CN101529827B - 长度指示符优化 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及降低电信网络(100)中数据分组大小的方法、节点装置(101、102、103、104)、信号和指令集。本发明提供一种解决方案,其中,分组数据单元的报头中SDU位置标识符的大小根据分组数据单元的实际大小进行优化,从而降低在电信网络中发送的数据量。

Description

长度指示符优化
技术领域
本发明涉及在电信网络中传送的数据分组中的通信报头,并且具体地说,涉及报头大小的优化。
背景技术
在3GPP术语中,更高层协议向更低层协议输送分组数据单元(PDU),并期望它被输送到其对等实体。换而言之,更低层向更高层提供传输服务。从更低层的角度而言,更高层数据单元因此是服务数据单元(SDU)。
协议层(如LTE或WCDMA中的RLC层)可在完整SDU无法一次传送时将SDU分段。此外,它可级联多个此类SDU(段)。最后,一个或多个此类SDU(段)封装到一个PDU中。创建的报头包含有关如何理解PDU的有效负载部分的信息。PDU随后输送到将它作为SDU处理的下一更低层。
图1示出典型的MAC PDU的报头。它可包括一个或多个RLCPDU(也称为MAC SDU),并且每个这些PDU可包括一个或多个RLC SDU(段)(例如,PDCP PDU)。此类MAC PDU由更低层向对等协议栈传送。基于报头信息,MAC接收器和RLC接收器能够重组原RLC SDU。
本发明特别关注的是MAC和RLC报头中的长度字段和长度指示符。它们为接收对等协议实体提供重组包含的SDU所需的信息。
在本发明的上下文中,MAC报头中的长度字段和RLC报头中的长度指示符指定服务数据单元(SDU)或其段的大小。备选,这些字段可提供有关SDU位置的信息,即,从包含PDU的第一(有效负载)字节开始的SDU第一字节的距离。然而,如果最大支持SDU小于最大支持PDU,则前者更有效。这两种类型的字段允许接收器确定任何包含的SDU或其段的第一和最后字节的大小,并由此确定其位置。在本文档的剩余部分,我们因此使用术语SDU位置标识符作为此类字段的常规术语。
SDU位置标识符的所需大小取决于被编址SDU和/或包含其的PDU的预期大小和大小颗粒度。通常使用的颗粒度是一个字节。为能够对最大2x字节的PDU内的任何大小或位置编址,长度字段和长度指示符必须包括至少x比特(例如,215=32768)。在最大支持SDU已知小于最大支持PDU时,x可以是最大支持SDU的大小。
在最新技术协议中,此类长度和位置标识符的大小根据最大预期PDU或SDU大小静态或半静态配置。
图7示出RLC/MAC报头的示例,并且提供LTE RLC和MAC中报头字段所需的比特数量估计。能够看到,长度字段(LF)及长度指示符(LI)对报头的总大小有较大影响。只要有效负载与报头大小相比是大的,则这不是一个大问题。然而,如果只有几个字节的有效负载需要封装,则这是资源浪费。
如果PDU中的有效负载小,则相对报头开销大。例如,只有单个VoIP分组包括在随后封装在一个MAC PDU中的一个RLC PDU中时,长度字段(LF)形成相当大的开销。原因是固定大小的长度字段必须也支持很大的传输块,因此必须使用例如15比特。对于例如30字节的小分组,这累计为约6%的开销。由于所有SDU大部分是小分组(例如,VoIP、TCP-ACK和SIP信令),因此,这变得相当大。
如果若干小的SDU要封装在单个RLC PDU中,另一个问题会发生。随后,如图8所示,除最后一个SDU外的所有SDU需要长度指示符(LI)。如果每个嵌入式RLC SDU是例如只30字节(240比特),则对除最后RLC SDU外所有SDU而言,13+1比特的开销等于几乎6%。
图8示出4个RLC SDU封装在一个RLC PDU中的RLC/MACPDU的RLC/MAC报头。
如例如3GPP TS 25.322中所述的UMTS RLC协议已经提供了使长度指示符大小适应最大预期PDU大小的可能性。然而,在UMTSRLC中,PDU大小已预配置(对于UM,最大大小已预配置,并且LI取决于此最大大小)。
