DE602004010918T2

DE602004010918T2 - Datentrennung und fragmentierung in einem drahtlosen netzwerk zur verbesserung der videoleistungsfähigkeit

Info

Publication number: DE602004010918T2
Application number: DE602004010918T
Authority: DE
Inventors: Pen San Jose LI
Original assignee: NXP BV
Current assignee: NXP BV
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2009-01-02
Anticipated expiration: 2024-08-27
Also published as: EP1661317A1; US8364832B2; US20070140291A1; JP4616259B2; ATE382223T1; CN1842996B; DE602004010918D1; EP1661317B1; JP2007503749A; CN1842996A; KR20060083968A; WO2005020510A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kommunikationen in einem drahtlosen Netzwerk. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Datenauftrennung und Datenfragmentierung in einem drahtlosen Netzwerk zum Verbessern der Eigenschaften einer Videokommunikation.
Drahtlose Kommunikation wird sehr populär, weil sie es den Benutzern erlaubt, sich frei zu bewegen, ohne an einen Schreibtisch oder eine Leitung gebunden zu sein. Benutzer verlangen jedoch laufend höhere Leistungen und eine verbesserte Kommunikation mit ihren drahtlosen Geräten. Dementsprechend sind Techniken, die die Eigenschaften von drahtlosen Geräten verbessern, äußerst nützlich und können einen großen kommerziellen Nutzen haben. Ein Aspekt, der verbessert werden kann, ist die Art der Fragmentierung von Nachrichten, so dass sie effektiv zwischen den Geräten kommuniziert werden können.
In drahtlosen Kommunikationsstandards wie 802.11 Wireless Local Area Network(WLAN)-Standard teilt eine Technik, die Fragmentierung genannt wird, größere Nachrichten in kleinere Fragmente ein, so dass sie effektiv zwischen Geräten übertragen werden können. Gewöhnlich ist die Fragmentlänge festgelegt, je länger die Fragmente jedoch sind, um so eher werden sie während der Kommunikation verfälscht. Andererseits wird bei kleinerer Fragmentlänge der allgemeine Aufwand größer und es müssen mehr Übertragungs- und Bestätigungsrunden (ACK) durchgeführt werden, was den Systemdurchfluss vermindert. Ist also der Zustand des Kanals gut, so erhöht eine größere Fragmentlänge den Systemdurchfluss. Einige Techniken zum manuellen Modifizieren der Fragmentgröße oder zum dynamischen Modifizieren der Fragmentgröße sind bekannt, sie berücksichtigen jedoch nicht bestimmte Kanalparameter und Variable, die zur Optimierung der Fragmentlänge nützlich wären.
In der 802.11-Spezifikation ist 1 vorgesehen, um den Standard-Fragmentierungsprozess der Partitionierung einer Media Access Control (MAC) Service Data Unit (MSDU) in kleinere MAC Level Rahmen und MAC Protocol Data Units (MPDUs) zu zeigen. Fragmentierung erzeugt MPDUs, die kleiner als die originale MSDU-Länge ist, um die Zuverlässigkeit durch Erhöhen der Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Übertragung der MSDU oder MMPDU in den Fällen zu erhöhen, in denen die Kanalcharakteristik die Empfangszuverlässigkeit für längere Rahmen begrenzt.
Wie vorstehend beschrieben, wendet die konventionelle Fragmentierungstechnik dieselbe Fragmentierungsschwelle auf alle Datenpakete unabhängig von ihrer Wichtigkeit an. Es ist jedoch eine Technik notwendig, die die Daten identifiziert, so dass wichtigere Datenpakete von weniger wichtigen Datenpaketen getrennt werden können. Die Erfindung ist auf eine Technik zum Auftrennen solcher Daten gerichtet, insbesondere unter dem 802.11-WLAN-Standard.
EP 1 225 736 beschreibt ein Verfahren und System zum adaptiven Fragmentieren, das die Fragmentierungslänge auf der Basis einer Paketübertragungs-Erfolgsrate optimiert. WO 95/12265 beschreibt das Mischen von Paketdaten hoher und niedriger Priorität in einer einzigen physischen Verbindung unter Benutzung einer Fragmentierung nur bei Daten niedrigerer Priorität.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit den angegebenen Problemen und schafft eine drahtlose Kommunikationsanordnung mit einer Trennungseinheit, insbesondere angewandt auf Videodaten unter dem 802.11 Wireless Local Area Network (WLAN) Standard. Diese Trennung erlaubt es der drahtlosen Kommunikationsanordnung, in der Video-Kommunikation und im Videoempfang über den drahtlosen Kommunikationskanal eine erhöhte Qualität zu erzielen.
