專利名稱：有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及數(shù)據(jù)壓縮，特別是涉及一種通過有線調(diào)制解調(diào)器對數(shù)據(jù) 業(yè)務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮的方法。
背景技術(shù)：
有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范(D0CSIS⑧)和歐洲有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范 (Euro-D0CSIS)定義了有線調(diào)制解調(diào)器及其支持儀器的接口標(biāo)準(zhǔn)。有線公司希 望他們的有線調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)吞吐性能與DSL數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相 抗衡。ADSL數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供1.5-9Mbps的下行數(shù)據(jù)流和16-640Kbps的上行數(shù) 據(jù)流。VDSL能提供13-52bps的下行數(shù)據(jù)流和1.5-2. 3Mbps的上行數(shù)據(jù)流。為滿足其商業(yè)客戶對上行速率的需求，有線行業(yè)最近更新了有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接 口規(guī)范(DOCSIS8)?，F(xiàn)在，有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范/歐洲有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī) 范(DOCSIS/Euro-DOCSIS)的有線調(diào)制解調(diào)器規(guī)范在上行和下行方面都支持 256正交調(diào)幅(quadrature amplitude modulation, QAM)。但是，HFC網(wǎng)絡(luò)(光 纖同軸電纜混合網(wǎng))限制了上行和下行的可用帶寬，并且HFC網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量會 將最大調(diào)制限制在256 QAM或者更少。通過在有線調(diào)制解調(diào)器的 DOCSIS/Euro-DOCSIS規(guī)范中應(yīng)用常用于模擬電話調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)壓縮技 術(shù)，有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以使用現(xiàn)有的HFC網(wǎng)絡(luò)提供更有效的數(shù)據(jù)吞吐量。在電信行業(yè)中，用"高速"模擬電話調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮已經(jīng)被用 于提供電視電話業(yè)務(wù)。隨著時間的推移，用于模擬電話調(diào)制解調(diào)器的調(diào)制技 術(shù)(ITU-TV. 34， ITU-TV. 90， ITU-T V. 92)得到了改進(jìn)，但是卻逐漸接近受 帶寬限制的語音電話網(wǎng)絡(luò)的理論極限。模擬電話調(diào)制解調(diào)器行業(yè)通過改進(jìn)所 用的數(shù)據(jù)壓縮算法(例如，Microcom網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(MNP ) 5、 ITU-T V. 42bis、
以及后來的ITU-TV. 44)提高了模擬電話調(diào)制解調(diào)器的性能。類似的數(shù)據(jù)壓 縮方法可以用于有線調(diào)制解調(diào)器行業(yè)，以提高有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的有效吞吐量。有線行業(yè)已采用下列方法提高有效吞吐量A)上行采用先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)，例如，從QPSK和16QAM (有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范-射頻接口規(guī)范 (DOCSIS ) SP-RFIvl. 1-110-030730)到256QAM和S-CDMA (有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接 口規(guī)范-射頻接口規(guī)范SP-RFIv2. 0-104-030730); B)上行增加上行信道的 可用帶寬(SP-RFIvl. 1-110-030730); C)下行在ITU-T J. 83-B網(wǎng)絡(luò)中帶寬 被限制在6MHz ，以及在ITU-T J. 83-A網(wǎng)絡(luò)中帶寬被限制在 8MHz(SP-RFIv2.0-104-030730) ; D)下行采用64QAM至256QAM調(diào)制 (SP-RFIv2. 0-104-030730); E)報(bào)頭抑制/壓縮(SP-RFIvl. 1-110-030730)。 現(xiàn)代HFC網(wǎng)絡(luò)能支持上至1024QAM的調(diào)制，但是，與模擬電話調(diào)制解調(diào)器類 似，適用于HFC網(wǎng)絡(luò)的調(diào)制技術(shù)也正在接近其理論上的性能極限。方法"A"和"D"使用較為復(fù)雜的調(diào)制技術(shù)來增加有效吞吐量。