CN102439942B - 用于支持具有可变帧大小的链路上的较高数据速率的设备和方法 - Google Patents

Abstract

用于在采用可变帧大小的通信链路内有效地传送IP数据报的方法和设备将IP数据报捆绑为数据有效负载。确定可配合于当前帧大小内的数据报的数目，产生丛标头，其指示所述丛标头与经捆绑IP数据报相关联，所述丛标头包含用于拆开经捆绑IP数据报的信息。将所述丛标头加入到一个或一个以上IP数据报以形成数据有效负载，在帧标头中不指示所述帧包含经捆绑IP数据报的情况下将所述数据有效负载作为帧有效负载进行传送。所述丛标头中的信息使得接收器处理器能够从所述帧有效负载提取所述IP数据报而无需修改所述帧标头。丛标头可在每一IP数据报的前面，或者一个丛标头可在所述帧有效负载中包含映射IP数据报。

Description

用于支持具有可变帧大小的链路上的较高数据速率的设备和方法

技术领域

本发明涉及数字通信方法，且更特定来说，涉及用于支持支持可变帧大小的链路上的高数据速率的方法。

背景技术

有线和无线数据通信技术的进步正在迅速地增加通信网络的数据速率和能力。正在实施新的高速数据链路，其将可由移动装置和个人计算机接入。用于新的高速数据链路的通信链路层帧常常很大，几千字节或更大。尽管链路层帧的大小增加，但数据通过量可仍有限，因为在帧中输送到因特网协议(IP)包的大小有限。出于所有实际目的，IP包的最大大小为约1514字节。因特网上的最常用链路层IEEE标准802.3强加此限制。由于大多数链路层要求每帧发射一个IP数据报，因此存在很多未使用的带宽。

数据通过量还受到帧可发射的频率的限制。虽然通过高速链路实现的帧大小可为可变的，但帧速率可固定。对于帧速率固定但链路层帧的大小由当前射频(RF)条件确定的无线链路来说情况通常如此。当RF条件有利时，无线链路可实施较大帧大小。在此些网络中，通过以固定帧速率发射较大数据块而(在链路层处)实现高数据速率。然而，当传送大小通常限于约1514字节的IP数据报时，固定帧速率是限制因素。在此情况下，即使物理层因为RF条件有利而可支持较大帧，IP数据发射也限于1514字节包，进而限制在任一个帧中可发射的数据量。因此，对于100μs(即，10,000帧/秒)的链路层帧速率，能够以40兆字节/秒(MBPS)发射数据的高速链路仍将限于仅15MBPS的IP数据。

发明内容

各种实施例实现在支持可变帧大小的链路上较有效地发射IP数据，进而在链路条件准许使用较大帧大小时实现较高数据发射速率。确定通信连路采用的当前帧大小。确定可配合于当前帧大小内的等待发射的IP数据报的数目。产生丛标头，其包含指示所述丛标头与经捆绑IP数据报相关联的信息。所述丛标头还包含用于拆开经捆绑IP数据报的信息。将所述丛标头加入到一个或一个以上IP数据报以形成数据有效负载。随后在帧标头中不指示所述帧包含经捆绑IP数据报的情况下将所述数据有效负载作为通信链路帧的有效负载进行传送。所述丛标头内提供的信息指示帧有效负载含有经捆绑IP数据报，且使得接收器处理器能够从所述有效负载提取所述IP数据报。可为每一IP数据报提供丛标头，或者单个丛标头可包含捆绑于帧有效负载中的所有IP数据报的映射。

附图说明

并入本文且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的示范性实施例，且连同上文给出的一般描述和下文给出的详细描述一起用以阐释本发明的特征。

图1A和图1B是说明用于将IP数据报捆绑为具有捆绑启用(1A)和停用(1B)的链路帧的方法的消息包图。

图2A和图2B是说明用于将IP数据报捆绑为具有捆绑启用(2A)和停用(2B)的链路帧的实施例的消息包图。

图3A和图3B是说明用于将IP数据报捆绑为具有捆绑启用(3A)和停用(3B)的链路帧的替代实施例的消息包图。

图4是说明根据图2A中说明的实施例的用于将IP数据报捆绑为链路帧的实施例方法的过程流程图。

图5是说明根据图2A中说明的实施例的用于将IP数据报捆绑为链路帧的替代实施例方法的过程流程图。

图6是说明用于拆开根据图2A中说明的实施例格式化的经捆绑IP数据报的实施例方法的过程流程图。

图7是说明根据图3A中说明的实施例的用于将IP数据报捆绑为链路帧的实施例方法的过程流程图。

图8是说明用于拆开根据图3A中说明的实施例格式化的经捆绑IP数据报的实施例方法的过程流程图。

图9是说明实施例实施方案的硬件/软件架构图。

图10是适合于实施各种实施例的移动装置的组件框图。

图11是适合于实施各种实施例的计算机的组件框图。

图12是说明适合于实施各种实施例的通信网络的通信系统图。

具体实施方式

将参看附图详细描述各种实施例。只要可能，在全部图中将使用相同参考标号来指代相同或相似部分。对特定实例和实施方案做出的参考是用于说明性目的，且既定不限制本发明或权利要求书的范围。

在本描述中，在本文中使用术语“示范性”来表示“充当实例、例子或说明”。本文描述为“示范性”的任一实施方案均不一定解释为比其它实施方案优选或有利。

如本文使用，术语“计算机”和“计算机系统”既定涵盖可能存在或将来将开发的任一形式的可编程计算机，包含(例如)个人计算机、膝上型计算机、移动计算装置(例如，蜂窝式电话、个人数据助理(PDA)、掌上型计算机和多功能移动装置)、主机计算机、服务器以及集成计算系统。计算机通常包含耦合到存储器电路的软件可编程处理器，但可进一步包含下文参看图10和图11描述的组件。

如通信技术中众所周知，以IP格式经由因特网发射的信息通常被分解为若干包，所述包在IP数据报中发射。IP数据报包含数据有效负载，其前面是包含目的地和接收地址的标头，且包含关于有效负载的信息以使得目的地处理器能够将相关有效负载链接在一起以重建原始消息。

