DE69533766T2

DE69533766T2 - Datenpaketkompression

Info

Publication number: DE69533766T2
Application number: DE69533766T
Authority: DE
Inventors: Jean Grappy; Serge Goepfer; Odette Gros-Bonnivard; Manuel Tito-De-Morais; Ernest Prinzivalli
Original assignee: Sagem SA
Current assignee: Sagem SA
Priority date: 1994-09-09
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2015-07-25
Also published as: FR2724515B1; EP0701355B1; EP0701355A1; DE69533766D1; FR2724515A1; ATE282919T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompression von Daten, die in Paketen enthalten sind, die Protokolldateneinheiten darstellen, die von Endgeräten über ein Paketvermittlungsnetz ausgetauscht werden.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kompression erster Datenpakete, die von einem Endgerät ausgesandt werden, in zweite Datenpakete, die durch ein Paketvermittlungsnetz übertragen werden, wobei die ersten und die zweiten Pakete jeweils einen Kopf enthalten, der eine konstante Länge hat, und ein Datenfeld, das höchstens eine Maximallänge hat, wobei eine Nachricht, die vom Endgerät ausgesandt wird, aus K + 1 aufeinander folgenden ersten Paketen besteht, wobei K eine ganze Zahl größer oder gleich Eins ist und im Allgemeinen von einer Nachricht zur anderen verschieden ist.
Ein derartiges Verfahren beabsichtigt vor Allem, die Kosten einer Verbindung zwischen zwei Endgeräten zu verringern, indem die Anzahl zweiter Pakete im Vergleich zur Anzahl der entsprechenden ersten Pakete verringert wird. Der Betreiber des Paketvermittlungsnetzes, wie etwa des Netzes TRANSPAC (Handelsmarke), bestimmt die Kosten einer Verbindung zwischen zwei Endgeräten in Abhängigkeit von einer Gebühreneinheit, die Abrechnungssegment genannt wird, und die ein ganzzahliger Teiler der Maximallänge des Datenfeldes der Pakete im Netz sein kann. Typischerweise beträgt die Maximallänge der Datenfelder 128 Bytes und ein Abrechnungssegment umfasst 64 Bytes. Dementsprechend haben die Benutzer ein Interesse daran, die Anzahl an Paketen oder übertragenen Segmenten zu reduzieren und die übertragenen Pakete oder die Hälften der Datenfelder vollständig zu füllen.
Die Kompression muss außerdem die Einschränkungen berücksichtigen, die durch das Paketvermittlungsnetz auferlegt werden. Die zweiten Pakete komprimierter Daten müssen ein mit den ersten Paketen identisches Format haben, damit das Netz nicht weiß, dass die Datenpakete eine Kompression erfahren haben. Mit anderen Worten: Die Kompression muss für das Format der Pakete transparent sein.
Die Erfindung betrifft also nicht eine Datenkompression, die insbesondere in einer DATAMISER-Einrichtung (Handelsmarke) angewandt wird, bei der nicht nur die Daten in den Datenfeldern der ersten Pakete komprimiert werden, sondern auch die Angaben, die in den Köpfen der ersten Pakete enthalten sind. Die zweiten Pakete haben dann ein Format, das sich von dem der ersten Pakete unterscheidet.
Um diesem Nachteil Abhilfe zu schaffen, werden nur die Daten in jedem der ersten Pakete komprimiert, so dass jedes zweite Paket den Kopf eines ersten Paketes enthält und die komprimierten Daten dieses ersten Paketes. Der Wirkungsgrad einer derartigen Kompression ist jedoch sehr gering, da sich die Anzahl der Pakete nicht verringert, und selten finden sich Datenfelder zweiter Pakete, deren Länge geringer ist, als eine halbe Maximallänge.
FR-A-2 687 259 schlägt vor, die Zahl zweiter Pakete durch Ausführen der folgenden Schritte weiter zu verringern:

– Kompression der Datenfelder erster Pakete einzeln nacheinander in komprimierte Datenfelder,
– Einführen eines Unterkopfes aus zwei Bytes, der jedem Feld komprimierter Daten vorangeht, der erlaubt, das erste entsprechende Paket zu rekonstruieren, wobei der Unterkopf besondere Bits umfasst, die im Kopf des ersten Paketes enthalten sind, sowie die Länge des Feldes komprimierter Daten,
– Verkettung der Felder komprimierter Daten mit ihren Unterköpfen in eine Folge verketteter Daten, und
– Zerteilen der Folge verketteter Daten in Datenelemente mit der Maximallänge der Pakete, und
– Bilden jedes zweiten Paketes mit einem Datenelement und einem Kopf, der keinem der Köpfe der ersten Pakete entspricht.

Dieses zweite Verfahren weist noch einen Nachteil auf, der sich im vorangehenden Verfahren findet. Die Daten werden paketweise komprimiert, unabhängig vom Aufbau der Nachricht, auch Sequenz genannt, aus einer Folge erster Pakete, d.h. die ganze Zahl K ist immer gleich Null. Eine Nachricht ist nämlich eine fortlaufende Folge von Zeichen, die von einem Endgerät ausgesandt werden, die nur in Pakete aufgeteilt wird, um den Erfordernissen der Vermittlung im Paketnetz zu genügen. Indem sie die Nachricht als Dateneinheit höherer Ebene, als der der Pakete, nicht berücksichtigen, können die bekannten Verfahren eine Zeichenkette in einer Nachricht, die teilweise am Ende eines gegebenen ersten Paketes und am Anfang eines dem gegebenen ersten Paket folgenden ersten Paketes enthalten ist, nicht komprimieren.
Ein Rekonstruktionsunterkopf wird systematisch jedem Feld komprimierter Daten zugeordnet, d.h. jedem der ersten Datenpakete, und ist im Datenfeld eines zweiten Paketes enthalten. Die Länge der komprimierten Daten einer Nachricht in den Datenfeldern zweiter Pakete wird also durch die Zahl an Unterköpfen und also die erster Pakete der Nachricht verringert.
Schließlich sind nach dem Verfahren von FR-A-2 687 259 die Unterköpfe der zweiten Pakete relativ zu den Köpfen der ersten Pakete unbestimmt, was die Transparenz des Kompressionsverfahrens bezüglich des Vermittlungsnetzes begrenzt. Insbesondere besondere Bits, wie die Bits M und D entsprechend der Mitteilung X.25 der C. C. I. T. T. in den Köpfen der ersten Pakete werden nicht in die Köpfe der zweiten Pakete übertragen. Beispielsweise kann das Netz zweite Pakete nicht gruppieren, um die Größe der Gruppen zweiter Pakete an die von Datenpaketen anzupassen, die in einem Zielendgerät verarbeitet werden. Empfangsbestätigungsanforderungen erster Pakete, die in den Köpfen der ersten Pakete enthalten sind, werden nicht in die Köpfe der zweiten Pakete übertragen. Damit kann das Netz fälschlich eine Folge zweiter Pakete gruppieren, in deren Mitte eine Empfangsbestätigungsanforderung vorgesehen ist (Bit D = „1").
Das Hauptziel der Erfindung besteht darin, den Datenkompressionsfaktor im Vergleich zu den oben genannten Verfahren zu erhöhen. Insbesondere betrachtet die Erfindung als Dateneinheit jede Nachricht, die aus K + 1 ersten Paketen besteht, wobei K eine ganze Zahl ist mit K ≥ 1.
Zu diesem Zweck ist ein Kompressionsverfahren, wie es in der Einleitung definiert wurde, durch die folgenden Schritte gekennzeichnet:

– fortschreitende Verkettung der Datenfelder der K + 1 ersten Pakete jeder Nachricht zu verketteten Daten,
– fortschreitende Kompression der verketteten Daten jeder Nachricht zu komprimierten Daten nach einem vorher festgelegten Kompressionsalgorithmus,
– Einfügen eines Nachrichtenendewortes am Ende der komprimierten Daten jeder Nachricht, und
– fortschreitende Bildung zweiter Pakete mit Datenfeldern, die höchstens bis zur Maximallänge fortschreitend mit den komprimierten Daten gefüllt werden.

Die Verkettung der Datenfelder der ersten Pakete in jeder Nachricht vor jeglicher Kompression erlaubt es, die Zeichen einer Zeichenkette zu vereinigen, die auf zwei aufeinander folgende erste Pakete verteilt sind. Die Erkennung dieser Zeichenkette durch den Kompressionsalgorithmus trägt dazu bei, die Länge der komprimierten Daten zu verringern. Nach der vorbekannten Technik wird eine derartige Zeichenkette in mindestens zwei oder mehr Zeichenketten zerlegt, die durch die beiden aufeinander folgenden ersten Pakete getrennt werden.
