CN1478113A - 处理数据分组的方法 - Google Patents

Abstract

描述了在通信系统中处理数据流中的数据分组的方法。在该方法中，分析来自数据流的多个数据分组，以便产生轮廓数据，该数据表示所述多个数据分组中的每一个的一个或多个部分如何从一个数据分组到另一个数据分组进行变化。然后，使得所述轮廓数据可用，以便符合轮廓数据的数据分组压缩方案能够被实现在通信系统中的数据分组上。

Description

处理数据分组的方法

本发明涉及处理数据分组的方法。

在许多数字通信网中，数据被以离散的可变尺寸的通常称作分组的各部分从发送站发送到接收站。已经开发了各种通信协议，这些协议定义用于将数据分组从网络中的一个站发送到另一个站的过程，并且还定义用于确定分组如何被在发送站和接收站处理的过程。对于任何通信，有许多功能需要被一个协议执行并且实际上有这么多功能，以至于要使用一个协议集合或者协议组，这些组中的每个协议处理通信的一个或多个特定方面。可能最为公知的协议组是在互联网上广泛使用的传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)。

图1示出了简单分组1的一个示意表示。与所有分组一样，分组1被认为包括两个部分：头2(也称作协议控制信息(PCI)和有效负荷3(要被发送到接收节点的实际数据)。头2包括表示为21到2N的多个字段，每个字段含有对于通信重要的信息。一个头可以包括的字段的例子包括表示发送站的地址的“源字段”、表示接收站的地址的“目的地字段”、表示有效负荷的尺寸的“数据量字段”以及标识分组的序号的“标识字段”。许多其它字段类型对于本领域技术人员也是已知的。

与一个特定分组相关的协议组不定义在该分组的有效负荷部分中携带的数据，但是它却定义头的格式，例如在头中存在的不同类型的字段、这些字段的长度和排序以及解释组成这些字段的比特模式的方案。

移动电信网和互联网正在其功能方面汇合。希望所谓的第三代(3G)移动手机能够直接处理互联网数据分组，以便允许移动用户接入无缝电子邮件、web浏览、多媒体和其它业务。诸如TCP/IP的协议已经被设计来主要用于其中可用带宽比无线网中可用的带宽相对多的固定网。当用于携带语音时，来自分组头的消息开销占据总网络容量的75％，这对于移动网是不可接受的。

为了解决上述问题，已经开发了各种压缩方案用于在分组被通过无线接口发送之前压缩这些分组头。这种方案的一个例子是在’RFC1144’中描述的众所周知的范杰克布森(Van Jacobson)方案。

在以前的头压缩系统中，执行头压缩的实体和执行随后的解压缩的实体都被预先配置来接入与任何已知协议栈相关的分组的头轮廓的存储的记录，所述记录是预期所述实体必须处理的。

一个头轮廓实际上是头中的每个特定字段的值如何变化或者从分组到分组如何表现的定义。例如，与一个概念上的协议栈Z相关的一个简单的头可以包括三个字段A、B和C，并且该轮廓可以是“字段A＝静止，字段B＝不规则，并且字段C＝线性”，这意味着字段A的值不会从分组到分组而改变，字段B的值会随机地从分组到分组改变，并且字段C的值会从分组到分组进行线性改变。

具有对于头轮廓的接入允许压缩器和相关的解压缩器实现为使用的特定协议组优化的压缩和随后的解压缩技术。例如，在接收到具有概念上的协议栈Z定义的头的分组时，知道与协议栈Z相关的头轮廓允许压缩器实现一个压缩方案，其中对于每个分组，字段A被利用“静止字段编码”压缩，字段B被利用“不规则字段编码”压缩，而字段C被利用“线性字段编码”压缩。同样，知道头轮廓允许解压缩器实现优化的解压缩方法。

难得的是期望已知的头压缩器/解压缩器系统处理新类型的分组数据，其中由新的协议栈(或者可能是关于旧协议栈的变体)定义头，这是系统以前没有处理过的。为此，系统访问的头轮廓的库必须首先被利用与所述新协议栈相关的头轮廓进行更新。

