兩層網絡架構系統、實現方法及其頭壓縮、無損遷移方法
2023-10-06 00:50:59
專利名稱：兩層網絡架構系統、實現方法及其頭壓縮、無損遷移方法
技術領域：
本發明涉及一種電信系統，尤其涉及一種兩層節點網絡架構的電信系統、這種系統的實現方法及其頭壓縮和無損遷移方法。
背景技術：
通用移動電信系統(UMTS)是採用寬帶碼分多址(WCDMA)空中接口技術的第三代移動通信系統，通常也把UMTS系統稱為WCDMA通信系統。UMTS系統採用了與第二代移動通信系統類似的結構，包括無線接入網絡(RAN，Radio Access Network)和核心網絡(CN，Core Network)。其中，無線接入網絡用於處理所有與無線有關的功能，而CN處理UMTS系統內所有的話音呼叫和數據連接，並實現與外部網絡的交換和路由功能。CN從邏輯上分為電路交換域(CS，Circuit Switched Domain)和分組交換域(PS，PacketSwitched Domain)。UTRAN、CN與用戶設備(UE，User Equipment)一起構成了整個UMTS系統。其系統結構如圖1所示。
UTRAN即陸地無線接入網，它包含一個或幾個無線網絡子系統(RNS，Radio NetwoRK Subsystem)。一個RNS由一個無線網絡控制器(RNC)和一個或多個基站(NodeB)組成。RNC與CN之間的接口是Iu接口，NodeB和RNC通過Iub接口連接。在UTRAN內部，無線網絡控制器(RNC)之間通過Iur互聯，Iur可以是通過RNC之間的直接物理連接或通過傳輸網連接。RNC用來分配和控制與之相連或相關的NodeB的無線資源。NodeB則完成Iub接口和Uu接口之間的數據流的轉換，同時也參與一部分無線資源管理。UTRAN的結構如圖2所示NodeB是WCDMA系統的基站，包括無線收發信機和基帶處理部件。通過標準的Iub接口和RNC互連，主要完成Uu接口物理層協議的處理。它的功能包括擴頻、調製、信道編碼及解擴、解調、信道解碼，還包括基帶信號和射頻信號的相互轉換等功能。
RNC是無線網絡控制器，用於控制UTRAN的無線資源，主要完成連接建立和斷開、切換、宏分集合併、無線資源管理控制等功能。具體如下(1)執行系統信息廣播與系統接入控制功能；(2)切換和RNC遷移(Relocation，也可以稱為重定位)等移動性管理功能；(3)宏分集合併、功率控制、無線承載分配等無線資源管理和控制功能。
UTRAN中使用了Iu系列接口，包括Iu、Iur和Iub接口。
Iu接口是連接UTRAN和CN的接口。類似於GSM系統的A接口和Gb接口。Iu接口是一個開放的標準接口。Iu接口控制面協議是RAN應用協議(RANAP，RAN Application Protocol)，用戶面協議是GPRS隧道協議(GTP，GPRS Tunneling Protocol)。
Iur接口是連接RNC之間的接口，Iur接口是UMTS系統特有的接口，用於對RAN中移動臺的移動管理。比如在不同的RNC之間進行軟切換時，移動臺所有數據都是通過Iur接口從正在工作的RNC傳到候選RNC。Iur是開放的標準接口。Iur接口控制面協議是RNS應用協議(RNSAP，RNS ApplicationProtocol)，用戶面協議是Iur幀協議(Iur FP，Iur Frame Protocol)。
Iub接口是連接NodeB與RNC的接口，Iub接口也是一個開放的標準接口。Iub接口控制面協議是NodeB應用協議(NBAP，NodeB Application protocol)用戶面協議是Iub幀協議(Iub FP，Iub Frame Protocol)。
用戶通過UMTS網絡通信時UTRAN中所使用的用戶面和控制面協議棧如圖3所示。
圖3中無線資源控制(RRC)協議實現的功能包括廣播由非接入層提供的信息，廣播與接入層相關的信息，建立、維持及釋放UE和UTRAN之間的一個RRC連接，建立、重配置及釋放無線承載，分配、重配置及釋放用於RRC連接的無線資源，RRC連接移動功能管理，為高層協議數據單元(PDU)選路由，請求業務質量(QoS)的控制，UE測量上報和報告控制，外環功率控制，加密控制，慢速動態信道分配，尋呼，空閒模式下初始小區選擇和重選，上行鏈路DCH上無線資源的仲裁，RRC消息完整性保護和CBS控制。
無線鏈路控制(RLC)協議的功能包括分割和重組，串聯，填充，用戶數據的傳送，錯誤檢測，按序發送高層協議數據單元(PDU)，副本檢測，流控，非證實數據傳送模式序號檢查，協議錯誤檢測和恢復，加密，掛起和恢復功能。RLC協議提供TM、UM和AM三種數據傳輸模式。TM是透明模式傳輸，該模式使用固定的SDU大小，對時延要求較高，通常用於傳輸語音業務或者信令，UM是無應答模式傳輸，該模式使用可變SDU大小，對時延要求也較高，通常用於傳輸流媒體等業務，AM是應答模式傳輸，該模式對時延要求不高，但對誤碼率要求很高，通常用於傳輸WWW等數據業務。