Da die Erfindung mit dem Nachrichten-Konzept verbunden ist, hat sie auch zum Ziel, den Inhalt der Köpfe jedes der ersten Pakete zu analysieren. Diese Analyse leitet die Verkettung der Datenfelder in Abhängigkeit von den Nachrichten, aber auch von besonderen Anforderungen des Endgerätes. Die in den Köpfen der ersten Pakete enthaltene wesentliche Information kann dann in die Köpfe der zweiten Pakete übertragen werden. Unter diesen Bedingungen ist eine Kompressionsvorrichtung, die das erfindungsgemäße Kompressionsverfahren ausführt und zwischen einem Endgerät und einem Netzzugang eingefügt ist, vollkommen transparent.
Im Wesentlichen werden drei besondere Bits, M, D und Q, die in der Mitteilung X.25 der C. C. I. T. T. definiert sind, analysiert.
Wenn der Kopf jedes der ersten und zweiten Pakete ein erstes Bit M enthält, befindet sich das erste Bit in den K ersten Paketen einer Nachricht in einem ersten Zustand und befindet sich das erste Bit im letzten ersten Paket der Nachricht in einem dem ersten Zustand entgegengesetzten Zustand. In einer ersten Ausführungsform befindet sich das erste Bit in den Köpfen zweiter Pakete, deren Datenfeld die Maximallänge hat und mit komprimierten Daten der Nachricht endet, im genannten ersten Zustand, und das erste Bit im Kopf eines letzten zweiten Paketes, das mindestens das Nachrichtenendewort der Nachricht enthält und mit einem Nachrichtenendewort endet, befindet sich im entgegengesetzten Zustand. In einer zweiten Ausführungsform befindet sich das erste Bit in den Köpfen der zweiten Pakete systematisch im genannten entgegengesetzten Zustand, da das Ende der Nachrichten in den zweiten Paketen durch ein Nachrichtenendewort markiert ist.
Wenn der Kopf jedes der ersten und zweiten Pakete ein zweites Bit D enthält, befindet sich das zweite Bit in einem ersten Paket in einem ersten Zustand, unabhängig vom Zustand des ersten Bits im ersten Paket, wenn das genannte Endgerät eine Empfangsbestätigung empfangen möchte, die vom Zielendgerät gesandt wird, das das erste Paket quittiert. Erfindungsgemäß werden die Daten in einem ersten Paket, das ein zweites Bit im genannten ersten Zustand enthält, nicht mit den Daten jedes folgenden ersten Paketes verkettet und komprimiert, die komprimierten Daten, die sich aus der Kompression der Daten im ersten Paket, das das zweite Bit im genannten ersten Zustand enthält, ergeben, werden sofort in mindestens ein zweites Paket übertragen und ein zweites Paket, das mindestens das Nachrichtenendewort enthält, das auf die genannten komprimierten Daten folgt, die sich aus der Kompression mit einem zweiten Bit im genannten ersten Zustand ergeben.
Wenn der Kopf jedes der ersten und zweiten Pakete ein drittes Bit Q enthält, ändert das dritte Bit seinen Zustand nur zwischen dem letzten ersten Paket einer ersten Nachricht zum ersten Paket einer zweiten Nachricht, die auf die erste Nachricht folgt. Erfindungsgemäß enthält das zweite Paket, das das Nachrichtenendewort enthält, das auf die sich aus der Datenkompression ergebenden komprimierten Daten folgt, keine anderen Daten nach dem genannten Nachrichtenendewort, und die dritten Bits der zweiten Pakete, die komprimierte Daten enthalten, die aus der ersten und der zweiten Nachricht stammen, haben jeweils die Zustände der dritten Bits, die in den ersten Paketen der ersten und der zweiten Nachricht enthalten sind.
Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, die Laufzeit der zweiten Pakete zu optimieren oder eher darin, eine relativ kurze Laufzeit des Paketes mit einer relativ geringen Anzahl zweiter Pakete pro Zeiteinheit zu suchen. Zwei Lösungen werden durch die Erfindung empfohlen.
Nach einer ersten Lösung umfasst das Verfahren die Auslösung einer vorbestimmten Verzögerungsschaltung im Wesentlichen in Reaktion auf die Einfügung jedes ersten Nachrichtenendewortes in ein sich bildendes zweites Paket und die Übertragung des genannten sich bildenden zweiten Paketes, wenn die Verzögerungszeit abgelaufen ist, selbst wenn das sich bildende zweite Paket die Maximallänge nicht erreicht hat. Das Datenfeld dieses zweiten Paketes, dessen Bildung durch den Ablauf der Verzögerungszeit abgebrochen wurde, wird dann durch ein Nachrichtenendewort abgeschlossen.
Nach einer zweiten Lösung umfasst das Verfahren die Auslösung einer vorbestimmten Verzögerungsschaltung im Wesentlichen sofort bei Beginn der Bildung jedes zweiten Paketes und die Einfügung eines Zwischenendewortes am Ende des Datenfeldes des genannten zweiten Paketes, wenn die Verzögerungszeit abgelaufen ist, selbst wenn das genannte zweite Paket die Maximallänge nicht erreicht hat.
Die vorbestimmte Verzögerungszeit kann zwischen dem genannten Endgerät und einem anderen Endgerät, für das die ersten Datenpakete bestimmt sind, vor Sendung der ersten Pakete durch das genannte Endgerät ausgehandelt werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Dekompression zweiter Datenpakete, die nach dem erfindungsgemäßen Kompressionsverfahren gebildet wurden. Dieses Dekompressionsverfahren umfasst die folgenden Schritte:

– fortschreitende Verkettung der komprimierten Nachrichtendatenfelder, die den Nachrichtenendewörtern in den zweiten Paketen vorangehen, zu Gruppen verketteter komprimierter Daten,
– Unterdrückung der Nachrichtenendewörter am Ende der Gruppen verketteter komprimierter Daten,
– fortschreitende Dekompression der Gruppen verketteter komprimierter Nachrichtendaten in dekomprimierte Daten der Nachrichten nach einem Dekompressionsalgorithmus, der zum vorher festgelegten Kompressionsalgorithmus reziprok ist, und
– fortschreitende Bildung erster Pakete mit Datenfeldern, die höchstens bis zur Maximallänge fortschreitend mit den dekomprimierten Daten von Nachrichten gefüllt werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die entsprechenden beigefügten Zeichnungen deutlicher werden. Es zeigen:
1 ein schematisches Blockdiagramm einer Verbindung zwischen zwei Teilnehmerdatenendgeräten mit Kompressions-Dekompressionseinrichtungen durch ein Paketvermittlungsnetz,
2 den Aufbau in mehreren Ebenen der Schnittstellen einer Einrichtung mit dem entsprechenden Endgerät und dem Paketvermittlungsnetz,
3 das bekannte Format eines Datenpaketes,
4 ein Diagramm der wesentlichen Schritte des erfindungsgemäßen Kompressionsverfahrens, zwei Nachrichten mit drei bzw. einem ersten Paket betreffend, in denen das erste besondere Bit M gesetzt ist,
5 ein Diagramm der wesentlichen Schritte des erfindungsgemäßen Kompressionsverfahrens, vier Nachrichten mit einem, drei, einem bzw. einem ersten Paket betreffend, in denen das erste und das zweite besondere Bit M und D gesetzt sind, und
6 ein Diagramm des ersten und des letzten wesentlichen Schrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens, Nachrichten betreffend, die zu den in 5 gezeigten analog sind, in denen ein drittes besonderes Bit Q gesetzt ist.
Wie in 1 dargestellt, werden die erfindungsgemäßen Kompressions- und Dekompressionsverfahren in Kompressions- und Dekompressionsvorrichtungen 1A und 2A ausgeführt, die in einer Einrichtung 3A vereinigt sind. Diese Einrichtung 3A ist zwischen ein Endgerät TA vom Typ Datenendeinrichtung DEE und, durch eine Zweirichtungs-Telephonleitung LTA, einen Zugang zu einem Paketübertragungsnetz RP vom Typ Datenübertragungseinrichtung DÜE geschaltet. Mindestens ein anderes Endgerät TB ist über eine Einrichtung 3B, die eine Kompressionsvorrichtung 1B und eine Dekompressionsvorrichtung 2B enthält, durch eine Zweirichtungs-Telephonleitung LTB mit dem Netz RP verbunden. Es wird davon ausgegangen, dass das Endgerät TA als Sendeendgerät mit dem Endgerät TB als Zielempfangsendgerät die Verbindung aufnimmt, obwohl das Endgerät TA durch das Netz RP auch mit einem oder mehreren anderen Endgeräten gleichzeitig in Verbindung stehen kann.
