CN1218590C - 用于支持单向用户数据信道的无线确认信息的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本文公开了一种无线电话设备，其接收已确定的且从网络确认模块(步骤300和302)发射的确认信息交换模式。所述无线电话响应于所述模式信息，通过主专用控制信道将确认信息发射到网络(步骤304)。否则，无线电话设备响应于所述模式不是主专用控制信道，利用临时块流确认交换来发射确认(步骤308，310和312)。
Description
发明领域
本发明总的来说涉及蜂窝分组数据网络，具体地说，本发明涉及在蜂窝分组数据网络中的移动站和网络之间交换确认信息的方法和装置。
背景技术
全球数字移动电话系统(GSM)通用分组无线业务(GPRS)和全球发展的增进型数据(EDGE)是为了使业务用户在不使用电路交换模式的网络资源的情况下，能够以端对端(end-to-end)的分组传输模式发送和接收数据。在数据传输特性是：i)基于分组的，ii)间歇的，并且是非周期性的，iii)可能是频繁的，小数据量的传输(例如，少于500个八位字节)，或iv)可能是不频繁的大数据量的传输(例如，多于几百个千比特)的情况下，GPRS、EDGE和第3代(3G)分组无线服务允许有效地使用无线和网络资源。用户应用可能包括因特网浏览器、电子邮件等等。GPRS/EDGE无线访问网络(GERAN)是从GPRS/EDGE到第3代无线的实时迁移通路(migration path)。
通常，假设大部分的因特网应用数据流量一般都是基于下行链路方向的，这意味着主要的应用数据流都是从网络发射到用户应用。这种假设既是基于所期望的用户行为的(这是由于大部分用户都忙于请求接收来自网络的信息，所接收的信息量要远远多于请求发射到网络的信息量)，也是基于许多应用本身的固有性质的。例如，访问广域网(www)的一页信息只需要在上行链路方向上(即，从用户应用到网络)发射很短的地址序列，而接着要在下行链路方向上(即，从网络到用户应用)接收数据，这个数据量可能是导致这个下行链路方向上的传送信息的好几倍数量级。因此，已知的基于分组的系统是按照支持在下行链路方向上较多的信息流来构建的，并由此将分配给上行链路和下行链路资源互相隔离开来。基于分组的系统的这种构造与(例如)交换电路方法的构造不同，交换电路方法是作为分配专用资源的双向虚拟电路来构建的，专用资源可能仅在会话的整个生命期中偶尔使用。
图1(现有技术)是在无线信道上，从网络到用户应用的单向信息流图。尽管在大多数时间里下行链路因特网数据看上去只是在一个方向上流动，但仍然存在着在穿过无线域(wireless domain)中的无线衰落信道的时候、对维护信息的完整性的额外需要。用于保护在无线衰落信道上的数据的完整性的一种主要的、已知的机制包括确认的网络协议(acknowledged network protocol)的概念。例如，在需要单向分组数据传送的GSM/3G无线环境中，除非传送内容包括嵌入的音频和视频的内容，否则几乎总是需要来自用户应用的网络级的确认信息，以保护穿过出现强衰落的衰落信道的信息的完整性。
如图1所示，网络100通过沿无线信道向移动站104发送分组寻呼请求102，在下行链路建立周期中开始一个建立序列。一旦接收到来自移动站104的随机访问脉冲106，网络100就发送立即分配消息108和分组下行链路分配消息110，详细描述诸如在什么信道上进行传送、什么时候开始传送等等的分配参数。在网络100进行发射之前，将要传送给移动站104的信息分成分组，因此，在接收来自移动站104的分组控制确认消息112之后(分组控制确认消息112表示移动站104对立即分配消息108和分组下行链路分配消息110中详细的分配参数的确认)，网络100向移动站104发送包含分组的一系列数据块，或帧114。
在接收帧114之后，移动站104就建立临时块流116，以向网络100发射确认消息。如图1所示，在建立临时块流116期间，移动站104向网络100发射信道请求访问脉冲118，网络100通过发射立即分配消息120来进行响应。然后，移动站104向请求用于临时块流的资源的网络100发射分组资源请求消息122。网络100通过向移动站104发射分组上行链路分配消息124来响应，移动站104通过向网络100发射分组控制确认消息126来确认其接收到了分组上行链路分配消息124。
