CN1342355A - 一种用于重传数据传送分组的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种方法包括:发送一组数据块、接收该组数据块、检查所接收的数据块是成功还是失败;在特定间隔用位图确认所接收的数据块。该位图的一个比特对应于至少一个被发送的数据块,且该比特的值指示数据传送的成功或失败。依照该位图其传送失败的数据块被重传。该方法包括确定一组确认算法,该组算法中的每一个包括一种用于构成所接收的数据块的位图的方法;维护关于还未被成功接收或其接收还未被确认的那些数据块的数量;通过根据所述的数据块数量选择所述确认算法中的一个来启动该算法。在任何给定时刻确认功能都能够适用于临时的传送情况。

Description

一种用于重传数据传送分组的方法和设备
本发明涉及分组模式数据传送，具体是涉及一种用于重传数据块的方法和设备。该方法包括发送一组数据块、接收该组数据块、检查所接收的数据块的传送是成功还是失败、用位图在特定间隔确认所接收的数据块，该位图的一个比特对应于至少一个被传送的数据块，并且该比特的值指示数据传送的成功或失败，该方法还包括对于依照该位图其传送已经失败的数据块进行重传。该设备被用来实现根据本发明的一种方法。
在数据传送中，一个分组典型地指以二进制形式表示的数据块，它被以用于数据传送的特定形式排列。通常，一个分组包括头，头含有例如象同步比特这样的控制数据、目的地址、发送方地址、分组长度、含有要传送的数据的有效负载，一个分组还包括尾部，尾部通常含有预定用于标识和纠错的数据。在分组模式数据传送中，将数据划分成一些部分，并通过在这些部分上添加所需要的控制和纠错数据来形成数据分组，这些数据分组被实质上独立地发送和确认。
确认是在分组模式数据传送中一般使用的错误控制过程。确认是指一个字符或者字符串，该字符或字符串由接收到数据的一方返回给发送该数据的一方，用以指示该传输是成功还是失败。典型地，没有接收到确认或者接收到指示传输失败的确认的发送方重传该数据。
在无线接口上的数据传送易于受到传送错误的影响，因此用于检查和可能纠正所传送数据的可靠性以及正确性的方法在这种数据传送中很重要。不过，为了检测传送错误，可能只添加有限量的数据到数据块上，这样最初不充足的无线资源就可以被尽可能有效地使用。
由ETSI(欧洲电信标准协会)标准化的GSM(全球移动电信系统)系统中的电路交换传输模式使得能够进行速率为9.6kbps的数据传送。由于对于更高传送速率的需求，ETSI规定了一组称作GSM阶段2+的GSM改进措施。GSM阶段2+规定了称作GPRS(通用分组交换无线业务)的新特征。GPRS使得分组交换数据能够在移动通信网中传送，另外，通过为连接分配用于通信的更大比例的传送帧，可以为这些连接提供高速分组交换传输信道。
在图1中，利用逻辑层体系说明了一个GPRS无线接口。将物理层1基于功能而划分为两个子层。物理RF层1a基于从物理链路层1b接收的比特序列来调制物理波形，并相应地将所接收的波形解调成为用于提供给物理链路层的比特序列。物理链路层1b包含用于通过移动台和网络之间的物理信道传送数据的功能，并使用物理RF层的服务。这些功能还包括对于物理层的错误检测和纠正。数据链路层的较低部分2也被利用两种功能来确定。RLC/MAC层2提供用于数据传送的服务。MAC(媒体接入控制)2a包括用于网络传送容量分配以及控制移动台的功能。RLC 2b包括用于将高LLC(逻辑链路层)3的分组数据块分段成为用于传输的RLC数据块以及用于将所接收的RLC数据块收集成为LLC数据块的功能。RLC还包括用于实现后向纠错(BEC)的功能。LLC数据块，高SNDCP(子网依赖汇聚协议)层4的被分段的数据块被收集，并且根据由移动台使用的分组数据协议的数据块被从这些数据块中分开。
