CN101137089B - 一种稳健头标压缩过程中设置时间间隔值的方法及压缩器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稳健头标压缩过程中设置时间间隔值的方法，应用于压缩器中，包括步骤有：在预定时间段内，分别计算若干相邻分组报文到达的时间间隔值；统计所计算的各时间间隔值的出现次数；将出现次数最多的时间间隔值设置为稳健头标压缩过程中的时间间隔参考值。相应地，本发明还提供一种稳健头标压缩过程中设置时间间隔值的压缩器。本发明综合考虑分组报文到达时间出现的扰动变化，降低了对报文头标压缩和解压缩的失败率，提高了系统的稳健性。并且，本发明在预定更新周期内更新存储器中保存的时间间隔值，以动态反映最新的数据变化情况，从而保证时间间隔参考值的准确性。

Description

一种稳健头标压缩过程中设置时间间隔值的方法及压缩器

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种ROHC(Robust Header Compression，稳健头标压缩)过程中设置TIME-STRIDE(时间间隔)值的方法及压缩器。

背景技术

3G(Third Generation，第三代移动通信)技术已经成为全球最关注的通信技术之一，作为一种新的通信技术，3G不仅支持传统的电路交换，同时还支持分组交换。而对于3G以后的一些技术，如B3G(Beyond 3G，后第三代移动通信)技术和WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access，微波存取全球互通)技术等，都已经转向以分组交换为主，即主要支持IP(Internet Protocol，因特网协议)技术。

对于语音等多媒体应用而言，IP技术可以带来成本的降低，但是按照传统的IP格式来传送语音，由于语音数据承载在RTP(Real Time Protocol，实时传输协议)和UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)协议上，相对于语音净荷而言，RTP/UDP/IP报文有很大的头标开销，这对于无线空口资源来说会带来很大的浪费。因此，IETF(Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组)引入了ROHC技术，对RTP/UDP/IP头标进行压缩，以提高网络数据的传输效率。ROHC最高可以将40字节的头标压缩至1个字节，使得实际的带宽利用率从20％～30％提高到90％以上。

ROHC主要采用W-LSB(Window-Based Least Significant Bits，基于窗口的最小重要位)算法来压缩RTP头标中的SN(Sequence Number，序列号)域，利用相邻分组报文之间的关联性，压缩端只传送16比特(bit)的SN的低K个比特，解压缩端利用这K个比特，根据双方事先建立起来的关联信息(Context)，利用相关的解压缩算法就可以解压缩SN。WLSB算法是一种较为通用的算法，它不仅可以压缩SN，还可以压缩IP头标的IP-ID(IP Identifier，互联网标识符)和RTP头标的TS(Timestamp，时间戳)。

针对RTP头标的TS域，ROHC协议组还定义另外一种更高效的压缩算法，即Timer-Based(基于定时器)压缩算法，Timer-Based算法的主要依据是通过估算最大的信道抖动和记录分组报文的到达时间间隔，然后通过压缩算法计算出可以传送的最小比特数。Timer-Based算法可以忽略语音通话时的静音状态，并且允许压缩器和解压缩器双方时钟的不同步。

对于多媒体技术而言，由于其采样速率是一定的，在信源端生成包的时间间隔也是固定的，因此相邻分组报文之间的时间戳TS的增长总是一个固定值。时间间隔值是一个步长值，表示两个相邻分组报文之间时间间隔，在通常的多媒体应用中，时间间隔值也是一个恒定值，它与TS的增长是一致的。但是因为通信系统中不可避免的存在扰动，如果整个过程中将时间间隔值作为一个固定值来处理所有TS的压缩，将不能消除扰动带来的影响。因此，在ROHC压缩过程中采用Timer-Based算法压缩TS域时，如果高层不指定具体的时间间隔值，压缩器必须动态计算时间间隔值，计算得到的值还必须反映一段时间内时间间隔的变化趋势。

现有ROHC压缩过程中没有综合考虑分组报文到达时间出现的扰动变化，使得压缩RTP头标的失败率高，造成系统稳健性不高，在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种稳健头标压缩过程中设置时间间隔值的方法和压缩器，以降低对报文头标压缩和解压缩的失败率，进而提高系统的稳健性。

