CN1738443A - 错误指示报文发送方法及错误指示报文处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种错误指示报文发送方法及错误指示报文处理方法，使得能够有效减小大量Error Indication报文对系统产生的影响，避免由于Error Indication报文导致正常业务受到损害或设备瘫痪的现象。本发明的原理在于分别通过Error Indication报文发送缓存队列和Error Indication报文接收缓存队列控制Error Indication报文的发送速率和处理速率，并通过丢弃超过发送或接收缓存队列容纳能力的多余的Error Indication报文，确保业务或系统不受到大量Error Indication报文的影响。

Description

错误指示报文发送方法及错误指示报文处理方法

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及第三代移动通信(The Third Generation，简称“3G”)系统中的数据传输和处理技术。

背景技术

随着以通信技术和计算机技术为标志的高科技的发展，蜂窝移动通信给人们带来极大的便利，目前其发展经历了三代，而今的第三代蜂窝移动通信已经取得了突破性进展，经过各种电信化标准组织的讨论和研究，它形成了三个主要的世界标准，宽带码分多址(Wideband Code Division MultipleAccess，简称“WCDMA”)就是其中最具潜力的技术之一。

WCDMA通信系统采用了无线接入网络(Radio Access Network，简称“RAN”)加核心网络(Core Network，简称“CN”)的结构。其中RAN用于处理所有与无线有关的功能，而CN处理WCDMA系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。通常也把通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System，简称“UMTS”)系统称为WCDMA通信系统。在WCDMA核心网中，UMTS/通用分组无线业务(General Packet Radio Service，简称“GPRS”)骨干网与通用无线分组服务支持节点(GPRS Support Node，简称“GSN”)之间的用户数据传输采用的是通用无线分组服务隧道协议用户面协议(GPRS Tunneling ProtocolUser，简称“GTP-U”)。同时，在无线网络控制器(Radio Network Controller，简称“RNC”)和通用分组无线业务服务支持节点(Serving GPRS SupportNode，简称“SGSN”)之间用户数据传输也采用了GTP-U协议承载。

熟悉本领域的技术人员知道，CN从逻辑上分为电路交换(CircuitSwitched，简称“CS”)域和分组交换(Packet Switched，简称“PS”)域。而第三代移动通信合作项目(The Third Generation Partnership Project，简称“3GPP”)TS 23.060中规定，3G用户在需要进行PS业务时，必须首先在3G网络中发起分组数据协议(Packet Data Protocol，简称“PDP”)上下文激活流程，即UMTS网络中通过该流程在移动台(Mobile Station，简称“MS”)和通用分组无线业务网关支持节点(GPRS Gateway Support Node，简称“GGSN”)之间创建一条供数据传输的通用无线分组服务隧道协议(GPRSTunneling Protocal，简称“GTP”)隧道。为了便于比较说明，把GPRS网络下和UMTS网络下的PDP上下文激活流程对比，二者有类似之处也有不同之处，下面结合图1，先描述协议中GPRS网络下MS激活PDP上下文的流程：

如图1所示，该过程涉及到GPRS系统中的4个组成部分和两种算法处理过程，分别为移动台10、基站子系统(Base Station System，简称“BSS”)11、第二代通用分组无线业务服务支持节点(2G-Serving GPRS Support Node，简称“2G-SGSN”)12、第二代通用分组无线业务网关支持节点(2G-GPRSGateway Support Node，简称“2G-GGSN”)13，以及小区选择算法C1算法14和小区重选算法C2算法15。其中C1算法在图1中的步骤101与步骤102间被运用，C2算法在步骤106与步骤107间被运用。

首先在步骤101，MS10向2G-SGSN12发送分组数据协议上下文激活请求，即“Activate PDP Context Request”消息。需要说明的是，这个激活请求报文是经过BSS11的GTP协议建立的隧道传送的，相当于经基站系统11透传。

接下来，在步骤102，执行安全性检查，即2G-SGSN12进行MS身份鉴别和设备检查。

随后，在步骤103，2G-SGSN12发送“Invoke Trace”到BSS11，即调用路径。

此后，在步骤104，若身份鉴别和设备检查都通过了，2G-SGSN12通过MS10提供的PDP报文信息来建立和2G-GGSN12间的PDP上下文请求。

在步骤105，2G-SGSN12对2G-GGSN13建立PDP协议上下文请求的响应。

接着，在步骤106，BSS11和2G-SGSN12执行基站分组流上下文过程。

最后，到步骤107，2G-SGSN12在它的PDP context中的GGSN地址后插入网络业务接入点标识(Network Service Access Point Identifier，简称“NSAPI”)。并向MS10返回PDP协议上下文激活完成消息，即“Activate PDPContext Accept”。同时PDP上下文激活流程结束，一条供数据传输的GTP隧道在MS10和2G-GGSN13之间被创建。

