專利名稱：傳輸數(shù)據(jù)分組的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在不可靠的信道上以分組流傳輸數(shù)據(jù)分組的方法和設(shè)備，尤其涉及傳輸具有壓縮的首標的數(shù)據(jù)分組的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
有幾種將數(shù)據(jù)從一個終端傳輸?shù)搅硪粋€終端的通信技術(shù)。最常用的技術(shù)是蜂窩電話和英特網(wǎng)。進一步的發(fā)展是諸如英特網(wǎng)電話這類媒體點播(media-on-demand)和對話業(yè)務(wù)。大多數(shù)這類業(yè)務(wù)都需要傳送包括音頻和視頻內(nèi)容的實時數(shù)據(jù)。
實時傳送協(xié)議(RTP)提供用于此目的的手段。RTP是用于實時或接近于實時傳輸數(shù)據(jù)的英特網(wǎng)協(xié)議。RTP自己不能保證實時傳遞數(shù)據(jù)，但它提供用于支持流數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收的應(yīng)用的機制。一般來說，RTP運行于UDP協(xié)議之上。UDP(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)是一種象TCP一樣、運行于IP網(wǎng)之上的無連接協(xié)議。與TCP/IP不同，UDP/IP不提供任何出錯恢復(fù)業(yè)務(wù)，而代之以提供一種在I P網(wǎng)上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)報的直接方式來替代。
雖然RTP是為固定網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的，但它可以用在移動網(wǎng)中。然而在移動網(wǎng)上使用RTP時遇到移動信道有限的帶寬問題。原因是協(xié)議RTP、UDP和IP各自都有自己的首標。因而一個分組除了鏈路層幀外，還有20字節(jié)的IP首標、8字節(jié)的UDP首標以及12字節(jié)的RTP首標，因此總和起來至少40字節(jié)。
這種首標具有很高的冗余，為了減少總的開銷，已經(jīng)開發(fā)出了首標壓縮機制。首標壓縮協(xié)議去掉首標的冗余并且以一種有效的方式編碼該信息。在最好的情況下，這可以將原始首標壓縮到一字節(jié)。
圖1圖解了一使用首標壓縮協(xié)議的系統(tǒng)。該發(fā)射器包括用于壓縮原始首標的壓縮器100。然后將該被壓縮的首標傳輸?shù)浇邮掌鞑⑶以谀抢锿ㄟ^解壓器110解壓縮。
設(shè)備場景(context)120是壓縮器用來壓縮該首標的狀態(tài)。該設(shè)備場景是一組變量并且基本上由未壓縮版的最后的首標的首標字段組成。除了實際的首標字段外，該設(shè)備場景還包括附加變量，諸如對一系列相繼分組已經(jīng)檢測到是常數(shù)的首標字段的一階差分。該設(shè)備場景也可以包含描述該分組流的附加信息，例如典型的分組間在序號和時標方面的增加。
在操作過程中，壓縮器100和解壓器110需要維護一個公用的設(shè)備場景。當解壓器110的設(shè)備場景130和壓縮器100的設(shè)備場景120不一致時，首標壓縮失敗。當在不可靠的信道例如無線信道上傳輸數(shù)據(jù)分組時，由于可能在壓縮器100和解壓器110之間丟失或損壞分組，這種情況可能發(fā)生。
因此，一旦解壓器110的設(shè)備場景130變成無效，必須啟動一再同步過程。為了這一目的，提供更新(UP)分組用于傳輸包含壓縮器100的設(shè)備場景120的信息到解壓器110。因此，通過使用UP分組更新設(shè)備場景130。
首標壓縮模式的性能可以用兩個參數(shù)加以描述，這兩個參數(shù)是壓縮效率和穩(wěn)健性。穩(wěn)健模式允許鏈路上的錯誤，在其中的鏈路上發(fā)生首標壓縮而不會丟失附加分組、引入附加錯誤或使用更多帶寬。使用UP分組一方面增加穩(wěn)健性，另一方面由于UP分組尺寸大又降低了壓縮效率。因此，除了UP分組之外，還使用非常小而且只與前面的UP分組有關(guān)的非更新(NUP)分組。因此，NUP分組不更新該設(shè)備場景，以至于NUP分組丟失時，解壓器110的設(shè)備場景130還繼續(xù)有效，該接收器仍然能夠解壓縮其后續(xù)分組。
