CN103582161B - 一种基于lte系统中继节点的数据传输方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于LTE系统中继节点的数据传输方法，所述方法包括：在中继节点RN与宿主基站DeNB之间的S1接口用户面，根据与终端UE与服务网关/分组数据网网关SGW/PGW之间的端到端的数据传输隧道对应的承载隧道标识传输业务数据；在RN与DeNB之间的X2接口用户面，根据与RN与邻居eNB之间的数据前转隧道对应的承载隧道标识传输业务数据；所述承载隧道标识通过为业务数据包所添加的协议头指示。应用本发明实施例后，能够减少数据传输过程中的协议头开销，进而提高Un口资源利用率。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种基于LTE系统中继节点的数据传输方法。
背景技术
3GPP在长期演进（LTE）R10版本中引入了固定中继节点（RN），主要目的是用于扩展小区覆盖范围及扩大小区容量。在RN网络中，用户设备（UE）通过接入链路与RN通信，RN通过回传链路与宿主基站（DeNB）通信，从而通过两跳传输的方式为UE提供移动通信服务。LTE R10中的RN系统架构如附图1所示。RN通过包括S1接口和X2接口的Un接口与DeNB交互信息；基站（eNB）通过X2接口与DeNB交互信息；移动管理中心/信令网关（MME/S-GW）通过S1接口与S11接口与DeNB交互信息；eNB通过S1接口与MME/S-GW交互信息。
能够支持RN接入的网络节点叫做DeNB，DeNB并不同于普通的eNB，需要对其功能进行扩展用于支持RN接入，例如DeNB中要集成RN的SGW/PGW功能。
引入RN之后，UE与RN之间的接口重用原有的Uu接口，RN与DeNB之间定义了新的空中接口Un接口。同时，RN与DeNB之间需要建立S1接口及X2接口，这两种接口都承载在Un接口上。
从UE的角度而言，RN就是一个eNB，具备eNB的所有功能。从DeNB的角度而言，RN就是一个特殊的UE。因此RN除了具有eNB的功能外，还具备UE的功能，需要支持UE的相关过程（如小区选择、附着/解附着过程等）。
LTE R10的RN系统协议栈采用一种代理的思想，即DeNB在RN与其他网元（MME、SGW、其他邻居eNB）之间执行代理的功能，将S1接口及X2接口的控制面信令和用户面数据代理给RN。在Un接口上，UE的业务数据、RN的S1信令及X2信令都通过DRB进行传输。
S1接口的用户面协议栈如附图2所示。S1接口用户面上，UE与SGW/PGW之间的业务数据的端到端传输隧道分为以下三个部分：UE与RN之间的数据无线承载（DRB），RN与DeNB之间的通用分组无线业务隧道协议（GTP）隧道，DeNB与SGW/PGW之间的GTP隧道，三者是一一对应的。每个EPS承载都会对应这样一条端到端的传输隧道。
X2接口的用户面协议栈如附图3所示。X2接口用户面上，RN与邻居eNB之间的业务数据前转隧道分为以下两个部分：RN与DeNB之间的GTP隧道，DeNB与邻居eNB之间的GTP隧道，两者是一一对应的。每个需要进行数据前转的EPS承载都会对应这样一条数据前转隧道。
S1接口的控制面协议栈如附图4所示。S1接口控制面上，RN与MME之间的S1信令传输隧道分为以下两个部分：RN与DeNB之间的一对UE S1AP ID及DeNB与MME之间的一对UE S1AP ID，两者是一一对应的。
X2接口的控制面协议栈如附图5所示。X2接口控制面上，RN与邻居eNB之间的X2信令传输隧道分为以下两个部分：RN与DeNB之间的一对UE X2AP ID及DeNB与邻居eNB之间的一对UE X2AP ID，两者是一一对应的。
在Un接口的用户面上，UE的应用层业务数据包需要添加GTP头、UDP头及IP头，之后承载在空口协议上进行传输。在Un接口的控制面上，S1-AP信令及X2-AP信令数据需要添加SCTP头及IP头，之后承载在空口协议上进行传输。考虑到Un空口资源受限，此时数据传输的头开销太大，即使采用PDCP层的头压缩技术，也会带来较大的头开销，尤其是对于小数据量的业务，此时的头开销比例会更大，从而造成Un口资源利用率降低。
