CN101605355B

CN101605355B - 一种用于LTE-advanced网络中继节点上的ROHC混合工作方式

Info

Publication number: CN101605355B
Application number: CN2009100866003A
Authority: CN
Inventors: 洪佩琳; 周伟; 薛开平; 铁晓磊
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2009-06-12
Filing date: 2009-06-12
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2029-06-12
Also published as: CN101605355A

Abstract

本发明在LTE-advanced网络中提供了一种中继节点上使用的ROHC混合工作方式的方法。在该方法中，考虑了中继节点的作用，同时结合了头标压缩方案中点到点工作方式和端到端工作方式的优点，在单次数据报文压缩和解压缩过程的基础上，采用在中继节点上按需重传缓存报文的方式，改善了端到端方式中的错误恢复机制，减少了头标压缩过程中出错时的无线链路报文开销。

Description

一种用于LTE-advanced网络中继节点上的ROHC混合工作方式

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及一种用于LTE-advanced(LTE-A，Long-termEvolution advanced，3GPP LTE的进一步演进)网络中继节点上的ROHC(Robust HeaderCompression，稳健性头标压缩)混合工作方式。

背景技术

在未来的LTE-advanced网络中，VoIP(Voice over IP)等多媒体传输是最重要的应用之一。但是类似于VoIP这样的应用有一个非常重要的问题——协议报文头标开销过大。在一般情况下，VoIP的音频数据包较小(如20字节左右)，而承载此VoIP音频数据的IP/UDP/RTP的协议报文头标将至少是40字节。在这种情况下，协议报文头标开销将占有60％多甚至更高。当网络层采用IPv6协议的时候，由于IPv6地址长度的增长，这种头标开销将更大。为了解决这个问题，LTE在PDCP层次上规范了头标压缩功能，用来处理过大的头标开销问题。同时，3GPP组织还选择了稳健性头标压缩ROHC(RObust HeaderCompression)协议作为具体的头标压缩应用协议。

头标压缩可以对冗余的协议报文头标进行处理，由压缩端和解压缩端组成。压缩数据在压缩端和解压缩端之间进行传输。ROHC头标压缩的原理图如图1所示。

图1中包含两个功能实体：压缩端和解压缩端。这些功能实体在LTE网络中可以为UE(User Equipment，用户设备)或者eNodeB(Enhanced NodeB，基站，可缩写为eNB)。在ROHC协议中，压缩端首先将数据流的协议报文头标信息保存在上下文关联(Context)中，并将包含报文头标信息的上下文关联发送给解压缩端。当解压缩端收到此信息后，可以构建解压缩的上下文关联，并利用此信息来解压传输过来压缩后的数据报文。只有压缩端和解压缩端中的上下文关联信息一致的时候，解压缩端才可以对头标压缩后的报文进行正确的解压。从这里也可以看到，无论是压缩端还是解压缩端，为了能够进行正确的头标压缩功能，都要完成两部分工作：一部分是头标压缩状态的维护，另一部分是对数据报文头标的压缩和解压缩处理。

在LTE-advanced中，Relay(中继)技术将作为网络系统中很有可能采用的一种重要的候选技术，可以用来增加原有小区的覆盖范围，在某些应用场景下还可以增加系统容量。在中继节点(Relay Node，RN)引入后，UE和eNodeB之间的数据传输将会要通过中继节点。当此数据需要采用头标压缩时(如VoIP应用)，中继节点的引入将会影响头标压缩的工作方式。

在中继节点引入后，现有的头标压缩工作方式可以扩展为两种：点到点的工作方式和端到端的工作方式。1)点到点的工作方式是在UE和中继节点以及中继节点和eNodeB之间分别建立头标压缩会话，这种工作方式会带来对数据报文的重复压缩和解压；2)端到端的方案直接在UE和eNodeB之间建立头标压缩会话，这种工作方式在头标压缩报文发生错误时，需要重新从初始压缩端获取原始数据，具有较大的解压缩出错恢复开销。两种工作方式的工作示意图分别见图2和图3。

