CN100502587C - 一种无线蜂窝通信***中的业务切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无线蜂窝通信***中的业务切换方法，当无线通信终端设备发起切换请求时，***利用主控数据隧道功能体和非主控数据隧道功能体之间的数据隧道实现非主控数据隧道功能体之间业务切换。本发明通过在主控数据隧道功能体实现ARQ机制和SN反馈机制，避免了服务数据隧道功能体和目标数据隧道功能体之间的为保持数据同步而使用的大量的消息交互，减少了***数据缓存处理的复杂度，节省了缓存空间。

Description

一种无线蜂窝通信***中的业务切换方法
技术领域：
本发明涉及一种无线蜂窝通信***中的切换方法，特别涉及非实时业务在切换过程中保护数据完整性的方法。
背景技术：
不同类型的业务要求不同的传输给无线通信终端链路质量，主要测量参数有数据完整性、延迟、抖动。切换对这些参数的影响应该降到最小。更确切地说，保证切换过程中的数据完整性也就是说，数据包的丢失率、重传、乱序不应因为发生切换而增加，同时数据隧道建立延迟和抖动都应该保持最小。例如在802.16e中提出的MS(mobile station，终端)辅助切换机制便是一种保证数据完整性的空中机制。
例如在WiMAX Forum Network Working Group，针对此问题也提出了一种保证切换过程中数据完整性的方案Data integrity solution for HO。但是这种方案的一个缺点就是把ARQ(automatic repeat request，自动重传请求)机制和SN(sequence number，序列号)反馈机制放在非主控数据隧道功能实体中实现，从而使得ARQ的状态和SN发送状态信息在多个非主控数据隧道功能实体共享变得异常困难和繁琐。
因此，需要提出一种将ARQ机制和SN反馈机制放在主控数据隧道功能体中实现的改进方法，来更好的满足需求。
发明内容：
本发明目的在于提供一种应用于无线蜂窝通信领域中的业务切换方法，减少服务数据隧道功能体和目标数据隧道功能体之间为保持数据同步而使用的大量的消息交互。
本发明提供一种无线蜂窝通信***中保证数据完整性的业务切换方法，当无线通信终端设备发起切换请求时，
步骤1a、切换决定时，主控数据隧道功能体根据发起请求的不同业务启动ARQ机制或序列号反馈机制，并缓存MAC SDU数据包；
步骤1b、主控数据隧道功能体根据空口切换指示消息，通过当前与终端通信的服务数据隧道功能体向终端发送MAC SDU数据包；
步骤1c、切换接入时，终端将收到的MAC SDU数据包，发送给目标数据隧道功能体，目标数据隧道功能体再将该MAC SDU数据包的反馈信息发送给主控数据隧道功能体；主控数据隧道功能体根据该反馈信息向目标数据隧道功能体发送或重传MAC SDU数据包；
步骤1d、目标数据隧道功能体将接收到的MAC SDU数据包发送给终端，切换完成。
本发明的显著优势在于，对ARQ机制和SN反馈机制的处理逻辑简单自然，避免了服务数据隧道功能体和目标数据隧道功能体之间的为保持数据同步而使用的大量的消息交互，包括ARQ的状态和SN发送状态信息的交互。另外，实现上数据仅在主控数据隧道功能体中缓存，避免了在服务数据隧道功能体和目标数据隧道功能体上的第二级缓存，减少了***数据缓存处理的复杂度，节省了缓存空间。
附图说明：
下面结合附图，详细描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1为本发明所述方法涉及的各数据隧道功能体的分布图。
图2为本发明所述方法涉及的数据隧道的详细结构图。
图3为本发明所述方法中ARQ机制的流程实现图。
图4为本发明所述方法中SN反馈机制的流程实现图。
具体实施方式：
下面详细介绍附图。
图1给出了在接入服务网***中，各数据隧道功能体的分布。在主控数据隧道功能体(Anchor Data Path Function)同非主控数据隧道功能体(也就是主控数据隧道功能体的下一级功能体，本发明中称为服务数据隧道功能体或目标数据隧道功能体)之间，建立数据隧道，用于承载L2(层2)的数据包。数据隧道传送的相关切换控制消息最终都是发送给主控数据隧道功能体，由主控数据隧道功能体来保证数据在切换之后的续重传。非主控数据隧道功能体应该解析主控数据隧道功能体的控制信息，辅助完成切换过程中数据完整性的保护。
