CN1435980A - 一种传递协议数据单元信息的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种传递协议数据单元信息的方法。在3GPP协议的第五版本R5的IP传输模式下，高速下行数据包接入系统(HSDPA)只支持由网络侧选择变更服务小区，目前的服务小区变更方法中存在诸多缺点，如传输延迟太长、遗漏协议数据单元等。本发明提出了基站池的概念，在基站池中的基站两两之间建立直传链路，通过直传链路从源服务小区向目标服务小区直接转发高速媒体接入控制层中未发送完的协议数据单元，提高了新旧服务小区间协议数据单元的同步速度，减少了高速下行数据包接入系统(HSDPA)在服务小区变更过程中产生的下行传输延迟。

Description

一种传递协议数据单元信息的方法
                            技术领域
本发明涉及无线通信传输技术，尤其涉及一种传递协议数据单元信息的方法。
                             背景技术
在3GPP协议的第五版本R5的高速下行包接入(HSDPA)技术规范中，把承担下行传输任务的高速下行共享信道(HS-DSCH)链路从一个小区移到另一个小区的过程称为服务小区变更(Serving cell change)。原高速下行共享信道(HS-DSCH)链路所在的小区被称为源服务小区，新高速下行共享信道(HS-DSCH)链路所在的小区称为目标服务小区。
服务小区的变更有两条控制途径，一是由网络控制，二是由移动台控制。网络控制是基于移动台提交的测量报告，由无线网络控制器(RNC)选择新服务小区，并通过RRC信令执行服务小区变更。信令过程基于已有的小区下行信道(CELL-DCH)切换流程。移动台控制的服务小区变更由移动台通过RRC信令选择当前服务小区。这个过程与现有的快速小区选择(FCS)类似，只是快速小区选择(FCS)是通过物理层的信令完成小区选择的。
在3GPP协议的第五版本R5阶段，高速下行包接入系统(HSDPA)只支持由网络控制的服务小区变更。服务小区变更涉及多方面的问题，本发明主要涉及如何尽可能快地实现新旧服务小区间协议数据单元(PDU)的同步，同时又对已有的R5规范不产生冲突的问题。
下面介绍现有的服务小区间协议数据单元(PDU)同步的方法。
摩托罗拉(Motorola)公司在高速下行共享信道(HS-DSCH)的小区更换方法中曾经提到了四种在服务小区之间转发协议数据单元(PDU)的方法，该提案是在3GGPTSG RAN WG2第24次会议上提出，提案号为R2-012391，名称为：HS-DSCH CellChange(Motorola)。
1)无线链路控制(RLC)查询方法
无线网络控制器(RNC)中的无线链路控制(RLC)实体向移动台侧的对等实体查询哪些协议数据单元(PDU)已被移动台收到。这种方法的缺点是查询信令传输延迟太长，并且只适用于无线链路控制(RLC)的AM模式。
2)移动台辅助计数方法
移动台侧的无线链路控制(RLC)将最后接收的协议数据单元(PDU)序号上报给无线网络控制器(RNC)，无线网络控制器(RNC)根据此序号给新服务小区下发数据。这种方法的缺点是信令延迟会使移动台提供的协议数据单元(PDU)序号在服务小区更换时已经过时，而在UM模式下估计出来的序号只有留出较大余量时才能避免协议数据单元(PDU)遗漏。这样会造成大量协议数据单元(PDU)的重传，既浪费资源又影响业务质量。
3)移动台辅助协议数据单元(PDU)同步方法
源服务小区通过移动台将高速媒体接入控制层中的协议数据单元(PDU)传输细节随时通知目标服务小区。这种方法的优点是在服务小区变更后，目标小区可以立即开始传送新的数据，但在协议数据单元(PDU)同步过程中，两个小区的协议数据单元(PDU)同步需要高速媒体接入控制层知道无线链路控制(RLC)的序列号信息，打破了无线链路控制(RLC)与媒体接入控制层(MAC)的层间关系。
4)基站辅助映射方法
源服务小区接到小区变更的指令后，源服务小区根据高速媒体接入控制层队列中的协议数据单元(PDU)传送状态，生成一个映射(bitmap)，即一个具有协议数据单元(PDU)队列长度的位图，每一位用1或0分别表示协议数据单元(PDU)队列中某个协议数据单元(PDU)的传送成功或失败，然后通过消息上报给无线网络控制器(RNC)。无线网络控制器(RNC)根据此映射决定给新服务小区下发哪些数据。这种方法是目前最被接受的，但它的问题是：未发送的协议数据单元(PDU)必须由无线网络控制器(RNC)转发后才能到达目标服务小区；Iur/Iub接口的传输延迟和无线网络控制器(RNC)对映射信息的处理延迟都会给新服务小区的下行传输带来明显的滞后。
