CN113766580B - 4g与5g网络互切换的实现方法、装置及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种4G与5G网络互切换的实现方法、装置及存储介质，所述方法包括：在切换准备阶段，源基站建立前转通道；在切换执行阶段，向UE发送切换命令，对PDCP层的已发送队列中的PDU进行剥掉协议头处理，形成下行前转数据，将下行前转数据通过前转通道前转到目标基站，以供目标基站根据TCP层的接收反馈对下行前转数据进行排重处理后发送给UE；将来自核心网的下行数据通过前转通道前转到目标基站。本发明通过在切换执行阶段对源侧已经协议处理过的报文执行剥掉协议头处理，形成原始IP报文，通过前转链路传递到目标基站，并且目标侧在TCP层面减少报文重复发送，可实现网络切换时的无损前转，保障传输速率的稳定性。

Description

4G与5G网络互切换的实现方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种4G与5G网络互切换的实现方法、装置及存储介质。
背景技术
5G(5th-Generation，第五代移动通信系统)-NR(New Radio，新的无线技术)由于频谱较高，在较长时间内只能热点覆盖，因此5G与4G(4th-Generation，第四代移动通信系统)网络相互切换会存在很长时间。
由于两种网络下PDCP(分组数据汇聚协议，Packet DataConvergence Protocol)SN(序列号，Sequence number)的长度可能不同，以及没有传递SN发送状态的消息，因此，在4G和5G进行互操作切换时，采用FullConfig(全配置)的方式，即切换发生时，目标侧的PDCP采取重建的方式，两边的PDCP SN不再保持连续(即目标侧无法获知源侧的发包状态)，因而4G和5G相互切换时，无损切换不再支持。其中5G切换到4G时只前转下行数据包且不支持无损切换，4G切换到5G时对已指派SN的PDCP SDU(Service Data Unit，服务数据单元)不前转，两种系统进行互相切换时，只前转切换过程中从核心网收到的新的下行数据包。即目前4G和5G切换不支持无损切换，切换过程中源基站已经协议处理过的下行数据无法前转到目标基站，导致切换成功后数据包在TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)层面的不连续进而引发目标网络TCP层重传，导致在目标基站速率陡降，用户体验较差。
举例说明：UE(终端设备)接入4G，收到包a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7，其中的编号为PDCP SN序号。假设包a1 a2 a3已经被发送给UE，a4 a5a6 a7添加PDCP SN后处理发送给RLC(Radio Link Control，无线链路层控制协议)待MAC(Medium Access Control，媒体访问控制)调度。此时发生切换，UE上行确认a1收到，UE收到a2但未确认，未收到a3，此时继续从核心网收到b c d e包。由于切换发生，4G前转b c d e包到5G。UE切换到5G后，由于PDCP层重建，接入网层面无法上报a2收到，a3未收到。5G基站继续发送b0 c1 d2 e3。此时包a3 a4 a5a6 a7这些未被在源侧空口成功传递和未被空口传递的包被丢弃，从而触发a3至a7包在目标网络TCP层重传，因此可导致TCP层进入慢启动阶段，引起速率陡降。
发明内容
本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的4G与5G网络互切换的实现方法、装置及存储介质。
第一方面，本发明实施例提供一种4G与5G网络互切换的实现方法，包括：
在切换准备阶段，源基站建立前转通道；
在切换执行阶段，源基站向用户终端UE发送切换命令，对分组数据汇聚协议PDCP层的已发送队列中的协议数据单元PDU进行剥掉协议头处理，形成下行前转数据，将所述下行前转数据通过所述前转通道前转到目标基站，以供所述目标基站根据传输控制协议TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理后发送给UE；
将来自核心网的下行数据通过所述前转通道前转到目标基站，直至接收到核心网发送的用于指示数据发送完成的报文后终止前转，以供所述目标基站将所述来自核心网的下行数据发送给UE。
可选地，所述PDCP层的已发送队列中的PDU，具体包括：已添加PDCP序列号SN的待发送给UE的PDU和已发送给UE待确认的PDU。
可选地，所述对PDCP层的已发送队列中的PDU进行剥掉协议头处理，具体为：
若UE处于4G网络，对PDCP层中累积的添加了PDCP SN的PDU，按照PDU的位置顺序剥掉PDCP SN，其中，所述PDU的位置顺序根据SN和4G PDCP SN的大小确定；或者，
若UE处于5G网络，对PDCP层中累积的添加了PDCP SN的PDU，按照PDU的位置顺序，先剥掉PDCP SN，再剥掉服务数据适配协议SDAP协议头，其中，所述PDU的位置顺序根据SN和5G PDCPSN的大小确定。
第二方面，本发明实施例提供一种4G与5G网络互切换的实现方法，包括：
目标基站接收到用户终端UE发送的切换完成消息时，向所述UE发送通过前转通道接收到的下行前转数据，并调度上行数据，若接收到上行数据，根据传输控制协议TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理，并将经过排重处理后的所述下行前转数据发送给所述UE；
在所述下行前转数据发送完成后，向所述UE发送来自核心网的下行数据；
其中，所述下行前转数据是源基站对分组数据汇聚协议PDCP层的已发送队列中的协议数据单元PDU进行剥掉协议头处理后得到的。
