CN103597448A

CN103597448A - 用于交换数据的方法和设备

Info

Publication number: CN103597448A
Application number: CN201280028864.3A
Authority: CN
Inventors: J.霍伊尔; S.克比施; D.佩因特纳
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2014-02-19
Also published as: EP2570921A1; US20140115104A1

Abstract

本发明说明一种用于在发送器（1）和接收器（2）之间交换数据的方法。数据交换基于发送器（1）和接收器（2）已知的语法。在按照本发明的方法中，在发送器（1）中的语法（22）与已知语法（22）不同的情况下，在开始数据交换时的初始化阶段中或者在发送器（1）和接收器（2）之间的数据传输的实际渡越时间之间进行接收器（2）的已知语法（22）向发送器（1）的不同语法（22）的匹配。

Description

用于交换数据的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于在发送器和接收器之间交换数据的方法和设备，其中数据交换基于发送器和接收器已知的语法。

背景技术

在使用针对XML（扩展标记语言）的有效编码方法中，在许多情况下出发点是，发送器和接收器在实际传输数据之前在共同知识上（例如以已知的XML架构的形式）取得一致。这例如在EXI（高效XML交换）或者MPEG BiM（用于XML的二进制MPEG格式）上使用所谓的架构通知模式（Schema Informed Mode）的情况下是这样。EXI是用于XML信息组的二进制代表的格式。与基于文本的XML文档相比，可以更快地处理EXI格式的文档并且在经由通信连接传送时需要更少的带宽。

被称为“共享知识”的共同知识被用于XML数据的高效代表。在此，在共同知识中包含的信息不是再一次地被用在数据流中，而是通过参考在共同知识中包含的信息来代替，由此可以将实际的用于传输的数据量保持得小。在实际传输之前对于共同知识取得一致在许多应用领域中是困难的或者是不可能的。于是这导致，在数据交换时不能利用共同知识来减少数据流。在最坏情况下，甚至根本不能实现数据交换。

使用用于XML的高效编码方法例如在“嵌入式系统”的情况下是有意义的。这种系统例如应用在电动汽车的环境中，在其中例如借助XML在电动汽车和充电站之间交换信息。在该环境中的要求尤其在于，必须有在两个组件的较旧的和最新的XML架构版本之间的向上和向下兼容性。共同知识的协定在此与一些花费关联。

发明内容

本发明的任务是说明用于在发送器和接收器之间进行高效数据交换的方法和设备，所述发送器和接收器使用用于XML的编码方法。

该任务通过按照权利要求1的特征的方法和按照权利要求15和16的特征的设备来解决。有利的构型在从属权利要求中找到。

在本发明的用于在发送器和接收器之间交换数据的方法中，其中数据交换基于发送器和接收器已知的语法，该语法存在于发送器和接收器中并且例如由XML架构、DTD或RNG导出，在发送器中的语法与已知语法不同的情况下，在开始数据交换时的初始化阶段中或者在发送器和接收器之间的数据传输的实际渡越时间之间进行接收器的已知语法向发送器的不同语法的匹配。

在本发明方法中，在实际传输有用数据之前建立在发送器和接收器中的经匹配语法的结构方面的共同知识（共享编码知识），可以依次针对所有其他消息将所述知识假定为基础或者共同知识。在匹配之前，存在按已知语法的共同知识，在匹配之后，存在按已知语法和不同语法的共同知识。对此，即使在事先没有作出或者不能作出协定时，也能够在发送器和接收器之间非常紧凑并且高效地传输数据。

语法以专业人员已知的方式描述了用于XML文档的编码和解码指示、与XML等效的数据结构或XML文档的存储器代表例如作为文档对象模型、编码装置的DOM。解码装置使用该语法作为指示，以便从所接收的数据流中创建XML文档、与XML等效的数据结构或XML文档的存储器代表。

已知语法向不同语法的匹配适宜地仅仅在初始化阶段中进行。在发送器和接收器的语法中的不同在渡越时间期间相反地不再被匹配。概念“在渡越时间期间”在此理解为在发送器和接收器之间的有用数据的实际传输。

在另一适宜的构型中，在初始化阶段中至少将在已知语法和不同语法之间的区别从发送器传输给接收器。同样可能的是，发送器的完整语法被传输给接收器，使得接收器可以基于在所接收的发送器的不同语法和实际语法之间的比较来提取所述区别，并且可以将其处理为解码或编码指示。

