CN1333967A - 中断后恢复传输的方法和系统 - Google Patents

Abstract

数据从发送实体传输到接收实体。发送实体将数据发送到接收实体。发送实体中断数据传输,并响应来自接收实体的请求,恢复数据传输。发送实体在恢复数据传输前等待接收来自接收实体的请求,或者恳求接收实体发出请求,以恢复数据传输。

Description

中断后恢复传输的方法和系统

发明背景

本发明总体上涉及通信系统中用于传输数据的一种方法和系统。尤其是，本发明涉及通信系统中发生中断后恢复数据传输的一种方法和系统。

图1是一个包含典型基站110和移动站120的典型蜂窝无线电话系统的框图。虽然站120标注为“移动站”，但是它也可以是其它类型的远程站，例如一个固定的蜂窝站。基站包含一个控制和处理单元130，该单元与一个移动交换中心(MSC)140相连，而移动交换中心进而又与公共交换电话网(PSTN，图中未示意)相连。这种蜂窝无线电话系统的一般情况在本领域中已广为人知。基站110通过话音信道收发机150来处理多个话音信道，该收发机由控制和处理单元130控制。每个基站还包含一个控制信道收发机160，该收发机能处理一个以上的控制信道。控制信道收发机160由控制和处理单元130控制。控制信道收发机160经由基站或小区的控制信道，向锁定该控制信道的移动站广播控制信息。可以看出，收发机150和160能实现为单个设备，如话音和控制收发机170，以便使用在共享相同的无线电载波的控制信道和业务信道上。

移动站120在其话音和控制信道收发机170处接收控制信道上广播的信息。然后，处理单元180评估接收到的控制信道信息(控制信道信息包括了移动站要锁定的候选小区的特征)，并决定移动站锁定哪个小区。有利的是，接收到的控制信道信息不仅包含了涉及与控制信道相关联的小区的绝对信息，也包含了涉及与控制信道相关联的小区附近的其它小区的相对信息，这在授予Raith等人的专利号为5,353,332的美国专利中有举例说明，专利的标题是“无线电话系统中用于通信控制的方法和设备”。

现代通信系统，比如蜂窝和卫星无线系统，采用各式各样的操作模式(模拟、数字、双模等等)和接入技术，如频分多址接入(FDMA)、时分多址接入(TDMA)、码分多址接入(CDMA)以及这些技术的混合。

在北美，使用TDMA的数字蜂窝无线电话系统称为数字高级移动电话系统(D-AMPS)，其特征的一部分在电信工业协会和电子工业协会(TIA/EIA)出版的TIA/EIA/IS-136标准中都有规定。采用直接序列CDMA的另一个数字通信系统在TIA/EIA/IS-95标准中有规定。还有跳频TDMA和CDMA通信系统，其中之一在EIA SP3389标准(PCS 1900)中有规定。PCS1900标准是GSM的一种实现方案，为个人通信业务(PCS)系统而提出的，而GSM系统在北美以外的地区很普遍。

下一代数字蜂窝通信系统的几个建议目前正在包括国际电信联盟(ITU)、欧洲电信标准协会(ETSI)和日本无线工业和商业协会(ARIB)的多个标准制定组织的讨论之中。除传输话音信息外，下一代系统还要求能携带分组数据，并能与分组数据网实现互操作，而分组数据网通常也是基于工业领域的数据标准如开放系统接口(OSI)模型或传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)栈设计的。这些标准已正式地或事实上地发展了很多年，使用这些标准的应用也是很容易得到的。基于标准的网络的主要目的是达到与其它网络的互连性。互联网便是如今的追求这一目标的基于标准的分组数据网最明显的例子。

蜂窝系统中引入分组数据协议的好处包括能支持高数据速率传输，同时达到无线接口的无线频率带宽的灵活和有效利用。作为全球移动通信系统(GSM)的分组模式的通用分组无线业务(GPRS)，就是为所谓的“多时隙操作”而设计的，采用“多时隙操作”，一个用户能同时占据一个以上的传输资源。

图2A示意了GPRS网络体系结构的概况。来自外部网络的信息分组在GGSN(网关GPRS业务节点)10处进入GPRS网络。然后分组从GGSN经由骨干网12选路到达SGSN(服务GPRS支持节点)14，SGSN为被定址的GPRS远程站所处的区域提供服务。专用的GPRS传输当中，该分组从SGSN14选路到达正确的BSS(基站系统)。BSS包括多个基站收发机站(BTS)，和一个基站控制器(BSC)20，图中只示意了其中一个BTS18。BTS与BSC间的接口即是A-bis接口。BSC是GSM中的特定表示，而其它典型系统中用于表示具有与BSC类似功能的节点的术语是无线网络控制(RNC)。然后BTS18以选定的信息传输速率将分组通过空中接口发送到远程站21。

