CN100550906C - 无线链路层的流量控制方法 - Google Patents

Abstract

一种无线链路层的流量控制方法，包括以下步骤：(1)在数据传输过程中，接收端检测到用于缓存该数据链路上传输数据的内存空间不足时，触发流量控制；(2)接收端停止接收序号SN≥VR_H的协议数据单元AMD PDU；(3)接收端向发送端发送包含重传PDU信息和调整发送窗口信息的状态报告；(4)若接收端在预先设定的时间内接收到重传PDU且检测到缓存该数据链路上传输数据的内存空间达到一阈值时，则结束流量控制，否则，进行步骤(3)。本发明还可以是接收端检测到用于传输所述数据的数据链路恶化达到预设条件时，触发流量控制。本发明避免发生内存耗尽导致接收端死机的情况；在无线链路变差的情况下，减少接收窗口外数据的发送，提高无线环境的链路质量。

Description

无线链路层的流量控制方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及3GPP(第三代移动通信系统)的RLC(无线链路层)的流量控制方法。

背景技术

在现有的TDD/CDMA移动通信系统中，通常采用如图1所示的空中接口协议的体系结构。该空中接口协议体系主要分为三层，最低层的为物理层(PHY)L1；位于物理层之上是数据链路层L2，它包括媒体接入控制层(MAC)和无线链路控制层(RLC)。

RLC提供数据链路的建立和释放服务。在控制平面，RLC承载上层的业务称之为信令无线承载(Signal radio bearer，SRB)，在信令无线承载上传输的数据是信令；在用户平面，如果PDCP(分组数据协议汇聚子层)和BMC(广播/多播控制子层)没有被业务使用时，RLC承载上层的业务称之为无线承载(radiobearer，RB)，否则RB由PDCP和BMC承载，在无线承载上传输的数据是用户信息。信令和用户信息都通过RLC进行传输。传输数据包括发送数据和接收数据，而传输的数据包括信令和用户信息。

无线链路的不稳定以及接收端、发送端的性能不对称，都可能导致数据在链路上传递不畅而引起阻塞，或者由于接收端性能较低而引起接收端不能及时接收发送端发送的数据，进而导致接收端的内存耗尽或者接收窗口溢出。这些问题都需要通过在链路层进行有效的流量控制加以避免或解决。故无论早期的HDLC(高级数据链路控制)、SDLC(同步数据链路控制)，以及后来的LLC(基于高速数据链路规程HDLC的无线链路协议)等各种链路控制协议，都无一例外的具备流量控制功能，并且在协议中对采用的流量控制方法进行了详细的描述。

现有的无线链路层流量控制方案大致可分为两类：一是以HDLC、LLC中的流量控制方案为代表。这些协议需要控制的链路都是共享的“虚”链路，主要用于传输数据包。由于链路共享，故存在链路拥塞事件发生。同时由于发送端和接收端的性能不对称，可能导致接收端的缓存过满。基于这样的链路特点，以上协议的流量控制方案都是基于避免链路拥塞和接收缓存溢出两个方面来考虑。流量控制具体为：当发送端发现链路丢包或一段时间没有收到确认包时，就认为链路发生拥塞，触发流量控制：调整发送窗口的大小直到收到确认包为止。并且，接收端周期性的或不定时的通知发送端自身的接收缓存大小，以便发送端及时调整发送窗口大小。

另一类流量控制方案是以GPRS中RLC的流量控制方案为代表。其链路特点是专用，没有共享机制，不会发生拥塞情况。而由于其发送窗口使用确认-滑动窗口机制，需要得到接收端确认后才能移动发送窗口，所以需要在发送窗口停滞时，发送Stall Indicator(迟延指示)给接收端，让其发送确认消息，以滑动发送窗口。这类流量控制方案的目的是保证数据的连续、无间断发送。

随着TDD/CDMA通信系统的发展，3GPP提供了一种RLC链路控制协议，协议中同样提到需要具备流量控制功能，也为流量控制专门设置了超域(WINDOW SUFI)；但却没有对具体采用怎样的流量控制方法进行说明。

