CN103503511A - 监测被丢弃数据包的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于监测被丢弃数据包的系统和方法。通信设备操作的方法包括从一个发送站接收一个数据包序列，其中数据包序列中的每个数据包包括用于多层网络的每个协议层的一个协议层数据包。该方法还包括确定数据包序列中的一个数据包是否已经被发送站丢弃，其中所述确定是基于与数据包序列中数据包的不同协议层相关的至少两个序列号集合。所述方法还包括基于所述确定更新一个数据包丢弃计数器。

Description

监测被丢弃数据包的系统和方法

本申请要求于2011年5月25日提交的，申请号为13/115,676，发明名称为“监测被丢弃数据包的系统和方法”的美国非临时申请优先权，其内容通过引用包含于本申请中。

技术领域

本发明通常涉及数字通信，尤其涉及一种用于监测被丢弃数据包的系统和方法。

背景技术

一种中继节点（RN）或中继站（RS），或者仅中继而言，被认为是一个可以提高，例如，基站的覆盖范围、组移动性、临时网络部署，小区边缘的吞吐量，和/或在新的区域提供覆盖的工具。所述RN通过DeNB捐赠的（即，分配的）网络资源经由一个施主小区（也被称为一个施主增强型Node B（施主eNB或DeNB））被连接到一个无线通信网络。如果RN是一个UE，所述DeNB服务于RN。

一个RN及其DeNB之间的无线连接可被称为回程链路或Un链接。对由RN所服务的用户设备（UE）而言，所述RN可以是一个eNB，通过RN和UE之间的一个接入链路用于所述UE的调度上行链路（UL）和下行链路（DL）传输。eNB和UE之间或RN和UE之间的接入链路也可称为Uu链路。

在一个通信系统中，当网络节点出现拥塞时，数据包在试图减少拥塞时能够被拥塞的网络节点丢弃。此外，传输层协议中的端到端的拥塞控制机制，例如传输控制协议（TCP）中的Tahoe或Reno算法，可以导致发送者减少源数据率（通常很显著地），以响应来自收件人的丢失的数据包的指示，从而进一步减轻拥塞。

在无线接入网络(RAN)中，当拥塞发生在eNB的DL上时，一个eNB（也通常称为一个基站、Node B、接入网、接入点、控制器等）可以在DL中丢弃数据包。

然而，由于无线通信中固有的不确定性，很难确定在传输中由于糟糕的运行环境一个数据包是否被故意丢弃或丢失。因此，在无线通信中需要一个监测被丢弃数据包的系统和方法。

发明内容

本发明的实施例提供一种监测被丢弃数据包的系统及方法，通过本发明的示例实施例，上述问题及其它问题不仅能基本上得到解决或规避，并且一般还能获得技术上的优势。

根据本发明的一个示例性实施例，提供了一种用于通信设备操作的方法。该方法包括从一个发送站接收一个数据包序列，其中数据包序列中的每个数据包包括用于多层网络的每个协议层的一个协议层数据包。该方法还包括确定数据包序列中的一个数据包是否已经被发送站丢弃，其中所述确定是基于与数据包序列中数据包的不同协议层相关的至少两个序列号集合。

根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种用于通信设备操作的方法。该方法包括：确定数据包序列中所接收的数据包中的第一序列号，其中第一序列号与第一协议层相关。该方法还包括确定第一序列号中是否有一种不连续性。该方法进一步包括，如果第一序列号中有一种不连续性，确定所接收的数据包中的第二序列号，其中第二序列号与第二协议层相关，其中，在协议层结构中，所述第二协议层比第一协议层低，并确定在第二序列号中，是否有一个相应的不连续。该方法还包括，如果所述第二序列号中有相应的不连续，确定数据包序列中一个数据包中在传输中丢失；如果在第二序列号中没有相应的不连续，确定该数据包序列中的数据包被发送站丢弃。

根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种通信设备。所述通信设备包括一个接收器，以及耦合到所述接收器的一个处理单元。所述接收器从一个发送站接收一个数据包序列，其中所述数据包序列中的每个数据包包括用于多层网络的每个协议层的一个协议层数据包。所述处理单元确定数据包序列中的一个数据包是否已被该发送站丢弃，其中该处理单元确定该数据包基于与数据包序列中数据包的不同协议层相关的至少两个序列号集合被丢弃，并计算一些丢弃的数据包。

本发明的一个优点是有可能区分被丢弃的数据包和传输中丢失的数据包。因此，可以采取合适的措施，以弥补所丢失的数据包。

本示例性实施例的另一个优点是此处所说明的系统和方法能够确定数据包在哪里（在哪一层）被丢弃，这可以协助诊断并确定导致丢弃数据包的问题。

前面已经相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便可以更好地理解下面实施例中的详细描述。本发明附加的特征和优点将在下文描述，这些形成了本发明权利要求的主题。本技术领域的熟练技术人员应当理解，所公开的概念和特定的实施例可以作为修改或设计用于执行本发明的相同目的的其它结构或过程的基础被利用。本领域技术人员还应当意识到，这样的等同构造并不脱离所附权利要求中本发明的精神和范围。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现参考以下结合附图进行的描述，其中：

