DE60203285T2

DE60203285T2 - Verfahren und empfänger zur verbesserten datenpaketübertragung in ein übertragungsprotokoll

Info

Publication number: DE60203285T2
Application number: DE60203285T
Authority: DE
Inventors: Michael Meyer; Janne Peisa; Bela Rathonyi; Joachim Sachs; Stefan Wager
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2002-05-23
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2022-05-24
Also published as: EP1263159A1; EP1393489A1; US20040148546A1; ES2239721T3; EP1393489B1; WO2002100029A1; DE60203285D1; ATE291306T1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ferner werden auch ein Empfänger sowie Softwareprogramme, welche die Erfindung verwirklichen, beschrieben.
Hintergrund der Erfindung
Für die Übertragung von Datenpaketen von einem Absender an einen Empfänger können unterschiedliche Modi verwendet werden, z.B. ein transparenter Modus, ein unbestätigter oder ein bestätigter Modus. Durch Verwendung des ARQ-Mechanismus (Automatic Repeat Request – automatische Wiederholungsanforderung) bietet der bestätigte Modus die Möglichkeit des erneuten Sendens fehlerhafter Datenpakete, weil diese entweder verloren gehen oder weil sie irrtümlich empfangen werden. Auf diese Weise kann eine verlustfreie Datenübertragung für höhere Schichten in einem Protokollstapel gewährleistet werden, selbst wenn einzelne Datenpakete der ARQ-Schicht fehlerhaft sind, z.B. aufgrund einer gestörten Funkverbindung. Um einen ARQ-Mechanismus zu ermöglichen, werden Datenpakete üblicherweise mittels einer Folgenummer identifiziert, die den Paketen im allgemeinen auf einer Modulo-Basis zugeordnet ist. Meldungen von dem Empfänger zum Absender geben an, welche Pakete fehlerhaft sind, und diese Pakete werden aufgrund der Meldungen erneut gesendet. Zusätzlich können die Meldungen auch fehlerfrei empfangene Datenpakete bestätigen.
Der Status übertragener und empfangener Datenpakete kann durch die Verwendung von Empfänger- und Übertragungsfenstern im Empfänger bzw. Absender gesteuert werden, d.h. von Speichern, die speichern, ob ein Datenpaket bestätigt wird oder nicht. Gemäß der im gesamten Text verwendeten Definition erstreckt sich das Empfängerfenster vom ersten unbestätigten Paket zu dem Paket mit der höchsten empfangenen Folgenummer, im allgemeinen unter Berücksichtigung einer Modulo- Folgenummerierung. Gemäß einer weiteren gebräuchlichen Definition, die beispielsweise in 3GPP-Spezifikationen (3rd Generation Partnership Project) verwendet wird, umfasst der Begriff „Empfängerfenster" auch ein Spektrum von Folgenummern oberhalb der höchsten empfangenen Folgenummer. Dieses Spektrum ist in der vorliegenden Definition nicht enthalten.
Ein Beispiel für ein Übertragungsprotokoll mit einem bestätigten Modus ist das RLC-Protokoll (Radio Link Control – Funkübertragungssteuerungsprotokoll), das in der technischen 3GPP-Spezifikation 3G TS 25.322 V4.0.0 (2001–03) des 3rd Generation Partnership Project, Technical Specification Group Radio Access Network beschrieben ist. Das RLC-Protokoll wird für die Übertragung von Daten in einem WCDMA-System (Wideband Code Division Multiple Access) verwendet, z.B. im universellen mobilen Telekommunikationssystem (Universal Mobile Telecommunication System – UMTS).
In einem Kommunikationssystem ist der Absender beispielsweise ein Benutzergerät wie ein Mobiltelefon oder ein Netzknoten wie ein RNC (Radio Network Controller). Die RLC-Protokollschicht in dem Absender empfängt Pakete, z.B. von einer höheren Schicht im Protokollstapel. Die Pakete von der höheren Schicht werden als SDUs (Service Data Units – Dienst-Dateneinheiten) bezeichnet. Die RLC-Schicht formt die SDUs in Datenpakete um, die als Paketdateneinheiten (PDUs) bezeichnet werden, um sie für die Übertragung über eine Funkverbindung zwischen dem Absender und dem Empfänger vorzubereiten. In der RLC-Schicht des Absenders umfassen Pakettransformationen beispielsweise eine Segmentierung, Verkettung oder ein Zwischenspeichern von SDUs, während PDUs beispielsweise aufgefüllt oder zwischengespeichert werden können. Der Empfänger ist für gewöhnlich ein Netzknoten oder ein Benutzergerät, das mit dem Absender kommuniziert. Die RLC-Schicht des Empfängers führt eine umgekehrte Verarbeitung durch, um die Daten entweder an einer höhere Protokollschicht freizugeben oder um sie zur Übertragung durch weitere Domänen des Kommunikationssystems, z.B. durch ein Kernnetz des Kommunikationssystems, an eine Sicherungsschicht weiterzuleiten.
In dem RLC-Protokoll werden die Meldungen, die fehlerhafte Datenpakete angeben, als Statusmeldungen bezeichnet und können aus einer oder mehreren Protokolldateneinheiten bestehen. Die RLC-Spezifikation erfordert, dass eine Statusmeldung Informationen über sämtliche Protokolldateneinheiten enthält, die empfangen wurden, sowie über sämtliche Einheiten, die als fehlerhaft erkannt wurden. Der Empfänger berichtet daher zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Statusmeldung erzeugt wird, über sämtliche Protokolldateneinheiten, die sich derzeit im Empfängerfenster befinden. Um die Protokollleistung im Sinne von Verzögerung und Durchsatzoptimierung zu verbessern, ist es notwendig, dass erneute Übertragungen von irrtümlich empfangenen Funkübertragungssteuerungsprotokolldateneinheiten so bald als möglich gesendet werden. Allerdings können schnelle Neuübertragungen mehrfache Neuübertragungen derselben PDU zur Folge haben, was eine Verschwendung von Betriebsmitteln darstellt. Mehrere Statusmeldungen in einer RLC-Umlaufzeit lösen jeweils die Neuübertragung einer bestimmten fehlerhaften Protokolldateneinheit aus, da sämtliche negativ bestätigten Protokolldateneinheiten erneut übertragen werden, wenn der Absender eine Statusmeldung empfängt. Insbesondere wenn die Statusmeldungen so oft wie möglich gesendet werden, kann dies zwar das Protokoll beschleunigen, löst jedoch unnötige Neuübertragungen aus.
Das RLC-Protokoll ermöglicht die Steuerung der Menge an Statusmeldungen durch einen Status-Verhinderungszeitgeber. Dieser Status-Verhinderungszeitgeber verhindert das Senden von Statusmeldungen während einer gewissen Zeidauer. Wird der Status-Verhinderungszeitgeber höher gesetzt als die RLC-Umlaufzeit, werden unnötige Neuübertragungen verhindert. Der Nachteil besteht darin, dass hierdurch die Neuübertragung von falschen Datenpaketen bedeutend verlangsamt wird und ein langsames Protokoll zur Folge hat, insbesondere für einen großen Anteil fehlerhafter Pakete, und hohe Umlaufzeiten. Eine Alternative zur Vermeidung unnötiger Neuübertragungen ist der geschätzte PDU-Zähler (estimated PDU counter – EPC), der in der 3GPP-Spezifikation 3G TS 25.322 beschrieben ist. Der EPC-Mechanismus umfasst sowohl einen Zeitgeber zur Berücksichtigung der Umlaufzeit als auch zusätzlich einen Zähler entsprechend der Anzahl von Paketen, die für die Neuübertragung angefordert werden. Der Zähler beseitigt den Einfluss der Funkverbindungskapazität auf die Übertragungszeit, jedoch stellt der EPC-Mechanismus keine Lösung des Problems dar, dass das Protokoll durch den Zeitgeber verlangsamt wird.
Folglich gibt es für derzeitige Protokolle umfassend die Neuübertragung von Datenpaketen grundsätzlich zwei Auswahlmöglichkeiten, die entweder Betriebsmittel verschwenden oder das Protokoll verlangsamen. Keine der beiden Möglichkeiten bietet eine optimale Leistung an.