为了实现上述目的，本发明提供一种稳健头标压缩过程中设置时间间隔值的方法，应用于压缩器中，包括如下步骤：

A、在预定时间段内，分别计算若干相邻分组报文到达的时间间隔值；

B、统计所计算的各时间间隔值的出现次数；

C、将出现次数最多的时间间隔值设置为稳健头标压缩过程中的时间间隔参考值。

根据本发明的方法，所述压缩器中设置有多个存储器，并为每个存储器配置计数器，

所述步骤B又包括，通过各存储器分别保存不同的时间间隔值，并通过各计数器来统计其对应的存储器保存的时间间隔值的出现次数；

所述步骤C又包括，将出现次数最多的时间间隔值保存在压缩器和解压缩器的关联信息中，作为稳健头标压缩和解压缩的时间间隔参考值。

根据本发明的方法，所述步骤B还包括：

B1、遍历本地所有的存储器，判断当前计算的时间间隔值是否出现过，若出现过则执行步骤B3，否则执行步骤B2；

B2、将新时间间隔值保存到相应存储器中，并执行步骤B3；

B3、通过存储该时间间隔值的存储器所配置的计数器，统计更新该时间间隔值的出现次数。

根据本发明的方法，所述步骤B2进一步包括：

如果当前有空闲的存储器，则将该新时间间隔值保存到一空闲存储器中；

如果当前没有空闲的存储器，则将该新时间间隔值覆盖保存到存储出现次数最少的时间间隔值的存储器中。

根据本发明的方法，所述压缩器中还设置有定时器，所述步骤C之后还包括：

D、判断定时器设定的更新周期是否已到，若更新周期已到，则仅保留出现次数最多的时间间隔值，而清空其余存储器中保存的时间间隔值；否则返回到步骤A，重新计算下一个时间间隔值。

根据本发明的方法，所述步骤A之前还包括，根据业务特性设置稳健头标压缩过程中的默认时间间隔值；以及

所述步骤A还包括，根据本地时钟来计算若干相邻分组报文到达的时间间隔值，且所述本地时钟根据需要来设置时钟精度。

根据本发明的方法，所述稳健头标压缩过程用于压缩实时传输协议头标的时间戳。

本发明还提供一种稳健头标压缩过程中设置时间间隔值的压缩器，包括：

时间间隔计算模块，用于在预定时间段内，分别计算若干相邻分组报文到达的时间间隔值；

统计模块，用于统计所计算的各时间间隔值的出现次数；

设置模块，用于将出现次数最多的时间间隔值设为稳健头标压缩过程中的时间间隔参考值。

根据本发明的压缩器，所述统计模块包括多个存储器，并且每个存储器配置有计数器，所述各存储器用于分别保存不同的时间间隔值，所述各计数器用于统计其对应的存储器保存的时间间隔值的出现次数；

所述设置模块，用于将出现次数最多的时间间隔值保存在压缩器和解压缩器的关联信息中，作为稳健头标压缩和解压缩的时间间隔参考值。

根据本发明的压缩器，所述压缩器还包括定时器和更新模块，

所述定时器，用于设定时间间隔值的更新周期；

所述更新模块，用于在所述更新周期已到时，仅保留出现次数最多的时间间隔值，而清空其余存储器中保存的时间间隔值。

本发明综合考虑分组报文到达时间出现的扰动变化，在预定时间段内计算并统计若干相邻分组报文到达的时间间隔值，将出现次数最多的时间间隔值设置为稳健头标压缩过程中的时间间隔参考值。从而降低对报文头标压缩和解压缩的失败率，具体的是降低了RTP头标中时间戳TS的压缩和解压缩的失败率，进而提高了系统的稳健性。并且，本发明在预定更新周期内更新存储器中保存的时间间隔值，以动态反映最新的数据变化情况，从而保证时间间隔参考值的准确性。此外，本发明提出的设置时间间隔值的方法较为简单，并且对系统适配能力较强。

