专利名称：使用mac头部来传送和接收mac pdu的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种移动通信系统，并且更具体地，涉及一种用于使用短分组MAC头部(SPMH)来传送和接收MAC PDU (媒体访问控制协议数据单元)的装置以及其方法。
背景技术：
通常，基于因特网的通信系统包括由五个层组成的协议栈。并且，每个协议层的配置如图1所示。图1是通常使用的因特网协议栈的一个示例的图。参考图1，因特网协议栈按顺序由应用层(即最上层)、传输层、网络层、链路层、 以及物理层组成。应用层是用于支持诸如FTP (文件传输协议)、HTTP (超文本传输协议)、 TCP(传输控制协议)、UDP(用户数据报协议)等等的网络应用的层。传输层是使用TCP/ UDP负责主机间的数据传输功能的层。网络层是用于经由传输层以及IP协议设置从源到目的地的数据传输路径的层。链路层是负责经由PPP/以太网协议等等在邻居网络实体与 MAC(媒体访问控制)之间的数据传输的层。并且，物理层是用于使用有线/无线介质而以比特为单元来执行数据传输的最低层。图2是通常所使用的用于数据传输的每个层的操作的图。参考图2，传送侧的传输层通过将头部信息H+添加到从作为上层的应用层接收到的消息有效载荷M而生成新数据单元。传输层将新数据单元传输到作为下层的网络层。 网络层通过将网络层所使用的头部信息Hn添加到从传输层接收到的数据而生成新数据单元，并且然后将该数据单元传输到作为下层的链路层。随后，链路层通过将链路层所使用的头部信息Hl添加到从上层接收到的数据而生成新数据单元，并且然后将它传输到作为下层的物理层。物理层将从链路层接收到的数据单元传输到接收侧。同时，接收侧的物理层从传送侧接收数据单元，并且然后将所接收到的数据单元传输到作为物理层的上层的链路层。接收侧对添加到每层上的头部进行处理，并且然后将除去了头部的消息有效载荷传输到上层。通过该处理，在传送侧与接收侧之间执行数据收发。对于传送侧与接收侧之间的数据收发而言，如图2所示，每个层都添加了协议头部并且然后执行诸如数据寻址、路由、转发、数据重传等等的控制功能。图3是在基于通常所使用的802. 16系统的无线移动通信系统中定义的协议层模型的图。参考图3，属于链路层的MAC层可由三个子层组成。首先，服务特定会聚子层(服务特定CS)将经由会聚子层服务接入点(CS SAP)接收到的外部网络数据修改成MAC子层(公共部分子层CPS)的MAC SDU(服务数据单元)或者映射对应数据。该层可包括用于对外部网络的SDU进行排序并且然后使对应MAC服务流标识符(SFID)与连接标识符(CID)相链接的功能。
其次，MAC CPS是用于提供诸如系统接入、带宽分配、连接设置、以及管理等等这样的MAC层的核心功能的层。MAC CPS经由MAC SAP接收通过来自各种会聚子层的特定MAC 连接所排序的数据。在这种情况下，QoS(服务质量)适用于经由物理层的数据传输和调度。第三，安全子层能够提供诸如认证、安全密钥交换、以及加密这样的功能。MAC层是面向连接的服务并且用传输连接的概念实现。当移动站向系统注册时，可以通过移动站与系统之间的协商来提供服务流。如果服务请求改变，则可设置新连接。在这种情况下，传输连接定义了使用MAC和服务流在对等会聚处理之间的映射。并且，服务流定义了在对应连接中交换的MAC PDU的QoS参数。传输连接上的服务流在对MAC协议进行管理和操作的过程中起核心作用并且提供用于上行链路和下行链路QoS管理的机制。尤其是，服务流可与带宽分配处理相结合。在一般的IEEE 802. 16系统中，移动站能够具有用于每个无线电接口的48比特通用MAC地址。该地址唯一地定义了移动站的无线电接口并且可用来设置在初始测距处理中移动站的接入。由于基站分别使用移动站的不同标识符(ID)来对移动站进行验证，因此通用MAC地址可用作认证处理的一部分。可通过16比特的连接标识符(CID)来标识每个连接。当移动站的初始化在进行中时，在移动站与基站之间建立两个管理连接对(即，上行链路与下行链路)。并且，可有选择地使用包括管理连接的三对。为了在上述层结构中传送阶段和接收阶段彼此交换数据，假设传送MAC SDUs (媒体访问控制服务数据单元)的情况。在这种情况下，将MAC SDU处理成MAC PDU(媒体访问控制分组数据单元)。为了生成这种MAC PDU，基站或移动站使MAC头部能够包含在对应 MACPDU 中。
