CN1396782A - 无线通信系统中的分组数据业务 - Google Patents

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Abstract

公开了一种在用户终端从一个无线网络控制器切换到另一个的期间提供分组数据业务的方法和装置。为了避免SRNS重定位期间的数据损失，提供了一种利用发送机PDCP层的第一个已发送但还未确认的PDCP SDU的发送PDCP序号和第一个未发送PDCP SDU的发送PDCP序号，检查从接收机PDCP层发出的下一个预期接收的PDCP序号的有效性的方法。重建了PDCP协议结构以支持分组业务域中的无损SRNS重定位，并新定义了所需的控制信息和操作程序。结果，在分组业务域中实现了无损SRNS重定位，并保证了数据通信的移动性。

Description

无线通信系统中的分组数据业务
本申请要求2001年7月9日提交的韩国专利申请No.2001-0040877的优先权，在此全部结合作为参考。
技术领域
本发明涉及移动通信系统中用户终端处于越区切换期间的分组数据业务，特别涉及执行业务无线网络子系统(SRNS)重定位的方法和能够支持分组业务区域中的SRNS重定位的分组数据集中协议层(PDCP)的结构和操作方法。
背景技术
目前，由国家或国际或区域标准化组织，比如欧洲的ETSI、日本的ARIB/TTC、美国的T1、中国的CWTS和韩国的TTA，形成了第三代合作项目(以下称为3GPP)，以制定欧洲型第三代移动通信系统(IMT-2000系统)的详细规范。该系统被称为UMTS(通用移动通信系统)。采用WCDMA(宽带码分多址)技术的UMTS作为无线接入网络技术UMTS，已经在基于分组交换网络的通用分组无线业务(GPRS)和基于电路交换网络的全球移动通信系统(GSM)的基础上发展起来。另外，在上述合作项目中正在开发能够提供诸如语音、视频和数据的多媒体业务的第三代移动通信系统。
3GPP包括5个技术规范组(TSG)，以管理这个项目并快速高效地发展该技术。每个TSP负责相关领域的基准规范的开发、核准和管理。在这些组中，无线接入网络(RAN)组开发终端的功能需求和UMTS陆地无线接入网络(UTRAN)，并开发接口规范，以定义第三代移动通信系统中新的无线接入网络。核心网络(CN)组开发CN的功能、要求和接口的规范，以把UTRAN连接到电路交换主干网络或分组交换主干网络。
图1显示了TSG-RAN和TSG-CN建议的分组交换域的网络结构。
参照图1，UTRAN包括多个无线网络子系统(RNS)。每个RNS包括多个节点B和一个无线网络控制器(RNC)。
另外，CN根据所采用的交换模式(分组交换网络或电路交换网络)具有不同的结构。在本发明采用的分组交换网络的情况下，CN包括多个业务GPRS支持节点(SGSN)和一个网关GPRS支持节点(GGSN)。
以下将说明图1所示各组件的功能。节点B作为连接点，用户设备(UE)(通常叫作移动台或终端)在此与UTRAN连接，且RNC为各UE分配并管理无线资源。
RNC可以分为控制RNC(CRNC)，用于管理共享无线资源；以及业务RNC(SRNC)，用于管理分配给各终端的专用无线资源。
从某个UE(终端)来看，上述UE的SRNC所处的RNS叫作业务RNS(SRNS)。SGSN把从UTRAN发送来的信息路由到CN，GGSN作为网关，当信息的目的地不是当前CN，而是其它网络时，GGSN把来自UTRAN的信息传递到其它CN。分组域网络(PDN)是分组交换域的主干网络，用于支持分组业务域中其它网络之间的连接。
如下所述，各部分的数据接口具有不同的名称。例如，UE和节点B之间的接口是“Uu”接口，节点B和RNC之间的接口是“lub”接口，RNC和RNC之间的接口是“lur”接口，RNC和SGSN之间的接口是“lu”接口，以及SGSN和GGSN之间或SGSN和SGSN之间的接口是“Gn”接口。
图1是网络结构的一个示例。lur接口可能不作为实际接口而存在，lur接口可以存在于不同SGSN的RNC之间。另外，SGSN之间的Gn可以有也可以没有。
图1所示的网络结构可以由图2和图3所示的分层结构来表示。图2是显示用于传输用户数据的用户平面(U平面)层结构的示意图，图3是显示用于传输控制信号的控制平面(C平面)层结构的示意图。
图4显示的是支持Uu接口的UE侧或UTRAN侧的详细分层图，其中图2和图3所示的Uu接口是无线接口(空中接口)。
如图所示，U平面包括：分组数据集中协议层(PDCP)、无线链路控制层(RLC)、介质访问控制层(MAC)(这三个层作为开放系统互联方案中的层2)、以及作为开放系统互联方案中的层1的物理层(L1或层1)。另外，C平面包括：无线资源控制层(RRC)、RLC层、MAC层、以及L1层。
L1层(物理层)利用各种无线接入技术为上层提供信息传输业务。L1层通过传输信道连接到MAC层，并且MAC层和L1层之间的数据通过传输信道进行交换。传输信道分为专用传输信道，如果信道由终端独占地使用，以及公用传输信道，如果信道由多个终端共享。
MAC层提供MAC参数重定位业务，以定位和重定位无线资源。MAC层通过逻辑信道连接到RLC层，根据传输信息的类型提供了不同类型的逻辑信道。通常，当在C平面上传输信息时使用控制信道，当在U平面上传输信息时使用业务信道。
RLC层提供建立或释放无线链路的业务。另外，RLC层执行由U平面上的上层传来的RLC业务数据单元(SDU)的分段和重组功能。在RLC层上控制RLC SDU的大小，并向RLC SDU添加报头信息以形成协议数据单元(PDU)格式，然后将PDU传输(交付)到MAC层。
PDCP层是RLC层的上层，它将通过IP网络协议(比如IPv4或IPv6)传输的数据改变为适合于RLC层的格式以传输该数据。另外，PDCP层减少有线网络中使用的、但对于无线网络来说太大的控制信息，以通过无线接口高效地传输数据。上述功能叫作报头压缩，可以用于减少TCP/IP中使用的报头信息。
