CN1636370B - 无线通信系统中数据传送的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在支持广播传输的无线传输系统中数据分组传输的方法和装置。以发送给一个预订户组的IP分组方式提供广播流。PDSN将一个外首部加到每个广播流帧，将该帧标识为多点传输的一部分。所述PDSN将所述帧发送给至少一个PCF，其中，所述PCF为所述预订组中的每个用户复制所接收的帧，减轻所述PDSN的处理。

Description

无线通信系统中数据传送的方法和装置
背景
35U.S.O§120的优先权要求
本专利申请要求美国临时专利申请号60/279970的优先权，其申请日期为2001年3月27日，已转让给它的专利受让人，并因此在这里特别地并入作参考。
参考共同待批的专利申请
本发明涉及下列的在美国专利商标局的专利申请：
“保证数据处理系统安全的方法和装置”由Philip Hawkes等人编著，律师摘要号为010497，与此同时申请，并转让给它的专利受让人，在这里特别地并入作参考；
“无线通信系统中附加开销信息传递的方法和装置”，Nikolai Leung编著，律师摘要号为010439，与此同时申请，并转让给它的专利受让人，在这里特别地并入作参考；
“无线通信系统中广播服务选项频带外传输的方法和装置”，Nikolai Leung编著，律师摘要号为010437，与此同时申请，并转让给它的专利受让人，在这里特别地并入作参考；
“无线通信系统广播信令发送方法和装置”，Nikolai Leung编著，律师摘要号为010438，与此同时申请，并转让给它的专利受让人，在这里特别地并入作参考；
“无线通信系统传输成帧的方法和装置”，Raymond Hsu编著，律师摘要号为010498，与此同时申请，并转让给它的专利受让人，在这里特别地并入作参考；及
“无线通信系统首部压缩的方法和装置”，Raymond Hsu编著，律师摘要号为010500，因此同时申请，并转让给它的专利受让人，在这里特别地并入作参考。
发明领域
本发明涉及无线通信系统，一般和特别地涉及为无线通信系统传输准备的信息压缩的方法和装置。
发明背景
对在无线通信系统上分组数据服务的需求日益增加。因为传统的无线通信系统是为话音通信设计的，支持数据服务的扩展引进许多挑战。大多数设计者最关心的是带宽的保持。在单向传输中，例如广播传输，单一的广播内容提供给多个用户。通过唯一的标识符标识用户，然而该标识符包含在寻址信息中。在这样一种系统中，需要多个基础结构部件复制广播分组，以致能标识多个预定的接收机中的每个接收机。复制传输信号用尽了宝贵的带宽，这样减少通信系统的效率，并增加中间基础结构部件的处理需求。特别对于广播服务，目的地接受器的个数可能非常多，这样引起资源分配和可用带宽的损失的问题。
因此需要一种在无线通信系统中能高效和精确地将数据传送给多个接受器的方法。此外，需要一种能将广播数据发送给多个用户的方法，其中，能唯一地将每个用户标识为目的地接受器。
发明概述
这儿揭示的实施例通过提供无线电系统中发送IP分组的方法，对付上述的需要，其中将能标识多址广播组的一个外首部附加到每个传输帧。
一方面，一种用于在支持广播传输的无线传输系统中传送网际协议分组的方法包括：产生第一传输帧；发送带有内首部第一传输帧，该内首部标识第一传输帧的源和目的地；将一个外首部添加至所第一传输帧和内首部，该外首部标标识第一传输帧的一个多址广播组目的地。
另一方面，一种用于在支持广播传输的无线电传输系统中处理网际协议分组的基础结构部件括：一种用于接收带有内首部的第一传输帧的手段，该内首部标识第一传输帧的源和目的地；一种用于将外首部添加至第一传输帧和内首部的手段，该外首部标识第一传输帧的一个多址广播组目的地；和一种用于将带有外首部和内首部的第一传输帧发送到多址广播组的手段。
又在另一方面，在支持广播服务的无线电通信系统中，经载波发送通信信号，通信信号包括许多传输帧，每个传输帧包括：广播内容的有效载荷，一个标识有效载荷的源和目的地的内首部；及一个标识有效载荷的多广播组目的地的外首部。
附图简述
图1是一支持若干用户的扩展频谱通信系统图。
图2是一支持广播传输的通信系统框图。
图3是一相应于无线电通信系统中广播服务选项的协议堆栈的模型。
图4是一应用于支持无线通信系统中广播服务选项的协议堆栈层的协议表。
图5是一用于无线电通信系统布局内广播服务的信息流的流程图。
图6是一无线电通信系统内的广播流。
图7是无线电通信系统中首部压缩映像。
图8是首部压缩信息的周期广播。
图9是首部压缩协议。
图10是无线电通信系统中广播服务的首部压缩协议。
图11是一无线电通信系统中广播服务的首部压缩流程图。
图12是一无线电通信系统中广播服务的首部压缩流程图。
图13-15是支持广播传输的存取网络。
发明详述
这儿所用的专用词“示例性”意指“用作为一个例子，实例，或例证”。这儿描述为“示例性”的任何一个实施例不需要解释为较佳的或比其他实施例有利的。
