CN1852075B - 一种数据重传的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数据重传的方法，该方法由发送端在按物理层传输格式对无线链路控制层协议数据单元进行分割处理时，在为分割块添加的分割属性域中记录分割块标识，该分割块标识能够在本端保存的所有分割块中有效标识一个分割块；接收端在接收到物理帧后，在向发送端返回的接收确认消息中携带物理帧中各分割块的分割块标识；以及所述发送端确定接收端未正确接收分割块时，根据分割块标识从保存的分割块中提取并重传对应的分割块。本发明还同时公开了一种数据传送装置。

Description

一种数据重传的方法及装置
技术领域
本发明涉及通信及计算机领域，尤其涉及一种数据重传的方法及装置。
背景技术
WCDMA***的技术规范已经走过了Release 99，Release 4，Release 5和Release 6这几个阶段，目前关于Release 7的标准化工作已经开始实施。与此同时，更长期的LTE(Long Term Evolution)的研究也已经开始逐渐成为标准化工作的新热点。
在Release 99***中上下行采用专用信道，能够到达最大速率为384kbps；在Release 4开始将移动服务交换中心(Mobile Service Switch Center，MSC)***为MSC服务器(MSC Server)和多媒体网关(Multi-media GateWay，MGW)，将控制和业务分开；在Release 5引入了IP多媒体子***(IPMulti-media Subsystem，IMS)的概念，基于IP的传输层，并在无线接入技术上引入了高速下行包接入(High Speed Downlink PacketAccess，HSDPA)使得下行速率可以达到14.4Mbps；在Release 6引入了高速上行包接入(High SpeedUplink Packet Access，HSUPA)技术，使得上行速率能达到5.76Mbps。这几个标准基本上已经比较稳定，目前讨论的Release 7协议目标是在Release 6的基础上通过小改动，改善***性能。长期演进(LTE)将从***框架到物理层都将是全新的，旨在为用户提供更高速率，更好性能的服务，目前LTE中的UTRA(UMTS Terrestrial Radio Access)被称为E-UTRA。
在Release 7之前的***，无线接口协议的结构分为3层。如图1所示，其中层3为无线资源控制(RRC)层，层2分为分组数据汇聚协议(PDCP)层，广播/组播控制(BMC)，无线链路控制(RLC)和媒体接入控制(MAC)层，层1就是物理层。上下行的分组业务数据都是按照PDCP/BMC层-＞RLC层-＞MAC层-＞物理层-＞对端物理层-＞对端MAC层-＞对端RLC层-＞对端PDCP/BMC层的流向进行传输，信令则是直接从RRC层到RLC层。从高层到低层的数据传递过程中，每经过一层数据都会被加上本层的数据头，到了对端对等层，数据头被去除，数据内容传给高层。在数据传输过程中，RLC层和物理层会对高层过来的数据分割/级联，其中RLC层将高层送来的数据(RLCSDU)分割为大小相等的数据块，加上头信息，组成RLC PDU送往MAC层；在物理层，将MAC层过来的数据分割/级联组成大小合适的物理帧发送出去。接收端执行分割/级联的逆过程，在RLC层，当组成一个SDU的所有数据都接收正确之后，将此RLC SDU向高层传递。