Neben diesen Problemen kann die existierende Technologie auch unvorteilhafte Auswirkungen auf die Transportschicht über der ARQ-Schicht, insbesondere das TCP (Transmission Control Protocol) haben. Das TCP ist ein höheres Schichtprotokoll, das zur Bereitstellung einer zuverlässigen Datenübertragung in Kommunikationsnetzen, z.B. dem Internet, umfassend verwendet wird. Interaktive Transportprotokolle wie das TCP steuern Übertragungen gemäß Antwortnachrichten von der empfangenden an die übertragende Einrichtung. Steuerungsprozeduren können die übertragene Datenrate gemäß den Antworten anpassen, z.B. wenn durch einen Zeitablauf für eine Antwort der Verlust eines Paketes angezeigt wird. Ein Funkübertragungssteuerungsprotokoll, welches zu einer großen Transportschicht-Umlaufzeit beiträgt, ist deshalb nicht nur in sich selbst nachteilig. Die hohe Verzögerung kann ferner Steuerungsprozeduren der Transportschicht auslösen, selbst wenn ein Zeitablauf aus einer Funkübertragungsumlaufzeit resultiert, und nicht aus einem Paketverlust im Netz. Das existierende RLC-Protokoll ist folglich oftmals zu langsam, um hohe TCP-Durchsätze zu unterstützen, obwohl die zugrundeliegende Bitübertragungsschicht eine entsprechende Datenrate erlauben würde.
Schließlich kann eine große Umlaufzeit eine Überlastungsbedingung des Übertragungsfensters im Falle einer begrenzten Fenstergröße verursachen, z.B. wenn eine Modulo-Folgenummerierung verwendet wird. In einem überlasteten Fenster werden sämtliche Positionen den Datenpaketen zugeordnet. Das Fenster kann nicht verschoben werden, und neue Datenpakete können folglich nicht versendet werden, bis das älteste fehlerhafte Datenpaket bestätigt ist. Hierdurch wird die Datenübertragung blockiert.
Das U.S.-Patent 5,442,637 beschreibt eine Variante des Übertragungssteuerungsprotokolls (Transmission Control Protocol – TCP), welches die Steuerungsbearbeitung für eine TCP-Verbindung nur periodisch durchführt, um die mit dem Empfang der Datenpakete verbundene Bearbeitung zu verringern. Zu diesem Zweck verzögern ein Bestätigungszeitgeber, der gemäß einer Bestätigung zurückgesetzt wird, sowie ein Paketzähler das Senden von Bestätigungen, so dass die Bearbeitung der Bestätigungen nur periodisch erfolgt. Allerdings können die oben beschriebenen Probleme nicht auf diese Weise gelöst werden.
Zusammenfassung und Beschreibung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Nachteile zu überwinden und ein Verfahren und einen Empfänger für eine verbesserte Übertragung von Datenpaketen in einem Kommunikationssystem anzugeben. Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung, unnötige Mehrfachübertragungen zu vermeiden und eine niedrige Übertragungsverzögerung zu gewährleisten.
Gemäß der Erfindung wird das in Anspruch 1 beschriebene Verfahren durchgeführt. Ferner ist die Erfindung in einem Empfänger und einer Programmeinheit, wie in den Ansprüchen 16 und 19 beschrieben, verwirklicht. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren für die Übertragung von Datenpaketen von einem Absender an einen Empfänger werden fehlerhafte Datenpakete in dem Empfänger erkannt, und eine erste Statusmeldung mit einer Anzeige fehlerhafter Datenpakete wird vom Empfänger an den Absender gesendet. Ein fehlerhaftes Datenpaket kann ein Datenpaket sein, in dem ein Fehler erkannt wird, z.B. durch Überprüfen der Steuerinformationen in dem Datenpaket, wie die Kontrollsumme, oder welches als verloren erkannt wird, z.B. wenn die entsprechende Folgenummer nicht empfangen wird. Eine erneute Übertragung von Datenpaketen, die als fehlerhaft angezeigt werden, wird vom Absender gemäß der ersten Statusmeldung durchgeführt.
Eine grundlegende Idee der Erfindung besteht darin, dass der Empfänger nicht jedes Mal, wenn er eine Statusmeldung sendet, über sämtliche fehlerhaften Datenpakete berichtet. Zu diesem Zweck initialisiert der Empfänger eine Zeitmesseinheit gemäß der Zeit, zu der die erste Statusmeldung gesendet wird und eine Schwelle dieser Statusmeldung entspricht. Beispielsweise kann ein erster Zeitgeber oder ein Zähler gestartet werden, wenn die Statusmeldung zur Übertragung an eine zugrundeliegende Schicht in dem Protokollstapel weitergeleitet wird, oder wenn die Übertragung von einer Bitübertragungsschicht gestartet wird. Die Zeitmesseinheit erreicht die Schwelle vorzugsweise nach einer Umlaufzeit, die beispielsweise von einem vorkonfigurierten konstanten Wert einer Zählers oder Zeitgebers oder aber von einer gemessenen Umlaufzeit zwischen dem Absender und dem Empfänger repräsentiert werden kann. Eine Einstellung der Schwelle entsprechend eines geringfügig höheren Wertes als der einer Umlaufzeit kann Abweichungen erlauben und erhöht die Stabilität des vorgeschlagenen Verfahrens.
Nach dem Starten der Zeitmesseinheit bestimmt der Empfänger, dass eine weitere Statusmeldung, die fehlerhafte Datenpakete anzeigt, erforderlich ist. Der Empfänger empfängt im allgemeinen weitere Datenpakete, die ebenfalls auf Fehler überprüft werden, und die weitere Statusmeldung kann ausgelöst werden, wenn eine vorbestimmte Anzahl weiterer fehlerhafter Datenpakete erkannt wird. Der Empfänger kann ebenso unabhängig von den Datenpaketen, die als fehlerhaft erkannt werden, bestimmen, dass eine weitere Statusmeldung erforderlich ist, z.B. wenn eine Anforderung für eine Statusmeldung vom Absender empfangen wird, oder wenn die Zeitmesseinheit oder ein anderer Zeitgeber eine bestimmte Schwelle erreicht.
Datenpakete, die als fehlerhaft erkannt werden, werden zur Anzeige in der weiteren Statusmeldung selektiert. Anzeigen der fehlerhaften Pakete werden nicht in die weitere Statusmeldung aufgenommen, wenn eine Überprüfung anzeigt, dass das fehlerhafte Datenpaket in einer vorhergehenden Statusmeldung angezeigt ist, insbesondere in der ersten Statusmeldung, und wenn die Zeitmesseinheit nicht die entsprechende Schwelle erreicht hat, z.B. wenn ein Zeitgeber nicht abgelaufen ist. Es ist möglich, dass die Schwelle während dieser Überprüfungen bestimmt wird, während ihre Bestimmung bereits beim Senden des Datenpaketes nicht für sämtliche Ausführungsformen des Verfahrens erforderlich ist. Gemäß einer anderen Option wird die weitere Statusmeldung ausgelöst, wenn die Zeitmesseinheit die Schwelle oder einen definierten Bruchteil derselben erreicht. In diesem Fall kann die Überprüfung, ob ein Datenpaket in der ersten Statusmeldung angezeigt ist, auf die Auswahl fehlerhafter Datenpakete aus einem oder mehreren spezifizierten Teilen eines Empfängerfensters vereinfacht werden.
Im Falle eines negativen Ergebnisses für eine Bedingung muss die jeweilige andere Bedingung für die Auswahl eines fehlerhaften Datenpakets nicht überprüft werden. Nachdem die Schwelle erreicht ist, kann ein Paket beispielsweise in die weitere Statusmeldung aufgenommen werden, ohne eine Überprüfung, ob es in der entsprechenden Statusmeldung angezeigt ist. Gemäß dem Senden der weiteren Statusmeldung kann eine weitere Schwelle definiert werden, z.B. – wie oben beschrieben – als eine vorkonfigurierte Konstante oder ein Messwert. Die weitere Schwelle wird in derselben Art und Weise ausgewertet, wie die erste Schwelle, für noch weitere Statusmeldungen im Vergleich zur selben oder einer weiteren Zeitmesseinheit.
Die weitere Statusmeldung kann gesendet werden, bevor die Schwelle erreicht ist, um so Neuübertragungen zu beschleunigen. Eine weitere Anforderung für die Neuübertragung von bereits angeforderten Datenpaketen wird gemäß der Schwelle verzögert, die die erwartete Ankunft der bereits angeforderten Neuübertragungen beim Empfänger darstellt. Noch weitere Statusmeldungen können gesendet werden, bevor die erste und weitere Schwellen erreicht sind, aber in jeder Statusmeldung werden nur die fehlerhaften Datenpakete angezeigt, die entweder nicht in einer früheren Statusmeldung angezeigt waren oder für die die entsprechende Schwelle erreicht oder überschritten ist.