EP 1104207公开了一种具有可变有效负载字段的数据分组,并且文中解决方案将长度指示符字段更改为固定颗粒度的适当长度。为实现此更改,在报头中添加单独的字段以指示有效负载长度是否不是完整的八位字节单元,以及不是完整的八位字节单元时指示适当的颗粒度。这具有的缺陷是在每个分组的基础设施网络每级需要检查以便推断数据分组的大小和类型。它要求更改数据分组的标准化实现,并且确实仍需要相当大的报头大小。
此外,UMTS中只支持两个不同的LI大小。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决方案以解决至少一些上述问题和缺陷。这在多个方面中提供,其中的第一方面,用于优化PDU中报头大小的电信节点包括:
-用于从PDU的实际大小获得SDU位置标识符的所需大小的部件;
-用于生成具有已优化SDU位置标识符大小的PDU报头的部件;
-用于在单独的通信信道上或另一报头元素中发送具有关于PDU大小的信息的控制信号到接收节点的部件;
-用于将PDU发送到接收节点的部件。
节点布置还可包括:
-用于从发射节点布置接收具有关于PDU大小的信息的控制信号信息的部件;
-用于从PDU的所述大小获得SDU位置标识符的最佳大小的部件;
-用于从发射节点布置接收已优化PDU的部件;
-用于基于SDU位置标识符的所述获得的大小将接收的已优化PDU解码的部件。
SDU位置标识符的最佳大小取决于PDU和/或SDU的支持大小。SDU位置标识符表示PDU内SDU的大小和位置,其最佳大小可作为舍入到最近更高整数,以字节表示的PDU大小的以二为底的对数的函数来计算。LF_size=ceil(log2(PDU_Size))
如果包含的SDU大小已知小于给定PDU的大小,则SDU位置标识符的大小能够确定如下:LF_size=ceil(log2(min(PDU_Size,MAX_SDU_Size)))
媒体接入控制功能可设置SDU位置标识符大小。SDU位置标识符大小设为任何整数。
根据协议规定,SDU位置标识符大小的颗粒度可大于一比特。最佳大小随后上调到下一支持大小。
控制信号信息可以是在公共控制信道上传送的传输格式信息。公共控制信道可以是L1控制信道。
本发明仍有的另一方面是提供一种用于优化电信网络中有效负载数据分组报头大小的方法,包括以下步骤:
-从PDU的实际大小获得服务数据单元SDU位置标识符的所需大小;
-生成具有已优化SDU位置标识符大小的PDU报头;
-在单独的通信信道上或另一报头元素中发送具有关于所述PDU所述大小的信息的控制信号到接收节点;
-发送所述PDU到所述接收节点。
本发明还有的另一方面是提供一种用于在电信网络中传送有效负载数据分组的信号,包括具有可动态调整SDU位置标识符大小的报头。
此外,在电信网络的节点中提供了指令集,包括用于以下操作的指令集:
-从发射节点布置接收具有关于PDU大小的信息的控制信号信息;
-从PDU的所述大小获得SDU位置标识符的最佳大小;
-从发射节点布置接收已优化PDU;
-基于SDU位置标识符的所述获得大小将接收的已优化PDU解码。
本发明的基本概念是根据例如MAC PDU和RLC PDU等总分组数据单元大小的大小优化SDU位置标识符的大小。此优化是分别基于完整传输块的大小和完整RLC PDU的大小的知识。这在传输前在用户端和基础设施端均已完成,并且两端布置为根据此方案将分组解码。通过使用单独的信号指示LF和/或LI字段的更改,可能在标准化通信协议中包含本发明而不修改其核心。本发明具有的优势是灵活调整报头的大小,从而提供更小的数据分组并降低不必要的通信开销。此外,本发明将与此类型通信的当前标准不冲突,允许在此类型的当前通信网络中方便地实现解决方案。
附图说明
下面将参照附图中所示的示范实施例,以非限制性方式更详细地描述本发明,其中:
图1以示意图方式示出根据本发明的网络拓扑;
图2以示意图方式示出根据本发明的用户设备;
