CN106304127A - 一种lte数据面下行检错纠错方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LTE技术,尤其涉及一种LTE数据面下行检错纠错方法;包括以下步骤:S1、接收PDCP数据包、并解析当前接收的PDCP数据包的SN号,判断其是否等于预期接收的PDCP数据包的SN号;S2、按PDCP协议对该PDCP数据包执行解密和解头压缩过程;S3、判断该PDCP数据包是否满足正确的IP协议报头格式;S4、丢弃步骤S1中标记的PDCP数据包,并还原备份的PDCP数据包的上下文;S5、按PDCP协议处理该PDCP数据包后递交给高层。本发明的LTE数据面下行检错纠错方法,无论AM还是UM模式下,均用以防止数据在空口以及系统内部传输时发生错误,导致LTE数据面在一段时间内数据无法正常接收的情形,在保证LTE数据面高度健壮性的同时,也能够及时监测错误并纠正,从而保证数据在高吞吐量下的正常传输。
Description
技术领域
本发明涉及一种LTE技术,尤其涉及一种LTE数据面下行检错纠错方法。
背景技术
LTE是由3GPP组织制定的UMTS技术标准的长期演进。LTE系统结构可以分为接入层(AS)和非接入层(NAS)。其中,接入层包括L1、L2和L3三个部份。其中L2包括MAC(Medium Access Control,媒体接入层)、RLC(Radio LinkControl,无线链路控制)和PDCP(Packet Data Convergence Protocal,分组数据汇聚协议)。
LTE数据面协议规定了L2各层的功能和数据的处理流程。在实际应用中,系统可能会由于长时间高负荷运行、温度过热导致硬件错误,或者其他系统软件模块设计缺陷导致内存覆盖,从而发生数据错误的情况。数据面协议并没有严格规定错误数据的处理方式,一般而言,如果数据面能够检测出数据错误,那么将错误数据丢弃即可。在某些情况下,还需要通知高层进行链路的重建。
实际环境下存在一种情况:当数据发生了错误,数据面无法判定丢弃。更严重的是,错误的数据接收将会导致后面正确的数据被错误的丢弃,并在较长一段时间都无法恢复正常,严重影响数据吞吐量。
1、以AM(Acknowledged Mode,确认模式)为例,当PDCP层接收到RLC层AMDRB(Data Radio Bearer carrying user plane data,数据无线承载携带用户面数据)数据时,不考虑头解压缩和解密过程,如图1所示,协议按如下流程处理:
a、条件1:如果接收到的PDCP SN–Last_Submitted_PDCP_RX_SN>Reordering_Window或者0<=Last_Submitted_PDCP_RX_SN–接收到的PDCP SN<Recordering_Window:则丢弃此数据;
b、条件2:如果Next_PDCP_RX_SN–接收的PDCP SN>Reordering_Window:将Next_PDCP_RX_SN置为接收到的PDCP SN+1;缓存此数据待进一步处理
c、条件3:如果接收的PDCP SN–Next_PDCP_RX_SN>=Reordering_Window:缓存此数据待进一步处理;
d、条件4:如果接收到的PDCP SN>=Next_PDCP_RX_SN:将Next_PDCP_RX_SN置为接收到的PDCP SN+1;如果Next_PDCP_RX_SN大于Maximum_PDCP_SN:将Next_PDCP_RX_SN置为0;缓存此数据待进一步处理;
e、条件5:如果接收到的PDCP SN<Next_PDCP_RX_SN:缓存此数据待进一步处理;
对没有丢弃的数据进行解密和头解压缩处理,之后递交给高层。
将Last_Submitted_PDCP_RX_SN置为最后递交给高层的PDCP SDU的PDCP SN值。
其中,SN代表接收的PDCP序列号,Last_Submitted_PDCP_RX_SN表示上次PDCP递交给上层数据的SN;Reordering_Window表示序列号空间50%长度的重排序窗,对于AM DRB,其大小等于2048;Next_PDCP_RX_SN表示下一个预期接收的PDCP SN;Maximum_PDCP_SN在AM DRB情况下,等于4095。