接下来结合图2，描述协议中UMTS网络下MS激活PDP上下文的流程：

如图2所示，该过程涉及到UTMS系统中的4个组成部分和两种算法处理过程，分别为移动台20、UMTS陆地无线接入网21、第三代通用分组无线业务服务支持节点(3G-Serving GPRS Support Node，简称“3G-SGSN”)22、第三代通用分组无线业务网关支持节点(3G-GPRS Gateway Support Node，简称“3G-GGSN”)23，以及小区选择算法C1算法24和小区重选算法C2算法25。其中C1算法在图2中的步骤201与步骤202间被运用，C2算法在步骤208与步骤209间被运用。

同样，UMTS网络中，步骤201，MS20向3G-SGSN22发送分组数据协议上下文激活请求，即“Activate PDP Context Request”消息。

此后，在步骤202，3G-SGSN22通过MS20提供的PDP报文信息来建立和3G-GGSN23间的分组数据协议上下文请求。

步骤203，就是3G-GGSN23对3G-SGSN22建立PDP协议上下文请求的响应。

接下来，在步骤204，通过RAB Assignment procedure建立无线接入承载(Radio Access Bearer，简称“RAB”)。

而后步骤205中，3G-SGSN22应发送“Invoke Trace”消息，即调用路径到UTRAN21。

此后，如果在步骤202和步骤203的上下文连接中QoS属性被降低，步骤206，3G-SGSN22应通过更新PDP协议上下文请求，即“Update PDP ContextRequest”消息通知相关的3G-GGSN23。

随后步骤207，3G-GGSN23通过返回更新PDP协议上下文响应，即“Update PDP Context Response”消息证实新的服务质量(Quality of Service，简称“QoS”)属性。

最后，在步骤208，3G-SGSN22在它的“PDP context”中的GGSN地址后插入网络业务接入点标识NSAPI。并向MS20返回PDP协议上下文激活完成消息，即“Activate PDP Context Accept”消息。同时PDP上下文激活流程结束，一条供数据传输的GTP隧道在MS和3G-GGSN之间被创建。

上述两种网络下某些具体的步骤不同是因为各子系统间接口的差异形成的，总体原理上类似。由以上情况可知，3G网络在一次成功的PDP上下文激活流程完成后，MS、SGSN和GGSN中都创建了相关的PDP上下文，在RNC中创建了RAB。随后这些PDP上下文指定的GTP逻辑隧道将传送各种用户数据。

在传送用户数据的过程中，当一个GSN或者RNC向另一个GSN或RNC发送GTP数据报文时，正常情况下目的GSN或RNC将根据GTP消息头中的隧道标识查找对应的PDP上下文或RAB，根据PDP上下文或RAB中的信息处理该报文。但是也有异常的情况下，如果根据隧道标识无法找到激活的PDP上下文或RAB，则向发送源GSN/RNC发送错误指示(Error Indication)报文。当源GSN/RNC接收到该Error Indication报文时，将删除该PDP上下文。具体的Error Indication报文包含的信息组成部分由协议3GPP TS 23.090定义，参见下表：

Information element(信息成分)	Presence requirement(存在要求)	Reference(涉及协议)
			Tunnel Endpoint Identifier Data I(隧道终端标志数据)	Mandatory(必选)	7.7.13
GSN Address(GSN地址)	Mandatory(必选)	7.7.32
			Private Extension(私有扩展)	Optional(可选)	7.7.44

通过上述描述可知，在WCDMA中的用户进行数据传送时，遇到异常情况，即根据隧道标识找不到激活的PDP上下文或RAB，那么需要启动向发送源GSN或RNC发送Error Indication报文的应急机制，以保证通信系统资源不会被异常信令或者通道占用。