这在网络中从基站到基站的通信中尽管是不方便的但也是可能的，其中可以由网络管理者来执行轮廓的更新，但是当通信涉及例如移动电话的移动台时，这就更困难了。

本方面的目的是克服或者至少是减轻上述问题。

根据本发明，提供了一种在通信系统中处理数据流中的数据分组的方法，该方法包括：接收多个数据分组；分析所述多个数据分组；响应于该分析来产生轮廓数据，该轮廓数据表示所述多个数据分组中的每一个的一个或多个部分是如何从一个数据分组到另一个数据分组而变化的；以及使得所述轮廓数据可用，以便符合所述轮廓数据的数据分组压缩方案可以在数据流的数据分组上被实现。

根据本发明，还提供了一种用于在通信系统中处理数据分组的设备，该设备包括：用于接收多个数据分组的装置；用于分析所述多个数据分组的装置；用于响应于所述分析而产生轮廓数据的装置，所述轮廓数据表示所述多个数据分组中的每一个的一个或多个部分是如何从一个数据分组到另一个数据分组而变化的；以及用于使得所述轮廓数据可用于选择符合所述轮廓数据的数据分组压缩方案的装置。

根据本发明，还提供了一种在通信网中处理数据流中的数据分组的系统，该系统包括：接收数据流中的多个数据分组；分析所述多个数据分组以便产生行为数据，该数据表示所述多个分组中的每一个的至少一部分是如何从一个数据分组到另一个数据分组进行表现的；根据在数据流中的数据分组上的所述行为数据来实现数据分组压缩方案。

现在参考附图来描述本发明的实施例，其中：

图1是分组的示意表示；

图2是实现本发明的系统的框图；

图3是说明用于本发明一个实施例的过程的流图；

图4是分组轮廓的概念图；

图5是概念上被划分成为八位字节串的分组的示意表示；

图6是实现本发明的另一个系统的框图；

图7是实现本发明的另一个系统的框图。

现在讨论图2，其中示出了实现本发明的一个系统。该系统包括蜂窝移动通信网10，它包括用于与操作在基站11的覆盖区域的至少一个移动台或者电话12通信的至少一个基站11。移动网10可以例如是GSM网或者UMTS网。组成这种网络的各部分的结构和功能对于本领域技术人员是众所周知的，因此在这里不再详述，所述各部分例如是提供基站到移动台通信并且将移动网连接到诸如PSTN或互联网的其它通信网的移动台、基站、基站控制器、网关等。

此外，如本领域技术人员熟知的，移动台现在可以包括硬件/软件，其使得该移动台能够处理发送到移动网的数据，其中移动台从或通过诸如互联网的公共数据网操作。数据可以采用许多形式，包括例如话音、视频和文本数据和网页。

在图2所示的实施例中，移动台12通过无线接口13从基站11接收从互联网14发送到移动网10的分组数据。基站11装备有用于在被接收的分组被通过无线接口13发送之前压缩所述分组的压缩器15。压缩器15主要用于压缩分组头，虽然它也可以压缩分组的有效负荷。

压缩器15包括存储在基站11中的程序，该程序被在基站的一个处理器(未示出)中执行以便在被接收的分组被发送到移动台12之前压缩所述分组。如上所述，用于压缩分组的合适的压缩算法对于本领域技术人员来说是熟知的。

对应地，移动台12装备有用于解压缩从基站11接收的已压缩分组的解压缩器16。解压缩器16包括存储在移动台12中的程序，该程序被在移动台12的一个处理器(未示出)中执行以便解压缩所述分组。用于解压缩分组的解压缩算法对于本领域技术人员来说是熟知的。

基站11还装备有实体17，为方便起见，下文中将该实体17称作“轮廓器(profiler)”。轮廓器17包括存储在基站11中的软件并且被在基站11的处理器(未示出)中执行。轮廓器17的功能是分析预定给移动台12的分组流中的分组，以便识别不同分组中的相应比特序列的值如何从一个分组到另一个分组表现的轮廓或模式。识别了这样的行为模式之后，轮廓器17将这个信息发送到压缩器15和解压缩器16，以便允许这些实体实现用于数据分组的最佳的压缩/解压缩方案。因此，与以前的系统不同，压缩器15和解压缩器16不需要有任何关于给定分组流中的分组轮廓的先验信息，以便使得能够达到分组压缩和随后的解压缩并且因此能够处理任意的分组流。

