DE60304294T2

DE60304294T2 - Verfahren zur selektiven Übertragungswiederholung gemäß Paket-Kennzeichen

Info

Publication number: DE60304294T2
Application number: DE60304294T
Authority: DE
Inventors: Kyung-hun Paldal-gu Suwon City Jang; 502-705 Jinsan Maeul Jong-ae Guseong-myeon Yongin-city Park; Hyo-sun Paldal-gu Suwon-city Hwang
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2023-07-16
Also published as: KR20040009928A; DE60304294D1; CN1248456C; EP1385292A3; EP1385292A2; EP1385292B1; US7411903B2; US20040027991A1; EP1385292B8; CN1476199A; KR100537499B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dienstgütesteuerschichtstruktur und paketbasierte Übertragungssteuerungsparameter zur Unterstützung von Dienstgüte (QoS, quality of service) in einem Kommunikationssystem. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung paketbasierter Übertragungssteuerungsparameter und eine QoS-Steuerschichtstruktur zur Bereitstellung von Audio-Videodienstgüte in hoher Qualität durch Reflektieren von Charakteristiken von AV-Daten (Audio-Video-Daten) im Ablaufkoordinationsprozess.
Parameter, die zur Unterstützung der Dienstgüte (QoS) in einem Kommunikationssystem verwendet werden, spezifizieren Anwendungscharakteristiken, Verzögerungszeit, Differenz zwischen Übertragungsverzögerungszeiten, Prioritätsniveau und dergleichen. Anwendungscharakteristiken stellen Informationen dar, die sich darauf beziehen, ob die Anwendungsdaten in Echtzeit oder unter Verwendung einer festen Bandbreite übertragen werden. Die Verzögerungszeit und die Differenz zwischen den Übertragungsverzögerungszeiten stellen Informatiomen dar, die die Zeitspanne der Datenübertragung betreffen. Das Prioritätsniveau stellt Informationen dar, die die Übertragungssequenz der Daten betreffen.
Bei herkömmlichen Verfahren zur Unterstützung von QoS in Medienzugangskontrollschichten (MAC, media access control) werden für jeweilige Sitzungen einzeln Übertragungskontrollparameter bezeichnet, die bei jeder Anwendung verwaltet werden. Deshalb wird Ablaufkoordination oder ein Übertragungswiederholungsmechanismus oder dergleichen von den einzelnen Übertragungsteuerparametern der jeweiligen Sitzung verwaltet.
Indessen weisen Datenframes, die zur Bereitstellung von Audio-Video-Diensten (AV) verwendet werden, bei jedem Frame unterschiedliche Charakteristiken auf, im Gegensatz zu allgemeinen Datenframes, die alle allgemein ähnliche Charakteristiken aufweisen. Deshalb ist es ineffizient, herkömmliches allgemeines QoS-Management für AV-Dienste anzuwenden, in denen die jeweiligen Sitzungen separat verwaltet werden. Außerdem bestimmen herkömmliche Systeme Übertragungskontrollparameter statisch nach den Charakteristiken der Sitzungen. Deshalb können solche herkömmlichen Systeme die Charakteristiken der oben beschriebenen AV-Frames nicht akkurat darstellen.
Insbesondere bestimmte Frames (zum Beispiel ein I-Frame (intra-kodierter Frame) und ein B-Frame (bidirektional kodierter Frame)) in einem MPPEG-2-Strom weisen voneinander verschiedene Charakteristiken auf, im Gegensatz zu den allgemeinen Datenframes, die alle die selbe Charakteristik aufweisen, wie es oben beschrieben wurde. Zur Bereitstellung eines AV-Dienstes sollten Daten in Echtzeit übertragen werden. Für Echtzeitübertragung und zur Erzielung von QoS, müssen die Übertragungsverzögerungszeit der Daten und der Unterschied zwischen den Übertragungsverzögerungszeiten der Daten eingehalten werden. Aus diesem Grund sollten die MPEG-2-Daten (Frames) gemäß ihren Charakteristiken übertragen werden.
In einem herkömmlichen drahtlosen Kommunikationssystem werden MPEG-Frames jedoch gemäß der Ablaufkoordination in der MAC-Schicht unter Verwendung von QoS-Parametern übertragen, die für die jeweiligen Sitzungen definiert sind, auf die selbe Weise wie eine allgemeine Datenübertragung. In solchen herkömmlichen drahtlosen Kommunikationssystemen ist es sehr schwierig, Echtzeit-AV-Dienste bereitzustellen, weil die Charakteristiken der MPEG-2-Frames in der Ablaufkoordination der MAC-Schicht nicht reflektiert sind.
WO 02/056553 offenbart ein Kommunikationssystem für wiederholte Übertragung von Frames für Framekommunikation. Das System umfasst eine Ablaufkoordinationseinheit und einen über eine Schnittstelle mit variabler Zeitvorgabe gekoppelten Sendeempfänger (Transceiver). Frames können markiert sein, um periodische Funktionalität ohne wiederholtes Durchlaufen der Schnittstelle mit variabler Verzögerung zu erreichen. Der Sendempfänger beinhaltet Wiederholungslogik mit einer Wiederholungsstrategie für den Frame.
EP 1006689 offenbart ein Datenübertragungsverfahren für Videodaten ausgehend von MPEG, bei dem Pakete, die zu I-Frames gehören, eine hohe Priorität bekommen, wodurch sich die Echtzeitübertragung verbessert.