发明内容
本发明实施例提出一种基于LTE系统中继节点的数据传输方法，能够减少数据传输过程中的头开销，进而提高Un口资源利用率。
本发明实施例的技术方案如下：
一种基于LTE系统中继节点的数据传输方法，所述方法包括：
在中继节点RN与宿主基站DeNB之间的S1接口用户面，根据终端UE与服务网关/分组数据网网关SGW/PGW之间的端到端的数据传输隧道对应的承载隧道标识传输业务数据；
在RN与DeNB之间的X2接口用户面，根据RN与邻居eNB之间的数据前转隧道对应的承载隧道标识传输业务数据；
所述承载隧道标识通过为业务数据包所添加的协议头指示。
所述传输业务数据之前进一步包括：
RN与DeNB之间建立S1连接；
RN分配与所述数据传输隧道对应的RN侧S1接口承载隧道标识；
DeNB分配与所述数据传输隧道对应的DeNB侧S1接口承载隧道标识；
RN与DeNB之间建立X2连接；
RN分配与所述数据前转隧道对应的RN侧X2接口承载隧道标识；
DeNB分配与所述数据前转隧道对应的DeNB侧X2接口承载隧道标识。
所述在RN与DeNB之间的S1接口用户面，根据与所述数据传输隧道对应的承载隧道标识传输业务数据包括：
在RN与DeNB之间的S1接口用户面，携带与所述数据传输隧道对应的DeNB侧S1接口承载隧道标识向DeNB发送业务数据；
在RN与DeNB之间的S1接口用户面，携带与所述数据传输隧道对应的RN侧S1接口承载隧道标识向RN发送业务数据。
所述在RN与DeNB之间的X2接口用户面，根据与所述数据前转隧道对应的承载隧道标识传输业务数据包括：
在RN与DeNB之间的X2接口用户面，携带与所述数据前转隧道对应的DeNB侧X2接口承载隧道标识向DeNB发送业务数据；
在RN与DeNB之间的X2接口用户面，携带与所述数据前转隧道对应的RN侧X2接口承载隧道标识向RN发送业务数据。
所述承载隧道标识通过为业务数据包所添加的协议头指示包括：在分组数据汇聚协议PDCP头中增加所述承载隧道标识，所述承载隧道标识通过PDCP头指示。
所述在RN与DeNB之间的S1接口用户面，根据与所述数据传输隧道对应的承载隧道标识传输业务数据包括：
在RN与DeNB之间的S1接口用户面，携带与所述数据传输隧道对应的DeNB侧S1接口承载隧道标识向DeNB发送业务数据，所述DeNB侧S1接口承载隧道标识携带在PDCP层上新增承载标识层BIL中；
在RN与DeNB之间的S1接口用户面，携带与所述数据传输隧道对应的RN侧S1接口承载隧道标识向RN发送业务数据，所述RN侧S1接口承载隧道标识携带在PDCP层上新增承载标识层BIL中。
所述在RN与DeNB之间的X2接口用户面，根据与所述数据前转隧道对应的承载隧道标识传输业务数据包括：
在RN与DeNB之间的X2接口用户面，携带与所述数据前转隧道对应的DeNB侧X2接口承载隧道标识向DeNB发送业务数据，所述DeNB侧X2接口承载隧道标识携带在PDCP层上新增承载标识层BIL中；
在RN与DeNB之间的X2接口用户面，携带与所述数据前转隧道对应的RN侧X2接口承载隧道标识向RN发送业务数据，所述RN侧X2接口承载隧道标识携带在PDCP层上新增承载标识层BIL中。
所述承载隧道标识通过为业务数据包所添加的协议头指示包括：业务数据包先添加BIL头，之后添加PDCP头，所述BIL头中包括所述承载隧道标识。
所述方法进一步包括：
通过Un接口信令无线承载SRB传输S1控制信令；
通过Un接口SRB传输X2控制信令；
控制信令类型通过分组数据汇聚协议PDCP头指示。
所述控制信令类型通过PDCP头指示包括：扩展SRB的PDCP头中的前两个预留比特，所述信令类型通过所述扩展后的PDCP头指示。
从上述技术方案中可以看出，在本发明实施例中，在RN与DeNB之间的S1接口用户面，根据UE与SGW/PGW之间的端到端的数据传输隧道对应的承载隧道标识传输业务数据；在RN与DeNB之间的X2接口用户面，根据RN与邻居eNB之间的数据前转隧道对应的承载隧道标识传输业务数据；所述承载隧道标识通过为业务数据包所添加的协议头指示。由于不再需要为业务数据包添加GTP头、UDP头以及IP头，而是利用承载隧道标识区分不同的数据传输隧道以及数据前传隧道，因此能够减少数据传输过程中的头开销，进而提高Un口资源利用率。