现有技术方案中，对于这种Error Indication报文的处理，各大移动通信设备生产商的普遍做法是目的GSN或RNC接收到一个通用无线分组服务隧道协议-协议数据单元(GPRS Tunneling Protocal-Protocol Data Unit，简称“G-PDU”)后，如果没有对应激活的PDP上下文或者RAB上下文，则立即发送Error Indication报文。Error Indication报文到达源GSN或RNC后，源GSN或RNC立即启动应急机制，删除本地对应的PDP上下文或者RAB上下文。需要说明的是，GTP逻辑隧道建立后，在其中进行用户数据传送时，用户数据被分割成一个一个的PDP分组数据单元，即一个个的G-PDU数据包，按照顺序发送，所以目的GSN或RNC可以针对每个G-PDU查看对应的PDP上下文或者RAB上下文。数据传送时源GSN或RNC上始终有发送的G-PDU对应的PDP上下文或者RAB上下文，可是目的GSN或RNC上有可能在异常情况下没有对应激活的PDP上下文或者RAB上下文，所以ErrorIndication报文要发送反馈到源GSN或RNC，不然就会始终占用源GSN或RNC的系统资源以及和目的GSN或RNC间的信道。

在实际应用中，上述方案存在以下问题：无法有效避免Error Indication报文对系统产生的性能冲击，以及由于大量Error Indication报文引起的业务受损或设备瘫痪的问题。

造成这种情况的主要原因在于，在某些情况下，例如重新启动或部分重新启动，GSN或RNC会大量丢失PDP上下文，由此产生大量Error Indication报文。这些报文中既包含由于源GSN未及时收到Error Indication报文，向目的GSN连续发送大量数据包，而导致单个PDP上下文产生的多个ErrorIndication报文；也包含不同PDP上下文产生的Error Indication报文。正是这些Error Indication报文，对源GSN或NRC产生巨大的性能冲击，甚至导致正常业务受损或设备瘫痪。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种错误指示报文发送方法及错误指示报文处理方法，使得能够有效减小大量Error Indication报文对系统产生的影响，避免由于Error Indication报文导致正常业务受到损害或设备瘫痪的现象。

为实现上述目的，本发明提供了一种错误指示报文发送方法，包含以下步骤：

A在目的通用无线分组服务支持节点中设置错误指示报文发送缓存队列，用于缓存在收到来自源通用无线分组服务支持节点的通用无线分组服务隧道协议-协议数据单元，且找不到对应的分组数据协议上下文时所产生的错误指示报文；

B按照预先设定的速率，将所述错误指示报文发送缓存队列中的错误指示报文按先进先出顺序发送给相应的源通用无线分组服务支持节点。

其中，所述步骤A中，当所述错误指示报文发送缓存队列缓存满后，将产生的多余错误指示报文丢弃。

在所述步骤B中，所述错误指示报文发送缓存队列的发送算法可采用漏桶算法。

本发明还提供了一种错误指示报文处理方法，包含以下步骤：

C在源通用无线分组服务支持节点中设置一个错误指示报文接收缓存队列，用于缓存来自目的通用无线分组服务支持节点的错误指示报文；

D所述源通用无线分组服务支持节点按照预先设定的速率，按先进先出顺序处理所述错误指示报文接收缓存队列中的错误指示报文。

其中，在所述步骤C中，当所述错误指示报文接收缓存队列缓存满后，将收到的多余错误指示报文丢弃。

本发明还提供了一种错误指示报文发送方法，包含以下步骤：

E在目的无线网络控制器中设置错误指示报文发送缓存队列，用于缓存在收到来自源无线网络控制器的通用无线分组服务隧道协议-协议数据单元，且找不到对应的无线接入承载上下文时所产生的错误指示报文；

F按照预先设定的速率，将所述错误指示报文发送缓存队列中的错误指示报文按先进先出顺序发送给相应的源无线网络控制器。

其中，所述步骤E中，当所述错误指示报文发送缓存队列缓存满后，将产生的多余错误指示报文丢弃。

在所述步骤F中，所述错误指示报文发送缓存队列的发送算法可采用漏桶算法。

本发明还提供了一种错误指示报文处理方法，包含以下步骤：

G在源无线网络控制器中设置一个错误指示报文接收缓存队列，用于缓存来自目的无线网络控制器的错误指示报文；

H所述源无线网络控制器按照预先设定的速率，按先进先出顺序处理所述错误指示报文接收缓存队列中的错误指示报文。

其中，在所述步骤G中，当所述错误指示报文接收缓存队列缓存满后，将收到的多余错误指示报文丢弃。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的区别在于，分别通过Error Indication报文发送缓存队列和Error Indication报文接收缓存队列控制Error Indication报文的发送速率和处理速率，并通过丢弃超过发送或接收缓存队列容纳能力的多余的Error Indication报文，确保业务或系统不受到大量Error Indication报文的影响。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即更好地保证了业务的正常进行，有效防止通行设备由于大量Error Indication报文的发送或处理导致的瘫痪现象。