RRC层提供信息广播业务，以向定位于一选择区域内的所有终端广播系统信息。另外，RRC层为层3中交换的控制信号处理C平面信号，并执行终端和UTRAN之间的无线资源的建立、重置和释放。具体而言，RRC具有建立、重置和释放无线电载体(RB)的功能，以及分配、重定位和释放无线资源连接中所需无线资源的功能。RB是由层2提供的用于在终端和UTRAN之间传输数据的业务。也就是说，建立RB意味着这样一个过程：在该过程中确定用于在无线区域中提供预定业务的协议层和信道特征，并分别设定参数和操作方法。
lu接口根据功能可以具有不同类型的特征。lu-CS(lu电路业务)使用在电路交换业务中，以及lu-PS(lu分组业务)使用在分组交换业务中。
因为本发明涉及分组交换域，以下将说明lu-PS。lu-PS支持分组数据传输。在U平面上使用用户平面GPRS隧道协议(GTP-U)层，其特别用于在分组交换区域传输用户数据。另外，UMTS中的分组交换网络基于GPRS，因此GTP-U也用于UMTS。
无线接入网络应用部分(RANAP)层用于lu接口的C平面中，并传输控制信息。RANAP层在lu-CS和lu-PS中都使用。
图5显示了SRNS重定位过程。SRNS重定位意味着这样一个处理：当UE在RNS之间产生切换时，将SRNC从源RNC改变为目标RNC，以在UE和CN间建立具有最短路径的lu连接点。
在图5中，与源RNC连接的旧SGSN不同于与目标RNC连接的新SGSN。但是，旧SGSN和新SGSN可以是相同的。也就是说，可以不改变SGSN而改变SRNC。
不允许数据丢失的SRNS重定位过程叫作无丢失SRNS重定位(LSR)。LSR在传输分组数据中是很重要的。原因是分组数据中的数据丢失意味着全部数据的丢失，因为这样的分组数据是不可用的，虽然在实时数据(比如语音数据)中的一些丢失是允许的并且几乎不造成不利的影响。
因此，3GPP致力于提出完整的LSR程序，但是，还有很多工作要作。
以下利用在UE中下载分组数据作为示例，说明3GPP标准或其它标准支持的无线通信系统的分组数据发送/接收过程。
图2是参考图，图6是显示在U平面上流动的分组数据。
首先，GGSN请求UE所连接的SGSN建立无线接入载体(RAB)，以传输UE所需要的数据。接收到上述请求的SGSN分配RAB以在UE和其自身之间建立数据传输路径。
当建立了从GGSN到UE的传输路径后，GGSN开始分组数据的传输。上层(IP、PPP等等)产生的分组数据在GGSN的GTP-U层中被封装为GTP-U PDU(协议数据单元)，并发送到UTRAN的RNC。UTRAN RNC的GTP-U层接收上述GTP-U PDU，并分解GTP-U PDU以提取分组数据。通常，GTP-U层在GTP报头上添加GTP-U序号后传输GTP-U PDU，以进行按序传送和可靠的传送。
此后，从GTP-PDU去除GTP报头，并将剩下的分组数据传输到UTRAN的PDCP层。另外，PDCP层为分组数据(图6中的PDCP SDU)进行报头压缩。在此，报头压缩意味着减小标准IP协议的分组的IP报头。为各个分组(PDCP SDU)进行报头压缩。经过报头压缩的PDCPSDU变成PDCP PDU。
通过RLC、MAC和L1，将PDCP PDU传输到UE。通过UE中的L1、MAC和RLC，将传输的PDCP PDU传送到UE的PDCP。然后，利用报头压缩的逆算法进行报头解压缩。然后，将提取出来的PDCPSDU传输到上层(PPP，IP)。可以通过类似的方式可以把来自UE侧的IP分组传输到UTRAN侧。
图7显示的是涉及分组数据流动的层间的无线接口(空中接口)中控制分组数据的发送/接收的PDCP结构。
如图所示，每个无线载体(RB)中存在一个PDCP实体，并且一个PDCP实体与一个RLC实体相连。
PDCP实体可以与三种类型的RLC实体相连，即，AM(确认模式，这是一种接收侧确认是否传输了数据的模式)、UM(无确认模式，这是一种接收侧不确认数据传输的模式)，以及TM(透明模式，这是一种透明地传输数据的模式)。但是，在使用了LSR的情况下，PDCP实体只与RLC AM实体连接，以保证PDCP PDU的循序传送。
根据在PDCP所连接的RLC实体中使用了这三种模式中的哪一种，PDCP的操作有所不同。这里将说明PDCP连接到支持LSR的RLCAM实体的情况。
当从GTP-U传送PDCP SDU时，PDCP利用压缩算法进行报头压缩。在PDCP SDU中为IP(网际协议)报头进行报头压缩，目前定义了两种报头压缩算法RFC2507和RFC3095。
当建立了PDCP实体时，RRC通报报头压缩中使用的算法。另外，可以使用各种压缩算法，或者可以不进行压缩(即旁路通过)。
当PDCP SDU通过了报头压缩处理后，PDCP SDU变成PDCPPDU。此后，如果PDCP支持LSR，则对各PDCP PDU进行编号，序号由PDCP管理。有一个PDCP PDU到达RLC，则发送机的PDCP PDU序号加1，从RLC传送来一个PDCP PDU，或者从RLC传送来指示抛弃了一个PDCP PDU(＝RLC SDU)的抛弃信息，则接收机的PDCPPDU序号加1。PDCP管理序号(SN)以防止发生SRNS重定位时丢失PDCP SDU。
图8是显示PDCP PDU类型的图。PDCP生成三种类型的PDU。PDCP-No-Header PDU使用PDCP SDU直接作为PDCP PDU、而无需开销信息。当在上层已经进行了报头压缩时使用上述的PDU，且PDCP将PDCP SDU透明地传输到RLC。
第二，在PDCP中主要使用PDCP数据PDU，其通过PID字段通报对应于PDCP PDU使用的报头压缩类型。
PDU类型字段通报相应的PDU是PDCP数据PDU还是后面将要描述的PDCP SeqNum PDU。
第三，当使用序号传输PDCP数据PDU时，使用PDCP SeqNumPDU。
当发送机PDCP实体与接收机PDCP实体的PDCP PDU的SN没有相互同步时，发送PDCP SeqNum PDU以使接收机的RSN(接收序号)与发送机的SSN(发送序号)一致。优选地，RSN对应于下一个预期的序号，并且SSN对应于第一个未发送的序号。
