CN100571273C - 一种局间路由区更新确保最小丢帧率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种局间路由区更新确保最小丢帧率的方法，其包括用户面逻辑链路控制非确认信息帧的跳帧过程和控制面逻辑链路控制非确认信息帧号预测过程，所述用户面逻辑链路控制非确认信息帧的跳帧过程包括：在用户面的非确认数据传输方式下，移动台进行局间路由更新后，如果该移动台正在进行数据业务或者后续做数据业务时，新GPRS服务支持节点下发逻辑链路控制非确认信息帧。本发明方法通过应用帧号预测方法在用户面降低了丢帧率，确保了丢帧率最低；在控制面保证不丢帧，迅速对SGSN的信令进行响应，避免了移动台因得不到SGSN响应而进行重发信令帧的情况。

Description

一种局间路由区更新确保最小丢帧率的方法

技术领域

本发明涉及一种在无线通信系统中进行分组数据业务的方法，尤其涉及的是一种在发生路由区变化的情况下确保最小丢帧率的方法。

背景技术

现有技术的GPRS(通用分组无线业务)通信系统是利用GSM电路交换系统实现分组数据业务的系统，GPRS通信系统在原有GSM电路交换系统基础上增加了3个主要组件：分组控制单元(PCU)、GPRS服务支持节点(SGSN)和GPRS网关支持节点(GGSN)。GPRS采用分组交换技术，可高效传输高速或低速数据和信令，并优化了对网络资源和无线资源的利用。

同GSM系统位置区(Location Area)类似，现有的GPRS系统使用了路由区(Routing Area)表示移动台位置信息；当移动台发现当前所处路由区发生变化或由于周期路由更新定时器触发时，将会发起路由更新(RoutingArea Update)过程。

对应于前述两种发生路由更新的条件，GPRS路由更新可分为普通路由更新和周期性路由更新。而普通路由更新又可分为局内路由更新和局间路由更新，局内路由更新和局间路由更新的根本区别在于，发生路由更新的移动台以当前所在路由区和移动台当前路由区是否归属于同一个SGSN(GPRS服务支持节点)管理。

3GPP TS 23.060协议对移动台局间的路由更新过程进行了详细描述，其中为保证在确认方式下不丢包而进行了明确的规定，这些规定可以保证在路由区更新之后SGSN下行的用户面SNDCP(子网会聚收敛协议)数据包和GTP(GPRS隧道协议)数据包不丢失，并且在确认数据传输方式下LLC(逻辑链路控制)确认传输方式将重新建立，因此在恢复数据传输后可保证不丢失LLC确认帧。

但是在非确认数据传输方式下时，局间路由更新成功后移动台将会继续原来的数据传输业务。此时由于移动台仍然以老SGSN(GPRS服务支持节点)时的传输帧号状态来收发LLC-UI(逻辑链路控制非确认信息)帧，所以移动台期望接收的下一个LLC-UI帧的帧号是在老SGSN接收的最后一个LLC-UI帧的帧号加1，而新SGSN还不知道该帧号，只能从0开始编号下发LLC-UI帧，此时移动台很可能认为该帧帧号非法而丢弃该帧，在最坏情况下会连续丢失32帧。

同样，类似的问题也存在于控制面信令帧的下发时，因为控制面信令只能由LLC-UI帧来承载。

对于非确认传输方式下，在发生局间路由更新时如何确保LLC-UI帧最小丢帧率，现有技术的3GPP TS 23.060协议并没有做出明确规定。因此，现有技术有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种局间路由区更新确保最小丢帧率的方法，在GPRS系统中发生局间路由更新情况下，用户面与控制面在非确认数据传输模式下时对下行LLC-UI(逻辑链路控制非确认信息)帧帧号进行管理，从而避免LLC-UI帧可能丢失过多的问题。

本发明的技术方案包括：

一种局间路由区更新确保最小丢帧率的方法，其包括用户面逻辑链路控制非确认信息帧的跳帧过程和控制面逻辑链路控制非确认信息帧号预测过程，所述用户面逻辑链路控制非确认信息帧的跳帧过程包括：

