CN101257444B - 一种分组数据传输的方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种分组数据传输的方法、装置和系统，其中方法包括：发送端将数据封装成TRAU帧，该TRAU帧包括传输控制位和用户数据位；发送端将TRAU帧封装成HDLC数据帧，TRAU帧为HDLC数据帧中分组传输的净荷；发送端通过Abis接口或者Ater接口将HDLC数据帧向接收端发送。本发明实施例通过将数据封装成HDLC数据帧，完成数据传输的分组化，简单易于实现，对现有传输网络进行较小改进；同时解决了使用TDM设备成本过高；TDM传输独占传输通道，无法实现不同基站间传输资源共享，带宽利用率低的问题。

Description

一种分组数据传输的方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及到数据传输技术，特别涉及到一种分组数据传输的方法、装置和系统。
背景技术
GSM(Global System for Mobile Communications，全球移动通讯系统)系统包括三个子系统，如图1所示，有网络子系统(NSS)、基站子系统(BSS)和操作支持子系统(OSS)三部分。
网络子系统(NSS)主要包含有GSM系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能，它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其它通信网用户之间通信起着管理作用。
操作子系统OSS主要完成移动用户管理、移动设备管理以及网络操作和维护等功能。
基站子系统BSS是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分，它通过无线接口直接与移动台相连，负责无线信息的发送接收、无线资源管理及功率控制等；同时，它与NSS相连，实现移动用户间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接，传送系统信息和用户信息等。基站子系统可以分为两部分：基站收发信台(BTS)和基站控制器(BSC)；其中，基站收发信台(BTS)属于基站子系统的无线部分，由基站控制器(BSC)控制，服务于某个小区的无线收发信设备，完成BSC与无线信道之间的转换，实现BTS与移动台(MS)之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能；基站控制器(BSC)是基站子系统(BSS)的控制部分，起着BSS的变换设备的作用，即各种接口的管理，承担无线资源和无线参数的管理。
BSS系统的涉及的标准接口包括A接口、Um接口、Abis接口和Ater接口。其中，A接口是网络子系统(NSS)与基站子系统(BSS)间的通信接口；其物理链路通常采用标准的2.048Mbit/s的数字传输链路实现；此接口传递的信息包括移动台(MS)管理、基站管理、移动性管理、接续管理等。
Um接口是移动台(MS)与基站收发信台(BTS)之间的通信接口，用于移动台与GSM系统的固定部分之间的互通，物理链路是无线链路。此接口传递的信息主要包括无线资源管理信息、移动性管理信息和接续管理信息等。
Abis接口是基站子系统(BSS)中基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)之间的通信接口。BSC与BTS之间通常采用标准的2.048Mbit/s PCM(Pulse CodeModulation，脉冲编码调制)数字链路来实现。此接口支持所有面向用户提供的服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。
Ater接口为BSC的基本模块(Basic Module，简称BM)框与码变换器(Tran-scoder，简称TC)框之间的接口。此接口包括Ater接口信令、操作维护信息和语音业务数据流等；通常其帧结构与Abis接口相同。
在进行本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
