CN101001135A - 提高ip头压缩数据包传输可靠性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高IP头压缩数据包传输可靠性的方法，在发送方设备和接收方设备上分别为需要传送IP头压缩数据包的用户创建用户上下文并在所述发送方和接收方间为其建立一个对应的隧道；发送方通过所述隧道发送IP头压缩数据包时，对该IP头压缩数据包编序号；当接收方接收的IP头压缩数据包的序号出现错误时，接收方通知发送方IP头压缩数据包出错；发送方根据接收方的通知调整对IP头压缩数据的发送。利用本发明，可以简单有效地提高IP头压缩效率与可靠性。

Description

提高IP头压缩数据包传输可靠性的方法

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IP头压缩数据包传输可靠性的方法。

背景技术

由于语音业务的FP(帧协议)帧小于40字节，传统UDP/IP(用户数据报文协议/因特网协议)头产生的开销达50～100％，因此采用IP头压缩技术可将UDP/IP产生的开销从28字节降低到2～3字节，从而极大地减小短分组传送的开销，提高无线分组业务传输的效率。

在传统的3GPP系统中，在UE(用户终端)及UTRAN(通用地面无线接入网)的RNC(无线网络控制器)中实现IP头压缩，如图1所示：

在图1中，IP头压缩的功能是在UE与无线接入网中的RNC，RNC中保存有有关的IP头压缩的上下文。当用户UE从一个无线接入网(如图中的UTRAN A)移动到另一个无线接入网(如图中的UTRAN B)时，则要将原无线接入网(如UTRANA中的RNC)中的IP头压缩上下文传输到新的无线接入网(UTRAN B中的RNC)。当用户从UTRAN B移动到UTRAN C时，服务UE的核心网设备SGSNA切换到SGSN B，因SGSN与IP头压缩无关，SGSN没有有关IP头压缩的上下文。因此在SGSN之间进行切换时，在SGSN中没有IP头压缩有关的上下文的传输。

在RNC和UE之间，存在着另一个网络实体Node B，Node B对压缩的IP数据包透明地传输。Node B与RNC之间通过ATM(异步传输模式)或IP(因特网协议)承载网进行数据传输。当Node B与RNC之间通过ATM承载网来进行数据传输时，ATM承载网按照先到先发的原则，能够保证IP头压缩数据包的先发先到的传输次序。当Node B与RNC之间采用UDP/IP传输时，中间也有可能存在着IP路由器与IP交换设备等，因不需要采用IP头中的TOS(服务类型)标识来设置IP数据包的优先级调度，因此也就不会破坏IP数据包的先发先到的传输顺序。

为了保证IP头压缩的IP流的正确传输，需要使用隧道技术，3GPP在Release7之前的Release版本中，在RNC与核心网的SGSN(通用分组无线业务服务支持节点)之间使用了GTP(GPRS隧道协议)协议，为每个用户建立多条GTP隧道。同样地，当UE进行PDCP(分组数据会聚协议)的无损切换时，在DRNC(漂移RNC)与SRNC(服务RNC)之间，也要建立多个GTP用户隧道：IP不同(实质上为接入点名APN不同)或/和QoS不同的Session(会话)在切换时均要建立多个GTP隧道；同时，在SRNC重定位后的RNC与SGSN之间也要建立多个GTP隧道。因不同RNC之间的接口Iur也可以采用ATM与IP承载网，因此，传统的3GPP系统的承载网能够保证IP数据包的先发先到的传输顺序。在无损的SRNC重定位过程中，源RNC与目的RNC之间建立多个隧道来传输在源RNC中未下传给UE的PDCP数据包，且通过目的RNC所作的PDCP序列号的处理能够保证IP数据包的传输顺序。

但对于3GPP的演进系统而言，UE与核心网之间的网元是E_UTRAN(演进无线接入网)，当在UE与核心网上实现IP头压缩时，设在核心网中实现IP头压缩的网元为接入系统网关，则在UE与核心网的接入系统网关中均保存有其IP头压缩的上下文内容，如图2所示：

当UE进行切换时，若UE接入的核心网接入点不变，如图2中过程①所示，UE从接入系统网A的无线接入网A切换到无线接入网B，则核心网接入系统的IP头压缩上下文内容保持不变；若UE接入的核心网的接入点发生变化，则原核心网接入点需要将IP头压缩上下文传递到新核心网接入点。位于IP头压缩位置(UE与核心网)的中间的网络节点，如E_UTRAN，则因没有IP头压缩上下文，因此在切换的过程中就不存在着传递IP头压缩上下文的过程。如图2所示，在过程②中，UE从无线接入网B移动到无线接入网C，核心网的接入系统网关A需将其IP头压缩上下文传递到接入系统网关B。

当核心网的接入系统网关与UE实现IP头压缩时，核心网的接入系统网关与UE必须保存有IP头压缩上下文，并且在切换过程中在接入系统网关之间要作传递。此时接入系统网关与UE之间的中间节点接入系统，如3GPP E_UTRAN则没有IP头压缩上下文数据。

因传统的3GPP的IP头压缩功能位于RNC与UE，RNC与Node B之间的ATM与IP承载网能够保证RNC与Node B之间数据传输的先发先到的顺序。但在3GPP演进系统中，IP压缩功能将位于UE与核心网的功能实体(例如接入系统网关ASGW)上，并且采用新的全IP承载网，这个IP承载网中的IP路由器或IP交换设备能分析IP头中的业务能力标志并具有QoS的感知能力，从而对不同QoS的数据包进行不同优先级的调度，使得网络节点之间的IP数据包不再是先发先到，高优先级别的IP数据包有可能后发先到，并且有可能出现错包、丢包的问题。而IP头压缩实体之间要求IP头压缩数据必须是先发先到。而且，当UE在不同E_UTRAN间切换时，从源E_UTRAN到目的E_UTRAN的IP头压缩数据包比从ASGW到目的E_UTRAN的IP头压缩数据包有可能后到达(因路径不同；建立隧道完成的时间不同)，造成IP头数据包的失序，从而降低在切换过程中IP头压缩的可靠性与效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高IP头压缩数据包传输可靠性的方法，以解决在3GPP演进系统中使用IP头压缩技术时不能保证核心网设备与演进无线接入网设备之间、以及不同演进无线接入网设备之间IP头压缩数据先发先到及可能出现的错包、丢包的问题，提高IP头压缩效率与可靠性。

