CN1860746A - 用于调度无线终端发送的不同流中的数据分组的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在无线分组－交换数据系统中进行数据传输的方法，所述系统要求定义第一数据流的数据分组和第二数据流的数据分组的传送顺序。在该方法中，根据数据分组上附加的至少一个分类参数定义数据分组的传送顺序。按照分类参数检查用于定义第一和第二数据流服务质量等级的参数。首先发送有较高服务质量等级的数据流的数据分组。

Description

用于调度无线终端发送的不同流中的数据分组的方法
技术领域
本发明涉及在无线分组-交换数据系统的移动站中的数据传输，尤其涉及定义分组的传送顺序。
背景技术
在分组-交换数据传输系统中，其中的一个实例是GPRS(通用分组无线电系统)，存在这种为不同应用的需要提供不同服务质量(QoS)的系统。在分组-交换数据传输过程中，数据通信量会典型地爆发，临时需要大量带宽，而当传送时间严格的数据，例如谈话时，延迟会更加重要。在分配无线电资源时，有可能考虑将被传送的数据对传输率的要求。还可能从一个移动站基本上同时地传送几个不同的数据流。如果将要传送几个分组，则可以在将这些分组传送到无线传输路径之前先将它们缓存在传送队列中。通常按照接收的顺序传送队列中的分组，但是在很多情况下，能够区分这些分组的优先顺序是件好事；能够区分时间严格的数据的优先顺序尤其可取。
在2003年9月发布的3GPP规范3GPP TS 44.060，版本6.4.0中描述了GPRS系统的RLC/MAC协议。RLC/MAC通过利用由几个移动站共享的无线传输介质来提供对高层分组的传输服务。RLC层定义LLC数据单元的分段和重组以及提供链路适配。为了通过无线电接口传送LLC数据单元，RLC/MAC使用TBF(临时块流)连接，其是在移动站和网络之间单向传送LLC数据单元的物理无线电链路。LLC数据单元包含用户数据或者GPRS协议信令。当高层传送模式结束时便释放TBF。在RLC层使用确认和不确认这两种不同的传送模式，当然他们需要不同的TBF连接。上述规范的段落8.1.1.1.2中描述在RLC层执行的优先化，按照上述规范，GPRS网络分配的无线电优先参数被用作在定义RLC/MAC层上的不同数据流的分组的传送顺序时使用的分类参数。无线电优先参数只有4个值，他们中的一个(最高优先级)专为信令的目的预留。考虑到各种订阅差异，这个参数通常还被用于GPRS网络。例如，向公司订户分配比只能得到较便宜服务的私人用户更高的无线电优先参数值。无线电优先参数典型地还被用于区分网络中不同移动站的优先级。因此可能并且实际上可能发生的是即使移动站的两个PDP上下文有不同的服务质量简档，但是网络给它两个相同的无线电优先参数。这就是为什么无线电优先参数单独不足以有效地区分几个数据流的优先顺序。上述GPRS RLC规范44.060中还描述了在将要发送的分组有相同无线电优先参数的情况中利用辅助的优先化标准，即峰值吞吐量等级参数。然而，这个参数源自于最大上行链路比特率参数，并且事实上没有描述数据流的实时特性。
发明内容
因此，本发明的目的是开发一种改进的解决方案，在定义数据分组的传送顺序时能够比以前更好地考虑到数据流的特性。通过用独立权利要求中陈述的特征所体现的方法和移动站来实现本发明的目的。在从属权利要求中描述本发明的一些优选实施例。
本发明基于以下想法，根据至少一个分类参数定义数据分组的传送顺序，使得按照分类参数检查定义第一和第二数据流的服务质量等级的参数。首先发送有较高服务质量等级的数据流中的数据分组。数据流泛指分组-交换数据(例如GPRS系统的PDP上下文)的逻辑传输链路。定义服务质量等级的参数通常是任何指示该应用类型的参数。例如对于电话应用，可能定义一个服务质量等级，指示所述应用要求细微延迟。还应注意，例如可能根据使用情况对一个应用使用几个服务质量等级。
本发明这种配置的优点在于底层，例如GPRS系统的RLC/MAC层可能较之以前更能注意要传送的数据的性质，并且优先考虑传送实时数据的数据分组。这对延迟-严格的应用，例如在分组-交换网中传送音频与视频数据时尤其有用。
附图说明