一旦发射出了分组控制确认消息126，移动站104就发射确认消息128，其指出移动站104接收到了帧114中的哪些帧，并请求重新发射没有接收到的帧。例如，如图1所示，由于无线衰落信道造成的结果，移动站104可能只接收到从网络100发送的帧零到三中的帧零和帧三。因此，网络确认消息128将标明接收到了帧零和帧三，并将请求重新发射帧一和帧二。然后，网络100可能向移动站104重新发射帧一和帧二，假设这没有受到无线衰落信道的影响，它们实际上由移动站104接收到。如果在接收到网络确认消息时网络100处于就绪状态，就不需要重新发射的建立过程。然而，如果网络100不处于就绪状态，则将重复请求使用更多资源的建立过程。
在接收到帧一和帧二之后，移动站104就再次建立临时块流130，以通过向网络100发送信道请求访问脉冲134来向网络100发射确认消息132，网络100通过发送立即分配消息136来进行响应。然后，移动站104向网络100发射请求用于临时块流的分组资源请求消息138。网络100通过向移动站104发送分组上行链路分配消息140来进行响应，移动站104通过向网络100发射分组控制确认消息142来确认其接收到了分组上行链路分配消息140。一旦发射出了分组控制确认消息142，移动站104就发射包含表示接收到了帧一和帧二的网络确认消息132。
使用这种网络确认方式的问题在于：在当前的GPRS/EDGE和3G分组数据服务的规范中，建立发送无线链路确认逻辑信道需要大量的时间和网络的协作。此外，用于这种无线级确认的对无线资源的分配，通常会影响系统的容量，对于全部分配的情况来说，在一个方向上有无线资源，而在另一个方向上则没有，这会导致无线链路控制计时超时和产生多次不必要的重新请求。
因此，所需要的是一种用于在用户应用和网络之间交换确认信息的、改进了的方法和装置。
附图说明
在附加的权利要求书中具体地提出了本发明中新颖的特征。通过参考下面的描述，并结合附图，应当能够最好的理解本发明及其深层的目标和优点，在附图中，类似的标注数字标识类似的元件，其中：
图1(现有技术)是在无线信道上，从网络到用户应用的单向信息流图；
图2是本发明中，通信系统的数据传送结构的示意图；
图3是本发明中，在网络和移动站之间交换确认信息的数据流图；和
图4是本发明中，在网络和移动站之间交换确认信息的流程图。
具体实施方式
本发明使用了GSM和3G的“主专用控制信道”(DCCH)的概念，信令信息在其上发送。根据移动站在给定的时间点以什么模式运行，主DCCH可能包括不同的基础基本物理信道，并将其看做“逻辑虚拟电路”。在本发明中，主DCCH用于当i)执行单向数据传送的时候和ii)在相反方向上的传统无线资源不可用的时候，在相反的方向上交换无线链路控制信息。到达确认协作模块的确认信息将经专用服务访问点标识符(SAPI)在主DCCH上传送，或将在传统媒体访问控制(MAC)机制上传送。这是由网络发射模式指示来决定使用哪种模式进行传送的。例如，这种发射是在从网络发射到移动站的、对确认信息的请求中完成。这种指示是必要的，因为在一般条件下，移动站不允许用主DCCH来进行使用专用SAPI的发射，除非网络同意这种用法。此外，网络可能没有按使用专用SAPI进行这种确认来配备。
确认请求包含对用于交换确认信息的模式指示、和请求确认的标准信息。如果请求中没有指明模式，接收实体就将其理解为是对使用传统资源的标准确认装置的请求。
图2是根据本发明的通信系统的数据传送结构的示意图。如图2所示，诸如蜂窝分组数据网络的通信系统200包括沿无线信道206向移动站204发射用户信息的网络202。具体地说，例如在本发明中，网络202是GPRS/EDGE无线访问网络(GERAN)。
在本发明中，移动站204包括提供射频硬件和呼叫处理器(没有显示)之间的接口的物理层单元208，呼叫处理器的功能包括安排对物理数据的接收和发射、接收器增益控制、发射器功率控制、信号电平测量等等。媒体访问控制器210组织发射到物理层接口和接收来自物理层接口的基于分组的信息，这主要包括告知移动站204在给定点的发射权限的逻辑。媒体访问控制器210还负责识别在下行链路方向上、被寻址到移动站204的信息。
无线资源控制器212控制移动站204的、属于无线消息的面向网络信令，即时隙分配、分组数据信道建立/拆卸、RF信道分配等等，此外，还经物理层接口208传送源于网络的消息。无线链路控制器214的作用主要包括在无线层进行错误校正，即吸收由衰落信道引起的周期性的错误，它同时还处理GPRS/EDGE数据传送的建立和拆卸的某些方面。按照这种方法，无线链路控制器214通过确认和重新发射来维护无线链路的完整性。
