CN101291280A - Hsupa中包重组的方法 - Google Patents
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Abstract
一种HSUPA中包重组方法，对接收到的MAC－e PDU中的包依次读取，建立按TSN大小建立重组队列，设定next_expected_TSN、T1_TSN和定时器的值，其中，next_expected_TSN表示希望接收的下一个按序到达包的TSN或者已经发送的包的最大的TSN加1，T1_TSN为重组队列中第一个收到但未分发的包的TSN；当定时器超时时，发送TSN大于next_expected_TSN小于等于T1_TSN及与T1_TSN连续的包分发至分解实体；当读取的包的TSN为next_expected_TSN时，发送此包及TSN从next_expected_TSN开始的连续的包至分解实体。本发明通过简化了现有包重组方法本身复杂度，能更好地满足通信的实时性要求，并且在实时性和实用性上有显著的优势。
Description
技术领域
本发明涉及在第三代移动通信系统中采用HSUPA技术时，用于在RNC端进行包重组的一种方法。
背景技术
高速上行分组接入(HSUPA)是对第三代移动通信系统一通用移动通信系统(UMTS)的一种重要增强。宽带码分多址(WCDMA)是国际电联(ITU)及第三代合作伙伴计划(3GPP)3GPP确定的三种无线接入技术之一。
在第三代无线通讯系统中，移动用户设备(UE)通过无线接入网(RAN)和一个或多个核心网(CN)进行通讯。无线接入网由一个无线网络控制器(RNC)和一个或多个基站(NodeB)组成。UE通过空中接口和NodeB依据空中接口协议进行通信。如图1所示。
HSUPA在以上基础上，引入了3种技术：物理层混合重传，基于Node B的快速调度，及2ms发送时间间隔(TTI)的短帧传输。并在NodeB中引入一个新的MAC实体MAC-e，在RNC中引入了一个新的MAC实体MAC-es。如图2所示：
当采用HSUPA技术传输上行分组数据时，NodeB在增强专用物理数据信道(E-DPDCH)上传输上行分组数据，经过快速混合重传(HARQ)过程，由MAC-e实体得到MAC-e协议数据单元(MAC-e PDU)，经由RNC-NodeB之间的Iub接口，由RNC中的MAC-es实体进行包的重组和分解到各个逻辑信道。
由于所有到达重组队列(Reorder queue)的包必须经过重组后，按发送顺序递交给重组队列分发实体(Reorder queue distribution)，再通过MAC-d，RLC送到各个逻辑信道。
由于最新的协议未曾明确定义RNC侧重组(reordering)方法，参考TS 25.32111.9.3.1重组实体(Re-ordering entity)中重组机制细节有待具体实现(The details of there-ordering mechanism are left up to the implementation)，也就是说有待于各个厂家的实现，这样各个厂家在实现时，会根据自己的需要来设计。
Iub接口的数据包包含了从NodeB带来的连接帧号(CFN)及连续的传送序列号(Transmission Sequence Number，TSN)信息。现有的重组方法主要分为基于定时器(timer-based)和基于滑动窗口(window-based)以及混合型重组方法三种。现简要介绍基于滑动窗口以及混合型重组方法的原理及存在的缺陷。
1、基于滑动窗口的重组方法：发送方设一个发送窗口，接收方设一个相等的接收窗口，只允许发送方发送窗口之内的包，接收方只接收在接收窗口之内的包，当接收方收齐全部接收窗口的包后，接收方向上分发包并移动接收窗口。
该方法容易引起死锁(stall)。假设无线链路控制(RLC)模式为非确认模式(UM)，窗口大小为5，收到TSN分别为1、2、4、5的包，TSN为3的包(简称为“包3”，下文中依此类推)在空口中丢失，则这种算法会因为RLC没有引入重传机制而死等包3，不向上分发，从而陷入死锁。在误码率(BLER)不等0的情况下，死锁发生的几率为100％。
2、基于滑动窗口和定时器的混合重组方法：发送方设一个发送窗口，接收方设一个相等的接收窗口，只允许发送方发送窗口之内的包，接收方只接收在接收窗口之内的包，当接收方收齐全部接收窗口的包后或者由于接收到非连续的包时延过大导致保护定时器超时，接收方向上分发包并移动接收窗口。
