CN102984753A - 一种提高无线通信数据传输效率的方法 - Google Patents

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冯世英
陶雄强
邢益海
闫淑辉
刘建明
李祥珍
胡炜
徐宏
祝锋
邓晓晖
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Abstract

一种提高无线通讯数据传输效率的方法，该方法包括：终端对待传输数据进行压缩，将压缩后的数据打包成IP包，再通过标准通讯协议传送到对等端；对等端对接收到的数据去IP处理，对去IP处理后的数据解压缩得到解压缩后数据，根据解压缩后数据重建所述待传输数据。应用本发明实施例以后，减少冗余度，降低空口开销，从而提高传输效率和提升系统整体容量。

Description

一种提高无线通信数据传输效率的方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种提高无线通讯数据传输效率的方法。
背景技术
目前的无线通信系统，空口资源非常有限。当终端数目增加时，传统的单基站将无法满足要求，因此需要分裂原基站，缩小基站覆盖范围，通过空间复用方式，提高整体容量。
通信系统通常的网络连接示意图如附图1所示，终端与B节点(eNodeB)连接，eNodeB通过演进型分组核心网(EPC)与应用服务器相连接。这样终端与应用服务器之间就可以相互传输数据。
参见附图2，目前主流的无线通信系统均基于IP协议，或者ROHC IP协议，将数据打包后，在终端(UE)、eNodeB之间传输。打包过程并不包括任何消除冗余信息的处理过程。数据完成IP打包后，通过PDCP层对等传输至eNodeB，而eNodeB则在PDCP层之上将IP数据提供给EPC，EPC则根据UE提供的IP地址，将数据发送到目的地址或应用服务器。
无线终端通常分为移动终端与固定终端两大类。由于固定终端进行的业务种类较为固定，传输的数据内容也比较近似，因此每一次传输的内容与上一次或前几次的内容差别不大，因此存在较大的冗余度。冗余度是指信源的多余程度，是描述信源客观统计特性的一个物理量。而移动终端根据用户习惯以及统计模型，在短时间内传输的数据具备较大的关联性，也有一定的冗余度。
对于内容明确的系统，例如专网集群或者企业网数据，其业务模型固定，在固定时间片内，待传输的数据重复性比较高，因此信息冗余度很高。同样，移动互联网也是以文本标记语言(HTML)内容为主。HTML标记方法可以表示256种情况，而实际只是用于表示26个大小写字母以及部分数字，冗余较多。例如，普通的门户网站，每次打开的数据量达到1M以上，而经过压缩后，大约有100K。
综上，现有技术中由于通常数据的提供端与应用端的分属于不同的系统，数据格式往往无法做到统一，信源压缩也无法做到一致，因此空口传输的信息存在冗余。
发明内容
本发明实施例提出一种提高无线通讯数据传输效率的方法，减少冗余度，降低空口开销，从而提高传输效率和提升系统整体容量。
本发明实施例的技术方案如下：
一种提高无线通讯数据传输效率的方法，该方法包括：
终端对待传输数据进行压缩，将压缩后的数据打包成IP包，再通过标准通讯协议传送到对等端；
对等端对接收到的数据去IP处理，对去IP处理后的数据解压缩得到解压缩后数据，根据解压缩后数据重建所述待传输数据。
所述压缩包括：确定本次待传输数据与上次待传输数据的差异值，压缩所述差异值；
所述重建包括：根据所述差异值和上次待传输数据重建本次待传输数据。所述终端对待传输数据进行压缩包括：统计终端的行为模式得到终端特征；根据终端特征进行模块匹配得到模式编码，压缩模式编码；
所述重建包括：由模式编码得到所述待传输数据。
所述终端对待传输数据进行压缩包括：确定本次模式编码与上次模式编码的差异值，压缩所述差异值；
所述重建所述待传输数据包括：根据所述差异值和上次模式编码的得到所述待传输数据。