GSM产品早期业务以语音为主，各网元之间的传输基于TDM(Time Div-ision Multiplexing，时分复用)，每个基站收发信台只提供单一类型的传输通道。随着GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线业务)/EDGE(EnhancedDataratesfor Global Evolution，全球增强型数据提升率)等分组业务引入GSM产品，Abis和Ater接口开始越来越多地承载分组业务。与语音业务不同，分组业务对传输带宽占用高，突发性强，对时延等特性不敏感。简单地扩充原有的TDM(Time Division Multiplexing，时分复用)传输通道来满足日益增长的分组业务需求，有许多缺点，如：TDM设备成本过高；TDM传输独占传输通道，无法实现不同载频、不同基站间传输资源共享，带宽利用率低等。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题是提供一种分组数据传输的方法、装置和系统已解决现有技术中采用TDM传输通道传输分组业务时成本高、带宽利用率低的问题。
本发明实施例提供的一种分组数据传输的方法，包括：发送端将数据封装成TRAU帧，该TRAU帧包括传输控制位和用户数据位；发送端将TRAU帧数据封装成HDLC数据帧，该TRAU帧为HDLC数据帧中分组传输的净荷；发送端通过Abis接口或者Ater接口将HDLC数据帧向接收端发送。
本发明实施例提供的一种分组数据传输的装置，包括：TRAU帧封装单元、HDLC帧封装单元和发送单元；TRAU帧封装单元，用于将数据封装成TRAUHDLC数据帧，该TRAU帧包括传输控制位和用户数据位；HDLC帧封装单元，用于将TRAU帧封装单元封装的TRAU帧封装成HDLC数据帧，其中TRAU帧为HDLC数据帧中分组传输的净荷；发送单元，用于通过Abis接口或者Ater接口将HDLC帧封装单元封装的HDLC数据帧向接收端发送。
本发明实施例提供的一种分组数据传输的系统，包括发送端和接收端；发送端用于将数据封装成TRAU帧，该TRAU帧包括传输控制位和用户数据位；将TRAU帧封装成HDLC数据帧，其中TRAU帧为HDLC数据帧中分组传输的净荷；通过Abis接口/或者Ater接口将所述HDLC数据帧发送给向接收端发送；接收端用于接收发送端发送的HDLC数据帧，根据接收的HDLC数据帧获取帧校验序列字段，确认数据接收是否正确；如果接收正确，根据HDLC数据中的地址字段建立接收上下文，并缓冲接收到的用户数据。
由此可以看出，本发明实施例通过将数据封装成HDLC数据帧很方便的在Abis接口或者Ater接口实现分组数据的传输，简单易于实现，对现有传输网络进行较小改进；同时解决了使用TDM设备成本过高；TDM传输独占传输通道，带宽利用率低的问题。
附图说明
图1为现有技术的GSM系统结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的分组数据传输方法流程图；
图3为本发明实施例一提供的HDLC分组交换功能示意图；
图4为本发明实施例二提供的分组数据传输装置示意图；
图5为本发明实施例三提供的分组数据传输系统示意图。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种分组数据传输的方法、装置和系统。
本发明实施例通过在发送端发送数据时，首先将数据封装成TRAU帧，然后再将TRAU帧作为HDLC数据帧中的分组传输净荷封装成高级数据链路控制(High-Level Data Link Control，HDLC)数据帧的帧格式，通过Abis接口或者Ater接口将该HDLC数据帧向接收端发送；在接收端，接收端接收HDLC数据帧，根据接收的HDLC数据帧获取帧校验序列FCS字段，确认数据接收是否正确；如果接收正确，根据HDLC数据中的地址字段建立接收上下文(context)，并缓冲接收到的用户数据。
下面结合附图对本发明实施例的具体实施方式做进一步的详细阐述。
图2为本发明实施例一提供的分组数据传输的方法流程图，本发明实施例以发送端为BSC，接收端为BTS为例，通过Abis接口传输分组数据为例说明。