1997年发布的ETSI GSM 04.60版本6.1.0的第9条款描述了在对等实体之间的分组模式数据传送中的GPRS RLC功能，特别描述了数据传送过程中的错误检测以及重传过程。图2表示根据GPRS系统的以其基本形式的重传方法。块4表示一个传输单元，它在上行链路方向的数据传送中是移动台，在下行链路方向的数据传送中是例如移动通信系统的基站收发信台。块5表示一个接收单元，它分别在上行链路方向的数据传送中是例如移动通信系统的基站收发信台，在下行链路方向的数据传送中是一个移动台。下面，发送和接收单元分别指术语发送机(TX)和接收机(RX)。
在GPRS中，移动台保持登记到一个网络(空闲模式)，但一个或多个信道只被预留给连接用于实际数据传送。由连续RLC块形成的业务量称作临时块流(TBF)。每个RLC块包括一个长度为七比特的块序列号(BSN)。在发送机4中维护一个发送状态变量V(S)，该发送状态变量表示在任意给定时间序列中下一个数据块的序列号。在发送机4中还维护一个发送机确认变量V(A)，该发送机确认变量表示对于接收机5还未肯定确认的最旧的RLC块的BSN。除了这些之外，发送机中还维护一个确认状态数组V(B)，其中存储了k个先前RLC块的确认状态。
在接收机5中，维护一个接收状态变量V(R)，该接收机状态变量表示要接收的序列中下一个RLC数据块的BSN。在发送机中还维护一个接收窗口状态变量V(Q)，该接收窗口状态变量表示对于还未被接收到的最后的RLC块的BSN。接收机5中还维护一个接收状态数组V(N)，其中存储了k个先前RLC块的接收状态。这样，接收机的接收窗口对应于k个块的BSN，这样V(Q)≤k＜V(R)。
接收机包含用于检测所接收的块中的传送错误的一组算法。错误检测对于本领域的技术人员是公知的，所以这里不必再赘述。一接收到数据块，接收机就检查数据传送是否成功，如果所接收的块的BSN在[V(Q)，V(R)]之间且数据块的传送成功，则将对应于该数据块的接收状态数组V(N)元素赋值为RECEIVED。其它情况，则将接收状态数组V(N)元素赋值为INVAILD。
用Packet Ack/Nack消息来进行数据传送确认，该消息由接收机发送到发送机。Packet Ack/Nack消息包括一个开始序列号(SSN)和一个由接收状态数组V(N)构成的接收到的块位图(RBB)，这样，SSN被赋值为变量V(R)的值，且RBB比特对应于被关于该SSN索引的接收状态数组的值。如果接收状态数组元素具有值RECEIVED，则比特值为“1”；如果接收状态数组值为INVALID，则比特值为“0”。
一接收到Packet Ack/Nack消息，如果对应于关于接收状态数组V(N)SSN索引的元素的比特值为“1”，发送机4就将该元素标记为值ACKED。如果该比特值为“0”，则将该确认状态数组V(B)元素标记为值NACKED。在任意给定时间，发送机4发送对应于V(B)数组最旧元素的数据块，该数据块的值为NACKED。当该数据块没有被发送时，将该元素的值标记为PENDING_ACK。如果没有一个确认状态数组V(B)元素的值为NACKED，且数据块包含在被确定的窗口k(V(S)＜V(A)+K)中，则发送对应于发送状态变量V(S)的数据块，且将对应于它的确认状态数组V(B)的元素标记为PENDING_ACK。
当发送状态变量V(S)的值与确认状态变量V(A)的值之间的差达到窗口上设置的值k，且在确认数组中没有值为NACKED的元素时，则只有当接收到对于较旧数据块的确认时，才能发送新的数据块。这种情况称作传输窗口停止。在使用多时隙的连接中，因为尽管往返延迟相对较长，还是需要在一个传输窗口中监视同一帧的连续时隙中传送的所有数据块，所以一个传输窗口容易停止。为此，窗口k相当短，例如在GPRS标准中，k＝64。目前，ETSI正在对增强GPRS系统(增强GPRS，EGPRS)进行标准化，其中在相对无干扰的连接正在使用的情况下，来自发送机要发送的数据块的数量可以加倍。这样，利用根据现有技术的解决方案，传输窗口停止将更加有问题。
