专利名称：带有基于分组的可靠性等级设置的ar q协议的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个用于基于数据单元的通信的通信装置和方法，其中至少一个第一和第二通信协议的执行被使用，第三、更高层协议的PDU(协议数据单元)被分段成第二、较低层协议的PDU，且按照第一协议，这些较低层的PDU被通过一条物理连接发送，第一协议为低层PDU提供了可调整的可靠性等级。
在通信领域中众所周知，协议就是一组规则，按照它，两个点可以按定义的方式交换数据单元。在交换数据单元的两个点的协议的两个实现也被称作是对等体。为了本说明书的目的，术语数据单元或协议数据单元(PDU)指特定协议规定的限定的数据载体。应当指出对于不同的协议，不同的术语被用来指PDU。例如，互联网协议(IP)的数据单元被称作分组，而点到点协议(PPP)的数据单元被称作帧。所有这些术语，即帧，分组等都归入通用的术语数据单元。
此外，对不同的协议分层的概念也是众所周知的。按照这个概念，一个协议的数据单元在发送时被嵌入到另一个协议的数据单元中，并在接收时被提取出来。术语“嵌入”可能指封装也可能指分段。
图2给出了一个普通的堆栈，且图中引入了许多术语用做例子并用来说明后面的描述。图2中所示的堆栈示有五层。自然地，层数可以更多。L3指一个网络层协议，例如互联网协议IP。L4指网络层之上的一个协议，例如传输控制协议TCP。L4也可以被看作是上面的所有协议。L2帧指嵌入或使L3PDU成帧的链路层协议，例如通常被用于按照GSM(全球移动通信系统)标准操作的系统中的电路交换数据的点到点协议PPP。其它例子是被用于GPRS(通用分组无线业务；在标准GSM03.64中定义)或W-CDMA(宽带码分多址接入)的LLC(逻辑链路控制；在标准GSM04.64中定义)。L2_ARQ指一种链路层协议，它将L2_帧PDU分段成小一些的L2_ARQ PDU且基于这些L2_ARQ PDU实现自动重复请求功能ARQ。自动重复请求(ARQ)意味着该协议支持在预定条件下PDU的自动重传。一个L2_ARQ协议的例子是用于GSM中电路交换数据的无线链路协议RLP，用于GPRS的无线链路控制协议(RLC)和用于W-CDMA的RLCP(无线链路控制协议)。
L1指一个基于一个或多个L2_ARQ PDU操作的物理层协议或物理层协议的组合。L1协议应当被理解成一个能够为L2_ARQ PDU的传输提供至少两个不同可靠性等级的协议。L1协议的例子是FEC协议(前向差错控制)或功率控制协议，或两者的组合。例如，不同的L2_ARQPDU可以用不同强度的前向差错控制和/或不同的传输功率来保护。调整传输可靠性的进一步的可以被单独或组合使用的可能性是改变CDMA或W-CDMA中的扩频因子、交织深度、调制或天线分集。由于这些概念在本领域中是众所周知的，所以就没必要进一步描述了。
应当指出L2_帧协议是可选的，由于L3协议PDU也可能被用L2_ARQ协议直接分段，而不用先被封装到L2_帧协议数据单元中。
一般地，L1协议有一个用来确定为每个L2_ARQ PDU设置的可靠性等级的一般的选用机制。不同的已知的物理层协议提供不同的选用机制，例如可靠性等级的设置依赖于数据单元要在其上发送的物理链路的质量。
这样的安排会引起一些问题。许多L3协议和在L3之上运行的协议对于每个数据单元的延迟都是敏感的且如果每个数据单元的延迟超过一定的限度时将会执行得很差或甚至于失败。问题在于当L3协议运行在L2_帧/L2_ARQ或直接在L2_ARQ之上时，由于L2_ARQ PDU的重传，L2_ARQ协议会为每个L3PDU引入额外的延迟。这个额外的延迟基本上是无界的且会引起大量问题。这将结合图3中的图表被说明。
对于下面的说明，将假设L2_帧PDU被L2_ARQ协议分段，但如上面已经提到的，L3协议PDU被直接分段也是同样可能的。
图3a给出了一个L2_帧PDU，且这个高层PDU被分段成指定数量的L2_ARQ数据单元。为了后面的说明，这些L2_ARQ数据单元中的两个被分别标记为a和b。如图3a所示，L2_帧PDU有一个特定的传输延迟，即一个特定的长度，正如L2_ARQ数据单元有一个特定的长度或传输延迟一样。
如图3b所示，会出现下面的问题。如果L2_ARQ数据单元a要重发，则要被发送的L2_ARQ数据单元的个数就会增加一个，且相应地，L2_帧PDU的发送就会被一个L2_ARQ数据单元的发送延迟所延迟。不过，如果标记为b的在L2_帧PDU结尾的L2_ARQ数据单元要被重传，则这将会使L2_帧PDU的传输被延迟L2_ARQ层的往返传输时间(RTT)。一层的往返时间RTT基本上是发送对等体对该层的数据单元的发送与发送对等体接收到一个确认所指定的数据单元被接收对等体在另一端接收的确认消息之间所用的时间。L2_ARQ RTT典型地比L2_ARQ传输延迟大得多。
如已经提到的，这个延迟会引起高层的重大问题。
