CN1599360A - 处理通过第一接口接收到的数据分组的方法及其设备 - Google Patents

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Abstract

在通过设计用于数据的无线传输的第二接口(37)(例如，HIPER LAN/2接口)，发射通过第一接口(30)在有线连接上接收到的数据分组期间，存在以下问题：在通过第二接口(37)接收数据和发射数据之间，会引起相对较大的时延，必须通过适当尺寸的缓冲存储器来对其进行桥接。本发明提出了一种能够使最大时延得到进一步减小的装置。为了该目的，根据本发明，紧接在接收到的数据分组已经到达之后，逐部分地进行所接收到的IEEE 1394总线分组的必要处理。因此，在已经接收到落在传输帧内的完整数量的总线分组之后，不再需要过长的处理时间，并且显著地减小了丢失在下一个传输帧中所保留的时隙的可能性。因此，用于桥接所述时延的缓冲存储器可以相应地变得更小。

Description

处理通过第一接口接收到的数据分组的方法及其设备
技术领域
本发明涉及数字数据通信领域，更精确地，本发明在于以下的方式：通过第一接口在分组中接收数据，将该数据转换为根据第二接口的格式，并且通过第二接口输出。
背景技术
诸如典型家庭娱乐设备的家庭内的设备，特别还应该提到如今也被看作家庭娱乐设备的个人计算机，或者还有诸如“家用电器”设备的其他家用设备正在越来越多被联网。该联网不仅包含其中通过电线，即利用设备之间的适当的电缆连接，例如利用IEEE 1394总线系统对设备进行联网的系统，而且还包括其中对设备进行无线地联网的系统。在这一点上，特别要提到已经伴随IEEE 802.11x系统建立的所谓HIPERLAN/2系统。HIPERLAN/2系统能够实现在家中的设备的联网。其提供了在5GHz范围内的大量的大致为20MHz宽的信道，结果，根据TDMA方法(时分多址接入)进行细分。该调制方法对应于OFDM方法(正交频分复用)，从而在多径接收时发生了最小可能的干扰。最大的数据速率处于54兆比特/秒的范围内。结果，可以在HIPERLAN信道中对视频数据流和音频数据流进行传送。
在ETSI/BRAN标准中已经指定了HIPERLAN系统。在文件“ETSI TR101 683 V1.1.1(2000/02)；宽带无线接入网络(BRAN)；HIPERLAN类型2；系统概况”中可以发现系统的概况。在文件“ETSI TS 101 493-1V1.1.1(2000/04)；宽带无线接入网络(BRAN)；HIPERLAN类型2；基于分组的会聚层；部分1和部分3”中描述了本发明的关键组件。在其他文件中公开了本发明的另外组件，特别是诸如物理层和数据链路控制层(DLC)。这些组件可以从位于F-06921 Sophia-Antipolis Cedex，France的欧洲电信标准协会中获得。
对于家庭中的网络设备，使用两个联网系统，即第一有线系统和第二无线系统的组合的一个情况已经证明是有用的。如果还要在这些系统之间交换在这两个不同系统之间的数据，则由此，需要桥接电路用于该目的；由此，一方面，所述电路与有线系统相连，而另一方面，所述电路还具有对无线传输系统的接口。由此，这样的桥接电路配备有两个接口，第一个接口用于有线传输系统，而第二接口用于无线传输系统。
本发明涉及这样的桥接单元。特别地，本发明解决了当将IEEE1394总线系统用作有线系统而将所述的HIPERLAN/2系统用作无线传输系统时所出现的问题。针对该应用创建了单独的规范。这被称为“ETSITS 101 493-3 V1.1.1(2000/09)；宽带无线接入网络(BRAN)；HIPERLAN类型2；基于分组的会聚层；部分3：IEEE 1394特定会聚子层(SSCS)。在前述文件的附录C.3中描述了从IEEE 1394总线系统到HIPERLAN/2系统的同步数据传输的最大传输延迟为6.1ms。因此，由于以下事实而引起了2.1ms的延迟，所述事实为：在最差的情况下，在已经收集了MAC传输帧(介质接入控制)的数据之前，需要首先等待17个IEEE 1394总线分组到达。可能由于以下的事实而引起了另外的2ms的时延，所述事实为：仅当需要使接收到的数据可由DLC层用于传输时，使为站点所保留的时隙变得可用。在极端情况下，然后，需要等待下一个MAC传输帧。因此，如果刚好在数据可用的时刻重新分割了传输帧，并且之后将分配给站点的时隙定位在MAC传输帧的另一点处，也可能会引起2ms的时延。