Die Erfindung kann beispielsweise in einem Benutzergerät implementiert werden, um so den Abwärtsverkehr zum Benutzer zu beschleunigen. Ferner ist es vorteilhaft, die Erfindung in einem Netzknoten zu implementieren, der zum Aufbau von Verbindungen mit Benutzergeräten ausgestaltet ist, z.B. in einem Funknetzsteuergerät (radio network controller – RNC) oder in einer Funkbasisstation, je nach dem Knoten, in dem das Protokoll, das Übertragungen über die Funkverbindung steuert, beendet wird. Das vorgeschlagene Verfahren wird vorzugsweise an beiden Enden der Funkverbindung implementiert, da im allgemeinen beide Seiten der Empfänger sein können. Es ist jedoch möglich, das Verfahren in nur einem Empfänger zu implementieren, insbesondere auf der Seite der Funkverbindung, an die der meiste Datenverkehr gesendet wird, was normalerweise die Abwärtsseite ist. Es ist insbesondere vorteilhaft, dass Anpassungen des Absenders nicht erforderlich sind.
Die Erfindung beschleunigt das Funkübertragungssteuerungsprotokoll, indem eine frühzeitige Neuübertragung fehlerhafter Pakete ermöglicht wird, während unnötige Neuübertragungen vermieden werden. Eine frühzeitige Neuübertragung hat den Vorteil, dass der Datenverkehr weniger gebüschelt ist, d.h. die Abweichungen in den Intervallen zwischen der Datenübermittlung an höhere Schichten werden verringert, insbesondere im Falle einer ordnungsgemäßen Übermittlung von Datenpaketen durch das vorgeschlagene Protokoll an die höhere Schicht. Die Bearbeitungserfordernisse für sämtliche Vorrichtungen in einer Verbindung können hierdurch verringert werden. Das vorgeschlagene Verfahren ist besonders für den TCP-Verkehr nutzbringend und verringert die Wahrscheinlichkeit eines überlasteten Übertragungsfensters bedeutend.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Zeitmesseinheit ein Zeitgeber, und die Schwelle ist der Ablauf des Zeitgebers. Es ist möglich, einen unterschiedlichen Zeitgeber für jede Statusmeldung zu verwenden und den Ablaufwert auf die Umlaufzeit einzustellen. Es besteht weiterhin die Option, einen einzigen Zeitgeber für sämtliche Statusmeldungen zu verwenden und die Ablaufschwelle beim Senden der Statusmeldung auf den Zeitgeberwert plus der erwarteten Umlaufzeit zu setzen. Die Verwendung von Zeitgebern erlaubt eine sehr präzise Implementierung des vorgeschlagenen Verfahrens.
Um die Anzahl der für das Verfahren benötigten Zeitgeber zu verringern, umfasst ein vorteilhafter Zeitgeber einen Schwellenzeitgeber mit einer auf einen Ablaufwert ge setzten Schwelle. Zusätzlich umfasst die Zeitmesseinheit einen Intervallzeitgeber. Der Schwellenzeitgeber und der Intervallzeitgeber werden gemäß dem Versenden der ersten Statusmeldung gestartet. Wenn eine nachfolgende Statusmeldung gesendet wird, wird der Wert des Intervallzeitgebers gespeichert und der Intervallzeitgeber wird rückgesetzt und erneut gestartet. Der Schwellenzeitgeber wird rückgesetzt und erneut gestartet, wenn er die Ablaufschwelle erreicht, und die Ablaufschwelle wird auf den gespeicherten Wert des Intervallzeitgebers gesetzt. Die Prozedur kann für jede nachfolgende Statusmeldung wiederholt werden. Auf diese Weise kann jede Anzahl von Statusmeldungen mit einer einzigen Zeitmesseinheit verfolgt werden.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Zeitmesseinheit einen Paketzähler für empfangene Pakete, und die Schwelle ist ein Zählerwert. Gemäß einer Option wird der Zähler nicht direkt in der Auswahl von Datenpaketen ausgewertet, sondern das Erreichen der Schwelle oder eines definierten Bruchteils der Schwelle durch die Zeitmesseinheit löst die weitere Statusmeldung aus. Die Auswahl der angeforderten Datenpakete für die weitere Statusmeldung können in diesem Fall sämtliche fehlerhaften Pakete von einem oder mehreren Intervallen sein, die mit Bezug auf den vorliegenden Wert einer Übertragungsvariablen, insbesondere der Folgenummer der Obergrenze eines Empfängerfensters, und den Schwellenwert definiert sind. Dies erlaubt eine sehr einfache Implementierung der Erfindung und ist insbesondere für konstante Datenraten geeignet, während eine abweichende Datenrate fehlerhafte Schätzwerte der Umlaufzeit verursachen kann. Für eine kleine Anzahl oder Größenordnung fehlerhafter Schätzwerte wird die Gesamtmenge unnötiger Neuübertragungen doch bedeutend reduziert.
Noch weitere Statusmeldungen können gesendet werden, und eine entsprechende Anzahl von noch weiteren Schwellen kann bestimmt werden, d.h. eine Schwelle kann auch für die zweite Statusmeldung bestimmt werden, und mindestens eine dritte Statusmeldung kann gesendet werden. Eine Anzeige eines fehlerhaften Datenpaketes ist nur dann in einer weiteren Statusmeldung enthalten, wenn dieses Paket nicht in einer vorhergehenden ersten oder weiteren Statusmeldung enthalten ist oder wenn die entsprechende Schwelle erreicht ist. Auf diese Weise können vielfache Status meldungen während einer Umlaufzeit gesendet werden, ohne bzw. mit einem bedeutend verringerten Risiko unnötiger Neuübertragungen.
Der Empfänger kann bestimmen, dass eine Statusmeldung erforderlich ist, indem eine einzige der im folgenden beschriebenen Bedingungen oder eine Kombination derartiger Bedingungen verwendet wird. Beispielsweise kann der Empfänger bestimmen, dass eine Statusmeldung erforderlich ist, wenn er eine Sendeanforderung vom Absender empfängt. Eine Statusmeldung kann auch ausgelöst werden, nachdem eine vordefinierte Anzahl von Datenpaketen empfangen wird oder nach jedem als fehlerhaft erkannten Datenpaket oder nach einer vordefinierten Anzahl von fehlerhaften Datenpaketen. Statusmeldungen können auch in regulären Intervallen gesendet werden, z.B. gemessen in Millisekunden oder Übertragungszeitintervallen (transmission time intervals – TTI), oder nachdem die Schwelle oder der definierte Bruchteil der Schwelle von der Zeitmesseinheit erreicht ist, d.h. nach dem Ablauf eines Statuszeitgebers oder eines Zählers. Die letztere Option ist insbesondere vorteilhaft, weil sie die Auswahl fehlerhafter Datenpakete für weitere Statusmeldungen vereinfacht. Es ist ebenso möglich, eine Kombination eines Zeitgebers und eines Paketzählers wie im EPC-Verfahren zu verwenden. Um zu vermeiden, dass Pakete einer höheren Schicht im Protokollstapel von einzigen fehlenden Paketen aus der ARQ-Schicht blockiert werden, kann eine Statusmeldung am Ende oder am Beginn von Paketen von einer höheren Schicht des Protokollstapels gesendet werden. Noch weitere Bedingungen können die Größe des Inhaltes der Statusmeldung sein, d.h. dass der Inhalt in ein oder eine vordefinierte Anzahl von Datenpaketen passt, oder dass eine Statusmeldung eine bestimmte Anzahl von Datenpaketen anzeigt. Eine weitere vorteilhafte Auslösebedingung ist der Empfang eines vorbestimmten Bruchteils eines Empfängerfensters. Die selektierte Bedingung oder Kombination kann zur Optimierung der Geschwindigkeit von Neuübertragungen, für das für die Statusmeldungen erforderliche Overhead, die Burstartigkeit des Verkehrs, die notwendige Speicher- und Verarbeitungskapazität in den Vorrichtungen oder zum Erreichen eines vorteilhaften Kompromisses von Parametern verwendet werden.
Die Zeit zwischen zwei nachfolgenden Statusmeldungen, z.B. zwischen der ersten Statusmeldung und der weiteren Statusmeldung, ist vorzugsweise niedriger als eine Umlaufzeit zwischen dem Absender und dem Empfänger. Mit wachsender Anzahl von Statusmeldungen pro Umlaufzeit wird die Gesamtübertragungsverzögerung des Protokolls durch fehlerhafte Datenpakete verringert.
