专利名称：两层网络架构系统、实现方法及其头压缩、无损迁移方法
技术领域：
本发明涉及一种电信系统，尤其涉及一种两层节点网络架构的电信系统、这种系统的实现方法及其头压缩和无损迁移方法。
背景技术：
通用移动电信系统(UMTS)是采用宽带码分多址(WCDMA)空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统。UMTS系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构，包括无线接入网络(RAN，Radio Access Network)和核心网络(CN，Core Network)。其中，无线接入网络用于处理所有与无线有关的功能，而CN处理UMTS系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。CN从逻辑上分为电路交换域(CS，Circuit Switched Domain)和分组交换域(PS，PacketSwitched Domain)。UTRAN、CN与用户设备(UE，User Equipment)一起构成了整个UMTS系统。其系统结构如图1所示。
UTRAN即陆地无线接入网，它包含一个或几个无线网络子系统(RNS，Radio NetwoRK Subsystem)。一个RNS由一个无线网络控制器(RNC)和一个或多个基站(NodeB)组成。RNC与CN之间的接口是Iu接口，NodeB和RNC通过Iub接口连接。在UTRAN内部，无线网络控制器(RNC)之间通过Iur互联，Iur可以是通过RNC之间的直接物理连接或通过传输网连接。RNC用来分配和控制与之相连或相关的NodeB的无线资源。NodeB则完成Iub接口和Uu接口之间的数据流的转换，同时也参与一部分无线资源管理。UTRAN的结构如图2所示NodeB是WCDMA系统的基站，包括无线收发信机和基带处理部件。通过标准的Iub接口和RNC互连，主要完成Uu接口物理层协议的处理。它的功能包括扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能。
RNC是无线网络控制器，用于控制UTRAN的无线资源，主要完成连接建立和断开、切换、宏分集合并、无线资源管理控制等功能。具体如下(1)执行系统信息广播与系统接入控制功能；(2)切换和RNC迁移(Relocation，也可以称为重定位)等移动性管理功能；(3)宏分集合并、功率控制、无线承载分配等无线资源管理和控制功能。
UTRAN中使用了Iu系列接口，包括Iu、Iur和Iub接口。
Iu接口是连接UTRAN和CN的接口。类似于GSM系统的A接口和Gb接口。Iu接口是一个开放的标准接口。Iu接口控制面协议是RAN应用协议(RANAP，RAN Application Protocol)，用户面协议是GPRS隧道协议(GTP，GPRS Tunneling Protocol)。
Iur接口是连接RNC之间的接口，Iur接口是UMTS系统特有的接口，用于对RAN中移动台的移动管理。比如在不同的RNC之间进行软切换时，移动台所有数据都是通过Iur接口从正在工作的RNC传到候选RNC。Iur是开放的标准接口。Iur接口控制面协议是RNS应用协议(RNSAP，RNS ApplicationProtocol)，用户面协议是Iur帧协议(Iur FP，Iur Frame Protocol)。
Iub接口是连接NodeB与RNC的接口，Iub接口也是一个开放的标准接口。Iub接口控制面协议是NodeB应用协议(NBAP，NodeB Application protocol)用户面协议是Iub帧协议(Iub FP，Iub Frame Protocol)。
用户通过UMTS网络通信时UTRAN中所使用的用户面和控制面协议栈如图3所示。
图3中无线资源控制(RRC)协议实现的功能包括广播由非接入层提供的信息，广播与接入层相关的信息，建立、维持及释放UE和UTRAN之间的一个RRC连接，建立、重配置及释放无线承载，分配、重配置及释放用于RRC连接的无线资源，RRC连接移动功能管理，为高层协议数据单元(PDU)选路由，请求业务质量(QoS)的控制，UE测量上报和报告控制，外环功率控制，加密控制，慢速动态信道分配，寻呼，空闲模式下初始小区选择和重选，上行链路DCH上无线资源的仲裁，RRC消息完整性保护和CBS控制。
无线链路控制(RLC)协议的功能包括分割和重组，串联，填充，用户数据的传送，错误检测，按序发送高层协议数据单元(PDU)，副本检测，流控，非证实数据传送模式序号检查，协议错误检测和恢复，加密，挂起和恢复功能。RLC协议提供TM、UM和AM三种数据传输模式。TM是透明模式传输，该模式使用固定的SDU大小，对时延要求较高，通常用于传输语音业务或者信令，UM是无应答模式传输，该模式使用可变SDU大小，对时延要求也较高，通常用于传输流媒体等业务，AM是应答模式传输，该模式对时延要求不高，但对误码率要求很高，通常用于传输WWW等数据业务。