本发明考虑了中继节点的作用，同时结合了头标压缩方案中点到点工作方式和端到端工作方式的优点，提出了一种用于中继节点上头标压缩的混合工作方式。本发明在使用单次数据报文压缩和解压缩过程的基础上，采用在中继节点上按需重传的方式，改善了端到端方式中的错误恢复机制。

发明内容

当LTE-advanced网络中引入中继节点后，中继节点上无论是采用点到点的工作方式还是端到端的工作方式，都在性能和开销上存在缺陷。本发明在分析头标压缩功能的前提下，为了能够克服两种已有头标压缩工作方式的缺陷，提出了一种应用于中继节点上的ROHC混合工作方式。

由于头标压缩功能实体包括两部分工作：ROHC状态的维护和压缩数据报文的处理。本发明利用了这点，在中继节点上维护UE和eNodeB之间的ROHC会话的状态以及相应的Context信息，但是并不对头标压缩后的报文进行解压缩处理。同时，中继节点上还维护有一定的报文缓存，当ROHC数据处理出错时，中继节点可以根据自身的状态按需转发相应的缓存报文，而不必从初始压缩端再度获取数据，从而节省了有限的无线链路带宽。在中继节点上的ROHC混合工作方式中，一般情况下，头标压缩的数据报文只会在中继节点上进行转发，而不会执行报文的压缩和解压缩操作；只有在数据处理出错的情况下，中继节点才会根据出错时的状态，来重传缓冲的报文。在这种混合工作模式中，UE和eNodeB之间的中继节点只需要进行一次数据报文头标的压缩和解压缩过程，同时采用按需重传缓存报文的方式，减少了头标压缩过程中出错时的无线链路报文开销。

除此之外，该方法还包括如下两个组成部分(以UE为压缩端，eNodeB为解压缩端作为例子)：

●中继节点如何维护ROHC会话对应的状态：

中继节点为了能够完成对可能出错的报文解压缩的功能，需要维护对应ROHC会话的状态信息。这里的状态信息维护从收到压缩端的ROHC初始化报文开始，一直持续到此ROHC会话结束。一个完整的状态同步过程描述如下。

1、中继节点收到UE发送给eNodeB的ROHC协议IR(Initiation and Refresh，初始化和刷新)报文，从中分析出上下文标识符CID(Context Idetification)，并创建一个和此CID相关联的会话状态；

2、中继节点获取ROHC报文中的分组类型信息。由于分组类型信息对应着ROHC端的特定状态，所以中继节点可以根据此值来更新中继节点上的会话状态信息，见图4所示；

3、同时，中继节点还对eNodeB发送的ACK和NACK分组报文进行处理。其中ACK表示压缩状态正常，需要提升一个压缩解压等级，NACK则表示当前解压缩发生了错误，需要降低一个压缩解压等级。中继节点可以根据此信息来更新自己当前的状态；

4、当错误无法恢复时(如压缩端发送的数据本身是错误的)，则将状态调整到初始化状态。由于同时删除了中继节点中所有的缓存报文，所以并不会影响到出错报文的校验。

最终，中继节点上为每个ROHC会话维护了相应的状态信息。此状态信息主要用于出错报文的解压缩处理以及ROHC端状态的同步。

中继节点如何进行错误处理：

在头标压缩过程中，由于某些如超时等的原因，压缩端和解压端之间的数据发生了错误。此时，eNodeB将无法正确地解压接收到的ROHC数据，于是向中继节点发送NACK报文，中继节点收到此NACK报文后，对相应的缓存中的压缩报文进行解压缩和校验。如果校验结果出错，则需要从初始压缩端UE获取数据；如果校验结果正确，则将当前UE状态和原始报文发送给解压端eNodeB。具体过程见图5所示。

对于头标压缩运行过程中产生的错误，如果错误是在RN-eNodeB(解压端)之间产生，则不用从初始压缩端上来获取原始的ROHC数据。

在这种ROHC混合工作方式中，中继节点参与到了头标压缩状态维护的过程中，但是却没有带来更多的额外处理开销，只是在需要的时候传递缓存数据。UE和eNodeB之间仅仅进行了单次的压缩和解压缩，同时使用中继节点重传的方式改善了错误处理机制。