在用户面的非确认数据传输方式下，移动台进行局间路由更新后，如果该移动台正在进行数据业务或者后续做数据业务时，新GPRS服务支持节点下发逻辑链路控制非确认信息帧。

所述的方法，其中，所述用户面确定逻辑链路控制非确认信息帧帧号的步骤包括：

(a)下发的第一个逻辑链路控制非确认信息帧的帧号为0；

(b)紧接着下发的第n个逻辑链路控制非确认信息帧的帧号为32*(n-1)，n＝2，3，4，......，16；

(c)而后下发的逻辑链路控制非确认信息帧号为0，其后续下发的逻辑链路控制非确认信息帧的帧号依次加1。

所述的方法，其中，在控制面所述移动台进行局间路由更新时，新GPRS服务支持节点下发逻辑链路控制非确认信息帧的步骤包括：

(d)记录移动台路由更新请求的上行逻辑链路控制非确认信息帧号；

(e)随后该GPRS服务支持节点下发的逻辑链路控制非确认信息帧号为记录的帧号值加预定数值，所述预定数值范围为1～32；

(f)而后下发的后续逻辑链路控制非确认信息帧的帧号依次加1。所述的方法，其中，所述局间路由更新过程包括步骤：

步骤A，新GPRS服务支持节点收到移动台的路由更新请求，并根据请求消息中的老路由区信息，判断为局间路由更新；

步骤B，新GPRS服务支持节点向老的GPRS服务支持节点请求与移动台相关的上下文信息，老GPRS服务支持节点对移动台的信息进行检查确认，并向新GPRS服务支持节点回应请求；

步骤C，新GPRS服务支持节点发送GPRS服务支持节点上下文确认消息给老GPRS服务支持节点，通知对方新GPRS服务支持节点已做好接收数据包的准备；

步骤D，老GPRS服务支持节点将数据包备份并开始向新GPRS服务支持节点发送；

步骤E，新GPRS服务支持节点向GPRS网关支持节点发送更新分组数据协议上下文的请求，并得到GPRS网关支持节点的确认。

所述的方法，其中，还包括：

步骤F，新GPRS服务支持节点向移动台的归属位置寄存器发送更新位置信息请求；

步骤G，所述归属位置寄存器向老的GPRS服务支持节点发送删除移动台相关位置信息的请求，并得到老GPRS服务支持节点的确认；

步骤H，所述归属位置寄存器向新的GPRS服务支持节点发送移动台相关的签约信息，新GPRS服务支持节点生成移动台的移动管理上下文并回复确认消息；

步骤I，所述归属位置寄存器向新GPRS服务支持节点发送更新位置确认消息，完成移动台的位置更新。

所述的方法，其中，还包括：

步骤J，新GPRS服务支持节点向移动台回复路由更新请求接受消息，通知移动台网络侧已经接受了路由更新请求；

步骤K，若网络侧为移动台重新分配了分组域临时移动身份标志，移动台需要发送路由更新完成消息，其中携带新分配的分组域临时移动身份标志向网络侧进行确认。

所述的方法，其中，还包括：

步骤C1，新GPRS服务支持节点对移动台进行鉴权和加密的安全功能检查。

本发明所提供的一种局间路由区更新确保最小丢帧率的方法，通过应用帧号预测方法在用户面降低了丢帧率，确保了丢帧率最低；在控制面保证不丢帧，迅速对SGSN的信令进行响应，避免了移动台因得不到SGSN响应而进行重发信令帧的情况。

附图说明

图1是本发明方法的移动台与SGSN之间的协议栈示意图；

图2是本发明方法的移动台进行局间路由区更新的流程图；

图3是本发明方法的用户面LLC-UI帧号处理流程分解示意图；

图4和图5是本发明用户面LLC-UI帧跳帧流程解释示意图；

图6是本发明控制面LLC-UI帧号处理流程分解示意图。

具体实施方式

下面结合附图，将对本发明各具体实施例LLC-UI(逻辑链路控制非确认信息)帧号管理的实现方法做详细说明。

本发明的局间路由区更新确保最小丢帧率的方法，特别涉及的是在GPRS(通用分组无线业务)通信系统中非确认传输模式下如何保证最小丢帧率的方法，以解决移动台路由到新局继续数据传输时LLC(逻辑链路控制)层非确认数据帧有可能丢失过多的问题。

为了解决该技术问题，本发明方法提供一种帧号管理的方法来达到该目的，该方法分为对用户面LLC-UI帧“跳帧”过程和对控制面LLC-UI帧号预测过程：

在用户面上，非确认数据传输方式下移动台进行了局间路由更新后，如果该移动台正在进行数据业务或者后续做数据业务时，新SGSN(GPRS服务支持节点)下发LLC-UI帧步骤如下：