Die Erfindung schafft eine drahtlose Kommunikationsanordnung, wie im Anspruch 1 beansprucht, und ein Verfahren, wie im Anspruch 4 beansprucht. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird das drahtlose Protokoll nach 802.11 benutzt. Vorteile der Erfindung schließen die Möglichkeit ein, eine Video-Kommunikation hoher Qualität über eine drahtlose Kommunikationsverbindung bei niedrigerer Wahrscheinlichkeit des Verlustes wichtiger Daten durchzuführen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die vorbestimmten Daten Videodaten, die wichtigeren Daten sind Video-Steuerdaten und die weniger wichtigen Daten Video-Nutzlastdaten. Unter einem Aspekt der Erfindung sind die Videodaten MPEG-2-Format-Videodaten.
Vorteile der Erfindung schließen die Möglichkeit ein, eine Videokommunikation mit hoher Qualität über eine drahtlose Kommunikationsverbindung durchzuführen bei niedrigerer Wahrscheinlichkeit des Verlustes wichtiger Daten.
Die Erfindung wird nun unter Bezug auf beigefügten Figuren beschrieben.
1 zeigt ein Diagramm, das die Fragmentierung nach der Spezifikation des 802.11-Kommunikationsprotokolls darstellt,
2 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm mit zwei drahtlosen Anordnungen, die ein exemplarisches 802.11-Kommunikationsprotokoll gemäß einer Ausführungsform der Erfindung benutzen,
3 zeigt als Beispiel einen drahtlosen Rahmen gemäß der 802.11-Spezifikation,
4 zeigt eine Darstellung eines internen funktionalen Blockdiagramms des Modems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
5 zeigt eine Darstellung eines Datenpakets für einen Videoanwendungsaspekt der Erfindung und
6 zeigt ein Flussdiagramm der erfinderischen Arbeitsschritte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Die Erfindung wird unter Bezug auf eine Reihe von Ausführungsformen beschrieben, die spezifische Ausführungen enthalten. Die Erfindung beabsichtigt, die beste Weise der Erfindung zu beschreiben, es können jedoch auch ähnliche Techniken und Technologien benutzt werden, um die Erfindung auszuführen. Zum Beispiel wird Bezug auf das 802.11 Wireless Local Area Network (WLAN) Protokoll genommen, es können jedoch auch andere Protokolle in der Erfindung angewandt werden. Obgleich Bezug auf eine Trennungseinheit zum Trennen von wichtigeren Daten von weniger wichtigen Daten genommen wird, kann die Erfindung auf ähnliche Weise auch in der Form von Software in einem Prozessor oder einer anderen Anordnung durchgeführt werden.
A. Fragmentierung unter Benutzung des drahtlosen Protokollstandards (802.11)
Wie in 1 gezeigt, kann eine Medium-Zugriffssteuerung (MAC) gerichtete MAC Service Data Units (MSDUs) oder MAC Management Protocol Data Units (MMPDUs) fragmentieren und wieder zusammensetzen. Jedes dieser Fragmente wird in der Kommunikation zwischen drahtlosen Einheiten als Rahmen (Frame) bezeichnet. Fragmentation wird im Detail in der 802.11-Spezifikation beschrieben, die über das Internet auf der IEEE-Webseite http://www.ieee.org verfügbar ist. Während die Spezifikation die Standard-Techniken zur Durchführung einer Fragmentierung auf der Basis einer Fragmentierungsschwelle beschreibt, gibt sie keinerlei Hinweise oder Techniken an, wie gewisse Arten von Kommunikationseigenschaften durch das hierin beschriebene Aufteilen in wichtigere Daten und weniger wichtige Daten verbessert werden könnten.
