CN100508515C - 一种实现专用信道数据均匀下发的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现专用信道DCH数据均匀下发的方法，应用于无线网络控制器RNC侧专用媒体接入控制MAC-d层控制DCH数据下发的过程。包括：根据基站NodeB对不同用户设备UE的DCH数据在空中接口的发送时刻所对应的连接帧号CFN，确定RNC侧MAC-d周期定时器对应不同UE的启动时刻；控制对应UE的DCH数据下发。本发明利用不同UE的CFN被DOFF散开的特点，来控制MAC-d周期定时器针对不同UE的启动时刻，在一定程度上保证了MAC-d周期定时器启动时刻均匀散开，从而在一定程度上保证了RNC MAC-d层在DCH上下发数据的均匀性，避免了周期性的CPU处理高峰和Iub接口、Iu接口周期性的流量高峰。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种实现专用信道数据均匀下发的方法。
背景技术
传输信道同步机制定义了在无线网络控制器(Radio Network Controller，RNC)和基站NodeB之间帧传输的同步，并考虑到无线接口定时关系。在上层节点(RNC)中，通过调整下行传输块集(DL TBS)的定时发送来调整DLTBS的传送以适合接收端(NodeB)的接收。
在传输承载建立和重配置过程中，为了Iub接口的下行FP(FrameProtocol；帧协议)数据帧的传输，NodeB需要配置一个接收窗口，其目的在于监督数据帧是否按时到达，也就是说能否在该时间窗口内接收到数据帧。若接收的数据帧落于窗口之外，则向RNC上报一个响应：时间调整控制帧，其中包含该数据帧的到达时间(TOA)信息。这样，层1就能(通过L1-MAC原语)指示层2需要对下行发送定时进行相应的调整，从而达到了控制和最小化数据帧传输延时和为空中接口无线帧发射而引入的缓冲时间的目的。
时间窗的大小和位置的选择与预期的数据帧时延变化和不同的宏分集支路时延有关。
在UTRAN接口的协议层次模型中，帧协议的位置在水平层次上位于无线网络层，在垂直平面位于用户平面。FP数据流(数据帧、控制帧)的发送与接收，由传输网络层提供的承载业务实现。特别地，对于DCH(DedicatedChannel，专用信道)传输信道，对应DCH FP的协议位置如图1所示。
图1中，DCCH(Dedicated Control Channel)为专用控制信道；DTCH(Dedicated Traffic Channel)为专用业务信道。
MAC-d层的主要功能：
逻辑信道与传输信道的映射；
下行专用传输信道传输格式选择；
下行传输信道上逻辑信道间流量分配；
高层业务在传输信道上的复用/解复用。
在下行方向，RNC侧DCH FP层接收来自MAC-d(Media Access Control-Dedicated，专用媒体接入控制)层传输信道的数据，组成FP帧，然后交由传输网络(AAL2，传输网络的具体实现3GPP不作限定)传送。传输的数据通过Iub接口传输介质到达NodeB，再经过相反的过程将所传的DCH FP帧提交到NodeB侧的对等层(peer-to-peerlayer)。其中，DCH FP层之上的物理层PHY层实际上是RNC中的软切换时宏分集合并分发模块(MDC)；MDC完成的功能包括：
1)提供在宏分集发生时将上行数据按照传输块(TB)逐块合并后上报给MAC-d；
2)提供MDC在宏分集发生时将下行数据在各个宏分集支路发送。
MAC-d维护一个10ms周期定时器，10ms周期定时器的主要作用是控制数据按照一定的时间间隔发送。在用户设备(UE)建立第一条DCH时，通过传输信道同步过程，得到初始的连接帧号(Connection Frame Number，CFN)，之后CFN在每隔10ms被加1。若在数据传输过程中出现时间调整，即收到NodeB的时间调整帧，MAC-d启动定时机制，统计在此定时期间收到的该UE各DCH上时延最长无线链路上的时间调整请求，累计收到的时间调整请求值和请求次数。当定时时间到，根据累计出的调整请求值和请求次数，计算该链路的平均TOA。再根据25.402协议中描述的TOA选择原则，在DCH间选择一个合适的TOA，以保证所有的数据都能在空中接口顺利下发。最后根据该TOA调整MAC-d的10ms定时器的超时时间或者进行CFN调整。