为此，本发明提供如下的技术方案：

一种提高IP头压缩数据包传输可靠性的方法，所述方法包括：

A、在发送方设备和接收方设备上分别为需要传送IP头压缩数据包的用户创建用户上下文并在所述发送方和接收方之间为其建立一个对应的隧道；

B、发送方通过所述隧道发送IP头压缩数据包时，对该IP头压缩数据包编序号；

C、当接收方检测到其接收的IP头压缩数据包的序号出现错误时，接收方通知发送方IP头压缩数据包出错；

D、发送方根据接收方的通知调整对IP头压缩数据的发送。

所述为每个用户创建的用户上下文至少包括：用户标识和隧道上下文，所述隧道上下文包括：本地隧道节点标识、远端隧道节点标识、承载网类型、IP头压缩数据包发送序号、IP头压缩数据包接收序号。

所述步骤B包括：

在隧道协议头中设置隧道发送序号SSN和隧道接收序号RSN；

对需要发送的IP头压缩数据包进行编号；

根据IP头压缩数据包的编号填写该IP头压缩数据包的隧道协议头SSN。

优选地，对于非实时类业务，所述步骤C包括：

C1、设置IP头压缩数据包接收序号更新标志、接收空闲确认定时器及其缺省值；

C2、当接收方收到IP头压缩数据包后，根据隧道发送序号SSN及接收方隧道上下文中的IP头压缩数据包接收序号判断收到的IP头压缩数据包的序号是否正确；

C3、如果正确，则将其隧道上下文中的IP头压缩数据包接收序号加1，并将所述IP头压缩数据包接收序号更新标志设置为已更新，设置所述接收空闲确认定时器的定时值为其缺省值，若接收空闲确认定时器未启动，则启动；如已启动则不作其它特殊的处理；

C4、如果不正确，则保持其隧道上下文中的IP头压缩数据包接收序号不变，并保持所述IP头压缩数据包接收序号更新标志为未更新；

C5、所述接收空闲确认定时器时间到达后，根据所述IP头压缩数据包接收序号更新标志判断接收的IP头压缩数据包是否出错；

C6、当判断接收的IP头压缩数据包出错后，向发送方发送重传请求信息，并在该重传请求信息中携带发送方需要发送的IP头压缩数据包序号。

所述步骤C5包括：

C51、当所述接收空闲确认定时器时间到达后，检查所述IP头压缩数据包接收序号更新标志是否已更新；

C52、若未更新，则进一步判断接收缓冲区是否为空；

C53、若接收缓冲区非空，则按预定长度延长所述定时器的定时值直到预设的定时器的最大值时，确定IP头压缩数据包传输出错；

C54、若接收缓冲区为空，则按预定长度延长所述定时器的定时值到预设的定时器的停止值时，确定IP头压缩数据包未出错，并停止该定时器；

C55、若已更新，确定IP头压缩数据包未出错，并将所述IP头压缩数据包接收序号更新标志重新设置为未更新，同时重新设置所述接收空闲确认定时器为其缺省值。

所述方法进一步包括：

设定所述定时器的停止值为所述定时器缺省值的4倍，所述预定长度为所述定时器缺省值的1倍。

所述步骤C6具体为：

如果接收方有IP头压缩数据需要向发送方传送，则将所述发送方需要重传发送的IP头压缩数据包序号添加到该IP头压缩数据的隧道协议头的隧道接收序号RSN中传送给发送方；

如果接收方判断接收的IP头压缩数据包出错时没有IP头压缩数据需要向发送方传送，则通过专用消息将所述重传请求信息传送给发送方。

所述方法进一步包括：

发送方每发送一个IP头压缩数据包后，将该IP头压缩数据包及其序号保留在发送缓冲区中。

所述步骤D具体为：

发送方收到接收方的重传请求信息后，根据该重传请求信息中携带的IP头压缩数据包序号，重新从所述发送缓冲区中保存的IP头压缩数据序号为该序号的IP头压缩数据包开始向接收方发送，并从发送缓冲区中删除该序号以前的所有IP头压缩数据包及其序号。

所述发送方为核心网设备，接收方为无线接入网设备；或者发送方为无线接入网设备，接收方为核心网设备。

所述方法进一步包括：

当移动用户在同一核心网内不同演进无线接入网之间切换时，在源无线接入网设备及目的无线接入网设备之间为该用户建立一条对应的切换隧道；

通过该切换隧道源无线接入网设备将其未向核心网确认的下行IP头压缩数据包发送给目的无线接入网设备，并将该隧道发送序号SSN设置为0，隧道接收序号RSN设置为该下行IP头压缩数据包的序号加1；

将其未向上传或未被核心网确认的上行IP头压缩数据包发送给目的无线接入网设备，设置隧道发送序号SSN为该上行IP头压缩数据包的序号加1，同时设置隧道接收序号RSN为0。

所述方法进一步包括：

当用户设备在不同核心网的无线接入网设备之间切换时，在源核心网设备和目的核心网设备之间为该用户建立一条对应的切换隧道；

通过该切换隧道源核心网设备将其未向无线接入网设备确认的上行IP头压缩数据包发送给目的核心网设备，并将该隧道发送序号SSN设置为0，隧道接收序号RSN设置为该上行IP头压缩数据包的序号加1；