可选地，所述根据TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理，具体包括：
针对接收到的多个上行TCP反馈包，对所述多个上行TCP反馈包进行解析，获取每个线程标识对应的TCP反馈包的报文序号和反馈序号；
针对每个线程标识，解析当前线程标识对应的待发送的下行数据包，获取所述下行数据包的报文序号和反馈序号；
根据所述当前线程标识对应的TCP反馈包的报文序号和反馈序号，以及所述下行数据包的报文序号和反馈序号，判断是否满足预定义的排重处理条件，若满足，则删除所述下行数据包。
可选地，还包括：
若未接收到上行数据，向所述UE发送通过前转通道接收到的所有下行前转数据。
第三方面，本发明实施例提供一种4G与5G网络互切换的实现装置，包括：
前转通道建立模块，用于在切换准备阶段，建立前转通道；
第一前转模块，用于在切换执行阶段，向用户终端UE发送切换命令，对分组数据汇聚协议PDCP层的已发送队列中的协议数据单元PDU进行剥掉协议头处理，形成下行前转数据，将所述下行前转数据通过所述前转通道前转到目标基站，以供所述目标基站根据传输控制协议TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理后发送给UE；
第二前转模块，用于将来自核心网的下行数据通过所述前转通道前转到目标基站，直至接收到核心网发送的用于指示数据发送完成的报文后终止前转，以供所述目标基站将所述来自核心网的下行数据发送给UE。
可选地，所述PDCP层的已发送队列中的PDU，具体包括：已添加PDCP序列号SN的待发送给UE的PDU和已发送给UE待确认的PDU。
可选地，所述第一前转模块具体用于：
若UE处于4G网络，对PDCP层中累积的添加了PDCP SN的PDU，按照PDU的位置顺序剥掉PDCP SN，其中，所述PDU的位置顺序根据SN和4G PDCP SN的大小确定；或者，
若UE处于5G网络，对PDCP层中累积的添加了PDCP SN的PDU，按照PDU的位置顺序，先剥掉PDCP SN，再剥掉服务数据适配协议SDAP协议头，其中，所述PDU的位置顺序根据SN和5G PDCPSN的大小确定。
第四方面，本发明实施例提供一种4G与5G网络互切换的实现装置，包括：
排重处理模块，用于接收到用户终端UE发送的切换完成消息时，向所述UE发送通过前转通道接收到的下行前转数据，并调度上行数据，若接收到上行数据，根据传输控制协议TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理，并将经过排重处理后的所述下行前转数据发送给所述UE；
数据发送模块，用于在所述下行前转数据发送完成后，向所述UE发送来自核心网的下行数据；
其中，所述下行前转数据是源基站对分组数据汇聚协议PDCP层的已发送队列中的协议数据单元PDU进行剥掉协议头处理后得到的。
可选地，所述排重处理模块具体用于：
针对接收到的多个上行TCP反馈包，对所述多个上行TCP反馈包进行解析，获取每个线程标识对应的TCP反馈包的报文序号和反馈序号；
针对每个线程标识，解析当前线程标识对应的待发送的下行数据包，获取所述下行数据包的报文序号和反馈序号；
根据所述当前线程标识对应的TCP反馈包的报文序号和反馈序号，以及所述下行数据包的报文序号和反馈序号，判断是否满足预定义的排重处理条件，若满足，则删除所述下行数据包。
可选地，还包括：
第二发送模块，用于若未接收到上行数据，向所述UE发送通过前转通道接收到的所有下行前转数据。
第五方面，本发明实施例提供一种网络侧设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面或第二方面所述的4G与5G网络互切换的实现方法的步骤。
第六方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第二方面所提供的4G与5G网络互切换的实现方法的步骤。
本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现方法、装置及存储介质，通过在切换执行阶段对源侧已经协议处理过的报文执行逆向协议处理过程，剥掉PDCP PDU两层协议头，形成原始IP报文，通过前转链路传递到目标基站优先发送，并在目标基站侧在TCP层面尽量减少报文在空口重复发送，可实现切换数据时的无损前转，从而保障了传输速率的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中5G和4G互操作网络结构示意图；
图2为现有5G NR中L2数据流协议处理流程示意图；
图3为本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的协议头处理示意图；
图5为本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现方法的流程示意图；
图6为本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现装置的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现装置的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的网络侧设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在详细介绍本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现方法、装置及存储介质之前，首先介绍下本发明的技术背景。
技术背景一：TCP层数据发送和确认过程
