CN100515136C - 分组数据的发送方法及网络 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动通信领域，公开了一种分组数据的发送方法、系统及网络，使得在移动终端需要发送上行分组数据时，能够快速分配上行临时块流。本发明中，通过预先在基站上建立预分配上行TBF，当基站接收到来自移动终端的分组信道请求时，能够直接为该移动终端指配空闲的预分配上行TBF，加快了对该分组信道请求的响应。PCU为基站预分配上行TBF时，不激活其链路定时器，在根据基站的分组信道请求返回确认消息时才激活被基站指配的上行TBF的链路定时器。基站仅在PCU下发的下行数据块中USF等于表示未指配的指定值时才将USF改为指配的预分配上行TBF的USF值。PCU在预分配上行TBF发生改变时，及时通知基站。

Description

分组数据的发送方法及网络

技术领域

本发明涉及移动通信领域，特别涉及分组数据的传输技术。

背景技术

通用无线分组业务(General Packet Radio Service，简称“GPRS”)网络是在现有全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications，简称“GSM”)网络基础上发展起来的用于提供分组数据交换业务的网络。GPRS通过在GSM网络中添加服务GPRS支持节点(Service GPRS SupportNode，简称“SGSN”)、网关GPRS支持节点(Gateway GPRS Support Node，简称“GGSN”)，以及在基站子系统(Base Station Subsystem，简称“BSS”)或基站收发信机(Base Transceiver Station，简称“BTS”)中添加分组控制单元(Packet Control Unit，简称“PCU”)，使得移动用户可以与常用分组数据网络(Packet Data Network，简称“PDN”)实现数据交换，在用户与用户间实现端到端的数据发送和接收。

通常情况下，PCU在网络中的位置如图1所示，PCU通过Pb接口与基站控制器(Base Station Controller，简称“BSC”)相连接。在进行分组数据业务时，相关的信令流通过SGSN从Gb接口将信令传输给PCU，再通过PCU传输给BSC，由BSC通过Abis接口将信令传输给BTS，再由BTS最终传输给移动终端。当然，在实际应用中，PCU的实体形态和在网络中的位置可由网络设备制造商决定，可以将PCU作为是单独的网元，也可以内置于BSC或BTS中；可以是多个BSC共用一个PCU，或一个BSC下有多个PCU。PCU的主要功能包括：大部分分组无线资源管理功能；分组呼叫控制功能；分组数据传输等。

下面对GPRS网络中分组数据以及信令的传输作简单介绍。GPRS BSS的信令模型如图2所示，其中，BSS部分的GSM RF协议在基站中实现，其它协议在PCU中实现。GSM RF层实现的功能包括GMSK(高斯滤波最小频移键控)调制和解调、8PSK(8相键控)调制和解调，各种分组数据信道(PacketData Channel，简称“PDCH”)的编码和解码等功能。PDCH信道采用52复帧结构，每4个帧组成一个无线块(Radio Block)，一个52复帧共分为12个无线块，4个空闲帧，如图3所示。移动终端通过无线块传输分组数据。

在现有技术中，移动终端要向网络侧发送分组数据，首先需要网络侧为其分配资源并建立连接，资源的分配有三种方式，分别为固定分配、动态分配和扩展动态分配。

在固定分配方式中，移动终端进行分组数据传输所使用的无线块由PCU事先分好，在移动终端需要进行数据传输时通过固定的无线块将分组数据传输给网络侧。

在动态分配方式中，PCU并不预先分配固定的无线块，而是在移动终端需要进行分组数据传输时，为移动终端指配临时块流(Temporary Block Flow，简称“TBF”)，移动终端通过所分配的上行TBF传输分组数据。

在GPRS中，UE和网络侧之间的RLC连接称为TBF。TBF用以支持分组数据在PDCH上的双向传输。单个TBF总是单向的，它可以分为上行TBF和下行TBF，无论是上行TBF或下行TBF都仅在RLC连接期间存在。

在动态分配方式中，PCU在为移动终端分配上行TBF后，还需要为该TBF分配上行状态标志(Uplink State Flag，简称“USF”)值，并将该TBF的USF值通过立即指配消息发送给相应的移动终端，移动终端收到立即指配消息后即开始监听所指配TBF所在信道(可能是多个时隙)的下行数据块中的USF值，如果该值和消息中指配的USF值相同，则移动终端在相应的上行TBF上传送数据。