3GPP标准的R5阶段，传输层引入IP传输模式。UTRAN节点间的传输层连接关系从树状向网状发展。目前有两种被认可的UTRAN网络路由结构：
1)传输实体与功能实体合一：即基站或无线网络控制器(RNC)既具有原始的无线网络层功能，又担当路由器或主机等传输网络层角色。
2)传输实体与功能实体分离：即基站或无线网络控制器(RNC)通过专门的边缘路由器(Edge router)相连，本身不具有IP路由器的功能。
在传输层实现网状互连的条件下，无线网络层节点间的直接通信就成为可能。目前Iub/Iur接口已经开始用“IP地址+UDP端口号”来标识接口上的数据流。无线网络控制器(RNC)功能部分向基站下移，RRM呈现分离的趋势，这些都使无线网络控制器(RNC)与基站之间控制关系也在消减，UTRAN算法和过程由集中式逐渐往分布化转变。
在这样的基础上，目前UTRAN无线网络层的协议和算法还是停留在原来树形结构的模式下。IP UTRAN的引入原则是“只改变传输网络层，尽可能减少对无线网络层的影响”，但这并不妨碍无线网络层推出新的协议和算法来利用传输网络层提供的新功能。
                               发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提出了一种传递协议数据单元信息的方法，能够提高新旧服务小区间协议数据单元(PDU)的同步速度，减少高速下行数据包接入系统在服务小区变更过程中产生的下行传输延迟。
本发明是通过下面的方法实现的。
一种传递协议数据单元信息的方法，包括以下步骤：
当移动台的位置发生变化时，无线网络控制器根据移动台的测量报告选定一个新小区作为目标服务小区，该目标服务小区和源服务小区属于一个基站池(NB-pool)中。
该无线网络控制器通过RRC信令将服务小区变更消息通知该源服务小区和目标服务小区各自所属的基站。该无线网络控制器向该源小区所属基站下达的服务小区变更消息参数中包含了目标服务小区的地址，即目标服务小区所属基站的IP地址+目标服务小区所属基站提供的UDP端口号+目标服务小区ID；该无线网络控制器向该目标小区所属基站下达的服务小区变更消息参数中包含了源服务小区的地址，即源服务小区所属基站的IP地址+源服务小区所属基站提供的UDP端口号+源服务小区ID。
该源服务小区停止向移动台传输下行数据，并将源服务小区的高速媒体接入控制层中未传送完的剩余协议数据单元(PDU)通过源服务小区和目标服务小区各自所属的基站之间的直传链路传送给目标服务小区。
该目标服务小区在接收剩余协议数据单元(PDU)的同时，还正常接收无线网络控制器通过Iub接口下发的新协议数据单元(PDU)，并将接收到的协议数据单元(PDU)存入目标服务小区缓存。
该目标服务小区在接收到任何一路协议数据单元(PDU)时，开始从数据队列首部向移动台发送协议数据单元(PDU)。
该源服务小区将剩余协议数据单元(PDU)全部转发后，向无线网络控制器发送“剩余协议数据单元(PDU)转发完成”的信息。
接着，该无线网络控制器判断移动台对应的基站池(NB-pool)是否需要更新，如果不需要更新，则所述无线网络控制器维持原来的基站池(NB-pool)；如果需要更新，则该无线网络控制器更新基站池(NB-pool)成员并建立与新基站池成员之间的直传链路。
无线网络控制器更新基站池成员的方法包括以下步骤：
无线网络控制器将要淘汰的基站和要添加的基站的IP地址分别记在列表NB-remove和列表NB-add中。当列表NB-remove或列表NB-add不为空，无线网络控制器下发基站池(NB-pool)更新消息给基站池(NB-pool)中管辖当前服务小区的基站，基站池(NB-pool)更新消息包括列表NB-remove和列表NB-add。
管辖当前服务小区的基站收到基站池(NB-pool)更新消息后，通知基站池(NB-pool)中的其他基站建立或释放与管辖当前服务小区的基站之间的直传链路，并在执行完毕后将成功或失败的消息报告给无线网络控制器。
如果无线网络控制器收到成功的消息，则在新基站池(NB-pool)内搜寻下一个目标服务小区，并随时准备发出服务小区变更命令；如果无线网络控制器收到失败的消息，则维持原来的基站池(NB-pool)，并将未成功淘汰或加入的基站记录下来。无线网络控制器还可以在基站池(NB-pool)更新消息中设定新建直传链路的服务质量要求。
该基站池(NB-pool)是由移动台当前所属的基站及与其相邻的若干个基站组成。基站池(NB-pool)中的基站由无线网络控制器指定。基站池(NB-pool)中的基站两两之间建有直传链路，通过直传链路可直接传输基站之间具有设定服务质量的数据。一个基站池(NB-pool)包含的直传链路总数为n(n-1)/2，每个基站同时提供(n-1)条直传链路所需的无线资源，n为基站数。