TCP协议有一个重要原则：TCP格式中的Sequence number(数据的序列号，简写为SEQ)，表示当前数据包中的数据起始顺序号。反馈序号为Acknowledgement number，表示接收到对方的某个数据包后的回应顺序号。如果接收到了对方主动发送来的某个数据包，必须要返回对方一个ACK回应数据包，数据包的头部的acknowledgementnumber部分根据对方发送数据的SEQ和实际数据长度，返回SEQ+实际数据长度+1，表示已经接收到这个数据包并准备接受下一包数据。发送方收到这个回应，根据数值计算后知道这个数据包已经被对方接收。TCP协议另一个重要设计原则：在接收方设置接收窗(接收窗大小不收缩)用于对失序的报文进行排序和由于可能超时重传的报文进行排重。
技术背景二：5G和4G互操作流程
一种5G和4G互操作网络结构如图1所示，其中4G接入网E-UTRAN和5G接入网NG-RAN之间没有物理上的接口，当一个终端UE在两个网络间切换时，互操作只能通过4G核心网EPC和5G核心网5GC之间进行(N26接口)。
切换流程基本分为切换准备阶段，切换执行阶段，切换完成阶段。其中，在切换准备阶段(未发给UE执行命令前)中，在5G接入网NR-RAN及核心网5GC同4G接入网E-UTRAN及核心网EPC之间会建立前转链路，在给UE发出切换命令(切换执行阶段)后，将从核心网收到的下行新数据包由源基站前转到目标基站。
技术背景三：L2协议栈中数据处理过程
5G NR中L2数据流协议处理流程如图2所示。在5G NR系统中，SDAP(Service DataAdaptation Protocol，服务数据适配协议)协议将QoS流域(一般承载TCP\IP报文)映射到无线承载RB上，对IP报文添加SDAP协议头。PDCP层收到SDAP某个Qos流域对应的SDU后，添加PDCP协议头，进行可选的加密和完整性操作后，形成RLC SDU递交给RLC，RLC针对每个SDU，添加RLC协议头，形成RLC PDU，MAC在调度时根据当前授权TB块大小，将待传输缓存中的多个RLCPDU进行串联，这样做的目的为了使RLC和PDCP可以提前进行协议处理，以减少MAC在调度时再进行协议处理的时延。
4G LTE系统中，一个差别是没有SDAP协议层，另一个差别是RLC PDU是在MAC调度时，才组RLC PDU，因而一个RLC PDU包含多个PDCP PDU。但相同的处理为：在PDCP PDU发给RLC后，PDCP协议层将PDU进行缓存，如果收到RLC层传递成功的确认后，删除掉缓存的PDU。缓存的目的就是防止在发生切换时，源基站可以将缓存的PDCP PDU发送给目标基站用于重发，此时缓存的PDCPPDU包括两类：一类是已发给UE但未确认收到的，一类是待调度的。PDCP协议层将此两类PDU存贮在其已发送队列中。其中SN用于在PDCP层用于按序递交和无损传输。
如图3所示，为本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现方法的流程示意图，应用于源基站，包括：
步骤100、在切换准备阶段，源基站建立前转通道；
其中，前转即forward，源基站建立前转通道，即在5G接入网NR-RAN及核心网5GC同4G接入网E-UTRAN及核心网EPC之间建立前转链路。
步骤101、在切换执行阶段，源基站向用户终端UE发送切换命令，对分组数据汇聚协议PDCP层的已发送队列中的协议数据单元PDU进行剥掉协议头处理，形成下行前转数据，将所述下行前转数据通过所述前转通道前转到目标基站，以供所述目标基站根据传输控制协议TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理后发送给UE；
具体地，在切换执行阶段，源基站向用户终端UE发送切换命令，UE接收到源基站的切换命令后，将执行网络切换操作，如果UE当前处于4G网络，则切换到5G网络，如果UE当前处于5G网络，则切换到4G网络。
当UE处于4G网络时，源基站给UE发送的切换命令具体为HOFrom E-UTRAN Command消息；当UE处于5G网络时，源基站给UE发送的切换命令为HO Command消息。
源基站向用户终端UE发送切换命令后，将切换发生时在源基站已经协议处理过的报文剥掉协议头后前转到目标基站。
具体地，在源基站已经协议处理过的报文是指PDCP层的已发送队列中的PDU。
需要说明的是，所述PDCP层的已发送队列中的PDU，具体包括两类数据：已添加PDCP SN的待发送给UE的PDU和已发送给UE待确认的PDU。
其中，已添加PDCP SN的待发送给UE的PDU包括已添加了PDCP SN协议头、待其他协议层(RLC层或MAC层)处理的报文，和已添加了PDCP SN协议头、且其他协议层已处理完的但尚未发送给UE的报文。
剥掉协议头是指将添加在IP报文前的SDAP、PDCP头去掉的过程，是协议头添加过程的逆过程。如图4所示，为本发明实施例提供的协议头处理示意图。剥掉协议头具体就是将数据开始位置指向到IP报文首字节的地方，即从数据开始位置PstData1移动到PstData位置。其中，N为SDAP协议头大小，M为PDCP SN协议头大小。PstData为应用层IP报文首字节位置。
源基站对PDCP层的已发送队列中的PDU进行剥掉协议头处理后，形成承载TCP数据的IP报文，即下行前转数据。然后，源基站将所述下行前转数据通过切换准备阶段建立的通道前转到目标基站，以供所述目标基站根据TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理后发送给UE，实现了将发送给UE待UE确认的报文以及已经PDCP协议层处理过的报文，不再丢弃。
步骤102、将来自核心网的下行数据通过所述前转通道前转到目标基站，直至接收到核心网发送的用于指示数据发送完成的报文后终止前转，以供所述目标基站将所述来自核心网的下行数据发送给UE。
具体地，源基站将切换发生时在已协议处理过的报文前转到目标基站后，前转核心网下发的新数据到目标基站，直至接收到核心网发送的用于指示数据发送完成的报文后终止前转，表示核心网在源侧数据发送完成。
在一个实施例中，所述用于指示数据发送完成的报文具体为ENDMARK报文。