上述通过发送SeqNum PDU而使PDCP实体的SN一致的处理叫作SN同步处理。
如果发送/接收分组数据时发生了SRNS重定位，PDCP根据模式进行不同的操作。
SRNS重定位中有两种模式，一种是有损SRNS重定位，另一种是无损SRNS重定位。
有损SRNS重定位是一种允许分组丢失的进行越区切换的方法，用于实时业务，比如IP语音(VoIP)和流式业务。根据上述方法，PDCP不从RLC接收任何它自身发送的PDCP PDU的确认(下文中称为ACK)，也不在SRNS重定位期间进行特殊的操作。也就是说，PDCP为从GTP-U发来的PDCP PDU进行报头压缩并传递给RLC。
相反，在无损SRNS重定位(LSR)的情况下，不允许分组的丢失，因此，PDCP进行比有损SRNS重定位更复杂的操作。LSR主要用于无需实时业务的业务(电子邮件、FTP和网络浏览等)，因为大部分允许非实时业务的数据都具有一个特征：即如果一部分数据丢失，则全部数据丢失。因此，当使用LSR时，在PDCP中使用SN，以管理PDCP PDU的发送/接收。另外，如果发送机PDCP的SN和接收机PDCP的SN互不相同，则利用一个用于通报SN的特殊PDU(即PDCP SeqNum PDU)来同步两侧的SN。另外，RLC只使用TM、UM和AM中的AM，并使用循序传送方法。
PDCP SN分别处于发送机和接收机中。发送SN用于发送机，接收SN用于接收机。
一个PDCP PDU(同于RLC SDU)从PDCP传送到RLC，则发送SN加1，一个标准PDCP PDU(＝RLC SDU)从RLC传输到PDCP，或者表示抛弃了一个RLC SDU的信号从RLC传输到PDCP，则接收SN加1。另外，当发送了一个PDCP SeqNum PDU时，把发送SN更新为上述PDU所通报的值。
图9a和图9b显示了当UE执行传统的3GPP规范建议的RNS间的越区切换时的LSR处理。图9a显示了下行链路协议，图9b显示了上行链路协议。
以下利用图中的标号描述图9a。
首先，图9a所示的步骤1表示当UE请求切换到另一个RNS并且需要SRNS重定位时，暂停PDCP层下的操作之后，源RRC向PDCP请求重定位的处理。
在步骤1中接收到重定位请求的PDCP把将要在随后的第一时间发送到下行链路(下文中称为DL)的PDCP PDU的DL(下行链路)SSN，以及将要在随后的第一时间从上行链路(UL)发出的PDCP PDU的UL(上行链路)RSN通报给源RRC。虽然SRNS重定位同时在下行链路和上行链路中发生，但为便于理解，单独描述每个链路。
以下行链路为例，如果发送机源PDCP传送PDU 20到RLC，则下一个DL SSN会被编号为21(步骤2)。源RRC在步骤2中从PDCP接收DL SSN并将其发送到目标RRC(步骤3)。
在步骤4中，源PDCP通过GTP-U(支持U平面上分组数据传输的层，未示出)把发送到UE的PDCP SDU中未由UE通过RLC确认的PDCP SDU发送到目标PDCP。如果发送到UE的PDU达到PDU20，并且在UE处确认PDU的传输成功达到PDU 15，则将对应于未确认的PDU 16～PDU 20的SDU发送到目标PDCP(步骤4)。
UE PDCP把要在后续时间中从UTRAN发送到UE的第一PDCPSDU的DL RSN通报给UE RRC(步骤9)。PDCP SDU的SN具有和PDCP PDU的SN同样的含义。
在步骤10，UE RRC把DL RSN通报给目标RNC中的RRC。目标RRC对从UE发出的DL RSN和从源RRC发出的DL SSN进行比较，以决定要在后续时间中发送到UE的PDCP SDU的第一DL PDCPSN。
如果DL RSN大于DL SSN，则DL RSN被当作是无效的(因为接收到的序号不能大于发送序号)，并且目标RRC命令PDCP开始SN同步处理。DL RSN≤DL SSN是正常情况，然后，第一DL PDCP SN将成为DL RSN(步骤11)。
目标RRC把将要首先发送到DL的第一DL PDCP SN(DL RSN)通报给目标PDCP。此后，当重新开始传输时，目标PDCP把对应于第一DL PDCP SN(DL RSN)的SDU发送到DL(步骤12)。
参照图9b，以上行链路为例，如果接收机源PDCP从RLC接收到序号为50的PDU，则下一个UL RSN会被编号为51(步骤2)。
源RRC在步骤2中从PDCP接收UL RSN并将其发送到目标RRC(步骤3)。目标RRC或源RRC把UL RSN通报给UE RRC。
暂停RLC的操作后，UE RRC把从目标RRC或源RRC接收到的UL RSN通报给UE PDCP。然后当下一次重新开始传输时，UE PDCP把对应于UL RSN的SDU发送到UL(步骤8)。
但是，根据执行无损SRNS重定位的传统的PDCP协议规范，并没有定义怎样管理PDCP缓冲区，这是进行无损SRNS重定位处理时传输未确认的PDCP SDU所需要的。另外，也没有定义怎样处理LSR之后由于报头压缩上下文状态而在PDCP SN上产生的间隙。
另外，没有定义如果PDCP之间的SN互不相同应该怎么做，怎样确定PDCP SDU数据传输点，以及在LSR处理之后怎样操作PDCP接收机。
还有，没有解决目标RRC比较SN时产生的模式比较问题。
因此，如果根据PDCP协议规范建议的现有技术来操作PDCP，以支持LSR，则SRNS无法无损失地进行重定位。从而无法实现移动环境中分组数据的无损发送/接收。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种具有PDCP SDU缓冲区的新的PDCP结构，以使PDCP可以在进行LSR操作时稳定地操作；提供基于该PDCP结构的有效程序；以及所需的基元和参数。
另外，本发明的另一个目的是提供一种有效的LSR方法，通过定义无线网络控制器或用户设备中的接口协议，避免分组数据的任何损失。