Die Endgeräte TA und TB und das Paketübertragungsnetz sind nach der Mitteilung X.25 der CCITT entworfen. Ein Endgerät kann ein einfaches Teilnehmerendgerät sein oder eine Gesamtheit von Endgeräten nach X.25, die durch eine Paketvermittlungseinrichtung nach X.25 versorgt wird, wie in 1 durch eine Kompressions-Dekompressionseinrichtung 3C gezeigt. Die in den Einrichtungen 3A und 3B ausgeführten Kompressions- und Dekompressionsverfahren beziehen sich auf eine Schnittstelle zwischen den drei unteren Schichten und den vier oberen Schichten nach den Prinzipien für die Archiktur offener Systeme (Open System Interconnexion OSI), die von der ISO (International Standard Organisation) aufgestellt wurden. Diese Schnittstelle, wie in 2 dargestellt, ist direkt über der Schicht 3 angeordnet, die Netzschicht genannt wird, und die die Herstellung und den Empfang von Verbindungen, sowie die Leitweglenkung von Informationen zwischen Teilnehmerendgeräten durch das Netz sicherstellt. Kompression und Dekompression erfolgen dadurch der Mitteilung X.25 entsprechend auf der Paketebene, unterhalb der Transportschicht, die von einem Ende zum anderen den Informationsaustausch durch das Netz steuert.
Wir beziehen uns also im Folgenden auf Pakete, wie sie in der Mitteilung X.25 definiert sind, als Protokolldateneinheiten, die ins Informationsfeld der Rahmen der Leitungsebene eingesetzt werden, d.h. der Schicht 2 der OSI-Architektur, die Verbindungsschicht genannt wird. Wie hierunter dargestellt wird, können die Köpfe der Pakete in den Einrichtungen geändert werden. Die Köpfe der durch die Einrichtungen übertragenen Pakete erfüllen jedoch weiterhin die Mitteilung X.25. Da Kompression und Dekompression nur auf Datenpakete angewandt werden, wird deren Format hierunter unter Bezug auf 3 für eine sequentielle Nummerierung modulo 8 der Datenpakete in jeder Übertragungsrichtung in einer virtuellen Festverbindung oder bei einer virtuellen Kommunikation in Erinnerung gerufen.
Der Kopf eines Datenpaketes umfasst drei Bytes. Die vier ersten Bits des ersten Bytes und das zweite Byte stellen die Nummer NVL des logischen Kanals, der virtuellen Festverbindung oder der virtuellen Verbindung dar, über die das Paket übermittelt wird. Erfindungsgemäß sind die Nummer NVL, sowie das fünfte und sechste Bit auf „1" oder „0" des ersten Bytes und das erste Bit auf „0" des dritten Bytes im Kopf eines Datenpaketes unberührbar und werden systematisch in die Köpfe der Datenpakete übertragen, die die Kompressionsvorrichtung 1A, 1B oder die Dekompressionsvorrichtung 2A, 2B verlassen.
Das dritte Byte umfasst eine Nummer der gerade in Sendung befindlichen Paketfolge aus drei Bits P(S), die Werte von 0 bis 7 annimmt und nacheinander jedesmal, wenn ein erstes Datenpaket vom Endgerät TA gesendet wird, um eine Einheit modulo 8 erhöht wird. Die drei letzten Bits des dritten Bytes enthalten eine Nummer der gerade in Empfang befindlichen Paketfolge P(R), die in ein Paket eingesetzt wird, das vom Netz RP gesendet werden soll und vom Empfangsendgerät TB stammt, das Datenpakete vom anderen Endgerät TA empfangen hat, nachdem das Endgerät TA Datenpakete gesendet hat, die eine Nummer P(S) höchstens gleich P(R)-1 enthalten und vom Endgerät TB empfangen wurden. In Übereinstimmung mit der Mitteilung X.25 werden die Nummern P(S) und P(R) in den beiden Übertragungsrichtungen durch eine Einrichtung entsprechend den erfindungsgemäß ausgeführten Verkettungen und Gruppierungen geändert.
Der Kopf eines Datenpaketes enthält auch drei besondere Binärworte, nämlich drei besondere Bits M, D und Q, die sich im fünften Bit des dritten Bytes, bzw. im siebten und achten Bit des ersten Bytes befinden. Da das zweite und dritte besondere Bit D und Q seltener verwendet werden, wird in einer ersten Variante angenommen, dass sie ohne Bedeutung sind und auf den Wert „0" gesetzt sind.
Das erste besondere Bit M ist mit dem Konzept der Datennachricht verbunden. Eine Datennachricht, die eine Dateneinheit der Transportebene 4 darstellt, ist eine Folge zusammenhängender Daten, die in aufeinander folgenden K vollständigen und einem letzten Paket von einem Endgerät oder einem Zugang zum Paketvermittlungsnetz gesandt werden, wobei K eine ganze Zahl größer oder gleich Null ist. Das Bit M stellt eine Markierung für folgende Daten dar, die in allen Datenpaketen auf „1" gesetzt ist, außer dem letzten Paket der Nachricht, um anzugeben, dass im folgenden Paket andere Daten der Nachricht folgen werden. Das Bit M im letzten Paket der Nachricht, unabhängig davon, ob die Nachricht aus einem einzigen vollständigen oder unvollständigen Paket besteht, was K = 0 entspräche, oder aus mehreren Paketen, ist immer auf „0" gesetzt. Ein vollständiges Paket, auch volles Paket genannt, ist ein Paket, dessen Datenfeld voll ist und eine Maximallänge LMAX typischerweise gleich 128 oder 256 Bytes hat.
Für LMAX = 128 Bytes beispielsweise, wie im Schritt E0 in 4 gezeigt, besteht während einer gegebenen virtuellen Verbindung eine erste Nachricht ME1 aus K + 1 = 3 ersten Paketen PT11, PT12 und PT13, die vom Endgerät TA ausgesandt werden. Die Datenfelder DT11 und DT12 der beiden ersten Pakete PT11 und PT12 sind vollständig und enthalten 128 Bytes. Das Datenfeld DT13 des letzten Paketes PT13 der ersten Nachricht ME1 ist unvollständig und enthält beispielsweise 100 Bytes, also eine Nachricht ME1 von 356 Bytes. Eine zweite Nachricht ME2 enthält nur ein einziges Paket PT21, das unvollständig ist, wobei das Datenfeld DT21 dieses Paketes beispielsweise nur 70 Bytes enthält.
Die Kompressionsvorrichtung 1A (siehe 1) und die Dekompressionsvorrichtung 2A in ein und derselben Einrichtung 3A arbeiten unabhängig voneinander. Eine Kompression kann in der Vorrichtung 1A erfolgen und eine Dekompression kann bei der Übertragungsrichtung von TA nach TB in der Dekompressionsvorrichtung 2B in der anderen Einrichtung 3B erfolgen, ohne das Kompression und Dekompression in den Einrichtungen 3B bzw. 3A erfolgen. Beispielsweise können die Kompressionsvorrichtung 1B und die Dekompressionsvorrichtung 2A weggelassen werden.
Außerdem sind im Inneren einer Kompressionsvorrichtung 1A, 1B bzw. einer Dekompressionsvorrichtung 2A, 2B die virtuellen Leitungen und Verbindungen unabhängig voneinander. Die Datenpakete bestimmter virtueller Leitungen und Verbindungen, die eine Kompressions- bzw. Dekompressionsvorrichtung durchlaufen, können eine Kompression bzw. Dekompression erfahren; die Datenpakete anderer virtueller Leitungen und Verbindungen können die Vorrichtung ohne Änderung durchlaufen und werden als in der kompressionsfreien Betriebsart bezeichnet.
Bei Herstellung einer virtuellen Verbindung vom anrufenden Endgerät TA aus, prüft die Einrichtung 3A, ob das angerufene ferne Endgerät, wie etwa das Endgerät TB, über eine Dekompressionsvorrichtung 2B verfügt, wenn die virtuelle Verbindung mindestens unidirektionell ist, und die Pakete in der Richtung TA nach TB komprimiert werden müssen, und/oder über eine Kompressionsvorrichtung 1B verfügt, wenn die virtuelle Verbindung mindestens unidirektionell ist und die Pakete in der Richtung TB nach TA komprimiert werden müssen, und/oder über Dekompressions- und Kompressionsvorrichtungen 2B und 1B verfügt, wenn die virtuelle Verbindung bidirektionell ist. Hierfür prüft die Einrichtung 3A die Konfiguration des angerufenen Endgerätes TB durch Vergleich mit den Endgerätadressen, die in eine im Speicher programmierte Adressentabelle eingetragen sind. Wenn das angerufene Endgerät über keine Kompressions- und Dekompressionsvorrichtungen verfügt, sind die Vorrichtungen 1A und 2A in der Einrichtung 3A für diese virtuelle Verbindung inaktiv, die in der kompressionsfreien Betriebsart stattfindet. Wie im Folgenden deutlich werden wird, wird der Kompressionsschritt E2 in den 4 und 5 in der kompressionsfreien Betriebsart ausgelassen.
