CN1454017A - 轮询无线链路控制层的协议数据单元的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于轮询无线链路控制(RLC)的协议数据单元(PDU)的方法，包括以下步骤：在缓冲器中选择数据单元，当处于轮询周期时，将选择的PDU与轮询位一起发送到接收机，接收来自接收机的响应于轮询位的状态信号，并当接收到的状态信号的次数超过预定的跨越了多个传输时间周期的次数时，改变轮询周期，能根据无线环境的状态，适应性地改变了终端的无线接入能力，以防止无线资源的浪费和数据传输的延迟。所述状态信号是确认(ACK)信号或否定确认(NACK)信号，而且如果接收到的ACK信号超过预定的次数，则加长所述轮询周期，如果接收到的NACK信号超过预定的次数，则缩短所述轮询周期。

Description

轮询无线链路控制层的协议数据单元的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种通信系统，特别涉及一种用于无线通信系统中控制轮询协议数据单元(PDU)的传输的方法。
背景技术
通用移动电信系统(UMTS)是一种从已知的标准全球移动通信系统(GSM)演进而来的第三代移动通信系统。该标准是一种欧洲标准，其目的在于提供一种基于GSM核心网络和宽带码分多址(W-CDMA)技术的改进的移动通信业务。1998年12月，为建立用于UMTS标准化的技术规范，欧洲ETSI，日本ARIB/TTC，美国T1和韩国TTA成立了第三代伙伴项目(Third Generation Partnership Project)(3GPP)。
由3GPP进行的UMTS标准化工作的成果是，形成了5个技术规范组(TSG)，每组涉及形成独立工作的网络组件。具体地说，每个TSG研究、批准和管理一种相关领域的标准技术规范。其中，无线接入网络(RAN)组(TSG-RAN)开发出UMTS地面无线接入网络(UTRAN)的、所需数据和接口的技术规范，其中所述UTRAN是一种UMTS中用于支持W-CDMA接入技术的新的RAN。
所述TSG-RAN组包括一个全体组和四个工作组。工作组1(WG1)研究物理层(第一层)的技术规范。工作组2(WG2)规定数据链路层(第二层)和网络层(第三层)的功能。工作组3(WG3)定义UTRAN中基站接口、无线网络控制器(RNC)和核心网络的技术规范。以及工作组4(WG4)讨论无线链路性能和无线资源管理所需数据的要求。
图1表示基于3GPP RAN技术规范和UTRAN工作的终端之间的无线接入接口协议的结构。
当水平方向查看时，无线接入接口协议包括物理层(PHY)、数据链路层和网络层；当从垂直方向查看时，该协议分为用于发送控制信号的控制平面(C平面)，和用于发送数据信息的用户平面。所述用户平面是诸如话音或IP分组的用户的业务量信息发送到的区域。所述控制平面是诸如网络接口或呼叫维护和管理的控制信号发送到的区域。
同样，根据通信系统中熟知的开放系统互连(OSI)标准模式的下面三层，可将协议层分为第一层(L1)、第二层(L2)和第三层(L3)。
所述第一层(L1)作为用于无线接口的物理层(PHY)工作，且根据相关的技术，经过一个或多个传输信道，将它连接到上面的媒质接入控制(MAC)层。物理层经过传输信道，将传送到该物理层(PHY)的数据发送到使用各种适当的编码和调制方法的接收机。
第二层(L2)作为数据链路层工作，使各种终端共享W-CDMA网络的无线资源。第二层(L2)被分为MAC层、无线链路控制(RLC)层、分组数据会聚协议(PDCP)层和广播/多播控制(BMC)层。
其中，RLC层通过从上层接收的业务数据单元(SDU)的分割(segmentation)和级联(concatenation)的功能，形成适当的适用于传输的协议数据单元(PDU)。RLC层同样执行自动重复请求(ARQ)功能，通过该功能可重新发送传输中丢失的PDU。该RLC层以三种模式工作，透明模式(TM)、非确认模式(UM)以及确认模式(AM)。模式的选择取决于处理从上层接收的RLC SDU中使用的方法。同样，RLC缓冲器存储接收到的SDU，或在RLC层存在用于存储从上层接收到的PDU的RLC缓冲器。