附图说明
图1为RN系统架构图；
图2为RN系统S1接口用户面协议栈；
图3为RN系统X2接口用户面协议栈；
图4为RN系统S1接口控制面协议栈；
图5为RN系统X2接口控制面协议栈；
图6为基于LTE系统中继节点的数据传输方法流程示意图；
图7为第一实施例中RN系统S1接口用户面协议栈示意图；
图8为第一实施例中RN系统X2接口用户面协议栈示意图；
图9为第一实施例中Un接口DRB的PDCP头结构示意图；
图10为第二实施例中RN系统S1接口用户面协议栈示意图；
图11为第二实施例中RN系统X2接口用户面协议栈示意图；
图12为第二实施例中UE业务数据包的处理示意图；
图13为基于LTE系统中继节点的控制信令传输方法流程示意图；
图14为RN系统S1接口控制面协议栈示意图；
图15为RN系统X2接口控制面协议栈示意图；
图16为Un口SRB的PDCP头结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
在本发明实施例中，通过在Un接口上引入新的承载隧道标识，用于区分数据传输隧道以及数据前传隧道，解决了头开销过大的问题，特别适用于小数据量的业务特性。同时将S1-AP/X2-AP控制信令映射到Un接口的SRB上进行传输，不再需要对DRB增加完整性保护的功能。从而能够减少数据传输过程中的头开销，进一步提高Un口资源利用率。
下面结合附图6详细说明本发明的技术方案。
步骤601、RN与DeNB之间建立S1连接，建立X2连接。
RN与DeNB之间建立S1连接包括S1接口的控制面及用户面连接的建立。在建立过程中，RN分配与数据传输隧道对应的RN侧S1接口承载隧道标识；DeNB分配与数据传输隧道对应的DeNB侧S1接口承载隧道标识。对于同一个数据传输隧道，其RN侧S1接口承载隧道标识与DeNB侧S1接口承载隧道标识相对应。也就是说，RN和DeNB可以根据RN侧S1接口承载隧道标识以及DeNB侧S1接口承载隧道标识区分不同的数据传输隧道。
RN与DeNB之间建立X2连接包括X2接口的控制面及用户面连接的建立。在建立过程中，RN分配与数据前转隧道对应的RN侧X2接口承载隧道标识（对应UE从邻居eNB切换到RN的场景）；或者DeNB分配与数据前转隧道对应的DeNB侧X2接口承载隧道标识（对应UE从RN切换到邻居eNB的场景）。
步骤602、在RN与DeNB之间的S1接口用户面，根据与UE与SGW/PGW之间的端到端的数据传输隧道对应的承载隧道标识传输业务数据。
参见附图7是RN系统S1接口用户面协议栈示意图。RN系统针对每一个EPS承载，维护一条UE与SGW/PGW之间的端到端的数据传输隧道。该数据传输隧道包括三个部分：UE与RN之间的Uu接口上的DRB；RN与DeNB之间的Un接口上的传输隧道；DeNB与UE的SGW/PGW之间的GTP隧道，这三者是一一对应的。
在Un接口上，RN和DeNB针对每一个EPS承载，为其分配一个唯一的承载隧道标识。具体地，RN分配与EPS承载的数据传输隧道对应的RN侧S1接口承载隧道标识；DeNB分配与EPS承载的数据传输隧道对应的DeNB侧S1接口承载隧道标识。对于同一个数据传输隧道而言，其RN侧S1接口承载隧道标识与DeNB侧S1接口承载隧道标识是相对应的。
这样RN与DeNB两端的一对S1接口承载隧道标识用于标识Un接口上的一个EPS承载的传输隧道，从而在Un接口上区分不同EPS承载的数据。RN与DeNB维护S1接口承载隧道标识与EPS承载的对应关系。
步骤603、在RN与DeNB之间的X2接口用户面，根据与RN与邻居eNB之间的数据前转隧道对应的承载隧道标识传输业务数据。
参见附图8是RN系统X2接口用户面协议栈示意图。在UE发生切换时，RN系统针对每一个需要进行数据前转的EPS承载，维护一条端到端的数据前转隧道。该隧道包括两个部分：RN与DeNB之间的数据前传隧道；DeNB与邻居eNB之间的GTP隧道，这两者是一一对应的。