图3以示意图方式示出根据本发明的基础设施装置;
图4以示意图方式示出根据本发明的方法;
图5以示意图方式示出根据本发明的另一方法;
图6以示意图方式示出根据本发明的有效负载数据分组;
图7以示意图方式示出根据已知技术的普通RLC/MAC PDU的RLC/MAC报头;以及
图8以示意图方式示出根据已知技术的普通RLC/MAC PDU的RLC/MLAC报头。
具体实施方式
在图1中,标号100一般表示根据本发明的网络。例如移动电话101、膝上型计算机102或PDA(个人数字助理)103等某种用户设备(UE)101、102、103在无线链路上直接或间接连接110到电信网关(例如基站)104,并与在通信基础设施网络105上或通过该网络与可用的其他用户(未示出)或服务(未示出)通信。通信网络例如可包括电信网络100的基础设施网络部分和因特网。在图1中,通信网关经任何合适种类的固定或无线网络链路106连接到通信基础设施网络105。基础设施网络105可包括非公共网络或公共网络(例如,因特网)。
用户设备和/或电信网关可全部表示为电信节点,并且在本发明中,它们布置用于优化分组数据单元PDU中报头的大小,并且节点包括:
-用于从PDU的实际大小获得服务数据单元SDU位置标识符的所需大小的部件;
-用于生成具有已优化SDU位置标识符大小的PDU报头的部件;
-用于在单独的通信信道上或另一报头元素中发送控制信号到接收节点的部件(注意,RLC长度指示符的大小可从MAC报头中的长度字段中获得。两者可包含在同一传输块中,并且因此不在单独的通信信道上),控制信号具有关于PDU大小的信息(此其它控制信息可以是a)指定完整MAC PDU大小的L1控制信息,也可以是b)指定完整RLC PDU大小的长度字段。a)可用于获得最佳LF,并且b)可用于获得LI(长度指示符)的最佳大小);
-用于将PDU发送到接收节点的部件。
节点还可包括:
-用于从发射节点布置接收具有关于PDU大小的信息的控制信号信息的部件;
-用于从PDU的所述大小获得SDU位置标识符的最佳大小的部件;
-用于从发射节点布置接收已优化PDU的部件;
-用于基于SDU位置标识符的已获得大小将接收的已优化PDU解码的部件。
SDU位置标识符的最佳大小取决于PDU和/或SDU的支持大小。SDU位置标识符表示PDU内SDU的大小和位置,其最佳大小可作为舍入到最近更高整数,以字节表示的PDU大小的以二为底的对数的函数来计算。
LF_size=ceil(log2(PDU_Size))
如果包含的SDU大小已知小于给定PDU的大小,则SDU位置标识符的大小可确定如下:
LF_size=ceil(log2(min(PDU_Size,MAX_SDU_Size)))
根据协议规定,SDU位置标识符大小的颗粒度可大于一比特。最佳大小随后上调到下一支持大小。支持大小可以是任何适合的整数个比特。
一种用于在电信网络中优化有效负载数据分组的报头大小的方法可包括以下步骤:
-从PDU的实际大小获得SDU位置标识符的所需大小;
-生成具有已优化SDU位置标识符大小的PDU报头;
-在单独的通信信道上或另一报头元素中发送具有关于所述PDU大小的信息的控制信号到接收节点;
本发明的想法是例如长度字段(如图1和2所示)等服务数据单元(SDU)位置标识符的实际所需大小从不大于
LF_Size_Opt=ROUNDUP(Log2(MAC_PDU_Sizebyte))
这同样适用于取决于RLC PDU大小的长度指示符(也在图1和2中示出):
LI_Size_Opt=ROUNDUP(Log2(RLC_PDU_Sizebyte))
原因是LF和LI实际上是指向PDU中的位置(字节)的指针,。并且所有这些位置的索引号小于以字节表示的PDU的总大小。