将其未获得无线接入网设备确认的下行IP头压缩数据包发送给目的核心网设备，设置隧道发送序号SSN为该下行IP头压缩数据包的序号加1，设置隧道接收序号RSN为0。

所述方法进一步包括：

当用户设备关机或用户设备移动到新的无线接入网时，拆除对应该用户的在原无线接入网中的隧道，并删除或禁止无线接入网设备和核心网设备上对应该用户的隧道上下文信息。

优选地，对于实时类业务，所述步骤C包括：

接收方根据收到的隧道发送序号SSN，得到接收到的IP头压缩数据包的序号，并与其隧道上下文中保存的IP头压缩数据包接收序号进行比较，判断接收的IP头压缩数据包的序号是否出错；

当出现错误时，接收方向发送IP头压缩复位请求消息。

所述步骤D具体为：

发送方收到接收方的IP头压缩复位请求消息后，调整此后发送的IP数据包的IP头压缩算法。

所述调整此后发送的IP数据包的IP头压缩算法的步骤具体包括：

对压缩算法进行复位操作；

压缩算法复位操作后的第一个IP数据包以非IP头压缩包的形式发送，接下来的IP数据包仍以IP头压缩数据包的形式发送。

所述调整此后发送的IP数据包的IP头压缩算法的步骤具体包括：

降低压缩算法级别；

降低压缩算法级别后的IP数据包以IP头压缩了的数据包的形式发送。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过分别在演进无线接入网设备和核心网设备上建立包含隧道上下文信息的用户上下文，并在隧道上下文中设置IP头压缩数据包发送序号及接收序号等信息，一旦接收方检测到某个序号的IP头压缩数据包丢失，则向发送方回应一个相应的消息，对于对时延不敏感的非实时类业务或QoS类型，可以向发送方请求重传该序号的IP头压缩数据包，从而可以实现IP头压缩数据包的无损传送，并适用于上行、下行或双向的IP头压缩；而对于时延要求较高的实时业务或QoS类型，比如语音、视频或流媒体等实时通信业务，可以向发送方请求IP头压缩复位，减少随后IP头压缩数据包解压失败的包数，从而可以实现IP头压缩数据包的无缝或实时传送。本发明实现简单，有效地提高了IP头压缩效率与可靠性。

附图说明

图1是传统的3G系统中实现IP头压缩的传输原理框图；

图2是3GPP演进系统中实现IP头压缩的传输原理框图；

图3是本发明方法的实现流程图；

图4是IP头压缩数据包接收方的工作流程图；

图5是IP头压缩数据包失序后接收方请求重发过程实例；

图6是IP头压缩数据包丢包后接收方请求重发过程实例；

图7是本发明方法在实时业务传输时的一种应用示例。

具体实施方式

本发明的核心在于分别在演进无线接入网设备和核心网设备上建立包含隧道上下文信息的用户上下文，并在隧道上下文中设置IP头压缩数据包发送序号及接收序号等信息，一旦接收方检测到某个序号的IP头压缩数据包丢失，则向发送方回应一个相应的消息，对于对时延不敏感的非实时类业务或QoS类型，向发送方请求重传该序号的IP头压缩数据包；而对于时延要求较高的实时业务或QoS类型，向发送方请求IP头压缩复位。发送方收到这些消息后，执行相应的动作。

为了在3GPP演进无线通信系统中实现对IP头压缩数据包的传输，在核心网设备和演进无线接入网设备上分别为每个用户创建一个用户上下文，在该用户上下文中包括用户标识及隧道上下文等信息。当需要在演进无线接入网设备和核心网设备间传送用户的IP头压缩数据包时，为该用户建立一个对应的隧道；由演进无线接入网设备根据其用户上下文信息将用户上行IP头压缩数据包的无线接口QoS参数映射为承载网QoS参数或将用户下行IP头压缩数据包的承载网QoS参数映射为无线接口QoS参数。这样，通过承载网QoS参数封装该用户的IP头压缩数据包，使承载网可以依据此QoS，以一定的优先级在演进无线接入网设备和核心网设备间该用户对应的隧道中传送IP头压缩数据包；而在演进无线接入网设备和用户设备间以与无线接口QoS参数对应的信道传送该用户的IP头压缩数据包。

为了防止IP头数据包出现错包、失包、包失序等问题，在隧道上下文中还需要设置IP头压缩数据包发送序号、接收序号等信息。

对于演进无线接入网设备，需要为每个用户创建的上下文至少包括无线接口用户标识USID、无线接口上下行QoS参数集、隧道上下文、QoS映射表。

比如，在演进无线接入网设备上创建的用户上下文包括以下内容：

■无线接口用户标识USID

■无线接口上下行QoS参数集

■Tunnel上下文

{

    ●本地隧道节点标识TEID_A，远端隧道节点标识TEID_B；

    ●承载网类型；

    ●承载网地址，传输层协议，端口号等；

    ●承载网上下行QoS；

    ●IP头压缩数据包发送序号IPHC_SSN；

    ●IP头压缩数据包接收序号IPHC_RSN；

    ●IP头压缩数据包接收序号更新标志CFlag；

    ●IP头压缩数据包接收空闲确认定时器T1当前值；

    ●IP头压缩数据包发送缓冲区(待发送的IP头压缩数据及其序号)；

    ●IP头压缩数据包接收缓冲区(接收到的IP头压缩数据及其序号)；

    ●......

}

■QoS映射表

{

    ●承载网QoS_1，{无线接口QoS参数集1}；

    ●承载网QoS_2，{无线接口QoS参数集2}；

    ●承载网QoS_3，{无线接口QoS参数集3}；

    ●......