媒體接入控制(MAC)協議的功能包括邏輯信道和傳輸信道之間的映射，為每個傳輸信道選擇適當的傳送格式，UE數據流之間的優先級處理，UE之間採用動態預安排方法的優先級處理，下行共享信道(DSCH)和FACH上幾個用戶的數據流之間的優先級處理，公共傳輸信道上UE的標識，將高層PDU復接為通過傳輸信道傳送給物理層的傳送塊，並將通過傳輸信道來自物理層的傳送塊復接為高層PDU，業務量檢測，動態傳輸信道類型切換，透明RLC加密，接入業務級別選擇。
分組數據聚合協議(PDCP)子層功能在發送與接收實體中分別執行IP數據流的頭部壓縮與解壓縮(如，IPv4和IPv6的TCP/IP和RTP/UDP/IP頭壓縮)，頭部壓縮有RFC2507和RFC3095兩種算法，頭部壓縮方法對應於特定的網絡層、傳輸層、或上層協議的組合；傳輸用戶數據，將非接入層送來的PDCP服務數據單元(PDCP-SDU)轉發到RLC層，將多個不同的無線承載(RB)復用到同一個RLC實體；為無線承載維護PDCP序列號以支持服務無線網絡子系統(SRNS)的無損遷移。PDCP子層使用無線鏈路控制子層(RLC)提供的業務。
下面參照圖4，描述一種現有的兩層節點演進架構。
上面描述的現有架構有很多缺點，比如，由於信令和數據都必須在UE、NodeB、RNC和CN之間進行傳輸，所經過的節點數眾多，導致處理和傳輸的時延較大，同時數據傳輸出錯的可能性隨著節點數的增多而增大，而重傳次數的增多也導致了時延增大，降低了系統的效率。協議層的複雜性也同樣導致了時延和處理效率問題。這些問題都會嚴重影響高速數據業務的速率，使得高速數據業務的QoS無法得到保障。
為了減少現有無線接入網絡對QoS的影響，同時也為了提高無線接入網絡和核心網絡資源使用的效率，出現了很多解決該問題的方法，主要是將無線接口協議棧或用戶面協議棧的下移，將協議棧移到NodeB上，這樣無線接口協議棧靠近空口，使得反應時間縮短，提高了數據傳輸性能。同時節點數的減少也較好的解決了傳輸時延和處理效率問題。
目前在3GPP中，各廠商都在積極研究長期演進(LTE，Long TermEvolution)，LTE的目的是提供一種能夠降低時延、提高用戶數據速率、改進的系統容量和覆蓋的低成本的網絡。其提出了只使用PS域業務，承載網絡都為IP承載，語音使用PS域的VOIP業務。LTE提出3G演進的一系列目標，下面是其中比較突出的幾點●顯著提高峰值數據速率，比如下行鏈路100Mbps和5上行鏈路0Mbps；●實現低於10ms的無線接入網絡延遲(用戶平面用戶設備-UE)；●顯著降低控制面延遲，包括儘可能以不到100ms的時間，從預佔狀態開始交換用戶平面數據(不包括下行鏈路尋呼延遲)；●降低資本支出(CAPEX)和運營支出(OPEX)(包括回程成本)；●實現從Rel-6UTRA無線接口和體系結構經濟高效地演進；
●高效地支持不同類型的業務，特別是來自PS域的業務，比如VOIP及Presence業務。
隨著節點數的減少和CS域的消失，需要考慮一種演進架構及協議層的重新優化配置。
在當前的LTE架構演進項目中，一種比較流行的方案是兩層節點架構。如圖4所示，該架構由IAGW和ERS兩層節點組成。ERS是演進的Node B，具有以前RNC的大部分功能，並採取新的物理層技術，比如OFDM，IAGW具有部分SGSN的功能和以前GGSN的功能。
此外，還有一種現有的兩層節點演進架構，如圖5所示。在這種架構下，接入網內的RNC分為用戶面和控制面，採用Iub Flex和Iu Flex接口，核心網可以採用一層節點或兩層節點。
以上兩種現有的演進架構缺點在於，只提出一些架構形式，即通過減小節點數來達到減少時延等目的，並沒有具體的功能劃分和詳細描述，更沒有涉及到協議層的具體配置及功能的重分配。
發明內容
本發明的目的在於提供一種電信系統及其實現方法，該系統基於兩層節點的架構，採用一種新的用戶面協議棧，後面將詳細描述協議棧中各個協議實體的功能。
本發明的另一目的在於提供一種基於上述電信系統的頭壓縮方法。將頭壓縮模塊上移到IAGW側，提前完成頭壓縮，節省了IAGW與ERS之間的傳輸帶寬，減少了包的傳輸時延和傳輸包損失。
本發明的另一目的在於提供一種基於上述電信系統的無損遷移方法。將無線接口協議棧或用戶面協議棧下移到NodeB上，這樣無線接口協議棧靠近空口，使得反應時間縮短，提高了數據傳輸性能。而改進數據傳輸性能的一個重要方面就是適應演進架構的特性，優化現有信令流程。
一方面，提供一種兩層節點網絡架構的電信系統，這兩層節點包括邊緣無線基站(ERS)和IP接入網關(IAGW)，其中，邊緣無線基站(ERS)是三層網絡架構電信系統內基站(NodeB)節點和無線網絡控制(RNC)節點結合後形成的。在這兩層節點上的各個協議實體中，一個協議實體包括頭壓縮模塊，另一個協議實體包括無損遷移模塊。