Auf diese Weise wird, wenn die Einrichtung 3A ein Anrufpaket empfängt, das vom anrufenden lokalen Endgerät TA gesendet wurde, die Verbindung als komprimierbar betrachtet, wenn sich die Adresse des angerufenen Endgerätes TB, die im Anrufpaket erscheint, in der Adressentabelle befindet. Ebenso wird, wenn die Einrichtung 3A ein Anrufpaket empfängt, das durch das Netz RP vom fernen anrufenden Endgerät TB gesendet wurde, die Verbindung als komprimierbar betrachtet, wenn die Adresse des anrufenden Endgerätes TB, die im Anrufpaket enthalten ist, sich in der Adressentabelle befindet. Wenn eines der Endgeräte TA, TB eine Vermittlung ist, die mehrere Endgeräte versorgt, prüft die entsprechende Einrichtung 3A, 3B ebenfalls, ob die Unteradresse des anrufenden oder angerufenen Endgerätes sich in der Adressentabelle befindet.
Danach, sobald sich die Einrichtungen 3A und 3B erkannt haben, handeln sie Parameter der Datenkompressionsfunktion aus, wie etwa einen Parameter P₀, der die Übertragungsrichtung/en, in denen die Kompression verwendet wird, angibt, einen Parameter P₁, der die Anzahl der Codewörter angibt, die die Größe der Codetabelle darstellt, und einen Parameter P₂, der die maximale Zeichenkettenlänge in Bytes angibt, entsprechend der Empfehlung V.42bis der CCITT, Genf 1990. Typischerweise liegt der Parameter P2 zwischen 6 und 20.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind drei progammierbare Größen von Codetabellen D1, D2 und D3 von beispielsweise 40 kByte, 20 kByte und 10 kByte vorgesehen. Die Anzahl an Codetabellen jeder Größe ist in Abhängigkeit von der Zahl zu komprimierender virtueller Leitungen reserviert. Zwei Codetabellen sind für die beiden Übertragungsrichtungen jeder virtuellen Leitung oder Verbindung reserviert. Die Codetabellen werden in Abhängigkeit von der Auslastung der virtuellen Leitungen der Einrichtung und von den empfangenen Aushandlungsparametern zugewiesen, wobei vorrangig die Codetabellen großen Umfangs zugewiesen werden.
Die folgende Tabelle gibt die Größe der reservierten Codetabellen in Abhängigkeit von der Maximalzahl zu komprimierender virtueller Leitungen CV von höchstens 160 für einen Codetabellenspeicher an, der mindestens eine Kapazität von 80 × 40 = 3200 kByte hat, d.h. in der Praxis einen Speicher von 4 Mbyte.
Für 50 virtuelle Leitungen CV beispielsweise verfügt die Einrichtung über 60 Codetabellen D1 von 40 kByte und 40 Codetabellen D2 zu 20 kByte. Der Kompressionsfaktor, der dem augenblicklichen Verhältnis aus der Zahl von Bits in den empfangenen Paketen PT und der Zahl von Bits in den gesendeten Paketen PR ist, ist umso größer, je größer der Umfang der Codetabellen ist, und ändert sich also in Abhängigkeit von den gewählten Codetabellengrößen und also der Zahl zu komprimierender virtueller Leitungen und Verbindungen.
Parameter über die Kompression und die Betriebsmittel werden in Anruf- und Anrufsbestätigungspaketen ausgetauscht oder nach Herstellung der Verbindung zwischen den Endgeräten in Datenpaketen.
Nach diesem protokollgemäßen Austausch von Parametern und der Herstellung der Verbindung zwischen den Endgeräten TA und TB wird das erfindungsgemäße Kompressionsverfahren ausgeführt, beispielsweise in der Kompressionsvorrichtung 1A der Einrichtung 3A, auf die wir im Folgenden Bezug nehmen werden, wenn die Verbindung mindestens in der Richtung von TA nach TB in der Kompressionsbetriebsart erfolgt. Die Datenkompression verwendet einen festgelegten adaptativen Algorithmus vom Typ ZIV-LEMPEL, der dem ähnlich ist, der in der Empfehlung V.42bis spezifiziert wird.
Ein derartiger Kompressionsalgorithmus kodiert redundante Ketten mehrerer Zeichen aus 1 Byte in Codewörter mit einer Länge von 9 bis 12 Bits. Unterschiedliche Ketten-Codetabellen sind den hergestellten virtuellen Leitungen und Übertragungswegen zugeordnet. Jede Codetabelle wird in der normalen Betriebsart dynamisch in dem Maße aktualisiert, wie die Bytes der ersten Pakete, die das Endgerät TA verlassen, in der Kompressionsvorrichtung 1A empfangen werden. Die Länge der Codewörter wird laufend mit der der Zeichenketten verglichen, um die Effektivität der Kompression zu testen. Wenn der Kompressionsfaktor unzureichend ist, d.h. wenn eine Gruppe von Codewörtern deutlich weniger lang ist oder aber länger ist, als die entsprechende Zeichenkette, geht die Kompressionsvorrichtung in die transparente Betriebsart über. In dieser transparenten Betriebsart werden die Daten in nicht-komprimierter Form übermittelt, nachdem die Einrichtung 3A diese Änderung der Betriebsart durch Steuercodes der fernen Einrichtung 3B mitgeteilt hat. Die Codetabelle zur hergestellten virtuellen Verbindung jedoch wird in den Einrichtungen 3A und 3B weiter aktualisiert.
Erfindungsgemäß erfolgt die Datenkompression nicht für alle vom Endgerät TA ausgesandten ersten Pakete PT unabhängig voneinander, sondern nachrichtenweise.
Wie in 4 gezeigt, umfasst das erfindungsgemäße Kompressionsverfahren im Wesentlichen drei Schritte E1, E2 und E3 nach einem Anfangsschritt des Empfangs eines Paketes E0. Alle diese Schritte werden hierunter nacheinander beschrieben, um das Verständnis des Verfahrens zu erleichtern. In der Praxis erfolgen diese Schritte gleichzeitig parallel zueinander; ein Byte in einem ersten Paket PT wird gegebenenfalls mit folgenden Bytes, die eine Zeichenkette bilden, verkettet und komprimiert, jedoch ohne den Empfang der anderen Bytes dieses ersten Paketes oder eines folgenden ersten Paketes abzuwarten.
Wie schon gesagt, wird angenommen, dass das Endgerät TA zunächst in einer gegebenen virtuellen Leitung der Einrichtung 3A eine erste Nachricht ME1 aus drei ersten Paketen PT11, PT12 und PT13 und eine zweite Nachricht ME2 aus einem eintigen ersten Paket PT21 übermittelt, wobei die Pakete PT13 und P21 beispielsweise nicht voll sind.
Im Schritt E0 stellt die Kompressionsvorrichtung 1A insbesondere eine Unterbrechung von Flaggeen fest und trennt in jedem empfangenen ersten Paket PT11, PT12, PT13, PT21 den Kopf ET11, ET12, ET13, ET21 und die Datenfelder DT11, DT12, DT13, DT21. Im so abgetrennten Kopf wird das fünfte Bit M des dritten Bytes analysiert, um den folgenden Schritt E1 vorzubereiten.
Wenn das Bit M eines ersten Paketes sich in einem ersten Binärzustand „1" befindet, wie das Bit M in den Köpfen ET11 und ET12 der ersten Pakete PT11 und PT12, werden die Daten des Feldes DT11, DT12 des ersten Paketes mit den vorangehenden Daten derselben Nachricht ME1 in Schritt E1 verkettet. Die Verkettung besteht darin, die Daten der Nachricht in einen Eingangspufferspeicher einzutragen, so dass sie nacheinander gelesen werden, um im folgenden Schritt E2 fortschreitend die Kompression vorzunehmen und den Empfang der Daten DT12, DT13 im folgenden ersten Paket PT12, PT13 abzuwarten. Sobald das Bit M in einem folgenden ersten Paket, wie etwa dem Paket PT13, in den dem ersten Binärzustand entgegengesetzten Zustand „0" übergeht, was das letzte erste Paket der ersten Nachricht ME1 anzeigt, wird die Verkettung der Datenfelder DT11, DT12 und DT13 in den vorangehenden Paketen PT11 und PT12 und dem letzten empfangenen Paket PT13 im Eingangspufferspeicher gestoppt. Damit sind im Schritt E1 die Daten DT11, DT12 und DT13 der ersten Nachricht ME1 verkettet, wie sie es ursprünglich vor der Paketierung und Sendung als erste Pakete im Endgerät TA waren.
