消息并将其发送到移动客户端1。然后，在移动客户端1中，由第一协议栈11的MRAP接收RRC消息、对其进行解封装并将其传送到第二协议栈12的RRC层，在此将处理该RRC消息。

从移动客户端1到蜂窝网4的用户数据：

典型地，在图1中未示出的移动客户端1的第二协议栈12的高层中的移动客户端1内生成用户数据。这些数据包括分组交换数据和/或电路交换数据，且从第二协议栈12的高层传递到RLC层，并在逻辑信道内发送。如果逻辑信道未采用透明模式而采用确认模式或非确认模式，则RLC层对数据进行加密并将加密数据发送到MAC-d层。在逻辑信道的确采用了透明模式的情况下，数据不由RLC层进行加密。相反，将数据传递到MAC-d层并由其进行加密。根据数据所属的传输信道，将数据从MAC-d层传递到CCH FP、HS-DSCH FP或DCH FP并经自组网2向移动中继3的第一协议栈13的相应层发送。不同的FP利用用于通过自组网进行传输的专用自组技术的基础L2/L1协议。

根据从移动客户端1接收数据的一组低层13L的各层(CCH FP、HS-DSCH FP或DCH FP)，随后将数据传送到第二协议栈14的一组低层14L的相应层(MAC-s/sh、MAC-hs或宏分集；S/C)。如果数据是加密的，则其不由第一协议栈13或第二协议栈14的任何一层进行解密。相反，将数据传递到PHY层，并由此经空中接口发送到节点B，然后转发到RNC，在此可以随后由蜂窝网对数据进行解密。

从蜂窝网4到移动客户端1或到移动中继3的用户数据：

通过第二协议栈14的PHY层，移动中继3接收专用于移动客户端1的加密数据。根据传输信道，接收数据属于传递到第二协议栈14的一组低层14L的相应层(MAC-s/sh、MAC-hs或宏分集；S/C)的数据。由于专用于移动客户端1的数据和专用于移动中继3本身的数据均由第二协议栈14的相同实例即层(MAC-s/sh、MAC-hs或宏分集；S/C)接收，传递接收数据以确定这些数据是否专用于移动中继3本身或其是否专用于移动客户端1。如果这些数据专用于移动中继3本身，则当移动终端连接到蜂窝网4时，如同通常的做法那样，将数据上传到协议栈14。

如果数据专用于移动客户端1，则将数据发送到第一协议栈13的一组低层13L的相应层(CCH FP、HS-DSCH FP或DCH FP)。同样，如果数据是加密的，则其将不由移动中继3进行解密。经自组网2，将数据发送到移动客户端1的第一协议栈11的一组低层11L的相应层。其中，如图3中的箭头所示，对数据进行变换，然后将其传送到第二协议栈12的一组高层12H的MAC-d层。从此，根据UMTS标准，由其余的层处理数据。

上述数据流的例子示出由一组低层14L中的一层来检查从蜂窝网4发送到移动中继3的数据，以检测这些数据是否专用于移动中继3本身或其是否专用于移动客户端1。在第一种情况下，将数据在第二协议栈14中从低层14L上传到高层14H。

如果数据专用于移动客户端1(例如加密的用户数据)，则移动中继3将数据从第二协议栈14的至少一个低层(MAC-s/sh、MAC-hs或宏分集；S/C)传送到第一协议栈13的至少一个低层(CCH FP、HS-DSCH FP或DCH FP)，然后将数据发送到移动客户端1。在移动客户端1中，由第一协议栈11的至少一个低层(CCH FP、HS-DSCH FP或DCH FP)接收数据，并将数据发送到第二协议栈12的高层(MAC-d)。这意味着特别是低层(MAC-s/sh、MAC-hs或宏分集；S/C)已经终止于移动中继3中，并设计将每个协议栈11、12、13、14细分成一组高层11H、12H、13H、14H和一组低层11L、12L、13L、14L的边界15，以便由移动中继3中转加密数据，而不由移动中继3对其进行解密。

如果由移动中继3从蜂窝网4接收的数据是RRC消息，则将这些数据上传到第二协议栈14的高层(MAC-d、RLC、RRC)。RRC层处理这些数据并且/或者经第一协议栈13的MRAP层、自组网2和第一协议栈11的MRAP层，使这些数据发送到移动客户端1的第二协议栈12的RRC层。