媒体接入控制(MAC)协议的功能包括逻辑信道和传输信道之间的映射，为每个传输信道选择适当的传送格式，UE数据流之间的优先级处理，UE之间采用动态预安排方法的优先级处理，下行共享信道(DSCH)和FACH上几个用户的数据流之间的优先级处理，公共传输信道上UE的标识，将高层PDU复接为通过传输信道传送给物理层的传送块，并将通过传输信道来自物理层的传送块复接为高层PDU，业务量检测，动态传输信道类型切换，透明RLC加密，接入业务级别选择。
分组数据聚合协议(PDCP)子层功能在发送与接收实体中分别执行IP数据流的头部压缩与解压缩(如，IPv4和IPv6的TCP/IP和RTP/UDP/IP头压缩)，头部压缩有RFC2507和RFC3095两种算法，头部压缩方法对应于特定的网络层、传输层、或上层协议的组合；传输用户数据，将非接入层送来的PDCP服务数据单元(PDCP-SDU)转发到RLC层，将多个不同的无线承载(RB)复用到同一个RLC实体；为无线承载维护PDCP序列号以支持服务无线网络子系统(SRNS)的无损迁移。PDCP子层使用无线链路控制子层(RLC)提供的业务。
下面参照图4，描述一种现有的两层节点演进架构。
上面描述的现有架构有很多缺点，比如，由于信令和数据都必须在UE、NodeB、RNC和CN之间进行传输，所经过的节点数众多，导致处理和传输的时延较大，同时数据传输出错的可能性随着节点数的增多而增大，而重传次数的增多也导致了时延增大，降低了系统的效率。协议层的复杂性也同样导致了时延和处理效率问题。这些问题都会严重影响高速数据业务的速率，使得高速数据业务的QoS无法得到保障。
为了减少现有无线接入网络对QoS的影响，同时也为了提高无线接入网络和核心网络资源使用的效率，出现了很多解决该问题的方法，主要是将无线接口协议栈或用户面协议栈的下移，将协议栈移到NodeB上，这样无线接口协议栈靠近空口，使得反应时间缩短，提高了数据传输性能。同时节点数的减少也较好的解决了传输时延和处理效率问题。
目前在3GPP中，各厂商都在积极研究长期演进(LTE，Long TermEvolution)，LTE的目的是提供一种能够降低时延、提高用户数据速率、改进的系统容量和覆盖的低成本的网络。其提出了只使用PS域业务，承载网络都为IP承载，语音使用PS域的VOIP业务。LTE提出3G演进的一系列目标，下面是其中比较突出的几点●显著提高峰值数据速率，比如下行链路100Mbps和5上行链路0Mbps；●实现低于10ms的无线接入网络延迟(用户平面用户设备-UE)；●显著降低控制面延迟，包括尽可能以不到100ms的时间，从预占状态开始交换用户平面数据(不包括下行链路寻呼延迟)；●降低资本支出(CAPEX)和运营支出(OPEX)(包括回程成本)；●实现从Rel-6UTRA无线接口和体系结构经济高效地演进；
●高效地支持不同类型的业务，特别是来自PS域的业务，比如VOIP及Presence业务。
随着节点数的减少和CS域的消失，需要考虑一种演进架构及协议层的重新优化配置。
在当前的LTE架构演进项目中，一种比较流行的方案是两层节点架构。如图4所示，该架构由IAGW和ERS两层节点组成。ERS是演进的Node B，具有以前RNC的大部分功能，并采取新的物理层技术，比如OFDM，IAGW具有部分SGSN的功能和以前GGSN的功能。
此外，还有一种现有的两层节点演进架构，如图5所示。在这种架构下，接入网内的RNC分为用户面和控制面，采用Iub Flex和Iu Flex接口，核心网可以采用一层节点或两层节点。
以上两种现有的演进架构缺点在于，只提出一些架构形式，即通过减小节点数来达到减少时延等目的，并没有具体的功能划分和详细描述，更没有涉及到协议层的具体配置及功能的重分配。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电信系统及其实现方法，该系统基于两层节点的架构，采用一种新的用户面协议栈，后面将详细描述协议栈中各个协议实体的功能。
本发明的另一目的在于提供一种基于上述电信系统的头压缩方法。将头压缩模块上移到IAGW侧，提前完成头压缩，节省了IAGW与ERS之间的传输带宽，减少了包的传输时延和传输包损失。
本发明的另一目的在于提供一种基于上述电信系统的无损迁移方法。将无线接口协议栈或用户面协议栈下移到NodeB上，这样无线接口协议栈靠近空口，使得反应时间缩短，提高了数据传输性能。而改进数据传输性能的一个重要方面就是适应演进架构的特性，优化现有信令流程。
一方面，提供一种两层节点网络架构的电信系统，这两层节点包括边缘无线基站(ERS)和IP接入网关(IAGW)，其中，边缘无线基站(ERS)是三层网络架构电信系统内基站(NodeB)节点和无线网络控制(RNC)节点结合后形成的。在这两层节点上的各个协议实体中，一个协议实体包括头压缩模块，另一个协议实体包括无损迁移模块。
