CN101388900B - 一种协议数据单元填充的处理方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种协议数据单元(PDU)填充的处理方法，包括：要发送的PDU在无线链路控制RLC层进行打包时，根据需要确定RLC PDU头结构中各个域的大小，RLC PDU头结构与整字节相差的比特数最终以填充来补足。本发明还同时公开了一种实现PDU填充处理的发送端装置、接收端装置及相应系统，采用本发明的方法、装置及系统，可以降低RLC PDU头结构的开销，充分提高系统的有效吞吐量。

Description

一种协议数据单元填充的处理方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及协议数据单元(PDU，Protocol Data Unit)处理技术，尤指一种PDU填充的处理方法、装置及系统。
背景技术
第三代合作伙伴项目(3GPP)长期演进(LTE)技术是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，在LTE中，对PDU的研究是非常重要的一方面。
根据LTE层二协议，高层数据包无线链路控制(RLC，Radio Link Control)业务数据单元(SDU，Service Data Unit)到达RLC层后，除透明模式以外，均需根据调度策略分配给相应RLC实体的数据块大小进行组包，通过分段、级联等操作，生成指定大小的RLC PDU。
为了更加清楚地进行说明，以下分别利用RLC PDU和媒体接入控制(MAC，Medium Acess Control)PDU的组成结构图来说明。
图1为RLC PDU的组成结构，此处为叙述方便，省略了与PDU结构无关的头结构中的指示域。如图1所示，在RLC头结构中，SN(Sequence Number)为序列号；SI(Segmentation Info)用以表示该PDU中第一个以及最后一个SDU是分段还是完整的；LI(Length Indicator)+E(Extension bit)组合用以指示每个RLC SDU或RLC SDU分段的大小，E指示后续紧接的内容是LI+E还是数据，最后一个RLC SDU或RLC SDU分段的LI+E组合可以省略。其中，LI是以字节为单位，也就是说，RLC PDU中的SDU和SDU分段都为整字节大小。
RLC PDU组装完毕后，发送到MAC层，MAC层将来自不同逻辑信道的RLC PDU作为MAC SDU进行必要的级联，形成最终的MAC PDU发送到物理层。
图2为MAC PDU的组成结构，如图2所示，MAC头结构中LCID(LogicalChannel Identity)为逻辑信道号；E比特用于指示后续跟着的内容是数据还是L(Length)+E的组合。MAC SDU头结构中，用来指示每个MAC SDU结尾位置的L域也是以字节为单位，也就是说，MAC SDU也需要是整字节大小。
根据LTE PDU的结构特点，结合R6协议中RLC PDU头结构的安排以及整字节实现的方便性，现有技术中提出以下方案：
RLC PDU头结构中每个部分都采用固定大小，其中，固定部分SN+SI所占用的大小需要是整字节；每一组可拓展部分LI+E所占用的大小也需要是整字节，例如：LI为7bit或15bit，E为1bit，这样整个RLC PDU头结构就是整字节排列，加上RLC PDU的净荷(payload)部分，整个RLC PDU满足整字节排列。
为满足调度策略分配总字节数的需要，一些情况下RLC PDU中可采用填充项(padding)，使RLC PDU达到一定的总字节数，如图1所示。但实际应用中，由于RLC PDU的大小可以调节，一般不需要填充。
RLC PDU作为MAC SDU在MAC层被依次级联，并被加入与每个MACSDU对应的相应头结构中的指示部分后，如果MAC PDU仍存在剩余容量，也加入相应的填充，如图2所示。
现有技术中，如果RLC PDU头结构的各个部分都为固定大小，且固定部分SN+SI、可拓展部分LI+E所占用大小均为整字节，则RLC PDU头结构的比特数将会比实际需要的大很多，这势必造成一定的浪费。
