具体实施方式
本发明的实施例可以包括在网络中处理分组的方法和装置。在本发明
的一个实施例中，可以在用于通用移动通信系统(UMTS)的无线网络控
制器(RNC)接收分组。可以确定分组是包括控制信息还是净负荷信息。
净负荷信息的例子可以是语音信息。如果分组包括控制信息，则该分组可
以发送到慢路径处理模块(Slow Path Processing Module，SPPM)，如果分
组包括净负荷信息，则可以发送到快路径处理模块(Fast Path Processing
Module，FPPM)。FPPM可以包括例如被优化以处理净负荷信息的网络处
理器。这对语音信息尤其重要，语音信息具有相当严格的QoS要求。
在本发明的一个实施例中，用在这里的术语“信息”可以指任何能够
由网络承载的数据。在这个上下文中信息的例子可以包括来自语音会话、
视频会议、流视频、电子邮件(“email”)消息、语音邮件消息、字母数
字符号、图形、图像、视频、文字等等的数据。用在这里的术语“控制信
息”可以指表示用于给定协议的命令或指令的任何信息，例如控制平面流
量。用于这里的术语“净负荷信息”可以指表示由给定协议传送的内容或
数据的任何信息，例如数据平面或转发平面流量。
更具体地说，在UMTS网络中的各个网络元素可以对分组流量施加相
当大的处理要求。在诸如移动电话的用户设备(UE)和目的设备之间的数
据路径可以包括诸如节点B、RNC、服务GPRS支持节点(SGSN)和移
动服务交换中心(MSC)。这些网络元素的每一个可以增加处理和转发延
迟，其超过对于特定无线网络的设计约束(例如QoS要求)。此外，
UMTS网络利用宽带码分多址(W-CDMA)作为第一层(L1)空中接口，
这与诸如全球移动通信系统(GSM)的传统无线网络相比，又要求在UE
和UMTS网络之间更大量的信令交换。因此，可能需要技术降低每个网络
元素的处理延时以将整个系统的延时降低到可以忍受的水平。
本发明的实施例试图提供使RNC达到处理分组数据的第一层或“有
线线路”速度的系统体系结构途径。本发明的一个实施例基于分组承载的
信息的类型将分组分开。例如，可以基于分组是承载控制信息还是净负荷
信息来做划分。控制信息可以使用“慢路径”交换处理，而净负荷信息可
以使用“快路径”交换。
在本发明的一个实施例中，快路径交换可以包括网络处理器以达到第
一层速度。网络处理器可以被编程以仅仅实现用于数据分组处理的有限的
功能。这可以降低RNC的处理时间，从而降低整个UMTS网络的处理时
间。与在网络处理器上实现数据平面协议的所有方面相比，它还可以对网
络处理器有更少的处理要求，从而可以提高满足性能要求的能力。
值得注意任何说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”是指所描
述的与实施例有关的具体的特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实
施例中。说明书中不同位置中短语“在一个实施例中”的出现不一定都是
指相同的实施例。
可在这里提出许多具体的细节以提供对本发明实施例的彻底的理解。
但是，本领域的一般技术人员应理解，没有这些具体的细节也可以实行本
发明的实施例。在其它情况下，公知的方法、步骤、组件以及电路没有被
详细地描述，以免模糊本发明的实施例。能够理解，这里公开的具体的结
构上和功能上的细节可以是代表性的但未必限定本发明的范围。
本发明的实施例可以包含功能，其可以实现为由处理器执行的软件、
硬件电路或结构或者二者的结合。处理器可以是通用或专用处理器，例如
来自由Intel公司、摩托罗拉股份公司、太阳微系统股份公司和其它公司
制造的处理器家族的处理器。软件可以包括为本发明的实施例实现某种功
能的编程逻辑、指令或数据。软件可以存储于机器可存取的介质或计算机
可读介质，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘
(例如软盘和硬盘)、光盘(例如CD-ROM)或任何其它数据存储介质。
在本发明的一个实施例中，介质可以以压缩和/或加密的格式存储编程指令
以及可能必须在由处理器执行之前由安装器编译或安装的指令。或者，本
发明的实施例可以实现为具体的硬件元件，其包括用于执行所述功能的硬
连线逻辑，或者由被编程的通用计算机元件和定制硬件元件的任何组合来
实现。