IP数据报是经由包含因特网的各种网络在对每一特定类型的通信链路唯一的通信包中进行传送。在通信技术中，通信链路以及与链路相关联的软件过程和通信链路协议称为“链路层”。通常，通信链路以块来传送数据，所述块以标头开始且可以末端标记结束，所述块称为帧。出于清楚起见，在实施例的描述中和权利要求书中使用术语“帧”来指代通信链路层帧。帧包含本文称为“帧标头”的标头部分，以及本文称为“帧有效负载”的数据有效负载区段。当正在通过链路层发射IP数据报时，IP数据报包含于帧有效负载中。帧经由物理层发射，物理层指代作为经由导线传导的一系列电信号或在收发器之间发射的RF信号来发射信息的电路。

IP协议准许IP数据报穿过多种不同通信链路(即，不同的链路层)一直到达目的地计算机。举例来说，IP数据报可经由无线通信链路行进到接收器，接收器经由局域网将其传送到服务器，在服务器处其经由因特网传输到目的地计算机。使IP数据报的组合和处理与发射其的通信链路分离的此能力已经帮助让因特网非常流行。

由高速数据链路提供的即时宽带通信对个人计算装置的益处当前受到置于IP数据报上的大小限制的限制。在IEEE标准802.3将IP数据报有效地限于约1514个字节的情况下，最大发射数据速率受到通信链路的帧速率的限制。典型的无线链路具有固定帧速率，即使RF条件准许时可增加帧大小也是如此。因此，具有100μs(即，10,000帧/秒)的帧速率的能够以高达40MBPS进行发射的无线数据链路仍将限于仅15MBPS的IP数据。

为了克服此限制，各种实施例实现将多个IP数据报(即，包含其标头的IP包)捆绑为单个较大帧以用于经由高速数据链路发射。由于高速链路中的帧大小可变化，意味着帧的大小常常响应于链路质量(例如，通信链路上的噪声或在所接收帧中检测到的错误率)而改变，因此在单个帧中可捆绑的IP数据报的数目可在帧之间调整。实施例在对链路层硬件/软件或IP层软件具有最小影响的情况下实现捆绑，从而允许经由高速链路的IP通信速度的显著增加而无需对通信基础结构或基本链路协议的显著改变。

总的来说，各种实施例可通过在已通过IP协议层组合IP数据报之后且在将IP数据报传递到链路层以用于发射之前实施捆绑过程来实现捆绑。这使得能够在不改变IP数据报或帧的标头或处理的情况下实现IP数据报捆绑。此捆绑是通过在单个帧有效负载内发射经捆绑数据有效负载之前将若干IP数据报和一个或一个以上丛标头组合为经捆绑数据有效负载来实现的。所述一个或一个以上丛标头定位于经捆绑数据有效负载内的一位置处，且含有信息以使得拆开帧有效负载的接收处理器可辨识且分离出IP数据报。从经捆绑数据有效负载恢复的经分离IP数据报可随后传递到IP协议层软件且由其处理，如同数据报已用普通方式(即，每帧一个IP数据链路)接收。从链路层接收到的不包含经捆绑IP数据报的数据有效负载不受影响，且因此以普通方式经处理。从链路层接收到的仅包含单个IP数据报的数据有效负载(即，来自未发射经捆绑IP数据报的帧的有效负载)类似地不受影响，且因此以与当前协议和实施方案一致的普通方式经处理。

本文描述的实施例包含用于在帧有效负载内识别和区分经捆绑IP数据报的两种不同方法。在第一方法中，经捆绑数据有效负载包含邻近于每一IP数据报而定位的丛标头，使得处理软件可辨识出如丛标头中指定的后面的字节块含有IP数据报。在第二方法中，经捆绑数据有效负载包含定位于所有IP数据报的前面的单个丛标头，其将有效负载识别为一丛IP数据报且提供映射以使得处理软件能够将所接收的经捆绑数据有效负载剖析为其组成的IP数据报。尽管以下描述集中于这两种实施例方法，但在不脱离如权利要求书中界定的本发明的精神和范围的情况下可实施其它方法以用于将IP数据报捆绑为可变帧。

用于增加高速链路上的数据通过量的一种方法是将多个IP数据报捆绑为若干帧。然而，此简单方法将导致若干实施问题，所述问题有可能减少而不是增加数据通过量且增加实施复杂性。可变长度帧可能不匹配于经捆绑IP数据报的大小，因为简单地捆绑IP数据报将导致数据报在单独的帧中被分段和发射。虽然可实现IP包分段，但此些方法可能在发射前和接收后处理方面增加复杂性，且需要发射额外数据以使得能够重新组合经分段的包。由于帧大小是可变的且可能响应于通信链路特性而频繁改变，因此此问题无法通过指定经捆绑为帧的IP数据报的固定数目来解决。此外，当帧大小下降到小于两个IP数据报的长度的某个大小时，捆绑IP数据报将减小总数据通过量。因此，例如响应于经协商或配置的链路设定而总是实施IP捆绑的解决方案是不合意的。

在图1A和图1B中说明用于以逐个帧为基础将IP数据报捆绑为若干帧的第一方法。在此方法中，链路帧标头1内的一位经保留用于识别帧的有效负载2是否包含经捆绑IP数据报。帧标头内的任一可用位均可用于此目的。如果如图1A中所示的帧标头1中所指示，此“帧捆绑启用”位经设定从而指示启用捆绑，那么帧有效负载2将包含两个或两个以上IP数据报4、6。每一IP数据报4、6的前面可为丛标头3、5，其指示随后的IP数据报的长度。通过此结构，接收处理器将由帧标头中的特定帧捆绑启用位告知所接收的帧有效负载包含经捆绑IP数据报，且根据所述信息而被告知寻找帧有效负载2内的丛标头3以便确定有多少随后的字节与经捆绑IP数据报4相关联。因此，接收处理器可读取帧有效负载2，且使用丛标头3、5信息来提取出对应的IP数据报4、6。在其中已停用IP包捆绑的帧中，帧捆绑启用位将不在帧标头7中设定，这告知接收处理器帧有效负载仅包含单个IP数据报4，如图1B中说明。