由于3GPP RLC协议所基于的链路特点与HDLC/LLC协议基于的链路特点很不同：3GPP RLC控制的链路大多为专用链路，很少有共享机制，即使链路为共享链路，也是采用分时控制，因此也不会发生数据包拥塞，所以不需要使用流量控制来避免网路拥塞。

另外，虽然3GPP RLC协议中的发送窗口也是使用确认-滑动机制，但为了避免GPRS RLC中由于发送窗口停滞导致的发送效率低下的问题，在3GPPRLC中，发送窗口一般被设置较大(接收窗口的2、3倍)，故发送窗口很少会停滞，GPRS RLC的流量控制方案也就不能用于3GPP RLC中。

也就是说，目前没有一种适合3GPP RLC的链路特点的流量控制方案，以便3GPP通信系统合理、高效的进行无线链路上的流量控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适合3GPP RLC的链路特点的RLC流量控制方法。

为解决上述问题，本发明公开了一种无线链路层的流量控制方法，包括以下步骤：(1)在数据传输过程中，接收端检测到用于缓存该数据链路上传输数据的内存空间不足时，触发流量控制；(2)接收端停止接收序号SN≥VR_H的协议数据单元PDU，VR_H为接收端接收到的PDU的最大序号；(3)接收端向发送端发送包含重传PDU信息和调整发送窗口信息的状态报告；(4)若接收端在预先设定的时间内接收到重传PDU且检测到缓存该数据链路上传输数据的内存空间达到一阈值时，则结束流量控制，否则，进行步骤(3)。

步骤(1)中接收端检测到用于缓存该数据链路上传输数据的内存空间不足进一步为：接收端检测到M_spare＜M_lost+M_max；步骤(4)中检测到缓存该数据链路上传输数据的内存空间达到一阈值进一步为：接收端检测到M_spare＞M_lost+M_max，其中，M_spare为接收端用于该数据链路接收队列的剩余内存空间，M_lost为该数据链路上丢失的PDU所占的存储空间，M_max为接收端通过统计每个传输时间间隔TTI内接收到的PDU数目得到发送端在每个TTI内发送PDU的最大数量所占的存储空间。

步骤(4)结束流量控制进一步包括：接收端发送若干次包括让发送端的发送窗口大小还原到原配置窗口大小的状态报告至发送端，以便发送端还原发送窗口大小至原配置窗口大小。

步骤(4)结束流量控制进一步包括：a1：接收端发送包括让发送端的发送窗口大小还原到原配置窗口大小的状态报告至发送端；a2：接收端判断是否接收到数据包序号SN≥VR_H的PDU，若是，则退出流量控制过程，否则继续进行步骤a1。

最优地，预先设定的时间为TTI的整数倍。步骤(3)中发送调整发送窗口信息包括：发送窗口大小WSN＝VR_H-VR_R的超域WINDOWS SUFI，VR_R为接收端等待接收的PDU的序号。

本发明还公开另一种无线链路层的流量控制方法，包括以下步骤：(1)在数据传输过程中，接收端检测到用于传输所述数据的数据链路恶化达到预设条件时，触发流量控制；(2)接收端向发送端发送包含重传协议数据单元PDU信息和调整发送窗口信息的状态报告；(3)若接收端在预设的等待时间内接收到重传PDU且接收队列往前移动时，则结束流量控制，否则，进行步骤(2)。

步骤(3)还包括：当接收端在预设的等待时间内接收到重传PDU且接收队列往前移动时，进一步判断在预设的观察时间内检测到的数据链路恶化是否达到预设条件，若是，则进行步骤(2)，否则才停止流量控制。

数据链路恶化达到预设条件进一步为：接收端接收到接收序号SN为VR_MR-1的PDU数据包，其中，VR_MR为接收端允许接收到的协议数据单元PDU的最大序号。

接收端向发送端发送调整发送窗口信息包括：发送端发送WSN＝WIN_RX+WIN_min的超域WINDOW SUFI，以便发送端比较窗口大小WSN与原配置的发送窗口大小，从中选择较小的窗口大小做为下一次数据发送的发送窗口大小，其中，WSN为窗口大小，WIN_RX为接收窗口大小，WIN_min为接收端根据状态报告周期估计发送窗口的最小值。