现在讨论图3和图2，其中示出了用于本发明一个实施例中的过程的一个例子。在这个例子中，每个分组中的字段的数量、它们的排序以及每个字段的长度在连接建立时对于压缩器15是已知的。不过，从一个分组到另一个分组的相应字段的行为是未知的并且由轮廓器17来确定。

当数据分组开始到达基站11时，步骤20，轮廓器17开始分析这些分组以便确定相同字段的值如何从一个分组到另一个分组而不同，步骤21。在步骤22中，足够的分组被分析用于轮廓器确定所述分组中至少一个字段的行为，并且这个信息被发送到压缩器15以及解压缩器16，步骤23。轮廓器17随着分组的到达而继续分析这些分组，步骤24，以便确定更多字段的行为，并且每当一个字段的行为被识别时，这个信息被发送到压缩器15和解压缩器16，步骤25。这个过程继续，步骤26，直到最终轮廓器17得出接收的分组的一个完整的轮廓，也就是关于分组中每个字段的行为模式的信息。

图4示出了分组轮廓的概念上的说明。对于分组中的每个字段，所述轮廓表示字段的尺寸以及字段如何从一个分组到另一个分组变化。在上述例子中，压缩器具有每个字段的尺寸的现有知识，并且因此轮廓器17只需要确定每个字段的行为。

在基站11接收的分组具有在呼叫连接期间保持静止、在连接期间以例如线性形式的可预测的形式改变或者在连接期间不规则改变的多个字段。每当轮廓器17将给定字段的行为通知压缩器15时，压缩器15就能够实现用于在随后分组的所述字段的恰当的压缩技术。例如，被观察到没有从一个分组到另一个分组改变的一个字段可以被从发送到移动台12的更多的已压缩分组中取消，并且一个被观察到以例如线性形式改变的字段可以被使用对于线性改变的字段合适的技术而压缩。用于每种类型的字段行为的恰当的压缩技术对于本领域技术人员是已知的。将一个给定字段的行为通知解压缩器16允许解压缩器16实现在已压缩分组的所述字段上的互补的解压缩技术。

在连接建立时，压缩器15将没有关于分组中的任何字段的行为的信息。因此，最初被解压缩的分组将被发送到移动台12。随着关于字段行为的信息被轮廓器17得出，压缩器15开始在这些分组上实现压缩方案，该压缩方案是相当保守的方案。随着以及当压缩器15接收到来自轮廓器17的更多信息时，这个方案将被增强和精确，从而允许压缩器15在更多的各种字段上实现恰当的压缩技术。

在基站11和移动台12之间的呼叫连接期间，轮廓器17继续分析分组字段的行为，以便如果需要的话，则在压缩器15并且也在解压缩器16更新轮廓。例如，轮廓器17可以确定一个给定字段的行为的更好的理解，或者确定一个字段的行为模式已经改变。在这种情况下，压缩程度要被提高，例如如果轮廓器17已经确定一个特定字段是静止的，则最好是在压缩器15实现一个精确的压缩方案之前，等待这个更新到达解压缩器16并且被确认。

在其它情况中，作为由轮廓器产生的轮廓的结果，压缩器15可以将分组压缩到正确的更大程度。例如，轮廓器17可以向压缩器15指示对于n个分组没有改变的字段是静止的，因此当随后轮廓器17确定所述字段的行为已经改变时，因此提示压缩器15压缩所述字段。优选地，这个改变被使用带外信令或者带内信令立即发信号给压缩器15和解压缩器16，到解压缩器16。例如，一个轮廓更新可以编码为附加到发送给移动台12的已压缩分组的多个附加字节。相同的更新可以被持久地附加到不同的已压缩分组，直到接收到所述更新已经到达压缩器15的确认为止。