通过优选实施例并且参考附图来更详细地描述本发明，其中
图1举例说明GPRS系统，
图2显示在GPRS系统中传送用户数据时使用的协议栈，以及
图3举例说明一种依照优选实施例的方法。
具体实施方式
图1举例说明如何在GSM系统的基础上建立GPRS系统。GSM系统包括通过无线电路径连接到基站收发信机站BTS的移动站MS。几个基站收发信机站BTS连接到基站控制器BSC，该控制器控制基站收发信机站的无线电频率和信道。基站控制器BSC和基站收发信机站BTS形成基站子系统BSS。基站控制器BSC依次通过A接口连接到移动业务交换中心MSC，后者维护连接建立以及将呼叫路由选择到正确地址。为此使用两个包含移动用户信息的数据库：归属位置寄存器HLR包含移动网络中所有订户的信息以及他们订阅的业务的信息，访问位置寄存器VLR包含访问给定移动业务交换中心MSC区域的移动站的信息。移动业务交换中心MSC依次通过网关移动业务交换中心GMSC和公用交换电话网PSTN以及其他的移动业务交换中心联系。注意到，可能安排通过使用除BSS之外的其他系统无线电接入GPRS系统，例如通过GERAN(GSM EDGE无线电接入网络)无线电接入或者UTRA(UMTS陆地无线电接入)无线电接入，本方法还可应用于支持这两种系统的移动站。
连接到GSM系统的GPRS系统包括两个几乎独立的功能，即网关GPRS支持节点GGSN和服务GPRS支持节点SGSN。GPRS网络包含几个网关和服务支持节点，典型地，几个服务支持节点SGSN连接到一个网关支持节点GGSN。服务支持节点SGSN通过移动网络连接到移动站MS。典型地通过基站收发信机站BTS或者基站控制器BSC建立与移动网络(接口Gb)的连接。服务支持节点SGSN的任务是检测在它的服务区域内能够进行GPRS连接的移动站，在移动站之间发送与接收数据分组，监控移动站在其服务区域内的位置。服务支持节点SGSN进一步通过信令接口Gs连接到移动业务交换中心MSC和访问位置寄存器VLR，通过接口Gr连接到归属位置寄存器HLR。归属位置寄存器HLR还存储GPRS记录，其中包含订户-特定的分组数据协议的内容。
网关支持节点GGSN充当GPRS网络和外部分组数据网络PDN之间的网关。外部分组数据网络的实例是另一个网络操作者的GPRS网络、因特网、X.25网络或者专用局域网。网关支持节点GGSN通过接口Gi连接到数据网络。在网关支持节点GGSN和服务支持节点SGSN之间传送的数据分组总是依照GPRS标准进行封装。网关支持节点GGSN还包含GPRS移动站的PDP(分组数据协议)地址和路由选择信息，即SGSN地址。路由选择信息因此用于链接外部分组数据网络和服务支持节点SGSN之间的数据分组。网关支持节点GGSN和服务支持节点SGSN之间的GPRS核心网络利用IP协议，优选地是IPv6(网际协议，版本6)。
在分组-交换数据传输中，术语“上下文(context)”通常用于指终端和网络地址之间的电信网提供的连接。这涉及目的地址之间的逻辑链路，数据分组通过该逻辑链路在目的地址之间传送。即使没有分组传送也存在逻辑链路，因此，不占用其他连接的系统容量。在GPRS系统中，可以为移动站安排一个或多个PDP上下文，其中每个PDP上下文可能有不同的服务质量简档。依照在建立PDP上下文期间协商的服务质量简档预留无线电接入承载分配过程，以便可以向移动站MS提供尽可能接近服务质量简档的服务。PDP地址识别该PDP上下文所属的移动站。几个PDP上下文(主PDP上下文和一个或多个辅助的PDP上下文)可以使用一个PDP地址。可以在2003年6月的3GPP规范3GPP TS 23.060，版本6.1.0中找到有关GPRS系统基本功能的更详尽的信息。
图2显示用于在GPRS系统的移动站MS和网关支持节点GGSN之间传送用户数据的协议栈。移动站MS和GSM网络的基站子系统BSS之间依照普通的GSM协议通过无线电接口Um发生数据传输。在基站子系统BSS和服务支持节点SGSN之间的接口Gb上保持最低协议层开放，在第二层上使用ATM或者帧中继协议。在此之上的BSSGP(基站系统GPRS协议)层向正传送的数据分组添加路由选择、服务质量定义、涉及数据分组确认的信令以及Gb接口管理。