  }

对于核心网设备，需要为每个用户创建的上下文至少包括分组域用户标识、隧道上下文。

比如，在核心网设备上创建的用户上下文包括以下内容：

■用户标识

    {

      ●国际移动用户识别码IMSI

      ●E.164

      ●SIP URL(会话初始协议统一资源标识符)

      ●临时性标识(类似于分组临时移动用户识别P-TMSI)

      ●......

      }

■Tunnel上下文

      {

      ●本地隧道节点标识TEID_B，远端隧道节点标识TEID_A；

      ●承载网类型；

      ●承载网地址，传输层协议，端口号等；

      ●承载网上下行QoS；

      ●IP头压缩数据包发送序号IPHC_SSN；

      ●IP头压缩数据包接收序号IPHC_RSN；

      ●IP头压缩数据包接收序号更新标志CFlag；

      ●IP头压缩数据包接收空闲确认定时器T1当前值；

      ●IP头压缩数据包发送缓冲区及其定时器(待发送的IP头压缩数

        据及序号)；

      ●IP头压缩数据包接收缓冲区(接收到的IP头压缩数据及其序

        号)；

      ●......

}

每个用户在无线接口上有一个唯一的所述无线接口用户标识USID，并在演进无线接入网设备中与其使用的本地隧道节点标识相对应。

同样，每个用户有一个国际移动用户识别码IMSI与多个其他非接入层标识，并在核心网设备中与其使用的本地隧道节点标识相对应。因一个IMSI用户可以同时拥有多个非接入层用户标识，因此每个非接入层标识只能对应于一个IMSI，也就只能对应于一个TEID标识，但一个TEID标识对应于一个或多个非接入层用户标识。

除此之外，由于是在用户设备和核心网设备上进行IP头压缩，因此在核心网设备上还保存有IP头压缩上下文。

当UE与核心网的接入系统网关之间的IP流的数据的IP头进行了压缩，则接入系统网关与接入系统之间必须使用隧道技术。使用隧道技术的方法有多种，比如，可以采用GTP(GPRS隧道协议)协议等。

在本发明中，使用的隧道协议的隧道头结构包含以下内容：

■Version

■Message Type

■QoS(可选)

■Length

■TEID

■隧道发送序号SSN

■隧道接收序号RSN

■Next Extension Header Type

■Data

其中，Data以前的数据项为Tunnel头，Data为Tunnel封装的数据。

Version为版本号；

Message Type为Tunnel的消息名，当Tunnel传输数据则不是控制消息，Message Type为一专用的保留值，如-1。

QoS为此Tunnel数据所使用的QoS，此参数为可选项。

Length为整个Tunnel的数据包的长度。Tunnel数据的长度减去Tunnel的包头就可得到其具体的长度大小。

TEID为接收方的设备标识TEID值。

SSN和RSN是IP头压缩数据包的Tunnel协议头中的序号。

在发送IP头压缩数据包时，对该IP头压缩数据包编序号，并通过隧道协议头携带该数据包的序号。建立数据包序号与隧道协议头中隧道发送序号SSN的对应关系，接收方根据该对应关系确定接收到的IP头压缩数据包的序号。比如，使发送方发送的隧道数据包中的隧道发送序号SSN与其发送的IP头压缩数据包的序号IPHC_SSN一一对应，即SSN＝IPHC_SSN+1；而隧道接收序号RSN与其隧道上下文中的IPHC_RSN相对应，即RSN＝IPHC_RSN+1。

Next Extension Header Type为支持扩展的Tunnel头而定义。

在无线接入网设备与核心网设备之间及在切换时在源无线接入网设备与目的无线接入网设备之间为一个用户只建立一个隧道，而不是不同的业务建立不同的隧道，这样可以大大地减少上下文的数目。

每个用户在无线接入网设备与核心网设备之间的隧道在无线接入网设备与核心网设备上均有一个且只有一个上下文与其对应。在作切换时，在源无线接入网设备与目的无线接入网设备之间的用户的隧道也在这两个设备上均有一个且只有一个上下文与其对应。每个隧道由隧道两端设备的TEID中的任一个来唯一地标识。隧道两端设备保证其分配的TEID的唯一性。

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3，图3示出了本发明方法的实现流程，包括以下步骤：

步骤301：在发送方设备和接收方设备上分别为需要传送IP头压缩数据包的用户创建用户上下文并在所述发送方和接收方间为其建立一个对应的隧道。

步骤302：发送方通过所述隧道发送IP头压缩数据包时，对该IP头压缩数据包编序号，并通过隧道协议头携带该数据包的序号。比如建立数据包序号与隧道协议头中隧道发送序号SSN的对应关系，接收方根据该对应关系确定接收到的IP头压缩数据包的序号。

步骤303：当接收方接收的IP头压缩数据包的序号出现错误时，接收方通知发送方IP头压缩数据包出错。

步骤304：发送方根据接收方的通知调整对IP头压缩数据的发送。

例如，在3GPP演进系统中，IP头压缩位置在ASGW和UE上，在ASGW和UE之间还存在着E_UTRAN。这样，就需要在ASGW和E_UTRAN为每个需要传输IP头压缩数据包的用户建立一条对应的隧道，通过该隧道来实现IP头压缩数据的传输，并保证传输效率及可靠性。

当用户设备关机或用户设备移动到新的无线接入网时，可以拆除对应该用户的隧道，并删除或禁止无线接入网设备和核心网设备上对应该用户的隧道上下文信息。

对于3GPP演进系统而言，对于下行的IP头压缩数据包，IP头压缩数据包的发送方为ASGW，IP头压缩数据包的接收方则为E_UTRAN；对于上行的IP头压缩数据包，IP头压缩数据包的发送方为E_UTRAN，IP头压缩数据包的接收方为ASGW。

在本发明中，当接收方接收的IP头压缩数据包的序号出现错误时，需要向发送方通知出现错误的序号，由发送方根据接收方的通知调整对IP头压缩数据的发送。在具体应用时，可以根据业务性质及QoS类型的不同，采用多种不同的通知及调整方式。