现在详细参照附图，其中自始至终类似的部分赋给类似的标号，图1
图示了适于实现本发明的一个实施例的系统。图1是UMTS网络100的方
框图，其可以表示符合诸如第三代伙伴项目(3GPP)3G TS系列规范的
UMTS网络。如图1所示，UMTS网络100可以包括UE 102，与一个或多
个节点B系统104、106和/或108无线通信。节点B系统104和106可以
连接到RNC 110，而节点B系统108可以连接到RNC 112。RNC 110和
RNC 112都可以彼此连接并与MSC 114连接。应该理解到系统100是作为
例子提供的，其在不同拓扑中可以包括更多或更少的元素而仍然落在本发
明的范围内。
各种UMTS网络元素可以根据一个或多个通信协议传递信息。例如，
UE 102和节点B系统104、106和108可以根据一个或多个“Uu接口”协
议来通信，例如名为“无线资源控制(RRC)协议规范”的3GPP规范
(3G TS 25-331，1999年发布)(“Uu规范”)。在另一个例子中，节点
B系统104、106和108可以根据一个或多个“Iub接口(无线网络控制器
与节点B间接口)”协议与RNC 110和/或RNC 112通信，例如名为
“UTRAN Iub接口：通用方面和原则”的3GPP规范(3G TS 25-430，1999
年发布)(“Iub规范”)。在另一个例子中，RNC 110和RNC 112可以
根据一个或多个“Iur接口(无线网络子系统间接口)”协议彼此传递信
息，例如名为“UTRAN Iur接口：通用方面和原则”的3GPP规范(3G
TS 25-420，1999年发布)(“Iur规范”)。在另一个例子中，RNC 110和
RNC 112可以根据一个或多个“Iu接口(无线网络子系统与核心网间接
口)”协议与MSC 114通信，例如名为“UTRAN Iu接口：通用方面和原
则”的3GPP规范(3G TS 25-410，1999年发布)(“Iu规范”)。但是，
实施例不限于这个范围。
图2图示了根据本发明的一个实施例的RNC的方框图。图2图示了
系统200。系统200可以表示RNC的一部分，例如RNC 110和RNC
112。在本发明的一个实施例中，RNC 200可以包括主机卡202、以太网交
换模块204、Iub线卡206和Iu线卡208，所有的都经由高速以太网底板
210连接。Iub线卡206可以根据Iub规范处理Iub接口流量。Iu线卡208
可以根据Iu规范处理Iu接口流量。Iub线卡206和Iu线卡208每个都可作
为两类处理器的主机。第一类可以包括一个或多个被命令来执行数据平面
协议的网络处理器。第二类可以包括一个或多个被命令来执行信令协议的
控制平面处理器。主机卡202可以执行RNC应用程序和另外的信令协
议。以太网交换模块204可以经由高速以太网底板210在主机和线卡之间
交换信息分组。
图3是根据本发明的一个实施例的用于RNC的线卡的方框图。图3
图示了可以表示诸如Iub线卡206或Iu线卡208的一部分的线卡300。在
本发明的一个实施例中，例如，线卡300可以包括SPPM 304和FPPM
306。SPPM 304可以包括通用处理器和相关联的应用程序软件。SPPM 304
可以用于处理线卡300的控制信息。FPPM 306可以包括网络处理器和相
关联的软件。FPPM 306可以用于处理线卡300的净负荷信息。
在本发明的一个实施例中，网络处理器可以是诸如基于Intel IXP
2800的网络处理器，其包括诸如多个微引擎和一个处理器核心的多处理
元素。处理器核心可以是诸如Intel StrongARM核心(ARM是英国ARM
有限公司的商标)。处理器核心还可以包括中心控制器，例如为网络处理
器的其它资源协助加载代码，并且执行其它通用计算机类型的功能，例如
处理用于分组处理的协议、异常和额外支持。例如，微引擎可以包括具有
存储指令能力的存储器。例如，在一个实施例中，可以有十六个微引擎，
每个微引擎具有处理八个程序线程的能力。但是，应该理解，所要求保护
的主题不限于这个方面。
在本发明的一个实施例中，交换模块302可以确定分组承载控制信息
还是净负荷信息，并且将分组转发到合适的处理模块。在本发明的另一个
实施例中，交换模块302可以省略并且各种对于SPPM 304和FPPM 306
的输入可以基于信令数据路径“硬连线”到合适的处理模块。例如，某些
