CN1706137A - 压缩数据通信用的信元标头 - Google Patents

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Abstract

揭示信元标头压缩。接收信元。信元包括信元标头和有效负荷。根据信元标头对信元排序(22、20、18、24、38)。产生压缩控制块(28、30、32、24、36)，压缩控制块描述信元标头和根据信元标头的有效负荷的配置。根据配置对有效负荷进行汇编。用压缩控制块和经汇编的有效负荷产生数据报。

Description

压缩数据通信用的信元标头
发明技术领域
本发明一般涉及数据通信领域，尤其，涉及压缩数据通信用的信元标头。
发明背景
当通信的需求增加时，数据通信已经变得更重要了。与已知数据通信系统相关联的一个缺点是经过卫星广播系统发送信息的效率不高。随着技术的进步，用于卫星发送的封装数据的计算成本已经大大地降低，但是按每比特美元计量的卫星通信的成本并没有降低。因此，已知的数据通信技术不能满足许多应用。
发明概要
根据本发明，减少和消除了与数据通信技术相关联的缺点和问题。
根据本发明的一个例子，揭示了信元标头压缩的一种方法。接收多个信元。信元包括信元标头和有效负荷。根据信元标头来排序信元。产生描述信元标头和根据信元标头的有效负荷配置的压缩控制块。根据配置汇编有效负荷。用压缩控制块和经汇编的有效负荷来产生数据报。
本发明的某些例子可以提供一个或多个技术优点。一个例子的技术优点可以是压缩信元标头可以提高卫星通信的效率。信元标头的压缩可以通过减少经过卫星的发送数据量而提高卫星通信的效率。一个例子的另一个技术优点可以是信元标头压缩依从数字视频广播(DVB)标准，因此，依从现有的DVB硬件。例子的另一个优点可以是利用不对称压缩处理，这可以减少接收机的计算工作负荷。可以用发射机代替接收机来执行大量的计算工作负荷。其优点在于接收机可以包括具有较小物理体积和重量的小计算机。一个例子的另一个技术优点是可以通过避免压缩过程之间不需要的转换来减少发射机工作负荷。示例系统试图保持在一个状态，在该状态中，特定的压缩过程已经证明以前成功的信元标头压缩。
例子提供的另一个技术优点可以是可以压缩经加密的数据的信元标头。可以使用高速加密器对信元加密，但是必须使信元标头原封不动。因为压缩经加密的有效负荷可能没有益处，所以提高发送效率的一种手段可以是压缩信元标头。
熟悉本技术领域的人员会从这里包括的附图、说明书和权利要求书容易地明白其它技术优点。例子中的没有一个、某些或全部可以提供技术优点。
附图简述
为了对本发明和它的特征和优点有更完整的理解，现在参考下面的说明书连同附图，其中：
图1说明压缩信元标头的示例系统；
图2说明根据用于压缩的实质相似的信元标头组织信元的示例方法；
图3说明三字节压缩模块的一个例子；
图4说明在压缩缓冲器中组织信元的一个例子。
图5说明使用图1的系统对信元标头进行压缩的一个示例方法；以及
图6说明使用图1的系统对信元标头解除压缩的一个示例方法。
附图的详细说明
图1说明用于压缩信元标头的一个示例系统10。系统10包括排序器12，它接收来自交换机16的信元14。可操作排序器12，使之根据信元标头的目的地址对信元进行排序，并且确定用于压缩的一个合适的模块。通过对具有实质相似的信元标头的信元进行计数和选择使压缩最优化的一个压缩模块来作出这个确定。然后可以通过合适的压缩模块产生包括压缩控制块(CCB)的数据报。把数据报发送到接收机26。
系统10可以包括一部分ATM网络。ATM网络包括至少一个ATM交换机以及数据终端设备(DTE)。把DTE物理地连接到ATM网络交换机，并且可以用永久性或切换的虚拟电路来支持一个或多个网络用户。例如，ATM网络可以包括如图1中说明的交换机16。ATM交换机通过读出输入信元、更新信元标头信息以及把信元切换到向着它们的目的地的输出接口来负责通过网络的信元转接。ATM交换机支持两种主要类型的接口：用户到网络接口(UNI)以及网络到网络接口(NNI)。UNI是ATM终端用户和专用交换机之间或专用ATM交换机和公用载波ATM网络之间的接口点。NNI是定义为两个网络节点之间的接口的ATM交换机之间的接口点。可以把ATM网络描绘成“云”，其中在云的一端把用户数据提供给网络。在发送到接收机期间，数据必须通过云传播。可以把接收机描绘成在云的另一端，或甚至在云的外面。在所说明的例子中，可以使交换机16位于ATM云的边缘处，以及接收机26可以在云的外面。如此，在交换机处的ATM接口可以包括UNI。此外，可以使系统10包括在允许现场之间直接连通性的永久虚拟电路(PVC)内。
可以把ATM信元封装在一个打开的ISO多协议封装(MPE)数据报中，在通信链路(包括全球广播服务(GBS)卫星链路)上发送。GBS地面分段使用ATM信元作为用于广播的底层的数据发送单元。因为可以把ATM信元封装在MPE数据报中，所以系统10可以依从数字视频广播(DVB)标准。DVB标准是用于诸如数字电视和数据服务之类的数字通信传送的一种标准。此标准来自标准化/国际电工技术委员会标准科的国际组织。
在所说明的例子中，信元14可以包括长度为五十三字节的ATM信元。信元的第一部分包括五字节的信元标头。其余字节构成有效负荷。因此，信元14可以包括四十八字节的有效负荷。然而，信元14可以包括任何合适类型和大小的信元。五字节信元标头包括按地址比特形式的目的地址。在UNI接口上的信元的地址和控制比特可以包括通用流量控制(GFC)、虚拟路径识别符(VPI)、虚拟信道识别符(VCI)、有效负荷类型(PT)、信元丢失优先级(CLP)、以及标头差错控制(HEC)。通用流量控制提供本地功能，诸如识别共享单个ATM接口的多个站。一般不使用这个字段，并且可以设置成它的缺省值。当信元14向它的目的地移动时信元14通过一系列ATM交换机16，虚拟路径识别符和虚拟信道识别符识别信元14的下一个目的地。有效负荷类型表示在第一比特中信元14是否包括用户数据或控制数据。信元丢失优先级表示当信元14通过网络移动时如果信元14碰到极度拥塞则是否应该丢弃信元14，以及标头差错控制计算保证信元标头的完整性的标头本身的校验和。然而，信元标头可以包括任何合适类型的信息。
