CN112804037B - 一种pdcp层数反馈方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PDCP层数反馈方法，该方法采用下行用户数据中携带的新空口用户面NR‑U SN作为下行数据成功传输的最高序号，并设计一种新的下行数据发送缓存和删除机制，在发送下行数据时，CU‑UP保存下行数据和NR‑U SN的对应关系；在处理DDDS时，根据DDDS中携带的NR‑U SN删除本地缓存PDCP PDU，以及更新PDCP实体发送窗口。本发明可避免双链接等场景下两条链路速率不匹配和承载变更时，导致的PDCP实体错误清除本地缓存PDU的问题，降低了丢包的概率；同时，通过在清除PDCP实体缓存PDU时，同步更新下行发送窗口，保证下行发送数据不会超过PDCP窗口的一半，避免超帧号失步。

Description

一种PDCP层数反馈方法
技术领域
本发明涉及无线网络通信技术领域，尤其涉及一种PDCP层数反馈方法。
背景技术
为了增强网络部署的灵活性，以及满足不同应用场景下的不同需求，5G无线接入网络采用中央单元(Centralized Unit, CU)和分布单元(Distributed Unit, DU)独立部署的组网架构。其中，上/下行用户数据在CU和DU之间通过F1用户面接口(F1 User Planeinterface, F1U)进行传输。
在option2组网模式下，下行数据经过CU用户面(CU User Plane, CU-UP)处理和发送，即由分组数据汇聚协议(Packet Data Convergence Protocol, PDCP)模块处理（报头压缩、完整性保护、加密、添加序号(Sequence Number, SN)）PDCP SN后，由CU侧通用分组无线服务隧道用户面(General Packet Radio System Tunnelling Protocol UserPlane, GTPU)模块添加GTPU头及其F1U扩展头后发送到DU侧GTPU模块。DU侧GTPU模块解析GTPU头和F1U头，保存其中携带的新空口用户面（New Radio User）NR-U SN和PDCP SN。最后，经由无线链路控制模块、媒体介入控制模块和物理层模块处理后发送到终端。同时，当下行数据发送成功后，DU侧GTPU模块根据协议38.425中描述的下行数据递交状态报告(Downlink Data Delivery Status, DDDS)通知PDCP模块根据其携带的最高成功传输（或递交）的PDCP SN删除本地缓存的已发送报文，以及重传丢失的PDCP PDU，以最大可能地避免PDCP层的收发窗口失步。
但是，在双连接网络架构下，每条无线链路的信道质量并不一样。例如当通过RLC1实体传输的数据优先达到反馈条件时，反馈的最高按序递交PDCP SN为4，则PDCP层将删除所有小于等于SN为4的本地缓存报文，即将清除报文序号为0、1、2、3、4报文。然而，PDCP实体并不清楚报文1、3在另一条SCG链路上是否成功传输，若将此清除掉，且1、3报文并没有通过RLC2实体成功传输时，将引起丢包，降低用户体验。更严重地，此现象会导致发送端和接收端窗口计算异常，出现超帧号失步，最终导致安全处理异常。若将此异常上报控制面后，将会重建或释放当前传输链路。
此外，在双连接模式下，当发生承载变更时，将重传在变更链路上未成功传输的报文。如发起SCG释放时，将把通过SCG链路传输但未成功递交的数据在MCG链路上进行重传，导致在MCG链路上传输的报文其PDCP SN顺序并不是有序的。若此时依然采用PDCP SN作为反馈，将无法真实地反馈PDCP实体数据传输情况，从而导致数据收发异常。
同时，出于协议设计封闭原则，下层RLC实体不应解析上层PDCP实体封装的报头数据，以免下层错误操作而导致数据异常。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种PDCP层数反馈方法，旨在解决如何避免PDCP层收发窗口计算失步，保证数据正常可靠传输；如何避免出现PDCP层下行数据传输状态发生异常反馈，丢弃PDCP层未成功传输的数据的技术问题。该方法包括如下步骤：
S1：在下行数据递交状态报告（DDDS）中，采用下行数据最高传输和递交的NR-U SN取代协议规定的下行数据最高传输和递交的PDCP SN；
S2：CU-UP发送下行数据；
S3：DU侧GTPU实体接收下行数据，解析F1U扩展头中携带的NR-U SN，并保存在本地；
S4：DU侧达到发送DDDS条件时，构造DDDS报文，并将其发送到CU-UP；
S5：CU-UP收到DDDS时，根据最高传输和递交NR-U SN指示标记，解析最高传输和递交NR-U SN字段；