分组数据流量可以具有专用的传输通道。因而，在给定传输通道上收到的
或者具有相关联的逻辑通道标识符的任何信息可以假定是净负荷信息而被
直接路由到FPPM 306。另一个例子可以是某些分组数据流量可以分配到
共享传输通道，因此可以直接路由到SPPM 304。这些“硬连线”决定一
般是电信设备制造商(TEM)的策略决定。
线卡300的体系结构可以集中于利用网络处理器在快路径中处理净负
荷信息。网络处理器可以被编程以实现通信协议中用于处理净负荷信息的
这些部分，例如由数据或转发平面中的分组数据流量承载。更具体地说，
快路径处理可以应用于那些分配到专用传输通道的分组数据服务。结果，
线卡300可以增加系统吞吐量。这可以空闲出系统中的其它处理实体以从
事其它任务，例如无线链路建立、电源控制和许多其它活动。
由于许多原因，分组数据流量尤其适合于由网络处理器来处理。例
如，分组数据流量事实上一般是“突发的”。此外，它具有几个可识别的
模式，例如无线链路控制(RLC)透明模式(TM)、非应答模式(UM)
和应答模式(AM)。另外，媒体存取控制(MAC)可以为某些分组数据
流量使用专用的传输通道，因而不可被要求将来自不同用户设备的流量在
同一传输通道上复用。最后，处理分组交换的用户数据可能要求精简功
能，所述用户数据是诸如Iu分组交换(Iu-PS)用户方(UP)和GPRS隧
道协议(GTP)用户(GTP-u)协议上的用户数据，GTP-u协议由3GPP规
范(3G TS 29.060，1999年发布)(“GTP规范”)所定义。
系统100、200和300的操作还可以参照图4和所附的例子来描述。尽
管这里给出的图4可以包括具体的处理逻辑，但是应该理解处理逻辑仅提
供了这里描述的通用功能如何实现的例子。此外，给定的处理逻辑内的每
个操作不必按照给出的顺序执行，除非另外指出。
图4是根据本发明的一个实施例由用于RNC的线卡执行的编程逻辑
的方框流程图。图4图示了编程逻辑400。编程逻辑400可以图示在诸如
UMTS网络的网络中处理分组的操作。在方框402，可以在
RNC接收分组。在方框404可以确定分组包括控制信息还是净负荷信息。
如果分组包括控制信息，则在方框406可以发送分组到SPPM以处理分
组。如果分组包括净负荷信息，则在方框406可以发送分组到FPPM以处
理分组。在本发明的一个实施例中，FPPM可以包括网络处理器以加速净
负荷信息的处理。
在本发明的一个实施例中，每个分组可以具有关联的“分组类型”和
“方向”。分组类型可以由用于格式化或传递分组的给定协议来定义。例
如，分组可以根据互联网协议(IP)承载净负荷信息，所述互联网协议由
日期为1981年9月的互联网工程任务组(IETF)标准5、征求意见
(RFC)791(IETF Standard 5，RFC 791)(“IP规范”)定义。这种分组
的分组类型可以被称为，例如“IP分组”。与每个分组相关联的方向可以
指明分组的处理路径。例如，从UE传递到RNC的分组可以认为是在“上
行链路”方向上行进。从RNC传递到UE的分组可以认为是在“下行链
路”方向上行进。每个分组的分组类型和方向可以指定或者可以由诸如分
组格式、端口分配、预定标志、协议字段、传输通道、逻辑通道等一组标
准来确定。
在本发明的一个实施例中，FPPM可以接收分组。然后FPPM可以根
据至少一个来自“协议栈”的协议基于分组类型和方向来处理分组。术语
“协议栈”可以指一组处理层，其中各处理层根据一个或多个协议处理信
息。例如，第一层一般包括物理层协议，例如E1、T1、E3、T3、STM和
同步光网络(SONET)协议。第二层可以包括诸如点对点协议(PPP)，
其由日期为1994年7月的互联网工程任务组(IETF)标准51、征求意见
(RFC)1661(IETF Standard 51，RFC 1661)(“PPP规范”)定义。第
三层(L3)可以包括例如符合IP规范的IP协议。应该理解这些仅是例
子。在诸如系统100的UTMS网络中，可以有许多层通信协议并且所要求
的主题不限于这个范围。
在本发明的一个实施例中，FPPM可以包括网络处理器，其被编程以
实现下述功能，期望所述功能根据协议栈中的每个协议来处理净负荷信
息。用于数据和信令路径的整个协议栈可以驻于控制平面处理器以处理来
自NP(网络处理器)和流、交互和后台类流量的异常数据。例如，控制