本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现方法，通过在切换执行阶段对源侧已经协议处理过的报文执行逆向协议处理过程，剥掉PDCP PDU两层协议头，形成原始IP报文，通过前转链路传递到目标基站优先发送，并在目标基站侧在TCP层面尽量减少报文在空口重复发送，可实现切换数据时的无损前转，从而保障了传输速率的稳定性。
在上述实施例的基础上，所述对PDCP层的已发送队列中的PDU进行剥掉协议头处理，具体为：
若UE处于4G网络，对PDCP层中累积的添加了PDCP SN的PDU，按照PDU的位置顺序剥掉PDCP SN，其中，所述PDU的位置顺序根据SN和4G PDCP SN的大小确定；或者，
若UE处于5G网络，对PDCP层中累积的添加了PDCP SN的PDU，按照PDU的位置顺序，先剥掉PDCP SN，再剥掉服务数据适配协议SDAP协议头，其中，所述PDU的位置顺序根据SN和5G PDCPSN的大小确定。
具体地，SN为添加了PDCP SN的PDU的序列号。
若UE处于4G网络，对PDCP层中累积的添加了PDCP SN的PDU，按照PDU的位置顺序，剥掉PDCP SN，其中pdcp-SN-Size为4GPDCP SN的大小，形成承载TCP数据的IP报文，然后将IP报文通过切换准备阶段建立的前转通道前转到目标基站。
此时，所述PDU的位置顺序根据SN和4G PDCP SN的大小确定，在一个实施例中，所述PDU的位置顺序具体为SN％[2[pdcp-SN-Size]–1]从小到大的顺序，其中，pdcp-SN-Size为4GPDCP SN的大小。
若UE处于5G网络，由于5G网络增加了服务数据适配协议SDAP协议层，对PDCP层中累积的添加了PDCP SN的PDU，按照PDU的位置顺序，先剥掉PDCP SN，再剥掉SDAP协议头，即将添加在IP报文前的的SDAP协议头、PDCP SN去掉，形成承载TCP数据的IP报文，然后将IP报文通过切换准备阶段建立的前转通道前转到目标基站。
此时，所述PDU的位置顺序根据SN和5G PDCP SN的大小确定。在一个实施例中，所述PDU的位置顺序具体为SN％[2[pdcp-SN-Size]–1]从小到大的顺序，其中，pdcp-SN-Size为5G PDCP SN的大小。
本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现方法，通过剥掉接入网协议头获取承载TCP数据的IP报文的方式，将切换发生时在源侧已协议处理的报文前转到目标基站，可以减少TCP报文丢弃导致的目标基站侧速率陡降问题。
如图5所示，为本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现方法的流程示意图，应用于目标基站，包括：
步骤200、目标基站接收到用户终端UE发送的切换完成消息时，向所述UE发送通过前转通道接收到的下行前转数据，并调度上行数据，若接收到上行数据，根据传输控制协议TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理，并将经过排重处理后的所述下行前转数据发送给所述UE；
具体地，UE完成4G与5G网络互切换时，当切换后的UE处于4G时，目标基站接收到UE发送的HO Complete消息，当UE处于5G，目标基站接收到UE的HO to NR-RAN Confirm消息。
目标基站接收到用户终端UE发送的切换完成消息时，开始向所述UE发送通过前转通道接收到的下行前转数据，并调度上行数据，若目标基站接收到上行数据，则根据传输控制协议TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理，并将经过排重处理后的所述下行前转数据发送给所述UE。根据TCP层的接收反馈进行排重处理是为了删除掉UE已成功接收的报文，即尽量减少空口冗余传输。
其中，所述下行前转数据是源基站对分组数据汇聚协议PDCP层的已发送队列中的协议数据单元PDU进行剥掉协议头处理后得到的。
步骤201、在所述下行前转数据发送完成后，向所述UE发送来自核心网的下行数据；
具体地，在所述下行前转数据发送完成后，目标基站通过空口向所述UE发送来自核心网的下行数据。
本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现方法，在接收到源基站对PDCP层的已发送队列中的PDU进行剥掉协议头处理后得到的下行前转数据后，通过对下行前转数据进行排重处理，删除UE已成功接收的报文，实现了在4G和5G相互切换流程中，保持数据无损传递的同时减少了空口冗余传输，从而保障了传输速率的稳定性。
在上述实施例的基础上，所述根据TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理，具体包括：
针对接收到的多个上行TCP反馈包，对所述多个上行TCP反馈包进行解析，获取每个线程标识对应的TCP反馈包的报文序号和反馈序号；
针对每个线程标识，解析当前线程标识对应的待发送的下行数据包，获取所述下行数据包的报文序号和反馈序号；
根据所述当前线程标识对应的TCP反馈包的报文序号和反馈序号，和所述下行数据包的报文序号和反馈序号，判断是否满足预定义的排重处理条件，若满足，则删除所述下行数据包；
具体地，针对接收到的多个上行TCP反馈包，对所述多个上行TCP反馈包进行解析，记录解析的TCP反馈包中线程标识Threadi对应的报文序号Seqj和反馈序号AckSeqj；
解析待发送的相同线程标识Threadi对应的下行数据包的报文序号Seqi和反馈序号AckSeqi；
删除满足预定义的排重处理条件的下行数据包；
在一个实施例中，所述预定义的排重处理条件具体为：(((Seqi+Li)％2^31<AckSeqj)&&(abs(AckSeqj-Seqi-Li)<2^31))＝＝1，Li为所述下行数据包的报文长度，Seqi为所述下行数据包的报文序号，AckSeqi为所述下行数据包的反馈序号，Seqj为所述TCP反馈包的报文序号，AckSeqj为所述TCP反馈包的反馈序号；