In vielen Übertragungssystemen können Daten über Kanäle mit unterschiedlichen Eigenschaften übertragen werden, Insbesondere werden Übertragungen eines Benutzers in einem Kommunikationssystem entweder über einen dem Benutzer zugeordneten Kanal oder über einen gemeinsam genutzten Kanal durchgeführt. Auf einem zugeordneten Kanal hat der Benutzer im allgemeinen eine definierte Bandbreite und Verzögerung für Übertragungen. Diese Parameter können für einen anderen zugeordneten Kanal anders sein, und sie können für einen gemeinsam genutzten Kanal variieren, z.B. gemäß dem Verhalten anderer Benutzer in dem Kommunikationssystem. Es ist vorteilhaft, dass die erste Schwelle bzw. jede weitere Schwelle gemäß den Eigenschaften des für die Datenübertragung genutzten Kanals bestimmt wird. Auf diese Weise können die Neuübertragungen auf einem Kanal mit geringer Verzögerung schneller durchgeführt werden. Eine von den Kanaleigenschaften unabhängige Schwelle ist einfacher zu konfigurieren, kann jedoch unnötige Verzögerungen einführen.
Zur Identifizierung der Datenpakete, die in den Statusmeldungen angezeigt werden, hat der Empfänger vorzugsweise einen Speicher zur Speicherung einer entsprechenden Information. Der Empfänger kann beispielsweise mindestens eine Bereichsgrenze eines Intervalls von Folgenummern speichern, wobei das Intervall Pakete in einer ersten oder weiteren Statusmeldung umfasst. Der Speicher kann alternativ eine Anzahl von Statusmeldungen oder eine Anzahl von Zeitmesseinheiten oder eine Anzahl von Schwellen für jedes erneut übertragenen Datenpaket speichern. Ferner ist es auch möglich, einen Zeitgeber permanent einem bestimmten Bereich von Folgenummern zuzuordnen (z.B. der Zeitgeber n kann den Folgenummern [n·256, n·256 + 255] mit n = 0, 1, 2, ...) zugeordnet werden. Die letztere Alternative ist besonders dann geeignet, wenn sämtliche Bereiche von Folgenummern dieselbe Größe aufweisen. Sie ist weniger flexibel, jedoch einfach zu konfigurieren, und benötigt keinen Speicher zum Speichern, welche Datenpakete in einer bestimmten Statusmeldung angezeigt sind.
Die Schwelle entspricht vorzugsweise ungefähr einer Umlaufzeit, um unnötige Neuübertragungen zu vermeiden, ohne dass das Protokoll verlangsamt wird. Kann die Umlaufzeit variieren, so verringert ein Wert, der höher ist als die durchschnittliche Umlaufzeit, die Wahrscheinlichkeit unnötiger Neuübertragungen, während die Verzögerung zunimmt. Die am meisten bevorzugte Option ist deshalb, die Schwelle, z.B. den Zeitgeberablauf, auf einen Wert zu setzen, der einer Zeit entspricht, die geringfügig höher ist als eine Umlaufzeit, um so Abweichungen zu erlauben und eine hohe Stabilität des vorgeschlagenen Verfahrens sicherzustellen, d.h. die Schwelle durch einen Korrekturwert für die Umlaufzeit anzupassen. Eine geeignete Größenordung des Korrekturwertes kann von verschiedenen Parametern abhängen, wie dem Verhältnis von Neuübertragungen. Wahlweise kann die Zeitmesseinheit sowohl einen Zeitgeber zur Berücksichtigung der Umlaufzeit als auch einen Paketzähler zur Bestimmung des Korrekturwertes umfassen.
Um die Anzahl von Datenpaketen zu reduzieren, die sich im Übertragungsfenster des Absenders befinden, umfasst eine vorteilhafte Statusmeldung Anzeigen sämtlicher korrekt empfangener Datenpakete, z.B. seit der letzten Statusmeldung oder im Empfängerfenster. Da diese Pakete nicht für eine Neuübertragung angefordert werden, besteht kein Risiko von Mehrfachübertragungen, während eine frühzeitige Bestätigung an den Absender ein Verschieben des Absenderfensters erlaubt, um eine Überlastung zu vermeiden.
Das vorgeschlagene Verfahren ist insbesondere vorteilhaft für die Implementierung in einer RLC-Schicht des Empfängers, d.h., wenn die Pakete RLC-Paketdateneinheiten sind.
Es ist ferner vorteilhaft, das vorgeschlagene Verfahren für die Datenpakete einer Bitübertragungsschicht in einem Protokollstapel zu verwenden. Dies ist besonders nütz lich für die HSDPA(-high speed downlink packet access)-Entwicklung des WCDMA, welches einen ARQ-Mechanismus auf der Bitübertragungsschicht des Protokollstapels verwendet. Im HSDPA kann ein hybrider ARQ-Mechanismus verwendet werden, in dem fehlerhafte Datenpakete nicht verworfen werden, sondern Informationen aus unterschiedlichen Übertragungen desselben Paketes zum Wiederaufbau des Paketes kombiniert werden können. Insbesondere in diesem Fall ist es häufig von Vorteil, wenn das ursprüngliche und das erneut übertragenen Datenpaket nicht identisch sind, sondern sie können beispielsweise in unterschiedlicher Art und Weise kodiert sein, um die Wahrscheinlichkeit des korrekten Dekodierens nach der Kombinierung der ursprünglichen Übertragung und der erneuten Übertragung zu verbessern. Das Verfahren kann sowohl für Abwärts- als auch für Aufwärtsverkehr verwendet werden. Netzwerkseitig der drahtlosen Verbindungsstrecke ist das Protokoll vorzugsweise in einer Funkbasisstation implementiert, um den Verkehr zu beschleunigen. Wird das Verfahren auf der Bitübertragungsschicht angewendet, kann dies entweder eine Alternative zu der Anwendung auf einer höheren Schicht, z.B. RLC, sein, oder aber als Backup-Lösung dienen, bei der das Verfahren sowohl auf der Bitübertragungsschicht als auch auf einer höheren Schicht verwendet wird.
Ein Empfänger in einem Kommunikationssystem für die Übertragung von Datenpaketen gemäß einem ARQ-Mechanismus umfasst eine Einheit zum Erkennen fehlerhafter Datenpakete sowie eine Kommunikationseinheit zur Initiierung von Statusmeldungen mit einer Anzeige fehlerhafter Datenpakete an einen Absender in dem Kommunikationssystem. Gemäß der Erfindung enthält der Empfänger eine Zeitmesseinheit und ist zur Initialisierung der Zeitmesseinheit gemäß der Initiierung einer ersten Statusmeldung ausgestaltet. Der Empfänger kann beispielsweise zum Starten eines ersten Zeitgebers gemäß der Initiierung einer ersten Statusmeldung ausgestaltet sein. Eine Steuereinheit bestimmt, dass eine weitere Statusmeldung, die fehlerhafte Datenpakete anzeigt, erforderlich ist, z.B. gemäß einer der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Verfahren beschriebenen Bedingungen.
Der Empfänger enthält ferner eine Einheit, die zur Durchführung einer Überprüfung ausgestaltet ist, ob ein fehlerhaftes Datenpaket in einer vorhergehenden Statusmel dung enthalten ist, insbesondere in der ersten Statusmeldung, und ob die entsprechende Zeitmesseinheit eine Schwelle erreicht hat, z.B. ob der erste Zeitgeber abgelaufen ist. Der Empfänger enthält die Anzeige eines fehlerhaften Datenpaketes in der weiteren Statusmeldung, wenn das Datenpaket nicht in einer vorhergehenden Statusmeldung angezeigt ist oder wenn die entsprechende Zeitmesseinheit die Schwelle erreicht hat, z.B. wenn der entsprechende Zeitgeber abgelaufen ist. Die Kommunikationseinheit initiiert die weitere Statusmeldung umfassend Anzeigen der selektierten Datenpakete. Der Empfänger initialisiert vorzugsweise eine weitere Zeitmesseinheit und/oder bestimmt eine weitere Schwelle gemäß der Initiierung der weiteren Statusmeldung, z.B. startet einen weiteren Zeitgeber gemäß der Initiierung der weiteren Statusmeldung. Die obigen Einheiten können beispielsweise als Software implementiert werden, die in einem Verarbeitungssystem des Empfängers ausgeführt wird. Der Empfänger ist vorzugsweise zur Durchführung einer oder mehrerer der Ausführungsformen des beschriebenen Verfahrens ausgestaltet.
Der Empfänger ist z.B. eine Funkbasisstation, ein Benutzergerät oder ein Funknetzsteuergerät. Dieselben Einrichtungen können im vorgeschlagenen Verfahren auch einen Absender darstellen.
Eine Programmeinheit gemäß der Erfindung kann beispielsweise auf einem Datenträger gespeichert oder in einen Empfänger in einem Kommunikationssystem ladbar sein, z.B. als eine Signalfolge. Die Programmeinheit kann Code zur Durchführung der beschriebenen Verfahren umfassen.
