CN109861797B

CN109861797B - 一种数据传输方法和***

Info

Publication number: CN109861797B
Application number: CN201711461003.5A
Authority: CN
Inventors: 南书志; 杨之佐; 刘慎发; 王凯; 鲍东山
Original assignee: Nufront Mobile Communications Tech Co Ltd
Current assignee: Nufront Mobile Communications Tech Co Ltd
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2022-07-15
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: CN109861797A

Abstract

本发明提供了一种数据传输方法，可根据可用信道资源对数据进行分片处理，包括：发送端根据信道所分配的资源发送多个数据帧和/或分片数据；根据接收端反馈的确认管理帧对已成功接收的数据帧和/或分片数据进行确认；对未成功接收的数据帧和/或分片数据进行重传；进行重传时，根据当前的可用资源对数据帧和/或分片数据再次进行分片处理。可以最大限度的使用信道资源，不受固定分片大小影响；可以避免在资源足够的情况下进行大量的分片，减少无线资源的开销的同时降低处理器的处理时间，降低了整体成本；通过立即确认，避免已确认接收分片多次传输，同时有效减小网络时延。

Description

一种数据传输方法和***

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种数据传输方法和***。

背景技术

在网络数据传输中，分片有利于网络数据包通过最大传输单元(MTU，MaximumTransmission Unit)小于数据包长的网络。在无线信道衰落、多径衰落、信道间干扰十分严重的情况下，采用分片传输，可以避免信道误码导致重传整帧数据，提高数据整体的传输成功率。但是如果分片过小，则存在较多的包头及分片信息等开销，有效载荷的比例较小，会导致网络资源浪费。目前，网络数据分片一般按照固定的大小进行分片，通过调整分片的大小，来适应各种不同的网络环境。分片方式一般采用偏移量定位数据位置，接收端收到分片后判断是否接收到所有分片数据，再合成整包。这种方式有以下缺点：

一、由于分片造成的信令开销大，数据传输过程中发端指示分片号，收端对各个分片进行确认都造成较大的信令开销。

二、由于分片大小固定，而无线链路的资源又在不断变化。因此设置较大的分片门限会造成最大与分片门限相当的无线资源的浪费，而较小的分片门限会造成更大的信令开销。这个矛盾在高速移动的无线通信场景中尤为突出。由高速移动带来的无线信道的急剧变化会造成两个需求，一方面在低信噪比，窄带宽、低调制编码方案(MCS，Modulation andCoding Scheme)、多用户场景，由于信道资源有限，需要有较小的分片设计来提高无线资源的利用率。另一方面，在高信噪比，高吞吐的需求又需要减少分片造成的信令开销。

三、大量的分片会给处理器及存储带来负担，提高设备的成本。

四、由于发送方不确定接收方分片接收情况。每次重传需要将所有分片重传，浪费网络带宽。

五、分片一旦丢失，发送方确认需要重传的情况，时延较大。

为了解决以上问题，提高无线资源的利用率的同时降低分片造成的信令开销，本文提出一种立即确认的分片数据传输方案，可以最大限度的利用网络资源，而且不需要将所有长帧分片成短帧，也不需要每次重传所有分片，从而达到网络资源的最大利用率的同时降低分片造成的信令开销。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种无线通信数据传输方法，其分片技术方案，采用不固定分片长度，基于可用无线网络数据资源大小进行分片，以有效的减少分片数量并最大限度的使用网络资源。

本发明提供的一种数据传输方法，可根据可用信道资源对数据进行分片处理，包括：

发送端根据信道所分配的资源发送多个数据帧和/或分片数据；

根据接收端反馈的确认管理帧对已成功接收的数据帧和/或分片数据进行确认；对未成功接收的数据帧和/或分片数据进行重传；

进行重传时，根据当前的可用资源对数据帧和/或分片数据再次进行分片处理。

发送端根据信道所分配的资源发送多个数据帧和/或分片数据具体包括：

发送端从待发送数据中依次取出数据判决无线资源是否足够发送该数据包，如果资源足够，发送该数据包剩余的全部数据；如果不足，根据目前剩余的无线资源数量对该数据包进行分片，分片的大小等于目前剩余的无线资源数量。