S6：CU-UP根据最高递交NR-U SN字段，查找NR-U SN和PDCP PDU映射节点，并删除所有小于和等于NR-U SN的缓存数据；
S7：CU-UP根据本地缓存的下行数据，更新PDCP发送窗口的下边界为PDCP实体中第一个缓存数据的PDCP COUNT。
具体的，所述步骤S1还包括删除DDDS中下行数据最高传输和递交的重传PDCP SN字段及其指示字段。
具体的，所述步骤S2 CU-UP发送下行数据时，保存PDCP PDU和NR-U SN的映射关系，并缓存发送数据。
具体的，所述步骤S3包括：
S31：DU侧GTPU实体成功传输一个下行数据时，更新DU侧GTPU实体保存的最高传输NR-U SN；
S32：DU侧GTPU实体成功递交一个下行数据时，更新DU侧GTPU实体保存的最高递交NR-U SN。
具体的，所述步骤S7还包括在更新PDCP发送窗口的下边界为PDCP实体中第一个缓存数据的PDCP COUNT之后，获取PDCP实体缓存的报文中最小的PDCP COUNT，并以此更新PDCP实体的发送窗口，保证下行发送数据不会超过PDCP窗口的一半。
具体的，一种PDCP层数据反馈方法，取消DDDS中采用PDCP SN作为下行数据成功传输的最高序号，改为采用下行用户数据中携带的新空口用户面NR-U SN作为下行数据成功传输的最高序号。设计一种新的下行数据发送缓存和删除机制，在发送下行数据时，CU-UP保存下行数据和NR-U SN的对应关系。同时，处理DDDS时，根据DDDS中携带的NR-U SN删除本地缓存PDCP PDU，以及更新PDCP实体发送窗口。
本发明的有益效果在于：采用下行连续分配的NR-U SN作为下行数据反馈的序号，避免了双链接等场景下两条链路速率不匹配和承载变更时，导致的PDCP实体错误清除本地缓存PDU的问题，降低了丢包的概率。同时，通过在清除PDCP实体缓存PDU时，同步更新下行发送窗口，保证下行发送数据不会超过PDCP窗口的一半，避免超帧号失步。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为5G基站架构图；
图3为双链接场景下下行数据发送图；
图4为协议规定的下行数据递交状态报告DDDS格式表；
图5为本发明提供的下行数据递交状态报告DDDS格式表；
图6为本发明提供的CU-UP下行数据缓存和清理机制流程图；
图7为本发明提供的DU侧GTPU实体处理流程图。
具体实施方式
参阅图2，为了增强网络部署的灵活性，以及满足不同应用场景下的不同需求，5G无线接入网络采用中央单元(Centralized Unit, CU)和分布单元(Distributed Unit,DU)独立部署的组网架构。其中，上/下行用户数据在CU和DU之间通过F1用户面接口(F1User Plane interface, F1U)进行传输。
参阅图3，在option2组网模式下，下行数据经过CU用户面(CU User Plane, CU-UP)处理和发送，即由分组数据汇聚协议(Packet Data Convergence Protocol, PDCP)模块处理（报头压缩、完整性保护、加密、添加序号(Sequence Number, SN)）PDCP SN后，由CU侧通用分组无线服务隧道用户面(General Packet Radio System Tunnelling ProtocolUser Plane, GTPU)模块添加GTPU头及其F1U扩展头后发送到DU侧GTPU模块。DU侧GTPU模块解析GTPU头和F1U头，保存其中携带的新空口用户面（New Radio User）NR-U SN和PDCP SN。最后，经由无线链路控制模块、媒体介入控制模块和物理层模块处理后发送到终端。同时，当下行数据发送成功后，DU侧GTPU模块根据协议38.425中描述的下行数据递交状态报告(Downlink Data Delivery Status, DDDS)通知PDCP模块根据其携带的最高成功传输（或递交）的PDCP SN删除本地缓存的已发送报文，以及重传丢失的PDCP PDU，以最大可能地避免PDCP层的收发窗口失步。
但是，在双连接网络架构下，每条无线链路的信道质量并不一样。例如当通过RLC1实体传输的数据优先达到反馈条件时，反馈的最高按序递交PDCP SN为4，则PDCP层将删除所有小于等于SN为4的本地缓存报文，即将清除报文序号为0、1、2、3、4报文。然而，PDCP实体并不清楚报文1、3在另一条SCG链路上是否成功传输，若将此清除掉，且1、3报文并没有通过RLC2实体成功传输时，将引起丢包，降低用户体验。更严重地，此现象会导致发送端和接收端窗口计算异常，出现超帧号失步，最终导致安全处理异常。若将此异常上报控制面后，将会重建或释放当前传输链路。