图1a表示包括一个RN的示例性通信系统；

图1b表示在一个多层通信网络，例如，遵循3GPP LTE标准的通信系统中，通过不同协议层的数据包的数据流的示例图；

图2表示根据本文所描述的示例性实施例的一个通信系统的一部分的示例性用户平面协议栈；

图3a表示根据本文所描述的示例性实施例，具有一个长的PDCP序列号的示例性用户面PDCP数据PDU；

图3b表示根据本文所描述的示例性实施例，具有短的PDCP序列号的示例性用户面PDCP数据PDU；

图4a、4b和4c表示根据本文所描述的示例性实施例，PDCP数据包的示例性序列和RLC数据包的序列；

图5表示根据本文所描述的示例性实施例，在监测所丢弃数据包及更新数据包丢弃计数器中的操作的示例流程图；

图6表示根据本文所描述的示例性实施例，在监测发生在层2中的所丢弃数据包及更新数据包丢弃计数器中的操作的示例流程图；

图7表示根据本文所描述的示例性实施例的一个包括RN的通信系统的一个示例性用户平面协议栈；

图8表示一个GTP-U标头的示例；

图9表示根据本文所描述的示例性实施例，在监测发生在层3或更高层中的丢弃数据包及更新数据包丢弃计数器中的操作的示例流程图；

图10表示根据本文所描述的示例性实施例，具有多跳中继段的一个示例性通信系统；

图11提供了一个根据本文所描述的示例实施例的示例性通信设备。

具体实施方式

下面详细讨论了当前优选的实施例的结构和使用。然而，应该理解，本发明提供了许多适用的发明概念，可以体现在多种特定的上下文中。所述特定实施例仅说明性地讨论了本发明的具体结构和操作本发明的方法，并不限制本发明的范围。

本发明的示例性实施例可在特定的上下文，即在具有RN的符合第三代合作伙伴项目（3GPP）长期演进（LTE）标准的通信系统中进行说明。然而，本发明还可以应用于其它通信系统，例如那些符合WiMAX、IEEE802.16、3GPP增强型LTE等技术标准的系统，以及其它具有RN的通信系统，或对等的通信系统、自组网、网状网络等。

图1a表示一个通信系统100。通信系统100包括第一移动管理实体（MME）/服务网关（S-GW）105和第二MME/S-GW107。通信系统100还包括一个eNB110和DeNB112，DeNB112分配其网络资源的一部分，以服务RN115。eNB110,DeNB112,and RN115组成了通信系统100的一个增强的通用陆地无线接入网络（E-UTRAN）。图1还表示各种网络实体之间相应的接口。

图1b表示一个多层通信网络，例如通过多层通信网络，例如，符合3GPP LTE标准的通信系统中的不同协议层的数据包的数据流的示意图150。如图1b所示，示意图150说明在符合3GPP LTE标准的通信系统中通过多个协议层的数据包的数据流。

通常，在多层通信网络的发送站中，上层的数据包作为下层的一个服务数据单元（SDU）进入一个下层中。所述下层然后通过将作为信息体的上层数据包的至少一部分、以及与下层相对应的一个标头和/或标尾包括在内，形成一个下层数据包。所形成的下层的数据包也被称为下层的协议数据单元（PDU），这可以作为更下层的一个SDU进入一个更低的协议层。在数据包通过所述协议层向下传递时，类似的过程可以继续，直到它到达最下层，并通过传输介质发送。在接收站中，当所述数据包通过协议层向上传递时，相同的过程反向进行，每个协议层剥离发送站中一个对等协议层插入的标头和/或标尾，并将所述信息体（即，该协议层的SDU）作为上层的一个PDU传递到上层。

作为一个说明性的例子，考虑一个物理（PHY）层的数据包，物理层其通常被认为是第一协议层（从底部到顶部），也被称为层1，一个物理层数据包包括一个传输块和一个标尾。所述标尾包括比特位，例如循环冗余校验（CRC）比特位，其可以用于确定与标尾相关的传输块中的比特位在传输过程中是否已被损坏。所述传输块可以被认为是一个物理层数据包的信息体，并包括来自物理层以上的一个协议层的数据包，在本例中这是一个媒体接入控制（MAC）子层。

物理层上面的层是第二协议层，也被称为作为层2，其包括三个子层：媒体接入控制（MAC）子层（最低的子层），无线链路控制（RLC）子层（中间子层），和一个分组数据汇聚协议(PDCP)子层（最高的子层）。

如上所述，任何给定的协议层（或子层）的PDU包含，作为其信息体的来自上层（或子层）的至少一部分PDU，以及用适当的标头和/或标尾。以层2为例：在MAC子层中，一个MAC PDU包含一个MAC标头和一个信息体，这是一个MAC SDU，并且包括至少一个RLC PDU；在RLC子层，一个RLC PDU包含一个RLC标头和包含至少一部分RLC SDU的信息体，其中包括一个PDCP PDU；在所述PDCP子层，一个PDCP PDU包含一个PDCP标头及包含一个PDCP SDU的信息体，其中包括来自所述网络的第三协议层（即，层3）的至少一部分IP数据包。

图2表示一个通信系统200的一部分。通信系统200包括一个DeNB205和一个RN210，其中DeNB205分配无线资源的一部分，以服务于RN210。所分配的无线资源用于支持RN210的回程链路。来自DeNB205和RN210的协议栈的不同层（或子层）的数据包可以一种逻辑的方式交换。然而，所有层（或子层）的数据包实际上是被转换成PHY数据包，并通过空气在eNB205和RN210之间交换。例如，来自DeNB205的一个PDCP数据包，被转换成至少一个RLC数据包，然后转换为至少一个MAC数据包，再转换为至少一个PHY数据包。所述至少一个PHY数据包然后被发送到RN210，其中所述至少一个PHY数据包被转换为至少一个MAC数据包，然后转换为至少一个RLC数据包，再转换为至少一个PDCP数据包。

通常情况下，拥塞控制是通信系统设计者的一个重要考虑。一个拥塞的通信系统造成通信系统用户的较差的服务质量，如果任其发展，拥塞的通信系统能够迅速退化到一个点，在此处不为通信系统的任何用户提供服务。