在Un接口上，如果是UE从RN切换到邻居eNB，则DeNB针对每一个数据前传隧道为其分配DeNB侧X2接口承载隧道标识，并将该承载隧道标识通知给RN。RN与DeNB会维护DeNB侧X2接口承载隧道标识与需要进行数据前转的EPS承载的对应关系。如果是UE从邻居eNB切换到RN，则RN针对每一个数据前传隧道为其分配RN侧X2接口承载隧道标识，并将该承载隧道标识通知给DeNB。RN与DeNB会维护RN侧X2接口承载隧道标识与需要进行数据前转的EPS承载的对应关系。
步骤604、承载隧道标识通过为业务数据包所添加的协议头指示。
其中，不论是RN侧S1接口承载隧道标识、DeNB侧S1接口承载隧道标识、RN侧X2接口承载隧道标识（对应UE从邻居eNB切换到RN的场景）或DeNB侧X2接口承载隧道标识（对应UE从RN切换到邻居eNB的场景），都属于承载隧道标识。所有的承载隧道标识都通过为业务数据包所添加的协议头指示。
考虑到PDCP头的长度是整数个字节，因此承载隧道标识的长度设置为整数个字节，为了尽量减小头开销，承载隧道标识的具体长度可以根据中继接入链路上最多支持的UE个数来决定。例如：现有系统中每个UE最多可以建立23个DRB，如果承载隧道标识的长度为2个字节，即16比特，那么最多支持216个DRB，则能最多支持的UE个数等于216-3=213。PDCP协议定义了DRB所使用的两种头结构。本发明中，需要在PDCP头中增加承载隧道标识，以承载隧道标识的长度为2个字节为例，修改后的DRB的PDCP头结构如附图9。
在步骤601-604中详细说明了实施例一的技术方案。此外，在实施例二中，在PDCP层之上引入了新的承载标识层（BIL），BIL的头结构中包含承载隧道标识，用于在Un接口上区分不同EPS承载的数据。
实施例二与实施例一的不同之处在于：在PDCP协议层之上引入了新的承载标识层BIL，S1接口承载隧道标识通过BIL的头来指示，具体参见附图10；X2接口承载隧道标识同样也是通过BIL的头来指示，具体参见附图11。
在实施例二中，Un接口上的数据传输隧道以及数据前传隧道都是由承载隧道标识来标识的。通过新引入的承载标识层BIL的头来指示承载隧道标识。
具体地，RN及DeNB对于映射到某个EPS承载上的UE的应用层业务数据包，首先为其填加BIL头，在其中包含承载隧道标识，之后填加PDCP头，然后再进行RLC/MAC/PHY层的处理，具体参见附图12。BIL头的长度为整数个字节，其中包含的承载隧道标识的具体长度可以根据中继接入链路上最多支持的UE个数来决定。
下面结合附图13详细说明基于LTE系统中继节点的控制信令传输方法，具体包括以下步骤：
步骤1301、通过Un接口信令无线承载（SRB）传输S1-AP控制信令，传输X2-AP控制信令。
RN正常工作后，类似于一个eNB，需要与MME交互S1-AP控制信令。RN系统的S1接口控制面协议栈参见附图14。RN系统为每个UE维护一个控制面的S1连接，该连接包括两个部分：RN与DeNB之间的一对UE S1AP ID，以及DeNB与MME之间的一对UE S1AP ID，这两者是一一对应的。Un接口上的S1-AP控制信令直接承载在空口协议上，并且通过Un接口的SRB进行传输。
RN作为一个eNB工作时，需要与邻居eNB交互X2-AP控制信令。RN系统的X2接口控制面协议栈参见附图15。RN系统为每个UE维护一个控制面的X2连接，该连接包括两个部分：RN与DeNB之间的一对UE X2AP ID，及DeNB与邻居eNB之间的一对UE X2AP ID，这两者是一一对应的。Un接口上的X2-AP控制信令直接承载在空口协议上，并且通过Un接口的SRB进行传输。
使用SRB来传输控制信令，可以重用原有SRB的完整性保护功能，用于对控制信令提供完整性保护。否则如果使用DRB来传输控制信令，则需要为DRB新引入完整性保护的功能。
步骤1302、控制信令的类型通过PDCP头指示。
Un接口的SRB要承载三种类型的信令：RN作为一个UE所产生的RRC信令，RN作为一个eNB所产生的S1-AP控制信令及X2-AP控制信令。为了区分这三种信令，可以扩展SRB的PDCP头中的前两个预留比特，比如“00”代表RRC信令，“01”代表S1-AP控制信令，“10”代表X2-AP控制信令。扩展后的SRB的PDCP头结构参见附图16。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于LTE系统中继节点的数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：
