CN100579322C - 用于在utran传送网中处理宏分集的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通用移动电信系统(UMTS)中的路由器、计算机程序产品和方法。路由器驻留在基于互联网协议(IP)的UMTS地面无线接入网(UTRAN)传送网。UTRAN传送网在RNC和至少一个节点B之间的DCH上运送专用信道(DCH)帧，其中，路由器包括装置，其通过使用IP组播协议把一个DCH业务流分割成至少两个DCH业务流。

Description

用于在UTRAN传送网中处理宏分集的装置和方法
技术领域
本发明涉及第三代移动电信系统及其发展出的变体中的装置和方法。特别地，本发明涉及用于在UMTS无线接入网(UTRAN)传送网中处理宏分集的装置和方法。
背景技术
第三代移动通信系统(3G，通用移动电信系统(UMTS))将为移动用户提供高质量的语音和数据服务。该系统还将提供大容量和全球覆盖度。然而在某些情况中，那可能由于无线信道不可靠而难以实行。一个用于通过无线接口来解决链路可靠性问题的新兴技术是宏分集技术。然而，宏分集也应该被看作一个在蜂窝网络中把CDMA用作多路存取技术的固有后果。CDMA是一个干扰受限的技术。即，小区中的干扰设定了小区容量的上限。为了将干扰保持得尽可能低，基站控制小区中移动终端的无线发射机的输出功率是必不可少的，即必须实现快速且有效率的功率控制。当一个移动终端向小区外围移动时，它必须增加其无线发射功率以便于基站能够接收被发射的信号。同样地，基站必须增加其对移动终端的无线发射功率。这个功率增加对于移动终端自身的小区和其接近的(一个或多个)相邻小区的容量具有一个劣化影响。宏分集被用来缓和这个影响。与只使用一个基站相比较，当移动终端经由多于一个的基站进行通信时，通信质量可以用一个更低的无线发射功率来维持。因此，宏分集既是提高不可靠的无线信道质量的特征，也是克服基于CDMA的蜂窝系统的固有弱点所必需的。
图1说明了一个UTRAN。无线网络控制器(RNC)102、112被连接到核心网络100，它们也可以被连接到另一个网络。RNC 102经由传送网106被连接到一个或多个节点B104(也被表示为基站)。传送网106例如可以是基于IP或基于ATM的。节点B104可以被无线连接到一个或几个用户设备(UE)110(也被表示为移动终端)。服务RNC(S-RNC)112是一个具有与UE110的无线资源连接(RRC)连接的RNC。漂移RNC(D-RNC)102是一个可以被连接到UE110的RNC，但是其中，另一个RNC112(即S-RNC)来处理与UE110的RRC连接。
宏分集使移动站能够通过多于一个的无线链路与固定的网络通信，即一个移动站能够向/从多于一个的无线端口(或也被表示为节点B的基站)发送/接收信息。无线端口(RP)在空间上被分开一段距离，该距离从短距离，例如在建筑物中的不同楼层之间，(微微小区)直至大约几千米(微和宏小区)。因为移动终端和不同RP之间的传播条件在时间中的同一时刻是不同的，所以所接收信号的组合的结果质量往往要优于每个单独信号的质量。因此，宏分集能够提高无线链路质量。当一个移动终端被同时连接到多于一个的基站时，UE被认为是在软切换之中。
宏分集只适用于专用信道(DCH)。当前，只要不考虑在节点B中用于更软切换的对应功能，那么所有的宏分集功能都驻留在RNC中。在下行链路中，分割在RNC中被执行，从而保证每个下行链路DCH FP帧的副本经过所涉及DCH的活动集中的每个支路被发送。DCH FP数据帧和DCH FP控制帧都要受到分割功能的处理。
在上行链路中，RNC执行比分割更复杂的组合。只有DCH FP数据帧受到组合过程的处理。DCH FP控制帧没有被组合，因为每个上行链路DCH FP控制帧都包括特定用于一个单独节点B的控制数据。对于上行链路，RNC具有一个时间窗口，在该时间窗口中所有的支路都被预期向组合做出它们的贡献(即，一个具有某个连接帧编号(CFN)的DCH FP帧))。在该时间窗口期满时，所有具有在该时间窗口内被接收的正确CFN的DCH FP帧都被传递到该组合功能。
实际的组合是从经过不同支路接收的候选者中选择出最佳数据段。对于非语音DCH，选择单元是一个传送块(TB)。为了确定哪个候选者被选择用于某个传送块，对于所涉及TB的CRCI在每个传递帧中都被检查。如果它们之中有且仅有一个指出TB在节点B被正确地接收(即，当所涉及的TB被节点B接收时，那么对于该TB来说CRC校验是成功的)，则该TB被选择。否则，如果CRCI之中有多于一个指出CRC校验成功，则组合功能选择属于具有最大质量估计(QE)参数的帧的这些TB中的一个。同样的，如果所有的CRCI都指出CRC校验不成功，则组合功能从具有最大QE参数的帧中选择出TB。如果在后两种情况中，最大QE参数值在两个或多个帧中被发现(即，这些QE参数也相等)，则TB的选择由执行来决定的。图2说明了用于非语音DCH的组合过程。
对于语音DCH，组合略微不同地工作。自适应多速率(AMR)话音编解码器产生三个子流，其中，每个子流都在各自的DCH中被传送。这三个DCH就是所谓的协同DCH。该协调DCH被包括在相同的DCH FP帧中，并且在一帧中对于每个子流来说只存在一个TB。在组合期间，如上所述在非语音DCH的环境中，组合功能不从不同的候选者中选择分离的TB来创建一个新的组合帧。作为替代，它基于与子流1相关联的TB的CRCI来选择一整个帧，这个子流是最重要的子流。其它子流的CRCI是无关紧要的，因为这些子流在无线接口上没有受到CRC保护。此外，如果CRCI指出不成功的CRC校验或者因为所有涉及的CRCI都指出不成功的CRC校验，则具有最大QE参数的帧被选择。图3说明了对于语音DCH的组合过程。