在上述系统中，IP接入网关(IAGW)上的分组数据聚合协议(PDCP’)实体包括头压缩模块。
上述IP接入网关(IAGW)上进一步包括与分组数据聚合协议(PDCP’)实体相连的GPRS隧道协议/用户数据报协议/互连网协议(GTP/UDP/IP)实体；与GPRS隧道协议/用户数据报协议/互连网协议(GTP/UDP/IP)实体相连的L2物理层协议实体；与L2物理层协议实体相连的L1物理层协议实体。
在上述系统中，边缘无线基站(ERS)上的无线链路控制(RLC’)协议实体包括无损迁移模块。
上述边缘无线基站(ERS)上的无线链路控制(RLC’)协议实体进一步包括，三层网络架构电信系统内无线网络控制(RNC)节点上无线链路控制(RLC)实体中的所有功能模块。
上述边缘无线基站(ERS)上进一步包括与无线链路控制(RLC’)协议实体相连的媒体接入控制(MAC)协议实体；与媒体接入控制(MAC)协议实体相连的L1物理层协议实体。
上述各协议实体包括，三层网络架构电信系统内无线网络控制(RNC)节点上相应协议实体中的所有功能模块。
另一方面，提供一种电信系统两层节点网络架构的实现方法，该两层节点包括边缘无线基站(ERS)和IP接入网关(IAGW)，其中，边缘无线基站(ERS)节点是三层网络架构电信系统内基站(NodeB)节点和无线网络控制(RNC)节点结合后形成的。该方法包括步骤A、在边缘无线基站(ERS)节点上形成与三层网络架构电信系统内无线网络控制(RNC)节点上各个协议实体分别对应的协议实体之后，去掉其中的分组数据聚合协议(PDCP)实体；B三层网络架构电信系统内无线网络控制(RNC)节点上分组数据聚合协议(PDCP)实体中的头压缩模块移到所述两层节点上，形成一个协议实体，同时，该分组数据聚合协议(PDCP)实体中的无损迁移模块移到所述两层节点上，形成另一个协议实体。
上述步骤B进一步包括该分组数据聚合协议(PDCP)实体中的头压缩模块上移至IP接入网关(IAGW)，形成该IP接入网关上的分组数据聚合协议(PDCP’)实体。
上述步骤B进一步包括该分组数据聚合协议(PDCP)实体中的无损迁移模块下移至边缘无线基站(ERS)上的无线链路控制协议实体，形成增加功能后的无线链路控制(RLC’)协议实体。
还有一方面，提供一种头压缩模块进行头压缩的方法。在无线网络控制(RNC)节点上分组数据聚合协议(PDCP)实体中的头压缩模块上移至IP接入网关(IAGW)上的分组数据聚合协议(PDCP’)实体之后，该方法包括A、边缘无线基站(ERS)利用IP接入网关(IAGW)的存储器中保存的压缩配置参数进行头压缩算法的选择和头压缩参数的配置和协商；B、由所选择的压缩算法根据数据流的特征在IP接入网关(IAGW)上的头压缩模块和用户设备(UE)上的解头压缩模块之间建立头压缩上下文；C、该头压缩模块和该解头压缩模块根据所建立的头压缩上下文对数据包相继进行压缩与解压缩。
上述步骤A进一步包括边缘无线基站(ERS)从IP接入网关(IAGW)发来的指令中提取头压缩配置参数并保存起来，然后通过陆地无线接入网(UTRAN)向用户设备(UE)发送头压缩参数；用户设备(UE)分析收到的头压缩参数之后，对解头压缩模块进行参数的配置和协商。
上述步骤B进一步包括数据收发两端利用未压缩的初始数据包来建立数据流的上下文。
上述步骤C进一步包括压缩后的数据包经由GPRS隧道协议用户面(GTP-U)的隧道封装和IP路由传输到达边缘无线基站(ERS)；边缘无线基站(ERS)对收到的数据包解隧道封装后转交给无线链路控制(RLC’)协议实体，由该协议实体通过空中接口向用户设备(UE)发送；用户设备(UE)上的分组数据聚合协议(DPCP’)解压缩模块根据所建立的上下文对收到的数据包进行解压缩。
上述步骤C中的压缩是对GPRS隧道协议用户面(GTP-U)层以上的部分进行的。
最后一方面，提供一种无损迁移模块进行无损迁移的方法。在无线网络控制(RNC)节点上分组数据聚合协议(PDCP)实体中的无损迁移模块下移至边缘无线基站(ERS)上的无线链路控制(RLC’)协议实体之后，该方法包括A、在RLC服务数据单元传送期间，发送端上与接收端上的无线链路控制(RLC’)协议实体各自更新自身维护的RLC序列号；B、在无损迁移模块执行从服务边缘无线基站(SERS)到目标边缘无线基站(TERS)的上下文转移时，服务边缘无线基站(SERS)从本地的无线链路控制(RLC’)协议实体获得RLC服务数据单元序列号，通过IP接入网关(IAGW)发送给目标边缘无线基站(TERS)；C、用户设备(UE)和目标边缘无线基站(TERS)之间交换各自维护的RLC序列号，来证实已发送但还未被接收确认的RLC服务数据单元的接收情况；D、在重定位完成之后，数据发送从第一个未被证实的RLC服务数据单元开始。
上述步骤A进一步包括当收到一个完整的服务数据单元时，接收端上的无线链路控制(RLC’)协议实体递加其维护的接收RLC序列号，同时向发送端上的无线链路控制(RLC’)协议实体发送确认消息。