EP 1009138 offenbart ein Datenübertragungsverfahnen, das Veränderungen in der Ausgaberate aufgrund der Ausgaberatensteuerung unterdrücken kann, nicht nur wenn Weiterleitung von Eingabepaketen durchgeführt wird, sondern auch wenn Übertragung einer erneuten Übertragung oder eines Korrekturpaketes vorgenommen wird.
Neue Pläne für Videoübertragung über drahtlose Kanäle, darunter auf den Inhalt bezogene Ansätze für Videosegmentierung und zugehörige Anlagenzuordnung sind von Batra P. et al. in: „Effective algorithms for video transmission over wireless channels", Signal Processing: Image Communication, Band 12, Seiten 147-166, XP004121506, ISSN 0923-5965 beschrieben.
WO 00/33503 offenbart ein Verfahren, das zur Verbesserung der Effizienz von Kommunikationssystemen verwendet werden kann, speziell der Mechanismen vom Typ mit automatischer Wiederholungsanfrage (ARQ, automatc repeat request).
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt zur selektiven Übertragungswiederholung zum Übertragen von MPEG-2 Datenframes von einer Zugriffskontrollschicht, nachfolgend MAC (medium access control) auf der Senderseite zu einer MAC-Schicht auf der Empfängerseite, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bestimmen, ob ein Paket von MPEG-2 Datenframes, das von der MAC-Schicht auf der Senderseite zur MAC-Schicht auf der Empfängerseite übertragen werden soll, zu einem I-Frame gehört; a. wenn das Paket nicht zu einem I-Frame gehört, Übertragen des Pakets wie es ist, und wenn das Paket zu einem I-Frame gehört, Bestimmen, ob das Paket ein Startpaket des I-Frames ist; b. wenn das Paket das Startpaket des I-Frames ist, Übertragen einer automatischen Übertragungswiederholungsanfrage, nachfolgend ARQ, wobei die Startmeldung eine Anzahl von Paketen enthält, die zum I-Frame gehören, und Vorbereiten eines Puffers zur Verwendung in einem ARQ-Modus; c. Übertragen von Paketen des I-Frames mit ihrer entsprechenden Sequenznummer; d. nachdem alle Pakete, die zum I-Frame gehören übertragen wurden, Übertragen einer Übertragungswiederholungsanfrage von der MAC-Schicht der Empfängerseite zur MAC-Schicht der Senderseite, wobei die Übertragungswiederholungsanfrage für nicht empfangene Pakete vorgesehen ist, aufgrund irgendeines Übertragungsfehlers ist, der bei der Übertragung der Pakete aufgetreten ist; e. an der MAC-Schicht der Senderseite, Verwerfen einer Anzahl von Paketen eines B-Frames, der dem I-Frame folgt, worin die Anzahl von verworfenen Paketen des B-Frames gleich einer Anzahl von Paketen ist, die der Übertragungswiederholungsanfrage unterliegen; und f. Übertragungswiederholung der Pakete, die der Übertragungswiederholungsanfrage unterliegen von der MAC-Schicht der Senderseite zur MAC-Schicht der Empfängerseite.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Gerät zur selektiven Übertragungswiederholung, in dem eine Zugriffskontrollschicht, nachfolgend MAC, auf der Senderseite MPEG-2 Datenframes zu einer MAC-Schicht auf der Empfängerseite überträgt, zur Verfügung gestellt, wobei das Gerät umfasst: Mittel zum Bestimmen, ob ein Paket der zu übertragenden MPEG-2 Datenframes zu einem I-Frame gehört; Mittel zum Übertragen des Pakets wie es ist, wenn es nicht zu einem I-Frame gehört, und zum Bestimmen, ob das Paket ein Startpaket des I-Frames ist, wenn es zu einem I-Frame gehört; Mittel zum Übertragen einer automatischen Übertragungswiederholungsanfrage, nachfolgend ARQ, wobei die Startmeldung eine Anzahl von Paketen enthält, die zum I-Frame gehören, und zum Vorbereiten eines Puffers zur Verwendung in einem ARQ-Modus, wenn das Paket das Startpaket des I-Frames ist; Mittel zum Übertragen von Paketen des I-Frames mit ihrer entsprechenden Sequenzzahl; Mittel zum Empfangen einer Übertragungswiederholungsanfrage für nicht empfangene Pakete des I-Frames aufgrund irgendeines Übertragungsfehlers, der bei der Übertragung der Pakete aufgetreten ist; Mittel zum Verwerfen einer Anzahl von Paketen eines B-Frames, der dem I-Frame folgt, worin die Anzahl von verworfenen Paketen des B-Frames gleich einer Anzahl von Paketen ist, die der Übertragungswiederholungsanfrage unterliegen; und Mittel zur Übertragungswiederholung der Pakete, die der Übertragungswiederholungsanfrage unterliegen.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Computerprogramm zum Durchführen aller Schritte des oben beschriebenen Verfahrens zur Verfügung.
Die vorliegende Erfindung stellt auf diese Weise ein Verfahren und ein Gerät zur Verfügung, die dynamisch Intervalle zur erneuten Übertragung von Paketen, gemäß den Charakteristiken der MPEG-2-Frames, bezeichnen und die Pakete selektiv übertragen.