所述待传输数据的业务类型固定，
所述压缩包括：压缩与待传输数据对应的哈希HASH索引；
所述重建包括：根据HASH索引查找预设的常见模式HASH表得到所述待传输数据。
所述压缩之前进一步包括：对待传输数据进行预处理；
所述预处理包括：识别有效数据、识别固定表项或文本转换为有效数据。
所述压缩包括：由无线线路的服务质量QoS确定的长度划分待传输数据，压缩划分后的待传输数据；
所述重建包括：根据划分后的待传输数据得到所述待传输数据。
待传输数据压缩后的长度与附加传输头长度的和，小于待传输数据的95％，
所述压缩包括：直接传输所述待传输数据；
所述重建包括：直接得到所述待传输数据。
所述对等端为非待传输数据的终结点，所述方法进一步包括：重建所述待传输数据后重新进行IP化处理，并继续传输IP化处理后数据。
所述方法进一步包括：对等端建立数据缓冲区，存储重建后的数据。
从上述技术方案中可以看出，在本发明实施例中，终端对待传输数据进行压缩，将压缩后的数据打包成IP包，再通过标准通讯协议传送到对等端；对等端对接收到的数据去IP处理，对去IP处理后的数据解压缩得到解压缩后数据，根据解压缩后数据重建所述待传输数据。由于待传输数据在传输之前经过压缩处理，这样就可以减少待传输数据的冗余度和降低空口开销，从而提高传输效率和提升系统整体容量。
附图说明
图1为现有技术中通信系统网络连接示意图；
图2为现有技术中通信实体示意图；
图3为提高无线通讯数据传输效率的方法流程示意图；
图4为本发明实施例中通信消息实体示意图图；
图5为采用TD-LTE系统的构架示意图；
图6为现有技术中附图5中系统的通信实体示意图图；
图7为本发明中附图5中系统的通信实体示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
在本发明实施例中，在待传输数据打包成IP包之前，对待传输数据进行压缩，然后通过标准的通信协议传输到对等端。在对等端进行去IP处理后，再进行待传输数据的重建。针对无线通信系统的现状，提出的信源压缩方法减少冗余，降低了空口资源占用率，提高整体系统容量和传输效率。
参见附图3是提高无线通讯数据传输效率的方法流程示意图，具体包括以下步骤：
步骤301、终端对待传输数据进行压缩，将压缩后的数据打包成IP包，再通过标准通讯协议传送到对等端。
终端对待传输数据进行的压缩是无损压缩。无损数据压缩的核心思想是：用最少的数据来表示信号，将信号中字符串的一种表示方式转换为另一种表示方式，新的表示方式将包含相同的信息量，但长度比原来的方式尽可能的短。
由于数据中间常存在一些多余成分，即冗余量。如在一份计算机文件中，某些符号会重复出现，某些符号比其他符号出现得更频繁，某些字符总是在各数据块中可预见的位置上出现等，这些冗余部分就可以在数据编码中去除或减少。冗余度压缩是一个可逆过程，因此称为无失真压缩，亦称为保持型编码。无损数据压缩跟编码技术联系紧密，压缩的实质就是根据数据的内在联系将数据从一种编码映射为另一种编码。压缩前的数据要被划分为多个的基本单元。基本单元既可以是单个字符，也可以是多个字符组成的字符串。通信系统对承载的数据进行传输，必须保证数据不会丢失，因此在传输过程中必须采用无损压缩。
压缩方法其主要性能指标是压缩比(CR)。压缩比定义为：
CR＝M/N，M为压缩前的数据长度，N为压缩后的数据长度。
大量研究和应用实践表明，压缩编码对于文本数据的压缩比通常约为2～3，对于可执行文件和波形数据的压缩比约为1～2。
通常的压缩算法是针对有限流即有限长度数据的实现，而无线通信系统的数据传输过程是封闭无限流，数据之间的时间关联性很大，各个终端之间也存在统计关联性。因此针对无线通信系统，可以充分利用这种特性。具体压缩包括以下方式：
A、帧间压缩
由于单个终端每次传输的信息前后相关，可以将本次待传输数据与上次待传输数据进行比较得到差异值，将差异值压缩后，通过空口传输。对等端通过本地保留的上次待传输数据以及差异值，重建本次待传输数据。