主控数据隧道功能体主要控制激活的层2会话、层2数据处理，包括ARQ机制，与核心网之间传输IP包，实现层2数据包缓存。IP层数据包到达主控数据隧道功能体后，可以产生层2数据包，并将其压缩成隧道包传输给服务数据隧道功能体或目标数据隧道功能体。所谓隧道包就是将层2数据包使用一定协议封装而成的数据包，例如cUDP(compress User Datagram Protocol，压缩用户数据包协议)或UDP(User Datagram Protocol，用户数据包协议)协议。图1中服务数据隧道功能体(Serving Data Path Function)与MS有802.16标准的物理层关联，保持与MS的空中接口，并负责传输所有的MAC层消息给MS。图1中目标数据隧道功能体(Target Data Path Function)是MS移动到另外一个小区并满足切换条件下的目标，切换结束时目标数据隧道功能体成为MS新的服务数据隧道功能体。图1中，主控数据隧道功能体并不实际与MS通讯，而是通过服务数据隧道功能体或者目标数据隧道功能体间接控制通信情况，所以用虚线表示。
图2给出了数据隧道的详细结构，本发明中将主控数据隧道功能体201放在基站控制***BSC中来实现，将非主控数据隧道功能体202放在在基站收发***BTS中来实现，可以是服务数据隧道功能体或目标数据隧道功能体。当然，现有技术中也有其他实现，如没有主控数据隧道功能体，IP层数据包直接由数据隧道送往服务数据隧道功能体或目标数据隧道功能体，服务数据隧道功能体和目标数据隧道功能体各自在一个完整的基站***BS中实现。
对于下行数据包，即AGW通过102传送给主控数据隧道功能体的数据包，转化的基本过程是主控数据隧道功能体将应用层IP数据包(L3 data packet)分类映射到各个业务流，经过压缩头处理后产生MAC SDU(service data unit，服务数据单元)，对其增加额外的控制信息，如SDU SN，然后采用cUDP协议或者UDP协议将其压缩成隧道包，通过101传输给非主控数据隧道功能体，由非主控隧道功能体解压缩，去除控制信息，然后组成MAC PDU(protocol data unit，协议数据单元)传输出去。主控数据隧道功能体接入的上层IP数据包可以从AGW(access gateway，接入网关)传输过来。
对于上行数据包，首先服务数据隧道功能体接收到MAC PDU，将其去除额外的信息，如MAC头、CRC(cyclic redundancy check，循环冗余码校验)。然后采用cUDP或UDP协议压缩成隧道包，传输给主控数据隧道功能体。主控数据隧道功能体解压缩成为MAC SDU后，再经过头压缩处理恢复成IP数据包，最终发往核心网。
在***中，切换过程中针对不同的业务采用不同的机制来保证数据完整性。ARQ机制和SN反馈机制可以独立运行。对于非实时业务，使能了ARQ机制的业务首先选择ARQ机制来保证，没有使能ARQ机制而使能了SN反馈机制的业务则采用SN反馈机制来保证。对于实时业务，无法采用重传机制，因为无法保证最重要的实时性要求，这样数据完整性难以保证。
图3给出了本发明方法中的ARQ机制的流程图。301是服务***，302是目标***，303是主控***。每个***分别包括物理/MAC功能体，数据隧道功能体和切换功能体，其中301、302、303中的数据隧道功能体分别是服务数据隧道功能体、目标数据隧道功能体、主控数据隧道功能体。MAC SDU由主控数据隧道功能体生成，经数据隧道传输给服务数据隧道功能体，服务数据隧道功能体将由ARQ Block组成的MAC SDU重组成MAC PDU发送给MS。MS在收到ARQ Block之后，发送是否成功收到某个ARQ Block的反馈信息给服务数据隧道功能体，服务数据隧道功能体将此信息转发给主控数据隧道功能体，由主控数据隧道功能体来决定是否需要重传ARQ Block还是发送下一个新的ARQ Block。这样的ARQ Block传输过程，不论是否发生切换都按照这样的传输原则进行。发生切换对其的影响在于，切换接入前，MS发送的ARQ反馈消息是送往服务数据隧道功能体，由服务数据隧道功能体转发给主控数据隧道功能体；切换接入目标之后，MS发送的ARQ反馈消息是送往目标数据隧道功能体，由目标数据隧道功能体转发给主控数据隧道功能体。对主控数据隧道功能体而言，是否发生切换对其ARQ机制并不产生影响，从而完成服务***到目标***的切换，并且保证了数据的完整性。
