CN1610339A

CN1610339A - 传送和恢复数据分组的方法和装置

Info

Publication number: CN1610339A
Application number: CNA2004100959382A
Authority: CN
Inventors: C·芒然; R·罗莱
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2005-04-27
Also published as: JP2005143098A; EP1526701A1; US7860108B2; US20050122994A1; JP5069399B2

Abstract

这里公开了一种在通信协议层栈中从上层传送输入数据分组到下层的方法，其中所述下层支持不同尺寸的数据分组。从上层接收一个输入数据分组。该输入数据分组分割成几个数据分段，其尺寸在给定数目N个预定分段尺寸值的列表中选择。信令信息加在每个数据分段上来形成输出数据分组，其被递送到下层。选择分段尺寸值是根据最小化全部无效数据和域全部信令信息的算法执行的。因此，由分割方案生成的传送开销得以减小。

Description

传送和恢复数据分组的方法和装置

技术领域

本发明一般涉及通信系统，特别涉及在通信协议层堆栈中将输入数据分组从上层传送到下层的方法，所述下层支持不同尺寸的分组。本发明亦涉及在输出数据分组流中恢复从下层接收的输入数据分组的方法。

背景技术

通信系统需要既可靠又有效的传输方法。通常，传输可靠性通过传输较短的数据分组来增加。事实上，由于传输错误而引起的数据破坏就统计而言在长数据分组的传送中比相应短数据分组的传送中更常发生。另外，当数据破坏发生时，通常在短的数据分组比在长的数据分组中更容易检查传输错误。还有，重传短的数据分组比重传长的数据分组更快。

另外表明，与长数据分组相比较而言，短数据分组的传送，允许减小分组差错率，增加重传效率并降低重传延迟。

在这样的情况下，为了传送目的，期待一种把传送数据分组按照给定的尺寸分割成几个短数据分段的分割方案。

然而，分割方案导致实质上的传送开销，其降低了传送效率。由分段机制引入的传送开销依数据分段的尺寸而定，且可以包括两种类型的开销，如下面所述。

首先，信令开销对应于在分割方案中被加到每个数据分段的信令信息，他的作用是允许在接收端重新组装所述数据分段。这个信令开销与数据分段的数目成比例。结果是，短数据分段比长数据分段的信令开销要高。

其次，无效数据传送导致了分段开销，其可能在分割方案中引入以达到预定分段尺寸值。长数据分段的分段开销高于短数据分段的分段开销。

根据介质的特征(可靠性、带宽……)和给定应用的需要(语音数据传输、视频数据传输……)公开了不同的方法来最优化分割方案。

第一种类型的方法使用分割生成固定尺寸数据分段。通常，所述固定尺寸是基于物理层特点来提供长尺寸值和相对较短的尺寸值之间的折衷的模式。所述长尺寸值允许减小信令开销。所述相对短的尺寸值是首选的以便缩小分段开销，减小分组差错率，增加重传效率和由此达到低的传输延迟。关于有高的分组差错率的不可靠的物理连接，通常优选相对短的尺寸值，即使这增加了信令开销。

第二类型的方法依赖于不同的分段尺寸值。由于所有数据分段拥有不同的尺寸，这种方法基于物理层能够在每个数据分段起始同步的假定。通常，所需的同步难于达到并且在物理层引入了大的开销。