B、模式匹配压缩
系统侧对单个终端的行为模式进行统计后，可以获得该终端特征，这在行业应用中非常常见。终端与对等端双方约定支持的模式，并对各个模式顺序编码得到每个模式对应的模式编号。获得待传输数据对应的终端特征后，可以根据终端特征进行模式匹配得到模式编号，然后对模式编号进行编码压缩，发送压缩后的模式编码至对等端。对等端解压得到模式编码，根据模式编码进一步得到终端特征，进而得到待传输数据。仅需传输压缩后的模式编码，不需要再传输待传输数据。传输压缩后的模式编码与传输待数据相比，所传输的数据量大大减少，这样达到降低空口数据流量的效果。
C、模式匹配压缩+帧间压缩
采用模式匹配压缩，同时可以利用无线增量，即每次传输的只是模式匹配后的差异量。对差异量进行压缩后发送至对等端，这样传输的信息量进一步减少。
D、HASH模式压缩
当数据业务类型固定，而且每次传输的数据变化不大时，可以采用哈希(HASH)模式进行压缩。即终端根据统计模型，预设常见模式HASH表，并通知对等端。终端进行数据传输时，仅传输压缩后的HASH索引。对等端解压缩收到的数据后得到HASH索引，查找常见模式HASH表得到待传输数据。由于HASH索引的数据量远远小于待传输数据量，因此可以显著降低空口信息传输量。
终端每次传输的数据始终固定，可以对待传输数据进行预处理。预处理包括识别有效数据，识别固定表项，或文本转换为有效数据等操作。例如某个文本为：一二三四五点六，占用7个Byte。有效数据识别后，可以表示为12345.6，占用2个Byte，再在此基础上再进行数据压缩。通过预处理，有助于增大压缩比，有效降低空口信息传输量。本发明中的预处理是通常压缩算法所不具备的。
E、帧内压缩
根据无线线路的服务质量(QoS)确定长度，对待传输数据按照该长度进行划分，再压缩划分后的待传输数据，并明确缓存帧的数量。长度划分的目的在于：降低每次需要处理的数据量，以减少系统资源开销和减少整体处理延迟。
长度划分可以根据无线线路的QoS确定，QoS越高，长度划分越小；QoS越低，长度划分越大。同时，根据本地空闲存储大小，选择缓存帧数量。本地空闲存储越大，缓存缓存越大；本地空闲存储较小时，选择缓存为一帧。
F、透明传输
待传输数据压缩后的长度与附加传输头长度的和，小于待传输数据的95％，对待传输数据不做压缩，直接传输待传输数据。
上述A-F共计六种压缩方法，可以根据以下原则进行选择。尝试终端和对等端均支持的压缩方法，得到每种压缩方法对应的压缩比。再根据资源开销的情况，确定压缩方法。例如，当资源开销比较富裕，则可以选择压缩比较小的压缩方法；当资源开销比较紧张，则可以选择压缩比较大的压缩方法。
步骤302、对等端对接收到的数据去IP处理，对去IP处理后的数据解压缩得到解压缩后数据，根据解压缩后数据重建所述待传输数据。
本发明的在于IP打包之前，增加了数据压缩协议；而对等侧则通过重建协议恢复数据，将恢复的数据重新打包为IP协议包，并通过网络路由传输UE的数据。能够有效的降低空口开销以及eNodeB与EPC之间的数据开销，保证空口以及接入网的提高效率。而上述传输方式，对终端数据而言属于透明传输，即对终端数据没有任何改变。
本发明一个典型的实现模式附图4所示，其中数据解压协议可以在EPC端实现也可以在应用服务器端实现。在应用服务器端实现时，不需要再次IP封装，只需要保留部分数据缓存，以便于业务数据重建。附图4中，在IP协议的上层增加数据压缩协议，相应的在EPC的上层增加与数据压缩协议对应的数据解压协议和数据缓存。
下面以现有技术中无线系统为例进行说明。
采用TD-LTE技术的系统，按照附图5中的构架构建了适合专网集群传输的系统。集线器通过数据终端与eNodeB相连接，eNodeB通过EPC与主站连接。数据传输发生在集线器与主站之间，通信实体如附图6所示，在集中器终端698业务数据通过UE、eNodeB、服务网关发送至主站。