Die obengenannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Funkübertragungsstrecke in einem drahtlosen Kommunikationssystem in zwei unterschiedlichen Darstellungen;
2 zeigt ein Beispiel übertragener RLC-Pakete während eines Zeitintervalls;
3 zeigt die Handhabung von Datenpaketen gemäß der Erfindung;
4 zeigt einen Empfänger gemäß der Erfindung.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
1a zeigt ein Übertragungssystem umfassend eine drahtlose Verbindungsstrecke (wireless link – WL). Die Verbindungsstrecke WL verbindet ein Benutzergerät UE, z.B. ein Mobiltelefon oder ein anderes Endgerät, und einen Funknetzknoten RN, z.B. ein RNC oder eine Basisstation. Weitere Einrichtungen, die für die Verbindung notwendig sind, werden der Übersicht halber weggelassen, z.B. im Falle, dass der Knoten RN ein RNC ist, die drahtlose Verbindungsstrecke zwischen dem Benutzergerät UE und einer Funkbasisstation verläuft, die wiederum mit dem RNC verbunden ist. Sowohl das Benutzergerät UE als auch der Knoten RN können der Absender oder der Empfänger der vorliegenden Erfindung sein, je nach Richtung, in der Datenpakete über die drahtlose Verbindungsstrecke WL gesendet werden.
Das Benutzergerät UE und der Netzknoten RN umfassen Verarbeitungssysteme, in welche mindestens Teile eines Protokollstapels für die Übertragung von Daten implementiert sind. Der Verarbeitungsstapel im Beispiel umfasst eine Anwendungsschicht AL zum Ausführen von Anwendungen, eine Transportschicht TL, z.B. zum Implementieren des TCP, eine Funkübertragungssteuerungsschicht RLC und eine Bitübertragungsschicht PL. Weitere Schichten, die nicht abgebildet sind, können – wie durch Punkte angedeutet – ebenfalls im Protokollstapel vorhanden sein. Beispielsweise umfasst ein UMTS-System eine MAC(-medium access control)-Schicht zwischen der RLC und der Bitübertragungsschicht PL.
Das Benutzergerät im Beispiel kommuniziert mit einer Anwendung, die in einem weiteren Endgerät TE, z.B. einem Server, läuft. Die Anwendungsschicht AL und die Transportschicht TL werden in dem weiteren Endgerät TE beendet. Die Datenpakete zwischen dem Benutzergerät und dem Endgerät werden über den Knoten RN und eines oder mehrere Zwischennetze NW, z.B. dem Kernnetz eines Kommunikationssystems gesendet. Datenpakete der Transportschicht TL werden an die RLC-Schicht zur Übertragung über die drahtlose Verbindungsstrecke WL übertragen. Das Verhalten der RLC-Pakete auf der drahtlosen Verbindungsstrecke, insbesondere die Verzögerungen, die von den Eigenschaften der RLC-Schicht und sämtlichen zugrundeliegenden Schichten eingeführt werden, wirken sich auf die Leistung der höheren Schichten TL, AL in dem Protokollstapel aus.
In 1b wird ein Model der Kommunikation über die drahtlose Verbindungsstrecke WL aus der Perspektive der RLC-Schicht gezeigt. Die RLC-Einrichtung RLC_T im Absender TR sendet Datenpakete D₁ ... D_n an die RLC-Einrichtung RLC_R im Empfänger RE durch Verwendung der oben beschriebenen zugrundeliegenden Schichten. Die empfangende Einrichtung RLC_R bestätigt den Empfang korrekt empfangener Datenpakete und fordert die Neuübertragung fehlerhafter Datenpakete in einer ersten Statusmeldung S₁ an, die zurück an den Absender gesendet wird. Zur Beschleunigung des Protokolls werden Neuübertragungen eines Datenpaketes D vorzugsweise mit Priorität über den Paketen, die zum ersten Mal übertragen werden sollen, durchgeführt.
Die RLC-Umlaufzeit ist die Zeitdauer vom Senden der ersten Statusmeldung S₁, d.h. Weiterleiten an die zugrundeliegende Schicht im Empfänger RE, bis zum Empfang des ersten angeforderten Datenpaketes D, d.h. der Zeitpunkt, zu dem dieses Paket von der zugrundeliegenden Schicht im Empfänger RE an die RLC-Einrichtung RLC_R weitergeleitet wird. Ganz allgemein ist die RLC-Umlaufzeit die Zeitdauer, bis die RLC-Einrichtung an einem Ende einer Verbindungsstrecke eine Antwort von der RLC-Einrichtung auf der andere Seite empfängt. Die RLC-Umlaufzeit enthält beispielsweise Verteilungsverzögerungen auf der Verbindungsstrecke WL sowie Verarbeitungsverzögerungen für die Übertagung von Daten zwischen verschiedenen Schichten in den Protokollstapeln oder über Schnittstellen zwischen Knoten, z.B. zwischen Funkbasisstation und RNC. Gemäß der Erfindung können mehrere weitere Statusmeldungen S₂, S₃ ... innerhalb einer Umlaufzeit gesendet werden, während eine einzige Neuübertragung eines angeforderten Datenpaketes innerhalb einer Umlaufzeit sichergestellt werden kann.
2 zeigt einen Abschnitt einer RLC-Ablaufverfolgung für einen Empfänger, d.h. der Empfang von Paketen, die mittels ihrer entsprechenden Folgenummer über die Zeit angezeigt werden. Statusmeldungen werden ausgelöst, wenn eine PDU empfangen wird, in der ein Pollbit gesetzt ist. Der Absender kann das Pollbit setzen, z.B. wenn die letzte PDU aus einem Puffer, der neue oder erneut übertragene PDUs enthält, gesendet wird. In dem Beispiel werden Statusmeldungen in Intervallen von 50 ms gesendet, während die RLC-Umlaufzeit ca. 100 ms beträgt. Auf der Verbindungsstrecke WL zwischen dem Absender und dem Empfänger gehen einige der Pakete verloren oder werden verstümmelt, wie dies von horizontalen Balken angedeutet ist. Die Statusmeldungen zeigen dem Absender an, welche Pakete erneut gesendet werden müssen.
Bei einer Übertragung gemäß dem Stand der Technik, wie sie z.B. vom Standard 3G TS 25.322 vorausgesetzt wird, wird eine Neuübertragung für jede negative Bestätigung, die vom Absender empfangen wird, gesendet. Die Statusmeldung enthält Informationen über Protokolldateneinheiten, die empfangen worden sind, und Informationen über sämtliche PDUs, die als fehlerhaft erkannt wurden. Werden Statusmeldungen in Intervallen gesendet, die kürzer sind als die beispielhafte Funkübertragungssteuerungsumlaufzeit, so enthalten mehrere Statusmeldungen dieselbe Protokolldateneinheit.
Der Empfänger gemäß 2 sendet alle 50 ms eine Statusmeldung an den Absender. Aufgrund dieser Statusmeldungen werden Neuübertragungen vorgenommen. Die Folgenummern der erneut übertragenen Pakete sind niedriger als die Folgenummern derjenigen Pakete, die zum ersten Mal übertragen werden, was eine Unterscheidung beider Paketarten in 2 erlaubt. Sämtliche irrtümlich empfange nen Pakete werden zwei Mal erneut gesendet, da jedes in zwei Statusmeldungen enthalten ist. Beispielsweise werden dieselben Pakete mit den Folgenummern um 950 herum sowohl zum Zeitpunkt 4165 ms und 4215 ms erneut übertragen, obgleich die erste Neuübertragung der Pakete erfolgreich war.
Im Ergebnis gibt es im allgemeinen eine unnötige Neuübertragung für sämtliche negativ bestätigten Protokolldateneinheiten in 2, es sei denn, die erste Neuübertragung einer PDU ist fehlerhaft. Wird das Intervall zwischen Statusmeldungen zur Vermeidung von unnötigen Neuübertragungen erhöht, so erhöht dies die Gesamtübertragungsverzögerung. Insbesondere im Falle einer ordnungsgemäßen Weiterleitung von Datenpaketen an höhere Schichten tendiert der Verkehr ferner dazu, in Büscheln weitergeleitet zu werden, wenn wenige fehlerhafte PDUs das Weiterleiten der Daten behindern, und mehrere SDUs werden in einer Reihe ausgelöst, wenn eine PDU korrekt nach einer oder mehreren erfolglosen Neuübertragungen empfangen wird.