在永久虚拟电路中标头字节对于信元一般是冗余的。例如，如果交换机16位于ATM云的边缘上，即使信元具有不同的目的地址，也可以具有实质相同的信元标头。例如，由于虚拟路径识别符和虚拟信道识别符比特定义信元14的下一个目的地，所以对于具有给定永久虚拟电路地址的信元14，五字节标头中的三字节是冗余的。对于诸如全球广播系统(GBS)之类一般卫星广播系统，具有少于很少量的虚拟路径识别符作为输入是很普通的。卫星广播系统可以把外部虚拟路径识别符再映射到单个虚拟路径识别符(使虚拟路径识别符等于零)而发送到它们的接收机。因此，虚拟路径识别符变换是较少的，而且通过再映射可以减少到零。作为另一个例子，对于每个信元14不需要经过UNI发送标头差错控制字段。而是它可由接收机26予以重建。
在五字节标头中，这仅留下了对于每个信元14为唯一的通用流量控制、有效负荷类型和信元丢失优先级比特。因此，实质上具有相似标头的信元14可以共享公用的通用流量控制、虚拟信道识别符、虚拟路径识别符、有效负荷类型和信元丢失优先级。由于在永久虚拟电路中信元14中的这些地址比特的冗余，可以说甚至在实际终端接收机不同时，信元14也可以具有实质上相似的目的地址。在其它例子中，信元14标头可以共享公用特征而无需相同。实质上相似的信元14标头还可以包括具有公用特征的信元。
可操作排序器12来接收来自交换机16的信元14，把信元14组织成具有实质上相似信元标头的组。组的数目表示压缩控制块可以计数的变换的数目。然后排序器12可以使用这些变换计数来判定应该把信元14按路由发送到哪个压缩模块。排序器12和压缩模块可以包括在DVB封装器13中。
还可操作排序器12对每个组中的信元14的数目进行计数。可以把信元14一起组织在缓冲器中待以后压缩到数据报中。如在GBS的一个例子中所使用，数据报的长度是4,080字节。这个长度对于许多通信应用是典型的，并且符合数字视频广播(DVB)标准。一般，可以在4,080字节分段中组织七十六个未压缩的信元14。然而，可以把每个包括四十八字节的八十五个有效负荷安装到4,080字节分段中。如果使用在4,080分段中的第一有效负荷来存储压缩控制块，则在4,080分段中最多可以存储八十四个ATM信元有效负荷。因此，在一个例子中，经压缩的信元标头可以允许在经封装的数据报92中组织八十四个有效负荷。排序器12可以保持交换机16处全部信元14的运行。当在缓冲器中收集总数为八十四的信元时，数据有效负荷按运行长度封装到数据报28、30、32、34和36中。
压缩模块产生的数据报可以包括压缩控制块(CCB)。压缩控制块(CCB)的内容可以根据排序器12选择的模块而改变。如上所述，排序器12可以对包含相似地址的信元14的数目进行计数，并且把信元组织成组。然后排序器12可以使用这些变换计数来判定应该把信元14按路由发送到哪个压缩模块。在所说明的例子中，系统10包括三字节标头(3BH)模块18、四字节标头(4BH)模块20、五字节标头(5BH)模块22以及半字节标头(1/2BH)模块24。如下面更详细的描述，压缩模块18、20、22和24然后可以把信元14压缩到对应的CCB中。根据可以在对应的CCB中对每个信元14进行存储的标头字节数，压缩模块18、20、22和24相互不同。对每个压缩模块18、20、22和24合适地定名称。例如，5BH模块22在CCB中存储每个信元14的五字节标头信息，而4BH模块20在CCB中存储每个信元14的四字节标头信息。然而，可以配置压缩模块存储任何合适的字节数或任何合适的标头部分。
5BH模块22、4BH模块20、3BH模块18、1/2BH模块24压缩方法可以在它们各自的变换极限中得到最大压缩效率。存储的标头越大，可以压缩到数据报中的变换越少。例如，3BH模块18可以容纳的最大变换数目可以是十一。4BH模块20和5BH模块22可能容纳较少的ATM标头变换，最多分别为九和七。通过区分不同压缩模块和按路由把信元发送到合适的模块，排序器可以达到最大压缩效率。
如上所述，每个模块可以产生此模块所特有的数据报。例如，5BH压缩模块22把信元14组织到5BH数据报28中。同样，4BH模块20把信元组织到4BH数据报30中，而3BH模块18把信元14组织到3BH数据报32中。1/2BH数据报34对应于1/2BH模块24。把数据报发送到接收机26并由接收机26接收。每个数据报包括用于存储经压缩的标头信息的压缩控制块(CCB)。例如，CCB可以包括四十八字节的标头信息。CCB的内容根据排序器12选择的模块所执行的压缩方案而改变。
根据一个实施例，不管所使用的压缩模块，把CCB的最初四字节包括在MPE标头中。MPE标头存储可应用于相关联的有效负荷的标头信息。因此，每个CCB的最初四字节包括可应用于MPE数据报作为整体的通用流量控制、虚拟路径识别符、虚拟信道识别符、有效负荷类型以及信元丢失优先级。可以保留第五字节作为压缩模式指示符。压缩模式指示符包括一个标记，该标记表示经压缩的信元是否处于5BH、4BH、3BH或1/2BH状态。等于零的压缩模式指示符可以表示数据报未经压缩。5BH CCB 28为例外，可以为其它信息保留接着的三个字节。