因此，为了桥接该时延，需要在桥接电路中实现相应较大的缓冲存储器。推荐将缓冲存储器的尺寸设置为足够大，从而甚至还能够缓冲8ms的时延。
发明内容
本发明的目的是减小在数据到达和数据发射之间的最大时延。
解决的问题在于：在已经接收到到达HIPERLAN传输帧的时隙图中的最后数据之后，逐部分地执行和不执行通过第二接口发射数据所需的重新格式化，如在标准中所提出的。当要发射的最后数据已经到达时，已经完成了该数据的大部分处理，从而仅需要小部分的数据。然后，这不再需要太多的处理时间，并且将最大可能时延减小为4.1ms。因此，该措施具有以下优点，由于减小了要缓冲的最大时延，因此，可以实现小得多的缓冲存储器。
在从属权利要求中阐明了根据本发明的该方法的另外的有利措施和另外发展。一个特定的有利措施在于：如果在传输帧中的保留时隙已经丢失，则利用已经可用的重新格式化的数据来填充所述传输帧中仍然可用的剩余保留时隙。因此，不是简单地允许还未丢失的传输帧中的时隙无用地通过，其中将所谓的“伪数据”插入到其中，而是向其填充已经处理过的净荷数据，然后，并不需要在下一个传输帧中再次发射该数据。
另一有利措施在于：使用已经以给定量提前的时隙图，作为传输帧的时隙图的替代，用于内部处理接收到的数据分组。利用该措施，能够避免较大的附加时延，所述时延是由于作为通过第一接口接收另外的数据分组的结果，在针对两个不同接口的时钟信号中的略微偏差所引起的，其中在下一个传输帧中的第一保留时隙由于数据的传输而丢失。如果所保留的时隙位于传输帧的后一个部分，则不存在丢失所述时隙的危险。主要当所述保留的时隙位于帧的前部，即特别是当其是第一允许保留的时隙的任何时候，存在这一情况。然而，通过提前内部处理时间，需要再次略微增加缓冲存储器的尺寸，从而还可以对提前时间进行缓冲。
在权利要求7到12中阐明了用于执行该方法的设备的优选措施。
附图说明
在以下描述了更详细地描述了本发明的典型实施例，并且在附图中示出了这些典型实施例，其中：
图1示出了具有机顶盒和电视机的本发明的应用；
图2示出了用于连接有线和无线传输系统的桥接电路的概略方框电路图；
图3示出了在桥接电路中的数字IC的方框电路图；
图4示出了桥接电路的分层模型；
图5示出了用于将数据从IEEE 1394数据分组格式重新格式化为HIPERLAN/2数据分组格式的各个处理步骤的表示；
图6示出了用于重新分段所接收到的数据的处理步骤的更详细的表示；
图7示出了在标准中所提出的数据处理的一般情况的表示；
图8示出了在接收第十七数据分组已经在传输帧期间开始的特殊情况下的数据处理的表示；
图9示出了根据本发明，对所接收到的数据分组逐部分地进行处理的表示；以及
图10示出了HIPERLAN/2 MAC传输帧的格式。
具体实施方式
图1示出了从位于一个房间内的数字电视的机顶盒到另一房间内的电视的数据传输应用。将所述数字电视信号通过卫星接收天线20提供给机顶盒21。所述机顶盒将所接收到的数据流转发到位于该房间内的发射单元22，所述发射单元22还通常被称为无线盒(WB)，并且表示对无线传输系统的桥接。发射单元22与发射天线相连，通过所述发射天线，发射单元22通过电磁波无线地发射数据流(所述数据流可以包括视频和音频数据)。由诸如位于另一房间内的第二无线盒来接收该无线电信号，即，通过配备有用于该目的的接收天线的接收台23来接收。所述接收单元23具有对电视机24的有线连接，所述电视机24同样配备有针对数字电视信号的解码单元，用于解码所接收到的视频和/或音频信号，并且转发其以用于显示，或者分别在扬声器上输出。
