CN102026398A

CN102026398A - Lte中继系统中分组汇聚协议的实现方法和装置

Info

Publication number: CN102026398A
Application number: CN2009100932185A
Authority: CN
Inventors: 路杨; 潘瑜; 张莉莉; 高伟东
Original assignee: Potevio Institute of Technology Co Ltd
Current assignee: Potevio Information Technology Co Ltd
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2029-09-15
Also published as: CN102026398B

Abstract

本发明公开了一种LTE无线中继系统的分组汇聚协议(PDCP)的实现方法，在Un口PDCP层引入针对用户设备无线承载的标识，使Un口PDCP层支持对不同用户设备的数据的复用；在用户设备UE产生业务，进行S1承载的建立过程中，包括如下步骤：触发中继节点与演进基站设备之间的Un口的中继节点Un无线承载重配置过程；所述中继节点Un无线承载重配置过程中，演进基站设备和中继节点完成Un口用户设备的无线承载和Un口中继的数据无线承载DRB之间的多对一映射，并建立用户设备无线承载标识和用户设备S1承载的GPRS隧道协议GTP隧道标识之间的对应关系。本发明还公开了一种中继节点及演进基站设备。

Description

LTE中继系统中分组汇聚协议的实现方法和装置

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及LTE中继系统中分组汇聚协议的实现方法和装置。

背景技术

长期演进(Long Term Evolution，LTE)项目作为第三代移动通信技术(3G)的演进，其本身也在不断演进过程中。在最近提出的LTE标准(版本R10)中，引入中继(Relay)。中继节点通过Un接口与主控演进基站设备(Donor eNB，DeNB)连接，用户设备(UE)与中继节点之间的接口采用LTE版本R8中提出的Uu接口。在LTE版本R10中，中继系统准备采用2种基本的协议栈架构支持中继传输。

协议栈架构1称作“完全层3中继”，其控制平面和业务平面的架构分别如图1和图2所示。该架构对LTE版本R8的eNB具有最好的兼容性。该架构涉及的实体包括UE、中继节点、DeNB、中继节点的分组数据网网关((Packet Data Network Gateway，P-GW)/服务网关(Service Gateway，S-GW)和移动管理实体(Mobility Management Entity，MME)。图中各符号含义如下：

L1和L2分别表示网络的第1层和第2层；

MAC：媒体接入控制层；

RLC：无线链路控制协议层；

PDCP：分组数据汇聚协议层；

GTP-U：用户层面的GPRS隧道协议；

UDP/IP：用户数据报协议(User Datagram Protocol，UDP)/网际协议；

SCTP：流控制传输协议(Stream Control Transmission Protocol，SCTP)；

RRC：无线资源控制协议(Radio Resource Control，RRC)层；

NAS：网络接入服务层。

从DeNB的角度，中继节点可看成是其所控制的UE；从UE的角度，中继是为其服务的基站。UE的演进分组系统(Evolved Packet System，EPS)承载可分为2个部分，Uu口的无线承载和中继与UE的分组数据网网关((Packet Data Network Gateway，P-GW)之间的GPRS隧道协议(GTP)隧道承载，两者一一对应。中继的EPS承载分为中继与DeNB之间的Un口无线承载和DeNB与中继的P-GW之间的GTP隧道承载，两者一一对应。

协议栈架构1的承载对应关系如图3所示，其中，UE、中继节点、DeNB属于演进通用陆地无线接入网络(E-UTRAN)域，中继节点的P-GW/S-GW、UE的S-GW/P-GW属于分组核心演进网络(Evolved Packet Core，EPC)域。中继节点的EPS承载负责承载多个UE的EPS承载。

在下行方向，中继节点的P-GW根据UE的GTP隧道承载的IP头部，将接收到的数据映射到DeNB与中继节点的P-GW之间的GTP隧道上。在上行方向，中继节点将UE的GTP隧道承载映射到中继节点与DeNB之间的Un无线承载上。

协议栈架构2称为“X2/S1代理中继”，其控制平面和业务平面架构分别如图4和图5所示。在该架构下，DeNB可看成UE的代理网关。从UE的MME的角度，UE是与DeNB直接通信的，从UE的角度，中继与UE的MME直接通信。

协议栈架构2的承载对应关系如图6所示。UE的EPS承载分成3个部分：UE与中继节点之间的Un口无线承载、中继节点与DeNB之间的Un口GTP隧道承载、DeNB与UE的P-GW之间的GTP隧道(S1承载)，三者一一对应。中继节点与DeNB之间的无线承载可以包含多个UE的专用GTP隧道。在下行方向，UE的P-GW根据UE的IP地址，将数据映射到相应的GTP隧道中发送至DeNB；DeNB收到数据后，将数据从GTP隧道中解出，根据Un口GTP隧道与该隧道的映射关系，将数据映射到Un口的GTP隧道中，通过相应的Un口无线承载发送给中继节点。在上行方向，中继节点将UE的GTP隧道承载映射到中继与DeNB之间的Un无线承载上。