虽然此方法实现可采用除了IPv4或IPv6之外的输送协议的若干IP数据报的捆绑，但其要求链路层界定帧标头位以指示捆绑正在发生。此帧标头帧捆绑启用位要求对链路层的修改，其可能并不与现有的链路层软件和硬件向后兼容。另外，此方法要求向在帧标头中不具有用于此目的的备用位的协议(例如，EVDO)中的帧标头添加位。添加此额外位对于无线链路层可成问题，因为无线通信链路经设计以最小化标头的大小。在无线链路层的情况下，再添加一个位可能迫使链路层标头大得多或显著增加其处理复杂性。因此，虽然图1A和图1B中说明的方法将实现以逐个帧为基础的IP数据报捆绑，但所述方法具有可限制其采用或性能的缺点。

各种实施例提供了替代解决方案，其不修改链路帧标头也不向链路层软件强加将IP数据报捆绑为帧有效负载的负担。在图2A、图2b和图3A、图3B中分别说明两个实施例。

在图2A和图2B中说明的第一实施例中，以相应的丛标头14、18捆绑IP数据报16、20以形成数据块，所述数据块被提供到链路层以作为下一帧10的有效负载来发射。这些图将帧10说明为包含帧标头12和帧有效负载13的块。帧有效负载13当在帧10中实施捆绑时(图2A)包含若干IP数据报16、20，或当未实施捆绑时(图2B)包含单个IP数据报16。不存在指示帧有效负载13包含经捆绑IP数据包所需的对帧标头12的修改。而是将每一IP数据报16、20与前面的将自身识别为丛标头的丛标头14、18组合。在特定实施方案中，丛标头14中的最高有效位被设定为“1”，其指示丛标头不是IP数据报标头。这是因为IPv4和IPv6协议要求IP包标头中的最高有效位等于“0”。更特定来说，IPv4要求第一四位组(即，前四个位)等于“4”(即，0100)，且IPv6要求第一四位组等于“6”(即，0110)。因此，通过将最高有效位设定为“1”，可告知接收处理器读取丛标头14的内容以确定如何剖析帧有效负载13以恢复经捆绑IP数据报。举例来说，如果将丛标头14中的第一位设定为“1”，那么二字节丛标头14中的其余15个位可用以识别随后的IP数据报16的长度。在另一实施方案中，第一四位组可等于除了“4”(即，0100)或“6”(即，0110)以外的值。或者，丛标头14可识别对应于IP数据报16的末端的偏移、对应于下一丛标头18的开始的偏移，或接收处理器可用来确定和选择组成IP数据报的后续字节的某个其它值。

在一实施例中，丛标头在长度上是两个字节，其使得丛标头的长度最小，同时使得在丛标头14、18中的第一位被设定为“1”以指示IP数据报捆绑的情况下IP数据报高达大约32千字节的长度的捆绑。然而，在不脱离本发明的精神的情况下，丛标头的长度可为一个字节或两个以上字节。

接收处理器可使用每一丛标头14、18中的信息来选择指定数目的字节作为IP数据报，其可立即被传递到计算机软件架构内的IP层。在从帧有效负载复制一个IP数据报之后，接收处理器可随后查询下一丛标头18以确定下一IP数据报20的长度，且使用所述信息来选择指定数目的字节。此过程可随后继续，直到到达帧符号的末端或帧有效负载的末端的指示为止。虽然图2A仅展示两个IP数据报，但依据帧的长度以及所包含IP数据报的各种长度，可包含多得多的IP数据报。

如果未实施IP数据报捆绑，那么链路帧的有效负载将简单地包含单个IP数据报16，如图2B中说明。在此情况下，链路帧标头12实际上与包含经捆绑IP数据报的帧的情况相同。因此，不要求对链路层软件的改变，因为在帧标头中没有帧捆绑启用旗标要设定。

在图3A和图3B中说明的第二实施例中，可在单个帧22内捆绑多个IP数据报16、20，其中单个丛映射标头24包含于帧有效负载13的开始处。这些图将帧22说明为包含帧标头12和帧有效负载13的块。帧有效负载13当在帧22中实施捆绑时(图3A)包含若干IP数据报16、20，或当未实施捆绑时(图3B)包含单个IP数据报16。在此实施例中，丛标头24包含所有经捆绑IP数据报16、20在帧有效负载13的其余部分内的映射。丛标头24包含将其识别为用于经捆绑IP数据报的丛标头的信息。在特定实施方案中，丛标头24中的最高有效位被设定为“1”，其指示丛标头24不是IP包标头。同样，这是因为IPv4和IPv6协议要求IP包标头中的最高有效位等于“0”。通过将最高有效位设定为“1”，可告知接收处理器其应读取丛标头24的内容以确定如何剖析帧有效负载13。举例来说，如果将第一位设定为“1”，那么第一字节内的下一七个位可用以识别丛标头24的其余部分的长度，且丛标头24中的所识别数目的后续字节可用以提供对帧有效负载13的其余部分中含有的经捆绑IP数据报的映射。此映射可呈以下各项的列表的形式：每一所包含IP数据报16、20的长度、每一所包含IP数据报的偏移(例如，从有效负载开始或从丛标头24的末端)，或接收处理器可用来剖析帧有效负载的其余部分以恢复所有所包含的IP数据报16、20的某种其它信息。

丛标头24的长度将依据包含在链路帧有效负载13内的IP数据报的数目而变化。链路帧有效负载13内包含的IP数据报越多，丛标头24内的映射中必须包含的信息越多。

类似于第一实施例，如果未实施IP数据报捆绑，那么链路帧的有效负载将简单地包含单个IP数据报16，如图3B中说明。在此情况下，链路帧标头12实际上与包含经捆绑IP数据报的帧的情况相同。同样，不要求对链路层软件的改变以设定帧标头中的捆绑指示符旗标。

图2A和图3A中说明的实施例实现可变长度帧内的IP数据报的捆绑，其可在导线或RF条件有利时显著增加数据通过量，而不需要修改发送和接收处理器两者中的链路层软件。

由于帧有效负载是否包含经捆绑IP数据报的指示是在有效负载内的丛标头中提供，因此接收处理器无需预先知道其接收的每一帧是否含有经捆绑IP数据报。这实现以逐个帧为基础的捆绑。因此，捆绑的实施、在每一帧内捆绑的IP数据报的数目可随着通信链路质量变化而调整，而不会给链路层或IP层软件引入显著的复杂性。