另外，在RLC PDU容量不大时，可以忽略头结构开销的浪费，但随着PDU容量的急剧增大，RLC PDU头结构的浪费就显得非常严重，有时甚至无法计算，RLC PDU头结构的浪费问题已经越来越突出，权衡整字节实现的方便性，减少头结构开销显得更为重要。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种PDU填充的处理方法，可降低RLC PDU头结构的开销，减少资源浪费，充分提高系统的有效吞吐量。
本发明另一目的在于提供一种PDU填充的处理装置及系统，降低RLC PDU头结构的开销，减少资源浪费。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种协议数据单元PDU填充的处理方法，该方法包括：
要发送的PDU在无线链路控制RLC层进行打包时，根据需要确定RLCPDU头结构中各个域的大小，RLC PDU头结构与整字节相差的比特数以填充补足。
该方法进一步包括：打包好的RLC PDU送入媒介接入控制MAC层后，MAC层进行组包并添加头结构，之后填充MAC头结构加上所有MAC SDU的总的大小与分配给MAC传输块总大小相差的比特数。
较佳地，在接收端MAC层解包时，直接丢弃填充部分。
较佳地，在接收端RLC层解包时，将最后一个RLC SDU或RLC SDU分段中的最大整字节大小作为SDU或SDU分段，对多余的非整字节比特数作为填充项直接丢弃。
其中，所述填充的比特数为：1至7bit中的任意值。
一种实现PDU填充处理的发送端装置，该装置包括RLC层处理单元和MAC层处理单元，其中，
RLC层处理单元，用于对要发送的PDU进行包括分段、级联及头结构填充在内的打包处理，并将经过打包的数据发送至MAC层；
MAC层处理单元，用于对RLC层发来的数据进行组包、添加头结构以及填充处理，并将经过处理的数据发送给物理层。
其中，所述RLC层处理单元进一步包括组包模块、填充模块和收发模块，其中，
组包模块，用于对收到的SDU进行分段、级联，并添加经过填充模块填充的头结构，再将打包好的RLC PDU发送给本层的收发模块；
填充模块，用于填充RLC PDU中头结构与整字节相差的比特数，并将填充好的RLC PDU头结构发送给本层的组包模块；
收发模块，用于接收网络层发来的SDU，将接收到的SDU发送给本层的组包模块，并将打包好的RLC PDU发送给MAC层。
其中，所述MAC层处理单元进一步包括组包模块、填充模块和收发模块，其中，
组包模块，用于对由RLC层发来的RLC PDU进行组包、添加头结构，并将填充好的MAC PDU进行打包，发送给本层的收发模块；
填充模块，用于填充MAC PDU与分配给MAC传输块总的大小相差的比特数，并将填充好的MAC PDU发送给本层的组包模块；
收发模块，用于接收RLC层发来的RLC PDU，并将打包好的MAC PDU发送给物理层。
一种实现PDU填充处理的接收端装置，该装置包括MAC层处理单元和RLC层处理单元，其中，
MAC层处理单元，用于对接收到的PDU进行解包，解出MAC SDU并丢弃填充部分，再将解出的MAC SDU发送至RLC层；
RLC层处理单元，用于对MAC层发来的MAC SDU进行解包，丢弃RLCPDU头结构中的填充项，得到RLC SDU或RLC SDU分段，再将解包好的RLCSDU发送给网络层，或将解包好的RLC SDU分段组装成RLC SDU发送给网络层。
其中，所述MAC层处理单元进一步包括解包模块和收发模块，其中，
解包模块，用于对接收到的PDU进行解包，解出MAC SDU，由其内部的去填充模块将MAC SDU中的填充部分丢弃，并将去填充后的MAC SDU发送给本层的收发模块；
收发模块，用于接收PDU数据并将接收到的PDU发送给本层的解包模块，将本层的解包模块发来的MAC SDU发送给RLC层。
其中，所述RLC层处理单元进一步包括解包模块和收发模块，其中，
解包模块，用于对接收到的MAC SDU进行解包，解出每个RLC SDU或RLC SDU分段，最后一个RLC SDU或RLC SDU分段中最大整字节大小作为SDU或SDU分段处理，由其内部的去填充模块将最后一个RLC SDU或RLCSDU分段中多余的非整字节比特数作为填充项直接丢弃，并将去非整字节比特数后的RLC SDU发送给本层的收发模块，或将解包好的RLC SDU分段组装成RLC SDU发送给本层的收发模块；