(a)下发的第一个LLC-UI帧的帧号为0；

(b)紧接着下发的第n个LLC-UI帧的帧号为32*(n-1)，n＝2，3，4，......，16；

(c)而后下发的LLC-UI帧号为0，其后续下发的LLC-UI帧的帧号依次加1。

在控制面，移动台进行局间路由更新时，新SGSN下发LLC-UI帧步骤如下：

(d)记录移动台路由更新请求的上行LLC-UI帧号；

(e)随后SGSN下发的LLC-UI帧号为上面记录的帧号值加n，n的范围建议为1～32；

(f)而后下发的后续LLC-UI帧的帧号依次加1。

如图1所示是本发明方法的移动台(MS)与GPRS服务支持节点(SGSN)之间的协议栈框图，图中示出了LLC(逻辑链路控制)协议层的具体位置，该层协议支持确认方式和非确认方式的数据帧传输，作为移动台与SGSN之间的直接交互的协议，是跨过基站系统(BSS)直接连接移动台和SGSN实现的。

如图2所示是本发明方法的移动台进行局间路由更新的流程示意图，描述了本发明方法的一次成功的局间路由更新过程，其主要步骤如下：

步骤1，新SGSN收到移动台的路由更新请求，并根据请求消息中的老路由区信息，判断为局间路由更新。

步骤2，新SGSN向老的SGSN请求与移动台相关的上下文信息，老SGSN对移动台的信息进行检查确认，并向新SGSN回应请求。

步骤3，新SGSN有可能会对移动台进行鉴权、加密等一系列的安全功能检查。

步骤4，新SGSN发送SGSN上下文确认消息给老SGSN，通知对方新SGSN已做好接收数据包的准备。

步骤5，老SGSN将数据包备份并开始向新SGSN发送。

步骤6，新SGSN向GGSN(GPRS网关支持节点)发送更新分组数据协议上下文(PDP Context)的请求，并得到GGSN的确认。

步骤7，新SGSN向移动台的归属位置寄存器(HLR)发送更新位置信息请求。

步骤8，归属位置寄存器(HLR)向老的SGSN发送删除移动台相关位置信息的请求，并得到老SGSN的确认。

步骤9，归属位置寄存器(HLR)向新的SGSN发送移动台相关的签约信息，新SGSN生成移动台的移动管理上下文(MM Context)并回复确认消息。

步骤10，归属位置寄存器向新SGSN发送更新位置确认消息，完成移动台的位置更新。

步骤11，新SGSN向移动台回复路由更新请求接受消息，通知移动台网络侧已经接受了路由更新请求。

步骤12，若网络侧为移动台重新分配了分组域临时移动身份标志(P-TMSI)，移动台需要发送路由更新完成消息，其中携带新分配的P-TMSI向网络侧进行确认。

上述步骤简要的说明了本发明方法的移动台进行局间路由更新的主要流程，其具体介绍请参看3GPP TS 23.060协议，在此不再赘述。下面结合该流程，对本发明方法的具体实现过程进行说明。

本发明方法的用户面下行LLC-UI帧“跳帧”实现过程包括：

根据3GPP TS 44.064协议，LLC在非确认传输方式下，通过LLC-UI(逻辑链路控制非确认信息)帧帧号管理机制来控制传输。LLC层通过一个本地变量来存储下一个期望收到的LLC-UI帧帧号，记为V(UR)。LLC层每收到一个LLC-UI帧就取出该帧帧号，与V(UR)比较，如果收到的帧号N(U)满足条件：

(V(UR)-32)≤N(U)＜V(UR)

(1)

则该帧为非法帧，应该丢弃。如果N(U)不在上述范围内，则认为是合法帧，接受该帧，并将V(UR)更新为N(U)+1。在这里，V(UR)、N(U)的值都是以512为模进行变化的，对于局间路由区更新的情况，则会出现问题，移动台在局间路由更新完成后，如果继续进行数据传输，移动台本身希望接收的帧号为老SGSN中接收最后一个LLC-UI帧的帧号加1，而新SGSN下发的LLC-UI帧的帧号一般会从0开始，对于最坏的情况，如果移动台此时的V(UR)值为32，而新SGSN以正常的帧号依次加1的规律下发LLC-UI帧，则移动台会连续拒绝0～31号帧的接收，即连续丢失32个帧。