步骤1：BSC将数据封装成TRAU帧，该TRAU帧包括传输控制位和用户数据位。其中，TRAU帧的格式可以如表1所示；
表1
Figure S2008100661812D00041
Figure S2008100661812D00051
表1中字体加粗的内容为同步位，用来完成对TRAU帧定界；Cx(x为整数，代表表1中C后面的整数)为控制位，用来传输控制信息；Dx(x为整数，代表表1中D后面的整数)为用户数据位，用来传输用户的有效数据；Tx(x为整数，代表表1中T后面的整数)为时间调整位，用来完成TDM数据传输是速率调整。上述表1，为了能够适应TDM数据传输方式，包含了同步位和时间调整位，在传输分组数据时，同步位和时间调整位Tx可以删除，只需要传输控制位Cx和用户数据位Dx，这样可以减少分组数据传输时的数据，提高传输效率。
步骤2：BSC将TRAU帧封装成HDLC数据帧，TRAU帧为该HDLC数据帧中分组传输的净荷。
BSC将TRAU帧封装成HDLC数据帧的字段包括：标志字段(F)、地址字段(A)、控制字段(C)、信息字段(Info)和帧校验序列字段(FCS)，具体组成可以如表2所示，信息字段(Info)后面的字段为分组传输的净荷，即步骤1中封装的TRAU帧。
表2
Figure S2008100661812D00061
为了提高数据传输效率，还可以针对GSM分组业务数据传输，对表2中的HDLC数据帧格式进行修改，修改格式为表3所示，修改的HDLC数据帧主要变化为：
1)保留并增加地址字段(A)：从8位，扩展到12位，这可以表示4096个地址；与其他标志结合，可以用来标识不同的用户或业务流。
2)保留控制字段(C)：自定义控制信息。
3)增加帧序号字段(SN)：SN表示帧序列号先后关系，用以表示数据发送时的先后关系，丢帧检测等场景。
4)增加优先级标识字段(Pri)：Pri字段用以标识用户业务流的优先级关系，方便在传输过程中根据优先级保证不同的服务质量(Quality of Service，QoS)。
5)保留FCS字段和标志Flag字段。
6)信息字段(Info)：用来封装码型变换与速率适配单元(Transcoder and RateAdaptation Unit，TRAU)帧中的C/D字段。
以上字段定义可以根据实际需要调整其长度。在GSM应用中可以采用标准的“HDLC帧”格式(如表2所示)或定义的“类HDLC帧”格式(如表3所示)，完成GSM用户数据封装，分组传输接口可以使用非标准的HDLC技术，用户还可定义帧格式以区分不同的用户数据流。
表3
步骤3：BSC通过Abis接口将该HDLC数据帧向接收端BTS发送；
步骤4：BTS接收BSC发送的HDLC数据帧，根据接收的HDLC数据帧获取帧校验序列FCS字段，确认数据接收是否正确；如果接收正确，根据HDLC数据中的地址字段建立接收上下文(context)，并缓冲接收到的用户数据；根据业务进一步处理。
更进一步，当传输的HDLC数据帧使用的非标准的HDLC技术时，比如采用表3的帧格式，根据帧序号SN检测是否丢帧、排序，然后根据业务进一步处理。
以上实施例以发送端为BSC，通过Abis接口将HDLC数据帧向接收端BTS发送为例说明分组数据传输的方法。当发送端为BTS，通过Abis接口发送HDLC数据帧给接收端BSC时分组数据传输方法类似；同理，当发送端为BM，通过Ater接口发送HDLC数据帧给接收端TC和当发送端为TC，通过Ater接口发送HDLC数据帧给接收端BM时分组数据传输方法类似，在此不再赘述。
在上述步骤3中，发送端BSC通过Abis接口接口将HDLC数据帧向接收端BTS发送的过程中，BSC根据HDLC数据帧中的优先级标识Pri字段把不同的用户数据(即HDLC数据帧)映射到不同的优先级队列中，高优先级数据优先调度，保证更高的带宽、降低延迟；低优先级数据可降低带宽、允许更大延迟甚至必要时丢弃一些报文。同时，在传输HDLC数据帧时，利用HDLC交换功能，可以把多条HDLC通道的HDLC数据帧交换到一条HDLC通道上，不同的数据流可根据HDLC地址字段A或其他用户标识区分，HDLC交换功能主要使用地址字段(A)。