平面处理器可以是例如主机卡202的通用处理器。
在本发明的一个实施例中，Iub线卡206的FPPM 306可以被编程以实
现下述功能，期望所述功能根据一般由Iub线卡206处理的各种协议来处
理净负荷信息。例如，FPPM 306可以根据由PPP规范所定义的PPP协议
来处理分组。PPP协议通常由传输网络中的第二层处理。在上行链路方
向，收到的PPP协议分组可以被传送到IP层。在下行链路方向，可以接
收IP分组，并且可以准备合适的PPP头和净负荷并且发送到协议栈的第
一层。
在本发明的一个实施例中，Iub线卡206的FPPM 306可以根据由IP
规范所定义的IP协议来处理分组。通常在传输网络的第三层(L3)处理
IP协议。在上行链路方向上，可以接收IP分组并且基于服务用户，例如
用户数据报协议(UDP)或流控制传输协议(SCTP)端口而传送到UDP
层或SCTP层。在下行链路方向上，可以接收UDP分组和SCTP流。在这
种情况下，将准备合适的IP头和净负荷并且发送到PPP层。
在本发明的一个实施例中，Iub线卡206的FPPM 306可以根据由日期
为1980年8月的“IETF standard 6，RFC 768”(“UDP规范”)所定义的
UDP来处理分组。通常在传输网络的第四层处理UDP协议。在上行链路
方向上，可以接收UDP分组并且基于服务用户，例如用于给定传输通道
的帧协议(FP)承载者而传送到FP层。在下行链路方向上，可以接收具
有FP净负荷的FP分组。可以准备合适的UDP头和净负荷并且发送到IP
层。
在本发明的一个实施例中，Iub线卡206的FPPM 306可以根据由
3GPP 3G TS协议组定义的FP来处理分组。FPPM 306可以在下行链路方
向上以来自MAC的传输块的形式准备帧净负荷。FPPM 306还可以在上行
链路方向上向MAC递送传输块。
在另一个例子中，Iub线卡206的FPPM 306可以根据对UMTS的分
集选择(diversity selection)来处理分组。在上行链路方向上，FPPM可以
基于各FP帧中的质量估计标志来选择最好的帧。在下行链路方向上，
FPPM 306可以适当地在宏分集(macro diversity)的每个路径上复制帧。
在本发明的一个实施例中，Iub线卡206的FPPM 306可以根据媒体存
取控制专用(MAC-D)层对UMTS要求来处理分组。例如，在上行链路
方向上，FPPM 306可以检查传输块中传输格式(TFI)的正确性。FPPM
306还可以将传输块解密并递送到RLC层。在下行链路方向上，FPPM
306可以将传输块加密并递送到FP层。例如，解码可以适合于RLC-TM
模式的分组。基于来自应用层的信息，例如无线存取承载(RAB)子流
(RFCI)和TFCI(传输格式组合)的映射，FPPM 306还可以在MAC-D
层选择最好的TFCI。此外，FPPM 306可以按照需要执行合适的测量报
告。
在本发明的一个实施例中，线卡206的FPPM 306可以根据RLC协议
层对UMTS要求来处理分组。在下行链路方向上，FPPM 306可以经由数
据中继(DR)以RLC服务数据单元(SDU)的形式从Iu线卡208接收数
据分组。DR可以在Iub线卡206和Iu线卡208之间传输RLC净负荷。在
上行链路方向上，FPPM 306可以经由DR发送RLC SDU到Iu线卡208。
在本发明的一个实施例中，Iu线卡208的FPPM 306可以被编程以实
现下述功能，期望所述功能根据一般由Iu线卡208处理的各种协议来处理
净负荷信息。例如，FPPM 306可以根据由PPP规范所定义的PPP协议来
处理分组。PPP协议通常由传输网络中的L2中处理。在上行链路方向
上，收到的PPP分组可以被传送到IP层。在下行链路方向上，可以接收
IP分组，并且可以准备合适的PPP头和净负荷而发送到协议栈的第一层。
在本发明的一个实施例中，Iu线卡208的FPPM 306可以根据IP协议
来处理分组。通常在传输网络的L3中处理IP协议。在上行链路方向上，
可以基于服务用户，例如UDP或者SCTP端口而将收到的IP分组传送到
UDP层或SCTP层。在下行链路方向上，可以接收UDP分组和SCTP流。
在这种情况下，将准备合适的IP头和净负荷并且发送到PPP层。
在本发明的一个实施例中，Iu线卡208的FPPM 306可以根据UDP协