对于每个变换，使用一个字节来存储信元计数。信元计数表示与变换相关联的有效负荷数目。换句话说，信元计数表示具有实质上相似信元标头的有效负荷的数目以及可以顺序存储在数据报(这个特定的标头应该附加到该数据报上)中的有效负荷的数目。例如，5BH CCB 28可以具有最多七个变换，或最多七个不同的、具有实质上相似信元标头的信元组。结果，在5BH CCB 28中，可以使用七个不同的字节来存储七个不同变换中的每一个的信元计数。可以使用四十八字节CCB的所有其余字节来存储标头信息。因此，在5BH CCB 28中，可以使用三十五字节来存储标头信息。
标头信息的类型和用于存储一个变换的标头信息的字节数取决于排序器12选择的压缩模块。例如，5BH CCB存储每个变换的标头信息的五字节有用成分。例如，字节可以包括用于变换的通用流量控制(GFC)、虚拟信道识别符(VCI)、虚拟路径识别符(VPI)、有效负荷类型(PT)、信元丢失优先级(CLP)以及标头差错控制(HEC)。在5BH CCB 28中为第一变换存储标头信息的字节可以采用表1所述的形式：
                    表1
  索引项   字节类型   5BH说明
  7   变换A标头   GFC/上半VPI
  8   变换A标头   下半VPI/上面部分VCI
  9   变换A标头   VCI
  10   变换A标头   下面部分VCI/PT/CLP
  11   变换A标头   HEC
与其它压缩模块相关联的压缩控制块(CCB)可以与5BH CCB 28有些不同。4BH CCB可以存储每个变换的信息的四字节有用成分。如上所述，可能不需要把标头差错控制(HEC)字节存储在4BH CCB 30、3BH CCB 32或1/2BH CCB34中。在某些情况中，消除HEC字节实质上不并不改变或折衷系统的完整性。因此，在4BH CCB 30中为第一变换存储标头信息的字节可以采用表2所述的形式：
                        表2
  索引项   字节类型   5BH说明
  10   变换A标头   GFC/上半VPI
  11   变换A标头   下半VPI/上面部分VCI
  12   变换A标头   VCI
  13   变换A标头   下面部分VCI/PT/CLP
3BH CCB 32存储每个变换的信息的三字节有用成分。在3BH CCB 32中为第一变换存储的标头信息的字节可以看成除了略去存储GFC/上半VPI之外与上面4BH CCB 32相似。因此，3BH CCB 32的限制可以是GFC和VPI的上面部分必须为零。
1/2BH CCB 34只存储每个变换的信息的半个字节有用成分。所存储的半个字节只包括要跟随的信元计数以及PT/CLP标头信息。因此，1/2BH CCB的限制可以是只可以PT和CLP比特变化。在4BH CCB 30中为最前四个变换存储标头信息的字节可以采用表3所述的形式：
                        表3
  索引项   字节类型   5BH说明
  9   变换A标头   计数(4)/PT CLP(4)
  10   变换B标头   计数(4)/PT CLP(4)
  11   变换C标头   计数(4)/PT CLP(4)
  12   变换D标头   计数(4)/PT CLP(4)
更详细地讨论关于图4的CCB。说明如上组织的字节只是为了示例。熟悉本技术领域的人员会理解，可以按任何方式组织字节以及字节中的信息。
系统10可以取得数据报的重复特性的优点。如果在数据报中的信元包括实质上相似的信元标头，则对每个信元，存储的标头字节多数是可以重复的。在本文件中使用的“每个”意味着一集的每个成员或集的子集的每个成员。如果把多个信元封装到数据报中，则每个信元的重复的标头字节只需要存储一次。结果，通过减少经过卫星传播的信息量使数据通信更有效。以前ATM发送的方法没有考虑在数据报中的信元标头出现的重复特性。
此外，系统10可以允许经加密数据的有效的压缩。为了安全的目的，可以在发送之前对信元的有效负荷部分进行加密。在加密的一个例子中，用非人类可读出的一和零系列或“白噪声”来代替数据。然而，信元有效负荷的加密使能够加密的数据后面不留有数据。系统10压缩可以提供加密数据的有效压缩的信元标头。
图2示出一个示例方法，该方法用于根据实质上相似的信元标头来组织信元而进行压缩。根据该例子，排序器12可以根据用于压缩的实质上相似的信元标头通过选择合适的压缩模块18、20、22、或24以便使接收机26的计算工作量最小而组织信元。可以把排序器12和压缩模块18、20、22和24包括在DVB封装器13中。该方法在5BH模块22处开始。如参考图1所讨论，5BH模块22可以容纳七个或更少个数的变换或组。因此，如果排序器12判定变换是七个或更少个数的变换，则排序器12收集信元14和把它们发送到5BH模块22。然后可以通过5BH模块22组织和压缩信元14而发送到接收机26。
另一方面，排序器12可以判定对于信元14发生七个以上的变换。由于5BH模块22压缩将是不成功的，所以排序器12可以旁路5BH模块22以判定4BH模块20的可用性。如上所述，4BH模块20可以处理九个或更少个数的变换。因此，如果排序器12已经判定信元14具有七个以上的变换，则在步骤42处，排序器12把信元14发送到4BH模块20。然后可以组织和压缩信元14，用于发送到接收机26。
如果在输入信元14中发生九个以上的变换，则在步骤44处，排序器可以旁路4BH模块20压缩并且把输入信元14发送到3BH模块18。3BH模块18最多可以压缩十一个变换。因此，如果可以把信元14组成十一个或更少个数的变换，则信元14可以保留在3BH模块18处。然后可以通过3BH模块18组织信元14，进行压缩和发送到接收机26。