本技术领域人员知道，对于时延不敏感的业务或QoS类型，应尽量保证IP头压缩数据包的无损传送。因此，针对这类业务，可以采用错误重传方式来实现无损的IP头压缩数据包的传输。当接收方判断接收的IP头压缩数据包出错时，向发送方发送重传请求信息，在该重传请求信息中携带发送方出现错误的数据包序号。并且可以将该重传请求信息通过向发送方发送的IP数据包携带，也就是说，如果有IP头压缩数据需要向发送方传送，则将发送方需要重传发送的IP头压缩数据包序号添加到该IP头压缩数据的隧道头中的RSN传送给发送方；如果没有IP头压缩数据需要向发送方传送，则通过专用消息将所述重传请求信息传送给发送方。这样，可以进一步减少发送方与接收方额外的信息交互，减轻网络负荷。

为此，需要在发送方和接收方采取以下措施：

设置发送与接收缓冲区；

IP头压缩数据包序号确认；

设置IP头压缩数据包接收空闲确认定时器；

IP头压缩数据包排序与重组功能。

对于发送方，其在发送一个IP头压缩数据包时需要对该数据包进行编号。前面已提到，在隧道协议头中设置有隧道发送序号SSN和隧道接收序号RSN。对于发送方来说，该待发送的IP头压缩数据包的编号IPHC_SSN与隧道协议头中的隧道发送序号SSN的关系为：IPHC_SSN+1＝SSN。

当发送方每发送一个新的、不是重复的IP头压缩数据包时，其IP头压缩数据包的序号IPHC_SSN序号加1，同样地，隧道发送序号SSN也相应地加1；当其重发一个IP头压缩数据包时，其序号IPHC_SSN及隧道发送序号SSN保持原数值。

为了保证IP头压缩数据包的无损传输，当发送方发送一个IP头压缩数据包后，还要保留该数据包在发送缓冲区中，同时还要保留其IP头压缩数据包的序号IPHC_SSN。当发送方明确地收到接收方的接收确认后，再将发送缓冲区中的被确认的一个或多个IP头压缩数据包清空。如果确认号为X，则序列号IPHC_SSN小于X的数据包均可从发送缓冲区中删除。

对于接收方，需要设置一个接收空闲确认定时器T1，初始值可以设为其缺省值。其作用之一是当定时时间到达后，向发送方发送请求从IP头压缩数据包的序号N开始向接收方发送IP头压缩数据包，IP头压缩数据包的发送方根据隧道头中的隧道接收序号RSN标识可计算得到序号N：N＝RSN，然后从IP头压缩数据包的序号为N开始重传IP头压缩数据包；另一个作用是确认此IP头压缩数据包发送序号N前的数据包均已收到。

参照图4，图4示出了IP头压缩数据包接收方的工作流程，包括以下步骤：

在接收方，存在三种事件需要处理：上行数据发送、下行数据接收和接收空闲确认定时器T1检测。

当接收方接收到下行数据(步骤101)后，根据接收的隧道头中的隧道发送序号SSN及其保存的隧道上下文中的IP头压缩数据包接收序号IPHC_RSN确定需要重传的IP头压缩数据包的序号N，同时对接收的下行数据进行重组、下传(步骤102)。

为了得到需要重传的IP头压缩数据包的序号N，还需要在接收方设置IP头压缩数据接收序号更新标志CFlag，初始值设置为未更新。IP头压缩数据接收序号更新标志CFlag及接收空闲确认定时器T1均可保存在用户上下文中。

具体判断方法如下：

隧道上下文中的IP头压缩数据包接收序号IPHC_RSN初始值是通过协议得到一个随机的初始值，当其收到第一个数据包后，激活接收空闲确认定时器T1，并设置T1＝缺省值。如果该数据包的SSN＝IPHC_RSN+2，则表示收到的IP头压缩数据包正确。此时，更新IPHC_RSN＝SSN-1，将接收到的IP头压缩数据包进行重组后放入接收缓冲区中，同时将IP头压缩数据包接收序号更新标志CFlag设置为更新，设置T1＝缺省值。否则，则表明收到的IP头压缩数据包出错，此时，保持IPHC_RSN原数值不变，IP头压缩数据包接收序号更新标志CFlag也保持为未更新状态，同时丢弃或在接收缓冲区中缓存收到的IP头压缩数据包。

接收方得到需要重传的IP头压缩数据包的序号N(N总是等于IPHC_RSN+1)后，判断接收空闲确认定时器T1是否已激活(步骤103)。如果未激活，则设置T1＝缺省值(步骤104)，并启动T1(步骤105)；然后进一步判断接收空闲确认定时器T1时间是否到达(步骤106)。如果已激活，则直接判断接收空闲确认定时器T1时间是否到达(步骤106)。

如果定时时间未到达，则返回事件检查过程。

如果定时时间到达，则向发送方发送重传请求，在该请求中携带需要重传的IP头压缩数据包的序号N(通过设置隧道头中的RSN＝N＝IPHC_RSN+1)(步骤107)。

前面已经提到，接收方向发送方请求重传时，可以将重传请求信息通过向发送方发送的IP数据包携带，也可以通过专用消息携带。

向发送方发送重传请求后，继续检查其IP头压缩数据包接收序号更新标志CFlag是否已更新(步骤108)。

若已更新，则表明接收到了IP头压缩数据包接收序号IPHC_RSN＝SSN-l的IP头压缩数据包，更新N＝IPHC_RSN+1＝SSN，需要将IP头压缩数据包接收序号更新标志CFlag设置为未更新(步骤205)，并设置接收空闲确认定时器T1＝缺省值(步骤104)。