自然地，最简单的解决方案是增加窗口的尺寸，并相应地增加位图的尺寸，从而确认过程加速且传输窗口不再容易停止。不过，由于PacketAck/Nack消息的尺寸是特定的，所以还可能传送关于与其连接的其它功能的数据(例如测量数据)，所以位图尺寸的增加有限制。
现在，发明了实现该方法的一种方法和设备，据此大大减轻了上面提出的问题的影响。根据本发明的方法的特征是它包括确定一组确认算法，其中的每一个包括用于形成接收到的数据块的位图的一种方法；维护关于未被成功接收或者其接收还未被确认的那些数据块的数量；根据所述数据块数量选择所述确认算法之一，并启动该算法。
本发明的一个目的是根据权利要求12和权利要求13的一种数据传送设备，根据权利要求18的一种数据传送系统。本发明的优选实施方案由从属权利要求描述。
本发明基于这样一种概念，即目的是通过监视接收窗口中的数据块的数量并通过以优化方式来根据该数量控制确认过程来避免传输窗口停止。
根据本发明的第二实施方案，优选地通过监视传输窗口中数据块的数量，并通过规定根据该数量的确认过程来改进上面提出的解决方案。
下面参考附图来详细描述本发明，其中：
图1表示由一个逻辑层体系(现有技术)说明的GPRS无线接口；
图2表示根据GPRS系统的重传过程(现有技术)；
图3表示根据本发明用于安排确认和重传的过程的流程图；
图4表示根据本发明的确认算法；
图5表示根据本发明的另一个确认算法；
图6表示说明根据本发明的轮询请求消息的信令图；
图7表示两个位图的使用；以及
图8表示根据本发明的一种数据传送设备的实施方案。
在临时块流过程中，接收机根据典型信令系统向发送机发送一个Packet Ack/Nack消息，该消息包含关于接收到的RLC块的状态的信息，并且同时还向接收机传送许多其它信息。表1表示Packet UplinkAck/Nack消息的域，表2表示Packet Downlink Ack/Nack消息Packet DLAck/Nack的域。在该表的第二列中，用字母M来标记必须在每个消息中呈现的域，用字母O来标记在每个消息中不是必须呈现的域。
表1
 Packet UL Ack/Nack
    域     M/O     长度
    消息类型     M     6
 上行链路TBF标识     M     7
    信道编码     M     2
    Ack描述     M     72
    连接分辨率     O     1-33
    定时超前     O     1-16
 TS分配/功率控制参数     (M)     9-53
    固定分配     O     1-N
表2
 Packet DL Ack/Nack     O
    域     M/O     长度
    消息类型     M     6
    下行链路tfi     M     5
    Ack描述     M     72
    信道质量报告     M     23-71
    TBF释放     M     1
    信道请求描述     O     1-25
    暂停请求     O     1-n*20
如表中所示，例如，Packet Uplink Ack/Nack除其它内容之外，还包含用于定时超前更新和功率控制的数据。Packet DownlinkAck/Nack含有例如关于使用中的信道的质量的数据。Packet Ack/Nack包含一个开始序列号SSN和一个接收到的块位图RBB。当生成一个确认消息时，接收机将SSN设置为变量V(R)的值，且每个位图比特值代表按照关于SSN的顺序索引的接收状态数组V(N)元素的接收状态。因为变量V(R)的值总在变化，所以窗口在序列号空间中滑动。
在根据现有技术的GPRS系统中，窗口长度和位图互相对应。当窗口长度增加时，必须改变确认过程，这样窗口的滑动仍然是可能的。图3中的流图表示根据本发明用于安排确认和重传的一种方法。
