专利名称：无线通信系统中的新的l2结构及相应的通信方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线移动通信领域，更具体地，本发明涉及一种用于 无线通信系统的新的数据链路层(L2)结构以及相应的通信方法和系统。
背景技术：
当前，随着移动多媒体和高速数据业务的迅速发展，第三代移动 通信系统(3G)得到越来越广泛的应用。其中，高级国际移动通信
(IMT-advanced)系统是具有超过B1T-2000的能力的移动系统。 IMT-advanced系统支持从低到高的移动性的应用和很宽范围的数据速 率，满足多种用户环境下用户和业务的需求。
空中接口是指终端和接入网之间的接口，在3GPP文档中，空中接 口是在25， 36系列的规范中描述。协议栈主要分三层，从下至上为 物理层(Ll)、数据链路层(L2)以及网络层(L3)。其中L2又被分为 若干个子层从控制平面上看，包括媒体接入控制层(MAC)和无线链 路控制层(RLC);而在用户平面上除了这两个子层之外，还包含处理 分组业务的分组数据协议汇聚子层(PDCP),其通过RLC承载业务，主 要是对分组数据进行头压縮，以提高空中接口的传输效率。关于数据 链路层L2的更多细节，可参考3GPP 25， 36系列的技术规范。
当前的数据链路层结构对于本领域的技术人员来说是公知的，下 面参考图l来描述当前的数据链路层结构的发送侧的示意图，而省略了 对接收侧的描述；注意，图l中仅针对一个逻辑信道进行描述。
图l示出了当前的数据链路层(L2)结构的发送侧的示意图。L2 分为PDCP子层、RLC子层以及MAC子层。在PDCP子层中，把IP分组以PDCP SDU的形式进行缓冲(102)，然后进行头压縮(104)，并产生PDCP序列 号(SN)以进行加密(106)，从而转发到RLC子层。在RLC子层中，接收从PDCP子层转发的数据，并以RLCSDU的形式进行缓冲(108)，然后 进行分段和/或级联(110);之后，产生并添加RLC序列号(SN) (112)， 以用于接收侧的重排序；所产生的RLC协议数据单元(PDU)被转发到 MAC子层，同时也被缓冲以便在需要的情况下进行重传并在资源不足的 情况下先进行重分段然后再转发到MAC子层(114， 116)。在MAC子层中， 对来自RLC子层的数据进行复用(120)，以便向L1层转发。 可以看出，上述结构存在如下缺点
首先，三个子层的结构导致大量的层间通信，即在PDCP子层和RLC 子层之间、在RLC子层和MAC子层之间、以及可能的话在PDCP子层和MAC 子层之间的通信。
其次，从规范的角度来看，不同的子层总共需要三种缓冲模块， 相同的数据有效载荷分别在PDCP子层和RLC子层中被缓冲，这造成了冗
再次，需要两种序列号(SN): PDCP SN用于PDCP子层中的加密， RLC SN用于RLC子层中的接收侧重排序；这会增大头开销。
因此，针对当前L2协议所设计的通信方法及系统也存在与上述相 对应的缺点。希望开发一种新的L2通信方法和系统，其利用较少的通 信工作量和缓冲器来实现L2层的通信，同时不会影响与现有的L3层和 Ll层的接口。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种用于高级国际移动通信 (BIT-advanced)系统的新的数据链路层(L2)结构以及相应的通信
方法和系统。
当前的L2层负责针对用户计划数据传输的如下4种功能头压縮、 加密、级联和分段以及L2重传、复用，前三个功能与一个逻辑信道有 关，而后一个功能负责处理来自所有逻辑信道的数据。所以，可以将 前三个功能融合到一个部分，并将后一个功能融合到另一个部分。这 个新的数据链路层(L2)被分为两个子层，即L2-l子层和L2-2子层。 L2-l子层负责处理来自一个逻辑信道的数据，而L2-2子层负责处理来
7自所有逻辑信道的数据。
因此，根据本发明的第一方面，提供了一种数据链路层L2通信方
法，其中数据链路层L2被分为两个子层L2-l和L2-2，所述方法包括以 下步骤
在发送侧
在L2-1子层，接收并缓冲从网络层转发的IP分组，产生L2-1 协议数据单元PDU，以及向L2-2子层转发所产生的L2-l PDU;
