CN101005518A - 无线电接入系统中的无线电接入点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在无线电接入系统中的无线电接入点，所述无线电接入点包括：首部检测部，用于在第一通信协议层提取存储在所接收的报文中的首部中的通信质量信息，所述第一通信协议层在所述无线电接入点中没有被终接；转换部，用于将由所述首部检测部提取的所述通信质量信息转换为在第二通信协议层处使用的质量控制参数，该第二通信协议层在一移动终端和所述无线电接入点之间提供无线电链路。

Description

无线电接入系统中的无线电接入点

本申请依据专利法实施细则第42条提出，是申请日为2003年4月4日、国际申请号为PCT/JP03/04365、国家申请号为03823661.3的发明名称为“无线电接入系统中的移动终端和无线电接入点”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及无线电接入系统中的无线电接入点，在该无线电接入系统中，终端通过无线电链路与接入点相连接。

背景技术

图1示出了与OSI模式相对照的无线电接入系统的结构。

在图1中，OSI模式的第一层(物理层)，在无线电接入系统中用于处理(例如)无线电传输路径中的编码和调制。OSI模式的第二层(数据链路层)，在无线电接入系统中用于检测无线电传输路径和无线电传输装置的差错，以处理传输延迟或数据丢失，或者确保数据带宽，从而减少可能发生在无线电传输路径中的故障的影响。第三层(网络层)用于在网络中处理诸如路由选择或者流量控制(flow control)。第四层(传输层)用于端到端的差错恢复和流量控制。

在当前的无线电接入系统中，第二层被称为无线电链路协议(RLP)。RLP包括两个子层：链路访问控制(LAC)子层和媒体访问控制(MAC)子层。

近几年，在无线电接入系统(诸如移动通信)中，报文数据的使用频率迅速增加；在这种情况下，如图1所示，考虑到与现有网络的兼容性，普遍在第三层上使用网际协议(IP)，在第四层上使用传输控制协议(TCP)。

在当前的IP网络技术中，通过应用DiffServ或RSVP来努力确保网络的服务质量，DiffServ通过对业务流量(traffic flow)进行分类来区别QoS(服务质量)等级，RSVP是用于提供带宽保证的协议。

图2示出了如何构造数据报文的一个示例。如图2所示，在TCP协议中，将TCP首部添加到在TCP层之上的应用层上生成的用户数据上，并将所得的数据发送到较低层的IP协议。在IP协议中，将IP首部添加到TCP报文中，然后将其发送到更低层的RLP协议。在RLP协议中，将IP报文分为多个数据单元，通过向各数据单元添加信息头来创建RLP报文。IP报文被分成的数据单元的大小由RLP来确定。图3示出了RLP报文格式的一个示例。

在图3中，序列号不仅用于控制在更上层的IP报文的分段及组合，而且在RLP报文丢失时还用于重传控制并在接收到相同序列号的报文时用于丢弃报文。

图4示出了IP首部(IPv6的情况)的结构，而TCP首部的结构在图5中示出。

图6是示出了无线电接入系统的一种配置示例的示意图。

图6所示的无线电接入系统包括移动终端10、无线电接入点12、移动IP路由器14和主机16。在此，移动终端10通过无线电链路与无线电接入点12连接，而无线电接入点12和移动IP路由器14之间的链路、以及移动IP路由器14和主机16之间的链路是有线链路。

移动终端10具有终接(terminate)第一至第四层的功能。无线电接入点12具有终接第一层和第二层的功能，但是由于在无线电接入点12上传输介质从无线转换为有线，为了对其进行处理，就在第二层的上一层提供桥接器(bridge)18的功能。移动IP路由器14具有终接第一至第三层的功能。主机16具有终接第一至第四层的功能。

因此，在移动终端10和无线电接入点12之间执行第二层的无线电重传控制。同样地，在移动终端10和移动IP路由器14之间执行第三层的IP流控制，而在移动终端10和主机16之间执行第四层的TCP流控制。

在这种无线电接入系统中，由于衰落等原因，在无线电传输路径上经常会发生突发差错，导致数据报文丢失。为了恢复任何丢失的报文，RLP执行重传处理，但是进行这种处理并不考虑在其它层上正被执行的任何处理。

这可能导致(例如)这样的情形，当为了恢复丢失的数据，在RLP进行移动终端和无线电接入点之间的数据报文重传过程中，TCP执行移动终端和主机之间的流量控制，因此，导致了数据的吞吐量急剧下降的问题。

更具体地，在TCP中，当执行数据报文的流量控制时，通过使用携带有从接收侧返回到发送侧的ACK信号的报文的首部中的窗口字段，将数据接收侧能够接收的数据块的最大数量呈现给发送侧，因此，可以控制发送侧发送的无需等待确认的数据块的数量；然而，这样确定的窗口尺寸反映不出数据传输条件(例如无线电链路上发生的差错状况)的影响。