在上述系統中，IP接入網關(IAGW)上的分組數據聚合協議(PDCP』)實體包括頭壓縮模塊。
上述IP接入網關(IAGW)上進一步包括與分組數據聚合協議(PDCP』)實體相連的GPRS隧道協議/用戶數據報協議/互連網協議(GTP/UDP/IP)實體；與GPRS隧道協議/用戶數據報協議/互連網協議(GTP/UDP/IP)實體相連的L2物理層協議實體；與L2物理層協議實體相連的L1物理層協議實體。
在上述系統中，邊緣無線基站(ERS)上的無線鏈路控制(RLC』)協議實體包括無損遷移模塊。
上述邊緣無線基站(ERS)上的無線鏈路控制(RLC』)協議實體進一步包括，三層網絡架構電信系統內無線網絡控制(RNC)節點上無線鏈路控制(RLC)實體中的所有功能模塊。
上述邊緣無線基站(ERS)上進一步包括與無線鏈路控制(RLC』)協議實體相連的媒體接入控制(MAC)協議實體；與媒體接入控制(MAC)協議實體相連的L1物理層協議實體。
上述各協議實體包括，三層網絡架構電信系統內無線網絡控制(RNC)節點上相應協議實體中的所有功能模塊。
另一方面，提供一種電信系統兩層節點網絡架構的實現方法，該兩層節點包括邊緣無線基站(ERS)和IP接入網關(IAGW)，其中，邊緣無線基站(ERS)節點是三層網絡架構電信系統內基站(NodeB)節點和無線網絡控制(RNC)節點結合後形成的。該方法包括步驟A、在邊緣無線基站(ERS)節點上形成與三層網絡架構電信系統內無線網絡控制(RNC)節點上各個協議實體分別對應的協議實體之後，去掉其中的分組數據聚合協議(PDCP)實體；B三層網絡架構電信系統內無線網絡控制(RNC)節點上分組數據聚合協議(PDCP)實體中的頭壓縮模塊移到所述兩層節點上，形成一個協議實體，同時，該分組數據聚合協議(PDCP)實體中的無損遷移模塊移到所述兩層節點上，形成另一個協議實體。
上述步驟B進一步包括該分組數據聚合協議(PDCP)實體中的頭壓縮模塊上移至IP接入網關(IAGW)，形成該IP接入網關上的分組數據聚合協議(PDCP』)實體。
上述步驟B進一步包括該分組數據聚合協議(PDCP)實體中的無損遷移模塊下移至邊緣無線基站(ERS)上的無線鏈路控制協議實體，形成增加功能後的無線鏈路控制(RLC』)協議實體。
還有一方面，提供一種頭壓縮模塊進行頭壓縮的方法。在無線網絡控制(RNC)節點上分組數據聚合協議(PDCP)實體中的頭壓縮模塊上移至IP接入網關(IAGW)上的分組數據聚合協議(PDCP』)實體之後，該方法包括A、邊緣無線基站(ERS)利用IP接入網關(IAGW)的存儲器中保存的壓縮配置參數進行頭壓縮算法的選擇和頭壓縮參數的配置和協商；B、由所選擇的壓縮算法根據數據流的特徵在IP接入網關(IAGW)上的頭壓縮模塊和用戶設備(UE)上的解頭壓縮模塊之間建立頭壓縮上下文；C、該頭壓縮模塊和該解頭壓縮模塊根據所建立的頭壓縮上下文對數據包相繼進行壓縮與解壓縮。
上述步驟A進一步包括邊緣無線基站(ERS)從IP接入網關(IAGW)發來的指令中提取頭壓縮配置參數並保存起來，然後通過陸地無線接入網(UTRAN)向用戶設備(UE)發送頭壓縮參數；用戶設備(UE)分析收到的頭壓縮參數之後，對解頭壓縮模塊進行參數的配置和協商。
上述步驟B進一步包括數據收發兩端利用未壓縮的初始數據包來建立數據流的上下文。
上述步驟C進一步包括壓縮後的數據包經由GPRS隧道協議用戶面(GTP-U)的隧道封裝和IP路由傳輸到達邊緣無線基站(ERS)；邊緣無線基站(ERS)對收到的數據包解隧道封裝後轉交給無線鏈路控制(RLC』)協議實體，由該協議實體通過空中接口向用戶設備(UE)發送；用戶設備(UE)上的分組數據聚合協議(DPCP』)解壓縮模塊根據所建立的上下文對收到的數據包進行解壓縮。
上述步驟C中的壓縮是對GPRS隧道協議用戶面(GTP-U)層以上的部分進行的。
最後一方面，提供一種無損遷移模塊進行無損遷移的方法。在無線網絡控制(RNC)節點上分組數據聚合協議(PDCP)實體中的無損遷移模塊下移至邊緣無線基站(ERS)上的無線鏈路控制(RLC』)協議實體之後，該方法包括A、在RLC服務數據單元傳送期間，發送端上與接收端上的無線鏈路控制(RLC』)協議實體各自更新自身維護的RLC序列號；B、在無損遷移模塊執行從服務邊緣無線基站(SERS)到目標邊緣無線基站(TERS)的上下文轉移時，服務邊緣無線基站(SERS)從本地的無線鏈路控制(RLC』)協議實體獲得RLC服務數據單元序列號，通過IP接入網關(IAGW)發送給目標邊緣無線基站(TERS)；C、用戶設備(UE)和目標邊緣無線基站(TERS)之間交換各自維護的RLC序列號，來證實已發送但還未被接收確認的RLC服務數據單元的接收情況；D、在重定位完成之後，數據發送從第一個未被證實的RLC服務數據單元開始。