有效地利用可用带宽影响到系统的性能和宽度。为此，已经应用各种技术，以减少连同数据或内容信息一起传送的内务信息的大小。例如，在数字传输中，按帧发送数据。帧可以是数据分组的一部分，数据信息的一部分或信息流，例如音频和/或视频流中的连续帧。附加到每个数据帧(和每个分组或信息)的是含有处理信息的首部，允许接收机理解帧内含有的信息。此首部信息看作为开销，即与信息内容一起发送的处理信息。信息内容称作为有效载荷。虽然每个个别首部通常比给定的有效载荷小得多，但发送首部信息的累积效应影响到可用带宽。
数据帧在整个通信系统经由各种基础结构部件发送。在传统系统中，发送到多用户的信息需要在中央分组数据控制点，例如分组数据服务节点(PDSN)，中进行复制。复制操作增加了PDSN的处理需求并浪费带宽。PDSN将多份拷贝发送给基站，基站将信息传递给每个用户。传统方法在单向广播服务中有一个特殊的缺点，其中，许多用户都接收广播传输。在这种场合的PDSN必须复制大量的拷贝，给每份拷贝提供一个特定地址，并单个地发送拷贝。在网际协议(IP)传输中，为每份拷贝准备并发送IP首部信息，引入大量的开销。
通常需要PDSN提供附加的标识每个目的地接收机的首部信息。对于广播服务，目的地接受器的数量可以是非常大，这样造成资源分配和可用带宽损失的问题。
无线电通信系统的一个示例性实施例应用一种能减少由基础结构部件所用的带宽，同时满足系统的精度和传输需求的数据传送方法。在示例性实施例中，复制是在基站(BS)或分组控制功能(PCF)进行的，使PDSN或中央分组数据路由器自由，将带有多址广播首部的信息发送给广播中涉及的每个BS或PCF。示例性实施例支持单向广播服务。广播服务给多用户提供视频和/或音频流。广播服务的用户“调谐”到指定信道，以存取广播传输。因视频广播的高速传输所需的带宽很宽，希望减少与这种广播传输相关的任何开销量。
下面讨论导出示例性实施例，首先通常给出一种扩展频谱无线电通信系统。接着，引入广播服务；其中，该服务称作为高速广播服务(HSBS)，并且该讨论包括示例性实施例的信道分配。然后，介绍预约模式，包括付费预约，免费预约，和混合预约计划的选项，类似于电视传输目前可用的选项。然后详细介绍访问广播服务的细节(specifics)，介绍使用服务选项，定义一个给定传输的细节。根据系统布局，即基础结构部件，讨论广播系统中的信息流。最后，讨论在示例性实施例中所用的首部压缩。
注意：提供示例性实施例作为整个讨论中的范例；然而，替代实施例可以导入各个方面而不背离本发明范畴。特别地，本发明适用于数据处理系统、无线电通信系统、单向广播系统及任何希望能有效地传输信息的其他系统。
无线通信系统
示例性实施例应用一种扩展频谱无线通信系统，该系统支持广播服务。广泛地应用无线通信系统，以提供各种类型的通信，例如，话音、数据、等等。这些系统可以是基于码分多址(CDMA)，时分多址(TDMA)或其它一些调制技术。CDMA系统提供某些优于其他类型系统的优点，包括增加系统容量。
系统可以设计成能支持一种或多种标准，例如“用于双模宽带扩展频谱蜂窝系统的TIA/EIA/IS-95-B移动站基站兼容标准”，这儿称作为IS-95标准；由名为“第3代合作项目”协会，这儿称为3GPP，提供的标准，收录在一套文件内，该套文件含有：文件号3G TS 25.211，3G TS 25.212，3G TS 25.213和3G TS 25.214，3G TS 25.302，这儿称为W-CDMA标准；由名为“第3代合作项目2”的协会，这儿称为3GPP2，提供的标准；和TR-45.5，这儿称为cdma2000标准，从前称为IS-2000MC。因此，这里将上文引用的标准特别地引入作参考。
每种标准特别定义了数据从基站传输到移动站的处理过程，反之亦然。作为示例性实施例，下列讨论考虑到扩展频谱通信系统与CDMA2000协议标准一致。另一个实施例可以引入另一个标准。再一个实施例可以将这儿揭示的压缩方法应用到其他类型的数据处理系统。
图1用作通信系统100的一个例子，该通信系统100支持多个用户，并能够至少实现本发明若干方面和实施例。各种算法和方法中的任何一种可以用于安排系统100中的传输。系统100为多个单元102A到102G提供通信，每个单元分别由相应的基站104A到104G提供服务。在示例性实施例中，一些基站104有多根接收天线，而其他基站仅有一根接收天线。相似地，一些基站104有多根发射天线，而其他基站仅有单根发射天线。没有限制发射天线和接收天线的组合。因此，有可能某一基站有多根发射天线和单根接收天线，或有多根接收天线和单根发射天线，或有单根发射天线和单根接收天线，或有多根发射天线和多根接收天线。
覆盖区内的终端106可以是固定的(即静止的)或移动的。如图1所示，各种终端分布在整个系统。例如依据是否应用软式交递，或是否将终端设计和工作于(同时地或顺序地)从多个基站接收多个发送，每个终端106在任何给定时刻，在下行链路和上行链路上可与至少一个和可能更多个基站104通信。CDMA通信系统的软式交递在该领域中是众所周知的，并在美国专利申请号5101501，标题为“CDMA蜂窝式电话系统中提供软式交递的方法和装置”，中作了详细地描述，该专利已转让给本发明受让人。