图7示出了Un口传输网络层开销，即Un接口PDCP层以上的协议开销。从以上的协议栈架构1、2来看，与Uu口的传输网络层开销相比，Un口协议栈由于增加了GTP-U/UDP/IP层，开销大大增加。把Uu口传输网络层开销称为内层IP头部(innerIP header)，新增的GTP-U/UDP/IP开销称为外层IP隧道头部(outerIP tunnel header)，则Un口传输网络开销为内层IP头部与外层IP隧道头部之和。

在现有协议栈结构下进行中继传输，存在如下问题：

问题1：为了保证PDCP层在切换过程中具有重复性检测和按序递交功能，以及避免不必要的数据前转，在Un口和Uu口必须进行联合PDCP编号。从目前来看，以上两种架构都不支持PDCP联合编号，因为在Un口上，UE的EPS承载与中继节点的EPS承载及Un承载之间是“多对一”的关系。具有类似服务质量(Quality of Service，QoS)的UE的承载由同一个中继节点EPS承载传输。在协议栈架构1下，Un口的层2只能看到中继节点的数据无线承载，利用现有的PDCP协议只能对这些UE的数据混合编号。在协议栈架构2下虽能通过GTP-TE ID区分不同UE承载，但是在层2是不可见的。因此需要对Un接口的层2进行进一步优化。

问题2：以上的协议栈架构1、2中，在Un接口上UE的EPS承载通过GTP隧道传输，除了原有的Uu口内层IP头部开销之外，GTP-U/UDP/IP包头将增加约40bytes的开销，Un接口的PDCP层需要将内层IP头部和外层IP隧道头部进行压缩。对GTP-U头部的压缩要求是要保证压缩过的GTP头部保留区分不同UE承载的信息。目前LTE采用的鲁棒性头标压缩机制(ROHC)并不支持上述功能。

问题3：在协议栈架构1下，DeNB没有UE GTP隧道的分组数据协议(Packet Data Protocol，PDP)上下文，DeNB将根据中继节点承载的GTP-U隧道或IP地址进行Un口承载的映射，DeNB不能直接对不同UE的数据进行区分，因而下行方向不支持对不同UE的QoS控制。DeNB必须能够获取UE数据中的GTP-TEID，并保存UE承载的QCI信息，才能对UE进行QoS控制。而在协议栈架构2下，DeNB对UE的S1-AP消息不透明，DeNB和中继节点都具有UE承载的QCI及UE上下文，支持对UE承载的QOS控制。需要对协议栈架构1增加不同UE的QoS区分功能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于，提出一种LTE中继系统中分组汇聚协议的实现方法和装置，可以克服所述现有技术中存在在Un接口无法区分UE承载的问题。

本发明实施例提出一种LTE中继系统中分组汇聚协议PDCP的实现方法，在Un口PDCP层引入针对用户设备无线承载的标识，使Un口PDCP层支持对不同用户设备的数据的复用；在用户设备UE产生业务，进行S1承载的建立过程中，包括如下步骤：

触发中继节点与演进基站设备之间的Un口的中继节点Un无线承载重配置过程；所述中继节点Un无线承载重配置过程中，演进基站设备和中继节点完成Un口用户设备的无线承载和Un口中继的数据无线承载DRB之间的多对一映射，并建立用户设备无线承载标识和用户设备S1承载的GPRS隧道协议GTP隧道标识之间的对应关系。

所述中继系统采用完全层3中继的协议栈架构，所述在用户设备UE产生业务，进行S1承载的建立过程中，包括如下步骤：

中继节点收到来自用户设备的服务请求消息后，向用户设备的移动管理实体MME发送服务请求消息；

用户设备的MME收到服务请求消息后，向中继节点发送S1承载建立请求；中继节点向用户设备发送Uu无线承载建立请求消息，要求建立无线承载；所述Uu为中继节点与用户设备之间的接口；

用户设备进行建立Uu无线承载的相关配置操作后，向中继节点发送无线承载建立完成消息；中继节点向演进基站设备发送Un数据无线承载重配置请求消息，将所述UE的GTP隧道标识和UE承载的服务质量参数发送至演进基站设备；

演进基站设备决定将新建立的UE S1承载映射到相应的Un数据无线承载上，根据UE承载的服务质量参数修改所述Un数据无线承载的服务质量参数，为新建立的S1承载分配Un口的用户设备无线承载标识，并建立所述用户设备无线承载标识和用户设备S1承载的GTP隧道标识之间的对应关系；

演进基站设备向中继节点的MME发送更新承载请求；中继节点的MME进行承载更新的相关处理，并向演进基站设备返回更新承载响应消息；

演进基站设备向中继节点发送Un数据无线承载重配置完成消息，该消息中携带如下信息：用户设备S1承载所映射的Un数据无线承载标识及该Un数据无线承载的服务质量参数，用户设备S1承载的用户设备无线承载标识，用户设备无线承载标识和用户设备S1承载的GTP隧道标识之间的对应关系；