在L2_ARQ对等体使用基于窗口的流量控制的系统中会出现另一个问题。基于窗口的流量控制是本领域众所周知的且基本上意味着流量控制是按照被称作发送窗口的确定数量的连续八位字节或比特来完成的，其中允许的未被确认的数据单元的数量受限于上述发送窗口。换句话说，流量控制就是在特定的一系列要被发送的数据单元中，跟随在一个特定的数据单元之后的确定数量的数据单元可以被发送，即使该特定数据单元的安全接收还未被确认，但未被确认的数据单元的数量受限于发送窗口。如已经提到的，这个概念在本领域是众所周知的，见例如1994年W.Richard Stevens，Addison-WesleyLongman，Inc.的TCP/IP说明，vo.1协议。因此就不需要做进一步的解释了。
在使用基于窗口的流量控制的L2_ARQ对等体中，当发送缓冲区被已经发送但还未由接收的L2_ARQ对等体确认的积压的L2_ARQ PDU拷贝所占满时，发送器就不能发送任何新的L2_ARQ PDU。这将结合图9简单说明。这个图给出了一系列要被发送的连续的PDU，在本例中是十四个。根据基于窗口的流量控制，图中给出的包含PDU4到10的发送窗口SW的左端(PDU4)，根据被发送和确认的PDU进行移动。在图9的例子中，PDU1到3已经被发送和确认，这样PDU4就组成发送窗口的左端。为了便于说明，假设发送窗口的长度是固定的。
一般发送窗口本身可以看作有两部分，即已经被发送但还未被确认的旧的PDU(4到6)和发送窗口SW中剩余的PDU，根据流量控制这些剩余的PDU(7到10)因为处在发送窗口中而允许发送但还未被发送。
下列情况中发送窗口将停止。只要发送窗口的最旧的PDU(例子中的4)还未被正确发送，它就不能被确认。因此，如果对于最旧的PDU的确认还未被接收到，则发送窗口SW的左端就不能向右端移动。只要在发送窗口中还有PDU未被发送，则由于PDU的发送在继续，这基本上就不会引起问题。但是如果发送窗口中所有的PDU都已被发送，则只要最旧的PDU未被确认，PDU的进一步传送就会被完全阻塞，即因为发送窗口不能向左端移动，所以发送窗口被停止。因此，上面所描述的由L2_ARQ重传所引起的约等于往返传输时间的延迟将停止发送窗口并导致降低的吞吐量。
本发明的目的是解决这些问题并提供一种前述的能够降低由L2_ARQ层的重传所引起的延迟的通信装置和方法。
这个目的是通过独立权利要求中描述的装置和方法来达到的。
根据本发明，当执行指定对于发送第二协议的PDU的不同可靠性等级的第一协议时(其中第二协议指定第三、更高层的协议的PDU的分段)，一种能力被引入用来对属于含有这样的第二协议(L2_ARQ)数据单元的被定义数据结构的第二协议PDU设置不同的第二协议(L2_ARQ)PDU的可靠性等级。
在下面，介绍中使用的术语将被保留，因此上面的描述将被包含在本发明的描述中。以这种方式，本发明可以被用于设置可靠性等级的任何机制中，例如，那些已经被提到的，即传输功率，前向纠错，扩频因子，交织深度，调制或天线分集等，它们既可以是单独的，也可以是按期望组合的。
根据本发明的一个优选实施方案，被规定的含有第二协议PDU的数据结构是一个被分段成第二协议PDU的第三协议PDU，即上面的术语中的L2_帧或L3PDU。在这种情况下，本发明提供对于L2_ARQ DPU相对它们在一个L2_帧中的位置而设置不同的L1可靠性等级的能力。换句话说，属于一个L2_帧PDU的L2_ARQ协议的数据单元可以使它们的可靠性等级依赖于涉及L2_ARQ PDU是在一个L2_帧PDU中这样一个事实以及涉及这些L2_ARQ PDU之间的关系的特定属性而被设置。
在这一实施方案中，属于第三协议的一个数据单元(被称作L2_帧或L3之上)的第二协议数据单元被标识，且以这种方式属于一起的第二协议的数据单元被分成至少两个不同的类，最后提供了为这些第二协议的数据单元因其属于不同的类而设置不同可靠性等级的能力。
根据该实施方案的一个优选版本，可能解决结合图3被描述的上面的问题，即如果两个类被定义，其中第一个涉及属于一个L2_帧或L3数据单元的前面部分的L2_ARQ数据单元，且第二类被定义成涉及后面的L2-ARQ数据单元，则可能提高后面的数据单元的可靠性等级(例如被增加的发送功率或被提高的前向纠错)，结合图3被描述的情况所带来的有害影响就会被避免，因为提高对于诸如b这样的L2_ARQ数据单元的可靠性等级(见图3b)，就避免了这样的L2_ARQ数据单元的重传，这样由L2_ARQ PUD的重传所引起的延迟就只受限于实际的L2_ARQ传输延迟，而不决定于往返传输时间。
根据本发明的另一个优选实施方案，被定义的数据结构不是直接在L2_ARQ协议之上的协议的一个PDU，而是在更高层协议(例如图2中被称作L4)上的一个PDU。最好是，象前面的实施方案一样，与L4PDU的结尾相关的L2_ARQ PUD的可靠性等级被设置得比前面的L2_ARQ PUD等级高。这一实施方案尤其是在L4PDU被分段成多于一个L3PDU的情况下有利。这样的一个例子是所谓的TCP分组的IP分段。这样就可能例如将那些属于L4PDU中趋近结尾的段的L2_ARQ PUD的可靠性等级设置得比属于第一个分段的PDU的可靠性等级高。