因此，宏分集在当前的UTRAN中经过宏分集功能被实现，在RNC中也被表示为分集切换(DHO)功能。现行标准在服务RNC(S-RNC)和D-RNC中都允许DHO功能，但是在D-RNC中定位DHO功能的可能性通常不被使用。
因此，现有宏分集解决方案中的一个问题是：用户数据被分割的下行链路流和未组合的上行链路流一直在RNC和节点B之间传送。这导致昂贵的发射资源被耗费在UTRAN传送网中，从而也导致了运营商要承担极大的成本。
发明内容
本发明的目的是解决在上面提到的问题。
在通用移动电信系统内基于互联网协议(IP)的UMTS地面无线接入网(UTRAN)传送网中的路由器使得减少需要的发射资源成为可能，其中UTRAN传送网在RNC和至少一个节点B之间的DCH上运送专用信道(DCH)帧，该节点B包括通过使用IP组播协议把一个DCH业务流分割成至少两个DCH业务流的装置。
在通用移动电信系统内基于互联网协议(IP)的UMTS地面无线接入网(UTRAN)传送网中的方法使得减少所需要的发射资源成为可能，其中，UTRAN传送网在RNC和至少一个节点B之间的DCH上运送专用信道(DCH)帧，该方法根据本发明包括通过使用IP组播协议把一个DCH业务流分割成至少两个DCH业务流的步骤。
可直接载入通用移动电信系统节点内的计算机内存储器的计算机程序产品使得减少所需要的发射资源成为可能，它根据本发明包括用于执行所述方法的软件代码部分。
被存储在计算机可用介质上的计算机程序产品使得减少所需要的发射资源成为可能，它根据本发明包括用于使通用移动电信系统节点内的一个计算机控制所述方法的执行的可读程序。
通过本发明实现的最重要的优点是在UTRAN传送网中节省了发射，其转化为运营商的重要的成本节省。发射节省通过优化定位DHO功能而被实现。凭此，一部分路径中的冗余数据传送被消除，其中，否则属于同一DCH的不同宏分集支路的数据将并行地沿同一路由被传送。
本发明的另一个优点是它便于RNC被置于网络更中央的位置(即，具有较少的地理分布)。RNC的当前公共地理分布的主要目的是限制并行宏分集支路的发射成本。当这些并行数据传送被消除时，运营商更有利于例如通过用MSC或MGW协同定位这些RNC来集中它们。在同一站点上协同定位几个节点简化了运行和维护，而且还意味着运营商的成本降低。
附图说明
图1是UMTS地面无线接入网的一个示意图。
图2示意地说明了用于非语音DCH的组合过程。
图3示意地说明了用于语音DCH的组合过程。
图4示意地说明了根据本发明的在网络中潜在的发射节省。
图5和图6示意地说明了根据本发明的第一和第二支路的建立。
图7和图8示意地说明了根据本发明的组合定时方案。
具体实施方式
现在，本发明将在下文中参考附图被更加充分地描述，其中，本发明的优选实施例被示出。然而，本发明可以具体表现为许多不同的形式并且不应该被看作受限于此处所阐明的实施例；相反地，这些实施例被提供来使本公开内容彻底和完全，并且将向本领域的技术人员充分地传达本发明的范围。在附图中，类似的附图标记指的是类似的元件。
本发明可以在一个图1中说明的具有基于互联网协议(IP)的传送网的UTRAN中实现。该基于IP的传送网可以被版本4、6或后续版本的IP所控制。
为了减少所需要的发射资源，本发明建议从RNC向UTRAN传送网的路由器分配宏分集功能。当路由器处理宏分集时，业务流的分割和组合可以在传送网中的任何路由器中被执行。然而，选择一个相比RNC来说更接近节点B的传送网路由器是有利的。如图4中所示，那样减少了冗余数据路径并且节省了发射资源。在这个例子中，D-RNC没有被包括在业务流的路径中，尽管当建立专用信道(DCH)时，它(在适用时)在无线网络子系统应用部分(RNSAP)和节点B应用部分(NBAP)信令中被涉及到。
如上所述，宏分集处理路由器被要求能够执行把下行链路DCH业务流分割成至少两个下行链路DCH业务流，并且能够执行把至少两个上行链路DCH业务流组合成一个DCH业务流。这些内容将在下面被更加详细地描述。
下行链路分割
根据本发明的驻留在UTRAN传送网路由器中的宏分集装置包括一个分割单元。该分割单元包括用于分割下行链路业务流的装置，其中，IP组播被用于分割。这暗示了在基于IP的传送网中根据本发明的路由器被要求能够进行组播。每个DCH都得到它自己的经请求而被建立的组播树。从发射来看，传送网的固有组播能力，例如传送网络层(TNL)功能，被用来使得能够进行优化分割。从而，下行链路连接被要求是一个组播连接。根据本发明，RNC然后只被要求在下行链路连接中发送每个DCH FP帧的一个副本，而不是像先有技术中那样为每个宏分集支路发送一个DCH FP帧。分割路由器通过复制每个DCH FP帧的一个副本来执行分割，并且根据一个组播协议来发射被复制的DCH FP帧。
打算与当前和未来的互联网协议版本协同使用的几个组播路由协议可以被使用。组播路由协议被要求建造组播树，通过该组播树转发组播分组。组播路由协议的可能例子是与协议无关的组播-稀疏模式(PIM-SM)、基于核的树组播路由版本2(CBTv2)、距离矢量组播路由协议版本3(DVMRPv3)以及组播开放最短路径优先(MOSPF)。在本发明的实施例中，PIM-SIM和CBTv2是优选的。
在下述实施例中，为了简化说明，仅仅使用了组播路由协议CBTv2，然而也可以使用上述的其他组播路由协议。一个CBTv2组播树在“核心路由器”(即在UTRAN中的RNC处)发起，组播树从那里通过参与的CBTv2路由器散开到端主机(即节点B)。在网络可能有许多核心路由器，每个核心路由器向所有存在的组播群或其一部分转发业务。