在附图5中的系统中，数据业务的内容均为文本形式，每15分钟进行一次数据进行传输，包含内容为80Kb左右。数据业务内容固定，每次传输的内容变化不大冗余度高。
针对附图5中的系统，则根据其业务数据特点采用帧内压缩，增加对待传输数据进行压缩的预处理，并在对等端进行重建待传输数据，以保证压缩的效率更高。参见附图7是该系统对等通信消息实体图。附图7中在附图6的基础上，UE增加了数据压缩协议，相应的在对等端EPC增加了数据解压协议以及数据缓存。
附图5中的系统采用本发明中的技术方案后有如下优点：
1、系统等效容量提升
空口传输信息是原有信息量的1/2或1/3左右，因此单基站容量提升一倍以上。如果单基站单个终端传输信息量不变，则可附着的终端数量上升一倍以上。
2、系统可靠性提高
由于单终端信息压缩后，空口传输信息量减少，基站可以降低终端调制阶数，减少重传次数，从而整体性能提高的目的。例如，系统部分终端必须采用64QAM进行传输信息，对信道要求很高，但使用本发明后，可以采用QPSK方式传输信息，而占用的空口资源不变。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高无线通讯数据传输效率的方法，其特征在于，该方法包括：
终端对待传输数据进行压缩，将压缩后的数据打包成IP包，再通过标准通讯协议传送到对等端；
对等端对接收到的数据去IP处理，对去IP处理后的数据解压缩得到解压缩后数据，根据解压缩后数据重建所述待传输数据。
2.根据权利要求1所述提高无线通讯数据传输效率的方法，其特征在于，所述压缩包括：确定本次待传输数据与上次待传输数据的差异值，压缩所述差异值；
所述重建包括：根据所述差异值和上次待传输数据重建本次待传输数据。
3.根据权利要求1所述提高无线通讯数据传输效率的方法，其特征在于，所述终端对待传输数据进行压缩包括：统计终端的行为模式得到终端特征；根据终端特征进行模块匹配得到模式编码，压缩模式编码；
所述重建包括：由模式编码得到所述待传输数据。
4.根据权利要求3所述提高无线通讯数据传输效率的方法，其特征在于，所述终端对待传输数据进行压缩包括：确定本次模式编码与上次模式编码的差异值，压缩所述差异值；
所述重建所述待传输数据包括：根据所述差异值和上次模式编码的得到所述待传输数据。
5.根据权利要求1所述提高无线通讯数据传输效率的方法，其特征在于，所述待传输数据的业务类型固定，
所述压缩包括：压缩与待传输数据对应的哈希HASH索引；
所述重建包括：根据HASH索引查找预设的常见模式HASH表得到所述待传输数据。
6.根据权利要求5所述提高无线通讯数据传输效率的方法，其特征在于，所述压缩之前进一步包括：对待传输数据进行预处理；
所述预处理包括：识别有效数据、识别固定表项或文本转换为有效数据。
7.根据权利要求1所述提高无线通讯数据传输效率的方法，其特征在于，
所述压缩包括：由无线线路的服务质量QoS确定的长度划分待传输数据，压缩划分后的待传输数据；
所述重建包括：根据划分后的待传输数据得到所述待传输数据。
8.根据权利要求1所述提高无线通讯数据传输效率的方法，其特征在于，待传输数据压缩后的长度与附加传输头长度的和，小于待传输数据的95％，
所述压缩包括：直接传输所述待传输数据；
所述重建包括：直接得到所述待传输数据。
9.根据权利要求1所述提高无线通讯数据传输效率的方法，其特征在于，所述对等端为非待传输数据的终结点，所述方法进一步包括：重建所述待传输数据后重新进行IP化处理，并继续传输IP化处理后数据。
10.根据权利要求1所述提高无线通讯数据传输效率的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：对等端建立数据缓冲区，存储重建后的数据。
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