具体地，接收端收到所述数据帧和/或分片数据后，通过回应确认管理帧进行确认；所述确认管理帧中设置有标识位，用于标示确认对端是否成功接收。

本发明还提供一种数据传输***，可根据可用信道资源对数据进行分片处理，该***包括：

发送端，用于根据信道所分配的资源发送多个数据帧和/或分片数据；

接收端，收到所述数据帧和/或分片数据后，反馈确认管理帧给发送端进行确认；

发送端根据接收端反馈的确认管理帧对已成功接收的数据帧和/或分片数据进行确认；对未成功接收的数据帧和/或分片数据进行重传；

综上所述，本发明提供的无线通信数据传输方法和***，可根据可用信道资源对数据进行分片处理，与现有技术相比，可以最大限度的使用信道资源，不受固定分片大小影响；可以避免在资源足够的情况下进行大量的分片，减少无线资源的开销的同时降低处理器的处理时间，降低了整体成本；通过立即确认，避免已确认接收分片多次传输，同时有效减小网络时延。

为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。

附图说明

图1是本发明实施例中传输的数据包格式示意图；

图2是本发明实施例中接收端反馈的确认管理帧帧体构成图；

图3是本发明实施例中物理帧结构示意图；

图4a、4b、4c及4d分别为本发明具体实施例中的一种数据传输状态示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

本发明提出了一种新的分片方案，该方案不固定分片长度，按照可用无线网络数据资源大小进行分片。该方案采用了立即确认的方式，通过立即确认，发送方可以确定接收端已经正确接收的数据，避免无意义的重发已经确认接收正确的数据，而且根据信道资源实时调整长度来最大限度的使用网络资源。通过立即确认，也可以将时延降低，提高网络响应时间。

为了实现本发明的目的，本发明提出了一种数据传输方法，可根据可用信道资源对数据进行分片处理，包括：

本发明中,传输的数据包格式如图1所示。

本发明在无线网络传输数据包上增加通用MAC头及FCS校验，组成MAC协议数据单元(MPDU)，MPDU的帧格式见图1。如图1所示，每一个MPDU都可以被分成三部分。

第一部分是定长的通用MAC头。

第二部分是MPDU所携带的净荷。

第三部分是校验(FCS)信息。

MAC帧中的所有字段包含的比特按照从低到高进行编号，按照从低到高的顺序发送到物理层。一个字节内的比特按照由左(LSB)到右(MSB)的顺序传送到物理层。同一字段内包含的比特按照从低到高的编号顺序对应十进制数例如b9-b11＝000，对应0；b9-b11＝001，对应4。

通用MAC头各字段的含义如下：

A.帧控制

帧控制包含协议版本、数据流信息及帧类型等。

B.分片号(FSN)字段：

分片号字段长度为4比特，用于指示MPDU的每个分片的编号，取值范围为0-15。当MPDU仅有一个分片时，分片号为0；当MPDU有多个分片时，其第一个分片号为0。同一MPDU的不同分片的分片号以1递增。

C.序号(SN)字段

序号字段长度为12比特，取值范围为0-4095，用以指示MPDU的序列编号。一个数据流内所有发送的MPDU均被分配一个序号。第一个MPDU序号为0，不同MPDU的序号以1递增。

D.分片指示字段：

分片指示字段长度为1比特。在所有的数据帧或有序列号管理控制帧中，若后面还有当前MPDU的分片，该字段被设置为1；否则，该字段被设置为0。

E.长度字段

长度字段为12比特，表示MAC头字段与FCS字段之间所有字段的总字节长度。

数据包的确认通过确认管理帧字段中的位图bitmap实现。接收端反馈的确认管理帧帧体构成如图2所示，其中设置的字段有：起始序号(SSN，Start Serial Number)位图bitmap,用于指示多个MPDU或者分片中哪些已经被收端成功接收。

