CN1275010A - 在移动网络中的数据包处理 - Google Patents

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Abstract

一种处理从数据包网络接收的数据包的方法,其中包括:在一网关处从网络接收协议数据包;把协议数据包传送到连接到无线网络控制器交换中心或服务节点,其特征在于该方法还包括:把协议数据包从交换中心向前传送到无线网络控制器;终止在无线网络控制器中的协议数据包,并且把数据从无线网络控制器传送到用户设备。

Description

在移动网络中的数据包处理
本发明涉及在移动通信网络中的数据包处理，特别是网际协议(IP)或者在第三代移动电话系统中的类似数据包。
包含用于第三代(UMTS)移动通信系统的提案的背景信息可以在任何由国际电信联盟(ITU)、欧洲电信标准化学会(ETSI)或者第三代合伙企业(3GPP)所出版的多个出版物中的任何一个内找到，并且在1999年5月24日未决的提案在此包含以供参考。另外，以技术背景的方式在此包含以供参考的是在1999年5月24日实施的第二代移动通信系统。从以前出版的文章和从讨论该主题的各种网址的内容中，本领域内的专业人员将熟悉这些提案，它们的代表性的例子可以在www.etsi.org和WWW.3gpp.org中找到，其中的内容与相关和链接网址的内容(至少在1999年5月24日之前)在此包含以供参考。
在第二代GSM系统中，具有用于把象包含电子邮件(e-mail)接口的移动电话这样的用户设备(UE)连接到象因特网这样的数据包交换网络的特定功能块，如图4中所示。本质上，用户设备(UE)与无线电台的网络进行通信，该无线电台的网络与通过一个或多个交换中心互联的无线网络控制器(RNC)相关联，并且该交换中心被连接到通向数据包交换网络的网关。从数据包交换网络接收的网际协议(IP)数据包通过网关到达交换中心。在交换中心，该数据包被压缩，并且需要一个返回到数据包交换网络的确认信号，并且数据包的压缩版本通过“可靠链路”从交换中心向前传送到用户设备，透明地通过无线网络控制器。
与系统有效地在当前的第二代GSM电信系统中工作的同时，根据本发明，人们已经提出了一种用于处理数据包的改进方法和系统。
根据第一个方面，在此提供一种处理从数据包网络接收的数据包的方法，其中包括：
在一网关处从网络接收协议数据包；
把协议数据包传送到连接到无线网络控制器交换中心或服务节点，其特征在于该方法还包括：
把协议数据包从交换中心向前传送到无线网络控制器；
在无线网络控制器中终止协议数据包，并且把数据从无线网络控制器传送到用户设备，该数据最好包括对应于协议数据包的压缩数据包，该协议数据包最好具有压缩的协议数据包的报头部分。
把压缩和终止机构放置在无线网络控制器中而不是放置在交换中心或服务接点上代表了与第二代体系结构相脱离。另外，显然这具有微小的缺点，该缺点在于在无线网络控制器与服务节点或交换中心之间的Iu(用于UMTS的接口)链路上需要增加带宽。
但是，根据本发明，人们发现终止功能的运用可以提供显著的优点。首先，在服务节点或交换中心中的处理可以更加有效。并且可能需要更少的处理能力，因为不需要对每个数据包进行打开和处理。另外，由于未压缩的数据包是可用的，因此与从一个交换中心到另一个交换中心的切换相关的问题可以得到减轻。另一个优点是，如果无线网络控制器与信息串中心之间的链路是不可靠的，这可以更加容易地适应。另外，所用的压缩可以根据无线模式而优化。
在一个优选的实施例中，在UMTS系统中，交换中心包括3G-SGSN(第三代服务GPRS(普通数据包无线系统)支持节点)。
在第二方面中本发明提供一种UMTS网络的无线访问网络RAN的无线网络控制器(RNC)节点，其中包括：用于接收协议(例如IP)数据包的装置；用于终止协议数据包的装置以及用于把数据从数据包向前传送到用户节点的装置。
在第三方面中，本发明提供一种具有无线网络控制器和服务节点的移动通信系统网络，其被设置为使得在服务节点从网关接收的协议数据包通过服务节点并且在无线网络控制器处终止，该无线网络控制器具有用于终止数据包并且把包含于其中的数据向前传送到用户设备的装置。
在第四方面中，本发明提供一种在服务或交换节点与用户设备之间的移动通信系统中通过无线网络控制器进行通信的方法，该方法包括使用协议数据包在无线网络控制器与服务节点之间的通信，该协议数据包基本对应于在服务或交换节点与外部协议数据网络之间通信的协议数据包，该方法还包括利用压缩数据在用户节点与无线网络控制器之间的通信，该压缩数据对应于协议数据包的内容，该方法还包括压缩数据与在无线网络控制器中的协议数据包之间的转换。
现在将参照附图通过实例描述本发明的一个实施例，其中：
图1简要示出体现本发明第三代移动通信系统的体系结构；
图2简要示出第二代子网分支控制协议(SNDCP)；
图3示出把SNDCP应用于体现本发明的第三代UMTS网络；
图4为示出第二代GSM系统的示意图。
参照图1，其中示出对到达用户设备的IP协议信息进行压缩的适当网络体系结构的一个实施例。
隧道协议(tunnelling protocol)被用于3G-SGSN和UTRAN之间。
通过观察该堆栈，我们可以看出UTRAN终止该通道，而在2G系统中，该通道将被2G-SGSN所终止和转换。一个中继器将被用于把通道的数据包传到子网分支控制协议，用于压缩的SNDCP(用于3G的目的，压缩实体协议(CEP))层。但是，还应当注意在CN中没有LLC层，假设在RNC中的RLC层将执行LLC在2G体系结构中执行的所有必要操作。
为了有助于理解技术背景，我们将参照图2简要的描述在第二代系统中的当前压缩机制。