附图说明

图1是现有技术中GPRS网络下的PDP上下文激活流程示意图；

图2是现有技术中UMTS网络下的PDP上下文激活流程示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的Error Indication报文发送方法流程示意图；

图4是根据本发明的一个实施例的Error Indication报文处理方法流程示意图；

图5是根据本发明的另一个实施例的Error Indication报文处理方法流程示意图；

图6是根据本发明的另一个实施例的Error Indication报文处理方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

由发明原理可知，本发明需要涉及到G-PDU的传送两个端点，即发送G-PDU的源GSN或RNC和接收G-PDU的目的GSN或RNC。一方面需要在目的GSN或RNC接收到G-PDU后查找不到对应PDP上下文或RAB时，进行适当的处理。另一方面是源GSN或RNC在接收到Error Indication报文后的进行的改进处理。两个处理过程的结合，可以克服现有技术的缺点，带来有益的效果。下面就分别按照两个处理过程具体描述本发明的技术方案。

下面首先描述根据本发明原理的一个实施例的Error Indication报文发送方法。简单的说，在本实施例中，在目的GSN或RNC中设置Error Indication报文发送缓存队列，用于缓存在收到来自源GSN或源RNC的G-PDU，且找不到对应的PDP上下文或RAB上下文时所产生的Error Indication报文，并且，当该Error Indication报文发送缓存队列缓存满后，将产生的多余ErrorIndication报文丢弃。另一方面，根据本发明的原理，按照预先设定的速率，目的GSN或RNC将所述Error Indication报文发送缓存队列中的ErrorIndication报文按先进先出顺序发送给相应的源GSN或源RNC，其中，所述Error Indication报文发送缓存队列的发送算法可采用漏桶算法。

具体的说，参见图3，在步骤300，需要在目的GSN本地维护一个ErrorIndication发送缓存队列，此队列存放在目的GSN上的设备内存中，在收到一个G-PDU但是找不到对应PDP上下文时，根据协议3GPP TS 23.090定义生成一个Error Indication报文，放到缓存队列中。需要说明的是，按照3GPPTS 23.090定义的格式，Error Indication报文中起码要包含PDP上下文管道终点标志符数据和GSN地址。当缓存满后该Error Indication报文，即最后进入队列的Error Indication报文被丢弃。在步骤310，目的GSN按照一定速率采用先进先出的机制，向源GSN发送缓存队列的Error Indication报文，这样Error Indication报文就以一种流量均衡的方式发送，避免了对对端GSN或RNC，即源GSN或源RNC产生的性能冲击。

同理，如图4所示，在步骤400，目的RNC本地也维护一个Error Indication发送缓存队列，在收到一个G-PDU并且找不到对应RAB上下文时，采用和目的GSN类似的处理方法，根据协议3GPP TS 23.090定义生成一个ErrorIndication报文，放到缓存队列中。当缓存满后该Error Indication报文丢弃。在步骤410，目的RNC按照一定速率向源RNC发送缓存队列的报文，以免对对端SGSN产生性能冲击。

Error Indication发送缓存队列的发送算法可以采用漏桶算法。熟悉本领域的技术人员都知道，漏桶算法是用一个漏桶管理离开节点的业务速率。不管流入流的速率是多少，漏桶都将流出流的速率保持在一个恒定值。溢出桶的过多的分组就被丢弃。漏桶算法有两个特征参数，且通常由使用者配置，即桶的大小和传输速率。

接下来描述根据本发明原理的另一个实施例的Error Indication报文处理方法。简单的说，在本实施例中，在源GSN或RNC中设置一个Error Indication报文接收缓存队列，用于缓存来自目的GSN或RNC的Error Indication报文；当所述Error Indication报文接收缓存队列缓存满后，将收到的多余ErrorIndication报文丢弃。并且，该源GSN或RNC按照预先设定的速率，按先进先出顺序处理所述Error Indication报文接收缓存队列中的Error Indication报文。