收发模块，用于接收MAC层发来的MAC SDU，并将接收到的MAC SDU发送给本层的解包模块，且将解包好的或组装好的RLC SDU发送给网络层。
一种实现PDU填充处理的系统，该系统包括位于发送端的RLC层处理单元和MAC层处理单元、位于接收端的RLC层处理单元和MAC层处理单元，其中，
发送端RLC层处理单元，用于对要发送的PDU进行包括分段、级联及头结构填充在内的打包处理，并将经过打包的数据发送至MAC层；
发送端MAC层处理单元，用于对RLC层发来的数据进行组包、添加头结构以及填充处理，并将经过处理的数据发送给物理层；
接收端MAC层处理单元，用于对接收到PDU进行解包，解出MAC SDU并丢弃填充部分，再将解出的MAC SDU发送至RLC层；
接收端RLC层处理单元，用于对MAC层发来的MAC SDU进行解包，丢弃RLC PDU头结构带来的填充项并得到RLC SDU或SDU分段，再将解包好的RLC SDU发送给网络层，或将解包好的RLC SDU分段组装成RLC SDU发送给网络层。
本发明所提供的PDU填充处理方法、装置及系统，对RLC PDU头结构中各个域分别按各自需要的大小进行设置，头结构大小总和与向上取整字节数之间相差的比特数由填充补足，且填充无需特殊指示。并且，MAC SDU组包时，MAC头结构加上所有MAC SDU的总的大小与分配给MAC传输块总的大小相差的比特数，无论是否为整字节全部以填充补足，且填充无需指示。如此，RLCPDU头结构不需满足整字节要求，有效减少了RLC PDU头结构的开销，避免资源浪费，充分提高了系统的有效吞吐量；且对于MAC SDU也无需考虑其头结构必须采用整字节，因此操作简单、方便。
在MAC接收端进行解包时，只需按照L+E的指示依次解出每一组MACSDU，而对于最后没有任何指示的内容，可全作为填充项丢弃；同样，在RLC接收端进行解包时，也只需依次解出每个RLC SDU或RLC SDU分段，对最后一个RLC SDU或RLC SDU分段，也只需将其中的最大整字节大小作为SDU或SDU分段，而对多余的非整字节比特数当作填充项直接舍弃，如此，操作简单、方便，在接收端处理时不会引入任何复杂性。
附图说明
图1为RLC PDU的组成结构示意图；
图2为MAC PDU的组成结构示意图；
图3为本发明发送端的处理流程图；
图4为本发明接收端的处理流程图；
图5为本发明发送端装置的组成结构示意图；
图6为本发明接收端装置的组成结构示意图；
图7为本发明实施例的组成结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想是：在发送端，用填充弥补RLC PDU头结构与整字节相差的比特数，达到整个RLC PDU满足整字节大小的要求；并且，MAC层头结构加上所有MAC SDU的总的大小与分配给MAC传输块总的大小相差的比特数也用填充弥补；同时，在接收端对填充部分进行丢弃处理。
基于上述思想，本发明中发送端的处理流程如图3所示，包括以下步骤：
步骤301：RLC层对要发送的PDU进行打包。
这里，所述打包至少包括：进行SDU分段、级联、添加头结构、填充操作。
通常，RLC层根据调度策略分配给RLC实体的传输块大小，对网络层发来的SDU进行分段、级联等操作，同时根据具体需要确定头结构中各部分的大小，组成头结构，当头结构的大小不满足整字节要求时，用填充进行补充，此处填充比特数为1至7bit中的任意值，且填充不需要任何特殊指示。
步骤302：将打包好的RLC PDU发送至MAC层。
步骤303：MAC层收到RLC PDU后，完成本层的组包、添加头结构、填充。
MAC层根据每条逻辑信道发送来的、具体RLC PDU的大小，将RLC PDU作为MAC SDU进行组包，同时，添加适当的L+E的头结构域指示不同的MACSDU；之后，将MAC SDU头结构加上所有MAC SDU的总的大小，与分配给MAC传输块总的大小进行比较，如果最终依然有剩余空间，则MAC层将所有剩余比特无论是否满足整字节全部进行填充处理，填充无需特殊指示。
本发明接收端的处理流程如图4所示，包括以下步骤：