混合型算法增大了接收方丢包的几率(possibility of discard)，而且对发送方有发送窗口限制，从而进一步增大了发送方丢包的几率。例如，同样假设其窗口大小为5，如果当前发送包9，则不能重传包1、2、3、4。若包2、4在空口中丢失需要重传，则丢包的几率增加了50％。如果收到包1、5，下一个收到包10，则须立即分发包1、5，将滑动窗口移至6-10，如马上收到包2、3、4，也必须将其丢弃，丢包的几率增加了60％。
发明内容
本发明提出一种HSUPA中包重组方法，在保证实时性的前提下，减小接收方的丢包几率。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
1、一种HSUPA中包重组的方法，其特征在于包括以下步骤：对接收到的MAC-e PDU中的包依次读取，建立按TSN大小建立重组队列，设定next_expected_TSN、T1_TSN和定时器的值，其中，next_expected_TSN表示希望接收的下一个按序到达包的TSN，发送包时，其值为已经发送的包的最大的TSN加1，T1_TSN为重组队列中第一个收到但未分发的包的TSN；
当定时器超时时，发送TSN大于next_expected_TSN小于等于T1_TSN的包分发至分解实体；
当读取的包的TSN为next_expected_TSN时，发送此包及TSN从next_expected_TSN开始的连续的包至分解实体。
作为本发明的一种优选方式，其具体包括以下步骤：
1)设定next_expected_TSN、T1_TSN和定时器的值，启动定时器；
2)依次读取接收到的MAC-e PDU中的包；
3)判定当前读取的包的TSN是否等于next_expected_TSN，如果是，则将该包及重组队列中与该包TSN连续的包分发至分解实体；设定next_expected_TSN为已经发送的包的最大的TSN加1；进入步骤4)，否则转步骤5)；
4)判定重组缓存器中是否存在未读取的包；如果是，则转步骤2)；如果否，则转步骤8)；
5)将该包插入重组队列中；
6)判定定时器是否超时，如果是，则将TSN大于next_expected_TSN小于等于T1_TSN的包送至分解实体，停止定时器；进入步骤7)；如果定时器未超时，则转步骤4)；
7)判定重组缓存器中是否存在未读取的包；如果是，则转步骤1)；如果否，则进入步骤8)；
8)当重组队列中存在未发送的包时，发送该包，结束包重组。
作为本发明的一种改进，在所述步骤4)之后所述步骤5)之前，还包括判定当前读取的包的TSN是否小于next_expected_TSN步骤，如果是，则丢弃此包，转步骤4)，如果否，则进入步骤5)。
作为本发明的又一改进，当定时器超时时，发送TSN大于next_expected_TSN小于等于T1_TSN及与T1_TSN连续的包分发至分解实体。
本发明通过简化了现有包重组方法本身复杂度，能更好地满足通信的实时性要求，并且在实时性和实用性上有显著的优势。
以下结合附图及实施例进一步说明本发明。
附图说明
图1为现有通用移动通信系统(UMTS)结构示意图；
图2为现有高速上行分组接入(HSUPA)结构示意图；
图3为现有HSUPA的包重组过程示意图；
图4为本发明一实施例流程图；
图5为本发明另一实施例流程图。
具体实施方式
实施例一
一种HSUPA中包重组的方法，其特征在于包括以下步骤：对接收到的MAC-e PDU中的包依次读取，建立按TSN大小建立重组队列，设定next_expected_TSN、T1_TSN和定时器的值，其中，next_expected_TSN表示希望接收的下一个按序到达包的TSN，发送包时，其值为已经发送的包的最大的TSN加1，T1_TSN为重组队列中第一个收到但未分发的包的TSN；
当定时器超时时，发送TSN大于next_expected_TSN小于等于T1_TSN的包分发至分解实体；
当读取的包的TSN为next_expected_TSN时，发送此包及TSN从next_expected_TSN开始的连续的包至分解实体。
实施例二
如图4所示，一种HSUPA中包重组的方法，包括以下步骤：
1)设定next_expected_TSN、T1_TSN和定时器的值，启动定时器；