一个主要成分是用于IPv6的组播侦听器发现(MLD)协议。该MLD协议被用于发现在一个链路上侦听某些组播地址的端主机(即节点B)。因此，MLD协议可以在节点B及其相邻的(一个或多个)路由器之间被使用。应当指出，互联网组管理协议(IGMP)版本1、2或3必须在IPv4的情况下代替MLD被使用。
当一个DCH传送承载信道(bearer)被建立时，RNC根据本发明被要求在用于该特殊DCH的下行链路中为节点B动态地分配一个组播目的地址。UTRAN中的所有RNC都用范围不相交的组播地址来配置。所分配的组播地址从一个已经为所涉及的RNC进行配置的范围中来选择。因此，每个下行链路DCH传送承载信道将在节点B中具有它自己的专用组播目的地址。NBAP和RNSAP可以被用于分配那些组播地址，而NBAP和RNSAP然后被要求更改。因此，组播地址可以是诸如无线链路建立请求、无线链路重配置请求以及无线链路重配置准备之类的消息中的一个新的信息单元(IE)。
当另外的支路(并因此另外的节点B)被添加到DCH的活动集时，如在活动集中已经建立的节点B，这些节点B将被分配相同的组播目的地址以用于下行链路DCH传送承载信道。
图5说明了第一支路的建立。图6说明了第二支路的建立，其中UE处于软切换中。因为组合路由器是从节点B的第一跳，所以MLD或一个对应的协议是足够的。因此，不需要组播路由协议。
只要组播树被建立，路由器的组播转发能力就保证了每个下行链路分组的副本被传递到每个参与节点B。
组播树的功能取决于每个路由器都知道向哪个核心路由器(即UTRAN中的RNC)建造用于某个组播地址的树。这个知识在路由器接收一个指出某个组播地址的组播侦听器报告的时候被使用。在这个初始步骤之后，核心路由器地址(即RNC地址)借助于一个消息通过树被传播。
存在不同的方法使能够组播的路由器知道组播地址和核心路由器之间的映射。以下将解释三种不同的方法。根据本发明的一个优选实施例，CBTv2或PIM-SM自举(bootstrap)机制被使用，其自动地配置CBTV2，或PIM-SM，具有将组播地址映射到核心路由器所需的信息的路由器。在另一个实施例中，每个路由器都用组播地址到RNC映射信息被手动配置。在又一个实施例中，NBAP可以被更改，因此当一个DCH被建立时，S-RNC(核心路由器)的IP地址在无线链路建立请求、无线链路重配置请求或无线链路重配置准备消息中被运送到节点B。然后，节点B可以使用MLD版本3的源滤波器特征向路由器传达这个核心路由器地址(即S-RNC地址)。在组播侦听器报告中，节点B对所涉及的组播地址指出它只对具有被指出为源的RNC的组播分组感兴趣。然后，路由器将把这个信息解释为一个RNC指示，该RNC对于这个组播树来说是核心路由器。
因此，根据本发明，组播被用于下行链路分割。每个DCH都得到它自己的组播树，该组播树经要求被建立。通过用于IPv6的组播侦听器发现(MLD)协议或用于IPv4的互联网组管理协议(IGMP)版本1、2或3以及大量组播路由协议(例如PIM-SM或CBTv2)中的任意一个，一个从发射的观点来看最佳的组播树被建造。因此下行链路业务经由这个组播树被转发。分割点在传送网的路由器当中被最佳地分配(从发射的观点来看)。这个过程在图5中和6中被描述。
上行链路组合
根据本发明的一个实施例，UTRAN传送网路由器中的宏分集装置包括一个组合单元。该组合单元包括用于至少把两个上行链路DCH业务流组合成一个上行链路DCH业务流的装置。然而，该组合单元比分割单元要求更高的复杂度。该组合功能包括以下：
a)用于检测路由器是一个分割/组合点的装置。
b)用于识别应该被组合的上行链路流的装置。
c)用于执行DCH FP帧的实际组合的装置。
d)用于管理防止组合路由器等候尚未确认帧一个不定时间周期所需的定时方案的装置。
识别分割/组合点
只要组播路由协议在组播树建造过程中使用CBTv2和PIM-SM采用的反向路径转发原则，那么是下行链路组播树中的一个分割点(即包括一个分割单元)的路由器也是一个用于上行链路单播流的组合点，即包括一个组合单元。因此，如果一个路由器包括用于检测它是一个分割点的装置，则它自动地包括了用于检测它是一个组合点的装置。
分割点的特征在于这个事实，即在下行链路方向中不止一个侦听器。借助于CBTv2和MLD的功能，一个路由器能够跟踪加入和离开节点，并且由此能够确定它具有用于一个特定组播地址的侦听器的数量。在某些情况下，MLD协议可能需要一个更改以便于能够确定侦听器的正确数量。当需要更改时的情况是当多个节点B经由一个公共多路存取链路(例如，一个以太网链路)被连接到同一路由器时的情况。在这个情形中，MLD的侦听器报告抑制机制必须被消除。否则，如果同一链路上的另一个节点B最近已经发送了一个用于同一组播群的侦听器报告，则节点B不会向路由器发送一个计划的侦听器报告。结果将是路由器不会知道用于该链路上的组播群的侦听器数量。
因此，如果分割/组合路由器紧靠节点B，则分割/组合的识别通过MLD协议来执行。否则，需要一个组播路由协议。
识别上行链路业务流
为了在上行链路中执行两个或多个支路的组合，一个路由器必须包括用于识别对应于某个下行链路组播树的上行链路流的装置。在本发明的优选实施例中，作为下行链路目的地址被分配的组播地址还被用作在上行链路中从所有参与节点B被发送的分组的源地址。因此，如上所述，RNC为每个DCH下行链路分配唯一的组播目的地址。如果所有的参与节点B都把这个组播地址用作对应上行链路的源地址，则UTRAN传送网路由器能够识别属于不同上行链路流的分组。这个方法很简单，但是它需要更改IPv6路由器，因为当前的IPv6标准丢弃了具有一个作为源地址的组播地址的分组。这个情形类似于IPv4和IPv4路由器的情形。
