CN104836645B - 一种rlc am模式状态反馈传输方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种无线链路控制确认（RLC AM）模式状态反馈传输方法，RLC接收端判断底层调制编码策略（MCS）不能够支持一次传输所有需要反馈的信息的情况下，RLC接收端将需要反馈的信息分别携带在多个状态反馈PDU分段中进行发送，其中第一个状态反馈PDU分段的CPT域等于000或者表示该状态反馈PDU为可分段串接的状态反馈PDU类型；其余状态反馈PDU分段的CPT表示该状态反馈PDU为可分段串接的状态反馈PDU类型；RLC发送端接收并根据状态反馈PDU或PDU分段中的CPT域的不同取值，采取相应的方法解析所述多个状态反馈PDU分段并进行自动重传请求ARQ重传处理。

Description

一种RLC AM模式状态反馈传输方法

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线链路控制确认（RLC AM）模式状态反馈传输方法。

背景技术

在3G/4G无线通信系统中，基站和核心网接收过来的数据包先经过分组数据汇聚协议（PDCP，Packet Data Convergence Protocol）层，经过IP包头压缩和加密后，转到无线链路控制（RLC，Radio Link Control）层，按照媒体接入控制（MAC，Media Access Control）层的传输需求进行分段和串接后，再转到MAC层，最终从空口形成无线信号发送出去。

根据业务传输的特点和需求，传输分为有连接确认保证机制的传输和无连接确认保证的传输。对于有连接确认保证的传输，就是发送端发送数据包后，接收端需要根据接收的情况反馈确认包，通知发送端是否接收正确，发送端以此来决定是否需要进行重传发送。该机制同时存在正向的业务数据传输和反向的反馈确认数据传输，通过双向链路的建立，可以在很大程度上保证数据传输的可靠性。在3G/4G系统中基站侧，该机制是通过RLC层来实现的。

接收端发送的状态反馈信息并不是高层发送的数据包，而为RLC层产生的控制包，不参与RLC层进行的分段和串接操作。图1为现有技术中规定的状态反馈PDU格式示意图。其中各个符号的含义如下：

D/C（Data/Control）用于指示RLC PDU是RLC数据PDU还是RLC控制PDU，长度为1bit；

CPT（Control PDU Type）为RLC控制PDU格式,长度为3bit；

ACK_SN（Acknowledgement SN）用于指示第一个没有收到的且没有在状态反馈PDU（STATUS PDU）中报告丢失的RLC数据PDU的序列号（SN）,长度10bit。当AM RLC实体的发送侧收到一个STATUS PDU时，它认为SN在ACK_SN之前但不包含SN=ACK_SN的确认模式数据(AMD，Acknowledged Mode Data)PDU均已被对端AM RLC实体正确收到，除了携带NACK_SN的STATUS PDU指示的AMD PDU和携带NACK_SN、SOstart、SOend的STATUS PDU指示的AMD PDU分段。

NACK_SN（Negative Acknowledgement SN）：指示AM RLC实体接收侧已检测到丢失的AMD PDU（或AMD PDU的一部分）的SN，长度10bit。

E1（Extension1bit）：指示其后是否包括一组NACK_SN域，E1域和E2域，长度1bit。

E2（Extension2bit）：指示其后是否有一组SOstart和SOend域,长度1bit；

SOstart（Segment Offset start）：指示丢失部分的第一个字节在AMD PDU数据域中的位置（按字节计算）,长度15bit；

SOend（Segment Offset end）：SOend域指示丢失部分的最后一个字节在AMD PDU数据域中的位置（按字节计算）,长度15bit。

从图1中可以看出，状态反馈PDU中显式携带每个已确认丢失的RLC PDU的SN序号或RLC PDU分段的SN序号，SOstart域（指示RLC PDU的数据域内的RLC PDU分段的第一个字节在原始RLC PDU数据域中的位置）和SOend域（指示RLC PDU的数据域内的RLC PDU分段的最后一个字节在原始RLC PDU数据域中的位置），以及最后一个没有得到确认丢失情况的RLC PDU序号（即VR(MS)），其余没有指明的PDU则隐含表示接收正确。状态反馈PDU由于不参与分段和串接操作，所以只能根据空口质量来在一帧数据包中携带反馈内容。而发送端则根据状态反馈PDU中的内容来决定是否进行RLC层的ARQ重传包的发送。