如果出现十一个以上的变换，则排序器12可以旁路3BH模块18以尝试1/2BH模块24压缩。1/2BH 24压缩模块最多可以容纳四十个变换。如果可以在四十个变换中组织信元14，则在步骤46处排序器12可以组织信元14以及把它们发送到1/2BH模块24。。然而，1/2BH模块24比5BH模块22、4BH模块20或3BH模块18存储较少的标头信息。如上关于图1所讨论，1/2BH模块24可能包括可以妨碍压缩的附加限制。
如果排序器判定输入信元14不能够成组以致5BH模块22、4BH模块20、3BH模块18或1/2BH模块24压缩将是成功的，则系统进入例外的处理。在步骤47处把信元14组织入未经压缩的数据报38，并且按未经压缩的状态发送到接收机26。然后该方法返回到开始处，排序器12首先尝试把输入信元14组织入5BH压缩模块22。信元14可以继续通过步骤40-47，如上所述，直到发送信元14。
在另一个实施例中，在识别数据流内容的重复特性中，压缩方法通过避免压缩方案之间不必要的变换而可以减少发射机工作负荷。一旦排序器12已经识别输入信元14是最佳地适合于特定的压缩模块，排序器12就可以尝试把下一组信元14放到同一个压缩模块中。因此，排序器12可以尝试保留在以前的成功状态中。例如，如果5BH模块22压缩是成功的，则排序器可以尝试把下一组输入信元14组织到七个或更少个数的变换中，以致这些信元也可以通过5BH模块22来组织。因此，在步骤40处，排序器12通过环路返回到5BH模块22。
相似地，如果排序器12已经判定4BH模块20是合适的压缩方案，则只要合适，排序器12就继续把输入信元14组织到4BH压缩模块20中。在某些时刻，由于下一个信元14可能包括九个以上的变换而4BH压缩可能失败，则在进入例外处理之前尝试3BH模块18压缩以及然后1/2BH模块24压缩。
不管这些信元的最终放置，当排序器12接收下一组输入信元14时，它首先尝试4BH压缩。这是排序器12为避免不必要的变换尝试而进行的尝试。虽然对于信元14的紧接在前组的4BH模块20压缩失败，但是排序器12可以假定由于4BH模块20压缩对于输入信元14的前组是合适的方案，所以4BH模块20再次是最合适的压缩方案。如此。排序器12旁路5BH模块22。
这个过程可以重复预定数N次的循环。在某些时刻，系统10识别当前模块(在本例子中是4BH模块20)不再合适，并且是太频繁地失效。因此，在N次失效之后，在步骤48处，所述方法返回到5BH模块22，并且重新开始所述方法。当排序器12接收下一组输入信元14时，排序器12通过首先尝试把信元14组织到5BH模块22中而返回所述方法的开始。3BH模块18和1/2BH模块24也分别具有对应的步骤50和52，它们在N次失败之后使所述方法返回开始点。在一个例子中，对于每个压缩模块，导致所述方法再次返回开始处的N次失败的次数可能是相同的。例如，对于步骤48、50和52，可以设置N次失效的值为五。在五次压缩失效之后，所述方法将再次开始，不管压缩失效是发生在4BH模块20处，还是3BH模块18或1/2BH模块24处。在另一个例子中，对于每个压缩模块，导致所述方法重新开始的N次失效的数目可以是不同的。例如，在步骤48、步骤50以及步骤52处的N可以分别设置为三、四和五次压缩失效。因此，在4BH模块20处三次压缩失效之后，所述方法将再次开始。相似地，在3BH模块18和1/2BH模块24处分别四次和伍次失效之后，所述方法将再次开始。
图3说明3BH模块18的一个例子。3BH模块18可以包括在也包括5BH模块22、4BH模块20、3BH模块18以及1/2BH模块24的DVB封装器13中。3BH模块18可以包括3BH排序器60、多个3BH压缩缓冲器62以及数据报汇编器64。在一个例子中，3BH模块18接收来自排序器12的信元14，并且把信元14传送到3BH排序器60。然后3BH排序器60把信元14组织到3BH压缩缓冲器62中。参考图4提供组织信元14的一个例子。另一方面或另外，在另一个例子中，通过把信元组织到3BH压缩缓冲器62中，排序器12可以执行3BH排序器60的功能。因此，系统10可以包括一个排序器12或多个排序器12和60。然后把信元14构成到数据报32中。
3BH压缩缓冲器60存储输送到数据报汇编器64的多个数据报32。可操作数据报汇编器64，以对包括经压缩的信元14的数据报32进行汇编成为经封装的数据报66。在准备经封装数据报66中，数据报汇编器64把封装标头68附加到经封装数据报92中。封装标头68对于经封装数据报92中的信元14提供公共的地址。包括在封装标头68中的地址保证把经封装数据报92发送到合适的接收机26。
数据报汇编器64还可以把循环冗余校验(CRC)字符69附加到数据报。可以使用CRC字符69来校验数据块的完整性。例如，在发送端可以使用CRC字符69以产生一个值，该值取决于数据块中一个数据块的十六进制数值。数据报汇编器64计算该值，并且把它附加于数据报作为CRC字符69。接收机26进行相似的计算，并且把它的结果与添加的CRC字符69进行比较。如果存在差异，则接收机26请求再发送。然而，可以使用建立数据完整性的任何其它合适的方法。
在一个例子中，3BH模块18还包括等待定时器72。等待定时器72执行根据数据报汇编器64的检查。如果在预定时间量之后数据报汇编器64不能够把3BH压缩缓冲器62封装到数据报66中，则等待定时器72把应该发送未经压缩的信元14的消息发送到数据报汇编器64。等待定时器72可以保证系统10的效率。
虽然图3说明3BH模块18的一个例子，但是它也表示4BH模块20或5BH模块22的例子。此外，虽然所示出的3BH模块18包括3BH排序器60，但是排序器12可以执行3BH排序器60的功能或可操作任何其他功能来组织输入数据。因此，系统10可以包括一个排序器12或多个排序器。
