CN100486253C - 实现phs无线分组数据传输的方法 - Google Patents

Abstract

实现PHS无线分组数据传输的方法，利用X.25协议实现数据分组，用多信道点到点PPP，实现多信道捆绑，以移动适应的方法实现PHS无线分组数据传输；移动适应的模块即MAL层设在PPP和X.25的SVC交换虚电路之间，PPP和X.25的SVC交换虚电路隔离：在终端移动过程中，当从基站A切换到基站B的时候，MAL层将由基站A建立的SVC交换虚电路需要释放，并由基站B重新建立SVC；在这个过程中，MAL层用新的SVC替换旧的SVC，并保证上层连接的PPP不会断开。本发明提高了带宽；多个用户可以共享无线信道进行数据传输；消除移动过程中切换对无线数据传输的影响；实现在用户没有数据传输时，自动释放信道资源；在有数据传输时，自动申请信道资源。

Description

实现PHS无线分组数据传输的方法

技术领域

本发明涉及PHS无线分组数据传输的方法。

背景技术

PHS数据通信技术最早商用于1997年，支持单信道32Kb/s非限制数据通信，属于电路型数据业务。1999年PHS空中接口标准RCR STD-28 Ver 3.0通过，使得PHS通过捆绑两个空中业务信道，实现了64Kb/s的非限制数据业务。

由于无线传输空间干扰大、时延长、基站覆盖范围小(PHS采用微蜂窝技术，一般在200-500m之间)，导致数据传输误码率高，切换频繁，传输质量差。为了提高数据吞吐量，1995年10月成立了PHS互联网接入论坛，并于1996年4月制订了统一的PHS数据传输控制协议——PIAFS PHS互联网接入协议(PIAFS)。

PHS互联网接入协议(PIAFS)是定位于数据链路层的端到端协议，采用高效的差错控制规程和带内协商规程，具有完备的控制功能和扩展功能，可与点到点协议(PPP)配合形成高质量的可靠的数据通道；PHS利用32Kb/s或64Kb/s非限制数据承载能力，可以支持32Kb/s、64Kb/s的PIAFS数据传输，可方便地接入Internct或者企业内部网络。

但是，PHS电路型数据业务存在以下一些不足之处：

1.最高只能达到64Kb/s的传输速率，不能满足用户上网的需求，以及PHS增值业务的开展；

2.电路交换不太适合以IP为基础的互联网业务；

3.无法实现永远在线的功能；

4.无法按流量计费。

发明内容

1.发明目的

由于电路交换不太适合以IP为基础的互联网服务，而分组交换在先天上就有与IP技术融合的优势。本发明目的是利用分组交换的技术实现PHS的无线数据传输，解决了以下问题：如提高带宽：可以为用户提供128Kb/s以上的带宽；通过信道资源共享：多个用户可以共享无线信道进行数据传输；消除移动过程中切换对无线数据传输的影响；用户在移动过程中发生基站的切换将对数据的传输不产生任何影响；永远在线：可以实现在用户没有数据传输时，自动释放信道资源；在有数据传输时，自动申请信道资源，实现永远在线功能。

2.技术方案

本发明的技术解决方案是：实现PHS无线分组数据传输的方法，利用X.25技术实现数据分组，用多链接点到点协议Multilink PPP实现多信道捆绑，以此构成并添加移动适应层(Mobile Adapter Layer层)提供对移动性的支持。

系统主要分成4个部分：终端(PS)、基站(CS)、交换机(PSC)、分组服务器(Packet Server)。各个部分的关系和协议栈如图1所示。其中分组服务器提供对Internet的访问界面。

在PPP和X.25的SVC之间，增加了Mobility Adapter Layer(MAL)层。PPP和X.25的SVC隔离，使PPP不依赖于具体的某条X.25的SVC(交换虚电路)。

在终端移动过程中，当从基站A切换到基站B的时候，MAL层将由基站A建立的SVC(交换虚电路)需要释放，并由基站B重新建立SVC。在这个过程中，MAL层会负责用新的SVC(交换虚电路)替换旧的SVC，并保证上层PPP不会断开。过程如图2所示，说明如下：