在所示应用中，假定数据的无线传输根据所谓的HIPERLAN/2传输系统而发生。因此，根据所述的传输系统来设计发射和接收单元。设计所述的HIPERLAN/2传输系统，以便在5GHz的范围内以高达54兆比特/秒的速率来传输数据。如在现有技术中所描述的，已经对HIPERLAN/2传输系统进行了标准化，并且在标准的相关描述部分中详细描述了该传输系统。因此，为了公开本发明，清楚地对该标准进行参考。特别是建议阅读以下部分：
·ETSI TR 101 683 V1.1.1(2000/02)宽带无线接入网络(BRAN)；HIPERLAN/2系统概况
·ETSI TS 101 493-1 V1.1.1(2000/04)宽带无线接入网络(BRAN)；HIPERLAN/2；基于分组的会聚层；部分1；公共部分；以及
·ETSI TS 101 493-3 V1.1.1(2000/09)宽带无线接入网络(BRAN)；HIPERLAN/2；基于分组的会聚层；部分3：IEEE 1394服务特定会聚子层(SSCS)
图2示出了发射单元22的概略方框电路图。该方框电路图一方面示出了数字IC 25，另一方面示出了模拟IC 26。数字IC 25包含用于预处理针对无线传输的数据的组件。以下将更详细地讨论所述IC。模拟IC 26示出了与空中接口有关的前端IC。位于该部分中的是传输放大器和用于产生HF信号并然后将其转发到发射天线的装置。
图3示出了数字IC 25的概况方框电路图。参考数字30表示IEEE1394接口的一部分。该部分对应于IEEE 1394总线系统的数据链路控制层。多个不同的IC可以在商业上用来实现IEEE 1394数据链路控制层，其还作为IC芯出售，因此，还可以集成在更大的数字电路中。数字IC 25另外配备有三个组件，三个组件一起形成了根据HIPERLAN/2标准的所谓基于分组的会聚层。这些组件是SSCS 31(服务特定会聚子层)、CPCS32(公共部分会聚子层)和SAR 33(分段和组件)。下面将更详细地描述所有这些组件。所述三个组件均通过内部数据总线35于另外的单元相连。一方面，这些组件包括存储单元34(RAM)、微处理器单元38和块DLC 36，所述块DLC 36用于实现在针对HIPERLAN/2接口的标准中所提供的数据链路控制层。最后，在与DLC块36相连的下游是块37，用于实现位传输层-即，HIPERLAN/2传输系统的物理层。另外的单元，例如用于计算纠错码的单元也可以集成在数字IC 25上，但是下面不会对其进行更详细地描述。能够使用诸如AMBA总线作为内部数据总线35。
针对数字IC 25的块分割是在HIPERLAN/2标准中所提供的具有所谓的会聚层的分层模型的表示，如图4所示。参考数字37表示HIPERLAN/2系统的物理层。因此，参考数字36表示数据链路控制层(DLC)。前述的层PBCL(基于分组的会聚层)由参考数字39表示。所述HIPERLAN/2还开放用于在被称为信元的所谓更小的单元中传输数据，例如，根据ATM标准来传输。在这种情况下，将实现所谓的基于信元的会聚层40。参考数字41表示更高的层。
图5再次示出了所述分层模型的一部分，但是另外示出了将基于分组的会聚层分割为三个不同的子层，并且示出了在各个层中发生的处理步骤。在RAM 34中收集根据图3通过1394接口30接收到的数据。在数据分组已经到达RAM 34时，首先在SSCS块31中处理所述数据。在该块中，将所接收到的、组装为服务数据单元(SDU)的IEEE 1394数据分组转换为所谓的协议数据单元(PDU)。该转换并不改变所组装的数据块的尺寸(见图5)。然而，进行特定参数的更新或重新计算。例如，这样的参数是用于在IEEE 1394时钟信号和针对HIPERLAN/2系统的相关时钟信号之间的同步的时间信息。在这个方面，参考在标准中的描述以获得细节，参见所引用的文件ETSI TS 101 493-3 V1.1.1(200/09)。