根据本发明的另一个实施方案，被定义的含有L2_ARQ数据单元的数据结构是被用于基于窗口的流量控制的发送窗口。这样，在基于窗口的流量控制中的被停止的窗口的问题就会被解决，即通过区别在发送窗口的开始的L2_ARQ PUD(旧的PDU)和那些在趋近结尾的L2_ARQ PDU(新的PDU)，其中旧一些的PDU(例如图9中的PDU4)的重传被设置成比同一PDU的第一次传输和/或比新一些的PDU更高的可靠性等级。最好是增加可靠性等级的程度是年龄的函数(即越旧的越高)和/或PDU被传输的频次的函数(即每一个重复重传都得到比前面的重传或第一次传输更高的可靠性等级)。
同样，在本发明的另一个实施方案的帮助下，可能在L1协议层的L3，L2_帧，或L4PDU的不同部分之间进行区分，并对这些被区分的部分区别对待。将对于延迟更敏感的某些部分的可靠性等级设置得比其它部分的可靠性等级高就成为可能。例如，一个IP分组(L3PDU)的IP头就比载荷得到更多的保护(被以更高的L1可靠性等级传送)。这降低了对于传输IP头的平均传输延迟(少一些L2_ARQ重传)并允许IP路由器尽快做出路由决定。
本发明的概念，即被称作对于一个被定义的数据结构的不同部分提供不平等的错误保护的能力，提供了如下优点-低的端到端第三协议(L2_帧/L3)PDU传输延迟，-低的端到端第三协议(L2_帧/L3)PDU延迟抖动，-有效的带宽利用率，-用来存储L2_ARQ PDU的少一些的缓冲区空间，从而降低了整个系统的费用，以及-如果该方案被在每个可能的协议层上实现，则由于少一些缓冲区空间的需求所带来的节约可以是很大的且用户所感觉到的整体服务质量将得到提高。
本发明的一个非常重要的优点是它不需要相关协议本身的任何修改，即它不影响任何标准。它只需要改变协议的实现。
通过下面参考附图对于优选实施方案的详细描述，本发明的其它特征和优点会更清楚，其中
图1给出了本发明的一个说明性的图；图2给出了一个通用的协议栈；图3解释了与图2中给出的协议安排有关的某些问题；图4给出了本发明的有关优选实施方案；图5给出了特定协议的传输平面；图6给出了有关LLC帧的分段和传输；图7解释了块错误对LLC帧传输延迟的影响；图8给出了RLC发送窗口和块错误对LLC帧传输的影响；且图9解释了在基于窗口的流量控制中被停止的发送窗口的问题。
图1给出了本发明的有关实施方案，其中被定义的含有L2_ARQPDU的数据结构是L3协议的有关数据单元。现在来解释此图。
该图的左边给出了一个流程图，而该图的右上部包含用来让步骤S1和S2被更好地理解的表示。
根据本实施方案，假设一个通信装置分别执行第一和第二通信协议，例如前面被提到的协议L1和L2_ARQ。第一协议提供控制第二协议的数据单元在一条指定的物理连接上传输的规则，且该第一协议提供对于第二协议数据单元的传输的至少两个不同的可靠性等级。而且，第二协议提供对于将第三协议(例如上面提到的L2_帧或L3)的数据单元分段成第二协议的数据单元的规则，此外第二协议提供对于在预定条件下第二协议的数据单元的重传。换句话说，第二协议有上面提到的自动重复请求特征ARQ。
在图1的右边，给出了将第三协议的一个指定的PDU分段成第二协议的PDU。在步骤1中，属于第三协议的一个PDU的第二协议的PDU被标识。这可以用任何合适的方式来实现，例如当进行分段时通过执行第二协议来确定一个第三协议PDU的开始和结束(例如开始标志和结束标志)，然后将这一信息传达给第一协议的执行，或第一协议的执行可以按这样一种方式，即通过直接解析第三协议的数据单元它可以标识第三协议的数据单元的起始和结束点。
应当注意这是对于已知系统的很重要的一个特性，即较低层透明处理更高层的数据，也就是不用知道在更高层中数据是如何构成的。
然后，在步骤2中，第二协议的PDU被分成预定的类。这在图1的右边通过描述箭头被示例。应当注意该说明要被按一种抽象方式来理解，它并不意味着第二协议的数据单元按照传输排定的顺序被改变。更特别的是，第二协议的PDU被排定的顺序不被分类所改变。
然后，在步骤S3中，有一个依赖于一个或多个预定条件的分支。没有特定的条件被给出，因为本发明不是存在于一个特定的条件，而是更在于一般的概念，即提供按照步骤S2中PDU被分成的类来为第二协议的PDU设置可靠性等级的能力。这可以在步骤S4和S5中被看到。更特别的是，在步骤S4中，对于一个类中的PDU的可靠性等级被设置成与另一个类中的可靠性等级不同。相反，在步骤S5，可靠性等级被独立于类来设置，例如，在已知的被称作L1之上的物理层实现中被做到。
因此，步骤S3，S4和S5表达了本发明提供的能力，即对于属于第三协议的一个PDU的第二协议PDU，依赖于规定了确定的类的分类规则设置不同的可靠性等级的能力。
图4说明了上面的实施方案的一个优选的版本，它解决了上面描述的每个第三协议PDU(例如L2_帧或L3PDU)的无界的延迟问题。与图2和图3中使用的相同的表达被再次使用以便更容易理解。
图4给出了一个已经被分段成指定数量的L2_ARQ PDU的一个L2_帧PDU。自然，一个L3PDU可以被平等考虑。在这个实施方案中，提供了被划分的两个类。第一个类被称作一般保护窗口GPW，第二个类被称作特殊保护窗口SPW。
特殊保护窗口SPW被定义成一个-按照传输顺序的一包含对于一个L2_帧PDU要被传输的最后一个(潜在被重传的)L2_ARQ PDU的、该L2_帧PDU的L2_ARQ PDU的连续序列。应当注意SPW也可以是零。