中继节点进行Un数据无线承载的重配置的相关操作，保存上述Un数据无线承载重配置完成消息内容；

中继节点向用户设备的MME发送S1承载建立完成消息，完成S1承载的建立过程。

所述中继系统采用X2/S1代理中继的协议栈架构，所述在用户设备UE产生业务，进行S1承载的建立过程中，包括如下步骤：

中继节点收到来自用户设备的服务请求消息后，向演进基站设备发送服务请求消息；演进基站设备向用户设备的MME发送服务请求消息；

用户设备的MME进行建立MME与演进基站设备之间的S1承载建立的相关处理，向演进基站设备发送S1承载建立请求；

演进基站设备进行建立Un口S1承载的相关处理，并进行Un口数据无线承载重配置处理：决定将新建立的用户设备S1承载映射到相应的Un数据无线承载上，根据用户设备承载的服务质量参数修改所述Un数据无线承载的服务质量参数，为新建立的S1承载分配Un口用户设备无线承载标识，并建立所述用户设备无线承载标识和用户设备S1承载的GTP隧道标识之间的对应关系；

演进基站设备向中继节点发送S1承载建立请求消息或Un数据无线承载的重配置请求消息，该消息中携带新Un S1承载信息及如下信息：用户设备S1承载所映射的Un数据无线承载标识及该Un数据无线承载的服务质量参数，用户设备S1承载的用户设备无线承载标识，用户设备无线承载标识和用户设备S1承载的GTP隧道标识之间的对应关系；

中继节点进行建立S1承载和Un数据无线承载的重配置的相关操作，保存上述S1承载建立请求消息或Un数据无线承载的重配置请求消息的内容；

中继节点向用户设备发送用户设备无线承载建立请求消息，要求建立Uu无线承载；

用户设备进行建立无线承载的相关处理，向中继节点发送用户设备无线承载建立完成消息；中继节点向演进基站设备发送Un已配置资源块重配置完成消息，演进基站设备向用户设备的MME发送S1承载建立完成消息。

在Un口PDCP协议数据单元中包含用于携带用户设备无线承载标识的用户设备无线承载标识域，进行对映射到相同Un无线数据承载上的不同用户设备无线承载的复用；该方法进一步包括：

Un口的无线链路控制协议RLC层对PDCP协议数据单元包含的用户设备无线承载标识进行联合处理形成RLC协议数据单元，Un口的媒体接入控制MAC层基于已分配资源块进行复用。

该方法进一步包括：

若Un口的发送端为演进基站设备，则演进基站设备对PDCP服务数据单元的内层IP头部和外层IP头部分别压缩；若Un口的发送端为中继节点，则中继节点对外层IP头部进行压缩；

若Un口的接收端为演进基站设备，则演进基站设备对已压缩的内层IP头部和外层IP头部分别进行解压缩；若Un口的接收端为中继节点，则中继节点对外层IP头部进行解压缩。

所述对PDCP服务数据单元的内层IP头部和外层IP头部分别压缩的过程中，将其中的GTP隧道标识转换为对应的用户设备无线承载标识。

本发明实施例还提出一种演进基站设备，包括无线资源链路控制实体和传输层实体，所述演进基站设备包括Un口的分组汇聚协议PDCP发送实体；

所述Un口PDCP发送实体包括头部压缩模块、多个用户设备无线承载PDCP发送实体和调度/流控模块，每个用户设备无线承载PDCP发送实体对应一个Un口用户设备无线承载标识；

所述头部压缩模块，用于对来自传输层的PDCP服务数据单元的内层IP头部和外层IP头部分别进行压缩，将其中的GTP隧道标识转换成对应的用设备无线承载标识，再根据用设备无线承载标识将头压缩后的数据发送给与所述无线承载标识对应的用户设备无线承载PDCP发送实体；

用户设备无线承载PDCP发送实体包括：

编号模块，对用户设备无线承载分配序列号，实现了对每个用户设备无线承载独立编号；

加密模块，用于对用户设备无线承载实现加密，加密所用的参数为用户设备无线承载的序列号和用户设备无线承载标识；

封装模块，用于对每个用户设备无线承载数据添加PDCP头部；

调度/流控模块用于决定不同用户设备无线承载数据向无线资源链路控制实体的发送顺序，并根据所述发送顺序发送用户设备无线承载数据。

所述演进基站设备进一步包括Un口的PDCP接收实体，所述Un口PDCP接收实体包括解封装模块、多个用户设备无线承载PDCP接收实体和头部解压缩模块；每个用户设备无线承载PDCP接收实体对应一个用户设备无线承载标识；