在另一适宜的构型中，在接收器中通过由接收器学习在初始化阶段中传输的有用数据进行已知语法向不同语法的匹配。

在另一适宜的构型中，在初始化之前或初始化开始时，通过传送标志来识别已知语法。这种标志的例子可以是XML架构定义的命名空间。

在初始化阶段和“在渡越时间期间”之间的差别尤其在嵌入式系统的背景下是重要的，因为在嵌入式系统的存储器的使用、时间特性和计算能力方面学习通常是不可预见的。在嵌入式系统中，学习导致渡越时间、可能导致对存储器容限、时间特性和计算能力的损害，从而在最不利的情况下结果可能是系统故障。因此在嵌入式系统中，要避免在渡越时间期间的学习或者要将其限制到在渡越时间中的合适时间，在所述合适时间中上述的限制是不重要的。所建议的方法通过如下方式避免了这一点：在初始化阶段中、也即在专用阶段中的学习在数据传输的实际渡越时间之前或者之间进行。在初始化阶段中尤其是执行学习的接收器可以决定，在接收器侧是否足够地存在在学习信息中所需的硬件资源。因此，必要时可以可靠地中断学习并且因此匹配语法。由该描述还得出：在接收器侧上进行发送器和接收器的语法区别的学习，所述语法包括用于由发送器传输的数据的解码器。

在有用数据的实际传输之前对于共同知识取得一致可以通过不同的方式来实现。

在第一变型方案中，基于在初始化阶段中传输至少一个、尤其是在渡越时间前面的消息来实现对于共同知识取得一致。在这里，初始化阶段至少包括由发送器向接收器传输的第一消息，该第一消息使得接收器能够将在发送器和接收器中的开始还不同的语法相互匹配。尤其是由接收器的解码器分析在初始化阶段中所传输的一个或多个消息。相反，在初始化阶段中传输的一个或多个消息被接收器的应用程序在解码之后丢弃。这意味着，在初始化阶段中传输的一个或多个消息相应于有用数据并且在解码之后没有以常见方式继续被应用程序处理，因为在初始化阶段的一个或多个消息中包含的信息仅仅适于语法的训练并且没有意义被应用程序处理。

例如包括所述不同的XML文档可以由发送器传输给接收器。同样可能的是，至少将不同语法的改变的构造传输给接收器。在第一消息中，以及可选地在初始化阶段的另外的消息中，因此将涉及数据结构和数据类型的全部改变例如作为尽可能节省位置的示例传输给接收器。这不仅仅包括数据结构和数据类型处的添加的改变，而且必要时也包括从XML文档中取走的数据结构和数据类型。例如在XML架构中，将必须被匹配的XML架构的所有构造（英文：particle（微粒））传输给接收器。

这些改变按照预先给定的编解码器在接收器中被反映。例如元素数据可以被分配给标志，所述标志于是可以被存储在表格中（这例如在EXI中利用串表格所实现）。在发送器和接收器之间的数据交换的渡越时间期间于是不再需要传输元素名称。仅仅参考标志是足够的。此外可以附加地将类型特性分配给各个元素，所述类型特性同样被存储在串表格中。在该情况下，可以取消将传输的串转换为数字值，因为可以提取关于串表格的处理类型的相应信息。由此，改善了传输方法的效率。

可替换地，可以在共同的知识中检测到在其位置处出现不同的信息。

第一变型方案具有的优点是，可以在接收器中使用现有的解码器，以便对在发送器和接收器中的语法进行匹配。

在第二变型方案中，在初始化阶段中将不同语法直接传输给接收器。在该变型方案中，在渡越时间之前把要用于编码或者解码的语法提供给解码器。例如，包含语法的第一消息可以被标记，使得接收器的解码器识别出在其中包含有继续解码所需的语法。这种标志此外可以用于初始化，即所述标志被输送给解码器的渡越时间环境的被分配给该语法处理的接口。信令例如可以在传输平面——例如层5或6——上进行。在第二变型方案中，为了处理由该语法产生的解码指示而将该语法例如输送给接收器的解码器的渡越时间环境的语法接口。

本发明还提供了用于在发送器和接收器之间交换数据的发送器的编码装置，其中数据交换基于发送器和接收器已知的语法，所述编码装置被构造为在发送器中的语法与已知语法不同的情况下在初始化阶段中在发送器和接收器之间的数据交换开始时进行接收器的已知语法向发送器的不同语法的匹配。

发送器例如可以事先将其完整的知识例如作为EXI语法形式或者作为表格形式传输给接收器。这里不需要首先确定语法的区别在哪里。可替换地，语法的匹配通过交换标识符来进行。

本发明还提供了用于在发送器和接收器之间交换数据的接收器的解码装置，其中数据交换基于发送器和接收器已知的语法，所述解码装置被构造为在发送器中的语法与已知语法不同的情况下在初始化阶段中在发送器和接收器之间的数据交换开始时进行接收器的已知语法向发送器的不同语法的匹配。

