CN103053217B - 使用中继节点的移动通信系统 - Google Patents

Abstract

一种LTE移动通信系统，其中，使用了各自与施主eNB（13）通信的中继RN（14）来改进高数据速率的覆盖、小区边缘吞吐量和/或提高系统吞吐量。解决的问题为：在RN←→DeNB（13）Un接口中，具有不同QoS要求的所有S1-AP和/或X2-AP消息（例如具有不同的时间危急程度的不同S1-AP/X2-AP消息）必须在有限数量的数据或信令无线电承载中传递。一种复用机制使得能够对不同类型的S1-AP和/或X2-AP消息进行分类，并将其映射至Un无线电接口上的有限数量的无线电承载。

Description

使用中继节点的移动通信系统

技术领域

本发明总体上涉及移动通信系统或网络，并且特别地涉及一种在使用中继节点（RN）的如下系统中发送及接收数据的方法：其中，RN提供与传统基站相同的功能，并且使用与连接至基站的移动装置所使用的无线电接口（radio interface）相类似的无线电接口来提供RN至网络的链路。更特别地但非排他地，本发明涉及先进的LTE（LTE-Advanced，LTE-A）网络中的1型RN。

背景技术

下一代移动通信（例如通用移动通信系统（UMTS）和UMTS长期演进（Long Term Evolution，LTE））旨在向用户提供与现有系统相比改进的服务。期望这些系统提供用于处理和传输各种不同信息（例如语音、视频以及IP多媒体数据）的高数据速率服务。

LTE是一种用于以提高的数据速率为用户提供高速数据服务的基于分组的技术。与UMTS以及先前的各代移动通信系统相比，LTE还将提供降低的延迟、提高的小区边缘覆盖、降低的每比特成本、灵活的频谱使用、以及多无线电接入技术灵活性。

已经将LTE设计为给出在下行链路（DL）（从基站（BS）到用户站或用户终端（UE）的通信）中的大于100Mbps的峰值数据速率以及在上行链路（UL）（从UE到BS的通信）中的大于50Mbps的峰值数据速率。

图1示出了LTE中的基本系统架构。可以看出，每个UE12经由Uu接口通过无线链路连接至eNB（演进型基站）11，该eNB11限定了用于无线通信的一个或许多小区。存在被称为“eUTRAN（演进的通用陆地无线接入网络）”10的eNB的网络。

每个eNB11又使用被称为S1的接口通过（通常为）有线的链路连接至网络中的较高级或“核心网络”实体，包括服务网关（S-GW22）以及用于管理系统并向其他节点（特别是eNB）发送控制信令的移动性管理实体（MME21）。此外，PDN（分组数据网络）网关（图2中的P-GW23）单独地存在或与S-GW22相结合地存在，以与包括因特网的任意分组数据网络交换数据包。至核心网络EPC20（其中EPC代表演进分组核心）的有线链路被称为“回程”并且将在家中和办公室中的已有宽带基础设施上采用互联网协议（IP）。

在图1中，S1接口被标记为S1-U，后缀-U表示由eNB11采用的用于向S-GW22传送用户数据和从S-GW22传送用户数据的用户平面（user plane）。S-GW负责对到UE12的下行链路上的用户数据进行分组转发以及对上行链路上的用户数据进行分组转发。S-GW22在UE12从一个eNB11切换到另一个eNB11期间提供用于用户平面的“移动锚点”（mobility anchor）。S-GW22还管理和存储UE“上下文”，所述UE“上下文”为与UE的有效连接的细节，其中有效连接包括所谓的“承载（bearer）”（见下文）。

与此并行地，存在接口S1-MME（有时称为S1-C），eNB11经由该接口S1-MME与MME21交换控制消息。如其名称所暗示的，MME21的主要功能为管理UE12的移动性，并且MME21是“仅信令”实体；换言之，用户数据包不通过MME。MME21还负责控制安全性（包括认证用户）以及EPS承载控制（见下文）。在实践中，可以存在形成MME“池”的若干个MME。一个eNB可以具有朝向若干个MME的若干个S1-MME接口。

此外，如图1所示，例如当将UE12从一个小区切换到另一个小区时，eNB11使用用于相互协作的被称为X2的接口通过（通常为）无线的链路来在eNB11之间通信。在两个eNB之间仅存在一个X2接口。

在以上配置中，eNB之间的通信可以被视为在对等体（在相同分级等级处的网络节点）之间进行的通信，而MME构成系统中的较高级实体。

控制信令的另一方面涉及所谓的操作、管理、维护（OAM）。通过与OAM服务器（未示出）交换OAM信令，RN和eNB可以协调它们的行动，使得网络在至少一定程度上为自组织的。

将管理功能与用户数据业务的处理分离——换言之，将用户平面与控制平面分离——允许相应的硬件资源（MME、S-GW）针对用户数量和业务量按照要求独立地进行伸缩。多供应商布置也是可以的，其中，服务提供者部署他们自己的核心网络20但使用相同的eUTRAN10。