GPRS寄存器保存所有GPRS预订的数据。GPRS寄存器可以(也可不)与GSM系统的HLR(归属位置寄存器)22相集成。用户数据在SGSN和MSC/VLR24间交换，以保证业务的交互性，如受限制的漫游。BSC20与MSC/VLR24间的接入网络接口是标准接口，即A接口，该接口基于CCITT7号信令系统的移动应用部分。MSC/VLR24也能经由PSTN26提供对陆地有线系统的接入。

大部分数字通信系统中，通信信道通过调频无线载波信号来实现，该信号的频率在800兆赫(MHz)、900MHz和1900MHz附近。TDMA系统中以及甚至或多或少程度上的CDMA系统中，每个无线信道被分为一系列的时隙，每一时隙包含来自一个用户的信息的一个突发。时隙分组成连续的帧，每帧都有特定的时间宽度，连续的帧又可分组成连续的通常所说的超帧。通信系统使用的这种接入技术(如TDMA或CDMA)影响了用户信息在时隙和帧中是如何表示的，但现在的接入技术都使用时隙/帧结构。

分配给同一用户的时隙在无线载波上可能不是连续的时隙，这些时隙可视为分配给用户的逻辑信道。每个时隙中，按照系统所使用的特定的接入技术(如CDMA)发送预定数目的数字比特。除话音或数据业务使用的逻辑信道外，蜂窝无线通信系统还使用逻辑信道用于控制消息，如寻呼/接入信道用于基站与移动站交换的呼叫建立消息。一般来说，这些不同信道的传输比特速率不需要相同，不同信道的时隙长度也不需要一致。信道可能设置的传输比特速率通常为一个有限整数值，并为使用该信道的发射机和接收机所知。

蜂窝无线系统中需要一个空中接口协议来让移动站与基站和移动交换中心(MSC)进行通信。空中接口协议用于初始化和接收蜂窝电话呼叫。物理层(第1层)定义物理通信信道的参数，如载波无线频率间隔、调制特征等等。链路层(第2层)定义在物理层约束下为准确传输信息所必需的技术，如错误纠正和检测等。无线资源控制(RRC)第3层定义物理信道上传输的信息的接收和处理规程。比如TIA/EIA/IS-136和TIA/EIA/IS-95就规定了空中接口协议。第2层协议的功能包含对第3层消息的定界或成帧，而第3层消息是在处于移动站与蜂窝交换系统中的发生通信的第3层对等实体间进行发送。

远程站与基站间的物理信道典型地划分为时间帧，如图2B所示。一个时间帧中传输的信息单元可称为一个传输块。下一代系统中数据被聚合为分组来传输。一个传输块中可传输一个或多个数据分组。

第2层等级中，一个分组通常包含一个报头部分、一个信息部分(I部分)和一个错误检测码部分。为确保长(多行)消息的安全接收，可使用自动重传请求(ARQ)模式事务。按照ARQ方案，报头部分通常包含用于请求对被破坏分组进行重传的信息。称为循环冗余码(CRC)的错误检测部分用来确定分组在信道上传输时余下部分是否一定程度上遭到了破坏。如果是这样，重传请求信号会被发送到发射机，原始数据将重传。

按照ARQ方案，只是那些未被接收实体成功接收的帧才需要重传。然而，由于长的消息的传输会花费相当多的时间，所以可能需要中断ARQ模式事务，比如，发送一个时间更关键的消息。IS-136标准并没有提供对先前中断了的ARQ模式事务进行恢复的技术。因而，按IS-136标准，当ARQ模式事务中断时，就放弃这个事务，而且必须从发送消息的起始处全部重新开始。这就浪费了带宽。消息越长，发生中断的风险越高，中断导致浪费的带宽就越大。

另外，若消息的传输在正常由其它数据占据的信道中重新开始，则将导致其它数据的中断。例如，若消息的传输是在快速关联控制信道(FACCH)，则消息重新开始传输会导致不必要的话音中断，因为FACCH使用的是正常情况下由话音占据的同一空间。