Wenn sich das Bit M im Kopf eines ersten Paketes im Zustand „0" befindet, wie etwa im Kopf ET21 des Paketes PT21, das auf ein Paket PT13 folgt, dessen Bit M ebenfalls im Zustand „0" ist, bildet dieses Paket alleine eine Nachricht ME2. Der Kopf ET21 wird einfach von den Daten DT21 getrennt, die nacheinander in den Eingangspufferspeicher eingetragen und im folgenden Schritt E2 verarbeitet werden, unabhängig von den Daten in den vorangehenden und folgenden Paketen, die in der Kompressionsvorrichtung 1A empfangen werden.
Im folgenden Schritt E2 wird jede Zeichenkette, die durch Verkettung wieder vereinigt ist, die teilweise am Ende des Datenfeldes DT11, DT12 eines Paketes der Nachricht ME1 und teilweise am Anfang des Datenfeldes DT12, DT13 des folgenden Paketes der Nachricht ME1 enthalten war, in ein einziges Codewort konvertiert, was die Wirksamkeit der Kompression verbessert.
Die Gruppen verketteter Daten (DT11, DT12, DT13) und (DT21) werden nach dem festgelegten Kompressionsalgorithmus vom Typ ZIV-LEMPEL nacheinander und unabhängig voneinander im Schritt E2 komprimiert. Die verketteten Daten DT11, DT12 und DT13 der ersten Nachricht ME1 werden zu komprimierten Daten DC1 komprimiert, die unmittelbar von einem Nachrichtenendewort FM1 gefolgt sind, das das Ende der ersten Nachricht anzeigt. Ein anderes Nachrichtenendewort FM2 markiert ebenfalls das Ende der komprimierten Daten DC2 der Daten DT21 der zweiten Nachricht ME2. Auf jedes Ende komprimierter Daten, die aus einem ersten Paket hervorgegangen sind, das ein Bit M = „0" enthält, folgt ein Nachrichtenendewort FM.
Das Nachrichtenendewort FM umfasst nur zwei Bytes, wenn die Kompressionsvorrichtung 1A in der transparenten Betriebsart arbeitet. Wenn beispielsweise die komprimierten Daten DC1 im Wesentlichen die gleiche Länge haben, wie die Daten DT11, DT12 und DT13, d.h. wenn die Kompressionsvorrichtung 1A fest gestellt hat, dass die Kompression der ersten Nachricht ME1 die Länge des Datenfeldes der ersten Nachricht nicht verringert, werden die nicht komprimierten Daten (DT11, DT12, DT13) = DC1 in Schritt E2 vom Nachrichtenendewort zu zwei Byte gefolgt. Das Nachrichtenendewort besteht aus einem Datenübertragungsumschaltungszeichen und einen Sequenzende- d.h. Nachrichtenendesteuercode, wie sie in der Empfehlung V.42bis definiert werden. Die nicht komprimierten Daten werden dann erst nach Sendung eines Codewortes für den Übergang in die transparente Betriebsart PMT von der Vorrichtung 1A zur Vorrichtung 2B übertragen.
Wenn die Kompressionsvorrichtung 1A in der Kompressionsbetriebsart arbeitet, ist das Nachrichtenendewort FM1, FM2 ein Steuercodewort ähnlich dem Code FLUSH nach der Empfehlung V.42bis. Das Wort FM1, FM2 umfasst dann 9 bis 12 vorher festgelegte Bits.
Die so komprimierten Daten DC1, DC2 mit dem entsprechenden Nachrichtenendewort FM1, FM2 sind so verkettet, wie in 4 in Schritt E2 dargestellt.
Im folgenden Schritt E3 werden die Datenfelder zweiter Pakete PR1, PR2 für die Übertragung ins Paketvermittlungsnetz RP nacheinander mit den in Schritt E2 komprimierten Daten gefüllt.
Nach dem in 4 dargestellten Beispiel füllt ein erster Teil DC11 der komprimierten Daten DC1 der ersten Nachricht ME1 mit der Maximallänge LMAX vollständig das zweite Paket PR1. In der Praxis beginnt die Bildung dieses zweiten Paketes PR1 komprimierter Daten in Schritt E3 vor dem Ende des vollständigen Empfanges des ersten Paketes PT11, das vom Endgerät TA übertragen wird. Danach wird ein zweiter und letzter Teil DC12 der komprimierten Daten DC1 der ersten Nachricht ME1 am Anfang des Datenfeldes des zweiten folgenden Paketes PR2 mit dem Nachrichtenendewort FM1 eingeführt. Abgesehen vom Verstreichen einer Verzögerungszeit TEM werden die komprimierten Daten DC2 der zweiten Nachricht ME2 ebenfalls mit dem Ende der komprimierten Daten DC12 der ersten Nachricht ME1 im zweiten Paket PR2 gruppiert. Nach 4 füllen die Daten DC2 mit dem Nachrichtenendewort MF2 nicht vollständig das Paket PR2. Diese Vorgänge der Füllung zweiter Pakete und der Gruppierung komprimierter Daten erfolgen mit Hilfe von Ausgangswarteschlangen.
Wenn die Länge der Gesamtheit der Daten DC12 und DC2 und der Nachrichtenendewörter FM1 und FM2 größer ist, als LMAX, werden beispielsweise die Daten DC2 teilweise in das Paket PR2 eingeführt, das dann voll ist, und teilweise in das folgende zweite Paket, das gegebenenfalls nur das Nachrichtenendewort FM2 enthält.
Sobald ein zweites Paket, wie etwa das Paket PR1, voll ist, wird dieses von der Vorrichtung 1A ins Netz RP übertragen. Vorzugsweise wartet ein zweites Paket jedoch nicht, vollständig gefüllt zu sein, um ins Netz RP übertragen zu werden, da ein derartiges Warten die Übertragung blockieren könnte, indem eine Nachricht nur teilweise übertragen würde, die mehrere zweite Pakete umfasst, und durch Verschiebung der Übertragung des Endes der Nachricht.
Erfindungsgemäß wird eine Verzögerungsschaltung TEM1 in der Kompressionsvorrichtung 1A in Antwort auf die Endflagge ausgelöst, die auf ein letztes erstes Paket einer Nachricht folgt und also gewissermaßen in Reaktion auf das erste Nachrichtenendewort FM1, das in ein zweites Paket, wie etwa das Paket PR2, eingefügt wurde. Solange die Verzögerungszeit TEM1 nicht abgelaufen ist, wird das Paket PR2 mit den folgenden komprimierten Daten gefüllt, wie etwa den Daten DC2 mit dem entsprechenden Nachrichtenendewort FM2, unabhängig davon, ob die folgenden komprimierten Daten aus einer oder mehreren Nachrichten stammen. Wenn das Paket PR2 vor Ablauf der Verzögerungszeit TEM1 vollständig gefüllt ist und die Länge LMAX erreicht, wird das volle Paket PR2 sofort ins Netz RP übertragen. Wenn dagegen bei Ablauf der Verzögerungszeit TEM1 das Paket PR2 teilweise mit komprimierten Daten gefüllt ist, wird dieses ins Netz RP übertragen, ohne die teilweise oder vollständige Kompression der Daten der gerade in Empfang befindlichen Nachricht oder der folgenden noch nicht empfangenen abzuwarten.
Die Verzögerungszeit TEM1 in der Kompressionsvorrichtung 1A ist programmierbar. Sie liegt bei einer Übertragungsrate von 9600 Bit/s und einer Standardmaximallänge von Paketdatenfeldern von LMAX = 128 Bytes zwischen 100 und 300 ms. Sie kann vor Herstellung der virtuellen Verbindung zwischen den Endgeräten ausgehandelt werden, um sie an die Übertragungsraten der virtuellen Leitungen und Verbindungen und die Merkmale der Kompression anzupassen. Wenn die Verzögerungszeit TEM1 lang ist, verringert sie die Zahl zweiter Pakete und also die Anzahl an Abrechnungssegmenten, die ins Netz RP übertragen werden, auf Kosten der Zeit für den Übergang der Pakete zwischen den Einrichtungen 3A und 3B. Die Verzögerungszeit TEM1 stellt gewissermaßen die maximale Übergangszeit einer Nachricht, nachdem die Kompressionsvorrichtung das letzte erste Paket der Nachricht erhalten hat, dar.