在WCDMA***中，接收不正确的数据需要发端重传。对传输错误的业务数据最多有3处重传，从高层到低层分为：服务器重传，RLC层重传和物理层重传。重传所处的协议层越高，重传消耗的时间就越长，业务时延越长，用户的感受越差。物理层重传的是传输错误的物理帧，RLC层重传的是传输错误的RLC PDU，服务器重传的是TCP数据包。
对RLC层而言，有3种业务模式：透明模式(Transparent Mode)，非确认模式(Non-acknowledgement Mode)和确认模式(Acknowledgement Mode)，只有确认模式的业务才有RLC层重传，其他模式的业务传输错误了，也不会进行RLC层重传。
在Release 5和Release 6中，在MAC层分别引入了MAC-hs和MAC-e实体，可以根据物理信道特性和调度信息对传输格式进行选择，从而在使得发送速率和数据包大小可以动态的调整，以尽可能高的效率传输数据。
当一个物理帧进行物理层重传时，数据格式沿用此帧前一次传输的格式，也就是直接重传上一次传输的物理帧；当RLC PDU重传时，重传的是RLCPDU，但对物理层而言，这是一个新数据包，所以物理层重新选择传输格式，不考虑以前这个PDU传输的格式；TCP包重传的TCP包对物理层而言也是一个全新的数据，MAC层根据物理信道特性和调度信息对传输格式进行选择。
在现有协议中形成RLC PDU和MAC-hs/MAC-e PDU时都需要进行数据的分割/级联。
在RLC层，RLC SDU按照高层配置的RLC PDU大小来进行数据分割，对分割得到的PDU统一编号，用于接收和重传作为标识，在目前的协议中RLCPDU的编号称为序列号(SN，Sequence Number)，确认模式的序列号长度为12bit，非确认模式的序列号为7bit。
在目前的协议中一种业务在配置其对应的RLC实体时就给定了RLC PDU的大小，在进行RLC SDU分割时，数据不足PDU大小时对RLC PDU添加填充bit，保证PDU大小恒定。
在HSDPA/HSUPA***中，RLC PDU经过MAC-d实体添加MAC数据头形成MAC-d PDU之后，在MAC-hs/MAC-e实体进行级联，添加数据头形成物理帧。物理帧大小由传输格式给定，当MAC-d PDU的级联后，数据量小于物理帧大小时，需要添加填充bit形成物理帧。数据流程及格式变化如图2所示，其中对应的参数说明如表一所示：
表一
  VF   协议版本号
  Queue ID   队列ID
  TSN   传输序列号
  SID   MAC-d PDU长度
  N   长度为SID的MAC-d PDU个数
  F   后面是数据还是SID的标志
  PAD   填充bit
随着WCDMA标准的演进，在LTE(Long Term Evolution)中WCDMA***协议架构将被优化和简化。有提案建议对现有协议的两次分割/级联进行简化，不给定RLC PDU的大小，而是直接将高层数据的负荷(payload)形成RLCPDU。对TCP/IP业务而言，RLC PDU的大小就等于IP包的大小。在MAC层增加分割的功能，对RLC PDU进行分割/级联形成物理帧.也就是整个***只在MAC层进行一次分割/级联，以简化***结构，并快速的适用物理层变化，减少空中接口传输的数据中填充bit数目.在这种建议的协议结构中，物理层重传的是MAC层分割/级联之后形成的物理层帧，RLC层重传的是完整的RLCPDU.
虽然采用一次分割方法可以降低传输的填充比特(bit)数目，但是存在这样的问题：一个RLCPDU前一次传输的时候在物理层被分割为多个物理帧传输，若只有一个物理帧包含的数据在物理层传输失败时，由于发送方无法标识这些数据，所以只能将整个RLC PDU进行RLC层重传。在RLC PDU很大的时候，将会降低空中接口的传输效率和浪费***资源。
