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(biāo)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(gè)終端傳輸?shù)搅硪粋€(gè)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(jìn)一步的發(fā)展是諸如英特網(wǎng)電話這類媒體點(diǎn)播(media-on-demand)和對(duì)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
實(shí)時(shí)傳送協(xié)議(RTP)提供用于此目的的手段。RTP是用于實(shí)時(shí)或接近于實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的英特網(wǎng)協(xié)議。RTP自己不能保證實(shí)時(shí)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(jī)制。一般來(lái)說(shuō)，RTP運(yùn)行于UDP協(xié)議之上。UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)是一種象TCP一樣、運(yùn)行于IP網(wǎng)之上的無(wú)連接協(xié)議。與TCP/IP不同，UDP/IP不提供任何出錯(cuò)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(bào)的直接方式來(lái)替代。
雖然RTP是為固定網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)的，但它可以用在移動(dòng)網(wǎng)中。然而在移動(dòng)網(wǎng)上使用RTP時(shí)遇到移動(dòng)信道有限的帶寬問(wèn)題。原因是協(xié)議RTP、UDP和IP各自都有自己的首標(biāo)。因而一個(gè)分組除了鏈路層幀外，還有20字節(jié)的IP首標(biāo)、8字節(jié)的UDP首標(biāo)以及12字節(jié)的RTP首標(biāo)，因此總和起來(lái)至少40字節(jié)。
這種首標(biāo)具有很高的冗余，為了減少總的開(kāi)銷，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了首標(biāo)壓縮機(jī)制。首標(biāo)壓縮協(xié)議去掉首標(biāo)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(biāo)壓縮到一字節(jié)。
圖1圖解了一使用首標(biāo)壓縮協(xié)議的系統(tǒng)。該發(fā)射器包括用于壓縮原始首標(biāo)的壓縮器100。然后將該被壓縮的首標(biāo)傳輸?shù)浇邮掌鞑⑶以谀抢锿ㄟ^(guò)解壓器110解壓縮。
設(shè)備場(chǎng)景(context)120是壓縮器用來(lái)壓縮該首標(biāo)的狀態(tài)。該設(shè)備場(chǎng)景是一組變量并且基本上由未壓縮版的最后的首標(biāo)的首標(biāo)字段組成。除了實(shí)際的首標(biāo)字段外，該設(shè)備場(chǎng)景還包括附加變量，諸如對(duì)一系列相繼分組已經(jīng)檢測(cè)到是常數(shù)的首標(biāo)字段的一階差分。該設(shè)備場(chǎng)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(hào)和時(shí)標(biāo)方面的增加。
在操作過(guò)程中，壓縮器100和解壓器110需要維護(hù)一個(gè)公用的設(shè)備場(chǎng)景。當(dāng)解壓器110的設(shè)備場(chǎng)景130和壓縮器100的設(shè)備場(chǎng)景120不一致時(shí)，首標(biāo)壓縮失敗。當(dāng)在不可靠的信道例如無(wú)線信道上傳輸數(shù)據(jù)分組時(shí)，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(chǎng)景130變成無(wú)效，必須啟動(dòng)一再同步過(guò)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(chǎng)景120的信息到解壓器110。因此，通過(guò)使用UP分組更新設(shè)備場(chǎng)景130。
首標(biāo)壓縮模式的性能可以用兩個(gè)參數(shù)加以描述，這兩個(gè)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(cuò)誤，在其中的鏈路上發(fā)生首標(biāo)壓縮而不會(huì)丟失附加分組、引入附加錯(cuò)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(chǎng)景，以至于NUP分組丟失時(shí)，解壓器110的設(shè)備場(chǎng)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(biāo)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(gè)分組變化(例如，序號(hào)或時(shí)標(biāo))。如果這些字段的值同步于該序號(hào)，因此可以從這種序號(hào)計(jì)算出來(lái)，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(shí)標(biāo)字段的非線性跳越。由于奇異性，不可能從序號(hào)計(jì)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(duì)于會(huì)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(jìn)行擴(kuò)展。這可以例如通過(guò)在該首標(biāo)中設(shè)置一個(gè)擴(kuò)展位并將該奇異性信息放入該首標(biāo)的預(yù)定的擴(kuò)展字段來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，使用擴(kuò)展UP(extUP)分組要降低穩(wěn)健性，而使用擴(kuò)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(guò)定義在獨(dú)立權(quán)利要求中的發(fā)明達(dá)到。
