CN1897574A - 对分组的相互依赖性进行编码的方法和系统 - Google Patents

对分组的相互依赖性进行编码的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种用于对分组数据流中的分组相互依赖性进行编码的方法和系统。在一个实施例中，该方案包括：为分组数据流中的每个分组提供与之相关联的依赖性关系字段；以及用第一分组的依赖性关系字段中的二进制码来表示分组数据流中第一分组对第二分组的依赖性，该二进制码用于将依赖性描述为第一分组与第二分组之间的子集关系。

Description

对分组的相互依赖性进行编码的方法和系统
技术领域
本发明一般地涉及分组数据传输。更特别地并且不是作为任何限制地，本发明针对一种用于对在分组数据传输系统中的分组的相互依赖性进行编码的方法和系统。
背景技术
在某些分组数据传输系统中，载运数据的分组表现出相互依赖性(interdependency)，例如，与压缩的视频序列有关的分组，其中数据流的某些分组具有依赖于序列中的其他分组的内容的有效载荷。尽管实现这种相互依赖性在带宽管理中是有用的，但是这种相互依赖性的确带来了某些必须解决的问题。例如，如果在传输系统中在某一时刻必须丢弃分组(例如由于拥塞)，则知道分组相互依赖性的某些知识将变得重要，从而不会优先丢弃其他分组所依赖的那些分组。
发明内容
在一个方面，公开了一种使用压缩编码机制对分组数据流中的分组的相互依赖性进行编码的方案。在一个实施例中，该方案包括为分组数据流中的每个分组提供与之相关联的依赖性关系字段(DRF)；并且用第一分组的依赖性关系字段中的二进制码表示分组数据流中第一分组对第二分组的依赖性，该二进制码用于将该依赖性描述为第一分组与第二分组之间的子集关系。
在另一实施例中，该方案包括为分组数据流中的每个分组提供与之相关联的相对位移指针(RDP)字段，RDP字段包括第一方向依赖性子字段和第二方向依赖性子字段；并且用第一方向依赖性子字段中的第一二进制码和第二方向依赖性子字段中的第二二进制码表示分组数据流的特定分组的依赖性，第一二进制码用于描述该特定分组对设置在分组数据流的一个方向上的分组的依赖性，并且第二二进制码用于描述该特定分组对设置在分组数据流的相反方向上的分组的依赖性。
在又一实施例中，本发明针对一种用于对分组数据流中的分组的相互依赖性进行编码的系统，该系统包括：用于为分组数据流中的每个分组提供与之相关联的DRF部分的装置；以及用于用第一分组的依赖性关系字段中的二进制码来表示分组数据流中第一分组对第二分组的依赖性的装置，其中该二进制码用于将该依赖性描述为第一分组与第二分组之间的子集关系。
在另一实施例中，本发明针对一种用于对分组数据流中的分组的相互依赖性进行编码的系统，该系统包括：用于为分组数据流中的每个分组提供与之相关联的RDP字段的装置，RDP字段包括第一方向依赖性子字段和第二方向依赖性子字段；以及用于用第一方向依赖性子字段中的第一二进制码和第二方向依赖性子字段中的第二二进制码表示分组数据流的特定分组的依赖性的装置，第一二进制码用于描述该特定分组对设置在分组数据流的一个方向上的分组的依赖性，并且第二二进制码用于描述该特定分组对设置在分组数据流的相反方向上的分组的依赖性。
在另一个方面，公开了一种用于发送分组数据流的分组数据传输系统。在一个实施例中，该分组数据传输系统包括：分组数据发射器，其可操作为将来自多个视频源的数据多路复用到分组数据流中；编码器，其用于用第一分组的依赖性关系字段中的二进制码来表示分组数据流中第一分组对第二分组的依赖性，该二进制码用于将该依赖性描述为第一分组与第二分组之间的子集关系；以及分组数据接收器，其包括用于接收分组数据流的解码器，该解码器用于对分组数据流中的分组的依赖性进行解码。