下行链路指的是从基站到终端的传送，而上行链路指的是从终端到基站的传送。在示例性实施例中，一些终端106有多根接收天线，而其他终端仅有一根接收天线。在图1，基站104A在下行链路将数据发送给终端106A和106J，基站104B将数据发送给终端106B和106J，基站104C将数据发送给终端106C，等等。
对无线电数据传输需求的日益增加以及经无线通信技术的可用服务拓展已导致特殊数据服务的发展。一种这样的服务称为高数据率(HDR)服务。在“EIA/TIA-IS856cdma2000高速率分组数据空中接口规范”，称为“HDR规范”中建议一种示例性HDR服务。HDR服务一般是对话音通信系统的覆盖，提供无线通信系统中传送数据分组的一种有效方法。因为增加了发送数据量和传送数量，无线电传输可用的有限带宽变为临界资源。因此需要安排通信系统中传输的一种有效和合理的方法，以能最优地利用可用带宽。在示例性实施例中，在图1中描述的系统100与含有HDR服务的CDMA型系统相一致。
高速广播系统(HSBS)
在图2中描述了无线通信系统200，其中，视频和音频信息提供给PDSN 202。视频和音频信息可以来自电视节目或无线电传输。可以分组数据提供这些信息，例如按IP分组。PDSN 202处理IP分组，用于存取网络(AN)内的分配。如描述的，AN定义为含有BS 204的系统的一部分，该BS 204与多个移动站(MS)206相联系。PDSN202耦合到BS 204。对于HSBS服务，BS 204从PDSN 202接收信息流，并将设定信道上的信息提供给系统200内的用户。
在一个给定区域，有几种方法可以应用HSBS广播服务，设计一个系统中要考虑的因素包括，但不局限于，支持的HSBS会话的数量，频率分配数，和支持的广播物理信道数。
HSBS是无线通信系统中，空中接口上提供的信息流。“HSBS信道”指的是单逻辑HSBS广播会话，如同由广播内容定义的。注意：给定HSBS广播信道的内容可以随时间而改变，例如上午7点新闻，上午8点气象，上午9点电影等。基于时间的安排类似于单TV信道。“广播信道”指的是单正向链路的物理信道，即，一个给定的沃尔什码，该物理信道传输广播通信量。广播信道，BCH，相应于单个(分多路)信道。
单个广播信道能支持一个或多个HSBS信道；在这种情况下，HSBS信道在单个广播信道内按时分多路(TDM)方式多路复用。在一个实施例中，在一个区段内，在多于一个广播信道上配置单个HSBS信道。在另一个实施例中，单个HSBS信道配置有不同频率，给那些频率内的预订户提供服务。
按照示例性实施例，图1中描述的系统100支持称作为高速广播服务(HSBS)的高速多媒体广播服务。该服务的广播能力旨在以足以支持视频和音频通信的数据速率提供广播内容。作为一个例子，HSBS的应用可以包括电影，体育运动等的视频流。HSBS服务是基于网间协议(IP)的分组数据服务。
按照示例性实施例，服务提供者称为内容服务器(CS)，其中CS给系统用户通告这种高速广播服务的可用性。任何希望接收HSBS服务的用户可以与CS预约。然后预订户能够以各种方式扫描由CS提供的广播服务表。例如广播内容可以经过下列方式传播：广告，短管理系统(SMS)消息，无线应用协议(WAP)，和/或通常与移动无线通信相一致的以及便于移动无线通信的一些其他手段。移动用户称作为移动站(MSs)。基站(BSs)发送与HSBS相关的开销消息的参数，例如在信道和/或指定用于控制和信息的频率上发送的那些信息，即非有效载荷信息。有效载荷是指传输的信息内容，其中对于广播会话，有效载荷是广播内容，即，视频节目，等。当广播服务预订户期望接收一广播会话，即一个特殊广播安排节目，MS读取开销消息并了解合适配置。然后，MS调谐至HSBS信道，并接收该广播服务内容。
示例性实施例的信道结构与cdma2000标准相一致，其中，正向辅助信道(F-SCH)支持数据传输。一个实施例汇集了大量的正向基本信道(F-FCHs)或正向专用控制信道(F-DCCHs)，以满足数据服务的较高数据速率需求。示例性实施例利用F-SCH作为前向广播补充信道(F-BSCH)的基础，支持64kbps的有效载荷(不包含RTP开销)。也可以修改F-BSCH，以支持其他有效载荷率，例如，通过将64-kbps有效载荷率细分为较低速率的子数据流。
一个实施例也能用不同方式支持群呼叫。例如，一个方法是使用现有的的单广播信道，即，每个MS的一条正向链路信道而不共享F-FCH(或F-DCCH)。在另一个例子中，使用正向链路上的F-FCH(相同区段内的组员共享)和F-DCCH(无帧，但在大多数时间内为正向功率控制子信道)和反向链路上的R-DCCH。又在另一个例子中，利用了正向链路上的高速率的F-BSCH和反向链路上存取信道(或加强型存取信道/反向公共控制信道组合)。