“承载（bearer）”的概念对于在基于分组的网络（例如LTE）中实现服务质量（QoS）是重要的。通常，“承载”可被理解为如下的信息传输路径：该信息传输路径具有所限定的容量、延迟和误码率等，以便能够提供给定的服务或控制功能。可以建立各种类型或等级的承载，其中使用无线电资源控制或RRC来建立无线电部分。

图2示出了针对LTE而提出的EPS承载服务架构。图的左侧表示eUTRAN10，而EPC20占据图的中间部分。在右侧，即在LTE系统之外，是因特网24。竖直条表示用户平面中的主要实体，从UE12到eNB11直到S-GW22和P-GW23，终止于连接至P-GW23的对等实体（例如因特网网络服务器25）。为了在UE12与对等实体25之间提供端到端服务40（如图中的上部水平带所示），系统如所示的那样建立“承载”。EPS承载41表示LTE系统内的整个连接；其构成针对特定服务的QoS流。该连接经由外部承载42而延续到LTE系统的外部。

EPS承载41又由UE12与eNB11之间的链路上的无线电承载（radio bearer）51以及eNB11与S-GW22之间的S1承载52构成。在S-GW22与P-GW23之间建立有另一个承载（S5/S8承载53）。每个承载可以被视为在给定的协议层中的用于传输包的“隧道”，以在特定服务或“会话”（例如语音通话或下载）的持续期间连接端点。这样，无线电承载51在UE12与eNB11之间传输较高层EPS承载41的包，并且S1承载52在eNB11与S-GW22之间传输EPS承载41的包。之前提及的通过RRC的承载控制包括在考虑E-UTRAN10中的资源情况以及已在进行中的现有会话的情况下，建立针对特定会话的承载以确保足够的QoS。该承载控制还包括修改和释放无线电承载。

还在信令平面中定义承载。如当前所提议的，LTE采用已知的SCTP协议（见下文），以用于在eNB11与MME21之间或在两个eNB之间传输信令消息。确切地说，视情况而定，在S1或X2信令承载的传输层中使用SCTP。这需要在eNB与MME之间或在两个eNB之间执行所谓的“SCTP关联建立（SCTP association setup）”。

目前正被标准化的先进的LTE（LTE-Advanced，LTE-A）将进一步改进LTE系统，其使用新技术在已有的LTE系统之上改进性能，提供更高的数据速率（高达1Gbps DL,500Mbps UL）以及小区边缘覆盖的提高。支持中继节点（RN）是这种努力的一部分。

当前正考虑的是所谓的“1型”RN。“1型”RN是如下中继节点： 其以“带内（in-band）”方式连接至网络，换言之使用与UE相同的频带，并且建立它们自己的小区使得每个RN对于UE而言显得如同eNB一样。因此，附接至给定RN的UE经由Uu接口与RN进行通信，就如同其与eNB通信那样。换言之，在很大程度上RN的作用就像eNB。RN与eNB之间的“带内”无线电接口被称为Un，以与Uu相区分。

无线电网络中的节点之间（例如在RN与eNB之间）的消息的传输涉及使用多层协议栈。在发送侧，从应用层处的栈的顶部开始，协议栈中的每层以某种方式处理数据单元，通常在将数据向下传递给下一个较低的层或子层之前给数据单元添加报头。这些报头包括用于标识在该协议层处执行的操作的字段。在接收侧，每层对在对应的发送侧层中插入的报头进行解码，以允许数据单元的重构，该数据单元然后被向上传递给下一个较高的层。

经由这两个无线电接口（Uu与Un），由用户平面传输用户数据业务，该用户平面由分组数据汇聚协议（PDCP）、无线电链路控制（RLC）、介质访问控制（MAC）以及物理（PHY）协议层构成。图3示出了LTE用户平面（被标记为（1））的协议层与控制平面（2）的协议层之间的关系。

本发明特别关注经由S1和X2接口的控制信令，因此，将参照图4和图5对其进行更详细的说明。

S1控制平面

在eNB与MME之间的链路上定义S1控制平面接口（S1-MME）。图4示出了S1接口的控制平面协议栈。传输网络层32与用户平面相似地建立在IP传输上，但是为了可靠传输信令消息，在IP层之上添加了SCTP31。协议栈的较低层包括数据链路层33和物理层34。数据链路层33又包括分组数据汇聚协议（PDCP）子层、无线电链路控制（RLC）子层以及介质访问控制（MAC）子层。MAC层将S1信令消息或其他数据形成为适合于在无线电网络上传输的数据单元（MAC PDU）。这些被物理层或PHY接收，该物理层或PHY提供从每个网络节点到网络的无线电资源的链路。应用层信令协议被称为S1-AP30（S1应用协议）。通常有两种类型的S1-AP消息：（a）UE专用消息（特定于个体UE12）和（b）用于普通过程的消息。