在通信系统中，用于端至端的拥塞控制的现有技术具有一个提供数据包源的发送方设备，一个接收数据包源的接收方设备，以及将所述数据包从发送方设备发送到所述接收方设备的一个或多个中间通信站。中间通信站在遇到拥塞时，会丢弃一个或多个数据包。如果所述接收设备没有接收到数据包，所述接收设备会向该接收设备指示数据包丢失。

所述发送方设备对来自接收方设备的数据包已被丢失的指示作出响应，该发送方设备减少（通常很显著）向所述通信系统注入新数据包的比率，以减少拥塞。该拥塞控制方法在有线网络中被广泛使用，其中数据包的丢失大多是由于数据包被一个经历拥塞的中间通信站丢弃（即，不传输任何部分就被丢弃）。例如，TCP协议利用例如一个端到端的拥塞控制方法。

在无线通信系统中，数据包的发送方设备和接收方设备可以是一个UE。同时，所述eNBs、DeNBs和RN是中间通信站。由于TCP协议被广泛用于无线通信系统中，上述的拥塞控制方法也可以被一个中间通信站（例如，一个eNB、DeNB或RN）使用。例如，当所述DeNB在DL中经历拥塞时，一个DeNB在DL中会丢弃一些数据包。

目前，数据包丢弃率（例如，每个服务质量（QoS）的级别标识（QCI）中的数据包丢弃率）可由一个eNB测量，该eNB可以是所述发送站，及用于UE的DL数据包的丢弃者。作为一个例子，该数据包丢弃率可以是被丢弃的数据包的数量与同时在发射站进入一个特定的协议层或子层，如PDCP子层的数据包的数量的比率。所述数据包丢弃率可以被提供给一个管理实体，例如一个操作和维护（OAM）服务器，以用于诊断和/或补救目的。

然而，在无线通信系统中，当以无线方式发送一个数据包时，所述数据包是否会被其预定的接收站接收，存在一定程度的不确定性。因此，确定预定接收站的丢失的数据包是被发送站丢弃的还是在发送中丢失的，是不可能的。

此外，一个用于被RN所服务的UE，但被所述DeNB丢弃的数据包，并不会到达所述RN，因此，并不会到达所预定的UE。因此，虽然目的UE正受到由DeNB丢弃数据包带来的影响，例如丢失的数据包、衰弱的源数据速率等，所述RN仍会报告不丢弃任何数据包。

此外，该丢弃数据包者会在上层协议层，例如所述七层开放系统互连（OSI）协议中的网络层，也被称为层3中丢包，并对应于所述互联网协议套件的互联网层，因此，所丢弃的数据包并不会表现为在下层协议层检测被丢弃数据包的技术中被丢弃。因此，需要用于监测被丢弃数据包的系统和方法，其可在一个无线通信系统中可靠地工作。

图3a表示具有较长PDCP序列号（SN）的一个用户面的PDCP的数据PDU300，图3b表示具有一个较短的PDCP序列号的用户面PDCP的数据PDU350。PDCP数据PDU300和PDCP数据PDU350包括其PDCP标头中的一个PDCP序列号，但PDCP数据PDU300在其PDCP SN字段中比PDCP数据PDU350有更多可用的比特位（12比特位Vs7比特位）。因此，PDCP数据PDU300可以跟踪更独特的PDCP数据PDU。同样，在RLC PDU的RLC标头中有一个RLC序列号。

所述RLC序列号也可用于确保数据包通过相同的无线连接进行的可靠而有顺序的传送，其中会包括对复制中接收到的数据包进行的检测和丢弃，对乱序接收的数据包重新排序，检测丢失的数据包以及请求重传丢失的数据包。当所述无线连接被改变或复位时，例如，由于从无线链路故障或UE的切换中恢复，所述PDCP序列号可被用于确保数据包的顺序传送。

图4a表示PDCP数据包（即，PDCP PDU）405的序列和RLC数据包（即，RLCPDU）410的序列。PDCP数据包405的序列包括多个PDCP数据包，包括PDCP0406，PDCP1407，和PDCP2408。同样，RLC数据包410的序列包括多个RLC数据包，包括RLC0411，RLC1412和RLC2413的。正如图4a所示，这两个序列都是连续，没有丢失的数据包。

图4b表示PDCP数据包425的序列和RLC数据包430的序列。PDCP数据包425的序列包括多个PDCP数据包，其中包括PDCP0426及PDCP1427。然而，PDCP数据包425的序列丢失一个PDCP数据包（图4b中表示为PDCP数据包XXX428）。同样，RLC数据包430的序列包括多个RLC数据包，包括RLC0431，RLC1432和RLC4433。

如图4b所示，PDCP数据包425的序列缺少一个PDCP的数据包，在PDCP数据包3和PDCP数据包5之间缺失PDCP数据包4。然而，RLC数据包430的序列是连续的，无丢失的数据包。PDCP数据包425的序列中数据包缺失而RLC数据包430是连续的情况，能够意味着一个数据包在PDCP子层被所述发送站丢弃。

图4c表示PDCP数据包445的序列和RLC数据包450的序列。PDCP数据包445的序列包括多个PDCP数据包，其中包括PDCP0446及PDCP1447。然而，PDCP数据包445的序列缺失一个PDCP数据包（图4c中表示为PDCP数据包XXX448）。同样，RLC数据包450的序列包括多个RLC数据包，包括RLC0451，RLC1452。然而，RLC数据包450的序列也缺失一个RLC数据包（在图4c中表示为RLC数据包YYY453）。

在图4c中，PDCP数据包445的序列和RLC数据包450的序列都缺失数据包（PDCP数据包XXX448和RLC数据包YYY453）。PDCP数据包445的序列和RLC数据包450的序列中数据包的缺失，能够意味着一个数据包是在传输中丢失，而不是被丢弃。