结束流量控制进一步为：接收端发送若干次包括让发送端的发送窗口大小还原到原配置窗口大小的状态报告至发送端，以便发送端还原发送窗口大小至原配置窗口大小。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明是基于3GPP RLC的链路特点和协议特征而专门提出的，避免发生内存耗尽导致接收端死机的情况；在无线链路变差的情况下，减少接收窗口外数据的发送，可以减少对其他链路数据的影响，提高无线环境的链路质量。

附图说明

图1是TDD/CDMA移动通信系统的空中接口协议的体系结构；

图2是本发明公开的第一种无线链路层的流量控制方法的流程图；

图3是本发明RLC流量控制的第一实施流程图；

图4是本发明公开的第二种无线链路层的流量控制方法的流程图；

图5是本发明RLC流量控制的第二实施流程图。

具体实施方式

以下结合附图，具体说明本发明。

请参阅图2，其为本发明公开的第一种无线链路层的流量控制方法的流程图。它包括以下步骤：

S110：在数据传输过程中，接收端检测到用于缓存该数据链路上传输数据的内存空间不足时，触发流量控制。

由于成本以及体积等方面的限制，终端的内存不会太大。如果终端的RLC同时建立的逻辑逻路较多时，就有可能存在链路质量差而引起一定数目的丢包，这样，终端需要缓存的PDU会很多，造成用于缓存PDU的内存空间不足，从而需要进行流量控制。

接收端检测用于缓存该数据链路上的传输数据的内存空间是否足够，通常将该内存剩余空间与预设的阈值进行比较，比如：本发明预设的阈值为(M_lost+M_max)，其中，M_lost为该数据链路上丢失的AMD PDU(确认模式数据协议数据单元)所占的存储空间，M_max为接收端通过统计每个传输时间间隔TTI内接收到的PDU数目得到发送端在每个TTI内发送PDU的最大数量所占的存储空间。由于接收端不能直接获得M_max，故只能通过统计每个TTI内获得的PDU数目来估计每个TTI内发送PDU的最大数量。具体实现方法是：记录MAC和RLC的层间协议原语MAC_DATA_IND中传输输块数的最大值，并且每次数据通信时，发送端和接收端能够预先确定每个PDU所占用的存储空间，因此，可以确定发送端在每个TTI内发送PDU的最大数量所占的存储空间。

上述公开的阈值也仅是本发明的一种实现例，判断内存不足的阈值条件也可以根据其它条件确定，最简单的方式是，设定的阈值为一常值，如a，当剩余内存空间小于a时触发流量控制。也就是说，上述方案是根据内存的使用情况而触发的流量控制，进而避免数据传输过程中内存耗尽等情况的发生。后续的步骤S120-S140即为具体的流量控制过程。

S120：接收端停止接收序号SN≥VR_H的协议数据单元PDU，其中，VR_H为接收端接收到的PDU的最大序号。也就是说，接收端停止接收新PDU，只接收重传PDU。

S130：接收端向发送端发送包含重传PDU信息和调整发送窗口信息的状态报告。现有的状态报告中包含重传PDU信息，本发明可以将发送窗口调整大小直接通过状态报告发送至发送端。比如，WINDOW SUFI(超域)的WSN(window size number，窗口大小)为VR_H-VR_R，通过超域信息发送端即可将下一次数据发送的发送窗口的大小调整为WSN，其中，VR_R为接收端等待接收的PDU的序号，VR_H为接收端接收到的PDU的最大序号。

S140：若接收端在预先设定的时间内接收到重传PDU且检测到缓存该数据链路上传输数据的内存空间达到一阈值时，则结束流量控制，否则，进行步骤S130。当接收端在预先设定的时间内接收到重传PDU并且检测到内存已足够(如剩余内存到达一阈值)时，已满足流量控制结束条件。流量控制结束主要是指发送端的发送窗口还原至原配置窗口大小。

上述方案，当接收端的内存不能再接收新的PDU时，通过调整发送窗口使其不再发送新的PDU，来避免接收端由于内存耗尽而导致死机以及由于接收端的接收队列过满致使不能接收重传包的事件发生。