CFN调整量＝-(TOA/10)；
下发时刻的调整量＝TOA mod 10。
上述两式中，TOA的单位为毫秒，10为最小的传输时间间隔(TTI)。
上述实现方法中，10ms周期定时器随机选择初始相位值，(即：当多个用户发起呼叫时，与不同用户对应的10ms周期定时器的启动时刻是随机的)，这就导致了MAC-d传输定时不可控，有可能造成许多呼叫的DCH数据在同一时刻进行传输，使得产生周期性的CPU处理高峰和Iub接口、Iu接口周期性的流量高峰。
因此，如果能将MAC-d周期定时器的启动时刻针对不同UE分散开，使专用信道数据均匀下发，则可有效避免多个呼叫的DCH数据在同一时刻进行传输，从而避免CPU处理高峰和Iub接口、Iu接口周期性的流量高峰。
发明内容
本发明提供一种专用信道DCH数据均匀下发的方法，用以解决现有技术中存在的DCH数据下发时刻不可控、多个用户的DCH数据在同一时刻下发时，造成数据处理及流量高峰的问题。
本发明提供一种实现专用信道DCH数据均匀下发的方法，包括：
根据基站NodeB对不同用户设备UE的DCH数据在空中接口的发送时刻所对应的连接帧号CFN，确定RNC侧MAC-d周期定时器对应不同UE的启动时刻；控制对应UE的DCH数据下发；其中
所述确定RNC侧MAC-d周期定时器对应不同UE的启动时刻，具体方法包括：
记录MAC-d层接收到NodeB返回的传输信道同步响应消息的对应时刻t1；计算出对应UE与网络侧的初始CFN，并计算出t1时刻该UE的DCH数据对应的小区系统帧号SFN1；
计算出所述初始CFN时刻发送的数据对应的SFN2；
则MAC-d周期定时器对应该UE的启动时刻t2由下式求得：
t2-t1＝(SFN2-SFN1)mod(MAC-d周期定时器的设定周期)；mod为取模运算。
根据本发明的上述方法，所述初始CFN的计算方法为：
CFN初始＝((CFNtmp+T)/MAC-d周期定时器的设定周期+CFNfp)mod256；
式中，T为MAC-d发起传输信道同步请求到接收NodeB返回的传输信道同步响应消息之间的时间差，单位为ms；
CFNfp为传输信道同步请求帧中的CFN值；
当NodeB返回的传输信道同步响应消息中携带的到达时间TOA>0时，上式中CFNtmp＝(256*MAC-d周期定时器的设定周期-TOA)；若TOA≤0，上式中CFNtmp＝-TOA；
mod为取模运算。
所述计算出t1时刻该UE的DCH数据对应的小区系统帧号SFN1，具体方法为：
获取t1时刻对应的RNC帧号RFN；
获取所述RFN和t1时刻NodeB帧号BFN的相位差；
由所述RFN减去所述相位差得到t1时刻对应的BFN；
则所述SFN1＝BFN+Tcell；其中Tcell为系统帧号SFN相对于NodeB帧号的指定延时。
所述计算出初始CFN时刻发送的数据对应的SFN2，具体方法为：
SFN2mod256＝(CFN初始+Frame Offset)mod256；
式中，Frame Offset为帧偏移，mod为取模运算。
所述MAC-d周期定时器的设定周期为10ms。
本发明还提供一种实现专用信道DCH数据均匀下发的方法，包括：
根据基站NodeB对不同用户设备UE的DCH数据在空中接口的发送时刻所对应的连接帧号CFN，确定RNC侧MAC-d周期定时器对应不同UE的启动时刻；控制对应UE的DCH数据下发；其中
所述确定RNC侧MAC-d周期定时器对应不同UE的启动时刻，具体方法还包括：
设定每一个UE的DCH数据到达时间为TargeToa；
记录MAC-d层接收到NodeB返回的传输信道同步响应消息的对应时刻t1；计算出对应UE与网络侧的初始CFN及余数a；
计算出MAC-d周期定时器的设定周期与所述余数a的差值，比较所述差值与所述TargeToa的大小；
当所述差值大于所述TargeToa时，MAC-d周期定时器对应该UE的启动时刻t2由下式求得：
t2-t1＝(MAC-d周期定时器的设定周期)-(a+TargeToa)。
所述初始CFN及余数a的具体计算方法为：
CFN初始＝((CFNtmp+T)/MAC-d周期定时器的设定周期+CFNfp)mod256；
余数a＝(CFNtmp+T)mod MAC-d周期定时器的设定周期；