在另一实施例中，本发明的分组数据传输系统包括：分组数据发射器，其可操作为将来自多个视频源的数据多路复用到分组数据流中；编码器，其用于用第一方向依赖性子字段中的第一二进制码和第二方向依赖性子字段中的第二二进制码表示分组数据流的特定分组的依赖性，第一二进制码用于描述该特定分组对设置在分组数据流的一个方向上的分组的依赖性，并且第二二进制码用于描述该特定分组对设置在分组数据流的相反方向上的分组的依赖性；以及分组数据接收器，其包括用于接收分组数据流的解码器，该解码器用于对分组数据流中的分组的依赖性进行解码。
附图说明
附图结合在说明书中，并构成说明书的一部分，用于说明本发明的一个或多个目前优选的示例性实施例。根据以下结合所附权利要求并参考附图进行的详细描述，本发明的各种优点和特征将变得容易理解，附图中：
图1示出了可以实现本发明的一个实施例的示例性分组数据传输系统；
图2示出了可操作于图1的分组数据传输系统中的示例性分组数据序列；
图3示出了根据本发明的启示的分组相互依赖性编码方案的一个实施例；
图4示出了图3的分组相互依赖性编码方案的图示；
图5示出了可以实现本发明的另一实施例的示例性分组数据传输系统；
图6示出了用于根据本发明的启示对分组相互依赖性进行编码的相对位移指针(RDP)字段的一个实施例；
图7示出了使用RDP字段的分组相互依赖性编码方案的图示；
图8A和图8B示出了分组相互依赖性关系的传递特性的图示；以及
图9A和图9B是与本发明的实施例相关联的流程图。
具体实施方式
现在将参考关于如何最好地实现和使用本发明的各种实例来描述本发明的实施例。在整篇描述和几幅附图中使用相同的参考标号来表示相同的或相应的部分，其中各单元不一定是按比例画出的。现在参考附图，并且特别地参考图1，图1中示出了示例性的分组数据传输系统100，在该分组数据传输系统100中可以实现本发明的实施例，以便对可能存在于数据分组之间的分组间依赖性关系进行编码。根据示图，分组数据传输系统100可以包括任意的通用传输系统，其包括其中存在分组相互依赖性的分组化(packetized)数据的生成、发送和接收。例如，根据在本发明公开的背景技术部分曾提到的，与压缩视频序列有关的载运数据的分组具有依赖性关系，原因是某些分组包含了依赖于序列中的其他分组的内容的数据。因此，在一个示例性实施例中，分组数据传输系统100可以包括压缩视频传输系统，但是很明显，本发明的启示也可以在其他的分组数据传输系统中得到实现。
如图所示，分组数据传输系统100包括多个数据源，例如源1 102-1至源N 102-N，这些源生成用于传输的数据分组。分组数据发射器104可操作为对来自N个独立源的分组数据进行多路复用，以便可以在单个共享链路110上传送合并的数据，用以由分组数据接收器108接收。与分组数据发射器104相关联的解码器106可操作为提供分组间依赖性关系编码机制，其中为每个分组提供在下文中将详细说明的依赖性关系字节(DRF)。本领域的普通技术人员将能够理解，尽管图1中将解码器106示出为独立的方框，但是解码器106也可以集成在分组数据发射器104内。此外，解码器可以设置在传输系统100的更上游位置，以便在对来自每个数据源的独立数据流进行多路复用以便传输之前对其进行适当地编码。不管在分组数据传输系统100的源端如何实现编码，解码器110都与分组数据接收器108相关联，解码器110可操作为对已编码的分组数据进行解码，以便确定所接收的分组的合适的分组间依赖性。
图2示出了可操作于图1的分组数据传输系统中的示例性分组数据序列200，其中可能产生分组相互依赖关系。作为例子，将可以由分组数据发射器104生成的分组数据序列200示出为包括两个子序列，子序列A 202A和子序列B 202B。每个子序列依次包括多个可能显示出某种程度的相互依赖性的分组，即使一个子序列中的分组通常不依赖于另一个子序列的分组。将子序列A 202A例示为具有N个分组，A(1)204-1至A(N)204-N，而子序列B 202B包括M个分组，B(1)206-1至B(M)206-M。作为替代，在数据流中，某些子序列可以具有相同数目的分组。