附图说明

图1是本发明稳健头标压缩过程中设置时间间隔值的压缩器结构示意图；

图2是本发明提供的稳健头标压缩过程中设置时间间隔值的方法流程图；

图3是本发明一优选实施例中设置时间间隔值的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

通过抓取大量分组报文，分析它们的到达时间，运用数学统计分析工具MINITAB对一段时间内相邻分组报文到达的时间间隔值(TIME-STRIDE)进行统计，发现90％以上的时间间隔值都集中在某一个区域，其余区域的变化则比较平缓。有鉴于此，本发明基本思想是：计算并统计不同的时间间隔值，将其中出现次数最多的时间间隔值作为稳健头标压缩过程中的时间间隔参考值。

图1示出了本发明所提供的稳健头标压缩过程中设置时间间隔值的压缩器结构，这里的稳健压缩过程主要用于压缩RTP头标的时间戳TS，该压缩器1主要包括有时间间隔计算模块10、统计模块20以及设置模块30，其中：

时间间隔计算模块10，用于在预定时间段内，分别计算若干相邻分组报文到达的时间间隔值。这里的预定时间段可根据业务或系统特性来预先设定。

统计模块20，用于统计时间间隔计算模块10所计算的各时间间隔值的出现次数，即统计相等的时间间隔值的出现次数。优选的是，该统计模块20包括有多个存储器21，并为每个存储器21配置计数器22。各存储器21分别保存不同的时间间隔值，而各计数器22用于统计其对应的存储器21保存的时间间隔值的出现次数。通常情况下，存储器21的个数是20～30个左右，并为每个存储器21配置一个计数器22，即存储器21和计数器22两者为一一对应关系。

设置模块30，用于将出现次数最多的时间间隔值设为稳健头标压缩过程中的时间间隔参考值。优选的是，将出现次数最多的时间间隔值保存在压缩器和解压缩器的关联信息(Context)中，作为稳健头标压缩和解压缩的时间间隔参考值。

本发明综合考虑分组报文到达时间出现的扰动变化，当上层不指定具体的时间间隔值时，本发明的压缩器1在预定时间段内，动态计算并统计若干相邻分组报文到达的时间间隔值，将出现次数最多的时间间隔值作为稳健头标压缩和解压缩的时间间隔参考值，本发明尤其适用于扰动性变化不是很剧烈的环境，其可以明显降低实际头标压缩和解压缩的失败率，使得系统的稳健性得以显著提高。

优选的是，本发明的压缩器1还可包括定时器40和更新模块50，其中：

定时器40，用于设定时间间隔值的更新周期，也就是各存储器21中存储的时间间隔值在更新周期内要更新一次，以及时反映短期内数据的变化情况。

更新模块50，用于在更新周期已到时，仅保留出现次数最多的时间间隔值，除了保存该出现次数最多的时间间隔值的存储器21不变外，清空其余存储器21中保存的时间间隔值。

本发明根据业务特性或系统性能设定一更新周期，压缩器1在定时器40设定的更新周期内更新一次存储器21中保存的时间间隔值，仅保留出现次数最多的时间间隔值，而清空其余存储器21中保存的时间间隔值，以动态反映数据最新变化趋势，进而最大程度地保证时间间隔参考值的准确性。

本发明还提供一种简单的稳健头标压缩过程中设置时间间隔值的方法，应用于上述压缩器1中，具体步骤结合图1和图2描述如下：

步骤S201中，在预定时间段内，分别计算若干相邻分组报文到达的时间间隔值。

压缩器1的时间间隔模块10根据本地时钟来计算若干相邻分组报文到达的时间间隔值，所述本地时钟根据需要来设置时钟精度。因为不论是移动终端还是基站的时钟精度都比较高，为了避免计算时间间隔值的时间单位过于精细，导致数据切换过于频繁，容易导致存储时间间隔值的存储器21空间不够的情况发生，压缩器1有必要降低时间间隔值的时间单位。同时，过于精细的时间单位对于最后压缩器1编码时计算需要传送的比特数也没有太大的帮助。因此本地时钟的时钟精度可以相对设置较大一点，如在VoIP(Voice Over IP，IP网上传输话音)业务中可以将时钟精度设置为5ms。

优选的是，所述步骤S201之前还可包括，压缩器1根据业务特性设置稳健头标压缩过程中的默认时间间隔值。例如，当提供VoIP业务时，压缩器1根据VoIP业务特性，将该默认时间间隔值设置为20ms。