上式中，T为MAC-d发起传输信道同步请求到接收NodeB返回的传输信道同步响应消息之间的时间差，单位为ms；
CFNfp为传输信道同步请求帧中的CFN值；
当NodeB返回的传输信道同步响应消息中携带的到达时间TOA>0时，上式中CFNtmp＝(256*MAC-d周期定时器的设定周期-TOA)；若TOA≤0，上式中CFNtmp＝-TOA；
mod为取模运算。
根据本发明的上述方法，当所述差值小于等于所述TargeToa时，MAC-d周期定时器对应该UE的启动时刻t2由下式求得：
t2-t1＝(2个MAC-d周期定时器的设定周期)-(a+TargeToa)。
所述MAC-d周期定时器的设定周期为10ms。
本发明有益效果如下：
(1)由于不同UE的空中接口CFN是被DOFF(DOFF是缺省的专用物理信道DPCH无线链路建立时的帧偏移和码片偏移；它的精度要高得足以散开Iub接口以及Node B的处理负荷)散开的，因此，本发明利用不同UE的CFN被DOFF散开的特点，来控制MAC-d周期定时器针对不同UE的启动时刻，在一定程度上保证了MAC-d 10ms周期定时器启动时刻均匀散开，从而在一定程度上保证了RNC MAC-d层在DCH上下发数据的均匀性，避免了周期性的CPU处理高峰和Iub接口、Iu接口周期性的流量高峰。
(2)本发明提供了一种基于参数的定时器启动时刻散开方式，通过给定的如下参数：Tcell(系统帧号SFN相对NodeB帧号的指定延时)、Frame offset(帧偏移)、ChipOffset(码片偏移)以及UE所在小区的RFN-BFN(RNC帧号-Node B帧号)相位差，可以精确计算出MAC-d周期定时器针对该UE的启动时刻。
(3)假设不同UE建立DCH时单向时延相同，当对全部UE预设相同的目标TOA时，通过计算出不同UE的初始CFN及其余数，并结合设定的目标TOA值，可以确定出MAC-d周期定时器针对不同UE的启动时刻。由于不同UE的CFN是被DOFF散开的，可以使得MAC-d10ms周期定时器启动时刻在一定程度上均匀散开，从而在一定程度上保证了RNC MAC-d层在DCH上下发数据的均匀性。该方式不需要参数配置，实现方法更简单。
附图说明
图1为现有技术DCH协议栈模型；
图2为本发明实施例一基于参数的定时器启动时刻散开方法示意图；
图3为本发明实施例二基于设定目标TOA的定时器启动时刻散开方法示意图之一；
图4为本发明实施例二基于设定目标TOA的定时器启动时刻散开方法示意图之二。
具体实施方式
本发明提供一种DCH数据均匀下发的方法，应用于RNC侧MAC-d层控制DCH数据下发的过程，包括：
根据NodeB对不同UE的DCH数据在空中接口的发送时刻所对应的CFN，确定RNC侧MAC-d周期定时器对应不同UE的启动时刻；控制对应UE的DCH数据下发。
下面用两个具体实施例，对本发明方法加以详细描述。
实施例一：基于参数的MAC-d周期定时器启动时刻散开方式。
参见图2，t1是MAC-d收到传输信道同步响应消息的时刻，t2是需要确定的MAC-d周期定时器针对该UE的启动时刻。
首先计算初始CFN，具体计算方法为：
当FP收到高层的传输信道同步请求后，将发起下行的传输信道同步过程，同时记录发起时刻，在下行同步帧中携带一个最初的CFN值(可选取协议规定范围内的任意值)。数据到达NodeB之后，NodeB根据最初的CFN值确定出高层指示其下发数据的时刻SFN，具体的计算公式为：
SFN mod 256＝(CFN+Frame Offset)mod 256；
式中，SFN为小区系统帧号，mod为取模运算。
确定出下发时刻SFN后，NodeB则可根据时间窗参数确定出一个接收时间窗，然后根据数据的实际到达时刻和时间窗终点的差值确定出到达时间TOA，将其通过上行同步帧返回到RNC。RNC得到NodeB返回的上行同步帧之后，将同步结果即下行传输信道同步发起时刻、返回的TOA值和最初选取的CFN交给MAC-d，计算出正确的初始CFN。初始CFN的具体计算如下：
设MAC-d发起传输信道同步时和MAC-d收到传输信道同步响应消息时之间的时间差为T，单位为ms；
FP的传输信道同步请求帧中的CFN为CFNfp；先计算一个中间变量CFNtmp：
1)若传输信道同步响应帧中TOA>0，则：CFNtmp＝(256*10-TOA)；