上述步骤A进一步包括当收到确认消息时，发送端上的无线链路控制(RLC’)协议实体递加其维护的发送RLC序列号，同时删除重传缓冲区内与该服务数据单元对应的所有协议数据单元。
上述步骤B进一步包括服务边缘无线基站(SERS)通过原语直接从本地的无线链路控制(RLC’)协议实体获得RLC服务数据单元序列号。
上述步骤C进一步包括交换完各自维护的RLC序列号之后，用户设备(UE)和目标边缘无线基站(TERS)各自通知本地无线链路控制(RLC’)协议实体重置当前要发送的RLC服务数据单元的帧号。
上述步骤C进一步包括用户设备(UE)和目标边缘无线基站(TERS)各自通过原语通知本地无线链路控制(RLC’)协议实体。
本发明具有许多优势和特点，以下是其中的主要优点。
本发明提出的无线通信系统，在网络演进的两层节点架构下，采用了新的用户面协议栈，可提高业务数据传输效率，减小传输时延。这些有益效果体现在1)头压缩功能上移到IAGW侧，提前完成头压缩，节省了IAGW与ERS之间的传输带宽，减少了包的传输时延和传输包损失。
2)头压缩功能上移到IAGW侧，IAGW作为锚点，在切换迁移中不需要转移压缩的上下文(Context)，便于快速切换迁移。
3)空口协议栈的下移，减小了传输时延对用户QoS的影响，提高了传输效率。
4)节点数和接口数都大大减少，降低了处理开销和传输开销，减少了时延并提高了效率。
5)ERS和IAGW之间使用了Iu-flex接口，有效地避免了单点故障，同时便于实现负荷分担。
6)该方案最大限度的重用了现有协议，UTRAN架构可以平滑演进。
本发明提出的基于上述通信系统的头压缩方法，将头压缩功能上移到IAGW侧，提前完成头压缩，节省了IAGW与ERS之间的传输带宽，减少了数据包的传输时延和传输包损失。
本发明提出的基于上述通信系统的无损迁移方法是基于一种两层节点的网络演进架构。由于新的两层节点网络结构和用户平面协议都得到了优化，所以使用本发明提供的迁移流程，可提高UE切换流程的效率，减小迁移中断时间。
图1是UMTS的系统结构示意图；图2是UTRAN的网络结构示意图；图3示出UTRAN控制面和用户面协议栈；图4示出一种现有的两层节点网络演进架构；图5示出另一种现有的两层节点网络演进架构；图6示出按照本发明所述的演进架构用户面协议栈；图7是按照本发明一个实施例所述的无损迁移流程图。
具体实施例方式
下面参照图6，描述本发明提出的两层节点网络架构的电信系统。
网络侧只有ERS和IAGW这两层节点。从无线接口用户面协议栈来看，ERS具有物理层(L1)、MAC层、RLC’层，IAGW具有新的PDCP’层、GPRS隧道协议/用户数据报协议/互连网协议(GTP/UDP/IP)层、L2和L1物理层。Iu-flex接口是ERS和IAGW的接口，使用IP传输。
其中L1层和MAC层基本类似现有Rel6的物理层和MAC层。L1是演进网络的物理层，可使用OFDM，MIMO等技术提高空口频谱效率。MAC是无线接口协议栈的MAC层，具有MAC-d、MAC-c/sh、MAC-b、MAC-hs、MAC-es和MAC-e等实体，基本在Rel6的基础上没有多大变动，不同的是由原来在RNC和Node B分散的实体变成都集中在ERS，加快了空口的调度能力。
网络侧和UE中的对等RLC’层完成以前RLC层的功能，同时由于原来的PDCP层已经消失，PDCP层负责的用户数据传输和支持无损迁移的PDCP序列号维护功能下移到RLC’层。本发明中提出的RLC’功能是一个逻辑功能，可以和其他的协议实体合并。
IAGW节点上的GTP/UDP/IP层及L2/L1层的功能与现有协议层的功能相同。PDCP’是新的协议层，功能和接口不同于以前的PDCP，主要负责头压缩功能。
由于ERS处于最后一公里，往往使用低速链路，所以ERS之间的带宽较窄。在此条件下，ERS之间不具有Iur或类似接口，ERS之间的迁移通过与IAGW之间的Iu接口进行消息和数据的转发。
也由于ERS处于最后一公里，Iu链路远离运营商控制范围。任选地，在Iu接口组合使用IPsec等加密技术，保证Iu接口数据传输的安全。
当RLC’配置为顺序递交和确认模式时，RLC’将支持无损迁移，RLC’的配置由控制面的无线资源控制(RRC)协议来控制。为了支持无损迁移，RLC’增加的功能描述如下1)RLC’实体将按照协议[1]5.6.1.1相同的规则维护RLC服务数据单元(RLC SDUs)的序列号。
2)RLC’发送和接收实体将按照协议[1]5.6.1.2相同的规则维持发端和收端RLC SDUs的序列号的同步。
3)当执行SRNS重定位时，序列号在UE和ERS之间进行交换，这些序列号用于证实RLC SDUs发送了但是还没有被接收端确认，在协议[1]5.6.1.3中有相同描述。在重定位完成后，数据发送从第一个未被证实的RLC SDU开始。