解封装模块用于对来自无线资源链路控制实体的PDCP协议数据单元进行解封装，从其中的PDCP头部中得到PDCP序列号和用户设备无线承载标识，然后根据用户设备无线承载标识将PDCP协议数据单元发送至相应的用户设备无线承载PDCP接收实体；

每个用户设备无线承载PDCP接收实体包括：

解密模块，用于根据PDCP序列号和用户设备无线承载标识对PDCP协议数据单元进行解密，得到各个用户设备无线承载的数据；

按序递交及重复性检测模块，用于根据PDCP序列号对各个用户设备无线承载的数据分别进行按序递交及重复性检测；

头部解压缩模块，用于根据用户设备无线承载标识恢复GTP隧道标识，从被压缩头部中恢复内层IP头部和外层IP头部中除GTP隧道标识的部分。

本发明实施例还提出一种中继节点，包括传输层实体和无线链路控制层实体，所述中继节点还包括Un口的分组汇聚协议PDCP发送实体以及Un口的PDCP接收实体；

所述头部压缩模块，用于对来自传输层实体的PDCP服务数据单元的外层IP头部分别进行压缩，将其中的GTP隧道标识转换成对应的用设备无线承载标识，再根据用设备无线承载标识将头压缩后的数据发送给与所述无线承载标识对应的用户设备无线承载PDCP发送实体；

用户设备无线承载PDCP发送实体包括：

加密模块，用于对用户设备无线承载实现加密，加密所用的参数为该数据的用户设备无线承载PDCP序列号和用户设备无线承载标识，所述PDCP序列号为Uu口上该数据的PDCP序列号；

封装模块，用于对每个用户设备无线承载数据添加PDCP头部，所述PDCP头部包含Un口用户设备无线承载标识和PDCP序列号，所述PDCP序列号为Uu口上该数据的PDCP序列号；

调度/流控模块用于决定不同用户设备无线承载数据向无线资源链路控制实体的发送顺序，并根据所述发送顺序发送用户设备无线承载数据；

所述Un口PDCP接收实体包括解封装模块、多个用户设备无线承载PDCP接收实体和头部解压缩模块；每个用户设备无线承载PDCP接收实体对应一个用户设备无线承载标识；

每个用户设备无线承载接收实体包括：

头部解压缩模块，用于根据用户设备无线承载标识恢复GTP隧道标识，从被压缩头部中外层IP头部中除GTP隧道标识的部分。

所述中继节点还包括Uu口的PDCP发送实体以及Uu口的PDCP接收实体；

所述Uu口的PDCP发送实体包括：

加密模块，用于对来自传输层的用户设备无线承载的数据实现加密，加密所用的参数为该数据的PDCP序列号和Uu口用户设备无线承载标识，所述PDCP序列号为Un口上该数据的PDCP序列号；

封装模块，用于对每个用户设备无线承载添加PDCP头部，所述PDCP头部中的PDCP序列号为Un口上该数据的PDCP序列号，然后将用户设备无线承载发送到无线链路控制层实体；

所述Uu口的PDCP接收实体包括解封装模块、解密模块和按序递交及重复性检测模块；

所述解封装模块用于对来自无线资源链路控制实体的PDCP协议数据单元进行解封装，从其中的PDCP头部中得到PDCP序列号；

所述解密模块，用于根据PDCP序列号和Uu口用户设备无线承载标识对PDCP协议数据单元进行解密，得到各个用户设备无线承载的数据；

按序递交及重复性检测模块，用于根据PDCP序列号对用户设备无线承载的数据分别进行按序递交及重复性检测，然后将所述用户设备无线承载的数据发送至传输层。

从以上技术方案可以看出，本发明方案对于现有技术的改进包括如下方面：

在Un口增加用户设备无线承载标识(UE RB ID)。在中继与基站进行Un口无线承载配置时建立UE RB ID与UE的GTP-TEID的对应关系，从而解决了在Un接口区分UE承载的问题，进而支持了Uu接口和Un接口的联合PDCP编号、不同UE承载的QoS管理/流量控制功能以及Un口PDCP对外层IP头部中的GTP-TEID域的压缩；Un口PDCP实体中的头压缩模块对内层IP头部和外层IP头部分别进行压缩，并使Uu口和Un口对内层IP头部采用相同的PDCP压缩算法，省去了中继节点对内层IP头部的处理，节省了中继处理延时。

