CN111327403A - 一种增强的rlc层数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增强的RLC层数据传输方法，应用于确认模式(AM)数据传输。主要包括：在无线链路控制(RLC)实体发送端和接收端设置扩展队列，用来临时存放块序列号(BSN)超出窗口的协议数据单元(PDU)；在发送端，对于超出发送窗口的协议数据单元(PDU)，仍然将其发送至对端，并存入发送扩展队列，在收到确认消息导致滑窗后，检查并更新发送扩展队列；在接收端，将收到的超出接收窗口的协议数据单元(PDU)存入接收扩展队列，并在接收窗口滑动时检查并更新接收扩展队列。采用本技术方案，可以充分利用RLC发送端发送重传数据后等待确认消息的时间间隙，从而发送更多的有效数据，避免了过多的冗余重传，提高了发送效率以及资源利用率。

Description

一种增强的RLC层数据传输方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种增强的RLC层数据传输方法。

背景技术

移在现有的移动通信系统中，例如3G、LTE，其空口协议栈一般都包括物理层、媒体接入层(MediumAccess Control，MAC)、无线链路控制层(Radio Link Control，RLC)、无线资源控制层(Radio Resource Control，RRC)等等。其中RLC层是移动通信协议栈中的重要部分，主要完成数据的缓存、滑窗、分段传输、接收重组、确认重传等功能，为高层提供了透明模式(Transparent Mode，TM)、非确认模式(Unacknowledged Mode，UM)和确认模式(Acknowledged Mode，AM)三种数据传输服务。

对于TM模式，RLC层只是作为数据通道，不对高层及底层传输的数据进行任何操作。UM模式需要将上层数据分段成RLC数据块，即协议数据单元(Protocol Data Unit，PDU)，将RLC PDU重组成上层数据，顺序传送上层数据，通过PDU的块序列号(BSN)检查发现丢失的RLC PDU。AM模式除了完成UM模式的功能外，还需要支持RLC PDU的重传、确认及窗口维护功能。

本发明就是针对AM模式RLC协议，提出了一种增强的数据传输方法。RLC层数据传输发生在对等RLC实体间，例如终端侧RLC实体和网络侧RLC实体，每个RLC实体有一个接收端和一个发送端。发送数据时，RLC将高层数据分段并填充RLC报头，成为一个或多个PDU，报头中包含PDU的序列号(BSN)。之后将BSN在发送窗口内的PDU依次发送，之后存入待确认队列；接收端收到PDU后检查BSN是否在接收窗口内，若是则将其存入待重组队列，等待重组成高层数据；接收端须要按一定的规则向发送端回复确认消息，指示发送端哪些PDU已收到，哪些PDU未收到；发送端收到确认消息后，解析消息内容，在待确认队列中将对方已确认收到的PDU清除，并重传对方未收到的PDU。

下面说明3GPP标准中规定的RLC AM模式下窗口维护过程：

接收端的接收窗口大小为WS(Window Size)，接收窗口由接收状态变量V(Q)按不等式[V(Q)≤BSN<V(Q)+WS]模SNS定义。发送端的发送窗口大小为WS，发送窗口由发送状态变量V(S)按不等式[V(A)≤BSN<V(S)]模SNS定义，这里[V(S)-V(A)]模SNS≤WS，所有满足这一规则的BSN在发送窗口内是有效的。

各变量定义如下：

BSN：块序列号，每个RLC PDU包含一个BSN字段，当需要按顺序发送一个RLC PDU时，将BSN值设为发送状态变量V(S)。

SNS：BSN的范围。

V(S)：发送状态变量，表示RLC发送端按顺序将要发送的下一个PDU的序列号，V(S)的取值范围为0到SNS-1。

V(A)：确认状态变量，在RLC AM模式下，每个RLC发送端都有一个相应的确认状态变量V(A)。V(A)包含最早的没有被对端正确确认的BSN值，V(A)的取值范围为0到SNS-1，V(A)的值应通过收到的对端的确认消息进行更新，V(A)的更新会导致发送窗口的更新，称为滑窗。

V(R)：接收状态变量，每个RLC接收端有一个相应的接收状态变量V(R)，表示按顺序将要接收的下一个PDU的序列号，取值范围为0到SNS-1。

V(Q)：接收窗口状态变量，每个RLC接收端有一个相应的接收窗口状态变量V(Q)，表示接收窗口内没有被接收的最早的PDU的BSN，V(Q)的取值范围为0到SNS-1。在RLC AM模式下，当RLC接收端收到BSN等于V(Q)的PDU时，应更新V(Q)值。V(Q)值应设为接收窗口内没有被接收的最早的BSN，如果接收窗口内所有的PDU均被正确接收，那么V(Q)值应设为V(R)。