在步骤30中，数字NDR被初始化，该数字表示接收窗口中的数据块的数量。在步骤31中，从发送机接收一个新数据块，据此将数字NDR加一(步骤32)。根据可用的确认过程，检查是否应当发送一个确认消息(步骤33)。如果不是，则转移到步骤31以接收一个新DB。如果必须发送一个确认消息，则检查临时NDR值(步骤34)。如果NDR符合条件B1，则执行一个确认算法AL1(步骤351)，它包括用于形成所接收的数据块的位图的方法，利用该算法能够确认Nack＝NDR1个数据块(步骤361)。如果NDR符合条件B2，则执行确认算法AL2(步骤352)，利用该算法能够确认Nack＝NDR2个数据块(步骤363)。如果NDR符合条件B3，则执行确认算法AL3(步骤353)，利用该算法能够确认Nack＝NDR3个数据块(步骤363)。这里，条件以及对应于这些条件的算法的数量是三，但这个数量也可以根据应用来选择。从数字NDR中减去被确认的数据块Nack(步骤37)。如果最后的数据块是临时块流TBF的最后数据块，则过程结束。如果块流继续(步骤38)，则再次移动到步骤31以接收新数据块。
在GPRS系统中，已经将窗口的尺寸规定为64，且将位图长度规定为64。在新的EGPRS系统中，发送和接收窗口都可能被规定得更大。在本发明下面的优选实施方案中，使用一个尺寸为512的窗口。当窗口尺寸这么大时，优化的位图使用尤其重要。目标是考虑Packet Ack/Nack消息的限制而使用尽可能小的位图，但仍能够尽可能快地确认所接收的数据块以防止窗口停止。在所给出的实施方案中，条件涉及为NDR规定的变量的范围，这样：
E1： NDR≤64
E2：64＜NDR≤128
E3：128＜NDR≤256
E4：256＜NDR≤512
相应的算法是：
AL1(NDR≤64)
当NDR相对小时，如图4所示，SSN获得值V(R)且长度为64比特的位图RBB包含关于先前接收到的数据块的信息64。窗口长度k为512，但只要NDR保持这样低，用较小位图的确认就足够了。
AL2(64＜NDR≤128)
当NDR超过第一个阈值64时，SSN被关于V(Q)确定，这样如图5所示，SSN＝[V(Q)+64]对1024取模。这意味着因为V(Q)指示最旧的RLC块未被接收到，在值V(Q)之前的数据块能够隐含地被确认，且位图明确地确认在值V(Q)之后的64个数据块。如果被隐含确认的比特和位图比特的总数小于NDR，则数据块仍然维持未被确认，在这种情况下，这些数据块将连同下一个确认而被确认。位图仍然可以保持64比特长。
AL3(128＜NDR≤256)
当NDR超过第二个阈值128时，将使用一个新的确认算法AL3。在该算法中，首先研究位图并检查是否能够用确定的预选压缩方法(例如字符串编码等)将它压缩到小于第一个阈值。如果该阈值能够被低于(gounder)，则可以进行压缩且根据算法AL1的确认过程将被接着用于其它功能。比特字符串压缩和解压缩方案对于本领域的技术人员是公知的，因此这里不再详细描述。
如果不能用确定的方法将NDR值压缩到小于第一个阈值，到SSN将被与算法AL2一样关于变量V(Q)确定，但是为了提高处理速度，将使用一个更大的位图。为此，Packet/Ack消息中的一个或多个域临时不被发送，这些域优选地是可选域(在表1和2中的域O)。例如，在Packet UplinkAck/Nack消息中，一个128比特的位图可以临时包括在该消息中，而保持预留确定、定时超前以及固定分配不被发送。相应地，在PacketDownlink Ack/Nack消息中，一个128比特的位图可以临时包括在该消息中，而保持测量结果(信道质量报告域)以及可选的信道请求描述和终端请求域不被发送。在这种情况下，可以每隔一个下行链路PacketAck/Nack消息发送该上述128比特位图，这样可以以系统所需求的方式将信道测量结果报告给网络。
AL4(256＜NDR≤512)
当NDR相当高时，优选地在上行链路和下行链路方向中使用不同类型的确认算法。之所以这样做，是因为施加给Packet DownlinkAck/Nack消息的限制比施加给Packet Uplink Ack/Nack消息的限制多。