RLC层设置有最大重传次数，一旦重传到最大次数仍然没有收到接收端的反馈确认接收成功，则会引发异常处理。对于RLC层是上报异常事件给基站侧的RRC层，引发RRC进行接入层的空口链路重建。这些都会导致业务传输的中断和延迟，严重的甚至导致丢包。另一方面，RLC的发送窗口都有长度限制，如果收到反馈确认包延迟，也会造成发送窗口满而卡住，进而引发数据发送停止。由上分析可知，对于高可靠性业务传输时，采用有反馈确认的双向链路传输需要正向和反向链路都具有较小的时延和可靠的传输性能，正向业务数据PDU传输和反向反馈状态PDU传输的丢失都会导致RLC的ARQ重传，进而容易导致发送窗口满并影响业务速率。而反向反馈状态PDU传输的时延同样也会导致发送端发送窗口满无法发送新的PDU，影响业务速率。

根据以上分析，现有技术中的RLC AM模式状态反馈传输存在如下问题：

1）发送端很难区分状态反馈信息的重复性。如果为了提高反馈确认的速度和可靠性，频繁的进行反馈状态PDU发送，还可能有负面效果。因为这不仅加剧反向传输带宽的紧张，而且导致正向发送端对RLC PDU重复发送，进一步加剧正向传输带宽的浪费。

2）由于状态反馈PDU的格式规定，每帧反馈信息都必须尽量携带之前的所有已传输成功和失败的PDU信息。这样无法通过连续多帧反馈传输将所有需要反馈的信息传完，因为业务收发双方不能像高层业务数据那样对RLC状态反馈PDU进行分段串接，RLC状态反馈PDU只能根据当前信道传输质量，包含合适大小的内容在一个空口无线帧中传输。如果无法在一帧中传输完所有需要反馈的状态信息，那么只能包含可传输的最多的反馈信息为止。那么如果反向传输带宽受限，只能先反馈部分状态信息，等发送端ARQ重传成功后，再接着反馈剩余的状态信息，导致整个反馈和重传时间拉长。

3）为了避免发送端的重复重传，接收端的某一次生成的反馈信息只能发送一次，冗余度不高。

发明内容

本申请提供了一种RLC AM模式状态反馈传输方法，不仅提供了反馈PDU冗余重复发送的可能性，也避免发送端重复发送ARQ重传PDU，增强反馈可靠性的同时提高带宽利用率。

本申请实施例提供的一种RLC AM模式状态反馈传输方法，包括：

A、RLC接收端判断底层调制编码策略MCS是否能够支持一次传输所有需要反馈的信息，若是，发送不分段的状态反馈PDU进行状态反馈并结束本流程，否则执行步骤B；

B、RLC接收端将需要反馈的信息分别携带在多个状态反馈PDU分段中进行发送，其中第一个状态反馈PDU分段的CPT域等于000或者表示该状态反馈PDU为可分段串接的状态反馈PDU类型；其余状态反馈PDU分段的CPT表示该状态反馈PDU为可分段串接的状态反馈PDU类型；

C、RLC发送端接收并根据状态反馈PDU或PDU分段中的CPT域的不同取值，采取相应的方法解析所述多个状态反馈PDU分段并进行自动重传请求ARQ重传处理。

较佳地，所述状态反馈PDU分段中携带的ACK_SN表示的是每个状态反馈PDU分段中第一个没有包含反馈信息的RLC数据PDU的序列号SN。

较佳地，所述状态反馈PDU分段中携带的第一个NACK_SN表示该状态反馈PDU分段所包含的反馈信息内容的下限；如果第一个NACK_SN等于ACK_SN，则表示第一个NACK_SN为无效值且该反馈PDU包含的反馈信息内容没有下限。