因为具有高数据速率，示例性实施例的F-BSCH可以使用基站正向链路功率的非常大的一部分，以提供合适的覆盖。这样，_HSBS物理层的设计聚焦于改善广播环境内的效率。
为了对视频服务的足够支持，系统设计考虑到各种方式发送信道所需的基站功率以及相应的视频质量。设计的一个方面是在覆盖边缘和接近单元站区的感觉视频质量之间的主观协调。因为减少了有效载荷率，就增加了有效错误校正码速率，因此，给定的基站发射功率应当在单元边缘提供更好的覆盖。对于位于接近基站的移动站，信道的接收无误差，并由于降低了信源率，会降低视频质量。该相同协调也可应用到其他F-BSCH能够支持的非视频应用中。对这些应用，降低由信道支持的有效载荷率，以减少下载速率的代价来增大覆盖。视频质量和数据吞吐量与覆盖区之间的相对重要性的平衡是主观的。所选的配置寻求特殊应用的最优化配置，以及所有可能性中的良好协调。
F-BSCH的有效载荷率是一个重要设计参数。下面假设可以用于设计按照示例性实施例的支持广播传输的一种系统：(1)、目标有效载荷率为64kbps(每秒64k比特)，能提供一种可接受的视频质量；(2)、对于成帧视频服务，有效载荷率假设每个实时传输协议(RTP)分组的分组开销为12个8比特字节；(3)、RTP和物理层之间所有层的平均开销约为每个分组64个8比特字节加上由多路分组数据单元(MUXPDU)首部所用的每个F-SCH帧8比特的开销。
在示例性实施例中，对于非视频广播服务，所支持的最高速率为64kbps。然而，也可以达到低于64kbps的许多其它可能的有效载荷率。
预约模式
对HSBS服务，有几种可能的预约/收费模式，包括自由存取，控制存取，和部分地控制存取。对于自由存取，客户不需要经过预约，就能接收服务。BS广播不加密内容，感兴趣的移动站能够接收节目。服务提供者的收入可以通过广告产生，该广告也可以在广播信道发送。例如能够发送即将放映的影片摘录，电影制片厂将给服务提供者付费。
对于控制存取，MS用户需预订服务，并付相应的费用以接收广播服务，未预约的用户不能接收HSBS服务。通过对HSBS传输/内容进行加密，以使只有预约的用户能够解密该内容，就能够达到控制存取。这可以使用空中(over-the-air)密钥交换程序。这样的安排提供更高的安全性并防止服务的窃取行为。
混合存取方案，称为部分控制存取，提供作为基于预约服务的HSBS服务，即加密的HSBS服务，带有间歇性未加密的广告传输。这些广告旨在鼓励对加密HSBS服务的预约。MS通过外部装置能够知道这些未加密段的安排。
HSBS服务选项
HSBS服务选项由下面定义：(1)、协议堆栈；(2)、协议堆栈内的选项；和(3)、建立及同步服务的程序。图3和4中描述依据示例性实施例的协议堆栈。如图3所描述的，协议堆栈是基础结构部件，即，示例性实施例中的MS，BS，PDSN和内容服务器(CS)为专用的。
继续参考图3，对于MS应用层，该协议规定音频编解码器，视频编解码器，以及视觉文件。另外，当使用RTP时，协议规定无线电传输协议(RTP)有效载荷类型。对于MS传输层，协议规定用户数据报协议(UDP)端口。由协议规定MS安全层，其中当安全最初与CS相关时，经由带外信道提供安全参数。网络层规定IP首部压缩参数。
消息流
图5描述对于一个给定系统布局的示例性实施例的呼叫流。该系统包括MS，BS，PDSN和CS，如在水平轴上列出的。垂直轴表示时间。用户或MS是HSBS服务的预订户。在时刻t1，MS和CS协商广播服务的预约安全。协商包括密钥的交换和维持等，用于接收广播信道上的广播内容。用户依据接收到的加密信息，与CS建立安全联系。加密信息可以包含来自CS的广播存取密钥(BAK)或密钥组合等。按照示例性实施例，CS在分组数据会话期间，例如经由点对点协议(PPP)，WAP或其他带外方法，在专用信道上提供加密信息。
在时刻t2，MS调谐到广播信道，并开始接收数据分组。恰好在这一点上，MS不能够处理所接收的数据分组，因为IP封装安全有效负载(IP/ESP)首部经可复首部压缩(ROHC)被压缩，而且MS的解压缩器还没有启动。在时刻t3，PDSN提供首部压缩信息(下文中详述)。从ROHC分组首部，MS检测并获得从PDSN定期发送给广播信道的一个ROHC初始化&更新(IR)分组。ROHC IR分组用于初始化MS解压缩器的状态，允许它对所接收分组的IP/ESP进行解压缩。然后，MS能够处理所接收分组的IP/ESP首部，然而，MS需要进一步的信息，以处理ESP有效载荷，因为有效载荷是在CS用短期密钥(SK)加密的。SK起着与BAK协调的作用，其中SK是在接收机用BAK加密的。CS提供进一步的加密信息，例如在时刻t4的已更新的密钥信息或当前的SK。注意：CS周期性地给MS提供这种信息，以保证广播进行的安全性。在时刻t5，MS从CS接收广播内容。注意：另一个实施例可以引入另一压缩和解压缩方法，能提供首部信息的有效传输。另外，再一个实施例可以执行各种安全选项，以保护广播内容。又一个实施例可以提供无保护的广播服务。MS使用加密信息，例如SK，解密并显示广播内容。