编码装置和解码装置此外可以包括用于执行上面描述的方法的其他装置。

上述的实施方式分别具有下面的优点：

可以在实际传输之前非常灵活地取得对于共同知识的一致，而无需每个达成协议。该做法能够实现与所谓的预同意共享知识（Pre-Agreed Shared Knowledge）相同的非常高的压缩率。当XML架构或由其导出的语法、也即经协定的共同知识变化时，不存在版本化问题。在该情况下，上述做法在每次变化时重新在初始化阶段中执行。最后，该做法是对于现在已经使用预同意的应用程序的透明方法。不需要EXI图书馆的适配来实现XML架构版本化。

附图说明

下面借助在附图中的实施例来进一步阐述本发明。其中：

图1示出了示例语法，以便建立EXI码，

图2示出了已知的、在发送器侧上编码数据的流程图，

图3示出了在发送器侧上编码数据的流程图，在其中描绘了根据本发明的做法，并且

图4示出了按照本发明方式设立的用于数据交换的发送器和接收器。

具体实施方式

在本发明的用于在发送器1和接收器2之间经由通信连接3交换数据的方法中，基于发送器1和接收器2已知的语法来进行数据交换。该语法可以例如由XML架构、DTD（文档类型定义）或RNG（RELAX NG）定义导出。

可以应用基于XML架构的数据交换的使用，其中在发送器1中可能有与从前协定的已知XML架构的不同。这例如当在接收器2中为解码所交换的数据而使用的XML架构不可更新时是这种情况。下面描述的做法提供了一种可能性：如何在发送器1和接收器2中的XML架构不同时仍然可以实现在基于XML的数据交换中的高效率。

后面描述的方法针对XML消息组的二进制代表使用了EXI（高效XML交换）。属于后面描述的XML架构的EXI语法示意性地在图1中示出。

ST1、ST2、ST3、E1和E2表示EXI码的流程序列的状态。ST1代表起始标签1，ST2代表起始标签2，ST3代表起始标签3，E1代表元素1，E2代表元素2。AT（C）、AT（D）、SE（S）、SE（B）和EE表示在状态之间的过渡。AT（C）代表AT（目录）、AT（D）代表AT（数据）、SE（S）代表SE（主题），SB（B）代表SE（实体）。AT代表属性，SE代表起始元素。图1因此示出了解码流程，该解码流程反映了在机器可读的解码流程中的结构信息。

图2和3分别示出了用于在发送器1侧上编码数据的流程图，一次以已知的传统方式（图2）并且一次以本发明的方式（图3）。

用附图标记10表示在传统流程图中按照图2设置的配置时间环境。在该配置时间环境中将给定的XML架构12通过架构编译器14变换成通过该架构所规定的语法（附图标记16）。附图标记18表示预先定义的语法（内建语法）。由语法16、18产生了渡越时间环境20的语法22，其用于被交换的数据的编码。所产生的语法22通过未标准化的接口（例如EXI语法接口）被输送给渡越时间语法20。从语法22可以借助结构编码24和用于渡越时间环境20的内容编码的装置26将输送的输入数据处理成二进制流。

渡越时间环境可以将输入数据以文件或文本格式来输送。例如附图标记40代表XML的存储器代表，其也被称为文档对象模型（DOM）。附图标记42代表等效于XML的数据结构。XML文档用附图标记44表示。输入数据40、42、44可以以所描述的方式存在并且被输送给渡越时间环境20。装置24和26由此产生二进制流，所述二进制流用附图标记25和27来表示。附图标记25在此代表所编码的结构信息，附图标记27代表所编码的内容信息。它们可以经由接口30按照编码发生的顺序（上方的二进制流）或者以新排序（rearranged）并且压缩的（compressed）的“顺序”（下方的二进制流）被传输给接收器2用于解码。接口30也被称为EXI接口。该EXI接口被标准化。

在图2中所示的流程图在已知通信系统中不仅存在于发送器侧而且存在于接收器侧。在接收器侧上，二进制流于是构成输入数据，所述输入数据经由EXI接口被输送给用于结构和内容编码以产生结构和内容的装置。XML文档、存储器代表或者等效于XML的数据结构于是是接收器的输出数据。

在本发明的做法中，可以在接收器2侧上取消包含在配置时间环境10中的组件。这在变型方案中通过如下方式来实现：对于发送器和接收器的功能所需的语法22通过发送器来产生，然后在数据交换的实际渡越时间之前的初始化阶段中被传输给接收器。全部的被包含在语法22中的信息可以在由发送器1向接收器2传输的第一消息中被包含。