因此，需要一种方法和系统，用于在发生传输中断后恢复数据的传输，而无须重新开始该传输过程。

发明概述

因此，本发明的目的是提供一种方法，能在发生传输中断后恢复数据的传输，而无须从起始处重新开始该传输过程。

按照典型的实施方案，这些目的和其它目的是通过一种将数据从发送实体传输到接收实体的方法和系统而实现的。发送实体将数据发送到接收实体。发送实体中断数据传输，且发送实体响应接收实体的请求来恢复数据传输。发送实体在恢复数据传输前等待接收来自接收实体的请求，或者恳求接收实体发出请求，以恢复数据传输。

附图简述

通过结合附图阅读描述，可以清楚的得知本发明的特征、目的和优点，其中附图中的相同参考数字指的是相同的组件，在附图中：

图1是一个典型蜂窝无线电话通信系统的框图；

图2A示意了GSM/GPRS网络体系结构；

图2B示意了划分为帧的物理信道；

图3A-3C分别示意了ARQ模式开始、ARQ模式继续和ARQ状态帧的典型帧格式；

图4示意了按照本发明的典型实施方案，一个ARQ模式事务是如何中断和恢复的。

发明详述

为达到示意的目的，以下的描述针对的是蜂窝无线通信系统，但可以理解，本发明并非限于此系统使用，且它还能应用于其它类型的通信系统中。

按照本发明的典型实施方案，从发送实体到接收实体的数据传输在发生传输中断后能恢复，而无须从起始处重新开始该传输过程。为达到示意的目的，以下的描述针对的是遵照IS-136.2标准部分rev.A的系统中的ARQ模式事务。然而，本发明并不限于这一应用，还可以应用到其它类型的事务和/或其它空中接口标准。

按照典型实施方案，IS-136标准中关于接收实体中未中断的ARQ模式事务的现有定义可用于允许发送实体发生中断时恢复消息的传输，而不需要发送实体从起始处开始消息的传输。按照典型实施方案，发送实体将ARQ模式事务的第一帧，如ARQ模式开始帧，发送到接收实体，从而开始一个ARQ模式事务。接收实体通过ARQ模式开始帧中的信息计算期望的帧的总数目，比如，包括ARQ模式开始帧和任何ARQ模式继续帧的帧的数目。接收实体确定帧是否在一个比如依照IS-136.2，rev.A标准规定的时间内接收。如果两个连续的接收帧间所允许的时间已到，则指示目前接收实体状态的一帧，如ARQ状态帧，就从接收实体发送到发送实体。这在例如IS-136.2，rev.A标准的2.6.5.8-9部分中有说明。

ARQ模式事务可能因需要发送一个时间上更关键的消息而中断，这种消息可以是对需要一个确认的消息进行响应的确认消息，如状态消息。IS-136.2，rev.A的2.7.3.1.3.2.9和2.6.5.6.2部分中给出了这些消息的例子。ARQ模式事务还可能因为切换或者传输信道质量测量(COM)而中断。按照典型实施方案，在ARQ模式事务的中断完成后，接收实体向发送实体发送一ARQ状态帧，以示意发送实体，接收实体还处于接收剩余的ARQ帧的操作模式中。

按照IS-136标准，可以使用FACCH信道编码以及图3A-3C所示的协议格式在数字业务信道(DTC)中支持ARQ模式消息传输。包含了每一个协议帧的字段，从最左边字段开始提交给FACCH卷积编码器。每个字段中的最高有效比特(最左边)先提交给编码器。可以理解，使用其它类型的信道编码如缓慢关联控制信道(SACCH)编码也能支持ARQ模式消息传输。这些编码方式的举例在IS-136.2，rev.A标准的2.7.3.1.1和2.7.3.1.2部分中有详细说明。

图3A-3C示意了符合IS-136.2，rev.A标准的ARQ模式帧格式。图3A示意了一个ARQ模式开始帧，图3B示意了一个ARQ模式继续帧，而图3C示意了一个ARQ状态帧。ARQ模式开始帧和ARQ模式继续帧都由发送实体发送。ARQ状态帧由接收实体发送。用于FACCH的这些格式在IS-136.2，rev.A的2.7.3.2.1部分中有举例说明。用于SACCH的类似格式在2.7.3.2.2部分中有描述。