在L2-2子层，对从L2-1子层转发的L2-1 PDU进行复用，以产 生相应的L2-2 PDU，并向物理层转发所产生的L2-2 PDU。 优选地，所述方法还包括以下步骤 在接收侧
在L2-2子层，接收从物理层转发的L2-2 PDU，对所接收的L2-2 PDU解复用，并向L2-1子层转发解复用后产生的L2-1 PDU;
在L2-1子层，接收从L2-2子层转发的L2-1 PDU，形成原始IP 分组，并向网络层转发所形成的原始IP分组。
根据本发明的另一方面，提供了一种数据链路层L2通信系统，其 中数据链路层L2被分为两个子层L2-1和L2-2，所述系统包括
发送侧设备，接收并缓冲从网络层转发的工P分组，产生L2-2PDU， 并向物理层转发所产生的L2-2 PDU。 优选地，所述通信系统还包括
接收侧设备，接收从物理层转发的L2-2 PDU，形成原始IP分组， 并向网络层转发所形成的原始IP分组。 本发明具有的优点是
-与当前的L2结构相比，有效地减少了层间通信； -需要较少的缓冲器，而且仅对新的IP分组缓冲一次，这有助于 简化和优化缓冲器状态报告；
-仅使用一个SN进行发送侧的加密和接收侧的重排序，从而减小
了头开销；
-简单的HO转发过程。
通过下文结合附图的详细描述，本发明的上述和其他特征将会变 得更加明显，其中
图l示出了当前的数据链路层结构的发送侧的示意图； 图2示出了根据本发明的数据链路层结构的发送侧的示意图3示出了根据本发明的数据链路层结构的接收侧的示意图； 图4示出了根据本发明的数据链路层发送侧方法的流程图； 图5示出了根据本发明的数据链路层接收侧方法的流程图；以及 图6示出了根据本发明的数据链路层通信系统的框图。
具体实施例方式
下面结合附图2-3具体描述本发明的数据链路层(L2)结构。 图2示出了根据本发明的数据链路层(L2)结构的发送侧的示意图。 如图2中所示，本发明的L2结构包括L2-l子层和L2-2子层。来自核心网 (CN)的IP分组在L2-l子层中被缓冲(202)。根据控制判决，L2-2子 层指示L2-l子层当前传输时间间隔(TTI)中所允许的传输比特。基于 该判决，L2-1子层根据每一个IP分组的头、当前的上下文以及所使用 的压縮算法来选择哪些IP分组可以在当前的TTI中被发送。然后，将这 些所选择的IP分组相应地进行压缩(204)。同时，L2-l子层依次产生 一个序列号(SNX208)，利用该SN对所有压縮的IP分组进行加密(206)。 之后，基于这些加密的IP分组来执行分段和/或级联(210)。添加所产 生的SN和相应的指示，以产生L2-1 PDU (214)，该L2-1 PDU被转发到 L2-2子层以进行复用。同时也将该L2-1 PDU进行缓冲(212)，以便根 据需要进行重传并在资源不足的情况下先进行重分段(216)然后再转 发到L2-2子层。在对来自所有被调度的逻辑信道的不同的L2-1 PDU进 行复用后(220)，插入相应头以产生相应的L2-2 PDU，并将其转发到 Ll层做进一步的处理。
图3示出了根据本发明的数据链路层(L2)结构的接收侧的示意图。 如图3所示，首先对来自L1层的L2-2 PDU解复用(302)，然后向L2-1 转发针对每一个逻辑信道的L2-1 PDU。对于同一逻辑信道，利用接收到的L2-1 PDU的SN (312)来对这些PDU进行重排序(304)，以确定丢 失的L2-1 PDU是由于混合自动重复请求(HARQ)重传引起还是永远丢 失。在重排序过程之后，对L2-1 PDU进行重组(306)，并对L2-1PDU 进行解级联和/或重组以获得相应的IP分组，并利用该S对各个IP分组 进行解密(308)。在完成解密后，执行解压縮(310)以产生原始IP 分组。
另外，在切换(H0)过程中，为了避免数据丢失，应当把未正确 接收的数据转发到目标系统以进行重传。在本发明的L2结构中，仅在 L2-1子层中将IP分组缓冲一次。因此，基于状态报告或其他信息，可 以容易地确定应当把哪些IP分组转发到目标系统。这不同于LTE:在LTE 中，在PDCP子层以及RLC子层中分别以raCP PDU和RLC PDU对IP分组进 行缓冲。因此，本发明的L2结构不用再像LTE标准化过程中那样讨论应 当对IP分组还是RLC PDU进行转发。
