CN1768511B - 无线电网络控制设备及其使用的qos控制方法 - Google Patents

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Abstract

块#1利用UDP/IPv6封装用户IP层，检测目的地IP地址，从嵌入在用户IP层的IP头部的TOS字段中的DSCP中识别出QoS类，并且经由与相应链路相关的UDP端口将数据传送到块#2。块#2和#3对从每个UDP端口获得的UDP分组的有效载荷部分执行被划分成功能块的协议处理，并通过与相应链路相关的UDP端口将数据传送到后续级的块。块#4在从每个链路获得的IP分组的IP头部的TOS字段中嵌入与该链路相关的QoS类的DSCP值。

Description

无线电网络控制设备及其使用的QOS控制方法
技术领域
本发明涉及无线电网络控制器及其使用的QoS控制方法，更具体而言，涉及适用于基于IP(因特网协议)的UTRAN(通用地面无线电接入网)上的QoS(服务质量)控制的RNC(无线电网络控制器)体系结构。
背景技术
图6示出当基于IP的UTRAN直接连接到IP网络时，U(用户)-平面上的协议栈。图6所示的是作为构成UTRAN的节点的基站(节点B)、无线电网络控制器(RNC)和路由器间的协议栈。这里，U-平面是用于传送用户信息的。
在图6中，基站(节点B)通过PHY(物理层)连接到用户设备(UE)，并通过L1(第1层)连接到无线电网络控制器(RNC)。除了上述协议外，基站(节点B)具有FP(帧协议)、UDP(用户数据报协议)、IP和L2(第2层)。
无线电网络控制器(RNC)通过L1连接到基站(节点B)和路由器，并且除了上述协议外还具有IPv6(因特网协议第6版)、PDCP(分组数据会聚协议)、RLC(无线电链路控制)、MAC(媒体访问控制)、FP、UDP、IP和L2。
路由器通过L1连接到无线电网络控制器(RNC)和未示出的核心网络(CN)，并且除上述协议外还具有IPv6和L2。
在传统的以GPRS(通用分组无线电业务)为代表的移动通信网络中，具有作为CN方的用户IP层而存在的SGSN(服务GPRS支持节点)/GGSN(网关GPRS支持节点)，其被GTP(GPRS隧道协议)隧道技术(例如参见Keiji Tachikawa：W-CDMA Mobile Communication System 4-4Packet Communication System，274-279页，Maruzen有限公司出版，2001年6月25日)所封装，并且隐藏在UTRAN上。
但是，在上述基于IP的UTRAN中，通过去往IP网络的直接连接，用户IP层将会被RNC所处理，以通过IP传输连接到节点B。因此，上述基于IP的UTRAN，添加在IP网络中的QoS信息需要被RNC反映在IP传输上。
在这些情况下，本发明的一个目的是解决上述问题，以提供一种能够考虑到基于层的分割和级联的QoS控制的无线电网络控制器及其使用的QoS控制方法。
发明内容
根据本发明的无线电网络控制器是由多个协议层构成的无线电网络控制器，其包括多个块和连接所述多个块的UDP(用户数据报协议)/IPv6(因特网协议第6版)层，其中每个块具有通过划分所述多个协议层所获得的一个协议层。
根据本发明的QoS控制方法是由多个协议层构成的无线电网络控制器的QoS(服务质量)控制方法，其中多个协议层被划分成多个块，以使得在考虑到对U(用户)-平面数据进行分割和级联的RLC(无线电链路控制)层的情况下执行QoS控制，并且通过UDP(用户数据报协议)/IPv6(因特网协议第6版)层来连接这些块。