步骤401：接收端的MAC层对收到的PDU数据进行解包，并丢弃填充。
这里，所述对收到的PDU数据进行解包为：接收端MAC层按头结构中的指示域L+E依次解出每个MAC SDU，并将最后没有任何指示的内容作为填充项直接丢弃。
步骤402：MAC层将解包出的MAC SDU发送至RLC层。
步骤403：RLC层对收到的MAC SDU进行解包，并丢弃填充项。
接收端的RLC层按照头结构中的指示域LI+E依次解出每个RLC SDU或RLC SDU分段，对最后一个RLC SDU或RLC SDU分段，没有长度指示；解包时，只将其中最大整字节大小作为SDU或SDU分段，而对多余的非整字节比特数则作为填充项直接丢弃。
为实现上述方法，本发明提出了实现PDU填充处理的发送端装置、接收端装置以及相应的系统，具体地，发送端装置的组成结构如图5所示，接收端装置的组成结构如图6所示。
如图5所示，发送端装置包括RLC层处理单元51和MAC层处理单元52两部分，其中，RLC层处理单元51，用于对要发送的PDU进行包括分段、级联以及头结构填充在内的打包处理，并将经过打包的数据发送至MAC层；MAC层处理单元52，用于对RLC层发来的数据进行组包、添加头结构以及填充处理，并将经过处理的数据发送给物理层。
RLC层处理单元51又由组包模块511、填充模块512和收发模块513组成，其中，组包模块511，用于将网络层发来的SDU进行分段、级联，并添加经过填充模块512填充的头结构，之后将打包好的RLC PDU发送给本层的收发模块513；填充模块512，用于填充RLC PDU中头结构与整字节相差的比特数，并将填充好的RLC PDU头结构发送给本层的组包模块511；收发模块513，接收网络层发来的SDU，将接收到的SDU发送给本层的组包模块511，并将最终打包好的RLC PDU发送给MAC层。
MAC层处理单元52又由组包模块521、填充模块522和收发模块523组成。其中，组包模块521，用于将由RLC层发来的RLC PDU进行组包、添加头结构，并将最终填充好的MAC PDU进行打包，发送给本层的收发模块523；填充模块522，用于填充MAC PDU与分配给MAC传输块总的大小相差的比特数，并将填充好的MAC PDU发送给本层的组包模块521；收发模块523，接收RLC层发来的RLC PDU，并将最后打包好的MAC PDU发送给物理层。
如图6所示，接收端装置包括MAC层处理单元61和RLC层处理单元62两部分，其中，MAC层处理单元61，用于对接收到PDU进行解包，解出MACSDU并丢弃填充部分，之后将解出的MAC SDU发送至RLC层；RLC层处理单元62，用于对MAC层发来的MAC SDU进行解包，得到RLC SDU或SDU分段并丢弃RLC PDU头结构中的填充项，之后将解包好的RLC SDU直接发送给本端的网络层、或将解包好的RLC SDU组装成RLC SDU发送给本端的网络层。
MAC层处理单元61又由解包模块611和收发模块613组成，其中，解包模块611，用于对接收到的PDU解包，解出MAC SDU，由其内部的去填充模块612将MAC SDU中的填充部分丢弃，并将去填充后的MAC SDU发送给本层的收发模块612；收发模块613，用于接收PDU数据并将接收到的PDU发送给本层的解包模块611，将解包模块611发来的MAC SDU发送给RLC层。
RLC层处理单元62由解包模块621和收发模块623组成，其中，解包模块621，用于对接收到的MAC SDU进行解包，解出每个RLC SDU或RLC SDU分段，对最后一个RLC SDU或RLC SDU分段，因为没有长度指示，解包时，只将其中最大整字节大小作为SDU或SDU分段进行正常处理，由其内部的去填充模块622将最后一个RLC SDU或RLC SDU分段中多余的非整字节比特数作为填充项直接丢弃，并将去非整字节比特数后的RLC SDU发送给本层的收发模块，或将解包好的RLC SDU分段组装成RLC SDU发送给本层的收发模块622；收发模块623，用来接收MAC层发来的MAC SDU，并将接收到的MACSDU发送给本层的解包模块621，且将解包好的或组装好的RLC SDU发送给网络层。
本发明中，图5所示发送端装置和图6所示接收端装置共同构成实现PDU填充处理的系统。