其中，所述线程标识Threadi根据TCP反馈包中的源IP地址SrcIP、目的IP地址DestIP、源端口地址SrcPort和目的端口地址DstPort生成。
本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现方法，给出了具体的排重处理条件，简单易实现。
在上述实施例的基础上，所述4G与5G网络互切换的实现方法还包括：
若未接收到上行数据，向所述UE发送通过前转通道接收到的所有下行前转数据。
具体地，目标基站接收到用户终端UE发送的切换完成消息时，向所述UE发送通过前转通道接收到的下行前转数据，并调度上行数据，若目标基站一直未收到上行数据，则向UE发送通过前转通道接收到的所有下行前转数据，即使发送的下行前转数据UE在源侧已经收到，UE也会在TCP层排除重复进行丢弃，判断的根据是TCP报文中报文序号Seq，并且发送ACK告知发送方已经收到
本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现方法，在目标基站未接收到上行数据时，直接将通过前转通道接收到的所有下行前转数据发送给UE，保证了4G与5G切换时报文的无损传输。
下面通过一个具体的例子来说明本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现方法。
UE接入4G，收到包a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7，其中的编号为PDCP SN序号。假设包a1a2 a3已被发送给UE，a4 a5 a6 a7添加PDCP SN后处理发送给RLC待MAC调度。此时发生切换，UE上行确认a1收到，UE收到a2但未确认，未收到a3，此时继续从核心网收到b c d e包。由于切换发生，4G基站前转a2 a3 a4 a5 a6 a7 b c d e包到5G基站。UE切换到5G后，TCP层上报a2收到，期望接收a3。此时5G基站由于TCP层上报a2收到，则优先发送a3 a4 a5 a6 a7这些在源侧空口未成功传递和未被空口传递的包，发送完后再发送b c d e包。从而保障TCP层按序传输和无丢包，因此在切换前后速率可保持不变。
如图6所示，为本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现装置的结构示意图，包括：前转通道建立模块610、第一前转模块620和第二前转模块630，其中，
前转通道建立模块610，用于在切换准备阶段，建立前转通道；
具体地，前转即forward，在切换准备阶段，前转通道建立模块610在5G接入网NR-RAN及核心网5GC同4G接入网E-UTRAN及核心网EPC之间建立前转链路。
第一前转模块620，用于在切换执行阶段，向用户终端UE发送切换命令，对分组数据汇聚协议PDCP层的已发送队列中的协议数据单元PDU进行剥掉协议头处理，形成下行前转数据，将所述下行前转数据通过所述前转通道前转到目标基站，以供所述目标基站根据传输控制协议TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理后发送给UE；
具体地，在切换执行阶段，第一前转模块620向用户终端UE发送切换命令，UE接收到源基站的切换命令后，将执行网络切换操作，如果UE当前处于4G网络，则切换到5G网络，如果UE当前处于5G网络，则切换到4G网络。
当UE处于4G网络时，第一前转模块620给UE发送的切换命令具体为HO From E-UTRAN Command消息；当UE处于5G网络时，源基站给UE发送的切换命令为HO Command消息。
第一前转模块620向用户终端UE发送切换命令后，将切换发生时在源侧已经协议处理过的报文剥掉协议头后前转到目标基站。
具体地，在源侧已经协议处理过的报文是指PDCP层的已发送队列中的PDU。
需要说明的是，所述PDCP层的已发送队列中的PDU，具体包括两类数据：已添加PDCP SN的待发送给UE的PDU和已发送给UE待确认的PDU。
其中，已添加PDCP SN的待发送给UE的PDU包括已添加了PDCP SN协议头、待其他协议层(RLC层或MAC层)处理的报文，和已添加了PDCP SN协议头、且其他协议层已处理完的但尚未发送给UE的报文。
剥掉协议头是指将添加在IP报文前的SDAP、PDCP头去掉的过程，是协议头添加过程的逆过程。
第一前转模块620对PDCP层的已发送队列中的PDU进行剥掉协议头处理后，形成承载TCP数据的IP报文，即下行前转数据。然后，将所述下行前转数据通过切换准备阶段建立的通道前转到目标基站，以供所述目标基站根据TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理后发送给UE，实现了将发送给UE待UE确认的报文以及已经PDCP协议层处理过的报文，不再丢弃。
第二前转模块630，用于将来自核心网的下行数据通过所述前转通道前转到目标基站，直至接收到核心网发送的用于指示数据发送完成的报文后终止前转，以供所述目标基站将所述来自核心网的下行数据发送给UE。
具体地，第二前转模块630前转核心网下发的新数据到目标基站，直至接收到核心网发送的用于指示数据发送完成的报文后终止前转，表示核心网在源侧数据发送完成。
在一个实施例中，所述用于指示数据发送完成的报文具体为ENDMARK报文。
本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现装置，通过在切换执行阶段对源侧已经协议处理过的报文执行逆向协议处理过程，剥掉PDCP PDU两层协议头，形成原始IP报文，通过前转链路传递到目标基站优先发送，并在目标基站侧在TCP层面尽量减少报文在空口重复发送，可实现切换数据时的无损前转，从而保障了传输速率的稳定性。