在两个协议层(SNDCP(子网从属会聚协议)和LLC协议层)中定义移动站MS和服务支持节点SGSN之间的直接通信。在SNDCP层将传送的用户数据分割为一个或多个SNDC数据单元，借此压缩用户数据和与其相关的TCP/IP或者UDP/IP标题字段。在LLC帧中传送SNDC数据单元，在其中添加进行数据传输所必须的地址和认证信息，在上述帧中加密SNDC数据单元。LLC层的任务是保持移动站MS和服务支持节点SGSN之间的数据传输连接，负责损坏帧的重传。服务支持节点SGSN将来自移动站MS的数据分组路由到正确的网关支持节点GGSN。这个连接使用隧道协议(GTP、GPRS隧道协议)封装以及隧道传送通过GPRS核心网络传送的所有用户数据和信令。GTP协议在GPRS核心网络使用的IP之上运行。
通过LLC层传送的消息被称为LLC分组数据单元(LLC PDU)。通过SGSN节点和移动站MS中的业务接入点标识符(SAPI)识别向GPRS移动性管理或者SNDCP层提供服务的LLC层数据链路连接。例如，当从SNDCP层接收包括识别PDP上下文的标识符NSAPI的分组数据单元(SNDCP PDU)时，例如通过使用LLC SAPI标识符3(预留给SNDCP层的数据单元)传送分组数据单元。LLC数据单元被分段并记录在RLC/MAC层的块中。然后使用为数据传输的时间建立的TBF连接传送LLC块。
移动站MS包括存储器、用户界面、用于安排无线数据传输的收发信机和包括一个或多个处理器的中央处理单元。在移动站MS中，可能通过执行保存在中央处理单元中的计算机程序代码实现各种应用。通过中央处理单元执行的计算机程序代码和/或硬件解决方案，移动站MS可以被安排为执行为图2中举例说明的协议所定义的任务。通过中央处理单元执行的计算机程序代码和/或硬件解决方案，移动站MS还可以被安排为实现与选择要传送的数据分组的传送顺序、组织装置以及图3中举例说明的一些实施例相关的发明功能。
图3举例说明依照实施例用于定义数据分组传送顺序的分类方法。该方法被应用于依照GPRS系统的移动站的RLC/MAC层。在步骤301为移动站MS安排第一PDP上下文。然后按照在3GPP规范23.060，段落9.2.2中描述的方式动作，借此移动站典型地依据从该应用中得到的服务质量需要，在PDP上下文激活请求中请求服务质量简档。应该注意，典型地依照应用类型确定所请求的服务质量简档，尤其是服务质量等级。该应用因此依照一定的服务质量等级从较低的层请求服务，或者预先依照某个应用总是要求某个服务质量等级的方式在移动站MS中定义PDP上下文。用户和/或该应用的端对端服务质量协商也可以定义服务质量简档。如果PDP上下文被激活，SGSN传送PDP上下文激活回复，该回复中包括具有接受的服务质量简档和在RLC/MAC层上使用的无线电优先参数的信息元素。因此，网络定义PDP上下文的服务质量简档，不能总是实现移动站MS所请求的服务质量简档。在2003年6月的3GPP规范TS 24.008，段落10.5.6.5，版本6.1.0中描述了包含服务质量简档的信息元素，在段落10.5.7.2中描述无线电优先信息元素。移动站MS存储这些及其他PDP上下文-相关的信息(例如LLC SAPI标识符)。此后，第一PDP上下文可被用于从移动站到GPRS网络的数据传输，反之亦然。
在步骤302，典型地当需要开始传送另一个应用的分组或者属于同一个应用但要求不同服务质量的分组时，对移动站安排第二PDP上下文用于传送第二逻辑数据流的数据分组。在这种情况下，可能用上文中举例说明的方式动作，或者替换地，用3GPP规范23.060，段落9.2.2.1.1中描述的方式激活辅助的PDP上下文，此后移动站MS便有两个并行的PDP上下文。步骤302之后，移动站因此包括至少两个独立的PDP上下文，他们有不同的服务质量简档。注意，在步骤301和/或302，网络可以依照段落9.2.2.2中举例说明的那样请求激活PDP上下文。