发明内容
本发明提供一种数据重传的方法及装置，以解决现有技术中在物理层传送数据失败时，发送端需要将分割前的整个数据单元进行重传而影响传输效率和浪费***资源的问题。
本发明提供以下技术方案：
一种数据重传的方法，应用于WCDMA***及演进的UTRA***；包括如下步骤：
发送端在按物理层传输格式对无线链路控制层协议数据单元进行分割处理时，在为分割块添加的分割属性域中记录分割块标识，该分割块标识能够在本端保存的所有分割块中有效标识一个分割块；
接收端在接收到物理帧后，在向发送端返回的确认消息中携带物理帧中各分割块的分割块标识；以及
所述发送端确定接收端未正确接收分割块时，根据分割块标识从保存的分割块中提取并重传对应的分割块。
其中：
所述发送端对需要发送的数据仅按物理层传输格式进行分割。
重传分割块前根据物理传输格式可进一步对分割块进行分割处理，并在为分割后的分割块添加的分割属性域中记录分割块标识
被分割的协议数据单元的头信息包含序列号和内容类型，该内容类型表明数据单元的内容为数据信息或控制信息。
所述分割属性域包括被分割的协议数据单元的头信息、分割块长度指示、最后一个分割块标识、分割块的分割深度和各次分割中的分割块编号；由协议数据单元的序列号、分割块的分割深度和分割块在各次分割中的分割块编号构成分割块标识。
所述分割属性域包括被分割的协议数据单元的头信息、分割块长度指示、最后一个分割块标识和本次分割中的分割块编号；其中，由两个域表示分割块编号，其中第一域表示分割前本分割块在上一次分割中的编号，第二域表示分割块在本次分割中的编号；由协议数据单元的序列号和分割块编号构成分割块标识；接收端根据协议数据的序列号和分割块编号对接收到的分割块排序并重新分配本次排序各分割块的序号、更新分割块编号，并恢复出被发送端分割的协议数据单元。
一种数据传送装置，包括：
无线链路层模块，将需要发送的业务数据单元在无线链路控制层封装为协议数据单元；或者，将协议数据单元恢复为业务数据单元；
混合自动重传请求模块，根据物理层传输格式将第一单元封装后的协议数据单元进行分割处理并标识每一个分割块，形成混合自动重传协议数据单元；或者，根据分割块标识将混合自动重传协议数据单元恢复为协议数据单元并传送给无线链路层模块；
物理层模块，以所述混合自动重传请求模块传送来的混合自动重传协议数据单元进行处理形成物理帧，并发送到无线链路；或者，从无线链路接收物理帧并恢复为混合自动重传协议数据单元传送给混合自动重传请求模块；
其中，混合自动重传请求模块在确定需要重传分割块时，根据分割块标识从保存的分割块中提取对应的分割块。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过对分割/级联的数据进行标识，在部分分割块传输错误时使层2不用重传整个L2PDU，只重传错误的分割块。这样就避免了因为部分数据传输错误导致的大块数据重传，减少了对***资源的浪费，解决了大块数据重传时分为多个物理帧传输导致重传时间加长的问题。
2、根据分割深度标志，发送端调度器可以识别重传数据和重传的紧迫度，从而能够对重传数据进行优先发送。
附图说明
图1为现有技术中无线接口协议框架示意图；
图2为现有技术中空中接口协议数据流程及模式示意图；
图3为本发明实例中实现数据重传的流程图；
图4为空中接口协议数据流向示意图；
图5、图6为本发明中空中接口协议数据流程及模式示意图；
图7为本发明中传送数据的装置结构示意图。
具体实施方式
本实施例以WCDMA***中传输数据为例进行说明。