此外，在RLP中，当为了恢复丢失的报文而执行重传处理时，通过考虑无线电链路的传输条件来预先确定重传定时器值和重传计数；然而，在此未考虑当TCP执行流控制时可能发生的数据延迟和拥塞。这也是在IP中的流控制的实际情况。

减少数据吞吐量的另一个因素是因为出现不必要的重传而不能保证用于新数据传输的带宽。在此，不必要的重传发生在(例如)当由于RLP上的重传引起传输延迟突然增加而在TCP上出现ACK超时，而使重传处理被自动发起时，或者当由于在接收侧检测到TCP报文序列异常而发出选择性重传请求时。

以这种方式，当RLP已经恢复了丢失的报文时，TCP可能开始进行重传流量控制，也可能出现不必要的重传，这导致了整个网络的吞吐量的下降。

在如下所示的专利文献1中，公开了这样的技术：在OSI模式的每一层向上一层提供服务时，物理层上的服务质量参数被发送到上面的层，直到这些参数到达最上面的应用层为止，从而使得应用层使它自己的性能适应于在物理层上给出的服务质量。

然而，存在的问题是如果按现状应用该技术则不能够解决与无线电接入系统相关联的上述缺陷。

专利文献1

日本专利公报第2001-519112号

专利文献2

日本未审专利公报第H06-276254号

专利文献3

日本未审专利公报第2001-36578号

专利文献4

日本未审专利公报第2000-224261号

专利文献5

日本未审专利公报第2000-106557号

发明内容

本发明的目的是提供一种技术，用于通过在不同的协议层之间交换通信质量参数来提高无线电接入系统的吞吐量。

根据本发明，提供了一种无线电接入系统中的无线电接入点，其包括：首部检测部，用于在第一通信协议层处从所接收的报文中提取存储在所接收的报文的首部中的通信质量信息，该第一通信协议层在无线电接入点中不被终接；以及转换部，用于将由所述首部检测部提取的通信质量信息转换为在第二通信协议层处使用的质量控制参数，该第二通信协议层提供一移动终端和无线电接入点之间的无线电链路。

存储在所述首部中的通信质量信息例如是存储在TCP首部中的窗口尺寸。

可选地，存储在所述首部中的通信质量信息例如是存储在IP首部中的业务类别(traffic class)。

附图说明

图1是示出了与OSI模式相比较的无线电接入系统的示意图；

图2是示出了各种报文之间的关系的示意图；

图3是示出了RLP报文结构的示意图；

图4是示出了IP首部结构的示意图；

图5是示出了TCP首部结构的示意图；

图6是示出了无线电接入系统的一种配置示例的示意图；

图7的示意图示出了本发明的第一实施例；

图8是示出了根据本发明第一实施例的移动终端的第一配置示例的示意图；

图9是示出了在一个示例中的通信顺序的示意图，在该示例中，根据RLP上的通信质量来改变TCP上的窗口尺寸；

图10是示出了在一个示例中的通信顺序的示意图，在该示例中，TCP重传定时器被设定为长于RLP重传处理时间；

图11的示意图示出了根据本发明的第一实施例的移动终端的第二配置示例；

图12是用于解释如何借助于图11中的ICMP消息来报告通信质量信息的示意图；

图13是示出了本发明的第二实施例的示意图；

图14是示出了根据本发明第二实施例的无线电接入点的第一示例的示意图；以及

图15是示出了根据本发明第二实施例的该无线电接入点的第二示例的示意图。

具体实施方式

图7示出了根据本发明的第一实施例的图6的配置示意图中的质量信息流的示意图。如图7中虚线所示，在本发明的第一实施例中，基于移动终端10的RLP层上的RLP报文重传状态(单位时间的重传数)、RLP报文丢弃状态(RLP报文丢弃率)、和重传处理时间来确定将在TCP层或IP层上使用的质量信息(QoS参数)，并通过在TCP层或IP层上使用这样确定的质量信息，将RLP层上的通信质量反映在TCP层或IP层上的流控制中。