发明内容
技术问题通常，在对要传送的分组应用分段、封装、或者自动重传请求(ARQ)的情况下，能够使用扩展头部当中的分段和封装扩展头部来使相关信息能够包含在对应MAC PDU中。在这种情况下，通常在没有分段或封装的情况下传送像诸如VoIP(因特网语音协议)这样的语音分组一样的以预定定期性生成的固定很小大小的数据。此外，在执行错误检查的情况下，使用应用于MACPDU单元的混合自动重传请求(HARQ)重排序而不是应用于 MAC SDU单元的ARQ重排序。因此，当对诸如VoIP这样的分组实质上执行HARQ重排序时， MAC PDU伴随有FPEH以包括要区分重传数据与紧挨在重传数据之后传送的新数据所需的对应数据的序列号。然而，在这种情况下，即使将具有最小2字节大小的FPEH添加到VoIP分组，MAC头部的大小也变得等于或大于3个字节，导致在VoIP分组传输的情况下不必要的资源浪费。问题的解决方案因此，本发明针对用于使用紧凑型MAC头部来传送和接收MACPDU (媒体访问控制协议数据单元)的装置以及其方法，其基本上消除了由于相关技术的限制和缺点所造成的一个或多个问题。本发明的目的是提供一种包括序列号的有效紧凑型MAC头部结构以及使用其来提供服务的方法。本发明的另一个目的是提供一种通过在基站与移动站之间执行服务连接以进行 MAC PDU传输的过程中共享与要传送的MAC PDU所使用的MAC头部的类型有关的信息来提供更有效服务的方法。在对本发明的实施例的描述中提到的紧凑型MAC头部(以下简称CMH)可由不同名称替代。例如，紧凑型MAC头部作为可用作具有CMH的相同意思的短分组MAC头部(以下简称SPMH)而被提到。在后面的描述中将对本发明的附加特征和优点进行阐述并且部分地将从该描述中显而易见地得知或者从本发明实施中学习到。通过尤其是在书面描述及其权利要求以及所附的附图中指出的结构将实现并获得本发明的目的及其他优点。为了实现这些和其他优点并且根据本发明，如所具体体现且广泛描述地，一种用于在无线接入系统中传送媒体访问控制协议数据单元(MAC PDU)的方法，该方法包括步骤 通过传送端与接收端建立与服务流相关联的连接；通过传送端构造下述MAC PDU，该MAC PDU包括根据该连接配置的MAC头部；以及将MAC PDU传送到接收端。在这种情况下，如果连接与一般数据分组传输相关联，则MAC头部是通用MAC头部(GMH)，并且如果连接与小数据分组传输和非ARQ传输相关联，则MAC头部是短分组MAC头部(SPMH)。优选地，SPMH由流标识符(FID)字段、扩展头部组存在指示符(EH)字段、长度字段、以及序列号(SN)字段组成。另外，小数据分组可以是具有固定大小和定期传输间隔的因特网语音协议(VoIP) 数据分组。本发明的FID字段标识传输MAC PDU所使用的连接，EH字段指示扩展头部组是否存在于SPMH之后，长度字段指示包括SPMH并且如果存在的话包括扩展头部的MAC PDU的字节长度，并且SN字段指示MAC PDU的有效载荷序列号并且对每个MAC PDU而言递增1。在这种情况下，FID字段的大小是4比特，EH字段的大小是1比特，长度字段的大小是7比特，并且SN字段的大小是4比特。SN字段优选地用于HARQ (混合自动重传请求)方案。优选地，GMH由流标识符(FID)字段、扩展头部组存在指示符(EH)字段、以及长度字段组成。在这种情况下，FID字段标识传输MAC PDU所使用的连接，EH字段指示扩展头部组是否存在于GMH之后，长度字段指示包括GMH并且如果存在的话包括扩展头部的MACPDU 的字节长度。