当节点同步过程的DCH FP控制帧作为对应的数据DCH FP帧在同一传送承载信道上被发送时，RNC被要求识别一个已接收DCB FP控制帧来源于哪个节点B。与此相关的帧类型被限定于上行链路节点同步控制帧。在当前的UTRAN中，其中，每个宏分集支路的传送承载信道都在RNC中被终止，始发节点B的标识由接收帧的传送承载信道暗中指出。然而，当DHO功能根据本发明来分配时不能使用这个方法。作为替代，可以用于识别始发节点B的另一个方法是，除了在建立DCH的时候分配组播地址之外，RNC还使用在NBAP中已经指定的参数来分配将在上行链路中使用的一个目的地址和一个目的端口。正常的行为应该是分配相同的目的地址，但是为DCH上行链路活动集中的每个支路分配一个唯一的目的端口。然而，向所有的支路都分配相同的目的端口也是可能的。选择后一种方法的一个理由是为了降低风险，以避免端口数在非常大的RNC中变成一个限制资源。
通过为每个上行链路支路分配一个唯一的目的端口，用于(未组合的)上行链路控制帧的始发节点B在帧所到达的端口中被暗中识别。因此，上行链路DCH帧的始发节点B的识别是基于由RNC分配给DCH上行链路的节点B的一个目的IP地址和一个目的UDP端口。假定这是更优选的行为。
然而，如果更优选地对于所有支路都使用相同的上行链路目的端口，则在相同的上行链路目的端口被用于所有支路的情况下，始发节点B只能够通过IP和UDP报头中的源数据来识别。因为源地址对于所有支路来说都是相同的，所以只有源端口被保留为一个区别指示符。为了保证所有支路的源端口都是不同的，它们必须由RNC来分配。这将在建立每个支路的时候经由NBAP被执行。因此，上行链路DCH帧的始发节点B的识别是基于由RNC分配给DCH上行链路的节点B的一个源UDP端口。
还应当注意，不需要经由运送DCH用户平面数据的传送承载信道来执行节点同步过程。为了在测量中实现高精度而在另一个高优先级传送承载信道上发送节点同步帧也是可能的。只要这个原则被保持并且常规的单播连接被用于节点同步帧，那么上行链路DCH FP帧的来源识别的问题就被消除了。因此在这类情况下，对于某个DCH的所有支路来说，在上行链路中使用相同的目的地址和目的端口以及相同的源地址和源端口是可能的。
根据本发明的一个实施例，用于识别上行链路流的第二个方法是从RNC取回上行链路流的目的地址和(一个或多个)目的端口。目的地址已为路由器所知，因为目的地址是下行链路组播树的核心路由器，但是目的端口信息必须明确地从路由器发信号通知。这个信息可以在帧格式信息被传送到路由器的时候被包括在内。
如果所有的支路都使用相同的上行链路目的端口，则这就是所需要的全部。然而，如果支路使用不同的上行链路目的端口，则传送端口信息以及帧格式信息将不是足够的。在这类情况下，每当组播树中的一个新的分支被添加到路由器时，一个组合路由器就必须从RNC取回端口信息。
始发节点B的识别在使用这个方法的时候不再是一个问题。如果不同的上行链路目的端口数量被用于不同的支路，则始发节点B在目的端口数量中至少对于控制帧来说是隐含的。否则，如果对所有支路都使用同一上行链路目的端口，则始发节点B由上行链路分组的源地址明确地指出(因为在这个方法中，每个节点B都使用唯一的源地址)。然而，对于节点同步控制帧使用一个单独的单播传送承载信道消除了识别始发节点B的需要。
根据本发明的又一个实施例，识别上行链路流的第三个方法是使用一个隐含在下行链路流中的上行链路流标识。通过使用这个方法，无须来自于RNC的明确信令，组合路由器就有可能通过上行链路目的地址和目的UDP端口来识别上行链路流。为了让这个起作用，RNC必须为活动集中的所有节点B分配相同的上行链路目的地址和端口，并且这个地址端口对必须与下行链路中使用的源地址端口对相同。然后，一个组合路由器通过查看下行链路分组的源地址和端口可适用于取回上行链路目的地址和端口。因为在这个方法中需要一个用于所有支路的公共上行链路目的端口，所以始发节点B的识别被要求基于上行链路源地址。然而，对于节点同步控制帧使用单独的单播传送承载信道消除了识别始发节点B的需要。
根据本发明的又一个实施例，识别上行链路流的第四个方法是更改MLD(或IGMP)协议和组播路由协议，这样上行链路的目的端口被包括在用于建造组播树的消息之中(例如，MLD协议的组播侦听器报告消息和CBTv2的JOIN_REQUEST消息)。
上述的第二，第三和第四方法都是基于上行链路分组的UDP端口数。而且，第二，第三和第四方法或者更加复杂或者效率更低，但是它们没有违反任何IP原则。然而，上行链路流还可以借助于本领域技术人员所知的其它方法来识别。
实际的合并
当一个路由器被检测到是组合点时，它将根据本发明立即开始所涉及的上行链路流的选择性组合。实际组合的原则类似于根据(在RNC中执行的)先有技术的实际组合。主要的区别在于是由组合路由器而不是RNC来执行组合。如先有技术，组合过程对于非语音DCH和语音DCH来说有所不同。
如果已经被路由器检测到是组合点的DCH是一个非语音DCH，则该路由器被要求在它能够开始组合之前从该RNC取回帧格式信息。这是由于对于非语音DCH的选择单元是一个TB，如上所述，这只表示一小部分DCH FP帧并且因此只表示一小部分UDP分组。TB由每一帧中的传送格式指示符(TFI)来描述。
为了取回所需要的格式信息，路由器使用一个新的应用层协议来联系是下行链路组播树的核心路由器的RNC。应用层协议是一个在协议栈传送层上运行的协议，即一个上述的诸如用户数据报协议(UDP)、传输控制协议(TCP)或流控制传输协议(SCTP)之类的传送协议。应用层协议的一个例子是超级文本传输协议(HTTP)，但是应用层协议包括好几个协议。路由器执行组合所需的信息是将被用于DCH的TFI、它们中的每一个怎样映射成TB的数量以及TB大小(或TB设置大小)。TFI不能在路由器中被预配置，因为TFI的解释是动态的，并且可能在不同的DCH之间有所变化。TFI经由NBAP从RNC被发信号通知给节点B。DCH的传输时间间隔(TTI)还可能对在下文中进一步描述的定时算法有用，并且一个路由器因此可以从RNC取回TTI以及帧格式信息。