而且，分组数据会聚协议(PDCP)层是RLC层上面的一层，所述RLC层允许数据通过诸如IP v.4或IP v.6的网络协议发送。可将用于压缩和发送分组中的头部信息的头部压缩技术用于IP分组的有效传输。
以下将更为详细地描述RLC层。
如上所述，RLC层以三种模式工作：TM、UM和AM。以下将描述AM模式。
AM模式工作的一个最为明显的特征是当未能成功地发送或接收PDU时，其支持重新传输PDU的能力。具体地说，当发信机RLC层发送PDU时，接收机确定是否接收到了每个PDU，然后产生一个表明结果的状态信息。然后，接收机将该状态信息发送回来，以通知发信机是否已接收到了PDU。当发信机接收到来自接收机的表明未接收到PDU的状态信息时，则将PDU重新发送到接收机。
以下将参照图2，描述在发送的RLC中发送PDU的过程。图2表示向接收机发送PDU的RLC发信机100的结构。
如图所示，当PDU生成器101接收到来自上层的SDU时，PDU生成器将SDU分割或级联，以使SDU形成统一的PDU长度。可通过向各段添加RLC头部来产生PDU，头部中有可能包括序列号。PDU可按其序列号分类。
在传输缓冲器102和重新传输缓冲器103中都存储以该方式产生的PDU。RLC发信机根据每个传输时间间隔(TTI)内下层请求的号码，将存储在传输缓冲器102的PDU发送到下层。这时，轮询位设置单元104确定是否设置轮询位，该轮询位请求接收机发送在所传输PDU中的特定PDU的状态信息。其中准备设置轮询位的PDU根据轮询触发器进行改变。
然后，通过无线接口将发送到下层的PDU发送到接收机。在接收机中，RLC形成了使用PDU头部信息的SDU，然后，将SDU传送到接收机的上层。
当在接收到的PDU中的一个PDU中设置了轮询位时，接收机RLC检查是否正确地接收到了PDU，并向发信机RLC发送状态信息。然后，发信机RLC从重新传输缓冲器102中删除已成功地发送的PDU。且将由否定状态信息确定的未成功发送的PDU发送到传输缓冲器，并重新发送。
此时，仅重新发送接收了否定的确认的PDU。直到确定传输成功之前，在重新传输缓冲器中保留重新发送的PDU。重新发送的PDU可优先于首次发送的PDU，而且，可在重新发送的PDU中设置轮询位。
在发送端和接收端的RLC中，分别使用传输窗口和接收窗口来发送和接收PDU。通常地，传输窗口的大小与接收窗口的大小相同。传输窗口的大小对应于能够发送的PDU的最大数量。从传输缓冲器发送在窗口范围之内的PDU，将后续的PDU装载到缓冲器中。接收机的接收窗口仅接收位于有效范围内的PDU。具体地说，接收机仅接收具有位于接收窗口的限制之内的传输序列号的PDU。接收到PDU后，就丢弃接收的位于接收窗口范围外的PDU。
通常，轮询意味着发信机向接收机请求状态信息。当接收机接收到来自发信机的轮询请求时，接收机必须检查到该点为止接收到的PDU的接收状态。然后，接收机向发信机发送与该接收状态有关的信息。
因此，对于轮询来说，发信机在传输前在PDU中设置轮询位。当接收到包含轮询位的PDU时，接收机检查接收缓冲器的在此之前接收到的PDU有关的状态，然后，通知发信机关于是否成功地接收了到该点为止的每个PDU的信息。
因为传送状态信息浪费了无线资源，因此必须通过适当的方法控制状态信息的传输。即，发信机必须仅对满足一定规则的PDU设置轮询位，而不用对每个PDU都请求状态信息。所述规则称为轮询触发器。
如上所述，现有技术中，使用固定的轮询触发器在发送的PDU中设置轮询位。因此，尽管在接收机不必需状态信息请求的情况下，即，在无线环境中PDU能够不需轮询地发送的情况下，根据固定的轮询触发器，发信机RLC还请求接收机发送轮询，导致无线资源的浪费和数据传输的延迟。
引用上述内容作参考，其中包括另外的或其他的细节、特征和/或技术背景。
发明内容
