CN101965064B - 分组数据聚合协议数据的传输方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分组数据聚合协议数据的传输方法，包括：为基站中每个PDCP实体设置对应的本地用户数据环路模块，基站接收到网络侧下发的允许在基站内直接进行用户数据交换的UE标识对后进行存储；基站中的UE的PDCP实体接收到UE的上行数据后传送给UE的本地用户数据环路模块，UE的本地用户数据环路模块对上行数据包进行解析，判断是否符合预定策略，符合时UE的本地用户数据环路模块直接将上行数据包传送至目的UE。本发明同时公开了一种分组数据聚合协议数据的传输装置。本发明大大减轻了核心网的数据传输压力。

Description

分组数据聚合协议数据的传输方法与装置

技术领域

本发明涉及分组数据聚合协议(PDCP，Packet Data Convergence Protocol)数据的传输技术，尤其涉及一种长期演进(LTE，Long Term Evolution)系统中分组数据聚合协议数据的传输方法与装置。

背景技术

目前移动通信系统已经发展到了LTE。LTE采用了正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)、多输入多输出(MIMO，MultipleInput Multiple Output)等技术，在无线网络组网上采用两层结构，并引入了家庭演进基站(HeNB，Home evolved NodeB)。图1为包含有HeNB的LTE的结构示意图，包括用户终端(UE，User Equipment)、接入节点(eNB，evelvedNodeB)、家庭接入节点(HeNB，Home evolved NodeB)和核心网络(EPC，Evolved Packet Core)。eNB、HeNB即构成无线接入网(RAN，Radio AccessNetwork)，RAN用于处理所有与无线有关的功能，而EPC处理所有的数据连接包括话音呼叫(VoIP，Voice over Intemet Protocol)，并实现与外部网络的交换和路由功能。

图2为LTE用户数据传输协议数据结构及数据传输示意图，如图2所示，PDCP实体位于UE和RAN中，分别执行数据包的报头压缩/解压缩，完整性保护，传输用户数据等功能，PDCP实体将由数据包生成的PDCP数据单元(PDCP-PDU)转发到无线链路控制(RLC，Radio Link Control)层；在切换时，将其维护的数据包对应的序列号和缓存的数据包转发到目的eNB。PDCP实体分别设置在UE和RAN中，可以设置为一个或多个。用户数据的传输要从UE、经eNB、服务网关(S-GW)、PDN网关(P-GW)最后才开始到达业务服务网络。这个过程中，从PDCP子层开始，最接近用户数据的真正内容。

以上行数据为例，PDCP实体传送数据的流程为：

步骤一：在UE中，UE的应用层数据封装成网际协议(IP)数据包或者点对点协议(PPP，Point to Point Protocol)数据包发送给UE中的PDCP实体；

步骤二：UE中的PDCP实体遵照RoHC(Robust Header Compression)，对数据包进行报头压缩，生成PDCP-PDU后传送给UE中的RLC层；

步骤三：UE中的RLC层对该PDCP-PDU增加RLC报头后发送给媒体接入控制(MAC，MediaAccess Control)层；在UE中的MAC层，对已经增加了RLC报头的PDCP-PDU增加MAC报头后发送给UE的物理层；在UE的物理层，对该增加RLC报头和MAC报头的PDCP-PDU进行编码调制等操作后发送给UE所属的eNB；

步骤四：eNB对该PDCP-PDU进行编码解调等操作后发送到eNB中的MAC层，eNB中的MAC层去除步骤三中添加的MAC报头，将去除MAC报头后的协议数据单元(PDU，Protocol Data Unit)发送给eNB中的RLC层；eNB中的RLC层去除步骤三中添加的RLC报头后，将去除MAC报头和RLC报头后的PDCP-PDU发送给eNB中的PDCP实体；

步骤五：eNB中的PDCP实体使用RoHC将PDCP-PDU进行报头解压缩，生成IP数据包或者PPP数据包；

步骤六：eNB将IP数据包或者PPP数据包通过通用分组无线服务系统隧道协议-用户面(GTP-U)隧道经S1接口发送给EPC，EPC再将IP数据包或者PPP数据包发送给IMS或外部网络。

上述的是从UE到外部网络发送数据包的过程，也就是上行发送数据包的过程。从外部网络发送数据包到UE的过程，即下行发送数据包的过程和上行发送数据包的过程类似，只是eNB中的PDCP实体负责对下行数据包进行PDCP报头压缩形成PDCP-PDU并传输，而UE中的PDCP实体负责对接收到的PDCP-PDU进行报头解压缩并传输。