4)在ERS重定位时，UE的RLC’实体和ERS的RLC’实体将交换如下信息-UE将发送给ERS下一个期望下行接收的序列号DL-Receive RLC SN；-ERS将发送给UE下一个期望上行接收的序列号UL-Receive RLC SN。
5)在ERS重定位时，原ERS将通过IAGW转发如下数据到目标ERS-期望从UE接收到的下一个RLC SDU的UL_Receive RLC SN(上行接收RLC序列号)；-第一个发送但没有确认的RLC SDU的下行发送RLC序列号(DL_SendRLC SN)；-发送但没有确认的RLC SDUs以及它们的DL_Send RLC SNs；-没有发送的RLC SDU。
下面按照本发明的一个实施例来描述PDCP’实体中的头压缩模块的功能，该功能实现流程如下第一步，头压缩参数的配置和协商。对于RFC2507或者RFC3095协议，其压缩采用的配置参数包括CID_INCLUSION_INFO、MAX-CID、PROFILES等等，配置参数在IAGW启动后保存在IAGW的存储器中。在Iu-flex接口建立无线接入承载(RAB)时，如果要启动压缩算法，则在RANAP协议的RABASSIGNMENT REQUEST消息中携带PDCP’-Info消息单元，PDCP’-Info消息单元携带着压缩算法所需要的配置参数CID_INCLUSION_INFO、MAX-CID、PROFILES等。携带PDCP’-Info信息单元的目的是指示ERS应该建立何种压缩算法，并且配置每种压缩算法的参数。
因此，RAB ASSIGNMENT REQUEST消息需要在其消息单元中增加PDCP’-Info信息单元。
ERS接收到RAB ASSIGNMENT REQUEST消息后，将其PDCP’-Info信息单元中携带的头压缩参数保存在本地，然后采用和现有的头压缩模块完全一样的头压缩参数的配置过程。该过程具体如下头压缩参数通过RB setup过程由UTRAN通知UE。UE将根据这些参数配置PDCP实体，设置profiles，比较参数与自身的支持的能力等。当UE在接收到RB setup并分析了PDCP-info信息单元后，将同UE_CAPABILITY_TRANSFERRED变量存储的值进行比较，例如，如果发现PDCP-info中的参数MAX_CID大于其自身能力(如ROHC上下文会话的最大数量Maximum number of ROHC context sessions)，UE将触发UE CAPABILITY INFORMATION过程，将其支持的Maximum number ofROHC context sessions反馈给UTRAN，UTRAN对该值确认后将发送用户设备能力信息确认(UE CAPABILITY INFORMATION CONFIRM)消息给UE，UE接收到该消息后，将把UE_CAPABILITY_TRANSFERRED的值更新为在该RRC连接上最近一次发送给UTRAN的值。由此完成了UE的算法和参数配置过程。
头压缩参数的协商也采用和现有一样的协商流程，即通过ROHC带内信令(ROHC包和反馈包)来实现的。
第二步，压缩上下文(Context)的建立。当RAB承载和RB承载都建立起来并完成信令处理过程后，将开始数据传输过程。如果起始数据流是上行数据流，则由UE发起头压缩Context建立的过程；如果起始是下行数据流，则由IAGW发起头压缩Context建立过程。头压缩Context在压缩器和解压器之间动态形成，一个新的流的最初传输的数据包并不压缩，两端利用最初的数据包来建立数据流context，该流context包含包头的静态字段值和字段值的变化模式等信息，一旦流context建立后，就可以最大限度地压缩包头。在特定的时间段，比如在错误恢复时，需要发送非压缩的包以重建流context，重建完成后就回到压缩模式。Context的建立将由选择的压缩算法根据不同流的特征来建立。
第三步，压缩与解压缩。当PDCP’层从上层接收到一个数据流后，PDCP’压缩器(假设在IAGW)根据建立的Context开始压缩包，压缩是对GTP-U层以上的部分进行，压缩完成的包交由GTP-U隧道封装和IP层路由传输。压缩包到达ERS并经过解GTP-U隧道封装后转交RLC’，然后经过空中接口传输到UE后，UE的PDCP’解压器将根据建立的Context解压包，解压成功后原始分组数据将恢复，并将转交给PDCP’的上层(应用层)进行处理。
下面按照本发明的一个实施例来描述RLC’协议实体中的无损迁移模块的功能，该功能实现流程如下参见图4和图6，在两层节点架构中，为了保证现有UTRAN架构的平滑演进，最大限度的重用了现有协议。在无线接口侧，ERS由于合并了以前大部分的RNC的功能，除了保留原有的物理层(L1)，又加入了MAC层、RLC’层。在无线接口中，由于原来的PDCP层已经消失，PDCP层负责的用户数据传输和支持无损迁移的PDCP序列号维护功能下移到RLC’层。而在网络侧，ERS沿用了原RNC的Iu接口协议栈。IAGW具有新的PDCP’层以及GTP-U隧道相关协议。其中，新的协议层PDCP’功能和接口不同于以前的PDCP，主要负责头压缩功能和加密功能。在此，头压缩功能由从原PDCP实体上移的头压缩模块完成。演进后的两层节点架构，由于无线接口协议栈或用户面协议栈下移，所以减少了传输节点，使得呼叫建立延时和传输延时缩短，提高了数据传输性能。