相似地，在图3中示出的3BH模块包括数据报汇编器64。熟悉本技术领域的人员会理解，系统10中的每个模块可以包括与特定模块相关联的数据报汇编器64。另一方面或另外，在系统10中可以包括单个数据报汇编器64，可操作所述数据报汇编器64以封装来自每个模块的压缩缓冲器。因此，可以进行系统10的许多变型和改变而不偏离本发明的范围。
图4说明组织压缩缓冲器中的信元14的一个例子。在一个例子中，3BH排序器60接收输入信元14。每个信元14包括标头和有效负荷。如关于图1所述，通过将相似标头的信元14编组成变换而进行信元14的排序。在通过图4说明的例子中，3BH排序器60判定有三个信元14具有相似的标头A。可以指定这些为变换A74，并且包括信元A1 80、A2 81和A3 82。此外，3BH排序器60判定有两个信元14具有相似的标头B。指定这些为变换B86，并且包括信元B1 83和B2 84。
如此组织信元14直到达到3BH压缩缓冲器62的最大容量。在一个例子中，3BH压缩缓冲器62的最大容量可以是84个信元。在图4中描述的例子中，指定信元14的最终组作为变换K88，并且包括信元K1 85和K2 86。还应该注意，在图4中包括变换A84中的三个信元、变换B86中的两个信元以及变换K88中的两个信元只是示例的目的。熟悉本技术领域的人员应该理解，3BH排序器60可以按任何数量的组合和变化来接收信元14。
3BH排序器60把编成组的信元14安排到经封装3BH数据报92中。经封装3BH数据报92包括3BH CCB 97，它存储信元A1 80到K2 86的标头信息，并且描述有效负荷94对应于每个信元的配置。3BH CCB 97包括指示压缩模式(在该例子中，是3BH压缩模式)的压缩模式指示符96。接收机26使用压缩模式指示符96来判定对经封装数据报92解除压缩所需要的步骤。3BH CCB 97包括信元计数A98，它表示在变换A74中有多少信元。因为在变换A74中有三个信元，所以在图4描绘的例子中，信元计数A98将等于三。3BH CCB 97包括相关于变换A74中的信元的三字节标头信息。3BH CCB 97把每个变换的相似信息存储在经封装数据报92中。
接着3BH CCB 97，经封装数据报92包括压缩到经封装数据报92中的每个信元标头的有效负荷94。可以顺序安排有效负荷。当通过接收机26接收时，接收机26可以减少3BH CCB 97中部分标头的列表，并根据存储在CCB中的变换的计数把合适的标头附加到有效负荷。例如，如果3BH CCB 97表示在变换中有三个信元，如在图4中所示，则接收机26可以把信元标头附加到最初三个有效负荷。在所说明的例子中，在3BH CCB 97中最多可以包括84个有效负荷。
图5说明使用图1的系统的一个示例方法，用于对信元标头进行压缩。该方法在步骤99处开始，其中系统10在交换机16处接收输入信元14。在步骤100处，系统10通过设置索引项等于零而对它初始化。索引项表示变换的数目，或具有实质上相似信元标头的信元组的数目。在步骤101处，系统10通过设置信元计数和信元数目的每一个都为零而对它们初始化。信元计数表示变换中信元的数目。信元数目可以等于数据报中的信元数目。索引项和信元计数的初始化准备系统10使之读出多个输入信元14，用于在要发送到接收机26的单个数据报中进行压缩。
系统10在步骤102处选择一个信元，并且在步骤103处读出信元标头。排序器12检查信元14和在步骤104处判定信元标头是否实质上相似于下一个信元标头。通过比较第一输入信元14的标头和下一个输入信元14的标头而作出判定。如果信元标头是相同的，则系统10在步骤106处更新当前信元的信元计数。更新信元计数向接收机26表示这个是变换中的n个顺序信元14中的m。排序器12可以通过把一加到信元计数来更新信元计数。因此，如果排序器12正在检查第一输入信元，这将使信元计数更新到值一。因此，如果排序器12正在检查第二输入信元，以及排序器12以前判定最后的信元标头与这个信元标头相同，则将使信元计数更新到值两。当排序器12顺序地读出更多相同信元标头时，使信元计数每次增加值一。
在更新信元计数之后，排序器12进行到步骤108，以判断信元14是否为索引项的第一信元。排序器12可以通过对这个信元标头与最后的信元标头进行比较或通过查看信元计数来进行这个判定。如果标头是不同的，则当前在检查的信元是这个索引项的第一信元。在这个情况中，排序器12然后在步骤110处存储标头。所存储的字节数以及存储字节的格式根据所使用的压缩模块和所产生的CCB而变化。关于图1进行更详细的描述。
如果在步骤108处信元14不是索引项的第一信元14，则该方法跳跃到步骤110，并且直接进行到步骤114。步骤110不是必需的，因为已经把这个变换的信元标头存储在CCB中。
如果排序器12在步骤104处判定这个信元14的信元标头实质上与下一个信元14的信元标头不相似，则该方法进行到步骤111；系统再初始化信元计数。再初始化信元计数是因为系统10判定这个信元14是变换中的最后信元。最终信元计数表示这个变换的总值，将存储在CCB中作为信元计数98，如在图4中所示。可以通过把信元计数设置为零而对信元计数进行初始化。在步骤112处，系统10更新索引项。通过更新索引项，排序器12准备系统10的下一个变换。然后在步骤113处把分配的信元索引项存储在CCB中，如上面表1到表3所示。然后该方法进行到步骤114。
在步骤114处，排序器12通过把下一个可用的信元数分配给信元而更新信元数。在所说明的例子中，通过使信元数增加值一来更新信元索引数。例如，如果分配给以前信元的信元数是十五，则将给在检查的当前信元分配值十六。排序器12在步骤116处判定信元数是否为最大数。最大数是数据报可以容纳的信元的最大数。因此，排序器12判定数据报是否处于它的最大容量。例如，在存储八十四个信元之后，3BH CCB达到最大容量。如果排序器12判定已经在CCB中存储了八十四个信元，则数据报处于最大容量，该方法进行到步骤118。在步骤118处，把输出数据报发送到接收机26。如果排序器12在步骤116处判定CCB没有处于最大容量，则系统10返回步骤102。然后排序器12重复通过步骤102到116的循环，直到达到CCB的最大容量。
