CN100596360C - 提高无线链路控制层数据传输效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高无线链路控制层数据传输效率的方法，在无线链路控制层中使用协议数据单元PDU进行确认模式下的数据发送/接收，所述方法包括步骤：当有状态报告需要发送时，获取当前可用的PDU；在该PDU的数据填充部分首先填充需要发送的状态报告，并采用特定的长度指示LI标识，如果该PDU的数据填充部分中还存在空余部分，则用业务数据填充该空余部分。利用本发明，可以有效地减少对无线资源的浪费，提高无线链路控制层数据传输效率。

Description

提高无线链路控制层数据传输效率的方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种提高无线链路控制层数据传输效率的方法。

背景技术

移动通信系统的无线接口被划分为3个协议层：物理层(L1)、数据链路层(L2)和网络层(L3)。在第三代合作伙伴项目(3GPP)定义的移动通信系统中，RLC(无线链路控制)协议属于ISO/OSI(国际标准化组织/开放系统互连)模型中的数据链路层协议，提供无线接口的逻辑链路控制，为用户和控制数据提供分段/组装和串联功能：将来自高层的任意大小的数据分割或串联成固定长度的分组，即RLC PDU(RLC协议数据单元)，或者相反，将来自MAC(媒体接入控制)层的数据组装为SDU(业务数据单元)，递交给高层。每个RLC实体由RRC(无线资源控制)配置并以三种模式进行操作：透明模式TMD、非确认模式UMD和确认模式AMD。在控制平面，RLC层向上层提供的业务为信令无线承载SRB；在用户平面，RLC向上层提供的业务为无线承载RB。

透明模式和非确认模式下数据传输时有一个发送和一个接收实体，数据传输是单向的；确认模式下数据传输时只有一个发送和接收结合的实体，数据传输是双向的。

在透明模式下，RLC不需要增加任何协议信息，但可以包含分段/重组功能。由于TM没有控制域(头)，RLC无法从PDU结构中明确PDU和SDU的关系，因此，规范中定义了一个传输时间间隔(TTI)参数。接收端在同一TTI内接收的RLC PDU都属于同一个SDU。若在一个TTI内，接收RLC PDU中的一个PDU出现错误，RLC将认为该SDU是一个错误的SDU。

在非确认模式下，RLC将对来自高层的数据进行传输，但不保证它能可靠地传输到对等层。在确认模式下，RLC将保证来自高层的数据传输到对等层，当RLC出现错误时，发送端将被通知。为保证PDU的可靠传输，RLC的PDU被分为两类：数据PDU和控制PDU。其中数据PDU用于传输上层数据；控制PDU用于两个RLC对等实体之间的状态信息交互。

当本端接收到对端发送的PDU后，通过状态报告(控制PDU)来通知对端是否已正确接收。现有协议规定，状态报告可以通过两种形式来发送：一种是状态报告使用单独的一个PDU来发送，即状态PDU，在该PDU中没有有效的业务数据，其后部的空余部分用填充比特来填充；另一种是状态报告以捎带的形式放在装有有效业务数据的PDU的后部，如果其后部有空余部分，同样用填充比特来填充。

通常，由于一个PDU的大小要比状态报告大得多，因此使用一个单独的PDU来传送状态报告会出现较多的填充比特，即使状态报告是作为捎带的状态报告，同样也会出现较多的填充比特。在极端的情况下，一个状态报告可以是3个字节，而RLC PDU可以多达215个字节，由于捎带的状态报告之后不可能再放业务数据，这样可能就会造成资源的浪费，并影响数据传输效率。