上面所示的实施例主要涉及UMTS标准。但应当强调，本发明还可以与例如GSM或DECT之类的不同类型的蜂窝网4以及例如蓝牙、WLAN或DECT之类的不同类型的自组网2一起工作。

因此，本发明不限于上面给出的实施例。也可以根据特殊需要和/或对共同用于本发明中的蜂窝网4和自组网2的描述，用其他层替换图3所示的一些层或所有层、去掉层和/或增加层。

Claims (26)

1.一种用于经连接到蜂窝网(4)的移动中继(3)在移动客户端(1)和蜂窝网(4)之间发送数据的方法，其中所述移动中继(3)将从所述移动客户端(1)发送的数据中转到所述蜂窝网(4)和/或将从所述蜂窝网(4)发送的数据中转到所述移动客户端(1)，并且其中所述蜂窝网(4)在相同数据流内发送专用于所述移动中继(3)和专用于所述移动客户端(1)的数据，所述方法的特征在于：

-所述移动客户端(1)连接到自组网(2)并经所述自组网(2)与也连接到所述自组网(2)的移动中继(3)进行通信；

-所述移动中继(3)检测由所述移动中继(3)接收的数据是否包含专用于所述移动中继(3)本身的数据并终止专用于所述移动中继(3)本身的接收数据部分；

-所述移动中继(3)检测由所述移动中继(3)接收的数据是否包含专用于所述移动客户端(1)的数据并将专用于所述移动客户端(1)的那部分数据转发到所述移动客户端(1)；以及

-所述移动中继(3)检测由所述移动中继(3)接收的数据是否包含专用于所述蜂窝网(4)的数据并将专用于所述蜂窝网(4)的数据转发到所述蜂窝网(4)；

-由所述移动中继(3)的第一协议栈(13)的至少一个低层检测由所述移动中继(3)从所述移动客户端(1)接收的数据是专用于所述移动中继(3)本身还是专用于所述蜂窝网(4)；

-由所述移动中继(3)的第二协议栈(14)的至少一个低层检测由所述移动中继(3)从所述蜂窝网(4)接收的数据是专用于所述移动中继(3)本身还是专用于所述移动客户端(1)；

-将从所述蜂窝网(4)发送到所述移动中继(3)并且要转发到所述移动客户端(1)的数据从所述移动中继(3)的所述第二协议栈(14)的至少一个低层传送到所述第一协议栈(13)的至少一个低层；和/或

-将从所述移动客户端(1)发送到所述移动中继(3)并且要转发到所述蜂窝网(4)的数据从所述移动中继(3)的所述第一协议栈(13)的至少一个低层传送到所述第二协议栈(14)的至少一个低层；

其中所述移动中继(3)的所述第一协议栈(13)和所述第二协议栈(14)包括一组低层(13L、14L)和一组高层(13H、14H)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

-由所述移动中继(3)的所述第一协议栈(13)的至少一层处理在所述移动客户端(1)和所述移动中继(3)之间发送的数据；以及

-由所述移动中继(3)的所述第二协议栈(14)的至少一层处理在所述移动中继(3)和所述蜂窝网(4)之间发送的数据。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

-由所述移动中继(3)的所述第二协议栈(14)的至少一个高层终止从所述蜂窝网(4)发送到所述移动中继(3)并专用于所述移动中继(3)本身的数据；和/或

-由所述移动中继(3)的所述第一协议栈(13)的至少一个高层终止从所述移动客户端(1)发送到所述移动中继(3)并专用于所述移动中继(3)本身的数据。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，由预定边界(15)隔开所述移动中继(3)的所述第一协议栈(13)的一组低层(13L)和一组高层(13H)以及/或者隔开所述第二协议栈(14)的一组低层(14L)和一组高层(14H)。

5.根据权利要求2所述的方法，其中所述移动客户端(1)包括至少第一协议栈(11)，其包括一组低层(11L)和一组高层(11H)，其特征在于，由所述移动客户端(1)的所述第一协议栈(11)的至少一个高层和所述移动中继(3)的所述第一协议栈(13)的至少一个高层执行所述移动客户端(1)和所述移动中继(3)之间的信令。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

-由所述移动客户端(1)的第二协议栈(12)的至少一个高层执行从所述移动客户端(1)发送到所述蜂窝网(4)的数据的加密；以及

-将由所述移动中继(3)从所述移动客户端(1)接收的加密数据从所述移动中继(3)的所述第一协议栈(13)的低层传送到所述移动中继(3)的所述第二协议栈(14)的低层，而不对所述加密数据进行解密。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