本发明对于使能了ARQ反馈机制的业务进行切换时，具体包括如下步骤：
步骤a、终端发起切换请求，***决定进入切换时，主控数据隧道功能体启动ARQ反馈机制，并在主控数据隧道功能体内缓存MAC SDU数据包；
步骤b、主控数据隧道功能体向当前与终端通信的服务数据隧道功能体发送由ARQ Block组成的MAC SDU数据包；
步骤c、服务数据隧道功能体将接收到的ARQ Block通过空中接口发送给终端；
步骤d、终端对接收到的每个ARQ Block都发送反馈信息给服务数据隧道功能体，服务数据隧道功能体再转发给主控数据隧道功能体，若反馈信息是终端没有接收到该ARQ Block，则主控数据隧道功能体重传；否则，主控数据隧道功能体发送下一个ARQ Block；
步骤e、切换接入时，终端将从服务数据隧道功能体上接收的ARQ Block的反馈信息发送到目标数据隧道功能体，由目标数据隧道功能体转发给主控数据隧道功能体，主控数据隧道功能体根据反馈信息决定是否重传反馈信息指示的ARQ Block：若反馈信息是终端没有接收到该ARQ Block，则主控数据隧道功能体向目标数据隧道功能体重传；否则，主控数据隧道功能体向目标数据隧道功能体发送下一个ARQ Block。
图4给出了本发明方法中的SN反馈机制的流程，401同图3中的301是服务***，402同图3中的302是目标***，403同图3中的303是主控***。MAC SDU由主控数据隧道功能体生成，经数据隧道传输给服务数据隧道功能体，服务数据隧道功能体组包，即组成MAC PDU后传输给MS。在空口处理上，MS可以对每一个MAC SDU都有确认反馈，也可以没有。切换开始接入目标侧的时候，MS将自己在原服务数据隧道功能体上接收的最后一个MAC SDU的SN序列号反馈给目标数据隧道功能体，目标数据隧道功能体将其转发给主控数据隧道功能体，由主控数据隧道功能体决定切换之后第一个要传输的MAC SDU。
本发明对于使能了SN反馈机制的业务进行切换时，具体包括如下步骤：
步骤a、终端发起切换请求时，***决定切换，主控数据隧道功能体启动SN反馈机制，并在主控数据隧道功能体内缓存MAC SDU数据包；
步骤b、主控数据隧道功能体向当前与终端通信的服务数据隧道功能体发送MAC SDU数据包；
步骤c、服务数据隧道功能体将接收到的MAC SDU数据包通过空中接口发送给终端，并根据终端和主控数据隧道功能体协商的周期向终端发送携带SN序列号的MAC SDU数据包；
步骤d、终端收到携带SN序列号的MAC SDU数据包后，自动更新自己保存的SN序列号；收到不携带SN序列号的MAC SDU数据包时，将自己保存的SN序列号自动加1；
步骤e、终端向目标数据隧道功能体反馈其从服务数据隧道功能体接收到的最后一个MAC SDU数据包的SN序列号，然后目标数据隧道功能体将收到的该SN序列号转发给主控数据隧道功能体；
步骤f、主控数据隧道功能体根据接收到该SN序列号，确认终端已经成功接收到服务数据隧道功能体发送的最后一个MAC SDU，则主控数据隧道功能体从该SN序列号的下一个序列号对应的MAC SDU数据包开始将后续的MACSDU数据包发送给目标数据隧道功能体；
步骤g、目标数据隧道功能体将接收到的MAC SDU数据包发送给终端。
总之，本发明旨在提出一种合理的宽带无线接入网切换方法，从而使得业务数据在切换过程中仍能保证足够好的完整性。

Claims (5)

1、一种无线蜂窝通信***中保证数据完整性的业务切换方法，其特征在于，当无线通信终端设备发起切换请求，