如已提及的，至少从UE的角度，RN的作用就像eNB。因此，除了 eNB与MME之间的S1-MME接口之外，在MME与RN之间的整个路径上还定义了“逻辑”S1接口。

X2控制平面

在两个相邻的eNB11之间的链路上定义X2控制平面接口（X2-CP）。图5示出了X2接口的控制平面协议栈。传输网络层建立在IP层36之上的SCTP层36上，而数据链路层38和物理层39如前所述。应用层信令协议被称为X2-AP35（X2应用协议）。

再一次地，当采用RN时，从eNB到RN存在逻辑的X2接口。

SCTP

图4和图5中的SCTP层31或36通过在两个节点之间建立的SCTP关联而提供应用层消息的有保证的传递。应用层协议将它们的要在消息中发送的数据提交至SCTP传输层。SCTP将消息和控制信息置于分离的块中（数据块和控制块），每个块由块报头来标识。消息可以被分在许多数据块上，但是每个数据块仅包括来自一个用户消息的数据。SCTP块被捆绑成SCTP包。提交给IP层的SCTP包包括包报头、SCTP控制块（必要时）、接着是SCTP数据块（当可获得时）。

SCTP允许在独立的流内传递块，以避免不必要的队头阻塞（head-of-line blocking）。队头阻塞（HOL）是在缓存式通信网络交换机（buffered telecommunication network switch）中出现的一种现象。交换机通常由缓存式输入端口、交换机架构以及缓存式输出端口组成。由于输入缓存以及交换机设计的FIFO特性，交换机架构在每个周期中只能交换处于缓存的头部的包。当到达不同输入端口的包被指定相同的输出端口时出现HOL。如果输入处的某个缓存的HOL包由于竞争而不能交换至输出端口，那么在该缓存中的其余的包被该队头阻塞包所阻塞，即使在这些包在目的地输出端口处并不存在竞争时也是如此。在输入缓存式系统中，该现象可能具有严重的性能退化的影响。

在SCTP关联上发送的每个消息被指派给特定流。流内的所有数据相对于该流中的其他数据按顺序进行传递。不同流中的数据没有顺序限制。SCTP的由此生成的并行有序流提供了“部分有序”传递的特定情况。这就是避免了以上讨论的队头阻塞问题的、SCTP的多流服务。

在LTE中，每个S1-MME接口实例（instance）的单个SCTP关联与针对S1-MME普通过程的一对流标识符一起使用。针对S1-MME专用过程应当使用至少一对流标识符。使用由MME为S1-MME专用过程指派的MME通信上下文标识符以及由eNB为S1-MME专用过程指派的eNB通信上下文标识符来区分特定于UE的S1-MME信令传输承载。在各个S1-AP消息中传送通信上下文标识符。

类似地，在X2接口的情况下，每个X2接口实例的单个SCTP关联与如下的一对流标识符一起使用：该对流标识符是为了单独使用利用非UE关联信令的X2-AP基本过程而预留的。为了单独使用利用UE关联信令的X2-AP基本过程，预留至少一对标识符。然而，应当预留若干对（即多于一对）。

这些使用非UE关联信令的X2-AP基本过程也被视作普通过程。这些过程包括重置、X2建立、eNB配置更新、资源状态报告初始化、移动性设置改变、载荷指示、资源状态报告、错误指示、无线电链路故障指示、切换报告以及小区激活。这些过程不与任何特定的UE相关联。

此外，如已经提及的，存在与操作、管理、维护（OAM）相关联的信令。

在Un接口上仅有限地提供数据承载（SRB和DRB）。因此存在如下问题：在RN←→DeNB Un接口中，具有不同QoS要求的所有S1-AP、X2-AP和/或OAM消息（例如具有不同的时间危急程度的不同S1-AP/X2-AP消息）必须在有限数量的DRB或SRB中传递。这个问题本质上是在到达不同输入端口的包被指定相同的输出端口时出现的队头（HOL）阻塞问题。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种无线通信系统，其中用户站被布置用于与用作用户站的基站的中继站进行无线通信，其中：中继站被布置用于经由第一接口与施主基站进行无线通信；施主基站被布置用于经由至少一个第二接口与对等节点和/或系统的其他节点进行有线和/或无线通信；第一接口提供用于在施主基站与中继站之间发送用户数据和控制消息的无线电承载；该第二接口或每个第二接口具有用于发送具有不同优先级的控制消息的至少一个协议；其特征在于，施主基站和中继基站各自包括如下机制：该机制通过考虑多个控制消息的各自的优先级而将所述多个控 制消息组合至无线电承载中的一个无线电承载，以通过第一接口进行发送。

例如，第一接口可以是在LTE-A中定义的Un，而第二接口可以包括S1和X2中的至少一个。在LTE-A型无线通信系统中，施主基站将是施主eNB，并且取决于系统的架构，无线电承载可以是DRB或SRB（如后面将要说明的）。

