CN101001131B - 一种分割级联方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分割级联方法，其核心为：为数据块设置分割次数门限，发送端的重传实体在确定重传缓存中存储的数据块需要重传、且该数据块的分割次数低于分割次数门限时，将该数据块进行重传分割级联处理，并缓存分割后的数据块。本发明避免了对IP包的多次分割，从而避免了因对IP包的分割次数过多而引起的数据块头字节过长的现象；最终实现了降低重传数据块重组处理复杂度的目的。

Description

一种分割级联方法

技术领域

本发明涉及网络通讯技术领域，具体涉及一种分割级联方法。

背景技术

20世纪90年代初，欧洲的通信公司和一些研究组织开始了WCDMA的研究工作，从98年开始到现在，WCDMA系统的技术规范已经走过了Release 99、Release 4、Release 5、Release 6这几个阶段，目前关于Release 7的标准化工作已经开始实施。与此同时，更长期的LTE(Long Term Evolution，长期演进)的研究也已经开始逐渐成为标准化工作的新热点。

在Release 99系统中，上下行采用专用信道能够达到的最大速率为384kbps；在Release 4中，开始将MSC(Mobile Service Switch Center，移动业务交换中心)分裂为MSC Server和MGW(Multi-media GateWay，媒体网关)，从而将控制和业务分开；在Release 5中，引入了IMS(IP Multi-media Subsystem，IP多媒体子系统)的概念，采用基于IP的传输层，并在无线接入技术上引入了HSDPA(High Speed Downlink Packet Access，高速下行分组接入)使得下行速率可以达到14.4Mbps；在Release 6中，引入了HSUPA(High Speed Uplink Packet Access，高速上行分组接入)技术，使得上行速率能够达到5.76Mbps。上述这几个标准基本上已经比较稳定，目前正在讨论的Release 7协议的目标是：在Release 6的基础上通过小改动来改善系统的性能。在LTE中，从系统框架到物理层都将是全新的，旨在为用户提供更高的传输速率，更好性能的服务，目前LTE中的UTRA(Universal Terrestril Radio Access，通用地面无线接入)被称为E-UTRA(演进通用地面无线接入)。

在Release 7之前的系统中，无线接口协议的结构分为3层，具体如附图1所示。图1中，层3为RRC(无线资源控制)层，层2即L2分为PDCP(分组数据汇聚层)，BMC(广播组播控制层)，RLC(无线链路控制层)和MAC(MediumAccess Control，媒质接入控制)层，层1是物理层。上下行的分组业务数据都是按照PDCP/BMC层->RLC层->MAC层->物理层->对端物理层->对端MAC层->对端RLC层->对端PDCP/BMC层的流向进行传输，信令则是直接从RRC层到RLC层。

在从高层到低层的数据传递过程中，数据每经过一层，都会被加上本层的数据头，到了对端对等层时，本层的数据头被去除，数据内容传给高层。在数据传输过程中，RLC层和物理层会对高层传输过来的数据分割/级联，其中RLC层将高层送来的数据RLC SDU(无线链路控制层业务数据单元)分割为大小相等的数据块，然后，在数据块上加上头信息，组成RLC PDU送往MAC层；物理层将MAC层传输过来的数据分割/级联组成大小合适的物理帧发送出去。接收端则执行分割/级联的逆过程，在RLC层，当组成一个SDU的所有数据都接收正确之后，将此RLC SDU传递至高层。

在WCDMA系统中，接收不正确的数据需要发送端重传。对传输错误的业务数据最多有3处重传，从高层到低层分为：服务器重传，RLC层重传和物理层重传。物理层重传的是传输错误的物理帧，RLC层重传的是传输错误的RLCPDU，服务器重传的是TCP数据包。重传所处的协议层越高，重传消耗的时间就越长，业务时延越长，用户的感受越差。

对于RLC层而言，有3种业务模式：透明模式(Transparent Mode)，非确认模式(Non-acknowledgement Mode)和确认模式(Acknowledgement Mode)，只有确认模式的业务才有RLC层重传，其他模式的业务即使出现传输错误，也不会进行RLC层重传。