之后，在CPCS块32中处理按照该方式转换后的数据。如图5所示，在该子层中组织现在表示为CPCS-SDU的、已经到达的数据。通过在数据单元的结尾添加所谓的“填充数据”和最后添加在标准中被称为报尾(trailer)的结束信息项，可以实现这一点。在图5中也可以看到这一点。添加许多这样的填充位，直到所得到的数据单元CPCS-PDU具有48个字节的整数倍的长度为止。于是，在结束信息(报尾)中，向其输入关于在协议数据单元中包括多少净荷数据。随后，在SAR块33中处理所得到的数据。根据HIPERLAN/2标准，当其输入所述子层时，所述数据项被称为SAR-SDU数据单元(图5)。在该层中对数据单元进行分段。SAR层设计用于处理具有可变长度的SAR-SDU，然而，限制在于其必须是48字节的数据块的整数倍。作为分段的结果，将数据单元SAR-SDU分割为48字节的分段。在数据分段的开始设置12比特的控制信息项。然而，除了SAR停止位之外，保留所述添加的控制信息以便将来使用，另外，所述控制信息不具有控制功能。
图6详细地示出了分段处理。可以看到，除了包括最后的净荷数据的分段之外，在任何地方将SAR停止位设置为0。因此，所述停止位表示哪一个是处理后的数据单元的最后的数据分段。
图5的下部还示出了DLC层36中的处理步骤。单独地将这些数据分段提供给DLC层。从DLC层的开始处被指定为DLC-SDU的数据分段的处理是复杂的，并且这里不对其进行详细地解释。如图5所示，分别在每一个数据分段的开始处和结束处，添加报头和报尾信息。所述报尾信息可以诸如由在该层中重新计算出的纠错码(FEC)组成。可选地，可以对检错码(CRC)进行计算。例如，所述报头信息包含指定了数据(伪/净荷数据)的类型的信息。对于与在DLC层中的数据分组的处理有关的另外信息，参考文件ETSI TS 101 761-1 V1.1.2.1(200/11)宽带无线接入网络(BRAN)；HIPERLAN类型2；数据链路控制(DLC)层；部分1：基本数据传输功能。
现在，图7示出了处理通过IEEE 1394接口接收到的数据分组以便通过HIPERLAN/2接口转发的一般情况。根据HIPERLAN/2传输系统的传输帧具有2ms的长度。该时间段由竖线表示。理想地，在该时间段中接收到刚好16个IEEE 1394总线分组，这是由于作为标准，这里将数据传输分段为125微秒长的总线周期。在图7的顶部可以看到这一点。那里示出了刚好16个总线分组变为了传输帧N。这应用于针对IEEE 1394标准而设置的同步数据传输。因此，以125微秒的时间间隔来传输IEEE1394总线分组。在所有的情况下，在图7中将根据HIPERLAN/2标准的MAC传输帧的开始处标记为BCH(广播信道)。
图10还示出了HIPERLAN/2 MAC传输帧的格式。根据该图，传输帧可以具有多个广播信道(BCH 1到BCH N)、帧控制信道(FCH 1到FCH N)、下行链路信道(DL 1到DL N)、上行链路信道(UL 1到UL N)、以及随机接入信道(RCH 1到RCH N)。
为发射台保留的传输帧的相关时隙在图7中的第四部分中表示为AS(已分配时隙)。
在图7的第二部分中，在传输帧N+1中示出了整块地处理先前所收集到的IEEE 1394总线分组，即，所述处理参考图5按照如上所述的方式来发生。如果所保留的时隙AS离传输帧N+1的开始处具有足够的距离，则可以在一个传输帧N+1中已经通过空中接口发射了所收集和处理的数据。图7的第三部分还示出了在根据图5的处理的完成和通过空中接口的数据发射之间可以经过一定量的时间，以便为数据传输作准备。在传输帧N+2中示出了已经由所谓的“调度器”将用于发射台的保留时隙改变到不同的位置。根据HIPERLAN/2标准，这在操作期间是可能的，并且将会在帧控制信道(FCH)中对其进行通知。
