專利名稱：蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)切換期間和之后的頭部壓縮優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電信領(lǐng)域，并涉及在位于蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)小區(qū)中的第一移動(dòng)終端和與因特網(wǎng)相連接的第二終端之間交換的數(shù)據(jù)分組流的IP(因特網(wǎng)協(xié)議)頭部壓縮的優(yōu)化方法。該方法包括以下步驟-對(duì)IP頭部字段進(jìn)行編碼，以及-在第一移動(dòng)終端和第二終端之間交換包括至少一個(gè)參考值的壓縮窗 (compression window)，第一移動(dòng)終端(或者是第二終端)使用該參考值來進(jìn)行壓縮并且第二終端(或者是第一終端)使用該參考值來進(jìn)行解壓縮。第二終端可以是移動(dòng)終端或者是蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的特定節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明還涉及適用于實(shí)現(xiàn)本方法的移動(dòng)終端。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今，IP電話由于改進(jìn)的技術(shù)解決方案而獲得了發(fā)展勢(shì)頭。在未來幾年中，IP將變?yōu)槠毡槭褂玫某休d電話的方式。未來的一些蜂窩電話鏈路也可能會(huì)基于IP和IP電話。 蜂窩電話可能具有不僅支持音頻和視頻而且還支持網(wǎng)頁瀏覽、電子郵件、游戲等的IP協(xié)議棧。經(jīng)由蜂窩鏈路的IP當(dāng)被用于交互式的語音會(huì)話時(shí)所具有的問題是很大的頭部開銷。IP電話的話音數(shù)據(jù)最可能由RTP(實(shí)時(shí)協(xié)議)來承載。于是，除了鏈路層成幀(framing) 之外，分組還將具有總共40Octet (八位字節(jié))的IPv4頭部QOoctet)、UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)頭部(Soctet)、以及RTP (實(shí)時(shí)協(xié)議)頭部(12oCtet)。在IPv6的情況下，IP頭部是 40octet，總共是eOoctet。有效載荷的大小取決于話音編碼和所使用的幀大小，并且可能小到 15_20octet。魯棒頭部壓縮(R0HC，Robust Header Compression)被創(chuàng)建以克服用在蜂窩鏈路上的3GPP中的IPHC(IP頭部壓縮)和RFC2507技術(shù)規(guī)范的局限性，其中蜂窩鏈路通常會(huì)遭受高差錯(cuò)率和大傳輸延時(shí)。ROHC被指定為使得在執(zhí)行頭部壓縮的同時(shí)可以考慮傳輸鏈路的差錯(cuò)率，從而確保通過該鏈路來傳輸?shù)念^部的成功解壓縮。這是ROHC適于在無線電鏈路上使用的原因。但是，在蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的切換過程中，例如，在UMTS (通用移動(dòng)遠(yuǎn)程通信系統(tǒng))中的RNC(無線電網(wǎng)絡(luò)控制器)內(nèi)部硬切換和RNC間硬切換(組合硬切換和具有上下文重定位的SNRS重定位)過程中，通?？赡軙?huì)丟失較長的連續(xù)分組序列，這可能會(huì)導(dǎo)致解壓縮失敗、分組丟失、和使用大頭部(IR-DYN格式，15字節(jié))來進(jìn)行的對(duì)壓縮上下文的部分重初始化，因而降低了壓縮效率。
因此希望提高頭部壓縮方案的性能，以克服切換過程中的上述問題。這樣的性能可以用三個(gè)參數(shù)來描述壓縮效率、魯棒性、和壓縮透明度。魯棒的方案容許在發(fā)生頭部壓縮的鏈路上的丟失和殘留誤差，而不會(huì)丟失其它分組或在解壓縮頭部中引入其它誤差。圖1示出了用于壓縮的ROHC主要原理之一是W-LSB (基于窗口的最低有效位)編碼。如果值ν是k比特上的編碼值，則LSB (最低有效位)編碼值e的范圍在0和2k_l 之間，“e”是將ν整除2k所得的余數(shù)，也可寫為e = y[2k]。如果解壓縮器使用參考值vMf (預(yù)先接收的未經(jīng)過編碼的或解壓縮的)來根據(jù)e確定V，則在區(qū)間f(vref，k)中僅獲得值V以使得e = y[2k]。該值是唯一的，原因在于這個(gè)區(qū)間的大小為2k。