一般保护窗口GPW被定义成一个-按照传输顺序的一包含对于一个L2_帧PDU要被传输的第一个L2_ARQ PDU的、该L2_帧PDU的L2_ARQPDU的连续序列。GPW也可以是零。
SPW的尺寸被初始化成一个确定值，例如包含在L2_ARQ RTT(换句话说RTT和L2_ARQ传输延迟的商)中被传输的尽可能多的L2_ARQPDU。GPW的尺寸被初始化以补足初始的SPW，即SPW和GPW之和对应于整个L2_帧PDU。GPW的尺寸可以被固定为初始值。在那种情况下，来自于GPW的一个L2_ARQ PDU的每次重传都会使SPW加一。替代地，GPW的尺寸会为GPW的一个L2_ARQ PDU的每次重传增加直到一个确定的最大值。当达到最大值后，GPW的尺寸保持恒定的，而作为替代，GPW的一个L2_ARQ PDU的每次重传都将使SPW加一。
一个历史窗口HW也被定义，它是L2_ARQ PDU的连续序列，这个L2_ARQ PDU的连续序列包括在属于一个L2_帧数据单元的L2_ARQ数据单元的传输过程中的一个指定时间点上被最后传输的L2_ARQPDU。
GPW中的每个L2_ARQ PDU的L1协议可靠性等级是被对于该协议的一般保护自适应机制确定的。术语一般保护自适应机制是指设置已经在该协议中被提供的可靠性等级的机制。这一机制为每个L2_ARQPDU独立于该L2_ARQ PDU在各自的L2_帧PDU(或L3PDU)的位置来决定可靠性等级。如已经提到的，依赖于特定的L1协议，这个机制可以被以多种方式给出，且可以是例如一个依赖于数据单元要在其上发送的连接的质量来设置可靠性等级的机制。
根据本发明，一个特殊的保护自适应机制被为SPW定义，且SPW中的每个L2_ARQ PDU的可靠性等级是由该特殊保护自适应机制决定的。这个特殊保护自适应机制用来降低SPW中的一个L2_ARQ PDU要被重传的概率，同时与最小化所需要的传输资源(例如传输功率)进行平衡。如果根据一个指定的准则(见图1中的步骤S3)它被认为是必须的，则可以通过为SPW中的L2_ARQ PDU提高L1可靠性等级(例如增加传输功率和/或提高前向差错控制)来实现。最好是用来增加SPW中的L1可靠性的准则依赖于GPW中必须被重传的L2_ARQ PDU的数量。例如，如果要被重传的来自于GPW的L2_ARQ PDU的数量在一个预定的阈值之下，则SPW中的可靠性等级就用与GPW中相同的机制来调整(见图1中的步骤S5)，否则SPW中的可靠性等级被相对GPW的可靠性等级而提高(见图1中的步骤S4)。换句话说，这种情况下的特殊保护自适应机制简单地在于相对一般保护自适应机制用一个预定的因数提高可靠性等级。一个替代的机制在于测量直到历史窗口HW达到一个预定值时所发生的重传的数量，然后基于这个被测量的数量来确定在特殊保护窗口中的可靠性的改变。另一个替代的机制在于简单地设置一个在每个L2_帧或L3P DU更高的结尾的一个指定百分比的L2_ARQ PDU的可靠性等级，而不管重传的数量或其它任何条件。自然地，含有进一步的依赖于被特殊定义的条件的更复杂的机制也是可能的，但这已在本发明的范围之外了。
因此，应当注意本发明不局限于任何特定的特殊保护自适应机制，由于这样的机制可以根据与特定情况和一个协议或多个协议有关的要求和优选选择来被选定。而且，上面的实施方案清楚地表达了本发明的基本概念，根据这个概念提供了按照由分类规则确定的类来设置可靠性等级的能力。在上面的实施方案中，这些分类规则涉及一个指定的L2_ARQ PDU相对于一个L2_帧(或L3或L4)PDU的起始和结束的位置。
以这种方式，该实施方案提供了用来为在属于一个L2_帧PDU的序列的结尾L2_ARQ PDU潜在地应用特殊保护的手段，从而解决了结合图3被描述的问题。
在前面的实施方案中，被定义的数据结构是直接在L2_ARQ协议之上的协议的一个PDU，但被定义的结构同样也可以是更高层协议，例如图2中被称作L4的协议的一个PDU。因此，特殊保护窗口SPW和一般保护窗口GPW的定义就基于L4PDU而不是L2_帧或L3 PDU了。最好是，如象前面的实施方案一样，将与L4PDU的结尾有关的L2_ARQPDU的可靠性等级设置得比前面的L2_ARQ PDU的可靠性等级高。这尤其在L4 PDU被分段成多于一个L3 PDU的情况下有利。这样的一个例子是所谓的L4 PDU的IP分段。这样就可能例如将属于L4 PDU趋近结尾的段的L2_ARQ PDU的可靠性等级设置得更高。
在下面，本发明的另一个实施方案被描述，其中基于窗口的流量控制被使用，且被定义的含有L2_ARQ PDU的数据结构是发送窗口。这个实施方案明确地用来解决上面提到的当使用基于窗口的流量控制时的一个停止窗口的问题。下面的描述类似于上面的实施方案，不同点在于PDU在其中被区分的数据结构是发送窗口而不是高层的PDU。
在这个实施方案中，是根据在发送窗口中的位置来分类的。对于停止发送窗口的解决方案在于对于发送L2_ARQ对等体的发送窗口中的旧一些的L2_ARQ数据单元的重传启动特殊保护，即对于位于发送窗口SW的起始且需要被重传的PDU提供设置更高L1可靠性等级的能力。