本发明的显著效果为：本发明同时适用于R5的IP和IP&ATM传输模式，只需要新旧两个服务小区进行协议数据单元(PDU)同步，小区高速媒体接入控制层无需考虑事先的协议数据单元(PDU)队列对齐，也不必打破层间关系来解读协议数据单元(PDU)中的无线链路控制(RLC)序号，减少了Iur/Iub接口延迟在服务小区变更过程中造成的下行传输影响。对基站内部和基站之间的服务小区变更采用相同的无线网络控制器(RNC)信令，简化了信令流程。另外，本发明提出了基站池(NB-pool)的概念，解决了基站在有限资源上的可靠互连问题。
                            附图说明图1：服务小区变更前的传输结构示意图图2(a)：无线网络控制器中协议数据单元(PDU)队列状态图图2(b)：媒体接入控制层缓存中的协议数据单元(PDU)状态图图3：服务小区变更后的传输结构示意图图4：基站池更新后的传输结构示意图
                      具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述：
1)初始状态：
如图1为服务小区变更前的传输结构示意图。在网络侧，存在无线网络控制器1和无线网络控制器2，其中无线网络控制器1是移动台4所属的无线网络控制器。无线网络控制器1连接基站31和基站32，无线网络控制器2连接基站21。基站池(NB-pool)3的成员包括基站31和基站32。每个基站分别下辖三个小区，其中，小区311属于基站31，小区321属于基站32，小区211属于基站21。基站31下辖的小区311是当前服务小区。
基站31和基站32构成了当前基站池(NB-pool)3，无线网络控制器1中的记录表内容为：
第一个基站 基站31(IP地址)
第二个基站 基站32(IP地址)
当前服务基站 基站31(IP地址)
当前基站池(NB-pool)3中包含2个基站和1条直传链路。
2)服务小区更换前的协议数据单元(PDU)传输状态：
在发出服务小区变更命令时无线网络控制器中的无线链路控制(RLC)的协议数据单元(PDU)队列状态如图2(a)所示，其中序列号为0～999的协议数据单元(PDU)已给下发给基站31，序列号为1000以后的协议数据单元(PDU)位于发送窗口内，但尚未来下发给基站31的协议数据单元(PDU)。
此时源服务小区的高速媒体接入控制层缓存中的协议数据单元(PDU)队列状态如图2(b)所示，其中前600个协议数据单元(PDU)已经发送给移动台4，并已收到了移动台4反馈的标志接收成功的确认信息，后400个协议数据单元(PDU)还未收到成功确认。
3)服务小区变更过程：
首先，无线网络控制器1根据移动台4的测量结果选择小区321为目标服务小区。
决策完毕后，无线网络控制器1通过RRC信令向基站31和基站32分别发送“服务小区变更”消息。在给基站31的消息参数中包含了目标服务小区321的标识“基站32的IP地址+基站32的UDP端口号+目标服务小区321的小区ID”；在给基站32的消息参数中包含了源小区311的标识“基站31的IP地址+基站31的UDP端口号+源服务小区321的小区ID”。
然后，源服务小区321停止向移动台4的下行数据传输，通过基站31与基站32之间的直传链路将其高速媒体接入控制层队列中第600～999号协议数据单元(PDU)数据封装在数据帧中传送给目标服务小区321。同时，无线网络控制器1建立与基站32之间的Iub无线链路，将无线链路控制(RLC)  协议数据单元(PDU)队列中序列号为1000～1499的协议数据单元(PDU)发送给目标服务小区321。
目标服务小区321通过基站32的直传链路控制功能接收来自源服务小区321和无线网络控制器1的两路协议数据单元(PDU)，并将它们填入自己的高速媒体接入控制层缓存队列中的适当位置。当缓存队列非空时，目标服务小区321即从队列首部开始向移动台发送协议数据单元(PDU)。
当基站31转发完源服务小区321的剩余协议数据单元(PDU)后，向无线网络控制器1发送服务小区变更确认消息。无线网络控制器1更新基站池(NB-pool)3中的当前服务小区信息。
服务小区变更后，传输结构示意图如图3所示，小区321成为了移动台的当前服务小区。基站池(NB-pool)3中基站的数量和直传链路的总数不变。
无线网络控制器1中的记录表内容为：
第一个基站 基站31(IP地址)
第二个基站 基站32(IP地址)
当前服务基站 基站32(IP地址)
4)基站池(NB-pool)更新过程：
随着移动台位置的移动，无线网络控制器1根据无线网络控制器2发来的邻小区信息，发现小区211与小区321相邻，有可能成为下一个服务小区。因此，决定将小区211所属的基站21加入当前基站池(NB-pool)3中。