优选地，上述机制被布置为根据以下中的一项或更多项来确定控制消息的优先级：控制消息的QoS要求；被用来经由第二接口发送控制消息的协议；控制消息来源于对等节点还是另外的节点；控制消息涉及多个用户站还是单个用户站；以及控制消息是否涉及紧急情况。例如，对等节点可以是与消息的接收方具有相同类型或分级等级的另外的节点，但是其他节点可以是就系统架构而言的较高级节点。在LTE-A系统中，对等节点可以是eNB，而其他节点包括较高级节点例如MME。

优选地，系统还包括用于传送组织和管理消息的至少一个组织和管理节点，并且所述机制被布置为进一步基于控制消息是否为操作、管理、维护消息来确定优先级。

在上述系统中，施主基站和中继站可以被布置为执行用于配置第一接口的建立过程，所述建立过程包括交换关于优先级的信息。施主基站则优选地还具有承载建立机制，该承载建立机制用于构建无线电承载以及向中继站通知相关的上下文信息。

在如上定义的任何系统中，经由所述第二接口或每个第二接口发送的控制消息优选地使用安全传输协议，在该安全传输协议中使用安全传输协议关联将每条消息指派给流，并且所述机制被布置为将所述流组合至数量少于所述流的数量的无线电承载中。在这样的情况下，中继站优选地被布置为在安全传输协议关联发生变化时更新施主基站。这样的安全传输协议的一个示例为SCTP。

所述机制则优选地包括多路复用器/解复用器，其用于将控制消息复用至无线电承载中以经由第一接口进行传输，以及用于对经由第一接口接收的控制消息进行解复用。

多路复用器/解复用器可以采用流的固定长度分割和/或采用用于流的预定义间隔模式。

优选地，所述机制还被布置为根据各个流中的包来形成被构造成反映 流的相对优先级的新包，并且可以使用不同的包报头来标识所述新包。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于在以上定义的任何系统中使用的施主基站。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于在以上定义的任何系统中使用的中继站。

根据本发明的第四方面，提供了一种无线通信方法，包括：用户站与用作用户站的基站的中继站进行无线通信；中继站经由第一接口与施主基站进行无线通信；施主基站经由至少一个第二接口与对等节点和/或系统的较高级节点进行通信；通过使用在第一接口中定义的无线电承载来在施主基站与中继站之间发送用户数据和控制消息；根据至少一个协议来经由所述第二接口或每个第二接口发送具有不同优先级的控制消息；以及在施主基站或中继站中，通过考虑多个控制消息的各自的优先级而将所述多个控制消息组合至无线电承载中的一个无线电承载中，以经由第一接口进行发送。

根据本发明的第五方面，提供了如下软件：该软件在被无线通信系统中的施主基站和中继站的处理器执行时，执行如上定义的方法。这样的软件可以存储在计算机可读介质上。

附图说明

仅作为示例来参照附图，在附图中：

图1示出了LTE中的传统（非中继）系统架构；

图2示出了LTE系统中的承载；

图3示出了LTE系统中用于（1）用户平面和（2）控制平面的协议层；

图4示出了LTE系统中用于S1控制接口的协议栈；

图5示出了LTE系统中用于X2控制接口的协议栈；

图6示出了采用中继节点RN的LTE网络的架构；

图7示出了在四种替选系统配置中的每种配置下LTE系统中的控制平面流程；

图8示出了在本发明的实施例中在RN与eNB之间复用S1-AP消息 的示例；

图9示出了在本发明的实施例中用于组合流的机制；

图10示出了在本发明的实施例中组合的流的可能格式；以及

图11示出了在本发明的实施例中使用的包格式。

具体实施方式

在描述本发明的实施例之前，首先将就实施例所解决的问题进行进一步说明。该问题关注当在LTE系统中存在中继节点RN时传输S1控制消息的方式。

图6示出了具有RN的典型LTE网络。如已提及的，UE12使用Uu无线电接口通过无线链路连接至RN（图6中的中继14）。RN14又经由Un接口通过无线链路连接至所谓的“施主eNB”或DeNB13。施主（或锚点）eNB13可以为一个或更多个RN14提供服务并且也可以与其他UE直接通信。

针对该UE的用户平面数据（用户数据业务）被路由至S-GW22。通常，S-GW被用于可通过X2接口互联的若干个eNB11、eNB13，其可以是eNB之间的真实物理连接，或被实施为经由其他网络节点的逻辑连接。DeNB13是使用无线电接口（Un）连接至RN14的eNB，其使用与Uu无线电接口相似的无线电资源。

尽管RN一定程度上如eNB那样被处理，并且因而需要发送和接收S1-AP、X2-AP和/或OAM信令，但是从图6清楚可见，在接口Un上在RN与DeNB之间承载S1（以及可能地X2）接口。