当路由器已经取回帧格式信息时，它能够识别单独的TB、它们的关联CRCI以及上行链路流中每一帧的QE参数。路由器使用该能力来用RNC当前采用的类似方式来选择TB。类似于RNC，路由器必须检查帧报头中的帧类型指示符，以免试图组合控制帧和CFN，从而保证所有接收到的候选帧具有相同的CFN值。提取帧类型和CFN是没有太大价值，因为它们在帧报头中具有固定的位置。上述的实际组合根据先有技术被执行。然而，本发明和先有技术之间的差异在于，路由器建造一个新的帧，把该新的帧放置在一个新的UDP分组中，并且将把它向RNC发送。
新的帧的报头将与所有被接收的候选帧中的报头相同，并且TB及其CRCI将是被选择的那些。组合路由器选择将被包括在新的帧QE字段中的候选帧的最佳(最大)质量估计(QE)值。如果可选的净荷CRC被使用，则路由器必须为该新的帧计算一个新的净荷CRC。帧报头由报头CRC、帧类型指示符、CFN以及传送格式指示符组成。这个报头不取决于净荷中的数据质量。因此，所有候选帧中的报头都是相同的。候选帧在这个说明书中暗指所有具有相同CFN的帧，其在某种意义上是候选，用于提供将在组合过程中被选择的最好质量的数据。因为报头在所有候选帧中都是相同的，所以报头在结果的组合帧中也将保持不变。然而，候选帧的净荷包括质量可以变化的传送块(TB)。某个TB的质量由它相关联的CRC指示符(CRCI)指出。当一个TB在无线接口上被基站接收时，CRCI指出该TB是否已经通过了CRC校验。另外，QE指出该帧的总的质量。QE在基站中被测量，一般说来对应于帧内容始发的时段。QE值与比特差错率相关联。TB逐一地从所有的候选帧中被选择。当一个TB从候选帧X中被选择时，帧X中相关联的CRCI也被选择。因此，组合帧的报头与候选帧的报头相同，并且候选帧的TB是被选择的TB。
先有技术中，组合的结果不在一帧中被转发。因此，在先有技术的组合中，没有QE参数必须被选择来转发。然而，在根据本发明的实施例的组合中，一个QE参数必须被包括在组合帧中。因此，一个怎样挑选QE参数的规则必须根据本发明的实施例被提供。在本发明的一个优选实施例中，候选帧的最佳(最大)QE参数被挑选。该选择是基于组合帧的质量通常将优于最佳候选帧的质量。从而，组合帧的QE参数至少与候选帧的最大QE参数一样大是合理的。
当组合帧被建立时，路由器必须如上所述地把该组合帧包括在新的UDP分组中。如果UDP源和/或目的端口如上所述对于不同的支路从而对于不同的候选帧来说各不相同，那么路由器必须从所接收候选帧之一来选择源和目的端口。在本发明一个优选实施例中，它对流中所有新的UDP分组使用相同的端口数，因为这是压缩IP/UDP报头的最佳方法。随后，路由器必须在UDP分组被发送到RNC之前计算一个新的UDP校验和。
用于语音DCH的组合过程相比于具有非语音DCH的情况来说被优化。只要传送块的数量在语音DCH FP数据帧中是固定的，路由器就不必从RNC取回任何帧格式信息。路由器也不必为语音DCH取回TTI，其也是固定并且可预测的，例如20ms。因此，没有信息必须从RNC中被取回。所需要的对于语音DCH的TTI和帧格式的相关知识可以在路由器中被预配置。
在一个具有固定数量的传送块(例如三个，即每个子流一个)的一帧中，选择所基于的参数(即对传送块子流1的CRCI和QE参数)被置于相对于帧末端的固定位置，并且因此可以容易地被提取，条件是可选的净荷CRC始终不被使用或者一直被使用，然而其中从不被使用是优选的。
与非语音DCH相比较，对具有语音DCH的过程的第二优化是路由器不必建立新的帧和新的UDP分组。这是因为选择的单元是整个帧，其对应于整个UDP分组。因此，当被组合的DCH是语音DCH时，根据本发明实施例的路由器包括装置，用于检测它是组合点，识别上行链路流，执行选择并发送所选择的UDP分组(即，所选择的帧)而全然不联系RNC。如果源和目的端口对于所有支路来说不一样，则一个可能的优化可以让路由器改变所选择分组的UDP报头中的端口数和重新计算UDP校验和，这样所有被选择的UDP分组都得到相同的源和目的端口。这从IP/UDP报头压缩的观点看来是优选的，因为它比改变端口数更加理想。
为了让组合路由器与RNC无关，组合路由器需要用于区分语音DCH和非语音DCH的装置。根据该本发明的一个实施例，指出DCH类型的一个简单方法是使用专用上行链路组播源地址，其等于用于语音DCH的下行链路目的组播地址。例如，语音DCH可以使用奇组播源地址，而其它DCH使用偶组播地址。根据本发明的另一个实施例的另一个方法是使用专用上行链路目的或源端口，例如语音DCH用奇数端口而其它的DCH用偶数端口。根据本发明的又一个实施例，也有可能使用下行链路目的端口，语音使用一个缺省端口和非语音使用一个缺省端口。然而在这种情况下，路由器将不得不等待第一下行链路分组以便确定DCH的类型。
因为语音DCH的实际组合没有非语音DCH的组合那么复杂，所以根据该本发明的一个实施例，路由器可能只能够执行用于语音DCH的上行链路组合，并且非语音DCH根据先有技术在RNC中被组合。
用于上行链路帧组合的定时方案
帧组合的定时与知道要等待尚未完成的候选帧到达要多长时间的问题相关联。等待时间越短，错过迟到达的候选帧的风险也就越大。另一方面，如果等待时间太长，则结果的组合帧可能太迟到达RNC或到达一个更后的组合点。应当指出，RNC和节点B借助于之前定义的过程被同步，但是这些同步过程不包括传送网路由器。