如图3A所示，ARQ模式开始帧包含一个连续标志(CF)字段、一个帧类型(FT)和一个模式辨别器(MD)字段。在非ARQ模式帧中，CF表示消息是否是前一帧消息的连续。比如，若CF置为1，表示该帧包含一个多字消息的一个随后的字，并且不允许中断。ARQ模式帧中，CF置为0，则允许中断ARQ模式传输。FT字段识别ARQ帧的类型。例如若FT为00，则识别出是ARQ模式开始帧，若FT为01，则识别出是ARQ模式继续帧，若FT为10，则识别出是ARQ状态帧，若FT为11，则表示该帧被保留，如可用作其它目的。MD字段用来辨别是非确认模式还是ARQ模式。比如当MD字段包含值0001时，表示模式为ARQ模式。

ARQ模式开始帧还包括一个加密指示器(EI)字段、一个轮询指示器(PI)字段和一个保留(RSVD)字段。EI字段表示ARQ模式帧是否加密。比如，若EI为1，则能够加密，而EI为0，则不能加密。PI字段表示发送实体是否向接收实体恳求一个响应，如ARQ状态帧。比如如果PI为0，则未恳求ARQ状态帧。若PI为1，则表示恳求ARQ状态帧。RSVD字段包含保留作其它目的比特，比如可供将来使用。该字段的比特可置为0，接收实体将忽略该字段比特。

ARQ模式开始帧还包括一个第3层数据(L3数据)字段、一个第3层长度指示器(L3LI)字段，以及CRC。CRC字段包含用于计算所有前面比特的校验的CRC码，以及DVCC。这在IS-136.2，rev.A的2.7.3.1.1.3部分中有举例说明。L3数据字段包含具有L3LI字段指示的全部长度的L3消息的一部分或全体。若L3消息太长，以至不能放在一个ARQ模式开始帧之中，这时就必须用额外的ARQ模式继续帧来携带剩余的数据，而ARQ模式继续帧要符合某一预定的限制，如63。若L3消息未占满整个L3数据字段，则该字段未使用的部分可以0填充。ARQ模式继续帧的典型格式如图3B所示。

如图3B所示，ARQ模式继续帧包含与ARQ模式开始帧相同的信息，只是ARQ模式继续帧没有包含L3LI字段，而是包含一个帧数目(FRNO)字段，该字段唯一地标识在传递完整L3消息中发送的每个ARQ模式继续帧。对发送的每一个新的ARQ模式继续帧，FRNO字段都增大。当一个ARQ模式继续帧因为接收实体接收帧错误而需重发时，FRNO字段保持该帧最初发送时所用的值不变。

如图3C，ARQ状态帧包含与ARQ模式继续帧相同的字段，只是ARQ状态帧没有包含FRNO字段和L3数据字段，而是包含一个帧数目段(FRNO SEG)字段和一个帧数目图(FRNO MAP)字段。FRNO SEG字段用来标识提供的是帧数目图的哪一段。比如，若FRNO SEG为0，则表示提供的是段0(包括帧0到31)，而若FRNOSEG为1，则表示提供的是段1(包括帧32到63)。FRNO MAP是指示哪些ARQ帧已为接收实体所成功接收的部分或全部比特表示。比如，若FRNO MAP中的某一比特等于1，则表示该帧已被成功接收。若FRNO MAP中的某一比特等于0，表示该帧还未接收到。FRNOMAP可包含如32个比特，一个比特表示每一帧。

按照典型实施方案，发送实体发送的PI和接收实体发送的ARQ状态帧可分别用来判定接收实体和发送实体是否还处于处理一个特定ARQ模式传输的操作的正确模式。

ARQ模式事务发生中断后，发送实体可以等待一段特定的时间如12秒，让接收实体发送一个未经请求的ARQ状态帧。这种情况的发生，比如是在接收实体仍处于接收事务的剩余部分的状态，并且是由发送实体未在期望的时间窗内发送下一帧而导致ARQ模式继续超时的时候。这在IS-136.2，rev.A的2.6.5.9.2部分中有举例说明。

发送实体可以不等待未经请求的ARQ状态帧，而向接收实体主动恳求即请求ARQ状态帧。这可通过发送下一PI等于1的ARQ模式继续帧而实现。若接收实体仍处于ARQ继续模式，则它将以一个ARQ状态帧应答PI。