HDLC分组交换功能实现如图3所示，表示HDLC1、HDLC2经过交换模块后，合并到HDLC3上。为描述方便，我们把HDLC数据帧格式划成两段：地址字段(ADDR，即HDLC数据帧中的地址字段A)和数据字段(DATA，除地址外的所有内容)。
例如当分组交换模块从HDLC通道1上收到一个HDLC数据帧后，查找分组交换表可得到一条交换信息：
HDLC1(A：0x05)<-->HDLC3(A：0x35)
上述含义是要求把从HDLC1通道上地址为0x05的数据帧，交换到HDLC3通道上，并把地址改为0x35。
根据此交换表信息，分组交换模块修改HDLC数据帧的地址字段为0x05修改成0x35，并把此HDLC数据帧从HDLC3通道发送出去。
同样，当收到从HDLC2通道上地址为0x28的数据帧时，分组交换模块根据交换表信息：
HDLC2(A：0x28)<-->HDLC3(A：0x52)
分组交换模块修改HDLC数据帧的地址字段为0x52，并把此HDLC数据帧从HDLC3通道发送出去。
反之，从HDLC3上收到的数据帧，也可以根据交换表信息通过分组交换模块将数据帧通过HDLC1通道或者HDLC2通道发送。
以上以两条HDLC通道的HDLC数据帧交换到一条HDLC通道上为例说明，当多条HDLC通道的HDLC数据帧交换到一条HDLC通道上和此类似，在此不再赘述。
从上述功能描述可以看出分组交换模块可以把不同HDLC通道(如HDLC1或者HDLC2)相互独立的数据，并到HDLC3上传输。在合适的业务模型下，这一功能可以使合并后的数据通道带宽，小于合并前所有数据通道带宽之和，从而达到节省传输带宽的目的。
例如对突发业务：网页浏览功能，用户点击链接，要求尽快把页面数据送到用户端。为避免用户长时间等待，要求带宽为1M，传输时间是1秒。此后用户阅读网页内容，20秒内不需要传输新的数据。如果HDLC1和HDLC2分别与用户1和用户2相联，HDLC3与服务器相联，HDLC1、HDLC2和HDLC3带宽均为1M，则用户1在阅读页面的后20秒内，完全不会影响用户2的任何网上操作。即使用户1与用户2同时点击链接，对网页打开速度影响也很小。这种情况下，HDLC3选择1M带宽，而不是HDLC1+HDLC2＝2M带宽，就可以节省HDLC3的建设或租用成本。
在GSM产品中，通常与HDLC1和HDLC2相联的是基站，基站中存在突发业务，如上网等。与HDLC3相联的是基站控制器，通常HDLC3是汇聚层网络，租用成本高。使用上述功能可以节省基站与基站间汇聚层网络的建设或租用成本。
HDLC交换功能可用在基站BTS、基站控制器内部，用以汇聚各载频间的用户数据，也可以作为独立设备，汇聚不同基站BTS、基站控制器BSC间的数据。
本发明实施例二还提供了一种分组数据传输的装置，如图4所示，包括TRAU帧封装单元401、HDLC帧封装单元402和发送单元403；
TRAU帧封装单元401，用于将数据封装成TRAU帧，该TRAU帧包括传输控制位和用户数据位；
HDLC帧封装单元402，用于将TRAU帧封装单元401封装的TRAU帧封装成HDLC数据帧，其中TRAU帧为所述HDLC数据帧中分组传输的净荷；
发送单元403，用于通过Abis接口或者Ater接口将HDLC帧封装单元402封装的HDLC数据帧向接收端发送；
该装置还进一步包括HDLC交换功能模块404，用于将至少两个发送单元403发送的HDLC数据帧交换到一条HDLC通道上。
至少两个发送单元可以位于一个分组数据传输装置中，或者位于至少两个分组数据传输装置中；当至少两个发送单元位于一个分组数据传输装置中时，HDLC交换功能单元用于汇聚不同载频的HDLC数据帧；当至少两个发送单元位于至少两个分组数据传输装置中时，HDLC交换功能单元用于汇聚不同分组数据传输装置的数据。
本发明实施例三还提供一种分组数据传输的系统，包括发送端501和接收端502；发送端501用于将数据封装成TRAU帧，所述TRAU帧包括传输控制位和用户数据位；将TRAU帧封装成HDLC数据帧，其中TRAU帧为HDLC数据帧中分组传输的净荷；通过Abis接口或者Ater接口将HDLC数据帧向接收端发送；接收端502用于接收发送端501发送的HDLC数据帧，根据接收的HDLC数据帧获取帧校验序列字段，确认数据接收是否正确；如果接收正确，根据HDLC数据中的地址字段建立接收上下文，并缓冲接收到的用户数据。