图3示出了根据本发明的启示的分组相互依赖性编码方案300的一个实施例。作为示例，将包括N个分组的子序列A例示为其中为每个分组提供与之相关联的任意大小的DRF(即任意大小的二进制字段)的分组数据流。对于整个分组数据流，为数据流的开头分组A(1)204-1提供DRF 302-1，为下一个分组A(2)204-2提供DRF 302-2，依此类推。在N个数据分组之中存在多个相互依赖性关系，从而数据流的至少一个分组的内容依赖于数据流中的另一个分组的内容。根据本发明的启示，用与第一分组相关联的DRF中的二进制码来表示数据流中的第一分组对数据流中的第二分组的依赖性，以便使用集合论公式对二进制码进行编码，其中所述集合论公式用于将该依赖性描述为第一分组与第二分组之间的子集关系。因此，由DRF编码机制创建的子集关系的数目和数据分组之间存在的相互依赖性的数目一样多。如图所示，例示了K个相互依赖关系，基于通过本发明的DRF编码机制对分组的DRF进行的二进制编码，K个相互依赖关系可以产生K个子集公式。
在实现方面，可以在每个数据分组的报头块中提供DRF，因此有可能会需要对分组数据传输系统所用的分组数据协议进行某种修改。作为替代，可以在数据分组的有效载荷部分中提供DRF，只要传输系统能够出于对分组相互依赖性进行解码的目的适当地处理DRF并且不把DRF作为数据本身的一部分就行了。
图4示出了图3的分组相互依赖性编码方案的图示。参考标号400指的是6个数据分组(分组A 402-A至分组F 402-F)的流，每个数据分组具有5比特的DRF，对该5比特的DRF进行适当地编码以描述分组数据中的相互依赖性。相应地，参考标号404-A至404-F分别指向与6个数据分组相关联的DRF。此外，例示了6个相互依赖性关系：分组B依赖于分组A和分组C；分组C接着又依赖于分组A和分组D；并且分组E和分组F同时依赖于分组D。如图所示，用相应的方向箭头406-1至406-6来表示这6个相互依赖性关系。
在一个实施例中，可以设置开头分组的DRF的最高有效位(MSB)，以便表示其中可能存在一个或多个相互依赖关系的子序列的开头。换言之，设置开头分组的DRF的MSB实现了分组集群的划分，所述分组集群需要基于其中的任意相互依赖性适当地进行编码。如图4所示，设置与分组A相关联的DRF 404-A的MSB，由此表示序列的开始。将子序列中的其余分组的DRF的MSB全部清除(即MSB＝0)。然后以二进制码的形式对每个DRF的子字段(即MSB后面的比特，在下文中称为“子DRF”)进行编码，以便当提供5比特DRF的全补码时，这些DRF可操作为以数学的真子集公式的形式表示依赖性。例如，为了表示分组B依赖于分组A，将分组B的子DRF编码为〔1000〕，因此其DRF变为〔01000〕，其为用二进制码编码为〔11100〕的分组A的DRF 404-A(即分组A的子DRF为〔1100〕)的真子集。使用集合论符号，将这种关系表示为BA，即B是A的真子集。在图4中，参考标号408-1指的是这种子集关系。同样，为了表示分组B依赖于分组C，将分组C的子DRF编码为〔1100〕，因此其DRF变为〔01100〕。因此，分组B的DRF仍为分组C的DRF的真子集，同时分组C本身又依赖于分组A(由于〔01100〕是分组A的DRF〔11100〕的真子集)。换言之，通过适当地对相应的DRF进行编码，可以同时保持BC以及CA的关系。在图4中，分别用参考标号408-2和408-3来标记这些子集关系。按照相似的方式，通过本公开的编码机制对其余分组的DRF进行编码：分组D的DRF为〔01110〕，分组E的DRF为〔00010〕以及分组F的DRF为〔00010〕。