中继节点RN与宿主基站DeNB之间建立S1连接；
RN分配与所述数据传输隧道对应的RN侧S1接口承载隧道标识；
DeNB分配与所述数据传输隧道对应的DeNB侧S1接口承载隧道标识；
RN与DeNB之间建立X2连接；
RN分配与所述数据前转隧道对应的RN侧X2接口承载隧道标识；
DeNB分配与所述数据前转隧道对应的DeNB侧X2接口承载隧道标识；
在RN与DeNB之间的S1接口用户面，根据终端UE与服务网关/分组数据网网关SGW/PGW之间的端到端的数据传输隧道对应的承载隧道标识传输业务数据；
在RN与DeNB之间的X2接口用户面，根据RN与邻居eNB之间的数据前转隧道对应的承载隧道标识传输业务数据；
所述承载隧道标识通过为业务数据包所添加的协议头指示；
其中，所述在RN与DeNB之间的S1接口用户面，根据与所述数据传输隧道对应的承载隧道标识传输业务数据包括：
在RN与DeNB之间的S1接口用户面，携带与所述数据传输隧道对应的DeNB侧S1接口承载隧道标识向DeNB发送业务数据，所述DeNB侧S1接口承载隧道标识携带在PDCP层上新增承载标识层BIL中；
在RN与DeNB之间的S1接口用户面，携带与所述数据传输隧道对应的RN侧S1接口承载隧道标识向RN发送业务数据，所述RN侧S1接口承载隧道标识携带在PDCP层上新增承载标识层BIL中。
2.根据权利要求1所述基于LTE系统中继节点的数据传输方法，其特征在于，所述在RN与DeNB之间的X2接口用户面，根据与所述数据前转隧道对应的承载隧道标识传输业务数据包括：
在RN与DeNB之间的X2接口用户面，携带与所述数据前转隧道对应的DeNB侧X2接口承载隧道标识向DeNB发送业务数据；
在RN与DeNB之间的X2接口用户面，携带与所述数据前转隧道对应的RN侧X2接口承载隧道标识向RN发送业务数据。
3.根据权利要求1所述基于LTE系统中继节点的数据传输方法，其特征在于，所述承载隧道标识通过为业务数据包所添加的协议头指示包括：在分组数据汇聚协议PDCP头中增加所述承载隧道标识，所述承载隧道标识通过PDCP头指示。
4.根据权利要求2所述基于LTE系统中继节点的数据传输方法，其特征在于，所述在RN与DeNB之间的X2接口用户面，根据与所述数据前转隧道对应的承载隧道标识传输业务数据包括：
在RN与DeNB之间的X2接口用户面，携带与所述数据前转隧道对应的DeNB侧X2接口承载隧道标识向DeNB发送业务数据，所述DeNB侧X2接口承载隧道标识携带在PDCP层上新增承载标识层BIL中；
在RN与DeNB之间的X2接口用户面，携带与所述数据前转隧道对应的RN侧X2接口承载隧道标识向RN发送业务数据，所述RN侧X2接口承载隧道标识携带在PDCP层上新增承载标识层BIL中。
5.根据权利要求1或4任一所述基于LTE系统中继节点的数据传输方法，其特征在于，所述承载隧道标识通过为业务数据包所添加的协议头指示包括：业务数据包先添加BIL头，之后添加PDCP头，所述BIL头中包括所述承载隧道标识。
6.根据权利要求1所述基于LTE系统中继节点的数据传输方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
通过Un接口信令无线承载SRB传输S1控制信令；
通过Un接口SRB传输X2控制信令；
控制信令类型通过分组数据汇聚协议PDCP头指示。
7.根据权利要求6所述基于LTE系统中继节点的数据传输方法，其特征在于，所述控制信令类型通过PDCP头指示包括：扩展SRB的PDCP头中的前两个预留比特，所述信令类型通过所述扩展后的PDCP头指示。
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Granted publication date: 20161221 |
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