协议数据单元按物理层传输格式被分割后，当分割块在物理层传输出现错误时，为了能够避免重新传输整个协议数据单元，本发明在为分割后的分割块所述添加的分割属性域中记录分割块标识，该分割块标识能够在本端保存的所有分割块中有效标识一个分割块，即标识唯一的一个分割块；当协议数据单元被分割后级联成的物理帧在物理层传输出现错误时，只须按分割块标识从存储的分割块中提取相应的分割块。
被分割的数据单元可以是按现有两次分割/级联方式中在无线链路控制(RLC)层被分割后的协议数据单元，也可以是按现有的一次分割/级联方式在RLC层封装后的协议数据单元。以下以一次分割方式为例进行说明。
如图3所示，发送端从接收高层数据到重传数据的处理流程如下(以HS-DSCH的数据流为例)：
步骤100、发送端对从高层传送来的业务数据单元(SDU)添加头信息生成L2PDU，头信息中至少包含序列号。
步骤110、发送端的混合自动重传(HARQ)实体根据L2PDU的大小和当前可选的物理层传输格式，对L2PDU进行分割。
该分割包括至少进行一次分割，也包括零分割(即不分割)。
步骤120、为分割后的分割块添加分割属性域(即分割块头信息)并保存，其中在属性域中记录每一个分割块的分割块标识，该分割块标识能够在保存的所有分割块中标识唯一标的一个分割块。
步骤130、根据MAC层选择的传输格式决定是否级联分割块，并添加HARQ相关信息头，形成HARQ PDU并发送到物理层。
在级联时根据需要可添加冗余比特(bit)。
步骤140、发送端物理层对所述HARQ PDU进行基带处理后形成物理帧，并发送到无线链路。
步骤150、接收端根据发送端的轮询请求，向发送端返回包含数据块标识的接收确认消息。其中的数据块标识可以是说明正确的数据块，也可以是说明错误接收的数据块。
步骤160、发送端将数据块标识排序后，确定其中一个数据单元的某个分割块传输错误，需要重传该分割块。
步骤170、HARQ实体根据分割块标识，从保存的分割块中提取分割块并与其他分割块级联形成HARQ PDU，并传送给物理层。
需要重传的分割块也可以被再次分割，在分割后与其他分割块级联形成新的HARQ PDU。
步骤180、发送端物理层对步骤170形成的HARQ PDU进行基带处理后形成物理帧，并发送到无线链路。
在接收端，HARQ实体按接收的有效分割块的分割块标识排序，然后恢复出L2PDU，并传送给L2层，其处理过程为发送端的逆处理过程，发送端与接收端的数据流向如图4所示。
下面结合协议数据单元和分割/级联后的数据格式进行说明说明：
参阅图5所示，L2PDU数据格式由头信息和高层来的业务数据单元(SDU)构成，其中头信息包括：
类型(Type)：表明此PDU内容为控制信息还是数据信息，是否是重传数据，占2bit。
序列号(SN)：用于标识一个L2PDU，占用12bit。
在HARQ PDU中：
VF，TSN分别为协议版本号和HARQ传输序列号，与现有协议一致，占用1bit。
SP(Schedule Priority)：为调度优先级号，占用3bit。
PAD(Padding)：为填充bit，组成HARQ PDU时，若传输数据小于传输格式可以传输的数据时添加冗余比特位。
Hn：为HARQ PDU中包含的第n个L2PDU分割块的头信息，Hn长度最长为54bit，最短为15bit，其包含以下子项：
LI(Length Indicator)：为本L2PDU分割块的长度指示，占用12bit。
F：为PDU是否是本分割深度的最后一个分割块，占用1bit。
SD(Segmentation Depth)：表示此PDU分割块的深度，也就是经过了几次分割.比如第一次传输的L2PDU的SD为0没有分割，也就是完整的PDU，第二次传输需要被分割，SD为1，依次类推，占用2～3bit；在SD＝0时，F项为1.