此外，多种类型的编码可以与一个单独的字段相关联，以便允许轮廓器17识别新类型的字段行为，而无需取代先前看到的行为模式。为了允许压缩器15和解压缩器16使用这个数据，轮廓器17可以向它们指示不同编码的概率。因此，例如轮廓器17可以指示一个字段是高概率静止的，但是有小(非零)概率的改变。这应当允许压缩器15和解压缩器16管理与期望的行为的微小区别，而无需大量的带外信令。

在上述例子中，假设每个分组中的字段的数量、它们的排序以及每个字段的长度对于压缩器15和解压缩器16是已知的，从而允许轮廓器17利用字段基础来在一个字段上分析分组。在某些情况下，例如如果通信涉及与一个新的协议栈相关的一个新的数据类型，则这种信息将不可以用于在连接建立时的这些实体。在这种情况下，轮廓器17被安排来分析接收的分组，以便识别在分组的相同子部分中的行为模式。

例如，如图5所示，每个整个分组只是被作为八位字节串来对待，并且轮廓器17被安排来检查连续的分组，以便查找分组中相同八位字节之间的相关性。因此，在不试图识别字段边界的情况下，轮廓器17随着时间利用八位字节的基础在一个八位字节上确定分组行为的轮廓。例如，轮廓器17识别保持相同值或者很少改变或者具有少量值的八位字节。如以上关于字段行为所述的，每当轮廓器17识别一个给定八位字节的行为中的模式时，这个信息被编码并且传送到压缩器15和解压缩器16，其因此实现恰当的压缩/解压缩方案。

象上述关于已知字段长度例子所述的那样，在基站11和移动台12之间的呼叫连接期间，轮廓器17继续分析八位字节的行为，以便在需要时，在压缩器15也在解压缩器16更新轮廓。

可以理解，只是举例给出了利用八位字节的基础在一个八位字节上确定分组行为的轮廓，轮廓器17可以被配置来根据任何方便的尺寸的分组子部分，例如10比特来确定分组行为的轮廓。

现在参考图6来描述本发明的另一个实施例，其中已经参考图2所描述的那些部分被给予类似的参考编号。在这个实施例中，轮廓器17不是位于基站11中，而是位于移动台12中。在操作中，在连接建立时，在基站11接收的分组最初被未压缩地发送到移动台12。在移动台12，轮廓器17分析接收的分组以便确定分组的轮廓。如上所述，如果分组的帧格式已知，则轮廓器17以帧为基础来在一个帧上分析分组。如果帧格式未知，则轮廓器17以子部分为基础，例如逐个八位字节地在一个子部分上分析分组。

在任何情况中，每当轮廓器17确定一个给定字段或者给定子部分的行为模式时，这个信息就被传送到解压缩器16并且还被从移动台12发送到基站11，其中它被传送到压缩器15。象上述例子一样，每当轮廓器17将一个给定字段或者子部分的行为通知压缩器15时，压缩器就能够使用用于随后分组中的所述字段或者子部分的恰当的压缩技术，并且解压缩器能够使用在那些分组被接收到时，在这些分组上使用恰当的互补的解压缩技术。在这个实施例中，轮廓器17可以被安排来或者在接收到的分组被输入到解压缩器16之前或者在它们被从解压缩器16输出之后分析所述接收到的分组。

图7示出了本发明的另一个实施例，其中参考图2和6所描述的那些特征被给予类似的参考编号。在这个实施例中，基站11和移动台12都被提供它们自己的分别表示为17a和17b的轮廓器。在操作中，在基站11从互联网14接收的分组被如前所述地由轮廓器17a分析以便得出分组中的字段或者分组的子部分的行为的轮廓。如前所述，关于由轮廓器17a得出的每个字段或者子部分的行为的信息被发送到压缩器15，然后，压缩器15实现恰当的压缩技术。有利地，在这个实施例中，不需要由轮廓器17a确定的信息被从基站11通过无线接口13发送到移动台12，以便传送到解压缩器16。而是轮廓器17b在从基站11接收的分组上执行自己的分析，以便得出分组中的字段或者分组的子部分的行为的自己的轮廓，其与轮廓器17a得出的轮廓相匹配。由轮廓器17b得出的每个字段或者子部分的行为的信息被发送到解压缩器16，然后解压缩器16实现恰当的与在压缩器15中应用的压缩技术互补的解压缩技术。