上述步驟A進一步包括當收到一個完整的服務數據單元時，接收端上的無線鏈路控制(RLC』)協議實體遞加其維護的接收RLC序列號，同時向發送端上的無線鏈路控制(RLC』)協議實體發送確認消息。
上述步驟A進一步包括當收到確認消息時，發送端上的無線鏈路控制(RLC』)協議實體遞加其維護的發送RLC序列號，同時刪除重傳緩衝區內與該服務數據單元對應的所有協議數據單元。
上述步驟B進一步包括服務邊緣無線基站(SERS)通過原語直接從本地的無線鏈路控制(RLC』)協議實體獲得RLC服務數據單元序列號。
上述步驟C進一步包括交換完各自維護的RLC序列號之後，用戶設備(UE)和目標邊緣無線基站(TERS)各自通知本地無線鏈路控制(RLC』)協議實體重置當前要發送的RLC服務數據單元的幀號。
上述步驟C進一步包括用戶設備(UE)和目標邊緣無線基站(TERS)各自通過原語通知本地無線鏈路控制(RLC』)協議實體。
本發明具有許多優勢和特點，以下是其中的主要優點。
本發明提出的無線通信系統，在網絡演進的兩層節點架構下，採用了新的用戶面協議棧，可提高業務數據傳輸效率，減小傳輸時延。這些有益效果體現在1)頭壓縮功能上移到IAGW側，提前完成頭壓縮，節省了IAGW與ERS之間的傳輸帶寬，減少了包的傳輸時延和傳輸包損失。
2)頭壓縮功能上移到IAGW側，IAGW作為錨點，在切換遷移中不需要轉移壓縮的上下文(Context)，便於快速切換遷移。
3)空口協議棧的下移，減小了傳輸時延對用戶QoS的影響，提高了傳輸效率。
4)節點數和接口數都大大減少，降低了處理開銷和傳輸開銷，減少了時延並提高了效率。
5)ERS和IAGW之間使用了Iu-flex接口，有效地避免了單點故障，同時便於實現負荷分擔。
6)該方案最大限度的重用了現有協議，UTRAN架構可以平滑演進。
本發明提出的基於上述通信系統的頭壓縮方法，將頭壓縮功能上移到IAGW側，提前完成頭壓縮，節省了IAGW與ERS之間的傳輸帶寬，減少了數據包的傳輸時延和傳輸包損失。
本發明提出的基於上述通信系統的無損遷移方法是基於一種兩層節點的網絡演進架構。由於新的兩層節點網絡結構和用戶平面協議都得到了優化，所以使用本發明提供的遷移流程，可提高UE切換流程的效率，減小遷移中斷時間。
圖1是UMTS的系統結構示意圖；圖2是UTRAN的網絡結構示意圖；圖3示出UTRAN控制面和用戶面協議棧；圖4示出一種現有的兩層節點網絡演進架構；圖5示出另一種現有的兩層節點網絡演進架構；圖6示出按照本發明所述的演進架構用戶面協議棧；圖7是按照本發明一個實施例所述的無損遷移流程圖。
具體實施例方式
下面參照圖6，描述本發明提出的兩層節點網絡架構的電信系統。
網絡側只有ERS和IAGW這兩層節點。從無線接口用戶面協議棧來看，ERS具有物理層(L1)、MAC層、RLC』層，IAGW具有新的PDCP』層、GPRS隧道協議/用戶數據報協議/互連網協議(GTP/UDP/IP)層、L2和L1物理層。Iu-flex接口是ERS和IAGW的接口，使用IP傳輸。
其中L1層和MAC層基本類似現有Rel6的物理層和MAC層。L1是演進網絡的物理層，可使用OFDM，MIMO等技術提高空口頻譜效率。MAC是無線接口協議棧的MAC層，具有MAC-d、MAC-c/sh、MAC-b、MAC-hs、MAC-es和MAC-e等實體，基本在Rel6的基礎上沒有多大變動，不同的是由原來在RNC和Node B分散的實體變成都集中在ERS，加快了空口的調度能力。
網絡側和UE中的對等RLC』層完成以前RLC層的功能，同時由於原來的PDCP層已經消失，PDCP層負責的用戶數據傳輸和支持無損遷移的PDCP序列號維護功能下移到RLC』層。本發明中提出的RLC』功能是一個邏輯功能，可以和其他的協議實體合併。
IAGW節點上的GTP/UDP/IP層及L2/L1層的功能與現有協議層的功能相同。PDCP』是新的協議層，功能和接口不同於以前的PDCP，主要負責頭壓縮功能。
由於ERS處於最後一公裡，往往使用低速鏈路，所以ERS之間的帶寬較窄。在此條件下，ERS之間不具有Iur或類似接口，ERS之間的遷移通過與IAGW之間的Iu接口進行消息和數據的轉發。
也由於ERS處於最後一公裡，Iu鏈路遠離運營商控制範圍。任選地，在Iu接口組合使用IPsec等加密技術，保證Iu接口數據傳輸的安全。
當RLC』配置為順序遞交和確認模式時，RLC』將支持無損遷移，RLC』的配置由控制面的無線資源控制(RRC)協議來控制。為了支持無損遷移，RLC』增加的功能描述如下1)RLC』實體將按照協議[1]5.6.1.1相同的規則維護RLC服務數據單元(RLC SDUs)的序列號。