压缩
按照示例性实施例，在专用广播信道上发送广播内容。传输层提供加密开销，用于在IP分组携带广播内容。系统支持数据压缩，并特别支持首部压缩。依据所需的平均吞吐量(包括传送/加密开销，数据链路层开销，及物理层开销)及用户感觉的广播质量，决定数据的压缩。在每个IP数据分组中携带更多的广播内容，能减少开销，并因此减少广播信道的带宽。相反，压缩增加能影响到用户视觉的数据分组误码率(PER)。这是由于每个长IP数据分组的传输需跨过多个物理层帧，并因此与帧误码率(FER)的增加相关联。如果载波决定使用小的IP分组，以改善广播质量，载波可以选择首部压缩，以减少IP分组传送和加密的开销。
RTP/UDP/IP协议用于将广播内容从CS传送给MS，并以传送模式由密封装安全有效载荷(ESP)保护广播内容。传送开销是RTP/UDP/IP首部，每个IP分组数据的开销为40字节。加密开销是以ESP首部，初始化向量(IV)，及ESP片尾的形式。ESP首部和IV是插在IP首部和UDP首部之间。ESP首部头由安全参数索引(SPI)(4字节)和序号(4字节)构成。IV的长度对所使用的加密算法是特定的。对于高级加密标准(AES)密码算法，IV的长度为16个字节。ESP片尾附加在UDP数据报末尾，并由补白(padding)，下个首部(1字节)，及补白长度(1字节)构成。因为AES算法的密码块大小为16字节，补白范围为0到15字节。取平均补白大小的最大函数产生8字节。对于一个IP数据分组，由于传送和加密，总开销的范围从66字节到81字节，平均开销为74字节，不包括从PDSN到MS的数据链路层开销。
首部压缩，例如加强型首部压缩(ROHC)，可以用于将IP首部和ESP首部的SPI字段从24字节减少到2字节。未压缩ESP首部的序号，因为它用于压缩分组的排序。未压缩IV，因为每个分组是任意改变。不能压缩UDP/RTP首部和ESP片尾，因为它们经过加密。因此，如果ROHC用于压缩IP/ESP首部，由于传送和加密，平均开销从每个IP分组的74字节减少到52字节。
按照示例性实施例，应用首部压缩，例如加强型首部压缩(ROHC)，以避免传播压缩错误。如图7所示，首部信息从24字节压缩到2字节。首部500包含IP首部502和SPI部分504。压缩算法在压缩后产生2字节的结果。与传统的首部压缩，其中在MS和PDSN或其它基础结构部件之间需要某种类型的协商，相对比，示例性实施例提供压缩信息的单向传输。MS不需要请求压缩信息，即，首部压缩参数，足以用于对MS所接收信息进行解压缩。相反，PDSN周期性地提供如图8所描述的压缩信息。PDSN在广播信道提供夹杂广播内容的压缩信息。因为不需要一个独立信道，数据流内提供的控制信息称作为“带内”。如所描述的，广播流600包括广播内容部分604和解压缩信息，即，压缩信息602。提供具有TDECOMPRESSION周期的压缩信息。另一个实施例可以在预定事件发生时提供压缩信息，而不是周期性地提供。因为MS不需请求解压缩信息，PDSN以可以防止存取广播内容中的延迟的频率供给信息。换句话说，PDSN应当经常提供该信息，以使MS可以在任何时候存取广播，不必要等待解压缩信息。
注意：ROHC可以按单向模式运行，其中数据只按从压缩器到解压缩器一个方向发送。因此在这种模式下，使ROHC在链路上可使用，其中从解压缩器到压缩器返程通路为不能使用或不希望的。在MS对从广播信道接收的数据分组能够进行解压缩之前，要初始化解压缩器的状态。为了该目的，使用初始化&更新(IR)分组。对于ROHC初始化，有两种可选择的方法。
预订户“调谐”到广播信道并等待由PDSN内的ROHC压缩器周期性发送的ROHC IR分组。对MS来说，可能需要频繁的ROHC IR分组，以便快速地开始对所接收数据分组进行解压缩。频繁的ROHC分组可能在广播信道用去太多的带宽。对IP/ESP压缩文件，一个IR分组约为30字节。如果IR分组每250毫秒发送一次，该处理将在广播信道消耗约1kbps。空中传输中丢失IR分组将进一步使MS延迟获得ROHC的初始化。
如果由于分组丢失，或在所接收的压缩首部中的剩余误差，或失败等，不能同步地解压，可能传播生成的解压缩误差，直到解压缩重新同步或重新初始化为止。ROHC压缩首部含有循环冗余码校验(CRC)，CRC是在压缩前从整个首部中计算获得的。该CRC允许进行解压缩，以执行局部上下文修补，以使上下文同步(在分组丢失和剩余误差情况下)。当从失败中恢复解压缩时，周期性的IR分组有效地重新初始化解压缩过程。
数据链路层