2)依次读取接收到的MAC-e PDU中的包；
3)判定当前读取的包的TSN是否等于next_expected_TSN，如果是，则将该包及重组队列中与该包TSN连续的包分发至分解实体；设定next_expected_TSN为已经发送的包的最大的TSN加1；进入步骤4)，否则转步骤5)；
4)判定重组缓存器中是否存在未读取的包；如果是，则转步骤2)；如果否，则转步骤8)；
5)将该包插入重组队列中；
6)判定定时器是否超时，如果是，则将TSN大于next_expected_TSN小于等于T1_TSN的包送至分解实体，停止定时器；进入步骤7)；如果定时器未超时，则转步骤4)；
7)判定重组缓存器中是否存在未读取的包；如果是，则转步骤1)；如果否，则进入步骤8)；
8)当重组队列中存在未发送的包时，发送该包，结束包重组。
其中，在所述步骤4)之后所述步骤5)之前，还包括判定当前读取的包的TSN是否小于next_expected_TSN步骤，如果是，则丢弃此包，转步骤4)，如果否，则进入步骤5)。
其中，当定时器超时时，也可以发送TSN大于next_expected_TSN小于等于T1_TSN以及与T1_TSN连续的包分发至分解实体。这样可以进一步满足通信的实时性要求。
实施例三
如图5所示，一种HSUPA中包重组的方法，包括以下步骤：
21)将从基站处收到的MAC-e PDU放入重组缓冲器(reordering buffer)中；
22)设定next_expecte_TTSN、T1_TSN的初始值，启动定时器；
23)读取重组缓冲器MAC-e PDU中的包；判定当前读取的包的TSN的值是否等于next_expected_TSN，如果是，则进入步骤24)，如果否，转步骤25)；
24)将该包及重组队列中与该包TSN连续的包分发至分解实体(即发送该包及TSN从next_expected_TSN开始的连续的包至分解实体)，将next_expected_TSN设为当前已经发送包中TSN最大的包的TSN的加1；转步骤28)；
25)判定当前包的TSN的值是否小于next_expected_TSN，即判断是否为期待的包，如果是，则丢弃此包，转步骤28)；否则，根据该包的TSN大小将其插入重组队列中，设定T1_TSN为重组队列中第一个收到且未分发的包的TSN(由于每个MAC-es PDU中均有对应的CFN时间信息，因此可以根据该信息判断哪一个包为重组队列中第一个收到的包)；进入步骤26)；
26)判断定时器是否超时，如果是，则发送TSN大于next_expected_TSN小于等于T1_TSN及与T1_TSN连续的包分发至分解实体；将next_expected_TSN设为已经分发包中TSN最大的包的TSN的加1，停止定时器，进入步骤27)；
27)判断重组缓存器中是否存在未读取的包；如果是，则启动定时器，转骤23)；如果否，转步骤29)；
28)判断重组缓存器中是否存在未读取的包；如果是，则转骤23)；如果否，则停止定时器，进入步骤29)；
29)发送重组队列中全部的包至分解实体，结束包重组。
其中，所述步骤29)具体包括以下步骤：
291)判断重组队列是否存在未分发的包，如果是，则启动定时器，将next_expected_TSN、T1_TSN分别设为该重组队列中不能分发的TSN最小和TSN最大的包的TSN；
292)判断重组缓存器中是否存在未读取的包；如果是，则转骤23)；如果否，则进入步骤293)；
293)判断定时器是否超时，如果是，则发送TSN大于等于next_expected_TSN小于等于T1_TSN的包分发至分解实体；进入步骤294)，否则转步骤292)；
294)结束。
其中，所述步骤25)中设定T1_TSN为重组队列中第一个收到且未分发的包的TSN时，先判定T1_TSN的包是否存在，如果存在则直接进入步骤26)；否则设定T1_TSN为重组队列中第一个收到且未分发的包的TSN；进入步骤26)。
例如：先设定next_expected_TSN、T1_TSN的初始值为1，首先收到TSN等于5的包，将其放入重组队列中，设T1_TSN为重组队列中第一个收到且未分发的包的TSN，即T1_TSN＝5，下表表示重组队列，其中斜体部分表示期望收到的包的TSN值。
| 1(next_expected_TSN) | 5(T1_TSN) |