因此，在一个通信系统的第n个协议层被丢弃的数据包可以被检测为与第n个协议层相关的数字序列中的不连续性，在与第m个协议层相关的数字序列中不存在不连续性，其中第m层在协议栈中低于第n层。同样，一个丢失的数据包可以被检测为与第n层和第m层都相关的数字序列中的不连续性。

图5表示监测丢弃的数据包和更新数据包丢弃计数器中的操作500的一个流程图。操作500可以指示发生在一个通信设备中的操作，该通信设备从一个通信站接收数据包，该通信站发送所述数据包，是数据包丢弃者。因此，所述通信设备是一个接收站，也是丢弃数据包者的受害方。例如，操作500可以发生在从另一个RN或DeNB接收数据包的一个RN中，或发生在从RN或eNB接收数据包的一个UE中。当所述通信设备在正常运行模式中时，操作500会发生。

操作500可以开始于所述通信设备接收一个数据包（功能模块505）。根据一个示例性实施例，所述数据包会作为一个物理层数据包被所述通信设备接收。

所述通信设备可确定数据包的第一序列号（功能模块510）。根据第一序列号所对应的协议层，所述通信设备需要处理该数据包几次。例如，如果第一个序列号与PDCP序列号相对应，则该通信设备需要处理PHY数据包以产生一个MAC数据包，然后处理MAC数据包以产生一个RLC数据包，然后处理RLC数据包以产生PDCP数据包。在这一点上，所述通信设备可以从PDCP数据包的PDCP标头确定所述PDCP序列号。

所述通信设备可以确定数据包的第一序列号中的不连续性（功能模块515）。通常，由于数据包到达通信设备的顺序不同于他们被发送的顺序，不可能仅仅将所述数据包的第一序列号（或任何其它序列号）与先前所接收的数据包的第一序列号进行对比，因此需要不同的技术来检查序列号的不连续性。例如，一个滑动观察窗技术可用于检查多个数据包的第一序列号，以便确定第一个序列号中是否存在一种不连续性。滑动窗口的大小会对这些不连续性的检测效果产生影响。一个较大的滑动窗口可允许对多个接收到的数据包进行检查，但这可能会导致更长的时延，以及需要更多的存储器来存储更多的数据包。而较小的滑动窗口会导致更少的时延，使用更少的内存，但不会检查所接收的多个数据包，并可以检测到更多的序列号不连续的误报。

另一个例子是，可以使用一个重新排序的定时器技术。当具有第一序列号的一个数据包被接收，且该序列号并不是下一个预期的第一序列号，并大于下一个预期的第一序列号时，所述重新排序定时器可以开始于一个预定义的定时器的值。如果具有下一个预期的第一序列号的数据包之后被接收，所述重新排序定时器被停止。否则，如果所述重新排序定时器超时，且没有接收具有下一个预期序列号的数据包，那么第一个序列号的不连续性会被声明。

如果所述第一序列号中的序列号不连续性没有被检测到，操作500就会终止。

如果一个序列号的不连续性被检测到，所述通信设备需要进一步处理，以确定该不连续性的性质。根据一个示例性实施例，所述通信设备会通过确定在第二序列号（功能模块520）中是否也存在相应的不连续性，来确定所述不连续性的性质。通常，所述第二序列号可以是一个来自比第一序列号的协议层更低的协议层的序列号。例如，如果所述第一序列号是一个PDCP序列号，那么第二序列号会是一个RLC序列号。

根据一个示例性实施例，如果所述不连续性发生在时间间隔很紧的数据包中，第二序列号中的不连续性对应于发生在第一序列号中的不连续性。一个数据包的时间戳或时间标记，例如注入通信系统的时间、在通信设备中的接收时间、生成的时间等，也可被用于确定数据包在时间间隔上是否很紧。如果与序列号不连续性相对应的数据包相关的时间之间的间隔并不紧密，那么所述不连续性在确定第一序列号不连续性的性质方面会是无关的，也是没有用的。

根据另一个示例性实施例，第二序列号中的不连续性和第一序列号中的不连续性之间的对应关系能够通过在所缺失的第二序列号之前或之后立即使用所述第二序列号，以及通过在缺失的第一序列号之前或之后立即使用第一序列号来确定。例如，考虑一种情况，其中n个第二序列号缺失，m个第一序列号也缺失。如果在一个上层数据包中能够找到m+1个第一序列号，该数据包是从具有n+1个第二序列号的下层数据包中提取，以及在上层数据包中能找到m-1个第一序列号，该数据包是从具有n-1个第二序列号的下层数据包中提取，那么可以确定所缺失的n个第二序列号与所缺失的m个第一序列号相对应。

如果在第二序列号中存在相应的不连续，那么在传输中存在数据包丢失（功能模块525）。由于两个协议层中都存在数据包丢失，那么传输中就存在数据丢失。如果该数据包已经被故意丢弃在上层，由于上层所丢弃的数据包后续的一个数据包已经在下层被感知为所丢弃的数据包之前的数据包的后续包，那么在下层中就不会存在相对应的数据包缺失。操作500然后会终止。

如果在第二序列号中没有一个相应的不连续，那么该数据包被故意丢弃在发送站（功能模块530），所述通信设备可更新其数据包丢弃计数器，用于周期性地计算发送站的数据包丢弃率（功能模块535）。根据一个示例性实施例，更新所述数据包丢弃计数器之后，所述通信设备可以执行许多操作。例如，所述通信设备可通过用所丢弃的数据包的数量除以进入协议层的数据包的数量来定期计算数据包丢弃率，并同时对数据包丢弃进行监控。所述通信设备可以向一个管理的实体，例如一个OAM服务器周期性地报告数据包丢弃率，或例如，每当数据包丢弃率超过数据包丢弃率的阈值时进行报告。另外，所述通信设备可以维持一个数据包丢弃率记录，并将该数据包丢弃率在特定的时间报告给管理实体，或在具体事件发生时进行报告，例如，收到指示报告该数据包丢弃率时，错误率达到指定的错误阈值时，通信链路的数据率达到一个特定的数据率阈值时等。操作500就会终止。