较佳地，所述可分段串接的状态反馈PDU类型包括第一翻转状态和第二翻转状态。

较佳地，步骤B包括：

RLC接收端在没有新的反馈信息更新的情况下，重复发送的状态反馈PDU或PDU分段都使用相同的翻转状态；如果有新的反馈信息更新，则使用和之前状态反馈PDU或PDU分段所不同的翻转状态发送状态反馈PDU分段；

步骤C包括：RLC发送端当收到状态反馈PDU分段，则绑定并记录状态反馈PDU中的NACK信息和翻转状态；如果下次再收到状态反馈PDU分段，将其中的NACK信息和翻转状态和记录的内容作对比，如果记录内容中存在该NACK信息且翻转状态相同，丢弃本次接收的状态反馈PDU分段；如果之前存在该NACK信息且翻转状态不同，则处理该状态反馈PDU分段并更新所记录的翻转状态；如果之前不存在该NACK信息，则无论翻转状态如何，则绑定并记录状态反馈PDU中的NACK信息和翻转状态，并处理该状态反馈PDU分段。

从以上技术方案可以看出，通过优化状态反馈PDU的传输信息和发送方式，实现状态反馈PDU的分段传输和信息串接，来提高一次状态反馈流程中携带的状态反馈信息量，并通过状态反馈信息中携带新旧状态信息指示，避免发送端重复发送重传包，在提高反馈可靠性和冗余度的情况下可以较好的减少其带来的负面效应，并且与原有协议最大化地进行了兼容，具体实施时可以根据优化的程度不同实现不同的兼容性，较好地保证新旧设备在同一网络中正常运作。

附图说明

图1为现有技术中规定的状态反馈PDU格式示意图；

图2为依照现有技术分3次反馈-重传来完成整个ARQ重传流程示意图；

图3为依照本申请实施例方案的状态反馈PDU分段机制进行一次反馈和重传过程示意图；

图4为依照本申请实施例方案的状态反馈冗余传输和翻转指示的过程示意图。

具体实施方式

本申请提供的RLC AM模式状态反馈传输方法，包括：

A、RLC接收端判断底层调制编码策略MCS是否能够支持一次传输所有需要反馈的信息，若是，发送不分段的状态反馈PDU进行状态反馈并结束本流程，否则执行步骤B；

B、RLC接收端将需要反馈的信息分别携带在多个状态反馈PDU分段中进行发送，其中第一个状态反馈PDU分段的CPT域等于000或者表示该状态反馈PDU为可分段串接的状态反馈PDU类型；其余状态反馈PDU分段的CPT表示该状态反馈PDU为可分段串接的状态反馈PDU类型；

C、RLC发送端接收并根据状态反馈PDU或PDU分段中的CPT域的不同取值，采取相应的方法解析所述多个状态反馈PDU分段并进行自动重传请求ARQ重传处理。

通过状态反馈PDU的分段传输和信息串接，以及状态反馈信息中携带新旧状态信息指示这两个方面来改善状态反馈信息的传输效率，可以避免发送端重复发送重传包，在提高反馈可靠性和冗余度的情况下可以较好的减少其带来的负面效应。

为使本申请技术方案的技术原理、特点以及技术效果更加清楚，以下结合具体实施例对本申请技术方案进行详细阐述。

本申请实施例提供的状态反馈PDU的分段和信息串接方法包括：

1、增加一种CPT（Control PDU Type）类型

现有协议定义000为状态反馈PDU类型，001～111为保留（Reserved）。为不影响原协议，本申请实施例中定义001为可分段串接的状态反馈PDU类型。实际应用中也可以采用其他保留字符作为可分段串接的状态反馈PDU类型，本申请对此不作限定。