此外，在双连接模式下，当发生承载变更时，将重传在变更链路上未成功传输的报文。如发起SCG释放时，将把通过SCG链路传输但未成功递交的数据在MCG链路上进行重传，导致在MCG链路上传输的报文其PDCP SN顺序并不是有序的。若此时依然采用PDCP SN作为反馈，将无法真实地反馈PDCP实体数据传输情况，从而导致数据收发异常。
为了解决上述问题，参阅图1，本发明提出了一种PDCP层数据反馈方法，旨在解决如何避免PDCP层收发窗口计算失步，保证数据正常可靠传输；如何避免出现PDCP层下行数据传输状态发生异常反馈，丢弃PDCP层未成功传输的数据的技术问题，该方法包括如下步骤：
S1：在下行数据递交状态报告（DDDS）中，采用下行数据最高传输和递交的NR-U SN取代协议规定的下行数据最高传输和递交的PDCP SN，删除DDDS中下行数据最高传输和递交的重传PDCP SN字段及其指示字段。；
S2：CU-UP发送下行数据，保存PDCP PDU和NR-U SN的映射关系，并缓存发送数据；
S3：DU侧GTPU实体接收下行数据，解析F1U扩展头中携带的NR-U SN，并保存在本地，包括：
S31：DU侧GTPU实体成功传输一个下行数据时，更新DU侧GTPU实体保存的最高传输NR-U SN；
S32：DU侧GTPU实体成功递交一个下行数据时，更新DU侧GTPU实体保存的最高递交NR-U SN；
S4：DU侧达到发送DDDS条件时，构造DDDS报文，并将其发送到CU-UP；
S5：CU-UP收到DDDS时，根据最高传输和递交NR-U SN指示标记，解析最高传输和递交NR-U SN字段；
S6：CU-UP根据最高递交NR-U SN字段，查找NR-U SN和PDCP PDU映射节点，并删除所有小于和等于NR-U SN的缓存数据；
S7：CU-UP根据本地缓存的下行数据，更新PDCP发送窗口的下边界为PDCP实体中第一个缓存数据的PDCP COUNT，获取PDCP实体缓存的报文中最小的PDCP SN，并以此更新PDCP实体的发送窗口，保证下行发送数据不会超过PDCP窗口的一半。
进一步的，参阅图4-7，所述PDCP层数据反馈方法：删除DDDS格式中最高传输和递交的新传和重传的PDCP SN字段，以及最高传输和递交的重传指示标记位，采用NR-U SN作为DDDS格式中下行数据最高传输和递交的序号。同时，CU-UP发送下行数据时，保存PDCPPDU和NR-U SN的映射关系；当收到DDDS时，根据其携带的最高传输和递交的NR-U SN，删除所有小于和等于最高递交的NR-U SN对应的缓存PDCP PDU，并更新PDCP实体发送窗口。由此以避免PDCP实体错误地删除已传输但未成功递交的报文，以及保证PDCP实体发送窗口和接收窗口保持一致，保证数据处理的正确性。
进一步的，将DDDS中采用PDCP SN作为下行数据最高传输和递交的序号改为采用NR-U SN作为下行数据最高传输和递交的序号。
进一步的，由于下行数据新传和重传使用的NR-U SN都是连续分配的，不会出现新传和重传采用相同NR-U SN的情况。故删掉DDDS中Retransmitted NR PDCP SN Ind、Delivered Retransmitted NR PDCP SN Ind、Successfully delivered retransmittedNR PDCP Sequence Number、Retransmitted NR PDCP Sequence Number字段，以减少CU和DU间传输的数据量。
进一步的，DU侧GTPU实体接收下行数据时，解析F1U扩展头中携带的NR-U SN，并保存在本地。当成功发送或递交一个下行数据时，同步更新最高传输的NR-U SN和最高递交的NR-U SN。
进一步的，当DU侧GTPU实体满足发送DDDS条件时，根据本地保存的最高传输和递交的NR-U填充DDDS中对应的字段和标志位。
进一步的，CU-UP发送下行数据时，保存NR-U SN和PDCP PDU的对应关系。
进一步的，CU-UP处理DDDS时，根据DDDS中携带的NR-U SN，删除所有小于和等于最高递交的NR-U SN对应的缓存PDCP PDU。最后，获取PDCP实体缓存的报文中最小的PDCPCOUNT，并以此更新PDCP实体的发送窗口，保证下行发送数据不会超过PDCP窗口的一半。
参阅图5-7，本发明提出了一种实施例，具体包括如下步骤：
S1：采用下行数据最高传输和递交的NR-U取代协议规定的下行数据最高传输和递交的PDCP SN，以及修改指示最高传输和递交PDCP SN字段是否存在的字段为指示最高传输和递交的NR-U SN是否存在的字段；
S2：删除协议规定的DDDS中下行数据最高传输和递交的重传PDCP SN字段及其是否存在的指示字段；