根据一个示例性实施例，无线资源控制重建和/或切换时，所述通信设备会停止监测所丢弃的数据包。所述通信设备然后会复位数据包丢弃计数器。另外，如果所述通信设备对所丢弃的数据包监测足够长的时间时，即，如果该通信设备在所述数据包丢弃计数器中有足够的样本时，在无线资源控制重建和/或切换之后，该通信设备会在复位该数据包丢弃计数器之前计算最后的数据包丢弃率，并将最后的数据包丢弃率报告给所述管理实体。在复位该数据包丢弃计数器之后，该通信设备会通过新（重）建的无线链路来恢复监测所丢弃的数据包。

图6表示在层2监测所丢弃的数据包及更新一个数据包丢弃计数器中的操作600的一个流程图。操作600能够指示发生在通信设备中的操作，该通信设备从一个通信站接收数据包，该通信站发送数据包，是数据包丢弃者，该通信设备监测层2中的数据包丢弃。因此，所述通信设备是一个接收站，也是丢弃数据包者的受害方。例如，操作600可以发生在从另一个RN或DeNB接收数据包的一个RN中，或发生在从RN或eNB接收数据包的一个UE中。当所述通信设备在正常运行模式中时，操作600会发生。

操作600可以开始于所述通信设备接收一个数据包（功能模块605）。根据一个示例性实施例，所述数据包会作为一个物理层数据包被所述通信设备接收。

所述通信设备会确定一个数据包的PDCP序列号（功能模块610）。该通信设备可以从所述数据包的PDCP标头确定该PDCP序列号。该通信设备能够确定该数据包的PDCP序列号中是否存在一种不连续性（功能模块615）。

如果没有检测到PDCP序列号中的序列号不连续性，操作600就会终止。如果检测到PDCP序列号中的序列号不连续性，那么所述通信设备需要进行进一步处理，来确定不连续性的性质。根据一个示例性实施例，所述通信设备会通过确定在数据包的RLC序列号中是否存在相应的不连续性，来确定所述不连续性的性质（功能模块620）。

如果在RLC序列号中存在相对应的不连续性，传输中就存在数据包丢失（功能模块625）。如果在RLC序列号中没有相对应的不连续性，所述数据包就被故意丢弃在层2的发送站(功能模块630)，所述通信设备会更新其层2数据包丢弃计数器，以用于计算该发送站的数据包丢弃率（功能模块635）。

在RLC序列号中不存在相应的不连续性时，如果该PDCP实体确定所述PDCPPDU发生了完整性验证失败或标头解压缩失败，并具有缺失的PDCP序列号，该通信设备就会将PDCP序列号中的序列号不连续性作为一个被丢弃的数据包驳回。

图7表示包括RN的一个通信设备的用户面协议栈700。如用户平面协议栈700所示，一个UE的IP数据包能通过两个级联的GTP隧道被承载于通用分组无线系统(GPRS)的隧道协议用户平面(GTP-U)数据包中，该级联的GTP隧道是UE的演进分组系统（EPS）承载所特有的。这两个级联的GTP隧道会由GTP-U标头中的GTP隧道端点标识符（TEIDs）确定，并可以分别从UE的S-GW跨越到DeNB，从DeNB跨越到所述UE。

在所述DeNB和RN之间，具有UDP/IP标头的GTP-U数据包形成了一个外部IP数据包，其可承载于Un链路上，以RN的IP地址作为其目的IP地址。因此，Un链路的层2协议能够将外部IP数据包作为所述RN的数据无线承载(DRB)的一个PDCP SDU来对待。通过Un链路在DRB上收到一个外部IP数据包，并去除GTP-U、UDP和IP标头之后，所述RN会将UE的IP数据包通过DRB上的Uu链路转发给所述UE。该DRB是一对一映射到GTP隧道的。在GTP隧道中，所述UE的IP包被从DeNB承载到RN。

图8表示一个GTP-U标头800。GTP-U标头800包括一个能被用于追踪GTP-U数据包的序列号（字节8和9）。

图9表示在层3或更高层监测所丢弃的数据包及更新一个数据包丢弃计数器中的操作900的一个流程图。操作900能够指示发生在通信设备中的操作，该通信设备从一个通信站接收数据包，该通信站发送数据包，并是数据包丢弃者。该通信设备监测层3或更高层中的数据包丢弃。因此，所述通信设备是一个接收站，也是丢弃数据包者的受害方。例如，操作900可以发生在从另一个RN或DeNB接收数据包的RN中，或发生在从RN或eNB接收数据包的UE中。当所述通信设备在正常运行模式中时，操作900会发生。

操作900能够开始于所述通信设备接收一个数据包，例如GTP-U数据包（功能模块905）。根据一个示例性实施例，该数据包可作为一个物理层数据包被所述通信设备接收，该物理层数据包然后可在穿过协议层时被处理。

所述通信设备能够确定所述数据包的GTP序列号（功能模块910）。该通信设备可以从所述数据包的GTP-U标头确定该GTP序列号。该通信设备能够确定该数据包的GTP序列号中是否存在一种不连续性（功能模块915）。

如果没有检测到所述GTP序列号中的不连续性，操作900就会终止。如果检测到GTP序列号中的序列号不连续性，那么所述通信设备需要进行进一步处理，来确定该不连续性的性质。根据一个示例性实施例，所述通信设备会通过确定数据包的PDCP序列号中是否存在相应的不连续性，来确定所述不连续性的性质（功能模块920）。