如果壓縮器選擇了足夠大的k，從而存在一組參考值Vi以使得值ν對(duì)于每一個(gè)Vi 都處在區(qū)間f(Vi，k)之中，即，V處在這些區(qū)間的交集中，則無論使用哪一個(gè)Vi值作為參考， 都存在唯一值V以使得e = y [2k]。圖1示出了具有三個(gè)參考值V1、V2和V3的示例。在U和0模式(樂觀模式)下的ROHC壓縮器的正常行為是為每一個(gè)值選擇足夠大的k，以使得在使用η個(gè)先前發(fā)送的值中的任意一個(gè)作為參考的情況下，對(duì)處于0和2k-l 之間的這個(gè)值進(jìn)行解壓縮的結(jié)果將是原始值。所述“η”個(gè)先前發(fā)送的值的集合通常被稱為 “窗口 ”，并且η被稱為“最大窗長”，η是根據(jù)丟失分組和/或接收錯(cuò)誤分組的概率來選擇的， 以使得丟失η個(gè)連續(xù)參考值的概率足夠低。通過根據(jù)傳輸鏈路特性在壓縮器窗口中保持足夠量的參考值來獲得恰當(dāng)?shù)聂敯粜?，以克服可能的丟失或差錯(cuò)。在3GPP的RFC 3095所描述的頭部壓縮技術(shù)中，如果壓縮器和解壓縮器各自都使用以下解釋區(qū)間(interpretation interval)則方案保證是正確的-原始值處于該解釋區(qū)間中；并且-其中，該原始值僅僅是與被傳輸?shù)哪切┲稻哂型耆嗤膋個(gè)最低有效位的值。解釋區(qū)間被描述為以下函數(shù)f (v_ref，k)。f (v_ref, k) = [v_ref-p, v_ref+(2k-l)-ρ]其中，ρ是整數(shù)。函數(shù)f具有以下特性對(duì)于任何值k，k個(gè)最低有效位將唯一地標(biāo)識(shí)f (v_ref, k)中的值。參數(shù)ρ被引入以使得解釋區(qū)間可以關(guān)于v_ref而移動(dòng)，為ρ選擇好的值將產(chǎn)生更有效的編碼以用于具有特定特性的字段。當(dāng)壓縮值ν時(shí)，壓縮器找到k的最小值以使得ν落入?yún)^(qū)間f(V_ref-C，k)之中。將這個(gè)函數(shù)稱為k = g(v_ref_c, ν)。當(dāng)例如由于分組格式所施加的限制而使得僅有少數(shù)k的距離值(distant value) 可用時(shí)，壓縮器將改為選擇最小的k，該最小的k使得ν落在區(qū)間f (V_ref-C，k)之中。當(dāng)接收到m個(gè)LSB時(shí)，解壓縮器使用稱為區(qū)間d的解釋區(qū)間f (v_ref-d，m)。其選擇區(qū)間d中的、LSB與所接收的m個(gè)比特相匹配的一個(gè)值作為解壓縮值。
壓縮器可能無法確定將被解壓縮器用于特定值ν的V_ref_d的精確值，原因在于 v_ref_d的一些候選可能已經(jīng)丟失或損壞。但是，通過使用反饋或者通過進(jìn)行合理的假設(shè)， 壓縮器隨后計(jì)算候選的數(shù)目k，以使得無論解壓縮器使用了該候選集合中的哪個(gè)v_ref_d， ν都被得到的區(qū)間d所包括。由于解壓縮器總是使用最后接收到的CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))成功的值作為參考，所以壓縮器維護(hù)了包含v_ref_d的候選的滑動(dòng)窗口。該滑動(dòng)窗口初始為空。壓縮器對(duì)滑動(dòng)窗口執(zhí)行以下操作-在發(fā)送由CRC保護(hù)的值ν(經(jīng)過壓縮的或未經(jīng)壓縮的)之后，壓縮器將ν添加到
滑動(dòng)窗口。-壓縮器為正被壓縮的每一個(gè)值ν選擇k= max (g (v_min, ν)，g (v_max, ν))，其中， v_min和v_maX是滑動(dòng)窗口中的最小值和最大值，并且g是以上定義的函數(shù)。-當(dāng)壓縮器充分確信特定值ν和比ν更舊的所有值都不會(huì)被解壓縮器用作參考時(shí)， 通過移除那些值(包括ν)來改進(jìn)窗口。所述信心可以通過各種方式來獲得。在R模式(雙向可靠模式)下，來自解壓縮器的ACK(Ackn0Wledge，確認(rèn))信號(hào)暗示可以從滑動(dòng)窗口中移除比經(jīng)過確認(rèn)的一個(gè)值更舊的值。在U/0模式(單向/樂觀模式)下，總是存在CRC以校驗(yàn)正確的解壓縮，并且使用具有有限最大長度的滑動(dòng)窗口。窗長是與實(shí)施方式相關(guān)的優(yōu)化參數(shù)。除了在R模式下必須用隨后的CDC來確認(rèn)所接收的每一個(gè)頭部之外解壓縮器遵循在先前部分中描述的過程。如從以上描述中可見的，在傳統(tǒng)的ROHC操作中，當(dāng)傳輸新值時(shí)，該值被添加到窗口，并且最舊的值被從窗口中移除。這在發(fā)生系統(tǒng)間或蜂窩間切換過程時(shí)可能會(huì)對(duì)解壓縮器造成困難。