其中,需要强调的条件3和5,这是在重建场景下才会出现的情况:重建之后,SN不连续的数据会先被缓存而不递交给高层,不更新Last_Submitted_PDCP_RX_SN,从而保证在重建之后可以接收到PDCP SN比重建时递交的PDCP SN更小的数据。下面描述的出错场景,是在非重建情况下产生的。
步骤一:如图2所示,假设当前Next_PDCP_RX_SN=X,当PDCP从RLC接收到一个错误的下行数据,其PDCP SN原本为X,但由于异常情况被篡改成Y(并且Y>X)。此时,错误数据不满足上述条件1,而满足上述条件4(或条件2,示意图略);
步骤二:如图3所示,PDCP无法得知PDCP SN=Y的数据是错误数据,因此会处理并递交数据,并更新Last_Submitted_PDCP_RX_SN=Y,Next_PDCP_RX_SN=Y+1;
步骤三:正常非重建情况下,PDCP收到的下行数据是SN增序的。因此,如果PDCP收到下一个数据是正确的,那么其SN会大于等于步骤一时的Next_PDCP_RX_SN(即为X),即接收到的PDCP SN=X+n(常规情况下n=1)。
参考前述PDCP协议处理流程,可以发现当前的情况符合协议处理流程中的条件1,并且对于任何下行数据,其PDCP SN=X+n,且X+n<=Y,都会被按协议流程要求处理丢弃。而在真实场景下,这部分数据很可能是正确的。
因此,从以上流程可以得知,一旦数据的PDCP SN从X错误地变成Y,那么之后PDCP SN从X+1到Y之间的所有接收到的数据都会被丢弃。在最严重的情况下(Y-X=2047),PDCP一共将会丢弃2047个数据包。
2、以UM(Unacknowledged Mode,非确认模式)为例,当PDCP层接收到RLC层下行UM的DRB数据时,协议规定UE按如下流程处理:
a、如果接收到的PDCP SN<Next_PDCP_RX_SN:将RX_HFN增加1;使用基于RX_HFN的COUNT值与接收到的PDCP SN值,解密此PDCP Data PDU;将Next_PDCP_RX_SN置为接收到的PDCP SN值+1;
b、如果Next_PDCP_RX_SN>Maximum_PDCP_SN:将Next_PDCP_RX_SN置为0;将RX_HFN增加1;执行已解密PDCP Data PDU的头解压缩;
c、将最后产生的PDCP SDU递交给上层。
UM DRB数据处理流程相对简单,只需要判断接收到的PDCP SN和期望的PDCP SN之间的大小关系,据此来算出COUNT值。然后通过COUNT值来解密PDCP数据。以下描述一种出错场景:
由于UM模式下,协议设计不会有重发数据。因此正常情况下,一旦接受到PDCP SN小于期望的SN时,就会认为PDCP SN发生了翻转,RX_HFN需要更新加1。RX_HFN是计算COUNT值的参数之一(另一个是PDCP SN),而COUNT值又是解密参数之一,如果COUNT值错误,那么解密势必就会出错。所以,一旦PDCP在收到一个错误的UM模式数据,而恰好其PDCP SN大于期望的SN,那么就会错误的更新COUNT值,导致后续所有数据都会解密失败。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种LTE数据面下行检错纠错方法,无论AM还是UM模式下,均用以防止数据在空口以及系统内部传输时发生错误,导致LTE数据面在一段时间内数据无法正常接收的情形,在保证LTE数据面高度健壮性的同时,也能够及时监测错误并纠正,从而保证数据在高吞吐量下的正常传输。
本发明的LTE数据面下行检错纠错方法,包括以下步骤:
S1、接收PDCP数据包、并解析当前接收的PDCP数据包的SN号,判断其是否等于预期接收的PDCP数据包的SN号,若是则依次完成步骤S2和S5,若否则标记该PDCP数据包、并备份该PDCP数据包的上下文后进入步骤S2;
S2、按PDCP协议对该PDCP数据包执行解密和解头压缩过程后进入步骤S3;
S3、判断该PDCP数据包是否满足正确的IP协议报头格式,若是则进入步骤S5,若否则进入步骤S4;
S4、丢弃步骤S1中标记的PDCP数据包,并还原备份的PDCP数据包的上下文;
S5、按PDCP协议处理该PDCP数据包后递交给高层。
进一步的,所述PDCP数据包的上下文包括上次递交给高层的PDCP数据包的SN号、以及预期接收的PDCP数据包的SN号。
