CN102301630A - 用于rlc协议的新分组指示符 - Google Patents

Abstract

在实现无线电链路控制(RLC)协议的通信终端中，通过在RLC数据块中使用本发明中称为新分组指示符的附加的长度指示符来缓解对更高层协议的错误传播，除了常规长度指示符指示更高层分组的最后段外，所述附加的长度指示符指示新的更高层分组的开始。新分组指示符防止RLC数据块开始处的LLC数据段与前一数据块中的LLC数据段连结(即使在未收到前一数据块中的长度指示符时)。

Description

用于RLC协议的新分组指示符

背景技术

本发明一般涉及用于无线通信网络的无线电链路控制协议，更具体地涉及用于分段和重组装更高层数据分组以改善对分组丢失的健壮性的方法和设备。

无线电链路控制(RLC)是用于无线通信网络中的协议，用来减少无线信道上的错误率。RLC将更高层分组划分为称作RLC数据块的较小单元，以用于无线通信信道上的传送。根据RLC操作模式，重传协议可用于确保每个RLC数据块的输送。如果RLC数据块在接收器丢失，那么接收器能够请求重传丢失的RLC数据块。在接收器从所接收的RLC数据块来重组装更高层分组。

RLC协议具有三个主要的操作模式：确认模式(AM)、非确认模式(UM)和非持久模式(NPM)。在AM中，RLC使用重传协议来确保所有RLC数据块的输送。如果在接收终端丢失RLC数据块，则接收终端能够请求重传丢失的RLC数据块。在UM中，没有重传，且RLC忽略任何丢失的分组。在NPM中，RLC也使用重传协议来请求重传丢失的RLC数据块。NPM不同于AM之处在于，对于相同RLC数据块的重传被限制于首次传送之后的预定时间期。NPM例如对于VoIP分组的传送和关心分组等待时间的其它情形是有用的。

在RLC中，长度指示符用于指示更高层分组的结束。更具体来说，当RLC数据块包含更高层分组的最终段时，长度指示符被加入到RLC数据块以指示其包含了更高层数据分组的最后段以及该最终段的长度。丢失含有这些长度指示符之一的RLC数据块，可引起RLC层错误地重组装更高层数据分组，这可导致在更高层更大的数据丢失。这种影响在本文中被称为错误传播。错误传播导致某些更高层分组被重传和/或丢弃，即使这些更高层分组是被正确接收的。因此，需要改进RLC协议，以防止对更高层协议的错误传播，并由此增加对RLC分组丢失的健壮性。

发明内容

本发明提供一种用于RLC的健壮的RLC分段和连结过程，以缓解对更高层协议的错误传播的问题。更具体来说，本发明的实施例通过在RLC数据块中使用附加的长度指示符(在本文中称为新分组指示符)来缓解对更高层协议的错误传播，除了常规的长度指示符指示更高层分组的最后段的长度之外，所述附加的长度指示符指示新的更高层分组的开始。该新分组指示符阻止RLC数据块开始处的更高层数据与前一RLC数据块中的数据连结(即使在未接收到前一数据块中的长度指示符时)。

一个示范实施例包括一种将数据分组从传送终端传送到接收终端的方法。该方法包括：将更高层数据分组的数据段封装在更低层数据分组中；如果该数据段包括新的更高层数据分组的开始，则将设置成预定值的新分组指示符添加到该更低层数据分组，以指示新的更高层数据分组的起始；如果该数据段包括更高层数据分组的结束，则将长度指示符添加到该更低层数据分组。

另一个示范实施例包括一种用于传送数据到远程终端的通信终端(例如，基站或移动终端)。该通信终端包括：收发器，用于在无线通信信道上传送和接收信号；以及处理器，用于生成在无线通信信道上传送的数据分组。该处理器配置成：将更高层数据分组的数据段封装在更低层数据分组中；如果该数据段包括新的更高层数据分组的开始，则将设置成预定值的新分组指示符添加到该更低层数据分组，以指示新的更高层数据分组的起始；如果该数据段包括更高层数据分组的结束，则将长度指示符添加到该更低层数据分组。