2、对ACK_SN（Acknowledgement SN）的使用方法进行扩充

定义和原协议保持一样，以每个状态反馈PDU的角度来说，该域仍然指示第一个没有收到的且没有在状态反馈PDU中报告丢失的RLC数据PDU的SN。如果存在状态反馈PDU的分段，则对接收端来说ACK_SN表示的是每个状态反馈PDU中第一个没有包含反馈信息的RLC数据PDU的SN，即状态反馈信息所指示的上限。

3、对NACK_SN（Negative Acknowledgement SN）的使用方法进行扩充

NACK_SN在现有协议中指示AM RLC实体接收侧已检测到丢失的AMD PDU（或AMDPDU的一部分）的SN。现在该定义仍然不变，但是给其增加新的表示信息。对于一个状态反馈PDU来说，第一个NACK_SN表示该状态反馈PDU所包含反馈信息内容的下限。当AM RLC实体的发送侧收到一个状态反馈PDU时，它认为SN在ACK_SN之前（但不包含SN=ACK_SN的AMD PDU）和第一个NACK_SN（包含该NACK_SN）之间的PDU或PDU分段均已被对端AM RLC实体正确收到，除了携带NACK_SN的状态反馈PDU指示的AMD PDU和携带NACK_SN、SOstart、SOend的STATUSPDU指示的AMD PDU分段。

如果第一个NACK_SN等于ACK_SN，则表示第一个NACK_SN为无效值且该反馈PDU包含的反馈信息内容没有下限。当AM RLC实体的发送侧收到一个STATUS PDU时，它认为SN在ACK_SN之前（但不包含SN=ACK_SN的AMD PDU）的所有RLC PDU均已被对端AM RLC实体正确收到，除了携带NACK_SN的STATUS PDU指示的AMD PDU和携带NACK_SN、SOstart、SOend的STATUS PDU指示的AMD PDU分段。

如果状态反馈PDU中没有包含NACK_SN，则该含义和原协议一样，该反馈PDU包含的反馈信息内容没有下限。当AM RLC实体的发送侧收到一个STATUS PDU时，它认为SN在ACK_SN之前（但不包含SN=ACK_SN的AMD PDU）的所有RLC PDU均已被对端AM RLC实体正确收到。

状态反馈PDU的新旧信息识别方法

为了避免状态反馈信息的重复或频繁发送造成发送端的重复发送，发送端需要得到信息来识别哪些状态反馈是接收端重复发送的。为达到这一目的，本申请实施例中定义状态反馈PDU的新旧翻转指示信息，具体如下：

在不改变原有协议格式基础上，通过定义两个新的CPT信息，以这两个信息的翻转来表示新旧反馈内容。由于上面已经定义001为可分段串接的STATUS PDU类型，这里只需再定义010为翻转的可分段串接的STATUS PDU类型。

表1示出了本申请实施例中的CPT域的含义

Value	Description
		000	STATUS PDU
001	可分段串接的STATUS PDU，翻转状态1
		010	可分段串接的STATUS PDU，翻转状态2
011-111	保留

表1

虽然状态反馈PDU中携带了新旧翻转指示，但考虑到一次状态反馈信息可能以分段的形式进行多个状态反馈PDU的传输，所以并不能以状态反馈PDU为单位来使用该新旧翻转指示。而是需要将状态反馈信息中的NACK信息和该状态反馈PDU中的新旧翻转指示信息进行绑定和记录。并根据该记录进行如下处理：

接收端：如果RLC接收侧在没有新的反馈信息更新的情况下，频繁发送状态反馈PDU则每个状态反馈PDU都使用相同的翻转状态，如果有新的反馈信息更新，则使用和之前状态反馈信息所不同的翻转状态。

发送端：当收到状态反馈PDU，则将状态反馈中的NACK信息和状态反馈指示的翻转状态绑定起来一并记录，如果下次再收到状态反馈PDU，将其中的NACK信息和指示的翻转状态和之前记录的作对比，如果之前存在该NACK信息且翻转状态相同，则说明为冗余重复信息，丢弃。如果之前存在该NACK信息且翻转状态不同，则说明为更新的信息，则处理。如果之前不存在该NACK信息，则无论翻转状态如何，进行记录，并处理。