本发明方法能够解决上述可能出现的连续丢失LLC-UI帧的问题，具体实现过程如图3所示，说明如下：

步骤1，开始下发。移动台在完成局间路由更新后，新SGSN会接收到移动台的路由更新完成消息，此时新SGSN准备开始向移动台下发LLC-UI帧，下发的第一个LLC-UI帧，其帧号可分配为0。

步骤2，“跳帧”过程。“跳帧”的过程即本发明方法在后续下发的LLC-UI帧的帧号以32为步长进行跳跃，待帧号跳回0后，“跳帧”过程结束。

步骤3，正常下发。以后下发LLC-UI帧帧号依次加1，正常下发。

对于步骤2中的“跳帧”方法下面结合图4和图5进行进一步的阐述。

在图4中所示的实例是不考虑底层链路通信质量，即不会在底层出现丢帧的情况下，下行的LLC-UI帧能够正常下发到移动台的LLC层进行处理情形。假设移动台路由更新后，其期望接收的LLC-UI帧帧号V(UR)值为32，根据前面介绍的LLC-UI帧帧号接收准则，0号帧会被移动台判为无效帧而被拒绝接收，由于随后发送的是帧号为32的LLC-UI帧，即该帧帧号一定跳出了移动台拒绝接收的范围，因此移动台可以正常接收，并修改V(UR)值。在不考虑底层链路通信质量的情况下，实际上只需进行一次“跳帧”即可，如图4所示，后续的帧号即可连续发送，移动台可以正常接收。

但是如果考虑到底层链路通信质量等问题，则后续的连续“跳帧”是必要的。如图5中实例所示，假设局间路由更新后移动台的V(UR)值为64，首次下发的0号LLC-UI帧在无线口丢失，则移动台的LLC层根本未对其帧号的有效性进行判断，而后进行了第一次“跳帧”，下发帧号为32的LLC-UI帧会被移动台拒绝接收，随后如果以连续帧号发送LLC-UI帧则仍然会被移动台连续拒绝接收，因此考虑到底层链路通信质量和移动台期望接收帧号V(UR)的不确定性，本发明方法较好的实施方式是，继续跳跃发送后面的16帧LLC-UI帧，然后再以连续的帧号进行下发，这样就能更有效的避免真实情况下可能出现的连续丢帧情况。本发明方法实现了保证局间路由更新后下行LLC-UI帧的最小丢帧率。

上述两实施例中移动台路由更新后的V(UR)值是为说明方便而假设的，并无特殊含义，对任意的V(UR)值，本发明一律有效。

对于本发明方法的控制面下行LLC-UI帧号预测实现过程，其包括：

用户面的问题同样会出现在控制面，因为在控制面上层信令消息的传输都是利用LLC-UI帧来进行交互的，因此在图2中新SGSN接收了局间路由更新请求之后，会对移动台进行后续的鉴权、加密等一系列的安全功能检查，如果新SGSN下发的第一个UI帧为0号帧，则有可能被移动台拒绝接收，这样会导致消息的重发甚至导致鉴权等安全功能检查的失败，以致整个信令流程的失败。

本发明方法能够有效的解决上述问题，首先可以注意到，本发明方法移动台从一开始的附着(Attach)到后续的鉴权、路由更新等一系列消息交互，上行与下行的LLC-UI帧的个数是几乎相同的，即控制面上行与下行的UI帧的帧号几乎相同，基于该事实，在局间路由更新的情况下，本发明方法可利用上行的UI帧的帧号来预测移动台下一个希望接收的UI帧帧号，如图6所示，具体实现过程包括：

步骤1，新SGSN接收到移动台的路由更新请求，首先判断是否为局间的路由更新情况，如果是，则需要记录下上行UI帧的帧号N(U)，并确定后面下行的UI帧的帧号为N(U)+n，n的值在选择上可以为1～32，这样可以确保移动台能够接收后续的UI帧。