分组数据会聚(convergence)协议单元216将网络协议分组数据分组/分割成无线分组，以将其沿无线信道206进行发射，并且它还提供压缩和加密服务。相反地，分组数据会聚协议单元216将移动站204接收到的无线分组取消分组(unpacketize)/分割成网络协议分组数据，以将其传送给移动站204的应用接口218。应用接口218将网络协议数据从分组数据会聚协议单元216传送到移动站204中的相应的应用。
按照这种方法，，通过分组数据会聚协议单元216、无线链路控制器214、无线资源控制器212、和媒体访问控制器210在应用接口218和物理层接口208之间传送用户或业务数据。另一方面，在网络202和移动站204之间的消息传送包括除了用户数据的数据，诸如在在网络202和移动站204之间建立呼叫期间传送控制数据，这些数据是用主专用控制信道控制器220来发射的。将专用服务访问点标识符(SAPI)定义成识别每个不同的非用户数据消息传送，以允许对这些传送进行多路复用。逻辑到物理信道映射控制器222在物理层接口208和主专用控制信道控制器220之间连接非业务消息。
在本发明中，由网络202的传输层接口224将对应于从网络202发射到移动站204的用户数据的网络协议分组传送到分组数据会聚协议单元226，分组数据会聚协议单元226将网络协议分组分组/分割成无线分组。网络协议分组是包含网络信息，并使用诸如已知的传输控制协议(TCP)的网络协议的网络分组。
如同将在下面描述的，确认协作模块225随网络协议分组发射确认交换消息，标明用于确认信息的交换模式。例如，在本发明中，网络100既可以标明用临时块流确认交换，也可以用主DCCH交换来作为确认信息的交换模式。
在本发明中，确认协作模块225作出的网络202标明采用哪种模式来进行确认信息交换的决定可以由任意数量的因素来决定，(例如)诸如无线资源可用性和网络拥塞度。此外，尽管在图2中显示确认协作模块225位于传输接口层224中，应当理解，在本发明中，确认协作模块225并不限于位于传输接口层224中，它也可以位于网络202中的其它位置。
媒体访问控制器228识别寻址到移动站204的消息，并组织传送到物理层接口230的无线协议分组，以将其沿无线信道206发射到移动站204。一旦移动站204的物理层接口208接收到无线分组，媒体访问控制器210识别无线分组作为用户数据，并将无线分组发射到无线链路控制器214，无线链路控制器214装配包括接收到的数据块的标识的分组数据控制帧。分组数据会聚协议单元216将无线分组转换成网络协议分组，并将网络协议分组传送到应用接口218。移动站204的确认协作模块219识别来自网络202的确认交换消息，并且如同将在下面描述的，移动站204基于这个确认交换消息，使用在确认交换消息中标明的模式，向网络202发射对接收到的网络协议分组的确认消息。
例如，在本发明中，如果由确认协作模块219决定的、由确认协作模块225标明的用于交换确认信息的模式是使用临时块流确认交换，移动站204就向分组数据会聚协议单元216传送包含确认信息的网络协议分组，确认信息中包括对接收到的数据块的标识。分组数据会聚协议单元216将网络协议分组分组/分割成相应的无线协议分组。然后，媒体访问控制器210就组织向物理层接口208发射无线协议分组，以将其沿无线信道206发射到网络202。
尽管在图2中显示确认协作模块219位于应用接口218中，应当理解，在本发明中，确认协作模块219并不限于位于应用接口218中，它也可以位于移动站204中的其它位置。
一旦物理层接口230接收到来自移动站204的无线协议分组，网络202的媒体访问控制器228就识别无线分组作为用户数据，并将无线分组发射到无线链路控制器232。无线链路控制器232识别移动站204的无线链路控制器214没有接收到那些(如果有的话)来自发射源的数据块，并且分组数据会聚协议单元226将无线协议分组转换成被传送到传输层接口224的网络协议分组。如果将数据块被标识为不是由移动站204接收到，就以与上面相同的方式，沿无线信道206、通过分组数据会聚协议单元226和216、无线链路控制器232和214、媒体访问控制器228和210、和物理层接口230和208，将这些数据块从网络202重新发射到移动站204。