1)终端PS通过CS A基站A和分组服务器(Packet Server)通信；

2)PS在移动到CS B的覆盖范围中，并要切换到CS B上。PS向CS B请求信道，建立无线连接；

3)PS的MAL层向CS B发送handover connect请求，要求建立数据连接。

4)CS B首先和Packet Server建立SVC，并发送handover connect给Packet Server。

5)Packet Server发送确认应答Confirm给CS B，并将响应的PPP切换到新的SVC上。

6)CS B发送确认应答confirm给PS，PS将PPP切换到新的信道上。

7)Packet Server发送handover connect给CS A，要求断开SVC(交换虚电路)。

8)CS A发送确认应答Confirm给Packet Server，双方断开SVC。

在没有流量的时候，PS释放无线信道，但是保持PPP连接不断开，这个过程仍然是通过MAL层完成。过程如图3所示，说明如下：

1)PS通过CS和Packet Server通信；

2)当没有流量时，PS的MAL层发送dormant disconnect给CS；

3)CS将dormant disconnect发送给Packet Server，Packet Server将PPP和SVC断开，但是保持PPP连接不断开。

4)Packet Server发送确认应答Confirm给CS；

5)CS发送Confirm给PS，PS将PPP和SVC断开，保持PPP连接不断开。

6)Packet Server将SVC释放；

7)CS将无线信道释放；

8)进入到休眠状态，PPP连接保持，但是信道和SVC都完全释放；

9)当PS有数据需要发送时，MA层首先向CS请求信道，并发送Dormant Connect请求；

10)CS收到Dormant Connect请求后，首先建立SVC，并发送Dormant Connect给Packet Server；

11)Packet Server收到Dormant Connect消息后，将PPP和SVC连接起来，并返回确认消息Confirm；

12)CS将Confirm消息发送给PS，PS将PPP和SVC连接起来；

13)进入到正常的数据通信过程。

MAL层分成控制面和数据面：

1)控制面

控制面主要完成连接、切换、休眠等过程的控制，消息类型有：Connect、Disconnect、DormantConnect、DormantDisconnect、DormantHello、HandoverConnect、HandoverDisconnect、Confirm。

2)数据面

数据面用来发送和接受数据，承载PPP报文。消息类型有DATA。MAL层中的每一个实体对应着一个PPP连接。在完成单个PPP连接的基础上，可以利用PPP的Multilink功能，将多个PPP连接捆绑，从而达到增加带宽的目的。负载均衡和报文重组均能通过Multilink PPP协议完成。

3.本发明效果

从传输速率上看，在使用4个信道的情况下，可以使传输速率达到128Kb/s。如果使用8个信道，可以达到256Kb/s，能够满足大部分的需要。在没有数据传输的时候，可以自动休眠，释放信道资源，实现永远在线和按流量计费。

本发明的关键是就是MAL(Mobility Adapter Layer)；而X.25与MLPPP都足成熟技术。在PHS分组上网模式中，X.25解决的是基站与分组服务器之间的传输模式问题，因为PHS基站采用DSL技术与交换机互通，物理层传输质量一般，X.25的纠错能力较强。

但是仅仅简单地将X.25与MLPPP捆绑，无法实现对移动性的支持。而PHS仅仅具备有限的移动性，它并不象GPRS那样有完整意义上的移动性管理要求，所以没有必要定义象GPRS那样复杂的技术体系。

因此本发明有针对性地引入MAL层，简洁明了地支持基站切换、流量自动监测等功能。既达到分组传输的目的，又以很低的代价实现了对PHS有限移动性的支持。本发明利用分组交换的技术实现PHS的无线数据传输，提高了带宽：可以为用户提供128Kb/s以上的带宽；多个用户可以共享无线信道进行数据传输；消除移动过程中切换对无线数据传输的影响；用户在移动过程中发生基站的切换将对数据的传输不产生任何影响；可以实现在用户没有数据传输时，自动释放信道资源；在有数据传输时，自动申请信道资源，实现永远在线功能。