在上述实施例的基础上，所述第一前转模块具体用于：
若UE处于4G网络，对PDCP层中累积的添加了PDCP SN的PDU，按照PDU的位置顺序剥掉PDCP SN，其中，所述PDU的位置顺序根据SN和4G PDCP SN的大小确定；或者，
若UE处于5G网络，对PDCP层中累积的添加了PDCP SN的PDU，按照PDU的位置顺序，先剥掉PDCP SN，再剥掉服务数据适配协议SDAP协议头，其中，所述PDU的位置顺序根据SN和5G PDCPSN的大小确定。
本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现装置，用于实现前述4G与5G网络互切换的实现方法实施例，因此，在前述各方法实施例中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各功能模块的理解，在此不再赘述。
如图7所示，为本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现装置的结构示意图，包括：排重处理模块710和第一发送模块720，其中，
排重处理模块710，用于接收到用户终端UE发送的切换完成消息时，向所述UE发送通过前转通道接收到的下行前转数据，并调度上行数据，若接收到上行数据，根据传输控制协议TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理，并将经过排重处理后的所述下行前转数据发送给所述UE；
具体地，UE完成4G与5G网络互切换时，当切换后的UE处于4G时，排重处理模块710接收到UE发送的HO Complete消息，当UE处于5G，排重处理模块710接收到UE的HO to NR-RAN Confirm消息。
排重处理模块710接收到用户终端UE发送的切换完成消息时，开始向所述UE发送通过前转通道接收到的下行前转数据，并调度上行数据，若排重处理模块710接收到上行数据，则根据传输控制协议TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理，并将经过排重处理后的所述下行前转数据发送给所述UE。根据TCP层的接收反馈进行排重处理是为了删除掉UE已成功接收的报文，即尽量减少空口冗余传输。
其中，所述下行前转数据是源基站对分组数据汇聚协议PDCP层的已发送队列中的协议数据单元PDU进行剥掉协议头处理后得到的。
第一发送模块720，用于在所述下行前转数据发送完成后，向所述UE发送来自核心网的下行数据；
具体地，在所述下行前转数据发送完成后，第一发送模块720通过空口向所述UE发送来自核心网的下行数据。
本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现装置，在接收到源基站对PDCP层的已发送队列中的PDU进行剥掉协议头处理后得到的下行前转数据后，通过对下行前转数据进行排重处理，删除UE已成功接收的报文，实现了在4G和5G相互切换流程中，保持数据无损传递的同时减少了空口冗余传输，从而保障了传输速率的稳定性。
在上述实施例的基础上，所述排重处理模块具体用于：
针对接收到的多个上行TCP反馈包，对所述多个上行TCP反馈包进行解析，获取每个线程标识对应的TCP反馈包的报文序号和反馈序号；
针对每个线程标识，解析当前线程标识对应的待发送的下行数据包，获取所述下行数据包的报文序号和反馈序号；
根据所述当前线程标识对应的TCP反馈包的报文序号和反馈序号，以及所述下行数据包的报文序号和反馈序号，判断是否满足预定义的排重处理条件，若满足，则删除所述下行数据包。
在上述实施例的基础上，4G与5G网络互切换的实现装置还包括：
第二发送模块，用于若未接收到上行数据，向所述UE发送通过前转通道接收到的所有下行前转数据。
本发明实施例提供的4G与5G网络互切换的实现装置，用于实现前述4G与5G网络互切换的实现方法实施例，因此，在前述各方法实施例中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各功能模块的理解，在此不再赘述。
图8为本发明实施例提供的网络侧设备的结构示意图，如图8所示，该网络侧设备800可以包括至少一个处理器810、存储器820、至少一个用户接口830，以及收发机840。网络侧设备800中的各个组件通过总线系统850耦合在一起。可理解，总线系统850用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统850除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图8中将各种总线都标为总线系统850，总线系统可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器810代表的一个或多个处理器和存储器820代表的存储器的各种电路链接在一起。总线系统还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本发明实施例不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机840可以是多个元件，即包括发送机和接收机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。针对不同的用户设备，用户接口830还可以是能够外接内接需要设备的接口，连接的设备包括但不限于小键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆等。
可以理解，本发明实施例中的存储器820可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DRRAM)。本发明各实施例所描述的存储器820包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