在PDSN和MS之间应用数据链路层成帧协议或传输层协议，以描绘从广播信道接收的分组。参考图3，传输层的信息，标识为链路层，是在PDSN和MS之间提供的。成帧信息是在PDSN处产生的，并经BS提供给MS。PDSN从CS接收IP流，并依据预定的成帧协议将IP流分成帧。如在示例性实施例中描述的，PDSN应用高级数据链控制(HDLC)的成帧协议版本。HDLC相应于开放系统互连(OSI)参考模型7层结构中的层2，其中层2称作为数据链路层。HDLC协议寻求提供网络节点间的无错误数据传送。为此目的，将HDLC层设计成能保证数据通过下一层的完整性。换句话说，成帧协议寻求再生接收的数据完全与原始发送的数据一样，没有错误，没有信息丢失，并按正确次序。
示例性实施例应用HDLC成帧的一个版本，该版本HDLC使用HDLC定义参数的一子集。图9描述HDLC成帧的一个实施例，其中帧700分组括多个字段，如同由RFC 1662概述的HDLC协议定义的。字段702定义帧开始的标志(FLAG)或指示。FLAG含有一个设定的比特长度并由预定的比特模式定义。HDLC便于应用，因为它是通用的标准化协议。全HDLC成帧协议的一个缺点是在发射器产生帧和在接收机检索帧需要处理时间
特别地，HDLC协议被看作为处理器的加强器，因为需要进一步处理以保证有效载荷不包括如FLAG的相同比特序列。在发射器，如果在有效载荷中检测到FLAG比特序列，将一个换码符插入有效载荷中，将FLAG标识为有效载荷的一部分，而不表示帧的开始。添加换码符的过程称作为帧有效载荷中0x7E和0x7D的16进制模式“换码符”。下文中详细描述一种称作为高效成帧协议的另一方法，该协议的处理器加强器低于HDLC类的成帧处理。图9描述使用HDLC成帧以传输PPP帧的选项。对于HSBS操作，通过消除单向广播中的不需要的、或含有较少含义和/或提供较少信息的字段，能够减少HDLC类的成帧开销。如在上文中所描述的，FLAG是表示HDLC帧开始的一个预定比特序列。示例性实施例引入一个FLAG或其他的帧开始指示器802，如图10格式800内所描述的。与图9的格式作对比，在示例性实施例中帧末端不用开销信息指示。因为格式700的地址和控制字段含有静态值，在格式800中不包含这些字段。
继续参考图10，因为协议字段708(图9)的目的是标识有效载荷的类型，例如链路控制协议(LCP)分组，ROHC分组，IP分组等，广播操作不需要该鉴别器，因为广播信道中所有的数据分组属于相同类型。例如，如果ROHC压缩用于分组传输，广播信道中的所有分组都处理为ROHC分组。ROHC分组的类型，例如IR分组，压缩分组等，是由ROHC分组首部中的分组类型字段区别。因此，在格式800不包含协议字段。此外，格式800在有效载荷804后含有出错检查字段806。出错检查字段806给接收机提供信息，以允许接收机检查接收的有效载荷内的错误。示例性实施例引入帧校验和(FCS)，FCS可以规定为空(null)，16比特，或32比特。因为在广播信道中，HDLC帧可以跨越多个物理帧，建议使用16比特的FCS。
在RFC 1662中定义的8位字节填充过程也可应用到该示例性实施例，其中在FCS计算后，PDSN中的HDLC发射器检查0x7E和0x7D模式的HDLC帧中的每个字节(不包括标志)。将模式0x7E编码为0x7D和0x5E，而将模式0x7D编码为0x7D和0x5D。HDLC发射器不编码任何其他模式。这暗示RFC 1662中定义的异步控制字符图(ACCM)设置为全零。
HDLC成帧开销为3字节，加上8位字节填充开销。假定均匀地分配字节图案，8位填充平均开销是每128字节HDLC帧为1个字节。例如，如果有效载荷为256字节，HDLC成帧开销平均为5字节。
图11是在发射器执行成帧方法的流程图。在步骤902，发射器通过确定分组化数据的有效载荷部分并产生开始标志(SOF)，形成广播帧。然后，在步骤904，发射器检查该帧，在有效载荷内是否含有SOF序列。如果在有效载荷内找到SOF序列，在步骤912，发射器添加换码字符。否则，在步骤906，发射器将SOF添加至有效载荷，并在步骤908提供一个出错检查机构。在步骤910发送该帧。发送的帧含有图10的格式800。另一个实施例可以在帧格式中执行其他字段，并可引入任何形式的分类符，以定位有效载荷中内的SOF序列。
图12是在接收机执行的分离帧方法920的流程图。在步骤922，处理过程开始于接收广播帧。在步骤924，接收机标识SOF，并在决策菱形框926检查有效载荷中的换码字符。如果在有效载荷内找到换码字符，或其他SOF序列标识符，在步骤932，接收机剥离该换码符，否则，在步骤928，接收机执行出错检查，并在步骤930，处理该帧。
存取网络
在图13中描述系统100的一般存取网络布局，该系统具有CS 1002，PDSN1004，和两个PCF：PCF1 1006和PCF2 1008。图13包含分组图表，说明系统1000描述的每个基础结构部件的传输。如所描述的，CS 1002准备IP信息分组，并在至少一帧内发送该信息分组，所述至少一帧含有有效载荷和内首部H1。内首部含有源和目的地信息，其中源信息标识CS 1002，而目的地信息标识预约组。CS 1002将该帧发送给PDSN 1004，PDSN 1004将目的地预约组映射到一组有效预订户中的单个预订户。