在Release 5和Release 6中，MAC层分别引入了MAC-hs和MAC-e实体，使物理层可以根据物理信道特性和调度信息对传输格式进行选择，从而使发送速率和数据包大小可以动态调整，以尽可能高的效率进行数据传输。

当一个物理帧进行物理层重传时，数据格式沿用此帧前一次传输的格式，也就是直接重传上一次传输的物理帧；当RLC PDU重传时，重传的是RLC PDU，但对物理层而言，这是一个新数据包，所以，物理层需要重新选择传输格式，不考虑以前这个PDU传输的格式；TCP包重传的TCP包对物理层而言也是一个全新的数据，物理层需要根据物理信道特性和调度信息对传输格式进行选择。

如上所述，在现有协议中形成RLC PDU和MAC-hs/MAC-e PDU时都需要进行数据的分割/级联。

在RLC层，RLC SDU按照高层配置的RLC PDU大小来进行数据分割，对分割得到的PDU统一编号，PDU统一编号主要用于在接收和重传过程中对RLCPDU进行标识。在目前的协议中，RLC PDU的编号称为序列号(SN，SequenceNumber)，确认模式的序列号长度为12bit，非确认模式的序列号为7bit。在目前的协议中一种业务在配置其对应的RLC实体时就给定了RLC PDu的大小，在进行RLC SDU分割时，数据不足PDU大小时，需要对RLC PDU添加填充bit，保证PDU大小恒定。

在HSDPA/HSUPA系统中，RLC PDU经过MAC-d实体添加MAC数据头后形成MAC-d PDU之后，在MAC-hs/MAC-e实体进行级联，添加数据头，形成物理帧。物理帧的大小由传输格式给定，当MAC-d PDU的级联后，数据量小于物理帧大小时，需要添加填充bit形成物理帧。数据流程及格式变化如附图2所示。

图2对应的参数如表1所示。

表1

VF	协议版本号
		Queue ID	队列ID

[0016]

TSN	传输序列号
		SID	MAC-d PDU长度
N	长度为SID的MAC-d PDU个数
		F	后面是数据还是SID的标志
PAD	填充bit

在现有系统中，RLC层的吞吐量受限于RLC PDU的序列号位数和RLC PDU大小。如果增大配置的RLC PDU的大小，会导致填充bit数增加；如果增大序列号位数就加大了在RLC PDU中数据头所占的比例，降低传输效率。在RLC层设置分割，不能和MAC-hs PDU/MAC-e PDU分割一起考虑，导致填充bit数和协议头开销比较大，不够优化。

随着WCDMA标准的演进，在LTE中WCDMA系统协议架构将被优化和简化。有提案建议对现有协议的两次分割/级联进行简化，不给定RLC PDU的大小，而是直接将高层数据的payload形成RLC PDU，对于TCP/IP业务，RLCPDU的大小就等于IP包的大小。在MAC层增加分割的功能，对RLC PDU进行分割/级联形成物理帧。也就是说，整个系统只在MAC层进行一次分割/级联，以简化系统结构，并快速的适用物理层变化，减少空中接口传输的数据中填充bit数目。在这种建议的协议结构中，物理层重传的是MAC层分割/级联之后形成的物理层帧，RLC层重传的是完整的RLC PDU。

如果采用上述整个系统只进行一次分割/级联的方法，虽然可以有效降低传输数据中的填充bit数目，但是引入了一个新的问题：如果一个RLC PDU前一次传输的时候在物理层被分割为多个物理帧传输，只有一个物理帧包含的数据在物理层重传失败，因为发送方缓存的是RLC PDU，所以，需要将整个RLCPDU进行RLC层重传。在RLC PDU很大的时候，这将降低空中接口的传输效率，浪费系统资源。

为解决采用一次分割/级联带来的空中接口传输效率低的问题，目前普遍采用的方法为：对每个分割后的RLC PDU设置分割级联属性域，并进行缓存，分割级联属性域主要用来标识分割后的RLC PDU，这样，发送方可以通过分割级联属性域来确定需要重传的RLC PDU。发送方在对重传缓存中存储的RLCPDU进行重传时，均需要将重传的RLC PDU重新进行分割级联处理，然后，缓存再次分割后的RLC PDU，这样，当RLC PDU进行了多次分割级联处理时，会使RLC PDU的分割级联属性域中的某些字段过长，浪费了空中接口的传输资源，使接收端对重传RLC PDU进行重组处理的复杂度高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种分割级联方法，通过设置分割次数门限，避免了因分割次数过多而引起的数据块头字节过长的现象，降低了重传数据块重组处理的复杂度、节约了空中接口传输资源。