为了实现这些和其它的优点，根据本发明的目的，正如在此作为实施例并加以详细描述的，提供了一种在具有至少一个发送机PDCP层的无线网络中传输分组数据的方法，其中利用该发送机PDCP层第一个已发送但还没有确认的PDCP SDU的发送PDCP序号和第一个未发送的PDCP SDU的发送PDCP序号，检查从接收机PDCP层发送来的下一个预期接收PDCP序号的有效性。
根据本发明的一个方面，提供了一种在具有至少一个源无线网络控制器(RNC)和目标RNC的无线网络中传输分组数据的方法，每个RNC至少包括下层和上层协议，其中上层协议位于下层协议之上，源和目标RNC与具有下层和上层的用户设备进行数据通信，当发生SRNS重定位时，该方法包括以下步骤：源RNC把发送序号发送给目标RNC；源RNC把未确认的数据单元和相应的序号发送给目标RNC；目标RNC从用户设备接收接收序号；以及目标RNC利用至少从源RNC接收到的第一个未确认数据单元序号来确定接收序号是否处于有效范围。
根据本发明的另一方面，把源RNC的发送序号从源RNC的上层协议提供给目标RNC的上层协议。
根据本发明的另一方面，把未确认的数据单元和相应序号从源RNC的下层协议提供给目标RNC的下层协议。
根据本发明的另一方面，把接收序号从用户设备的上层协议提供给目标RNC的上层协议。
优选地，源RNC的上层和下层协议分别是无线资源控制层和分组数据集中协议层。目标RNC的上层和下层协议分别是无线资源控制层和分组数据集中协议层。类似的，用户设备的上层和下层协议最好分别是无线资源控制层和分组数据集中协议层。
根据本发明的一个方面，目标RNC的下层协议至少利用从源RNC接收到的第一个未确认数据单元序号来确定接收序号是否处于有效范围。也可以是目标RNC的上层协议至少利用从源RNC接收到的第一个未确认数据单元序号来确定接收序号是否处于有效范围。优选地，如果接收序号小于第一个未确认数据单元序号或大于发送序号，则接收序号处于无效范围。
根据本发明的一个方面，如果接收序号处于无效范围，则启动序号同步操作。优选地，由目标RNC的下层协议启动序号同步。目标RNC的下层协议是分组数据集中协议层。另外，优选地，由目标RNC的上层协议启动序号同步。目标RNC的上层协议是无线资源控制层。
根据本发明的一个实施例，提供了一种在无线网络中传送分组数据的方法，所述无线网络具有至少一个源无线网络控制器(RNC)和一个目标RNC，并可和用户设备一起操作，所述用户设备从源RNC接收至少一部分的分组数据并从目标RNC接收另一部分的分组数据，每个RNC至少包括下层和上层协议，其中目标RNC至少具有来自用户设备的接收序号以及来自源RNC的第一未确认数据单元序号和对应于第一未发送数据单元的发送序号，所述方法包括以下步骤：源RNC把未确认数据单元发送给目标RNC，从而至少一部分的未确认数据单元发送到用户设备；目标RNC至少利用第一未确认数据单元序号来确定接收序号是否处于有效范围，其中，如果接收序号小于第一未确认数据单元序号或大于发送序号，则接收序号处于无效范围。源RNC的上层和下层协议分别是无线资源控制层和分组数据集中协议层。目标RNC的上层和下层协议分别是无线资源控制层和分组数据集中协议层。
根据本发明的一个方面，源RNC把对应于未确认数据单元的序号发送给目标RNC。
根据本发明的另一个方面，用户设备至少包括下层和上层协议。优选地，把未确认数据单元和相应的序号从源RNC的下层协议提供给目标RNC的下层协议。类似地，把接收序号从用户设备的上层协议提供给目标RNC的上层协议。用户设备的上层和下层协议分别是无线资源控制层和分组数据集中协议层。
根据本发明的另一个方面，目标RNC的下层协议至少利用从源RNC接收到的第一未确认数据单元序号来确定接收序号是否处于有效范围。也可以是目标RNC的上层协议至少利用从源RNC接收到的第一未确认数据单元序号来确定接收序号是否处于有效范围。如果接收序号处于无效范围，则下层协议启动序号同步。优选地，目标RNC的下层协议是分组数据集中协议层。
提供无损分组数据传输的上行链路处理作为在无线网络中传送分组数据的方法，所述无线网络具有至少一个源无线网络控制器(RNC)和一个目标RNC，并可和用户设备一起操作，所述用户设备向源RNC发送至少一部分的分组数据并向目标RNC发送另一部分的分组数据，每个RNC至少包括下层和上层协议，所述方法包括以下步骤：目标RNC至少从源RNC接收接收序号；目标RNC把接收序号提供给用户设备；以及用户设备至少利用第一未确认数据单元序号来确定接收序号是否处于有效范围，其中，如果接收序号小于第一未确认数据单元序号或大于发送序号，则接收序号处于无效范围。
为了进行上述处理，提供了一种无线网络中的分组数据传送系统，它和用户设备一起使用，所述用户设备提供对应于下一个预期数据单元序号的接收序号，所述系统包括：具有下层和上层协议的目标无线网络控制器(RNC)，从用户设备接收所述的接收序号；具有下层和上层协议的源RNC，其中源RNC向目标RNC提供第一未确认数据单元序号，而目标RNC至少利用第一未确认数据单元序号来确定接收序号是否处于有效范围，其中，如果接收序号小于第一未确认数据单元序号或大于对应于第一未发送序号的发送序号，则接收序号处于无效范围。
根据本发明的一个方面，源RNC把未确认数据单元发送给目标RNC。另外，源RNC的上层和下层协议分别是无线资源控制层和分组数据集中协议层。目标RNC的上层和下层协议分别是无线资源控制层和分组数据集中协议层。
根据本发明的另一方面，目标RNC的下层协议至少利用从源RNC接收到的第一未确认数据单元序号来确定接收序号是否处于有效范围。优选地，目标RNC的上层协议至少利用从源RNC接收到的第一未确认数据单元序号来确定接收序号是否处于有效范围。如果接收序号处于无效范围，则目标RNC的下层协议启动序号同步。