要壓縮的分組流通常表現(xiàn)的很有規(guī)律。大多數(shù)首標字段在該流的使用期限中為常數(shù)并且保持不變。某些字段根據(jù)每個分組變化(例如，序號或時標)。如果這些字段的值同步于該序號，因此可以從這種序號計算出來，那么該流為規(guī)則的。這些字段中的奇異性妨礙這種同步，例如由于RTP-時標字段的非線性跳越。由于奇異性，不可能從序號計算出已經(jīng)改變了的字段的值。這些奇異性可能出現(xiàn)的很頻繁，例如對于會話音頻流平均每一秒出現(xiàn)。
在出現(xiàn)非正常變化的情況下，關(guān)于它的信息必須傳輸?shù)浇鈮浩?。因此，UP或者NUP分組必須由這一信息進行擴展。這可以例如通過在該首標中設(shè)置一個擴展位并將該奇異性信息放入該首標的預(yù)定的擴展字段來實現(xiàn)。然而，使用擴展UP(extUP)分組要降低穩(wěn)健性，而使用擴展了的NUP(extNUP)分組又要降低壓縮效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于以分組流傳輸數(shù)據(jù)分組的方法和設(shè)備，該方法和設(shè)備能夠提高效率和穩(wěn)健性。
這一目的通過定義在獨立權(quán)利要求中的發(fā)明達到。
根據(jù)本發(fā)明，基于至少一個分組流參數(shù)作出發(fā)送extUP還是發(fā)送extNUP的決定。因此，本發(fā)明允許通過動態(tài)地使傳輸模式適應(yīng)信道和分組流屬性來確定針對壓縮效率和分組流的穩(wěn)健性的最佳條件。即使在出現(xiàn)分組流的非正常變化時，這也能減少平均的首標尺寸。
本發(fā)明特別有利于允許在非正常變化只對少量分組有效的情況下發(fā)送extNUP分組。這是由于如果萬一使用了短奇異性extUP，解壓器的設(shè)備場景將很容易無效掉，并且該解壓器將不能解壓縮全部后續(xù)分組，直到正確地接受到一新的UP分組。即，與奇異性只能以extUP分組傳輸?shù)膫鬏斈Ｊ较啾?，本發(fā)明增加分組流的穩(wěn)健性。
此外，本發(fā)明的另一有利因素是避免了只使用extNUP分組。由于NUP分組的數(shù)量通常大于UP分組的數(shù)量，因此本發(fā)明通過在任何可能的地方發(fā)送extUP分組，使得壓縮效率得以提高。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例定義在從屬權(quán)利要求中。


現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明，其中圖1圖解了一壓縮器/解壓器系統(tǒng)，在其中使用了UP和NUP分組；圖2是圖解決定什么時候傳輸根據(jù)本發(fā)明的extUP或extNUP的過程的流程圖；圖3是圖解根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例估計的連續(xù)損失的分組的最大數(shù)量的過程的流程圖；圖4a和4b是圖解估計非正常變化有效的分組的數(shù)量的過程的優(yōu)選實施例的流程圖；具體實施方式
以下將更加詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
就如從下面的討論中將明白的那樣，本發(fā)明利用至少一個分組流參數(shù)。分組流參數(shù)指的是任何信道、分組流和壓縮器狀態(tài)屬性，它們至少可以間接地提供適用于決定什么時候，怎么樣發(fā)送關(guān)于非正常變化的信息到解壓器的某些信息。在該優(yōu)選實施例中，使用了下列參數(shù)N1從最后的更新序列以來已經(jīng)發(fā)送的分組的數(shù)量；N2在信道上連續(xù)損失的分組的最大數(shù)量，即，分組流中連續(xù)損失的分組的最大數(shù)量；N3非正常變化有效的流的后續(xù)分組的數(shù)量，即，以數(shù)據(jù)分組為單位的奇異性的時間長度。
現(xiàn)在參考圖2，在決定什么時候使用extUP和什么時候使用extNUP分組時，壓縮器100首先在200步確定是否出現(xiàn)非正常變化。如果不出現(xiàn)任何非正常變化，則根本不需要傳輸擴展的分組，該過程返回。然而，如果在200步確定為已經(jīng)出現(xiàn)了非正常變化，那么壓縮器100核對用于決定擴展哪個分組的兩個獨立條件。
在核對第一個條件時，壓縮器100在210步獲得參數(shù)N1。然后在220步檢索參數(shù)N2。例如可以事先使用在下面描述的圖3的設(shè)備場景中的過程估計參數(shù)N2。然后該壓縮器可以直接從一存儲單元或任何其它類型的數(shù)據(jù)緩沖器中檢索該參數(shù)。
一旦獲得參數(shù)N1和N2，壓縮器100就在230步中、在這些值之間進行比較。如果參數(shù)N1不大于參數(shù)N2，就決定在270步傳輸extNUP分組。否則該過程進行到240步。