扩展动态分配方式与动态分配方式大致相同，其无线块资源分配机制和动态分配一致，区别在于移动终端在收到其中一个信道USF值后，即可在该信道以及时隙号比该信道大的其他信道上传送数据。

具体地说，一个典型动态分配的上行TBF建立的流程如图4所示，移动终端在需要传输分组数据时，进入步骤410中，移动终端向BTS发送上行分组信道请求，通过BTS和BSC将该请求转发到PCU。

接着进入步骤420，PCU收到来自移动终端的上行分组信道请求后，进行上行USF资源调度，建立上行TBF，在此上行TBF的每个上行块的前一个下行块上设置相应的USF值。

接着进入步骤430，PCU通过BSC和BTS向移动终端下发上行TBF立即指配消息，在该立即指配消息中携带所分配的TBF的USF值。

接着进入步骤440，移动终端收到该上行TBF立即指配消息后，根据其中的USF值判断相应信道中的上行TBF是否是分配给自己，找到PCU为其指配的上行TBF，并在该TBF上发送分组信令及分组数据。

现有技术中，PCU在收到移动终端的分组信道请求时，为其分配临时块流，由于分组信道请求先后需要经过Um、Abis和Pb三个接口才能送到PCU，通知PCU分配好上行USF资源并下发分组信道立即指配消息，并且分组信道立即指配消息同样需通过Pb、Abis和Um三个接口才能下发给移动终端，从移动终端发起分组信道请求到移动终端收到立即指配消息开始在相应的TBF中发送上行分组信令或分组数据之间的时延较大，无法满足某些响应时延要求较高的业务。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种分组数据的发送方法、系统及网络，使得在移动终端需要发送上行分组数据时，能够快速分配上行临时块流。

为实现上述目的，本发明提供了一种分组数据的发送方法，在基站上建立预分配上行临时块流；

所述基站在收到来自移动终端的分组信道请求时，为该移动终端指配空闲的所述预分配上行临时块流；

移动终端在所述基站指配的上行临时块流中发送分组数据。

其中，还包含以下步骤：

所述基站向所述移动终端发送立即指配消息，在所述立即指配消息中携带所指配的上行临时块流对应的上行状态标志；

所述移动终端根据所述立即指配消息中的上行状态标志确定所指配的上行临时块流，并通过该上行临时块流发送所述分组数据。

此外在所述方法中，还包含以下步骤：

基站在收到来自分组控制单元的下行数据块中的上行状态标志指示对应的上行临时块流未被指配时，将该下行数据块中的上行状态标志替换为为所述移动终端指配的上行临时块流的上行状态标志，并将该下行数据块发送给该移动终端；