在演进架构中，当RLC’配置为顺序递交和确认模式时，RLC’将支持无损迁移，RLC’的配置由控制面的RRC协议控制。为了支持无损迁移，在原有的RLC层中增加的功能如下1)RLC’实体将维护RLC SDU的序列号。当收到了一个完整的RLC SDU时，接收端RLC’实体将其维护的接收RLC序列号增加1，同时向发送端RLC’实体发送确认消息。当发送端的RLC’实体收到对端RLC’实体发来的确认消息，发送端RLC’实体将其维护的发送RLC序列号增加1，同时删除重传缓冲区内与该SDU对应的所有协议数据单元(PDU)。
2)当执行无损迁移流程时，UE和目标ERS交换各自维护的RLC序列号，用于证实发送了但是还没有被接收端确认RLC SDU的接收情况。在重定位完成后，数据发送从第一个未被证实的RLC SDU开始。
下面参照图7，描述RLC’协议实体中的无损迁移模块完成的整个无损迁移流程。
在步骤1，服务边缘无线基站(SERS)根据所收集的测量数据判决UE需向目标边缘无线基站(TERS)切换。由于在演进架构中，SERS与TERS间无Iur接口，无法交流数据。SERS判决在硬切换的同时Iu接口需进行重定位，向IAGW发送重定位要求(RELOCATION REQUIRED)消息，触发重定位(Relocation)过程。
在步骤2，IAGW收到RELOCATION REQUIRED消息后，发送重定位请求(RELOCATION REQUEST)消息至TERS，请求TERS为UE预分配所需要资源。
在步骤3，TERS接收到RELOCATION REQUEST消息后，启动相关的资源分配程序，建立RRC连接、RAB承载。建立RLC/MAC实体，建立新的无线链路，并启动新的无线链路上的发送和接收；同时启动建立用于分组交换RAB的GTP-U隧道(GTP-U Tunnels for PS RABs)来传输承载，建立TERS与IAGW之间的用户面承载。在所有必需的资源成功分配后，目标ERS将发送重定位请求应答(RELOCATION REQUEST ACKNOWEDGE)消息到IAGW，确认资源分配成功。
在步骤4，收到RELOCATION REQUEST ACKNOWEDGE消息之后，IAGW认为目标系统资源分配已经准备就绪，决定继续进行重定位流程。此时IAGW将发送重定位命令(RELOCATION COMMAND)消息到SERS，通知SERS触发重定位的执行。
在步骤5，接收到RELOCATION COMMAND消息后，SERS终止重定位准备过程，并进行如下操作。向本地RLC发送停止(STOP)命令，要求RLC停止与UE之间的数据交流；通过GTP-U通道向TERS转发本地缓存的数据；SERS通过原语从RLC’层获得当前期望接受或待发送的RLC SDU帧号和GTP帧号，并通过IAGW向TERS发送前向SRNS上下文(FORWARD SRNSCONTEXT)消息，将获得的帧号发给TERS。同时，SERS读取RELOCATIONCOMMAND消息的目标RNC到源RNC透明容器(Target RNC To Source RNCTransparent Container)参数中的物理信道重配置(PHYSICAL CHANNELRECONFIGURATION)参数，准备硬切换消息PHYSICAL CHANNELRECONFIGURATION，通过Uu接口发送至UE，触发UE接入目标小区。
在步骤6，接收到PHYSICAL CHANNEL RECONFIGURATION消息后，UE将停止与SERS交流数据，并按照重配置消息提供的信息接入目标小区。当成功地接入目标小区后，UE将发送物理信道重配置完成(PHYSICALCHANNEL RECONFIGURATION COMPLETE)消息，通知TERS切换成功，触发TERS重定位的执行。UE通过读PHYSICAL CHANNELRECONFIGURATION消息中的PDCP序列号信息(PDCP SN info)参数，获得TERS当前希望接受的上行RLC SDU的帧号。UE获得该帧号后通过原语，通知本地的RLC’实体，由RLC’实体重置当前希望发送的上行RLC SDU的帧号，并删除已确认的RLC SDU。