依照优选实施例，移动站MS被安排向RLC/MAC层传送关于将要传送的分组的服务质量等级的信息，这个等级因此是在传送该分组时使用的PDP上下文的服务质量等级。服务质量等级定义应用类型，尤其是它的延迟灵敏度。接着，RLC/MAC层被安排使用这些信息定义将要传送的分组的传送顺序。依照一个实施例，在下文中举例说明使用服务质量等级来定义RLC/MAC层的传送顺序的方法。
当在步骤304、RLC/MAC层有至少两个数据分组等待传送时，移动站MS被安排用于检查该分组中的无线电优先参数。基于在步骤305、306的检查，如果参数不同，在步骤307移动站MS首先传送有较高无线电优先参数的分组。
如果两个分组中的无线电优先参数相同，依照实施例，该移动站MS被安排用于检查通信量等级参数，即，GPRS服务质量简档中定义的服务质量等级。通信量等级参数定义应用类型，因此可最佳化传输服务。2003年6月的3GPP规范TS 23.107，版本5.9.0中规定服务质量的概念以及3GPP系统的构造，尤其规定了定义不同服务质量等级的参数，其可形成PDP上下文的服务质量简档。目前存在4种定义的通信量等级：会话式、流式、交互式以及背景。在上文提及的3GPP规范23.107中详细描述了这些分类，描述了他们的名称以及他们的使用，例如会话式分类是最延迟-敏感的数据。
如果将被传送的数据分组有不同的通信量等级参数，那么在步骤310首先传送有较高通信量等级参数的分组。依照一个实施例，按以下顺序安排分类：
1.会话式分类
2.流式分类
3.交互式分类
4.背景分类。
会话式分类中的PDP上下文的数据分组总是在其他有相同无线电优先参数的分组之前传送。安排由RLC/MAC层执行的分组数据缓存功能在有较高无线电优先参数的分组正在传送的时候将有较低无线电优先参数的分组缓存到传送队列，在较高无线电优先参数的分组发送完成之后发送此缓存的分组。注意还可以应用其他的顺序类型。
上文举例说明的实施例提供的优点在于，可以在RLC/MAC层传送数据时有效地考虑将要传送的数据的实时性质。
如果基于步骤308、309的检查发现通信量等级参数相同，则依照实施例使用第三分类参数。这种第三分类参数的其中一个是在步骤311检查的峰值吞吐量等级。在其他分组之前首先发送有较高峰值吞吐量等级的分组。
可以通过多种方式将关于服务质量等级的信息传送到RLC/MAC层。在一个实施例中，MS在服务请求原语中从LLC层到RLC/MAC层传送服务质量等级参数。LLC层可以在GRR-DATA-REQ原语中增加通信量等级服务质量等级参数，用于从RLC/MAC层请求LLC数据单元的可靠传送。在2002年3月的3GPP规范TS 44.064，版本5.1.0，段落7.1.2和7.2.3描述了在LLC层和RLC/MAC层之间的服务原语，定义在GRR-DATA-REQ原语中传送的无线电优先参数和峰值吞吐量等级参数。代替峰值吞吐量等级参数或者除峰值吞吐量等级参数之外，该实施例的实施要求通信量等级被定义为GRR-DATA-REQ原语的参数。依照当前实施例而修改的LLC-层实体被安排用于检查关于将被传送的数据分组中PDP上下文信息的通信量等级参数，向包括数据分组的GRR-DATA-REQ原语中增加该通信量等级参数。修改后的RLC/MAC层实体被安排用于根据接收的GRR-DATA-REQ原语定义通信量等级参数，以图3中举例说明的方式使用通信量等级参数定义数据分组的传送顺序。当定义数据分组在步骤307、310或者312传送时，依照上述3GPP规范TS 44.060从RLC/MAC层传送。服务质量等级参数还可以用于GRR-UNITDATA-REQ原语，LLC层可以依据此原语请求不可靠的数据传输。
上述内容举例说明利用无线电优先级、通信量等级和峰值吞吐量等级参数对将要传送的分组进行分类的方法。注意到，替换地，还可能使用其他服务质量参数，例如用服务质量简档中定义的其他参数代替峰值吞吐量等级参数。还注意到依照一个替换实施例，不将一个或多个分类参数(例如定义服务质量等级的信息)添加到将要发送的分组中，而是在别处检查，例如在该分组所属的PDP上下文的信息中。
对本领域技术人员显而易见的是虽然技术在前进，但是可以用许多不同的方式实现本发明的基本思想。本发明还可以被应用在支持除上述依照3GPP规格的RLC/MAC层之外的其他一些RLC/MAC层的系统，其中可以针对数据流定义不同的服务质量等级。本发明和它的实施例因此不局限于如上所述的实例，而是在权利要求的范围内变化。因此，这些特征可以被删除、修改或者用等效物替换。