以下就一个具体的流量控制为例来说明本发明。

请参阅图3，其为本发明RLC流量控制的第一实施流程图。它包括：

(一)满足触发条件，进行流量控制

接收端检测到用于缓存该数据链路上传输数据的内存空间不足时，触发流量控制。在本实施例中，当接收端检测到本端的RLC可用于该RB接收队列的剩余内存空间M_spare＜M_lost+M_max时(步骤S11)，触发流量控制过程，其中，M_spare为接收端用于该数据链路接收队列的剩余内存空间，N_lost为该数据链路上丢失的AMD PDU的所占的存储空间，N_max为接收端通过统计每个传输时间间隔TTI内接收到的PDU数目得到发送端在每个TTI内发送PDU的最大数量所占的存储空间。

(二)流量控制具体过程

首先进行步骤S12：接收端立即停止接收数据包序号SN＞＝VR_H的AMDPDU。

然后进行步骤S13：接收端向发送端发送包含WSN＝VR_H-VR_R的WINDOW SUFI和各种丢失信息的status report(状态报告)给发送端，同时启动等待时钟T_wait，其中，VR_R为接收端等待接收的PDU的序号，WSN为窗口大小，WINDOW SUFI为接收端发送给发送端用于调整发送窗口的超域。

发送端接收到WINDOW SUFI后，会根据其中包含的WSN值来调整发送窗口大小，由于仅发送窗口内的数据才允许发送，因此将发送窗口调小，控制发送端的数据PDU的发送情况。

随后进行步骤S14，接收端通过查看接收到的AMD PDU来判断发送端是否接收到状态报告，若在预设的等待时间内接收到重传PDU，那么将会有SDU被重组出来(步骤S15)，这时立即决定是否结束流量控制过程：如果这时M_spare＞M_lost+M_max(步骤S16)，就可以决定结束流量控制，同时停止观察等待时钟T_wait(步骤S17)；否则继续接收重传PDU以及重组SDU，同时判断是否可以结束流量控制过程，直到M_spare＞M_lost+M_max。如果接收端在等待时间内没有收到重传PDU，则认为发送端没有正确接收到以上调整发送窗口的status report，接收端将重新发送以上携带WINDOW SUFI的status report，并且重启等待时钟；如此反复，直到达到结束流量控制过程的条件。

一旦接收端决定结束流量控制过程，将立即发出仅仅包含WSN＝4095的WINDOW SUFI的status PDU给发送端(步骤S18)，让发送端恢复到流量控制过程之前的发送窗口；这样可以保证发送端的发送窗口变小的持续时间足够短。并且，接收端每个TTI发送一次以上用于恢复发送窗口的status PDU(状态PDU)，直到收到SN＞＝VR_H的AMD PDU(步骤S19)。另外，接收端也可以采用下述步骤结束流量控制：发送若干次包括让发送端的发送窗口大小还原到原配置窗口大小的状态报告至发送端，以便发送端还原发送窗口大小至原配置窗口大小。

设定的等待时间通常为TTI的整数倍，比如3TTI。等待时间主要是根据实际的网络情况来设定。

通过上述的RLC流量控制，不仅避免由于内存耗尽导致的接收端死机，而且也避免由于接收端的接收队列过满而导致不能接收重传包。同时，尽量避免出现MRW(移动接收窗口)过程而造成重传。

另外，在数据传输过程中，接收端的状态报告不是实时发送。为此，发送端为能保证在接收到发送端的状态报告之前能够一直按照业务要求的速率发送数据，其发送窗口大小就必须在某个值之上。当接收到状态PDU时，发送端能够根据状态PDU移动发送窗口且能够发送新PDU，但是，如果未接收到状态PDU，则发送窗口将不能移动，同样数据将停止发送。所以，一般情况下，发送窗口都设置较大，以保证在状态报告丢失的情况下，数据发送也不受影响。这样，发送窗口一般比接收窗口大很多。

当链路发生恶化，导致丢包或错包较多，甚至较多重传包也没能正确接收，这时的接收队列可能填满，若发送端还在继续发送数据，则丢包情况还在进一步发生。为此，本发明公开另一种RLC流量控制过程，用以提高链路质量。