PDSN 1004确定该目的地预约组内有效组中单个用户的号码，并为那些用户中的每个用户复制从CS 1002接收的帧。PDSN 1004确定相应于预约组内每个用户的PCF(s)。然后，PDSN 1004将一个外首部H2添加至每个准备好的帧上，其中，H2标识PCF。然后，PDSN 1004将该帧发送给PCF(s)。来自PDSN的传送包括原来的有效载荷，首部H1，和首部H2。如所描述的，PDSN 1004将N个传输帧发送给PCF1 1006，并将M个传输帧发送给PCF2 1008。N个传输帧相应于经PCF1 1006服务的预约组中的N个用户，而M个传输帧相应于经PCF21008服务的预约组中的M个用户。在这种情况中，PDSN 1004将接收帧复制多次，用于传送给相应的预订户。
图14描述系统1020的一个示例性实施例，具有经PDSN 1024与PCF1 1026和PCF2 1028通信的CS 1022。如所描述的，CS 1022准备IP信息分组，并在至少一帧内发送该信息分组，所述至少一帧含有有效载荷和内首部H1。内首部含有源和目的地信息，其中，源信息标识CS 1022，而目的地信息标识预约组。CS1022将该帧发送给PDSN 1024，其中，PDSN 1024添加一个外首部H2，其中H2给该帧安排到至少一个PCF的路线。然后，PDSN将该帧发送给PCF(s)。来自PDSN 1024的发送含有原来的有效载荷，首部H1，和首部H2。如所描述的，PDSN 1024将一个传输帧发送给PCF1 1026，并将一个传输帧发送给PCF21028。PCF1 1026将一个传输帧发送给预约组内的N个用户。PCF2 1028将一个传输帧发送给预约组内的M个用户。
按照示例性实施例，广播CS将含有加密广播内容的IP分组发送给由D类多点IP地址标识的多点通信组。该地址用在IP分组的目的地地址字段。一个给定的PDSN 1024参预这些分组的多点通信发送。在首部压缩后，PDSN 1024将每个分组放在要发送的HDLC帧内。由通用路由封装(GRE)分组压缩该HDLC帧。GRE分组首部的密钥字段使用一个特殊值，以表示广播载体连接。用20字节IP分组首部添加至GRE分组，该IP分组首部含有标识PDSN 1024的IP地址的源地址字段，而目的地地址字段使用D类多点地址。建议这个多点IP地址不同于由广播CS使用的地址。系统1020至少配置相应PCF和PDSN的一张多点路由选择表。按序列提供广播连接中传送的分组；在示例性实施例中，允许GRE排序功能。在多点路由器中进行IP多点分组的复制。
在示例性实施例中，每个PCF进一步耦合到一个BSC(未示出)，其中一个给定BSC可以复制分组，并将它们发送给另一个BSC。BSC链路产生更好的软式交递性能。BSC的固定产生更好的软式交递性能。固定BSC复制传输帧，并将它与相同时间标记一起发送给它相邻的BSC。时间标记信息对软式交递操作是至关重要的，因为移动站从不同的BSC接收传输帧。图15中也描述了示例性实施例，其中PDSN和PCF间的接口标识为IP接口或IP网云，标为A10接口。PCF和BSC间的接口标识为IP接口或IP网云，标为A8接口。然后将BSC耦合到广播信道。
按照另一个实施例，将广播服务发送给由同一个PCF可达到的所有BSC。考虑到PCF1是能够经IP接口与多个BSC通信，而PCF2与一个BSC集成在一起的情况。在从PDSN 1024接收IP分组时，PCF1将IP分组的源地址字段转换成PCF1 IP地址，并适当地传送广播的分组。在广播中必须顺序地传送分组。IP接口的多点路由器(未示出)在广播中复制分组。在经IP接口接收的IP分组时，相应的BSC移去IP/GRE首部，并恢复HDLC帧。然后，BSC经空中接口将这些帧发送给广播信道。相似地，与一个BSC集成在一起的PCF2将从IP接口恢复HDLC帧，并经空中接口将它们发送给广播信道。此实施例存在一个软式交递问题，因为由同一个PCF传送的广播分组异步地到达不同的BSC，在BSC间的软式交递期间，引起同步问题。
那些本领域的技术熟练人员将理解：用任何一种不同工艺和技术可以表示信息和信号。例如，可以用电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子、或任何它们的组合表示上面整个描述中涉及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号、和码片。
那些在本领域技术熟练人员将进一步理解：可以将连同这儿揭示的实施例一起描述的各种示例性逻辑部件、模块、电路及算法步骤，实施为电子硬件、计算机软件、或两者的组合。为清楚地说明这种硬件和软件的互换性，上面已经描述了各种描述性的元件、部件、模块、和步骤，一般是依据它们的功能。这种功能性是否实施为硬件或软件取决于特殊应用和任何加于整个系统的设计约束。熟练技工可以用各种方法为每个特殊应用实施所述的功能。但是这种实施不应解释为导致背离本发明范畴。