由于HFC 網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量問題，會不可能使用更為復(fù)雜的QAM調(diào)制，例如512QAM和1024QAM 調(diào)制。方法"B"使用增加信道帶寬來承載更多的數(shù)據(jù)。當(dāng)前上行信道的帶寬 被限制在6.4MHz。雖然可以修改DOCSIS/Euro-DOCSIS規(guī)范來增加信道帶寬 從而進(jìn)一步增加上行數(shù)據(jù)吞吐量，但這是不可能的，原因在于，總上行頻段 由全部有線調(diào)制解調(diào)器分享，其進(jìn) 一 步增加被限制在總上行頻段 (5-42 MHz)。方法"C"由國家和國際視頻標(biāo)準(zhǔn)管理，所以通過進(jìn)一步增加下 行信道帶寬來增加數(shù)據(jù)吞吐量是不可能的。方法"E"，用于現(xiàn)今的 DOCSIS/Euro-DOCSIS 1. 1和2. 0版本的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，是數(shù)據(jù)壓縮的一種形式， 但其局限于幀或包(數(shù)據(jù)報(bào))的報(bào)頭部分，沒有試圖在上述幀或包的更大的 有效載荷部分進(jìn)行壓縮。因此，需要對有線調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，以提供更高效 的數(shù)據(jù)吞吐量
發(fā)明內(nèi)容
一種有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)壓縮方法，其包括以下步驟，提供協(xié)議層數(shù)據(jù)， 以及在該協(xié)議層中的有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范層壓縮數(shù)據(jù)。在有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接 口規(guī)范層壓縮數(shù)據(jù)包括，在協(xié)議層中所有高于有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范層的層 中壓縮數(shù)據(jù)?？蛇x擇地， 一種有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的壓縮方法，其包括以下步驟，提供協(xié)議 層數(shù)據(jù)，以及在比有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范層更高的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層壓縮數(shù)據(jù)。


結(jié)合以下附圖和詳細(xì)說明，會更完整地理解本發(fā)明 圖1是觀看網(wǎng)頁所必需的協(xié)議層的結(jié)構(gòu)圖；和圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明從壓縮DOCSIS MAC有效載荷數(shù)據(jù)單元得到的圖1 的層壓縮圖。
具體實(shí)施方式
作為討論的參考，圖1中的圖表100，顯示出觀看一個網(wǎng)頁所必需的協(xié)議層。在基于幀或者基于包的網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)壓縮可以采用兩種形式報(bào)頭抑 制/壓縮和有效載荷壓縮?；趲突诎木W(wǎng)絡(luò)，例如以太網(wǎng)或者DOCSIS/Euro-DOCSIS網(wǎng)絡(luò)，具有物理層接口 (圖1中未示)、數(shù)據(jù)鏈路層(其 包括媒體訪問控制(MAC)子層)(圖1中的圖表103、 104和105)、網(wǎng)絡(luò)層 (圖1中的圖表102)、傳輸層(圖1中的圖表101)、以及遵循ITU-T X. 200 中載明的開放系統(tǒng)互聯(lián)(Open Systems Interconnection, OSI)模型的更高 層的功能。數(shù)據(jù)鏈路層中的通信對象被分解成"幀"，而在網(wǎng)絡(luò)層中的對象被 分解成"包"。 一般而言，"幀"和"包"由報(bào)頭(header)、有效載荷數(shù)據(jù)單 元(payload data unit， PDU)、以及報(bào)尾(trailer)組成，如圖1中的以 太網(wǎng)包幀圖103所示。報(bào)頭定義了幀/包的目的、目的地址、以及可能包括的
糾錯信息。有效載荷數(shù)據(jù)單元(PDU)是被幀或包所承載的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)鏈路幀 的PDU承載從一點(diǎn)到另一對等點(diǎn)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可能是一個MAC幀或一個包 的全部或者一個片斷(fragment),如果網(wǎng)絡(luò)使用三層或者更多層。報(bào)尾，通 常是檢錯或者糾錯的另一種形式。DOCSIS/Euro-DOCSIS規(guī)范，定義了一個最少五層的網(wǎng)絡(luò)，公認(rèn)的是，由 報(bào)頭所造成的開銷減少了更為重要的PDU的可用帶寬，并采用有效載荷報(bào)頭 抑制方法(Payload Header Suppression ， PHS)在MAC PDU中壓縮以太網(wǎng) 媒體訪問控制MAC報(bào)頭和TCP/UDP/IP包頭?；贒OCSIS/Euro-DOCSIS規(guī)范 的有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在MPEG-2幀105中所包含的DOCSIS/Euro-DOCSIS MAC幀104 中所包含的以太網(wǎng)MAC幀103中所包含的IP包102中采用TCP/UDP 101。