本发明的一个目的是为了解决上述问题和/或缺点中的至少一个，并在以下描述中提供至少一个优点。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于轮询RLC层的PDU的方法，其根据无线环境的状态改变轮询周期，能够防止无线资源的浪费和数据传输的延迟。
本发明的另一个目的是提供一种用于轮询RLC层的PDU的方法，其根据状态信号，能够改变轮询周期。
为实现这些和其他优点，提供了一种用于轮询RLC层的PDU的方法，包括以下步骤：在缓冲器中选择数据单元，当处于一个轮询的周期内时，发送选择的PDU和轮询位到接收机，接收来自接收机的响应于轮询位的状态信号，并当接收到的状态信号超过预定数量的跨越多个传输时间周期的次数时，改变轮询周期。
所需的缓冲器是传输缓冲器，而且可以在发信机和网络装置的至少其中之一的无线链路(RLC)层进行变化的过程。
当状态信号是确认(ACK)信号，且接收到的ACK信号超过了预定的次数时，则轮询周期加长。轮询周期的最大值与传输窗口的大小相同。
当状态信号是否定的确认信号(NACK)，且接收到的NACK信号超过了预定的次数时，则轮询周期缩短。所述预定的次数可以是连续的或不连续的。
轮询RLC层的PDU的方法，可进一步包括以下步骤：确定改变后的轮询周期是否超过了传输窗口的大小，并在改变后的轮询周期超过了传输窗口大小的情况下，在传输窗口的最后一个数据单元中设置轮询位。
本发明的其他优点、目的和特征将在以下内容进行描述，其对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的，且也可从本发明的实施例中学习。本发明的目标和优点可以通过以下权利要求所述的内容获得和实现。
附图说明
以下将结合附图对本发明进行详细的描述，其中相同的部件采用相同的编号：
本发明的附图，提供了对本发明的进一步解释，其包含在并构成了说明书的一部分，与本发明所述的示例性的实施例一起作为对本发明的解释。其中：
图1是表示基于3GPP RAN和UTRAN工作的终端之间的无线接口协议结构的图；
图2是表示以确认模式工作的发信机的无线链路控制层结构的图；
图3是表示传输缓冲器中基于预定PDU的轮询触发器的例子的图；
图4是表示根据本发明的一个实施例的以AM模式工作的RLC发信机的图；
图5是表示根据本发明的一个实施例的RLC层的PDU轮询方法的图；以及
图6是表示根据本发明的一个实施例的当PDU轮询周期超过了传输窗口的大小时设置轮询位的图。
具体实施方式
以下将参照本发明的实施例进行详细描述，附图中表示了其中所示的示例。
本发明优选地在诸如目前由第三代合作伙伴项目(3GPP)开发的通用移动电信系统(UMTS)的移动通信系统中实施。本发明能够适用于以其他标准工作的通信系统。以下将对本发明的实施例进行详细的讨论。
本发明理想地适用于UMTS陆地无线接入网络(UTRAN)工作的通信协议的特定层。所述层可以是协议的数据链路层，当以该方式实施时，可至少对应于无线链路控制(RLC)层。该协议的下层通常如图1所示，前面已对其进行了详细的讨论。
优选地，本发明应用于以确认模式(AM)工作的RLC层内。但是，本领域普通技术人员可以理解，本发明也可以应用于其他情况。例如，根据本发明的无线通信系统的无线链路协议(RLP)层可适用于基于CDMA 2000标准的工作。
图4表示根据本发明的一个实施例的发信机200，其优选地以AM模式工作使用RLC层发送协议数据单元。
如图所示，发信机200包括：PDU生成器201、传输缓冲器202、重新传输缓冲器203、和轮询位设置单元204。
发信机200可包括在各种用户设备的任何一种中，所述用户设备包括但不仅限于移动电话、个人数字助手、袖珍PC、膝上或笔记本电脑或其他接收通过移动通信网络无线地发送的信号的任何设备。
PDU生成器201从上层协议层接收数据单元(如SDU)，然后将这些SDU分割或级联，以形成均匀大小的PDU。通过向各段添加RLC头部来形成PDU。优选地，序列号包括在头部中，以分类或识别PDU。序列号可以是传输的序列号，用于允许RLC接收机(206)按顺序地处理从RLC发信机200发送的PDU。