为达到上述目的，本发明提供的一种分割级联方法，包括：

a、为数据块设置分割次数门限；

b、发送端的重传实体确定重传缓存中存储的数据块需要重传、且该数据块的分割次数低于分割次数门限时，将该数据块进行重传分割级联处理，并将分割后的数据块缓存于重传缓存中。

所述分割次数门限为：2。

所述重传实体包括：层2重传实体，所述分割级联包括：MAC层的分割级联。

所述分割次数承载于数据块的头信息中。

所述头信息包括：分割级联属性域。

所述分割级联属性域包括：IP包序列号、分割次数、最后的PDU标识、IP包最后的分段数据块标识、数据块的分段号、数据块长度指示。

所述步骤b中发送端的重传实体确定重传缓存中存储的数据块需要重传的步骤包括：

发送端的重传实体根据接收端传输来的重传请求信息确定重传缓存中存储的数据块需要重传；

且当接收端确定其接收的数据块的分割次数不低于分割次数门限时，向发送端发送请求该数据块对应的上一次分割后的数据块的重传请求信息。

所述步骤b中缓存分割后的数据块的步骤包括：

用分割后的数据块覆盖重传缓存中已存储的、所述需要重传的数据块。

所述方法还包括：

c、发送端的重传实体在确定重传缓存中存储的数据块需要重传、且该数据块的分割次数不低于分割次数门限时，将该数据块进行重传分割级联处理，重传分割处理后的数据块不存储于重传缓存中。

所述步骤b/c中将该数据块进行重传分割级联处理的步骤包括：

根据空口反馈的信息对该数据块进行重传分割级联处理。

通过上述技术方案的描述可知，本发明通过设置分割次数，避免了对IP包的多次分割，从而避免了因对IP包的分割次数过多而引起的数据块头字节过长的现象；从而通过本发明提供的技术方案实现了降低重传数据块重组处理复杂度、节约空中接口传输资源的目的。

附图说明

图1是无线接口协议的结构示意图；

图2是现有技术的HSDPA/HSUPA系统中的分割级联方法示意图；

图3是本发明实施例的分割级联方法示意图一；

图4是本发明实施例的分割级联方法示意图二；

图5是本发明实施例的分割级联方法示意图三。

具体实施方式

当数据块经过多次分割级联、并重传时，多次分割后的数据块的头信息中的某些字段如分段号字段等的长度会变的很长，从而使接收端的数据块的重组过程复杂，而且浪费了空中接口传输资源，如果能够避免数据块在重传过程中的多次分割级联过程，则能够有效控制分段号等字段的长度，从而降低接收端数据块的重组过程复杂度、节约空中接口的传输资源。

因此，本发明的核心是：为数据块设置分割次数门限，重传实体在确定重传缓存中存储的数据块需要重传、且该数据块的分割次数低于分割次数门限时，将该数据块进行重传分割处理，并将分割后的数据块缓存于重传缓存中。

下面基于本发明的核心思想对本发明提供的技术方案做进一步的描述。

本发明的分割级联方法应用于数据重传过程中，而包含本发明的分割级联方法的数据重传过程可以适用于如下数据传输过程中：即在整个IP包的传输过程中，仅仅在MAC层作一次分割级联处理，在高层不对IP包进行分割级联处理，高层直接将IP包传给L2，IP包在L2时需要进行编号处理，编号后的IP包成为L2SDU，L2根据空口信息对SDU进行分割级联，分割级联后的数据块存储于重传缓存中。这样，在进行L2重传过程时，如果分割级联后的数据块出现传输错误，重传的数据块也仅仅是IP包中传输出现错误的分割级联后的某个数据块，而不需要对整个IP包进行重传。