为保持和原协议兼容，CPT=000没有翻转的定义，所以每次发送对收发双发来说都是新的反馈信息。

以下通过一个具体示例说明本申请技术方案的有益效果。假设当前RLC传输了100个PDU，其中SN=3、18、21、54、68、92共六个PDU在MAC层传输丢失，需要ARQ重传，而当前MAC层获知空口质量在一帧内传输的状态反馈PDU只能包含5个字节，即只能包含1个ACK_SN和2个NACK_SN。则按照原协议只能分3次反馈-重传来完成整个ARQ重传流程，如图2所示：

在第一次状态反馈中，RLC接收端发送的状态反馈PDU携带CPT=000，表明该PDU的类型为状态反馈PDU，一个ACK_SN=21,两个NACK_SN分别为3和18。则RLC发送端进行ARQ重传两个PDU，其SN分别为SN=3和SN=18；

在第二次状态反馈中，RLC接收端发送的状态反馈PDU携带CPT=000，表明该PDU的类型为状态反馈PDU，一个ACK_SN=68,两个NACK_SN分别为21和54。则RLC发送端进行ARQ重传两个PDU，其SN分别为SN=21和SN=54；

在第三次状态反馈中，RLC接收端发送的状态反馈PDU携带CPT=000，表明该PDU的类型为状态反馈PDU，一个ACK_SN=101,两个NACK_SN分别为68和92。则RLC发送端进行ARQ重传两个PDU，其SN分别为SN=68和SN=92。

按照本申请实施例提供的方案，RLC接收端发现底层MCS不足以传输所有需要反馈的信息，则采用状态反馈PDU分段机制，只需要一次反馈和重传过程即可完成，ARQ重传时延明显减少，如图3所示：

RLC接收端一次发送4个状态反馈PDU分段，其中第一个状态反馈PDU分段的CPT=001，一个ACK_SN=18,两个NACK_SN分别为18和3；第二个状态反馈PDU分段的CPT=001，一个ACK_SN=54,两个NACK_SN分别为18和21；第三个状态反馈PDU分段的CPT=001，一个ACK_SN=92,两个NACK_SN分别为54和68；第四个状态反馈PDU分段的CPT=001，一个ACK_SN=101,一个NACK_SN为92。

RLC发送端接收到这4个状态反馈PDU分段后，将SN=3、18、21、54、68和92的PDU分别进行ARQ重传。

当接收端探知反馈传输质量不佳，则可以采用冗余重复发送状态反馈PDU的方式，两次发送的PDU中的翻转指示保持不变，则发送端接收到后会认为是重复信息，只对其中一次的NACK信息进行ARQ重传。而一旦接收端发现反馈信息有更新，则使用翻转指示变化，再次反馈。而此时发送端也知道是新的反馈信息，根据新的反馈信息再次进行新的ARQ重传。如图4所示，前两次RLC接收端发送的4个状态反馈PDU分段均与图3中相同，RLC发送端将SN=3、18、21、54、68和92的PDU分别进行ARQ重传,RLC接收端收到ARQ重传包后，其中SN=68的PDU没有正确接收，进行状态反馈信息更新，发送的状态反馈PDU分段中的CPT变更为010，携带的一个ACK_SN=101，两个NACK_SN分别为101和68；RLC发送端进行第二次重传，将SN=68的PDU进行ARQ重传。

当系统中同时存在按照现有协议运行的终端和按照本申请实施例方案运行的终端时，

如果不进行状态反馈的冗余发送功能，则如果状态反馈PDU不分段，以CPT=000来发送状态反馈PDU；如果状态反馈PDU分段，则第一个分段以CPT=000来发送，其余分段以CPT=001或010来发送。此时优化协议终端可以识别原协议的CPT=000反馈数据和优化后的CPT=001或010的后续分段反馈数据；而原协议终端可以识别CPT=000的反馈数据，而CPT=001和010当作无效数据丢弃，最终接收反馈信息的情况和优化前的一样。