传输缓冲器202存储从生成器201输出的PDU。按照每个传输时间间隔(TTI)内由下层发出的请求的序列号，将这些PDU顺序地传送到下层的协议层。然后，下层通过无线接口208将PDU发送到接收机。在RLC接收机206中，RLC层根据PDU头部中的信息，从接收到的PDU形成SDU。然后，由RLC接收机使用PDU头部包含的信息将形成的SDU传送到上层的协议层。
重新传输缓冲器203同样存储从生成器201输出的PDU。但是，与传输缓冲器不同的是，重新传输缓冲器的目的是，在接收机未成功地接收的情况下，使传输过的PDU重新传输。
重新传输缓冲器203根据来自接收机的状态信息工作。具体地说，当在接收到的PDU中设置了轮询信息时，RLC接收机检查是否正确地接收到了该PDU和在此之前的PDU。然后，接收机发送状态信息到发信机，以表明成功地接收到了PDU。
RLC发信机根据表明已成功地接收到的状态信息，从重新传输缓冲器203中删除PDU。从重新传输缓冲器203输出未成功接收的PDU，并重新发送。在状态信息中可包括否定的确认(NACK)信号，表示PDU未被成功接收。重新发送的PDU可以保留在重新传输缓冲器中，直到传输成功，或另一种情况下，直到PDU重新传输了预定数量的次数。当出现以上情况中的其中一种情况时，可从重新传输缓冲器203中删除PDU。如需要，重新发送的PDU可优先于首次发送的PDU。
轮询位设置单元204确定是否将轮询信息与传输缓冲器输出的协议数据单元一起发送。根据协议数据单元是否为传输缓冲器中最后一个数据单元、或传输窗口中最后一个数据单元、或两者都是的情况，由轮询位设置单元执行该功能。如上所讨论的，如果轮询信息包括在PDU中，则检测后，RLC接收机将状态信息发送回RLC发信机，以表明是否成功地接收了该RDU和在此之前的PDU。轮询信息可以是设置于PDU头部专用字段中的1个或多个位的形式。如需要，轮询信息可包括在重新发送的PDU中。
由RLC接收机发回到RLC发送机的状态信息控制轮询周期。即，轮询周期根据表明成功接收的PDU的状态信息来变化。
图5表示包括在本发明方法的一个实施例中的步骤。
所述方法优选地通过如图4所示的RLC发信机来实施，根据至少一个方面强调的方式，其中将轮询信息分配到从传输和重新传输缓冲器输出的PDU。具体地说，本发明有利地根据轮询周期控制了与PDU一起的轮询位。
所述方法的初始步骤包括：从存储在传输缓冲器202中的多个PDU中选择一个协议数据单元(S101)。如上所述，该传输缓冲器202可以根据从生成器201输出的PDU来装载。这些PDU优选地按照预定的传输顺序存储，然后可具有连续的传输序列号。优选地，可在响应的传输时间间隔(TTI)之内进行数据单元的选择。
当选择了将要发送的PDU后，确定当前是否下处于轮询周期内(S102)。该确定是通过检查选择的PDU是否与初始设置的轮询周期相同来进行的。例如，在初始轮询周期设置为50的情况下，当对应于第50个位置的PDU位于传输缓冲器202时，如图4所示，轮询位设置单元204在第50个PDU中设置轮询位，并发送该轮询位到RLC发信机的下层协议层(S103和S104)。因此，能够将PDU与轮询位一起发送到RLC接收机(S104)，并在PDU头部的专用字段存储轮询位。
如果还未处于轮询周期，则RLC发信机发送没有轮询位的PDU到下层的协议层(S115)。通过在传输窗口范围内选择下一个序列的PDU连续地进行上述过程。
当接收机的RLC接收到轮询位时，对应的状态信息(确认：ACK或否定确认：NACK)被发送到RLC发信机。该状态信息表明RLC接收机是否成功地接收到了与轮询位一起发送的PDU，并表明是否成功地接收到了与轮询位一起的对应PDU之前的PDU。
轮询周期根据从RLC接收机发送的状态信息(ACK或NACK信号)进行变化，通过根据无线环境的变化改变轮询周期，以防止无线资源的浪费和数据传输的延迟。