附图说明

图1是本发明MAL层在PS、CS、分组服务器上示意图

图2是本发明MAL层将由基站A建立的SVC(交换虚电路)需要释放，并由基站B重新建立SVC的流程图

图3是本发明PS释放无线信道，但保持PPP连接不断开的流程图

图4是本发明系统结构图，采用嵌入式实时操作系统，MAL负责连接SVC和PPP。PPP封装的数据经IP栈发送出去。

图5、6是PHS基站间均通过svc实现连接的示意图

具体实施方式

MAL层将由基站A建立的SVC交换虚电路需要释放，并由基站B重新建立SVC，由PS的MAL层向CS B发送handover connect请求，要求建立数据连接；

CS B首先和Packet Server建立SVC，并发送handover connect给Packet Server；

Packet Server发送确认应答Confirm给CS B，并将响应的PPP切换到新的SVC上，并释放旧的SVC；在这个过程中，MAL层用新的SVC交换虚电路替换旧的SVC，并保证上层连接的PPP不会断开。

MAL层在PS、CS、分组服务器上都有，如图1所示，位于X.25和PPP之间。MAL层分成控制面和数据面：

1)控制面

控制面主要完成连接、切换、休眠等过程的控制，消息类型有：Connect、Disconnect、DormantConnect、DormantDisconnect、DormantHello、HandoverConnect、HandoverDisconnect、Confirm。

● Connect：正常连接请求，用户要求建立连接的请求；

● Disconnect：正常断线请求，用户要求断线的请求；

● DormantConnect：从休眠状态恢复到连接状态的请求；

● DormantDisconnect：进入休眠状态，释放空中接口和SVC的请求；

● DormantHello：休眠状态维持请求；

● HandoverConnect：基站切换过程中建立新连接的连接请求；

● HandoverDisconnect：基站切换过程中释放旧连接的断线请求；

● Confirm：确认响应。

MAL层中的每一个实体对应着一个PPP连接：MAL实体和PPP连接保持固定的一一对应关系，和X.25的SVC保持可变的一一对应关系，这样通过MAL层就可以在保持PPP连接的情况下使用不同的X.25的SVC。

在完成单个PPP连接的基础上，可以利用PPP的Multilink功能，将多个PPP连接捆绑，从而达到增加带宽的目的。负载均衡和报文重组均能通过Multilink PPP协议完成。

X.25规范对应OSI三层，X.25的第三层描述了分组的格式及分组交换的过程。X.25的第二层由LAPB(Link Access Procedure，Balanced)实现，它定义了用于DTE/DCE连接的帧格式。X.25的第一层定义了电气和物理端口特性。

X.25网络设备分为数据终端设备(DTE)、数据电路终端设备(DCE)及分组交换设备(PSE)。DTE是X.25的末端系统，如终端、计算机或网络主机，一般位于用户端，Cisco基站就是DTE设备。DCE设备是专用通信设备，如调制解调器和分组交换机。PSE是公共网络的主干交换机。

X.25定义了数据通讯的电话网络，每个分配给用户的x.25端口都具有一个x.121地址，当用户申请到的是SVC(交换虚电路)时，x.25一端的用户在访问另一端的用户时，首先将呼叫对方x.121地址，然后接收到呼叫的一端可以接受或拒绝，如果接受请求，于是连接建立实现数据传输，当没有数据传输时挂断连接，整个呼叫过程就类似我们拨打普通电话一样，其不同的是x.25可以实现一点对多点的连接。其中x.121地址、htc均必须与x.25服务提供商分配的参数相同。X.25PVC(永久虚电路)，没有呼叫的过程，类似DDN专线。

2.有关命令：

注：1、虚电路号从1到4095，Cisco基站默认为1024，国内一般分配为16。

2、虚电路计数从1到8，缺省为1。

3、在改变了x.25各层的相关参数后，应重新启动x25(使用clear x25{scrialnumber|cmns-interface mac-address}[vc-number]或clear x25-vc命令)，否则新设置的参数可能不能生效。同时应对照服务提供商对于x.25交换机端口的设置来配置基站的相关参数，若出现参数不匹配则可能会导致连接失败或其它意外情况。