在本发明的方法中,MAC(RLC)发射器根据传输块(RLC PDU)的实际大小设置LF字段(LI字段)的大小。这可通过检查在软件中要传送的分组大小和确定长度字段的适合大小而完成。接收器应用相同的规则确定接收传输块(RLC PDU)中的LF字段(和/或LI字段)的大小。注意,从例如在公共控制信道(例如,L1控制信道)上传送并且无论如何要解码的传输格式知道完整传输块的大小。因而从长度字段(LF)知道RLC PDU的大小。公共控制信道可与用于传送有效负载业务的通信信道分开(逻辑和/或物理分开)。
在第二实施例中,只有选定大小可允许用于LF和LI字段。例如,某人可能要获得字节对齐的报头大小,即,8比特的倍数的大小。与“E”比特组合后,LI因此应为7或15比特。这样,上述规则可延伸,因此,瞬间LI长度为7(对于小于128字节的RLC PDU)或15(对于大于128字节的RLC PDU)。方法可在上行链路和下行链路两个方向,在通信链路的两端的装置中,即,在UE 101中和在布置作为到通信网络105网关的合适基础设施装置104(例如,取决于通信技术和网络配置的基站或RNC)中执行。两个装置(用户端和基础设施端)也布置为将已使用已优化SDU位置指示符传送的分组解码。SDU位置指示符可以流传送(streaming)方式动态优化。
现在将提供用于长度字段的示例。如果RLC SDU是例如30字节(240比特)大,则例如15比特的固定大小长度字段产生约6%的开销。由于所有SDU大部分是小分组(例如,VoIP、TCP-ACK或SIP信令),因此,这对总体协议效率有相当大的影响。
实际上,5比特长度字段将足以描述最大255比特的RLC PDU的大小。对于上述30字节RLC SDU,这产生了约2%的相对开销(5/240),与固定长度指示符相比,这是一个相当大的改进。注意,接收器可基于在例如,L1控制信道等公共控制信道上传送的传输格式确定长度字段的实际大小。传输格式包括含填充(padding)的完整传输块(MACPDU)的大小。具有根据此示例的配置的有效负载数据分组在图6中与长度指示符大小的下面示例一起示出。
类似的示例可为长度指示符(L1)给出。例如,如果MAC报头指示嵌入的RLC PDU只是30字节大,但固定LI字段将仍需要为13字节以便也支持大RLC SDU。连接LI字段大小到RLC PDU实际大小的潜在增益因而在此示例中为8比特。图6示出使用与长度字段LF配置的上述示例相关的此示例的有效负载数据分组(PDU)。
本发明描述了一种有效降低LTE(即,3GPP无线电技术的长期演进,用于例如通过优化信令实现3GPP无线电接入技术向高数据率、低等待时间和分组优化无线电接入技术的演进)中RLC报头大小的简单方式,但也适用于以类似方式生成和传递数据单元的任何其它通信系统。
报头开销是LTE协议设计中的重要问题,因为它影响协议性能及系统容量。解决方案提高了效率和通信速率,特别是对于生成诸如VoIP、TCP-ACK和存在信息(Presence-Information)等许多小数据单元的服务。例如,对于VoIP服务,由于此类型的通信取决于低等待时间(即,通信转移中的小延迟,VoIP服务的用户将确定至少部分关于通话与它到达通信链路另一端之间延迟的服务质量),因此,这特别受关注,并且通过调整分组大小,可能降低发射时间,并且降低在通信信道上发送的数据量,使得通信性能提高。
上述长度优化解决方案在基础设施节点和/或用户设备中实现为软件(在处理单元中运行,例如,微处理器或DSP数字信号处理器)中的指令集,或者实现为一些硬件(例如,FPGA现场可编程门阵列或ASIC专用集成电路)中的指令集。
图2在示意方框图中示出根据本发明的用户设备200。处理单元201(例如,处理器)布置为运行指令集以操作设备的通信部分。处理器201又可使用易失性或非易失性解决方案的至少一个存储单元202、203(例如,RAM或闪存)。用户接口单元204可与使用任何适合类型的用户接口设备(例如,键盘、小键盘和/或其它类型的按钮或甚至话音控制解决方案)的用户设备交互。用户设备200可布置有通信接口205,以便经通信网关104与通信网络105通信,并且它还可布置有单独的通信接口206,以便与外部或内部单元或装置通信;例如,如果用户设备200是膝上型计算机的一部分,则单独的通信接口可连接到内部膝上型处理和通信部分,以便在通信网络105与膝上型计算机102中任何应用之间传递信息。