下面以特殊值为例，进一步说明本发明方法的具体实现方式：
如图7所示，根据调度策略当前分配给MAC传输块总的大小一共为1280bits，分配给RLC逻辑信道0的大小为1080bits，分配给RLC逻辑信道1的大小为160bits。RLC PDU和MAC PDU各自的组包过程如下：
其中，RLC逻辑信道0被分配的PDU大小为1080bits，则其LI指示至少需要8bits、E域为1bit、SN域为10bits、SI域为2bits，则RLC PDU0的头结构大小为30bits，填充2bits即可使其成为整字节。被封装好的RLC PDU0大小1080bits，RLC PDU1大小仅有160bits。
在MAC层进行组装，并加入MAC头结构，形成MAC PDU。MAC头结构中，L域指示至少需要8bits、E域为1bit、LCID为4bits，MAC头结构大小为26bits，加上组装成的MAC SDU0大小1080bits，MAC SDU1大小160bits，总共1266bits，相对于分配给MAC PDU的1280bits的大小，MAC PDU还有14bits的剩余空间，则将所有剩余14bits进行填充。
如果按现有技术的处理方法，RLC头结构中固定部分和可扩展部分各自满足整字节要求，则RLC头结构的固定部分SN+SI域需16bits，LI+E也需16bits，RLC头结构一共需要填充48bits；而应用本发明的方法，仅需32bits。
在多个小块RLC SDU或RLC SDU分段进行级联形成RLC PDU时，本发明方法能节省的头结构的比特数将更显著。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种协议数据单元PDU填充的处理方法，其特征在于，该方法包括：
要发送的PDU在无线链路控制RLC层进行打包时，根据需要确定RLCPDU头结构中各个域的大小，RLC PDU头结构与整字节相差的比特数以填充补足，其中，所述填充无需指示，
以及其中，所述填充的比特数为：1至7bit中的任意值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：打包好的RLC PDU送入媒介接入控制MAC层后，MAC层进行组包并添加头结构，之后填充MAC头结构加上所有MAC SDU的总的大小与分配给MAC传输块总大小相差的比特数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括，在接收端MAC层解包时，直接丢弃填充部分。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：在接收端RLC层解包时，将最后一个RLC SDU或RLC SDU分段中的最大整字节大小作为SDU或SDU分段，对多余的非整字节比特数作为填充项直接丢弃。
5.一种实现PDU填充处理的发送端装置，其特征在于，该装置包括RLC层处理单元和MAC层处理单元，其中，
RLC层处理单元，用于对要发送的PDU进行包括分段、级联及头结构填充在内的打包处理，并将经过打包的数据发送至MAC层；
MAC层处理单元，用于对RLC层发来的数据进行组包、添加头结构以及填充处理，并将经过处理的数据发送给物理层，
其中，要发送的PDU在RLC层进行打包时，根据需要确定RLC PDU头结构中各个域的大小，RLC PDU头结构与整字节相差的比特数以填充补足，其中，所述填充无需指示，
以及其中，所述填充的比特数为：1至7bit中的任意值。
6.根据权利要求5所述的发送端装置，其特征在于，所述RLC层处理单元进一步包括组包模块、填充模块和收发模块，其中，
组包模块，用于对收到的SDU进行分段、级联，并添加经过填充模块填充的头结构，再将打包好的RLC PDU发送给本层的收发模块；
填充模块，用于填充RLC PDU中头结构与整字节相差的比特数，并将填充好的RLC PDU头结构发送给本层的组包模块；
收发模块，用于接收网络层发来的SDU，将接收到的SDU发送给本层的组包模块，并将打包好的RLC PDU发送给MAC层。
7.根据权利要求5或6所述的发送端装置，其特征在于，所述MAC层处理单元进一步包括组包模块、填充模块和收发模块，其中，