事實(shí)上，在切換過程中，通?？赡軙?huì)丟失大量的連續(xù)分組。這種情形可能會(huì)導(dǎo)致丟失同步、向壓縮器返回否定性的確認(rèn)指示、并丟棄所有所接收的分組，直到壓縮器返回到初始化階段的第二步驟為止。因此，可能會(huì)導(dǎo)致以后的同步丟失，或者在初始化階段中自發(fā)地后退(fallback)，從而使用大約15字節(jié)長度的IR-DYN格式來避免在丟棄所有所接收的分組期間的否定性反饋指示的往返延時(shí)。當(dāng)前存在的對(duì)ROHC壓縮器的改進(jìn)是像3GPP 25. 323中一樣地按不符合正常ROHC 行為的方式來改變行為，所述3GPP 25. 323建議在0模式下“不更新上下文”，這根據(jù)ROHC 技術(shù)規(guī)范是不可能的。本發(fā)明的一個(gè)目的是在發(fā)生切換過程時(shí)調(diào)整滑動(dòng)壓縮窗口。本發(fā)明的另一個(gè)目的是在切換過程期間保持壓縮。本發(fā)明的又一個(gè)目的是根據(jù)切換的持續(xù)時(shí)間來使用盡可能小的壓縮格式，并且不使用當(dāng)前由3GPP指定的大IR-DYN分組格式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在改進(jìn)用于壓縮經(jīng)由在位于蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)中的第一移動(dòng)終端和在該蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中的特定第二移動(dòng)終端之間的蜂窩鏈路來進(jìn)行交換的IP分組流的IP頭部文件的技術(shù)。該特定節(jié)點(diǎn)例如是用于UMTS網(wǎng)絡(luò)的無線電網(wǎng)絡(luò)控制器RNC或者是用于GSM 網(wǎng)絡(luò)的SGSN(提供GPRS服務(wù))。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)開始切換或遷移過程時(shí)，只要該切換或遷移過程正在進(jìn)行中，就正常地向滑動(dòng)壓縮窗口添加新的參考值(即，利用頭部格式來傳輸?shù)闹?，以使得解壓縮器將使用該值來進(jìn)行以后的解壓縮)，卻不從該窗口移除參考值。這在切換或遷移過程正在進(jìn)行時(shí)將永久地?cái)U(kuò)大窗口。此外，當(dāng)在新的無線電鏈路上傳輸(S卩，在切換或遷移過程完成之后)的值的數(shù)目適合克服該新鏈路上的差錯(cuò)特性時(shí)，立刻從壓縮窗口中移除所有較舊的值，從而恢復(fù)到正常的窗口操作。本發(fā)明的上述目的是通過下述方法來實(shí)現(xiàn)的，該方法用于優(yōu)化適用于在位于蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)中的第一移動(dòng)終端和與因特網(wǎng)相連接的第二終端之間交換的數(shù)據(jù)分組流的IP頭部的ROHC RTP(魯棒頭部壓縮實(shí)時(shí)協(xié)議)壓縮，所述方法包括以下步驟-對(duì)IP頭部字段進(jìn)行編碼，以及-在第一移動(dòng)終端和第二終端之間交換包括至少一個(gè)參考值的壓縮窗口，第一移動(dòng)終端(或者是所述第二終端)使用該參考值來進(jìn)行壓縮，并且第二終端(或者是所述第一終端)使用該參考值來進(jìn)行解壓縮，所述方法的特征在于還包括以下步驟-當(dāng)開始切換或遷移過程時(shí)，只要該切換或遷移過程正在進(jìn)行，就向壓縮窗口添加至少一個(gè)新的參考值以用于隨后的解壓縮，而不從該窗口移除先前的參考值，-在切換或遷移過程完成之后，立刻從壓縮窗口移除所有的先前值。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，ROHC RTP壓縮使用基于窗口的最低有效位編碼 (W-LSB)。本發(fā)明的上述方法是在下述移動(dòng)終端中實(shí)現(xiàn)的，該移動(dòng)終端位于蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)中，并且與該蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中的第二終端交換數(shù)據(jù)分組流，所述移動(dòng)終端包括壓縮器和解壓縮器、用于對(duì)IP頭部字段進(jìn)行編碼的裝置、以及用于在第一移動(dòng)終端和所述第二終端之間交換包括至少一個(gè)參考值的壓縮窗口的裝置，第一移動(dòng)終端使用該參考值來進(jìn)行編碼并且第二終端使用該參考值來進(jìn)行解壓縮，所述移動(dòng)終端的特征在于還包括-用于在切換或遷移過程開始時(shí)，只要該切換或遷移過程正在進(jìn)行就向壓縮窗口添加至少一個(gè)新參考值以用于隨后的解壓縮，而不從該窗口移除先前的參考值的裝置，以及-用于在切換或遷移過程完成之后立刻從壓縮窗口移除所有先前值的裝置。