指令集可在生产时间插入设备中,使用到电信网络100的无线通信链路下载,或者使用到通信网络的另一链路下载,诸如但不限于移动电话101与PC(未示出)之间的同步链路、膝上型计算机与通信网络(例如,因特网)之间的TCP/IP链路以及在PDA与又连接到例如因特网的PC之间的无线链路(例如,使用至少无线通信协议的蓝牙、802.11、802.15或802.16系列之一)。
图3在示意方框图中示出根据本发明的基础设施节点(例如,基站或RNC),其中处理单元301处理通信数据和通信控制信息。基础设施节点300还包括易失性(例如,RAM)302和/或非易失性存储器(例如,硬盘或闪存)303及接口单元304。基础设施节点300可还包括下游通信单元305和上游通信单元306,每个具有相应的连接接口(未示出)。基础设施节点中的所有单元可通过处理单元301直接或间接相互通信。用于处理连接到网络的移动单元来往通信的软件至少部分在此节点中执行,并且也可存储在节点中;然而,软件也可在节点启动时或者在例如服务间隔期间的以后阶段动态加载。软件能够实现为计算机程序产品,并分发和/或存储在可移动计算机可读介质上,例如软盘、CD(压缩磁盘)、DVD(数字视频磁盘)、闪存或类似可移动存储介质(例如,压缩闪存、SD安全数字、记忆棒、miniSD、MMC多媒体卡、智能介质、transflash、XD)、HD-DVD(高清晰DVD)或蓝光DVD(Bluray DVD)、基于USB(通用串行总线)的可移动存储介质、磁带介质、光学存储介质、磁光介质、磁泡存储器,或者经网络(例如,以太网、ATM、ISDN、PSTN、X.25、因特网、局域网(LAN)或能够将数据分组传输到基础设施节点的类似网络)作为传播信号分发。
图4在示意方框图中示出根据本发明的方法,其中,通信的发射器端(基础设施或用户端):
401.检查通常该应用要发送的每个分组或数据分组类型的数据分组(分组数据单元);
402.计算适当的长度字段大小:
403.计算适当的长度指示符大小:
404.相应地创建或调整要发送的数据分组;
405.发送关于数据分组或数据分组类型的同步控制信令信息分组(例如,在单独的物理或逻辑控制信号信道上);
406.发送创建或调整的数据分组。
反之亦然,通信的接收器端具有处理数据分组以将它们解码成应用特定的数据的过程,这在图5中示出,其中接收器:
501.接收包括有关要接收的数据分组的信息的控制信号信息分组;
502.接收有效负载数据分组;
503.使用来自控制信号信息的信息将有效负载数据分组解码,其中提供了长度字段和长度指示符;
504.将解码的有效负载信息传送到应用。
本发明可在多个电信应用中适用,并且它不限于上面在3GPP网络中提供的示例。
应注意的是,“包括”一词并不排除所列元素或步骤外其它元素或步骤的存在,并且元素前的数词“一”并不排除存在多个此类元素。本发明能够至少部分在软件或硬件中实现。还应注意的是,任何参考标记不限制权利要求的范围,并且若干“部件”、“装置”和“单元”可由相同的硬件项表示。
上面提到和描述的实施例只作为示例提供,不应限制本发明。本领域的技术人员将明白如下面专利权利要求中所述的本发明范围内的其它解决方案、使用、目的和功能。
定义
LTE     长期演进
RLC     无线电链路控制
MAC     媒体接入控制
PDU     分组数据单元
SDU     服务数据单元
VoIP    因特网话音协议
GGSN    网关GPRS服务节点
GPRS    通用分组无线电业务
GTP     GPRS隧道协议
IP      因特网协议
PDN     分组数据网络
PDP     分组数据协议
PLMN    公共陆地移动网络
RNC     无线电网络控制器
SGSN    服务GPRS支持节点
UE        用户设备(=MS)
UMTS      通用移动电信系统
LAN       局域网