用于压缩信元标头的系统10可以通过按图5中示出的和如上所述的步骤100到118的次序的压缩过程而进行，然而，熟悉本技术领域的人员会理解，可以按任何合适的次序来执行该方法的步骤。
图6说明使用图1的系统的一个示例方法，用于对信元标头解除压缩。当接收机26接收经压缩的数据报66时，该方法在步骤200处开始。在步骤202处，接收机26检查压缩模式指示符。接收机26进行检查以判定是否压缩数据报以及所使用的压缩模式，如果有的话。在步骤202处，接收机26判定压缩模式指示符是否表示是否压缩数据报。例如，压缩模式指示符等于零可以表示数据报没有压缩。压缩模式指示符等于非零可以表示压缩了数据报。如果把压缩模式指示符设置成零，则接收机26在步骤206处处理未压缩的原始数据。接收机26可以立即处理数据，并且该方法终止。如果压缩模式指示符表示已经使用了压缩模块，则该方法进行到步骤208。在步骤208处，接收机26判定压缩模式。对数据报解除压缩的过程取决于用于压缩数据报66的特定压缩模式。
不管所使用的压缩模块，在步骤210处判定变换中的信元数。接收机26可以通过读出包括在数据报66中的信元计数98来进行这个判定。在步骤212处，接收机26再构造标头。步骤212根据所使用的特定压缩模块而改变。例如，因为在5BH数据报28中的经压缩的标头包括标头差错控制(HEC)字节，所以5BH数据报28的接收机不需要计算信元HEC字节。接收机26取得在5BH数据报28的CCB中存储的标头信息的最初五个字节，并且存储它们作为解除压缩的信元标头字节1、2、3、4和5。这个再构造的标头用于变换中相关联的有效负荷。接收机只需要把完整的五字节标头附加到通过计数指示的每个数据有效负荷。
如果接收机26在步骤208处判定数据报66是使用4BH模块20压缩的，则在步骤212处，接收机26取得在4BH数据报30的CCB中存储的标头信息的最初四字节，并且存储它们作为解除压缩的信元标头字节1、2、3和4。因为没有存储HEC字节，所以接收机26可以再创建HEC字节，并且放置它作为解除压缩的信元标头中的第五和最终字节。然后可以把标头附加到如计数表示的变换中的每个数据有效负荷。因为不须再构造HEC，所以4BH CCB 30的解除压缩可能在接收机26端需要比5BH CCB 28的解除压缩更多的处理时间。然而，多数处理可以发生在排序器12处的系统的压缩端上，所以在接收机26端可以使解除压缩的过程进行得较简单。
相似地，如果系统10在步骤208处判定数据报66是使用3BH模块18压缩的，则接收机26取得3BH数据报32中所存储标头信息的最初三字节，并且在步骤212处存储它们作为解除压缩的信元标头字节2、3、和4。接收机26可以通过用零来代替它而再构造第一字节。可以再构造HEC字节，如上参考4BH数据报30的解除压缩所述，并且放置它作为第五和最终信元标头字节。在其它实施例中，如果已经通过接收ATM网络接口卡再计算过HEC，则不再需要计算它了。可以把这个再构造的标头附加到如信元计数所表示的变换中的每个数据有效负荷上。因为解除压缩需要再构造第一信元标头字节和HEC字节两者，所以在接收机26端的3BH CCB 32的解除压缩可能比5BH CCB 28或4BH CCB 30解除压缩需要更多处理时间。然而，多数处理可以发生在排序器12处的系统的压缩端上，所以可以较简单地进行在接收机26端的解除压缩。
作为对比，如果接收机26在步骤208处判定数据报66是使用1/2BH模块24来压缩的，则接收机26从CCB取得标头信息的最初三个字节和半个字节，并且在步骤212处存储它们作为标头字节1、2、3和4。接收机26对计数中表示的标头作出尽可能多的拷贝。半字节(nibble)可以包括一个字节的一半。把PT-CLP半字节插入第四字节的较低的半字节中。如上参考4BH CCB 30的解除压缩所述来再构造HEC字节，并且放置成为第五和最终信元标头字节。在其它实施例中，如果已经通过接收ATM网络接口卡再计算过HEC，则不再需要计算它了。把每个完整的经解除压缩的信元标头附加到数据分段中合适的有效负荷中。继续进行解除压缩直到使用了每个PT-CLP半字节。因为只可以变化PT和CLP比特，所以如果改变其它比特，例如，地址，则可以不使用1/2BH压缩模块24。可以在另一个模块中发送信息和进行解除压缩。
接着在步骤212处的标头的再构造，接收机26在步骤214处把标头附加到(prepend)有效负荷上。接收机26可以判定下一个有效负荷是否在相同的变换中。如果下一个有效负荷在相同的变换中，则未曾耗尽信元计数，该方法返回步骤214。接收机26又把标头附加到(prepend)下一个有效负荷的有效负荷上。尽可能重复步骤216和214多次直到变换中的所有有效负荷都已经接收到标头。当接收机26在步骤216处判定下一个有效负荷不是在相同的变换中时，接收机26在步骤218处可以判定在数据报66中是否存在另一个标头。如果存储在数据报66中的又一个标头信息是用于不同的变换的，或用于具有实质上相似信元标头的不同组的，则该方法返回步骤210。该方法通过步骤210到218循环，直到已经把标头附加到数据报中的每个有效负荷上。当在步骤218处接收机26判定不再有标头信息存储在数据报66中时，接收机26在步骤220处输出未经压缩的数据报，并且该方法结束。
用于解除信元标头压缩的接收机26可以通过压缩过程进行，在图6中示出该压缩过程的次序为步骤200到218，如上所述。然而，熟悉本技术领域的人员会理解，可以按任何合适的次序来执行该方法的步骤。