根據(jù)本發(fā)明，基于至少一個(gè)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(guò)動(dòng)態(tài)地使傳輸模式適應(yīng)信道和分組流屬性來(lái)確定針對(duì)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(shí)，這也能減少平均的首標(biāo)尺寸。
本發(fā)明特別有利于允許在非正常變化只對(duì)少量分組有效的情況下發(fā)送extNUP分組。這是由于如果萬(wàn)一使用了短奇異性extUP，解壓器的設(shè)備場(chǎng)景將很容易無(wú)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(guò)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(shí)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(shí)候傳輸根據(jù)本發(fā)明的extUP或extNUP的過(guò)程的流程圖；圖3是圖解根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例估計(jì)的連續(xù)損失的分組的最大數(shù)量的過(guò)程的流程圖；圖4a和4b是圖解估計(jì)非正常變化有效的分組的數(shù)量的過(guò)程的優(yōu)選實(shí)施例的流程圖；具體實(shí)施方式
以下將更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)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(gè)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(shí)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(shí)施例中，使用了下列參數(shù)N1從最后的更新序列以來(lái)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(shí)間長(zhǎng)度。
現(xiàn)在參考圖2，在決定什么時(shí)候使用extUP和什么時(shí)候使用extNUP分組時(shí)，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(kuò)展的分組，該過(guò)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(duì)用于決定擴(kuò)展哪個(gè)分組的兩個(gè)獨(dú)立條件。
在核對(duì)第一個(gè)條件時(shí)，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(chǎng)景中的過(guò)程估計(jì)參數(shù)N2。然后該壓縮器可以直接從一存儲(chǔ)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(jìn)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(guò)程進(jìn)行到240步。
在核對(duì)第二個(gè)條件時(shí)，壓縮器在240步再通過(guò)存取事先估計(jì)的值檢索參數(shù)N3。然后在250步確定參數(shù)N2是否超過(guò)N3，并且在N2超過(guò)N3時(shí)，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(dá)到時(shí)，才能傳輸擴(kuò)展的UP分組。如果至少一個(gè)條件不滿足，就決定傳輸extNUP分組。
用這種過(guò)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(chǎng)景建立之后傳輸任何較大的extNUP分組。另外，通過(guò)在需要的時(shí)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(gè)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(chǎng)景中建立奇異性。在一優(yōu)選實(shí)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(chǔ)單元中檢索，并且這些參數(shù)必須事先被估計(jì)。圖3圖解了估計(jì)參數(shù)N2的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在圖4a和4b的設(shè)備場(chǎng)景中描述N3估計(jì)的生成。
參考圖3，連續(xù)的分組損失的最大數(shù)量的估計(jì)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(cè)到無(wú)效的設(shè)備場(chǎng)景，則發(fā)送NACK分組。在接收到包含不等于存儲(chǔ)在解壓器的設(shè)備場(chǎng)景中的序列指示位的第一NUP分組時(shí)、檢測(cè)無(wú)效的設(shè)備場(chǎng)景。