组合的定时困难起源于路由器不与节点B和RNC同步。其后果就是组合路由器不能够容易地定义用于将被组合帧的到达时间窗口。触发点必须是到达的第一个候选帧。然后，路由器被要求等待从(一个或多个)其它分支到达的(一个或多个)剩余候选帧。当如先有技术中那样在RNC中执行组合时，RNC一直等到TTI的结束，但是路由器不具有任何这类参考定时。
理论上，最后一个候选帧在路由器等待时到达，路由器组合那些帧并发送结果。然而，当一个(或更多)帧根本没有到达的时候出现了问题。然后路由器被要求被定义一个最大等待时间。即使相当可能把最大等待时间例如定义成最小TTI的三分之一，等待时间也是无用的。无用的等待时间不可避免地增加了传送网的最大延迟。即使当所有候选帧都已经到达的时候，延迟偏差也增加了，除非路由器一直等到最大等待时间已经期满。
为了让路由器在它发送它接收的唯一候选帧之前一直等到最大等待时间期满，假定路由器是一个两支路组合点是有缺陷的。如果沿上行链路还存在第二个组合点，则帧可能对于该组合来说到达得太晚。然后，第二组合路由器可以优选地丢弃迟到帧，但是它也可能转发该迟到帧。如果第二组合路由器转发该帧，则RNC将在只期望接收一个帧的时候接收到具有相同CFN的两个帧。然后，RNC可以组合那两个帧或者丢弃最后接收的那一帧。
帧还可能被延迟太多，以至于它到达得太晚而RNC无法处理它，即在所涉及的TTI结束之后。为了避免这个，RNC也许能够通过延迟它的结束点来扩展其到达时间窗口，但是那将会导致延迟增加。
根据本发明，用于克服上述问题的一个方法是让组合路由器为将被组合的一组帧定义一个自适应最新接受到达时间(LAToA：Latest AcceptedTime of Arrival)，即具有某个连接帧编号(CPN)的所期待帧。目的是把LAToA适配到允许一个帧在其从节点B到组合路由器的路径上遭受的最大传输延迟，假定该传输延迟几乎不超过标准要求限定的最大允许传输延迟。为了能够定义一个合理的LAToA，组合路由器被要求察觉到用于连接的TTI。如上所述，TTI从RNC和所需的DCH FP帧格式的相关信息一起被取回。对于语音DCH，TTI可以在路由器中被预配置，这类似于帧格式，因为对于语音DCH来说TTI总是20ms。
通常，基于之前的帧组(即具有之前的CFN的帧)的到达时间，路由器使用TTI来估计将被组合的下一组帧(即具有某个CFN的一组帧)的LAToA。估计对于每个新的CFN被调整。
在组合定时方案的以下说明中，CFN被编号为CFN0、CFN1、CFN2、...CFNn、CPNn+1...。对应于CFN的参数具有对应的索引。
一般说来，如果CFNn的所有候选帧都在LAToAn之前到达，则路由器组合它们并且发送该结果而不等到LAToAn。如果不是所有的CFNn候选帧在LAToAn都已到达，则路由器组合它已经接收到的候选帧并发送结果。如果只接收到一个候选帧，则那帧将不作改变地被转发。如果没有接收到帧，则什么也不发送。
当用于组合的第一上行链路帧在时间t0到达时，路由器把被接收帧的CFN、CFN0的LAToA设置为t0+Δ(该LAToA被表示为LAToA0，即LAToA0＝t0+Δ)，其中，Δ是TTL的一小部分。
根据本发明，下列用于后续CFN的一般规则分为两种不同的情况：
1.CFNn的所有候选帧都在LAToAn之前到达。
在这种情况下，如果CFNn、ToAoLCFn的上一组合帧的到达时间迟于或等于LAToAn-Δ，即LAToAn-Δ≤ToAoLCFn≤LAToAn，则LAToAn+1被设置成LAToAn+1＝ToAoLCFn+TTI+Δ。否则，如果上一组合帧在LAToAn-Δ之前到达，即ToAoLCFn＜LAToAn-Δ，则LAToAn+1被设置成LAToAn+1＝LAToAn+TTI-δ，其中，δ是Δ的一小部分。根据本发明的另一个实施例，这个一般规则的一个附加规则是：如果LAToA-Δ-δ＜ToAoLCFn≤LAToA-Δ，则LAToAn+1被设置成LAToAn+1＝LAToAn+TTI。
2.不是所有的CFNn候选帧都在LAToAn之前到达。
在第二种情况中，当不是所有的CFNn候选帧都已经在LAToAn到达时，路由器将基于CFNn的上一组合帧的到达时间ToAoLCFn来设置LAToAn+1。如果ToALCFn迟于或等于LAToAn-Δ(即LAToAn-Δ≤ToALCFn≤LAToAn)，则LAToAn+1被设置成LAToAn+1＝ToAoLCFn+TTI+Δ。否则，如果上一个组合帧在LAToAn-Δ之前到达(即ToAoLCFn＜LAToAn-Δ)或者如果根本就没有接收到任何候选帧，那么LAToAn+1被设置成LAToAn+1＝LAToAn+TTI。如果CFNn的一个候选帧随后在LAToAn之后在时间ToALUFn(即CFNn的迟到未组合帧的到达时间)被接收，则LAToAn+1将被设置成LAToAn+1＝ToAoLUFn+TTI+Δ。至于对实际迟到未组合帧的处理，路由器具有两个选择：它可以不作改变地转发它或丢弃它。优选地，路由器将丢弃它以便不浪费带宽或者不混淆进一步沿上行链路的可能的第二组合路由器。所述的组合定时方案在图7和8中被说明。Δ和δ的优选值的例子是δ＝10μs和Δ＝250μs。
这个方案导致路由器把LAToA适配到一帧可能在节点E和组合路由器之间的路径上可能遭受的最大延迟，每当一个帧比所期望的到达得晚时，路由器调整下一个LAToA。这正是所期望的，假定没有帧易受比承载信道QoS所允许的更大的传输延迟。为了从异常延迟的帧中恢复并且处理时钟漂移，当所有候选帧都早到达时，在其它方向中还存在一个缓慢的自适应(即及时较早地调整下一个LAToA)。δ被用于这个目的。