发明内容

本发明的一个目的是结合上面提到的第一和第二类型传输方法各自的优点。

根据第一方面，本发明由此提出在通信协议层堆栈中从上层传送输入数据分组到支持可变尺寸数据分组的下层的方法，所述方法包括以下步骤：

-从上层接收一个输入数据分组；

-将所述输入数据分组分割为几个有效数据部分来形成相应的数据分段；

其中每个所述数据分段的尺寸从由包括给定数目N个预定分段尺寸值的列表中选择；

其中所述数据分段包括所述有效数据部分之一和可能一个无效数据部分来达到所选择的分段尺寸值；和

其中在所述列表中选择所述分段尺寸值之一的选择是根据最小化全部无效数据和/或全部信令信息的选择算法来执行的；

-加上与每个所述数据分段有关的信令信息来生成相应输出数据分组；和

-将所述输出数据分组传送到下层。

本发明的第二方面涉及在根据第一方面的方法生成的输出数据分组流中恢复从下层接收的输入数据分组的方法。所述方法包括以下步骤：

-检测和重获输出数据分组的尺寸，其中考虑在预定分段尺寸值的列表中的所有值；

-从各个重获的输出数据分组中重获数据分段；和

-重新组装重获的数据分段来形成供给上层的输入数据分组。

本发明的第三方面针对一种将输入数据分组从通信协议层堆栈的上层传送到支持不同数据分组尺寸的下层的装置。所述装置包括：

-从上层接收一个输入数据分组的装置；

-将所述输入数据分组分割为几个有效数据部分来形成各个数据分段的装置；

其中每个所述数据分段的尺寸从包括给定数目N个预定分段尺寸值的列表中选择；

其中所述数据分段包括所述有效数据部分之一和可能的一个无效数据部分来达到所选择的分段尺寸值；和

-加上与每个所述数据分段相关的信令信息来生成各个输出数据分组的装置；和

-将所述输出数据分组传送到下层的装置。

本发明第四个方面涉及用来在根据第三方面装置生成的输出数据分组流中恢复从下层接收的输入数据分组的装置。所述装置包括：

-检测和重获输出数据分组的尺寸的装置，其拥有考虑在预定分段尺寸值的列表中的所有值的装置；

-从各个重获的输出数据分组中重获数据分段的装置；和

-重新组装重获的数据分段来形成提供给上层的输入数据分组的装置。

本发明通过减小分段开销和信令开销而在不增加物理层开销的情况下提高传送效率。进一步，其可以适应于任何类型的物理层。

所述传送方法还提出了简单的分割规则。

恢复输入数据分组的方法使得便于重获在输出数据流中的输入数据。

在优选的实施例中，预定分段尺寸值的列表包括两个不同分段尺寸值。这个实施例易于应用并且在传送开消方面有显著好处。特别适用于无线环境，其具有不可靠的物理层。

附图说明

从下面的描述中，本发明的进一步特征和益处将在变得明显。其只是用于示例并应当结合所附附图一同阅读，其中：

附图1是应用了本发明传送方法的示范性的协议层的堆栈图；

附图2是图解本发明在传送方面示范性的流程图；

附图3示出根据本发明恢复输出数据分组的方法在接收机执行的的周期性并行CRC计算；

附图4和5是时间图表，图示了基于周期并行循环冗余码(CRC)计算在输出数据分组流中恢复输入数据分组的示范性方法，其分别图示了无破坏传送的情况和破坏传送的情况；

附图6和7图示出不同分段尺寸值相对于输入数据分组尺寸的开销比。

具体实施方式

这里描述的本发明在下面示范性应用到介质访问控制(MAC)层，其是ISO(“国际标准组织”)的OSI(“开放系统互联”)模型的一部分。当然，本发明的范围包含任何通信协议层的栈的应用。

下面将依次描述本发明的发射端方面和接收端方面。

在下面的描述中，数据长度，索引和分组尺寸将由数据字的数目表示。所述数据字定义可以根据实施方式而改变。最常用的实施方式使用一个字节(8比特)来表示数据字。

附图1根据OSI标准示出通信协议层栈的一部分。链路层(LL)负责在多个用户之间分享物理接口提供的服务。所述LL通常包括介质访问控制(MAC)和差错控制(EC)子层。所述EC子层执行差错修正和流控制。所述MAC子层组织接入到物理层并通过使用被称为输出数据分组的基础数据单元和物理层交换数据。

附图2图示了在传送端从协议层栈的所谓上层传送数据到所谓下层。该方法的步骤布在到两个不同的层上：即SAR层和链路层。

所述SAR层，其在上层之下，管理分割方案。由SAR层接收的一个输入数据分组1被分割为几个有效数据部分2，根据下面给出的规则选择这些有效数据部分的尺寸。这些有效数据部分被递送到链路层。

所述链路层管理形成各种尺寸的数据分段，如下所述，这些尺寸的值是从列表中选出的。若需要，加上一个无效数据部分4以达到数据分段尺寸值s(i)。

所述分割方案基于一个包括给定数目N个预定分段尺寸值的列表，分别表示为s(0)，...s(i)，...s(N-1)，至少其中的一些小于输入数据分组的长度。在一个这里考虑的实施例中，分段尺寸值列表按照升序排序。另外规定，s(0)＜s(1)＜s(i)...＜s(N-1)。