上面关于本发明的图1到图6描述的某些例子可以提供一个或多个技术优点。一个例子的技术优点在于该例子提供信元标头压缩和增加卫星通信的效率。一个例子的另一个技术优点在于该例子允许信元标头压缩符合DVB标准，因此，符合现有的DVB硬件。一个例子的另一个技术优点在于该例子可以利用不对称压缩处理，当大量计算工作负荷可以由发射机代替接收机来执行时，这可以减少接收机的计算工作负荷。一个例子提供的另一个技术优点在于该例子可以允许加密数据的信元标头压缩。从这里描述的附图、说明书和权利要求书，熟悉本技术领域的人员会容易地明白其它技术优点。例子中没有1个例子，一些例子或全部例子可以提供诸多的技术优点。
虽然这里详细描述了本发明的一个例子和它的优点，但是熟悉本技术领域的人员可以进行各种变更、附加以及省略而不偏离如所附的权利要求书定义的本发明的精神和范围。

Claims (46)

1.一种信元标头压缩系统，包括：
排序器可操作以：
接收多个信元，一个信元包括信元标头和有效负荷；以及
根据信元标头对信元进行排序；
压缩模块，可操作以产生描述信元标头的一个压缩控制块以及根据信元标头的有效负荷的配置；以及
数据报汇编器可操作以：
根据配置汇编有效负荷；
产生包括压缩控制块和经汇编的有效负荷的数据报；以及
发送数据报。
2.如权利要求1所述的信元标头压缩系统，其特征在于，所述信元包括多个异步传输模式信元。
3.如权利要求1所述的信元标头压缩系统，进一步包括封装器，包括：
排序器；
压缩模块；以及
数据报汇编器。
4.如权利要求1所述的信元标头压缩系统，其特征在于，可操作所述排序器根据信元标头对所述信元进行排序是通过：
比较所述信元的信元标头，所述信元标头包括目的地址；
识别多个实质上相似的信元标头；以及
根据实质上相似的信元标头组织所述信元。
5.如权利要求4所述的信元标头压缩系统，其特征在于，所述实质上相似的信元标头包括实质上相似的目的地址。
6.如权利要求1所述的信元标头压缩系统，进一步包括多个压缩模块，包括：
第一压缩模块，可操作以存储第一组的每个信元标头的字节的第一数；以及
第二压缩模块，可操作以存储第二组的每个信元标头的字节的第二数。
7.如权利要求6所述的信元标头压缩系统，其特征在于，进一步可操作所述排序器以：
比较所述信元的信元标头；
识别多个实质上相似的信元标头；
根据实质上相似的信元标头把所述信元组织成多个组；以及
根据组的数目选择压缩模块。
8.如权利要求6所述的信元标头压缩系统，其特征在于，可操作所述排序器而通过选择以前对于特定循环数为成功的压缩模块来选择压缩模块。
9.如权利要求1所述的信元标头压缩系统，其特征在于，所述压缩控制块包括从一个组选择的经压缩的信元标头，所述组包括五字节标头、四字节标头、三字节标头以及半字节标头。
10.如权利要求1所述的信元标头压缩系统，其特征在于，所述压缩控制块描述多个变换的许多信元的多个目的地址，变换的每个信元的所述目的地址实质上是相似的。
11.如权利要求1所述的信元标头压缩系统，其特征在于，可操作所述压缩模块以产生压缩控制块是通过：
判定所述信元的子集的许多信元，子集的每个信元具有实质上相似的信元标头；
把实质上相似的信元标头写入所述压缩控制块；以及
把所述信元的子集的许多信元写入所述压缩控制块。
12.如权利要求1所述的信元标头压缩系统，其特征在于，所述数据报汇编器包括等待定时器，在预定时间周期之后，可操作所述等待定时器以终止所述数据报的汇编。
13.如权利要求1所述的信元标头压缩系统，其特征在于，所述数据报进一步包括用于校验所述数据报的完整性的循环冗余校验字符。
14.如权利要求1所述的信元标头压缩系统，进一步包括接收机可操作以：
接收通过数据报汇编器发送的数据报；
识别与至少一个有效负荷相关联的压缩控制块的经压缩的信元标头；
解除所述信元标头的压缩；以及
把经解除压缩的信元标头附加到与经压缩的信元标头相关联的至少一个有效负荷。
15.如权利要求1所述的信元标头压缩系统，其特征在于，所述有效负荷包括经加密的数据。
16.一种信元标头压缩系统，包括：
排序器可操作以：
接收多个信元，一个信元包括信元标头和有效负荷；以及
根据信元标头对信元进行排序；
压缩模块，可操作以通过重复下列步骤达预定信元数以产生描述信元标头的一个压缩控制块以及有效负荷的配置：
判定所述信元的子集的数目，子集的每个信元具有实质上相似的信元标头；
把实质上相似的信元标头写入压缩控制块；以及
把子集的所述信元数目写入压缩控制块；以及
数据报汇编器可操作以：
根据配置汇编有效负荷；
产生包括压缩控制块和经汇编的有效负荷的数据报；以及
发送数据报。
17.如权利要求16所述的信元标头压缩系统，其特征在于，所述信元包括多个异步传输模式信元。
18.如权利要求16所述的信元标头压缩系统，进一步包括封装器，包括：
排序器；
压缩模块；以及
数据报汇编器。
19.如权利要求16所述的信元标头压缩系统，其特征在于，可操作所述排序器根据信元标头对所述信元进行排序是通过：
比较所述信元的信元标头，所述信元标头包括目的地址；
识别信元标头的多个实质上相似的目的地址；以及
根据实质上相似的目的地址组织所述信元。
20.如权利要求16所述的信元标头压缩系统，进一步包括多个压缩模块，包括：
第一压缩模块，可操作以存储第一组的每个信元标头的字节的第一数；以及
第二压缩模块，可操作以存储第二组的每个信元标头的字节的第二数。
21.如权利要求20所述的信元标头压缩系统，其特征在于，进一步可操作所述排序器以：
比较所述信元的信元标头；
识别信元标头的多个实质上相似的目的地址；
根据实质上相似的目的地址把所述信元组织成多个组；以及
根据组的数目选择压缩模块。
22.如权利要求20所述的信元标头压缩系统，其特征在于，可操作所述排序器而通过选择以前对于特定循环数为成功的压缩模块来选择压缩模块。