步骤1a、基站***决定进入切换时，主控数据隧道功能体根据发起请求的不同业务启动ARQ机制或序列号反馈机制，并缓存MAC SDU数据包；
步骤1b、主控数据隧道功能体根据切换确认消息，通过当前与终端通信的服务数据隧道功能体向终端发送MAC SDU数据包；
步骤1c、切换接入时，终端将收到的MAC SDU数据包，发送给目标数据隧道功能体，目标数据隧道功能体再将该MAC SDU数据包的反馈信息发送给主控数据隧道功能体；如果反馈成功，主控数据隧道功能体根据该反馈信息向目标数据隧道功能体发送下一个MAC SDU数据包，否则重传MAC SDU数据包；
步骤1d、目标数据隧道功能体将接收到的MAC SDU数据包发送给终端，切换完成。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于对于使能了序列号反馈机制的业务发起切换请求时，所述步骤1b具体包括如下步骤：
步骤2a、服务数据隧道功能体将接收到的MAC SDU数据包通过空中接口发送给终端时，根据终端和主控数据隧道功能体协商的周期向终端发送携带序列号的MAC SDU数据包；
步骤2b、终端收到携带序列号的MAC SDU数据包后，自动更新自己保存的序列号；收到不携带序列号的MAC SDU数据包时，将自己保存的序列号自动加1；
所述步骤1c具体包括如下步骤：
步骤2c、终端向目标数据隧道功能体反馈其从服务数据隧道功能体接收到的最后一个MAC SDU数据包的序列号，然后目标数据隧道功能体将收到的该序列号转发给主控数据隧道功能体；
步骤2d、主控数据隧道功能体根据接收到该序列号，确认终端已经成功接收到服务数据隧道功能体发送的最后一个MAC SDU，则主控数据隧道功能体从该序列号的下一个序列号对应的MAC SDU数据包开始将后续的MAC SDU数据包发送给目标数据隧道功能体。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于对于使能了ARQ反馈机制的业务发起切换请求时，所述步骤1b具体包括如下步骤：
步骤3a、主控数据隧道功能体向当前与终端通信的服务数据隧道功能体发送由ARQ Block组成的MAC SDU数据包；
步骤3b、服务数据隧道功能体将接收到的ARQ Block通过空中接口发送给终端；
步骤3c、终端对接收到的每个ARQ Block都发送反馈信息给服务数据隧道功能体，服务数据隧道功能体再转发给主控数据隧道功能体，若反馈信息是终端没有接收到该ARQ Block，则主控数据隧道功能体重传；否则，主控数据隧道功能体发送下一个ARQ Block；
所述步骤1c具体包括如下步骤：
步骤3d、终端将从服务数据隧道功能体上接收的ARQ Block的反馈信息发送到目标数据隧道功能体，由目标数据隧道功能体转发给主控数据隧道功能体；
步骤3e、主控数据隧道功能体根据反馈信息决定是否重传反馈信息指示的ARQ Block：若反馈信息是终端没有接收到该ARQ Block，则主控数据隧道功能体向目标数据隧道功能体重传；否则，主控数据隧道功能体向目标数据隧道功能体发送下一个ARQ Block。
4、根据权利要求1-3任一权项所述的方法，其特征在于，所述切换接入具体包括如下步骤：
步骤4a、终端向服务***的物理/MAC功能体发起切换请求，服务***的物理/MAC功能体通知服务***的切换功能体；
步骤4b、服务***的切换功能体向主控***的切换功能体转发切换请求，主控***的切换功能体通知主控数据隧道功能体；
步骤4c、主控数据隧道功能体向目标数据隧道功能体发起建立数据隧道的请求，在接收到目标数据隧道功能体的响应消息后，通知主控***的切换功能体；
步骤4d、主控***的切换功能体通过服务***切换功能体向终端转发切换响应消息；
步骤4e、终端通过服务***向主控***的切换功能体发送切换指示确认消息。
5、根据权利要求1-3任一权项所述的方法，其特征在于，在主控数据隧道功能体所处的基站控制***同非主控数据隧道功能体所在的基站收发信***之间建立数据隧道。
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