2)RLC』發送和接收實體將按照協議[1]5.6.1.2相同的規則維持發端和收端RLC SDUs的序列號的同步。
3)當執行SRNS重定位時，序列號在UE和ERS之間進行交換，這些序列號用於證實RLC SDUs發送了但是還沒有被接收端確認，在協議[1]5.6.1.3中有相同描述。在重定位完成後，數據發送從第一個未被證實的RLC SDU開始。
4)在ERS重定位時，UE的RLC』實體和ERS的RLC』實體將交換如下信息-UE將發送給ERS下一個期望下行接收的序列號DL-Receive RLC SN；-ERS將發送給UE下一個期望上行接收的序列號UL-Receive RLC SN。
5)在ERS重定位時，原ERS將通過IAGW轉發如下數據到目標ERS-期望從UE接收到的下一個RLC SDU的UL_Receive RLC SN(上行接收RLC序列號)；-第一個發送但沒有確認的RLC SDU的下行發送RLC序列號(DL_SendRLC SN)；-發送但沒有確認的RLC SDUs以及它們的DL_Send RLC SNs；-沒有發送的RLC SDU。
下面按照本發明的一個實施例來描述PDCP』實體中的頭壓縮模塊的功能，該功能實現流程如下第一步，頭壓縮參數的配置和協商。對於RFC2507或者RFC3095協議，其壓縮採用的配置參數包括CID_INCLUSION_INFO、MAX-CID、PROFILES等等，配置參數在IAGW啟動後保存在IAGW的存儲器中。在Iu-flex接口建立無線接入承載(RAB)時，如果要啟動壓縮算法，則在RANAP協議的RABASSIGNMENT REQUEST消息中攜帶PDCP』-Info消息單元，PDCP』-Info消息單元攜帶著壓縮算法所需要的配置參數CID_INCLUSION_INFO、MAX-CID、PROFILES等。攜帶PDCP』-Info信息單元的目的是指示ERS應該建立何種壓縮算法，並且配置每種壓縮算法的參數。
因此，RAB ASSIGNMENT REQUEST消息需要在其消息單元中增加PDCP』-Info信息單元。
ERS接收到RAB ASSIGNMENT REQUEST消息後，將其PDCP』-Info信息單元中攜帶的頭壓縮參數保存在本地，然後採用和現有的頭壓縮模塊完全一樣的頭壓縮參數的配置過程。該過程具體如下頭壓縮參數通過RB setup過程由UTRAN通知UE。UE將根據這些參數配置PDCP實體，設置profiles，比較參數與自身的支持的能力等。當UE在接收到RB setup並分析了PDCP-info信息單元後，將同UE_CAPABILITY_TRANSFERRED變量存儲的值進行比較，例如，如果發現PDCP-info中的參數MAX_CID大於其自身能力(如ROHC上下文會話的最大數量Maximum number of ROHC context sessions)，UE將觸發UE CAPABILITY INFORMATION過程，將其支持的Maximum number ofROHC context sessions反饋給UTRAN，UTRAN對該值確認後將發送用戶設備能力信息確認(UE CAPABILITY INFORMATION CONFIRM)消息給UE，UE接收到該消息後，將把UE_CAPABILITY_TRANSFERRED的值更新為在該RRC連接上最近一次發送給UTRAN的值。由此完成了UE的算法和參數配置過程。
頭壓縮參數的協商也採用和現有一樣的協商流程，即通過ROHC帶內信令(ROHC包和反饋包)來實現的。
第二步，壓縮上下文(Context)的建立。當RAB承載和RB承載都建立起來並完成信令處理過程後，將開始數據傳輸過程。如果起始數據流是上行數據流，則由UE發起頭壓縮Context建立的過程；如果起始是下行數據流，則由IAGW發起頭壓縮Context建立過程。頭壓縮Context在壓縮器和解壓器之間動態形成，一個新的流的最初傳輸的數據包並不壓縮，兩端利用最初的數據包來建立數據流context，該流context包含包頭的靜態欄位值和欄位值的變化模式等信息，一旦流context建立後，就可以最大限度地壓縮包頭。在特定的時間段，比如在錯誤恢復時，需要發送非壓縮的包以重建流context，重建完成後就回到壓縮模式。Context的建立將由選擇的壓縮算法根據不同流的特徵來建立。
第三步，壓縮與解壓縮。當PDCP』層從上層接收到一個數據流後，PDCP』壓縮器(假設在IAGW)根據建立的Context開始壓縮包，壓縮是對GTP-U層以上的部分進行，壓縮完成的包交由GTP-U隧道封裝和IP層路由傳輸。壓縮包到達ERS並經過解GTP-U隧道封裝後轉交RLC』，然後經過空中接口傳輸到UE後，UE的PDCP』解壓器將根據建立的Context解壓包，解壓成功後原始分組數據將恢復，並將轉交給PDCP』的上層(應用層)進行處理。
