专利名称：分组数据系统中提高性能的装置和方法
技术领域：
本发明一般涉及通信系统领域，尤其是涉及码分多址(CDMA)通信系统。
PPP支持例如头部压缩、有效载荷压缩和加密的功能机制。PPP帧终止于MS和PDSN。使用通用路由封装(GRE)协议并通过RP接口，在PCF和PDSN之间发射PPP帧。通过空中接口，PPP帧在RAN和MS之间发射。
RAN通过容易导致信号衰落的低频带无线链路与MS接口。RAN通过稳定的较高频带有线链路与PDSN接口。频带的不同容易导致PDSN和MS之间分组的丢失，因为PDSN能以比RAN向MS发送分组的更高的速率向RAN发送分组。丢失单个从PDSN发送到PCF的GRE分组在MS处会转化为丢失多个PPP帧。在压缩分组的情况下，GRE分组丢失能导致发往MS的分组的更为显著的丢失。举例来说，当使用delta压缩算法压缩分组头部，或采用基于有效载荷压缩的Lempel，Ziv和Welch(LZW)时，发往MS的分组的GRE分组丢失所带来的影响被放大了。进一步地，除非压缩状态在MS和PDSN之间被重新协定，RAN中在GRE分组丢失之后到达MS的压缩分组将不能在MS那里被正确解压缩。以这种方式丢失的多个分组对于在MS上运行的应用程序以及有限带宽的无线链路的有效利用都有不利影响。当包含帧边界的字节流在PCF或PCF和MS之间的一些中间节点发生丢失时，还可能发生发往MS的非压缩分组的更加显著的分组丢失。
因此，需要一种设备和方法来控制系统中的分组丢失，其中分组从源点通过多个具有不同带宽的链路发送到目的点。
图2为流程图，示出根据本发明控制分组丢失的优选实施例的PCF中的逻辑流程；图3为流程图，示出根据本发明优选实施例，PDSN中用于停止向PCF发送分组的逻辑流程。
图4为流程图，示出根据本发明优选实施例，PDSN中用于向PCF发送分组的逻辑流程；
图1为方框图，在有关部分示出本发明的实施例能够实施的3GPP2cdma2000系统100的结构。该系统包括用于通过以太网或广域网(WAN)接口114接收互连协议(IP)分组的源点，优选的是与“分组交换网”(PSN)112相连的PDSN110。PDSN110优选地能将分组转换为封装在GRE分组中的PPP帧，并通过较高带宽的RP接口108将它们发射到分组转发器(任何将分组从一处发往另一处的设备)。
在优选实施例中，分组转发器是RAN104中的PCF106。本领域的普通技术人员将能认识到，RAN104可以包括图1中未示出的其它设备。PCF106含有缓冲器116，用于暂时存储随后通过较低带宽的RF链路102发送给目的点(优选的是MS100)的分组。当RAN104不能为发往MS100的分组安排无线资源时，PCF将从PDSN110收到的分组存储在缓冲器116中。如果PCF缓冲器116已满并且RAN104仍然无法为发送分组安排无线资源，分组将会丢失。PCF106还存储从PDSN110接收的数据分组，因为PCF106将分组发送给MS100不能象它从PDSN110接收分组那么快。本发明可使用的PDSN110和PCF106(位于RAN104中)在IOS的2.14节有更为详尽的描述。本领域的普通技术人员将认识到，任何用于向PDSN发送数据分组的网络和任何用于从PCF接收数据分组的MS都可以在本发明中使用。
优选实施例中，当检测到在RAN104中发生了阻塞事件时，本发明的装置和方法使用控制方案以提高分组数据从PDSN100向MS100传送的性能。阻塞事件可以包括但不限于无线链路恶化、系统过载、和发信令(即不能及时地交换信令消息)。本发明的优选实施例提高相关应用的性能。此外，优选实施例通过尽量减少经空中接口传输的将会在MS处被错误解压缩的压缩帧来改善较低带宽的无线链路的利用。
PCF106有效地监视与分组数据会话相关的缓冲器116的状态。分组数据会话定义为MS100和PSN112之间的共享状态。缓冲器116的状态表明在缓冲器116中分组的平均个数是高于还是低于预定阈值。如果状态表明分组的平均数量已经超出阈值，则已经发生了潜在阻塞事件，并且PCF 106指示PDSN 110停止向PCF 106发送分组。(该操作用以减少PCF 106丢弃分组的发生)。PDSN 110也维持缓冲器118，用于存储从PSN 112接收的分组。在优选实施例中，如果PDSN缓冲器118未满，PDSN 110将压缩从PSN 112接收到的分组并且将压缩的分组存储在缓冲器118中。然而，如果PDSN缓冲器118已满，PDSN 106将在执行压缩前丢弃从PSN 112接收的分组。当PCF106发现缓冲器中分组的平均数量已降低到阈值以下时，PCF 106指示PDSN 110继续传送分组。