所述移动终端根据所接收到的下行数据块中的上行状态标志，在对应的上行临时块流中发送所述分组数据。

此外在所述方法中，还包含以下步骤，所述基站在为移动终端指配空闲的所述预分配上行临时块流后，将所指配的预分配上行临时块流的状态设置为忙。

此外在所述方法中，分组控制单元预先在基站上建立预分配上行临时块流，在所述预分配上行临时块流发生改变时，通知所述基站。

此外在所述方法中，还包含以下步骤，

所述基站将所指配的上行临时块流的信息携带在所述移动终端的分组信道请求中，发送给所述分组控制单元；

所述分组控制单元接收所述分组信道请求后，对其进行确认并返回确认消息；

所述基站在收到所述确认消息后，将该上行临时块流的信息从预分配上行临时块流资源池中删除。

此外在所述方法中，所述分组控制单元预先在基站上建立预分配上行临时块流时，不激活该上行临时块流的链路定时器；

所述分组控制单元向所述基站返回所述确认消息时激活被该基站指配的上行临时块流的链路定时器。

此外在所述方法中，还包含以下步骤：

分组控制单元根据上行临时块流和上行状态标志资源的占用情况，增加或删除预分配的上行临时块流。

本发明还提供了一种分组数据的发送系统，包含基站和移动终端，还包含用于在所述基站上建立预分配上行临时块流的模块；

所述基站还包含用于在收到来自所述移动终端的分组请求时，为该移动终端指配空闲的所述预分配上行临时块流的模块；

所述移动终端还包含用于在所述基站所指配的上行临时块流中发送所述分组数据的模块。

本发明还提供了一种移动通信网络，包含基站，还包含用于在所述基站上建立预分配上行临时块流的模块；

所述基站还包含用于在收到来自移动终端的分组请求时，为该移动终端指配空闲的所述预分配上行临时块流的模块，并指示该移动终端在指配的上行临时块流中发送分组数据。

其中，所述基站还包含发送模块，用于将所指配的预分配上行临时块流的上行状态标志通过立即指配消息发送到所述移动终端，并指示该移动终端在所述上行状态标志所对应的上行临时块流中发送所述分组数据。

此外，所述发送模块还用于，在收到来自分组控制单元的下行数据块中的上行状态标志指示对应的上行临时块流未被指配时，将该下行数据块中的上行状态标志替换为所述指配的上行临时块流的上行状态标志，并将该下行数据块发送给所述移动终端，指示该移动终端在接收到该下行数据块时，根据所述上行状态标志，在对应的上行临时块流中发送所述分组数据。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，通过预先在基站上建立预分配上行TBF，当基站接收到来自移动终端的分组信道请求时，能够直接为该移动终端指配空闲的预分配上行TBF，加快对该分组信道请求的响应，减小移动终端发起请求后的等待时延，使得该移动终端能够更早地在该基站指配的上行TBF中发送分组数据，间接地加快了上行分组数据的传输。

PCU为基站预分配上行TBF时，不激活其链路定时器，使上行TBF一直保持空转的状态。PCU在收到基站的分组信道请求并返回确认消息时，才激活被基站指配的预分配上行TBF的链路定时器，从而可以在该预分配的上行TBF传输数据结束时(即该上行TBF长时间不再传输上行分组数据时)，能够及时释放已失效的链路。

基站仅在PCU下发的下行数据块中USF等于表示未指配的指定值时才将下行数据块中的USF改为指配的预分配上行TBF的USF值，保证了PCU中正在正常通信中的链路不受干扰。如果基站指配了多个预分配TBF，则循环分配相应的USF，从而保证了公平性。

PCU在预分配上行TBF发生改变时，及时通知基站，避免基站将错误的TBF分配给移动终端，造成移动终端的分组数据传输的失败。

基站将预分配上行TBF指配给移动终端后，将该TBF的信息通知PCU，并在PCU确认后，删除该已被指配的预分配上行TBF，使得基站和PCU上关于预分配TBF的信息保持一致。

PCU根据上行TBF和USF资源的占用情况，增加或删除预分配的上行临时块流，使得基站在资源占用较少时能够将更多的上行TBF分配给移动终端，充分利用上行TBF和USF的资源，而在资源占用较多时，减少上行TBF的分配，避免资源使用上的冲突。

附图说明

图1是现有技术中PCU在网络中的连接示意图；

图2是现有技术中GPRS BSS的信令模型示意图；

图3是现有技术中PDCH信道52复帧的结构示意图；

图4是现有技术中上行TBF建立的方法流程图；

图5是根据本发明第一实施方式的分组数据发送方法流程图；

图6是根据本发明第二实施方式的分组数据发送系统的系统结构图；

图7是根据本发明第三实施方式的移动通信网络结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明的核心在于，PCU通过预先在基站上建立预分配上行TBF，使得基站在接收到来自移动终端的分组信道请求时，能够直接为该移动终端指配空闲的预分配上行TBF，指示该移动终端在基站指配的上行TBF中发送分组数据，从而减少移动终端发起请求后的等待时延，间接地加快上行分组数据的传输。

下面根据发明原理对本发明第一实施方式分组数据发送方法进行说明。本实施方式基于GPRS网络，在本实施方式中基站是GPRS的BTS。

如图5所示，PCU预先建立若干上行TBF，为所建立的上行TBF分配好信道及相应的USF值，但不激活其链路定时器，使预分配的上行TBF一直保持空转的状态。之后，PCU将预分配的上行TBF的相关信息通知BTS。

在移动终端需要传输分组数据时，进入步骤510，移动终端向BTS发送分组信道请求。

接着进入步骤520，BTS收到来自移动终端的分组信道请求后，查找当前是否存在空闲的预分配上行TBF，如果有则为该移动终端指配空闲的预分配上行TBF，并将该预分配TBF的状态设置为忙，避免重复指配预分配上行TBF。