因此，当使用RN时，许多UE将连接至RN，并且将经由Un无线电接口来传输某些控制消息。在从网络到UE的方向，这些控制消息将是UE专用消息或者是可被多个UE接收的广播控制消息。

针对配备RN的LTE系统，已经考虑了各种配置。这些配置被标记为“替选方案（或Alt）1至4”，其中Alt1、Alt2和Alt3属于“架构A”，且Alt4属于“架构B”。系统配置在DeNB和RN的容量方面以及在S-GW的位置方面不同。这转而确定如何发送S1信令消息，特别是将S1信令消息发送到RN或从RN发送S1信令消息。即，架构A采用用户平面（DRB）来发送S1-AP和X2-AP信令，而在架构B中，使用控制平面（SRB）。 图7示出了针对所有四种中继替选方案的控制平面流程，其中DeNB被分别标记为131至134以反映其不同的角色和容量。

简言之，对于架构A（替选方案1、2和3）和架构B（替选方案4），计划S1-AP和X2-AP终止于中继节点14中，架构之间的区别在于架构A计划使用SCTP/IP而架构B计划使用RRC/RLC。另一个区别在于在架构A中使用DRB来携带信令消息，而在架构B中则使用SRB。因此，在架构A中，Un接口上的DRB除了S1/X2用户平面数据之外还携带S1/X2控制平面数据，即S1/X2-AP消息。此外，存在RN的OAM数据，使得第三类数据被映射在DRB上。

更详细地，在Alt1和Alt3中，S1-AP协议终止于RN14处，而信令消息经过DeNB131或133以及从信令业务的角度用作用户平面传输节点的RN的S-GW/P-GW。这意味着在RN14与MME21之间发送的S1-AP和OAM信令消息被映射在RN的用户平面EPS承载上；换言之，这些S1-AP和OAM信令消息由在RN和其DeNB之间的Un接口上的DRB携带，如图7所示。

RN14必须保持对相应MME池中的每个MME21的一个S1接口关系，其中，在RN14与为UE提供服务的MME21之间的给定S1接口上，对于每个所连接的UE12，均存在一个S1信令连接。S1接口和信令连接透明地跨越DeNB131或133。

在这种情况下，DeNB131/133还保持其S1接口并具有对应于作为UE的RN14的S1信令连接，该S1信令连接处于DeNB与为RN提供服务的MME21之间。尽管在此仅考虑了S1，但是相似的逻辑结构也可适用于X2接口关系。

在Alt2（代理替选方案）的情况下，在MME21与DeNB132之间以及在DeNB132与RN14之间发送S1-AP消息。当DeNB132接收到S1-AP消息时，其在两个接口之间翻译UE ID或使用某种的网关功能。这个操作对应于S1-AP代理机制，类似于HeNB GW功能，其中HeNB表示“主eNB（Home eNB）”。S1-AP代理操作对MME21和RN14是透明的。

即，从MME21的角度观察，看起来好像UE12连接至DeNB132，而从RN的角度观察，看起来好像RN14直接与MME21对话。由SCTP/IP封装的S1-AP消息在RN14的EPS数据承载上传送，其中，用于RN的 EPS承载的P-GW功能被合并到DeNB132中（作为HeNB的本地出口功能）。

还应当注意，与之前的情况相似，存在将RN14作为UE来处理的、从DeNB132到为RN提供服务的MME21的S1接口关系和S1信令连接。

由于Alt1、Alt2或Alt3均不需要S1-AP（和X2-AP）协议中的任何新功能，在中继中可以采用根据传统的LTE已知的S1-AP（和X2-AP）协议。

同时，在架构B（Alt4）中，在MME21与DeNB134之间以及在DeNB134与RN14之间发送S1-AP和OAM消息。当DeNB134接收到S1-AP消息时，其借助于修改消息中的S1-AP UE ID、但保持消息的其他部分不变而在两个接口之间翻译UE ID。这个操作对应于S1-AP代理机制，并类似于HeNB GW功能。因此，该操作类似于Alt2，区别在于在Alt4中使用SRB来携带S1-AP和OAM消息而在Alt2中（并且还在Alt1和Alt3中）使用DRB。

S1-AP代理操作对MME21和RN14是透明的。即，从MME的角度观察，看起来好像UE12连接至DeNB134，而从RN的角度观察，将会看起来好像RN14与MME21直接对话。在Un接口上，在RRC上的新容器（container）中携带S1-AP和/或OAM（由RN14服务的每个UE12一个S1-AP和/或OAM）。

在回程有线链路中，在IP/SCTP内部携带S1-AP消息，该回程有线链路是多跳IP网络，其中SCTP提供用于其上层（S1-AP和X2-AP）的多流功能。SCTP的多流特征主要用于克服由于在通过多跳IP路由器的传输期间的堵塞、包丢失或包错误而引起的队头阻塞问题。然而，在单个RB（DRB或SRB）的情况下，其中SCTP的多流被映射到相同的PDCP/RLC实例中，因为在RN与DeNB之间仅存在一个Tx/RxPDCP/RLC，所以SCTP的多流的优点被否定。

