一种第三代移动通信Iu口用户平面时间调整方法 【技术领域】
本发明涉及第三代移动通信系统，其特别涉及基于WCDMA制式无线网络控制器(RNC，Radio Network Controller)系统中Iu口用户平面时间的调整，具体的讲是一种第三代移动通信Iu口用户平面时间调整方法。
背景技术
Iu口是第三代移动通信系统中连接RNC和核心网(CN：Core Network)之间的标准接口。而Iu口用户平面(Iu UP)是Iu口用户数据传输协议，主要实现CN和RNC之间用户数据的传输，是用来保证CN域(电路交换或者分组交换)的独立性，保证它很少受到或者完全不受到传输网络层的限制。Iu口用户平面有两种操作模式：透明模式(TrM：Transparent Mode)、以及对SDU大小进行预定义的支持模式(SMpSDU：Support Mode for predefinedSDU size)。对业务数据单元(SDU：Service Data Unit)大小进行预定义的支持模式一般使用于需要某些特有的方式对Iu口用户平面协议甚至无线接口协议进行约束的情况。例如：作为第三代移动通信系统一大特色的自适应多速率编码(AMR：Adaptive Multi-Rate codec)语音的协议数据单元(PDU：Protocol Data Unit)就使用预定义SDU大小的支持模式进行传输，因为它需要一些过程控制功能及一些关于数据流地特定功能，而其传输的用户数据大小则可以根据预定义的方式进行变化。Iu口用户平面，在支持模式下还可实现初始化、速率控制、时间调整和错误事件报告等控制功能。其中，时间调整过程的目的是：通过控制对等Iu UP协议实体的传输时序，使RNC中的缓冲时延最小。对于预定义SDU大小的支持模式下的时间调整过程，协议中是这样描述的：
1)Iu UP上的时间调整过程由SRNC控制。
2)当检测到Iu UP PDU在不适当的时间到达，从而导致不必要的缓冲延时时，服务无线网络控制器(SRNC：Sever Radio Network Controller)将调用时间调整过程。SRNC中如何检测触发是SRNC内部的事情，超出了本协议的范围。
3)SRNC中的Iu UP协议层向对等实体指示必要的延迟或者提前量，步长为500us。
4)在发送Iu UP时间调整帧后，监视定时器TTA(Time Alignment Timer)开启。这个定时器用于监视时间调整的确认(acknowledgement)帧的接收。
5)对端节点被请求的Iu UP协议层实体按照SRNC的指示调整传输时间。
6)如果收到的时间调整帧格式正确，并且接收端的Iu UP协议层接收，高层对时间调整进行了正确的处理，接收端的Iu UP协议层将发送时间调整的确认帧。
7)在收到时间调整确认帧后，SRNC中的Iu UP协议层将停止监视定时器TTA。
8)当用户数据传输没有被其它控制过程挂起时，该过程可以在任何时间发起。
由此可见，协议中明确指出：“SRNC中如何检测触发时间调整过程是SRNC内部的事情，超出了本协议的范围”。
本发明正是针对于协议中这一不明确之处，提出了有效的“如何在SRNC中检测、触发时间调整过程”的解决方法，并且使用发明设计出可以准确决定“CN侧提前或者滞后发送以及调整的确切时间量”的方法。
【发明内容】
本发明的目的在于，提供一种第三代移动通信Iu口用户平面时间调整方法，用以解决如何利用预定义SDU大小的支持模式的Iu口用户平面的处理特性，结合数据传输过程，有效的在SRNC中检测、触发时间调整过程，并准确获得“CN侧提前或者滞后发送以及调整的确切时间量”信息。
本发明的技术方案为：
一种第三代移动通信Iu口用户平面时间调整方法，其特征在于：采用Iu UP的帧号，通过宏调整和微调整的并行调整，实现所述的时间调整；
其中：
所述的宏调整使所述的帧号落在正确的Iu定时间隔(ITI：Iu TimingInterval)范围之内；
所述的微调整使到达时刻和处理时刻之间的缓冲延时缩小。
所述的定时间隔(ITI)对于某个特定的无线接入承载(RAB：Radio AccessBearer)来说，是指Iu口用户面与协议数据单元(PDU：Protocol Data Unit)之间的最小时间间隔；。