另一方面，在本发明中，如果由网络202的确认协作模块225标明的、用于交换确认信息的模式是专用控制信道确认交换，移动站204就沿无线资源控制器212的主专用控制信道220向网络202传送包括标明所接收到的数据块的确认消息。具体地说，如图2所示，如果确认协作模块219判断出来自分组数据会聚协议单元216的网络协议分组中所标明的模式是主专用控制信道，应用接口218就向对应于确认消息的服务访问点标识符SAPI 0到SAPI n中的已定义的服务访问点标识符传送包括标明接收到的数据块的确认消息，以使得确认信息能够通过无线资源控制器212的主专用控制信道220发射出去。逻辑到物理映射单元222将发射信息从主专用控制信道200映射到物理层接口208，为了沿无线信道206进行发射，媒体访问控制器210控制将确认信息从主专用控制信道220传送到物理层接口208。
一旦网络的物理层接口230接收到确认信息，媒体访问控制器228就识别确认信息作为控制信息，并且根据已定义的服务访问点标识符、通过映射确认信息的网络202的逻辑到物理信道映射单元236来将确认信息映射到无线资源控制器234的主专用控制信道238。然后，确认信息经已定义的服务访问点标识符被发射到传输层接口224。如果是标识为没有被移动站接收到的数据块，以与上述相同的方式，将这些数据块就沿无线信道、通过分组数据会聚协议单元226和216、无线链路控制器232和214、媒体访问控制器228和210、和物理层接口230和208，从网络202重新发射到移动站204。
图3是本发明中，在网络和移动站之间交换确认信息的数据流图。如图3所示，根据本发明，在确认交换消息240中，将来自确认协作模块225的、关于用于交换确认信息的期望模式的标识从网络202发射到移动站204。在本发明中，确认交换消息240告知移动站使用临时块流或主专用控制信道来交换确认信息。
在本发明的优选实施例中，确认交换消息240包含于从网络202向移动站204发射确认信息的请求中。例如，在本发明中，确认交换消息240包含于为从网络202向移动站204发射信息而建立的临时块流的分组下行链路分配消息中。按照这种方式，根据本发明，将包括标识用于交换确认信息的模式的确认交换消息240沿无线信道、通过来自服务点标识符SAPI 0到SAPI n的服务访问点标识符、主专用控制信道238和220、逻辑到物理信道映射单元236和222、媒体访问控制器228和210、和物理层接口230和208，从网络202发射到移动站204，并由应用接口218的确认协作模块219接收。
在本发明中，如果确认协作模块219判断由确认交换消息240标明的期望模式是临时块流，或者没有标明用于交换确认信息的期望模式，就通过分组数据会聚协议单元216和226、无线链路控制器214和232、媒体访问控制器210和228、和物理层接口208和230，使用已知的、为了由移动站204发射确认消息而建立的临时块流，将确认消息从移动站204发射到网络202。
然而，如图2和图3所示，如果确认协作模块219判断由确认交换消息240标明的期望模式是主专用控制信道，通过为确认信息交换而定义的、已定义的服务访问点标识符SAPI 0到SAPI 1、主专用控制信道238和220、逻辑到物理信道映射单元236和222、媒体访问控制器228和210、和物理层接口230和208，在确认消息242中将确认信息从移动站204发射到网络202。例如，如图3所示，确认消息242标明已成功的接收到了帧零、帧一和帧三。如果移动站204没有接收到一些帧，网络就通过重新发射数据帧224来响应确认消息242，直到接收到来自移动站204的，标明接收到了所有帧的确认消息246为止。
图4是本发明中，在网络和移动站之间交换确认信息的流程图。如图2和图4所示，在步骤300中，网络100首先判断是使用传统的临时块流，还是主专用控制信道来作为用于交换确认信息的模式，并将所判断的模式发射给移动站204。当移动站204的确认协作模块219判断已经接收到了确认信息时(步骤302)，就作出主专用控制信道是否是所标明的用于交换确认信息的模式的判断(步骤304)。如果主专用控制信道是所标明的用于交换确认信息的模式，移动站204就在使用已定义的专用SAPI的主专用控制信道上，发送包括标识接收到的帧的信息的确认信息(步骤306)。然而，如果主专用控制信道不是所标明的用于交换确认信息的模式，就作出用于建立临时块流的传统资源是否可用的判断(步骤308)。如果传统资源是可用的，移动站204就使用传统媒体访问资源发射确认信息(步骤310)。如果传统资源是不可用的，移动站204就请求传统访问资源(步骤312)，然后，移动站204就使用传统媒体访问资源发射确认信息(步骤310)。