SSNm(Segmentation Sequence Number)：表示本PDU在第m次分割的PDU分割块中的编号，占用2～3bit。
在该HARQ PUD结构中，SD决定了SSN的个数，当SD＝0的时候，没有分割，则SSN域不存在；当SD＝1，分割1次的时候，SSN域只有SSN1(3bit)，依次类推。SSN域长度由SD的大小决定的，因此可灵活配置。
在这种格式中，分割块标识由SN、SD和SSN构成。
下通过实例说明在图5所示的格式下设置SN、SD、SSN和重传数据过程：
例如：第一次传输的SN＝M的L2PDU在形成HARQ PDU时，被分为3块依次传输，则这三块分割后的L2PDU分割块的SN＝M，SD＝001，SSN项分别为000，001，010，而其LI项代表了其真实的长度；在接收端，恢复出来的L2PDU可以根据SN，SD，SSN项排序，恢复出SDU。
对于确认模式的业务，发送端在没有接收到确认指示的时候，不会删除形成HARQ PDU时分割的L2PDU的分割块。而接收方在反馈的信息中包含SN，SD，SSN，LI；发送端根据反馈信息包含的SN，SD，SSN，LI信息，就可以选择重传的L2PDU分割块。如果需要重传的那部分L2PDU分割块在形成HARQ PDU时需要再次被分割，那么需要给再次分割的分割块设置新的SD，SSN，LI头信息，发送端也记录新的SD，SSN，LI信息。
继续以上面的例子说明，假设第一次传输的L2PDU被分割的三部分的第一部分和第三部分接收正确，第二部分需要重传，这部分在第二次传输的时候，原来的头部信息为SN＝M，SD＝001，SSN＝001的PDU需要再次被分割为2块分在两个HARQ PDU中传输，则这2块新分割的L2PDU分割块的SN＝M，SD＝010，SSN＝001000和001001。从这个头部信息可以看出，这个数据块属于SN＝M的L2PDU，并且被分割了2次，共分割了2块。假设新分割的这两部分数据接收正确，则在接收端正确接收到的数据块为4，其头信息如表二所示：
表二
根据头信息，接收端可以将接收到的数据排序，并且将完整的SDU恢复出来。
对HARQ PDU中L2PDU分割块n的头信息Hn，还可以采用如图6所示的格式定义，其中：
SN、Type的定义与图4相同。
SSN1：分割前本分割块在上一次分割块中的序号，占用4bit。
SSN2：本次分割的序号，占用3bit。
F：此PDU是否是本次分割的最后一个分割块，占用1bit。
这种头信息记录方法Hn共需21bits。
在此结构中，分割块标识由SN、SSN1、SSN2构成。
采用这种格式后，接收端每次接收到L2PDU的分割块时更新其编号，也就是SSN1，SSN2域，其中SSN1项设置为所有接收到的数据块重新排序之后的序号，SSN2设置为000；对需要重传数据，反馈其上次传输的SSN1，SSN2内容，以及接收排序后的SSN1。以SN＝M的L2PDU为例：
(1)第一次传输
假设此L2PDU第一次传输时被分为3块，这三个分割块的头信息和数据一起存储在发送端，如表三所示：
表三
在接收端这3块的头信息都更新，其中SSN1域内容为上一次传输的SSN2域内容，如表四所示：
表四
反馈的是接收到的SSN1，SSN2项和接收端更新后的SSN1项。
(2)第二次传输
假设第一次传输中第2块接收正确，第1、3块接收错误需要重传；并且在重传时第1块需要再被分割为3块，而第3块需要被分割为2块，共分割为5块，发送端对新分割块重新编号，其SSN1域内容更新为接收端更新后的SSN1项，SSN2域为本分割块在此次分割中的编号，其编号如表五所示：
表五
更新的头信息连同分割块保存在发送端。
在接收端，接收到这5块数据之后，序列号为M的数据块有6块，其头为如表六所示：
表六
Figure G2005101266357D00121
接收端根据SSN1对接收到的数据排序，则可以看到第1～3块排在最前面，接下来是第6块，最后是第4，5块。
与此同时第二次发送之后，在接收完6块数据之后，接收端这6块数据的头信息更新为表七所示：
表七
如果第4块再次传输错误，给发送端反馈的是发送时的编号SSN1＝0010，SSN2＝000，在发送端可以找到对应块；并且给发送端的反馈信息中包含更新的变化SSN1＝0100，作为再次发送时SSN1域的内容.