在核對第二個條件時，壓縮器在240步再通過存取事先估計的值檢索參數(shù)N3。然后在250步確定參數(shù)N2是否超過N3，并且在N2超過N3時，再次決定傳輸extNUP到解壓器。否則，解壓器將在260步經(jīng)由extUP分組接收關(guān)于非正常變化的信息。
因此只有條件230和250都達到時，才能傳輸擴展的UP分組。如果至少一個條件不滿足，就決定傳輸extNUP分組。
用這種過程提高了壓縮效率，原因是該非正常變化不是在全部分組中傳輸，即，不需要在新的設(shè)備場景建立之后傳輸任何較大的extNUP分組。另外，通過在需要的時候發(fā)送extUP分組，提高了穩(wěn)健性。
雖然在圖2的討論中已經(jīng)描述了條件230先于條件250被檢查，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，也可以代之以首先檢查條件250。
在一個序列中的ExtUP分組的數(shù)量最好在260步適合于參數(shù)N2，以便可靠地在解壓器的設(shè)備場景中建立奇異性。在一優(yōu)選實施例中，ExtUP分組的數(shù)量設(shè)置為等于N2。
如上所述，參數(shù)N2和N3最好在220和240步中從任何類型的存儲單元中檢索，并且這些參數(shù)必須事先被估計。圖3圖解了估計參數(shù)N2的一個優(yōu)選實施例，在圖4a和4b的設(shè)備場景中描述N3估計的生成。
參考圖3，連續(xù)的分組損失的最大數(shù)量的估計是基于從解壓器110發(fā)送到壓縮器100的不應(yīng)答(non-acknowledgement，NACK)分組的。如果由于UP分組損失而由解壓器檢測到無效的設(shè)備場景，則發(fā)送NACK分組。在接收到包含不等于存儲在解壓器的設(shè)備場景中的序列指示位的第一NUP分組時、檢測無效的設(shè)備場景。
在300步，壓縮器從解壓器接收一NACK分組或消息，并從這個NACK消息中提取最后的正確壓縮的分組的序列號，即，在這里的正確壓縮的分組中其設(shè)備場景仍然有效(310步)。然后，壓縮器在320步獲得當前序列號。根據(jù)所提取的和當前的序列號，壓縮器能夠計算在最后正確地接收到的分組傳輸時間和NACK消息的接收時間之間發(fā)送到解壓器的分組數(shù)量。在330步，壓縮器獲得往返時間(RTT)，在這種情況下，該往返時間為觸發(fā)和接收NACK消息所需要的時間。然后，壓縮器從計算出來的分組總量中減去RTT值，從而計算出連續(xù)損失的分組的數(shù)量(340步)。然后使這一數(shù)字可以由壓縮器作為參數(shù)N2存取。
N3的估計最好象圖4a和4b那樣實現(xiàn)。雖然在圖4a中的過程中使用了關(guān)于所用的編碼解碼器知識及其屬性，但圖4b的過程包括從過去的經(jīng)驗為今后觀察分組流和獲得估計。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，圖4a和4b的過程可以交替地使用也可以組合起來使用。
在圖4a中，壓縮器知道來自不同編碼解碼器的不同流的屬性。這種信息可以存儲在壓縮器的查找表中。在400步，壓縮器檢查首標的RTP有效載荷類型字段，以便知道被使用的編碼解碼器。然后，壓縮器在410步中從查找表中檢索關(guān)于該編碼解碼器的必要信息，并且使用所檢索到的信息計算參數(shù)N3(420步)。
在圖4b的過程中，壓縮器在440步中檢索被觀察到的分組流屬性，諸如非正常變化有效的分組的數(shù)量的最大值、最小值、平均值、平均值的方差等。這些屬性最好存儲在壓縮器的存儲器中。壓縮器在450步根據(jù)這些信息計算參數(shù)N3的估計，它依賴于人們愿意擁有的穩(wěn)健性的程度。擁有高穩(wěn)健性的愿望意味著所選擇的值應(yīng)該是接近分組的最小數(shù)量的值。
從圖3、4a和4b可以明白該估計過程還包括施加一安全系數(shù)的350、430步。這僅在參數(shù)N2和N3的值是估計計算出來的時候要考慮。因此，為了保證該模式的穩(wěn)健性，估計的N3最好除以大于1的安全系數(shù)，而估計的N2最好乘以這個因子。
權(quán)利要求