Die obigen und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten besser ersichtlich aus einer ausführlichen Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen, in denen:
1 eine Ansicht ist, die eine Anordnung und Übertragungssequenzen von MPEG-2-Frames zeigen;
2 eine Ansicht ist, die ein fensterbasiertes Verfahren zur selektiven automatischen Wiederholungsanfrage (ARQ) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt;
3A ein Fließbild ist, das einen Vorgang der Zugriffskontrollschicht (MAC) auf der Senderseite gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3B ein Fließbild ist, das einen Vorgang der MAC-Schicht der Senderseite bei einem automatischen Übertragungswiederholungsanfragemodus (ARQ) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 ein Fließbild ist, das einen Vorgang der MAC-Schicht der Empfängerseite gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
5 eine Ansicht ist, die ein Gerät zur selektiven Übertragungswiederholung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Schnelle Datenübertragung, Sammelsendung (Multicasting), Dienstqualität (QoS) und dergleichen sind bedeutende Aspekte beim Übertragen von digitalen Audio- und Videosignalen und Durchführen von Multimediakommunikation. Schnelle Datenübertragung minimiert die Verzögerung zwischen Endpunkten, wodurch sich die Qualität von Multimediadiensten erhöht, wie bei Videokonferenzen. Außerdem wird durch schnelles Übertragen von Daten die Dauer, für die ein Paket in einem Puffer gespeichert wird, verkürzt, wodurch sich die Größe des erforderlichen Puffers reduziert. Wenn Multimediadienste gleichzeitig an verschiedenen Stellen bereitgestellt werden, wird Sammelsenden verwendet, um Bandbreiten zu reduzieren und Overhead in Routern und Endterminalsystemen zu reduzieren, die Daten empfangen. Zur Gewähr leistung von Dienstgüte (QoS), ist eine Anlagenmanagementtechnik wesentlich erforderlich. Wenn das Anlagenmanagement in den Routern und dem Endterminalsystem nicht richtig durchgeführt wird, kann ein Multimediakommunikationssystem keinen zuverlässigen Kommunikationsdienst für Benutzer zur Verfügung stellen.
Die vorliegende Erfindung wird nun nachfolgend ausführlicher beschrieben mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen, in denen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Die Erfindung kann jedoch in verschiedenen Formen ausgeführt sein und sollte nicht als auf die hier angegebenen Ausführungsformen beschränkt betrachtet werden. Vielmehr sind diese Ausführungsformen so vorgesehen, dass diese Offenbarung gründlich und vollständig ist, und den Fachleuten den Rahmen der Erfindung vollkommen übermittelt. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche Elemente.
Um die Menge an übertragenen Videodaten zu reduzieren, verwendet MPEG-2 einen I-Frame (intra-kodierten Frame), der aktuelle Bildinformation beinhaltet und einen B-Frame (bidirektional kodierten Frame), der nur die Information beinhaltet, die sich vom I-Frame und einem vorhergehenden Frame unterscheidet. Die Menge an Daten in einem I-Frame, der als Referenz dient, ist relativ groß. Die Menge an Daten in einem B-Frame ist relativ gering und kann deshalb zwischen I-Frames vielfach übertragen werden.
Wenn in einem einzelnen B-Frame ein Fehler auftritt, wird in einem bewegten Bild ein momentaner Fehler erzeugt. Wenn jedoch ein Fehler in einem einzelnen I-Frame auftritt, werden Fehler in den bewegten Bildern erzeugt, die von einer Mehrzahl von B-Frames dargestellt sind, die dem I-Frame folgen. Deshalb sollte selbst bei schlechten Kanalbedingungen, die Übertragungswahrscheinlichkeit des I-Frame höher sein als die des B-Frames, um QoS eines AV-Dienstes zu erhalten.
1 ist eine Ansicht, die eine Anordnung und Übertragungssequenzen von MPEG-2-Frames zeigt.
Mit Bezug zu 1 verwendet MPEG-2 zum Reduzieren der Datenübertragungsmenge von bewegten Bildern in Echtzeit, I-Frames 510, die Information zu einem aktuellen Bild beinhalten, B-Frames 520, die nur die Information beinhalten, die sich vom I-Frame und einem vorherigen Frame unterscheidet, und P-Frames (prädiktiv kodierte Frames) 530, die unter Verwendung von Information eines vorherigen I-Frames und eines vorherigen P-Frames kodiert sind. Wie oben beschrieben ist die Datenmenge des I-Frames 510, der als Referenzframe dient, relativ groß. Die Datenmenge von B-Frames oder P-Frames ist jeweils relativ gering und kann deshalb mehrfach zwischen den I-Frames 510 übertragen werden. Eine Gruppe bestehend aus einem I-Frame 510 und einer Mehrzahl von B-Frames und P-Frames, die dem I-Frame 510 folgen, wird als eine GOP (group of pictures) bezeichnet. Ein I-Frame wird ohne Bezugnahme auf irgendeinen Frame kodiert und dient als statistischer Zugriffspunkt in der Sequenz. Ein P-Frame wird mit Bezugnahme zu dem letzten I-Frame oder P-Frame kodiert, dieser Prozess ist als Vorwärtsabschätzung (forward estimation) bekannt. Ein B-Frame wird mit Bezugnahme zum letzten und nächsten Frame, der kein B-Frame ist, kodiert, wobei dieser Prozess als bidirektionale Abschätzung bekannt ist.