换言之，本发明的QoS控制方法实现了UTRAN(通用地面无线电接入网)上的DiffServ(区分服务)***的QoS(服务质量)控制，以便在RNC(无线电网络控制器)的QoS控制中执行考虑到执行U(用户)-平面数据的分割和级联的RLC(无线电链路控制)层的QoS控制。这里，DiffServ***QoS控制不是像确保带宽之类的细微QoS控制，而是以粗略优先级执行的控制。
更具体而言，根据本发明的QoS控制方法，在这些块对于RNC中的每个层各不相同的情况下，这些块被UDP(用户数据报协议)/IPv6(因特网协议第6版)所连接。
连接这些块的UDP端口是为下行到UE(用户设备)的每个信道(CH)所准备的，其数目与一个信道所支持的QoS类的数目相同。在块间准备的UDP端口被一对一地相关，以形成U-平面数据路径，该路径被定义为链路。
向由RLC层中的分割和级联所生成的PDU(协议数据单元)群组的顶部和后部添加开始分组和结束分组，以便将夹在中间的部分定义为包裹(pack)。即使在桥接其他诸如MAC(媒体访问控制)和FP(帧协议)这样的层的块时，也可通过检测开始分组和结束分组来标识包裹。因此，可以在RNC的上一级IP(因特网协议)层中执行基于包裹的QoS控制。
根据本发明的QoS控制方法，从而注意RLC协议的分割和级联功能以在其他层而不是RLC中定义RLC-PDU级别上的包裹，从而能够实现考虑到每个层的分割和级联的QoS控制。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施例的无线电网络控制器(RNC)的结构的功能性框图；
图2是示出根据本发明的一个实施例在无线电网络控制器(RNC)处的U-平面数据分割处理的图解；
图3是示出根据本发明的一个实施例在无线电网络控制器(RNC)处的U-平面数据级联处理的图解；
图4是示出根据本发明的一个实施例在无线电网络控制器(RNC)处的QoS控制的图解；
图5是示出根据本发明的一个实施例，在基于包裹执行QoS控制的情况下GATE的操作的图解；以及
图6是示出在基于IP的UTRAN直接连接到IP网络的情况下U-平面的协议栈的图解。
具体实施方式
接下来，将参考附图描述本发明的实施例。
图1是示出根据本发明的一个实施例的无线电网络控制器(RNC)的结构的功能性框图。在图1中，示出了处理无线电网络控制器(RNC)的U(用户)-平面数据的功能块，其中无线电网络控制器(RNC)是由块#1至#4和QoS控制层22构成，其中每个块对于每个层是不同的，并且块#1至#4由UDP(用户数据报协议)/IPv6(因特网协议第6版)所连接。
连接块#1至#4的UDP端口#11、#21和#31是为每个下行到UE(用户设备)的信道(CH)所准备的，其数目与一个信道所支持的QoS(服务质量)类的数目相同。在块#1至#4间准备的UDP端口#11、#21和#31被一对一地相关，以形成U-平面数据路径，该路径被定义为链路。
块#1包括封装和路由层11，其利用UDP/IPv6来封装用户IP层，并且检测目的地IP地址(这将是相关UE的IP地址)，和从嵌入在用户IP层的IP头部的TOS(服务类型)字段中的DSCP(区分服务代码点)中指定QoS类，从而通过与相应链路相关的UDP端口将数据传送到块#2。
块#2包括UDP/IPv6层13、PDCP(分组数据会聚协议)层14和RLC(无线电链路控制)层15，块#3包括UDP/IPv6层17、MAC(媒体访问控制)-d层18和FP(帧控制)层19。
块#2和#3对于通过每个UDP端口获得的UDP分组的有效载荷部分执行为每个功能块划分的协议处理(块#2的PDCP层14和RLC层15的处理以及块#3的MAC-d层18和FP层19的处理)，以便通过与相应链路相关的UDP端口将数据传送到在后续级处的块。