比如，在下行2.8Mbps的业务中，物理层可以提供的传输格式(TF，Transport Format)有7种，分别是：

TF0：0x1720bits；

TF1：1x1720bits；

TF2：2x1720bits；

TF3：4x1720bits；

TF4：8x1720bits；

TF5：12x1720bits；

TF6：16x1720bits。

每一种传输格式的PDU长度都是1720比特，但是不同传输格式下PDU的数目不同，从而使每种传输格式可以支持不同的传输速率。

假如在某个TTI(传输时间间隔)内，RLC判断有状态PDU要发送，并且是一个最简单的PDU，只有3个字节，状态PDU作为捎带状态PDU发送。如果MAC(媒体接入控制)层使用传输格式TF6，每个RLC PDU所能发送的高层SDU的字节数是213，则一个长度为1500字节的SDU需要7个PDU(213×7＝1491)，同时还需要第8个PDU中的9个字节来放SDU剩余的数据，SDU结束后的空间内放状态PDU，但在捎带的状态报告之后，就不能填下一个SDU的数据，只能用填充比特来填充。因此当数据是连续的时候，作为该TTI内的16×1720bits可用空间，除去放置两个LI(每个LI的长度是两个字节)的四个字节外，有一个PDU中的197个字节的空间浪费了。

在该TTI内信道的利用率为(215*16-197)/(215*16)＝94.3％，如果每100ms需要发送一次状态PDU，每个TTI的长度为10ms，则每10个TTI就会发送一次状态PDU，整个时间范围内的信道利用率就是：

((215*16-197)+215*16*9)/(215*16*10)＝99.4％。

可见，在这种情况下，有0.6％的信道资源被浪费掉了。如果状态PDU的发送间隔更小的话，则被浪费掉的信道资源会更多。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高无线链路控制层数据传输效率的方法，以克服现有技术中在确认模式下状态报告的发送方式造成信道资源浪费的缺点，提高无线资源的利用率，从而提高RLC层数据传输效率。

为此，本发明提供如下的技术方案：

一种提高无线链路控制层数据传输效率的方法，在无线链路控制层中使用协议数据单元PDU进行确认模式下的数据发送/接收，所述方法包括步骤：

A、当有状态报告需要发送时，获取当前未填充数据的PDU；

B、在该PDU的数据填充部分首先填充需要发送的状态报告，并采用特定的长度指示LI标识，如果该PDU的数据填充部分中还存在空余部分，则用业务数据填充该空余部分。

所述步骤A包括：

A1、获取当前未填充数据的PDU个数及单个PDU数据域的长度；

A2、根据状态报告的长度及单个PDU数据域的长度从当前未填充数据的PDU中选出传送状态报告所需的PDU。

所述步骤A2包括：

A21、当状态报告的长度小于等于一个PDU数据域的长度时，使用第一个PDU发送状态报告；

A22、当状态报告的长度大于一个PDU数据域的长度时，选出恰好可以装下状态报告的M个PDU发送状态报告，所述M为可以装下状态报告的PDU的数量。

所述步骤B具体为：

在选出的发送状态报告的各PDU的长度指示组中放入所述特定的长度指示LI，数据填充部分的起始放入状态报告，数据填充部分在插入状态报告后剩余的空间放入业务数据。

所述特定的长度指示LI为“1111100”或者“111111111111100”。

所述方法还包括步骤：

C、当所述包含状态报告的PDU需要重传时，保持该PDU中原业务数据的位置和内容不变，同时使用另一种特定的长度指示LI来标识。

可选地，所述步骤C进一步包括：

需要重传的PDU中原状态报告部分使用填充比特填充。

可选地，所述步骤C进一步包括：

需要重传的PDU中原状态报告部分使用与原状态报告长度相同的新状态报告填充。

所述另一种特定的长度指示LI为“1111101”或者“111111111111101”。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明使RLC层利用开始的PDU来传输状态报告，并将状态报告放在SDU的前面，对每个含有状态报告的PDU利用特殊的LI来标识，弥补了现有协议中在一个PDU内捎带状态报告之后可能存在较大空间浪费的缺陷，提高了无线资源利用率。

附图说明

图1是现有协议中数据PDU的格式；

图2是本发明方法的实现流程图。

具体实施方式

本发明的核心在于在RLC层确认模式下，如果有状态报告需要传送，则首先满足状态报告的发送需求。利用PDU的开始部分来传输状态报告，在状态报告后，放置需要传送的SDU，对每个含有状态报告的PDU利用特殊的LI来标识，以使数据接收端能够正确识别PDU中的状态报告及数据域。当PDU需要重传时，将该PDU中的状态报告使用填充比特或新的状态报告代替，同样使用特殊的LI来标识这种PDU。