2 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild, das zwei drahtlose Anordnungen 102 und 104 zeigt, die als Beispiel ein 802.11-Kommunikationsprotokoll gemäß einer Ausführungsform der Erfindung benutzt. Die als Beispiele dienenden Anordnungen 102 und 104 sind einander gleich, so dass Bezug nur auf eine der Anordnungen, z. B. 102, genommen wird. Ein Modem 110 ist aufgebaut, d. h. mit einem Speicher 112 gekoppelt zum Speichern von Kommunikationsparametern, zum Beispiel eines Fragmentierungsschwellwerts. In mindestens einer Ausführungsform kann der Fragmentierungsschwellwert durch das Modem, einen Prozessor oder andere Mittel modifiziert werden, eine solche Modifikation ist für die Erfindung jedoch nicht erforderlich. Eine Teilungseinheit 150 ist zwischen dem Modem und dem Daten-I/O-Terminal angeordnet. Die Teilungseinheit führt Funktionen aus, wie sie nachfolgend beschrieben werden, um wichtige Daten von weniger wichtigen Daten zu trennen. Während die Trennungseinheit als zwischen dem Modem und dem Daten-I/O-Terminal angeordnet gezeigt ist, beeinflusst in der als Beispiel dienenden Ausführung der Erfindung die Trennungseinheit nur die Eingangsdaten, die dem Modem zugeführt werden, um über das drahtlose Protokoll übertragen zu werden.
3 ist ein Beispiel eines drahtlosen Rahmens 200 entsprechend der 802.11-Spezifikation, wobei der Rahmen eines der oben beschriebenen Fragmente darstellt. Das Modem 110 führt die Fragmentierung durch und konstruiert den Rahmen, der den Rahmenkörper enthält, der 0 bis 2312 Bytes lang sein kann, abhängig von der Fragmentierungsschwelle, die im Speicher 112 gespeichert ist.
B. Trennung und Fragmentierung
4 ist eine Darstellung, die ein internes Funktionsblockschaltbild des Modems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Das Modem 110 enthält eine Anzahl von Komponenten, zum Beispiel einen Sender 160 und einen Empfänger 162. Zusätzlich enthält das Modem einen Rahmenbildner 152. Wie oben beschrieben, wendet der Rahmenbildner typischerweise gleichmäßig dieselbe Fragmentierungsschwelle auf alle Daten an. Die Erfindung enthält darüber hinaus eine Trennungsschaltung 150 außerhalb des Modems 110, um auf der Basis der Datenart wichtigere Daten von weniger wichtigen Daten zu trennen.
In einem Ausführungsbeispiel sind die vorbestimmten Daten Videodaten, speziell MPEG-2-Daten. Die Trennungsschaltung 150 ist so konfiguriert, dass sie die MPEG-2-Daten identifiziert und die wichtigeren Steuerdaten von den weniger wichtigen Nutzlastdaten, wie nachfolgend beschrieben, trennt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der in dem Speicher gespeicherte Fragmentierungsschwellenparameter größer als die Länge der wichtigen Steuerdaten. In dieser Weise werden die wichtigen Daten nicht fragmentiert und haben eine größere Chance, durch den Empfänger einwandfrei empfangen zu werden, wenn der Rahmenbildner die getrennten Daten auf der Basis des Fragmentierungsschwellenparameters fragmentiert. In den meisten Anwendungsfällen sind die Steuerdaten erheblich kürzer als die Fragmentierungsschwelle und haben daher eine deutlich größere Chance, richtig empfangen zu werden, als weniger wichtige Daten, die bei der vollen Länge der Fragmentierungsschwelle fragmentiert sind.
5 ist eine Darstellung, die ein Datenpaket für einen Videoanwendungsaspekt der Erfindung zeigt. Ein als Beispiel dienender MPEG-2-Programmstrom ist gezeigt, der zwei Funktionen hat. Eine Funktion besteht darin, den MPEG-2-Programmstrom in ein Transportformat entsprechend den Anforderungen verschiedener OSI sieben Schichten wie RTP, RCP, IP und anderer zu packen. Die andere Funktion besteht darin, sicherzustellen, dass beim Packen in ein MSDU-Format der PACK-Header nur in einem MSDU existiert und nicht in dem Rest der Pakete ebenfalls vorhanden ist.
C. Betriebsweise
6 ist ein Flussdiagramm, das die erfindungsgemäßen Arbeitsschritte nach einer Ausführung der Erfindung zeigt. Im Schritt 502 empfängt das Modem Videodaten (z. B. MPEG-Daten) und identifiziert sie als eine der Klassen von vorbestimmten Daten, die durch die Trennungsschaltung getrennt werden. Im Schritt 504 trennt die Trennungsschaltung die Daten in wichtigere Daten (z. B. Steuerdaten) und weniger wichtigere Daten (z. B Nutzlastdaten). Im Schritt 506 rahmt der Rahmenbildner die getrennten Daten auf der Basis mindestens eines im Speicher gespeicherten Parameters (z. B. der Fragmentierungsschwelle). Im Schritt 508 überträgt das Modem die Daten zu einer anderen Anordnung oder anderen Anordnungen, die das drahtlose Protokoll über eine drahtlose Verbindung benutzen.