块#4包括UDP/IPv6层21，该UDP/IPv6层在从每个链路获得的IP分组的IP头部的TOS字段中嵌入与该链路相关的QoS类的DSCP值。QoS控制层22基于DSCP值执行QoS控制。
在块#1和块#2之间，块#2和块#3之间以及块#3和块#4之间，分别提供UPD/IPv6层12、16和20。
图2是示出根据本发明的一个实施例的无线电网络控制器(RNC)中的U-平面数据分割处理的图解，图3是示出根据本发明的一个实施例的无线电网络控制器(RNC)中的U-平面数据级联处理的图解，图4是示出根据本发明的一个实施例的无线电网络控制器(RNC)中的QoS控制的图解。将参考图1至图4对根据本发明的一个实施例的无线电网络控制器(RNC)的操作进行描述。
当在块#2的RLC层15处执行U-平面数据分割和级联时，操作将会如图2和图3所示。在对U-平面数据进行分割的情况下，在划分后的PDU群组(RLC-PDU#1-1～RLC-PDU#1-4)的顶部，***特殊的开始分组(S-PACK#1)，在PDU群组的后部，***特殊的结束分组(E-PACK#1)[参见图2]。
在对U-平面数据进行级联的情况下，在级联之后，在生成的PDU(RLC-PDU#2)之前和之后***特殊的开始分组(S-PACK#2)和特殊的结束分组(E-PACK#2)[参见图3]。
夹在这些特殊的开始分组(S-PACK#1和#2)和这些特殊的结束分组(E-PACK#1、#2)之间的单元将分别被定义为PACK#1和PACK#2。
块#4中的QoS控制是在上述PACK#1和PACK#2的基础上执行的。更具体而言，如图4所示，在QoS调度器的前级，准备了被称为GATE的基于PACK的过滤器功能(GATE#1-GATE#4)，以便从接收自相应的UDP端口(QoS#1UDP端口-QoS#4UDP端口)的U-平面数据中检测出特殊的开始分组(S-PACK)和特殊的结束分组(E-PACK)。
在检测到特殊的开始分组(S-PACK)和特殊的结束分组(E-PACK)的存在时，将其PACK大小与相应的QoS缓冲区的空闲容量相比较。当比较结果是允许输入时，输入PACK(#1、#6、#7、#8)，并且特殊的开始分组(S-PACK)和特殊的结束分组(E-PACK)不被缓冲区所接纳，当不允许输入时，放弃PACK(#1、#6、#7、#8)。
图5是示出根据本发明的一个实施例，当基于包裹执行QoS控制时GATE的操作的图解。如图5所示，当根据时间轴接收分组时，检测结束分组(E-PACK)以标识时刻A处的一个包裹，并且因为这个包裹的大小和QoS缓冲区的空闲容量的比较结果是允许输入，所以包裹中的真实分组#1、#2和#3被输入到QoS缓冲区。
在时刻B，检测到结束分组(E-PACK)以标识一个包裹，并且因为这个包裹的大小和QoS缓冲区的空闲容量的比较结果是允许输入，所以该包裹中的真实分组#4和#5被输入到QoS缓冲区。这里，在从时刻A到时刻B的过渡期间，存在由调度器所产生的QoS缓冲区输出定时，以增大QoS缓冲区的空闲容量。因此，允许输入，以使得包裹中的真实分组#4和#5被输入到QoS缓冲区。
在时刻C，检测到结束分组(E-PACK)以标识一个包裹，并且因为这个包裹的大小和QoS缓冲区的空闲容量的比较结果是不允许输入，所以该包裹中的真实分组#6至#9被放弃。这里，在从时刻B到时刻C的过渡期间，存在由调度器所产生的QoS缓冲区输出定时，以增大QoS缓冲区的空闲容量。但是，由于还未获得所检测到的这个包裹大小的空闲容量，因此这个包裹中的真实分组#6、#7、#8和#9被放弃。
因此，通过在块之间为每个用户设备(UE)和每个QoS类(即每个服务)设置被称为链路的逻辑路径，本发明仅通过管理设备中的UDP端口号来实现设备中的QoS控制，这可以简化设备中的QoS控制。