如图2A和图3B中说明的链路帧有效负载的产生可容易地在发射处理器中以软件实施，例如在IP协议层与链路层之间操作的中间或“垫片”层中实施。下文参看图9更完整地描述此软件架构实施方案。

在图4中说明以逐个帧为基础的用于产生用于捆绑IP数据报的链路帧有效负载的实例方法。当将传送一个或一个以上IP数据报时，由软件配置的计算机处理器可确定由链路层实施的当前帧大小(步骤40)。此确定可通过检查用以控制链路层的缓冲器(例如指示当前帧大小的缓冲器)内含有的值或通过询问链路层软件以获得此值来实现。当前帧大小的确定(步骤40)可周期性地实现，例如每几秒、每当正在发射IP数据报时或在已发射某一数目的IP数据报之后。通过频繁地检查帧大小，所述方法能够准确地将经捆绑IP数据报的数目匹配于由链路层实施的当前帧大小。

通过使用当前帧大小值，处理器可确定存储在将配合于当前帧大小内的用于发射的队列中的IP数据报的数目(步骤42)。此步骤可通过由IP协议层审查置于用于发射的队列中的IP数据报以确定每一数据报的长度来实现。可捆绑在帧内的IP数据报的数目可通过以下方式计算：顺序地减去队列中每一IP数据报的长度加上用于丛标头的两个字节(举例来说)，直到其余帧有效负载长度小于队列中的下一IP数据报。此过程适应具有变化长度的IP数据报以及具有变化长度的帧。作为此过程的部分，处理器可将IP数据报从队列移动到缓冲器存储器位置，或另外识别将捆绑到下一帧中的IP数据报。

在一些通信情形中，例如受到不利RF条件影响的无线数据链路的情形，可减小帧大小以使得仅单个IP数据报可配合在帧长度内。出于此原因，处理器可测试可配合在帧内的IP数据报的所确定数目是否大于1(测试44)。如果否，那么在不将IP包分段的情况下无法实现IP数据报的捆绑，因此处理器可简单地将队列中的下一IP数据报传递到链路层用于发射(步骤46)。因此，如果通信条件不支持允许帧内的IP数据报的捆绑的帧大小(即，每帧的IP数据报数据不大于1且测试44＝“否”)，那么正常的IP通信可与当前实践一致地进行。当是这种情况时，帧将如图2B和图3B中说明而出现。

如果当前帧大小将实现每帧一个以上IP数据报的捆绑(即，测试44＝“是”)，那么处理器可在下一数据报已从IP协议发射队列移动的情况下从队列或从另一缓冲器拉动下一IP数据报(步骤48)。通过使用IP数据报的大小，处理器可产生丛标头(步骤50)。如上文提到，在一实施例中，此丛标头中的最高有效位将被设定为“1”，且标头的其余部分将用以指定相关联IP数据报的长度。应注意，丛标头中使用最高有效位来指示捆绑是优选实施例，但不是权利要求书中涵盖的仅有实施例。而是可在丛标头的其它部分中包含指示帧有效负载包含经捆绑IP数据报的信息，例如以特定字节值、二字节值或位模式。

将所产生的丛标头附加到对应的IP数据报(步骤52)。可将所得的字节块存储在存储器中或保持在缓冲器内，同时处理器确定帧是否满了或是否可在待发射的下一帧内捆绑另一IP数据报(测试54)。举例来说，在从IP协议发射队列拉动每一IP数据报时，可递减可配合于在步骤42中确定的下一帧内的IP数据报的数目。在所述实施方案中，测试54可简单地确定其余部分是否大于零。如果存在待捆绑的另一IP数据报(即，测试54＝“是”)，那么处理器可返回到步骤48以从队列拉动下一IP数据报且重复产生丛标头的过程(步骤50)，且将丛标头附加到下一IP数据报(步骤52)。一旦下一帧满了或在下一帧内将捆绑的所有IP数据报均已经处理(即，步骤54＝“否”)，处理器便可通过将经组合丛标头加上IP数据报中的每一者附加到单个连续数据字节块中来组合用于下一帧的数据有效负载(步骤56)。在此实施例中，数据有效负载将包含与其相应丛标头交替的多个IP数据报，如图2A中说明。经组合数据块可随后如同其是较大数据块一样提供到链路层以用于发射(步骤58)。链路层随后以现有技术中众所周知的常规方式在下一帧中发射数据有效负载，且处理器返回到过程的开始以确定帧大小(步骤40)，以及可配合在所述帧内的IP数据报的数目(步骤42)。只要IP数据报处于用于发射的队列中，此过程便继续。

虽然图4中说明的实例方法在从发射队列拉动每一丛标头的相关联IP数据报时产生每一丛标头，但丛标头也可在一个步骤中产生且随后附加到其相关联的IP数据报。图5说明用于以可变长度帧产生用于发射的经捆绑IP数据报的替代实例方法步骤，其中丛标头是在一个步骤中产生。如同图4中说明的方法，发射处理器在IP数据报经排队用于发射时确定下一发射帧的大小(步骤40)，且确定队列中的将配合在所述帧大小内的IP数据报的数目(步骤42)。如果仅单个IP数据报将配合在帧内(即，测试44＝“否”)，那么将队列中的下一IP数据报传递到链路层以用于发射。然而，如果一个以上IP数据报将配合在帧内(即，测试44＝“是”)，那么可从发射队列拉动队列中的将捆绑在下一帧内的IP数据报中的每一者且将其存储在存储器中(步骤48和测试54)。一旦已从发射队列拉动将捆绑在下一帧内的所有IP数据报(即，测试54＝“否”)，处理器便可确定存储在存储器中的IP数据报中的每一者的长度，且使用所述信息来产生用于每一IP数据报的丛标头(步骤60)。处理器随后可将每一丛标头附加到其适当的IP数据报(步骤62)，且将所有丛标头和IP数据报组合为单个数据块(步骤56)。可随后将经组合数据块如同其是较大数据块一样提供到链路层以用于发射(步骤58)。此时，链路层在下一帧中发射数据有效负载，且处理器返回到过程的开始以确定当前帧大小(步骤40)，以及可配合在所述帧内的IP数据报的数目(步骤42)。只要IP数据报在供发射的队列中，此过程便继续。