In MPEG-2 werden die Frames alle nicht in unabhängige stille Bilder komprimiert, sondern jeder Frame wird unter Verwendung von Ähnlichkeiten zwischen benachbarten Frames komprimiert. MPEG-2 verwendet Abschätzung und Interpolation zur Differenzkompensation zwischen den benachbarten Frames. Indessen müssen in MPEG-2 Videoframes, die nur unter Verwendung ihrer eigenen Information wiederhergestellt werden können, regulär eingesetzt werden. Dies hat verschiedene Gründe, darunter Situationen, die VCR-Steuerung erfordern, wie beliebiger Zugriff. Diese Frames werden unter Verwendung eines Kompressionsverfahrens für stille Bilder komprimiert, wie der Joint Photographic Expert Group (JPEG).
Der I-Frame kann an irgendeine Stelle in einem Videodatenstrom platziert werden, wird für beliebigen Zugriff auf Daten verwendet und ohne Bezugnahme auf unterschiedliche Bilder kodiert. Die I-Frames werden allgemein unter Verwendung von JPEG komprimiert. Für Echtzeitkompression können die I-Frames jedoch unter Verwendung von MPEG-2 komprimiert werden. Der I-Frame weist die geringste Kompressionsrate von den MPEG-2-Frames auf. Der I-Frame wird in 8×8 Blöcke eines Makroblocks unterteilt und wird einer diskreten Cosinus-Transformation (DCT) zum Erzeugen von DCT-Koeffizienten unterzogen. Die DCT-Koeffizienten werden unter Verwendung eines Differenzimpulskodemodulationsverfahrens (DPCM, different pulse Code modulation) kodiert, bei dem Differenzwerte zwischen aufeinander folgenden Blöcken berechnet werden und unter Verwendung von variabler Längenkodierung transformiert werden.
Beim Kodieren und Dekodieren wird der P-Frame 530 unter Verwendung von Information des vorherigen I-Frames und des vorherigen P-Frames erzeugt. In den meisten Fällen werden, wenn irgendein Objekt auf nacheinander folgenden Bildern bewegt wird, Bildblöcke des Objekts in verschiedene Richtungen bewegt, ohne dass sich die Objektform verändert. In dieser Hinsicht wird der P-Frame durch Kodieren nur von Differenzwerten zwischen einem vorherigen Bild und einem aktuellen Bild erzeugt, unter Berücksichtigung, dass die Differenz zwischen dem vorherigen Bild und dem aktuellen Bild sehr gering ist.
Beim Kodieren und Dekodieren wird der B-Frame 520 unter Verwendung aller Informationen der vorherigen und folgenden I-Frames und P-Frames erzeugt. Unter Verwendung der B-Frames kann eine hohe Kompressionsrate erreicht werden. Der B-Frame weist Differenzwerte zwischen dem vorherigen I-Frame oder P-Frame und dem folgenden I-Frame oder P-Frame auf.
Wenn bei Übertragung eines B-Frames ein Fehler auftritt, wird eine Verzerrung des entsprechenden bewegten Bildes nur erzeugt, bis der nächste B-Frame übertragen wird. Alternativ wird, wenn ein Fehler bei der Übertragung eines I-Frames auftritt, obwohl die Übertragung von B-Frames, die dem I-Frame folgen, beendet ist, eine Verzerrung des entsprechenden bewegten Bildes erzeugt, bis der nächste I-Frame übertragen wird. Wenn deshalb irgendein Fehler bei der Übertragung von I-Frames auftritt, umfasst Übertragen der folgenden B-Frames unnötigen Mitteleinsatz.
Dementsprechend ist es notwendig, um QoS eines AV-Dienstes unter schlechten Kanalbedingungen aufrechtzuerhalten, Übertragungswahrscheinlichkeit des I-Frames stärker zu erhöhen als die des B-Frames. Da jedoch ein herkömmliches drahtloses Kommunikationssystem Übertragungssteuerparameter statisch unter Verwendung von Charakteristiken für jede Sitzung bestimmt, kann es die verschiedenen Charakteristiken von MPEG-2-Frames nicht reflektieren. In einem solchen drahtlosen Kommunikationssystem werden I-Frames und B-Frames auf die selbe Weise verarbeitet, obwohl ein Fehler bei der Datenübertragung aufgetreten ist. Deshalb ist kein Unterschied zwischen der Fehlerwahrscheinlichkeit des I-Frames und der des B-Frames gegeben, was QoS des AV-Dienstes beeinträchtigt.
Die vorliegende Erfindung schlägt deshalb ein Verfahren vor, bei dem Charakteristiken von empfangenen Frames in die MAC-Schicht übertragen werden und ein Übertragungswiederholungsmechanismus gemäß den Charakteristiken vorgesehen ist. Verwenden eines solchen Verfah rens hält die Fehlerwahrscheinlichkeit des I-Frames geringer als die des B-Frames, was QoS verbessert.
2 ist eine Ansicht, die ein fenstergestütztes Verfahren zur selektiven automatischen Übertragungswiederholungsanfrage (ARQ) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Wie in 2 gezeigt werden I-Frames von MPEG-2 in einem automatischen Übertragungswiederholungsanfrageintervall 610 übertragen. Wenn dementsprechend ein Fehler bei der Übertragung der I-Frames auftritt, werden die I-Frames erneut übertragen, wobei das fenstergestützte Verfahren zur selektiven automatischen Übertragungswiederholungsanfrage (ARQ) verwendet wird. Im Gegensatz dazu werden B-Frames von MPEG-2 in einem nicht-ARG-Intervall 620 übertragen. Dementsprechend werden die B-Frames nicht erneut übertragen, wenn ein Fehler bei der Übertragung auftritt.