进一步的,所述步骤S3中对于PDCP数据包是否满足正确的IP协议报头格式的判断,按IP协议的IP报头结构分为ipv4包头格式比对和ipv6包头格式比对两种方式。
具体的,所述ipv4包头格式比对包括目的IP地址比对、源IP地址比对、版本号比对、头长度比对、服务类型比对、数据包长度比对、标识比对、df mf偏移量比对、生存时间比对、传输协议比对以及头标校验和比对,具体使用过程中ipv4包头格式比对过程可选择其中之一个或多个。
具体的,所述ipv6包头格式比对包括目的IP地址比对、源IP地址比对、版本号比对、优先级比对、流量标识比对、数据长度比对、跳数限制比对、以及下一包头比对,具体使用过程中ipv6包头格式比对过程可选择其中之一个或多个。
具体的,所述目的IP地址比对为将解析出PDCP数据包的目的IP地址与用户设备自身的IP地址进行比对。
进一步的,所述步骤S4还包括保持预期接收的PDCP数据包的SN号的过程。
进一步的,所述步骤S5还包括修改预期接收的PDCP数据包的SN号的过程。
借由上述方案,本发明至少具有以下优点:无论AM还是UM模式下,均用以防止数据在空口以及系统内部传输时发生错误,导致LTE数据面在一段时间内数据无法正常接收的情形,在保证LTE数据面高度健壮性的同时,也能够及时监测错误并纠正,从而保证数据在高吞吐量下的正常传输。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是现有技术中AM模式下数据面下行检错纠错流程;
图2是现有技术中AM模式下出错场景步骤一的示意图;
图3是现有技术中AM模式下出错场景步骤二的示意图;
图4是现有技术中AM模式下出错场景步骤三的示意图;
图5是ipv4包头格式;
图6是ipv6包头格式;
图7是本发明LTE数据面下行检错纠错方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
实施例一
由于网络传输协议的架构设计原因,IP协议是TCP/IP体系中两个最重要的协议之一,也是最重要的因特网标准协议之一。LTE用户面承载的数据绝大部分都是IP数据。LTE UE下行用户面数据在经过PDCP的解密和头解压缩处理后,能够明确地得知IP报头的内容。由于IP数据有着固定的IP报头结构(如图5和图6所示),如果下行数据在传输过程中发生异常错误,那么PDCP收到的数据包内容很可能就不符合IP报头结构。
基于上述情况,如图7所示,本发明一较佳实施例的一种LTE数据面下行检错纠错方法,包括以下步骤:
S1、接收PDCP数据包、并解析当前接收的PDCP数据包的SN号,判断其是否等于预期接收的PDCP数据包的SN号,若是则依次完成步骤S2和S5,若否则标记该PDCP数据包、并备份该PDCP数据包的上下文后进入步骤S2;
S2、按PDCP协议对该PDCP数据包执行解密和解头压缩过程后进入步骤S3;
S3、判断该PDCP数据包是否满足正确的IP协议报头格式,若是则进入步骤S5,若否则进入步骤S4;
S4、丢弃步骤S1中标记的PDCP数据包,并还原备份的PDCP数据包的上下文;
S5、按PDCP协议处理该PDCP数据包后递交给高层。
本发明的LTE数据面下行检错纠错方法,PDCP数据包的上下文包括上次递交给高层的PDCP数据包的SN号、以及预期接收的PDCP数据包的SN号。
步骤S4还包括保持预期接收的PDCP数据包的SN号的过程。当PDCP数据包被丢弃时,在AM模式下,Last_Submitted_PDCP_RX_SN和Next_PDCP_RX_SN保持不变,等待接收下一个PDCP数据包;在UM模式下,Next_PDCP_RX_SN保持不变。
步骤S5还包括修改预期接收的PDCP数据包的SN号的过程。当当前接收的PDCP数据包的SN号等于预期接收的PDCP数据包的SN号,或者当前接收的PDCP数据包的SN号不等于预期接收的PDCP数据包的SN号、但是该PDCP数据包满足正确的IP协议报头格式时,在AM模式下,Last_Submitted_PDCP_RX_SN置为当前接收的PDCP SN号,Next_PDCP_RX_SN置为当前接收的PDCP SN号+1;在UM模式下,Next_PDCP_RX_SN置为当前接收的PDCP SN号+1,如果Next_PDCP_RX_SN>Maximum_PDCP_SN:将Next_PDCP_RX_SN置为0;将RX_HFN增加1;