1.一種以分組流傳輸數(shù)據(jù)分組的方法，該數(shù)據(jù)分組具有壓縮的首標，該方法包括步驟使用設(shè)備場景(120)壓縮首標；傳輸至少一個包含指示所述設(shè)備場景的數(shù)據(jù)的更新(UP)分組；以及傳輸至少一個非更新(NUP)分組；其特征在于該方法還包括步驟檢測(300)分組流的非正常變化；獲得(310、320)至少一個分組流參數(shù)(N2、N3)；以及依據(jù)確定的分組流參數(shù)傳輸(340、350)擴展的更新(extUP)分組或擴展的非更新(extNUP)分組之一，該擴展的分組包括關(guān)于非正常變化的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該分組流參數(shù)是相繼分組損失的最大數(shù)量(N2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，還包括步驟如果從最后的更新相位以來發(fā)送的分組的數(shù)量(N1)大于相繼分組損失的最大數(shù)量(N2)，則輸入(230)一設(shè)備場景更新相位(phase)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的方法，其中該相繼分組損失的最大數(shù)量(N2)已經(jīng)通過從接收到的NACK消息中提取(300、310)序列號以及通過將所提取的序列號與當前序列號比較(320，340)估計出來。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4之一的方法，其中擴展的更新分組的數(shù)量依賴于分組流參數(shù)進行設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5之一的方法，其中獲得至少一個分組流參數(shù)的步驟包括獲得非正常變化有效的后續(xù)分組的數(shù)量(N3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，還包括比較(330)相繼分組損失的最大數(shù)量(N2)與非正常變化有效的后續(xù)分組的數(shù)量(N3)的步驟，其中只有當非正常變化有效的后續(xù)分組的數(shù)量(N3)大于相繼分組損失的最大數(shù)量(N2)時，才傳輸(350)擴展的更新分組。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其中非正常變化有效的后續(xù)分組的數(shù)量(N3)已經(jīng)通過檢查(400)RTP有效載荷類型字段以及存取一編碼解碼器查找表估計出來。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其中非正常變化有效的后續(xù)分組的數(shù)量(N3)已經(jīng)通過檢索(440)所觀察到的分組流屬性估計出來。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一的方法，其中獲得至少一個分組流參數(shù)的步驟包括施加(350、430)安全系數(shù)的步驟。
11.一種用于以分組流傳輸數(shù)據(jù)分組的設(shè)備，該數(shù)據(jù)分組具有壓縮的首標，該設(shè)備包括步驟用于使用設(shè)備場景(120)壓縮首標的壓縮器(100)；用于傳輸至少一個包含指示所述設(shè)備場景的數(shù)據(jù)的更新(UP)分組以及傳輸至少一個非更新(NUP)分組的傳輸裝置；用于檢測分組流的非正常變化的檢測裝置；以及用于獲得至少一個分組流參數(shù)并用于依據(jù)確定的分組流參數(shù)控制傳輸裝置傳輸擴展的更新(extUP)分組或擴展的非更新(extNUP)分組的控制裝置，該擴展的分組包括關(guān)于非正常變化的信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，配置成執(zhí)行根據(jù)任一權(quán)利要求1至10的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以分組流傳輸數(shù)據(jù)分組的方法和設(shè)備,其中所述數(shù)據(jù)分組具有壓縮的首標。傳輸包含指示在壓縮所述首標時使用的設(shè)備場景的數(shù)據(jù)的更新分組,和非更新分組。根據(jù)本發(fā)明,檢測分組流的非正常變化并獲得至少一個分組流參數(shù)。依據(jù)所確定的分組流參數(shù),傳輸擴展的更新分組或擴展的非更新分組,其中該擴展的分組包括關(guān)于非正常變化的信息。本發(fā)明還包括估計分組流參數(shù)以及施加安全系數(shù)。
文檔編號H04L1/16GK1343057SQ0113290
公開日2002年4月3日 申請日期2001年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月7日
發(fā)明者卡斯滕·伯邁斯特, 羅爾夫·黑肯伯格 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社