Eine MAC-Schicht 630 auf der Senderseite sendet sequentiell ein erstes Paket 631, ein zweites Paket 632, ein drittes Paket 633 und ein viertes Paket 634 eines I-Frame zu einer MAC-Schicht 640 auf der Empfängerseite. Wenn zu diesem Zeitpunkt nur das erste Paket 631 und das dritte Paket 633 ohne Fehler empfangen werden und das zweite Paket 632 und das vierte Paket 634 nicht empfangen werden, dann sendet die MAC-Schicht 640 auf der Empfängerseite eine Übertragungswiederholungsanfragemeldung (NACK 2,4) 641 für nicht empfangene Pakete an die MAC-Schicht 630 der Senderseite. Dann verwirft die MAC-Schicht 630 der Senderseite Pakete (d. h. ein fünftes Paket 651 und ein sechstes Paket 652) des folgenden B-Frames und beginnt mit der erneuten Übertragung des I-Frame. Die Anzahl an verworfenen Paketen ist gleich der Anzahl an Paketen, die die Übertragungswiederholungsanfrage betrifft. Das heißt, die MAC-Schicht der Senderseite überträgt die nicht empfangenen Pakete erneut, das zweite Paket 632 und das vierte Paket 634.
Nachdem alle Pakete des I-Frames im ARQ-Intervall empfangen sind, sendet die MAC-Schicht 640 auf der Empfängerseite eine Übertragungsbeendigungsmeldung (NACK (NULL)) 642 an die MAC-Schicht der Senderseite 630. Dann überträgt die MAC-Schicht der Senderseite 630 siebte bis zehnte Pakete 635 bis 638 eines B-Frames im nicht-ARQ-Intervall 620. Obwohl einige Pakete des B-Frames, wie das achte Paket 636 und das zehnte Paket 638 bei der Übertragung verloren gehen, fordert die MAC-Schicht 640 auf der Empfängerseite keine Übertragungswiederholung der Pakete von der MAC-Schicht 630 der Senderseite. Dementsprechend werden nur das siebte Paket 635 und das neunte Paket 637 empfangen. Anschließend werden das elfte Paket 653 und das zwölfte Paket 654 zur MAC-Schicht 640 der Empfängerseite übertragen. Da das elfte und zwölfte Paket 653 und 654 B-Frame-Pakete sind, werden sie nicht erneut übertragen, wenn sie von der MAC-Schicht 640 der Empfängerseite nicht empfangen werden.
3A ist ein Fließbild, das einen Vorgang der MAC-Schicht 630 der Senderseite gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Eine MAC-Schicht der Senderseite sendet MPEG-2-Frames und bezeichnet den Start und das Ende des fenstergestützten selektiven automatischen Übertragungswiederholungsanfragemodus (ARQ). In Schritt 710 bestimmt die MAC-Schicht der Senderseite, ob ein aktuelles Paket zur Übertragung zu einem I-Frame gehört. Wenn das Paket nicht zu einem I-Frame gehört, wird in Schritt 711 das entsprechende Paket übertragen, d. h. das Paket wird übertragen „wie es ist". Wenn das Paket zu einem I-Frame gehört, wird in Schritt 712 bestimmt, ob das Paket das Startpaket des I-Frame ist. Wenn das Paket das Startpaket des I-Fra mes ist, wird in Schritt 713 eine Startmeldung der automatischen Übertragungswiederholungsanfrage (ARQ), die die Anzahl an Paketen angibt, die zu dem I-Frame gehören, zu einer MAC-Schicht der Empfängerseite übertragen. Dann wird in Schritt 714 ein Puffer mit N Fenstern zur Verwendung im ARQ-Modus vorbereitet. In Schritt 715 wird das Paket zusammen mit seiner Sequenzzahl übertragen. Nachdem das letzte Paket des I-Frames übertragen ist, beginnt der nicht-ARQ-Modus.
Wenn das Paket nicht das Startpaket des I-Frame ist, wird in Schritt 716 das Paket zusammen mit seiner Sequenzzahl übertragen. Danach wird in Schritt 717 bestimmt, ob das Paket das letzte Paket des I-Frame ist. Wenn das Paket das letzte Paket des I-Frame ist, wird in Schritt 718 erneute Übertragung des Pakets vorgenommen. Wenn das Paket nicht das letzte Paket des I-Frame ist, wird der ARQ-Modus fortgesetzt und der Prozess zum Übertragen eines nächsten Pakets beginnt.
3B ist ein Fließbild, das einen Vorgang der MAC-Schicht der Senderseite im ARQ-Modus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
In 3B empfängt zunächst in Schritt 720 die Senderseite des MPEG-2-Frames eine NACK (Übertragungswiederholungsanfrage). Dann wird in Schritt 721 bestimmt, ob irgendwelche Pakete erneute Übertragung erfordern. Wenn irgendwelche Pakete Übertragungswiederholung erfordern, werden in Schritt 722, Pakete des folgenden B-Frame im Standby-Zustand der Übertragung verworfen, wobei die Zahl der verworfenen B-Framepakete gleich der Zahl der erneut zu übertragenen I-Framepakete ist. Anschließend wird in Schritt 723 bestimmt, ob die Anzahl der B-Framepakete geringer ist als die Zahl der Pakete, die die Übertragungswiederholungsanfrage betrifft. Wenn die Anzahl der B-Framepakete nicht geringer ist als die Zahl der Pakete, die die Übertragungswiederholungsanfrage betrifft, werden in Schritt 724 die von der Übertragungs wiederholungsanfrage betroffenen Pakete übertragen und die nächste NACK erwartet. Dieser Prozess wird dann wiederholt. Dieser wiederholte Prozess endet, wenn eine NACK(NULL) empfangen wird, was Beendigung des ARQ-Modus angibt. Wenn die Anzahl der B-Framepakete geringer ist als die Zahl der Pakete, die die Übertragungswiederholungsanfrage betrifft, gibt dies an, dass die I-Framepakete in einem GOP-Intervall nicht übertragen werden. In diesem Fall wird in Schritt 725 der ARQ-Modus unmittelbar beendet, um den nächsten I-Frame zu übertragen.