因此，本發(fā)明使得可以依據(jù)切換持續(xù)時(shí)間、從UO-O 3字節(jié)中使用更加緊密的格式，使得可以保持穩(wěn)定狀態(tài)，使得可以決不丟棄所接收的分組，此外，還可以節(jié)省無線電資源并且無需修改ROHC技術(shù)規(guī)范。另外，RAN2當(dāng)前為經(jīng)由IMS的語音定義了經(jīng)過優(yōu)化的無線電接入承載(RABs)，其中，假設(shè)具有2個(gè)RAB定義，對(duì)于每個(gè)ROHC階段各有一個(gè)RAB定義，并且使用RRC信令來在這兩個(gè)RAB定義之間切換。因此，避免后退到初始化階段也節(jié)省了 RRC信令。


圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的ROHC(魯棒頭部壓縮)主要原理之一；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的、在U和0模式(單向和樂觀的模式)下的ROHC壓縮器的正常行為的流程圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的、在切換或遷移過程被啟動(dòng)時(shí)的ROHC壓縮器的行為的流程圖；以及圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的、在切換或遷移過程完成之后的ROHC壓縮器的行為的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下描述是在如下情況下作出的，其中將被壓縮的IP頭部值是在蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的切換期間或遷移過程中從第一蜂窩移動(dòng)終端向第二蜂窩移動(dòng)終端傳輸?shù)姆纸M數(shù)據(jù)流的 RTP時(shí)間戳(實(shí)時(shí)協(xié)議時(shí)間戳)或RTP序列號(hào)(實(shí)時(shí)協(xié)議序列號(hào))。兩個(gè)移動(dòng)終端都包括適于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化方法的壓縮器和解壓縮器。壓縮器的上下文是其用來壓縮頭部的情形。解壓縮器的上下文是其用來解壓縮頭部的情形。這些情形中的任一個(gè)或者這兩者的組合通常被稱為“上下文”。上下文包含來自分組流中的先前頭部的相關(guān)信息，例如，靜態(tài)字段和用于壓縮和解壓縮的可能參考值。此外，描述分組流的附加信息也是上下文的一部分，例如，關(guān)于IP標(biāo)識(shí)符字段如何改變的信息和關(guān)于一般的分組間的序列號(hào)或時(shí)間戳如何增加的信息。令(Χη) (η介于0和未定大數(shù)之間)為用于將被進(jìn)行W-LSB (基于窗口的最低有效位)編碼的RTP(實(shí)時(shí)協(xié)議)頭部字段之一的一系列值。假設(shè)編碼窗口包含k個(gè)值(Wl，...， wk) ο如果g(vMf，xn)是根據(jù)參考值、ef來編碼X1的比特的最少數(shù)目，即，使用來正確地重構(gòu)原始值所需的比特的最少數(shù)目，則根據(jù)編碼窗口中的所有參考值來編碼Xi的比特的最少數(shù)目是Max(k = ^ m k) g (W1，Xn)。根據(jù)所有參考值來編碼ι意味著在傳輸I的ROHC分組中將使用至少這個(gè)數(shù)目的比特來用于I。在傳統(tǒng)的ROHC 0模式(樂觀模式)操作中，當(dāng)傳輸新值時(shí)，該新值被添加到窗口中，并且最舊的值被從窗口中移除，即，如果壓縮器使用(χο, Xi, ..., |xn-k’ …’ Xn-II Xn,..來編碼 xn，則窗口將被更新為(χο, Χι, ..., Xn-k, |xn+l-k,·.· , Xn-I , xj, Xn+1,...)以編碼 xn+1，然后窗口被更新為(X0, Χι,…，Xn-k, Xn+l-k, |Xn+2-k,· · · , Xn-I , Xn, Xn+1|, Xn+2,· ·.)等。當(dāng)在0模式下對(duì)規(guī)則的語音/IP流進(jìn)行操作時(shí)，僅僅4比特的時(shí)間戳需要傳輸， 即，可以使用UO-O分組格式，其中，對(duì)于每一個(gè)頭部是3字節(jié)，包括2字節(jié)的UDP校驗(yàn)和。當(dāng)開始切換或遷移過程時(shí)，建議區(qū)別地更新窗口。如果^是遷移開始之后發(fā)送的第一個(gè)值，則壓縮器使用(χο, Xi, ··., |xs-k, — , Xs-I L Xs, -, · )來編碼^，然后窗口將被更新為(χο, Xi, .··, k-k,··· , Xs-I, Xsl Xs+l,…)以編碼 xs+1，然后窗口被更新為