附图说明

图1为协议栈架构1的控制平面架构图；

图2为协议栈架构1的业务平面架构图；

图3为协议栈架构1下的承载对应关系图；

图4为协议栈架构2的控制平面架构图；

图5为协议栈架构2的业务平面架构图；

图6为协议栈架构2下的承载对应关系图；

图7为Un口传输网络层开销示意图；

图8为本发明实施例提出的在协议栈架构1下UE承载建立流程图；

图9为本发明实施例提出的在协议栈架构2下UE承载建立流程图；

图10为本发明实施例的PDCP数据PDU帧结构图；

图11为压缩前的VoIP业务PDCP SDU结构图；

图12为压缩后的VoIP业务PDCP SDU结构图；

图13为本发明实施例提出的DeNB的Un口PDCP发送实体框图；

图14为本发明实施例提出的DeNB的Un口PDCP接收实体框图；

图15为本发明实施例提出的中继节点的Un口PDCP发送实体框图；

图16为本发明实施例提出的中继节点的Un口PDCP接收实体框图；

图17为本发明实施例提出的中继节点的Uu口PDCP发送实体框图；

图18为本发明实施例提出的中继节点的Uu口PDCP接收实体框图。

具体实施方式

本发明公开了一种LTE无线中继系统的分组汇聚协议(PDCP)的实现方法和装置，在Uu口PDCP协议的基础上，对无线中继系统的Un口PDCP协议进行了改进，所述改进包括如下方面：

(1)在Un口增加PDCP层标识——用户设备无线承载标识(UE RBID)。在中继与基站进行Un口无线承载配置时建立UE RB ID与UE的GTP-TEID的对应关系。并且，在PDCP PDU头部中增加UE RB ID域，用以区分映射到相同Un无线承载的不同UE承载的数据。

(2)、在针对Un无线承载的PDCP实体中，增加针对UE承载的PDCP实体，对不同UE承载的数据分别进行处理，实现了Un口和Uu口联合PDCP编号，即同一个PDCP SDU在Un口和Uu口上的PDCP序号一致，使中继的PDCP层省去或简化了PDCP编号功能。

(3)、Un口PDCP实体中的头压缩模块对内层IP头部(innerIP header)和外层隧道IP头部(outerIP tunnel IP)分别进行压缩，并使Uu口和Un口对”innerIP header”采用相同的PDCP压缩算法，省去了中继对”innerIPheader”的处理，节省了中继处理延时。较佳地，可以将GTP-U头部中的GTP-TEID域压缩为1～2btyes UE RB ID。

在具体实施过程中，可以仅实施其中的一个方面内容，或者实施上述内容的组合，本发明并未对此进行限定。

本专利所提出的方案使PDCP层可以对不同UE的数据承载进行复用和分别处理，在不增加任何开销和不改动LTE R8RLC/MAC协议的基础上，使Un口和Uu口PDCP可实现联合编号，并使中继和基站都可进行区分UE的QoS管理。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细阐述。

本发明实施例的第一个方面，提出一种UE承载在Un口的建立方案，包括：

增加一种Un口的第2层(L2)标识——即用户设备无线承载标识(UERB ID)，用于唯一标识映射到同一个Un数据无线承载(Data Radio Bear，DRB)上的UE承载。

当UE产生业务时，在Un口建立UE的GTP隧道标识(TEID)与UE RBID的对应关系，以及Un口UE的无线承载和RN DRB之间的映射关系(多对一)。具体是：

UE S1承载的建立，触发Un口的中继节点Un无线承载重配置过程(UnRB Reconfiguration)过程(RRC信令完成)。该信令过程中，DeNB和中继节点完成Un口UE的RB承载和RN DRB之间的映射(多对一映射)，以及获取Un口UE RB ID、建立UE RB ID和UE S1承载的GTP TEID对应关系。

图8示出了本发明实施例提出的在协议栈架构1下UE承载建立流程，包括如下步骤：

步骤801：用户设备(UE)产生业务时，向中继节点发送服务请求消息(Service Request)。

步骤802：中继节点向UE的移动管理实体(MME)发送服务请求消息。

步骤803：UE的MME收到服务请求消息后，向中继节点发送S1承载建立请求(S1 Bearer Setup)。

步骤804：中继节点向UE发送Uu无线承载建立请求消息(Uu RBSetup)，要求建立Uu无线承载。

步骤805：UE进行建立Uu无线承载的相关配置操作，并向中继节点发送Uu无线承载建立完成消息(Uu RB Setup Complete)。

步骤806：中继节点向DeNB发送Un DRB重配置请求(Un DRBReconfiguration)，该消息中携带UE的GTP-TEID和UE承载的QCI信息(QoS参数)。

步骤807：DeNB决定将该新建立的UE S1承载映射到哪个DRB上，根据UE承载的服务质量参数修改该DRB的QCI参数，为新建立的S1承载分配UE RB ID，并建立UE RB ID和UE S1承载的GTP TE ID之间的对应关系，完成上述操作后，向中继节点的MME发送更新承载请求(Update BearRequest)。

步骤808：中继节点的MME进行承载更新的相关处理，并向DeNB返回更新承载响应消息(Update Bear Response)。

步骤809：DeNB向中继节点发送UnDRB重配置完成消息(Un DRBReconfiguration Complete)，该消息中携带如下信息：UE S1承载所对应的DRB标识及该DRB的QCI参数，UE S1承载的UE RB ID，UE RB ID和UE S1承载的GTP-TEID之间的对应关系。