一种用户设备，用于无线网络中，至少最初把分组数据向上传输到源无线网络控制器(RNC)，然后传输到目标RNC，包括：上层协议，从目标RNC接收接收序号，该接收序号对应于下一个预期序号；下层协议，与上层协议通信，从其接收所述的接收序号，其中下层协议确定接收序号是否处于有效范围，如果接收序号小于第一个未确认数据单元序号或大于发送序号，则接收序号处于无效范围，发送序号对应于第一个未发送数据单元序号，第一个未确认数据单元序号对应于第一个已发送但还未确认的数据单元的序号。
根据本发明的一个方面，用户设备的上层和下层协议分别是无线资源控制层和分组数据集中协议层。如果接收序号处于无效范围，则用户设备的下层协议启动序号同步。
在至少具有发送机PDCP层和接收机侧的无线网络中传输分组数据的方法中，包括以下步骤：把具有序号的数据单元发送到接收机侧；接收从接收机侧发送来的接收序号；检查接收序号是否处于发送机PDCP层第一个已发送但还未确认的数据单元的发送序号和第一个未发送数据单元的发送序号之间的范围；如果接收序号不是处于该范围，则启动序号同步。优选地，该范围是从第一个未确认数据单元序号到发送序号。
优选地，无线网络至少具有源无线网络控制器(RNC)和目标RNC，每个RNC至少具有PDCP层作为发送机PDCP层，源和与作为接收机侧的用户设备进行数据通讯的目标RNC，源RNC把发送序号发送给目标RNC；源RNC把未确认数据单元和相应的序号发送给目标RNC。
根据本发明的一个方面，通过源和目标RNC的RRC层提供源RNC的发送序号。另外，通过源和目标RNC的GTP层提供未确认数据单元和相应的序号。优选地，通过源和目标RNC的RRC层提供源RNC接收到的接收序号。也可以从接收机侧的RRC层通过接收序号。另外，还可以把接收序号从PDCP层提供给接收机侧的RRC层。
根据本发明的另一个方面，接收序号是预期下一次接收的接收机侧序号。
由以下的本发明详细说明，结合附图，可以更清楚地理解本发明上述及其它的目的、特征、方面和优点。
附图说明
附图帮助更好地理解本发明，并在此结合构成说明书的一部分，附图解释了本发明的实施例，并与说明书一起说明本发明的原理。附图中：
图1显示的是TSG-RAN和TSG-CN所建议的网络结构中分组业务域里的网络结构图；
图2显示的是用于传输用户数据的用户平面(U平面)层次结构图；
图3显示的是用于传输控制信号的控制平面(C平面)层次结构图；
图4显示的是图2和图3所示的层中作为无线电部分的Uu接口的详细分层图；
图5说明的是常规的SRNS重定位过程；
图6显示的是根据现有技术的在U平面上流动的分组数据；
图7显示的是涉及分组数据流动的层中作为用于在无线电部分中发送/接收分组数据的层的PDCP结构图；
图8说明的是不同的PDCP PDU类型；
图9a和图9b是流程图，显示了当用户设备(UE)在传统的3GPP标准规范中的RNS之间执行越区切换时的无损SRNS重定位(LSR)过程；
图10显示的是根据本发明优选实施例的PDCP层的在发送机上具有SDU缓冲区的PDCP结构；
图11a和图11b是流程图，显示了根据本发明的优选实施例，当UE在RNS之间进行越区切换时的SLR处理；
图12说明根据本发明另一个实施例，由RRC进行的序号(SN)有效性测试；
图13显示了当产生了间隙SN时，在PDCP自己开始SN同步处理之后，以SeqNum PDU的格式发送的对应于紧接该间隙SN的SN的SDU的方法的第一个例子；以及
图14显示的是为间隙SN发送间隙PDU的方法的第二个例子。
优选实施例详述
以下对附图所示的本发明优选实施例进行详细描述。
以下参照附图对根据本发明优选实施例的新PDCP结构和根据本发明优选实施例的越区切换的无损提供分组数据的方法进行详细说明。
对一些现有技术进行描述以更清楚地理解本发明和现有技术之间的差别。
图10显示的是PDCP层上的在发送机上具有SDU缓冲区的PDCP结构。当PDCP需要支持无损SRNS重定位(LSR)时，会需要PDCPSDU缓冲区。
优选地，使用PDCP SDU缓冲区而不是PDCP PDU缓冲区。如果产生了LSR，则重新指定报头压缩算法，因此源PDCP和目标PDCP中使用的算法互不相同。从而在进行LSR之前使用该算法压缩的PDCPPDU无法在LSR处理结束后进行解压缩。
也就是说，当产生LSR时，在SDU未压缩的情况下，PDCP SDU存储在缓冲区中，然后发送到目标PDCP。目标PDCP利用新指定的报头压缩算法压缩并发送该发送的SDU。
如图10所示，在PDCP支持LSR的情况下，当PDCP接收到SDU时，PDCP以SDU单元的形式在缓冲区中存储SDU，此后，PDCP根据所提供的报头压缩算法进行报头压缩，以生成PDCP PDU(＝RLCSDU)，并将PDCP PDU传送给RLC AM实体。
另一方面，UTRAN PDCP的发送机应该管理PDCP SN。
图11a和图11b显示了根据本发明的优选实施例，当UE在RNS之间进行越区切换时的SLR处理。特别是，图11a显示了LSR处理的下行链路(即从UTRAN到UE)，图11b显示了上行链路(即从UE到UTRAN)。
参照图11a和11b，和图9a和9b所示的现有技术相同的操作使用了相同的标号，新添加的或改进的过程或步骤由小数点表示(即，如果在过程3和过程4之间添加了一个过程，则可以表示为3.5)。另外，阴影框中的说明表示改进的或新添加的过程。
参照图11a，在下行链路模式中，当产生或激活了LSR时，将DLPDCP SN和未确认的PDCP SDU一起发送到GTP-U。这是因为当未确认的SDU从源GTP-U发送到目标GTP-U时，DL GTP-U SN和DLPDCP SN以及数据(PDC SDU)也从源GTP-U发送到目标GTP-U，并且未确认的SDU和各个DL PDCP SN由PDCP管理，从而GTP-U无法知道DL PDCP SN。优选地，如图11a所示，PDCP SDU和DL PDCPSN旁路通过源和目标GTP-U而发送到目标PDCP。
因此，当激活了LSR且发送了数据时，DL PDCP SN也和数据一起从源RNC的PDCP发送到目标RNC的PDCP。