换句话说，在基于窗口的流量控制中的被停止窗口的问题的解决可以通过区分在发送窗口起始处的L2_ARQ PDU(旧一些的PDU)和在发送趋近结尾的PDU(新一些的PDU)而实现，其中对于旧一些的PDU的重传所设置的可靠性等级比同一PDU的第一次传输和/或新一些的PDU的可靠性等级更高。换句话说，对于一个指定的PDU(例如图9中的PDU4)，第一次重传的可靠性等级被设置得比第一次传输的等级高，第二次重传的可靠性等级被设置得比第一次重传的可靠性等级高，依此类推。不过，同样也可能只将相对第一次传输的第一次重传的可靠性等级提高，而对于以后的重传都保持固定。最好是可靠性等级的增加程度是年龄的函数，即越旧的PDU，增加的可靠性等级越高。换句话说，在图9中所给出的例子中，对于PDU 4所增加的可靠性等级要比对于PDU 5增加的可靠性等级高。
其替代方案是使增加的程度(只有在第一次传输和第一次重传之间或连续的重传之间)依赖于发送窗口中还未被发送的PDU的数量(图9中的右端)。很清楚，用来调整增加可靠性等级的程度的这一机制可以用任何合适的方式与上面的机制结合。
在上面的实施方案中，划分L2_ARQ PDU的规则不仅涉及在预定数据结构(即发送窗口)中的位置，还涉及PDU的重传数量。
对于被定义的数据结构是更高层的数据单元的实施方案也是这样，没有对于特殊保护机制的限制。
应当注意到在上面的实施方案的情况中，其中含有L2_ARQ PDU的被定义的数据结构是发送窗口，更高层的数据单元也被透明处理，即作为一个连续的比特流。不过，同样可能将上面的实施方案包含在一个系统中，即提供一个系统，其中可靠性等级既可以相对在更高层数据单元中的位置来设置，也可以相对在发送窗口中的位置来设置。这导致了一个更复杂的系统，但提高了性能。
现在来描述本发明的另一个实施方案，其中被定义的数据结构还是一个L3或L2_帧PDU。不过，现在分类规则不与L2_帧或L3PDU的起始和结束相关，而是与L2_帧或L3协议的数据单元的连续八位字节或比特的不同范围有关，其中范围中的每个都对应于一个按照传输顺序的连续多个L2_ARQ PDU。
最好是，两个类被规定，其中第一个类与L2_帧或L3PDU的头标相关，第二个类与其载荷相关。
本实施方案也可以与前面的实施方案中的一个或所有的组合。
现在，为了更好地理解上面讨论的概念和实施方案，一个详细的例子将根据特殊协议和GPRS来被描述。不过，这个例子不应当被看作是限制性的，因为本发明适用于任何提供了权利要求中所描述的特征的通信标准和协议集。
对于这个特殊的例子，SNDCP(子网依赖控制协议)或网络对应于L3，LLC(逻辑链路控制)对应于L2_帧，RLC/MAC(无线链路控制/介质访问控制；在标准GSM04.60中被规定)对应于L2_ARQ，且PLL/RFL(物理链路层/无线频率层)对应于L1。
图5给出了GPRS的背景概览。它给出了高达网络层的GPRS传输平面。在GPRS网络和移动站MS之间的无线通信覆盖了物理和数据链路功能。在BSS(基站子系统)和MS之间，数据链路层被分成两个不同的子层LLC层和RLC/MAC子层。在两个LLC实体之间被传输的可变长度的PDU被称作LLC帧。在RLC实体之间的数据传送发生在可变尺寸的RLC块中。
为了在无线接口上的有效传输，有关LLC PDU被如图6所示分段成小一些尺寸的RLC块。这允许重传能够在RLC块等级进行。错误的RLC块的重传通过一个选择性的ARQ机制被控制。RLC块在尺寸为k个块的窗口中被发送且接收端周期发送临时ACK/NACK(被确认/未被确认)消息。每个ACK/NACK(被确认/未被确认)消息确认直到一个被指出的块号的所有被正确接收的RLC块，从而移动发送窗口的起始。此外，一个位图被用于选择性地请求被错误接收到的RLC块。对于未完成的数据的确认导致发送窗口的进一步滑动。当所有对应于一个LLC PDU的RLC块都被成功接收到时，LLC PDU就被发送给更高的层。
为了传输RLC块，一条RLC连接被在两个对等的实体之间建立。每个RLC端点有一个接收RLC块的接收器和一个发送RLC块的发送器。每个端点的发送器有一个发送窗口，同时每个端点的接收器有一个接收窗口。在两个对等的RLC实体之间的块传输通过这两个窗口被控制。
如果V(S)代表序列中下一个要被传送的RLC块的序列号，V(A)代表还未被其对等体确定认可的最旧的数据块的块序列号，且n和k分别代表块号序列长度和窗口尺寸，则当V(S)＝[V(A)＋k]模n时，发送窗口可能被停止(没有新的块传输)。
为了在无线接口上传输RLC块，通常使用两个方法-属于一个LLC PDU的RLC块被用相同的保护(编码速率等)程度传输，以及-为了适应无线信道条件(链路自适应LA)一个信息流块中的不同块使用不同的调制和编码速率。
链路自适应LA一般被称作上面的L1一般保护自适应。
下面的问题将根据GPRS来被描述。一个分组(例如LLC帧)的端到端延迟是一个重要的参数。有一些重传块的LLC帧将被额外地延迟来等待重传。应当注意，如果在一个LLC帧的开始和中间被传送的块被有错误地接收，则在该LLC帧的其余块的传输中，NACK将被接收到且错误块在最后一个块的传输之后或之前被重传。另一方面，如果一个LLC帧的最后的块要被重传，则由于即使在最近的一个块被传输之后还要等待ACK/NACK而导致附加的延迟。这进一步延迟了到LLC层的分组递送。这样问题就在于如何最小化这种附加的延迟。