启动定时器T1；在定时器T1超时之前，陆续读取到包2、6、10、11、8和4。此时根据TSN大小排列的重组队列为：“2、4、5、6、8、10、11”。结果如下表：
| 1(next_expected_TSN) | 2 | 4 | 5(T1_TSN) | 6 | 8 | 10 | 11 |
定时器T1超时后，next_expected_TSN＝1，T1_TSN＝5；此时将TSN大于next_expected_TSN与T1_TSN连续的包分发至分解实体。则启动定时器T1。即将包2、4、5、6分发至分解实体。并将next_expected_TSN设为已发送包中最大的TSN加1；即next_expected_TSN＝6+1＝7，设T1_TSN为重组队列中第一个收到且未分发的包的TSN，即设T1_TSN＝9。如下表所示：
| 7(next_expected_TSN) | 8 | 10(T1_TSN) | 11 |
假设重组缓存器中下一个包的TSN为7，在读到包7时，由于该包的TSN等于next_expected_TSN，此时发送此包及与此包TSN连续的包8分发至分解实体，设next_expected_TSN等于9。如下表所示：
| 9(next_expected_TSN) | 10(T1_TSN) | 11 |
如果此时重组缓存器不存在未读取的包，则停止定时器。
判定重组队列还剩下TSN为10和11的两个包。
此时，启动定时器，将next_expected_TSN、T1_TSN分别设为该重组队列中不能分发的TSN最小和TSN最大的包的TSN；即分别为10与11。如下表所示：
| 10(next_expected_TSN) | 11(T1_TSN) |
在定时器T1超时后，将TSN小于等于T1_TSN大于等于next_expected_TSN的包送至分解实体，即将TSN为10和11的包发送至分解实体，停止定时器，结束包重组。
本发明提供的方法满足了服务质量(QoS)要求，即满足了UMTS QoS中分发重组求(Delivery order)要求，能够将包按序提交给上层。通过对定时器T1的设置，同时满足了UMTS QoS中传送时延(Transfer delay)的要求，所述定时器T1的定时值大于HARQ过程(HARQprocess)中最大重传次数所需要的时间，小于最大时延与处理时间的差值。
例如，假设传送时延为100毫秒(ms)，在空口传输和基站、RNC的处理时间为20ms，则可以设定时器T1的定时值为50ms，即20+50＝70＜100ms，定时器T1超时后，将会把包分发给上层。
综上所述，本方案在保证传送时延和丢包率上做到了一个非常好的均衡，是一个易于实现，具有实时性和实用性优点的方法。并且由于RNC侧网络设备与UE相比较，具有计算能力强大，存贮空间大，运算速度快的优势，依托这些优势，可以偏重满足QoS的要求，而不必计较本发明方案本身对存储空间、运算复杂度等的少量要求。
以上所述仅为本发明的一较佳实施例，并不构成对本发明保护范围的限定，只要通过设定定时器并利用next_expected_TSN、T1_TSN两个TSN标示值实现包重组的方案，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1、一种HSUPA中包重组的方法，其特征在于包括以下步骤：对接收到的MAC-e PDU中的包依次读取，建立按TSN大小建立重组队列，设定next_expected_TSN、T1_TSN和定时器的值，其中，next_expected_TSN表示希望接收的下一个按序到达包的TSN，发送包时，其值为已经发送的包的最大的TSN加1，T1_TSN为重组队列中第一个收到但未分发的包的TSN；
当定时器超时时，发送TSN大于next_expected_TSN小于等于T1_TSN的包分发至分解实体；
当读取的包的TSN为next_expected_TSN时，发送此包及TSN从next_expected_TSN开始的连续的包至分解实体。
2、根据权利要求1所述的HSUPA中包重组的方法，其特征在于具体包括以下步骤：
1)设定next_expected_TSN、T1_TSN和定时器的值，启动定时器；
2)依次读取接收到的MAC-e PDU中的包；