如果加入状态反馈的冗余发送功能，则RLC接收端会一次重复发送多份状态反馈PDU或整串分段后的状态反馈PDU。则状态反馈PDU或状态反馈PDU的第一个分段，以CPT=000传输一次，然后状态反馈PDU或所有的状态反馈PDU的分段以重复的翻转状态CPT=001或010进行多次冗余发送。

本申请技术方案可以实现如下有益技术效果：

在不改变RLC状态反馈PDU传输格式的情况下，优化和增强其传输信息以及传输方法，RLC收发双方通过实现RLC状态反馈PDU的分段和信息串接，可以提高一次状态反馈流程中反馈信息量，提高RLC反馈传输信息的效率，减少重传时延，并且每个分段的RLC状态反馈包都单独可解，其配合MCS调整可以更有效地提高状态反馈的可靠性。

在不改变RLC状态反馈PDU传输格式的情况下，通过在RLC状态反馈PDU中携带新旧反馈信息指示，并在RLC发送端对发送窗口内待确认的PDU进行反馈信息新旧标识核对，来帮助RLC发送端识别重复传输的状态反馈信息，并且还可以识别分段传输的重复反馈信息，避免ARQ重传包的重复发送，提高带宽利用率;

可以进一步实现状态反馈PDU的冗余发送，提高状态反馈信息的传输可靠性；

与原有协议最大化地进行了兼容，具体实施时可以根据优化的程度不同实现不同的兼容性，较好地保证新旧设备在同一网络中正常运作。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (3)

1.一种无线链路控制确认RLC AM模式状态反馈传输方法，其特征在于，包括：

A、RLC接收端判断底层调制编码策略MCS是否能够支持一次传输所有需要反馈的信息，若是，发送不分段的状态反馈PDU进行状态反馈并结束本流程，否则执行步骤B；

B、RLC接收端将需要反馈的信息分别携带在多个状态反馈PDU分段中进行发送，其中第一个状态反馈PDU分段的CPT域等于000或者表示该状态反馈PDU为可分段串接的状态反馈PDU类型；其余状态反馈PDU分段的CPT表示该状态反馈PDU为可分段串接的状态反馈PDU类型；

C、RLC发送端接收并根据状态反馈PDU或PDU分段中的CPT域的不同取值，采取相应的方法解析所述多个状态反馈PDU分段并进行自动重传请求ARQ重传处理；

所述状态反馈PDU分段中携带的ACK_SN表示的是每个状态反馈PDU分段中第一个没有包含反馈信息的RLC数据PDU的序列号SN；

所述状态反馈PDU分段中携带的第一个NACK_SN表示该状态反馈PDU分段所包含的反馈信息内容的下限；如果第一个NACK_SN等于ACK_SN，则表示第一个NACK_SN为无效值且该反馈PDU包含的反馈信息内容没有下限。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可分段串接的状态反馈PDU类型包括第一翻转状态和第二翻转状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤B包括：

RLC接收端在没有新的反馈信息更新的情况下，重复发送的状态反馈PDU或PDU分段都使用相同的翻转状态；如果有新的反馈信息更新，则使用和之前状态反馈PDU或PDU分段所不同的翻转状态发送状态反馈PDU分段；

步骤C包括：RLC发送端当收到状态反馈PDU分段，则绑定并记录状态反馈PDU中的NACK信息和翻转状态；如果下次再收到状态反馈PDU分段，将其中的NACK信息和翻转状态和记录的内容作对比，如果记录内容中存在该NACK信息且翻转状态相同，丢弃本次接收的状态反馈PDU分段；如果之前存在该NACK信息且翻转状态不同，则处理该状态反馈PDU分段并更新所记录的翻转状态；如果之前不存在该NACK信息，则无论翻转状态如何，则绑定并记录状态反馈PDU中的NACK信息和翻转状态，并处理该状态反馈PDU分段。