在又一替代方案中，可确定IP数据报中的每一者的长度作为确定将捆绑到下一帧中的IP数据报的数目的步骤的一部分(步骤42)。在所述情况下，丛标头的产生(步骤60)可在从发射队列拉动IP数据报中的每一者之前由处理器实现(步骤48)。在不脱离本发明的精神或权利要求书的范围的情况下可改变图4和图5中说明的步骤序列。

可使用包含在丛标头内的信息来容易地拆开以上文参看图2A描述的方式包含在帧内的经捆绑IP数据报以用于处理。图6中说明可由接收处理器实施的实例方法步骤。当从链路层接收每一帧有效负载时(步骤70)，处理器可审查有效负载的第一字节(或在帧标头包含于所接收帧中的情况下在帧标头之后的第一字节)的最高有效位(MSB)(步骤72)以确定其是“0”还是“1”(测试74)。或者，处理器可审查第一四位组以确定其值是否不是4或6。如果最高有效位是“0”或第一四位组是4或6(即，测试74＝“否”)，那么这指示有效负载含有正常的IP数据报，因此简单地将有效负载直接传递到IP协议层(步骤76)以用于以传统方式处理。如果最高有效位是“1”或第一四位组确定其值是否不是4或6(即，测试74＝“是”)，那么这指示帧有效负载可包含经捆绑IP数据报，因此处理器读取丛标头的其余部分以确定相关联IP数据报的长度(步骤78)。应注意，丛标头中使用最高有效位来指示捆绑是优选实施例，但不是权利要求书内涵盖的仅有实施例。而是可在丛标头的其它部分中包含指示帧有效负载包含经捆绑IP数据报的信息，例如以特定字节值、二字节值或位模式。在此些实施例中，垫片层114(见图9)软件将经配置以搜索和辨识丛标头内的特定值或位模式以便将帧有效负载区别为含有经捆绑IP数据报的帧有效负载。

通过使用从丛标头获得的长度或偏移信息，处理器从帧有效负载提取对应数目的字节以获得IP数据报(步骤80)，且将IP数据报传递到IP协议层(步骤82)。处理器随后可确定有效负载或帧中的最后数据报是否已经处理(测试86)。如果有效负载或帧中的最后数据报尚未经处理(即，测试86＝“否”)，那么处理器可返回到读取下一丛标头以确定其长度的步骤(步骤78)，使用所述信息来从有效负载提取下一IP数据报(步骤80)，且将所提取的IP数据报传递到IP协议层(步骤82)。此过程继续，直到所有经捆绑IP数据报均已经处理为止(即，测试86＝“是”)。此时，处理器可从链路层请求下一帧有效负载(步骤88)，且通过返回到步骤70而重复过程。

如上文参看图3A论述，第二实施例通过使用包含对经捆绑IP数据报的映射的单个丛标头来实现可变长度帧内的IP数据报的捆绑。在图7中说明根据此实施例的可实施以产生用于帧的有效负载的实例方法步骤。当将传送一个或一个以上IP数据报时，由软件配置的计算机处理器可确定由链路层实施的当前帧大小(步骤40)。此确定可如上文参看图4所述来实现。通过使用当前帧大小值，处理器随后可确定用于发射的队列中的将配合在所述帧大小内的IP数据报的数目(步骤42)。此步骤也可如上文参看图4所述来实现。如果通信条件不支持允许帧内IP数据报的捆绑的帧大小(即，在步骤42中确定的每帧的IP数据报的数目不大于1，因此测试44＝“否”)，那么处理器可简单地将队列中的下一IP数据报传递到链路层以用于发射(步骤46)。

如果一个以上IP数据报将配合在帧内(即，测试44＝“是”)，那么可从发射队列拉动队列中的将配合在下一帧内的IP数据报中的每一者且将其存储在存储器中(步骤48和测试54)。一旦已从发射队列拉动将捆绑在下一帧内的所有IP数据报(即，测试54＝“否”)，处理器便可确定存储在存储器中的IP数据报中的每一者的长度，且产生可用以识别经捆绑数据有效负载内的每一IP数据报的开始和结束位置的偏移映射(步骤90)。通过使用此偏移映射，处理器可产生包含具有设定为“1”的最高有效位的开始映射的丛标头(步骤92)。如上文论述，使用最高有效位来指示IP数据报捆绑仅是一个实例实施例，且可使用丛标头内的其它位模式来传送此信息。

可随后将所产生的丛标头与所有相关联IP数据报组合为有效负载数据块(步骤94)，其被传递到链路层以用于发射(步骤96)。可通过将丛映射标头与待捆绑的所有IP数据报一起串联为下一帧来形成有效负载数据块。此时，链路层以常规方式在下一帧中发射有效负载，且处理器返回到过程的开始以确定帧大小(步骤40)，以及可配合在所述帧内的IP数据报的数目(步骤42)。只要IP数据报处于用于发射的队列中，此过程便继续。此过程的结果是例如图3A中说明的帧的发射。

可由接收器处理器使用包含在丛标头内的映射信息容易地拆开以上文参看图3A和图7描述的方式包含在帧内的经捆绑IP数据报。图8中说明可由接收处理器实施的实例方法步骤。当从链路层接收每一帧有效负载时(步骤70)，处理器可审查有效负载的第一字节(或在帧标头包含于所接收帧中的情况下在帧标头之后的第一字节)的最高有效位(步骤72)以确定其是“0”还是“1”(测试74)。或者，处理器可审查第一四位组以确定其值是否不是4或6。如果最高有效位是“0”或第一四位组是4或6(即，测试74＝“否”)，那么这指示有效负载含有正常的IP数据报，因此简单地将有效负载直接传递到IP协议层(步骤76)以用于以常规方式处理。如果最高有效位是“1”或第一四位组确定其值是否不是4或6(即，测试74＝“是”)，那么这指示有效负载可包含经捆绑IP数据报，因此处理器读取丛映射标头的其余部分以获得丛映射(步骤100)。如上文论述，在其它实施例中，处理器可查看其它位、位模式或字节值以确定帧有效负载是否包含经捆绑IP数据报。