如果PDCP序列号中存在相应的不连续性，那么就存在数据包在传输中丢失或在层2中被丢弃（功能模块925）。为进一步区分数据包在传输中丢失或在层2中被丢弃，之前及图6中描述的技术可以被使用。如果在PDCP序列号中没有一个相应的不连续，那么该数据包被故意丢弃在层3或更高层的发送站（功能模块930），所述通信设备可以更新其数据包丢弃计数器，以用于周期性地计算发送站的数据包丢弃率（功能模块935）。

根据一个示例性实施例，所述通信设备可以利用其它上层协议，例如TCP、实时传输协议(RTP)等的序列号。所述通信设备可以对数据包进行深层数据包识别(DPI)，以检索这些上层协议的序列号。此外，所述通信设备会通过在下层序列号中寻找一个相应的不连续性来确定上层中不连续性的性质。

根据一个示例性实施例，一个通信设备可以监测多个协议层中被丢弃的数据包。例如，所述通信设备通过监测GTP序列号和PDCP序列号中的不连续性来监测层3中被丢弃的数据包，以及通过监测PDCP序列号和RLC序列号中的不连续性来监测层2中被丢弃的数据包。

根据一个示例性实施例，当所述通信设备在多个协议层中监测被丢弃的数据包时，该通信设备能够为多个协议层中每个协议层维持一个数据包丢弃计数器并计算数据包丢弃率，或者该通信设备能够为所有的协议层维持一个聚合包丢弃计数器并计算聚合数据包丢弃率。另外，所述通信设备可以为一些协议层维持各自的数据包丢弃计数器并计算各自的数据包丢弃率，而为其它协议层维持一个聚合包丢弃计数器并计算聚合数据包丢弃率。

根据一个示例性实施例，对被丢弃的数据包的监测可以在Un链路上以RN的无线接入承载（例如，增强的无线接入承载（E-RAB））的每个服务质量（QoS）等级进行，或以UE（UE由所述RN服务）的演进分组系统（EPS）承载的每个QoS等级进行。这两种方法都适用于在层3监测被丢弃的数据包。由于一个RN的E-RAB可以承载多个UE的具有潜在不同的QoS等级的EPS承载，在UE承载的每个QoS等级的基础上对被丢弃的数据包进行的监测，可以基于每个QoS等级来提供更精确的数据包丢弃率。

在RN承载的每个QoS等级的基础上对被丢弃的数据包进行的监测可以包括使用更少的资源，并且只适用于监测层2的被丢弃的数据包。因此，如果在层3和层2都对被丢弃的数据包进行监测，以及如果要对其中的数据包丢弃率进行计算，那么通过Un链路以RN的E-RAB的每个QoS等级对所丢弃的数据包进行监测，是一个优选的实施例。

根据一个示例性实施例，此处所述的对所丢弃的数据包的监测可以被应用到多跳中继网络中。

图10表示一个通信系统1000。通信系统1000包括至少一个多跳中继段，其包括一个DeNB1005、第一RN1010、第二RN1015、第三RN1020等。所述DeNB进一步连接到一个有线网络。可以理解的是，通信系统可以利用多个eNB和RN，其能与多个UE进行通信。出于简便，只对一个DeNB、三个RN和四个UE进行说明。

在一个多跳中继系统中，一个上游RN可以被其直接下游的RN（直接由上游RN服务的RN）看作一个DeNB。例如，第一RN1010看作是第二RN1015的一个DeNB。同样，一个下游RN可被其直接上游的RN（作为一个DeNB直接服务于下游RN的RN）看做一个UE。例如，第三RN1020被看作第二RN1015的一个UE。

因此，在一个多跳中继系统中，一个RN会从其DeNB或其直接上游RN来监测被丢弃的数据包，该直接上游RN作为RN的DeNB运行。根据一个示例性实施例，可以被RN监控的数据包可以进一步包括用于UE的数据包，该UE由所述RN的直接和非直接下游RN服务。例如，第一RN1010可以监测用于包括UE1025在内的UE的数据包，以及监测用于由第二RN1015、第三RN1020等直接服务的UE的数据包。

图11提供通信设备1100的说明。通信设备1100可以是一个RN、一个UE、一个自组网、一个网状网络等的实现。通信设备1100可用于实现本文所讨论的各种各样的实施例。如图11所示，一个发射器1105可用于传输信息，以及一个接收器1110可用于接收信息。

一个数据包处理单元1120用于处理接收器1110所接收的数据包。例如，数据包处理单元1120可以去掉标头，以检索数据包的信息体。数据包处理单元1120还可以处理标头中的信息，例如序列号等。一个数据包检查单元1122用于检查数据包的内容，潜在地没有实际处理数据包。数据包检查单元1122允许检查包含在一个数据包中的上层信息，并不应用与中间协议层一致的处理。

序列号单元1124用于处理序列号，例如GTP序列号、PDCP序列号、RLC序列号、TCP序列号、RTP序列号等。不连续性确定单元1126用于确定一种不连续性是否存在于数据包序列的一个数据号中。被丢弃的数据包单元1128用于确定一个数据包是否已经被丢弃。被丢弃的数据包单元1128确定所述数据包是否通过对比数据包序列号中的不连续性已经被丢弃。被丢弃数据包的计数器1130用于维持丢弃的数据包的计数。被丢弃数据包的计数器1130可以包括多个协议层的计数器。

数据包处理单元1120、数据包检查单元1122、序列号单元1124、不连续性确定单元1126、被丢弃的数据包单元1128、被丢弃数据包的计数器1130共同形成一个处理单元1132。

丢弃率单元1134用于确定一个数据包丢弃率。丢弃率单元1134会确定各自的数据包丢弃率、聚合数据包丢弃率或二者的结合。存储器1140用于存储数据包丢弃计数器、总数据包计数器、数据包丢弃率、序列号等。