有可能两个分组的DRF是相同的，但是它们之间并没有依赖性关系。例如，应当注意，分组E和分组F的DRF是相同的，因此不存在真子集关系。因此，集合论表示F￠E(由于E的DRF≡F的DRF)与这两个分组之间的独立关系保持了一致。
本领域普通技术人员应当意识到以上提出的DRF编码机制可操作为对分组数据流中的任意数目的相互依赖性关系进行编码，只要编码适当的定界符以标识分组集群，其中分组间的DRF比较将被限制在所述分组集群内。在示例性的应用中，比较理想的是利用一种规则，使得子序列中开头分组(诸如设置DRF的MSB的上述例子中的分组A)同时操作为“结束”(terminator)分组，从而该分组只属于由其开始的那个子序列。不管如何对序列进行划界，应当清楚，DRF编码过程针对每个新的子序列重新开始。
图5示出了示例性的分组数据传输系统500，其中可以实现本发明的另一个实施例。与图1中的分组数据传输系统100相似，独立源102-1至102-N提供各种分组数据流，用以由分组数据发射器104进行多路复用。正如下面将说明的，与发射器104和/或独立源相关联的编码器502可操作为在每个分组中提供相对位移指针(RDP)字段，以便从属分组可以指向分组数据流中的其他分组。与分组数据接收器108相关联的适当的RDP解码器502可操作为对编码分组数据进行解码，以便确定所接收分组的合适的分组间依赖性。
图6示出了用于根据本发明的启示对分组相互依赖性进行编码的任意大小的相对位移指针(RDP)的实施例。参考标号600指向通用的RDP编码的分组，其包括有效载荷块602和RDP字段604。在所示出的示例性实施例中，将RDP字段604示出为独立于有效载荷块602的字段，其可能位于报头块(未具体示出)中。然而，在其他的实施例中，可以在通用的数据分组600中的其他位置提供RDP字段604。不管位于什么位置，RDP字段604都包括“Start(开始)”子字段606、第一方向依赖性子字段608和第二方向依赖性子字段610，其中每个子字段可以包含适当数目的比特。在一个实现中，本公开的RDP编码机制可以用设定的单个比特对开头分组的开始子字段606进行编码(即Start＝1)，以便对跟在该开头分组后面的相关分组集群进行编码。该集群中的所有其他分组被编码为Start＝0。使用用于描述该分组对设置在分组数据流的一个方向上的分组(例如位于所考虑分组的前面或后面)的依赖性的第一二进制码来对该分组的第一方向依赖性子字段608进行编码。同样，使用用于描述该分组对设置在分组数据流的另一个方向上(即在与第一方向依赖性子字段608所标识的方向相反的方向)的分组的依赖性的第二二进制码来对该分组的第二方向依赖性子字段610进行编码。
作为实现，基本上，用代表从属分组与其在任一方向上所依赖的分组之间的相对距离的二进制数字对方向依赖性子字段608和610进行了编码，因此标识了从属分组所依赖的上游分组以及下游分组。应当意识到，尽管在一个示例性的实现中可以用相同数目的比特(即相同大小)来提供第一方向依赖性子字段608和第二方向依赖性子字段610，但是对本发明来说并不存在这种限制。此外，在给定了协议开销、复杂度、计算费用等的特定应用中，方向依赖性子字段的大小可以根据在任一方向上将实现多大的指针而有所不同。
图7示出了使用上述的RDP字段实施例的分组相互依赖性编码方案的图示。参考标号700指的是分组数据流，其包含6个分组，分组A702-A至分组F 702-F，每个分组具有5比特的RDP字段，RDP字段被适当地编码为描述分组数据中的双向相互依赖性。相应地，参考标号704-A至704-F指的是分别与这6个分组相关联的RDP字段。此外，与图4中示出的说明性数据流400类似，例示了同样的6个相互依赖性关系：分组B依赖于分组A以及分组C；分组C依次又依赖于分组A以及分组D；并且分组E和分组F都依赖于分组D。分组A 702-A具有其编码为〔10000〕的5比特RDP字段704-A，表示分组A是一个序列的开头分组(原因是其MSB＝1)。