相应的，本发明实现上述方法的装置结构如图7所示，包括第一模块600、第二模块610和收发模块620(第一模块600之上的其他现有功能模块未示出)，其中：
第一模块600将需要发送的业务数据单元封装为协议数据单元，以及将协议数据单元恢复为业务数据单元。
第二模块610，与第一模块具有逻辑上的连接关系，根据物理层传输格式将第一单元600封装后的协议数据单元进行分割处理，标识每一个分割块并将分割块级联形成HARQ PDU；以及将HARQ PDU恢复为协议数据单元并传送给第一模块600。
收发模块620，与第二模块具有逻辑上的连接关系，将所述第二模块610级联后的HARQ PDU经过基带处理为物理帧后发送到无线链路，以及从无线链路接收并进行基带处理物理帧后传送给第二模块610。
其中，第二模块610在确定接收端未正确接收分割块时，根据分割块标识从保存的分割块中提取对应的分割块并级联形成HARQ PDU，由收发模块620重传分割块。
所述第一模块600为无线链路层模块；所述第二模块610为混合自动重传请求(HARQ)模块；所述收发模块620为物理层模块，其处理过程参阅上述实现方法描述，在此不再赘述。
本发明并不限于WCDMA***中，同样适用于演进的UTRA***，在该***中的数据重传处理与上述同理，不再赘述。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种数据重传的方法，应用于WCDMA***及演进的UTRA***；其特征在于，包括如下步骤：
发送端在按物理层传输格式对无线链路控制层协议数据单元进行分割处理时，在为分割块添加的分割属性域中记录分割块标识，该分割块标识能够在本端保存的所有分割块中有效标识一个分割块；
接收端在接收到物理帧后，在向发送端返回的接收确认消息中携带物理帧中各分割块的分割块标识；以及
所述发送端确定接收端未正确接收分割块时，根据分割块标识从保存的分割块中提取并重传对应的分割块。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送端对需要发送的数据仅按物理层传输格式进行分割。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，重传分割块前根据物理层传输格式可进一步对分割块进行分割处理，并在分割块添加的分割属性域中记录再次分割的分割块标识。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述分割属性域包括被分割的协议数据单元的头信息。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，被分割的协议数据单元的头信息包含序列号和内容类型，该内容类型表明数据单元的内容为数据信息或控制信息。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述分割属性域还包括分割块长度指示、最后一个分割块标识、分割块的分割深度和在分割中的分割块编号。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，由协议数据单元的序列号、分割块的分割深度和分割块在分割中的分割块编号构成分割块标识。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，接收端根据协议数据单元的序列号、分割块的分割深度和分割块编号对接收到的分割块排序，并恢复出被发送端分割的协议数据单元。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，由分割块的分割深度确定记录分割块编号的域长度，每个域长度记录在一次分割中本分割块的编号。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，发送端级联的物理帧的帧头包含协议版本号、调度优先级和传输序列号。
11.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分割属性域还包括分割块长度指示、最后一个分割块标识和分割块编号；其中，由两个域表示分割块编号，其中第一域表示分割前本分割块在上一次分割中的编号，第二域表示分割块在本次分割中的编号。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，由协议数据单元的序列号和分割块编号构成分割块标识；接收端根据协议数据的序列号和分割块编号对接收到的协议单元的所有分割块排序，重新分配本次排序各分割块的序号、更新分割块编号，并恢复出被发送端分割的协议数据单元。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，发送端级联的物理帧的帧头包含协议版本号、调度优先级和传输序列号。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由混合自动重传请求(HARQ)模块分割协议数据单元。
15.一种数据传送装置，其特征在于，包括：
无线链路层模块，将需要发送的业务数据单元在无线链路控制层封装为协议数据单元；或者，将协议数据单元恢复为业务数据单元；
混合自动重传请求模块，根据物理层传输格式将第一单元封装后的协议数据单元进行分割处理并标识每一个分割块，形成混合自动重传协议数据单元；或者，根据分割块标识将混合自动重传协议数据单元恢复为协议数据单元并传送给无线链路层模块；
物理层模块，以所述混合自动重传请求模块传送来的混合自动重传协议数据单元进行处理形成物理帧，并发送到无线链路；或者，从无线链路接收物理帧并恢复为混合自动重传协议数据单元传送给混合自动重传请求模块；
其中，混合自动重传请求模块在确定需要重传分割块时，根据分割块标识从保存的分割块中提取对应的分割块。
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