为了减小分段开销，这里应用选择算法，其包括下列规则，以便选择更适合的用来形成数据分段的分段尺寸值，所述数据分段包括从输入数据分组中截取的有效数据部分：

a)当形成数据分段时，从第一个到倒数第二个数据分段，选择列表中小于输入数据分组长度的最大分段尺寸值。

b)当形成最后一个数据分段时，选择在所述最后的数据分段中包括整个最后的有效数据部分并最小化无效数据部分的长度的分段尺寸值。

这样的选择算法适用于减小开销，即，数据分组的输出流中的所有无效数据和/或所有信令信息。

当然，可以优选其他的选择算法，例如根据一个选择算法，选择一个可以最小化数据分段中的无效数据部分的最大分段值。

当输入数据分组被充分分段时，SAR层递送所得到的有效数据部分2到链路层。

链路层能够管理不同尺寸的数据分段3。

预定分段尺寸值的列表以构造参数形式提供给SAR层和链路层。修改所述链路层服务接入点(LL SAP)使给定数据分段的尺寸在SAR层和链路层之间交换。

所述链路层亦负责输出数据分组的形成。为了这个目的，分配在头字段5和尾部字段6的信令部分被添加到每个数据分段，以便生成输出数据分组7。

在一个实施例中，尾部字段5包括作为信令信息的循环冗余码(CRC)。在至少某些位上执行所述CRC计算，且最好是在头字段5的所有字节和数据分段3上执行。然而，应该明白，本发明并不想受限于特定位置或信令信息特性。

链路层递送数据分组7，从而形成提供给下层的分组流9，下层在本例中是物理层。这样的递送能够以输出数据分组的任何顺序执行。

在一个优选实施例中，N个预定分段尺寸值的列表是这样的：在添加了分布在头字段5和尾部字段6中的信令信息之后，所述输出数据分组的尺寸值相应于它们中的最小值的倍数。

另外规定，这里S(0)，S(1)，……，S(N-1)表示由链路层管理(排列成上升顺序)的输出数据分组的相应尺寸，上述规则符合：

S(i)＝n(i)×S(0)

这里n(i)为给定精确正整数，和

这里i为范围从0到N-1的索引。

头字段的尺寸H和尾部字段的尺寸T优选为常量。因而，分段尺寸相互不成倍数。

当然，应该指出的是本发明并想不以任何方式限制为这些具体特征。

考虑上面所述的示范性实施例，N个预定分段尺寸值的列表根据下面的规则建立：

-选择最小的输出数据分组尺寸值S(0)，

-选择S(0)的N-1个倍数，即n(1)×S(0)，...，n(i)×S(i)，...，n(N-1)×S(0)，其中n(i)为给定的精确正整数，来建立输出数据分组尺寸值S(0)，S(1)，…，S(i)…，S(N-1)的列表，

-定义预定分段尺寸值的列表，s(0)，s(1)，…，s(N-1)，其中s(i)＝S(i)-H-T且i为0至N-1。

在接收端，物理层传输不同尺寸的输出数据分组的流9到链路层。

假定物理层向链路层指示接收到第一输出数据分组。链路层负责检测输出数据分组各自的尺寸和提供上层SAR以相应的有效数据部分。

在流9中接收的输出数据分组各自的尺寸被包括在上述N个输出数据分组尺寸值的列表中，S(0)，S(1)，...，S(N-1)。链路层考虑所有这些尺寸值以便从流9中重获所有输出数据分组而不管他们的尺寸。

如附图3所示，这里公开的重获输出数据分组的方法基于周期的和并行的CRC计算。下面将较描述附图4和5，这些图图示了以N＝2实施该方法的一个实施例。现在解释一种通常的情况。附图3介绍了通常用于解决通用情况的注释。

在附图3中，该垂直的小箭头指出执行CRC计算的时刻。

CRC计算在流接收的起始处开始，即当物理层检测到所述流接收的时候。

对S(i)个字节执行CRC计算以便允许检测尺寸为S(i)的输出数据分组。因而，按当前方式执行N种CRC计算：分别用于尺寸值S(i)的每一个可能值。相应于给出的尺寸值S(i)的检测的CRC计算类型被标记为下面CRC(i)。

更特别的，N个周期性CRC计算(分别用于每种CRC(i)类型，i从0到N-1)在一检测到数据分组流9的起始就同时开始。这一系列并行CRC(i)计算同时开始且周期地执行，其周期为S(i)字节的相应周期TCRC(i)i＝0到N-1，如附图3所示。