轮询位设置单元204检查是否状态信息表明了从RLC接收机成功地接收了PDU，即，检查是否收到ACK信号(S105)。如果输入了ACK信号，则增加表明输入ACK信号数量的计数值(CNT1)。轮询位设置单元204检查是否计数值(CNT1)超过预定的次数，即，是该计数值是否与上门限值(UTV)相同(S107)。此时，计数值是不连续的计数值，如果需要，可使用连续的计数值来更精确地了解无线环境的状态。
所述UTV是表明无线环境的状态良好的标准，即，计数值与UTV相同。这就意味着可以在无线环境中不使用轮询来发送PDU。如果计数值(CNT1)和UTV不同，则在等待直到下一个TTI(S111)后，重复进行上述过程(S101-S107)，而且如果CNT1与UTV相同，则初始设置的轮询周期加长(S108)。
轮询位设置单元204重复进行上述加长轮询周期的过程，且当轮询周期大于或等于传输窗口的大小时，将轮询周期设置为窗口的大小(S109和S110)。这种情况下，如图6所示，在传输窗口的最后一个PDU中，即，第100个PDU中设置轮询位，。
因此，RLC发信机通过加长轮询周期来减少由RLC接收机请求的轮询的次数，从而防止了无线资源的浪费和数据传输的延迟。
另一方面，如果在过程中(S105)未接收到来自接收机的ACK信号，则将未成功地接收的PDU(丢失的PDU)从重新传输缓冲器中输出并重新发送，且重新传输的PDU与轮询位一起发送，并可在传输窗口中给予优先权。
轮询位设置单元204增加表明NACK信号输入次数的计数值(CNT2)(S112)，并检查对应的计数值(CNT2)是否超过预定的次数，即，计数值是否与下门限值(LTV)相同(S113)。该LTV是表明无线环境状态不良的标准。如果计数值(CNT2)与LTV相同，则意味着当前的无线环境不良，需要经常地轮询。因此，PDU必须与轮询位一起发送。
如果计数值(CNT2)与LTV不同，则在等待下一个TTI(S111)后，重复进行上述步骤(S101-S105，S112和S113)，以及如果CNT2与LTV相同，则先前设置的轮询周期缩短(S114)。
因此，RLC发信机通过缩短轮询周期来增加由RLC接收机请求的轮询的次数。这样，提高了数据传输的可靠性。
如上所述，根据本发明的轮询方法根据状态信号来调整轮询周期。轮询周期可以对应于预定窗口的最大尺寸，而且如需要，轮询周期能够限制在小于最大的尺寸。
如上所述，根据本发明实施例的轮询方法根据无线环境的状态，适应性地改变了终端的无线接入能力，以防止无线资源的浪费和数据传输的延迟，并提高了可靠性。
在不背离本发明的精神或主要特征的情况下，本发明可以以几种不同的形式实施，同样应该理解上述实施例不会受到上述描述的限制，除非另有说明，但应广义地解释为所附权利要求的精神及范围内，因此，所有在权利要求的边界和范围或等效边界和范围内的改变和修改，都包括在所附的权利要求中。
上述实施例及有益效果仅作为示例，且不应构成为对本发明的限制。本发明的教导可容易地应用到其他类型的装置中。对本发明描述是解释性的，并不限制权利要求的范围。对本领域普通技术人员来说，很明显存在很多替代、修改和变换的情况。在权利要求中，装置加功能的语句将包含此处描述的结构，作为引用的功能，并不仅指结构等效，而且包括等效结构。

Claims (27)

1.一种用于轮询协议数据单元(PDU)的方法，包括：
选择一个数据单元；
当到达一个轮询周期时，发送选择的PDU和轮询位；
接收响应于所述轮询位的状态信号；以及
根据接收到的所述状态信号改变轮询周期。