所述的一种第三代移动通信Iu口用户平面时间调整方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：采用数据处理模块进行宏调整和微调整计算，判断是否需要时间调整；
步骤二：将经过宏调整和微调整计算之后的信息传递给帧处理模块，并发送时间调整帧，开始时间调整过程；
步骤三：等待时间调整帧的确认帧的接收；
步骤四：如果收到时间调整不支持(Time Alignment not supported)的NACK(A negative acknowledgement)信号时，则Iu UP将不再发送时间调整帧，直到RAB的特性改变；
步骤五：如果收到被请求的时间调整不可能(Requested Time Alignmentnot possible)的NACK信号时，延迟一个时间段，然后判断是否仍然需要时间调整帧，如果是，则Iu UP重新触发时间调整，返回步骤二。
所述的Iu UP的帧号是基于ITI的，Iu UP的帧号每个ITI加1，以根据Iu UP的帧号来计算RNC侧处理该帧的理想时刻Tick_Ideal，并判断Tick_Ideal和Tick_Process二者之差值是否落在(-ITI，+ITI)之内，如果是：则不进行时间调整；如果否：则根据所述的差值决定CN侧提前或者滞后发送和调整的确切时间量。
所述的宏调整包括以下步骤：
当处理第一个下行帧的时候，将处理该帧的时刻认为是时间的参考点Tick_Refer，同时记录该帧的帧号FrmNo_Refer；
当收到一个下行帧的时候，记录该帧的接收时刻Tick_Arrive，处理该帧时记录该帧的Tick_Process；
根据帧号和时间参考点计算Tick_Ideal，具体的计算如下式：
((下行帧号-FrmNo_Refer+16)％16)×ITI)+Tick_Refer；
以获取Tick_Ideal在目前系统中的绝对时间，以便和之前获取的系统绝对时间Tick_Process进行对比；
如果理想时刻Tick_Ideal与处理时刻Tick_Process二者之差值落在(-ITI，+ITI)之外，则计算时间调整量，进行时间调整处理；否则进行微调整处理；
进行宏时间调整：如果理想时刻小于实际处理时刻，则时间调整滞后；否则时间调整超前；且时间调整量为理想时刻和实际处理时刻之差；
将该帧的理想时刻作为新的时间参考点，同时也记录帧号。
如果Tick_Ideal与处理时刻Tick_Process二者之差落在(-ITI，+ITI)之内，则比较Tick_Proces s和Tick_Arrive之差，判断是否要进行微调整处理；
如果，Tick_Process和Tick_Arrive之差在允许的范围之内，微调整不需要进行，即：不进行时间调整；否则通过二者之差进行时间调整和该PDU的处理，进行微调整。
所述微调整包括以下步骤：
如果Tick_Process减Tick_Arrive的差值在(0，MAX_TA_SCOPE)范围之内，则不进行时间调整，其中MAX_TA_SCOPE是微调整允许的波动范围，其大小和RNC系统用户面子系统调度周期相关，并且不大于半个的调度周期；
如果Tick_Process减Tick_Arrive的差值在(MAX_TA_SCOPE，(调度周期/2-ADAPT_SCOPE)ms)之内，进行滞后的时间调整；如果落在((调度周期/2+ADAPT_SCOPE)，调度周期/2+MAX_TA_SCOPEms)之内，进行超前的时间调整；ADAPT_SCOPE是微调整为了避免系统的振荡而设置的调整参数，它的取值小于MAX_TA_SCOPE和调度周期/2之间的差值。
所述的微调整还包括以下保护步骤：
将时间调整允许的波动范围MAX_TA_SCOPE放大，放大是以500us为粒度进行的，可以根据实际应用系统的不同情况进行最佳测试效果的调整；
同时记录邻近时间调整的次数，在一个TTI中，如果进行时间调整，则计数器+1；如果在某个TTI内不进行时间调整，则-1；如果某个TTI内发现时间调整的计数器大于预定的次数，则这时不再进行时间调整。
在SRNC侧发起一个时间调整的步骤为：