图8示出了在传输帧N中还已经接收到第十七个IEEE 1394总线分组的开始处的特殊情况。由于在一方面针对IEEE 1394总线系统和另一方面针对HIPERLAN/2传输系统的两个时钟系统之间的略微偏差，可能会出现这种情况。于是，在第十六数据分组已经到达之后，将不能够进行SSCS-SDU数据处理。首先，需要等待第十七个总线分组到达。因此，在图8的第二部分中示出了与先前的情况相比，数据处理发生了延迟。结果，当为发射台保留的时隙AS准备好进行传输时，则不再能够完全地处理该数据。在这种情况下，如果根据标准来进行数据处理，则会发生数据传输的延迟。于是，不能够传送所接收到的数据，直到隔一个的数据传输帧N+2为止。此外，由于也已经接收到第十七总线分组，因此，在一个传输帧中的所分配时隙中的空间将不足够，并且甚至将会需要在传输帧N+3中发送所接收的数据的其余部分，同样，在图8中由灰色阴影示出了这一情况。
根据本发明的处理方法脱离了在标准中所设想的处理。在图9中示意地示出了本发明。根据IEEE 1394标准，1394总线分组可以包含具有188个字节的完整的MPEG传输分组。包括该总线分组的所有附加信息，所述总线分组具有244个字节的长度。根据本发明，紧接在已经接收到数据分组之后，将所述数据分组传递到基于分组的会聚层39中的处理。因此，直接在已经接收到各个总线分组之后，直接进行在子层SSCS、CPCS和SAR中的处理步骤。所接收到的总线分组的处理与另外的总线分组的接收同时发生。由于这个目的，向各个处理步骤提供其自身的时钟信号，并且由中央微处理器单元38来对各个步骤进行控制。为了简化，在图9的第二部分中，按照其总是发生在两个连续的总线分组的接收之间的方式来表示对每一个接收到的总线分组的逐部分的处理。然而，这并不希望给出以下虚假的印象：如果需要，在下一个总线分组的接收期间也不能够完成该处理。
可以将完整的分段数据部分的每一个均立即转发到数据链路控制层(DLC)36，这是由于在所有情况下，在数据链路控制层中单独地对其进行处理。一旦在传输帧N中，第十六个数据分组已经到达，因此，将不会引起过长的处理时间来对该数据进行重新格式化。然后，确保了利用从先前的传输帧中所接收到的数据，已经能够将为发射单元所保留的时隙填充在以下的传输帧N+1中。这将由HIPERLAN/2标准所设想的最大时延减小了2ms到4.1ms。
如果需要，如果第十七个总线分组已经落在第一传输帧之内，则在下一个传输帧中的时隙也可能会丢失。为了还确保这里在下一个传输帧中的数据的立即传输，能够略微提前用于所接收到的总线分组的处理的时隙图。所述时隙图不再与传输帧的2ms的时隙图匹配。尽管观察到了2ms的时间间隔，但是两个时隙图彼此发生了略微地偏移。图8示出了该测量。这里，虚线表示在所有情况的处理时隙图的提前时间。如果然后，第十七个总线分组也与提前的处理时隙图相关地开始，则这表示所述分组已经确定地到达，但是在实际传输帧结束之前，并且因此，在第一保留时隙变为有效之前，仍然能够确定地完成该处理。处理时隙图必须提前，从而仍然能够接收完整的IEEE 1394总线分组，并且另外，还存在保留的足够时间来处理该总线分组。在传输帧的开始处所设置的针对BCH、FCH、ACH和前同步码的时隙使得可以得到20+36+12+8＝76微秒的最小时间。为了能够在此时接收并处理任何已开始的数据分组，因此，提前时间应该为大约49微秒。
还存在以下问题：如果第一保留时隙已经丢失，根据HIPERLAN/2标准，必须在其中传送所谓的伪数据。在HIPERLAN/2标准中，所述数据被称为伪LCH。现在，根据本发明的解决方案允许任意剩余的保留时隙还可用于利用其来发射净荷数据而不是伪数据。由于已经立即处理了所接收到的总线分组的数据，并且准备通过空中接口来传输，则还可以将所述数据插入到可用的剩余保留时隙时，在图9的四个部分中示出了这一情况。在所述的图中，在保留的时隙AS中存在灰色阴影区，可以将当前传输帧的已处理数据插入其中。一个已实现的解决方案可以为：每一次在四个LCH信道之后，检查是否已经完全地处理了当前的传输帧，然后，将其插入到剩余的LCH时隙。该解决方案能够使可用的带宽得到更好地利用，从而可以将另外的资源用于控制信息，例如，用于补偿同步差。