通信设备1100的单元可以作为具体的硬件逻辑块来实现。在另一个实施例中，将通信设备1100的单元可以作为在处理器、控制器、特定应用集成电路等中执行的软件来实现。在另一个实施例中，通信设备1100的单元可以作为软件和/或硬件的组合来实现。

作为实例，发射器1110和接收器1105可作为特定的硬件块来实现，而数据包处理单元1120、数据包检查单元1122、序列号单元1124、不连续性确定单元1126、被丢弃的数据包单元1128、被丢弃数据包的计数器1130（处理单元1132）和丢弃率单元1134可以是一个微处理器（例如处理器1115）、定制电路、现场可编程逻辑阵列的定制编译逻辑阵列或以上各元件的组合中所执行的软件模块。

以上所述的通信设备1100的实施例也可从包括功能步骤和/或非功能行为的方法来进行说明。先前的描述及相关流程图说明在实践本发明的示例实施例中可执行的步骤和/或行为。通常，功能步骤从达到的结果方面来描述本发明，而非功能行为描述用于达到特定结果的更具体的行为。尽管可以特定顺序描述或主张功能步骤和/或非功能行为，本发明无需受限于步骤和/或行为的任何特定的顺序或组合。进一步地，权利要求的详述中以及图5,6和9流程图的描述中，步骤和/或行为的使用（或不使用）被用于表示该条款所需的具体的使用（或不使用）。

尽管已详细描述本发明及其优点，但应理解，在不脱离所附权利要求书界定的本发明的精神和范围的情况下，可在本文中进行各种改变、替代和更改。

此外，本发明的范围并不受限于本说明书中所描述的过程、机器、制造、物质组成、方式、方法以及步骤的特定实施例。本领域的一般技术人员将从本发明公开的内容中轻易的了解到，可根据本发明来利用过程、机器、制造、物质成分、方式、方法或步骤，包括目前存在的或以后将开发的，这些与相应的本发明所述实施例执行实质性相同的功能或实现实质性相同的结果。相应地，所附权利要求书既定在其范围内包括此类过程、机器、制造、物质成分、方式、方法或步骤。

Claims (35)

1.一种用于通信设备操作的方法，所述方法包括：

从一个发送站接收一个数据包序列，其中，所述数据包序列中的每个数据包包括用于多层网络的每个协议层的一个协议层数据包；

确定数据包序列中的一个数据包是否已经被发送站丢弃，其中，所述确定是基于与数据包序列中数据包的不同协议层相关联的至少两个序列号集合。

2.根据权利要求1所述方法，进一步包括：基于所述确定操作，更新一个数据包丢弃计数器。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，确定数据包序列中的数据包是否已经被丢弃，包括：

确定在第一序列号集合中是否存在第一不连续性，其中，所述第一序列号集合与所述数据包序列的第一协议层数据包相关联；

确定在第二序列号集合中是否存在相应的第一不连续性，其中，所述第二序列号集合与所述数据包序列的第二协议层数据包相关联，其中，所述第一协议层数据包属于比第二协议层更高的协议层的数据包，其中，一个相应的第一不连续性包括第二序列号集合中的不连续性，其与第一序列号集合中的第一不连续性大约发生在同一时间标记中。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：确定如果在第一序列号集合中存在所述第一不连续性，但在第二序列号集合中不存在对应的第一不连续性，那么与第一不连续性相关的数据包已经被丢弃。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，

确定与第一不连续性相关的一个数据包被丢弃进一步包括确定所述数据包被数据包序列的发送站丢弃在第一协议层中。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

确定数据包序列中的一个数据包是否已被丢弃还包括：确定如果第一序列号集合中存在第一不连续性，以及如果在第二序列号集合中存在相应的第一不连续性，与第一不连续性相关的数据包已经在传输中被丢弃。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

确定在第一序列号集合中是否存在第一不连续性，包括确定在第一序列号集合中是否存在一个缺失的序列号。

8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，

确定在一个时间窗内接收到的数据包的序列中，数据包是否发生第一序列号集合中的第一不连续性，其中，如果在时间窗期间接收到的数据包序列中的数据包的第一序列号集合中存在缺失的序列号，那么在第一序列号集合中存在第一不连续性。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述第一协议层包括一个分组数据汇聚协议子层，所述第二协议层包括一个无线链路控制子层。

10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

第一协议层包括通用分组无线系统的隧道协议用户平面，第二协议层包括一个分组数据汇聚协议子层。

11.根据权利要求3所述方法，其特征在于，确定数据包序列中的一个数据包是否已经被丢弃还包括：

确定所述第二序列号集合中是否存在第二不连续性；

确定在第三序列号集合中是否存在相应的第二不连续性，其中，所述第三序列号集合与数据包的序列的第三协议层的数据包相关，其特征在于，所述第三协议层的数据包属于比第二个协议层更低的一个协议层的数据包；

确定如果在第二序列号集合中存在所述第二不连续性，但在第三序列号集合中不存在相应的第二不连续性，那么与第二不连续性相关的数据包已被丢弃；

确定如果在第二序列号集合中存在所述第二不连续性，并且在第三序列号集合中存在相应的第二不连续性，那么与第二不连续性相关的数据包在传输中已被丢弃。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于，

确定与第二不连续性相关的一个数据包被丢弃进一步包括确定所述数据包被数据包序列的发送站丢弃在第二协议层中。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，

第一协议层包括通用分组无线系统的隧道协议用户平面，第二协议层包括一个分组数据汇聚协议子层，第三协议层包括一个无线链路控制子层。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述通信设备包括一个中继节点，所述发送站包括一个施主增强型NodeB。