TCP/IP    传输控制协议/因特网协议
ACK       确认
SIP       会话启动协议

Claims (8)

1.一种在电信网络(100)中用于优化分组数据单元,即,PDU中报头大小的节点装置,包括:
-用于从所述PDU的实际大小获得服务数据单元,即,SDU位置标识符的所需大小的部件,其中SDU位置标识符包括至少长度字段和长度指示符之一;
-用于生成具有已优化SDU位置标识符大小的PDU报头的部件,其中已优化SDU位置标识符大小采用以字节表示的PDU的以二为底的对数的函数并舍入到最近更高整数来计算;
-用于在与所述PDU报头分开的报头中将具有关于所述PDU大小的信息的控制信号发送到接收节点装置(101、102、103、104)的部件;以及
-用于将所述PDU发送到接收节点装置的部件。
2.如权利要求1所述的节点装置,还包括:
-用于从发射节点装置(101、102、103、104)接收具有关于所述PDU大小的信息的控制信号信息的部件;
-用于从关于所述PDU大小的信息获得所述已优化SDU位置标识符大小的部件;
-用于从所述发射节点装置接收已优化PDU的部件;
-用于基于所述SDU位置标识符的所获得的大小将所接收的已优化PDU解码的部件。
3.如权利要求1到2任一项所述的节点装置,其中媒体接入控制功能设置SDU位置标识符大小。
4.如权利要求1到2任一项所述的节点装置,其中控制信号信息是在公共控制信道上传送的传输格式信息。
5.如权利要求4所述的节点装置,其中所述公共控制信道是L1控制信道。
6.如权利要求1到2任一项所述的节点装置,其中所述节点装置包括移动终端或基础设施节点之一。
7.一种用于在电信网络(100)中优化分组数据单元,即,PDU的报头大小的方法,该方法包括以下步骤:
-从所述PDU的实际大小获得服务数据单元,即,SDU位置标识符的所需大小,其中SDU位置标识符包括至少长度字段和长度指示符之一;
-生成具有已优化SDU位置标识符大小的PDU报头,其中已优化SDU位置标识符大小采用以字节表示的PDU的以二为底的对数的函数并舍入到最近更高整数来计算;
-在单独的通信信道上或另一报头元素中发送具有关于所述PDU大小的信息的控制信号到接收节点;
-发送所述PDU到所述接收节点;
其中所述控制信号包括关于所述SDU位置标识符大小的信息。
8.一种在电信网络(100)中的接收节点,该接收节点包括
-用于从发射节点装置(101、102、103、104)接收具有关于分组数据单元,即,PDU大小的信息的控制信号信息的部件,所述PDU要在另一消息中接收;
-用于从关于所述PDU大小的所述信息获得SDU位置标识符的最佳大小的部件,其中SDU位置标识符包括至少长度字段和长度指示符之一,并且其中SDU位置标识符的最佳大小采用以字节表示的PDU的以二为底的对数的函数并舍入到最近更高整数来计算;
-用于从所述发射节点装置接收已优化分组数据单元的部件;
-用于基于所述SDU位置标识符的所获得的大小将所接收的已优化PDU解码的部件。
CN2007800399838A 2006-10-27 2007-06-20 长度指示符优化 Active CN101529827B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

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SE0602284 2006-10-27
SE0602284-2 2006-10-27
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PCT/EP2007/005412 WO2008049472A1 (en) 2006-10-27 2007-06-20 Length indicator optimization

Publications (2)

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