步骤S202中，统计所计算的各时间间隔值的出现次数。

优选的，所述压缩器1的统计模块20中设置有多个存储器21，并为每个存储器21配置一个计数器22。通过各存储器21分别保存不同的时间间隔值，并通过各计数器22来统计其对应的存储器21保存的时间间隔值的出现次数。

在本步骤中，压缩器1的统计模块20遍历本地所有的存储器21，判断当前计算的时间间隔值是否出现过，若该时间间隔值出现过，则存储该时间间隔值的存储器21的计数器22进行统计更新，累计加1，以及时统计更新该时间间隔值的出现次数；否则，统计模块20将该新时间间隔值保存到相应存储器21中，例如分配一个空闲的存储器21来保存该新时间间隔值。

步骤S203中，将出现次数最多的时间间隔值设置为稳健头标压缩过程中的时间间隔参考值。

压缩器1的设置模块30选择出现次数最多的时间间隔值作为基准时间间隔值，将其保存在压缩器和解压缩器的关联信息中，作为稳健头标压缩和解压缩的时间间隔参考值。

优选的是，所述压缩器1中还设置有定时器40，该步骤S203之后还可包括：在定时器40设定的更新周期内，通过更新模块50更新一次存储器21中存储的时间间隔值，仅保留出现次数最多的时间间隔值，而清空其余存储器21中保存的时间间隔值。所述定时器40可根据业务特性或系统性能来设置更新周期，例如提供的是VoIP业务时，定时器40可将更新周期设置为20s。

图3是本发明一优选实施例中的稳健头标压缩过程中设置时间间隔值的方法流程图，该稳健头标压缩过程是采用Timer-Based(基于定时器)算法来压缩RTP头标的时间戳TS，其具体步骤结合图1描述如下：

步骤S301中，压缩器1根据业务特性确定一个默认的时间间隔值，对于VoIP业务而言，时间间隔值的默认值一般为20ms。

步骤S302中，确定在压缩器1的统计模块20中设置N个存储器21，用于保存不同的时间间隔值；并为每一个存储器21配置一个计数器22，用于统计当前时间间隔值的出现次数。

步骤S303中，压缩器1的时间间隔计算模块10根据本地时钟计算相邻分组报文到达的时间间隔值。在本发明中，本地时钟可以根据实际需要和条件设置时钟精度。如在VoIP业务中可以将时钟精度设置为5ms。

步骤S304中，压缩器1的统计模块20遍历本地所有的存储器21，判断当前计算的时间间隔值是否出现过，若该时间间隔值出现过则执行步骤S308；否则，执行步骤S305。

步骤S305中，当前计算出的时间间隔值是没有出现过的新时间间隔值，压缩器1必须保留这个值，则统计模块20判断当前是否还有空闲的存储器21，若有则执行步骤S307；否则，执行步骤S306。

步骤S306中，如果没有空闲的存储器21，统计模块20将该新时间间隔值覆盖保存到存储出现次数最少的时间间隔值的存储器21中，这样可以保证时间间隔数值的更新更有效。

步骤S307中，如果有空闲的存储器21，统计模块20分配一个空闲的存储器21，将新时间间隔值保存到所分配的空闲存储器21中。

步骤S308中，存储时间间隔值的存储器21的计数器22进行统计更新，累计加1，以更新该时间间隔值的出现次数。

步骤S309中，统计出现次数的最多和最少的时间间隔值，压缩器1的设置模块30将出现次数最多的时间间隔值用作参考值进行压缩和解压缩；而对于出现次数最少的时间间隔值，则用于当压缩器1的统计模块20判断没有空闲存储器21时，用新时间间隔值覆盖这个出现次数最少的时间间隔值。

步骤S310中，压缩器1的设置模块30选择所有存储器21中时间间隔值出现次数最多的设置为时间间隔参考值，用于RTP头标中时间戳的压缩操作；并且压缩器1会将这个时间间隔值参考值传递给解压缩器，以用于相应的RTP头标中时间戳的解压缩操作。

步骤S311中，压缩器1的更新模块50判断定时器40设定的更新周期是否已到，若没有到，则返回到步骤S303重新计算下一个时间间隔值；否则执行步骤S312。为了防止以前老的数据过长时间占据存储器21，使压缩能够及时跟踪短期内数据的变化情况，压缩器1在工作一个时间周期之后必须将以前的数据清空掉，只保存前面出现次数最多的一个时间间隔值，并跳转到下一个较稳定的状态，并通知解压缩器相关时间间隔值已经更新。