尽管这里显示和描述了本发明的具体实施例，它也是可以修改的。例如，尽管出于简化描述的目的，在图3中只显示了四个帧，应当理解，在实际的应用中，窗口尺寸很可能远远大于四帧。因此，在附加的权利要求书中，覆盖了所有落于本发明的真实精神和范围内的这种变化和修改。
Claims (16)
1.一种包括向网络发射确认信息的无线电话设备的通信系统，所述通信系统包括：
第一确认协作模块，所述第一确认协作模块位于所述网络中，其向所述无线电话设备发射标明用于交换所述确认信息的模式的确认交换消息；和
第二确认协作模块，所述第二确认协作模块位于所述无线电话设备中，其使用所述所标明的模式向所述网络发射所述确认信息，
其中，所述无线电话设备在对所标识的所述模式是主专用控制信道的响应中，沿所述主专用控制信道发射所述确认消息，
其中，所述无线电话设备响应至少一个所述模式不是所述主专用控制信道、并且没有接收到所述模式，使用临时块流确认交换方式，向所述网络发射所述确认消息，
其中，所述网络根据其资源的可用性，确定用于交换所述确认信息的模式，
其中，所述主专用控制信道包括对应于所述确认信息的、用于通过所述主专用控制信道发射所述确认信息的、已定义了的服务访问点标识符。
2.如权利要求1中所述通信系统，其中，所述网络根据其资源的可用性和它的拥塞程度，确定用于交换所述确认信息的模式。
3.如权利要求2中所述通信系统，其中，所述无线电话设备包括在所述无线电话设备中向相关应用传送网络协议信息的应用接口，其中所述第二确认协作模块位于所述应用接口之中。
4.如权利要求3中所述通信系统，其中，所述网络包括向所述无线电话设备传送所述网络协议信息的传输层接口，其中所述第一确认协作模块位于所述传输层接口之中。
5.如权利要求4中所述通信系统，其中，所述确认交换消息包含于从所述网络向所述无线电话设备发射确认信息的请求中。
6.如权利要求5中所述通信系统，其中，所述确认交换消息包含于临时块流建立的分组下行链路分配消息中，所述临时块流建立对应于对从所述网络向所述无线电话设备发射确认信息的请求。
7.一种无线电话设备，其接收沿无线信道从网络发射的网络信息，所述无线电话设备包括：
确认协作模块，判断用于与所述网络交换确认信息的模式；和
主专用控制信道，用于向所述网络发射信令信息，其中，所述无线电话设备响应于用于交换确认信息的所述模式是所述主专用控制信道，通过所述主专用控制信道向所述网络发射所述确认信息，
其中，响应于至少一个所述模式不是所述主专用控制信道、且没有接收到所述模式，使用临时块流确认交换方式向所述网络发射所述确认信息，
其中，所述主专用控制信道包括对应于所述确认信息的、用于通过所述主专用控制信道发射所述确认信息的、已定义了的服务访问点标识符。
8.如权利要求7中所述无线电话设备，其中，所述网络根据其资源的可用性和网络的拥塞程度，确定用于交换所述确认信息的所述模式。
9.如权利要求7中所述无线电话设备，其中，还包括应用接口，其在所述无线电话设备中、从所述网络向相关的应用传送网络协议信息，其中所述确认协作模块位于所述应用接口之中。
10.如权利要求7中所述无线电话设备，其中，所述网络是GPRS/EDGE无线访问网络。
11.一种用于在网络和用户应用之间交换确认信息的方法，包括如下步骤：
从所述网络接收确认交换信息，改确认交换信息包括用于交换所述确认信息的模式；和
在对所述模式是所述主专用控制信道的响应中，使用服务访问点标识符，沿所述主专用控制信道，向所述网络发射所述确认信息。
12.如权利要求11的所述方法，还包括步骤：根据所述网络资源的可用性，确定用于交换所述确认信息的所述模式。
13.如权利要求11的所述方法，还包括步骤：根据所述网络的拥塞程度，确定用于交换所述确认信息的所述模式。
14.如权利要求11的所述方法，还包括步骤：在将网络协议信息传输到相关的应用的应用接口处，确定用于交换所述确认信息的所述模式。
15.如权利要求11的所述方法，其中，所述确认交换消息包含于从所述网络向包括用户应用的所述无线电话设备发射确认信息的请求中。
16.如权利要求11的所述方法，其中，所述确认交换消息包含于临时块流建立的分组下行链路分配消息中，所述临时块流建立对应于对从所述网络向包括用户应用的所述无线电话设备发射确认信息的请求。
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