当Iu UP处理下行数据的时候，判断系统是否处于永不进行时间调整的状态，如果是则直接进行下行数据处理的其他步骤；
在需要进行时间调整的状态下，判断时间调整是否超出了最大次数，如果是，则向控制面报告，并设置目前系统的状态为不支持时间调整；
否则，根据宏调整和微调整过程计算的结果判断是否需要时间调整，在需要进行时间调整的情况下将信息如调整量传递给帧处理功能，按照协议要求发送时间调整帧；开始时间调整过程；
启动定时器TTA，用于监视时间调整帧的确认帧的接收；
时间调整次数加一，用于防止系统不断的进行时间调整。
在服务无线网络控制器侧发起一个时间调整过程之后获得核心网端对于时间调整帧处理的不同回应消息的相应处理步骤包括：
在所述的时间调整过程中或者时间调整消耗时间定时器超时前时，不再进行新的时间调整；但是仍然更新时间参考点；
如果收到要求的时间调整不可能的NACK时，则在某段时间内不进行时间调整，但是仍然在更新时间参考点；
如果在某个Iu口定时间隔内连续处理一帧以上的数据，宏调整以第一帧为准，其他帧均不参与时间调整的任何计算；微调整以最后一帧为准，其他的帧不参与时间调整的任何计算；
如果在时间调整过程中发现时间调整功能不支持，这时报告控制面，只报告一次。
本发明的有益效果在于：解决了协议中“如何在SRNC中检测、触发时间调整过程”不明确之处，并且采用宏调整和微调整两套机制并行计算的方法准确的决定“CN侧提前或者滞后发送以及调整的确切时间量”，有效的控制Iu接口上的下行链路数据到RNC的时序，使RNC中的缓冲时延最小。
【附图说明】
图1是支持模式下，Iu UP协议层的功能模型图；
图2是本发明时间调整宏调整的示意图；
图3是本发明时间调整微调整的示意图；
图4是本发明如何发送时间调整帧过程图；
图5是本发明在收到时间调整有关的帧的处理过程图。
【具体实施方式】
下面结合附图说明本发明的具体实施方式：
本发明的方法支持会话或流式业务时间调整，通过Iu UP的帧号实现，采用两套机制并行计算完成：
宏调整，保证帧号落在正确的ITI范围之内(Iu Timing Interval，即Iu定时间隔，对于某个特定的RAB(Radio Access Bearer，无线接入承载)来说，是Iu口用户面PDU之间的最小时间间隔，会话业务和流业务中的ITI可以通过公式ITI=MaxSDUsizeMaxBitrate]]>计算而得)；
微调整，尽量缩小到达时刻和处理时刻之间的缓冲延时；
其步骤包括：
步骤一、数据处理进行宏调整和微调整计算，判断是否需要时间调整；
步骤二、将经过宏调整和微调整计算之后的信息如调整量传递给帧处理功能，发送时间调整帧；开始时间调整过程；
步骤三、等待时间调整帧的确认帧的接收；
步骤四、如果收到″Time Alignment not supported″的NACK(A negativeacknowledgement)时，则Iu UP永远不再发送时间调整帧，除非RAB的特性改变；
步骤五、当收到″Reques ted Time Alignment not possible″的NACK时，过一段时间后，如果仍然需要时间调整帧，Iu UP重新触发时间调整。
图1是支持模式下，Iu UP协议层的功能模型图。在支持模式下，Iu UP协议层有以下3类功能：
1)帧处理器功能(Frame Handler function)；
2)过程控制功能(Procedure Control functions)；
3)针对NAS(Non Access Stratum，非接入层)数据流的功能(Non AccessStratum Data Streams specific functions)；
图中UTRAN，表示Universal Terrestrial Radio Aceess Network通用地面无线接入网，由多个RNS(Radio Network Subsystem，无线网络子系统)，即多个RNC和其管理的Node B共同构成。
本发明涉及的时间调整功能隶属于该图中描述的过程控制功能，用于控制Iu接口上的下行链路数据到RNC的时序。
图2是本发明时间宏调整的示意图。在介绍具体的调整过程之前，首先介绍几个表示符：