图8示出了根据本发明第一实施例的移动终端10的第一配置示例。

在图8中，TCP帧处理部20接收将发送的数据(用户数据)并且创建图2所示的TCP报文22；还用于从IP帧处理部24传送的TCP报文中提取所接收的数据。该IP帧处理部24从TCP帧处理部20接收TCP报文22并且创建图2所示的IP报文26；还用于从RLP报文组合部34传送的IP报文26中提取TCP报文22，并且将该TCP报文22传送到TCP帧处理部20。如图2所示，RLP帧处理部28和RLP报文分段部30根据IP报文26创建RLP报文32。RLP报文提取部32提取与无线电链路相关的参数(诸如单位时间的重传数、报文差错率、以及重传处理时间)，并且将它们传送到表格搜索/QoS参数生成部36。通过查阅QoS表格38，该表格搜索/QoS参数生成部36将重传数和报文差错率转换为在IP层或者TCP层使用的质量信息(稍后将描述)，确定长于上述重传时间的超时周期(timeout period)，并且将它们传送到IP帧处理部24或者TCP帧处理部20。该IP帧处理部24(例如)在传送报文的IP首部的业务类别字段40(参见图4)中存储所接收的质量信息。该TCP帧处理部20例如在该传送报文的TCP首部的窗口尺寸字段42(参见图5)中存储所接收的质量信息。此外，所接收的超时周期被设置在重传定时器中。

图9示出了当无线电链路上重传的频率增加时，如何将携带要发送到主机的ACK信号的TCP的首部中规定的窗口尺寸从W变到W′的示例。以这种方式，无线电链路的通信质量可以反映到从主机发往移动终端的报文的TCP流量控制中。图10是示出了如何将TCP层的传输定时器的超时周期设置为长于RLP重传处理时间的示例。以这种方式，无线电链路的通信质量可以反映到从移动终端到主机的报文的TCP流量控制中。

图8已示出了QoS信息被包括在从移动终端到主机16的报文中的示例；另一方面，图11示出了QoS信息被包括在将由移动终端接收的报文中的示例。由表格搜索/QoS参数生成部36产生的QoS信息被传送到消息生成部42。如图12所示，当IP流44的另一个终接端(移动IP路由器14)传送了ICMP(因特网控制消息协议)报文形式的回声请求消息46时，该移动终端10通过以ICMP报文的形式发送由消息生成部42创建的回声应答消息48来响应该回声请求消息。以这种方式，RLP层的质量信息可以反映到从移动IP路由器14发送到移动终端10的IP报文的业务类别中。

图13是示出了与根据本发明第二实施例的图6的配置图相关的QoS信息流的示意图。如图13中的虚线所示，在无线电接入点12处提取从主机16传送的TCP报文的首部、或者提取从移动IP路由器14传送的IP报文的首部，包括在首部中的质量信息在RLP层的重传控制中得到反映。

图14示出了根据本发明第二实施例的无线电接入点的第一配置示例。在无线电接入点的新提供的IP帧处理部50中，IP首部检测部52从来自桥接器18(图13)的IP报文中提取IP首部，业务类别字段提取部54提取存储在IP首部的业务类别字段40(图4)中的信息。表格搜索/QoS参数生成部56通过查阅下面表1所示的QoS表格58，根据业务类别确定在RLP层的重传定时器的值、重传计数等，并且将它们传送到RLP帧处理部60。

表1

业务类别	确定的质量←→低的等待时间
		重传定时器值	大←→小
重传计数	大←→小
		RLP报文尺寸	小←→大
RLP块的数量	大←→小

基于该信息，RLP帧处理部60根据IP报文创建RLP报文(参见图2和3)。在无线电接入点侧确定的RLP层上的上述设定值被传送到在无线电传输路径另一端的移动终端，而且在移动终端侧的RLP帧处理部12中设置相同的设定值。

图15示出了根据本发明第二实施例的无线电接入点的第二种配置示例。在无线电接入点中最新提供的TCP帧处理部62中，IP首部检测部63从所接收的来自桥接器18(图13)的IP报文中提取TCP报文，TCP首部检测部64提取该TCP报文的TCP首部，窗口尺寸字段提取部66提取存储在TCP首部的窗口尺寸字段42(图5)中的信息。表格搜索/QoS参数生成部56通过查阅如下表2所示的QoS表格58，根据窗口尺寸确定在RLP层的重传定时器的值、重传计数等，并且将它们传送到RLP帧处理部60。

表2

窗口尺寸	大←→小
		RLP报文尺寸	大←→小
RLP块的数量	大←→小

基于该信息，RLP帧处理部60根据IP报文创建RLP报文(参见图2和3)。

Claims (3)

1、一种在无线电接入系统中的无线电接入点，所述无线电接入点包括：

首部检测部，用于在第一通信协议层提取存储在所接收的报文中的首部中的通信质量信息，所述第一通信协议层在所述无线电接入点中没有被终接；

转换部，用于将由所述首部检测部提取的所述通信质量信息转换为在第二通信协议层处使用的质量控制参数，该第二通信协议层在一移动终端和所述无线电接入点之间提供无线电链路。

2、根据权利要求1所述的无线电接入点，其中存储在所述首部中的所述通信质量信息是存储在TCP首部中的窗口尺寸。

3、根据权利要求1所述的无线电接入点，其中存储在所述首部中的所述通信质量信息是存储在IP首部中的业务类别。

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