SE521700C2 - Metod för att minska mängden överförd data då ett signaleringsmeddelande skickas fler än en gång mellan två noder i ett TCP/IP-baserat nät - Google Patents

Description

20 25 30 521 2 7ÜÛ betar med. TCPIIP-datagrammet kan dock i vissa fall delas upp i mindre delar (t.ex. om datagrammet är jämförelsevis stort) rried ett annat datahuvud tillagt till varje mindre del eller paket.

Kompression av datahuvuden Ett sätt att lösa problemet med bandbreddsbegränsningar är att minska mängden data som skall överföras genom s.k. datahuvudkomprimering.

Försök har gjorts tidigare att utveckla specialiserade protokoll, vilka begränsar nödvändig "overhead" (tilläggsinformation som överförs för att styra och administ- rera kommunikationen t.ex. i form av kontroller och statusmeddelanden, övers. anm.), för att överföra data över ett lokalt nätverk ("LAN") och för att dra nytta av en given nätverkstyps specifika inherenta egenskaper så att meddelandenas over- head minimeras under en viss kommunikationssession. Meddelandenas overhead är informationen i datahuvudet som har lagts till meddelandets datadel. Sådan da- tahuvudsinformation är nödvändig för att möjliggöra för olika delar av ett nätverk att upprätthålla de administrativa uppgifter och andra procedurer nödvändiga för att överföra data från en dator till en annan. Metoden med komprimering av datahuvu- den beskriven i "Compressing TCP/IP headers for low-Speed Links" av V. Jacob- sen, Network Working Group Request for comments: 1144, februari 1990 utgör ett försök att förbättra ett protokolls effektivitet. l denna metod följer och övervakar sändaren och mottagaren aktiva förbindelser.

Mottagaren lagrar en kopia av det sist mottagna paketets datahuvud från varje för- bindelse. Komprimering uppnås genom att överföra endast en liten (s 8 bitar) ”för- bindelseidentifierare” för den del av datahuvudet som är konstant över förbindel- sen tillsammans med den del av datahuvudet som förändrats. Mottagaren fyller i den konstanta delen från det sparade datahuvudet.

Patentansökan EP 0701354 beskriver ett alternativt sätt att använda datahu- vudskomprimering i TCP/lP. Mer specifikt beskriver den en metod att använda da- tahuvudskomprimering för X.25-nätverk.

Då tal sänds med hjälp av lP över en radiolänk är det väldigt viktigt att på ett effek- tivt sätt använda tillgängliglt bandbredd/spektrum. Att sända tal med hjälp av IP kräver viss signalering för att upprätta förbindelsen och för att övervaka förbindel- P1 iaasse appi ung (seiaoc 10 15 20 25 sen. Detta innebär ytterligare förbrukning av bandbredd. Samma problem uppstår för alla bandbreddsbegransade länkar då paketbaserade tjänster skall användas, vilka kräver signalering för att upprätta en förbindelse, t.ex. kommunikationstjänster via satellit, cellulära nätverk och trådlösa LAN. Metoden för att komprimera data- huvuden är ej optimerad för denna typ av trafik och inte tillräckligt effektiv.

Signaleringstrafik skiljer sig från övrig trafik i följande avseenden: - Signaleringsmeddelanden avser en förbindelses upprättande respektive upphö- rande samt styrning av förbindelsen.

- Signaleringsmeddelanden överförs ofta, ofta med en förutsägbar frekvens, un- der vanligt förekommande procedurer, t.ex. vid en förbindelses upprättande och upphörande. . l vissa fall repeteras signaleringsmeddelandet, t.ex. vid s.k. håll-vid-liv- meddelanden.

Dessa egenskaper hos signaleringsmeddelanden motiverar en ny modell för komp- rimering av redundant information, optimerad för denna typ av trafik. Föreliggande uppfinning föreslår en lösning på detta problem.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning rör problemet med paketbaserade tjänster, vilka förbrukar avsevärd bandbredd hos länkar med bristfällig mängd bandbredd. l situationer med begränsad bandbredd och där signalering krävs för att upprätta förbindelsen, t.ex. överföring av tal med hjälp av IP över radiolänk, kan förbindel- sens prestanda försämras på grund av omfattande signalering.