Ein Verfahren gemäß der Erfindung wird mit Bezug auf die 3 beschrieben. Die horizontalen Balken im linken Teil der 3 stellen das Empfängerfenster RW zu unterschiedlichen Zeiten dar. Die freien Teile B, B' des Empfängerfensters RW werden durch einen entsprechenden Zeitgeber geschützt, d.h. für diese Teile B, B' des Empfängerfensters wurde eine Statusmeldung gesendet und der entsprechende Zeitgeber ist nicht ablaufen. Die schraffierten Teile sind nicht geschützt, d.h. sie können in der nächsten Statusmeldung SR eingeschlossen werden. Der rechte Teil der 3 zeigt die Inhalte der Statusmeldungen SR. Die folgenden Schritte beginnen mit einer ersten Statusmeldung während einer Datenübertragung. Vor dem ersten Schritt hat der Empfänger bereits PDUs mit Folgenummern in dem Intervall [x, x + 15]empfangen, die bisher nicht bestätigt sind und über die der Empfänger in der ersten Statusmeldung berichtet.

1. Der Empfänger überprüft, ob die PDUs fehlerfrei empfangen werden und sendet eine erste Statusmeldung gemäß der Überprüfung. Die Überprüfung wird vorzugsweise unmittelbar nach dem Empfang jedes Datenpaketes durchge führt, und das Ergebnis wird für die Statusmeldung gespeichert. In dem Beispiel umfasst die erste Statusmeldung SR den Status der Protokolldateneinheiten im ersten Intervall [x, x + 15].
2. Der Empfänger speichert die Folgenummern des ersten Intervalls, d.h. die Kennungen der Protokolldateneinheiten, die in der ersten Statusmeldung angezeigt sind. Der Empfänger enthält vorzugsweise einen Speicher zum Speichern derartiger Intervalle, d.h. die Werte beider Intervallbereichsgrenzen, einer Bereichsgrenze und die Intervallgröße, oder nur von einer Bereichsgrenze, wenn die Größe eines Intervalls konstant ist. Es ist auch möglich, dass eine Statusmeldung Informationen über einen Bereich von Folgenummern enthält, der nicht benachbart ist. Gemäß einer weiteren Alternative ist jeder Zeitgeber einem definierten Abschnitt des Empfängerfensters zugeordnet, entweder mit Bezug auf eine Bereichsgrenze des Fensters oder auf absolute Folgenummern. Für diese Alternative ist ein Speicher zum Speichern der Intervalle nicht erforderlich, allerdings ist die Flexibilität aufgrund vordefinierter Gruppen von PDUs, die durch die Zeitgeber geschützt sind, niedriger. Im letzteren Fall enthält ein einem Zeitgeber entsprechendes Intervall vorzugsweise dieselbe Anzahl von PDUs.
3. Der Empfänger startet einen ersten Zeitgeber für das erste Intervall. Der erste Zeitgeber ist vorzugsweise so gesetzt, dass er nach einer Umlaufzeit zwischen den RLC-Einrichtungen des Absenders und des Empfängers abläuft, gemessen von dem Zeitpunkt, wenn die erste Statusmeldung gesendet wird.
4. Der Empfänger empfängt weitere Protokolldateneinheiten.
5. Nach einer vordefinierten Bedingung wird eine zweite Überprüfung durchgeführt, ob Datenpakte fehlerhaft sind, und eine entsprechende Statusmeldung wird erzeugt und gesendet. Die Überprüfung wird nur für die ungeschützten Teile des Empfängerfensters durchgeführt. Die zweite Statusmeldung umfasst folglich lediglich Anzeigen von Protokolldateneinheiten, die nicht durch den ersten Zeitgeber geschützt sind. Im Beispiel gemäß 3 umfasst das Empfängerfenster bei 50 ms Protokolldateneinheiten im Bereich [x, x + 25], während die zweite Statusmeldung lediglich Protokolldateneinheiten im Intervall [x + 16, x + 25] enthält.
6. Der Empfänger speichert die Folgenummern des zweiten Intervalls, über das er berichtet hat.
7. Der Empfänger startet einen zweiten Zeitgeber für das zweite Intervall.
8. Der Empfänger empfängt Neuübertragungen, die von der Statusmeldung aus Schritt 1 angefordert wurden.
9. Der erste Zeitgeber läuft ab. Wird das entsprechende Intervall von einem Speicher gespeichert, so kann das Intervall aus dem Speicher entfernt oder als ungeschützt markiert werden.
10. Der Empfänger empfängt zusätzliche Protokolldateneinheiten.
11. Nach einer weiteren vordefinierten Bedingung wird die nächste Statusmeldung erzeugt und gemäß einer entsprechenden Überprüfung fehlerhafter PDUs gesendet. Die neue Statusmeldung umfasst nur Informationen über Protokolldateneinheiten, die nicht von einem der Zeitgeber, die noch nicht abgelaufen sind, geschützt sind. Im Beispiel gemäß 3 berichtet der Empfänger über die in den Schritten 8 und 10 empfangenen Pakete, d.h. der Empfänger berichtet bei 100 ms über notwendige weitere Neuübertragungen im Intervall [x, x + 15] sowie über neu empfangene Protokolldateneinheiten im Intervall [x + 26, x + 39]. Er berichtet nicht über [x + 16, x + 25), weil dieses Intervall durch den zweiten Zeitgeber geschützt ist, der seit Schritt 7 noch nicht abgelaufen ist.

Die obige Prozedur wird so lange wiederholt, bis sämtliche Datenpakete übertragen sind. Der Fachmann weiß, dass die Zeitmessung des Empfangs von Daten in den Schritten 4, 8 und 10 vom Verhalten des Absenders sowie den Eigenschaften der Verbindungsstrecke abhängt, während der Ablauf der Zeitgeber im Empfänger bestimmt wird. Folglich kann ein Empfang von Datenpaketen zur jeder Zeit während der Prozedur stattfinden, z.B. kann Schritt 4 auch gleichzeitig mit den Schritten 2 oder 3 stattfinden. Ferner gibt es auch keine verbindliche Relation zwischen den Schritten 8 und 9, obgleich die Zeitgeber vorzugsweise auf mindestens eine Umlaufzeit gesetzt sind. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform läuft der erste Zeitgeber zur selben Zeit ab, zu der die entsprechenden Neuübertragungen empfangen werden.
Für die Bedingungen, die weitere Statusmeldungen in den Schritten 5 und 10 auslösen, existieren mehrere Optionen. In vielen Fällen fordert der Absender eine Statusmeldung an, z.B. durch Setzen eines Pollbits in einer PDU. Eine weitere Option besteht im Senden von Statusmeldungen auf einer regulären Basis, z.B. nach einer vordefinierten Anzahl von empfangenen Protokolldateneinheiten, in vordefinierten Zeitintervallen, entweder gemessen in Millisekunden oder nach der Anzahl von Übertragungszeitintervallen TTI. Alternativ oder zusätzlich können Statusmeldungen am Ende einer vordefinierten Anzahl von Paketen einer höheren Schicht gesendet werden, d.h. am Ende von SDUs, was vorteilhaft ist, da die weitere Verarbeitung einer SDU nur nach Beendigung durchgeführt werden kann. Um eine effektive Übertragung von Statusmeldungen zu ermöglichen wird vorgeschlagen, eine Statusmeldung dann zu senden, wenn sie in eine definierte Anzahl von Protokolldateneinheiten passt. Wird ein geschätzter PDU-Zähler (EPC) verwendet, so kann der Auslöser auch der EPC-Ablauf sein. Noch weitere Alternativen können in einer definierten Anzahl fehlerhafter Protokolldateneinheiten bestehen, oder darin, dass ein definierter Bruchteil des Empfängerfensters oder ein Puffer gefüllt ist. Kombinationen von oder die gleichzeitige Verwendung mehrerer Bedingungen sind möglich. Die Alternative, welche die schnellste Neuübertragung ermöglicht, ist, dass eine Statusmeldung gesendet wird, sobald eine fehlerhafte PDU erkannt wird. Im Falle einer großen Anzahl von Paketverlusten erfordert dies jedoch eine große Anzahl von Zeitgebern und Statusmeldungen.
Die Anzahl notwendiger Zeitgeber entspricht der Anzahl von Statusmeldungen, die vor dem Ablauf des ersten Zeitgebers gesendet werden. Äquivalent zu einer Vielzahl von Zeitgebern kann ein einziger Zeitgeber verwendet werden, wenn jedes Intervall an einem festgelegten entsprechenden Schwellenwert des einzigen Zeitgebers vom Schutz freigegeben wird. Gemäß einer weiteren bevorzugten Option für die Implementierung umfasst die Zeitmesseinheit zwei im folgenden als Intervallzeitgeber und Zeitablaufzeitgeber bezeichnete Zeitgeber. Der Ablaufwert des Zeitablaufzeitgebers entspricht der Schwelle, nach welcher ein Datenpaket ein zweites Mal in einer Statusmeldung angefordert werden kann.