组包模块，用于对由RLC层发来的RLC PDU进行组包、添加头结构，并将填充好的MAC PDU进行打包，发送给本层的收发模块；
填充模块，用于填充MAC PDU与分配给MAC传输块总的大小相差的比特数，并将填充好的MAC PDU发送给本层的组包模块；
收发模块，用于接收RLC层发来的RLC PDU，并将打包好的MAC PDU发送给物理层。
8.一种实现PDU填充处理的系统，其特征在于，该系统包括位于发送端的RLC层处理单元和MAC层处理单元、位于接收端的RLC层处理单元和MAC层处理单元，其中，
发送端RLC层处理单元，用于对要发送的PDU进行包括分段、级联及头结构填充在内的打包处理，并将经过打包的数据发送至MAC层；
发送端MAC层处理单元，用于对RLC层发来的数据进行组包、添加头结构以及填充处理，并将经过处理的数据发送给物理层；
接收端MAC层处理单元，用于对接收到PDU进行解包，解出MAC SDU并丢弃填充部分，再将解出的MAC SDU发送至RLC层；
接收端RLC层处理单元，用于对MAC层发来的MAC SDU进行解包，丢弃RLC PDU头结构带来的填充项并得到RLC SDU或SDU分段，再将解包好的RLC SDU发送给网络层，或将解包好的RLC SDU分段组装成RLC SDU发送给网络层，
其中，要发送的PDU在RLC层进行打包时，根据需要确定RLC PDU头结构中各个域的大小，RLC PDU头结构与整字节相差的比特数以填充补足，其中，所述填充无需指示，
以及其中，所述填充的比特数为：1至7bit中的任意值。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述发送端RLC层处理单元进一步包括组包模块、填充模块和收发模块，其中，
组包模块，用于对收到的PDU进行SDU分段、级联，并添加经过填充模块填充的头结构，再将打包好的RLC PDU发送给本层的收发模块；
填充模块，用于填充RLC PDU中头结构与整字节相差的比特数，并将填充好的RLC PDU头结构发送给本层的组包模块；
收发模块，用于接收网络层发来的SDU，将接收到的SDU发送给本层的组包模块，并将打包好的RLC PDU发送给MAC层。
10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述发送端MAC层处理单元进一步包括组包模块、填充模块和收发模块，其中，
组包模块，用于将由RLC层发来的RLC PDU进行组包、添加头结构，并将填充好的MAC PDU进行打包，发送给本层的收发模块；
填充模块，用于填充MAC PDU与分配给MAC传输块总的大小相差的比特数，并将填充好的MAC PDU发送给本层的组包模块；
收发模块，用于接收RLC层发来的RLC PDU，并将打包好的MAC PDU发送给物理层。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述接收端MAC层处理单元进一步包括解包模块和收发模块，其中，
解包模块，用于对接收到的PDU进行解包，解出MAC SDU，由其内部的去填充模块将MAC SDU中的填充部分丢弃，并将去填充后的MAC SDU发送给本层的收发模块；
收发模块，用于接收PDU数据并将接收到的PDU发送给本层的解包模块，将解包模块发来的MAC SDU发送给RLC层。
12.根据权利要求8或11所述的系统，其特征在于，所述接收端RLC层处理单元进一步包括解包模块和收发模块，其中，
解包模块，用于对接收到的MAC SDU进行解包，解出每个RLC SDU或RLC SDU分段，最后一个RLC SDU或RLC SDU分段中最大整字节大小作为SDU或SDU分段处理，由其内部的去填充模块将最后一个RLC SDU或RLCSDU分段中多余的非整字节比特数作为填充项直接丢弃，并将去非整字节比特数后的RLC SDU发送给本层的收发模块，或将解包好的RLC SDU分段组装成RLC SDU发送给本层的收发模块；
收发模块，用于接收MAC层发来的MAC SDU，并将接收到的MAC SDU发送给本层的解包模块，且将解包好的或组装好的RLC SDU发送给网络层。
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