Målet med föreliggande uppfinning är således att minska mängden information för signaleringen och således att spara bandbredd.

Ovan nämnda problem löses med hjälp av ett kommunikationssystem i vilket ett signaleringsmeddelande ersätts med en indikator.

P11339SE appl orig (se).doc 10 15 20 25 5221 700 Följande scenario för hur ett signaleringsmeddelande överförs beskriver förelig- gande uppfinnings grundläggande ide.

Efter att ha mottagit ett signaleringsmeddelande i en första nod identifieras signa- leringsmeddelandet. Signaleringsmeddelandet ersätts med en indikator, med an- vändande av information från identifieringen, vilken indikator överförs till en andra nod. Den andra noden återskapar signaleringsmeddelandet användande indika- torn.

En fördel med föreliggande uppfinning är att mindre mängd information behöver överföras då ett signaleringsmeddelande överförs.

En annan fördel är att hela signaleringsmeddelandet, datahuvud och applikations- data kan minskas med föreliggande uppfinning.

En annan fördel är att mindre bandbredd krävs då ett signaleringsmeddelande överförs, vilket betyder att bandbredden kan användas i ett annat syfte, t.ex. an- vändardata och annan signalering.

Ytterligare en fördel är att uppfinningen gör det möjligt att använda paketbaserade tjänster, vilka kräver signalering för upprättandet av en förbindelse, vilket tidigare var omöjligt på grund av för låg bandbredd.

Ytterligare användningsområden för föreliggande uppfinning är uppenbara genom den detaljerade beskrivningen nedan. Det skall dock förstås att specifika exempel i samband med den detaljerade beskrivningen av föredragna utföringsformer är rent illustrativa, eftersom en mängd förändringar och anpassningar faller inom uppfin- ningens omfång och andemening, vilket är uppenbart för en fackman på området.

KORT RITNINGSBESKRIVNING Fig. 1 visar ett flödesschema för uppfinningens allmänna metod.

Fig. 2 visar signalering i nätverket översiktligt.

Fig. 3 visar signalering i nätverket översiktligt då noderna är förprogrammera- de med hårda tillstånd.

P11339SE appl orig (se).doc 10 15 120 25 5 21 7 U U 5 Fig. 4 visar ett sekvensdiagram enligt en av den föreslagna metodens utfö- ringsformer.

Fig. 5 visar ett sekvensdiagram enligt en av den föreslagna metodens utfö- ringsformer.

Fig. 6 illustrerar översiktligt ett system enligt uppfinningen.

Fig. 7 illustrerar översiktligt en nod enligt uppfinningen.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Fig. 1 visar ett flödesschema för ett möjligt scenario enligt vilket ett signalerings- meddelande överförs från en första nod till en andra nod i ett kommunikationsnät- verk, användande internetprotokollserien TCP/lP, i vilket ett signaleringsmedde- lande definieras såsom ett meddelande involverat i processen att upprätta, styra, övervaka och avsluta en förbindelse.

Metoden omfattar följande steg: 101 Ett meddelande som skall överföras till en andra nod mottas i den första no- den. 102 Meddelandet identifieras, t.ex. såsom varande ett signaleringsmeddelande.

En kontroll utförs även för att avgöra om signaleringsmeddelandet finns re- gistrerat i en lagringsenhet i noden. 103 Om kontrollen visar att signaleringsmeddelandet finns registrerat i lagrings- enheten ersätts signaleringsmeddelandet med en indikator. Denna indikator kan t.ex. vara en identifierare eller en identifierare och ett signaleringsmed- delande, vilket beskrivs nedan. 104 lndikatorn överförs till den andra noden. 105 Den andra noden återskapar signaleringsmeddelandet med hjälp av indika- torn. Även detta beskrivs nedan.

P11339SE appl orig (se).doc 10 15 20 25 30 591 7 G0 6 Olika utföringsformer för uppfinningen kommer nu att beskrivas mer utförligt.

Genom att tilldela ett specifikt portnummer för alla inkommande signaleringsmed- delanden kan den första noden kontrollera portnumret och utröna huruvida det in- kommande meddelandet är ett signaleringsmeddelande. Portnumret tilldelas i UDP- eller TCP-protokollet.