Wenn eine erste Statusmeldung gesendet wird, werden beide Zeitgeber mit einer Anzeige gestartet, dass der Zeitablaufzeitgeber der ersten Statusmeldung entspricht. Wird eine zweite Statusmeldung gesendet, bevor der Zeitablaufzeitgeber abgelaufen ist, so wird der vorliegende Wert des Intervallzeitgebers mit einer Anzeige der zweiten Statusmeldung gespeichert. Der Intervallzeitgeber wird zurückgesetzt und erneut gestartet. Für jede weitere Statusmeldung, die gesendet wird, bevor der Zeitablaufzeitgeber abgelaufen ist, wird der vorliegende Wert des Intervallzeitgebers erneut mit einer Anzeige der entsprechenden Statusmeldung gespeichert und der Intervallzeitgeber wird wiederum zurückgesetzt und erneut gestartet.
Wenn der Schwellenwert vom Zeitablaufzeitgeber erreicht ist deutet dies an, dass die in der ersten Statusmeldung angezeigten Datenpakete in einer weiteren Statusmeldung erneut angefordert werden können, wenn sie weiterhin fehlerhaft sind. Der Zeitablaufzeitgeber wird der zweiten Statusmeldung zugeordnet und erneut gestartet, wobei die Schwelle auf den Wert des Intervallzeitgebers gesetzt ist, der für die zweite Statusmeldung gespeichert ist, d.h. der Zeitablaufzeitgeber wird so gesetzt, dass er nach dem gespeicherten Intervallzeitgeberwert abläuft. Wird die Schwelle erreicht, so wird dieselbe Prozedur für jede weitere Statusmeldung, für die ein Wert des Intervallzeitgebers gespeichert ist, wiederholt. Erreicht der Intervallzeitgeber die Schwelle des Zeitablaufzeitgebers, so gibt dies an, dass jedes fehlerhafte Datenpaket in einer Statusmeldung angefordert werden kann. Diese Implementierung der Zeitmesseinheit begrenzt die Anzahl der Zeitgeber, die für das Rückverfolgen der Statusmeldungen notwendig sind, während eine präzise Zeitmessung sichergestellt wird.
Ein erfindungsgemäßer Empfänger ist in der 4 dargestellt. Insbesondere wenn der Empfänger ein Benutzergerät ist, enthält dieser Hardwarekomponenten wie ein Display, eine Tastatur, ein Mikrophon sowie einen Lautsprecher, die der besseren Überschaubarkeit halber weggelassen wurden. Der Empfänger weist ein Verarbeitungssystem PS zum Implementieren des Protokollstapels der Kommunikationsvorrichtung und zum Steuern der oben erwähnten Hardwarekomponenten auf. Der Stapel enthält neben anderen Schichten eine Bitübertragungsschicht PL, eine RLC-Schicht und eine Anwendungsschicht AL. Drahtlose Signale werden über eine An tenne ANT empfangen oder ausgesendet, und die Signale werden für die drahtlose Verbindungsstrecke WL in einer Übertragungseinheit TM bzw. in einer Empfangseinheit REC dekodiert und kodiert. Eine Erkennungseinheit DU erkennt fehlerhafte Datenpakete, z.B. durch Steuern von Überprüfbits, die in den Paketen der Bitübertragungseinheit enthalten sind. Die Erkennungseinheit kann beispielsweise fehlerhafte Pakete verwerfen.
Das Verarbeitungssystem enthält ferner eine Gruppe von Zeitgebern TI₁ ... TI_n sowie einen Speicher MEM mit Abschnitten 1, ... n, die den Zeitgebern TI entsprechen und die Datenpakete im Empfängerfenster identifizieren, die durch einen bestimmten Zeitgeber TI_i geschützt sind. Eine Steuereinheit CT ist zur Durchführung der Schritte des oben beschriebenen Verfahrens ausgestaltet. Insbesondere bestimmt die Steuereinheit CT, ob eine Statusmeldung S erforderlich ist. In diesem Fall werden Kennungen der fehlerhaften Pakete in die Statusmeldung eingeschlossen, es sei denn der Speicher MEM zeigt an, dass das Datenpaket in einer vorhergehenden Statusmeldung enthalten war und der entsprechende Zeitgeber TI_i nicht abgelaufen ist. Die Statusmeldung wird dann von einer Kommunikationseinheit CU in der RLC-Schicht initiiert und von der Übertragungseinheit TM in der Bitübertragungsschicht über die Antenne ANT an den Absender am entfernten Ende der drahtlosen Verbindungsstrecke WL gesendet. Es ist möglich, die obigen Einheiten entweder als Hardware zu implementieren, oder als in dem Verarbeitungssystem PS einer Vorrichtung ausgeführte Software oder als Kombination von Hard- und Software.
Wird das vorgeschlagene Verfahren mit Paketzählern anstelle von Zeitgebern implementiert, so bestehen verschiedene vorteilhafte Optionen. Gemäß einer ersten Option werden Statusmeldungen in periodischen Zeitintervallen SI gesendet, die einer Anzahl von f = RTT/SI Statusmeldungen pro Umlaufzeit RTT entsprechen. Aufgrund der regulären Statusintervalle ist keine Durchführung einer Überprüfung, ob die Zeitmesseinheit eine bestimmte Schwelle erreicht hat, erforderlich, wenn die Datenpakete für weitere Statusmeldungen geeignet ausgewählt werden. Zu diesem Zweck speichert ein Zähler die Nummer x_n von empfangenen PDUs zwischen der vorhergehenden Statusmeldung S_n-1 und S_n für jede Statusmeldung S_n.
Mit VR(H) als höchste empfange Folgenummer enthält die Statusmeldung S_n die fehlerhaften Datenpakete in den Intervallen [VR(H) – x_n; VR(H)] und [VR(R);

VR(R) ist das erste unbestätigte Datenpaket in dem Empfängerfenster, d.h. die niedrigere Bereichsgrenze des Empfängerfensters. Wird eine Statusmeldung von dem Absender angefordert, z.B. durch Setzen eines Pollbits in einer PDU, so wird eine Statusmeldung nur für fehlerhafte Pakete in dem Intervall [VR(R);

gesendet, wobei x'_n die erneut übertragene PDU mit der höchsten Folgenummer ist, die seit der letzten Statusmeldung empfangen wurde. Die Statusmeldung wird gespeichert, und die verbleibenden Datenpakete, für die der Status angefordert wurde, werden in die Statusmeldung eingeschlossen, wenn die entsprechende Schwelle erreicht ist.
Gemäß einer zweiten Option wird eine Statusmeldung vom Empfänger alle x₀ PDUs gesendet, d.h. die Zeitmesseinheit ist ein Paketzähler, der das Senden der Statusmeldungen bestimmt. Die Zeit zwischen zwei Statusmeldungen ist ST = x₀/r, wobei r die Übertragungsrate von PDUs ist. r kann beispielsweise geschätzt, gemessen oder von konfigurierten Parametern abgelesen werden. Eine Anzahl von f = RTT/ST Statusmeldungen wird pro Umlaufzeit RTT gesendet. Werden reguläre Statusintervalle vorausgesetzt, so muss keine Überprüfung, ob die Zeitmesseinheit eine bestimmte Schwelle erreicht hat, für eine geeignete Auswahl der Datenpakete in weiteren Statusmeldungen durchgeführt werden. Gemäß der Erfindung umfasst die Statusmeldung in diesem Fall die Intervalle [VR(H) – x₀; VR(H)] und [VR(R); VR(H) – f'x₀]. Wie gemäß der ersten Option sind unnötige Neuübertragungen von Paketen mit Folgenummern nahe VR(R) nicht ausgeschlossen. Dies ist jedoch häufig von Vorteil, da Verzögerungen dieser Pakete höchst kritisch sind. Alternativ können unnötige Neuübertragungen auf einfache Weise durch Selektieren dieser Intervalle [VR(H) – x₀; VR(H)], [VR(H) – (f' + 1)x₀; VR(H) – f'x₀], VR(H) – (2f' + 1)x₀; VR(H) – 2f'x⁰] ... vermieden werden, für welche die obere Bereichsgrenze größer ist als VR(R).