接收端收到PDU后，根据LI来识别该PDU是否包含状态报告，如果包含状态报告，通过解析状态报告的内容获知其结束的位置，从而正确分离出PDU中的状态报告及SDU，获取接收的状态信息及业务数据。

本技术领域人员知道，现有协议中确认模式下PDU的格式如图1所示：

包括首部、LI部分和数据填充部分，其中，

首部占用的字节数是固定的，它包括：

D/C占据1个比特，表示是数据PDU还是控制PDU，分别取1或者0；

序列号共有12个比特，用来记录当前PDU的序号；

P表示Polling，即轮询，占据1个比特；

HE表示Header Extension Type，即头部扩展，表明HE域之后是否有长度指示和E这两个域。

LI部分根据其所包含的LI组数量所占用的字节数是变化的，每个LI组包括LI和E比特，其中，

每个LI是用于指示当PDU包括几个SDU时每个SDU边界的字段，每个LI指示从数据组中第一个8比特组到每个SDU的最后一个8比特组的比特组数量。LI组表示一个PDU中所包含的各个SDU的LI；

E表示Extension，即扩展位，表明E域之后是否有长度指示和E这两个域。

数据填充部分是一个PDU去掉首部和LI部分之后的剩余部分，是真正有效的传输数据的部分，用来装高层的SDU；

最后如果还有空余的部分，就用来填填充比特或者捎带的状态PDU。

在现有协议标准中，LI可以使用7比特或15比特来表示。如果PDU最大是126个8比特组，则使用7比特LI，否则，使用15比特LI。在所有可用的LI范围内，某些取值用于特定目的。

如下表1为7比特LI的某些特定值，表2为15比特LI的某些特定值：

表1：

比特	含义
		0000000	前一个RLC PDU正好被RLC SDU的最后一段填充，并且没有表示前一个RLC PDU中的SDU结尾的L1
1111100	保留
		1111101	保留

1111110	RLC PDU的剩余部分包括捎带状态PDU
		1111111	RLC PDU的剩余部分是填充比特

表2：

比特	含义
		000000000000000	前一个RLC PDU正好被RLC SDU的最后一段填充，并且没有表示前一个RLC PDU中的SDU结尾的L1
111111111111011	RLC SDU的最后一段刚好差一个8比特组
		111111111111100	保留
111111111111101	保留
		111111111111110	RLC PDU的剩余部分包括捎带状态PDU
111111111111111	RLC PDU的剩余部分是填充比特

数据的发送和接收过程如下：

发送端AM(确认模式)实体从高层接收到SDU，将把SDU分段或串接为具有固定长度的PDU。在传输时，填充信息可被捎带的状态信息替换，并设置轮询比特。随后PDU将被放入重传缓冲区和发送缓冲区。最后由复用器决定哪个PDU和何时将PDU传送到MAC。为提高传送效率，3GPP定义了捎带机制。在数据PDU中，RLC用控制信息来取代填充比特，使RLC对等实体间能较快地交换信息。捎带控制信息的大小可变，从而与数据PDU中的填充比特相匹配。在重传缓冲区中，捎带控制信息将不需要保存。接收到从接收端发来的确认信息，RLC发送端将触发PDU的重传或将PDU从重发缓冲区中删除。同时，3GPP还定义了一套流量控制的机制。当接收端由于缓冲区不足以及处理能力上存在问题时，可以发送改变发送端窗口长度的控制消息，请求发送端改变窗口的长度。从而使发送端减慢发送的速度，解决由于流量拥塞造成的问题。