另外，优选的是，FID字段的大小是4比特，EH字段的大小是1比特，长度字段的大小是7比特，并且SN字段的大小是4比特。在本发明，GMH和SPMH的大小可以同样为两个字节。另外，不对GMH和SPMH加密。该方法进一步包括步骤基于连接来从GMH、SPMH、以及MAC信令头部(MSH)选择 MAC头部。根据本发明的另一实施例，一种用于在无线接入系统中传送媒体访问控制协议数据单元(MAC PDU)的方法，该方法包括步骤为小数据分组传输和非ARQ传输配置短分组 MAC头部(SPMH)，SPMH仅由流标识符(FID)字段、扩展头部组存在指示符(EH)字段、长度字段、以及序列号(SN)字段组成；构造包括小数据分组的SPMH的MAC协议数据单元(MAC
6PDU)；以及将MAC PDU传送到接收端。在这种情况下，SN字段指示MAC PDU的有效载荷序列号并且对于每个MAC PDU而言递增1。小数据分组可以是具有固定大小和定期传输间隔的因特网语音协议(VoIP)数据分组。SN字段用于HARQ (混合自动重传请求)方案。在另一个实施例，FID字段标识传输MAC PDU所使用的连接，EH字段指示扩展头部组是否存在于SPMH之后，并且长度字段指示包括SPMH并且如果存在的话包括扩展头部的 MAC PDU的字节长度。在这种情况下，优选的是，FID字段的大小是4比特，EH字段的大小是1比特，长度字段的大小是7比特，并且SN字段的大小是4比特。也就是说，SPMH的大小可以是2个字节。根据本发明的另一个实施例，该方法进一步包括步骤传送动态服务添加请求 (AAI_DSA-REQ)消息以创建用于MAC PDU的服务流；以及接收包括通过FID字段指示的流标识符的动态服务添加响应(AAI_DSA-RSP)消息，其中FID字段标识SPMH。在上面的描述中，提供了本发明的实施例使用的具体属于以帮助理解本发明。并且，在本发明的技术思想的范围内可将具体术语的使用修改成另一形式。例如，MAC PDU通过被修改成MPDU是可使用的。应当理解的是，先前概述及其后详细描述是示例性和解释性的，并且旨在提供对所要求的本发明的进一步解释。发明的有益效果因此，本发明提供了以下效果或优点。首先，本发明按照在基站与移动站之间的服务连接过程中共享与MAC头部类型有关的信息这样的方式来更有效地执行通信。其次，本发明使用包括要对诸如VoIP这样的小分组执行HARQ重排序所必需的序列号信息的SPMH，从而根据扩展头部的存在性而降低了 MAC头部开销。第三，用于标识对应服务流的流标识符(流ID)被包括在SPMH中，从而接收SPMH 的接收阶段能够降低从流映射处理生成的处理开销。应当理解的是，通过本发明所获得的效果并不局限于上述效果，并且对于本领域普通技术人员来说从对本发明的以下详细描述中将显而易见地得知未描述的其他效果。
所包括的提供了对本发明的进一步了解并且纳入并构成了该说明书的一部分的附示了本发明的实施例，并且与该描述一起用于解释本发明的原理。在附图中图1是通常所使用的因特网协议栈的一个示例的图；图2是通常所使用的用于数据传输的每个层的操作的图；图3是一般的IEEE 802. 16系统的层结构的图；图4是IEEE802. 16系统所使用的连接和服务流(SF)的图；图5是在基于通常所使用的IEEE802. 16系统的无线MAN移动通信系统中定义的 MAC PDU(协议数据单元)类型的一个示例的图；图6是根据本发明的一个实施例的短分组MAC头部格式的一个示例的示意图7是根据本发明的一个实施例的紧凑型MAC头部格式的另一示例的图；图8至13是根据本发明的一个实施例的短分组MAC头部格式的其他示例的图；图14是根据本发明的另一实施例的用于执行服务连接以将MACPDU传输到基站的移动站的处理的一个示例的图；图15是根据本发明的另一实施例的传送设备中的MAC PDU生成单元的一个示例的图；以及图16是用于对根据本发明的进一步实施例的用于执行本发明的上述实施例的移动站和基站进行描述的框图。