如果未更新，则表明接收方中IP头压缩数据包接收序号IPHC_RSN不等于隧道发送序号SSN-1，即未收到隧道发送序号SSN＝IPHC_RSN+1的IP头压缩数据包。在这种情况下，有可能是出现了丢包、失序等错误，也有可能是发送方已没有数据需要发送。因此，还需要进一步判断其接收缓冲区是否为空(步骤109)。

如果接收缓冲区非空，则按预定长度延长定时器T1的定时值(比如，设为定时器上次定时值的2倍)(步骤111)；然后判断延长后的定时器T1的值是否大于到预设的定时器的最大值(步骤112)；如果大于T1的最大值，则将定时器T1的定时值设为其最大值(步骤113)，然后重新启动T1(步骤105)，否则直接重新启动T1(步骤105)。

也就是说，上述接收缓冲区非空时对定时器T1的调整是按双倍来设定其定时时间，但设定的定时时间最长值不能超过设定的定时器的最大值。

如果接收缓冲区为空，则按预定长度延长定时器T1的定时值到预设的定时器的停止值(比如，设为其缺省值的4倍)(步骤110)时，确定已没有数据需要接收，停止定时器T1(步骤106)。然后，返回事件检查过程。

接收方依据接收的IP头压缩数据包的隧道头中的SSN序号计算出此IP压缩数据包的序号(即SSN-1)对其进行排序，并向下行发送排序后的一个或多个序号连续的IP头压缩数据包。例如，当接收方收到发送方发送的IP头压缩数据包序号M的IP头压缩数据包后(假设此时接收发已将序号M之前的所有IP头压缩数据包发送给其下行接收方)，则将其事先存储在缓冲区中编号为M+1、M+2的IP头压缩数据包进行排序，然后依次发送给其下行接收方。

当接收方检测到上行数据需要发送时，进行上行数据发送(步骤201)。在向发送方发送上行IP头压缩数据包时，可以将其隧道头的隧道接收序号RSN设置为隧道上下文中的IP头压缩数据包接收序号IPHC_RSN+1＝N，即将请求重传的序号N通过上行数据包中的隧道接收序号RSN＝N＝IPHC_RSN+1传送给发送方(步骤202)。然后检测接收空闲确认定时器T1是否仍在运行(步骤203)，如果还在运行，则将其复位，设置T1为其缺省值(步骤204)，并将IP头压缩数据包接收序号更新标志CFlag设置为未更新(步骤205)；如果定时器T1已停止运行，则直接返回事件检查过程。

假设IP头压缩数据包需要从ASGW(接入系统网关)通过E_UTRAN(演进无线接入网)发送到UE(用户设备)，在ASGW和E_UTRAN之间为该用户建立一条对应的隧道。

图5示出了IP头压缩数据包失序后接收方请求重发过程：

当E_UTRAN在接收空闲确认定时器T1时间到达之前，收到IP头压缩数据包序号为N(本段中的N只是一个符号，而不是前面的需要重传的IP头压缩数据包序号)、N+1、N+2的下行IP头压缩数据包，这时，接收方得到其IPHC_RSN＝N+2，其重传序号为IPHC_RSN+1＝N+3，当定时器T1时间还未到达时，E_UTRAN有上传给ASGW的上行数据包，则在该上行数据包中携带重传请求信息，即设RSN＝N+3，也就是请求ASGW从IP头压缩数据包序号为N+3开始重传下行IP头压缩数据包，同时复位定时器T1。当定时器T1时间到达后，则向ASGW发送专用的重传请求，在该请求中包含请求重传的IP头压缩数据包的序号(RSN＝N+3)，同时延长定时器T1的到达时间，比如将其延长为其缺省值的2倍。如果定时器T1的时间再次到达后，仍未收到序号为N+3的IP头压缩数据包，则继续延长定时器T1的到达时间，只是不能使其累计延长时间超过预定的一个最大值。

定时器T1的定时时间(2倍的缺省定时值)内，收到了序号分别N+3、N+4与N+5的IP头压缩数据包，则当此T1定时时间到时，请求重传的序号RSN＝N+6，同时定时器T1的定时值复位到缺省值。

图6示出了IP头压缩数据包丢包后接收方请求重发过程：

当E_UTRAN在接收空闲确认定时器T1时间到达之前，收到IP头压缩数据包序号为N(本段中的N只是一个符号，而不是前面的需要重传的IP头压缩数据包序号)、N+2的下行IP头压缩数据包，当定时器T1定时到达时，其IPHC_RSN未更新，因此E_UTRAN请求ASGW从IP头压缩数据包序号为N+1开始重传下行IP头压缩数据包，同时定时器T1的定时值增加一倍。当定时器T1时间还未到达时，收到N+1与N+2的IP头压缩数据，E_UTRAN就向下传递，并得到需要重传序号为N+3，由于E_UTRAN有数据向ASGW传送，就将RSN＝N+3(表示从序号N+3开始传输IP头压缩数据)传送给ASGW。并且定时器T1在发送上行数据时就复位到其缺省值。当其收到序号为N+3的数据后，更新IPHC_RSN＝N+3，重传序号为IPHC_RSN+1＝N+4的IP头压缩数据包。由于E_UTRAN有需要上传的上行数据包，则设RSN＝N+4。定时器T1复位到其缺省值。

本技术领域人员知道，UE可能会在同一核心网实体(如ASGW)下的不同RNC之间进行切换，也可能会在不同核心网实体(如ASGW)下的RNC之间进行切换，即SRNC的重定位过程。

当SRNC(服务RNC)进行重定位时，若ASGW没有发生改变，只是E_UTRAN发生改变，则在源E_UTRAN与目的E_UTRAN之间建立一个隧道，以将源E_UTRAN发送与接收缓冲区的数据传输到目的E_UTRAN中。具体为：