下面按照本發明的一個實施例來描述RLC』協議實體中的無損遷移模塊的功能，該功能實現流程如下參見圖4和圖6，在兩層節點架構中，為了保證現有UTRAN架構的平滑演進，最大限度的重用了現有協議。在無線接口側，ERS由於合併了以前大部分的RNC的功能，除了保留原有的物理層(L1)，又加入了MAC層、RLC』層。在無線接口中，由於原來的PDCP層已經消失，PDCP層負責的用戶數據傳輸和支持無損遷移的PDCP序列號維護功能下移到RLC』層。而在網絡側，ERS沿用了原RNC的Iu接口協議棧。IAGW具有新的PDCP』層以及GTP-U隧道相關協議。其中，新的協議層PDCP』功能和接口不同於以前的PDCP，主要負責頭壓縮功能和加密功能。在此，頭壓縮功能由從原PDCP實體上移的頭壓縮模塊完成。演進後的兩層節點架構，由於無線接口協議棧或用戶面協議棧下移，所以減少了傳輸節點，使得呼叫建立延時和傳輸延時縮短，提高了數據傳輸性能。
在演進架構中，當RLC』配置為順序遞交和確認模式時，RLC』將支持無損遷移，RLC』的配置由控制面的RRC協議控制。為了支持無損遷移，在原有的RLC層中增加的功能如下1)RLC』實體將維護RLC SDU的序列號。當收到了一個完整的RLC SDU時，接收端RLC』實體將其維護的接收RLC序列號增加1，同時向發送端RLC』實體發送確認消息。當發送端的RLC』實體收到對端RLC』實體發來的確認消息，發送端RLC』實體將其維護的發送RLC序列號增加1，同時刪除重傳緩衝區內與該SDU對應的所有協議數據單元(PDU)。
2)當執行無損遷移流程時，UE和目標ERS交換各自維護的RLC序列號，用於證實發送了但是還沒有被接收端確認RLC SDU的接收情況。在重定位完成後，數據發送從第一個未被證實的RLC SDU開始。
下面參照圖7，描述RLC』協議實體中的無損遷移模塊完成的整個無損遷移流程。
在步驟1，服務邊緣無線基站(SERS)根據所收集的測量數據判決UE需向目標邊緣無線基站(TERS)切換。由於在演進架構中，SERS與TERS間無Iur接口，無法交流數據。SERS判決在硬切換的同時Iu接口需進行重定位，向IAGW發送重定位要求(RELOCATION REQUIRED)消息，觸發重定位(Relocation)過程。
在步驟2，IAGW收到RELOCATION REQUIRED消息後，發送重定位請求(RELOCATION REQUEST)消息至TERS，請求TERS為UE預分配所需要資源。
在步驟3，TERS接收到RELOCATION REQUEST消息後，啟動相關的資源分配程序，建立RRC連接、RAB承載。建立RLC/MAC實體，建立新的無線鏈路，並啟動新的無線鏈路上的發送和接收；同時啟動建立用於分組交換RAB的GTP-U隧道(GTP-U Tunnels for PS RABs)來傳輸承載，建立TERS與IAGW之間的用戶面承載。在所有必需的資源成功分配後，目標ERS將發送重定位請求應答(RELOCATION REQUEST ACKNOWEDGE)消息到IAGW，確認資源分配成功。
在步驟4，收到RELOCATION REQUEST ACKNOWEDGE消息之後，IAGW認為目標系統資源分配已經準備就緒，決定繼續進行重定位流程。此時IAGW將發送重定位命令(RELOCATION COMMAND)消息到SERS，通知SERS觸發重定位的執行。
在步驟5，接收到RELOCATION COMMAND消息後，SERS終止重定位準備過程，並進行如下操作。向本地RLC發送停止(STOP)命令，要求RLC停止與UE之間的數據交流；通過GTP-U通道向TERS轉發本地緩存的數據；SERS通過原語從RLC』層獲得當前期望接受或待發送的RLC SDU幀號和GTP幀號，並通過IAGW向TERS發送前向SRNS上下文(FORWARD SRNSCONTEXT)消息，將獲得的幀號發給TERS。同時，SERS讀取RELOCATIONCOMMAND消息的目標RNC到源RNC透明容器(Target RNC To Source RNCTransparent Container)參數中的物理信道重配置(PHYSICAL CHANNELRECONFIGURATION)參數，準備硬切換消息PHYSICAL CHANNELRECONFIGURATION，通過Uu接口發送至UE，觸發UE接入目標小區。
在步驟6，接收到PHYSICAL CHANNEL RECONFIGURATION消息後，UE將停止與SERS交流數據，並按照重配置消息提供的信息接入目標小區。當成功地接入目標小區後，UE將發送物理信道重配置完成(PHYSICALCHANNEL RECONFIGURATION COMPLETE)消息，通知TERS切換成功，觸發TERS重定位的執行。UE通過讀PHYSICAL CHANNELRECONFIGURATION消息中的PDCP序列號信息(PDCP SN info)參數，獲得TERS當前希望接受的上行RLC SDU的幀號。UE獲得該幀號後通過原語，通知本地的RLC』實體，由RLC』實體重置當前希望發送的上行RLC SDU的幀號，並刪除已確認的RLC SDU。