2.根据权利要求1所述的方法，其中从缓冲器中选择所述数据单元，将所述轮询位发送到接收机，以及从接收机接收所述状态信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述缓冲器是传输缓冲器。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述状态信号是确认(ACK)信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中当接收到的所述状态信号多于预定的次数时，所述轮询周期加长。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述轮询周期的最大值与传输窗口的大小相同。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述状态信号是否定确认(NACK)信号。
8.根据权利要求1所述的方法，其中当接收到的所述状态信号多于预定的次数时，所述轮询周期缩短。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述预定的次数是连续的或不连续的。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：当未处于轮询周期时，则发送所述选择的没有轮询位的数据单元。
11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
确定改变的轮询周期是否超过传输窗口的大小；以及
当改变的轮询周期超过了传输窗口的大小时，在传输窗口的最后一个数据单元设置轮询位。
12.根据权利要求1所述的方法，其中在发信机或网络装置的至少其中之一的无线链路层(RLC)协议层进行所述轮询周期的改变。
13.一种用于在系统中轮询协议数据单元(PDU)的方法，所述系统中从发信机将数据发送到接收机，以及所述发信机轮询所述接收机以接收来自接收机的状态信息，包括：
从传输缓冲器中顺序地选择PDU；
通过在每个轮询周期内选择的PDU的其中之一中设置轮询位，将所述轮询位发送到所述接收机；
从所述接收机接收状态信号；
累计计数接收的状态信号；以及
当状态信号的累计计数值超过预定值时，改变所述轮询周期。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述状态信号是确认(ACK)信号，而且，当接收到的所述ACK信号的次数超过预定的次数时，加长所述轮询周期。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述轮询周期的最大值与传输窗口的大小相同。
16.根据权利要求15所述的方法，其中当所述轮询周期与所述传输窗口的大小相同时，则在所述传输窗口的最后一个PDU中设置轮询位。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述状态信号是否定确认(ACK)信号，并且当接收到的所述NACK信号的次数超过预定数量的次数时，则减少所述轮询周期。
18.根据权利要求13所述的方法，其中所选择的PDU是由无线链路控制(RLC)层定义的数据单元。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述RLC层是位于移动通信系统的移动终端中。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述RLC层是位于网络装置中。
21.根据权利要求13所述的方法，其中接收和计数所述状态信号，以及对于每个传输时间周期内的每个连续地选择的PDU来说，改变所述轮询周期。
22.一种用于轮询协议数据单元的发信机，包括：
接收机，它接收信号；
轮询位设置器，它在协议数据单元中根据信号来设置轮询位；以及
发信机，它发送协议数据单元。
23.如权利要求22所述的发信机，进一步包括协议数据单元生成器。
24.如权利要求22所述的发信机，进一步包括缓冲器。
25.如权利要求22所述的发信机，进一步包括传输缓冲器。
26.如权利要求22所述的发信机，进一步包括重新传输缓冲器。
27.如权利要求22所述的发信机，进一步包括传输缓冲器和重新传输缓冲器。
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