接着进入步骤530或步骤540，步骤530与步骤540之间不存在时间上的先后关系，既可以先执行步骤530，也可以先实现步骤540。

在步骤530中，BTS向该移动终端发送立即指配消息，在该消息中携带为其指配的上行TBF的USF。由于立即指配消息由BTS发送，而不经过PCU，从而减少了消息在空口传输上的时延，加快了分组信道请求的响应速度。

在步骤540中，BTS将所指配的上行TBF的信息携带在该移动终端的分组信道请求中，发送给PCU。

在步骤530之后，接着进入步骤550，BTS检测PCU下发的下行数据块，判断下行数据块中的USF是否为7，如果为7则表明该下行数据块对应的上行TBF当前未被指配，BTS将该下行数据块中的USF值替换为为该移动终端指配的上行TBF的USF值。当然也可以用7以外的其它数值表示对应的上行TBF当前未被指配，只要在系统中预先约定好即可。

由于BTS仅在PCU下发的下行数据块中USF等于7时才将USF改为指配的预分配上行TBF的USF值，因此保证了PCU中正在正常通信中的链路不受干扰。

另外，如果当前BTS指配了多个预分配上行TBF，则可循环分配相应的USF，从而保证公平性。

接着进入步骤560，BTS将设置后的下行数据块发送给该移动终端。

接着进入步骤570，该移动终端检测相应信道上的下行数据块，通过判断所检测的下行数据块中USF的值与立即指配消息中携带的USF值是否相同，找到该经过BTS设置的下行数据块，并在该下行数据块对应的上行TBF中传输分组数据。

在步骤540之后，接着进入步骤580，PCU接收到该携带上行TBF信息的分组信道请求后，对其进行确认并向BTS返回确认消息，同时，激活该被BTS指配的上行TBF的链路定时器，等待接收上行分组数据。由于在预分配上行TBF被指定给移动终端时，立即激活该TBF的链路定时器，使得PCU在长时间未接收到来自该移动终端的上行分组数据时，能够及时释放已失效的链路。

接着进入步骤590，BTS在接收到来自PCU的确认消息后，将已被指配的上行TBF的信息从预分配上行TBF资源池中删除，使得BTS和PCU上关于预分配TBF的信息保持一致。

由于步骤530、550-570是移动终端与BTS之间的交互，而步骤540、580和590是BTS与PCU之间的交互，因此步骤530、550-570与步骤540、580、590之间没有必然的先后关系，其实现上的先后仅由实际应用时各类消息传递的快慢等情况而定。

在BTS指配预分配上行TBF以及移动终端传输上行分组数据的过程中，PCU随时可根据上行TBF和USF资源占用情况，增加或删除预分配的上行TBF，并将预分配上行TBF的改变及时通知BTS。通过PCU的实时调整，使得BTS在资源占用较少时能够将更多的上行TBF分配给移动终端，充分利用上行TBF和USF的资源，而在资源占用较多时，减少上行TBF的分配，避免资源使用上的冲突。

另外，PCU在已建立的预分配上行TBF发生改变时，如该TBF所在信道的类型或其他配置发生改变时，同样会将相关变化及时通知BTS，从而避免BTS将错误的TBF分配给移动终端，造成移动终端的分组数据传输的失败。

本发明第二实施方式分组数据发送系统如图6所示，包含基站、移动终端、以及用于在基站上建立预分配上行TBF的建立模块，该建立模块包含于PCU中。其中，基站还包含用于在收到来自移动终端的分组请求时，为该移动终端指配空闲的预分配上行TBF的指配模块；移动终端还包含用于在基站所指配的上行TBF中发送分组数据的发送模块。

具体地说，PCU通过建立模块预先在基站上建立预分配上行TBF，移动终端在需要发送分组数据时，向基站发送分组信道请求，基站收到该分组信道请求后，通过指配模块直接为该移动终端指配已建立的空闲的预分配上行TBF，并指示该移动终端在该上行TBF中发送分组数据。从而加快了对移动终端分组信道请求的响应，减少了移动终端发起请求后的等待时延，之后，该移动终端通过发送模块在相应的上行TBF中发送分组数据。