优选地，源RNC向从源RNC的PDCP发送到GTP-U的PDCP-DATA-Indication基元添加DL PDCP SN和PDCP SDU，且目标RNC向发送到PDCP的PDCP-DATA-Request基元添加DL PDCP SN和PDCP SDU。如图11a中步骤4所示，当支持LSR时在UTRAN侧使用上述方法。
如上所述，为了发送未确认的SDU，源RRC应该命令源PDCP始发。也就是说，如步骤3.5所示，应该向源PDCP提供数据发送请求。
PDCP自己不能启动数据发送，由来自RRC的命令来请求。但是，在现有的电信标准中没有定义该命令。因此，源PDCP不能在进行LSR时发送数据。
结果，未确认的SDU全部被抛弃。为了解决上述问题，根据本发明的一个优选实施例，源RRC通过发送图11a中步骤3.5显示的数据发送请求来命令源PDCP。
另一方面，在LSR处理期间，目标PDCP从目标RRC接收DL PDCPSN。结果，PDCP得知将要首先发送到UE的PDU的SN。
但是，上述说明是用于目标PDCP的发送机，接收机应该知道要首先从UE发出的第一UL PDCP SN。
参照图9b，如果目标PDCP的接收机没有从目标RRC接收到第一UL PDCP SN，则LSR处理之后由PDCP首先接收到的PDU的SN会是0，且在UL的PDCP数据传输中SN不同步。
因此，目标PDCP的接收机必须从目标RRC接收第一UL PDCPSN。在这个方面，在现有的电信标准中，目标RRC向目标PDCP通报第一UL PDCP SN。
为了解决上述问题，本发明提出了一种方法，其中目标RRC向目标PDCP通报第一DL PDCP SN(例如，DL RSN)和第一UL PDCPSN(例如，UL RSN)，如图11a的步骤12所示。
另外，在目前的3GPP标准规范中，如果发送机和接收机上的PDCP的SN彼此不同，则进行SN同步处理以重合或纠正SN。
但是，只能在RRC命令PDCP的时候进行SN同步处理，PDCP不能自己开始SN同步处理。
以下说明一般的SN同步处理。当RRC识别其发送机PDCP的SN和对应的接收机PDCP的SN是互不相同的时，RRC命令发送机PDCP执行SN同步处理。
接收到上述命令的源RNC的PDCP向目标RNC的PDCP发送PDCP SeqNum PDU。PDCP SeqNum PDU是一种用于通报SN的特殊的PDU(即，图8中的PDCP SeqNum PDU)，而不是PDCP数据PDU。并且向PDCP SeqNum PDU添加发送序号(SSN)。
接收PDCP SeqNum PDU的接收机PDCP(或者目标RNC的PDCP)把接收序号(RSN)设置为SeqNum PDU的SSN，以匹配两侧的SN(SSN和RSN)。
另外，在接收到表示接收机接收到即使是一个PDCP SeqNum PDU的标识时，PDCP发送机结束SN同步处理，然后利用PDCP数据PDU发送数据。
在现有的规范中有3种情况需要SN同步处理：
第一，RLC复位后；
第二，无线电载体重置处理之后；以及
第三，在LSR期间目标RRC从UE RRC接收到无效DL RSN的情况下。
在PDCP PDU(从发送机PDCP传送到RLC)发送到接收机之前，可能会产生RLC复位或RB重置，在这种情况下，SSN增加，RSN不增加。因此，上述处理之后，需要SN同步处理。
在下面的情况下需要第三种情况。目标RRC通过比较在LSR处理期间从源RRC接收到的DL SSN和从UE RRC接收到的DL RSN，从而决定将要在后续时间中首先发送的PDCP PDU的第一DL PDCPSN。
通常，DL RSN是DL SSN或由于未确认的SDU而更小，然后，把第一PDCP SN设定为DL RSN并通报给PDCP。
但是，如果由于传输期间的错误或者协议中的错误，从UE接收到的DL RSN大于DL SSN，则DL RSN是无效的。在这种情况下，RRC识别到UL RSN中有错误，并命令PDCP启动SN同步处理。
在现有的3GPP规范中(也在图9a的步骤11中示出)，定义了PDCP发送机为上述三种情况启动SN同步处理的RRC命令。
但是，在这三种情况下，如果目标RRC在LSR处理期间从UE RRC接收到无效的DL RSN，则会产生严重的错误。例如，PDCP SN中使用16比特，这16比特可以表示0至65535的范围。因此，超过SN＝65535的下一个SN会跳回到0。此后，SN接着从0开始递加。
例如，当未确认的SDU的SN是65000～2000(即，65000～65535，0～2000)时，当目标RRC从UE接收到DL RSN＝65535时，目标RRC把该DL RSN当作无效，因为DL SSN＝2001(即，DL RSN＞DL SSN)。因此，目标RRC命令目标PDCP启动SN同步处理。
在上述情况下，尽管UE正确地接收到对应于SN＝65000～65334地SDU，PDCP使用SeqNum PDU从SN＝65000开始重发SDU，从而浪费了无线电资源。
上述问题是因为目标RRC不知道DL RSN的有效范围而导致的。另外，在上述情况下产生了模式比较的问题。
因此，为了解决上述问题，本发明提出了以下方法。
以下参照图11a和11b说明本发明提出的方法。
为了测试从UE接收到的DL RSN、从源RRC接收到的DL SSN和SDU的第一未确认SN(FUSN)的有效性。FUSN等于已经发送但还未确认的SDU。
FUSN和DL SSN是决定DL RSN的有效范围的值。如果FUSN≤DLRSN≤DL SSN，则DL RSN值被视为有效，并且把对应于该DL RSN的例如SDU发送到UE。如果DL RSN处于有效范围之外，则该DL RSN被视为无效，并启动SN同步处理。
优选地，由RRC或PDCP执行DL RSN的有效性测试。以下参照图11a(步骤13)说明根据本发明一个优选实施例的DL RSN的有效性测试。
当目标RRC从UE RRC接收到DL RSN时(图11a中的步骤10)，目标RRC利用从源RRC接收到的DL SSN向目标PDCP通报DL RSN(图11a中的步骤12)。