若接收实体仍处于ARQ继续模式，这些技术中任一种都会导致接收实体向发送实体发送一个ARQ状态帧。第二种技术更加有效，其说明可见图4。

图4示意了终止于接收实体的一个ARQ模式事务是如何被状态消息所中断的。图4中，发送实体被描述成基站(BS)，而接收实体被描述成移动站(MS)。可以理解发送实体和接收实体也可以是其它设备。比如发送实体可以是BSC、MSC或MS，而接收实体可以是BS、BSC或MSC。如图4所示，MSC发送R-数据消息到BS，再通过DTC到一个特定的MS。图4的示例中，当BS与MS已经处于对话状态时才发送R-数据。R-数据可在初始连接后的任意时刻发送。

BS通过向MS发送一个ARQ模式开始帧而开始一次ARQ模式事务。PI置为1，表示请求MS发送ARQ状态帧。MS以一个ARQ状态帧响应，其中的FRNO MAP置为1000...，表示MS已成功接收到了第一帧。向MS发送一个ARQ模式继续帧。然后PI置为0，且重复地向MS发送ARQ模式继续帧。发送出了更多一些ARQ模式继续帧后，MS发送状态消息。BS以BS应答(Ack)消息响应以中断ARQ模式事务。ARQ模式的恢复是通过BS发送PI等于1的下一ARQ模式继续帧进行的。如果MS通过发送一ARQ状态帧来响应PI，则BS就知道MS处于处理剩余事务的模式下。否则，若BS未接收到ARQ状态消息，则BS将重复ARQ模式继续帧。最终，若BS未接收到ARQ状态消息，则ARQ模式事务将被放弃。

如果BS接收到ARQ状态帧，其中的FRNO MAP被置为例如表示MS已成功接收到了头五帧的1111100...，那么只要MS和BS都处于ARQ模式，过程就将继续。当然FRNO MAP也可置为1---100(其中“-”可以是1或0)，因为ARQ开始帧与PI等于1的最后一帧之间的任意帧可能接收到了也可能没接收到。

虽然没有示意，可以理解ARQ模式事务可被来自MS的其它消息如CQM报告所中断，或者，MSC或BS能启动中断，比如执行MS的切换。

按照典型实施方案，提供了一种用于中断后恢复重传而无需重新开始重传过程的技术。这样可以节约带宽。并且，可以使用接收实体和发送实体中提供的现有的消息。

本领域中的普通技术人员可以理解，本发明可以在不违背其本质特征的情况下以其它特定形式实施。因此无论从哪方面来看，上述的实施方案都应视为示意性的，而非限制性的。比如，尽管上述的实施方案面向IS-136环境，本发明却并非局限于依照这一标准的系统。

Claims (18)

1.一种传输数据的方法，包含

从发送实体向接收实体发送数据；

发送实体中断数据传输；以及

发送实体响应来自接收实体的请求而恢复数据传输。

2.权利要求1的方法，其中发送实体在恢复数据传输前等待接收来自接收实体的请求。

3.权利要求1的方法，其中发送实体恳求来自接收实体的请求，以恢复数据传输。

4.权利要求1的方法，其中发送实体是基站、基站控制器或移动交换中心，而接收实体是远端站。

5.权利要求1的方法，其中发送实体是远端站，而接收实体是基站、基站控制器或移动交换中心。

6.权利要求1的方法，其中数据包括一条或多条在一帧或多帧中传输的消息。

7.权利要求1的方法，其中数据被格式化为自动重传请求(ARQ)数据。

8.权利要求1的方法，其中发送实体对数据传输的中断是响应来自接收实体的请求而执行的。

9.权利要求1的方法，其中发送实体对数据传输的中断是由发送实体来启动的。

10.一种用于传输数据的系统，包含

一个发送实体；和

一个接收实体，其中发送实体向接收实体发送数据，发送实体响应来自接收实体的请求而中断数据传输，以及发送实体响应来自接收实体的请求而恢复数据传输。

11.权利要求10的系统，其中发送实体在恢复数据传输前等待接收来自接收实体的请求。

12.权利要求10的系统，其中发送实体恳求来自接收实体的请求以恢复数据传输。

13.权利要求10的系统，其中发送实体是基站、基站控制器或移动交换中心，而接收实体是移动站。

14.权利要求10的系统，其中发送实体是移动站，而接收实体是基站、基站控制器或移动交换中心。

15.权利要求10的系统，其中数据包括一条或多条在一帧或多帧中传输的消息。

16.权利要求10的系统，其中数据被格式化为自动重传请求(ARQ)数据。

17.权利要求10的系统，其中发送实体响应来自接收实体的请求而中断数据传输。

18.权利要求10的系统，其中发送实体启动数据传输的中断。

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