在步骤7，TERS收到PHYSICAL CHANNEL RECONFIGURATIONCOMPLETE消息后，开始执行SERS的功能，并发送重定位检测(RELOCATION DETECT)消息至IAGW，指出检测到服务无线网络子系统(SRNS，Serving Radio Network Subsystem)进行重定位。IAGW收到该消息后，将用户面由SERS切换至TERS。TERS通过读PHYSICAL CHANNELRECONFIGURATION COMPLETE消息中的PDCP SN info参数，获得UE当前希望接受的下行RLC SDU的帧号。TERS获得该帧号后，通过原语通知本地的RLC’实体，由RLC’实体重置当前希望发送的下行RLC SDU的帧号，并删除已确认的RLC SDU。在重定位完成后，数据发送从第一个未被证实的RLCSDU开始。
在步骤8，TERS通过向IAGW发送重定位完成(RELOCATIONCOMPLETE)消息来通知IAGW，目标ERS已完成RELOCATION过程。IAGW收到RELOCATION COMPLETE消息后，执行Iu释放命令，释放到SERS的Iu接口连接。
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。
权利要求
1.一种两层节点网络架构的电信系统，所述的两层节点包括边缘无线基站(ERS)和IP接入网关(IAGW)，其中，边缘无线基站(ERS)是三层网络架构电信系统内基站(NodeB)节点和无线网络控制(RNC)节点结合后形成的，其特征在于在所述两层节点上的各个协议实体中，一个协议实体包括头压缩模块，另一个协议实体包括无损迁移模块。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于进一步包括IP接入网关(IAGW)上的分组数据聚合协议(PDCP’)实体包括头压缩模块。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于所述IP接入网关(IAGW)上进一步包括与分组数据聚合协议(PDCP’)实体相连的GPRS隧道协议/用户数据报协议/互连网协议(GTP/UDP/IP)实体；与GPRS隧道协议/用户数据报协议/互连网协议(GTP/UDP/IP)实体相连的L2物理层协议实体；与L2物理层协议实体相连的L1物理层协议实体。
4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于进一步包括边缘无线基站(ERS)上的无线链路控制(RLC’)协议实体包括无损迁移模块。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于所述边缘无线基站(ERS)上的无线链路控制(RLC’)协议实体进一步包括，三层网络架构电信系统内无线网络控制(RNC)节点上无线链路控制(RLC)实体中的所有功能模块。
6.如权利要求4所述的系统，其特征在于所述边缘无线基站(ERS)上进一步包括与无线链路控制(RLC’)协议实体相连的媒体接入控制(MAC)协议实体；与媒体接入控制(MAC)协议实体相连的L1物理层协议实体。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于进一步包括所述各协议实体包括，三层网络架构电信系统内无线网络控制(RNC)节点上相应协议实体中的所有功能模块。
8.一种电信系统两层节点网络架构的实现方法，所述的两层节点包括边缘无线基站(ERS)和IP接入网关(IAGW)，其中，边缘无线基站(ERS)是三层网络架构电信系统内基站(NodeB)节点和无线网络控制(RNC)节点结合后形成的，该方法包括步骤A、在边缘无线基站(ERS)节点上形成与三层网络架构电信系统内无线网络控制(RNC)节点上各个协议实体分别对应的协议实体之后，去掉其中的分组数据聚合协议(PDCP)实体；B、三层网络架构电信系统内无线网络控制(RNC)节点上分组数据聚合协议(PDCP)实体中的头压缩模块移到所述两层节点上，形成一个协议实体，同时，所述分组数据聚合协议(PDCP)实体中的无损迁移模块移到所述两层节点上，形成另一个协议实体。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于步骤B进一步包括所述分组数据聚合协议(PDCP)实体中的头压缩模块上移至IP接入网关(IAGW)，形成所述IP接入网关上的分组数据聚合协议(PDCP’)实体。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于步骤B进一步包括所述分组数据聚合协议(PDCP)实体中的无损迁移模块下移至边缘无线基站(ERS)上的无线链路控制协议实体，形成增加功能后的无线链路控制(RLC’)协议实体。