15.根据权利要求1的方法，其特征在于，

一个序列号集合包括通用分组无线服务隧道协议的序列号、分组数据汇聚协议的序列号、无线链路控制序列号、传输控制协议的序列号、实时传输协议的序列号，或其组合。

16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

有两个序列号集合，其中，在一个多层协议栈中，与所述的两个序列号集合相关的两个协议层彼此相邻。

17.一种用于通信设备操作的方法，所述方法包括：

确定一个数据包序列中所接收的数据包的第一序列号，其中，所述第一序列号与第一协议层相关；

确定在第一序列号中存在一种不连续性，

如果在第一序列号中存在一种不连续性，

确定所接收的数据包中的第二序列号，其中，第二序列号与第二协议层相关，其中在协议层结构中，所述第二协议层比第一协议层低；

确定在第二序列号中，是否存在一种相应的不连续性，

如果所述第二序列号中存在相应的不连续性，确定数据包序列中一个数据包中在传输中丢失，

如果在第二序列号中不存在相应的不连续性，确定该数据包序列中的数据包被发送站丢弃。

18.根据权利要求17的方法，其特征在于，

所述相应的不连续性包括第二序列号中的不连续性，其与第一序列号中的不连续性大约发生在同一时间标记中。

19.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：如果确定该数据包被发送站丢弃，更新数据包丢弃计数器。

20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，

如果第一序列号中不存在所述不连续性，所接收的数据包被处理。

21.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，确定第一序列号包括：

处理所接收的数据包，以产生第一协议层数据包；

从第一协议层数据包的标头中检索第一序列号。

22.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，确定第一序列号中是否存在一种不连续性包括：

检查用于多个数据包的多个第一序列号；

如果至少一个第一序列号从多个第一序列号中丢失，即确定存在不连续性。

23.根据权利要求22的方法，其特征在于，

所述多个数据包包括在指定的时间间隔之内所述通信设备接收的数据包。

24.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：计算和报告数据包丢弃率。

25.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，

所述第一协议层包括一个分组数据汇聚协议子层，所述第二协议层包括一个无线链路控制子层。

26.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，

第一协议层包括通用分组无线系统的隧道协议用户平面，第二协议层包括一个分组数据汇聚协议子层。

27.一种通信设备，包括：

用于从一个发送站接收一个数据包序列的一个接收机，其特征在于，

所述数据包序列中的每个数据包包括用于多层网络的每个协议层的一个协议层数据包；

被耦合到所述接收机的一个处理单元，所述处理单元用于确定数据包序列中的一个数据包是否已被该发送站丢弃，其中，该处理单元确定该数据包基于与数据包序列中数据包的不同协议层相关的至少两个序列号集合被丢弃，并用于计算一些丢弃的数据包。

28.根据权利要求27所述的通信设备，还包括：一个被耦合到所述处理单元的丢弃率单元，所述丢弃率单元用于计算一个数据包的丢弃率。

29.根据权利要求27所述的通信设备，其特征在于，所述处理单元包括：

用于确定第一序列号集合中是否存在第一不连续性的一个不连续性确定单元，其中，所述第一序列号集合与所述数据包序列的第一协议层的数据包相关，还用于确定在第二序列号集合中是否存在相应的第一不连续性，其中，第二序列号集合与所述数据包序列的第二协议层的数据包相关，其中，所述第一协议层数据包属于比第二协议层更高的一个协议层的数据包，其中，一个相应的第一不连续性包括第二序列号集合中的不连续性，其与第一序列号集合中的第一不连续性大约发生在同一时间标记中；

被耦合到所述不连续性确定单元的一个被丢弃的数据包单元，所述被丢弃的数据包单元用于确定如果在第一序列号集合中存在所述第一不连续性，但在第二序列号集合中不存在对应的第一不连续性，与第一不连续性相关的数据包已经被丢弃；

耦合到被丢弃的数据包单元的一个被丢弃的数据包计数器，所述被丢弃的数据包用于计算被丢弃的数据包的数量。

30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，

被丢弃的数据包单元进一步用于确定如果第一序列号集合中存在第一不连续性，以及如果在第二序列号集合中存在相应的第一不连续性，与第一不连续性相关的数据包已经在传输中丢失。

31.根据权利要求29的方法，其特征在于，

被丢弃的数据包单元进一步用于确定与第一不连续性相关的一个数据包已被丢弃，确定与第一不连续性相关的一个数据包已被丢弃还包括确定所述数据包被数据包序列的发送站丢弃在第一协议层。

32.根据权利要求29所述的通信设备，其特征在于，

如果在一个时间窗内接收到的数据包的序列中，数据包的第一序列号集合中存在一个缺失的序列号，非连续性确定单元确定在第一序列号集合中是否存在第一不连续性。

33.根据权利要求29所述的通信设备，其特征在于，

所述不连续性确定单元进一步用于确定第二序列号集合中是否存在第二不连续性，以及确定第三序列号集合中是否存在一种相应的第二不连续性，其中，所述第三序列号集合与数据包序列的第三协议层的数据包相关，其中，第三协议层的数据包属于比第二协议层更低的一个协议层的数据包。

34.根据权利要求33所述的通信设备，其特征在于，

所述被丢弃的数据包单元进一步用于确定，如果在第二序列号集合中存在所述第二不连续性，但在第三序列号集合中不存在相应的第二不连续性，那么与第二不连续性相关的数据包已被丢弃；以及确定如果在第二序列号集合中存在所述第二不连续性，并且在第三序列号集合中存在相应的第二不连续性，那么与第二不连续性相关的数据包在传输中已被丢失。

35.根据权利要求29所述的通信设备，其特征在于，

所述通信设备包括一个中继节点，所述发送站包括一个施主增强型NodeB。

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