附图说明

图1示出一种示范移动通信系统，其提供到外部分组数据网络的连接。

图2示出一种用于移动通信系统的示范协议栈，其用于在移动终端和外部分组数据网络之间传送IP分组。

图3示出一种用于在下行链路信道上传送分组的示范情形，其中错误传播可能发生。

图4示出一种用于在下行链路连接上传送分组以缓解错误传播的示范情形。

图5示出一种用于在上行链路信道上传送分组以缓解错误传播的示范情形。

图6示出一种示范格式化过程，用于使用虚拟LLC PDU来格式化RLC数据块。

图7示出一种示范格式化过程，用于使用新分组指示符来格式化RLC数据块。

图8示出一种示范通信终端，其包括用于对RLC数据块进行格式化的RLC处理器。

具体实施方式

现在参考附图，将在基于第三代合作伙伴项目(3GPP)的增强型通用分组无线电服务(EGPRS)标准的示范移动通信系统10的上下文中描述本发明。如图1所示，EGPRS网络10包括GSM/EGPRS无线电接入网(GERAN)12和核心网16。GERAN 12通常包括一个或多个基站子系统(BSS)14。每个ESS 14包括基站控制器(BSC)和一个或多个基站收发信台(BTS)，它们可以共处，也可以在分开的位置中。BTS包括与移动终端100通信所需的天线、RF设备和基带处理电路。BSC管理用于与移动终端100通信的无线电资源，并提供到核心网16的连接。

核心网16包括一个或多个服务GPRS支持节点(SGSN)18和一个或多个网关GPRS支持节点(GGSN)20。SGSN 18为分组交换通信提供支持，为分组交换服务处理会话管理和移动性管理功能，并提供到GGSN 20的连接。GGSN 20用作核心网16网络和外部分组数据网络30(例如因特网)之间的网关。对于分组数据通信来说，移动终端100建立与SGSN 18的通信会话，且GGSN 20将SGSN 18与外部分组数据网络30连接。在相关的EGPRS标准中，核心网16的更详细描述可容易得到。

图2提供了协议栈50的简化图示，其用于移动终端100和SGSN18之间分组数据的传送。协议栈50包括多个协议层。协议栈50的各个层代表了可以由软件实现的协议和程序的集合，所述软件运行在包括处理器和存储器的主机计算装置上。每一层封装从更高层协议接收到的数据，以生成往下传递到较低的下一层的协议数据单元(PDU)。本文中所使用的术语PDU与术语分组同义。

SGSN 18从GGSN 20接收IP分组。IP分组或其它数据分组例如可使用GPRS隧道化协议(GTP)被传送到SGSN 18。SGSN 18和移动终端100所实现的协议栈50包括子网络相关收敛协议(SNDCP)层、逻辑链路控制(LLC)层、无线电链路控制(RLC)层、媒体接入控制(MAC)层和物理层(PL)。SNDCP层将IP分组转换成兼容于基础GPRS网络架构的格式。SNDCP PDU被传送到逻辑链路控制(LLC)层。LLC层提供SGSN 18和移动终端100之间的逻辑连接。LLC层用LLC报头来封装SNDCP PDU以生成LLC PDU。基站系统GPRS协议(BSSGP)层(未显示)将LLC PDU路由至服务BSS 14(例如，通过帧中继物理层)。BSSGP操作于SGSN 18和BSS之间，例如，BSSGP不在空中接口上延伸。

在BSS 14，LLC PDU被提供给无线电链路控制(RLC)层。RLC层建立BSS 14与移动终端100之间的可靠链路(例如，如果对应的分组交换服务的QoS要求的话)。RLC层执行分段和重组装更上层PDU(该示例中是LLC PDU)成RLC分组，其在本文中被称为RLC数据块。随后，RLC数据块被传递到媒体接入控制(MAC)层，该层用MAC报头来封装RLC数据块。MAC层控制跨空中接口的接入信令，包括用于携带RLC数据块的上行链路和下行链路无线电块的指派。随后通过空中接口经由物理层，数据被传送到移动终端100。物理层负责将从MAC层接收的数据转换成适合于通过无线电接口传送至移动终端100的比特流。

RLC协议具有三个主要的操作模式：确认模式(AM)、非确认模式(UM)和非持久模式(NPM)。在AM中，RLC实现重传协议来确保所有RLC数据块的输送。如果在接收终端丢失RLC PDU，那么接收终端能够请求重传丢失的RLC PDU。在UM中，没有重传，且RLC忽略任何丢失的分组。在NPM中，RLC也使用重传协议来请求重传丢失的RLC数据块。NPM与AM不同的是，对于相同RLC数据块的重传被限于首次传送之后的预定时间期。NPM例如对于分组等待时间是主要关心之一的其它类型数据和VoIP分组的传送是有用的。