下面结合附图3对包含本发明技术方案的仅仅在MAC层作一次分割级联处理的数据传输过程进行说明。

图3中，在步骤1、发送端高层的IP包传输至L2，L2对IP包进行编号后成为L2 SDU。

到步骤2、L2根据空口信息对L2 SDU进行分割级联，并为分割级联后得到的PDU添加分割级联属性域，然后，将分割后的PDU缓存在L2的重传缓存中。

到步骤3、分割后的PDU加上传输块中必须的头信息，组成物理层所需的帧后送发送端的HARQ(混合自动重传)实体。并缓存在HARQ缓存中。

到步骤4、接收端的HARQ实体对物理帧进行处理，如果确定物理帧出错，则要求发送端重传出错的物理帧，如果确定物理帧没有错误，则将物理帧直接传递至接收端的L2，并读取PDU的分割级联属性域。

到步骤5、接收端的L2重传实体对接收到的PDU进行处理，如果确定L2层传输出错则启动L2重传过程，向发送端发送重传请求信息，使发送端根据重传请求信息重传相应的PDU；如果接收端的L2重传实体确定其接收到正确的L2PDU，则将L2 PDU送往重组实体，到步骤6。

在步骤6、接收端的重组实体根据分割级联属性域进行重组，并把重组后的数据发送到接收端的高层。

在上述步骤5中，如果接收端的L2重传实体启动L2重传过程，则发送端的L2重传实体需要进行PDU重传过程，此时，发送端的L2重传实体需要对发送端重传缓存中存储的需要重传的PDU进行再次分割级联处理。这里描述的再次分割级联处理可以为：根据空中接口信息对需要重传的PDU进行分割级联处理。

根据空中接口信息对需要重传的PDU进行分割级联处理的过程可以为：当需要重传的PDU太大，不能够一次发送出去时，将该PDU分割为多个PDU，并重传。根据空中接口信息对需要重传的PDU进行分割级联处理的过程也可以为：当需要重传的PDU太小、且该PDU不能填满一个传输块时，直接使用这个完整的PDU和其它需要重传的PDU进行级联，并重传。此时，一个传输块可以由上述完整的PDU和其他需要重传的PDU组成。

在将需要重传的PDU分割为多个PDU过程中，发送端的L2重传实体需要判断重传缓存中存储的、需要进行重传的PDU的分割次数，当确定该PDU的分割次数低于预定的分割次数门限时，将再次分割后的PDU缓存在重传缓存中；当确定该PDU的分割次数不低于预定的分割次数门限时，仅进行分割级联过程，再次分割后的PDU不需要缓存在重传缓存中。

在上述描述中，将再次分割后的PDU缓存于重传缓存时，再次分割后的PDU会覆盖重传缓存中已存储的需要进行重传的PDU。

分割次数门限可根据网络中的实际情况来确定，如1、2、3、4等，分割次数门限的推荐值为2。

下面结合附图4、附图5以两个具体的重传过程为例对本发明提供的重传过程中的分割级联方法进行说明。

例1、在重传过程中，当PDU太大、发送端的L2重传实体根据空口反馈的信息确定该PDU不能一次发送出去时，需要将该PDU分割成几个数据块进行重传。

图4中，物理层传输的物理帧结构包括：VF、QQI、TSN、SN、S、P、F、Nn、L和PDU。其中，SN、S、P、F、Nn和L为PDU头信息。

VF为协议版本，占用1bit。QQI，即QoS Queue ID(QoS队列号)，用来表示此传输块属于哪个QoS队列，占用3bit。TSN为传输序列号，占用6bit。SN为IP包的序列号，表明此PDU属于哪个IP包，占用12bit。S为分割次数，占用2bit。P表明此传输块中的数据块是否为最后一个PDU，占用1bit。F表明传输块是否为此IP包的最后一个分段，占用1bit。Nn为分段号，表示IP包分割后的序列号，占用3bit，如果分割次数门限为2，则n＝0，1，2；当n＝0时，表示无Nn域；当n＝1时，表示有N1域；当n＝2时，表示有N1域和N2域。L为数据长度指示，占用12bit。