处理器810负责管理总线系统和通常的处理，存储器820可以存储处理器810在执行操作时所使用的计算机程序或指令，具体地，在一个实施例中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如前述4G与5G网络互切换的实现方法的步骤，例如包括：
在切换准备阶段，源基站建立前转通道；
在切换执行阶段，源基站向用户终端UE发送切换命令，对分组数据汇聚协议PDCP层的已发送队列中的协议数据单元PDU进行剥掉协议头处理，形成下行前转数据，将所述下行前转数据通过所述前转通道前转到目标基站，以供所述目标基站根据传输控制协议TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理后发送给UE；
将来自核心网的下行数据通过所述前转通道前转到目标基站，直至接收到核心网发送的用于指示数据发送完成的报文后终止前转，以供所述目标基站将所述来自核心网的下行数据发送给UE。或者，
处理器810负责管理总线系统和通常的处理，存储器820可以存储处理器810在执行操作时所使用的计算机程序或指令，具体地，在一个实施例中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如前述4G与5G网络互切换的实现方法的步骤，例如包括：
接收到用户终端UE发送的切换完成消息时，向所述UE发送通过前转通道接收到的下行前转数据，并调度上行数据，若接收到上行数据，根据传输控制协议TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理，并将经过排重处理后的所述下行前转数据发送给所述UE；
在所述下行前转数据发送完成后，向所述UE发送来自核心网的下行数据；
其中，所述下行前转数据是源基站对分组数据汇聚协议PDCP层的已发送队列中的协议数据单元PDU进行剥掉协议头处理后得到的。
上述本发明实施例揭示的方法步骤可以应用于处理器810中，或者由处理器810实现。处理器810可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器810中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器810可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器820，处理器810读取存储器820中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
可以理解的是，本发明描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、数字信号处理设备(DSP Device，DSPD)、可编程逻辑设备(ProgrammableLogic Device，PLD)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。
对于软件实现，可通过执行本发明实施例中所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。
本发明实施例提供的网络侧设备，通过在切换执行阶段对源侧已经协议处理过的报文执行逆向协议处理过程，剥掉PDCP PDU两层协议头，形成原始IP报文，通过前转链路传递到目标基站优先发送，并在目标侧在TCP层面尽量减少报文在空口重复发送，可实现切换数据时的无损前转，从而保障了传输速率的稳定性。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例提供的4G与5G网络互切换的实现方法，例如包括：在切换准备阶段，源基站建立前转通道；在切换执行阶段，源基站向用户终端UE发送切换命令，对分组数据汇聚协议PDCP层的已发送队列中的协议数据单元PDU进行剥掉协议头处理，形成下行前转数据，将所述下行前转数据通过所述前转通道前转到目标基站，以供所述目标基站根据传输控制协议TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理后发送给UE；将来自核心网的下行数据通过所述前转通道前转到目标基站，直至接收到核心网发送的用于指示数据发送完成的报文后终止前转，以供所述目标基站将所述来自核心网的下行数据发送给UE。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例提供的4G与5G网络互切换的实现方法，例如包括：目标基站接收到用户终端UE发送的切换完成消息时，向所述UE发送通过前转通道接收到的下行前转数据，并调度上行数据，若接收到上行数据，根据传输控制协议TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理，并将经过排重处理后的所述下行前转数据发送给所述UE；在所述下行前转数据发送完成后，向所述UE发送来自核心网的下行数据；其中，所述下行前转数据是源基站对分组数据汇聚协议PDCP层的已发送队列中的协议数据单元PDU进行剥掉协议头处理后得到的。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种4G与5G网络互切换的实现方法，其特征在于，包括：
在切换准备阶段，源基站建立前转通道；
在切换执行阶段，源基站向用户终端UE发送切换命令，对分组数据汇聚协议PDCP层的已发送队列中的协议数据单元PDU进行剥掉协议头处理，形成下行前转数据，将所述下行前转数据通过所述前转通道前转到目标基站，以供所述目标基站根据传输控制协议TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理后发送给UE；
将来自核心网的下行数据通过所述前转通道前转到目标基站，直至接收到核心网发送的用于指示数据发送完成的报文后终止前转，以供所述目标基站将所述来自核心网的下行数据发送给UE。