由于基站32是当前的服务基站，无线网络控制器1将基站池(NB-pool)更新消息发送给基站32。消息参数中包含有基站21的IP地址和无线网络控制器1对新直传链路的服务质量(QoS)要求。
基站32接到基站池(NB-pool)更新消息后，将基站21的IP地址转发给基站31，并通知其建立与基站21的直传链路。同时基站32也启动与基站21的直传链路建立过程。
通过与基站21进行链路协商，基站31和基站32成功地建立了与基站21的直传链路。基站3 1将建链成功的消息通知基站32。基站32向无线网络控制器1报告基站池(NB-pool)3更新完毕。
如图4所示为基站池(NB-pool)3更新后的传输结构示意图，当前基站池(NB-pool)3中包含3个基站和3条直传链路。
无线网络控制器1更新其基站池(NB-pool)3记录表内容：
第一个基站 基站31(IP地址)
第二个基站 基站32(IP地址)
第三个基站 基站21(IP地址)
当前服务基站 基站32(IP地址)

Claims (7)

1、一种传递协议数据单元信息的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a：当移动台的位置发生变化时，无线网络控制器根据移动台的测量报告选定一个新小区作为目标服务小区，所述目标服务小区和源服务小区属于一个基站池中；
b：所述无线网络控制器发出RRC信令将服务小区变更消息通知源服务小区和目标服务小区各自所属的基站；
c：所述源服务小区停止向移动台传输下行数据，并将源服务小区的高速媒体接入控制层中未传送完的剩余协议数据单元通过源服务小区和目标服务小区各自所属的基站之间的直传链路传送给目标服务小区；
d：所述目标服务小区在接收剩余协议数据单元的同时，还正常接收无线网络控制器通过Iub接口下发的新协议数据单元，并将接收到的协议数据单元存入目标服务小区缓存；
e：所述目标服务小区在接收到任何一路协议数据单元时，开始从数据队列首部向移动台发送协议数据单元；
f：所述源服务小区将剩余协议数据单元全部转发后，向无线网络控制器发送“剩余协议数据单元转发完成”的信息；
g：所述无线网络控制器判断移动台对应的基站池是否需要更新，如果需要更新，进入步骤h；如果不需要更新，则无线网络控制器维持原来的基站池；
h：所述无线网络控制器更新基站池记录表中基站池成员的记录，并建立与新基站池成员之间的直传链路。
2、如权利要求1所述的一种传递协议数据单元信息的方法，其进一步特征在于，所述无线网络控制器更新基站池成员的方法包括以下步骤：
步骤1：所述无线网络控制器将要淘汰的基站和要添加的基站的IP地址分别记在列表NB-remove和列表NB-add中；
步骤2：当列表NB-remove或列表NB-add不为空，所述无线网络控制器下发基站池更新消息给基站池中管辖当前服务小区的基站，基站池更新消息包括列表NB-remove和列表NB-add；
步骤3：管辖当前服务小区的基站收到基站池更新消息后，通知基站池中的其他基站建立或释放与管辖当前服务小区的基站之间的直传链路，并在执行完毕后将成功或失败的消息报告无线网络控制器；
步骤4：如果无线网络控制器收到成功的消息，则在新基站池内搜寻下一个目标服务小区，并随时准备发出服务小区变更命令；如果无线网络控制器收到失败的消息，则维持原来的基站池，并将未成功淘汰或加入的基站记录下来。
3、如权利要求2所述的一种传递协议数据单元信息的方法，其进一步特征在于，所述无线网络控制器可以在基站池更新消息中设定新建直传链路的服务质量要求。
4、如权利要求1所述的一种传递协议数据单元信息的方法，其进一步特征在于，所述无线网络控制器向源小区所属基站下达的服务小区变更消息参数中包含了目标服务小区的地址，即目标服务小区所属基站的IP地址+目标服务小区所属基站提供的UDP端口号+目标服务小区ID；所述无线网络控制器向目标小区所属基站下达的服务小区变更消息参数中包含了源服务小区的地址，即源服务小区所属基站的IP地址+源服务小区所属基站提供的UDP端口号+源服务小区ID。
5、如权利要求1所述的一种传递协议数据单元信息的方法，其进一步特征在于，所述基站池由移动台当前所属的基站及与其相邻的若干个基站组成。
6、如权利要求5所述的一种传递协议数据单元信息的方法，其进一步特征在于，所述基站池中的基站由无线网络控制器指定。
7、如权利要求6所述的一种传递协议数据单元信息的方法，其进一步特征在于，所述基站池中的基站两两之间建有直传链路，通过直传链路可直接传输基站之间具有设定服务质量的数据。
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