请参阅图4，其为本发明公开的第二种无线链路层的流量控制方法的流程图。它包括以下步骤：

S210：在数据传输过程中，接收端检测到用于传输所述数据的数据链路恶化达到预设条件时，触发流量控制。

数据链路恶化达到预设条件时，触发流量控制。用以表明数据链路恶化的条件很多，比如，数据链路上丢包达到一预设程度，再比如，接收到序号为(VR_MR-1)的PDU，其中，VR_MR为接收端允许接收到的PDU的最大序号。上述的预设条件可以根据具体情况进行设定。

S220：接收端向发送端发送包含重传协议数据单元PDU信息和调整发送窗口信息的状态报告。

接收端将需要调整发送窗口的信息及重传PDU信息通过状态报告发送至发送端，以便发送端调整发送窗口的大小重新发送需要重传的PDU。

S230：若接收端在预设的等待时间内接收到重传PDU且接收队列往前移动时，则结束流量控制，否则，进行步骤S220。

步骤S230还可以为：当接收端在预设的等待时间内接收到重传PDU且接收队列往前移动时，进一步判断在预设的观察时间内检测到的数据链路恶化是否达到预设条件，若是，则进行步骤S220，否则才停止流量控制。

上述步骤是在无线链路变差的情况下，减少接收窗口外数据的发送，减小对其他链路数据的干扰，进而使链路相对变好。

以下就一个具体实施例来说明上述RLC流量控制。请参阅图5，为本发明RLC流量控制的第二实施流程图。

(一)满足触发条件，进行流量控制

当接收端收到SN＝VR_MR-1的AMD PDU时，就触发流量控制过程(步骤S21)，以限制发送端的数据发送。

(二)流量控制具体过程

首先进行步骤S22，发送端发送包含WSN＝WIN_scan＝WIN_Rx(接收窗口大小)+WIN_min的WINDOW SUFI以及其他丢失信息的状态报告给发送端；同时启动观察时钟T_scan和等待时钟T_wait。

WIN_min为接收端根据配置的状态报告周期来估计发送窗口的最小值。例如，如果状态报告周期为500ms，某种业务的TTI为20ms，一个TTI内能发送PDU个数的最大值为4(接收端的RLC可以统计处TTI周期和PDU个数的最大值)，则估计出的发送窗口的最小值应该为100＝(500ms*4/20ms)。这个100就是估计窗口WINmin。

观察窗口值设置为WIN_Rx+WIN_min的原因：即可以保证这个窗口足够大，不会由于窗口太小发不出数据，从而不会出现流量控制的触发条件；又可以保证出现触发条件时，发送端不会发送过多超出接收窗口的PDU。

观察时间的确定：因为调整后的窗口(即观察窗口)较小，对周期性的状态报告没有过多保护，所以观察时间不能持续过久；但也不能太短，否则达不到观察的意义。所以将其定为3个状态报告周期，这个时间一般大约有1、2秒钟，比较接近无线链路变差可以容忍的时间，无线链路变坏的时间过长，就会发生无线链路失败。

发送端接收到WSN，如果WSN比原配置的发送窗口小，则将发送窗口大小调为WSN，如果WSN比原配置的发送窗口大，则将发送窗口大小调为原配置的发送窗口大小。

随后进行步骤S23，接收端查看接收到的AMD PDU，若在等待时间内收到重传PDU且接收队列往前移动(步骤S24)，则停止等待时钟(步骤S26)，并进一步判断在观察时间内是否再次出现触发条件(步骤S27)，若否，则停止观察时钟，并满足停止流程控制的触发条件(步骤S28)，若是，进行步骤S22。

由于如果接收端成功接收以上状态报告，就将首先重传丢失的PDU，接着才发送新的AMD PDU，所以接收端可以通过接收情况来判断发送端是否接收到状态报告：如果接收端在等待时间内收到重传PDU，且发送窗口往前移动，那么就停止等待时钟；如果等待时钟超时，则认为以上状态报告丢失，接收端将重发以上状态报告，且重启观察时钟和等待时钟。