有 效載荷報(bào)頭抑制PHS提供了與TCP/UDP/IP包和以太網(wǎng)幀相關(guān)聯(lián)的報(bào)頭壓縮的 標(biāo)準(zhǔn)方法。但是，PHS僅在有線調(diào)制解調(diào)器和有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供商的頭端(head-end)中的有線調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)(Cable Modem Termination System ， CMTS)之間提供報(bào)頭抑制/壓縮。并沒有提供從有線調(diào)制解調(diào)器CM 到有線調(diào)制解調(diào)器CM或者從客戶應(yīng)用到對等端應(yīng)用的終端到終端(end-to-end)的報(bào)頭抑制/壓縮。因此，其沒有在客戶局域網(wǎng)(local area network ， LAN)、有線公司局域網(wǎng)、國際互聯(lián)網(wǎng)(或者其它廣域網(wǎng))方面減 少帶寬需求，也沒有在局域網(wǎng)(如果有)終端減少帶寬需求。本方案的一個 方面是，采用互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(工ETF)制定的TCP/UDP/IP報(bào)頭抑制/壓縮標(biāo) 準(zhǔn)來提供端到端的壓縮并提高端到端的吞吐效率。例如，IETF已經(jīng)制定了 RFC2507 (IP報(bào)頭壓縮)、RFC2508 (低速串行鏈路中的IP/UDP/RTP報(bào)頭壓縮)、 RFC3095 (可靠的報(bào)頭壓縮(R0HC):構(gòu)架和四個方面)、以及RFC3545 (用于 具有高延遲、丟包和重新排序的鏈路的增強(qiáng)的RTP壓縮(CRTP))。有必要修 改或者重新定義控制機(jī)制以使這些標(biāo)準(zhǔn)報(bào)頭抑制/壓縮方法適用于 DOCSIS/Euro-DOCSIS網(wǎng)絡(luò)。盡管使用這些標(biāo)準(zhǔn)報(bào)頭抑制和壓縮方法可能會降 低DOCSIS/Euro-DOCSIS PHS的效率，但并不防礙有效載荷報(bào)頭抑制 DOCSIS/Euro-DOCSIS PHS的使用。另一個可壓縮之處是包和/或幀的PDU域的壓縮。由于PDU的大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)大 于其相應(yīng)的報(bào)頭的大小，因此，PDU的壓縮是更具吸引力的增加有效帶寬的 方法。例如，最大的以太網(wǎng)幀是1518字節(jié)(bytes),其中4個字節(jié)為報(bào)尾 (trailer),報(bào)頭大約是40字節(jié)，所以，最大的PDU大約是1474字節(jié)。本 方案的第二個方面是，針對用于D0CSIS/Euro-D0CSIS網(wǎng)絡(luò)中所用的幀和包 PDU中之一或者對其兩者采用標(biāo)準(zhǔn)有效載荷壓縮方法。例如，RFC3173(IP有 效載荷壓縮協(xié)議，IPComp)、 RFC2394 (采用DEFLATE的IP有效載荷壓縮)， RFC2395 (采用LZS的IP有效載荷壓縮)，RFC3051 (采用ITU-T V. 44包方法 的IP有效載荷壓縮)、以及ITU-T推薦的V. 44 (數(shù)據(jù)壓縮過程)定義了適用于 DOCSIS/Euro-DOCSIS網(wǎng)絡(luò)的PDU壓縮方法。PDU壓縮可能發(fā)生在數(shù)據(jù)鏈路/MAC層或者網(wǎng)絡(luò)層，兩種選擇各有不同的 優(yōu)勢。與在數(shù)據(jù)鏈路/MAC層壓縮相比，在網(wǎng)絡(luò)層的PDU壓縮會提供較較少的 全面壓縮，雖然其更適用于端到端的壓縮。但是，在采用DOCSIS/Euro-DOCSIS 規(guī)范的有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中，有線調(diào)制解調(diào)器和遠(yuǎn)端之間的握手不太可能建立PDU 壓縮，因?yàn)樵撨h(yuǎn)端系統(tǒng)不太可能去執(zhí)行相匹配的PDU壓縮方法，諸如RFC3173 和RFC3051。如果修改DOCSIS/Euro-DOCSIS規(guī)范而采納PDU壓縮，在數(shù)據(jù)鏈 路/MAC層的PDU壓縮會更可能完成PDU的PDU壓縮握手；隨后有線調(diào)制解調(diào) 器和CMTS間的MAC層通訊將執(zhí)行PDU壓縮。在數(shù)據(jù)鏈路/MAC層進(jìn)行PDU壓 縮，本地有線業(yè)務(wù)公司和有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)客戶將獲得應(yīng)用PDU壓縮的好處，諸 如，獲得更高的數(shù)據(jù)吞吐量和更高效地使用有線頻譜。請?jiān)賲㈤唸D1所示，顯示在客戶和互聯(lián)網(wǎng)之間在DOCSIS/Euro-DOCSIS有 線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上使用TCP/IP協(xié)議傳輸網(wǎng)頁數(shù)據(jù)所必需的協(xié)議層。圖1描述了所 需的多個報(bào)頭，但沒包括必要的附加報(bào)頭開銷，因?yàn)門CP/IP包必須被分割成 多個幀以適應(yīng)MPEG-2幀的184字節(jié)有效載荷的限制。雖然原始TCP/IP包仍 將需要分割，但是以太網(wǎng)MAC和更高層的報(bào)頭抑制/壓縮將會提高數(shù)據(jù)傳送效 率。圖2的圖表200描述了在DOCSIS/Euro-DOCSIS MAC層執(zhí)行的PDU壓縮。 