Nach einer zweiten Ausführung wird die Verringerung der Übergangszeit gegenüber der Verringerung der Anzahl zweiter Pakete komprimierter Daten privilegiert. Diese zweite Ausführung ist interessant, wenn die Einrichtungen 3A, 3B mit einem privaten Paketvermittlungsnetz als Netz RP verbunden sind, in dem die Kosten einer Verbindung nicht nach der Anzahl an Abrechnungssegmenten abgerechnet werden. Statt ein zweites Paket PR2 zwischen zwei Nachrichten ME1 und ME2 zurückzuhalten, wie in der vorangehenden ersten Ausführung, wird eine ebenfalls programmierbare Verzögerungsschaltung TEM2 sofort bei Beginn der Füllung des Datenfeldes eines zweiten Paketes mit einer Verzögerungszeit ausgelöst, die der maximalen Übergangszeit eines zweiten Paketes im Wesentlichen gleich ist und nicht der einer Nachricht, unabhängig vom Zustand des Bits M. So bewirkt, wie beispielsweise in einem Schritt E3a, der den oben beschriebenen Schritt E3 ersetzt, in 4 gezeigt wird, der Ablauf der zweiten Verzögerungszeit TEM2 während des Empfangs der ersten Nachricht ME1 das Einfügen eines Zwischenendewortes FI in ein erstes Paket PR1a nach dem Anfang DDC der komprimierten Daten DC1. Das Zwischenendewort FI kann auf ein beliebiges Codewort in den komprimierten Daten folgen. Danach füllt ein Zwischenteil IDC der komprimierten Daten DC1 vollständig ein zweites Paket PR2a während einer Zeit, die geringer ist, als TEM2. Dann wird das Ende FDC der Daten DC1 mit dem Nachrichtenendewort FM1 und den komprimierten Daten DC2 der folgenden Nachricht mit dem Nachrichtenendewort FM2 in ein drittes zweites Paket PR3a übertragen, sofern das erste Paket PT21 vor Ablauf der Verzögerungszeit TEM2 empfangen und komprimiert ist, die durch die Füllung des Paketes PR3a mit dem Ende FDC der komprimierten Daten DC1 ausgelöst wurde.
Im Schritt E3 (oder E3a) werden die Köpfe der zweiten Pakete PR1, PR2 (oder PR1a, PR2a, PR3a) so formatiert, wie 3 zeigt, damit die Einrichtung 3A für die Verbindungen transparent ist. Mit anderen Worten: Das Einfügen der Einrichtung 3A zwischen das Endgerät 1A und das Netz RP erfordert weder eine Anpassung des Netzes oder des Endgerätes, noch eine Änderung der Abonnementsparameter des Teilnehmerendgerätes 1A im Netz RP. Wie 1 und 2 zeigen, simuliert die Einrichtung 3A an ihrer Schnittstelle ITA mit dem Endgerät 1A das Netz RP und an ihrer Schnittstelle IRA mit dem Netz RP das Endgerät TA. Insbesondere ist die Einrichtung transparent für das besondere Bit M; sowie für die beiden anderen besonderen Bits Q und D, die in die Köpfe der zweiten Pakete an dieselben Stellen gesetzt werden, wie in die Köpfe der ersten Pakete.
Nach einer ersten in 4 gezeigten Variante befindet sich das Bit M im Kopf ER1, ER2a eines zweiten Paketes, das mit komprimierten Daten DC11, IDC endet, die aus einer Nachricht ME1 stammen, im Zustand „1"; mit anderen Worten wird das Bit M in einem zweiten Paket auf "1" gesetzt, wenn das Datenfeld DC11, IDC des zweiten Paketes gleichzeitig die Maximallänge LMAX hat und nicht durch ein Nachrichtenendewort abgeschlossen ist. Das Bit M ist also in den Köpfen ER2, ER3a des letzten zweiten Paketes komprimierter Daten PR2, PR3a, die komprimierte Daten einer Nachricht ME1 enthalten, im Zustand "0", wenn dieses letzte zweite Paket durch ein Nachrichtenendewort FM2 abgeschlossen ist, das das Ende der genannten Nachricht ME1 markiert oder einer folgenden Nachricht ME2 (außer in dem Fall, wo ein zweites Bit D auf „1" ist, wie wir unter Bezug auf 5 sehen werden).
Das Netz RP kann dann die Pakete komprimierter Daten gruppieren, bevor es sie an die Dekompressionsvorrichtung 2B des fernen Zielendgerätes TB überträgt, wenn dieses eine größere Paketmaximallänge verwendet, als die im Sendeendgerät TA verwendete Paketmaximallänge. Wenn das Netz RP vom Endgerät TA ein oder mehrere aufeinander folgende volle zweite Pakete mit dem Bit M im Zustand „1" empfängt, gruppiert das Netz die kom primierten Daten dieser Pakete. Das Netz überträgt ein zweites Paket gruppierter Daten an die Vorrichtung 2B erst, nachdem es dieses Paket gefüllt hat oder erst nach Empfang dieses Paketes mit einem Bit M = „0", das die Nachricht beendet.
Da erfindungsgemäß das Ende der komprimierten Daten einer Nachricht ME1 durch ein Nachrichtenendewort FM1 im letzten zweiten Paket PR2, PR3a der komprimierten Nachricht markiert wird, wird die Einstellung des Bits M in den Paketen komprimierter Daten nach einer zweiten Variante nicht verwendet. Die Bits M in allen zweiten Paketen sind dann systematisch auf „0" gesetzt. In der dem fernen Endgerät TB zugeordneten Dekompressionsvorrichtung 2B gibt das Fehlen eines Nachrichtenendewortes FM am Ende eines vom Netz empfangenen zweiten Paketes komprimierter Daten, wie ein Bit M = „1" in einem ersten Paket, an, dass komprimierte Daten für dieselbe Nachricht in dem dem empfangenen folgenden zweiten Paket folgen. Diese zweite Variante verbietet jegliche Gruppierung von Paketen durch das Netz RP, um die Übergangszeit zu optimieren.
Die Kompressions- und Dekompressionsvorrichtungen sind ebenfalls transparent für ein zweites besonderes Bit D, das auch Binärelement der Zustellungsbestätigung genannt wird, das in der Mitteilung X.25 definiert wird. Im Zustand „1" gibt das Bit D an, dass das Sendeendgerät TA vom Zielendgerät TB eine Empfangsbestätigung von Teilnehmer zu Teilnehmer des gesendeten Paketes mit dem Bit D = „1" mit Hilfe der Folgennummer in Empfang stehender Pakete P(R) erhalten möchte. Dieser Mechanismus garantiert dem Endgerät TA, dass das Datenpaket vom Zielendgerät TB empfangen und quittiert wurde.
Außerdem ist ein Paket, wenn das Bit 0 im Kopf eines Paketes, das zu einer Nachricht aus mehreren Paketen gehört und das Bit für folgende Daten M ebenfalls im Zustand „1" aufweist, im Zustand „1" ist, nicht unbedingt voll und kann eine geringere Länge, als die Maximallänge LMAX haben, wie das Paket pt21 in 5.
5 zeigt mehrere Beispiele von Kombinationen von Bits D und Q und von Datengruppierung, wobei die Häufigkeit des Bits D im Zustand „1" gewollt gegenüber der Praxis erhöht ist. Die Nachrichten me, die ersten und zweiten Pakete pt und pr und die Felder nicht komprimierter Daten dt und komprimierter Daten dc sind durch kleinbuchstabige Bezugszeichen analog denen bezeichnet, die in 4 verwendet wurden. Es wird angenommen, dass das Endgerät TA vier Nachrichten aussendet: eine erste Nachricht me1 mit einem ersten Paket pt1 ohne Empfangsbestätigungsanforderung (D = 0), eine zweite Nachricht me2 mit K + 1 = 3 ersten Paketen pt21, pt22 und pt23, wobei das Paket pt 21 ein Bestätigungsbit D = „1" enthält, und eine dritte und eine vierte Nachricht me3 und me4, die jeweils ein erstes Paket pt3 und pt4 mit Bestätigungsbit D = „1" enthalten. Um die 5 zu vereinfachen, werden die Verzögerungen TEM1, TEM2 nicht betrachtet oder die entsprechenden zweiten Pakete pr1 bis pr5 werden von der Kompressionsvorrichtung 1A reichlich vor Verstreichen der entsprechenden Verzögerungszeiten übertragen.