具体实施例方式现在详细参考本发明的优选实施例，在附图中对其示例进行了图示。本发明涉及用于在无线通信系统中进行有效数据传输的MAC头部。首先，以下实施例对应于规定形式的本发明的单元和特征的组合。并且，能够认为相应单元或特征是选择性的，除非它们被明确地提及。每个单元或特征可以是以未能与其他单元或特征相结合的形式来实现。此外，能够通过将单元和/或特征部分地组合在一起来实现本发明的实施例。可以修改对于本发明的每个实施例所解释的操作顺序。一个实施例的一些配置或特征可包含在另一实施例中或可被另一实施例的对应配置或特征替换。在附图的描述中，没有解释可能破坏本发明的实质内容的过程或步骤。并且，也没有解释本领域普通技术人员可以理解的过程或步骤。在该公开中，围绕基站与移动站之间的数据传输/接收关系而描述了本发明的实施例。在这种情况下，基站作为直接执行与移动站的通信的网络的终端节点是很有意义的。 在该公开中，在一些情况下可由基站的上节点来执行解释为由基站执行的具体操作。尤其是，在用包括基站的多个网络节点所构造的网络中，很明显的是可由基站或除了基站之外的其它网络来执行与移动站进行通信所执行的各种操作。在这种情况下，‘ 基站'可以由诸如固定站、节点B、e节点B(eNB)、先进基站(ABS)、接入点等等这样的术语代替。并且，‘移动站(MS)'可由诸如用户设备(UE)、订户站(SS)、移动订户站(MSS)、先进移动站(AMS)、移动终端等等这样的术语代替。此外，传送阶段是指传送数据服务或语音服务的静止和/或移动节点。并且，接收阶段是指接收数据服务或语音服务的静止和/或移动节点。因此，在上行链路中，移动站可变成传送阶段并且基站可变成接收阶段。同样，在下行链路中，移动站可变成接收阶段并且基站可变成传送阶段。尤其是，本发明的实施例中的没有解释以清楚地揭示本发明的技术思想的步骤或部分可由上述文档支持。具体地说，本发明的实施例可由作为IEEE802. 16系统的标准的 P802. 16-2004、P802. 16e_2005、P802. 16e_2009、以及 P802. 16m 文档中的至少一个支持。在下面的描述中，参考附图对本发明的优选实施例进行详细解释。与附图一起公开的详细描述意在对不是本发明的唯一实施例但是本发明的示例性实施例进行解释。在下面的描述中，提供了本发明的实施例所使用的具体用语以帮助对本发明的理解。并且，在本发明的技术思想范围内可将具体术语的使用修改成另一形式。图4是IEEE802. 16系统所使用的连接和服务流(SF)的图。
参考图4，为了提供上层服务流(SF)的QoS，MAC层的逻辑连接将SF映射到定义了 QoS参数的逻辑连接。并且，定义了逻辑连接以通过对对应连接的数据传输的适当调度而在 MAC层中提供QoS。在MAC层中所定义的连接类型包括对每个移动站分配的用于在MAC层中进行移动站管理的管理连接以及映射到服务流的用于上层服务数据传输的传输连接。所有用户数据通信在传输连接的背景下。排除与默认服务流相关联的传输连接之夕卜，传输连接是单向的并且通过在DSA过程(将在下文中描述)期间所分配的唯一流标识符(FID)来标识出。上行链路和下行链路方向中的默认服务流的传输连接的每一个由预先分配的FID标识并且通过在网络登录期间的注册过程建立。每个传输连接与有效的或容许的服务流相关联以提供服务流所需的各种级别的 QoS0当容许或激活相关联的有效服务流时建立传输连接，并且当相关联的服务流变为无效时释放相关联的有效服务流。一旦建立，则在无线MAN-0FDMA先进系统切换期间传输连接的FID不改变。为了降低带宽使用，AMS和ABS可以使用控制连接上的单个D&c消息事务来建立/改变/释放多个连接。可预先提供或动态创建服务流。通过MAS网络登录的完成所触发的DSA过程建立与预先提供的服务流相关联的传输连接。尤其是通过成功注册过程使与上行链路和下行链路方向的每一个上的默认服务流相关联的传输连接建立有预先分配的FID。另一方面，如果需要，则AMS或ABS可使用DSA过程来动态地创建新服务流以及其相关联的传输连接。