如果仅实现了总线分组的逐部分处理的第一所述方法，则在MPEG2传输流的情况下，可以设置缓冲存储器的尺寸，用于大致70个更少的LCH时隙，等价于4480个字节的大小。在DVC传输流的情况下，该优点甚至可以是163个LCH分组，等价于10432个字节。
参考传输通过IEEE 1394总线接收到的数据并通过HIPERLAN/2接口转发数据的示例解释了本发明。然而，本发明并不仅仅局限于该应用。可以在不同的时隙图中通过第一接口接收数据分组并通过第二接口再次发射该数据分组的任何情况下采用本发明。

Claims (12)

1.一种处理通过第一接口接收到的数据分组以便通过第二接口(37)输出的方法，其中，遵循特定的时隙图来通过第二接口(37)输出所述数据，其中，特定数量的所接收到的数据分组落在用于输出所述数据的时隙图内，其特征在于：在接收到数据分组之一之后的所有情况下，逐部分地来进行所述数据的重新格式化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过第二接口(37)的数据输出根据TDMA方法发生在保留时隙中，其中，TDMA代表时分多址接入。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在传输帧的保留时隙已经丢失的情况下，利用已经可用的重新格式化的数据来填充所述传输帧中仍然可用的保留时隙。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：将已经以给定量提前的时隙图用于对接收到的数据分组进行内部处理，而不是输出时隙图。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：进行重新分段来对接收到的数据进行重新格式化。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：第一接口(30)对应于IEEE 1394接口，第二接口(37)对应于针对数据的无线传输的HIPERLAN接口。
7.一种执行根据前述权利要求之一所述方法的设备，具有用于接收数据分组的第一接口(30)，具有用于输出数据分组的第二接口(37)，其中，必须遵循特定的时隙图来通过第二接口(37)输出数据，并且特定数量的接收到的数据分组落在用于输出数据的时隙图内，其特征在于：所述设备包括重新格式化装置(39)，在接收到所述数据分组之一的所有情况下，所述重新格式化装置(39)逐部分地对所述数据进行重新格式化。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于：根据TDMA标准来设计用于在保留时隙中发射数据的第二接口(37)，其中TDMA代表时分多址接入。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于：针对传输帧的保留时隙已经丢失的情况，设置了填充装置，所述装置利用已经可用的重新格式化的数据来填充所述传输帧中仍然可用的保留时隙。
10.根据权利要求7到9之一所述的设备，其特征在于：设置了时隙图调节装置，用于提前时隙图的输出以便以给定量对所述数据进行内部、逐部分地重新格式化。
11.根据权利要求7到10之一所述的设备，其特征在于：所述重新格式化装置(39)具有用于对接收到的数据进行重新分段的处理步骤(33)。
12.根据权利要求7到11之一所述的设备，其特征在于：所述第一接口(30)对应于IEEE 1394接口，而所述第二接口对应于用于数据的无线传输的HIPERLAN接口。
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