4 ist ein Fließbild, das den Betrieb der MAC-Schicht auf der Empfängerseite in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Mit Bezug zu 4 wird zunächst in Schritt 810 der ARQ-Betriebsmodus initialisiert. Dann wird in Schritt 820 bestimmt, ob eine ARQ-Startmeldung empfangen wurde. Wenn eine ARQ-Startmeldung empfangen ist, bereitet in Schritt 830 die MAC-Schicht der Empfängerseite einen Übertragungswiederholungspuffer mit N Fenstern zum Unterstützen der Anzahl (N) an I-Framepaketen vor, die in der ARQ-Startmeldung angegeben sind, die von der Senderseite gesendet wurde. Dann wird in Schritt 840 der ARQ-Betriebsmodus ausgelöst und ein Taktwert (T) durch Abschätzen der Dauer für vollständige Übertragung aller I-Framepakete unter Verwendung der Anzahl an Paketen, die von der Senderseite angegeben sind, abgeschätzt.
Dann wird in Schritt 850 bestimmt, ob die eingestellte Zeit vergangen ist. Nachdem die eingestellte Zeit vergangen ist, wird in Schritt 860 bestimmt, ob alle Pakete empfangen sind, die von der Übertragungswiederholung betroffen sind. Zu diesem Zeitpunkt werden die Sequenzzahlen der in der eingestellten Zeitspanne übertragenen Pakete analysiert. Wenn irgendwelche Pakete als verloren bezeichnet sind, wird in Schritt 870 eine NACK mit den entsprechenden Sequenzzahlen übertragen, und der Puffer und der Taktwert für den ARQ-Übertragungsmodus werden zurückgestellt. Wenn keine Pakete erneute Übertragung erfordern und alle übertragenen Pakete empfangen sind, wird in Schritt 880 ein NACK (NULL) übertragen und der ARQ-Modus beendet.
5 ist eine Ansicht, die ein Gerät zur selektiven Übertragungswiederholung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
Mit Bezug zu 5 ermöglicht das Gerät, dass eine MAC-Schicht der Empfängerseite Pakete von einer MAC-Schicht der Senderseite empfängt und beinhaltet einen Framedetektor 910, der den Frame erfasst, zu dem das empfangene Paket gehört. Das heißt, der Framedetektor 910 bestimmt, ob das Paket zu einem I-Frame oder einem B-Frame oder irgendeinem anderen Frame gehört.
Ein Übertragungsfehlerdetektor 920 bestimmt, ob irgendwelche Pakete aufgrund eines Fehlers bei der Übertragung der Pakete fehlt.
Wenn ein Übertragungsfehler erfasst wird, überträgt eine Übertragungswiederholungsfunktionseinheit 930 eine Übertragungswiederholungsmeldung und Sequenzzahlinformation der nicht empfangenen Pakete zur MAC-Schicht der Senderseite, gemäß dem Bestimmungsergebnis des Framedetektors 910. Die Übertragungswiederholungsfunktionseinheit 930 empfängt die Pakete durch Übertragungswiederholung von der MAC-Schicht der Senderseite. Die Pakete werden nur dann erneut übertragen, wenn die vom Framedetektor 910 empfangenen Pakete zu einem I-Frame gehören.
Die oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen können als Computerprogramme verkörpert sein und können auch als Allzweckdi gitalcomputer zum Ausführen der Computerprogramme unter Verwendung eines computerlesbaren Mediums verkörpert sein. Das computerlesbare Medium beinhaltet Speichermedien, wie Magnetspeichermedien (z. B. ROMs, Floppy Disks, Festplatten und dergleichen), optisch lesbare Medien (z. B. CD-ROMS, DVDs und dergleichen) und Trägerwellen (Übertragungen über das Internet). Die vorliegende Erfindung kann in einem computerlesbaren Medium verkörpert sein, das eine computerlesbare Programmkodeeinheit darin ausgeführt aufweist, um zu veranlassen, dass eine Anzahl von Computersystemen, die über ein Netzwerk angeschlossen sind, verteilte Verarbeitung durchführen.
Wie oben beschrieben ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen AV-Dienst in drahtloser Kommunikation effizient zu unterstützen, indem gemäß einem Pufferstatus, wenn Pakete erzeugt werden und unter Verwendung eines paketbezogenen Übertragungssteuerverfahrens zum Reflektieren von Charakteristiken von AV-Frames, Übertragungsteuerparameter dynamisch gesteuert werden. Außerdem sind gemäß der vorliegenden Erfindung AV-Anwendungen standardisiert, um paketbezogene Steuerparameter ungeachtet der verschiedenen drahtlosen Zugriffkontrollschichten bereitzustellen. Deshalb können die AV-Anwendungen in verschiedenen Systemen angewendet werden.