Diese Ausführungsform ist einfach zu implementieren, jedoch hängt die Effizienz von der Voraussetzung ab, dass der Wert des Paketzählers der abgelaufenen Zeit entspricht. Vorzugsweise wird der Wert von f' deshalb angepasst, sobald Änderungen in der Übertragungsrate identifiziert werden, um so unnötige Neuübertragungen oder verzögerte Statusmeldungen zu vermeiden. Um eine Überlastung des Algorithmus zu vermeiden, z.B. am Ende einer Übertragung, besteht die Möglichkeit, stets eine vollständige Statusmeldung für das Empfängerfenster nach einer entsprechenden Anforderung des Absenders zu senden, oder einen vollständigen Status zu senden, wenn keine Pakete für eine Zeitdauer empfangen werden, die z.B. festgesetzt oder eine Funktion von f' sein kann. Bei beiden Optionen mit einem Paketzähler als Zeitmesseinheit können Intervallbereichsgrenzen durch einen Korrekturwert angepasst werden, um beispielsweise durch Neuübertragungen verursachte Verzögerungen zu berücksichtigen oder für eine Sicherheitsspanne zu sorgen.
Die obigen Ausführungsformen lösen die Aufgaben der Erfindung in bewundernswerter Form. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass Abweichungen durch den Fachmann möglich sind, ohne dass vom Umfang der Erfindung, der lediglich durch die Ansprüche begrenzt ist, abgewichen wird.

Claims

Verfahren zum Anzeigen fehlerhafter Datenpakete (D) von einem Empfänger (RE) an einen Absender (TR), wobei fehlerhafte Datenpakete (D) erkannt werden und eine erste Statusmeldung (S₁) umfassend eine Anzeige fehlerhafter Datenpakete (D) von dem Empfänger (RE) an den Absender (TR) gesendet wird und eine erneute Übertragung fehlerhafter Datenpakete gemäß der ersten Statusmeldung (S₁) durchgeführt wird, wobei der Empfänger (RE) eine Zeitmesseinheit gemäß dem Versenden der ersten Statusmeldung (S₁) initialisiert, der Empfänger (RE) bestimmt, daß eine weitere Statusmeldung (S₂), die fehlerhafte Datenpakete anzeigt, erforderlich ist und der Empfänger die weitere Statusmeldung (S₂) sendet, dadurch gekennzeichnet, daß fehlerhafte Datenpakete für die weitere Statusmeldung (S₂) selektiert werden, wobei fehlerhafte Datenpakete nicht selektiert werden, wenn sie in der ersten Statusmeldung (S₁) angezeigt sind und für die die Zeitmesseinheit keine Schwelle erreicht hat, und daß Anzeigen der selektierten Datenpakete in die weitere Statusmeldung (S₂) aufgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zeitmesseinheit ein Zeitgeber ist (TI₁, TI2) und die Schwelle der Ablauf des Zeitgebers (TI₁, TI2) ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Zeitgeber (TI₁, TI2) einen Schwellenzeitgeber mit der Schwelle und einen Intervallzeitgeber umfaßt, wobei der Schwellenzeitgeber und der Intervallzeitgeber gemäß dem Versenden der ersten Statusmeldung (S₁) gestartet werden, wobei der Wert des Intervallzeitgebers gespeichert wird, wenn eine nachfolgende Statusmeldung (S) gesendet wird und der Intervallzeitgeber rückgesetzt und erneut gestartet wird, und wobei der Schwellenzeitgeber rückgesetzt und erneut gestartet wird, wenn er die Schwelle erreicht, und die Schwelle auf den gespeicherten Wert des Intervallzeitgebers gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zeitmesseinheit ein Paketzähler ist und wobei die Schwelle ein Zählerwert ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine weitere Schwelle der weiteren Statusmeldung (S₂) entspricht, der Empfänger (RE) bestimmt, daß mindestens eine dritte Statusmeldung (S₃) erforderlich ist und fehlerhafte Datenpakete (D) für die dritte Statusmeldung (S₃) selektiert werden, und wobei eine Anzeige eines fehlerhaften Datenpakets nicht für die dritte Statusmeldung (S₃) selektiert wird, wenn eine Überprüfung angibt, daß das Paket in einer vorangegangenen Statusmeldung (S₁, S₂) enthalten ist und die entsprechende Schwelle nicht erreicht ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Statusmeldung (S) ausgelöst wird von mindestens einer Bedingung aus einer Gruppe umfassend einen Empfang einer Sendeanforderung, eine vordefinierte Anzahl von empfangenen Datenpaketen (D), das Erreichen der Schwelle oder eines definierten Bruchteils der Schwelle von der Zeitmesseinheit, das Ende oder den Anfang eines Datenpakets aus einer höheren Schicht eines Protokollstapels, die Größe eines Inhalts einer Statusmeldung (S), eine Anzahl von Datenpaketen (D), die als fehlerhaft erkannt sind, und den Empfang von Datenpaketen (D) aus einem vorbestimmten Bruchteil eines Empfängerfensters (RW).
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zeit zwischen zwei nachfolgenden Statusmeldungen (S) niedriger ist als eine Umlaufzeit zwischen dem Absender (TR) und dem Empfänger (RE).
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Daten über Kanäle mit unterschiedlichen Eigenschaften übertragen werden können, und wobei mindestens eine Schwelle gemäß der Eigenschaften des für den Datentransfer verwendeten Kanals bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Empfänger (RE) eine Information dahingehend speichert, welche Datenpakete in den Statusmeldungen identifiziert sind.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Information mindestens eine Bereichsgrenze eines Intervalls von Folgenummern identifiziert, wobei das Intervall Pakete (D) umfaßt, die in einer der Statusmeldungen (S) angezeigt sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schwelle einer Umlaufzeit entspricht.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Schwelle durch einen Korrekturwert für die Umlaufzeit angepaßt ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Statusmeldung (S) Anzeigen sämtlicher korrekt empfangener Datenpakete umfaßt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Datenpakete (D) Funkübertragungssteuerungsprotokolldateneinheiten sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Datenpakete (D) Pakete einer Bitübertragungsschicht (PL) in einem Protokollstapel sind.
Empfänger für ein Kommunikationssystem für die Übertragung von Datenpaketen (D), wobei der Empfänger (RE) eine Einheit (DU) zum Erkennen fehlerhafter Datenpakete und eine Kommunikationseinheit (CU) zum Initiieren von Statusmeldungen (S) mit einer Anzeige fehlerhafter Datenpakete an einen Absender (TR) in dem Kommunikationssystem umfaßt, wobei der Empfänger (RE) eine Zeitmesseinheit enthält und ausgestaltet ist, um die Zeitmesseinheit gemäß der Initiierung einer ersten Statusmeldung (S₁) zu initialisieren, und wobei der Emp fänger (RE) eine Steuereinheit (CT) enthält, die ausgestaltet ist zum Bestimmen, daß eine weitere Statusmeldung (S₂) erforderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (RE) eine Einheit zum Selektieren fehlerhafter Datenpakete zur Anzeige in der weiteren Statusmeldung (S₂) enthält, wobei fehlerhafte Datenpakete nicht selektiert werden, wenn die Datenpakete in der ersten Statusmeldung (S₁) angezeigt sind und für die die Zeitmesseinheit keine Schwelle erreicht hat, und die Kommunikationseinheit (CU) die weitere Statusmeldung (S₂) umfassend Anzeigen der selektierten Datenpakete initiiert.
Empfänger nach Anspruch 16, wobei der Empfänger eine Funkbasisstation, ein Benutzergerät (UE) oder ein Funknetzsteuergerät ist.
Empfänger nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei der Empfänger ausgestaltet ist, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 durchzuführen.
Computerprogramm, wobei das Programm Code umfaßt, der ausgestaltet ist, um, bei Anwendung auf einem Computer, ein Verfahren zum Anzeigen fehlerhafter Datenpakete (D) von einem Empfänger (RE) an einen Absender (TR) durchzuführen, wobei fehlerhafte Datenpakete (D) erkannt werden und eine erste Statusmeldung (S₁) umfassend eine Anzeige fehlerhafter Datenpakete (D) von dem Empfänger (RE) an den Absender (TR) gesendet wird und eine erneute Übertragung fehlerhafter Datenpakete gemäß der ersten Statusmeldung (S₁) durchgeführt wird, wobei der Empfänger (RE) eine Zeitmesseinheit gemäß dem Versenden der ersten Statusmeldung (S₁) initialisiert, der Empfänger (RE) bestimmt, daß eine weitere Statusmeldung (S₂), die fehlerhafte Datenpakete anzeigt, erforderlich ist und der Empfänger die weitere Statusmeldung (S₂) versendet, dadurch gekennzeichnet, daß das Programm ausgestaltet ist, fehlerhafte Datenpakete für die weitere Statusmeldung (S₂) zu selektieren, wobei fehlerhafte Datenpakete nicht selektiert wer den, wenn sie in der ersten Statusmeldung (S₁) angezeigt sind und für die die Zeitmesseinheit keine Schwelle erreicht hat, und daß Anzeigen der selektierten Datenpakete in die weitere Statusmeldung (S₂) aufgenommen werden.