避免定时问题的一个方法是保证：即使当使用沉默模式和/或DTX的时候没有正确接收的数据要发送，节点B也总是发送一个帧。然后，它将使用一个指出了零长度TB的TFI，乃至更优选地发送一个只包括该CFN的帧。在后一种情况中，报头被压缩的结果IP分组将只包括五个字节。由于放置了这些功能，组合路由器总是能够在组合帧之前等待所有的期待候选帧的到达而不使用定时算法。
一个缺点是数据，即使是很小的分组，也被不必要地发射。即使当连接不是宏分集模式时也会发生这种情况，除非引入一个信令消息从RNC远程打开和关闭这个功能。即使多余的分组由于有效率的报头压缩而非常小，但是它仍然将反作用于本发明的很主要的目的，从而将宏分集功能移至传送网的一个路由器。另一个缺点在于：如果在传送网中罕有地出现帧丢失事件，则组合路由器将一直等待该丢失帧，并且因此所有具有该CFN的帧将被浪费。
因此，根据本发明，一个在UMTS内的基于IP的UTRAN传送网(其中，UTRAN传送网在RNC和至少一个节点B之间的DCH上运送专用信道(DCH)帧)中的方法包括步骤：
通过使用一个IP组播协议把一个DCH业务流分割成至少两个DCH业务流。
在本发明中使用的方法以及因此的RNC和路由器的功能可以由一个计算机程序产品来实现。计算机程序产品可直接被载入一个或多个节点(例如根据本发明的移动电信网中的一个路由器或一个服务器)内的计算机内存储器，包括用于执行根据本发明的方法步骤的软件代码部分。计算机程序产品还被存储在一个计算机可用介质上，其中所包括的可读程序用于使根据本发明的移动电信网中的路由器、服务器、RNC或节点B内的计算机来控制本发明方法步骤的执行。
本发明典型的优选实施例已经在附图和说明书中被公开，虽然采用了一些专有名词，但是它们只是用于一个一般和叙述性的意义而不是为了限制的目的，本发明的范围在下列权利要求中被阐明。

Claims (38)

1.一种在通用移动电信系统内的基于互联网协议IP的UMTS地面无线接入网UTRAN的传送网(106)中的路由器(108)，UTRAN传送网(106)在RNC(102)和至少一个节点B(104)之间的DCH上运送专用信道DCH帧，其特征在于：路由器(108)包括用于通过使用IP组播协议把一个DCH业务流分割成至少两个DCH业务流的装置。
2.根据权利要求1的路由器，其中，路由器包括用于复制每个DCH帧的装置和用于根据IP组播协议来发射被复制DCH帧的装置。
3.根据权利要求1-2中任意一个的路由器，其中，IP组播协议是基于核的树组播路由版本2CBTv2。
4.根据权利要求1-2中任意一个的路由器，其中，IP组播协议是与协议无关的组播-稀疏模式PIM-SM。
5.根据权利要求1的路由器，其中，每个DCH业务流都在相关DCH的节点B中被分配了一个专用的组播目的地址。
6.根据权利要求1的路由器，其中，用于分割的装置还包括用于通过使用CBTv2或PIM-SM自举机制来识别RNC和组播目的地址之间的映射的装置。
7.根据权利要求1的路由器，其中，路由器包括用于通过使用多个协议基于核的树组播路由版本2CBTv2和组播侦听器发现MLD，或单独使用MLD来确定路由器是否是一个分割和/或组合路由器的装置，其中该多个协议被安排来确定对于一个特定组播目的地址的侦听器数量。
8.根据权利要求1的路由器，其中，路由器包括用于通过使用多个协议与协议无关的组播-稀疏模式PIM-SM和组播侦听器发现MLD，或单独使用MLD来确定路由器是否是一个分割和/或组合路由器的装置，其中该多个协议被安排来确定对于一个特定组播目的地址的侦听器数量。
9.根据权利要求1的路由器，其中，路由器包括用于通过使用多个协议与协议无关的组播-稀疏模式PIM-SM和互联网组管理协议IGMP，或单独使用互联网组管理协议IGMP来确定路由器是否是一个分割和/或组合路由器的装置，其中，该多个协议被安排来确定对于一个特定组播目的地址的侦听器数量。
10.根据权利要求1的路由器，其中，路由器包括用于通过使用多个协议基于核的树组播路由版本2CBTv2和互联网组管理协议IGMP，或单独使用互联网组管理协议IGMP来确定路由器是否是一个分割和/或组合路由器的装置，其中，该多个协议被安排来确定对于一个特定组播目的地址的侦听器数量。
11.根据权利要求1的路由器，其中，路由器包括用于借助于使用组播地址来识别属于不同的上行链路DCH业务流的DCH帧的装置，该组播地址被分配作为下行链路目的地址和上行链路DCH业务流中从所有参与节点B发送的DCH帧的源地址。
12.根据权利要求1的路由器，其中，路由器包括用于通过从RNC取回上行链路DCH业务流的目的地址和一个或多个目的端口来识别属于不同的上行链路DCH业务流的DCH帧的装置。
13.根据权利要求1的路由器，其中，路由器包括用于通过使用下行链路DCH业务流中隐含的上行链路流标识来识别属于不同的上行链路DCH业务流的DCH帧的装置。
14.根据权利要求1的路由器，其中，路由器包括用于通过更改组播侦听器发现MLD和组播路由协议或更改互联网组管理IGMP协议和组播路由协议来识别属于不同的上行链路DCH业务流的DCH帧的装置，这样上行链路的目的端口被包括在用来建立组播树的消息中。
15.根据权利要求1的路由器，其中，路由器包括用于把至少两个上行链路DCH业务流组合成一个上行链路DCH业务流的装置。
16.根据权利要求15的路由器，其中，用于组合的装置还包括其它装置，用于在至少两个将被组合上行链路DCH业务流中从一组接收到的DCH帧建立一个新的DCH帧，在UDP分组中封装新的DCH帧，并且在上行链路方向中发送UDP分组。