Ferner kann, gemäß dem selektiven ARQ-Verfahren der vorliegenden Erfindung für Echtzeitübertragung von MPEG-2-Frames, da die Charakteristiken der MPEG-2-Frames zur MAC-Schicht übertragen werden und die MAC-Schicht die selektive Übertragungswiederholung der Frames entsprechend ihrer Charakteristiken durchführt, eine Fehlerwahrscheinlichkeit des I-Frames geringer sein als die des B-Frames, was die Dienstgüte (QoS) verbessert. Darüber hinaus kann die drahtlose MAC-Schicht Komponenten durch Paketmanagement auf der Senderseite und Taktvorgabeeinsatz auf der Empfängerseite effizient verwalten.
Wes wurden hier beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart und obwohl spezifische Ausdrücke eingesetzt wurden, sind sie nur in einem für die Fachleute allgemeinen und beschreibenden Sinne und nicht zum Zwecke der Einschränkung verwendet und so zu interpretieren. Dementsprechend versteht es sich für die Fachleute, dass verschiedene Veränderungen in Form und Details vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er in den folgenden Ansprüchen angegeben ist.

Claims

Verfahren zur selektiven Übertragungswiederholung zum Übertragen von MPEG-2 Datenframes von einer Zugriffskontrollschicht (630), nachfolgend MAC (medium access control) auf der Senderseite zu einer MAC-Schicht (640) auf der Empfängerseite, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: a. Bestimmen, ob ein Paket von MPEG-2 Datenframes, die von der MAC-Schicht auf der Senderseite zur MAC-Schicht auf der Empfängerseite übertragen werden soll, zu einem I-Frame (710) gehört; b. wenn das Paket nicht zu einem I-Frame gehört, Übertragen des Pakets wie es ist (711), und wenn das Paket zu einem I-Frame gehört, Bestimmen, ob das Paket ein Startpaket des I-Frames (712) ist; c. wenn das Paket das Startpaket des I-Frames ist, Übertragen einer automatischen Übertragungswiederholungsanfrage, nachfolgend ARQ (automatic retransmission request), wobei die Startmeldung eine Anzahl von Paketen enthält, die zum I-Frame gehören, und Vorbereiten eines Puffers zur Verwendung in einem ARQ-Modus (713); d. Übertragen von Paketen des I-Frames mit ihrer entsprechenden Sequenznummer (715, 716); e. nachdem alle Pakete, die zum I-Frame gehören (631, 632, 633, 634) übertragen wurden, Übertragen einer Übertragungswiederholungsanfrage (641) von der MAC-Schicht der Empfängerseite zur MAC-Schicht der Senderseite, wobei die Übertragungswiederholungsanfrage für nicht empfangene Pakete (632, 634) vorgesehen ist, aufgrund irgendeines Übertragungsfehlers ist, der bei der Übertragung der Pakete aufgetreten ist; f. an der MAC-Schicht der Senderseite, Verwerfen einer Anzahl von Paketen eines B-Frames (651, 652), der dem I-Frame folgt, worin die Anzahl von verworfenen Paketen des B-Frames gleich einer Anzahl von Paketen ist, die der Übertragungswiederholungsanfrage unterliegen; und g. Übertragungswiederholung der Pakete, die der Übertragungswiederholungsanfrage unterliegen (632, 634) von der MAC-Schicht der Senderseite zur MAC-Schicht der Empfängerseite.
Verfahren nach Anspruch 1, worin Pakete, die zum I-Frame gehören, in einem ARQ-Intervall (610) übertragen werden und Pakete, die nicht zum I-Frame gehören, in einem nicht automatischen Übertragungswiederholungsanfrageintervall (620) übertragen werden, nachfolgend nicht-ARQ.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin Schritt f die Schritte umfasst: f1. Empfangen der Übertragungswiederholungsanfrage mit den Sequenzzahlen der Pakete, die Übertragungswiederholung erfordern (720); f2. Bestimmen, ob irgendwelche Pakete Übertragungswiederholung erfordern (721), und wenn irgendwelche Pakete Übertragungswiederholung erfordern, Verwerfen einer Anzahl von Paketen des B-Frames bei einem Übertragungs-Standby-Zustand (722), worin die Anzahl der verworfenen Pakete des B-Frames gleich einer Gesamtzahl von Paketen ist, die Übertragungswiederholung erfordern; und f3. Bestimmen, ob die Anzahl von Paketen des B-Frames kleiner ist als die Gesamtzahl von Paketen, die Übertragungswiederholung erfordern (723), und wenn die Anzahl von Paketen des B-Frames nicht kleiner ist als die Gesamtzahl von Paketen, die Übertragungswiederholung erfordern, dann Übertragungswiederholung der Pakete (724) und Abwarten einer nächsten Übertragungswiederholungsmeldung.
Verfahren nach Anspruch 3, worin in Schritt f2, wenn kein Paket Übertragungswiederholung erfordert, ein ARQ-Modus beendet wird (725).