当无线链路是不可靠的或堵塞的，所有的SCTP流将同时被阻塞。因此，SCTP的多流功能在Un接口（用于S1-AP/X2-AP的单个PDCP/RLC）中不能提供与在多跳有线IP网络中相同的益处。

在当前的计划下，携带S1-AP、X2-AP和/或OAM消息需要多于一个的无线电承载（DRB或SRB）。例如，建议对于S1-AP和X2-AP消息 使用至少六个RB。理想地，将在多个RB上携带多个SCTP流，这对应于多个PDCP/RLC实例。然而，在LTE-A中，仅存在在eNB与RN中的一对PDC/RLC实体以及允许单个UE使用的有限总数的SRB/DRB；因此，将会期望降低该要求，换言之，使用较少的无线电承载来发送控制消息。

在针对替选方案1和替选方案3的控制平面架构中，RN14具有Un接口中的唯一的SCTP关联。为了支持将回程链路中的多个SCTP流映射到Un接口上的DRB，需要一些机制。对于替选方案1和替选方案3，在核心网络节点（例如P-GW22）中需要一些变化，以定义SDF（服务数据流（模板））以支持用户平面上的信令数据传递。

如图7所示，在用于替选方案2的控制平面架构的情况下，在RN14与DeNB132之间存在SCTP连接，其允许将SCTP流映射到Un接口中的DRB。

在用于替选方案4的控制平面架构中，由RRC消息在Un接口中经由SRB来传输S1-AP消息。

在替选方案1和替选方案3的情况下，因为针对在DeNB131或DeNB133中的SCTP不存在终止点，所以SCTP不能为在DeNB中构建无线电承载提供一些必要信息。将需要来自SCTP关联的一些信息以在DeNB中创建DRB。在替选方案2和替选方案4的情况下，DeNB132/134知道SCTP关联。然而，可能需要一些机制以使得能够在Un接口上进行高效的S1-AP、X2-AP和/或OAM消息传递。

在任何情况下，RN←→DeNB Un接口中的、具有不同QoS要求的S1-AP/X2-AP/OAM消息需要在有限数量的DRB/SRB中传递。本发明的实施例提供了用于将分类的信令消息映射至Un无线电接口上的不同无线电承载的机制。关于此存在如下几个重要方面：

（ⅰ）将携带信令消息的流的标识与控制消息的类型（例如，与S1-AP或X2-AP基本过程相关的信令、与UE专用过程相关的UE关联信令、OAM信令或与紧急呼叫相关的信令）进行组合。

（ⅱ）将上下文信息从源到传送到目标，以降低用于标识信令消息（S1-AP和/或X2-AP和/或OAM）的各个部分的报头开销。

（ⅲ）在DeNB与RN之间交换SCTP关联信息（至少在替选方案1和替选方案3的情况下）。

（ⅳ）针对信令消息的传送使用有限数量的DRB或SRB。

实施例提供了在同一RB中复用具有不同QoS要求（即多个QCI，见下文）的消息的能力。然而，重要地，仍然能够通过向该复用施加配置控制来使得例如某些S1-AP消息的优先于其他消息。

不同的S1-AP/X2-AP/OAM消息具有不同的QoS要求（例如，非UE关联信令、UE关联信令、紧急信令等的时间危急程度）。通常，非UE关联信令更重要，并且需要以比UE关联信令更高的优先级来处理。此外，一些网络运营商可以将UE分类为具有不同优先级的不同服务组。需要考虑S1-AP/X2-AP/OAM消息的更细分类以及对分类后的消息的不同处理。因此期望将分类后的消息映射至Un无线电接口上的不同无线电承载。

因此，理想地应当在不同的RB上携带具有不同的QoS要求的不同流。然而，基于当前的规范，存在能被分配给UE的有限数量的RB，例如针对单个UE最多8DRB。在中继节点的情况下，如已提及的，将其作为由DeNB服务的UE来处理。除了与普通UE具有相同的一般RB要求之外，RN还需要其DeNB提供用于回程连接（例如S1和X2）的RB。

本实施例解决了该问题，使得在RN←→DeNB Un接口中在有限数量的DRB/SRB中传递具有不同QoS要求的所有信令消息。提出了一种有效的机制，该机制用于区分不同类型的S1-AP/X2-AP/OAM消息的优先级，以满足这些QoS要求。该机制包括以下步骤：

（a）如果DeNB不知道SCTP关联，那么该信息需要从RN传送到DeNB，例如在替选方案1和替选方案3的情况下。（该SCTP关联建立在RN与携带S1-AP消息的MME之间，或者建立在RN与携带X2-AP消息的另一个eNB（不是其DNB）之间）。