确认管理帧帧体各字段含义见表1。

表1确认管理帧的帧体描述

本发明定义一个物理帧分成下行周期与上行周期，物理帧结构如图3所示。下行周期由CAP向STA发送上行数据的确认信息DACK及下行数据，上行周期由STA向CAP发送下行数据的确认信息UACK及上行数据。在上下行周期内可以接收或发送多包MPDU，同时通过DACK或UACK中的Bitmap对多MPDU进行立即确认。由于上下行业务数据相互独立，将发送业务数据的一方定义为发送端，接收业务数据的一方定义为接收端。

本发明中发送端在每次发送前都需要得到上次发送情况的确认信息。发送端可根据信道所分配的资源数发送多个整帧数据和/或分片数据。发送端从待发送数据中依次取出数据判决无线资源是否足够发送该数据包，如果资源足够，发送该数据包剩余的全部数据。如果不足，根据目前剩余的无线资源数量对该数据包进行分片，分片的大小等于目前剩余的无线资源数量。

接收端收到MPDU/分片数据后，通过回应确认管理帧进行确认。确认管理帧Bitmap中每1bit表示某个MPDU/分片是否成功接收。发送端根据Bitmap中的bit信息确认对端是否成功接收。

对于接收端没有收到的分片包，发端再次重传时分片数据包长度不要求与上一次长度一致。为防止ACK丢失的情况，接收端收到的分片数据需要检查当前分片数据的序号与分片号是否与已接收的序号与分片号一致。如果一致表示之前回复的ACK丢失，使用当前分片代替上次接收的分片。

对于接收端已经收到的分片包，发送端根据上次分片的位置发送下一个分片，下一个分片的大小与当前获取的无线信道资源大小有关。发端可以根据无线信道的变化对同一个数据包进行多次分片，接收端根据分片号将同一个序号的完整数据报文在接收端拼接起来。

对于接收端没有收到的整包，发端再次重传时可以进行分片，分片的机制与初次分片相同，因此在一个物理帧内，可能会有多个对应不同序号的整包的分片需要发送。

同一物理帧仅允许出现一个SN号，但可以发送多个不同SN的数据包。一包业务数据一旦分片请得到确认，则不再按照整包格式发送。

实施例

假如共有4个1.5kB的数据包待传输，数据包SN号分别为1、2、3、4。第1帧所分资源为5kB，可发送SN号为1/2/3整包数据及SN＝4的500字节分片，假设接收ACK情况如图4a所示，SN1/2传输失败需要重传。

第2帧所分资源为500字节，则优先发送SN1数据包。由于可用资源(或剩余资源)仅500字节，将SN1数据进行分片处理。假设接收ACK情况如图4b所示。SN1分片0传输成功，其余部分待下一帧继续发送。

第3帧所分资源为1.5kB，则继续发送SN1数据包的剩余分片及SN2的部分数据，假设接收ACK情况如图4c所示，SN1分片1传输失败，SN2分片0传输成功。

第4帧所分资源为3kB，则发送SN1/2/4数据包的剩余分片，假设接收ACK情况如图4c所示，SN1/2/4分片传输成功。

到此完成所有数据传输。

与现有技术中的固定分片门限方案相比，本发明具有以下的优点：

1、可以最大限度的使用信道资源，不受固定分片大小影响

2、可以避免在资源足够的情况下进行大量的分片，减少无线资源的开销的同时降低处理器的处理时间，降低了整体成本

3、通过立即确认，避免已确认接收分片多次传输，同时有效减小网络时延。

本领域技术人员可以明白，这里结合所公开的实施例描述的各种示例性的方法步骤和装置单元均可以电子硬件、软件或二者的结合来实现。为了清楚地示出硬件和软件之间的可交换性，以上对各种示例性的步骤和单元均以其功能性的形式进行总体上的描述。这种功能性是以硬件实现还是以软件实现依赖于特定的应用和整个***所实现的设计约束。本领域技术人员能够针对每个特定的应用，以多种方式来实现所描述的功能性，但是这种实现的结果不应解释为背离本发明的范围。