本发明第三实施方式移动通信网络如图7所示，包含基站和用于在基站上建立预分配上行TBF的建立模块，该建立模块包含于PCU中。其中，基站还包含指配模块和发送模块，指配模块用于在收到来自移动终端的分组请求时，为该移动终端指配空闲的预分配上行TBF；发送模块用于将所指配的预分配上行TBF的USF通过立即指配消息发送到移动终端。

具体地说，PCU通过建立模块预先在基站上建立预分配上行TBF，并将所建立的预分配上行TBF的相关信息发送给基站。基站在收到来自移动终端的分组信道请求后，通过指配模块直接为该移动终端指配已建立的空闲的预分配上行TBF，并通过发送模块直接将所分配的上行TBF的USF通过立即指配消息发送给该移动终端。由于立即指配消息直接由基站发送，无需经过PCU，从而缩短了消息的传输路径，使移动终端在发送分组信道请求后，能够更快地接收到响应消息。与此同时，该基站对来自PCU的下行数据块进行检查，在所检测的下行数据块中USF指示其对应的上行TBF未被指配时，将该下行数据块中的USF替换为所指配的上行TBF的USF，并通过发送模块将该下行数据块发送给该移动终端，指示该移动终端在替换的USF标识的下行数据块对应的上行TBF中发送其分组数据。从而保证了PCU中处于正常通信中的链路不受干扰。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种分组数据的发送方法，其特征在于，在基站上建立预分配上行临时块流；

所述基站在收到来自移动终端的分组信道请求时，为该移动终端指配空闲的所述预分配上行临时块流，并向所述移动终端发送立即指配消息，在所述立即指配消息中携带所指配的上行临时块流对应的上行状态标志；

基站在收到来自分组控制单元的下行数据块中的上行状态标志指示对应的上行临时块流未被指配时，将该下行数据块中的上行状态标志替换为为所述移动终端指配的上行临时块流的上行状态标志，并将该下行数据块发送给该移动终端；

所述移动终端根据所接收到的下行数据块中的上行状态标志，在对应的上行临时块流中发送分组数据。

2.根据权利要求1所述的分组数据的发送方法，其特征在于，还包含以下步骤，所述基站在为移动终端指配空闲的所述预分配上行临时块流后，将所指配的预分配上行临时块流的状态设置为忙。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的分组数据的发送方法，其特征在于，分组控制单元预先在基站上建立预分配上行临时块流，在所述预分配上行临时块流发生改变时，通知所述基站。

4.根据权利要求3所述的分组数据的发送方法，其特征在于，还包含以下步骤，

所述基站将所指配的上行临时块流的信息携带在所述移动终端的分组信道请求中，发送给所述分组控制单元；

所述分组控制单元接收所述分组信道请求后，对其进行确认并返回确认消息；

所述基站在收到所述确认消息后，将所述所指配的上行临时块流的信息从预分配上行临时块流资源池中删除。

5.根据权利要求4所述的分组数据的发送方法，其特征在于，所述分组控制单元预先在基站上建立预分配上行临时块流时，不激活该在基站上建立的预分配上行临时块流的链路定时器；

所述分组控制单元向所述基站返回所述确认消息时激活被该基站指配的上行临时块流的链路定时器。

6.根据权利要求1或2中任一项所述的分组数据的发送方法，其特征在于，还包含以下步骤：

分组控制单元根据上行临时块流和上行状态标志资源的占用情况，增加或删除预分配的上行临时块流。

7.一种移动通信网络，包含基站，其特征在于，还包含用于在所述基站上建立预分配上行临时块流的模块；

所述基站还包含用于在收到来自移动终端的分组请求时，为该移动终端指配空闲的所述预分配上行临时块流的模块；

所述基站还包含发送模块，用于将所指配的预分配上行临时块流的上行状态标志通过立即指配消息发送到所述移动终端；

所述发送模块还用于，在收到来自分组控制单元的下行数据块中的上行状态标志指示对应的上行临时块流未被指配时，将该下行数据块中的上行状态标志替换为所述指配的上行临时块流的上行状态标志，并将该下行数据块发送给所述移动终端，指示该移动终端在接收到该下行数据块时，根据所接收到的下行数据块中的上行状态标志，在对应的上行临时块流中发送分组数据。

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