步骤810：中继节点进行Un数据无线承载的重配置的相关操作，保存上述Un数据无线承载的重配置完成消息内容；中继节点向UE的MME发送S1承载建立完成消息(S1 Bearer Setup Complete)，完成S1承载的建立过程。

图9示出了本发明实施例提出的在协议栈架构2下UE承载建立流程，包括如下步骤：

步骤901：用户设备(UE)产生业务时，向中继节点发送服务请求消息(Service Request)。

步骤902：中继节点向DeNB发送服务请求消息。

步骤903：DeNB向UE的移动管理实体(MME)发送服务请求消息。

步骤904：UE的MME进行建立MME与演进基站设备之间的S1承载建立的相关处理，向DeNB发送S1承载建立请求(S1 Bearer Setup)。

步骤905：DeNB进行建立Un口S1承载的相关处理，并进行Un口数据无线承载重配置处理：决定将新建立的UE S1承载映射到哪个DRB上，修改该DRB的QCI参数，为新建立的S1承载分配UE RB ID，并建立UE RBID和UE S1承载的GTP-TEID之间的对应关系，完成上述操作后，向中继节点发送S1承载建立请求消息或Un DRB重配置请求消息(Un DRBReconfiguration)。该消息中携带新Un S1承载信息及如下信息：UE S1承载所映射的DRB标识及该DRB的QCI参数，UE S1承载的UE RB ID，UERB ID和UE S1承载的GTP-TEID之间的对应关系。

步骤906：中继节点进行建立S1承载和Un数据无线承载的重配置的相关操作，保存上述S1承载建立请求(Un数据无线承载的重配置请求)消息内容；并向UE发送UE无线承载建立请求消息(UE RB Setup)，要求建立UE无线承载。。

步骤907：UE进行建立无线承载的相关配置操作，向中继节点发送UE无线承载建立完成消息(UE RB Setup Complete)。

步骤908：中继节点向DeNB发送Un DRB重配置完成消息(Un DRBReconfiguration Complete)。

步骤909：DeNB向UE的MME发送S1承载建立完成消息(S1 BearerSetup Complete)，完成S1承载的建立过程。

本发明实施例的第二个方面，提出PDCP对UE承载的复用方案。

在增加UE RB ID之后，DeNB和中继节点都可以在L2区分UE的不同数据流，使DeNB和中继节点的PDCP对不同UE的数据可进行分别处理，支持Uu口和Un口联合PDCP编号和区分UE的QoS管理。

本发明方案提出，在Un口的PDCP层增加对UE RB的复用功能。具体地说，在R8PDCP PDU的头部中，增加UE RB ID域以区分不同UE承载的数据，如图10所示为本发明实施例的PDCP数据PDU结构图，包括三个部分，分别是UE无线承载标识(UE RB ID)域、PDCP序列号域和数据载荷域，其中，数据载荷域为压缩过的PDCP服务数据单元(Service Data Unit，SDU)。

该实施方案使Un口RLC和MAC层保持与Uu口一致，即RLC层和MAC层不区分UE RB，RLC层对DRB包含的UE RB ID进行联合处理(分段串接)形成RLC PDU，MAC层基于DRB进行复用。

本发明实施例的第三个方面，提出Un口PDCP对传输网络层协议头的压缩方案。

GTP-U头部中的GTP隧道标识(GTP-TEID)与UE RB ID是一一对应关系，接收端可根据UE RB ID恢复，因此GTP-TEID不需要压缩或者可以将其转换为UE RB ID。

本发明实施例提出的头压缩方案包括：

Un口上对”innerIP header”和”outerIP header”分别进行压缩，并且Uu口和Un口对innerIP header采用相同的PDCP压缩算法。Un口的PDCP发送实体先将用户的隧道分组数据单元(T-PDU)中的GTP-TEID转换为UE RBID，同时将GTP-U header中除了GTP-TEID的部分和IP+UDP header进行压缩，”outerIP header”可压缩为1～3bytes。然后将”innerIP header”压缩为2～4bytes。

以VoIP业务为例，压缩前的PDCP SDU如图11所示，除去长度为32字节的VoIP帧，头部总长度为96字节至116字节。其中，外层IP头部包括IP头部(根据IPv4或IPv6的不同，长度为20字节至40字节)、UDP头部(8字节)和GTP-U头部(8字节)，内层IP头部包括IP头部(40字节)、UDP头部(8字节)和RTP头部(12字节)。

压缩后的PDCP SDU如图12所示，包含VoIP帧在内的总长度才35字节至39字节，其中第一压缩头部(对应外层IP头部)长度为1至3字节，第二压缩头部(对应内层IP头部)长度为2至4字节。