另外，考虑所有输出数据分组的可能尺寸为最小尺寸值S(0)的倍数，因此每S(0)个字节开始一系列计算类型CRC(i)来允许数据分组流9中可能出现的有任意尺寸S(i)的所有输出数据分组的检测。

另外要规定，对于每个可能的尺寸值S(i)，一系列CRC(i)类型的CRC计算在分别移位j×S(0)字节的时刻开始，这里j＝0到n(i)-1，以便以间隔S(0)贯穿S(i)整个的尺寸值。

一种给定的CRC(i)类型的CRC计算(其开始时刻由j×S(0)个字节所对应的时间间隔隔开被记作CRC(i，j)，i＝0到N-1和j＝0到n(i)-1。

从与成功的CRC计算相关联的索引i和j推断出所述尺寸S(i)和数据分组在流9中的位置。也就是，如果CRC(i，i)的CRC计算在相应于从数据流开始后X字节数的时刻成功，就是说输出数据分组的尺寸为S(i)，且输出数据分组的第一比特就是相应于从数据流开始后X-S(i)字节时刻所接收的比特。

为了更好的理解，附图4和5图示了一个通过上面提到的CRC计算执行输出数据分组尺寸的检测的示范性方法。在附图4和5中，该垂直的小箭头指明CRC计算执行的时刻且画圈的箭头示出成功的CRC计算。

在描述的实施例中，所述列表仅包括必须检测的两种输出数据分组尺寸S(0)和S(1)，其中S(1)＝3×S(0)。另外规定，N等于2和n(1)等于3。

在流接收的开始1，为了检测尺寸为S(0)的输出数据分组，CRC(0)类型的周期CRC计算以S(0)字节为周期开始。为了检测尺寸为S(1)的输出数据分组，CRC(1)类型的两个周期CRC计算以S(1)字节为周期开始。由于尺寸为S(0)的输出数据分组可以出现在输出数据分组流9中的任何位置，为了在数据分组流9中检测所有可能尺寸为S(0)或S(1)的排列，以S(1)字节为周期的CRC(1)类型的另一系列周期CRC计算也在S(0)字节移位之后和2×S(0)字节移位之后开始。

附图5示出在错误传送情况中恢复输入数据分组的方法；所述错误分组没有被检测且被丢失。

这个恢复方法的优点在于除检测输出数据分组尺寸外还在同一处理中检查接收数据有效性。

然而应该明白，提供这些CRC计算来作为检测数据分组流9中输出数据分组的尺寸的方式只是一个示例，且显然不能限制本发明范围。别的方式也可以很好地进行输出数据分组尺寸的检测，例如通过在发射器插入数据分组流9中的专用信息单元。

最后，链路层通过除去头字段和尾部字段，从各个检测的输出数据分组S(i)中恢复尺寸为S(i)数据分段。然后递送恢复的数据分段以便将其传送到上层SAR。

当接收到错误的输出数据分组时，基于上面表述的并行CRC计算的恢复方法允许重获所有其它输出数据分组且限制其只是丢失错误的输出数据分组。

附图6和附图7图示了在示范性实施例N＝2时执行本发明方法的益处。

在这个实施例中，最短的分段尺寸值s(0)等于61字节，得出67字节的输出数据分组。最长分段尺寸值s(1)等于128字节，得出134字节的输出数据分组。

附图6通过3条曲线示出相对于输入数据分组尺寸的开销比(信令+分段开销)。这三个曲线分别对应三个分割方案。

第一条曲线描述了只通过最小分段尺寸的分割方案所引入的开销比。第二条曲线描述了只通过最大分段尺寸的分割方案所引入的开销比。及第三条曲线示出了根据本发明所得到的结果，其中分割方案根据上面优选实施例使用该两种分段尺寸值。该分割方案具有最好的结果而与输入数据分组尺寸无关。