上式中，256是协议规定的CFN周期，即CFN的取值范围为0-255；10表示一个CFN帧对应的时间长度为10ms。
2)若传输信道同步响应帧中TOA≤0，则：CFNtmp＝-TOA；
初始CFN＝((CFNtmp+T)/10+CFNfp)mod 256；
在计算初始CFN时，可能会出现不能整除的情况，则：
初始CFN对应的余数＝(CFNtmp+T)mod 10；
例如：假设FP选取的初始CFN为0，即CFNfp为0，时刻为0，Node B返回的TOA为-803ms，数据早到，如MAC-d在第300ms时刻得到同步结果，其正确的初始CFN应为((803+300)/10+0)/mod256＝110，余数为3。
在计算初始CFN时，将计算得到的商记为CFN1，将余数记为a。如图2所示，假设计算得到CFN1＝3(对应带斜纹的时间窗口)，a＝2；如果将初始CFN设置为(CFN1+1)，使得数据落在CFN1+1的时间窗里(带点状的时间窗口)，此时TOA应该为(10-a)(该表达式中的“10”为MAC-d周期定时器的定时周期，以10ms为例)。
读取t1时刻的RFN，由RFN和RFN-BFN的相位差θ(相位差值可以通过RNC和Node B之间的定期的节点同步过程来获得)，得到该时刻的BFN：
BFN＝RFN-θ
再由设置的Tcell，可进一步得到UE所在小区当前的SFN：
SFN＝BFN+Tcell
记t1时刻对应的SFN为SFN1。由计算出的初始CFN，即(CFN1+1)和Frame offset、ChipOffset，可获知该UE数据在空中接口接收时刻的SFN2(即t3时刻)；
根据25.402协议中的定义，SFN2的计算式如下：
SFN2 mod 256＝(CFN初始+Frame Offset)mod 256
因此，对应该UE的MAC-d周期定时器的启动时刻t2可以通过下式求得：
t2-t1＝(SFN2-SFN1)mod 10
若MAC-d在t1时刻开启一个相对定时器，时长为(t2-t1)，则该相对定时器超时时，就可开启MAC-d周期定时器(即在t2时刻开启MAC-d周期定时器)。
由于不同UE的空中接口CFN是被DOFF散开的，因此，将定时器的启动时刻定在t2，满足MAC-d周期定时器针对不同UE散开的要求，从而使得DCH数据在一定程度上均匀下发。
实施例二：基于设定目标TOA的MAC-d周期定时器启动时刻散开方式。
参见图3，t1是MAC-d收到传输信道同步响应消息的时刻，t2是需要确定的MAC-d周期定时器针对该UE的启动时刻。
如上所述，计算初始CFN，将商记为CFN1，将余数记为a。得到CFN1＝3，a＝2；预先设定UE数据到达的目标TOA(TargeToa)；
如果(10-a)>TargeToa，则将初始CFN设置为(CFN1+1)，使得数据落在(CFN1+1)的时间窗里(带点状的时间窗口)。由图3可知，如果希望数据在(CFN1+1)的时间窗内的TargeToa点处到达，那么对应该UE的MAC-d周期定时器的启动时刻t2可以通过下式求得：
t2-t1＝10-(a+TargeToa)
如果(10-a)≤TargeToa，则将初始CFN设置为(CFN1+2)，使得数据落在(CFN1+2)的时间窗里，如图4所示的带点状的时间窗口。由图4可知，如果希望数据在(CFN1+2)的时间窗内的TargeToa点处到达，那么对应该UE的MAC-d周期定时器的启动时刻t2可以通过下式救得：
t2-t1＝20-(a+TargeToa)
由于不同UE的空中接口CFN是被DOFF散开的，又因为时间窗参数是一样的，且规定相同的TargeToa，假设不同UE建立DCH时单向时延相同，则周期定时器在t2时刻点启动，就能保证针对不同UE定时器的启动时刻散开，从而使得DCH数据在一定程度上均匀下发。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1、一种实现专用信道DCH数据均匀下发的方法，其特征在于，包括：
根据基站NodeB对不同用户设备UE的DCH数据在空中接口的发送时刻所对应的连接帧号CFN，确定RNC侧MAC-d周期定时器对应不同UE的启动时刻；控制对应UE的DCH数据下发；其中
所述确定RNC侧MAC-d周期定时器对应不同UE的启动时刻，具体方法包括：
记录MAC-d层接收到NodeB返回的传输信道同步响应消息的对应时刻t1；计算出对应UE与网络侧的初始CFN，并计算出t1时刻该UE的DCH数据对应的小区系统帧号SFN1；