Wenn das Bit D sich in einem vollen oder nicht vollen, vom Endgerät TA gesandten ersten Paket im Zustand „1" befindet, verbietet es jegliche Verkettung und Kompression mit den Daten dt22 des folgenden ersten Paketes pt22 in den Schritten E1 und E2 in der Kompressionsvorrichtung 1A. Dieses Verbot wird in natürlicher Weise angewandt, wenn das Bit M im empfangenen ersten Paket auf „0" ist, wie in Paket pt31 oder pt41, aber auch, wenn das Bit M im empfangenen ersten Paket auf „1" ist, wie im Paket pt21, was anzeigt, das dieses zu einer Nachricht me2 gehört, die im folgenden Paket pt22 fortgesetzt wird. Auf diese Weise wird mindestens das Ende der komprimierten Daten dc21, dc31, dc41 des ersten Paketes, das das Bit D auf „1" enthält, sofort in ein zweites Paket pr2, pr4, pr5 mit einem Kopf übertragen, der den entsprechenden Zustand des Bits M und Bit D = „1" enthält. Das Ende des Datenfeldes des zweiten Paketes mit einem Bit D = „1" wird durch ein Endewort FM markiert, unabhängig vom Wert des Bits M in diesem zweiten Paket. Das zweite Paket, wie etwa das Paket pr4, kann komprimierte Daten dc22 des Endes der vorangehenden Nachricht me2, gefolgt von einem Nachrichtenendewort FM enthalten. Nach einer anderen Möglichkeit, die durch die komprimierten Daten dc21 des Paketes pt21 gezeigt wird, beenden die komprimierten Daten des Paketes pt21, dessen Bit D auf „1" ist, teilweise die Füllung eines vorangehenden zweiten Paketes pr1, dessen Bit D auf „0" ist und dessen Bit M auf „1" ist, da das Paket pr1 voll und durch die Daten dc21 abgeschlossen ist, die im folgenden zweiten Paket pr2 der vorangehenden Nachricht me2 fortgesetzt werden, und sind teilweise nur mit einem Nachrichtenendewort FM im folgenden zweiten Paket pr2 enthalten, dessen Bit D auf „1" ist, um eine Quittierung des ersten Paketes pt21 anzufordern, und dessen Bit M die Kopie des Bits M des ersten Paketes pt21 ist. In dem dargestellten Beispiel ist das Bit M des Paketes pr2 auf „1", wie das des Paketes pt21, um anzuzeigen, dass die Daten der Meldung me2 im folgenden zweiten Paket pr3 fortgesetzt werden.
Das dritte besondere Bit Q, für das die Kompressions- und Dekompressionsvorrichtungen ebenfalls transparent sind, ist ein qualifizierendes Binärelement, das in der Mitteilung X.25 definiert wird. Das Bit Q steht einem Benutzer eines sendenden Endgerätes zur Verfügung, der Daten auf mehr als einer Ebene senden möchte, und erlaubt es, die auf zwei Ebenen gesendeten Daten zu qualifizieren. Beispielsweise identifiziert das Bit Q eine Teil nehmerprotokollebene im Vergleich mit höheren Ebenen, wie etwa der Transportschicht, oder unterscheidet die eigentlichen Daten von den Steuerinformationen des Verfahrens. Nach der Mitteilung X.25 setzt das sendende Endgerät das Bit Q aller in einer vollständigen Sequenz, d.h. in einer Nachricht, enthaltenen Datenpakete auf denselben Wert. Wenn eine einzige Datenebene in einem logischen Kanal verwendet wird, wird das Bit Q immer auf „0" gesetzt, wie in 4 angenommen.
Statt den komprimierten Daten systematisch eine neue Information, wie etwa einen Unterkopf in den zweiten Paketen, auf Kosten des Kompressionsfaktors hinzuzufügen, wird das Bit Q erfindungsgemäß in den eigentlichen Kopf der zweiten Pakete pr mit komprimierten Daten dc eingesetzt.
Solange das Bit „Q" in den ersten Paketen, deren Daten komprimiert werden sollen, seinen Wert nicht ändert, nimmt die Kompressionsvorrichtung 1A die Gruppierung der Daten vor, d.h. die Verkettung, die Kompression und die Bildung zweiter Pakete, wie oben in Bezug auf die Schritte E0 bis E3 oder E3a in den 4 und 5 beschrieben. Sobald das Bit Q in einem ersten vom Sendeendgerät TA gesandten Paket seinen Wert ändert, d.h. vom Zustand „0" in „1" oder vom Zustand „1" in „0" übergeht, bewirkt diese Zustandsänderung des Bits Q die Sendung des zweiten Paketes komprimierter Daten, das gerade gebildet wird, d.h. nach Kompression der Daten des letzten ersten Paketes, das der Zustandsänderung des Bits Q vorangeht, und das Einfügen eines Nachrichtenendewortes FM in das genannte zweite Paket, das gerade gebildet wird.
Beispielsweise ist in der 6 ein Anfangsschritt E06 vorgesehen, der sich vom Schritt E0 in 5 durch Ersetzen des Bits Q = „0" in den beiden letzten Nachrichten me3 und me4 durch ein Bit Q = „1" in den Nachrichten me3b und me4b unterscheidet. Die Nachricht me3b unterscheidet sich von der Nachricht me3 durch ein auf „0" gesetztes Bit D. Die Nachricht me4b ist mit der Nachricht me4 identisch. Die nachrichtenweise Verkettung und Kompression der Daten in den in 5 gezeigten Schritten E1 und E2 bleiben unverändert. Im letzten Schritt der Gruppierung und Übertragung komprimierter Daten E3b in diesem in 6 gezeigten Beispiel bleiben die zweiten Pakete pr1, pr2 und pr3, die dem Ende der komprimierten Daten aus ersten Paketen mit dem Bit Q = „0" vorangehen, unverändert. Bevor das Bit Q, das in den beiden ersten Nachrichten me1 und me2 auf „0" gehalten wurde, ab Nachricht me3 auf „1" wechselt, werden die letzten komprimierten Daten dc22, die der Zustandsänderung von „0" zu „1" des Bits Q vorangehen, sofort in ein zweites Paket pr4b übertragen, das das Ende der Daten dc22, gefolgt vom Nachrichtenendewort FM für die zweite Nachricht me2, enthält. Danach werden in einem folgenden zweiten Paket pr5b mit dem Bit Q im Zustand „1" die komprimierten Daten dc31 des ersten folgenden Paketes pt31 der Nachricht me3b mit gegebenenfalls den komprimierten Daten dc41 mindestens eines anderen folgenden ersten Paketes pt41 der Nachricht me4b übertragen, wie in 6 dargestellt.
Schließlich empfängt vor Übertragung ins Netz jedes zweite Paket in seinem Kopf von einem Ausgangszähler modulo 8 in der Kompressionsvorrichtung 1A eine Paketfolgennummer P(S). Die Nummer unterscheidet sich von der Nummer P(S) in dem oder den ersten Paketen, aus denen die komprimierten Daten hervorgegangen sind, die im zweiten Paket enthalten sind, da die Kompressionsvorrichtung 1A natürlicherweise weniger zweite Pakete sendet, als sie erste Pakete vom Endgerät empfängt. Beispielsweise sind die Nummern P(S) in den in 4 dargestellten ersten Paketen PT11, PT12, PT13 und PT21 7, 0, 1 und 2, während die Nummern P(S) in den zweiten Paketen PR1 und PR2 4 und 5 sind.
Die in einer Dekompressionsvorrichtung 2B ausgeführten Dekompressionsvorgänge fallen ebenfalls in den Rahmen der Erfindung. Diese Vorgänge werden aus den 4 bis 6 abgeleitet, indem die Schritte E3 bis E0 von unten nach oben angeordnet werden. In der Dekompressionsvorrichtung betreffen die Schritte E3, E2, E1 und E0

– den Empfang der zweiten Pakete PR1, PR2,
– die fortschreitende Verkettung der Felder komprimierter Daten DC11, DC12, DC2 der Nachrichten, die Nachrichtenendewörtern FM1, FM2 in den zweiten Paketen vorangehen, zu Gruppen verketteter komprimierter Daten DC1, DC2,
– die Unterdrückung der Nachrichtenendewörter FM1, FM2 am Ende der Gruppen verketteter komprimierter Daten,
– die fortschreitende Dekompression der Gruppen verketteter komprimierter Daten DC1, DC2 der Nachrichten in dekomprimierte Daten der Nachrichten (DT11, DT12, DT13); DT21 nach einem Dekompressionsalgorithmus, der zum vorher festgelegten Kompressionsalgorithmus reziprok ist, und
– die fortschreitende Bildung erster Pakete PT11, PT12, PT13; PT21 mit Datenfeldern DT11, DT12, DT13; DT21, die höchstens bis zur Maximallänge LMAX in Abhängigkeit von den Bits M, D und Q in den zweiten Paketen fortschreitend mit den dekomprimierten Daten von Nachrichten gefüllt werden, wobei ein erstes Paket nur dekomprimierte Daten einer Nachricht enthält.