可以用设计成能执行这儿所述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑装置、分立门或晶体管逻辑、分立硬件元件、或任何它们的组合，实施或执行连同这儿揭示的实施例描述的各种示例性逻辑部件、模块、和电路。通用处理器可以是微处理器，但作为替中，处理器可以是任何传统的处理器、控制器、微处理器或状态机。也可以将处理器实施为计算装置的组合，例如DSP和微处理器的组合、多台微处理器、连同一个DSP机芯在内的一台或多台微处理器、或其它任何这样配置。
可以直接在硬件、在处理器可执行的软件模块、或在两者的组合中实施连同这儿揭示的实施例所描述的方法或算法步骤。软件模块可以驻留在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可拆卸盘、CD-ROM、或技术上已知的其他形式存储介质内。一种示例性的存储介质耦合到处理器，这样处理器能够从存储介质上读和写信息。在另一实施例中，存储介质可以集成进处理器。处理器和存储介质可以驻留在ASIC内。ASIC可以驻留在用户终端内。在又一实施例中，处理器和存储介质作为分立元件驻留在用户终端。
所揭示实施例的上述描述用来使任何技术熟练的人员可制作或使用本发明。那些本领域的技术熟练人员极易明白：可对这些实施例进行各种修改，这儿定义的一般原理可以应用到其他实施例，而不背离本发明的精神和范畴。这样，本发明旨在不限制这儿所示的实施例，而是与这儿揭示的原理和新颖功能相一致的广泛范畴相一致。

Claims (9)

1.一种用于在支持广播传输的无线传输系统中传送网际协议分组的方法，其特征在于，所述方法包括：
产生传输帧；
发送带有内首部的所述传输帧，所述内首部标识所述传输帧的源和目的地，其中，所述目的地标识预约组；
将一个外首部加到所述传输帧和内首部，所述外首部标识所述传输帧的一个多址广播组目的地，其中，所述多址广播组目的地指定控制分组数据服务节点(PDSN)和基站之间的分组传输的至少一个分组控制功能(PCF)，其中所述PDSN向所述至少一个PCF发送所述传输帧，且每个PCF在与每个PCF相关联的预约组向用户发送所述传输帧。
2.按照权利要求1所述方法，其特征在于，所述产生传输帧进一步包括：
压缩所述内首部。
3.按照权利要求1所述方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
将所述传输帧多址广播给预约组。
4.按照权利要求3所述方法，其特征在于，所述传输帧是广播信息流的一部分，且其中，所述预约组是所述广播信息流的预订户。
5.一种用于在支持广播传输的无线传输系统中处理网际协议分组的方法，其特征在于，所述方法包括：
接收具有内首部的传输帧，所述内首部标识所述传输帧的源和目的地，其中，目的地标识预约组；
将一个外首部加到所述传输帧和内首部，所述外首部标识所述传输帧的一个多址广播组目的地，其中，多址广播组目的地指定控制分组数据服务节点(PDSN)和基站之间的分组传输的至少一个分组控制功能(PCF)；及
将带有所述外首部和内首部的所述传输帧发送给所述多址广播组，其中每个PCF在与每个PCF相关联的预约组向用户发送所述传输帧。
6.按照权利要求5所述方法，其特征在于，所述传输帧是广播信息流的一部分，且其中，所述多址广播组包括所述广播信息流的预订户。
7.按照权利要求6所述方法，其特征在于，所述传输帧是广播信息流的一部分，且其中，所述预约组是所述广播信息流的预订户。
8.一种用于在支持广播传输的无线传输系统中处理网际协议分组的基础结构部件，其特征在于，所述基础结构部件包括：
用于接收带有一个内首部的传输帧的装置，所述内首部标识所述传输帧的源和目的地，其中，所述目的地标识预约组；
用于将一个外首部加到所述传输帧和内首部的装置，所述外首部标识所述传输帧的一个多址广播组目的地，其中，所述多址广播组目的地指定控制分组数据服务节点(PDSN)和基站之间的分组传输的至少一个分组控制功能(PCF)；及
用于将带有所述外首部和内首部的所述传输帧发送给所述多址广播的装置，其中每个PCF在与每个PCF相关联的预约组向用户发送所述传输帧。
9.在一种支持广播服务的无线通信系统中，一种传输至少一个帧的方法，其特征在于，所述方法包括：
准备信息分组，并在至少一帧发送该信息分组，所述至少一帧含有有效载荷和内首部，所述内首部标识所述有效载荷的一个源和一个目的地，其中，所述目的地标识预约组；及
将一个外首部添加至所述至少一帧，所述外首部标识所述有效载荷的一个多址广播组目的地，其中，所述多址广播组目的地指定控制分组数据服务节点(PDSN)和基站之间的分组传输的至少一个分组控制功能(PCF)，其中所述PDSN向所述至少一个PCF发送所述至少一帧，且每个PCF在与每个PCF相关联的预约组向用户发送所述至少一帧。
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