对本领域普通技术人员而言，当提供根据本发明的分割方案时，全部开销将被减小。

Claims

1.一种在通信协议层堆栈中从上层传送输入数据分组到支持不同尺寸数据分组的下层的方法，所述方法包括以下步骤：

-从上层接收一个输入数据分组(1)；

-将所述数据分组分割为几个有效数据部分(2)来形成各个数据分段(3)；

其中所述数据分组包括所述有效数据部分之一和可能的一个无效数据部分(4)来达到所选择的分段尺寸值；和

其中在所述列表中选择所述分段尺寸值之一，是根据最小化全部无效数据和/或全部信令信息的选择算法来执行的；

-加上与每个所述数据分段有关的信令信息(5、6)来生成相应的输出数据分组(7)；和

-将所述输出数据分组传送到下层。

2.根据权利要求1的方法，根据实施以下规则的算法来执行选择：

a)当形成数据分段(3)时，从第一到倒数第二个数据分段，选择列表中小于输入数据分组长度的最大的分段尺寸值，

b)当形成最后一个数据分段(8)时，选择包括有整个最后有效数据部分且最小化所述最后一个数据分段中的无效数据部分长度的分段尺寸值。

3.根据权利要求1的方法，其中根据一种算法来执行选择，按照所述算法选择最小化数据分段中无效数据部分的最大分段尺寸值。

4.根据前述任何一个权利要求的方法，其中信令信息加在数据分段(3)的头字段(5)和/或尾部字段(6)上。

5.根据前述任何一个权利要求的方法，其中尾部字段(6)包括CRC，对头字段(5)的至少一些、优选为所有比特和对数据分段(3)计算该CRC。

6.根据前述任何一个权利要求的方法，其中信令信息(5，6)的尺寸为常数，其独立于分段尺寸。

7.根据前述任何一个权利要求的方法，其中预定分段尺寸值列表是这样的，使得在加上信令信息之后，输出数据分组尺寸值为它们中最小的一个的倍数。

8.在根据上述任一权利要求生成的输出数据分组(7)的流(9)中恢复从下层接收的输入数据分组(1)的方法，所述方法包括：

-从各个重获的输出数据分组中重获数据分段(3)；和

-重新组装重获的数据分段来形成供给上层的输入数据分组(1)。

9.根据权利要求8的方法，其中所述输出数据分组(7)的流(9)根据权利要求7的方法生成，进一步包括步骤：

-检测数据分组流(9)的起始；和

-以相应于最小输出数据分组尺寸值的周期，周期性地检测且重获输出数据分组的尺寸。

10.根据权利要求9的方法，其中信令信息(5，6)包括CRC且重获输出数据分组的步骤基于CRC算法。

11.根据权利要求10的方法，其中重获输出数据分组(7)的步骤包括：

-以i＝0到i＝N-1和j＝0到j＝n(i)-1来计算周期性和并行的循环冗余码CRC(i，j)，其中每个所述循环冗余码CRC(i，j)的相应计算是以S(i)为相应周期对给定数目S(i)个数据字执行的，且在开始接收到输出数据分组的流之后在给定数目j×S(0)个数据字的对应时刻开始计算，

其中i和j为正整数，

其中S(i)和n(i)为精确正整数，

其中S(i)表示一个输出数据分组的尺寸值，

其中S(0)表示最小的输出数据分组尺寸值，和

其中n(i)为S(i)＝n(i)×S(0)；和，

-只基于成功的CRC计算结果来重获输出数据分组(7)。

12.用于从通信协议层栈的上层传输输入数据分组到支持不同尺寸数据分组的下层的设备，包括：

-从上层接收一个输入数据分组(1)的装置；

-将所述输入数据分组分割为几个有效数据部分(2)以形成相应数据分段(3)的装置；

其中，每个所述数据分段的尺寸从包括给定数目N个预定分段尺寸值的列表中选择；

其中所述数据分段包括所述有效数据部分之一和可能的无效数据部分(4)来达到所选择的分段尺寸值；和，

其中在所述列表中选择所述分段尺寸值之一，是根据最小化全部无效数据和/或全部信令信息的算法执行的；

-加上与每个所述数据分段有关的信令信息(5，6)来生成相应输出数据分组(7)的装置；和，

-将所述输出数据分组传送到下层的装置。

13.用于在权利要求12的装置生成的输出数据分组(7)的流(9)中恢复从下层接收的输入数据分组(1)的装置，包括：

-检测和重获输出数据分组尺寸的装置，含有考虑预定分段尺寸值列表中的所有值的装置；

-从各个重获的输出数据分组中重获数据分段(3)的装置；和，

-重新组装重获数据分段以形成提供给上层的输入数据分组(1)的装置。