目标RRC也向PDCP通报PDCP的接收机的UL RSN。且该也通报的DL SSN是很重要的。
在正常的情况下，PDCP知道DL发送各个未确认SDU的PDCPSN，DL SSN是最后一个未确认的SDU的SN(LUSN)加1得到的值，因此，可以不通报DL SSN。但是，在生成了以下将要描述的间隙SN的情况下，等式DL SSN＝LUSN+1不为真，因此在处理这个问题中也通报DL SSN。
在现有技术中，在RRC中检查DL RSN(图9a中的步骤11)。但是，在本发明的优选实施例中，优选的是由PDCP检查DL RSN，并且RRC把三个值(DL RSN，DL SSN和UL RSN)发送给PDCP。
因此，在这个实施例中，如图11a中步骤11所示，在目标RRC中不采取任何行动。
从目标RRC接收到DL RSN和DL SSN的目标PDCP利用其中存储的FUSN检查是否满足FUSN≤DL RSN≤DL SSN的条件。如果满足这个条件，则目标RNC的PDCP启动具有对应于DL RSN的序号的SDU的传输。如果不满足这个条件，则目标RNC的PDCP启动SN同步处理，并利用PDCP SeqNum PDU开始具有对应于FUSN的序号的SDU的传输。
根据该优选实施例，根据PDCP自己的判断启动SN同步处理，而不是现有技术中那样响应于RRC的命令。
另外，可以由UE，也可以由UTRAN启动SN有效性测试和SN同步处理。
图11b显示了根据本发明优选实施例的上行链路LSR处理。
在现有技术中，当UE的PDCP接收到UL RSN时，PDCP不进行任何检查就从对应于UL RSN的SDU开始进行传输。另外，在现有的规范中，对UL RSN处于有效范围之外的情况没有定义。
根据优选实施例，当目标RRC从源RRC接收到UL RSN时(图11b中的步骤3)，目标RRC向目标PDCP通报UL RSN(图11b中的步骤12)。另外，目标RRC把UL RSN转发给UE RRC(步骤7)，UE RRC再转发给UE PDCP(步骤8)。
在这个实施例中，和在UTRAN PDCP中一样，UE PDCP在上行链路模式期间进行UL RSN的有效性测试。另外，如果UL RSN处于有效范围之外，则开始SN同步处理。并且通过识别从RRC接收到的UL RSN是否满足FUSN≤UL RSN≤UL SSN的条件，从而在UE PDCP中进行有效性测试。
如果满足这个条件，则从对应于UL RSN的SDU开始传输。另外，如果不满足这个条件，则启动SN同步处理，并利用SeqNum PDU从对应于FUSN的SDU开始传输。
图12显示了根据本发明另一个实施例在RRC中进行SN的有效性测试的过程。
这里，步骤1～6和图11a和11b的相同，因此图12中显示了第七步以后的处理。图12显示了上行链路和下行链路。
RRC不知道FUSN，因此RRC可以在从PDCP接收到关于各SN的信息后开始测试。例如，UE RRC应该在步骤7.5(＜图12中的第7.5步处理)之前得知来自UE PDCP的UL FUSN和UL SSN，而且目标RRC应该在步骤11(＜图12中的第11步处理)之前得知来自目标PDCP的DL FUSN。得到上述信息之后，UE RRC和目标RRC可以分别进行UL RSN和DL RSN的有效性测定(图12中的步骤7和11)。
如果各个RSN值都处于有效范围，则RRC向PDCP通报这个值。如果RSN处于有效范围之外，则RRC命令PDCP进行SN同步。
本发明提出，在PDCP中使用上述有效性测试的情况下，SN同步应该由PDCP自己的判断来启动。
但是，有此情况是，尽管PDCP不进行有效性测试，但响应于PDCP的判断而请求SN同步处理。
例如，上述情况中的一种是，在LSR期间在PDCP发送机(源PDCP)中存储的未确认SDU之间产生了SN的间隙。为了进行无损传输，需要传输对应于该间隙SN的PDU。
该间隙SN(或具有间隙的SN)是由报头压缩而产生的。报头压缩是用于压缩PDCP SDU中的IP报头，并且是PDCP的一项功能。当在PDCP中进行报头压缩时，发送机和接收机中使用的算法应该相同。
但是，当使用了报头压缩时，接收机有时向发送机发送反馈信息。反馈信息以PDCP PDU的形式传输，该PDCP PDU不是由PDCP SDU生成的，而是由PDCP自己生成的。
向所有的PDCP SDU添加GTP-U SN，并向所有的PDCP PDU添加PDCP SN，从而由于上述的反馈信息，GTP-U SN和PDCP SN可能没有一对一的对应关系。
另外，LSR之前或之后使用的报头压缩算法可能会不同，并且未确认的反馈PDU包含过时的信息。因此，反馈信息不发送到目标PDCP，并在源PDCP处抛弃。
因此，在上述情况下，在传输到目标PDCP的未确认SDU的PDCPSN之间存在间隙。现有技术中不考虑这个间隙，从而因为未确认SDU是按顺序发送的，会存在对应于SSN和RSN问的间隙的差异。在进行SN同步处理之前，发送机PDCP和接收机PDCP不互相交换SN，因此认识不到由间隙SN造成的发送机PDCP和接收机PDCP之间的SN差异。此后，如果再次产生了LSR，则SDU会由于这个SN差异而损坏。
为了解决上述问题，本发明提出了两种示例性的方法。
图13显示的是在产生了间隙SN的情况下，由PDCP启动SN同步处理的方法的第一个示例，对应于紧接该间隙SN的SN的SDU以SeqNum PDU的形式发送。
假设当产生或激活了LSR时，源PDCP的未确认PDU是对应于SN＝21～25的PDU，并且SN＝23的PDU是反馈PDU，则SN＝23不发送到目标PDCP。
因此，目标PDCP存储这些除SN＝23外的SDU。当目标RRC向目标PDCP通报第一DL PDCP SN＝22时，PDCP应该从对应于SN＝22的SDU开始传输。