接收端AM实体从逻辑信道接收到PDU后，将接收到的PDU分为两种：一种为数据PDU，一种为控制PDU。当接收到数据PDU后，RLC将首先提取该RLCPDU的固定头信息(2个8比特组)。然后，提取内在的捎带状态信息，并分离串接在PDU中的SDU。在收到一个完整的SDU前，PDU将一直放在接收缓冲区中，并通过给对等实体发送否定确认信息，请求PDU的重发；若接收到一个完整的SDU，RLC将重组成SDU，并将重组的SDU传送到高层；若接收到控制PDU或接收到的数据PDU中存在捎带控制PDU，这些来自对等实体的确认信息将会被传送到该实体的发送端重发缓冲区中。

本发明利用上述LI的保留值，来指示状态PDU在RLC PDU中的位置，使状态报告不再作为捎带的形式放在某个RLC PDU的后半部分，而将其总是放在某个RLC PDU的起始部分。

为此，本发明对上述LI的保留值进行如下定义：

表3：

比特	含义
		1111100	1)这种LI一定是一个RLC PDU的第一个LI2)这种LI用来表明该RLC PDU的LI域之后是一个状态PDU的内容3)如果状态PDU在某个RLC PDU中结束，则在该RLC PDU中的状态PDU之后的第一个字节开始可以正常的填充要发送的数据，无需用填充比特来填充剩余的字节
1111101	1)这种LI一定是一个RLC PDU的第一个LI2)这种LI用来表明该RLC PDU的LI域之后是一个一字节长度的填充长度指示L′，用来指出LI域之后有多少个字节的填充比特

表4：

比特	含义
		111111111111100	1)这种LI一定是一个RLC PDU的第一个LI2)这种LI用来表明该RLC PDU的LI域之后是一个状态PDU的内容3)如果状态PDU在某个RLC PDU中结束，则在该RLCPDU中的状态PDU之后的第一个字节开始可以正常的填充要发送的数据，无需用填充比特来填充剩余的字节
111111111111101	1)这种LI一定是一个RLC PDU的第一个LI2)这种LI用来表明该RLC PDU的LI域之后是一个两字节长度的填充长度指示L′，用来指出LI域之后有多少个字节的填充比特

这样，当LI为“1111100”或者“111111111111100”时，表明该LI是RLCPDU的第一个LI，并且在该LI域之后总是状态PDU的内容，在状态PDU之后，放置的是要发送的数据，而不是放置的填充比特。

当LI为“1111101”或者“111111111111101”时，表明该LI是RLC PDU的第一个LI，并且在该RLC PDU的LI域之后使用一个字节或两个字节的填充长度指示L′来表明LI域之后的填充比特所占据的字节数，在LI域之后为填充比特，原数据位置保持不变。这两个LI值用于PDU重传时使用。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参照图2，图2示出了本发明方法的实现流程，包括以下步骤：

步骤201：RLC层收到物理层的能力指示：共有M个PDU可供发送。

当RLC传送数据时，需要根据物理层的能力指示，来决定在一个TTI内可以使用的PDU的个数，物理层可以提供的传输格式，根据该传输格式，可以得知PDU中数据域的长度。

步骤202：设定尚未用完的PDU个数变量K＝M。

步骤203：判断在该TTI内是否有状态报告需要发送。

如果有状态报告需要发送，则进到步骤204：取第(M-K+1)个PDU来装状态报告，并用特殊的LI来指示该PDU中有状态报告。具体为：

在PDU的长度指示组中放入特定的LI(7比特的“1111100”或者15比特的“111111111111100”)，数据域的起始放入状态报告，状态报告后如果有剩余的空间，则放入上层数据。根据剩余空间的大小，可以放入一个或多个SDU，或者一个SDU的一部分。

当前PDU填充好后，进到步骤205：K＝K-1。

然后，进到步骤206：判断所需发送的状态报告是否已经结束，也就是说需要发送的状态报告是否已全部放入PDU中。

如果状态报告已结束，则进到步骤207：第(M-K)个PDU的状态报告之后的剩余部分装载上层数据。

然后，进到步骤208：将剩余的K个PDU都用来装数据，多余的空间用填充比特来填充。

步骤210：结束该TTI内的数据发送。

如果在步骤206检测到状态报告未结束，则进到步骤209：判断K是否为0，也就是说是否还有可用的PDU。

如果K＝0，则表明该TTI内已没有可用的PDU，此时，直接进到步骤210：结束该TTI内的数据发送。剩余的状态报告需要等到下一个TTI到来后继续按照上述方式填充PDU，进行发送。