当分别创建、改变、或删除相关联的服务流时，创建、改变、或删除传输连接。图5是在基于通常所使用的IEEE 802. 16系统的无线MAN移动通信系统中所定义的MAC PDU(协议数据单元)类型的一个示例的图。通常，在第二层(即，链路层或MAC层)和物理层下面的链路层中，根据诸如LAN、 无线LAN、3GPP、3GPP2、无线MAN等等的系统协议来不同地定义MAC PDU的头部格式。MAC 头部包含在链路层中转发的节点间数据的节点的MAC或链路地址，并且能够包含头部错误检查和链路层控制信息。参考图5，每个MAC PDU从预定长度的MAC头部开始。MAC头部位于MAC PDU的有效载荷前面。MAC PDU可包括至少一个扩展头部。扩展头部位于MAC头部后面。在包括扩展头部的情况下，有效载荷位于扩展头部后面。MAC PDU的有效载荷可包括子头部、MACSDU、 以及分段。并且，有效载荷信息的长度是可变的以表示可变字节大小。因此，MAC子层能够传送各种业务类型的上层而无需识别消息的格式或比特模式。此外，用于错误检测的循环冗余校验(CRC)可包含在MAC PDU中[图5中未示出]。存在三种类型的MAC头部。尤其是，可将它们分成包括在头部后面的有效载荷的先进通用MAC头部(AGMH)、用于支持诸如VoIP这样的应用的短分组MAC头部(SPMH)、以及用于诸如带宽请求等等这样的控制的MAC信令头部。具有位于头部后面的有效载荷的AGMH 位于包括MAC控制消息的数据以及会聚层(CS)的DL/UL MAC PDU的开始部分，并且被称为 IEEE 802. 16e等等中的通用MAC头部(GMH)。表1示出了在基于IEEE 802. 16系统的无线通信系统中所使用的先进通用MAC头部结构的一个示例。表 权利要求
1.一种用于在无线接入系统中传送媒体访问控制协议数据单元(MAC PDU)的方法，该方法包括通过传送端与接收端建立与服务流相关联的连接；通过所述传送端构造所述MAC PDU，所述MAC PDU包括根据所述连接配置的MAC头部；以及将所述MAC PDU传送到所述接收端，其中，如果所述连接与通用数据分组传输相关联，则所述MAC头部是通用MAC头部 (GMH)，并且其中，如果所述连接与小数据分组传输和非ARQ传输相关联，则所述MAC头部是短分组MAC头部(SPMH)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述SPMH由流标识符(FID)字段、扩展头部组存在指示符(EH)字段、长度字段、以及序列号(SN)字段组成。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述小数据分组是具有固定大小和定期传输间隔的因特网语音协议(VoIP)数据分组。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述FID字段标识用于所述MACPDU的传输的所述连接；所述EH字段指示扩展头部组是否存在于所述SPMH之后；所述长度字段指示包括所述SPMH以及如果存在的话包括扩展头部的所述MAC PDU的字节长度，以及所述SN字段指示所述MAC PDU的有效载荷序列号，并且对每个MAC PDU递增1。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述FID字段的大小是4比特； 所述EH字段的大小是1比特；所述长度字段的大小是7比特；以及所述SN字段的大小是4比特。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述SN字段用于HARQ(混合自动重传请求)方案。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述GMH由流标识符(FID)字段、扩展头部组存在指示符(EH)字段、以及长度字段组成。