源E_UTRAN将未向ASGW确认的下行IP头压缩数据包经E_UTRAN之间的隧道传递给目的E_UTRAN，并将该隧道协议头中隧道发送序号SSN设置为0，表示为下行IP头数据包；隧道接收序号RSN＝下行的IP头压缩数据包的序号+1。

源E_UTRAN将未向上传或未被ASGW确认的上行IP头压缩数据包经E_UTRAN之间的隧道传送给目的E_UTRAN，并将该隧道协议头中隧道发送序号SSN＝上行IP头压缩数据包的序号+1，隧道接收序号RSN设置为0，表示为上行IP头数据包。

当SRNS进行重定位时，如果ASGW也发生了改变，则源E_UTRAN与目的E_UTRAN之间的数据传输按照上面的过程来处理，同时还要在源ASGW和目的ASGW之间为该用户建立一条隧道，以将源ASGW发送与接收缓冲区的数据传输到目的ASGW中。具体为：

源ASGW将未获得E_UTRAN确认的下行IP头压缩数据包经ASGW之间的隧道传送给目的ASGW，并将该隧道协议头中隧道发送序号RSN设置为0，表示为下行IP头数据包；隧道接收序号SSN＝下行IP头压缩数据包的序号+1。

源ASGW将未向E_UTRAN确认的上行IP头压缩数据包经ASGW之间的Tunnel传递给目的ASGW，并将该隧道协议头中隧道发送序号RSN设置为上行IP头压缩数据包的序号+1，隧道接收序号SSN设置为0，表示为上行IP头数据包。

在这种方式下，目的E_UTRAN不向源E_UTRAN回送任何隧道消息，如重传请求等，但目的E_UTRAN可以向ASGW发送隧道数据，如重传请求。同样，目的ASGW不向源ASGW回送任何Tunnel消息，如重传请求等，但目的ASGW可以向目的E_UTRAN发送Tunnel数据，如重传请求。

本技术领域人员知道，对于语音，视频或流媒体等实时通信，其要求延时尽可能的短，数据在小于一定的误码率的条件下进行传输。对于这类通信，如采用方式一的方式则将使得传输时延显著地增加；而且由于实时类业务数据基本上是按一定的时间周期地发送其IP头压缩数据，使用相同的QoS，因此，网络传输能满足先发先到的原则。因此，对于这类实时通信，可以采用快速IP头压缩算法调整机制来进一步提高IP头压缩效率，实现IP头压缩数据的无缝传送。

比如，当接收方检测到接收的IP头压缩数据包出错或丢失时，通知发送方调整压缩算法。此时，发送方可以对压缩算法进行复位操作；压缩算法复位操作后的第一个IP数据包以非IP头压缩包的形式发送，接下来的IP数据包仍以IP头压缩数据包的形式发送。

另外，针对目前压缩算法的变化多样，对于同一种压缩算法，可以有多种压缩等级。因此发送方也可以降低压缩算法的压缩级别。降低压缩算法的压缩级别后发送的IP数据包仍然是IP头压缩了的数据包，只是压缩算法的压缩效率降低了。

参照图7，图7示出了本发明方法在实时业务传输时的一种应用示例：

该方式主要应用于下行IP头压缩数据的传送。如图所示，假设IP头压缩数据包需要从ASGW(接入系统网关)通过E_UTRAN(演进无线接入网)发送到UE(用户设备)，在ASGW和E_UTRAN之间为该用户建立一条对应的隧道。

当E_UTRAN检测到某个下行的IP头压缩数据包出错或丢失时，如图中E_UTRAN检测到IP头压缩数据包的序号为N+1(SSN＝N+2)的IP头压缩数据丢失，则立即向ASGW发送IP头压缩复位的请求，可以在该请求中携带丢失的IP头压缩数据序号，也可以不携带。同时，E_UTRAN仍然将收到的IP头压缩数据包的序号为N+2(SSN＝N+3)的数据向下传送。当ASGW收到E_UTRAN的IP头压缩复位的请求后，ASGW将对IP头压缩算法进行调整，如降低压缩算法的压缩级别或对压缩算法进行复位操作。例如，在进行压缩算法复位操作后，此后的第一个IP数据包将以非IP头压缩包的形式向下传送，接下来的IP数据包则是IP头压缩了的数据包。也就是IP头压缩数据包的序号为N+4(SSN＝N+5)的数据包实际上是一个IP头压缩的参考数据包，也就是没有压缩的IP头数据包，这样就减少了后面IP头压缩数据包解压失败的包数，从而提高了IP头压缩的效率。

这种实现方式可以适用于MBMS(多媒体多播与广播业务)、PoC(无线对讲业务或一键通业务)及流媒体、手机电视等业务及应用。但不能直接应用于上行IP头压缩数据包的传送。

在进行SRNS重定位时，对于实时类业务，因E_UTRAN及ASGW没有发送与接收缓冲区，因此不存在着缓冲数据的前传过程。

上面虽然以ASGW和E_UTRAN为例对本发明方法的实施例进行了描述，但本发明并不限于在两种设备间对IP头压缩数据包的传送。依据该原理，在核心网及无线接入网内的各种设备上均可采样该方法来提高IP头压缩数据包的传输效率及可靠性。

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 (17)

1、一种提高IP头压缩数据包传输可靠性的方法，其特征在于，所述方法包括：

A、在发送方设备和接收方设备上分别为需要传送IP头压缩数据包的用户创建用户上下文并在所述发送方和接收方之间为其建立一个对应的隧道；

B、发送方通过所述隧道发送IP头压缩数据包时，对该IP头压缩数据包编序号；

C、当接收方检测到其接收的IP头压缩数据包的序号出现错误时，接收方通知发送方IP头压缩数据包出错；

D、发送方根据接收方的通知调整对IP头压缩数据的发送。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为每个用户创建的用户上下文至少包括：用户标识和隧道上下文，所述隧道上下文包括：本地隧道节点标识、远端隧道节点标识、承载网类型、IP头压缩数据包发送序号、IP头压缩数据包接收序号。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：