再次，压缩器15最初实现关于被发送到移动台12的没有压缩的初始分组实现保守的压缩方案。如前所述，随着以及当压缩器15接收到来自轮廓器17a的详述分组的字段(或者子部分)的行为的信息时，由压缩器15实现的压缩方案被增强和精制。有利地，由于由第二个轮廓器17b本地产生用于由解压缩器16用来解压缩分组所需要的字段(或者子部分)行为的信息，所以不需要这个信息被从基站11发信号到移动台12，从而节约带宽使用。本领域技术人员应当理解，两个轮廓器17a和17b必须保持同步操作。这可以例如通过将一个规则的同步信号在专用控制信道上从基站11发送到移动台而获得。

应当理解，以上参考互联网和蜂窝移动通信网描述了本发明只是为了说明的目的。本发明可以应用于其中希望在分组流中的数据分组被在接收站接收到之前得到压缩的任何通信系统或者系统的组合中。例如，可以设想本发明能够特别应用于无线局域网中。

以上参考优选实施例描述了本发明，应当理解，所述实施例只是示范性的，在不偏离所附权利要求定义的本发明范围的情况下，本领域技术人员可以进行修改和改变。

Claims (14)

1.一种在通信系统中处理数据流中的数据分组的方法，该方法包括：

从所述数据流中接收多个数据分组；

分析所述多个数据分组；

响应于所述分析而产生轮廓数据，该轮廓数据表示所述多个数据分组的每个的一个或多个部分如何从一个数据分组到另一个数据分组进行变化；以及

使得所述轮廓数据可用，以便符合所述轮廓数据的数据分组压缩方案可以被在所述数据流的数据分组上实现。

2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

将所述轮廓数据发送到一个压缩器，该压缩器在通信系统中的数据流的数据分组上实现压缩方案。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述轮廓数据被通过网络链路发送到所述压缩器。

4.根据权利要求2或3所述的方法，该方法还包括：

使得所述轮廓数据可用，以便能够在数据流的分组上实现与数据分组压缩方案互补的数据分组解压缩方案。

5.根据权利要求4所述的方法，该方法还包括：

将轮廓数据发送到一个解压缩器，该解压缩器实现解压缩方案，以便解压缩数据流中已经被所述压缩器压缩的分组。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述轮廓数据被通过网络链路发送到解压缩器。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述轮廓数据被通过无线接口发送到解压缩器。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述轮廓数据被编码为一个比特串并且附加到一个数据分组上用于发送到解压缩器。

9.根据前述任何一个权利要求所述的方法，其中所述多个分组被分析，以便轮廓数据表示分组的一个或多个帧如何从一个分组到另一个分组进行变化。

10.根据权利要求9所述的方法，其中一个或多个帧是头帧。

11.根据权利要求1到8中任何一个所述的方法，其中所述多个分组被分析，以便轮廓数据表示每个分组的预定数量比特长度的一个或多个子部分如何从一个分组到另一个分组进行变化。

12.一种被在处理器上执行时用于实现根据权利要求1所述的方法的计算机程序。

13.一种用于处理通信系统中的数据分组的设备，该设备包括：

用于接收多个数据分组的装置；

用于分析所述多个数据分组的装置；

用于响应于所述分析而产生轮廓数据的装置，所述轮廓数据表示所述多个分组中的每个的一个或多个部分如何从一个数据分组到另一个数据分组进行变化；以及

用于使得所述轮廓数据可用于选择符合轮廓数据的数据分组压缩方案的装置。

14.一种在通信网中处理数据流中的数据分组的系统，该系统包括：

接收数据流中的多个数据分组；

分析所述多个数据分组以便产生行为数据，该行为数据表示所述多个分组中的每一个的至少一部分如何从一个数据分组到另一个数据分组进行变化；

根据所述行为数据来在数据流中的数据分组上实现数据分组压缩方案。

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