根据3GPP定义的标准流程，BSN处于发送窗口之外的PDU需要等到滑窗后落入发送窗口内才允许被发送，然而发送端发送重传数据后要等一段时间才能收到接收端回复的确认消息，特别是在类似卫星通信系统中，这个等待时间会更长，现有的做法一般是循环发送重传数据，这种方式很大概率上浪费了传输资源，也导致接收端收到许多BSN重复的PDU。这个问题的原因是接收端可能在发送端第一次重传的时候就收到了丢失的PDU，只是由于空口时延或者发送确认消息的时机还没到导致确认消息不能及时发送到发送端。

发明内容

本发明所要解决的是AM模式RLC实体发送窗口阻塞后无法发送新的PDU的问题，本发明提出一种增强的RLC层数据传输方法。

本发明采用的技术方案为：

一种增强的RLC层数据传输方法，包括以下步骤：

发送端：

(1)当RLC层的发送端收到高层发来的新数据时，将数据分段成协议数据单元PDU，每个协议数据单元PDU包含一个块序列号BSN；

(2)将所有的协议数据单元PDU交由底层发送至对端，并判断块序列号BSN是否超出了发送窗口的范围，将未超出发送窗口的协议数据单元PDU存入待确认队列中，将超出发送窗口的协议数据单元PDU存入发送扩展队列中；

(3)当发送端收到对端发来的确认消息后，根据确认消息将对端已确认的协议数据单元PDU移出待确认队列，并清除释放内存；并判断对端是否有未收到的协议数据单元PDU，若有则将对端反馈未收到的协议数据单元PDU进行重传；同时判断是否满足滑窗条件，若满足则进行滑窗操作，执行步骤(4)，若不满足，则结束流程；

(4)在发生滑窗后检查发送扩展队列，如果发送扩展队列中的协议数据单元PDU在发送窗口更新后进入了发送窗口，则将其移出发送扩展队列，存入待确认队列，返回步骤(3)；

接收端：

(5)当RLC层的接收端接收到对端发送的协议数据单元PDU后，将没有超出接收窗口范围的协议数据单元PDU根据是否已经收到过执行丢弃或存入待重组队列，将超出接收窗口范围的协议数据单元PDU存入接收扩展队列，并在满足一定条件后向发送端回复确认消息，确认消息中包含接收扩展队列中的协议数据单元PDU的确认信息；

(6)待重组队列存入新的协议数据单元PDU后，若满足重组条件则将部分协议数据单元PDU重组为高层数据并传递至上层,并将已经完成重组的PDU移出待重组队列并释放内存；同时判断是否满足滑窗条件，若满足则进行滑窗操作，执行步骤(7)，若不满足，则结束流程；

(7)发生滑窗后检查接收扩展队列，如果接收扩展队列中的协议数据单元PDU在窗口更新后进入了接收窗口，则将其移出接收扩展队列，存入待重组队列，返回步骤(6)。

本发明相比现有技术有如下优点：

本发明可以充分利用RLC发送端发送重传数据后等待确认消息的时间间隙，从而发送更多的有效数据，避免了过多的冗余重传，提高了发送效率以及资源利用率。

附图说明

图1为本发明所述RLC实体发送端处理流程示意图；

图2为本发明所述RLC实体接收端处理流程示意图；

图3为本发明所述RLC实体处理方法示例图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，当RLC层的发送端收到高层发来的新数据时，将数据分段成新的RLCPDU。然后，判断这些协议数据单元PDU的块序列号BSN是否超出了发送窗口的范围，若未出窗则将其按照3GPP标准流程处理，即交由底层发送至对端，在本地存入待确认队列中，待确认队列临时保存发送端已经发送的未出窗的PDU，用于后续重传需要。若协议数据单元PDU的BSN出窗，依然将该PDU交由底层发送，并存入发送扩展队列，发送扩展队列保存已经发送的超出窗口的PDU。当收到对端发来的确认消息后，根据消息中的确认信息，将对端已确认的PDU移出待确认队列，并清除释放内存，将对端反馈未收到的PDU进行重传，在更新待确认队列后需要检查此时V(A)是否发生变化，若发生变化则说明满足了滑窗条件，应当及时更新发送窗口；若未变化则后续按照标准流程处理。在发生滑窗后检查发送扩展队列，如果发送扩展队列中的协议数据单元PDU在发送窗口更新后进入了发送窗口，则将其移出发送扩展队列，存入待确认队列，继续等待对端的确认消息，进行后续处理。

本发明的一项重要思想就是，在发生滑窗后检查发送扩展队列，如果扩展队列中的PDU在窗口更新后进入了发送窗口，则将其移出发送扩展队列，存入待确认队列，并且这些PDU暂时无需再次发送，除非后续有重传需要时。需要说明的是，发送扩展队列更新导致待确认队列更新，此时应再次根据确认消息检查是否需要滑窗，这是因为接收端发来的确认消息可能包含发送扩展队列中的PDU的确认信息。并且，每次发生滑窗后，都应当循环检查并更新发送扩展队列，重复上述操作直到扩展队列无法再更新，或者不再发生滑窗。