下行链路方向(接收机＝移动台)
在接收机中，首先研究并检查是否可以利用上面提出的隐含确认以及众所周知的压缩算法将位图压缩成为长度为128比特的位图。如果它能够被压缩，则可以根据算法AL3发送上述被压缩的位图RBB＝128，且SSN＝[V(Q)+128]对1024取模被确定。
如果不可能压缩，则根据如图6所示的信令图继续下去。移动台向网络发送一个轮询请求消息(6.1)，其中，它将对于发送两个连续PacketDownlink Ack/Nack消息的需求通知网络。网络根据该请求来分配无线资源RR，并且当下次请求确认时，网络在轮询请求消息(6.2)中通知移动台它可以如图7所示发送连续的两个位图。在如图所示的例子中，SSN1＝[V(Q)+128]对1024取模，SSN2＝[V(Q)+64]对1024取模，即首先发送一个128比特的位图，然后发送一个64比特的位图。移动台用含有这两个位图的确认消息(6.3)确认该发送。
应当理解，这组算法可以只简单地包括一个单一算法，该算法含有产生根据传输条件的不同位图所必须的功能。
基于上面提出的内容可以看到，利用根据本发明的方法，确认功能可以每次都适合于传送情况，据此将增强确认和重传过程，且减少了传输窗口停止，而不会在系统中带来难以实现的巨大变化，并且在确认消息的帮助下，不会阻止其它数据的传送。
在上面提出的实施方案中，在接收窗口中检查数据块的数量。一个相应的功能也可以安排在发送结束时，在这种情况下，一个相应的数字NDT被关于发送窗口使用。NDT表示发送窗口中已经发送但还未被确认的数据块的数量。当到达确定阈值时，发送机向接收机请求恰当的确认，例如，当数字NDT超过一个给定阈值如350时，发送机为确认请求分配一个更高的无线资源并在确认请求中表达一个到移动台的命令，以在确认消息中发送两个按照算法AL4所描述的位图。
图8所示的框图说明了本发明的一个实施方案，其中在移动台MS中正在监视重传的数量。图8中的框图描述了移动台的发送和接收部件的功能。移动台包括用于在无线通路上通信的无线单元，该无线单元包括从传统的移动台获知的发送分支(包括执行信道编码、交织、加密、调制和发送的功能块)81、接收分支(包括执行接收、解调、解密、解交织以及信道解码的功能块)82、将用于无线通路上的传输的接收和发送分开的双向滤波器83以及天线84。终端的操作由包括存储器MEM 86的主控制电路MCU 85控制。MCU 85根据通信协议实现在移动台一端考虑重传的那些功能。在根据本发明的移动台中，将一组确认算法放置在MCU 85的存储器86中，根据上面提到的原则，MCU 85以上面描述的方式从中选择并以上面给出的方式实现确认算法。
本文用实例提供了本发明的实现和实施方案。对本领域的技术人员显而易见，本发明并不局限于上面提出的实施方案的细节，而是在不偏离本发明特征的条件下还可以用另外的形式来实现本发明。例如，根据本发明的一个发送机可以是适合于无线分组模式数据传输的任何终端或网络元件。上面提出的实施方案应当被看作是示例而不是限制的。这样，实现和使用本发明的可能性只由附属的专利权利要求所限制。因此，由权利要求确定的实现本发明的各种选择，包括同等实现也属于本
发明的范围。

Claims (18)

1.一种用于重传数据块的方法，该方法包括：
发送一组数据块；
接收所述一组数据块；
检查所接收的数据块的传送是成功还是失败；
在特定间隔用位图来确认所接收的数据块，其中的一个比特对应于
至少一个被传送的数据块，且该比特的值指示数据传送的成功或失
败；
对依照位图其传送失败的数据块进行重传；
其特征在于该方法还包括：
确定一组确认算法，其中的每一个包括用于构成所接收数据块的位
图的一种方法；
维护那些还未被成功接收或者其接收还未被确认的那些数据块的
数量的信息；