另外，分组A的第一方向依赖性子字段和第二方向依赖性子字段为〔00〕，因此表示分组A不依赖于任一方向上的任何其他分组。分组B 702-B具有其编码为〔00101〕的RDP字段704-B，亦即其开始子字段712＝〔0〕，第一方向依赖性子字段714＝〔01〕并且第二方向依赖性子字段716＝〔01〕。因此，分组B 702-B依赖于其左边的一个分组(即分组A)以及其右边的一个分组(即分组C)。根据用于表示方向的无论何种约定，从分组B的观点来看，这些分组都位于上游或下游(或者，前面或后面)。同样，分组C 702-C具有其编码为〔01001〕的RDP字段704-C，从而其开始子字段706＝〔0〕，第一方向依赖性子字段708＝〔10〕(表示分组C对设置在距离其自身两个分组的位置的分组的依赖性)并且第二方向依赖性子字段710＝〔01〕(表示分组C对设置在距离其一个分组之处的分组的依赖性)。如图所示，这些分组分别是分组A和分组D。以相似的方式，本发明的RDP编码机制提供了分组D、分组E和分组F的RDP子字段，分别是〔00000〕(表示分组D不是从属分组，也不是开头分组)，〔00100〕(表示分组E依赖于分组D)以及〔01000〕(表示分组F依赖于分组D)。
应当注意，在上述的示例性RDP字段编码方案中，只使用了5个比特，其将方向位移指针限制为在每个方向上最多指出3个分组(〔00〕＝没有依赖性；〔01〕＝距离一个分组；〔10〕＝距离两个分组；以及〔11〕＝距离三个分组)。通过利用图8A和图8B中示出的依赖性关系的传递特性可以超过这一范围。在图8A中，参考标号800A指的是5个分组的序列，分组A 802-A至分组E 802-E，每个分组具有5比特的RDP字段804-A至804-E。示出了4个依赖性关系808-1至808-4：分组B、C、D和E中的每一个都只依赖于分组A。尽管5比特的RDP字段804-B至804-D已经足以描述分组B、C和D的依赖性(依赖于分组A)，但是用这种指针却不能描述分组E对分组A的依赖性，原因是相对位移超过了3。在图8B中，编码利用了依赖性的传递特性，其中参考标号800B指的是5个分组的序列，对其所具有的分组相互依赖性进行分解以便从属分组依赖于最多只距离一个分组的分组。由于分组E依赖于分组D，而分组D依次依赖于分组C，分组C依赖于分组B，分组B依次依赖于分组A，因此利用传递特性来表示分组E最终依赖于分组A，获得一组新的依赖性810-1至810-4。同样，分组D对于分组A的长达3个分组距离的依赖性可以分解为多个长达1个分组距离的依赖性(通过分组C、分组B以及最终的分组A)。换言之，通过利用关系的传递特性，可以将“长距离”并行依赖性分解为“短距离”串行依赖性。由于每个这些依赖性只描述一个分组的位移，可以对分组的5比特RDP字段806-A至806-E进行适当地编码，以表示这些依赖性关系。
参考图9A和图9B，其中示出了两个与本发明的实施例相关联的流程图。在图9A中，流程图描述了在用于描述分组数据流中的相互依赖性的DRF编码方案中涉及到的操作。对于分组数据流中的每个分组，由设置在分组数据传输系统中的编码器来提供DRF部分(方框902)。如在之前的描述中所提到的，DRF部分可以占用分组报头的一个部分或被设置在分组的有效载荷内。编码器可操作为用DRF部分中的二进制码来表示数据流(例如，相关分组的子序列或集群)中第一分组对第二分组的依赖性，其中二进制码基于集合论公式描述依赖性，即将其描述为第一分组与第二分组之间的子集关系(方框904)。