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述FID字段标识用于所述MACPDU的传输的所述连接；所述EH字段指示扩展头部组是否存在于所述GMH之后；以及所述长度字段指示包括所述GMH以及如果存在的话包括扩展头部的所述MAC PDU的字节长度。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述FID字段的大小是4比特； 所述EH字段的大小是1比特；所述长度字段的大小是7比特；以及所述SN字段的大小是4比特。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述GMH和所述SPMH的大小同样为两个字节。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，不对所述GMH和所述SPMH加密。
12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括基于所述连接从所述GMH、所述SPMH、以及MAC信令头部(MSH)选择所述MAC头部。
13.一种在无线接入系统中传送媒体访问控制协议数据单元(MAC PDU)的方法，该方法包括为小数据分组传输和非ARQ传输配置短分组MAC头部(SPMH)，所述SPMH仅由流标识符 (FID)字段、扩展头部组存在指示符(EH)字段、长度字段、以及序列号(SN)字段组成； 构造包括用于所述小数据分组的所述SPMH的MAC协议数据单元(MAC PDU)；以及将所述MAC PDU传送到接收端，其中，所述SN字段指示所述MAC PDU的有效载荷序列号并且对于每个MAC PDU递增1。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述小数据分组是具有固定大小和定期传输间隔的因特网语音协议(VoIP)数据分组。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述SN字段用于HARQ(混合自动重传请求)方案。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述FID字段标识用于所述MACPDU的传输的所述连接；所述EH字段指示扩展头部组是否存在于所述SPMH之后；以及所述长度字段指示包括所述SPMH以及如果存在的话包括扩展头部的所述MAC PDU的字节长度。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述FID字段的大小是4比特； 所述EH字段的大小是1比特；所述长度字段的大小是7比特；以及所述SN字段的大小是4比特。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述SPMH的大小是2个字节。
19.根据权利要求14所述的方法，进一步包括传送动态服务添加请求(AAI DSA-REQ)消息以创建用于MACPDU的服务流；以及接收包括由所述FID字段指示的流标识符的动态服务添加响应(AAI_DSA-RSP)消息， 其中，所述FID字段标识所述SPMH。
全文摘要
公开了一种用于使用MAC头部来传送和接收MAC PDU(媒体访问控制协议数据单元)的方法。该方法包括步骤通过传送端与接收端建立与服务流相关联的连接；通过传送端构造下述MAC PDU，该MAC PDU包括根据所述连接配置的MAC头部；以及将MAC PDU传送到接收端，其中如果连接与一般数据分组传输相关联，则MAC头部是通用MAC头部(GMH)，并且其中如果连接与小数据分组传输和非ARQ传输相关联，则MAC头部是短分组MAC头部(SPMH)。
文档编号H04B7/26GK102484813SQ201080039208
公开日2012年5月30日 申请日期2010年9月2日 优先权日2009年9月2日
发明者柳麒善, 金丁起, 金龙浩, 陆昤洙 申请人:Lg电子株式会社