如果K≠0，则返回步骤204，取下一个PDU来继续装载状态报告。

如果在步骤203检测到在该TTI内没有状态报告需要发送，则直接进到步骤208：可用的M个PDU全部用来装高层数据，多余的空间用填充比特来填充。

可见，在每个TTI内，可以根据状态报告的长度及单个PDU数据域的长度从当前可用的PDU中选出传送状态报告所需的PDU。当状态报告的长度小于等于一个PDU数据域的长度时，使用第一个PDU发送状态报告；当状态报告的长度大于一个PDU数据域的长度时，使用多个PDU发送状态报告。在选出的发送状态报告的各PDU的长度指示组中放入特定的LI(“1111100”或者“111111111111100”)，数据域的起始放入状态报告，状态报告后剩余的空间放入上层数据。可以大大减少对PDU空间的浪费，充分利用无线系统的信道资源。本发明方法不仅适用于基站中的RLC层，也适用于移动终端中的RLC层。

比如，在某个TTI内，有一个最简单的3字节状态PDU需要发送，同时RLC有一批高层的SDU需要发送，每个SDU的长度为1500字节。假定使用传输格式TF6，即16×215字节。

1.当LI采用7比特表示时，

如果按照现有技术将状态PDU作为捎带状态PDU发送，则第1至第8个PDU的格式如下：

第1个到第7个PDU：

第8个PDU：

按照本发明方法将状态PDU放在开始的PDU中，则第1至第8个PDU的格式如下：

第1个PDU：

第2到第7个PDU：

第8个PDU：

2.当LI采用15比特表示时，

如果按照现有技术将状态PDU作为捎带状态PDU发送，则第1至第8个PDU的格式如下：

第1个到第7个PDU：

第8个PDU：

按照本发明方法将状态PDU放在开始的PDU中，则第1至第8个PDU的格式如下：

第1个PDU：

第2到第7个PDU：

第8个PDU：

接收端在收到第一个LI为“1111100”或者“111111111111100”的PDU时，首先根据该LI值即可判断出该PDU的LI域之后紧跟着就是状态报告，接收端根据状态报告的格式进行解析，获知状态报告结束的位置，而在状态报告之后第一个字节开始就是SDU的内容。

可见，利用本发明，可以最大限度地利用信道资源，尤其是对于高速业务。如果状态PDU的长度恰好是整数个字节，则可以不增加任何填充比特，使RLC的传输效率几乎达到100％。

本技术领域人员知道，在确认模式下，RLC层需要向发送方发送状态报告，以通知发送方，自己是否已经正确接收到了来自发送方的PDU。如果没有正确接收，则可能需要重传该PDU。

由于状态报告不需重传，因此为了简化实现的复杂度，可以使用填充比特代替原PDU中的状态PDU，使用LI为“1111101”或者“111111111111101”来标识，用PDU的LI域之后的一个字节(LI长度为7比特时)或两个字节(LI长度为15比特时)的L′来表明有多少个字节的填充比特。L′的长度与填充比特的长度之和与原状态PDU的长度相匹配。原PDU中的数据部分仍然保持在原来的位置。

如果新的状态报告的长度和原状态报告的长度相匹配，也可以使用新的状态报告代替原PDU中的状态PDU，仍使用LI为“1111100”或者“111111111111100”来标识，原PDU中的数据部分仍然保持在原来的位置。

接收端在收到第一个LI为“1111101”或者“111111111111101”的PDU的时候，首先可以判断出这是一个重传的PDU，其次接收端根据LI域之后的长度指示L′可以知道紧跟的填充比特会在哪里结束，而填充比特之后的第一个字节开始就是SDU数据的内容。

接收端在收到第一个LI为“1111100”或者“111111111111100”的PDU的时候，首先可以判断出这是一个含有状态报告的PDU，知道这个PDU的LI域之后是状态报告，然后对状态报告进行解析，即可得知状态报告的长度，从而取出完整的状态报告，而状态报告之后的第一个字节开始就是SDU数据的内容。