在該層的PDU壓縮也將壓縮與以太網(wǎng)MAC層以及更高的層的報(bào)頭，因?yàn)樗鼈?是用于DOCSIS/Euro-DOCSIS MAC層的"有效載荷數(shù)據(jù)"的組成部分。與單獨(dú) 使用報(bào)頭抑制/壓縮相比，PDU壓縮更將提高全面數(shù)據(jù)傳送效率。雖然在此詳細(xì)展示和描述了含有本發(fā)明技術(shù)教導(dǎo)的各種實(shí)施例，但是本 領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠容易地做出其它含有本發(fā)明技術(shù)啟示的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1、一種有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的壓縮方法，其包括以下步驟提供協(xié)議層數(shù)據(jù)，以及在所述協(xié)議層內(nèi)的有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范層壓縮數(shù)據(jù)。
2、 權(quán)利要求1的方法，其中所述在所述有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范層壓縮數(shù) 據(jù)的步驟包括，在所述協(xié)議層中所有比所述有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范層更高的 層中壓縮數(shù)據(jù)。
3、 權(quán)利要求l的方法，其中所述在所述有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范層壓縮數(shù) 據(jù)的步驟包括，在更高的傳輸控制協(xié)議層壓縮數(shù)據(jù)。
4、 權(quán)利要求1的方法，其中所述在所述有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范層壓縮數(shù) 據(jù)的步驟包括，在更高的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議層壓縮數(shù)據(jù)。
5、 權(quán)利要求1的方法，其中所述在所述有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范層壓縮數(shù)據(jù)的步驟包括，在更高的以太網(wǎng)協(xié)議層壓縮數(shù)據(jù)。
6、 權(quán)利要求1的方法，其中所述在所述有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范層壓縮數(shù) 據(jù)的步驟包括，只在所述有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范層的有效載荷數(shù)據(jù)單元的媒 體訪問控制層壓縮數(shù)據(jù)。
7、 權(quán)利要求1的方法，其中，在所述有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范層之下的 MPEG-2媒體訪問控制層保持不壓縮。
8、 一種有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的壓縮方法，包括以下步驟 提供觀看網(wǎng)頁所用的協(xié)議層數(shù)據(jù)，以及 在所述協(xié)議層內(nèi)的有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范層壓縮數(shù)據(jù)。
9、 權(quán)利要求8的方法，其中所述在所述有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范層壓縮的 步驟包括壓縮所述協(xié)議層中被所述有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范層所包括的層。
10、 權(quán)利要求9的方法，其中所述協(xié)議層中被所述有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī) 范層所包括的層包括傳輸控制協(xié)議層、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議層、以及以太網(wǎng)協(xié)議層中至少一個。
11、權(quán)利要求8的方法，其中所述壓縮步驟應(yīng)用于所述有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接 口規(guī)范層的有效載荷數(shù)據(jù)單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的壓縮方法，其包括以下步驟提供協(xié)議層數(shù)據(jù)，以及在協(xié)議層中的有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范層壓縮數(shù)據(jù)。在有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范層壓縮數(shù)據(jù)的步驟包括，在協(xié)議層中所有比有線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范層更高的層中壓縮數(shù)據(jù)。
文檔編號H04J3/16GK101129005SQ200480043836
公開日2008年2月20日 申請日期2004年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月25日
發(fā)明者哈羅德·吉恩·羅伯茨 申請人:湯姆遜許可公司