通过使用包含在丛标头内的映射信息，处理器从有效负载提取IP数据报(步骤102)，且将所提取的IP数据报传递到IP协议层(步骤82)。处理器可基于丛映射中的信息而确定是否还存在待从有效负载提取的另一IP数据报(测试104)，且如果存在，那么使用映射信息来提取下一IP数据报，从而重复步骤102和82。一旦捆绑在所接收帧有效负载内的所有IP数据报均已经提取且被传递到IP协议层(即，测试104＝“否”)，处理器便可从链路层请求下一帧(步骤88)，且通过返回到步骤70而重复所述过程。

上文参看图6和图8描述的用于接收和剖析捆绑于可变长度帧内的IP数据报的过程使得能够分离经捆绑IP数据报且如同IP数据报尚未经捆绑一样传递到IP协议层。因此，各种实施例的过程实现可变长度帧内的IP数据报的捆绑而不需要对链路层或IP协议层的修改。

在图9中展示说明可在计算机内如何实施各种实施例的硬件/软件架构图。各种实施例的过程可实施于捆绑/松绑垫片层114内，所述捆绑/松绑垫片层114包含在IP层112与链路层116之间的软件架构内。在此实例架构中，捆绑/松绑垫片层114例如通过存取由IP层112维持的发射队列来接收待从IP层112发射的IP包，且将其传递到链路层以用于发射116。类似地，从链路层116接收的通信帧有效负载由捆绑/松绑垫片层114处理，其中经提取的IP数据报被传递到IP层112。如同传统的硬件/软件架构，链路层116包含与物理通信层118介接的软件，物理通信层118实际上将信息作为经编码信号(RF或电脉冲)来发射。同样，IP层112将从IP数据报提取的信息传递到应用程序(例如浏览器)，其通常称为驻留在应用层110内。

虽然图9说明其中各种实施例的处理是在典型的硬件/软件架构中的链路层110与IP层114之间的垫片层112中执行的实施例，但所述处理可替代地包含在包含于链路层110或IP层114内的软件处理内。如果实施例方法是在IP层114或链路层110中的任一者中执行，那么此计算机的硬件/软件架构将类似于不具有图9中所示的垫片层112的常规系统的硬件/软件架构。

如果IP数据报捆绑和松绑处理包含在链路层110内，那么将IP数据报捆绑为帧数据有效负载中所涉及到的实施例步骤可作为在发射之前组合每一帧的过程的一部分来实现。对于发射的情况，链路层110将执行上文参看图4、图5和图7描述的实施例方法的步骤，除了将数据有效负载传递到链路层(步骤58、96)之外，其在此实施例中不是必要的。对于接收的情况，链路层110将执行上文参看图6和图8描述的实施例方法的步骤，除了从链路层接收帧有效负载(步骤70)之外，其在此实施例中不是必要的。

如果IP数据报捆绑和松绑处理包含在IP层114内，那么将IP数据报捆绑为帧数据有效负载中所涉及到的实施例步骤可作为在传递到链路层以用于发射之前组合用于IP数据报以用于发射的过程的一部分来实现。对于发射的情况，IP层114将执行上文参看图4、图5和图7描述的实施例方法的步骤，除了IP层114可在组合数据报时而不是通过审查发射队列(步骤42)来确定IP数据报的长度之外。同样，可产生丛标头(步骤50)作为组合IP数据报的过程的一部分。对于接收的情况，IP层114将执行上文参看图6和图8描述的实施例方法的步骤，除了将所提取的IP数据报传递到IP层(步骤82)之外，其在此实施例中不是必要的。

上文描述的实施例可实施于多种便携式计算装置中的任一者上，例如蜂窝式电话、具有蜂窝式电话和/或WIFI收发器的个人数据助理(PDA)、移动电子邮件接收器、移动网络接入装置，以及可在未来开发的连接到一个或一个以上数据通信链路的其它配备了处理器的装置。通常，此些便携式计算装置将共同具有图10中说明的组件。举例来说，便携式计算装置120可包含处理器121，处理器121耦合到内部存储器122和显示器123。另外，便携式计算装置120将具有用于发送和接收电磁辐射的天线124，天线124连接到耦合到处理器121的无线数据链路和/或蜂窝式电话收发器125。在一些实施方案中，收发器125以及处理器121和存储器122的用于蜂窝式电话通信的部分称为空中接口，因为其经由无线数据链路提供数据接口。便携式计算装置120还通常包含小键盘126或微型键盘以及用于接收用户输入的菜单选择按钮或摇臂开关127。处理器121可进一步连接到有线网络接口128，例如通用串行总线(USB)或FireWire连接器插槽，以用于将处理器121连接到例如个人计算机160等外部计算装置或外部局域网。

处理器121可为任何可编程微处理器、微型计算机或多处理器芯片，其可由软件指令(应用程序)配置以执行多种功能，包含上文描述的各种实施例的功能。在一些便携式计算装置120中，可提供多个处理器121，例如一个处理器专用于无线通信功能，且一个处理器专用于运行其它应用程序。通常，软件应用程序在其被存取和加载到处理器121中之前可存储在内部存储器122中。在一些便携式计算装置120中，处理器121可包含足以存储应用程序软件指令的内部存储器。为了此描述的目的，术语存储器指代处理器121可存取的所有存储器，包含内部存储器122和处理器121自身内的存储器。应用程序数据文件通常存储在存储器122中。在许多便携式计算装置120中，存储器122可为易失性或非易失性存储器(例如快闪存储器)，或其两者的混合。