从以上可以看出，本发明的L2结构具有如下优点 -与当前的L2结构相比，有效地减少了层间通信； -在LTE中，RLC和MAC首先交换信息，例如混合自动重复请求 (HARQ)反馈，并在RLC处理之后，将所交换的信息转发至PDCP;本发 明与此不同，由于L2-l子层和L2-2子层之间可以直接交换信息，所以 可以实现跨层(cross-layer)优化；
-需要较少的缓冲器，而且仅对新的IP分组缓冲一次，这有助于 简化和优化缓冲器状态报告。与LTE不同，本发明的L2结构仅会报告新 的IP分组和L2-l重传分组。然而在LTE中，必须知晓哪些数据是新的分 组，哪些数据在RLC中缓冲但未发送，哪些数据在RLC重传缓冲器中， 等等；
-仅使用一个SN进行发送侧的加密和接收侧的重排序，从而减小 了头开销；
-简单的HO转发过程，无需像在LTE标准化过程中那样花费大量 工作来讨论应当转发IP分组还是RLC PDU。
根据本发明的这个新的L2结构，可以设计出相应的通信方法和系 统。下面参考图4-6进行具体阐述。图4示出了根据本发明的数据链路层发送侧方法的流程图。如图4 所示，方法在S400开始。在S402，接收并缓冲来自高层的IP分组。在 S403，判断是否存在重传数据。如果是，则方法进行到S405，以选择 重传数据。然后，在S407判断资源是否足够。如果资源不够，则在S409 对缓冲的L2-1 PDU重分段，并且方法进行到S418，下文将详细介绍； 否则，如果资源足够，则方法一方面直接前进到S418，把当前的L2-1 PDU向L2-2子层转发，另一方面回到S403，继续判断是否存在重传数据。 当不存在重传数据时，表明要对新数据进行传输，这样方法进行到 S406，生成序列号SN。然后，在S411判断是否存在剩余分段。如果是， 则方法进行到S413以选择剩余分段，并在S415判断资源是否足够。如 果资源足够，则方法进行到S404，下文将详细介绍；否则，如果资源 不够，则方法进行到S410，同样在下文详细介绍。
在S404，选择IP分组并对所选择的要发送的IP分组进行头压縮。 在S408，利用在S406产生的SN对所有压縮的IP分组进行加密。在步骤 S410,基于这些加密的IP分组而执行分段和/或级联。在步骤S412，添 加所产生的SN和相应的指示以产生L2-1 PDU，并缓冲该L2-1 PDU。在 步骤S418，把所产生的L2-1 PDU向L2-2子层转发。在步骤S420，对L2-1 PDU进行复用，插入相应头以产生相应的L2-2PDU。最后，在步骤S422 向L1层转发所产生的L2-2 PDU。该方法在步骤S424处结束。
图5示出了根据本发明的数据链路层接收侧方法的流程图。如图5 所示，方法在S500开始。在S502，接收来自L1层的L2-2 PDU。接下来 在S504，对所接收的L2-2 PDU解复用，然后向L2-1子层转发针对每一 个逻辑信道的L2-1 PDU。在S506，针对同一逻辑信道，利用接收到的 L2-l PDU的SN来对这些PDU进行重排序。在S508，对重排序后的L2-1 PDU 进行重组并对其进行解级联和/或IP分组包的重组。在S510，利用该SN 对重组后的L2-1 PDU中的各个IP分组进行解密。在S512，对解密后的 IP分组执行解压縮以形成原始的IP分组。在步骤S514，向L3层输出所 产生的原始IP分组。该方法在步骤S516处结束。
图6示出了根据本发明的数据链路层通信系统的框图。该L2通信 系统1000包括发送侧设备和接收侧设备。其中，发送侧设备包括IP
ii分组缓冲模块600、重传数据处理模块601、头压縮模块602、剩余分段 处理模块603、加密模块604、 SN生成模块606、分段/级联模块608、 L2-1 PDU缓冲模块610、 L2-l PDU生成模块612、重分段模块614、调度/控制 模块616、以及复用模块618。接收侧设备包括解复用模块620、重排 序模块622、重组模块624、解密模块626以及解压縮模块628。