在图9B中，流程图描述在用于描述分组数据流中的相互依赖性的RDP字段编码方案中涉及到的操作。对于分组数据流中的每个分组，由在分组数据传输系统中的编码器提供RDP字段，其中RDP字段包括第一方向依赖性子字段和第二方向依赖性子字段(方框920)。如在本公开的其他部分所说明的，RDP字段可以占用分组报头的一部分或被设置在分组的有效载荷内。编码器可操作为用第一方向依赖性子字段中的第一二进制码和第二方向依赖性子字段中的第二二进制码来表示数据流(例如，相关分组的子序列或集群)中的特定分组的依赖性，其中第一二进制码用于描述该特定分组对设置在分组数据流的一个方向上的分组的依赖性，并且第二二进制码用于描述该特定分组对设置在分组数据流的相反方向上的分组的依赖性(方框922)。
基于之前的详细描述，应当意识到，本发明的示例性实施例有利地提供了用于描述分组数据传输系统中的分组相互依赖性的压缩信令机制。因此，在此描述的实施例为设置在分组数据传输系统中的数据流业务管理器提供了必需的信息，使得该管理器可以以智能的方式管理并有可能避免不必要的分组数据丢失(例如由于拥塞管理策略)。特别地，如果必须丢弃两个分组之一以解决拥塞，并且如果一个分组依赖于另一个，则管理器可以丢弃从属分组，因为丢弃独立分组会导致从属分组也不能使用。此外，在此提出的实施例的压缩方面使得可以在不使用附加的“带外”(out-of-band)信令分组的情况下将分组相互依赖性信息利用信号发送给业务管理器，因此可以使协议开销、计算复杂度等等最小化。
虽然已经参考某些示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，所示出和所描述的本发明的形式只可作为示例性实施例。因此，在不偏离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以实现各种变化、替换和修改。

Claims (10)

1.一种对分组数据流中的分组相互依赖性进行编码的方法，包括：
为所述分组数据流中的每个分组提供与之相关联的依赖性关系字段；以及
用第一分组的所述依赖性关系字段中的二进制码来表示所述分组数据流中所述第一分组对第二分组的所述依赖性，所述二进制码用于将所述依赖性描述为所述第一分组与所述第二分组之间的子集关系。
2.根据权利要求1所述的对分组数据流中的分组相互依赖性进行编码的方法，其中，所述第一分组与所述第二分组之间的所述子集关系包括真子集关系。
3.根据权利要求1所述的对分组数据流中的分组相互依赖性进行编码的方法，其中，在所述第一分组的报头块中提供所述依赖性关系字段。
4.根据权利要求1所述的对分组数据流中的分组相互依赖性进行编码的方法，其中，在所述第一分组的有效载荷块中提供所述依赖性关系字段。
5.根据权利要求1所述的对分组数据流中的分组相互依赖性进行编码的方法，其中，用耦合到视频分组数据发射器的编码器对所述依赖性关系字段进行编码。
6.根据权利要求5所述的对分组数据流中的分组相互依赖性进行编码的方法，其中，所述视频分组数据发射器可操作为对来自多个视频源的数据进行多路复用。
7.一种用于发送分组数据流的分组数据传输系统，包括：
分组数据发射器，其可操作为将来自多个视频源的数据多路复用到所述分组数据流中；
编码器，用于用第一分组的依赖性关系字段中的二进制码来表示所述分组数据流中所述第一分组对第二分组的依赖性，所述二进制码用于将所述依赖性描述为所述第一分组与所述第二分组之间的子集关系；以及
分组数据接收器，其包括用于接收所述分组数据流的解码器，所述解码器用于对所述分组数据流中的分组的依赖性进行解码。
8.根据权利要求7所述的用于发送分组数据流的分组数据传输系统，其中，所述第一分组与所述第二分组之间的子集关系包括真子集关系。
9.根据权利要求7所述的用于发送分组数据流的分组数据传输系统，其中，在所述第一分组的报头块中提供所述依赖性关系字段。
10.根据权利要求7所述的用于发送分组数据流的分组数据传输系统，其中，在所述第一分组的有效载荷块中提供所述依赖性关系字段。
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