在RLC中，长度指示符用于指示更高层分组的结束，这些分组在GPRS中包括LLC PDU。更具体来说，当RLC分组包含更高层分组的最终段时，长度指示符被插入RLC数据块中以指示更高层数据分组的结束。丢失含有这些长度指示符之一的RLC数据块，可导致RLC层错误地重组装LLC PDU，这可导致在更高层更大的数据丢失。这种影响在本文中称为错误传播。

错误传播的问题能够用一简单示例来说明。图3示出6个LLCPDU的传送，它们为了简便而在本文中称为LLC 1-6。在图3中指示每个LLC PDU的长度。假设所用的调制和编码方案是MSC6。利用MSC6，每个RLC数据块的有效负载包含74个字节。在该示例中，每个RLC数据块中封装了带有总共72字节的2个LLC PDU。对每个LLC PDU加入1字节长度的指示符，这就完全填满了RLC数据块的有效负载。

通过下行链路信道，三个RLC数据块从基站14传送到移动终端100。在该示例中，假设第二RLC数据块丢失(未收到)，或导致解码失败。在该情况下，第一RLC数据块中所携带的前两个LLC PDU(LLC 1和2)将被传递到LLC层。当拆开第二RLC数据块时，问题开始了。在该示例中，丢失的RLC层将被零填充或错误解码的数据来代替。当RLC层拆开第三RLC数据块时，RLC层将认识到对应于LLC 5的40字节数据段是LLC PDU的最终段。但是，RLC层无法知道该最终段是否是完整的LLC PDU或前一个RLC数据块中传送的LLC的延续。因为没有接收到第二RLC数据块中的长度指示符，所以RLC层可能错误地假设LLC 5是第二RLC数据块中传送的LLCPDU的延续。因此，RLC层会将第三RLC数据块中接收的40字节的实际LLC数据与关联于第二RLC数据块的74字节的数据(零填充或错误解码的数据)连结，从而形成包括114个字节的错误LLC PDU。当LLC层接收该错误LLC PDU时，CRC校验将失败。因此，由于错误传播，额外的LLC PDU将被丢失。

根据一个示范实施例，通过巧妙地使用虚拟LLC PDU来缓解错误传播。对于多种类型的应用，例如IP语音，可传送许多小LLC PDU。当LLC PDU未填满RLC数据块且没有附加数据要发送时，RLC层可生成虚拟LLC PDU来填满RLC数据块。在该情况中，通过适当地设置虚拟PDU的大小以使得无对应长度指示符的虚拟PDU完全填满RLC数据块，能够避免错误传播。根据现有标准，当没有其对应长度指示符的LLC PDU的最终段完全填满RLC数据块时，使用设定为0值的特殊长度指示符。在该情况中，最终LLC段的长度指示符被加入下一个RLC数据块并且设定为0值。因此，当虚拟LLC PDU完全填满RLC数据块时，传送器会将设定为0值的长度指示符插入下一个RLC数据块中。具有设定为0值的长度指示符的RLC数据块向接收器通知新的LLC PDU在该RLC数据块中开始，并防止接收器将该RLC数据块中的LLC PDU与前一个RLC数据块中收到的LLC数据连结。

图4示出如何使用虚拟LLC PDU来避免错误传播。图4示出LLC层所提供的3个真实的LLC PDU和RLC层所生成的3个虚拟LLCPDU的传送。在该示例中，在3个RLC数据块中传送包括40个字节真实数据的3个LLC PDU。通过虚拟LLC PDU来填满RLC数据块。第一RLC数据块中的虚拟LLC PDU包含33个字节，而每个后续RLC数据块中的虚拟LLC PDU包含32个字节。根据现有标准，设定为0值的长度指示符被加入到第二和第三RLC数据块。

在上行链路上禁止使用虚拟LLC PDU。取而代之的是，当LLCPDU在RLC数据块中结束且没有附加的LLC PDU要发送时，填充符(filler)比特可用于填满RLC数据块。常规上，传送器处的RLC层将传送具有两个长度指示符的RLC数据块。第一长度指示符被设置成指示LLC数据段中八位字节的数量，第二长度指示符被设置成127以指示RLC数据块包含填充符比特。如前所述，当包含长度指示符的RLC数据块在基站20被错误解码或丢失时，基站20在重组装LLCPDU时可具有问题，这导致在LLC层甚至更大的丢失。