设定SN＝M的SDU在形成物理帧时，被分为2个PDU，依次传输，则2块分割后的PDU分别为SN＝M，N1＝001；SN＝M，N1＝010；接收端可根据SN，Nn域对其接收的PDU进行排序并进行重组。

对于有重传属性的PDU，发送端在没有接收到确认指示前，不会删除重传缓存中存储的该PDU。

当接收端向发送端反馈重传请求信息如SN、Nn信息时，发送端可以根据其接收的SN、Nn信息重传相应的PDU。在对需要重传的PDU再次进行分割级联时，需要为再次分割级联的PDU设置新的S、P、F、Nn头信息，当分割次数门限为2，而重传缓存中存储的、需要进行重传的PDU的头信息中的S为1时，再次分割级联的PDU中的S为2，此时，再次分割后的PDU不应覆盖重传缓存中的、需要重传的PDU，即在L2重传缓存中存储的仍然是上次分割后的PDU，不缓存第二次分割后的PDU。如果第二次分割的PDU中的任意一个PDU出现传输错误，接收端可删除其接收的、上述第二次分割的各PDU，然后，根据删除的PDU中的分段号请求重传第一次分割后的PDU，即请求发送端重传缓存中存储的PDU。

例2、在重传过程中，当PDU太小、发送端的L2重传实体根据空中接口反馈的信息确定该PDU填不满一个传输块时，需要使用其它PDU来填充传输块。

图5中、设定重传缓存中存储的序列号SN为1的PDU没有经过分割，则该PDU的S1＝00，且无Nn域。当重传实体确定该PDU需要进行重传时，根据空中接口信息确定该PDU太小，不需要进行再次分割，该PDU可以与其它需要重传的PDU一起组成一个传输块，此时，传输块中包括多组VF、QQI、TSN、SN、S、P、F、Nn、L和多组PDU，且其中包括SN为1的完整的PDU；设定该传输块中包括：序列号SN为2、Sn＝01、N1＝001的PDU，该PDU经过一次分割，当根据空中接口信息确定需要对该PDU进行再次分割时，再次分割后的PDU不需要缓存在重传缓存中。由于上述完整的PDU没有进行分割，所以，也不需要缓存在重传缓存中。

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，本发明的申请文件的权利要求包括这些变形和变化。

Claims (7)

1.一种分割级联方法，其特征在于，数据块设置有分割次数门限，所述方法具体包括：

发送端的重传实体确定重传缓存中存储的数据块需要重传、且该数据块的分割次数低于分割次数门限时，将该数据块进行重传分割级联处理，为分割级联后得到的PDU添加分割级联属性域，并将分割后的数据块缓存在重传缓存中，所述分割级联属性域用于标识分割后的PDU；

发送端的重传实体在确定重传缓存中存储的数据块需要重传、且该数据块的分割次数不低于分割次数门限时，根据空口反馈的信息对该数据块进行重传分割级联处理，重传分割处理后的数据块不存储于重传缓存中；

所述重传实体包括：层2重传实体，所述分割级联包括：MAC层的分割级联。

2.如权利要求1所述的一种分割级联方法，其特征在于，所述分割次数门限为：2。

3.如权利要求1所述的一种分割级联方法，其特征在于，所述分割次数承载于数据块的头信息中。

4.如权利要求3所述的一种分割级联方法，其特征在于，所述头信息包括：分割级联属性域。

5.如权利要求4所述的一种分割级联方法，其特征在于，所述分割级联属性域包括：IP包序列号、分割次数、最后的PDU标识、IP包最后的分段数据块标识、数据块的分段号和数据块长度指示。

6.如权利要求1所述的一种分割级联方法，其特征在于，所述发送端的重传实体确定重传缓存中存储的数据块需要重传的步骤包括：

发送端的重传实体根据接收端传输来的重传请求信息确定重传缓存中存储的数据块需要重传；

且所述方法还包括：当接收端确定其接收的数据块的分割次数不低于分割次数门限时，向发送端发送请求该数据块对应的上一次分割后的数据块的重传请求信息。

7.如权利要求1所述的一种分割级联方法，其特征在于，所述缓存分割后的数据块的步骤包括：

用分割后的数据块覆盖重传缓存中已存储的、所述需要重传的数据块。

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