在LTE中，HeNB是基站的一种，主要用于私人用户的专用资源，部署在家庭、团体、公司或者学校等私人场所使用，只限定某些特定的用户接入。HeNB主要是用来解决小范围的E-UTRAN蜂窝覆盖，通过固定线路(如数字用户线路DSL)连接到接入网，用户的各种业务都可以通过HeNB来完成(例如电话、上网等)。HeNB吸引用户的方面在于它丰富的、基于位置的业务，较好的服务质量和差异化计费方面的优势。HeNB的功能沿用了部分普通eNB的基本功能，还可能会增加一些面向用户的私用功能，譬如说HeNB拥有者可以配置HeNB的使用(增加删除用户)、家庭网关的功能、家电网络控制等等。

HeNB的优点有：通过固定线路连接到接入网，节省运营商架设基站以及维护费用；解决室内覆盖以及eNB的容量问题，另外，由于HeNB覆盖范围小，给少数用户提供全部小区无线资源的特点，它可以更充分地利用LTE的高速接入特性；以及提供优惠的资费，移动运营商抢占固网运营市场(一般认为HeNB会使用包月的资费)。用户的使用HeNB的方式如同Wi-Fi路由器，可以即插即用、无线上网，区别在于用户不再需要另外的终端设备，而只需要使用通用的LTE手机或LTE数据卡。作为中小型企业/办公室数据接入时，应用类似于家庭数据接入产品，但是需要扩展其接入容量，以便能够给办公室全员提供服务，该产品可以通过企业租用的数据线路连接到接入网关，进而连接移动核心网，另外不同于家庭应用场景，企业应用场景将存在大量内部语音/数据通信，因此也存在实现话音和数据内部交换的需求。

HeNB还与封闭用户组(CSG，Closed Subscriber Group)概念有关，允许接入家庭基站覆盖区域的用户称为CSG用户。属于这个用户组的一个或多个HeNB覆盖的区域也就是CSG区域。每个CSG在一个公众陆地移动电话网(PLMN，Public Land Mobile Network)中用唯一的标志进行标识。一个小区(cell)只能属于一个CSG区域或一个跟踪区域(TA，Tracking Area)。CSG和TA在地理上是可以交迭的。属于同一个CSG区域的多个cell可能在地理位置上是不连续的，可能同处于一个或多个TA。通过cell广播可以知道这个小区是CSG cell或TA cell。

只有经过授权的用户才能允许接入到CSG中，CSG的概念与TA类似，都是由若干个小区组成。通过在UE和MME中设定允许访问CSG列表(white list)可以控制非CSG用户对HeNB的访问，在MME中存储TA和CSG的对应关系数据库，在ATTACH或TAU过程将允许访问的CSG列表下发到许可的CSG用户。白名单(white list)就是在UE和MME中设定的允许UE访问的CSG列表。

LTE全部采用包(packet)数据传输，特别地，同一eNB/HeNB下的UE之间传输的用户数据都是包数据。

随着HeNB的发展，还在探讨把一些家庭电子设备经由HeNB管理。可见，归属于HeNB的UE具有相对位置固定、在同一cell下UE间发生业务居多等特点。

针对上述的一些特定情形，包括实时传送协议(RTP，Real-time TransportProtocol)报文数据等报文数据，传输于同一HeNB下的UE之间时，仍然要经过EPC，这就降低了UE间的数据传输效率，也加大了EPC的处理负荷。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种分组数据聚合协议数据的传输方法与装置，支持同一基站下两用户终端的直接数据传输，大大减轻了网络负担。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种分组数据聚合协议数据的传输方法，包括：

为基站中每个分组数据聚合协议PDCP实体设置对应的本地用户数据环路模块，所述基站接收到网络侧下发的允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对后进行存储；以及

所述基站中的用户终端的PDCP实体接收到所述用户终端的上行数据后传送给所述本地用户数据环路模块，所述本地用户数据环路模块对所述上行数据包进行解析，判断是否符合预定策略，若符合则所述本地用户数据环路模块直接将所述上行数据包传送至所述目的本地用户数据环路模块，并下传至所述目的用户终端的PDCP实体；若不符合则直接发送至网络上层。

优选地，所述预定策略为：所述上行数据包的目的用户终端与所述用户终端的标识信息与所述允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对匹配时符合本策略，否则不符合本策略。