本发明的LTE数据面下行检错纠错方法,步骤S3中对于PDCP数据包是否满足正确的IP协议报头格式的判断,按IP协议的IP报头结构分为ipv4包头格式比对和ipv6包头格式比对两种方式。
具体而言,ipv4包头格式比对包括目的IP地址比对、源IP地址比对、版本号比对、头长度比对、服务类型比对、数据包长度比对、标识比对、df mf偏移量比对、生存时间比对、传输协议比对以及头标校验和比对,具体使用过程中ipv4包头格式比对过程可选择其中之一个或多个。
ipv6包头格式比对包括目的IP地址比对、源IP地址比对、版本号比对、优先级比对、流量标识比对、数据长度比对、跳数限制比对、以及下一包头比对,具体使用过程中ipv6包头格式比对过程可选择其中之一个或多个。
实施例二
本发明以目的IP地址比对为例做进一步说明,目的IP地址比对为将解析出PDCP数据包的目的IP地址与用户设备自身的IP地址进行比对。
当实际使用过程中,系统由于长时间高负荷运行、温度过热导致硬件错误,或者其他系统软件模块设计缺陷导致内存覆盖,发生下行数据在传输过程中异常错误的情况,PDCP模块从低层收到用户面PDCP数据包很可能不符合IP报头结构。
假设目的IP地址为111.121.131.1,而解析出下行数据的目的IP地址为220.101.5.87,比对后发现两者不匹配,那么可以判定该数据包在传输过程中发生过错误。
假设目的IP地址为111.121.131.1,而解析出下行数据的目的IP地址为111.121.131.1,比对后发现两者匹配,此时并不能直接判定该数据包在传输过程中未发生过错误,还可以对IP包头其它域的内容进行分析比对,以判断数据包是否出错。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,并不用于限制本发明,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种LTE数据面下行检错纠错方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1、接收PDCP数据包、并解析当前接收的PDCP数据包的SN号,判断其是否等于预期接收的PDCP数据包的SN号,若是则依次完成步骤S2和S5,若否则标记该PDCP数据包、并备份该PDCP数据包的上下文后进入步骤S2;
S2、按PDCP协议对该PDCP数据包执行解密和解头压缩过程后进入步骤S3;
S3、判断该PDCP数据包是否满足正确的IP协议报头格式,若是则进入步骤S5,若否则进入步骤S4;
S4、丢弃步骤S1中标记的PDCP数据包,并还原备份的PDCP数据包的上下文;
S5、按PDCP协议处理该PDCP数据包后递交给高层。
2.根据权利要求1所述的LTE数据面下行检错纠错方法,其特征在于:所述PDCP数据包的上下文包括上次递交给高层的PDCP数据包的SN号、以及预期接收的PDCP数据包的SN号。
3.根据权利要求1所述的LTE数据面下行检错纠错方法,其特征在于:所述步骤S3中对于PDCP数据包是否满足正确的IP协议报头格式的判断,按IP协议的IP报头结构分为ipv4包头格式比对和ipv6包头格式比对两种方式。
4.根据权利要求3所述的LTE数据面下行检错纠错方法,其特征在于:所述ipv4包头格式比对包括目的IP地址比对、源IP地址比对、版本号比对、头长度比对、服务类型比对、数据包长度比对、标识比对、df mf偏移量比对、生存时间比对、传输协议比对以及头标校验和比对。
5.根据权利要求3所述的LTE数据面下行检错纠错方法,其特征在于:所述ipv6包头格式比对包括目的IP地址比对、源IP地址比对、版本号比对、优先级比对、流量标识比对、数据长度比对、跳数限制比对、以及下一包头比对。
6.根据权利要求4或5所述的LTE数据面下行检错纠错方法,其特征在于:所述目的IP地址比对为将解析出PDCP数据包的目的IP地址与用户设备自身的IP地址进行比对。
7.根据权利要求1所述的LTE数据面下行检错纠错方法,其特征在于:所述步骤S4还包括保持预期接收的PDCP数据包的SN号的过程。
8.根据权利要求1所述的LTE数据面下行检错纠错方法,其特征在于:所述步骤S5还包括修改预期接收的PDCP数据包的SN号的过程。
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