根据本发明的另一个实施例，通过在RLC数据块中使用在本文中称为新分组指示符的附加的长度指示符来缓解错误传播，除了常规的长度指示符指示更高层分组的最后段外，所述附加的长度指示符指示新的更高层分组的开始。作为示例，设定为值126或某个其它预定值的长度指示符能用作新分组指示符，以指示新的更高层LLC PDU的起始。新分组指示符在前一个RLC数据块丢失或被错误解码的情况下阻止与零填充或错误解码的数据连结。

在一个示范实施例中，新分组指示符仅在LLC PDU的开始段是RLC数据块中的第一LLC数据段时(例如当RLC数据块以新的LLCPDU开始时)才使用。在新的LLC PDU在RLC数据块的中间开始时的情况中，不要求新分组指示符。在LLC PDU开始于RLC数据块的中间的情况下，前一个LLC PDU的最终段的常规长度指示符将指示下一个LLC PDU在哪里开始。

在LLC PDU完全适配于单个RLC数据块内的情况下，RLC数据块可具有两个长度指示符。如果RLC数据块以新的LLC PDU的段开始，则新分组指示符用于指示LLC PDU的开始。如果LLC PDU完全适配于RLC数据块内，则常规长度指示符用于表示LLC PDU最后段的结束。

图5示出上行链路方向中新分组指示符的使用。如图5所示，可将新分组指示符插入RLC数据块中，以指示LLC PDU的开始段。在图5所示示例中，在3个分开的RLC数据块中传送3个LLC分组。每个分组包括三个长度指示符。每个分组中的第一长度指示符是设置成预定值的新分组指示符，该值在该示例中是126。每个RLC数据块中的第二长度指示符是指示LLC PDU在长度上是40个八位字节的常规长度指示符。每个RLC数据块中的第三也是最后的长度指示符设置成预定值，以指示该RLC数据块包含填充符比特。

在没有新分组指示符时，在第一或第二RLC数据块(BN 1或2)丢失或被错误解码的情况下，RLC层可具有重组装LLC分组的问题。在该情况下，RLC层可能将后续RLC数据块(BN＝2或3)中包含的真实LLC PDU与替代第二RLC数据块的零填充或错误解码的数据连结。但是，后续RLC数据块中的新分组指示符将阻止RLC层将后续分组中的LLC PDU与替代前一LLC PDU的错误数据连结。

虽然新分组指示符的使用对于上行链路传送进行描述，但本领域技术人员将领会到，新分组指示符也能够一样用于下行链路传送。

图6示出LLC层中的格式化器所实现的示范格式化过程120，其用于对下行链路上传送的LLC数据块进行格式化。过程120应用于RLC数据块中的每个LLC数据段。从第一LLC数据段开始，RCL层将LLC数据段封装在RLC数据块中(框122)。RLC层随后确定LLC数据段是否是LLC PDU的最终段(框124)。如果是，则RLC层将常规长度指示符加到RLC数据块以指示该LLC数据段的长度(框126)。随后格式化器确定RLC数据块是否被填满(框128)。如果LLC数据段填满了RLC数据块，则继续处理下一个RLC数据块(框136)。如果RLC数据块没有完全填满，则格式化器确定是否存在更多的LLC数据。如果是，则格式化器重复框122-126直至RLC数据块被填满。如果没有更多数据要发送，则格式化器在需要时生成虚拟LLC PDU以填满RLC数据块(框132)并将设为0值的长度指示符加到下一个RLC数据块(框134)。然后对接下来的LLC数据段重复该过程(框136)。

图7示出LLC层中的格式化器所实现的示范格式化过程150，其用于对具有新分组指示符的LLC数据块进行格式化。过程150能够用于上行链路和下行链路传送。过程150应用于RLC数据块中的每个LLC数据段。从第一LLC数据段开始，RLC层将LLC数据段封装在RLC数据块中(框152)。RLC层随后确定该封装的LLC数据段是否是新的LLC PDU的第一段(框154)。如果LLC数据段是LLC PDU的第一段，则RLC层将新分组指示符加到RLC数据块，以指示该LLC数据段是新的更高层PDU的起始(框156)。如前所述，新分组指示符包括设为预定值的长度指示符(如，LI＝126)。在任一情况下，RLC层随后确定LLC数据段是否是LLC PDU的最终段(框158)。如果是，则RLC层将常规长度指示符加到RLC数据块，以指示LLC数据段的长度(框160)。然后对RLC数据块中每个后续LLC数据段重复该过程(框162)。