启动根据所述的数据块数量选择的所述确认算法之一。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于它包括在一个接收单元(5)中维护所述的数据块数量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于它包括在一个发送单元(4)中维护所述的数据块数量。
4.如前面任何一个权利要求的方法，其特征在于所述数据块是EGPRS系统的RLC数据块。
5.如前面任何一个权利要求的方法，其特征在于它包括关于在接收窗口中所接收的数据块的数据传送成功的信息，该窗口中的元素对应于至少一个所接收的数据块，且窗口有一个确定的长度。
6.如权利要求5的方法，其特征在于窗口长度是512比特。
7.如前面任何一个权利要求的方法，其特征在于位图的长度有至少两个任选项。
8.如权利要求1或权利要求3到7的任何一个的方法，其特征在于数据块被从移动台发送。
9.如权利要求1或权利要求3到7的任何一个的方法，其特征在于数据块被从正在与移动台通信的基站收发信台发送。
10.如前面任何一个权利要求的方法，其特征在于它包括响应于数据块的所述数量超过一个预定阈值，而发送含有发送两个连续位图的请求的确认请求。
11.如前面任何一个权利要求的方法，其特征在于它包括：
为位图确定至少两个可能的尺寸；
响应于所述的数据块数量超过一个预定阈值，而检查对应于该数量的位图是否可以被压缩成其最小的可用尺寸。
12.一种用于接收数据块的数据传送设备包括：
用于接收数据块的装置(82)；
用于检查所接收的数据块的传送成功的装置(82，85)；
用于发送在特定间隔用位图对所接收的数据块的确认的装置，该位
图中的一个比特对应于至少一个被传送的数据块，且该比特的值指
示数据传送的成功或失败；
其特征在于：
将一组确认算法放置在设备中，该组算法中的每一个包括一种用于
构成所接收的数据块的位图的方法；
该设备包括用于监视还未被成功接收的那些数据块的数量的装置
(85，86)；
该设备包括用于根据所述的数据块数量选择一个确认算法的装置
(85)；并且
该设备包括用于启动所选择的确认算法的装置(85)。
13.一种适合于发送数据块的数据传送设备包括：
用于发送数据块的装置(81，82)；
用于接收在预定间隔用位图对所接收的数据块的确认的装置
(82)，该位图中的一个比特对应于至少一个被传送的数据块，且
该比特的值指示数据传送的成功或失败；
用于对于依照所接收的位图其传送失败的那些数据块进行重传的
装置(81)；
其特征在于：
将一组确认算法放置在设备中，该组算法中的每一个包括一种用于
构成所接收的数据块的位图的方法；
该设备包括用于监视其接收还未被确认的那些数据块的数量的装
置(85，86)；该设备包括用于基于根据所述的数据块数量而选择的确认算法请求一个位图的装置(85)。
14.如权利要求12的设备，其特征在于该设备是一个移动台。
15.如权利要求13的设备，其特征在于该设备是一个移动台。
16.如权利要求12的设备，其特征在于该设备是移动通信系统的一个基站收发信台。
17.如权利要求13的设备，其特征在于该设备是移动通信系统的一个基站收发信台。
18.一种发送数据块的数据传送系统包括：用于发送和接收数据块的通信设备(4，5)，其至少部分包括用于检查所接收的数据块的传送成功的装置；用于在特定间隔发送和接收用位图对所接收的数据块的确认的通信设备(4，5)，该位图中的一个比特对应于至少一个被传送的数据块，且该比特的值指示数据传送的成功或失败；用于对于依照所接收的位图其传送失败的数据块进行重传的通信设备(4，5)；其特征在于：将一组确认算法放置在至少一个设备中，该组算法中的每一个包括一种用来构成所接收数据块的位图的方法；所述设备包括用于监视那些还未被成功接收或者其接收还未被确认的数据块的数量的装置(85，86)；所述设备包括用于根据所述的数据块数量选择一个确认算法的装置(85)；并且所述设备包括用于启动所选择的确认算法的装置(85)。
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