Claims

Verfahren zur Kompression erster Datenpakete (PT11, PT12, PT13; PT21), die von einem Endgerät (TA) ausgesandt werden, in zweite Datenpakete (PR1, PR2), die durch ein Paketvermittlungsnetz (RP) übertragen werden, wobei die ersten und die zweiten Pakete jeweils einen Kopf (ET11, ET12, ET13, ET21; ER1, ER2) enthalten, der eine konstante Länge hat, und ein Datenfeld (DT11, DT12, DT13, DT21; DC11; DC12, FM1, DC2, FM2), das höchstens eine Maximallänge (LMAX) hat, wobei eine Nachricht (ME1; ME2), die vom Endgerät (TA) ausgesandt wird, aus K + 1 aufeinander folgenden ersten Paketen (PT11, PT12, PT13) besteht, wobei K eine ganze Zahl größer oder gleich Eins ist und von einer Nachricht zur anderen verschieden ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – fortschreitende Verkettung (E1) der Datenfelder (DT11, DT12, DT13; DT21) der K + 1 ersten Pakete jeder Nachricht (ME1; ME2) zu verketteten Daten, – fortschreitende Kompression (E2) der verketteten Daten jeder Nachricht zu komprimierten Daten (DC1; DC2) nach einem vorher festgelegten Kompressionsalgorithmus, – Einfügen eines Nachrichtenendewortes (FM1; FM2) am Ende der komprimierten Daten (DC1; DC2) jeder Nachricht, und – fortschreitende Bildung (E3) zweiter Pakete (PR1, PR2) mit Datenfeldern (DC11; DC12, FM1, DC2, FM2), die höchstens bis zur Maximallänge (LMAX) fortschreitend mit den komprimierten Daten gefüllt werden.
Verfahren nach Patentanspruch 1, in dem der Kopf jedes der ersten und der zweiten Pakete ein erstes Bit (M) aufweist und das erste Bit in den K ersten Paketen (PT11, PT12) einer Nachricht sich in einem ersten Zustand befindet und das erste Bit im letzten der ersten Pakete (PT3; PT4) der Nachricht im zu dem genannten ersten Zustand entgegengesetzten Zustand, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bit in den Köpfen (ER1) der zweiten Pakete (PR1), deren Datenfeld die Maximallänge (LMAX) hat und in komprimierten Daten der Nachricht endet, sich im genannten ersten Zustand befindet und das erste Bit im Kopf (ER2) eines letzten zweiten Paketes (PR2), das mindestens das Nachrichtenendewort (FM1) der Nachricht enthält und in einem Nachrichtenendewort (FM1, FM2) endet, sich im entgegengesetzten Zustand befindet.
Verfahren nach Patentanspruch 1, in dem der Kopf jedes der ersten und der zweiten Pakete ein erstes Bit (M) aufweist und das erste Bit in den K ersten Paketen einer Nachricht sich in einem ersten Zustand befindet und das erste Bit im letzten der ersten Pakete (PT3; PT4) der Nachricht im zu dem genannten ersten Zustand entgegengesetzten Zustand, gekennzeichnet durch das systematische Setzen des ersten Bits in den Köpfen der zweiten Pakete (PR1, PR2) in den genannten entgegengesetzten Zustand.
Verfahren nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 3, die Auslösung einer vorbestimmten Verzögerungsschaltung (TEM1) im Wesentlichen in Reaktion auf die Einfügung jedes ersten Nachrichtenendewortes (FM1) in ein sich bildendes zweites Paket (PR2) umfassend und die Übertragung des genannten sich bildenden zweiten Paketes, wenn die Verzögerungszeit abgelaufen ist, selbst wenn das sich bildende zweite Paket die Maximallänge (LMAX) nicht erreicht hat.
Verfahren nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 3, die Auslösung einer vorbestimmten Verzögerungsschaltung (TEM2) im Wesentlichen sofort bei Beginn der Bildung jedes zweiten Paketes (PR1a) umfassend und die Einfügung eines Zwischenendewortes (FI) am Ende des Datenfeldes des genannten zweiten Paketes (PR1a), wenn die Verzögerungszeit abgelaufen ist, selbst wenn das genannte zweite Paket die Maximallänge (LMAX) nicht erreicht hat.
Verfahren nach Patentanspruch 4 oder 5, in dem die vorbestimmte Verzögerungszeit (TEM1; TEM2) zwischen dem genannten Endgerät (TA) und einem anderen Endgerät (TB), für das die ersten Datenpakete bestimmt sind, vor Sendung der ersten Pakete durch das genannte Endgerät (TA) ausgehandelt wird.
Verfahren nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachrichtenendewort (FM) die Größe von Codewörtern für komprimierte Daten hat, die durch den Kompressionsalgorithmus definiert werden, und auf die das Nachrichtenendewort folgt.
Verfahren nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachrichtenendewort (FM), das auf nicht nach dem Kompressionsalgorithmus komprimierte Daten folgt, die Größe zweier nicht komprimierter Datenzeichen hat.
Verfahren nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 8, in dem der Kopf jedes der ersten und der zweiten Pakete ein zweites Bit (D) enthält, wobei sich das zweite Bit in einem ersten Paket (pt21) in einem ersten Zustand befindet, wenn das genannte Endgerät (TA) eine Empfangsbestätigung des ersten Paketes empfangen möchte, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten (dt21) in einem ersten Paket (pt21), die ein zweites Bit im genannten ersten Zustand enthalten, nicht mit den Daten (dt22, dt23) jedes folgenden ersten Paketes (pt22, pt23) verkettet und komprimiert werden, die komprimierten Daten (dc21), die sich aus der Kompression der Daten im ersten Paket (pt21) ergeben haben, das das zweite Bit im genannten ersten Zustand enthält, sofort in mindestens ein zweites Paket (pr1, pr2) übertragen werden, und ein zweites Paket (pr2), das mindestens das Nachrichtenendewort (FM) enthält, das den genannten sich aus der Kompression (dc21) ergebenden, komprimierten Daten folgt, ein zweites Bit im genannten ersten Zustand aufweist.
Verfahren nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 9, in dem der Kopf jedes der ersten und der zweiten Pakete ein drittes Bit (Q) enthält, wobei das dritte Bit seinen Zustand nur vom letzten der ersten Pakete (pt23) einer ersten Nachricht (me2) zum ersten Paket (pt31) einer zweiten Nachricht (me3b) ändert, die auf die erste Nachricht folgt, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Paket (pr4b), das das Nachrichtenendewort (FM) enthält, das auf die komprimierten Daten (dc22) folgt, die sich aus der Kompression der Daten (dt21, dt22, dt23) der ersten Nachricht (me2) ergeben haben, keine weiteren Daten nach dem genannten Nachrichtenendewort (FM) enthät, und die dritten Bits der zweiten Pakete (pr1, pr2, pr3, pr4b; pr5b), die komprimierte Daten aus der ersten und der zweiten Nachricht (me2; me3b) enthalten, jeweils die Zustände der dritten Bits haben, die in den ersten Paketen (pt21, pt22, pt23; pt31) der ersten und der zweiten Nachricht enthalten sind.
Verfahren nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 10, in dem Größen von Codewortvorräten vom genannten Endgerät (TA) und einem anderen Endgerät (TB), für das die ersten Pakete bestimmt sind, vor Sendung der ersten Pakete durch das genannte Endgerät (TA) ausgehandelt werden, wobei der Kompressionsalgorithmus dafür sorgt, dass Ketten von Zeichen, die Daten bedeuten, in jeder Nachricht jeweils Codewörtern entsprechen, die komprimierte Daten bedeuten.
Verfahren zur Dekompression zweiter Datenpakete (PR1, PR2), die durch ein Paketvermittlungsnetz (RP) übertragen werden, in erste Datenpakete (PT11, PT12, PT13; PT21), die von einem Endgerät (TA) empfangen werden, wobei die ersten und die zweiten Pakete jeweils einen Kopf enthalten (ET11, ET12, ET13, ET21; ER1, ER2), der eine konstante Länge hat, und ein Datenfeld (DT11, DT12, DT13, DT21; DC11; DC12, FM1, DC2, FM2), das höchstens eine Maximallänge (LMAX) hat, wobei eine Nachricht (ME1; ME2), die vom Endgerät (TA) empfangen wird, aus K + 1 aufeinander folgenden ersten Paketen (PT11, PT12, PT13) besteht, wobei K eine ganze Zahl größer oder gleich Eins ist und von einer Nachricht zur anderen verschieden ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: fortschreitende Verkettung (E2) der komprimierten Nachrichtendatenfelder (DC11, DC12; DC2), die Nachrichtenendewörtern (FM1; FM2) in den zweiten Paketen (PR1; PR2) vorangehen, zu Gruppen verketteter komprimierter Daten, Unterdrückung der Nachrichtenendewörter (FM1; FM2) am Ende der Gruppen verketteter komprimierter Daten, fortschreitende Dekompression (E1) der Gruppen verketteter komprimierter Daten in dekomprimierte Daten der Nachrichten (DT11, DT12, DT13; DT21) nach einem Dekompressionsalgorithmus, der zu einem vorher festgelegten Kompressionsalgorithmus reziprok ist, und fortschreitende Bildung (E0) erster Pakete (PT11, PT12, PT13; PT21) mit Datenfeldern (DT11, DT12, DT13; DT21), die höchstens bis zur Maximallänge (LMAX) fortschreitend mit den dekomprimierten Daten von Nachrichten gefüllt werden.