上文描述的实施例可实施于多种计算装置中的任一者上，例如图11中说明的服务器或个人计算机160。此个人计算机160通常包含处理器161，处理器161耦合到易失性存储器162和大容量非易失性存储器，例如磁盘驱动器163。计算机13还可包含耦合到处理器161的软磁盘驱动器164和压缩光盘(CD)驱动器165。通常，计算机装置13还将包含用户输入装置，例如键盘168和显示器166。计算机装置13还可包含耦合到处理器161的若干连接器端口，以用于建立数据连接或接纳外部存储器装置，例如USB或FireWire连接器插槽或用于将处理器161耦合到网络167的其它网络连接电路166。在膝上型配置中，计算机外壳包含键盘168和显示器169，如计算机技术领域中众所周知。

各种实施例可由计算机处理器161实施，其执行经配置以实施所描述方法中的一者或一者以上的软件指令。此些软件指令可存储在存储器162、163中作为单独的应用程序，或作为实施实施例方法的经编译软件。参考数据库可存储在内部存储器162内、硬盘存储器164中、有形存储媒体上或可经由网络接入的服务器(未图示)上。此外，软件指令和数据库可存储在任一形式的有形处理器可读存储器上，包含：随机存取存储器162、硬盘存储器163、软盘(在软盘驱动器164中可读)、压缩光盘(在CD驱动器165中可读)、电可擦除/可编程只读存储器(EEPROM)、只读存储器(例如快闪存储器)，和/或插入到计算机160中的存储器模块(未图示)，例如外部存储器芯片或可插入到USB网络端口166中的可USB连接的外部存储器(例如，“快闪驱动器”)。

例如移动装置120和计算机160等计算装置可经由实施各种实施例的多种数据网络彼此通信以及与其它计算机和服务器190通信，图12中说明其实例。移动装置120可经由到基站天线174的例如蜂窝式数据呼叫的无线通信链路172与数据网络通信，所述基站天线174耦合到网络交换和路由设备176。此网络交换和路由设备176可连接到耦合到因特网180的网络服务器178。例如膝上型计算机等个人计算机160可类似地经由无线通信链路172与无线网络通信。替代地或另外，个人计算机160可直接连接到耦合到网络服务器178的局域网182，且通过其连接到因特网180。替代地或另外，个人计算机160可经由直接连接184直接连接到因特网180。通过由无线(172)或有线(182、184)通信链路建立的到因特网的连接，移动装置120和/或计算机160可经由因特网180与其它计算机和服务器190通信。另外，移动装置120可通过例如FireWire或USB网络连接等有线网络连接188连接到计算机160。

图12中说明的通信链路中的每一者可配置为可实施可变大小帧的高速通信链路。然而，由于链路协议限制(例如，实施于因特网180上的因特网协议)或物理限制(例如，无线通信链路172上的干扰或噪声)，各种通信链路可实施不同的帧大小。因此，上述实施例可实施于计算装置120、160、178、190可用的不同通信链路172、182、184、188中的任一者上，以便优化数据通信。

所属领域的技术人员将了解，结合本文所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或所述两者的组合。为了清楚地说明硬件与软件的这种可交换性，上文已大体上在其功能性方面描述了各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。将此类功能性实施为硬件还是软件取决于特定应用和对整个系统施加的设计限制。熟练的技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所描述的功能性，但不应将此类实施方案决策解释为导致脱离本发明的范围。

上文描述且图中展示的方法的步骤的次序仅用于实例目的，因为在不脱离本发明和权利要求书的精神和范围的情况下一些步骤的次序可与所描述的次序不同。结合本文所揭示的实施例而描述的方法或算法的步骤可直接以硬件、以由处理器执行的软件模块或以所述两者的组合来体现。软件模块可驻留在可为RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可装卸盘、CD-ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体的处理器可读存储器中。示范性存储媒体耦合到处理器，使得处理器可从存储媒体读取信息和向存储媒体写入信息。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。处理器和存储媒体可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端或移动装置中。在替代方案中，处理器和存储媒体可作为离散组件驻留在用户终端或移动装置中。另外，在一些方面中，方法或算法的步骤和/或动作可作为代码和/或指令中的一者或任一组合或集合而驻留在可并入到计算机程序产品中的机器可读媒体和/或计算机可读媒体上。

提供先前对各种实施例的描述是为了使得所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。所属领域的技术人员将容易了解对这些实施例的各种修改，且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文所界定的一般原理可适用于其它实施例。因此，本发明无意限于本文展示的实施例，而是应被赋予与本文所揭示的原理和新颖特征一致的最广范围。

Claims (14)

1.一种用于经由能够具有可变帧大小的通信链路发射因特网协议IP数据报的方法，其包括：

确定可配合于帧有效负载内的IP数据报的数目；

产生丛标头，其包含指示所述丛标头与至少一个经捆绑IP数据报相关联的信息和指示所述帧有效负载内的至少一个经捆绑IP数据报的位置的信息；

将所述丛标头加入到所述经捆绑IP数据报中的至少一者以形成数据有效负载；以及

在帧标头中不指示所述帧包含经捆绑IP数据报的情况下将所述数据有效负载作为所述帧有效负载进行传送，

其中，所述帧有效负载包括用于指示所述帧有效负载是否包括经捆绑IP数据报的第一字节，其中所述确定可配合于帧有效负载内的IP数据报的数目的步骤包括：

确定所述通信链路的当前帧大小；

确定用于发射的队列中的IP数据报的大小；以及

确定所述队列中有多少所述IP数据报可与丛标头一起配合于所述当前帧大小内，其中：

所述产生丛标头的步骤包括产生包含识别捆绑于所述帧有效负载内的每一IP数据报的位置的映射的丛标头；且

所述将所述丛标头加入到所述经捆绑IP数据报中的至少一者以形成数据有效负载的步骤包括串联所述丛标头和所述用于发射的队列中可配合于所述当前帧大小内的所有所述IP数据报。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述指示所述丛标头与经捆绑IP数据报相关联的信息包括所述丛标头中具有值1的最高有效位。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述指示所述丛标头与经捆绑IP数据报相关联的信息包括所述丛标头中具有并非4或6的值的第一四位组。

4.一种接收捆绑于具有可变帧大小的帧内的因特网协议IP数据报的方法，其包括：接收包含帧标头和帧有效负载的所传送数据帧；

审查所述帧有效负载内的第一字节以确定所述帧有效负载是否包含经捆绑IP数据报和丛标头，其中，所述丛标头包含指示所述丛标头与至少一个经捆绑IP数据报相关联的信息和指示所述帧有效负载内的至少一个经捆绑IP数据报的位置的信息；