计算出所述初始CFN时刻发送的数据对应的SFN2；
则MAC-d周期定时器对应该UE的启动时刻t2由下式求得：
t2-t1＝(SFN2-SFN1)mod(MAC-d周期定时器的设定周期)；mod为取模运算。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始CFN的计算方法为：
CFN初始＝((CFNtmp+T)/MAC-d周期定时器的设定周期+CFNfp)mod256；
式中，T为MAC-d发起传输信道同步请求到接收NodeB返回的传输信道同步响应消息之间的时间差，单位为ms；
CFNfp为传输信道同步请求帧中的CFN值；
当NodeB返回的传输信道同步响应消息中携带的到达时间TOA>0时，上式中CFNtmp＝(256*MAC-d周期定时器的设定周期-TOA)；若TOA≤0，上式中CFNtmp＝-TOA；
mod为取模运算。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算出t1时刻该UE的DCH数据对应的小区系统帧号SFN1，具体方法为：
获取t1时刻对应的RNC帧号RFN；
获取所述RFN和t1时刻NodeB帧号BFN的相位差；
由所述RFN减去所述相位差得到t1时刻对应的BFN；
则所述SFN1＝BFN+Tcell；其中Tcell为系统帧号SFN相对于NodeB帧号的指定延时。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算出初始CFN时刻发送的数据对应的SFN2，具体方法为：
SFN2mod256＝(CFN初始+Frame Offset)mod256；
式中，Frame Offset为帧偏移，mod为取模运算。
5、如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述MAC-d周期定时器的设定周期为10ms。
6、一种实现专用信道DCH数据均匀下发的方法，其特征在于，包括：
根据基站NodeB对不同用户设备UE的DCH数据在空中接口的发送时刻所对应的连接帧号CFN，确定RNC侧MAC-d周期定时器对应不同UE的启动时刻；控制对应UE的DCH数据下发；其中
所述确定RNC侧MAC-d周期定时器对应不同UE的启动时刻，具体方法包括：
设定每一个UE的DCH数据到达时间为TargeToa；
记录MAC-d层接收到NodeB返回的传输信道同步响应消息的对应时刻t1；计算出对应UE与网络侧的初始CFN及余数a；
计算出MAC-d周期定时器的设定周期与所述余数a的差值，比较所述差值与所述TargeToa的大小；
当所述差值大于所述TargeToa时，MAC-d周期定时器对应该UE的启动时刻t2由下式求得：
t2-t1＝(MAC-d周期定时器的设定周期)-(a+TargeToa)。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述初始CFN及余数a的具体计算方法为：
CFN初始＝((CFNtmp+T)/MAC-d周期定时器的设定周期+CFNfp)mod256；
余数a＝(CFNtmp+T)mod MAC-d周期定时器的设定周期；
上式中，T为MAC-d发起传输信道同步请求到接收NodeB返回的传输信道同步响应消息之间的时间差，单位为ms；
CFNfp为传输信道同步请求帧中的CFN值；
当NodeB返回的传输信道同步响应消息中携带的到达时间TOA>0时，上式中CFNtmp＝(256*MAC-d周期定时器的设定周期-TOA)；若TOA≤0，上式中CFNtmp＝-TOA；
mod为取模运算。
8、如权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述差值小于等于所述TargeToa时，MAC-d周期定时器对应该UE的启动时刻t2由下式求得：
t2-t1＝(2个MAC-d周期定时器的设定周期)-(a+TargeToa)。
9、如权利要求6-8任一所述的方法，其特征在于，所述MAC-d周期定时器的设定周期为10ms。
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