在协议栈架构1下，中继节点和DeNB的发送端根据GTP-TEID和Un口的DRB之间的映射关系，将用户分组数据单元(T-PDU)发送给相应的PDCP实体，该PDCP实体对应一个DRB。

本发明实施例的第四个方面，提出对PDCP实体的优化方案。

本发明实施例方案中，对不同UE EPS承载的数据分别进行处理，对LTE R8中针对DRB的PDCP实体进行优化，每个DRB的PDCP实体中增加UE RB的PDCP实体，对应映射到该DRB上的UE RB。

图13为本发明实施例提出的DeNB的Un口PDCP发送实体框图。

Un口PDCP发送实体1300Un位于传输层(GTP-U/UDP/IP)和RLC层之间，包括：头部压缩(Header Compression)模块1301、UE RB PDCP发送实体1302、调度/流控(scheduler/flow control)模块1303。

头部压缩模块1301，用于对来自传输层的PDCP SDU的”innerIP header+outerIP header”进行头压缩，将GTP-TEID转换成UE RB ID。再根据UE RBID将头压缩后的数据发送给相应的UE RB PDCP发送实体1302，而与PDCPSDU无关的数据包则直接发送给调度/流控模块1303。

Un口PDCP发送实体1300中可包括多个UE RB PDCP发送实体1302，每个UE RB PDCP发送实体1302对应一个无线承载，实际上就是对应一个UE RB ID。

每个UE RB PDCP发送实体1302又进一步包括：

编号(Sequence Numbering)模块1304，对UE RB分配序列号，实现了对每个UE RB独立编号；

加密(Ciphering)模块1305，用于对UE RB实现加密，加密算法与R8兼容，但是加密所用的参数为UE RB的序列号和UE RB ID。

封装(Add PDCP Header)模块1306，用于对每个UE RB添加PDCP头部。

调度/流控模块决定不同UE RB数据向RLC实体的发送顺序，实现了对不同UE承载数据的调度和控制。

调度/流控模块1303用于决定不同UE RB数据向RLC实体的发送顺序，并根据所述发送顺序发送UE RB数据；实现了对不同UE承载数据的调度和控制。

图14为本发明实施例提出的DeNB的Un口PDCP接收实体框图。Un口PDCP接收实体1400同样位于传输层和RLC层之间，包括解封装(RemovePDCP Header)模块1401、UE RB PDCP接收实体1402、头部解压缩(HeaderDecompression)模块1403。

解封装模块1401用于对来自RLC实体的PDCP PDU进行解封装，从其中的PDCP头部中得到PDCP序列号和UE RB ID，然后根据UE RB ID将数据发送至相应的UE RB PDCP接收实体1402。与PDCP SDU无关的数据包则在解封装之后直接发送至头部解压缩模块1403。

DRB的PDCP接收实体1400中可包含多个UE RB PDCP接收实体1402，每个UE RB PDCP接收实体1402对应一个无线承载，实际上就是对应一个UE RB ID。每个UE RB PDCP接收实体1402包括：

解密(Deciphering)模块1404，用于根据PDCP SN和UE RB ID对PDCPPDU进行解密，得到各个UE RB的数据；

按序递交及重复性检测(In order delivery and duplicate detection)模块1405，用于根据PDCP SN对各个UE RB的数据分别进行按序递交及重复性检测。

头部解压缩(Header Decompression)模块1403，用于根据UE RB ID恢复GTP TE ID，从被压缩头部中恢复”innerIP header”和”outerIP header”中除了GTP-TE ID的部分。

本发明实施例提出的”innerIP header”和”outerIP header”分别压缩的方法使中继节点的PDCP实体可以省略头压缩/解压缩部分。因为Un口上OuterIPheader和InnerIP header是分别进行压缩的，其中对innerIP header的压缩算法与Uu口ROCH算法相同，中继节点的PDCP实体不需对innerIP header进行处理。

此外，Uu口和Un口PDCP联合编号，使中继节点的PDCP发送实体省去PDCP序列编号模块，因为可以直接利用UE和DeNB的PDCP编号。

图15为本发明实施例提出的中继节点的Un口PDCP发送实体框图。中继节点的Un口PDCP发送实体1500的模块基本与DeNB的Un口PDCP发送实体1300相同，包括头部压缩模块1501、多个UE RB PDCP发送实体1502和调度/流控模块1503，各个模块的功能也基本与DeNB的Un口PDCP发送实体1300类似。

与DeNB的Un口PDCP发送实体1300不同的是，头部压缩模块1501只需压缩OuterIP Header，对InnerIP header的压缩可以省去；UE RB PCDP发送实体1502中仅包括加密模块1503和封装模块1505，编号模块可以省去，序列号直接使用Uu口PDCP序列号。

图16为本发明实施例提出的中继节点的Un口PDCP接收实体框图。

中继节点的Un口PDCP接收实体1600的模块基本与DeNB中继节点的Un口PDCP接收实体1400相同，包括解封装模块1601、UE RB PDCP接收实体1602、头部解压缩模块1603，只是头解压缩模块1603只需解压OuterIP header，不需解压InnerIP header。