Claims (17)

1.一种在无线分组-交换数据系统的移动站中进行数据传输的方法，所述系统要求定义第一数据流中的数据分组和第二数据流中的数据分组在无线电链路层的传送顺序，所述方法：
基于至少一个分类参数定义数据分组在无线电链路层的传送顺序，特征在于
根据分类参数检查第一和第二数据流的服务质量等级，以及
首先传送有较高服务质量等级的数据流中的数据分组。
2.一种如权利要求1所述的方法，特征在于
服务质量等级指示应用的延迟灵敏度。
3.一种如权利要求2所述的方法，特征在于
定义服务质量等级的参数定义了在分配给数据流的服务质量简档中定义的通信量等级，以及
依照通信量等级按照以下从第一个到最后一个的顺序传送数据分组：会话式、流式、交互式以及背景。
4.一种如任何一个在前权利要求所述的方法，特征在于
该方法被应用于移动站中从GPRS系统的链路层接收的数据分组。
5.一种如任何一个在前权利要求所述的方法，特征在于
根据附加在数据分组中的第一分类参数定义该数据分组的传送顺序，以及
响应于有相同的第一分类参数的数据分组，基于附加在该数据分组的第二分类参数定义传送顺序，第二分类参数是所述定义服务质量等级的参数。
6.一种如权利要求4和5所述的方法，特征在于
第一分类参数是定义RLC/MAC层的无线电优先级的参数。
7.一种如权利要求5或者6所述的方法，特征在于
响应于第一和第二数据流有相同的服务质量等级，根据该第一和第二数据流的第三分类参数定义传送顺序。
8.一种移动站，其包括收发信机，用于安排无线分组-交换数据传输，还包括组织装置，用于根据至少一个分类参数在无线电链路层定义第一数据流中的数据分组和第二数据流中的数据分组的传送顺序，特征在于
组织装置被安排用于根据分类参数检查第一和第二数据流的服务质量等级，以及
移动站被安排用于首先传送有较高服务质量等级的数据流中的数据分组。
9.一种如权利要求8所述的移动站，特征在于服务质量等级指示应用的延迟灵敏度。
10.一种如权利要求9所述的移动站，特征在于组织装置被安排用于检查定义服务质量等级的参数通信量等级。
11.一种如权利要求8到10任何一个所述的移动站，特征在于
组织装置组织从GPRS系统的链路层接收的数据分组。
12.一种如权利要求10和11所述的移动站，特征在于
该移动站的LLC-层实体被安排用于向包括LLC数据单元的服务原语增加通信量等级参数，以及
移动站的RLC-层实体被安排用于根据从LLC层接收的服务原语定义通信量等级参数，供定义传送顺序使用。
13.一种如权利要求8到12任何一个所述的移动站，特征在于
组织装置还被安排用于根据附加在数据分组上的第一分类参数定义数据分组的传送顺序，以及
组织装置还被安排为响应于数据分组有相同的第一分类参数，根据附加在数据分组上的第二分类参数定义传送顺序，第二分类参数是所述定义服务质量等级的参数。
14.一种如权利要求13所述的移动站，特征在于
第一分类参数是定义RLC/MAC层中的无线电接入优先级的参数。
15.一种如权利要求13或者14所述的移动站，特征在于
组织装置被安排为响应于第一和第二数据流有相同的服务质量等级，根据第一和第二数据流的第三分类参数定义传送顺序。
16.一种包括移动站和网络的电信系统，其中根据至少一个分类参数定义第一数据流中的数据分组和第二数据流中的数据分组在无线电链路层中的传送顺序，特征在于
该系统被配置为按照分类参数检查第一和第二数据流的服务质量等级，以及
该系统被配置为首先传送有较高服务质量等级的数据流中的数据分组。
17.一种可装载到移动站存储器中的计算机程序，包括用于定义第一数据流的数据分组和第二数据流的数据分组在无线电链路层的传送顺序的组织装置，特征在于该计算机程序包括计算机程序代码，当移动站的处理器执行该代码时使得移动站：
根据分类参数检查第一和第二数据流的服务质量等级，以及
首先传送有较高服务质量等级的数据流中的数据分组。
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