当V(S)＝[V(A)＋k]模n时，发送窗口就被停止，其中V(A)代表还未被确定认可的最旧的RLC数据块。应当注意如果在一个块流中的所有块都被用相同的保护程度(或只适合无线信道条件)传输，则发送窗口被停止的机会就会更高。当发送窗口被停止时，没有新的RLC块被传输。这样问题就在于避免发送窗口被停止。
根据本发明，可能对于属于一个LLC帧或在一个RLC块流中的不同RLC块区别保护。这个概念可以用具体实现本发明的两个例子来解释。在第一种情况中，含有来自于一个LLC帧结尾的数据的块将被加上更多的保护来传输，在第二种情况中，可能导致发送窗口停止的块将被加上比其它块更多的保护来传输。应当注意“更多的保护”是指相对于LA算法所确定的保护而言更多的保护。
在第一种情况中，即对于一个LLC帧的结尾的块加上更多保护，本发明建议发送在一个LLC PDU结尾的某些块时比发送剩余的块用更多的保护(编码)，这样就会降低这些块的错误概率。这有助于减小将一个分组递送到LLC层的延迟。本发明也可以被推广到其它层，例如在一个系列中的整个最后的LLC帧(当每个网络PDU中有几个LLC帧时)可以被用更多的保护进行传输。
这将参考图7中的例子来说明。ACK/NACK周期被认为等于四个块周期。情况(A)中，在一个LLC帧开始的一个错误块被在最后一个块之后立即重传。在情况(B)中，相对于情况(A)，LLC帧的递送被延迟三个块周期，因为最后一个块出错了。在情况(C)中，最后两个块被用更多的编码传输且没有块出错。应当注意由于编码开销要多传输一个块。显然即使把编码开销计算在内，LLC帧在情况(C)中也比在情况(B)中的递送更早。
在第二种情况中，即对于导致发送窗口停止的块给予更多的保护，可以从窗口停止的条件V(S)＝[V(A)＋k]模n推断出在一个块流开始处的块(如果被接收到有错误)比在该流结尾处的块更可能停止窗口。这一现象在图8中被解释，(A)部分，K＝4且n＝8。ACK/NACK周期也被认为等于四个块周期。
在(B)部分，块4被接收到有错误且在第一个ACK/NACK消息之后被立即重传。整个帧被在七个块周期中递送。由于是在趋近帧(或块流)结尾处出现错误，所以对发送窗口没有影响。
在情况(C)中，块号1和3被接收到有错误。由于在流的开始处的块号1出错，发送窗口被停止。如果块号1被再次接收到有错误，停止条件将持续，从而如图8中的(C)部分所示，增加了帧传输延迟。
在图8的(D)部分，导致停止条件的块号1被用更多的保护重传，从而有助于发送窗口前移。
由于在流的开始处的块更有可能停止窗口，所以如(E)部分所示，它们被在第一次传输开始就用更多的保护。
尽管本发明是根据一个特定的例子描述的，但这只是为了让技术人员能更好地理解它，而不是为了限制范围。而且，本发明的范围是附加的权利要求定义的，其中的参考符号也是被用来更好地理解而不是限制范围的。
权利要求
1.一种用于基于数据单元通信的通信装置，包含第一和第二通信协议(L1，L2_ARQ)的执行，其中第一通信协议(L1)提供用来控制上述第二协议(L2_ARQ)的数据单元通过一条物理连接传输的规则并且为上述第二协议(L2_ARQ)的数据单元传输提供至少两个不同的可靠性等级，且上述第二协议(L2_ARQ)提供用来将第三协议(L2_帧；L3)的数据单元分段成第二协议(L2_ARQ)的数据单元的规则以及用于上述第二协议(L2_ARQ)的数据单元的重传的规则，标识设备，该设备被用来标识那些第二协议(L2_ARQ)的数据单元，这些数据单元属于一个被定义的含有该第二协议(L2_ARQ)的数据单元的数据结构(L2_帧PDU；L3PDU；L4PDU；SW)，分类设备，该设备被用来根据预定的分类规则将属于上述被定义数据结构(L2_帧PDU；L3PDU；L4PDU；SW)的第二协议(L2_ARQ)的数据单元分成至少两个不同的类，以及可靠性设置设备，该设备被用来对于上述第二协议(L2_ARQ)的要被传输的一个指定数据单元的传输和重传而设置第一协议(L1)的可靠性等级，该可靠性设置设备能够对于上述的第二协议(L2_ARQ)数据单元的传输和/或重传而设置不同的上述可靠性等级，这些被分成不同类的数据单元属于上述被定义的数据结构(L2_帧PDU；L3PDU；L4PDU；SW)。
2.根据权利要求1的通信装置，其特征在于由上述第一协议(L1)提供的可靠性等级是由传输功率、前向差错控制、扩频因子、交织深度、调制和天线分集中的至少一个来区分的。
3.根据权利要求1或2的通信装置，其特征在于被定义的数据结构(L2_帧PDU；L3PDU；L4PDU；SW)是上述第三协议(L2_帧，L3)或在该第三协议之上的一个协议(L4)的一个数据单元。