在IP分组缓冲模块600中，接收并缓冲来自高层的IP分组，并在调 度/控制模块616的调度/控制下选择要发送的IP分组。在重传数据处理 模块601中判断是否存在重传数据；如果存在，则对其进行与上文结合 图4所述的重传数据处理相对应的处理。SN生成模块606生成序列号SN。 在剩余分段处理模块603中判断是否存在剩余分段；如果存在，则对其 进行与上文结合图4所述的剩余分段处理相对应的处理。头压縮模块 602接收要发送的IP分组，并对其执行头压縮。之后，加密模块604使 用由SN生成模块606所生成的序列号SN对IP分组进行加密。加密后的IP 分组在分段/级联模块608中执行分段和/或级联。根据来自SN生成模块 606的SN以及经分段/级联模块608处理后的IP分组，L2-l PDU生成模块 612产生L2-1 PDU，并在调度/控制模块616的调度/控制下在L2-1 PDU 缓冲模块610中进行缓冲。将所产生的L2-1 PDU直接转发到复用模块 618。复用模块618在调度/控制模块616的调度/控制下，对L2-1 PDU 进行复用，插入相应的头以产生相应的L2-2PDU，并将其转发到L1层。
在接收侧设备中，来自L1层的L2-2PDU进入解复用模块620。解复 用模块620执行解复用，并输出针对每一个逻辑信道的L2-1PDU。重排 序模块622利用接收到的L2-1 PDU的SN来对这些PDU进行重排序。然后， 由重组模块624对重排序后的PDU执行重组。解密模块626利用SN对重组 后的PDU中的各个IP分组进行解密。在完成解密后，解压縮模块628执 行解压縮以产生原始IP分组。
尽管以上已经结合本发明的优选实施例示出了本发明，但是本领 域的技术人员将会理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可 以对本发明进行各种修改、替换和改变。因此，本发明不应由上述实 施例来限定，而应由所附权利要求及其等价物来限定。
权利要求
1、一种数据链路层L2通信方法，其中数据链路层L2被分为两个子层L2-1和L2-2，所述方法包括以下步骤在发送侧在L2-1子层，接收并缓冲从网络层转发的IP分组，产生L2-1协议数据单元PDU，以及向L2-2子层转发所产生的L2-1PDU；在L2-2子层，对从L2-1子层转发的L2-1PDU进行复用，以产生相应的L2-2PDU，并向物理层转发所产生的L2-2PDU。
2、 根据权利要求l所述的方法，还包括以下步骤 在接收侧在L2-2子层，接收从物理层转发的L2-2 PDU，对所接收的L2-2 PDU解复用，并向L2-1子层转发解复用后产生的L2-1 PDU;在L2-l子层，接收从L2-2子层转发的L2-1 PDU，形成原始IP 分组，并向网络层转发所形成的原始IP分组。
3、 根据权利要求l所述的方法，还包括以下步骤 在发送侧针对要发送的IP分组而生成序列号。
4、 根据权利要求3所述的方法，其中，在所述产生L2-1 PDU的步骤中，选择IP分组并对所选IP分组进行头压縮，利用所述序列号对压 縮的IP分组进行加密，对加密的IP分组进行分段和/或级联，以及根据 所述序列号和经分段和/或级联的IP分组产生L2-l PDU。
5、 根据权利要求4所述的方法，其中，在接收侧，利用所述序列 号对L2-1 PDU进行重排序，对重排序的L2-1 PDU进行重组，对重组的 L2-1PDU进行解级联和/或重组以得到IP分组，并利用所述序列号对各 个IP分组进行解密，然后对解密的IP分组执行解压縮，以形成原始IP 分组。
6、 根据权利要求l所述的方法，其中，所述方法还包括在传输 时刻，根据调度结果或其他控制信息，执行重传数据处理；以及在选 择IP分组进行头压縮之前，执行剩余分段处理。
7、 根据权利要求4所述的方法，其中，所述选择IP分组的步骤包括根据每一个IP分组的头、当前的上下文以及所使用的压缩算法来 选择IP分组。
8、 根据权利要求1至7中任意一项所述的方法，还包括在切换过程中，把未正确接收的IP分组转发到目标系统。
9、 根据权利要求8所述的方法，其中，基于状态报告信息而把未正确接收的IP分组转发到目标系统。
10、 根据权利要求l-7中任意一项所述的方法，其中，所述方法应用于无线通信领域。
11、 一种数据链路层L2通信系统，其中数据链路层L2被分为两个 子层L2-1和L2-2，所述系统包括发送侧设备，接收并缓冲从网络层转发的IP分组，产生L2-2PDU， 并向物理层转发所产生的L2-2 PDU。