图8示出用于实现如本文所述的健壮的RLC过程的示范通信终端200。通信终端200可包括移动终端100或基站14。通信终端200包括与天线202耦合的收发器204，用于传送和接收信号。基带处理器206处理传送到通信终端200或通信终端200接收的信号。基带处理器206所执行的示范处理包括调制/解调、交织/解交织、编码/解码等。基带处理器206包括RLC处理器208，用于实现如本文所述的RLC协议。如上所述，RLC处理器208执行LLC PDU的分段与连结，并格式化RLC数据块。当RLC数据分组被格式化时，如果RLC数据块以新的LLC PDU的段开始，则RLC处理器208插入新分组指示符，并且如果LLC数据段是更高层PDU的最终段，则RLC处理器208加入常规的长度指示符。

本发明当然可以在与本文具体陈述的那些方式不同的不脱离本发明本质特性的其它方式中来执行。提出的实施例在所有方面要视为说明性而非限制性的，并且落在所附权利要求的意义和等同范围内的所有改变旨在涵盖于其中。

Claims (16)

1.一种将数据分组从传送终端传送到接收终端的方法，所述方法包括：

将更高层数据分组的数据段封装在更低层数据分组中；

如果所述数据段包括新的更高层数据分组的开始，则将设置成预定值的新分组指示符添加到所述更低层数据分组，以指示新的更高层数据分组的起始；以及

如果所述数据段包括更高层数据分组的结束，则将长度指示符添加到所述更低层数据分组。

2.如权利要求1所述的方法，其中添加新分组指示符包括，仅当所述更低层数据分组以新的更高层数据分组的段开始时，才将所述新分组指示符添加到所述更低层数据分组。

3.如权利要求2所述的方法，还包括，如果所述更低层数据分组以更高层数据分组的最后段开始，则省略所述新分组指示符。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述长度指示符指示所述数据段的长度。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述更高层分组包括LLC PDU且所述更低层分组包括RLC数据块以用于增强型通用分组无线电服务网络上的传送。

6.如权利要求5所述的方法，还包括将所述更低层分组通过下行链路信道从基站传送到移动终端。

7.如权利要求5所述的方法，还包括将所述更低层分组通过上行链路信道从移动终端传送到基站。

8.一种用于移动通信网络的通信终端，包括：

收发器，用于在无线通信信道上传送和接收信号；以及

处理器，生成用于在所述无线通信信道上传送的数据分组，所述处理器配置成：

将更高层数据分组的数据段封装在更低层数据分组中；

如果所述数据段包括新的更高层数据分组的开始，则将设置成预定值的新分组指示符添加到所述更低层数据分组，以指示新的更高层数据分组的起始；以及

如果所述数据段包括更高层数据分组的结束，则将长度指示符添加到所述更低层数据分组。

9.如权利要求8所述的通信终端，其中处理器配置成仅当所述更低层数据分组以新的更高层数据分组的段开始时才将所述新分组指示符添加到所述更低层数据分组。

10.如权利要求9所述的通信终端，其中处理器配置成如果所述更低层数据分组以更高层数据分组的最后段开始则省略所述新分组指示符。

11.如权利要求8所述的通信终端，其中所述长度指示符指示所述数据段的长度。

12.如权利要求8所述的通信终端，其中所述更高层分组包括LLC PDU且所述更低层分组包括RLC数据块以用于增强型通用分组无线电服务网络上的传送。

13.如权利要求12所述的通信终端，配置为用于通过下行链路信道将所述更低层分组传送到移动终端的基站。

14.如权利要求12所述的通信终端，配置为用于通过上行链路信道将所述更低层分组传送到基站的移动终端。

15.一种将数据分组从传送终端传送到接收终端的方法，所述方法包括：

将更高层数据分组的数据段封装在更低层数据分组中；

如果所述数据段包括更高层数据分组的结束，则将长度指示符添加到所述更低层数据分组；

生成设定大小的虚拟更高层分组以完全填满所述更低层数据分组；以及

将设置成预定值的长度指示符添加到下一个更低层数据分组，以指示新的更高层分组的起始。

16.一种用于移动通信网络的通信终端，包括：

收发器，用于在无线通信信道上传送和接收信号；以及

处理器，生成用于在所述无线通信信道上传送的数据分组，所述处理器配置成：

将更高层数据分组的数据段封装在更低层数据分组中；

如果所述数据段包括更高层数据分组的结束，则将长度指示符添加到所述更低层数据分组；

生成设定大小的虚拟更高层分组以完全填满所述更低层数据分组；以及

将设置成预定值的长度指示符添加到下一个更低层数据分组，以指示新的更高层分组的起始。

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