具体的说，分别参照图5和图6，在步骤500和600，在源GSN或者源RNC本地都要维护一个Error Indication接收缓存队列，此队列存放在源GSN或者源RNC设备的内存上。源GSN或者源RNC在收到Error Indication报文后首先将其放入缓存队列，当缓存满后丢弃该消息。在步骤510和步骤610，源GSN或者源RNC按照一定速率，采用先进先出的机制处理缓存队列中的Error Indication报文，这个速率是根据源GSN或者源RNC的处理能力而预先设置的，因此可以免遭到大量的Error Indication报文冲击。

需要说明的是，以上两个处理过程的结合，就在Error Indication报文的发送端和接收端采取了双重控制机制，保证Error Indication报文流在源GSN或者源RNC的处理能力范围内，同时适当的丢弃Error Indication报文并不会影响对用户数据传送过程中异常情况的处理。因为从前述现有技术缺点产生的原因中可以看出，多个Error Indication报文可能由单个PDP上下文产生的，实际上这种情况下，源GSN或者源RNC只需要处理其中一个Error Indication报文，删除掉它对应的PDP上下文，其它的类似Error Indication报文即使丢失掉也达到了目的。即使Error Indication报文是不同PDP上下文产生的，因为在异常情况下每一个PDP上下文仍然会产生多个Error Indication报文，所以只要每个PDP上下文产生的其中一个Error Indication报文被源GSN或者源RN收到，也都可以达到目的。

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种错误指示报文发送方法，其特征在于，包含以下步骤：

A在目的通用无线分组服务支持节点中设置错误指示报文发送缓存队列，用于缓存在收到来自源通用无线分组服务支持节点的通用无线分组服务隧道协议-协议数据单元，且找不到对应的分组数据协议上下文时所产生的错误指示报文；

B按照预先设定的速率，将所述错误指示报文发送缓存队列中的错误指示报文按先进先出顺序发送给相应的源通用无线分组服务支持节点。

2.根据权利要求1所述的错误指示报文发送方法，其特征在于，所述步骤A中，当所述错误指示报文发送缓存队列缓存满后，将产生的多余错误指示报文丢弃。

3.根据权利要求1所述的错误指示报文发送方法，其特征在于，在所述步骤B中，所述错误指示报文发送缓存队列的发送算法可采用漏桶算法。

4.一种错误指示报文处理方法，其特征在于，包含以下步骤：

C在源通用无线分组服务支持节点中设置一个错误指示报文接收缓存队列，用于缓存来自目的通用无线分组服务支持节点的错误指示报文；

D所述源通用无线分组服务支持节点按照预先设定的速率，按先进先出顺序处理所述错误指示报文接收缓存队列中的错误指示报文。

5.根据权利要求4所述的错误指示报文处理方法，其特征在于，在所述步骤C中，当所述错误指示报文接收缓存队列缓存满后，将收到的多余错误指示报文丢弃。

6.一种错误指示报文发送方法，其特征在于，包含以下步骤：

E在目的无线网络控制器中设置错误指示报文发送缓存队列，用于缓存在收到来自源无线网络控制器的通用无线分组服务隧道协议-协议数据单元，且找不到对应的无线接入承载上下文时所产生的错误指示报文；

F按照预先设定的速率，将所述错误指示报文发送缓存队列中的错误指示报文按先进先出顺序发送给相应的源无线网络控制器。

7.根据权利要求6所述的错误指示报文发送方法，其特征在于，所述步骤E中，当所述错误指示报文发送缓存队列缓存满后，将产生的多余错误指示报文丢弃。

8.根据权利要求6所述的错误指示报文发送方法，其特征在于，在所述步骤F中，所述错误指示报文发送缓存队列的发送算法可采用漏桶算法。

9.一种错误指示报文处理方法，其特征在于，包含以下步骤：

G在源无线网络控制器中设置一个错误指示报文接收缓存队列，用于缓存来自目的无线网络控制器的错误指示报文；

H所述源无线网络控制器按照预先设定的速率，按先进先出顺序处理所述错误指示报文接收缓存队列中的错误指示报文。

10.根据权利要求9所述的错误指示报文处理方法，其特征在于，在所述步骤G中，当所述错误指示报文接收缓存队列缓存满后，将收到的多余错误指示报文丢弃。

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