Fig. 2 illustrerar uppfinningens metod enligt en utföringsform vilken utförs om det finns ett antal signaleringsmeddelanden innehållande samma informationsvärde vilka skall överföras, tex. styrparametrar för en talkodare i ett mobilt telefonsamtal, från en första nod (201) till en andra nod (202). En session definieras såsom en logisk förbindelse mellan två enheter för utbytande av data, t.ex. ett telefonsamtal.

Det första signaleringsmeddelandet är associerat med en identifierare (203). lden- tifieraren och signaleringsmeddelanden lagras sedan i en lagringsenhet i den första noden (204) och sänds därefter till den andra noden (205). ldentifieraren och signaleringsmeddelandet representerar här indikatorn (103). Den andra noden mottar och lagrar signaleringsmeddelandet och dess associerade identifierare i ett lagringsmedium i den andra noden (206). Då nästa signaleringsmeddelande mot- tas i den första noden, identifieras det i den första noden genom att kontrollera i lagringsenheten om det är ett signaleringsmeddelande innehållande samma infor- mation som ett tidigare signaleringsmeddelande, registrerat i lagringsenheten (207). Om så är fallet, sänder noden endast ldentifieraren till den andra noden (208), representerande indikatorn (103). Den andra noden mottar ldentifieraren (209), hittar signaleringsmeddelandet associerat med ldentifieraren i lagringsen- heten i den andra noden och återskapar således signaleringsmeddelandet (210).

Fig. 3 illustrerar uppfinningens metod enligt en utföringsform vilken utförs om det finns ett eller flera signaleringsmeddelanden som innehåller samma information som ofta överförs under många sessioner, t.ex. underhåll av en förbindelse, s.k. håll-vid-liv-samtal, från en första nod (301) till en andra nod (302). Den första no- den (301) och den andra noden (302) kan, i detta fall, fördefiniera ett antal till- stånd, s.k. hårda tillstànd, där varje hårt tillstånd hör samman med ett specifikt sig- naleringsmeddelande. Varje hårt tillstånd är associerat med en identifierare. Det hårda tillståndet och ldentifieraren lagras både i en lagringsenhet i den första no- den (301) och i den andra noden (302).

Prisssss appi mg (seyuoc l0 15 20 25 30 35 Då ett signaleringsmeddelande mottas i den första noden (301), identifierar den första noden detta genom att kontrollera i lagringsenheten om det är ett signale- ringsmeddelande motsvarande ett förutbestämt hårt tillstånd som finns registrerat i lagringsenheten (303). Om så är fallet, överför (304) noden endast identifieraren till den andra noden (302), representerande indikatorn (103). Den andra noden (302) mottar identifieraren (305), finner det hårda tillstånd som är associerat med identifieraren i lagringsenheten i den andra noden och återskapar således signale- ringsmeddelandet (306). l en utföringsform utlöser ett första hårt tillstånd (401) ett andra hårt tillstånd (402), vilket visas i fig. 4. Om en sekvens av olika hårda tillstånd är känd, t.ex. under upprättandet av ett samtal, kan de olika hårda tillstånden i den sekvensen förpro- grammeras att utlösa det påföljande hårda tillståndet att starta omedelbart eller efter ett förutbestämt tidsintervall. l detta exempel innehåller sekvensen fyra hårda tillstånd. Det första hårda tillståndet ersätts med en första identifierare då det överförs (403) från den första noden (404) till den andra noden (405). Då det första hårda tillståndet (401) återskapas i den andra noden (405), är det fördefinierat att utlösa ett andra hårt tillstånd (402), antingen omedelbart eller efter ett förutbestämt tidsintervall, och det andra hårda tillståndet (402) är förutbestämt att utlösa ett tredje hårt tillstånd (406). Sedan är det tredje hårda tillståndet (402) fördefinierat att utlösa ett fjärde hårt tillstånd (407), vilket är fördefinierat att inte utlösa några fler hårda tillstånd. Den första noden är förprogrammerad att inte överföra informa- tion innehållande identifieraren för det andra, tredje och fjärde hårda tillståndet (402, 406, 407). Det är också möjligt att bryta sekvensen av hårda tillstånd med ett signaleringsmeddelande.