（b）当DeNB建立Un数据无线电承载（针对替选方案2）或针对携带S1-AP/X2-AP/OAM消息的流配置信令无线电承载（针对替选方案4）时，将相关的上下文信息（例如，不同优先级消息的组合）传送给RN。因此，RN被通知针对复用的目的的相对优先级。这包括传送如下信息：该信息定义了携带信令消息的不同流到DRB或SRB的映射。

（c）基于该信息，DeNB相应地针对UL和DL二者使用相似的参数来建立或更新承载。在此的参数主要为与QoS相关的参数，其决定如何处理相关的RB。

（d）仅有在以上（a）中建立的关于SCTP关联的信息的更新需要 被发送至DeNB，从而确保只需要最小开销来标识Un接口上携带信令消息的流。

更具体地，在一个实施例中，存在如下数据复用实体：其允许在RRC配置或OAM配置的控制下组合不同的SCTP流。该配置允许在RN和DeNB中发生解复用操作，而无需额外的报头或使用多个RB来传输不同的SCTP流。

图8示出了在RN14与eNB13之间的Un接口上在单个RB310（由图中的圆柱形状表示）上传送S1-AP消息30的示例。示出了S1-AP协议栈，在这种情况下，数据链路层33被划分为其组成部分PDCP子层、RLC子层以及MAC子层。在该示例中，针对在SCTP关联上的S1连接的传输，分配了单个无线电承载（RB）310，该SCTP关联包括三个流：

流#1，标记为311，（具有QCI#1）针对普通S1-AP消息

流#2,标记为312，（具有QCI#2）针对UE关联的S1-AP消息

流#3,标记为313，（具有QCI#2）针对UE关联的S1-AP消息

在此，QCI代表“QoS类标识符”，并确定S1-AP消息的相对优先级。为了能够使流#1优先，需要一些机制，使得流311得到优先但仍然与其他流312、313在相同的RB中传输。

图9示出了用于组合图8中示出的三个流（311至313）的机制60。在该图中可以看到如何通过受控于配置65的数据复用操作来组合这三个流。如图所示，这些流在被转而发送至对应于每种PDCP/RLC实例的PDCP实体62和RLC实体63之前在SCTP协议层的等级处由多路复用器61进行复用。在MAC实体64中组合高达n个的RLC实体以形成在PHY上发送的MAC PDU。

除了S1-AP之外或取代S1-AP，相同的机制当然可以被用于组合X2-AP和/或OAM信令消息。

术语“机制”指用于执行指定功能的任何装置，通常但并不一定排他地指由所关注的无线电节点的处理器执行的软件。在图9的机制60的情况下，这通常将通过对DeNB和系统中的每个RN均进行合适的编程来实施。

本实施例的特征在于在初始配置Un接口时应用方案的复用的控制的配置65。如果在正常RN操作期间Un接口需要重新配置则可以更新该配 置。

复用的配置可以基于可用的流的固定长度分割，如图10中的61a所示。这示出了如下两个替选方式：其中来自图9中所示的三个流的各个包3110、3120和3130可以在机制60中被复用。

可替选地，可以由用作流的预定义数据边界的间隔模式（pattern of spaces）来设置复用的配置，当执行Un接口的OAM或RRC配置时获知该模式，如61b所示。以这种方式，在调度在复用的流中的具有较低优先级的S1-AP消息和/或X2或OAM信令之前，将总是首先发送（例如）具有较高优先级的S1-AP消息。

需要在RRC规范下执行对流的复用的控制，使得可以向多供应商部署中的中继传输这些流。RRC规范定义了在eNB与UE之间的开放接口，这保证了在这种情形下的互操作性。

图11示出了如何将具有高优先级的S1-AP包3140与具有低优先级的X2-AP包3150复用到一起、以形成针对数据承载（例如图7中的DRB1）的新的包格式3160，其具有新报头h’且在其中S1-AP数据首先出现。注意，这仅仅是个示例，并且，在一些情况下，X2-AP或OAM消息可以具有相等或高于S1-AP的优先级。新报头h’表示在该示例中DRB1携带S1-AP消息和X2-AP消息二者。这种表示可以包括在新的包格式中使用预留的MAC位、RRC或OAM配置、或者预定义的数据边界。假设存在清楚的边界，该边界被定义为分离具有不同QCI的包，则只有每帧的初始包将会需要该报头。

因此，总之，本发明的实施例涉及如下LTE移动通信系统：其中使用中继来提高高数据速率的覆盖、小区边缘吞吐量和/或增加系统吞吐量。解决的问题为：在RN←→DeNB Un接口中，具有不同QoS要求的所有信令消息（例如具有不同时间危急程度的不同S1-AP/X2-AP消息）必须在有限数量的DRB或SRB中传递。本发明的实施例提供了如下的高效机制：其使得能够对不同类型的S1-AP/X2-AP/OAM消息进行更细的分类，并将其映射至Un无线电接口上的有限数量的无线电承载。