另外，传输了SN＝22的PDU之后，没有SN＝23的PDU，从而PDCP判断存在SN间隙，并为接着该间隙SN的SDU进行SN同步处理。利用SeqNum PDU传输SDU SN＝24和以上的。当接收机接收到SN＝22的数据PDU时，接收机把PDU更新为SN＝23。此后，当接收机接收到SN＝24的SeqNum PDU时，把RSN更新为24。因此，可以保证发送机和接收机之间的SN同步。
如上所述，图13显示了在目标PDCP中间隙SN的SN同步方法，但是，也可以在UE中使用上述方法。也就是说，当UE中的未确认SDU的SN出现间隙时，如上所述启动SN同步处理。
图14显示的是为间隙SN发送间隙PDU的方法的第二个示例。
也就是说，第二种方法是在产生了间隙时发送没有信息的间隙PDU的方法。
这里，发送间隙PDU以维持没有数据的SN的连续性。例如，通过发送头1字节，图8所示的数据PDU可以用作间隙PDU。当为间隙SN发送间隙PDU时，可以不进行SN同步处理而维持发送机和接收机之间SN的同步。
如上所述，图14显示的是为间隙SN发送间隙PDU的示例。另外，当产生了间隙SN时，上述方法发送间隙PDU而不进行SN同步。
这里，SN＝23是间隙SN，因此生成并发送SN＝23的间隙PDU。有多种间隙PDU，它们的共同目的是同步发送机和接收机的SN。图14显示了目标PDCP，但是上述方法也可以用于UE PDCP。
如上所述，根据本发明，整个重建了PDCP协议结构，以在分组业务域中支持LSR，并新定义了所需的控制信息和操作程序。从而可以在分组业务域中进行无损SRNS重定位，并完整地保证数据通信中的移动性。
在不脱离本发明的精神和基本特征的情况下，本发明能够以不同的形式实施，因此应该理解的是，上述实施例不限于前述的任何细节，除非另有说明，而应该在所附权利要求限定的本发明的精神和范围内广义地构建，因此所附的权利要求包含落入其界限或这些界限的等同物之内的所有改变和改进。

Claims (22)

1.一种在至少具有发送机PDCP层和接收机侧的无线网络中传输分组数据的方法，包括以下步骤：
向接收机侧发送具有序号的数据单元；
接收从接收机侧发出的接收序号；
检查接收序号是否处于发送机PDCP层的第一个已发送但还未确认的数据单元的发送序号和第一个未发送数据单元的发送序号之间的范围内；以及
如果接收序号不处于该范围，则启动序号同步。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述无线网络至少具有源无线网络控制器(RNC)和目标RNC，每个RNC包括至少一个PDCP层作为发送机PDCP层，源和目标RNC与作为接收机侧的用户设备进行数据通信，以及
源RNC把发送序号发送给目标RNC；
源RNC把未确认数据单元和相应序号发送给目标RNC。
3.根据权利要求2所述的方法，其中通过源和目标RNC的RRC层提供源RNC的发送序号。
4.根据权利要求2所述的方法，其中通过源和目标RNC的GTP层提供未确认数据单元和相应序号。
5.根据权利要求2所述的方法，其中通过源和目标RNC的RRC层提供由源RNC接收到的接收序号。
6.根据权利要求1所述的方法，其中由接收机侧的RRC层提供接收序号。
7.根据权利要求6所述的方法，其中接收序号从PDCP层提供到接收机侧的RRC层。
8.根据权利要求1所述的方法，其中接收序号是预期下次将要接收到的接收机侧的序号。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述范围是从第一个未确认的数据单元序号到发送序号。
10.一种在无线网络中传输分组数据的通信装置，所述装置包括：
发射机，向接收机侧发送具有序号的数据单元；
接收机，接收从接收机侧发出的接收序号；
第一实体，检查接收序号是否处于发射机的第一个已发送但还未确认的数据单元的发送序号和第一个未发送数据单元的发送序号之间的范围内；以及
第二实体，如果接收序号不处于该范围，则启动序号同步。
11.根据权利要求10所述的通信装置，其中第一和第二实体中的至少一个是RRC层。
12.根据权利要求10所述的通信装置，其中第一和第二实体中的至少一个是PDCP层。
13.根据权利要求10所述的通信装置，其中所述装置是移动终端，所述接收机侧是RNC。
14.根据权利要求10所述的通信装置，其中所述装置是无线网络控制器，所述接收机侧是移动终端。
15.根据权利要求14所述的通信装置，其中所述无线网络至少具有源无线网络控制器(RNC)和目标RNC，每个RNC至少包括一PDCP层作为发送机PDCP层，源和目标RNC与作为接收机侧的移动终端进行数据通信，所述装置是目标RNC，它还包括：
第一接口，从源RNC接收发送序号；
第二接口，从源RNC接收未确认数据单元和相应的序号。
16.根据权利要求15所述的通信装置，其中所述从源RNC接收发送序号的第一接口是RRC层。
17.根据权利要求15所述的通信装置，其中所述从源RNC接收未确认数据单元和相应序号的第二接口是GTP层。
18.一种用于无线网络中的用户设备，起初与源无线网络控制器(RNC)通信，然后与目标RNC通信，所述用户设备包括：
上层协议，从源和目标RNC中的至少一个接收接收序号；以及
下层协议，与所述上层协议通讯，从其接收所述的接收序号，其中下层协议确定所述接收序号是否处于有效范围，如果接收序号小于第一个未确认数据单元序号或大于发送序号，则所述接收序号处于无效范围，发送序号对应于第一个未发送数据单元的序号，第一个未确认数据单元序号对应于第一个已发送但还未确认的数据单元的序号。
19.根据权利要求18所述的用户设备，其中所述接收序号是对应于下一个预期序号的接收序号。
20.根据权利要求18所述的用户设备，其中所述用户设备的上层和下层协议分别是无线资源控制层和分组数据集中协议层。
21.根据权利要求18所述的用户设备，其中如果所述接收序号处于无效范围，则所述用户设备的下层协议启动序号同步。
22.根据权利要求18所述的用户设备，其中所述上层协议从目标RNC接收所述的接收序号。
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