在300步，壓縮器從解壓器接收一NACK分組或消息，并從這個(gè)NACK消息中提取最后的正確壓縮的分組的序列號(hào)，即，在這里的正確壓縮的分組中其設(shè)備場(chǎng)景仍然有效(310步)。然后，壓縮器在320步獲得當(dāng)前序列號(hào)。根據(jù)所提取的和當(dāng)前的序列號(hào)，壓縮器能夠計(jì)算在最后正確地接收到的分組傳輸時(shí)間和NACK消息的接收時(shí)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(shí)間(RTT)，在這種情況下，該往返時(shí)間為觸發(fā)和接收NACK消息所需要的時(shí)間。然后，壓縮器從計(jì)算出來(lái)的分組總量中減去RTT值，從而計(jì)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(jì)最好象圖4a和4b那樣實(shí)現(xiàn)。雖然在圖4a中的過(guò)程中使用了關(guān)于所用的編碼解碼器知識(shí)及其屬性，但圖4b的過(guò)程包括從過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)為今后觀察分組流和獲得估計(jì)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，圖4a和4b的過(guò)程可以交替地使用也可以組合起來(lái)使用。
在圖4a中，壓縮器知道來(lái)自不同編碼解碼器的不同流的屬性。這種信息可以存儲(chǔ)在壓縮器的查找表中。在400步，壓縮器檢查首標(biāo)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(jì)算參數(shù)N3(420步)。
在圖4b的過(guò)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(chǔ)在壓縮器的存儲(chǔ)器中。壓縮器在450步根據(jù)這些信息計(jì)算參數(shù)N3的估計(jì)，它依賴于人們?cè)敢鈸碛械姆€(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(jì)過(guò)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(jì)計(jì)算出來(lái)的時(shí)候要考慮。因此，為了保證該模式的穩(wěn)健性，估計(jì)的N3最好除以大于1的安全系數(shù)，而估計(jì)的N2最好乘以這個(gè)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(biāo)，該方法包括步驟使用設(shè)備場(chǎng)景(120)壓縮首標(biāo)；傳輸至少一個(gè)包含指示所述設(shè)備場(chǎng)景的數(shù)據(jù)的更新(UP)分組；以及傳輸至少一個(gè)非更新(NUP)分組；其特征在于該方法還包括步驟檢測(cè)(300)分組流的非正常變化；獲得(310、320)至少一個(gè)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(kuò)展的更新(extUP)分組或擴(kuò)展的非更新(extNUP)分組之一，該擴(kuò)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(lái)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(chǎng)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(guò)從接收到的NACK消息中提取(300、310)序列號(hào)以及通過(guò)將所提取的序列號(hào)與當(dāng)前序列號(hào)比較(320，340)估計(jì)出來(lái)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4之一的方法，其中擴(kuò)展的更新分組的數(shù)量依賴于分組流參數(shù)進(jìn)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(gè)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(dāng)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(shí)，才傳輸(350)擴(kuò)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(guò)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(jì)出來(lái)。
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(guò)檢索(440)所觀察到的分組流屬性估計(jì)出來(lái)。
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(gè)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(biāo)，該設(shè)備包括步驟用于使用設(shè)備場(chǎng)景(120)壓縮首標(biāo)的壓縮器(100)；用于傳輸至少一個(gè)包含指示所述設(shè)備場(chǎng)景的數(shù)據(jù)的更新(UP)分組以及傳輸至少一個(gè)非更新(NUP)分組的傳輸裝置；用于檢測(cè)分組流的非正常變化的檢測(cè)裝置；以及用于獲得至少一個(gè)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(kuò)展的更新(extUP)分組或擴(kuò)展的非更新(extNUP)分組的控制裝置，該擴(kuò)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(biāo)。傳輸包含指示在壓縮所述首標(biāo)時(shí)使用的設(shè)備場(chǎng)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(cè)分組流的非正常變化并獲得至少一個(gè)分組流參數(shù)。依據(jù)所確定的分組流參數(shù),傳輸擴(kuò)展的更新分組或擴(kuò)展的非更新分組,其中該擴(kuò)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(jì)分組流參數(shù)以及施加安全系數(shù)。
文檔編號(hào)H04L1/16GK1343057SQ0113290
公開(kāi)日2002年4月3日 申請(qǐng)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(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社