-将由所述移动中继(3)从所述蜂窝网(4)接收并专用于所述移动客户端(1)的加密数据从所述移动中继(3)的所述第二协议栈(14)的低层传送到所述移动中继(3)的所述第一协议栈(13)的低层；以及

-由所述移动客户端(1)的第二协议栈(12)的高层执行从所述蜂窝网(4)经所述移动中继(3)发送到所述移动客户端(1)的加密数据的解密。

8.一种移动中继(3)，用于将从移动客户端(1)发送的数据中转到蜂窝网(4)，和/或用于将从蜂窝网(4)发送的数据中转到移动客户端(1)，其中所述移动中继(3)连接到所述蜂窝网(4)，所述移动中继(3)的特征在于：

-所述移动客户端(1)和所述移动中继(3)连接到自组网(2)；

-所述移动中继(3)包括第一协议栈(13)，用于处理在所述移动中继(3)和所述移动客户端(1)之间发送的数据；

-所述移动中继(3)包括第二协议栈(14)，用于处理在所述移动中继(3)和所述蜂窝网(4)之间发送的数据；

-所述第一协议栈(13)和/或所述第二协议栈(14)包括一组低层(13L、14L)和一组高层(13H、14H)；

-所述移动中继(3)适于通过所述第二协议栈(14)的低层来检测从所述蜂窝网(4)接收的数据是否包含专用于所述移动中继(3)本身的数据；

-所述移动中继(3)适于终止专用于所述移动中继(3)本身的接收数据部分；

-所述移动中继(3)适于通过所述第二协议栈(14)的低层来检测从所述蜂窝网(4)接收的数据是否包含专用于所述移动客户端(1)的数据，并且适于通过所述第一协议栈(13)的低层来将专用于所述移动客户端(1)的那部分数据转发到所述移动客户端(1)；

-所述移动中继(3)适于通过所述第一协议栈(13)的低层来检测由所述移动中继(3)接收的数据是否包含专用于所述蜂窝网(4)的数据；以及

-所述移动中继(3)适于通过将所述专用于所述蜂窝网(4)的数据从所述第一协议栈(13)的低层传递到所述第二协议栈(14)的低层来将专用于所述蜂窝网(4)的那部分数据转发到所述蜂窝网(4)。

9.根据权利要求8所述的移动中继(3)，其特征在于，由预定边界(15)隔开所述第一协议栈(13)和所述第二协议栈(14)中的每一个协议栈的所述一组低层(13L、14L)和一组高层(13H、14H)。

10.根据权利要求8或9所述的移动中继(3)，其特征在于：

-所述第二协议栈(14)的至少一个高层适于终止从所述蜂窝网(4)接收并专用于所述移动中继(3)本身的数据部分；和/或

-所述第一协议栈(13)的至少一个高层适于终止从所述移动客户端(1)接收并专用于所述移动中继(3)本身的数据部分。

11.根据权利要求8或9所述的移动中继(3)，其特征在于所述移动中继(3)提供用于进行以下处理的装置：

-将由所述移动中继(3)从所述移动客户端(1)接收并专用于所述蜂窝网(4)的加密数据从所述移动中继(3)的所述第一协议栈(13)的至少一个低层传送到所述移动中继(3)的所述第二协议栈(14)的至少一个低层，而不对所述加密数据进行解密；和/或

-将由所述移动中继(3)从所述蜂窝网(4)接收并专用于所述移动客户端(1)的的加密数据从所述移动中继(3)的所述第二协议栈(14)的至少一个低层传送到所述移动中继(3)的所述第一协议栈(13)的至少一个低层。

12.根据权利要求8所述的移动中继(3)，其特征在于，所述第二协议栈(14)的一组低层(14L)包括物理层和数据链路层的至少一个子层。

13.根据权利要求8所述的移动中继(3)，其特征在于，所述第二协议栈(14)的一组高层(14H)包括RLC层和/或MAC-d层。

14.一种移动客户端(1)，其特征在于，所述移动客户端(1)连接到自组网(2)并且适于：

-将专用于蜂窝网(4)的数据发送到移动中继(3)；以及

-通过所述移动客户端(1)的基于用于所述自组网(2)中的自组技术的第一协议栈(11)来接收和处理从所述蜂窝网(4)发送到所述移动中继(3)、专用于所述移动客户端(1)并由所述移动中继(3)转发到所述移动客户端(1)的数据。