数据的发送和接收的详细过程如下：

发送端RLC AM(确认模式)实体从高层接收到SDU，将把SDU分段或串接为具有固定长度的PDU。在有状态报告需要发送的时候，首先将满足发送状态报告的要求，也就是先将状态报告用PDU来承载，并且用特殊的LI来指示，剩下的PDU再用来承载从高层接收到的SDU。随后PDU将被放入重传缓冲区和发送缓冲区。最后由复用器决定哪个PDU和何时将PDU传送到MAC。在重传缓冲区中，控制信息将不需要保存。接收到从接收端发来的确认信息，RLC发送端将触发PDU的重传或将PDU从重发缓冲区中删除。在需要重发PDU时，原来填状态报告的部分被空出来，可以填填充比特，用特殊的LI来指示，也可以填新的状态报告，状态报告的大小可以改变，以和空出来的部分相匹配。

接收端RLC AM实体从逻辑信道接收到PDU后，RLC将首先提取该RLCPDU的固定头信息(2个8比特组)。然后，提取RLC PDU的LI信息，

如果收到的第一个LI为“1111100”或者“111111111111100”，首先可以判断出这个PDU的LI域之后紧跟着就是状态报告，接收端根据状态报告的格式进行解析，可以根据状态报告的格式知道状态报告结束的位置，而在状态报告之后第一个字节开始就是SDU的内容；

接收端在收到第一个LI为“1111101”或者“111111111111101”的PDU的时候，首先可以判断出这是一个重传的PDU，其次接收端根据LI域之后的一个字节(当LI长度是7)或者两个字节(当LI长度是15)可以得到紧跟的PADDING比特会在哪里结束，而PADDING比特之后的第一个字节开始就是SDU数据的内容；

接收端将分离串接在PDU中的SDU。在收到一个完整的SDU前，PDU将一直放在接收缓冲区中，并通过给对等实体发送否定确认信息，请求PDU的重发；若接收到一个完整的SDU，RLC将重组成SDU，并将重组的SDU传送到高层。

可见，利用这四个新增加的LI定义，接收端可以很容易地解析出每个PDU中的具体内容，从而进行重组来恢复出SDU。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (9)

1、一种提高无线链路控制层数据传输效率的方法，在无线链路控制层中使用协议数据单元PDU进行确认模式下的数据发送/接收，其特征在于，所述方法包括步骤：

A、当有状态报告需要发送时，获取当前未填充数据的PDU；

B、在该PDU的数据填充部分首先填充需要发送的状态报告，并采用特定的长度指示LI标识，如果该PDU的数据填充部分中还存在空余部分，则用业务数据填充该空余部分。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括：

A1、获取当前未填充数据的PDU个数及单个PDU数据域的长度；

A2、根据状态报告的长度及单个PDU数据域的长度从当前未填充数据的PDU中选出传送状态报告所需的PDU。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤A2包括：

A21、当状态报告的长度小于等于一个PDU数据域的长度时，使用第一个PDU发送状态报告；

A22、当状态报告的长度大于一个PDU数据域的长度时，选出恰好可以装下状态报告的M个PDU发送状态报告，所述M为可以装下状态报告的PDU的数量。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体为：

在选出的发送状态报告的各PDU的长度指示组中放入所述特定的长度指示LI，数据填充部分的起始放入状态报告，数据填充部分在插入状态报告后剩余的空间放入业务数据。

5、根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述特定的长度指示LI为“1111100”或者“111111111111100”。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

C、当所述包含状态报告的PDU需要重传时，保持该PDU中原业务数据的位置和内容不变，同时使用另一种特定的长度指示LI来标识。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括：

需要重传的PDU中原状态报告部分使用填充比特填充。

8、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括：

需要重传的PDU中原状态报告部分使用与原状态报告长度相同的新状态报告填充。

9、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述另一种特定的长度指示LI为“1111101”或者“111111111111101”。

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