4.根据权利要求3的通信装置，其特征在于第一个类和第二个类(GPW，SPW)被规定，其中上述分类规则是上述第一个类(GPW)包含第二协议(L2_ARQ)的零个数据单元或按照传输顺序的连续多个数据单元，其中包括属于第三协议(L2_帧；L3)的一个数据单元的第二协议(L2_ARQ)的第一个数据单元，且第二个类(SPW)包含第二协议(L2_ARQ)的零个数据单元或按照传输顺序的连续多个数据单元，其中包括属于第三协议(L2_帧；L3)的上述一个数据单元的第二协议(L2_ARQ)的最后一个数据单元。
5.根据权利要求4的通信装置，其特征在于上述可靠性设置装置被安排，如果预定条件被满足，就设置第二类(SPW)的数据单元的可靠性等级，使得它们通过上述物理连接的传输可靠性比上述第一类(GPW)的数据单元的传输可靠性更高。
6.根据权利要求5的通信装置，其特征在于上述预定条件涉及上述第一类(GPW)中需要被重传的数据单元的数量。
7.根据权利要求3的通信装置，其特征在于上述分类规则涉及上述第三协议(L2_帧；L3)的上述一个数据单元的连续八位字节或比特的不同范围，该范围每个对应于按照传输顺序的第二协议(L2_ARQ)的连续多个数据单元。
8.根据权利要求7的通信装置，其特征在于至少一个第一类和一个第二类被规定，其中第一类与第三协议(L2_帧；L3)的上述一个数据单元的头标有关，第二类与第三协议(L2_帧；L3)的上述一个数据单元的载荷有关。
9.根据权利要求8的通信装置，其特征在于上述可靠性设置装置被安排设置第一类中的数据单元的可靠性等级，使得它们通过上述物理连接的传输可靠性比上述第二类的数据单元的传输可靠性更高。
10.根据权利要求1或2的通信装置，其特征在于上述第二协议(L2_ARQ)规定基于窗口的流量控制，根据该流量控制一个规定数量的连续八位字节或比特被用作一个发送窗口(SW)且流量控制被执行，使得上述第二协议(L2_ARQ)的允许的未被确认的数据单元的数量被该发送窗口所限制，上述被定义的数据结构(L2_帧PDU；L3PDU；L4PDU；SW)是上述发送窗口(SW)，以及上述分类规则涉及上述第二协议(L2_ARQ)的一个指定的数据单元在发送窗口(SW)中的位置和/或重传次数。
11.根据权利要求10的通信装置，其特征在于上述可靠性设置装置被安排对于一个指定数据单元的连续重传设置可靠性等级，这样对于该指定数据单元的一个指定重传，其通过上述物理连接的传输可靠性就比该指定数据单元的前面的第一次传输或重传的可靠性更高。
12.一种用于利用执行第一和第二通信协议来进行基于数据单元的通信的通信方法，其中上述第一协议(L1)提供用来控制上述第二协议(L2_ARQ)的数据单元通过一条物理连接传输的规则且对于上述第二协议(L2_ARQ)的数据单元的传输提供至少两个不同的可靠性等级，上述第二协议(L2_ARQ)提供将第三协议(L2_帧；L3)的数据单元分段成上述第二协议(L2_ARQ)的数据单元的规则以及对于上述第二协议(L2_ARQ)的数据单元的重传的规则，它包含的步骤是标识(S1)那些第二协议(L2_ARQ)的数据单元，这些数据单元属于一个被定义的含有该第二协议(L2_ARQ)的数据单元的数据结构(L2_帧PDU；L3PDU；L4PDU；SW)，根据预定的分类规则将属于上述被定义的数据结构(L2_帧PDU；L3PDU；L4PDU；SW)的第二协议(L2_ARQ)的数据单元分类成(S2)至少两个不同的类，以及提供对于上述第二协议(L2_ARQ)的数据单元的传输和/或重传设置不同的可靠性等级的能力(S3，S4，S5)，这些被分成不同类的数据单元属于上述数据结构(L2_帧PDU；L3PDU；L4PDU；SW)。
13.根据权利要求12的通信方法，其特征在于由上述第一协议(L1)提供的可靠性等级是由传输功率、前向差错控制、扩频因子、交织深度、调制和天线分集中的至少一个来区分的。
14.根据权利要求12或13的通信方法，其特征在于被定义的数据结构(L2_帧PDU；L3PDU；L4PDU；SW)是上述第三协议(L2_帧，L3)或在该第三协议之上的一个协议(L4)的一个数据单元。
15.根据权利要求14的通信方法，其特征在于第一个类和第二个类(GPW，SPW)被规定，其中上述分类规则是上述第一个类(GPW)包含第二协议(L2_ARQ)的零个数据单元或按照传输顺序的连续多个数据单元，其中包括属于第三协议(L2_帧；L3)的一个数据单元的第二协议(L2_ARQ)的第一个数据单元，且第二个类(SPW)包含第二协议(L2_ARQ)的零个数据单元或按照传输顺序的连续多个数据单元，其中包括属于第三协议(L2_帧；L3)的上述一个数据单元的第二协议(L2_ARQ)的最后一个数据单元
16.根据权利要求15的通信方法，其特征在于在上述设置可靠性的步骤中，如果预定条件被满足，就设置第二类(SPW)的数据单元的可靠性等级，使得它们通过上述物理连接的传输可靠性比上述第一类(GPW)的数据单元的传输可靠性更高。
17.根据权利要求16的通信方法，其特征在于上述预定条件涉及上述第一类(GPW)中需要被重传的数据单元的数量。
18.根据权利要求14的通信方法，其特征在于上述分类规则涉及上述第三协议(L2_帧；L3)的上述一个数据单元的连续八位字节或比特的不同范围，该范围每个都对应于按照传输顺序的第二协议(L2_ARQ)的连续多个数据单元。