權(quán)利要求
1.一種方法，用于優(yōu)化適用于在位于蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)中的第一移動(dòng)終端和與因特網(wǎng)相連接的第二終端之間交換的數(shù)據(jù)分組流的IP頭部的ROHC RTP (魯棒頭部壓縮實(shí)時(shí)協(xié)議)壓縮，所述方法包括以下步驟-對(duì)所述IP頭部字段進(jìn)行編碼，以及-在所述第一移動(dòng)終端和所述第二終端之間交換包括至少一個(gè)參考值的壓縮窗口，所述第一移動(dòng)終端(或者是所述第二終端)使用所述參考值來進(jìn)行壓縮，并且所述第二終端 (或者是所述第一終端)使用所述參考值來進(jìn)行解壓縮，所述方法的特征在于還包括以下步驟-當(dāng)開始切換或遷移過程時(shí)，只要該切換或遷移過程正在進(jìn)行，就向所述壓縮窗口添加至少一個(gè)新的參考值以用于隨后的解壓縮，而不從所述窗口移除先前的參考值，-在所述切換或遷移過程完成之后，立刻從所述壓縮窗口移除所有的先前值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述頭部壓縮使用基于窗口的最低有效位編碼 (W-LSB)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，經(jīng)過W-LSB編碼的頭部字段是RTP時(shí)間戳(實(shí)時(shí)協(xié)議時(shí)間戳)。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，經(jīng)過W-LSB編碼的頭部字段是RTP序列號(hào)(實(shí)時(shí)協(xié)議序列號(hào))。
5.一種移動(dòng)終端，該移動(dòng)終端位于蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)中，并且與所述蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中的第二終端交換數(shù)據(jù)分組流，所述移動(dòng)終端包括壓縮器和解壓縮器、用于對(duì)IP頭部字段進(jìn)行編碼的裝置、以及用于在第一移動(dòng)終端和所述第二終端之間交換包括至少一個(gè)參考值的壓縮窗口的裝置，所述第一移動(dòng)終端使用所述參考值來進(jìn)行編碼并且所述第二終端使用所述參考值來進(jìn)行解壓縮，所述移動(dòng)終端的特征在于還包括-用于在切換或遷移過程開始時(shí)，只要所述切換或遷移過程正在進(jìn)行就向所述壓縮窗口添加至少一個(gè)新參考值以用于隨后的解壓縮，而不從所述窗口移除先前的參考值的裝置，以及-用于在所述切換或遷移過程完成之后立刻從所述壓縮窗口移除所有先前值的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)切換期間和之后的頭部壓縮優(yōu)化方法。該方法用于優(yōu)化適用于數(shù)據(jù)分組流的IP頭部的ROHC RTP(魯棒頭部壓縮實(shí)時(shí)協(xié)議)壓縮，從而使用更緊密的格式來使得可以保持穩(wěn)定狀態(tài)、使得可以決不丟棄所接收的分組、并使得可以提供無線電資源，而無需修改ROHC技術(shù)規(guī)范。在這種方法中，當(dāng)開始切換或遷移過程時(shí)，只要該切換或遷移過程正在進(jìn)行中，就正常地向滑動(dòng)壓縮窗口添加新的參考值，卻不從該窗口移除參考值。在切換或遷移過程完成之后，當(dāng)在新的無線電鏈路上傳輸?shù)闹档臄?shù)目適合克服該新鏈路上的差錯(cuò)特性時(shí)，可以立刻從壓縮窗口中移除所有較舊的值，從而恢復(fù)到正常的窗口操作。
文檔編號(hào)H04W84/04GK102421143SQ20111043802
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2006年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月10日
發(fā)明者大衛(wèi)·萊克姆普特 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社