议来处理分组。通常在传输网络的L4中处理UDP协议。在上行链路方向
上，可以接收带有实时协议(RTP)净负荷的RTP分组。例如，可以根据
日期为1996年1月的“IETF RFC 1889”(“RTP规范”)所定义的RTP
协议来生成RTP分组。FPPM 306可以准备合适的UDP头和净负荷并且发
送到IP层。在下行链路方向上，可以基于服务用户，例如对于给定RAB
的RTP会话而将收到的UDP分组传送到RTP层。
在本发明的一个实施例中，Iu线卡208的FPPM 306可以根据由GTP
规范所定义的GTP协议来处理分组。在上行链路方向上，可以接收分组数
据会聚协议(PDCP)分组。FPPM 306可以利用来自PDCP分组中的
PDCP净负荷来准备GTP头和GTP净负荷。然后，可以经由UDP端口将
GTP分组传送到核心网络。在下行链路中，可以接收GTP分组。可以处
理GTP净负荷，准备PDCP SDU并且传送到PDCP层。
在本发明的一个实施例中，Iu线卡208的FPPM 306可以根据由
3GPP规范“3G TS 25.323，1999年发布”(“PDCP规范”)所定义的
PDCP协议来处理分组。在上行链路和下行链路方向上，对于每个收到的
分组，FPPM 306可以在上行链路方向上执行头压缩，在下行链路方向上
执行头解压。
在本发明的一个实施例中，Iu线卡208的FPPM 306可以根据Iu规范
所定义的Iu-PS UP协议来处理分组。在上行链路方向上，FPPM 306可以
接收PDCP分组并准备帧净负荷。在下行链路方向上，FPPM 306可以将
数据递送到PDCP层。
如上所示，在Iub线卡上的分组数据流量在它的网络处理器中被处理
并在高速骨干网上中继到Iu线卡以处理并发送到Iu接口。因为网络处理
器中的处理技术具有有线线路(输入/输出)的速度，所以以有线线路的速
度从Iub/Iu接口交换分组数据流量，因而降低了RNC中分组所经历的总
的延时。
在本发明的一个实施例中，RNC 200的Iub线卡206和Iu线卡208可
以优化来处理语音形式的净负荷信息。语音信息尤其对于诸如UMTS网络
100的系统具有相当严格的QoS要求。这样，用于Iub线卡206和Iu线卡
208的FPPM 306可以被编程以实现针对语音通信的协议的某些部分。在
该实施例中，Iub线卡206和Iu线卡208对于一般净负荷信息可以如前面
的讨论那样操作，对于处理语音分组作出如下面讨论的修改。值得注意的
是，语音信息应该用于RLC-TM模式服务和专用传输通道。另外，为语音
连接承载关联的控制平面信令的关联的逻辑信道(DCCH)应该被映射到
不同于用于语音信息的传输信道。以这种方式，语音信息可以是硬连线的
以由FPPM 306根据合适的传输通道来处理。
在本发明的一个实施例中，Iub线卡206的FPPM 306可以被修改以根
据RLC-TM协议层对UMTS要求来处理语音分组。在下行链路方向上，
FPPM 306可以经由数据中继以RLC SDU的形式从Iu线卡208接收数据分
组。数据中继可以在Iub线卡206和Iu线卡208之间传送RLC净负荷。
在上行链路方向上，FPPM 306可以经由数据中继向Iu线卡208发送RLC
SDU。在这个实施例中，对于语音路径不需要任何缓冲。语音净负荷可以
按需要分段及重组。
在本发明的一个实施例中，Iu线卡208的FPPM 306可以被修改以根
据由RTP规范所定义的RTP协议来处理语音分组。在上行链路方向上，
可以接收RLC分组。FPPM 306可以利用来自RLC分组的RLC净负荷来
准备RTP头及RTP净负荷。然后可以经由UDP端口将RTP分组传送到核
心网络。在下行链路中，可以接收RTP分组。可以处理RTP净负荷，准
备RTP SDU并经由数据中继传送到RLC-TM层。
在本发明的一个实施例中，Iu线卡208的FPPM 306可以被修改以根
据UMTS 3GTS系列规范所定义的电路交换(CS)协议来处理语音分组。
在上行链路方向上，FPPM 306可以接收RLC分组并准备帧净负荷。在下
行链路方向上，FPPM 306可以传递数据到RTP层。
如这里所描述的，已经举例说明了本发明的实施例的某些特征，本领
域技术人员现在可以想到许多修改、替代、改变和等价物。因而，应该理
解所附权利要求是为了覆盖所有落在本发明实施例的真实精神中的修改和
改变。