12、 根据权利要求ll所述的通信系统，还包括 接收侧设备，接收从物理层转发的L2-2 PDU，形成原始IP分组，并向网络层转发所形成的原始IP分组。
13、 根据权利要求ll所述的通信系统，其中，所述发送侧设备包括IP分组接收模块，用于接收并缓冲从网络层转发的IP分组； 调度/控制模块，用于选择IP分组； 头压缩模块，用于对所选IP分组进行头压縮；以及 序列号生成模块，用于生成序列号。
14、 根据权利要求13所述的通信系统，其中，所述发送侧设备包括加密模块，利用所述序列号对压縮的IP分组进行加密； 分段/级联模块，对加密的IP分组进行分段和/或级联； L2-l PDU生成模块，根据所述序列号和经分段和/或级联的IP分组产生L2-1 PDU，并向L2-2子层转发所产生的L2-1 PDU;以及复用模块，根据所述调度/控制模块的调度/控制，对从L2-1子层转发的L2-1 PDU进行复用，以产生相应的L2-2 TOU，并向物理层转发所产生的L2-2 PDU。
15、 根据权利要求14所述的通信系统，其中，所述接收侧设备包括解复用模块，用于接收从物理层转发的L2-2 PDU,对所接收的L2-2 PDU解复用，并向L2-1子层转发解复用后产生的L2-1 PDU;重排序模块，利用所述序列号对解复用后产生的L2-1 PDU进行重 排序；重组模块，对重排序的L2-1 PDU进行重组；解密模块，利用所述序列号对重组的L2-1 PDU中的IP分组进行解 密；以及解压缩模块，对解密的L2-1 PDU中的各个IP分组执行解压縮，形 成原始IP分组，并向网络层转发所形成的原始IP分组。
16、 根据权利要求14所述的通信系统，还包括重传数据处理模块，与所述工P分组接收模块、序列号生成模块以 及复用模块进行交互，并执行重传数据处理；剩余分段处理模块，与所述IP分组接收模块、序列号生成模块、 头压縮模块以及分段/级联模块进行交互，并执行剩余分段处理。
17、 根据权利要求13所述的通信系统，其中，所述IP分组接收模块根据每一个IP分组的头、当前的上下文以及所使用的压縮算法来选 择IP分组。
18、 一种数据链路层L2发送侧设备，包括 调度/控制模块；IP分组接收模块，用于接收并缓冲从网络层转发的IP分组，并根据所述调度/控制模块的调度/控制而选择IP分组； 头压縮模块，用于对所选IP分组进行头压縮； 序列号生成模块，用于生成序列号； 加密模块，利用所述序列号对压縮的IP分组进行加密； 分段/级联模块，对加密的IP分组进行分段和/或级联； L2-1 PDU生成模块，根据所述序列号和经分段和/或级联的IP分组产生L2-1 PDU，并向L2-2子层转发所产生的L2-1 PDU;以及复用模块，根据所述调度/控制模块的调度/控制，对从L2-1子层 转发的L2-1 PDU进行复用，以产生相应的L2-2 PDU，并向物理层转发所产生的L2-2 rau。
19、根据权利要求18所述的发送侧设备，其中，所述发送侧设备 还包括重传数据处理模块，与所述IP分组接收模块、序列号生成模块以 及复用模块进行交互，并执行重传数据处理；剩余分段处理模块，与所述IP分组接收模块、序列号生成模块、 头压縮模块以及分段/级联模块进行交互，并执行剩余分段处理。
全文摘要
一种数据链路层通信方法及系统。所述数据链路层被分为两个子层L2-1和L2-2。所述方法包括如下步骤在发送侧在L2-1子层，接收并缓冲从网络层转发的IP分组，产生L2-1 PDU，以及向L2-2子层转发所产生的L2-1 PDU；在L2-2子层，对从L2-1子层转发的L2-1 PDU进行复用，以产生相应的L2-2 PDU，并向物理层转发所产生的L2-2 PDU；在接收侧在L2-2子层，接收从物理层转发的L2-2 PDU，对所接收的L2-2 PDU解复用，并向L2-1子层转发解复用后产生的L2-1 PDU；在L2-1子层，接收从L2-2子层转发的L2-1 PDU，形成原始IP分组，并向网络层转发所形成的原始IP分组。本发明的通信方法和系统利用较少的通信工作量和缓冲器实现了L2层的通信。
文档编号H04L29/08GK101594374SQ20081003841
公开日2009年12月2日 申请日期2008年5月29日 优先权日2008年5月29日
发明者涛 杨, 温萍萍, 岩 赵 申请人:上海贝尔阿尔卡特股份有限公司