优选地，所述PDCP实体对应的本地用户数据环路模块随所述PDCP实体的建立而建立，并随所述PDCP实体的消失而消失。

优选地，所述允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户数据为PDCP数据。

优选地，所述方法还包括：

为所述本地用户数据环路模块设置计数器，对所述本地用户数据环路模块直接转发至其他本地用户数据环路模块的PDCP数据包的数量进行统计，并上报至网络侧。

优选地，所述方法还包括：

所述允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对更新时，由网络侧通知所述基站，所述基站更新本地的所述允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对。

一种分组数据聚合协议数据的传输装置，包括：

设置单元，用于为基站中每个PDCP实体设置对应的本地用户数据环路模块；

接收单元，用于接收到网络侧下发的允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对；

存储单元，用于对所述接收单元接收到的允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对进行存储；

本地用户数据环路模块，用于接收并解析PDCP实体上报的上行数据包，并判断是否符合预定策略；以及

传输单元，用于根据所述本地用户数据环路模块的判断结果转发上行数据包，若符合则将所述上行数据包发送至所述目的用户终端的本地用户数据环路模块，否则将所述数据包发送至网络上层。

优选地，所述预定策略为：所述上行数据包的目的用户终端与所述用户终端的标识信息与所述允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对匹配时符合本策略，否则不符合本策略。

优选地，所述PDCP实体对应的本地用户数据环路模块随所述PDCP实体的建立而建立，并随所述PDCP实体的消失而消失。

优选地，所述允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户数据为PDCP数据。

优选地，所述装置还包括：

计数单元，用于对所述本地用户数据环路模块直接转发至其他本地用户数据环路模块的PDCP数据包的数量进行统计，并通过传输单元将统计结果上报至网络侧。

优选地，所述装置还包括：

更新单元，用于在所述接收单元接收到网络侧下发的新的允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对时，对所述基站本地的允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对进行更新。

本发明中，当确定数据传输的两用户终端位于同一基站中时，如果基站中存储的允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对中包括两用户终端的标识信息，则将两用户终端的数据直接在该基站下进行传输，而不经过核心网转发，特别是用户已经预付了分组数据流量费用的PDCP数据，无须经过核心网。本发明大大减轻了核心网的数据传输压力。

附图说明

图1为包含有HeNB的LTE的结构示意图；

图2为LTE用户数据传输协议数据结构及数据传输示意图；

图3为本发明分组数据聚合协议数据的传输方法流程图；

图4为本发明用户数据传输协议数据结构及数据传输示意图；

图5为本发明分组数据聚合协议数据的传输装置的组成结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：当确定数据传输的两用户终端位于同一基站中时，如果基站中存储的允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对中包括两用户终端的标识信息，则将两用户终端的数据直接在该基站下进行传输，而不经过核心网转发，特别是用户已经预付了分组数据流量费用的PDCP数据，无须经过核心网。本发明大大减轻了核心网的数据传输压力。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图3为本发明分组数据聚合协议数据的传输方法流程图，如图3所示，为简明起见，图中只画出了主要的信令消息，并忽略了各链路建立的情形。在eNB/HeNB中的PDCP层之上增加了一个本地用户数据环路模块，该本地用户数据环路模块随PDCP实体的建立而建立，随PDCP实体的消失而消失，DPCP实体与上层的用户数据交互都经过该本地用户数据环路模块。本发明分组数据聚合协议数据的传输方法包括以下步骤：

步骤301：EPC发送指示消息到eNB/HeNB，消息用于指示小区内用户数据转发，即符合条件的两用户终端在同一基站中接入进行数据传输时，将直接由该基站为两用户终端进行数据传输。该消息可作为非接入层(NAS，NonAccess Stratum)消息发送，消息包含有：允许eNB/HeNB内直接用户数据交换的UE ID对。

步骤302：eNB/HeNB存储UE ID对(允许eNB/HeNB内直接用户数据交换的UE ID对)。UE ID起着对数据目的地寻址的作用。UE ID对用于标识当数据传输的双方与UE ID对匹配时，用户之间的数据将不再上传至EPC，而是直接通过该eNB/HeNB传输两UE之间的数据。