图17为本发明实施例提出的中继节点的Uu口PDCP发送实体框图，其中包括加密模块1701和封装模块1702，与LTE R8 PDCP发送实体相比省去了头部压缩模块和PDCP编号模块。

图18为本发明实施例提出的中继节点的Uu口PDCP接收实体框图。其中包括解封装模块1801、解密模块1802和按序递交及重复性检测模块1803。与LTE R8 PDCP接收实体相比省去了头部解压缩模块。

对上述实施例方案进行总结，相对于现有技术，具有如下特征：

1、增加Un口上针对每个UE承载的UE RB ID，该标识为PDCD层标识。在PDCP头部中增加UE RB ID标识以区分不同UE承载的数据，支持PDCP层对不同UE承载数据的复用。

2.Un接口传输网络层协议头部压缩方法，即将“innerIP header”和”outerIP header”分别压缩，并将GTP-U头部中的GTP-TEID转换为1～2bytes的UE RB ID标识。

3.在现有的PDCP实体(包括发送和接收)中增加UE RB PDCP实体(包括发送和接收)，支持对不同UE的承载分别进行PDCP处理(序列编号、按序递交和重复性检测)。

4.Uu口和Un口对”innerIP header”采用相同的PDCP压缩算法。中继不需对innerIP header进行压缩/解压缩，并且在Un口和Uu口联合PDCP处理时，Uu/Un接口的中继侧PDCP实体都可省去PDCP编号功能。

本发明方案相对于现有技术，具有如下较佳实施效果：

1.解决现有技术中存在的Un接口的传输网络层协议头部压缩问题，Un口PDCP实体对”inner IP header”和”outert tunnel IP header”分别进行压缩。

2.Un接口对“innerIP header”和”outerIP header”分别进行压缩，Uu口和Un口对”innerIP header”采用相同的PDCP压缩算法。使中继节省了压缩/解压缩InnerIP header步骤，减少了中继处理延时。

3.解决了在Un接口区分UE承载的问题，进而支持了Uu接口和Un接口的联合PDCP编号、不同UE承载的QoS管理/流量控制功能。

4.在PDCP层增加对UE承载的复用，保证了与R8的MAC/RLC层的兼容，同时不增加任何系统开销。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种LTE中继系统中分组汇聚协议PDCP的实现方法，其特征在于，在Un口PDCP层引入针对用户设备无线承载的标识，使Un口PDCP层支持对不同用户设备的数据的复用；在用户设备UE产生业务，进行S1承载的建立过程中，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的LTE中继系统中分组汇聚协议的实现方法，其特征在于，所述中继系统采用完全层3中继的协议栈架构，所述在用户设备UE产生业务，进行S1承载的建立过程中，包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述的LTE中继系统中分组汇聚协议的实现方法，其特征在于，所述中继系统采用X2/S1代理中继的协议栈架构，所述在用户设备UE产生业务，进行S1承载的建立过程中，包括如下步骤：

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，在Un口PDCP协议数据单元中包含用于携带用户设备无线承载标识的用户设备无线承载标识域，进行对映射到相同Un无线数据承载上的不同用户设备无线承载的复用；该方法进一步包括：

Un口的无线链路控制协议RLC层对PDCP协议数据单元包含的用户设备无线承载标识进行联合处理形成RLC协议数据单元，Un口的媒体接入控制MAC层基于Un数据无线承载DRB进行复用。

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对PDCP服务数据单元的内层IP头部和外层IP头部分别压缩的过程中，将其中的GTP隧道标识转换为对应的用户设备无线承载标识。

7.一种演进基站设备，包括无线资源链路控制实体和传输层实体，其特征在于，所述演进基站设备包括Un口的分组汇聚协议PDCP发送实体；

用户设备无线承载PDCP发送实体包括：

封装模块，用于对每个用户设备无线承载数据添加PDCP头部；

8.根据权利要求7所述的演进基站设备，其特征在于，所述演进基站设备进一步包括Un口的PDCP接收实体，所述Un口PDCP接收实体包括解封装模块、多个用户设备无线承载PDCP接收实体和头部解压缩模块；每个用户设备无线承载PDCP接收实体对应一个用户设备无线承载标识；

每个用户设备无线承载PDCP接收实体包括：

9.一种中继节点，包括传输层实体和无线链路控制层实体，其特征在于，所述中继节点还包括Un口的分组汇聚协议PDCP发送实体以及Un口的PDCP接收实体；

用户设备无线承载PDCP发送实体包括：

每个用户设备无线承载接收实体包括：

10.根据权利要求9所述的中继节点，其特征在于，所述中继节点还包括Uu口的PDCP发送实体以及Uu口的PDCP接收实体；

所述Uu口的PDCP发送实体包括：