15.根据权利要求14所述的移动客户端(1)，其特征在于，所述移动客户端(1)适于将涉及信令的数据发送到所述移动中继(3)和从所述移动中继(3)接收所述涉及信令的数据。

16.根据权利要求14或15所述的移动客户端(1)，其特征在于，所述移动客户端(1)包括用于经所述蜂窝网(4)发送和接收数据的第二协议栈(12)，其中所述第二协议栈(12)包括至少一组高层(12H)。

17.根据权利要求16所述的移动客户端(1)，其特征在于，由预定边界隔开所述第一协议栈(11)的一组低层(11L)和一组高层(11H)，并且所述第二协议栈(12)的一组高层(12H)内的每一层都在所述边界(15)之上。

18.根据权利要求16所述的移动客户端(1)，其特征在于，所述第二协议栈(12)的高层包括RLC层和/或MAC-d层。

19.根据权利要求16所述的移动客户端(1)，其特征在于，所述移动客户端(1)的所述第一协议栈(11)的一组低层(11L)包括标准自组网(2)接口协议。

20.根据权利要求16所述的移动客户端(1)，其特征在于，所述移动客户端(1)包括自组接口之上的不同适配层或帧协议。

21.一种无线接入网，其是蜂窝网(4)的一部分并适于发送涉及信令的数据、专用于移动中继(3)的数据以及专用于移动客户端(1)的数据，其中所述无线接入网包括无线接入网协议栈，并且其中所述无线接入网协议栈包括一组低层和一组高层，所述无线接入网的特征在于：

-所述无线接入网协议栈的高层的第一实例用于处理专用于所述移动中继(3)的数据；

-所述无线接入网协议栈的高层的第二实例用于处理专用于所述移动客户端(1)的数据；以及

-所述无线接入网协议栈的低层的实例用于将专用于所述移动中继(3)和专用于所述移动客户端(1)的数据发送到所述移动中继(3)。

22.一种电信系统，包括蜂窝网(4)、移动客户端(1)和移动中继(3)，其中所述移动客户端(1)连接到所述自组网(2)并包括用于经所述自组网(2)与所述移动中继(3)进行通信的装置，并且其中所述移动中继(3)连接到所述自组网(2)和所述蜂窝网(4)并包括将从所述移动客户端(1)发送的数据中转到所述蜂窝网(4)和/或将从所述蜂窝网(4)发送的数据中转到所述移动客户端(1)的装置，所述电信系统的特征在于，所述电信系统包括自组网(2)，并且所述移动中继(3)适于：

-通过第二协议栈(14)的至少一个低层来检测从所述蜂窝网(4)接收的数据是否包含专用于所述移动中继(3)本身的数据；

-终止专用于所述移动中继(3)本身的接收数据部分；

-通过所述第二协议栈(14)的至少一个低层来检测从所述蜂窝网(4)接收的数据是否包含专用于所述移动客户端(1)的数据；

-通过将专用于所述移动客户端(1)的那部分数据从所述第二协议栈(14)的低层传递到第一协议栈(13)的相应低层来将该部分数据转发到所述移动客户端(1)；

-通过所述第一协议栈(13)的至少一个低层来检测由所述移动中继(3)接收的数据是否包含专用于所述蜂窝网(4)的数据；以及

-通过将专用于所述蜂窝网(4)的那部分数据从所述第一协议栈(13)的低层传递到所述第二协议栈(14)的相应低层来将该部分数据转发到所述蜂窝网(4)；

并且所述移动客户端(1)适于：

-将专用于所述蜂窝网(4)的数据发送到所述移动中继(3)；以及

-通过所述移动客户端(1)的基于用于所述自组网(2)中的自组技术的第一协议栈(11)来接收和处理数据，其中所述数据是从所述蜂窝网(4)发送到所述移动中继(3)、专用于所述移动客户端(1)并由所述移动中继(3)转发到所述移动客户端(1)的。

23.根据权利要求22所述的电信系统，其特征在于，所述电信系统包括根据权利要求8至13之一所述的移动中继(3)。

24.根据权利要求22或23所述的电信系统，其特征在于，所述电信系统包括根据权利要求14至20之一所述的移动客户端(1)。

25.根据权利要求22所述的电信系统，其特征在于，所述电信系统包括根据权利要求21所述的无线接入网。

26.根据权利要求22所述的电信系统，其特征在于，所述电信系统适于执行根据权利要求1至7之一所述的方法。

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