步骤303：UEA发送用户数据，目的地址是到UEB。例如，用户数据是一个RTP报文包，属于一个数据上行过程。

UEA对待传输数据的封装方式参见“背景技术”中的“PDCP实体传送数据的流程”中的相关描述。

步骤304：eNB/HeNB中的本地用户数据环路模块判断用户数据类型可直接转发。eNB/HeNB中的针对UEA建立的PDCP实体接收到UEA的上行数据包后，转发至针对UEA建立的本地用户数据环路模块。本地用户数据环路模块对上行数据包进行解析，获取上行数据包中的源IP地址(UEA标识)、目的IP地址(UEB标识)以及相应的端口号等信息，调用eNB/HeNB中存储的允许eNB/HeNB内直接用户数据交换的UE ID对，确定与UEA标识及UEB标识是否匹配，如果匹配，则意味着eNB/HeNB可以直接在UEA及UEB之间传输数据。或者，除终端标识信息与网络侧下发的终端标识对匹配外，基站内数据传输的端口地址也必须与设定的端口地址匹配。或者，除终端标识信息与网络侧下发的终端标识对匹配外，两终端传输数据的大小不能超过与设定数据量。

步骤305：eNB/HeNB直接把UEA用户数据发送到UEB。

允许直接传输时，UEA的本地用户数据环路模块不再把用户数据转交上层，而是直接把收到的PDCP实体发来的报文包，交由UE ID对对应的(UEB的)本地用户数据环路模块，由UEB的本地用户数据环路模块把数据传递给UEB的下层的PDCP实体，经PDCP实体及下层(RLC)发送给目的UE(UEB的)；若不允许直接传输，则本地用户数据环路模块把用户数据交由上层处理。

这里，PDCP实体的其它如安全性(加密解密、完整性检查等)、报文头压缩功能保持不变。

需要说明的是，由于UEA与UEB之间的数据直接通过eNB/HeNB转发的，对于即使付了数据流量费用的用户而言，一些运营商对于完全不经网络侧也是不能接受的，针对于此，可以设置计数器，在本地用户数据环路模块通过eNB/HeNB直接转发数据包时，对传输的上下行数据包的数量进行统计，并上报给上层，网络侧根据数据包的数量进行流量统计。

步骤306：这一流程，对应的是UEA发送的用户数据属不可直接由eNB/HeNB转发到UEB的，记为数据包packet_rr，为UEA到UEB的用户数据。

步骤307：eNB/HeNB中的本地用户数据环路模块在收到上一流程的数据后，根据本地判断准则，判定packet_rr的用户数据类型不属于可直接在小区内转发的数据。判断的过程参见步骤304。

步骤308：eNB/HeNB把数据包packet_rr发送到EPC。

这一过程采用的是现在技术，即如同没有本地用户数据环路模块功能一样，数据报文包经PDCP被递交给上层。

步骤309：EPC把数据包packet_rr发送到eNB/HeNB。

步骤310：eNB/HeNB把数据包packet_rr发送到UEB。

步骤309、310的过程采用的是现在技术，即如同没有本地用户数据环路模块功能一样。

图4为本发明用户数据传输协议数据结构及数据传输示意图，如图4所示，本发明用户数据传输协议数据结构与图2所示的数据结构相同，但其传输方式却不同：即对已经由EPC指示的允许在eNB/HeNB内直接用户数据交换的UEID对，直接由eNB把UEA的上行数据转发给UEB，从协议层观察，UEA的PDCP PDU经eNB即到达了UEB，无需经过网关(GW)及业务服务网络的传递。

本发明实现了在PDCP子层传输用户数据的方法，提高了用户数据传输速度，以及减轻了核心网的处理压力，并且对其它子层如MAC、RLC等没有影响，也不需要增加额外的物理实体，实现成本较低。

图5为本发明分组数据聚合协议数据的传输装置的组成结构示意图，如图5所示，本发明分组数据聚合协议数据的传输装置包括设置单元50、接收单元51、存储单元52、本地用户数据环路模块53和传输单元54，其中，设置单元50用于为基站中每个PDCP实体设置对应的本地用户数据环路模块53；接收单元51用于接收到网络侧下发的允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对；存储单元52用于对接收单元51接收到的允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对进行存储；本地用户数据环路模块53用于接收并解析PDCP实体上报的上行数据包，并判断是否符合预定策略；其中，预定策略为：所述上行数据包的目的用户终端与所述用户终端的标识信息与所述允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对匹配时符合本策略，否则不符合本策略。或者，预定策略为：除终端标识信息与网络侧下发的终端标识对匹配外，基站内数据传输的端口地址也必须与设定的端口地址匹配。或者，预定策略为：除终端标识信息与网络侧下发的终端标识对匹配外，两终端传输数据的大小不能超过与设定数据量。所述PDCP实体对应的本地用户数据环路模块53随所述PDCP实体的建立而建立，并随所述PDCP实体的消失而消失。传输单元54用于根据本地用户数据环路模块53的判断结果转发上行数据包，如果符合则将所述上行数据包发送至所述目的用户终端的本地用户数据环路模块，否则将所述数据包发送至网络上层。允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户数据为PDCP数据。