结合上述公开的实施例所描述的方法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或者这二者的组合。软件模块可能存在于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其他形式的存储媒质中。一种典型存储媒质与处理器耦合，从而使得处理器能够从该存储媒质中读信息，且可向该存储媒质写信息。在替换实例中，存储媒质是处理器的组成部分。处理器和存储媒质可能存在于一个ASIC中。该ASIC可能存在于一个用户站中。在一个替换实例中，处理器和存储媒质可以作为用户站中的分立组件存在。

根据所述公开的实施例，可以使得本领域技术人员能够实现或者使用本发明。对于本领域技术人员来说，这些实施例的各种修改是显而易见的，并且这里定义的总体原理也可以在不脱离本发明的范围和主旨的基础上应用于其他实施例。以上所述的实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种数据传输方法，其特征在于，根据物理帧中的可用信道资源对MAC层数据进行分片处理，包括：

发送端根据所分配的信道资源按序发送多个MAC层数据帧和/或分片数据:发送端从待发送数据中依次取出数据判决无线资源是否足够发送该数据包，如果资源足够，发送该数据包剩余的全部数据；如果不足，根据当前物理帧剩余的无线资源数量对该数据包进行分片，分片的大小等于目前当前物理帧剩余的无线资源数量；每一个发送周期内，依次发送的数据序号为递增，一个数据帧只允许最多有一个分片或传输整帧数据；

接收端收到所述MAC层数据帧和/或分片数据后，通过立即回应确认管理帧进行确认；所述确认管理帧中设置有标识位，用于标示确认对端是否成功接收：根据接收端立即反馈的确认管理帧对已成功接收的MAC层数据帧和/或分片数据进行即时确认,使用位图(bitmap)方式进行确认：接收端将当前周期内第一包成功接收的数据帧和/或分片数据的序号作为确认管理帧位图(bitmap)的起始序号，对当前周期内所有已成功接收的数据帧和/或分片数据使用确认管理帧位图(bitmap)中的对应比特进行标识并立即确认；发送端在下一次发送周期内对未成功接收的MAC层数据帧和/或分片数据进行重传；

进行重传时，根据当前物理帧的可用资源对MAC层数据帧和/或分片数据再次进行分片处理。

2.一种数据传输***，其特征在于，根据物理帧中的可用信道资源对MAC层数据进行分片处理，该***包括：

发送端，用于根据所分配的当前物理帧信道资源按序发送多个MAC层数据帧和/或分片数据；发送端从待发送数据中依次取出数据判决无线资源是否足够发送该数据包，如果资源足够，发送该数据包剩余的全部数据；如果不足，根据当前物理帧剩余的无线资源数量对该数据包进行分片，分片的大小等于当前物理帧剩余的无线资源数量；每一个发送周期内，依次发送的数据序号为递增，一个数据帧只允许最多有一个分片或传输整帧数据；

接收端，收到所述MAC层数据帧和/或分片数据后，立即反馈确认管理帧给发送端进行确认；所述确认管理帧中设置有标识位，用于标示确认对端是否成功接收：

发送端根据接收端反馈的确认管理帧对已成功接收的MAC层数据帧和/或分片数据进行即时确认，使用位图(bitmap)方式进行确认：接收端将当前周期内第一包成功接收的数据帧和/或分片数据的序号作为确认管理帧位图(bitmap)的起始序号，对当前周期内所有已成功接收的数据帧和/或分片数据使用确认管理帧位图(bitmap)中的对应比特进行标识并立即确认；发送端在下一次发送周期内对未成功接收的MAC层数据帧和/或分片数据进行重传；

进行重传时，根据当前物理帧的可用资源对MAC层数据帧和/或分片数据进行分片处理。