在所述第一字节指示所述帧有效负载包含经捆绑IP数据报的情况下从所述帧有效负载内的所述丛标头获得用以定位所述帧有效负载内的至少一个经捆绑IP数据报的信息；

从所述帧有效负载提取所述至少一个经捆绑IP数据报；以及

将所述所提取的IP数据报提供给IP层以用于处理，其中：

所述从所述帧有效负载内的所述丛标头获得用以定位所述帧有效负载内的至少一个经捆绑IP数据报的信息的步骤包括从所述丛标头获得包含于所述帧有效负载内的IP数据报的映射；

所述从所述帧有效负载提取至少一个经捆绑IP数据报的步骤包括使用从所述丛标头获得的所述映射从所述帧有效负载内提取多个IP数据报；且

所述将所述所提取的IP数据报提供给IP层以用于处理的步骤包括将所述所提取的多个IP数据报中的每一者提供给所述IP层以用于处理。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述审查所述帧有效负载内的所述第一字节以确定所述帧有效负载是否包含经捆绑IP数据报的步骤包括确定所述第一字节内的最高有效位是否等于1。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述审查所述帧有效负载内的所述第一字节以确定所述帧有效负载是否包含经捆绑IP数据报的步骤包括确定所述第一字节内的第一四位组是否具有并非4或6的值。

7.根据权利要求4所述的方法，其中：

所述从所述帧有效负载内的所述丛标头获得用以定位所述帧有效负载内的至少一个经捆绑IP数据报的信息的步骤包括获得跟在所述丛标头后面的对应IP数据报的长度；且

所述从所述帧有效负载提取至少一个经捆绑IP数据报的步骤包括提取所述帧有效负载内从所述丛标头的末端到所述对应IP数据报的所述长度的字节。

8.一种用于经由能够具有可变帧大小的通信链路发射因特网协议IP数据报的装置，其包括：

用于确定可配合于帧有效负载内的IP数据报的数目的装置；

用于产生丛标头的装置，所述丛标头包含指示所述丛标头与至少一个经捆绑IP数据报相关联的信息和指示所述帧有效负载内的至少一个经捆绑IP数据报的位置的信息；

用于将所述丛标头加入到所述经捆绑IP数据报中的至少一者以形成数据有效负载的装置；以及

用于在帧标头中不指示所述帧包含经捆绑IP数据报的情况下将所述数据有效负载作为所述帧有效负载进行传送的装置，

其中，所述帧有效负载包括用于指示所述帧有效负载是否包括经捆绑IP数据报的第一字节，

其中用于确定可配合于帧有效负载内的IP数据报的数目的装置包括：

用于确定当前帧大小的装置；

用于确定用于发射的队列中的IP数据报的大小的装置；以及

用于确定所述队列中有多少所述IP数据报可与所述丛标头一起配合于所述当前帧大小内的装置，其中：

用于产生丛标头的装置包括用于产生包含识别捆绑于所述帧有效负载内的每一IP数据报的位置的映射的丛标头的装置；且

用于将所述丛标头加入到所述经捆绑IP数据报中的至少一者以形成数据有效负载的装置包括用于串联所述丛标头和所述用于发射的队列中可配合于所述当前帧大小内的所有所述IP数据报的装置。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述指示所述丛标头与经捆绑IP数据报相关联的信息包括所述丛标头中具有值1的最高有效位。

10.根据权利要求8所述的装置，其中所述指示所述丛标头与经捆绑IP数据报相关联的信息包括所述丛标头中具有并非4或6的值的第一四位组。

11.一种接收捆绑于具有可变帧大小的帧内的因特网协议IP数据报的装置，其包括：

用于接收包含帧标头和帧有效负载的所传送数据帧的装置；

用于审查所述帧有效负载内的第一字节以确定所述帧有效负载是否包含经捆绑IP数据报和丛标头的装置，其中，所述丛标头包含指示所述丛标头与至少一个经捆绑IP数据报相关联的信息和指示所述帧有效负载内的至少一个经捆绑IP数据报的位置的信息；

用于在所述第一字节指示所述帧有效负载包含经捆绑IP数据报的情况下从所述帧有效负载内的所述丛标头获得用以定位所述帧有效负载内的至少一个经捆绑IP数据报的信息的装置；

用于从所述帧有效负载提取所述至少一个经捆绑IP数据报的装置；以及

用于将所述所提取的IP数据报提供给IP层以用于处理的装置，其中：

用于从所述帧有效负载内的所述丛标头获得用以定位所述帧有效负载内的至少一个经捆绑IP数据报的信息的装置包括用于从所述丛标头获得包含于所述帧有效负载内的IP数据报的映射的装置；

用于从所述帧有效负载提取至少一个经捆绑IP数据报的装置包括用于使用从所述丛标头获得的所述映射从所述帧有效负载内提取多个IP数据报的装置；且

用于将所述所提取的IP数据报提供给IP层以用于处理的装置包括用于将所述所提取的多个IP数据报中的每一者提供给所述IP层以用于处理的装置。

12.根据权利要求11所述的装置，其中用于审查所述帧有效负载内的所述第一字节以确定所述帧有效负载是否包含经捆绑IP数据报的装置包括用于确定所述第一字节内的最高有效位是否等于1的装置。

13.根据权利要求11所述的装置，其中用于审查所述帧有效负载内的所述第一字节以确定所述帧有效负载是否包含经捆绑IP数据报的装置包括用于确定所述第一字节内的第一四位组是否具有并非4或6的值的装置。

14.根据权利要求11所述的装置，其中：

用于从所述帧有效负载内的所述丛标头获得用以定位所述帧有效负载内的至少一个经捆绑IP数据报的信息的装置包括用于获得跟在所述丛标头后面的对应IP数据报的长度的装置；且

用于从所述帧有效负载提取至少一个经捆绑IP数据报的装置包括用于提取所述帧有效负载内从所述丛标头的末端到所述对应IP数据报的所述长度的字节的装置。