本发明实施例通过将数据封装成TRAU帧，然后再将TRAU帧作为HDLC数据帧中的分组传输净荷封装成HDLC数据帧的帧格式，完成数据传输的分组化，简单易于实现，对现有传输网络进行较小改进；同时解决了使用TDM设备成本过高；TDM传输独占传输通道，无法实现不同基站间传输资源共享，带宽利用率低的问题。在传输过程中利用通过HDLC交换功能，可实现载频和基站间的统计复用功能，提高传输效率；同时可提供多级QoS保证措施，为不同的业务提供不同的业务优先级保证；根据需要定义控制字段，可最大限度减少HDLC数据帧开销，提高传输效率。
以上举优选的实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上为本发明的优选实施例而已，并不用以限定本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种分组数据传输的方法，其特征在于，包括：
发送端将数据封装成码型变换与速率适配单元TRAU帧，所述TRAU帧包括传输控制位和用户数据位；
所述发送端将所述TRAU帧封装成高级数据链路控制HDLC数据帧，所述TRAU帧为所述HDLC数据帧中分组传输的净荷，所述HDLC数据帧字段包括：标志字段、地址字段、控制字段、信息字段、帧校验序列字段、帧序号字段和优先级标识字段；
所述发送端通过Abis接口或者Ater接口将所述HDLC数据帧向接收端发送。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还进一步包括HDLC分组交换功能，将至少两条HDLC通道的HDLC数据帧交换到一条HDLC通道上向接收端发送。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送端根据所述HDLC数据帧中的优先级标识字段把不同的HDLC数据帧映射到不同的优先级队列向接收端发送。
4.一种分组数据传输的装置，其特征在于，包括TRAU帧封装单元、HDLC帧封装单元、发送单元和HDLC交换功能单元；
所述TRAU帧封装单元，用于将数据封装成TRAU帧，所述TRAU帧包括传输控制位和用户数据位；
所述HDLC帧封装单元，用于将所述TRAU帧封装单元封装的TRAU帧封装成HDLC数据帧，其中所述TRAU帧为所述HDLC数据帧中分组传输的净荷；
所述发送单元，用于通过Abis接口或者Ater接口将所述HDLC帧封装单元封装的HDLC数据帧向接收端发送；
所述HDLC交换功能单元，用于将至少两个发送单元发送的HDLC数据帧交换到一条HDLC通道上。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述至少两个发送单元位于一个所述分组数据传输装置中，或者位于至少两个所述分组数据传输装置中。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述至少两个发送单元位于一个所述分组数据传输装置中时，所述HDLC交换功能单元用于汇聚不同载频的HDLC数据帧。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述至少两个发送单元位于至少两个所述分组数据传输装置中时，所述HDLC交换功能单元用于汇聚不同所述分组数据传输装置的数据。
8.一种分组数据传输的系统，其特征在于，包括发送端、HDLC交换功能单元和接收端；
所述发送端用于将数据封装成TRAU帧，所述TRAU帧包括传输控制位和用户数据位；将所述TRAU帧封装成HDLC数据帧，其中所述TRAU帧为所述HDLC数据帧中分组传输的净荷；通过Abis接口或者Ater接口将所述HDLC数据帧向接收端发送；
所述HDLC交换功能单元，用于将至少两个发送单元发送的HDLC数据帧交换到一条HDLC通道上；
所述接收端用于接收所述发送端发送的HDLC数据帧，根据接收的HDLC数据帧获取帧校验序列字段，确认数据接收是否正确；如果接收正确，根据HDLC数据中的地址字段建立接收上下文，并缓冲接收到的数据。
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