尽管实施了上述行为，PCF106可能由于链路层的异常而丢弃压缩的分组或检测到在其它RAN104中的设备丢弃分组。当发生丢弃时，PCF106向PDSN110发送“压缩控制协议”(CCP)复位请求消息或头部压缩CONTEXT-STATE消息(取决于采用的压缩类型)。这些消息在PDSN110启动CCP或头部压缩再同步过程。在可选实施例中，可以从PCF106将带外控制信号发送到PDSN110来启动压缩状态再同步过程。在这种情况下，PDSN110将从PCF106接收带外信号，并且启动压缩再同步过程。头部和有效载荷压缩再同步过程在以下文献中有定义(1)Network Working Group；Request for Comments2507(网络工作组；请求备注2507)；M.Degermark et al，Lulea University ofTechnology，February 1999，(2)network Working Group；Request forComments2508(网络工作组；请求备注2508)；S.Casner et al.，CiscoSystems，February 1999，(3)Network Working Group；Request forComments1962(网络工作组；请求备注1962)；D Rand；Novel；June 1996，(4)Network Working Group；Request for Comments1144(网络工作组；请求备注1144)；V.Jacobson；LBL；February 1990，和(5)Network WorkingGroup；Request for Comments3095(网络工作组；请求备注3095)其基于draft-ietf-rohc-rtp-09.txt(by Carsten Burmeister；February 26，2001)。再同步过程在PDSN110和MS100处都复位与压缩相关的状态信息。因为与压缩相关的状态消息仍未初始化，故而在完成CCP再同步之前，所有MS100接收的PPP帧被拒绝。
参见图2至4的流程框图，详细描述了本发明的方法的优选实施例。图2中，在步骤202中，该方法检测到PCF106中发生阻塞事件并向PDSN110发送“关闭”信号，指示PDSN110停止发送数据分组(步骤204)。在优选实施例中，该阻塞事件是充满PCF的缓冲事件。当PCF106检测到阻塞事件已清除(步骤206)时，它向PDSN110发送“开启”信号，指示PDSN110恢复发送数据分组(步骤208)。在步骤210，PCF106将从PDSN110接收的数据分组存储到PCF缓冲器116中用于随后向MS100发送。
图3流程图详细说明了当PDSN110从PCF106接收“关闭”信号(步骤302)时的优选方法。在步骤304，PDSN110停止向PCF106发送分组。在步骤306，PDSN204确定它当前是否从PSN112接收分组。如果PDSN110当前不是从PSN112接收分组，则该方法在步骤318结束。如果PDSN110当前在接收分组，它将确定它的缓冲器118是否已满(步骤308)。在优选实施例中，如果缓冲器118未满，PDSN110压缩收到的分组(步骤310)，将压缩后的分组存储在它的缓冲器118(步骤312)中，并结束方法(步骤318)。如果PDSN缓冲器118已满，PDSN110丢弃从PSN112接收到的分组(步骤314)，该方法结束(步骤318)。
图4流程图详细描述当PDSN110从PCF106(步骤402)接收到“开启”信号时的优选方法。在步骤404，该方法确定PDSN缓冲器118中是否有压缩分组。如果没有存储的分组，该方法在步骤410结束。如果有压缩分组，该方法从缓冲器118中检索压缩的分组(步骤406)，将压缩的分组发送到PCF106(步骤408)，该方法结束(步骤410)。
本发明的装置和方法提高发往100的分组的分组数据会话性能。该方法扩充PDSN110和PCF106之间的已知信令消息。此外，本发明通过消除经空中接口102发送的将会被MS100错误地解压缩的压缩分组来提高无线资源的利用。PDSN110使用从PCF106接收的“关闭”信号缓存或丢弃发往MS100的分组。因为分组在压缩之前被PDSN110丢弃，就避免了在MS100处的多个PPP帧的丢失，因而提高其性能。