D. Folgerungen
Die Erfindung hat den Vorteil, dass sie eine Videokommunikation mit hoher Qualität über eine drahtlose Kommunikationsverbindung ermöglicht, wobei der Verlust von wichtigen Daten weniger wahrscheinlich ist.
Nachdem Ausführungsbeispiele und die beste Ausführungsart beschrieben wurden, können Modifikationen und Varianten an den beschriebenen Ausführungen durchgeführt werden, die noch innerhalb des Schutzumfanges der durch die folgenden Ansprüche definierten Erfindung liegen.

Claims

Drahtlose Kommunikationsanordnung mit einem Eingangsanschluss, der zum Kommunizieren von Daten mit einem Prozessor ausgebildet ist, mit einem Speicher (112), der dazu ausgebildet ist, mindestens einen Parameter zu speichern, der für das drahtlose Übertragungsprotokoll relevant ist, und mit einem Modem (110), das mit dem Speicher gekoppelt und dazu ausgebildet ist, unter Benutzung eines drahtlosen Protokolls über einen drahtlosen Kanal zu kommunizieren und das einen Rahmenbildner (152) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung darüber hinaus eine Trennungseinheit (150) enthält, die mit dem Eingangsanschluss gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, vorbestimmte Daten zu identifizieren und wichtigere Daten von weniger wichtigen Daten zu trennen, dass das Modem (110) mit der Trennungseinheit gekoppelt ist, dass der Rahmenbildner (152) dazu ausgebildet ist, die aufgetrennten Daten mindestens teilweise auf der Basis von mindestens einem in dem Speicher gespeicherten Parameter zu fragmentieren, und dass der Speicher (112) derart konfiguriert ist, dass er einen Fragmentierungsschwellwertparameter speichert, der so eingestellt wird, dass er größer als eine Datenlänge ist, die die Trennungseinheit den wichtigeren Daten zuordnet, und der Rahmenbildner (152) derart konfiguriert ist, dass er die aufgetrennten Daten auf der Basis von mindestens einem Teil des Fragmentierungsschwellwertparameters fragmentiert.
Drahtlose Kommunikationsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmten Daten Videodaten sind, dass die wichtigeren Daten die Video-Steuerdaten und die weniger wichtigen Daten die Video-Nutzlastdaten sind.
Drahtlose Kommunikationsanordnung nach Anspruch 1 ode 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Videodaten MPEG-2-Format-Videodaten sind.
Verfahren zu Kommunizieren zwischen drahtlosen Modems (110) unter Benutzung eines drahtlosen Protokolls, wobei zumindest ein Parameter, der für das drahtlose Kommunikationsprotokolls relevant ist, gespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, dass vorbestimmte Daten identifiziert werden und diese vorbestimmten Daten aufgetrennt werden, um wichtigere Daten von weniger wichtigen Daten zu trennen und aufgetrennte Daten zu erzeugen, dass die aufgetrennten Daten mindestens teilweise auf der Basis von mindestens einem gespeicherten Parameter gerahmt werden, und dass unter Benutzung des drahtlosen Protokolls über einen drahtlosen Kanal mit mindestens einem anderen Modem (110) kommuniziert wird, wobei der Speicherschritt den Schritt des Speicherns eines Fragmentierungsschwellwertparameters einschließt, der so eingestellt wird, dass er größer als eine Datenlänge ist, die die Trennungseinheit den wichtigeren Daten zuordnet, und der Rahmungsschritt den Schritt einschließt, dass er die aufgetrennten Daten auf der Basis von mindestens einem Teil des Fragmentierungsschwellwertparameters fragmentiert.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Identifizierungsschritt den Schritt einschließt, in dem Videodaten identifiziert und die Videodaten aufgetrennt werden, um die wichtigeren Video-Steuerdaten und die weniger wichtigen Video-Nutzlastdaten voneinander zu trennen.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Videodaten MPEG-2-Format-Videodaten sind.