在步驟7，TERS收到PHYSICAL CHANNEL RECONFIGURATIONCOMPLETE消息後，開始執行SERS的功能，並發送重定位檢測(RELOCATION DETECT)消息至IAGW，指出檢測到服務無線網絡子系統(SRNS，Serving Radio Network Subsystem)進行重定位。IAGW收到該消息後，將用戶面由SERS切換至TERS。TERS通過讀PHYSICAL CHANNELRECONFIGURATION COMPLETE消息中的PDCP SN info參數，獲得UE當前希望接受的下行RLC SDU的幀號。TERS獲得該幀號後，通過原語通知本地的RLC』實體，由RLC』實體重置當前希望發送的下行RLC SDU的幀號，並刪除已確認的RLC SDU。在重定位完成後，數據發送從第一個未被證實的RLCSDU開始。
在步驟8，TERS通過向IAGW發送重定位完成(RELOCATIONCOMPLETE)消息來通知IAGW，目標ERS已完成RELOCATION過程。IAGW收到RELOCATION COMPLETE消息後，執行Iu釋放命令，釋放到SERS的Iu接口連接。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種兩層節點網絡架構的電信系統，所述的兩層節點包括邊緣無線基站(ERS)和IP接入網關(IAGW)，其中，邊緣無線基站(ERS)是三層網絡架構電信系統內基站(NodeB)節點和無線網絡控制(RNC)節點結合後形成的，其特徵在於在所述兩層節點上的各個協議實體中，一個協議實體包括頭壓縮模塊，另一個協議實體包括無損遷移模塊。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於進一步包括IP接入網關(IAGW)上的分組數據聚合協議(PDCP』)實體包括頭壓縮模塊。
3.如權利要求2所述的系統，其特徵在於所述IP接入網關(IAGW)上進一步包括與分組數據聚合協議(PDCP』)實體相連的GPRS隧道協議/用戶數據報協議/互連網協議(GTP/UDP/IP)實體；與GPRS隧道協議/用戶數據報協議/互連網協議(GTP/UDP/IP)實體相連的L2物理層協議實體；與L2物理層協議實體相連的L1物理層協議實體。
4.如權利要求1或2所述的系統，其特徵在於進一步包括邊緣無線基站(ERS)上的無線鏈路控制(RLC』)協議實體包括無損遷移模塊。
5.如權利要求4所述的系統，其特徵在於所述邊緣無線基站(ERS)上的無線鏈路控制(RLC』)協議實體進一步包括，三層網絡架構電信系統內無線網絡控制(RNC)節點上無線鏈路控制(RLC)實體中的所有功能模塊。
6.如權利要求4所述的系統，其特徵在於所述邊緣無線基站(ERS)上進一步包括與無線鏈路控制(RLC』)協議實體相連的媒體接入控制(MAC)協議實體；與媒體接入控制(MAC)協議實體相連的L1物理層協議實體。
7.如權利要求6所述的系統，其特徵在於進一步包括所述各協議實體包括，三層網絡架構電信系統內無線網絡控制(RNC)節點上相應協議實體中的所有功能模塊。
8.一種電信系統兩層節點網絡架構的實現方法，所述的兩層節點包括邊緣無線基站(ERS)和IP接入網關(IAGW)，其中，邊緣無線基站(ERS)是三層網絡架構電信系統內基站(NodeB)節點和無線網絡控制(RNC)節點結合後形成的，該方法包括步驟A、在邊緣無線基站(ERS)節點上形成與三層網絡架構電信系統內無線網絡控制(RNC)節點上各個協議實體分別對應的協議實體之後，去掉其中的分組數據聚合協議(PDCP)實體；B、三層網絡架構電信系統內無線網絡控制(RNC)節點上分組數據聚合協議(PDCP)實體中的頭壓縮模塊移到所述兩層節點上，形成一個協議實體，同時，所述分組數據聚合協議(PDCP)實體中的無損遷移模塊移到所述兩層節點上，形成另一個協議實體。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於步驟B進一步包括所述分組數據聚合協議(PDCP)實體中的頭壓縮模塊上移至IP接入網關(IAGW)，形成所述IP接入網關上的分組數據聚合協議(PDCP』)實體。
10.如權利要求8或9所述的方法，其特徵在於步驟B進一步包括所述分組數據聚合協議(PDCP)實體中的無損遷移模塊下移至邊緣無線基站(ERS)上的無線鏈路控制協議實體，形成增加功能後的無線鏈路控制(RLC』)協議實體。