17.根据权利要求16的路由器，其中，用于从一组接收到的将被组合的DCH帧中建立新的DCH帧的装置还包括装置：用于把一组选择的传送块TB包括在新的DCH帧的净荷中，把接收到的DCH帧的报头复制到新的DCH帧，为新的DCH帧选择一个质量估计QE值，并且如果净荷CRC被使用，则计算新的DCH帧的净荷CRC。
18.根据权利要求15的路由器，其中，路由器包括：基于之前具有CFNn-1的一组帧的到达时间来估计将被组合的具有连接帧编号CFNn的下一组DCH帧的最新接收到达时间LAToA的装置；用于为每个被适配到最大传输延迟的新的帧调整LAToA估计的装置，该最大传输延迟是一个帧在其从节点B到组合路由器的路径上在正常情况下能够遭受的最大传输延迟。
19，一种在通用移动电信系统内的基于互联网协议IP的UMTS地面无线接入网UTRAN传送网中的方法，该UTRAN传送网在RNC和至少一个节点B之间的DCH上运送专用信道DCH帧，该方法的特征在于包括步骤：
通过使用IP组播协议把一个DCH业务流分割成至少两个DCH业务流，其中所述分割包括在所述UMTS内的所述基于IP的UTRAN传送网中的路由器处将所述一个DCH业务流分割成至少两个DCH业务流。
20.根据权利要求19的方法，还包括下列步骤：
复制每个DCH帧，和
根据IP组播协议来发射被复制的DCH帧。
21.根据权利要求19-20中任意一个的方法，其中，IP组播协议是基于核的树组播路由版本2CBTv2。
22.根据权利要求19-20中任意一个的方法，其中，IP组播协议是与协议无关的组播-稀疏模式PIM-SM。
23.根据权利要求19的方法，其中，每个DCH业务流都在相关DCH的节点B中被分配了一个专用组播目的地址。
24.根据权利要求19的方法，还包括下列步骤：通过使用CBTv2或PIM-SM自举机制来识别RNC和组播目的地址之间的映射。
25.根据权利要求19的方法，还包括下列步骤：
通过使用多个协议基于核的树组播路由版本2CBTv2和组播侦听器发现MLD，或单独使用MLD来确定路由器是否是一个分割和/或组合路由器，其中，该多个协议被安排来确定对于一个特定组播目的地址的侦听器数量。
26.根据权利要求19的方法，还包括下列步骤：
通过使用多个协议与协议无关的组播-稀疏模式PIM-SM和组播侦听器发现MLD，或单独使用MLD来确定路由器是否是一个分割和/或组合路由器，其中，该多个协议被安排来确定对于一个特定组播目的地址的侦听器数量。
27.根据权利要求19的方法，还包括下列步骤：
通过使用多个协议与协议无关的组播-稀疏模式PIM-SM和互联网组管理协议IGMP，或单独使用互联网组管理协议IGMP来确定路由器是否是一个分割和/或组合路由器，其中，该多个协议被安排来确定对于一个特定组播目的地址的侦听器数量。
28.根据权利要求19的方法，还包括下列步骤：
通过使用多个协议基于核的树组播路由版本2CBTv2和互联网组管理协议IGMP，或单独使用互联网组管理协议IGMP来确定路由器是否是一个分割和/或组合路由器，其中，该多个协议被安排来确定对于一个特定组播目的地址的侦听器数量。
29.根据权利要求19的方法，还包括下列步骤：
借助于组播地址的应用来识别属于不同上行链路DCH业务流的DCH帧，组播地址被分配作为下行链路目的地址和作为在上行链路DCH业务流中从所有参与节点B发送的DCH帧的源地址。
30.根据权利要求29的方法，还包括下列步骤：
基于由RNC分配给DCH上行链路的节点B的一个目的IP地址和目的UDP端口来识别上行链路DCH帧的始发节点B。
31.根据权利要求19的方法，还包括下列步骤：
通过从RNC取回上行链路DCH业务流的目的地址和一个或多个目的端口，识别属于不同上行链路DCH业务流的DCH帧。
32.根据权利要求19的方法，还包括下列步骤：
通过使用下行链路流中隐含的上行链路流标识，识别属于不同上行链路DCH业务流的DCH帧。
33.根据权利要求19的方法，还包括下列步骤：
通过更改组播侦听器发现MLD和组播路由协议或更改互联网组管理IGMP协议和组播路由协议来识别属于不同上行链路DCH业务流的DCH帧，这样上行链路的目的端口被包括在被用来建立组播树的消息中。
34.根据权利要求29的方法，还包括下列步骤：
基于由RNC分配给DCH上行链路的节点B的一个源UDP端口来识别上行链路DCH帧的始发节点B。
35.根据权利要求31的方法，还包括下列步骤：
基于源IP地址来识别上行链路DCH帧的始发节点B。
36.根据权利要求19的方法，还包括下列步骤：
把至少两个上行链路DCH业务流组合成一个上行链路DCH业务流。
37.根据权利要求36的方法，还包括下列步骤：
在至少两个将被组合的上行链路DCH业务流中从一组接收到的DCH帧中建立一个新的DCH帧，
在UDP分组中封装该新的DCH帧，和
在上行链路方向中发送UDP分组。
38.根据权利要求37的方法，其中，建立步骤还包括下列步骤：
在新的DCH帧的净荷中包括一组选择的传送块TB，
把接收到的DCH帧的报头复制到新的DCH帧，
为新的DCH帧选择一个质量估计QE值，并且如果使用净荷CRC，则
为新的DCH帧计算净荷CRC。
39.根据权利要求36的方法，还包括下列步骤：
基于之前的具有CFNn-1的一组帧的到达时间，估计将被组合的具有连接帧编号CPNn的下一组DCH帧的最新接收到达时间LAToA，和
为每个被适配到最大传输延迟的新的帧调整LAToA估计，该最大传输延迟是一个帧在其从节点B到组合路由器的路径上在正常情况下能够遭受的最大传输延迟。
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