19.根据权利要求18的通信方法，其特征在于至少一个第一类和一个第二类被规定，其中第一类与第三协议(L2_帧；L3)的上述一个数据单元的头标有关，第二类与第三协议(L2_帧；L3)的上述一个数据单元的载荷有关。
20.根据权利要求19的通信方法，其特征在于在上述设置可靠性的步骤中，设置第一类的数据单元的可靠性等级，使得它们通过上述物理连接的传输可靠性比上述第二类的数据单元的传输可靠性更高。
21.根据权利要求12或13的通信方法，其特征在于上述第二协议(L2_ARQ)规定基于窗口的流量控制，根据该流量控制一个规定数量的连续八位字节或比特被定义为一个发送窗口(SW)且流量控制被执行，这样上述第二协议(L2_ARQ)的允许的未被确认的数据单元的数量被该发送窗口所限制，上述被定义的数据结构(L2_帧PDU；L3PDU；L4PDU；SW)是上述发送窗口(SW)，以及上述分类规则涉及上述第二协议(L2_ARQ)的一个指定的数据单元在发送窗口(SW)中的位置和/或重传次数。
22.根据权利要求21的通信方法，其特征在于对于一个指定数据单元的连续重传设置可靠性等级，这样对于该指定数据单元的一个指定重传，其通过上述物理连接的传输可靠性就比该指定数据单元的前面的第一次传输或重传的可靠性更高。
23.一种用于基于数据单元通信的通信装置，包含第一和第二通信协议(L1，L2_ARQ)的执行，其中第一通信协议(L1)提供用来控制上述第二协议(L2_ARQ)的数据单元通过一条物理连接传输的规则并且为第二协议(L2_ARQ)的数据单元传输提供至少两个不同的可靠性等级，且上述第二协议(L2_ARQ)提供用来将第三协议(L2_帧；L3)的数据单元分段成第二协议(L2_ARQ)的数据单元的规则以及用于第二协议(L2_ARQ)的数据单元的重传的规则，分类设备，该设备被用来将第二协议(L2_ARQ)的数据单元根据预定的分类规则分成至少第一个类和第二个类，对于该第二协议(L2_ARQ)的一个指定的数据单元的分类是基于包含在上述第三协议(L2_帧；L3)的数据单元中的信息来进行的，上述第二协议(L2_ARQ)的一个指定的数据单元是该第三协议(L2_帧；L3)的数据单元的一个分段，可靠性设置设备，它被用来对于上述第二协议(L2_ARQ)的要被传输的一个指定数据单元的传输和重传而设置第一协议(L1)的可靠性等级，该可靠性设置设备能够对于属于上述第一类和第二类中的第二协议(L2_ARQ)的数据单元的传输和/或重传设置不同的上述可靠性等级。
24.根据权利要求23的通信装置，其特征在于上述分类设备能够读取上述第三协议(L2_帧；L3)的数据单元中一个或多个预定的域，从而归类上述第三协议的一个数据单元被分段成的第二协议(L2_ARQ)的数据单元。
25.根据权利要求24的通信装置，其特征在于上述第三协议(L2_帧；L3)的数据单元包含一个头标和一个载荷段，其中头标包含一个协议标识域且载荷段包含一个或多个与协议的数据单元有关的协议标识域，这些协议比上述第三协议层(L2_帧；L3)更高，可被封装在上述第三协议(L2_帧；L3)的数据单元中，且上述分类设备可读取的预定的域包含至少其中一个在上述头标中的协议标识域和一个或多个被包含在上述载荷段中的协议标识域。
26.根据权利要求24或25的通信装置，其特征在于上述第三协议(L2_帧；L3)的数据单元包含一个或多个与各自的协议有关的业务质量域，且上述分类设备可读取的预定的域包含至少其中一个上述的业务质量域。
27.根据权利要求23到26中的一个的通信装置，其特征在于上述的第一类含有上述第二协议(L2_ARQ)的数据单元，这些数据单元是上述第三协议(L2_帧；L3)的数据单元的分段，而第三协议的数据单元封装了第一更高层协议(TCP)的数据单元，该第一更高层协议(TCP)规定了在预定条件下，该协议的数据单元的重传，且上述的第二类含有上述第二协议(L2_ARQ)的数据单元，这些数据单元是上述第三协议(L2_帧；L3)的数据单元的分段，而第三协议的数据单元封装了第二更高层协议(UDP)的数据单元，该第二更高层协议(UDP)没有规定在预定条件下，该协议的数据单元的重传。
28.根据权利要求27的通信装置，其特征在于可靠性设置装置被安排将上述第二类中的上述第二协议(L2_ARQ)的数据单元的可靠性等级设置得比上述第一类中的上述第二协议(L2_ARQ)的数据单元的可靠性等级更高。
全文摘要
一种通信装置和方法被提供,当执行指定对于发送第二协议的PDU的不同可靠性等级的第一协议时(其中第二协议指定第三、更高层的协议的PDU的分段),一种能力被引入用来对属于含有这样的第二协议(L2_ARQ)数据单元的被定义数据结构的第二协议PDU设置不同的第二协议(L2_ARQ)PDU的可靠性等级。被定义的数据结构可以是一个更高层协议的数据单元或发送窗口。因此由第二协议的数据单元的重传所引起的延迟就可以被大大降低了。
文档编号H04L29/06GK1331872SQ99814831
公开日2002年1月16日 申请日期1999年10月8日 优先权日1998年10月21日
发明者B·拉通伊, F·坎, R·鲁德维格 申请人:艾利森电话股份有限公司