Fig. 5 illustrerar uppfinningens metod enligt en utföringsform då ett första hårt till- stånd (501) utlöser en repetition av det första hårda tillståndet (502). Om det är känt att samma hårda tillstånd kommer att repeteras ett antal gånger, t.ex. då bandbredd allokeras mellan den första och den andra noden, måste ett signale- ringsmeddelande sändas ungefär var trettionde sekund för att hålla bandbredden öppen. Det första hårda tillståndet ersätts av en första identifierare då det överförs (503) från den första noden (504) till den andra noden (505). Då det första hårda tillståndet (501) återskapas i den andra noden (505), är det fördefinierat att utlösa en repetition av det första hårda tillståndet (502) inom fördefinierade tidsintervall, tex. det tidsintervall utgörande tiden tills ett mottaget signaleringsmeddelande (506) stoppar repeterandet.

P11339SE appl orig (se).doc 10 15 20 25 30 35 Fig. 6 visar ett kommunikationssystem enligt uppfinningen, i vilket ett signale- ringsmeddelande kan överföras från en första nod (601) till en andra nod (602) genom ett nätverk, med användande av internetprotokollserien TCP/IP. Systemet omfattar åtminstone två noder, den första noden (601) och den andra noden som (602) är förbundna med varandra genom en "punkt-till-punkt-länk" (603) (fri övers. från eng. point to point link, övers. anm.) Den första noden har organ för att asso- ciera (604) ett signaleringsmeddelande med en identifierare och en lagringsenhet (605) för att lagra signaleringsmeddelanden och deras associerade identifierare.

Den första noden har organ för att identifiera (606) ett signaleringsmeddelande. Ett eller flera specifika portnummer tilldelas alla inkommande signaleringsmeddelan- den, för att göra det möjligt att sortera ut signaleringsmeddelanden bland andra meddelanden. En kontroll i lagringsenheten (605) visar om ett inkommande signa- leringsmeddelande är samma som något av de registrerade signaleringsmedde- lande i lagringsenheten (605). Den första noden har också organ för att ersätta (607) ett signaleringsmeddelande med dess identifierare och organ för att överföra (608) identifieraren eller signaleringsmeddelandet med dess identifierare till den andra noden. Den andra noden har en lagringsenhet (609) för att lagra signale- ringsmeddelandet och dess identifierare då både ett signaleringsmeddelande och dess identifierare överförs och organ för att återskapa (610) signaleringsmedde- landet om identifieraren överförs. Noderna har en CPU (Central Processor Unit) (611), som styr nodernas enheter. l en utföringsform har noderna (601, 602) organ för att lagra ett antal fördefinierade tillstånd, s.k. hårda tillstånd, varje hårt tillstånd rör ett specifikt signaleringsmedde- lande, associerat med en identifierare. l en ytterligare utföringsform har den andra noden organ för att utlösa ett andra hårt tillstånd från ett första hårt tillstånd och i en alternativ utföringsform har den andra noden organ för att utlösa en repetition av ett första hårt tillstånd inom fördefinierade tidsintervall. En ytterligare utförings- form år att kombinera de två sistnämnda utföringsformerna.

Fig. 7 visar en nod (701) i ett kommunikationssystem enligt uppfinningen i vilket ett signaleringsmeddelande kan överföras. Noden (701) är en enhet i ett nätverk som använder internetprotokollserien TCP/IP. Noden (701) är förbunden med åtminsto- ne en annan nod via en punkt-till-punkt-länk (702). Noden har organ för att motta signaleringsmeddelanden (703) och organ för att associera (704) en identifierare med signaleringsmeddelandet. l en lagringsenhet (705) i noden, lagras signale- ringsmeddelanden och deras associerade identifierare. Noden har organ för att P11339SE app! orig ($e).d00 lO 15 (ri m3 ...A \\'l t. \_. - . i e _ f identifiera (706) ett signaleringsmeddelande. Ett specifikt portnummer tilldelas in- kommande signaleringsmeddelanden, för att göra det möjligt att särskilja signale- ringsmeddelanden från andra meddelanden och kontrollera i lagringsenheten (705) om ett inkommande signaleringsmeddelande är lika med något av de redan regist- rerade signaleringsmeddelandena i lagringsenheten (705). Noden har även organ för att ersätta (707) ett signaleringsmeddelande med dess identifierare och organ för att överföra (708) identifieraren eller signaleringsmeddelandet och dess identi- fierare till en annan nod. Noden har organ för att återskapa (709) ett inkommande signaleringsmeddelande från dess identifierare närhelst ett signaleringsmeddelan- de har ersatts. Noden har en CPU (Central Processor Unit) (710), som styr enhe- terna i noden.