SNDCP(子网分支控制协议)是位于第二代GPRS用户平面堆栈中的LLC层之上的协议。
在第二代系统中的SNDCP的用户是中继器(SGSN)以及包数据协议(UE)，而SNDCP使用LLC和SM层的服务。SNDCP还提供把PDP复用到单个SNDCP连接的能力，并且把N-PDU的分割为LLC PDU和从LLC PDU合成N-PDU。
SNDCP还提供压缩/解压缩协议控制信息(例如，TCP/IP报头)以及用户数据的能力。
在压缩/解压缩之上和之下，NSAP(上部SNDCP)到SAP(下部SNDCP)的映射是由SNDCP功能所执行的，其中一个SAP等于具有相同地址的一个QoS概况。图2示出SNDCP的位置和功能。
为了在第三代系统中实现IP压缩，通过在3G-SGSN中实现数据包终止和压缩，我们已经考虑从已知、尝试和测试以及通用的第二代系统得到的扩展。这潜在的具有几个优点；如果压缩机构置于服务节点中，这可能具有在Iu上的压缩，其有可能保留在Iu用户平面接口上的一些带宽，另外，这更加类似于当今使用的GPRS解决方案，因此实现过程潜在地更加直接。
但是，根据本发明，分析假设这种解决方案可能具有已经描述的特定缺点。
首先，由于SGSN必须对每个参与其中有效的PDP期间执行压缩/解压缩功能，因此该解决方案需要增加所需的处理能力。另外，由于3G-SGSN必须打开和处理每个数据包，因此数据速率可能不够有效。
在3G-SGSN之间切换过程中，必须对压缩的实体进行复位。另外，根据本发明，我们已经考虑到交互工作，例如，交互SGSN切换。在数据包期间，在旧的SGSN中的GTP数据包将处于压缩形式。但是，在于切换过程中，一些数据包将需要向前传送到新的SGSN。我们可以假设3G压缩算法可能不同于2G压缩算法，因此由于数据包要求在从旧的SGSN传送到新的SGSN之前被解压缩，所以增加了该体系结构的复杂性和延迟。
我们已经提出，最好对任何种类所提供RAN具有一个统一解决方案，不幸的是不能提供这种解决方案。我们还要求压缩功能适合于极度变化的延迟和数据包的从新排列。因此，如果我们假设一种不可靠的Iu，则丢失的数据包意味着长的恢复时间，因为当前的压缩算法假设被压缩报头是被正确接收的。这还意味着在错误之后要被传送的数据包的数目增加，因此可能发生压缩效率的下降。
因此，如果采用接近基于本系统的系统，我们已经发现特定潜在的缺点。
作为一个替换，我们已经调查了采用在3G-GGSN中的压缩的可能性。这具有几个优点，例如，如果压缩机制是置于网关中的，这可能在Iu上进行压缩，则有可能节省Iu上的用户平面接口上的一些带宽，另外，在切换过程中，如果我们假设3G-GGSN是一个固定点，则将不会发生CEP实体的复位。这些因素假设该解决方案对于上述情况可能是优选的。
但是，根据本发明的进一步的分析已经揭示了潜在的缺点。特别地，把压缩放在3G-GGSN与当今在GPRS中所用的方法完全不同，并且该解决方案需要更新的GGSN功能，并且由于GGSN必须对参与其中的每个有效的PDP期间执行压缩/解压缩功能，因此需要显著地增加处理能力。我们进一步考虑2G和3G之间的不兼容性，例如，不可能使2G-SGSN与3G-GGSN交互工作。因此在交互工作的环境中实现该解决方案是相当复杂的。
我们还进一步考虑通过新的访问网络置于该压缩功能上的必要条件，并且上文指出最好具有一种对任何种类的所提供RAN通用的解决方案，而这种解决方案没有被提供。我们还需要压缩功能适应于极度变化的延迟和数据包的重新排序。因此，如果我们假设一个不可靠Iu，则丢失的数据包意味着较长的恢复时间，因为，当前的压缩算法假设被压缩的报头是正确接收的。这还意味着，在错误之后要被传送的数据包的数目增加，因此性能下降。
上述考虑的问题点返回到第一次提出的解决方案。
但是我们已经考虑了另一种可能，即在RNC中引入L3压缩实体；这运用于本发明的实施例中。
初看起来，通过RAN中定位压缩，则我们损失了用于在Iu接口上压缩的能力。这意味着该解决方案将比第一次提出的解决方案更差。
但是，我们已经发现在Iu上压缩的可能性损失被其它不存在于第二代系统中的潜在的好处所掩盖。
我们认为的第一个优点是用于UMTS的解决方案允许压缩/解压缩机制的处理负担被完全的分配，这还意味着附加的优点，即压缩可以对所用的RAN进行优化。
第二个优点是把压缩功能放在RAN中使得SGSN延迟打开和处理数据包的任务，因此增加了可能获得的数据速率。
另外，我们可以注意到压缩实体尽可能的接近于可靠的链路，在这种情况中是RLC。因此在无线接口中的数据包丢失之后有可能快速地恢复数据包，并且该解决方案是在UE和网络中的缓冲数量最小化。
作为最后的观察，我们可以说有效的交互系统切换可以用该解决方案来支持。
如果我们考虑交互工作，即使这与GPRS解决方案略有不同，也可以用最小的复杂度来实现，但是，一个微小的缺点是压缩实体存在每一个交互RNC切换之后复位。但是，这是可以容忍的。
因此，回到图1，第三种所述的解决方案可以容易地在当前UMTS体系结构中实现。图3简要的示出压缩的应用，更特别地是具有压缩机制的用户平面协议体系结构。应当指出，CEP层是处理RLC基本元素的2GSNDCP的发展形式。
在本说明书中，“协议数据包”这个术语的意思是包含基本上符合已定义的协议的任何数据包，IP是该协议的一个例子；本发明可以扩展到其它数据包形式。该实施例是在UMTS的情况下描述的，并且引用用于或类似于UMTS系统的特定组件所用的术语。本发明可以应用于其它不符合UMTS标准的其它系统，并且除非在本文中有其它说明，任何这些术语的意思是包含执行更广泛的等价功能的其它系统的部件。每个所述的特点可以被独立的包含作为一种替代但是较差的对于在第三代(或者相关的)移动通信系统中处理的协议数据包的问题的一种解决方案。