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, worin in Schritt f3, wenn die Anzahl von Paketen des B-Frames kleiner ist als die der Pakete, die Übertragungswiederholung erfordern, ein ARQ-Modus beendet wird (725).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin Schritt e. die Schritte umfasst: e1. Auslösen eines ARQ-Modus (810); e2. Empfangen der ARQ-Startmeldung (820); e3. Vorbereiten eines Übertragungswiederholungspuffers mit einer Fenstergröße gleich einer Anzahl von Paketen, die zu einem I-Frame gehören, welche Anzahl in der ARQ-Startmeldung enthalten ist (830); e4. Einstellen des ARQ-Modus, Abschätzen der Übertragungszeit aller Pakete im I-Frame unter Verwendung der Information bezüglich der Anzahl von Paketen, die zum I-Frame gehören, und Einstellen eines Taktwerts (840); e5. Bestimmen, ob die eingestellte Zeit verstrichen ist (850), und wenn die eingestellte Zeit verstrichen ist, Bestimmen, ob alle Pakete des I-Frames empfangen wurden (860); und e6. wenn nicht alle Pakete empfangen wurden, Analysieren der Sequenzzahlen der empfangenen Pakete in der gesetzten Zeitspanne, und Übertragen der Übertragungswiederholungsanfrage mit den Sequenzzahlen der nicht empfangenen Pakete und Zurückstellen eines Puffers und eines Taktwerts für den ARQ-Modus (870).
Verfahren nach Anspruch 6, worin in Schritt e6, wenn alle Pakete empfangen wurden und kein Paket Übertragungswiederholung erfordert, die Übertragungswiederholungsanfrage ohne Sequenzzahlen übertragen wird und der ARQ-Modus beendet wird (880).
Computerprogramm umfassend Computerprogrammcodemittel, geeignet, alle Schritte eines der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer läuft.
Computerprogramm nach Anspruch 8, ausgeführt auf einem computerlesbaren Medium.
Gerät zur selektiven Übertragungswiederholung, in dem eine Zugriffskontrollschicht (630), nachfolgend MAC (medium access control) auf der Senderseite MPEG-2 Datenframes zu einer MAC-Schicht (640) auf der Empfängerseite überträgt, wobei das Gerät umfasst: Mittel zum Bestimmen, ob ein Paket der zu übertragenden MPEG-2 Datenframes zu einem I-Frame gehört; Mittel zum Übertragen des Pakets wie es ist, wenn es nicht zu einem I-Frame gehört, und zum Bestimmen, ob das Paket ein Startpaket des I-Frames ist, wenn es zu einem I-Frame gehört; Mittel zum Übertragen einer automatischen Übertragungswiederholungsanfrage, nachfolgend ARQ, wobei die Startmeldung eine Anzahl von Paketen enthält, die zum I-Frame gehören, und zum Vorbereiten eines Puffers zur Verwendung in einem ARQ-Modus, wenn das Paket das Startpaket des I-Frames ist; Mittel zum Übertragen von Paketen des I-Frames mit ihrer entsprechenden Sequenzzahl; Mittel zum Empfangen einer Übertragungswiederholungsanfrage für nicht empfangene Pakete (632, 634) des I-Frames aufgrund irgendeines Übertragungsfehlers, der bei der Übertragung der Pakete aufgetreten ist; Mittel zum Verwerfen einer Anzahl von Paketen eines B-Frames (651, 652), der dem I-Frame folgt, worin die Anzahl von verworfenen Paketen des B-Frames gleich einer Anzahl von Paketen ist, die der Übertragungswiederholungsanfrage unterliegen; und Mittel zur Übertragungswiederholung der Pakete (632, 634), die der Übertragungswiederholungsanfrage unterliegen.
Gerät nach Anspruch 10, so angeordnet, dass es Pakete überträgt, die zu dem I-Frame gehören, in einem automatischen Übertragungswiederholungsanfrageintervall (610), nachfolgend ARQ, und Pakete überträgt, die nicht zu dem I-Frame gehören, in einem nicht automatischen Übertragungswiederholungsanfrageintervall (620), nachfolgend nicht-ARQ.
Gerät nach Anspruch 10 oder 11, worin das Mittel zum Verwerfen umfasst: Mittel zum Empfangen der Übertragungswiederholungsanfrage mit Sequenzzahlen von Paketen, die Übertragungswiederholung erfordern; Mittel zum Bestimmen, ob irgendwelche Pakete Übertragungswiederholung erfordern, und wenn irgendwelche Pakete Übertragungswiederholung erfordern, Verwerfen einer Anzahl von Paketen des B-Frames bei einem Übertragungs-Standby-Zustand, worin die Anzahl der verworfenen Pakete des B-Frames gleich einer Gesamtzahl von Paketen ist, die Übertragungswiederholung erfordern; und Mittel zum Bestimmen, ob die Anzahl von Paketen des B-Frames kleiner ist als die Gesamtzahl von Paketen, die Übertragungswiederholung erfordern, und wenn die Anzahl von Paketen des B-Frames nicht kleiner ist als die Gesamtzahl von Paketen, dann Übertragungswiederholung der Pakete und Abwarten einer nächsten Übertragungswiederholungsmeldung.
Gerät nach Anspruch 12, worin Mittel zum Bestimmen, ob irgendwelche Pakete Übertragungswiederholung erfordern, so angeordnet sind, dass sie einen ARQ-Modus beenden, wenn kein Paket Übertragungswiederholung erfordert.
Gerät nach Anspruch 12 oder 13, worin Mittel zum Bestimmen, ob die Anzahl von Paketen des B-Frames kleiner ist als die Gesamtzahl von Paketen, die Übertragungswiederholung erfordern, so angeordnet sind, dass sie einen ARQ-Modus beenden, wenn die Anzahl von Paketen des B-Frames kleiner ist als die der Pakete, die Übertragungswiederholung erfordern.