Ovan beskrivna utföringsformer tjänar endast ett illustrativt syfte och skall ej ses som begränsningar. Det är uppenbart för en fackman att avvikelser kan göras från ovan beskrivna utföringsformer utan att avvika från uppfinningens omfång och an- demening. Uppfinningens omfång skall ej betraktas såsom begränsat till de be- skrivna exemplen utan skall istället betraktas såsom likvärdigt med följande patent- krav.

P11339SE appl oñg ($e).d0c

Claims (13)

15 20 i . . . . 1 (Og) (_51 FC) _31. “-\:Y 10

1. En metod för att överföra signaleringsmeddelanden över en förbindelse i ett kommunikationsnätverk, användande internetprotokollserien TCP/IP, från en första nod till en andra nod, omfattande stegen att motta (101) ett meddelande i den första noden, identifiera (102) meddelandet såsom ett första signaleringsmeddelande, associera (203) det första signaleringsmeddelandet med en identifierare, lagra (204) det första signaleringsmeddelandet och den associerade identifieraren i en lagringsenhet i den första noden, överföra (205) det första signaleringsmeddelandet och den associerade identifieraren till den andra noden, lagra (206) det första signaleringsmeddelandet och den associerade identifieraren i en lagringsenhet i den andra noden, motta ett andra signaleringsmeddelande i den första noden, identifiera (207) det andra signaleringsmeddelandet som innehållande samma information som det första signaleringsmeddelandet, ersätta det andra signaleringsmeddelandet med den associerade identifieraren, överföra (208,304) den associerade identifieraren till den andra noden, återskapa (210,306) det andra signaleringsmeddelandet med hjälp av den associerade identifieraren och lagringsenheten i den andra noden. P11339SE 20 *Q W \..v . . . . , I ; . r | u r--« 11

2. fvtetoden enligt krav i, i xfilken den första noden mottar signaleringsmeddelanden genom en specifik port med ett givet portnummer, och att identifieringssteget (102) vidare omfattar följande steg att kontrollera portnumret för att fastställa huruvida det mottagna meddelandet är ett signaleringsmeddelande.

3. Metoden enligt krav 1 eller 2, vidare omfattande följande steg vilka utförs före det att det första signaleringsmeddelandet mottas: att fördefiniera ett antal hårda tillstånd, där varje hårt tillstånd är relaterat till ett specifikt signaleringsmeddelande, att associera varje hårt tillstånd med en unik identifierare, att lagra de hårda tillstånden och deras associerade identifierare i en lagringsenhet i den första noden och i en lagringsenhet i den andra noden.

4. Metoden enligt krav 3, i vilken det mottagna signaleringsmeddelandet är något av de fördefinierade hårda tillstånden vidare omfattande stegen att: hitta (303) identifieraren associerad med det relaterade hårda tillståndet i lagringsenheten i den första noden.

5. Metoden enligt krav 4, vidare omfattande, efter överföringssteget, steget att det första hårda tillståndet (401) utlöser ett andra hårt tillstånd (402). P11339SE . V l « t n 15

6. 25 . . , . . . . . « t »q 12 o. .vietoden enligt krav 4, vilken metod vidare efter överföringssteget omfattar det första hårda tillståndet (501) utlöser en repetition av det första hårda tillståndet (502) inom fördefinierade tidsintervall, och att motta ett signaleringsmeddelande (506) som stoppar repeterandet av det första hårda tillståndet.