步骤301，新SGSN会向移动台发送鉴权和加密的请求，下发的UI帧号即为步骤1中所确定的帧号，而后等待接收移动台的鉴权和加密响应消息。

步骤11，新SGSN后续向移动台发送消息时，会使用前面发送的UI帧号依次加1。

步骤12，移动台向新SGSN发送路由更新完成消息，完成本次的局间路由更新过程。

根据上述分析，本发明方法可以保证局间路由更新情况下信令消息下发的可靠性，并保证移动台快速的与SGSN进行消息交互。

本发明的上述方法解决了移动台在进行局间路由更新时，有可能下行LLC-UI帧丢失过多的问题。如果使用常规的LLC-UI帧号管理方法，考虑到最糟糕的情况下，在用户面可能会连续丢失32个LLC-UI帧，导致丢帧率过大，甚至直接导致上层业务无法进行；而在控制面，移动台有可能丢失SGSN(GPRS服务支持节点)下发的信令帧，从而导致正常信令流程无法进行。应用本发明方法的帧号预测方法在用户面可以降低丢帧率，确保丢帧率最低；在控制面可以保证不丢帧，迅速对SGSN的信令进行响应，避免了移动台因得不到SGSN响应而进行重发信令帧的情况。

以上所述为GPRS系统局间路由区更新情况下保持非确认数据跨局连续传输的各较佳实施例，但并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明方法的技术构思所作的等效变化与修改，都应属于本发明的专利保护范围所涵盖的内容。

Claims (5)

1、一种局间路由区更新确保最小丢帧率的方法，其包括用户面逻辑链路控制非确认信息帧的跳帧过程和控制面逻辑链路控制非确认信息帧号预测过程，所述用户面逻辑链路控制非确认信息帧的跳帧过程包括：

在用户面的非确认数据传输方式下，移动台进行局间路由更新后，如果该移动台正在进行数据业务或者后续做数据业务时，新GPRS服务支持节点下发逻辑链路控制非确认信息帧；

其中，所述用户面确定逻辑链路控制非确认信息帧帧号的步骤包括：

(a)下发的第一个逻辑链路控制非确认信息帧的帧号为0；

(b)紧接着下发的第n个逻辑链路控制非确认信息帧的帧号为32*(n-1)，n＝2，3，4，......，16；

(c)而后下发的逻辑链路控制非确认信息帧号为0，其后续下发的逻辑链路控制非确认信息帧的帧号依次加1；

其中，在控制面所述移动台进行局间路由更新时，新GPRS服务支持节点下发逻辑链路控制非确认信息帧的步骤包括：

(d)记录移动台路由更新请求的上行逻辑链路控制非确认信息帧号；

(e)随后该GPRS服务支持节点下发的逻辑链路控制非确认信息帧号为记录的帧号值加预定数值，所述预定数值范围为1～32；

(f)而后下发的后续逻辑链路控制非确认信息帧的帧号依次加1。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述局间路由更新过程包括步骤：

步骤A，新GPRS服务支持节点收到移动台的路由更新请求，并根据请求消息中的老路由区信息，判断为局间路由更新；

步骤B，新GPRS服务支持节点向老的GPRS服务支持节点请求与移动台相关的上下文信息，老GPRS服务支持节点对移动台的信息进行检查确认，并向新GPRS服务支持节点回应请求；

步骤C，新GPRS服务支持节点发送GPRS服务支持节点上下文确认消息给老GPRS服务支持节点，通知对方新GPRS服务支持节点已做好接收数据包的准备；

步骤D，老GPRS服务支持节点将数据包备份并开始向新GPRS服务支持节点发送；

步骤E，新GPRS服务支持节点向GPRS网关支持节点发送更新分组数据协议上下文的请求，并得到GPRS网关支持节点的确认。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

步骤F，新GPRS服务支持节点向移动台的归属位置寄存器发送更新位置信息请求；

步骤G，所述归属位置寄存器向老的GPRS服务支持节点发送删除移动台相关位置信息的请求，并得到老GPRS服务支持节点的确认；

步骤H，所述归属位置寄存器向新的GPRS服务支持节点发送移动台相关的签约信息，新GPRS服务支持节点生成移动台的移动管理上下文并回复确认消息；

步骤I，所述归属位置寄存器向新GPRS服务支持节点发送更新位置确认消息，完成移动台的位置更新。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

步骤J，新GPRS服务支持节点向移动台回复路由更新请求接受消息，通知移动台网络侧已经接受了路由更新请求；

步骤K，若网络侧为移动台重新分配了分组域临时移动身份标志，移动台需要发送路由更新完成消息，其中携带新分配的分组域临时移动身份标志向网络侧进行确认。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

步骤C1，新GPRS服务支持节点对移动台进行鉴权和加密的安全功能检查。

Images