接收端的操作流程如图2所示，收到底层报上来的RLC PDU后,判断这些协议数据单元PDU的块序列号BSN是否超出了接收窗口的范围，若协议数据单元PDU的块序列号BSN超出了接收窗口的范围，则将其存入接收扩展队列，接收扩展队列保存收到的BSN超出窗口的PDU；若未超出接收窗口的范围则将其按照3GPP标准流程处理，根据该PDU是否在之前已经收到过执行丢弃或者存入待重组队列的操作，待重组队列临时保存接收端收到的未出窗的PDU，用于后续将RLC PDU重组成高层数据。如果收到的PDU在接收窗口内，并且是第一次收到，那么在将这个PDU存入待重组队列后需要进行如下操作：

A.检查待重组队列是否满足重组条件，若满足则将部分PDU重组为高层数据并传递至上层；

B.将已经完成重组的PDU移出待重组队列并释放内存。

另外，当有新PDU进入待重组队列后，不论是否发生重组，都要检查接收窗口状态变量V(Q)是否发生变化，若发生变化则说明满足了滑窗条件，应当及时更新接收窗口；若未变化则后续按照标准流程处理。

在发生滑窗后检查接收扩展队列，如果扩展队列中的PDU在窗口更新后进入了接收窗口，则将其移出接收扩展队列，存入待重组队列。这样一来，接收扩展队列的更新导致待重组队列更新，此时应再次检查更新后的待重组队列，判断是否有高层数据可重组、是否再次满足了滑窗条件，如果V(Q)变化，则重复上述滑窗、检查接收扩展队列、更新队列、检查待重组队列等操作，直到扩展队列无法再更新，或者不再发生滑窗。需要额外说明，接收端在向发送端回复确认消息时，应当在消息中包含接收扩展队列中PDU的确认信息，这样做可以使发送端从发送扩展队列移入到待确认队列中的PDU得到更及时的确认，提高了传输效率。

图3是本发明的一个实施例，用以辅助说明本发明，并不对本发明做出任何限制。假设RLC发送端和接收端的窗口大小均为512，SNS为1024。发送端发送了BSN从0至511的PDU，BSN为0的PDU对端确认未收到，其它PDU都已确认收到，此时发送端有BSN为512、513的新PDU产生，按照本发明的思想，仍然将512、513的PDU发送至对端。接收端收到了BSN从1至511的PDU，未收到BSN为0的PDU，此时又收到BSN为512、513的PDU，按照本发明将其存入接收扩展队列，假设之后收到了发送端重传的BSN为0的PDU，则512、513的PDU直接移入待重组队列，并且接收窗口更新为[514，1025模1024]，另外在向发送端回复的最新确认消息中确认BSN为0、512、513的PDU已收到，发送端收到该确认消息后可以将发送窗口更新至[514，1025模1024]。按照本发明的实施思想，通过优化流程，发送端在重传对端未确认的PDU后，利用等待确认消息的时间间隙来发送新的PDU，充分利用了传输资源，提高了滑窗效率，提升了资源利用率。

Claims (1)

1.一种增强的RLC层数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

发送端：

(1)当RLC层的发送端收到高层发来的新数据时，将数据分段成协议数据单元PDU，每个协议数据单元PDU包含一个块序列号BSN；

(2)将所有的协议数据单元PDU交由底层发送至对端，并判断块序列号BSN是否超出了发送窗口的范围，将未超出发送窗口的协议数据单元PDU存入待确认队列中，将超出发送窗口的协议数据单元PDU存入发送扩展队列中；

(3)当发送端收到对端发来的确认消息后，根据确认消息将对端已确认的协议数据单元PDU移出待确认队列，并清除释放内存；并判断对端是否有未收到的协议数据单元PDU，若有则将对端反馈未收到的协议数据单元PDU进行重传；同时判断是否满足滑窗条件，若满足则进行滑窗操作，执行步骤(4)，若不满足，则结束流程；

(4)在发生滑窗后检查发送扩展队列，如果发送扩展队列中的协议数据单元PDU在发送窗口更新后进入了发送窗口，则将其移出发送扩展队列，存入待确认队列，返回步骤(3)；

接收端：

(5)当RLC层的接收端接收到对端发送的协议数据单元PDU后，将没有超出接收窗口范围的协议数据单元PDU根据是否已经收到过执行丢弃或存入待重组队列，将超出接收窗口范围的协议数据单元PDU存入接收扩展队列，并在满足一定条件后向发送端回复确认消息，确认消息中包含接收扩展队列中的协议数据单元PDU的确认信息；

(6)待重组队列存入新的协议数据单元PDU后，若满足重组条件则将部分协议数据单元PDU重组为高层数据并传递至上层,并将已经完成重组的PDU移出待重组队列并释放内存；同时判断是否满足滑窗条件，若满足则进行滑窗操作，执行步骤(7)，若不满足，则结束流程；

(7)发生滑窗后检查接收扩展队列，如果接收扩展队列中的协议数据单元PDU在窗口更新后进入了接收窗口，则将其移出接收扩展队列，存入待重组队列，返回步骤(6)。

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