在本发明的优选实施例中，当包含压缩PPP帧的分组在PCF106被丢弃时，PCF106向PDSN110分别发送CCP复位请求消息和/或头部压缩CONTEXT-STATE消息以启动CCP再同步过程，和头部压缩再同步过程。如果PCF106从其它RAN设备接收到丢失指示，也会发送这些消息。可能由于缓冲器溢出或链路层异常而发生分组丢失。在可选实施例中，PCF106可以向PDSN110发送带外控制信号以启动压缩状态再同步。
在没有本发明的方法情况下，在PCF106或其他任何PCF106和MS100之间的中间节点被丢弃的包含被压缩PPP帧的分组可能导致在MS100处的PPP帧丢失。MS100在从PDSN110接收到随后的PPP帧后，检测缺少的PPP帧。MS100检测丢失的PPP帧，和MS100启动CPP和头部压缩再同步过程导致更多的等待时间，并消耗无线资源。
那些本领域的技术人员将认识到，可以在不背离本发明范围或精神的情况下，对本发明的设备和该设备的结构进行改进和变化。例如该方法中，PDSN可以存储从PSN112接收的分组并在将其发送到PCF106之前压缩分组。同样，PDSN110也可以将从PSN112接收到的分组进行加密，以此作为对发往MS100的分组的压缩处理的取代或补充。
权利要求
1.在具有通过第一链路与分组转发器通信的源点和通过具有比第一链路带宽更低带宽的第二链路与分组转发器通信的目的点的通信系统中，所述分组转发器监视存储有从源点向目的点发射的数据分组的第一缓冲器，一种控制数据分组丢失的方法包括步骤确定存储在第一缓冲器中的数据分组的数量；和如果该数量高于第一阈值，就向源点发送信号以停止发射分组。
2.根据权利要求1的方法，其中数据分组在发射前被源点压缩。
3.根据权利要求2的方法，其中通信系统进一步包括向源点发射未压缩数据分组的网络，其中源点维持第二缓冲器以存储已压缩的数据分组，其中该方法进一步包括步骤。停止压缩数据分组的发射；确定第二缓冲器中的压缩数据分组数量是否高于第二阈值；和如果该数量高于第二阈值，则丢弃从所述网络接收的未压缩数据分组。
4.根据权利要求3的方法，进一步包括步骤如果所述数量低于第二阈值，则压缩从网络接收的未压缩的数据分组；和在第二缓冲器中存储已压缩的数据分组。
5.根据权利要求2的方法，其中所述通信系统进一步包括向源点发射未压缩的数据分组的网络，其中源点维持第二缓冲器以存储未压缩的数据分组，其中该方法进一步包括步骤。停止发射已压缩数据分组；确定第二缓冲器中的未压缩数据分组数量是否高于第二阈值；和如果该数量高于第二阈值，则丢弃从所述网络接收的未压缩数据分组。
6.根据权利要求5的方法，进一步包括步骤如果所述数量低于第二阈值，则将未压缩数据分组存储在第二缓冲器中。
7.根据权利要求1的方法，进一步包括步骤当第一缓冲器中数据分组数量低于第一阈值时，向源点发信号以开始向分组转发器发送分组。
8.根据权利要求1的方法，进一步包括步骤在所述分组转发器中检测分组丢失；和向源点发送消息以启动压缩状态再同步。
9.一种用于在通信系统中减少数据分组丢失的装置，包括网络；与网络可操作地相连的源点，用于接收未压缩的数据分组；与源点可操作地相连的分组转发器，通过具有第一带宽的第一通信链路接收压缩的数据分组；与所述分组转发器相连的第一缓冲器，用于存储从所述源点接收到的压缩数据分组；目的点，用于通过具有低于第一带宽的第二带宽的第二通信链路接收压缩的数据分组；和其中，当分组转发器检测到第一缓冲器中存储的压缩数据分组的数量高于阈值时，所述分组转发器指示源点停止发送压缩的数据分组。
10.根据权利要求9的装置，其中，在将压缩数据分组存入第二缓冲器之前源点压缩从所述网络中收到的未压缩的数据分组。
全文摘要
一种用于控制系统中的数据分组丢失的装置和方法，其中分组从源点(110)经分组转发器(106)通过具有不同带宽的多个链路(108，102)发送到目的点(100)。分组转发器有效地监视第一缓冲器(116)中分组的平均数量，并且当平均数升高到预定的阈值时，分组转发器向源点发信令，停止发送数据分组。然后源点压缩从网络(112)接收到的分组并将它存储到第二缓冲器(118)中，直至源点能够再次将压缩的分组发送到分组转发器。当源点的缓冲器已满时，它将在执行压缩前丢弃它从网络收到的任何分组。当第一缓冲器中的分组平均数量低于阈值时，分组转发器向源点发信令以继续向目地点发送压缩分组。
文档编号H04Q7/38GK1392740SQ0212480
公开日2003年1月22日 申请日期2002年6月20日 优先权日2001年6月20日
发明者塞巴斯蒂安·塔拉那尼, 阿乔伊·辛格 申请人:摩托罗拉公司