附图说明

图1ROHC头标压缩原理示意图；

图2ROHC点到点的工作方式；

图3ROHC端到端的工作方式；

图4混合工作方式中的状态创建；

图5混合工作方式中的错误处理。

具体实施方式

在本专利提出的中继节点上的ROHC混合工作方式中，中继节点采用了单次的压缩和解压缩过程，并在处理出错的时候按需重传缓存报文。具体的工作过程描述如下(继续以图2中UE向eNodeB发送压缩数据为例，其中，UE为压缩端，eNodeB为解压端)：

●UE向eNodeB发送的数据需要使用ROHC头标压缩功能。UE经过中继节点向eNodeB发送ROHC协议中的IR(Initiation and Refresh，初始化和刷新)报文，用来指示eNodeB建立一个新的ROHC会话。其中，IR报文中包含CID(Context Idetification，上下文标识符)；

●中继节点收到此IR报文后，获取报文中的CID值，并使用此值创建一个ROHC会话的状态，维护相应的Context，监听UE和eNodeB之间ROHC会话；

●eNodeB收到IR报文后，同样的获取CID值并建立一个为数据报文解压缩的上下文环境，用来解压缩以后UE发送的压缩报文；

●当UE和eNodeB之间的ROHC会话建立之后，UE可以发送压缩后的数据，而eNodeB则可以根据CID来解压数据；

●对于UE和eNodeB之间传递的报文分组，中继节点可以获取其中的报文类型信息，并根据CID更新自身维护的对应ROHC会话状态。对于UE发送给eNodeB的压缩数据，中继节点缓存其部分报文，为以后错误恢复使用；

●在数据解压发生错误时(如压缩端和解压端之间的状态不同步)，eNodeB向UE发送一个NACK分组，指示当前解压缩数据发生了错误；

●中继节点收到NACK类型的报文后，获取CID，并根据CID获取对应的ROHC会话状态信息；

●中继节点在对应的ROHC会话状态信息下解压缩缓存的ROHC报文分组，并对恢复后的数据进行Checksum校验。如果校验的结果正确，表示报文在RN-eNodeB之间出错，中继节点将缓存的报文进行重传；否则，表示UE-RN链路阶段就已经产生了错误，中继节点存储的报文也是不正确的。中继节点继续将NACK转发给UE，并删除缓存的错误报文。

Claims

1.一种用于LTE-advanced网络中继节点上的ROHC混合工作方法，其特征在于，中继节点上维护UE和eNodeB之间ROHC会话的状态信息和上下文环境，而不需要对头标压缩报文进行压缩和解压缩处理；在解压端头标压缩报文处理出错的时候，中继节点根据自身的状态和相应的缓存压缩报文的检测结果，按需重传缓存的压缩报文。

2.根据权利要求1所述的方法，中继节点对ROHC协议中的ACK和NACK分组报文进行处理，为按需重传缓存报文的方法提供依据。

3.根据权利要求1所述的方法，中继节点上缓存部分为转发的头标压缩报文；中继节点在对头标压缩数据进行校验后，如果校验出错，将NACK报文转发给初始压缩端；而如果校验成功，则表示头标压缩数据是在中继节点和解压缩端发生了错误，由于中继节点上维护了部分头标压缩报文的缓存，直接转发相应的缓存报文到解压缩端。

4.根据权利要求1所述的方法，在头标压缩报文处理出错时，解压缩端将会发送一个NACK报文；当中继节点收到此类型报文后，对相应的头标压缩数据进行解压缩和校验，并按需转发相应的缓存报文。

5.一种用于LTE-advanced网络中继节点上的ROHC混合工作方法，其特征在于，中继节点上维护UE和eNodeB之间ROHC会话的状态信息和上下文环境，而不需要对头标压缩报文进行压缩和解压缩处理；中继节点在收到ROHC协议中的初始化和刷新IR报文后，从中分析出ROHC的会话标识符CID，并建立一个和此CID相关联的会话状态，在中继节点在为ROHC会话建立相关联的会话状态信息之后，将根据ROHC协议报文中的分组类型信息更新中继节点上的会话状态信息。