7. Ett kommunikationssystem användande lnternetprotokollserien TCP/IP, innefattande en första nod (601) och en andra nod (602), där den första noden är förbunden med den andra noden genom en punkt-till-punkt-länk (603), varvid systemet innefattar organ för att överföra signaleringsmeddelanden från den första noden (601) till den andra noden (602), kännetecknat av att den första noden (601) har organ för att ta emot och identifiera (606) ett första och ett andra signaleringsmeddelande , den första noden (601) har organ för att associera (604) det första signaleringsmeddelandet med en identifierare, den första noden (601) har en lagringsenhet (605) för att lagra det första signaleringsmeddelandet och den associerade identifieraren, den första noden har organ för att överföra det första signaleringsmeddelandet och den associerade identifieraren till den andra noden, den andra noden (602) har en lagringsenhet (609) för att lagra det första signaleringsmeddelandet och den associerade identifieraren, den första noden har organ för att identifiera det andra mottagna signaleringsmeddelandet som innefattande samma information som det första signaleringsmeddelandet, P11339SE . . « ' > . 15 20 521 'I/išt) '''' " 13 den första noden (601) har organ för att ersätta (607) det andra signaleringsmeddelandet med den associerade identifieraren, den första noden har organ för att överföra den associerade identifieraren till den andra noden, och den andra noden (602) har organ för att återskapa (610) det andra signaleringsmeddelandet med hjälp av den associerade identifieraren och lagringsenheten iden andra noden.

8. Kommunikationssystemet enligt krav 7, kännetecknat av att mottagna signaleringsmeddelanden är associerade med ett specifikt portnummer, vilket således möjliggör för den första noden att identifiera ett mottaget meddelande såsom varande ett signaleringsmeddelande genom att kontrollera dess portnummer.

9. Kommunikationssystemet enligt krav 7 eller 8, kännetecknat av att den första noden och den andra noden har organ för att lagra ett antal fördefinierade hårda tillstånd, där varje hårt tillstånd är relaterat till ett specifikt signaleringsmeddelande, associerat med en identifierare.

10. Kommunikationssystemet enligt krav 9, kännetecknat av att den andra noden har organ för att utlösa ett andra hårt tillstånd från det första tillståndet.

11. Kommunikationssystemet enligt krav 9, kännetecknat av att P11339SE i. th; 15 20 r. n.. -» .H- 52 700 14 den andra noden har organ för att utlösa en repetition av det första hårda tillståndet, inom fördefinierade tidsintervall.

12. En nod (601) i ett kommunikationssystem som använder internetprotokollserien TCP/lP, vilken nod (601) är förbunden åtminstone med en andra nod (602) genom en punkt-till-punkt-länk (603), varvid noden har organ för att överföra signaleringsmeddelanden till den andra noden kännetecknad av att noden (601) har organ (606) för att motta och identifiera ett första och ett andra signaleringsmeddelande, organ (604) för att associera det första signaleringsmeddelandet med en identifierare, organ (605) för att lagra det första signaleringsmeddelandet och den associerade identifieraren, organ (608) för att överföra det första signaleringsmeddelandet och den associerade identifieraren, organ för att identifiera det andra signaleringsmeddelandet som innefattande samma information som det första signaleringsmeddelandet, organ (607) för att ersätta det andra signaleringsmeddelandet med identifieraren, och organ (608) för att överföra den associerade identifieraren till den andra noden. P11339SE v . . - »q 10 » | ~ » f v , . ~ Å . .

13. En nod (602) i ett kommunikationssystem som använder internetprotokollserien TCP/IP, vilken nod (602) är förbunden åtminstone med en första nod (601) genom en punkt-till-punkt-länk (603), varvid noden har organ för att ta emot signaleringsmeddelanden från den första noden, kännetecknad av att noden har organ för att ta emot ett första meddelande och en associerad identifierare, organ för att lagra (609) det första meddelandet och den associerade identifieraren, och organ för att återskapa (610) ett andra meddelande med hjälp av den associerade identifieraren och lagringsorganet, där det andra meddelandet innefattar samma information som det första meddelandet och vid överföring från den första noden blivit ersatt med den associerade identifieraren. P11339SE . , . , . .