S3：CU-UP发送下行数据时，保存PDCP PDU和NR-U SN的映射关系，并缓存发送数据。如图3所示，发送下行数据到RLC1实体时，保存映射关系(0, 0)、(1, 2)、(2, 4)；发送下行数据到RLC2实体时，保存映射关系(0, 1)、(1, 3)、(2, 5)；
S4：DU侧GTPU实体成功传输一个下行数据时，更新DU侧GTPU实体保存的最高传输NR-U SN，即Highest transmitted NR-U Sequence Number；
S5：DU侧GTPU实体成功递交一个下行数据时，更新DU侧GTPU实体保存的最高递交NR-U SN，即Highest successfully delivered NR-U Sequence Number；
S6：DU侧达到发送DDDS条件（如CU-UP通过下行用户数据轮询）时，构造DDDS报文，并将其发送到CU-UP。其中，若DU侧GTPU实体已更新最高成功传输的NR-U SN，则在DDDS中存在Highest Transmitted NR-U SN Ind和Highest transmitted NR-U Sequence Number字段，并填充相应的最高成功传输的NR-U SN。若DU侧GTPU实体已更新最高成功递交的NR-USN，则在DDDS中存在Highest Delivered NR-U SN Ind和Highest successfullydelivered NR-U Sequence Number字段，并填充相应的最高成功传输的NR-U SN。此外，其他字段是否存在和处理与协议保持一致。假设（后续沿用此假设）图3中在发往RLC1实体的下行数据中，NR-U SN为2的报文成功传输，NR-U SN为1的报文成功递交，则在DDDS中需填充Highest transmitted NR-U Sequence Number为2，Highest successfully deliveredNR-U Sequence Number为1，对应的指示位字段为1；
S7：CU-UP收到DDDS时，根据最高传输和递交NR-U SN的标记位是否存在，从而解析最高传输和递交NR-U SN字段；
S8：CU-UP根据最高递交NR-U SN字段，查找NR-U SN和PDCP PDU映射节点，并删除所有小于和等于NR-U SN的缓存数据。即删除缓存数据PDCP PDU0、PDCP PDU2，不会删除已发送但未收到确认的PDCP PDU1，避免了错误的删除已发送但未成功传输的数据；
S9：CU-UP根据本地缓存的下行数据，更新PDCP发送窗口的下边界为PDCP实体中第一个缓存数据的PDCP COUNT。由于PDCP PDU0已按序收到DU侧成功递交的确认，则更新PDCP发送窗口下边界为1。
上述实施例中，描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种PDCP层数反馈方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在下行数据递交状态报告中，采用下行数据最高传输和递交的NR-U SN取代协议规定的下行数据最高传输和递交的PDCP SN，并删除DDDS中下行数据最高传输和递交的重传PDCP SN字段及其指示字段；
S2：CU-UP发送下行数据，并保存PDCP PDU和NR-U SN的映射关系，并缓存发送数据；
S3：DU侧GTPU实体接收下行数据，解析F1U扩展头中携带的NR-U SN，并保存在本地；
S4：DU侧达到发送DDDS条件时，构造DDDS报文，并将其发送到CU-UP；
S5：CU-UP收到DDDS时，根据最高传输和递交NR-U SN指示标记，解析最高传输和递交NR-U SN字段；
S6：CU-UP根据最高递交NR-U SN字段，查找NR-U SN和PDCP PDU映射节点，并删除所有小于和等于NR-U SN的缓存数据；
S7：CU-UP根据本地缓存的下行数据，更新PDCP发送窗口的下边界为PDCP实体中第一个缓存数据的PDCP COUNT。
2.如权利要求1所述的一种PDCP层数反馈方法，其特征在于，所述S3包括：
S31：DU侧GTPU实体成功传输一个下行数据时，更新DU侧GTPU实体保存的最高传输NR-USN；
S32：DU侧GTPU实体成功递交一个下行数据时，更新DU侧GTPU实体保存的最高递交NR-USN。
3. 如权利要求1所述的一种PDCP层数反馈方法，其特征在于，所述S7还包括获取PDCP实体缓存的报文中最小的PDCP COUNT，并以此更新PDCP实体的发送窗口，保证下行发送数据不会超过PDCP窗口的一半。
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