如图5所示，本发明分组数据聚合协议数据的传输装置还包括计数单元55，用于对本地用户数据环路模块53直接转发至其他本地用户数据环路模块的PDCP数据包的数量进行统计，并通过传输单元54将统计结果上报至网络侧。

如图5所示，本发明分组数据聚合协议数据的传输装置还包括更新单元56，用于在接收单元5 1接收到网络侧下发的新的允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对时，对所述基站本地的允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对进行更新。

本领域技术人员应当理解，图5中的计数单元55和更新单元56并非实现图5所示的分组数据聚合协议数据的传输装置的必要技术特征，而是优化图5所示装置而采用的技术特征。

本领域技术人员应当理解，图5所示的分组数据聚合协议数据的传输装置是为实现前述的分组数据聚合协议数据的传输方法而设置的，图中的各处理单元及处理模块的实现功能可参照前述方法的相关描述而理解。图5所示的装置中各单元及各模块的功能可通过运行于处理器上的程序而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现，如图中的计数单元55通过数字计数器实现，存储单元52通过存储器实现。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种分组数据聚合协议数据的传输方法，其特征在于，包括： 

为基站中每个分组数据聚合协议PDCP实体设置对应的本地用户数据环路模块，所述基站接收到网络侧下发的允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对后进行存储；以及 

所述基站中的用户终端的PDCP实体接收到所述用户终端的上行数据后传送给所述本地用户数据环路模块，所述本地用户数据环路模块对所述上行数据包进行解析，判断是否符合预定策略，若符合则所述本地用户数据环路模块直接将所述上行数据包传送至目的本地用户数据环路模块，并下传至目的用户终端的所述PDCP实体；若不符合则直接发送至网络上层； 

其中，所述PDCP实体对应的本地用户数据环路模块随所述PDCP实体的建立而建立，并随所述PDCP实体的消失而消失。 

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定策略为：所述上行数据包的目的用户终端与所述用户终端的标识信息与所述允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对匹配时符合本策略，否则不符合本策略。 

3.根据权利要求1或2中所述的方法，其特征在于，所述允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户数据为PDCP数据。 

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 

为所述本地用户数据环路模块设置计数器，对所述本地用户数据环路模块直接转发至其他本地用户数据环路模块的PDCP数据包的数量进行统计，并上报至网络侧。 

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 

所述允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对更新时，由网络侧通知所述基站，所述基站更新本地的所述允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对。 

6.一种分组数据聚合协议数据的传输装置，其特征在于，包括： 

设置单元，用于为基站中每个PDCP实体设置对应的本地用户数据环路模块；其中，所述PDCP实体对应的本地用户数据环路模块随所述PDCP实体的建立而建立，并随所述PDCP实体的消失而消失； 

接收单元，用于接收到网络侧下发的允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对； 

存储单元，用于对所述接收单元接收到的允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对进行存储； 

本地用户数据环路模块，用于接收并解析PDCP实体上报的上行数据包，并判断是否符合预定策略；以及 

传输单元，用于根据所述本地用户数据环路模块的判断结果转发上行数据包，若符合则将所述上行数据包发送至目的用户终端的所述本地用户数据环路模块，否则将所述数据包发送至网络上层。 

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预定策略为：所述上行数据包的目的用户终端与所述用户终端的标识信息与所述允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对匹配时符合本策略，否则不符合本策略。 

8.根据权利要求6或7中所述的装置，其特征在于，所述允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户数据为PDCP数据。 

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 

计数单元，用于对所述本地用户数据环路模块直接转发至其他本地用户数据环路模块的PDCP数据包的数量进行统计，并通过传输单元将统计结果上报至网络侧。 

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 

更新单元，用于在所述接收单元接收到网络侧下发的新的允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对时，对所述基站本地的允许在所述基站内直接进行用户数据交换的用户终端标识对进行更新。