Tick_Arrive：下行数据PDU到达RNC侧的时刻点；
Tick_Process：PDU的处理时刻点；
Tick_Refer： 时间参考点的时刻；
FrmNo_Refer： 时间参考点的帧号；
Tick_Ideal：根据帧号计算和时间参考点计算的理想处理时刻点，简称理想时刻。
在会话或流式业务时，Iu UP的帧号是基于ITI的，Iu UP的帧号每个ITI加1，而不是每个PDU加1，这样就可以根据Iu UP的帧号来计算RNC侧处理该帧的理想时刻Tick_Ideal，通过Tick_Ideal和Tick_Process的比较，如果二者之差落在(-ITI，+ITI)之内，则不进行时间调整，否则根据差值决定CN侧提前或者滞后发送以及调整的确切时间量。
在此基础上，设计时间调整的第一套调整机制，宏调整(保证帧号落在正确的ITI范围之内)具体的实现如下所述：
1)当处理第一个下行帧的时候，将处理该帧的时刻认为是时间的参考点Tick_Refer，同时记录该帧的帧号FrmNo_Refer；
2)当收到一个下行帧的时候，记录该帧的接收时刻Tick_Arrive，处理该帧时记录该帧的Tick_Process；
3)根据帧号计算和时间参考点计算Tick_Ideal，具体的计算过程如下：((下行帧号-FrmNo_Refer+16)％16)×ITI)+Tick_Refer，经过这样的计算就可以获取Tick_Ideal在目前系统中的绝对时间，以便和之前获取的系统绝对时间Tick_Process有可比性。16是协议中允许流类和会话类业务帧号的变化范围，加上16并且对于16取模是为了防止帧号的回绕。
4)如果理想时刻Tick_Ideal与处理时刻Tick_Process二者之差落在(-ITI，+ITI)之外，则计算时间调整量，进行时间调整处理，否则进行微调整处理；
5)宏时间调整计算如下：如果理想时刻＜实际处理时刻，则应该时间调整(滞后)，为什么进行滞后调整是为了扩大理想时刻，缩小理想时刻和实际处理时刻之间的差距，这样达到减小数据在SRNC的缓冲时延；否则时间调整(超前)。至于时间调整量应该是二者时刻之差。
6)将该帧的理想时刻作为新的时间参考点，同时也记录帧号。
在图2中，如果当前Tick_Process落到附图标号(1)所指范围则进行宏调整超前调整；如果Tick_Process落到附图标号(2)所指范围则不进行时间宏调整。
图3是本发明时间调整微调整的示意图；如果，Tick_Ideal与处理时刻Tick_Process二者之差落在(-ITI，+ITI)之内，则不需要进行宏调整，此时就比较Tick_Process和Tick_Arrive之差，看是否要进行微调整处理。如果，Tick_Process和Tick_Arrive之差在允许的范围(可调)之内，微调整也不需要进行，事实上就是不进行时间调整；否则通过二者之差进行时间调整和该PDU的处理，进行微调整(尽量缩小到达时刻和处理时刻之间的缓冲延时)。微调整具体实现如下：
1)如果Tick_Process-Tick_Arrive在(0～MAX_TA_SCOPE)范围之内，则不进行时间调整，其中MAX_TA_SCOPE是微调整允许的波动范围，其大小和RNC系统用户面子系统调度周期相关，并且不大于半个的调度周期，根据业务的要求，一般情况RNC系统用户面子系统的调度周期可以根据系统的设计情况在10ms、20ms、40ms中进行选择；
2)如果落在(MAX_TA_SCOPE～(调度周期/2-ADAPT_SCOPE)ms)之内，进行时间调整(滞后)；如果落在((调度周期/2+ADAPT_SCOPE)～调度周期/2+MAX_TA_SCOPEms)之内，进行时间调整(超前)。ADAPT_SCOPE是微调整为了避免系统的振荡而设置的调整参数，它的取值小于MAX_TA_SCOPE和调度周期/2之间的差值。
为了避免频繁地进行时间调整，采取以下两种保护措施：
1)将时间调整允许的波动范围MAX_TA_SCOPE放大，放大是500us为粒度进行的，可以根据实际应用系统的不同情况进行最佳测试效果的调整；