该消息优选被标记，使得对于接收器2来说可以识别出该消息被用于初始化解码器。由此，该消息不是被输送给渡越时间环境的EXI接口30，而是被输送给非标准化的接口32。信令——即在第一消息中包含语法的标记——例如可以在传输平面、例如层5上进行。如果接收器2接收了语法22，则接收器2以惯常方式处理该语法。尤其是只要需要的话就对为结构解码所需的信息进行适配。同样的情况也同样适于借助装置26进行内容的编码。

如果在可代替的变型方案中在初始化阶段中在发送器1和接收器2之间的数据交换开始时建立关于一个或多个先前的消息的共同知识，则经由EXI接口30进行该数据交换。在初始化阶段的一个或多个消息中，由发送器1向接收器通知全部的、在接收器的XML文档中要进行的关于数据结构和数据类型的改变。在初始化阶段中的所述一个或多个消息一般包括XML架构的全部构造或者全部要改变的构造（Particles（微粒））。一旦这些构造被接收器经由接口30接收，则所述构造通过Ad-hoc语法装置28在接收器中被反映，使得接收器的语法22向发送器1的语法22匹配。于是在初始化阶段之后的另外的消息使用共同的知识，以便将要传输的数据量保持得小。

在初始化阶段的一个或多个消息中传输的消息例如可以是串，这些串在EXI中被使用以预填充串表格。重新出现的串在这里可以被配备标志，使得代替文本串在用于渡越时间的消息中仅仅需要编码所述标志。为了提高效率此外可以设置带有类型特性的数据记录。由此，在渡越时间所使用的数据也可以参考一个类型，从而例如在接收器侧上不需要执行类型变换方法。

总之，该做法实现了对共同知识灵活地取得一致，而无需每次在实际传输之前达成一致。这可以实现非常高的压缩率。此外，当XML架构在发送器侧上变化时，不存在版本化问题。另一优点在于，该方法对于现在已经使用“预同意”的方法的应用程序是透明的。这里不需要EXI图书馆的适配来实现XML架构版本化。

Claims

1.一种用于在发送器（1）和接收器（2）之间交换数据的方法，其中数据交换基于发送器（1）和接收器（2）已知的语法，其中

在发送器（1）中的语法与已知语法不同的情况下，在开始数据交换时的初始化阶段中或者在发送器（1）和接收器（2）之间的数据传输的实际渡越时间之间进行接收器（2）的已知语法向发送器（1）的不同语法的匹配。

2.根据权利要求1所述的方法，其中已知语法向不同语法的匹配仅仅在初始化阶段中进行。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在发送器（1）和接收器（2）的语法中的不同在渡越时间期间不被匹配。

4.根据上述权利要求之一所述的方法，其中在初始化阶段中至少将在已知语法和不同语法之间的区别由发送器（1）传输给接收器（2）。

5.根据上述权利要求之一所述的方法，其中在接收器（2）中通过由接收器（2）学习在初始化阶段中所传输的有用数据来进行已知语法向不同语法的匹配。

6.根据上述权利要求之一所述的方法，其中在初始化之前或初始化开始时，通过传送标志来识别已知语法。

7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其中初始化阶段至少包括由发送器（1）向接收器（2）所传输的第一消息。

8.根据权利要求7所述的方法，其中由接收器（2）的解码器分析在初始化阶段中所传输的一个或多个消息。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中在初始化阶段中所传输的一个或多个消息被接收器（2）的应用程序为了解码目的丢弃。

10.根据权利要求7至9之一所述的方法，其中包括所述不同的XML文档被传输给接收器（2）。

11.根据权利要求7至10之一所述的方法，其中至少将不同的XML架构的经改变的构造传输给接收器（2）。

12.根据权利要求1至6之一所述的方法，其中在初始化阶段中将所述不同语法（22）传输给接收器（2）。

13.根据权利要求12所述的方法，其中为了处理由该语法（22）产生的解码指示而将该语法（22）输送给渡越时间环境的语法接口。

14.根据权利要求1至12之一所述的方法，其中该语法（22）由XML架构定义、Relax NG定义或文档类型定义导出。

15.一种用于在发送器（1）和接收器（2）之间交换数据的发送器（1）的编码装置，其中数据交换基于发送器（1）和接收器（2）已知的语法，所述编码装置被构建为，在发送器（1）中的语法与已知语法不同的情况下在初始化阶段中在发送器（1）和接收器（2）之间的数据交换开始时进行接收器（2）的已知语法向发送器（1）的不同语法的匹配。

16.一种用于在发送器（1）和接收器（2）之间交换数据的接收器的解码装置，其中数据交换基于发送器（1）和接收器（2）已知的语法，所述解码装置被构建为，在发送器（1）中的语法与已知语法不同的情况下在初始化阶段中在发送器（1）和接收器（2）之间的数据交换开始时进行接收器（2）的已知语法向发送器（1）的不同语法的匹配。