3)判定当前读取的包的TSN是否等于next_expected_TSN，如果是，则将该包及重组队列中与该包TSN连续的包分发至分解实体；设定next_expected_TSN为已经发送的包的最大的TSN加1；进入步骤4)，否则转步骤5)；
4)判定重组缓存器中是否存在未读取的包；如果是，则转步骤2)；如果否，则转步骤8)；
5)将该包插入重组队列中；
6)判定定时器是否超时，如果是，则将TSN大于next_expected_TSN小于等于T1_TSN的包送至分解实体，停止定时器；进入步骤7)；如果定时器未超时，则转步骤4)；
7)判定重组缓存器中是否存在未读取的包；如果是，则转步骤1)；如果否，则进入步骤8)：
8)当重组队列中存在未发送的包时，发送该包，结束包重组。
3、根据权利要求2所述的HSUPA中包重组的方法，其特征在于：
在所述步骤4)之后所述步骤5)之前，还包括判定当前读取的包的TSN是否小于next_expected_TSN步骤，如果是，则丢弃此包，转步骤4)，如果否，则进入步骤5)。
4、根据权利要求1或2或3所述的HSUPA中包重组的方法，其特征在于：
当定时器超时时，发送TSN大于next_expected_TSN小于等于T1_TSN及与T1_TSN连续的包分发至分解实体。
5、根据权利要求1所述的HSUPA中包重组的方法，其特征在于具体包括以下步骤：
21)将收到的MAC-e PDU放入重组缓冲器中；
22)设定next_expected_TSN、T1_TSN的初始值，启动定时器；
23)读取重组缓冲器MAC-e PDU中的包；判定当前读取的包的TSN的值是否等于next_expected_TSN，如果是，则进入步骤24)，如果否，转步骤25)；
24)将该包及重组队列中与该包TSN连续的包分发至分解实体(即发送该包及TSN从next_expected_TSN开始的连续的包至分解实体)，将next_expected_TSN设为当前已经发送包中TSN最大的包的TSN的加1；转步骤28)；
25)判定当前包的TSN的值是否小于next_expected_TSN，即判断是否为期待的包，如果是，则丢弃此包，转步骤28)；否则，根据该包的TSN大小将其插入重组队列中，设定T1_TSN为重组队列中第一个收到且未分发的包的TSN；进入步骤26)；
26)判断定时器是否超时，如果是，则发送TSN大于next_expected_TSN小于等于T1_TSN及与T1_TSN连续的包分发至分解实体；将next_expected_TSN设为已经分发包中TSN最大的包的TSN的加1，停止定时器，进入步骤27)；
27)判断重组缓存器中是否存在未读取的包；如果是，则启动定时器，转骤23)；如果否，转步骤29)；
28)判断重组缓存器中是否存在未读取的包；如果是，则转骤23)；如果否，则停止定时器，进入步骤29)；
29)发送重组队列中全部的包至分解实体，结束包重组。
6、根据权利要求5所述的HSUPA中包重组的方法，其特征在于：所述步骤29)具体包括以下步骤：
291)判断重组队列是否存在未分发的包，如果是，则启动定时器，将next_expected_TSN、T1_TSN分别设为该重组队列中不能分发的TSN最小和TSN最大的包的TSN；
292)判断重组缓存器中是否存在未读取的包；如果是，则转骤23)；如果否，则进入步骤293)；
293)判断定时器是否超时，如果是，则发送TSN大于等于next_expected_TSN小于等于T1_TSN的包分发至分解实体；进入步骤294)，否则转步骤292)；
294)结束。
7、根据权利要求5所述的HSUPA中包重组的方法，其特征在于：所述步骤25)中设定T1_TSN为重组队列中第一个收到且未分发的包的TSN时，先判定T1_TSN的包是否存在，如果存在则直接进入步骤26)；否则设定T1_TSN为重组队列中第一个收到且未分发的包的TSN；进入步骤26)。
8、根据权利要求5所述的HSUPA中包重组的方法，其特征在于：所述步骤24)将next_expected_TSN设为该连续的包中TSN最大的包的TSN的加1之后，停止定时器；转步骤27)。
9、根据权利要求5所述的HSUPA中包重组的方法，其特征在于：所述定时器的定时值大于HARQ过程中最大重传次数所需要的时间，小于最大时延与处理时间的差值。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20081022 |