2)同时记录邻近时间调整的次数，在一个TTI中，如果进行时间调整，则计数器+1；如果在某个TTI内不进行时间调整，则-1；如果某个TTI内发现时间调整的计数器大于预定的次数，则这时不再进行时间调整，造成这样的情况可能是由于时间调整计算范围不符合系统的实际情况、导致CN没有真正进行时间调整或者系统不稳定造成的。
在图3中，如果Tick_Process落到附图标号(3)所指范围则不进行时间宏调整，考虑是否进行微调整。微调整的策略是：
1)Tick_Process-Tick_Arrive＜MAX_TA_SCOPE，不进行时间调整；
2)MAX_TA_SCOPE＜Tick_Process-Tick_Arrive＜调度周期/2-ADAPT_SCOPE，进行时间调整(滞后)；
3)调度周期/2+ADAPT_SCOPE＜Tick_Process-Tick_Arrive＜调度周期/2+MAX_TA_SCOPE，进行时间调整(超前)。
图4是本发明如何发送时间调整帧过程图，该过程描述了在SRNC侧如何发起一个时间调整过程，具体过程描述如下：
1)当Iu UP处理下行数据的时候，判断系统是否处于永不进行时间调整的状态，如果是则直接进行下行数据处理的其他步骤。
2)在需要进行时间调整的状态下，判断时间调整是否超出了最大次数，如果是，则向控制面报告，并设置目前系统的状态为不支持时间调整。
3)否则，根据宏调整和微调整过程计算的结果判断是否需要时间调整，在需要进行时间调整的情况下将信息如调整量传递给帧处理功能，按照协议要求发送时间调整帧；开始时间调整过程。
4)启动定时器TTA，用于监视时间调整帧的确认帧的接收。
5)时间调整次数加一，用于防止系统不断的进行时间调整。
图5是本发明在收到时间调整有关的帧的处理过程图过程，该过程描述了在SRNC发起一个时间调整过程之后获得CN端对于时间调整帧处理的不同回应消息的相应处理，具体过程描述如下：
1)当Iu UP处理下行数据的时候，判断系统是否处于时间调整的状态，如果不是则直接进行下行数据处理的其他步骤。
2)在时间调整状态下，判断收到的数据是否是来自CN的时间调整回应帧，如果不是则直接进行下行数据处理的其他步骤。
3)如果在定时器TTA超时前一直没有接收到时间调整回应帧，则该时间调整过程结束；
4)在定时器TTA超时前收到时间调整帧的ACK，则停止定时器TTA，时间调整结束。
5)当收到时间调整不支持″Time Alignment not supported″的NACK时，则停止定时器TTA，Iu UP永远不再发送时间调整帧，除非RAB的特性改变；释放用于保存时间调整帧的内存。
6)当收到要求的时间调整不可能″Requested Time Alignment notpossible″的NACK时，则停止定时器TTA，过一段时间后，如果仍然需要时间调整帧，Iu UP重新触发时间调整。
在实现过程中注意以下事项：
1)时间调整过程中或者时间调整消耗时间定时器超时前，不再进行新的时间调整；但是仍然更新时间参考点；
2)如果收到″Requested Time Alignment not possible″的NACK时，则在某段时间内不进行时间调整，但是仍然在更新时间参考点；
3)如果在某个TTI内连续处理一帧以上的数据，宏调整以第一帧为准，其他帧均不参与时间调整的任何计算；微调整以最后一帧为准，其他的帧不参与时间调整的任何计算；
4)如果在时间调整过程中发现时间调整功能不支持，这时报告控制面，只报告一次。
经过上述步骤，有效解决了“如何在SRNC中检测、触发时间调整过程”，并且可以准确决定“CN侧提前或者滞后发送以及调整的确切时间量”，达到通过控制对等Iu UP协议实体的传输时序、使RNC中的缓冲时延最小。
本发明公开了一种第三代移动通信系统Iu口用户平面时间调整一种方法。解决了协议中“如何在SRNC中检测、触发时间调整过程”不明确之处，并且采用宏调整和微调整两套机制并行计算的方法准确的决定“CN侧提前或者滞后发送以及调整的确切时间量”，有效的控制Iu接口上的下行链路数据到RNC的时序，使RNC中的缓冲时延最小。
以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。