11.一种头压缩模块进行头压缩的方法，在无线网络控制(RNC)节点上分组数据聚合协议(PDCP)实体中的头压缩模块上移至IP接入网关(IAGW)上的分组数据聚合协议(PDCP’)实体之后，该方法包括A、边缘无线基站(ERS)利用IP接入网关(IAGW)的存储器中保存的压缩配置参数进行头压缩算法的选择和头压缩参数的配置和协商；B、由所选择的压缩算法根据数据流的特征在IP接入网关(IAGW)上的头压缩模块和用户设备(UE)上的解头压缩模块之间建立头压缩上下文；C、所述头压缩模块和所述解头压缩模块根据所建立的头压缩上下文对数据包相继进行压缩与解压缩。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于步骤A进一步包括边缘无线基站(ERS)从IP接入网关(IAGW)发来的指令中提取头压缩配置参数并保存起来，然后通过陆地无线接入网(UTRAN)向用户设备(UE)发送头压缩参数；用户设备(UE)分析收到的头压缩参数之后，对解头压缩模块进行参数的配置和协商。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于步骤B进一步包括数据收发两端利用未压缩的初始数据包来建立数据流的上下文。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于步骤C进一步包括压缩后的数据包经由GPRS隧道协议用户面(GTP-U)的隧道封装和IP路由传输到达边缘无线基站(ERS)；边缘无线基站(ERS)对收到的数据包解隧道封装后转交给无线链路控制(RLC’)协议实体，由所述协议实体通过空中接口向用户设备(UE)发送；用户设备(UE)上的分组数据聚合协议(DPCP’)解压缩模块根据所建立的上下文对收到的数据包进行解压缩。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于步骤C中的压缩是对GPRS隧道协议用户面(GTP-U)层以上的部分进行的。
16.一种无损迁移模块进行无损迁移的方法，在无线网络控制(RNC)节点上分组数据聚合协议(PDCP)实体中的无损迁移模块下移至边缘无线基站(ERS)上的无线链路控制(RLC’)协议实体之后，该方法包括A、在RLC服务数据单元传送期间，发送端上与接收端上的无线链路控制(RLC’)协议实体各自更新自身维护的RLC序列号；B、在无损迁移模块执行从服务边缘无线基站(SERS)到目标边缘无线基站(TERS)的上下文转移时，服务边缘无线基站(SERS)从本地的无线链路控制(RLC’)协议实体获得RLC服务数据单元序列号，通过IP接入网关(IAGW)发送给目标边缘无线基站(TERS)；C、用户设备(UE)和目标边缘无线基站(TERS)之间交换各自维护的RLC序列号，来证实已发送但还未被接收确认的RLC服务数据单元的接收情况；D、在重定位完成之后，数据发送从第一个未被证实的RLC服务数据单元开始。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于所述步骤A进一步包括当收到一个完整的服务数据单元时，接收端上的无线链路控制(RLC’)协议实体递加其维护的接收RLC序列号，同时向发送端上的无线链路控制(RLC’)协议实体发送确认消息。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于所述步骤A进一步包括当收到确认消息时，发送端上的无线链路控制(RLC’)协议实体递加其维护的发送RLC序列号，同时删除重传缓冲区内与该服务数据单元对应的所有协议数据单元。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于所述步骤B进一步包括服务边缘无线基站(SERS)通过原语直接从本地的无线链路控制(RLC’)协议实体获得RLC服务数据单元序列号。
20.如权利要求16所述的方法，其特征在于所述步骤C进一步包括交换完各自维护的RLC序列号之后，用户设备(UE)和目标边缘无线基站(TERS)各自通知本地无线链路控制(RLC’)协议实体重置当前要发送的RLC服务数据单元的帧号。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述步骤C进一步包括用户设备(UE)和目标边缘无线基站(TERS)各自通过原语通知本地无线链路控制(RLC’)协议实体。
全文摘要
本发明公开了一种两层网络架构系统、实现方法及其头压缩、无损迁移方法。两层节点包括边缘无线基站(ERS)和IP接入网关(IAGW)，其中，ERS是三层网架构电信系统内基站(NodeB)和无线网络控制器(RNC)结合后形成的。在所述两层节点上的各个协议实体中，IAGW上的PDCP’实体包括头压缩模块；ERS上的RLC’协议实体包括无损迁移模块。也就是说，PDCP实体中的头压缩模块上移至IAGW；该PDCP实体中的无损迁移模块下移至ERS上的无线链路控制协议实体。还公开了在这种改进后的网络架构下执行的头压缩方法和无损迁移方法。网络演进的两层节点架构下，采用了新的用户面协议栈，可提高业务数据传输效率。
文档编号H04L29/06GK1949747SQ20061008107
公开日2007年4月18日 申请日期2006年5月23日 优先权日2005年10月14日
发明者王艳红 申请人:华为技术有限公司