11.一種頭壓縮模塊進行頭壓縮的方法，在無線網絡控制(RNC)節點上分組數據聚合協議(PDCP)實體中的頭壓縮模塊上移至IP接入網關(IAGW)上的分組數據聚合協議(PDCP』)實體之後，該方法包括A、邊緣無線基站(ERS)利用IP接入網關(IAGW)的存儲器中保存的壓縮配置參數進行頭壓縮算法的選擇和頭壓縮參數的配置和協商；B、由所選擇的壓縮算法根據數據流的特徵在IP接入網關(IAGW)上的頭壓縮模塊和用戶設備(UE)上的解頭壓縮模塊之間建立頭壓縮上下文；C、所述頭壓縮模塊和所述解頭壓縮模塊根據所建立的頭壓縮上下文對數據包相繼進行壓縮與解壓縮。
12.如權利要求11所述的方法，其特徵在於步驟A進一步包括邊緣無線基站(ERS)從IP接入網關(IAGW)發來的指令中提取頭壓縮配置參數並保存起來，然後通過陸地無線接入網(UTRAN)向用戶設備(UE)發送頭壓縮參數；用戶設備(UE)分析收到的頭壓縮參數之後，對解頭壓縮模塊進行參數的配置和協商。
13.如權利要求11所述的方法，其特徵在於步驟B進一步包括數據收發兩端利用未壓縮的初始數據包來建立數據流的上下文。
14.如權利要求11所述的方法，其特徵在於步驟C進一步包括壓縮後的數據包經由GPRS隧道協議用戶面(GTP-U)的隧道封裝和IP路由傳輸到達邊緣無線基站(ERS)；邊緣無線基站(ERS)對收到的數據包解隧道封裝後轉交給無線鏈路控制(RLC』)協議實體，由所述協議實體通過空中接口向用戶設備(UE)發送；用戶設備(UE)上的分組數據聚合協議(DPCP』)解壓縮模塊根據所建立的上下文對收到的數據包進行解壓縮。
15.如權利要求11所述的方法，其特徵在於步驟C中的壓縮是對GPRS隧道協議用戶面(GTP-U)層以上的部分進行的。
16.一種無損遷移模塊進行無損遷移的方法，在無線網絡控制(RNC)節點上分組數據聚合協議(PDCP)實體中的無損遷移模塊下移至邊緣無線基站(ERS)上的無線鏈路控制(RLC』)協議實體之後，該方法包括A、在RLC服務數據單元傳送期間，發送端上與接收端上的無線鏈路控制(RLC』)協議實體各自更新自身維護的RLC序列號；B、在無損遷移模塊執行從服務邊緣無線基站(SERS)到目標邊緣無線基站(TERS)的上下文轉移時，服務邊緣無線基站(SERS)從本地的無線鏈路控制(RLC』)協議實體獲得RLC服務數據單元序列號，通過IP接入網關(IAGW)發送給目標邊緣無線基站(TERS)；C、用戶設備(UE)和目標邊緣無線基站(TERS)之間交換各自維護的RLC序列號，來證實已發送但還未被接收確認的RLC服務數據單元的接收情況；D、在重定位完成之後，數據發送從第一個未被證實的RLC服務數據單元開始。
17.如權利要求16所述的方法，其特徵在於所述步驟A進一步包括當收到一個完整的服務數據單元時，接收端上的無線鏈路控制(RLC』)協議實體遞加其維護的接收RLC序列號，同時向發送端上的無線鏈路控制(RLC』)協議實體發送確認消息。
18.如權利要求17所述的方法，其特徵在於所述步驟A進一步包括當收到確認消息時，發送端上的無線鏈路控制(RLC』)協議實體遞加其維護的發送RLC序列號，同時刪除重傳緩衝區內與該服務數據單元對應的所有協議數據單元。
19.如權利要求16所述的方法，其特徵在於所述步驟B進一步包括服務邊緣無線基站(SERS)通過原語直接從本地的無線鏈路控制(RLC』)協議實體獲得RLC服務數據單元序列號。
20.如權利要求16所述的方法，其特徵在於所述步驟C進一步包括交換完各自維護的RLC序列號之後，用戶設備(UE)和目標邊緣無線基站(TERS)各自通知本地無線鏈路控制(RLC』)協議實體重置當前要發送的RLC服務數據單元的幀號。
21.如權利要求20所述的方法，其特徵在於所述步驟C進一步包括用戶設備(UE)和目標邊緣無線基站(TERS)各自通過原語通知本地無線鏈路控制(RLC』)協議實體。
全文摘要
本發明公開了一種兩層網絡架構系統、實現方法及其頭壓縮、無損遷移方法。兩層節點包括邊緣無線基站(ERS)和IP接入網關(IAGW)，其中，ERS是三層網架構電信系統內基站(NodeB)和無線網絡控制器(RNC)結合後形成的。在所述兩層節點上的各個協議實體中，IAGW上的PDCP』實體包括頭壓縮模塊；ERS上的RLC』協議實體包括無損遷移模塊。也就是說，PDCP實體中的頭壓縮模塊上移至IAGW；該PDCP實體中的無損遷移模塊下移至ERS上的無線鏈路控制協議實體。還公開了在這種改進後的網絡架構下執行的頭壓縮方法和無損遷移方法。網絡演進的兩層節點架構下，採用了新的用戶面協議棧，可提高業務數據傳輸效率。
文檔編號H04L29/06GK1949747SQ20061008107
公開日2007年4月18日 申請日期2006年5月23日 優先權日2005年10月14日
發明者王豔紅 申請人:華為技術有限公司