在隧道协议头中设置隧道发送序号SSN和隧道接收序号RSN；

对需要发送的IP头压缩数据包进行编号；

根据IP头压缩数据包的编号填写该IP头压缩数据包的隧道协议头SSN。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于非实时类业务，所述步骤C包括：

C1、设置IP头压缩数据包接收序号更新标志、接收空闲确认定时器及其缺省值；

C2、当接收方收到IP头压缩数据包后，根据隧道发送序号SSN及接收方隧道上下文中的IP头压缩数据包接收序号判断收到的IP头压缩数据包的序号是否正确；

C3、如果正确，则将其隧道上下文中的IP头压缩数据包接收序号加1，并将所述IP头压缩数据包接收序号更新标志设置为已更新，设置所述接收空闲确认定时器的定时值为其缺省值，若接收空闲确认定时器未启动，则启动；如已启动则不作其它特殊的处理；

C4、如果不正确，则保持其隧道上下文中的IP头压缩数据包接收序号不变，并保持所述IP头压缩数据包接收序号更新标志为未更新；

C5、所述接收空闲确认定时器时间到达后，根据所述IP头压缩数据包接收序号更新标志判断接收的IP头压缩数据包是否出错；

C6、当判断接收的IP头压缩数据包出错后，向发送方发送重传请求信息，并在该重传请求信息中携带发送方需要发送的IP头压缩数据包序号。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤C5包括：

C51、当所述接收空闲确认定时器时间到达后，检查所述IP头压缩数据包接收序号更新标志是否已更新；

C52、若未更新，则进一步判断接收缓冲区是否为空；

C53、若接收缓冲区非空，则按预定长度延长所述定时器的定时值直到预设的定时器的最大值时，确定IP头压缩数据包传输出错；

C54、若接收缓冲区为空，则按预定长度延长所述定时器的定时值到预设的定时器的停止值时，确定IP头压缩数据包未出错，并停止该定时器；

C55、若已更新，确定IP头压缩数据包未出错，并将所述IP头压缩数据包接收序号更新标志重新设置为未更新，同时重新设置所述接收空闲确认定时器为其缺省值。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

设定所述定时器的停止值为所述定时器缺省值的4倍，所述预定长度为所述定时器缺省值的1倍。

7、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤C6具体为：

如果接收方有IP头压缩数据需要向发送方传送，则将所述发送方需要重传发送的IP头压缩数据包序号添加到该IP头压缩数据的隧道协议头的隧道接收序号RSN中传送给发送方；

如果接收方判断接收的IP头压缩数据包出错时没有IP头压缩数据需要向发送方传送，则通过专用消息将所述重传请求信息传送给发送方。

8、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

发送方每发送一个IP头压缩数据包后，将该IP头压缩数据包及其序号保留在发送缓冲区中。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤D具体为：

发送方收到接收方的重传请求信息后，根据该重传请求信息中携带的IP头压缩数据包序号，重新从所述发送缓冲区中保存的IP头压缩数据序号为该序号的IP头压缩数据包开始向接收方发送，并从发送缓冲区中删除该序号以前的所有IP头压缩数据包及其序号。

10、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述发送方为核心网设备，接收方为无线接入网设备；或者发送方为无线接入网设备，接收方为核心网设备。

11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

当移动用户在同一核心网内不同演进无线接入网之间切换时，在源无线接入网设备及目的无线接入网设备之间为该用户建立一条对应的切换隧道；

通过该切换隧道源无线接入网设备将其未向核心网确认的下行IP头压缩数据包发送给目的无线接入网设备，并将该隧道发送序号SSN设置为0，隧道接收序号RSN设置为该下行IP头压缩数据包的序号加1；

将其未向上传或未被核心网确认的上行IP头压缩数据包发送给目的无线接入网设备，设置隧道发送序号SSN为该上行IP头压缩数据包的序号加1，同时设置隧道接收序号RSN为0。

12、根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

当用户设备在不同核心网的无线接入网设备之间切换时，在源核心网设备和目的核心网设备之间为该用户建立一条对应的切换隧道；

通过该切换隧道源核心网设备将其未向无线接入网设备确认的上行IP头压缩数据包发送给目的核心网设备，并将该隧道发送序号SSN设置为0，隧道接收序号RSN设置为该上行IP头压缩数据包的序号加1；

将其未获得无线接入网设备确认的下行IP头压缩数据包发送给目的核心网设备，设置隧道发送序号SSN为该下行IP头压缩数据包的序号加1，设置隧道接收序号RSN为0。

13、根据权利要求1或11或12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

当用户设备关机或用户设备移动到新的无线接入网时，拆除对应该用户的在原无线接入网中的隧道，并删除或禁止无线接入网设备和核心网设备上对应该用户的隧道上下文信息。

14、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于实时类业务，所述步骤C包括：

接收方根据收到的隧道发送序号SSN，得到接收到的IP头压缩数据包的序号，并与其隧道上下文中保存的IP头压缩数据包接收序号进行比较，判断接收的IP头压缩数据包的序号是否出错；

当出现错误时，接收方向发送IP头压缩复位请求消息。

15、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤D具体为：

发送方收到接收方的IP头压缩复位请求消息后，调整此后发送的IP数据包的IP头压缩算法。

16、根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述调整此后发送的IP数据包的IP头压缩算法的步骤具体包括：

对压缩算法进行复位操作；

压缩算法复位操作后的第一个IP数据包以非IP头压缩包的形式发送，接下来的IP数据包仍以IP头压缩数据包的形式发送。

17、根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述调整此后发送的IP数据包的IP头压缩算法的步骤具体包括：

降低压缩算法级别；

降低压缩算法级别后的IP数据包以IP头压缩了的数据包的形式发送。

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