2.根据权利要求1所述的4G与5G网络互切换的实现方法，其特征在于，所述PDCP层的已发送队列中的PDU，具体包括：已添加PDCP序列号SN的待发送给UE的PDU和已发送给UE待确认的PDU。
3.根据权利要求2所述的4G与5G网络互切换的实现方法，其特征在于，所述对PDCP层的已发送队列中的PDU进行剥掉协议头处理，具体为：
若UE处于4G网络，对PDCP层中累积的添加了PDCP SN的PDU，按照PDU的位置顺序剥掉PDCP SN，其中，所述PDU的位置顺序根据SN和4G PDCP SN的大小确定；或者，
若UE处于5G网络，对PDCP层中累积的添加了PDCP SN的PDU，按照PDU的位置顺序，先剥掉PDCP SN，再剥掉服务数据适配协议SDAP协议头，其中，所述PDU的位置顺序根据SN和5GPDCP SN的大小确定。
4.一种4G与5G网络互切换的实现方法，其特征在于，包括：
目标基站接收到用户终端UE发送的切换完成消息时，向所述UE发送通过前转通道接收到的下行前转数据，并调度上行数据，若接收到上行数据，根据传输控制协议TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理，并将经过排重处理后的所述下行前转数据发送给所述UE；
在所述下行前转数据发送完成后，向所述UE发送来自核心网的下行数据；
其中，所述下行前转数据是源基站对分组数据汇聚协议PDCP层的已发送队列中的协议数据单元PDU进行剥掉协议头处理后得到的。
5.根据权利要求4所述的4G与5G网络互切换的实现方法，其特征在于，所述根据TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理，具体包括：
针对接收到的多个上行TCP反馈包，对所述多个上行TCP反馈包进行解析，获取每个线程标识对应的TCP反馈包的报文序号和反馈序号；
针对每个线程标识，解析当前线程标识对应的待发送的下行数据包，获取所述下行数据包的报文序号和反馈序号；
根据所述当前线程标识对应的TCP反馈包的报文序号和反馈序号，以及所述下行数据包的报文序号和反馈序号，判断是否满足预定义的排重处理条件，若满足，则删除所述下行数据包。
6.根据权利要求4所述的4G与5G网络互切换的实现方法，其特征在于，还包括：
若未接收到上行数据，向所述UE发送通过前转通道接收到的所有下行前转数据。
7.一种4G与5G网络互切换的实现装置，其特征在于，包括：
前转通道建立模块，用于在切换准备阶段，建立前转通道；
第一前转模块，用于在切换执行阶段，向用户终端UE发送切换命令，对分组数据汇聚协议PDCP层的已发送队列中的协议数据单元PDU进行剥掉协议头处理，形成下行前转数据，将所述下行前转数据通过所述前转通道前转到目标基站，以供所述目标基站根据传输控制协议TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理后发送给UE；
第二前转模块，用于将来自核心网的下行数据通过所述前转通道前转到目标基站，直至接收到核心网发送的用于指示数据发送完成的报文后终止前转，以供所述目标基站将所述来自核心网的下行数据发送给UE。
8.根据权利要求7所述的4G与5G网络互切换的实现装置，其特征在于，所述PDCP层的已发送队列中的PDU，具体包括：已添加PDCP序列号SN的待发送给UE的PDU和已发送给UE待确认的PDU。
9.根据权利要求8所述的4G与5G网络互切换的实现装置，其特征在于，所述第一前转模块具体用于：
若UE处于4G网络，对PDCP层中累积的添加了PDCP SN的PDU，按照PDU的位置顺序剥掉PDCP SN，其中，所述PDU的位置顺序根据SN和4G PDCP SN的大小确定；或者，
若UE处于5G网络，对PDCP层中累积的添加了PDCP SN的PDU，按照PDU的位置顺序，先剥掉PDCP SN，再剥掉服务数据适配协议SDAP协议头，其中，所述PDU的位置顺序根据SN和5GPDCP SN的大小确定。
10.一种4G与5G网络互切换的实现装置，其特征在于，包括：
排重处理模块，用于接收到用户终端UE发送的切换完成消息时，向所述UE发送通过前转通道接收到的下行前转数据，并调度上行数据，若接收到上行数据，根据传输控制协议TCP层的接收反馈对所述下行前转数据进行排重处理，并将经过排重处理后的所述下行前转数据发送给所述UE；
第一发送模块，用于在所述下行前转数据发送完成后，向所述UE发送来自核心网的下行数据；
其中，所述下行前转数据是源基站对分组数据汇聚协议PDCP层的已发送队列中的协议数据单元PDU进行剥掉协议头处理后得到的。
11.根据权利要求10所述的4G与5G网络互切换的实现装置，其特征在于，所述排重处理模块具体用于：
针对接收到的多个上行TCP反馈包，对所述多个上行TCP反馈包进行解析，获取每个线程标识对应的TCP反馈包的报文序号和反馈序号；
针对每个线程标识，解析当前线程标识对应的待发送的下行数据包，获取所述下行数据包的报文序号和反馈序号；
根据所述当前线程标识对应的TCP反馈包的报文序号和反馈序号，以及所述下行数据包的报文序号和反馈序号，判断是否满足预定义的排重处理条件，若满足，则删除所述下行数据包。
12.根据权利要求10所述的4G与5G网络互切换的实现装置，其特征在于，还包括：
第二发送模块，用于若未接收到上行数据，向所述UE发送通过前转通道接收到的所有下行前转数据。
13.一种网络侧设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一所述4G与5G网络互切换的实现方法的步骤。
14.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述4G与5G网络互切换的实现方法的步骤。
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