Claims (11)

1、一种处理从数据包网络接收的数据包的方法，其中包括：
在一网关处从网络接收协议数据包；
把协议数据包传送到连接到无线网络控制器交换中心或服务节点，其特征在于该方法还包括：
把协议数据包从交换中心向前传送到无线网络控制器；
在无线网络控制器中终止协议数据包，并且把数据从无线网络控制器传送到用户设备。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括在无线网络控制器中压缩协议数据包的报头。
3、根据权利要求1或2所述的用于UMTS系统中的方法，其特征在于交换中心包括3G-SGSN。
4、一种UMTS网络的无线访问网络RAN的无线网络控制器(RNC)节点，其中包括：用于接收协议数据包的装置；用于终止协议数据包的装置以及用于把数据从数据包向前传送到用户节点的装置。
5、根据权利要求4所述的控制器，其特征在于，该终止装置包括用于压缩数据包报头的装置。
6、根据权利要求4或5所述的控制器，其特征在于，该终止装置包括用于确认数据包的接收的装置。
7、根据权利要求4、5或6所述的控制器，其特征在于包括当控制器与用户之间出现通信故障的情况下用于把信息重新发送到用户的装置。
8、一种移动通信系统网络，其中具有与用户设备进行通信的无线网络控制器和连接到网关的服务节点，该无线网络控制器和服务节点被设置为使得在服务节点从网关接收的协议数据包通过服务节点并且在无线网络控制器处终止，该无线网络控制器具有用于终止数据包并且把包含于其中的数据向前到用户设备的装置。
9、一种在服务或交换节点与用户设备之间的移动通信系统中通过无线网络控制器进行通信的方法，该方法包括使用协议数据包在无线网络控制器与服务节点之间的通信，该协议数据包基本对应于在服务或交换节点与外部协议数据网络之间通信的协议数据包，该方法还包括利用压缩数据在用户节点与无线网络控制器之间的通信，该压缩数据对应于协议数据包的内容，该方法还包括压缩数据与在无线网络控制器中的协议数据包之间的转换。
10、根据上述任何一项权利要求所述的方法或系统，其特征在于所述数据包是IP数据包。
11.在本文中所描述的或者如图1或图3中所示的任何一种方法、装置或系统。
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