实施例：

1).在以下实例中每二个PHS基站间均通过svc实现连接。

2).在以下实例中基站router1和router2均通过svc与router连接，但router1和router2不通过svc直接连接，此三个基站的串口运行RIP路由协议，使用了子接口的概念。由于使用子接口，router1和router2均学习到了访问对方局域网的路径，若不使用子接口，router1和router2将学不到到对方局域网的路由。

子接口(Subinterface)是一个物理接口上的多个虚接口，可以用于在同一个物理接口上连接多个网。我们知道为了避免路由循环，基站支持splithorizon法则，它只允许路由更新被分配到基站的其它接口，而不会再分配路由更新回到此路由被接收的接口。

无论如何，在广域网环境使用基于连接的接口(象X.25和Frame Relay)，同一接口通过虚电路(vc)连接多台远端基站时，从同一接口来的路由更新信息不可以再被发回到相同的接口，除非强制使用分开的物理接口连接不同的基站。Cisco提供子接口(subinterface)作为分开的接口对待。你可以将基站逻辑地连接到相同物理接口的不同子接口，这样来自不同子接口的路由更新就可以被分配到其他子接口，同时又满足split horizon法则。

Claims (3)

1、实现PHS无线分组数据传输的方法，其特征利用X.25协议实现数据分组，用多信道点到点协议PPP，实现多信道捆绑，以移动适应的方法实现PHS无线分组数据传输；移动适应的模块即MAL层设在PPP和X.25的SVC交换虚电路之间，PPP和X.25的SVC交换虚电路隔离；使PPP不依赖于具体的某条X.25的SVC；MAL层分成控制面和数据面：控制面主要完成连接、切换、休眠过程的控制；数据面用来发送和接受数据，承载PPP报文；MAL层中的每一个实体对应着一个PPP连接，在完成单个PPP连接的基础上，利用PPP的Multilink功能，将多个PPP连接捆绑，从而达到增加带宽的目的；负载均衡和报文重组均能通过Multilink PPP协议完成。

2、由权利要求1所述的实现PHS无线分组数据传输的方法，其特征是在终端移动过程中，当从基站A切换到基站B的时候，MAL层将基站A建立的SVC交换虚电路释放，并由基站B重新建立SVC；在这个过程中，MAL层用新的SVC交换虚电路替换旧的SVC，并保证上层连接的PPP不会断开：

1)终端PS通过基站CS A和分组服务器Packet Server通信；

2)终端PS移动到基站CS B的覆盖范围中，并要切换到CS B上；PS向CS B请求信道，建立无线连接；

3)PS的MAL层向CS B发送handover connect请求，要求建立数据连接；

4)CS B首先和Packet Server建立SVC，并发送handover connect给Packet Server；

5)Packet Server发送确认应答Confirm给CS B，并将响应的PPP切换到新的SVC上；

6)CS B发送确认应答confirm给PS，PS将PPP切换到新的信道上；

7)Packet Server发送handover connect给CS A，要求断开SVC；

8)CS A发送确认应答Confirm给Packet Server，双方断开SVC。

3、由权利要求1所述的实现PHS无线分组数据传输的方法，其特征是在没有流量的时候，PS释放无线信道，但是保持PPP：

1)PS通过CS和Packet Server通信；

2)当没有流量时，PS的MAL层发送dormant disconnect给CS；

3)CS将dormant disconnect发送给Packet Server，Packet Server将PPP和SVC断开，但保持PPP连接不断开；

4)Packet Server发送确认应答Confirm给CS；

5)CS发送Confirm给PS，PS将PPP和SVC断开，保持PPP连接不断开；

6)Packet Server将SVC释放；

7)CS将无线信道释放；

8)进入到体眠状态，PPP连接保持，但是信道和SVC都完全释放；

9)当PS有数据需要发送时，MAL层首先向CS请求信道，并发送Dormant Connect请求；

10)CS收到Dormant Connect请求后，首先建立SVC，并发送Dormant Connect给Packet Server

11)Packet Server收到Dormant Connect消息后，将PPP和SVC连接起来，并返回确认消息Confirm；

12)CS将Confirm消息发送给PS，PS将PPP和SVC连接起来；

13)进入到正常的数据通信过程。

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