本机制的益处包括：

-通过使用有限数量的DRB或SRB来在Un接口中高效（在无线电资源使用方面）传递S1-AP和/或X2-AP和/或OAM信令；

-对于具有不同要求的信令消息的QoS支持；

-降低了建立和维持针对S1-AP消息（在RN与MME之间）和X2-AP消息（在RN与eNB之间）的信令承载所需要的开销；

-将来自多个UE的流的标识与UE专用控制消息或广播控制消息的标识组合到一起；

-将上下文信息从源到传送到目标，以降低用于标识信令消息的各个部分的报头开销；

-在DeNB与RN之间交换SCTP关联信息（至少在替选方案1和替选方案3的情况下）。

工业适用性 

本发明的应用领域包括使用中继技术的所有无线和有线通信系统。

Claims (15)

1.一种无线通信系统，其中，

用户站(12)被布置用于与用作所述用户站的基站的中继站(14)进行无线通信，其中：

所述中继站(14)被布置用于经由第一接口(18)与施主基站(13)进行无线通信；

所述施主基站(13)被布置用于经由至少一个第二接口(15，16)与对等节点(11)和/或所述系统的其他节点(21，22)进行有线和/或无线通信；

所述第一接口(18)提供用于在所述施主基站(13)与所述中继站(14)之间发送用户数据和控制消息的无线电承载(51，310)；以及

所述第二接口(15，16)或每个第二接口(15，16)具有用于发送具有不同优先级的控制消息的至少一个协议；其特征在于，

所述施主基站(13)和所述中继站(14)各自包括如下机制(60)：该机制(60)用于通过考虑具有不同优先级的多个所述控制消息的各自的优先级而将多个所述控制消息组合到所述无线电承载(51，310)中的一个无线电承载中，以通过所述第一接口(18)进行发送。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述机制(60)被布置为根据如下中的一项或更多项来确定控制消息的优先级：

所述控制消息的QoS要求；

被用来经由所述第二接口(15，16)发送所述控制消息的协议；

所述控制消息来源于对等节点(11)还是另外的节点(22)；

所述控制消息涉及多个用户站(12)还是单个用户站；以及

所述控制消息是否涉及紧急情况。

3.根据权利要求2所述的系统，还包括用于传送组织和管理消息的至少一个组织和管理节点，并且其中所述机制(60)被布置为进一步基于所述控制消息是否为操作、管理、维护消息来确定优先级。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述施主基站(13)和所述中继站(14)被布置为执行用于配置所述第一接口(18)的建立过程，所述建立过程包括交换关于所述优先级的信息。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述施主基站(13)还包括承载建立机制，所述承载建立机制用于构建所述无线电承载(51，310)以及向所述中继站(14)通知相关的上下文信息。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，经由所述第二接口(15，16)或每个第二接口(15，16)发送的所述控制消息使用安全传输协议，在所述安全传输协议中使用安全传输协议关联将每个消息指派给流，并且所述机制被布置为将所述流组合到数量少于所述流的数量的无线电承载(51，310)中。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述中继站(14)被布置为在所述安全传输协议关联发生变化时更新所述施主基站(13)。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述机制(60)包括多路复用器/解复用器，所述多路复用器/解复用器用于将控制消息复用到无线电承载(51，310)中以经由所述第一接口(18)进行传输，以及用于对经由所述第一接口(18)接收的控制消息进行解复用。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述多路复用器/解复用器采用所述流的固定长度分割。

10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述多路复用器/解复用器采用用于流的预定义的间隔模式。

11.根据权利要求6所述的系统，其中，所述机制(60)被布置为根据各个所述流中的包来形成被构造为反映所述流的相对优先级的新包。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述机制(60)采用不同的包报头来标识所述新包。

13.一种适合于在根据权利要求1所述的系统中使用的施主基站(13)。

14.一种适合于在根据权利要求1所述的系统中使用的中继站(14)。

15.一种无线通信方法，包括：

用户站(12)与用作所述用户站的基站的中继站(14)进行无线通信；

所述中继站(14)经由第一接口(18)与施主基站(13)进行无线通信；

所述施主基站(13)经由至少一个第二接口(15，16)与对等节点(11)和/或系统的较高级节点(21，22)进行通信；

通过使用在所述第一接口(18)中定义的无线电承载来在所述施主基站(13)与所述中继站(14)之间发送用户数据和控制消息；以及

根据至少一个协议来经由所述第二接口(15，16)或每个第二接口(15，16)发送具有不同优先级的控制消息；以及

在所述施主基站(13)或所述中继站(14)中，通过考虑具有不同优先级的多个所述控制消息的各自的优先级而将多个所述控制消息组合到所述无线电承载(51，310)中的一个无线电承载中，以经由所述第一接口(18)进行发送。