步骤S312中，所述更新周期到了之后，更新模块50仅保留出现次数最多的时间间隔值，而清空其余存储器21中保存的时间间隔值，然后跳转到步骤S303，开始计算下一个新的时间间隔值。

综上可知，本发明综合考虑分组报文到达时间出现的扰动变化，在预定时间段内计算并统计若干相邻分组报文到达的时间间隔值，将出现次数最多的时间间隔值设置为稳健头标压缩过程中的时间间隔参考值。从而降低对报文头标压缩和解压缩的失败率，具体的是降低了RTP头标中时间戳TS的压缩和解压缩的失败率，进而提高了系统的稳健性。并且，本发明在预定更新周期内更新存储器中保存的时间间隔值，以动态反映最新的数据变化情况，从而保证时间间隔参考值的准确性。此外，本发明提出的设置时间间隔值的方法较为简单，并且对系统适配能力较强。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种稳健头标压缩过程中设置时间间隔值的方法，应用于压缩器中，其特征在于，包括如下步骤：

A、在预定时间段内，分别计算若干相邻分组报文到达的时间间隔值；

B、统计所计算的各时间间隔值的出现次数；

C、将出现次数最多的时间间隔值设置为稳健头标压缩过程中的时间间隔参考值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压缩器中设置有多个存储器，并为每个存储器配置计数器，

所述步骤B具体包括，通过各存储器分别保存不同的时间间隔值，并通过各计数器来统计其对应的存储器保存的时间间隔值的出现次数；

所述步骤C具体包括，将出现次数最多的时间间隔值保存在压缩器和解压缩器的关联信息中，作为稳健头标压缩和解压缩的时间间隔参考值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

B1、遍历本地所有的存储器，判断当前计算的时间间隔值是否出现过，若出现过则执行步骤B3，否则执行步骤B2；

B2、将新时间间隔值保存到相应存储器中，并执行步骤B3；

B3、通过存储当前计算的时间间隔值的存储器所配置的计数器，统计更新当前计算的时间间隔值的出现次数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤B2进一步包括：

如果当前有空闲的存储器，则将该新时间间隔值保存到一空闲存储器中；

如果当前没有空闲的存储器，则将该新时间间隔值覆盖保存到存储出现次数最少的时间间隔值的存储器中。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述压缩器中还设置有定时器，所述步骤C之后还包括：

D、判断定时器设定的更新周期是否已到，若更新周期已到，则仅保留出现次数最多的时间间隔值，而清空其余存储器中保存的时间间隔值；否则返回到步骤A，重新计算下一个时间间隔值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括，根据业务特性设置稳健头标压缩过程中的默认时间间隔值；以及

所述步骤A具体包括，根据本地时钟来计算若干相邻分组报文到达的时间间隔值，且所述本地时钟根据需要来设置时钟精度。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稳健头标压缩过程用于压缩实时传输协议头标的时间戳。

8.一种实现权利要求如1～7任一项所述方法的压缩器，其特征在于，包括：

时间间隔计算模块，用于在预定时间段内，分别计算若干相邻分组报文到达的时间间隔值；

统计模块，用于统计所计算的各时间间隔值的出现次数；

设置模块，用于将出现次数最多的时间间隔值设为稳健头标压缩过程中的时间间隔参考值。

9.根据权利要求8所述的压缩器，其特征在于，所述统计模块包括多个存储器，并且每个存储器配置有计数器，所述各存储器用于分别保存不同的时间间隔值，所述各计数器用于统计其对应的存储器保存的时间间隔值的出现次数；

所述设置模块，用于将出现次数最多的时间间隔值保存在压缩器和解压缩器的关联信息中，作为稳健头标压缩和解压缩的时间间隔参考值。

10.根据权利要求9所述的压缩器，其特征在于，所述压缩器还包括定时器和更新模块，

所述定时器，用于设定时间间隔值的更新周期；

所述更新模块，用于在所述更新周期已到时，仅保留出现次数最多的时间间隔值，而清空其余存储器中保存的时间间隔值。

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