23.如权利要求16所述的信元标头压缩系统，其特征在于，所述压缩控制块包括从一个组选择的经压缩的信元标头，所述组包括五字节标头、四字节标头、三字节标头以及半字节标头。
24.如权利要求16所述的信元标头压缩系统，其特征在于，所述压缩控制块描述多个变换的许多信元的多个目的地址，变换的每个信元的所述目的地址实质上是相似的。
25.如权利要求16所述的信元标头压缩系统，其特征在于，所述数据报汇编器包括等待定时器，在预定时间周期之后，可操作所述等待定时器以终止所述数据报的汇编。
26.如权利要求16所述的信元标头压缩系统，其特征在于，所述数据报进一步包括用于校验所述数据报的完整性的循环冗余校验字符。
27.如权利要求16所述的信元标头压缩系统，进一步包括接收机可操作以：
接收通过数据报汇编器发送的数据报；
识别与至少一个有效负荷相关联的压缩控制块的经压缩的信元标头；
解除所述信元标头的压缩；以及
把经解除压缩的信元标头附加到与经压缩的信元标头相关联的至少一个有效负荷。
28.如权利要求16所述的信元标头压缩系统，其特征在于，所述有效负荷包括经加密的数据。
29.一种信元标头压缩方法，包括：
接收多个信元，一个信元包括信元标头和有效负荷；
根据信元标头对信元进行排序；
产生描述信元标头的一个压缩控制块以及根据信元标头的有效负荷的配置；
根据配置汇编有效负荷；以及
用压缩控制块和经汇编的有效负荷产生数据报。
30.如权利要求29所述的信元标头压缩方法，其特征在于，所述信元包括多个异步传输模式信元。
31.如权利要求29所述的信元标头压缩方法，其特征在于，接收所述信元包括：
在交换机处接收所述信元；
把所述信元发送到封装器，所述封装器包括：
排序器；
压缩模块；以及
数据报汇编器。
32.如权利要求29所述的信元标头压缩方法，其特征在于，根据所述信元标头对所述信元排序包括：
比较所述信元的信元标头，所述信元标头包括目的地址；
识别多个实质上相似的信元标头；以及
根据实质上相似的信元标头组织所述信元。
33.如权利要求32所述的信元标头压缩方法，其特征在于，识别多个实质上相似的信元标头包括识别实质上相似的目的地址。
34.如权利要求29所述的信元标头压缩方法，其特征在于，根据信元标头对所述信元排序包括：
比较所述信元的信元标头；
识别所述信元标头的至少两个实质上相似的目的地址；
根据至少两个实质上相似的目的地址把所述信元组织成多个组；以及
根据组的数目选择压缩模块。
35.如权利要求29所述的信元标头压缩方法，进一步包括使用多个压缩模块产生压缩控制块，包括：
第一压缩模块，可操作以存储第一组的每个信元标头的字节的第一数；以及
第二压缩模块，可操作以存储第二组的每个信元标头的字节的第二数。
36.如权利要求35所述的信元标头压缩方法，其特征在于，根据信元标头对所述信元排序包括：
比较所述信元的信元标头；
识别多个实质上相似的信元标头；
根据实质上相似的信元标头把所述信元组织成多个组；以及
根据变换的数目选择压缩模块。
37.如权利要求35所述的信元标头压缩方法，其特征在于，选择所述压缩模块包括选择以前对于特定循环数为成功的压缩模块。
38.如权利要求29所述的信元标头压缩方法，其特征在于，所述压缩控制块包括从一个组选择的信元压缩标头，所述组包括五字节标头、四字节标头、三字节标头以及半字节标头。
39.如权利要求29所述的信元标头压缩方法，其特征在于，所述压缩控制块描述多个变换的许多信元的多个目的地址，变换的每个信元的所述目的地址实质上是相似的。
40.如权利要求29所述的信元标头压缩方法，其特征在于，产生所述压缩控制块包括：
判定所述信元的子集的许多信元，子集的每个信元具有实质上相似的信元标头；
把实质上相似的信元标头写入所述压缩控制块；以及
把所述信元的子集的许多信元写入所述压缩控制块。
41.如权利要求29所述的信元标头压缩方法，进一步包括在预定时间周期之后终止数据报的汇编。
42.如权利要求29所述的信元标头压缩方法，其特征在于，产生所述数据报包括附加用于校验数据报的完整性的循环冗余校验字符。
43.如权利要求29所述的信元标头压缩方法，进一步包括
在接收机处接收通过数据报汇编器发送的数据报；
识别与至少一个有效负荷相关联的压缩控制块的经压缩的信元标头；
解除所述信元标头的压缩；以及
把经解除压缩的信元标头附加到与经压缩的信元标头相关联的至少一个有效负荷。
44.如权利要求29所述的信元标头压缩方法，其特征在于，所述有效负荷包括经加密的数据。
45.一种信元标头压缩系统，包括：
用于接收多个信元的装置，每个信元具有信元标头和有效负荷；
用于根据信元标头对信元进行排序的装置；
用于产生压缩控制块的装置，所述压缩控制块描述信元标头和根据信元标头的有效负荷的配置；
用于根据配置汇编有效负荷的装置；以及
用于用压缩控制块和经汇编的有效负荷产生数据报的装置。
46.一种标头压缩系统，包括：
排序器可操作以：
接收多个异步传输模式信元，每个信元包括信元标头和有效负荷；
比较信元的信元标头；
识别多个实质上相似的信元标头；以及
根据实质上相似的信元标头把信元组织成多个组；
多个压缩模块，可操作以产生压缩控制块，所述压缩控制块描述信元标头和根据信元标头的有效负荷的配置，排序器进一步可操作以根据组的数目选择一个压缩模块，所述压缩模块包括：
第一压缩模块，可操作以存储第一组的每个信元标头的字节的第一数；以及
第二压缩模块，可操作以存储第二组的每个信元标头的字节的第二数；以及
数据报汇编器可操作以：
根据配置汇编有效负荷；
产生包括压缩控制块和经汇编的有效负荷的数据报；以及
发送数据报。
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