虽然RLC的分割功能为每个RLC-PDU分配一个序列号，但是分割后的RLC-PDU中只有一部分被由DiffServ***的IP层所进行的传统QoS控制所放弃，从而使得所有其他的RLC-PDU都将在用户设备处合成之时被放弃，导致了传输质量的降低。但是，根据本实施例，放弃是基于PACK进行的，以防止由于用户设备对RLC-PDU合成而造成的RLC-PDU的放弃。
在本实施例中，由于划分出块#1至#4以用于每一层，并且块#1至#4被UDP/IPv6层12、13、16、17、20和21所连接，所以各个块#1至#4可由硬件(H/W)包构成，以使得能够通过包扩展来增大所容纳的信道的数目。
因此，虽然本实施例在注意到RLC协议的分割和级联功能的情况下定义了RLC-PDU级别上的包裹，但是定义其他层而不是RLC中的包裹也能够实现考虑到层的分割和级联的QoS控制。
如前所述，在如此构造并且可操作的情况下，本发明获得了执行考虑到各个层的分割和级联的QoS控制的效果。

Claims (6)

1.一种包括多个协议层的无线电网络控制器，包括：
用于通过如下方式将所述多个协议层分成四个块的装置：将封装和路由层作为第一块；将第一UDP(用户数据报协议)/IPv6(因特网协议第6版)层、PDCP(分组数据会聚协议)层和RLC(无线电链路控制)层作为第二块；将第二UDP/IPv6层、MAC(媒体访问控制)-d层和FP(帧协议)层作为第三块；并且将第三UDP/IPv6层作为第四块；
用于通过所述第一、第二和第三UDP/IPv6层来连接所述四个块的装置；
用于将连接这些块的UDP端口的数目设置为与一个信道所支持的QoS(服务质量)类的数目相同的装置；以及
用于通过在由分割和级联所生成的PDU群组的顶部和后部添加开始分组和结束分组来标识包裹，从而基于所述包裹来实现QoS控制的装置。
2.如权利要求1所述的无线电网络控制器，其中所述多个协议层至少包括PDCP(分组数据会聚协议)层、执行U(用户)-平面数据分割和级联的RLC(无线电链路控制)层、MAC(媒体访问控制)层和FP(帧协议)层。
3.如权利要求2所述的无线电网络控制器，还包括用于执行过滤器功能的装置，该装置从所述U-平面数据中检测预先设置的开始分组和结束分组，以便根据检测结果将排除了所述开始分组和结束分组的数据输入到缓冲区或放弃数据。
4.一种包括多个协议层的无线电网络控制器的QoS(服务质量)控制方法，包括：
通过如下方式将所述多个协议层分成四个块：将封装和路由层作为第一块；将第一UDP(用户数据报协议)/IPv6(因特网协议第6版)层、PDCP(分组数据会聚协议)层和RLC(无线电链路控制)层作为第二块；将第二UDP/IPv6层、MAC(媒体访问控制)-d层和FP(帧协议)层作为第三块；并且将第三UDP/IPv6层作为第四块；
通过所述第一、第二和第三UDP/IPv6层来连接所述四个块；
将连接这些块的UDP端口的数目设置为与一个信道所支持的QoS(服务质量)类的数目相同；以及
通过在由分割和级联所生成的PDU群组的顶部和后部添加开始分组和结束分组来标识包裹，从而基于所述包裹来实现QoS控制。
5.如权利要求4所述的QoS控制方法，其中所述多个协议层至少包括PDCP(分组数据会聚协议)层、执行U(用户)-平面数据分割和级联的RLC层、MAC(媒体访问控制)层和FP(帧协议)层。
6.如权利要求5所述的QoS控制方法，其中通过从所述U-平面数据中检测预先设置的开始分组和结束分组的过滤器功能的控制，排除了所述开始分组和结束分组的数据被根据检测结果输入到缓冲区或被放弃。
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