如果接收端结束流量控制结束的条件满足，将立即重复发送若干次(比如3次)包含WSN＝4095的WINDOW SUFI的status PDU(状态PDU)给发送端，使其发送窗口恢复为Configured_Tx_Window_Size(原配置大小)(步骤S29)；，由于这时的无线链路已经变好，所以三次足够保证该status PDU被成功发送。

通过上述方案，在无线链路变差的情况下，减少接收窗口外数据的发送，可以减少对其他链路数据的影响，使链路相对变好一点，同时让发送窗口减小为WIN_scan，也能节省功率及提高无线环境的链路质量。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1、一种无线链路层的流量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在数据传输过程中，接收端检测到M_spare＜M_lost+M_max时，触发下述流量控制步骤；

(2)接收端停止接收序号SN≥VR_H的协议数据单元PDU，VR_H为接收端接收到的PDU的最大序号；

(3)接收端向发送端发送包含重传PDU信息和调整发送窗口信息的状态报告；

(4)若接收端在预先设定的时间内接收到重传PDU且检测到M_spare＞M_lost+M_max时，则结束流量控制，否则，进行步骤(3)；

其中，M_spare为接收端用于该数据链路接收队列的剩余内存空间，M_lost为该数据链路上丢失的PDU所占的存储空间，M_max为接收端通过统计每个传输时间间隔TTI内接收到的PDU数目得到发送端在每个TTI内发送PDU的最大数量所占的存储空间。

2、如权利要求1所述的无线链路层的流量控制方法，其特征在于，步骤(4)结束流量控制进一步包括：

接收端发送若干次包括让发送端的发送窗口大小还原到原配置窗口大小的状态报告至发送端，以便发送端还原发送窗口大小至原配置窗口大小。

3、如权利要求2所述的无线链路层的流量控制方法，其特征在于，步骤(4)结束流量控制进一步包括：

a1：接收端发送包括让发送端的发送窗口大小还原到原配置窗口大小的状态报告至发送端；

a2：接收端判断是否接收到数据包序号SN≥VR_H的PDU，若是，则退出流量控制过程，否则继续进行步骤a1。

4、如权利要求1所述的无线链路层的流量控制方法，其特征在于，预先设定的时间为TTI的整数倍。

5、如权利要求1所述的无线链路层的流量控制方法，其特征在于，步骤(3)中发送调整发送窗口信息包括：发送窗口大小WSN＝VR_H-VR_R的超域WINDOWS SUFI，VR_R为接收端等待接收的PDU的序号。

6、一种无线链路层的流量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在数据传输过程中，接收端接收到接收序号SN为VR_MR-1的PDU数据包时，触发下述流量控制步骤；其中，VR_MR为接收端允许接收到的协议数据单元PDU的最大序号；

(2)接收端向发送端发送包含重传协议数据单元PDU信息和调整发送窗口信息的状态报告；

(3)若接收端在预设的等待时间内接收到重传PDU且接收队列往前移动时，则结束流量控制，否则，进行步骤(2)。

7、如权利要求6所述的无线链路层的流量控制方法，其特征在于，步骤(3)还包括：当接收端在预设的等待时间内接收到重传PDU且接收队列往前移动时，进一步判断在预设的观察时间内检测到的数据链路恶化是否达到预设条件，若是，则进行步骤(2)，否则才停止流量控制。

8、如权利要求6或7所述的无线链路层的流量控制方法，其特征在于，接收端向发送端发送调整发送窗口信息包括：接收端发送WSN＝WIN_RX+WIN_min的超域WINDOW SUFI，以便发送端比较窗口大小WSN与原配置的发送窗口大小，从中选择较小的窗口大小做为下一次数据发送的发送窗口大小，其中，WSN为窗口大小，WIN_RX为接收窗口大小，WIN_min为接收端根据状态报告周期估计发送窗口的最小值。

9、如权利要求6或7所述的无线链路层的流量控制方法，其特征在于，结束流量控制进一步为：接收端发送若干次包括让发送端的发送窗口大小还原到原配置窗口大小的状态报告至发送端，以便发送端还原发送窗口大小至原配置窗口大小。

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