JP2010515295A - 無線通信ネットワークにおける改良されたヘッダ圧縮 - Google Patents

無線通信ネットワークにおける改良されたヘッダ圧縮 Download PDF

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Abstract

一実施形態では、受信された無線リンクプロトコル(RLP)のパケットの中のRLPのシーケンス番号と受信されたRLPのパケットから復元されたリアルタイムプロトコル(RTP)のパケットの中のRTPのシーケンス番号との間で関係を特定する。圧縮されたRTPのパケットと関連付けられるRTPのシーケンス番号は、この特定された関係、及び圧縮されたRTPのパケットを形成する受信されたRLPのパケット又はパケット群のRLPのシーケンス番号のうちの少なくとも1つに基づいて特定される。RTPのタイムスタンプは同様の方法で特定することができる。

Description

インターネットプロトコル(IP)は有線ネットワーク及び無線ネットワークの両方において主要な転送プロトコルとなり、電気通信ネットワーク及びデータネットワークの集中をもたらした。多くのサービス及びアプリケーション(例えばVoIP(Voice over IP)、双方向ゲーム、インスタントメッセージングなど)では、IPパケットのペイロードはヘッダとほぼ同じサイズか又はそれよりもさらに小さい。パケットデータネットワークにおいて効率的な転送を行うために、IPネットワークのプロトコルに加えて他のプロトコル(例えばリアルタイムプロトコル(RTP)、ユーザデータグラムプロトコル(UDP)など)が元の情報ビットに付加される。
幸いにも、常にパケットごとに膨大なRTP/UDP/IPのヘッダを送信する必要はない。代わりにロバストヘッダ圧縮(RoHC)などのヘッダ圧縮アルゴリズムを使用することができる。ヘッダ圧縮の背後にある基本的な考え方は、RTP/UDP/IPのヘッダの中のフィールドの大部分は静的であり、従ってこれらは送信側のコンプレッサから受信側のデコンプレッサに、第1の通信(例えば無線システムにおいて最初に伝送されるパケット)中に圧縮されないまま一度送信されることが可能であるというものである。デコンプレッサが静的な情報を確実に取得すると、コンプレッサはヘッダの動的部分に関する情報を伝える圧縮されたヘッダの送信を開始する。デコンプレッサは圧縮されたヘッダからRTP/UDP/IPのヘッダを完全に再構成し、このパケットを次に渡すことができる。このようにして、パケットごとに大きなヘッダは送信されず、結果として容量の著しい節約になる。
しかし、現在のヘッダ圧縮方法にはいくつかの欠点がある。説明を簡単にするために、従来の無線通信システムにおいて実施されるヘッダ圧縮に関して、このような欠点を説明する。
図1は周知の無線通信ネットワークの一般的なアーキテクチャを示す。図のように、アクセス端末(AT)10がエアインターフェイスによって基地局(BTS)12と通信する。ATの例には、移動局、移動体、無線電話、無線装備されたPDA又はコンピュータなどがある。複数の基地局12が無線ネットワーク制御装置(RNC)14と通信し、RNCは各無線データのセッションに対してシグナリング及びトラフィック処理を提供する。図1はAT10、BTS12、RNC14を示しており、こうした構成要素間のインターフェースは無線アクセスネットワーク(RAN)として知られるものを形成している。RANはコアネットワークと通信し、例えばインターネットにアクセスする。図1の例ではコアネットワークはRNC14と例えばインターネット(図示せず)との間に接続された1以上のパケットデータサービスノード(PDSN)16を含んでいる。
一例ではヘッダの圧縮は、AT10とPDSN16との間、AT10とRNC14との間などで行うことができる。AT10が例えばVoIP呼のようなネットワークと通信を確立すると、アプリケーション層のパケットはRTP/UDP/IPのプロトコルスタックによって運ばれることになる。RTP/UDP/IPのヘッダは例えば上述のRoHCアルゴリズムを使用して、AT10のコンプレッサによって圧縮される。圧縮されたパケットは、BTS12からRNC14へ、さらにRNC14からPDSN16へアップリンクに送信される。RNC14又はPDSN16のデコンプレッサはRoHCヘッダを復元してRTP/UDP/IPのヘッダを再構築する。同様にダウンリンク方向では、PDSN16及びRNC14がパケットを受信し、PDSN16又はRNC14のコンプレッサがRTP/UDP/IPのヘッダを圧縮してRoHC即ち圧縮されたヘッダを生成する。圧縮されたヘッダを有するパケットがBTS12に送信され、さらにAT10に送信される。AT10のデコンプレッサがRoHCヘッダを復元して元のRTP/UDP/IPのヘッダを取得し、このパケットをアプリケーション層に渡す。
図2は無線通信ネットワークの別のアーキテクチャ、いわゆるフラットIPネットワークアーキテクチャを示している。図のようにAT10はエアインターフェイスによって基地局(BS)20と通信する。このBS20は複数の移動体ネットワーク要素を単一のエンティティに集中し、シグナリング及びベアラを結合して1つのIP接続にする。このフラットIPアーキテクチャではBS20が無線アクセス技術に基づく機能をすべて含んでいる。言い換えれば図1のBTS、RNC、及びPDSNの中の機能がBSに集中されている。BS20はネットワークの中でルータのように機能し、他のBS及びネットワーク要素と通信する。図1と比較すると、別個のRNC要素及びPDSN要素はもはやない。BSはまた、アクセスゲートウェイ22と通信することができ、アクセスゲートウェイはインターネットのような他のネットワークとの外部接続を行う。
図2のアーキテクチャでは、AT10とBS20との間、又はAT10とアクセスゲートウェイ22との間でヘッダの圧縮を行うことができる。AT10が例えばVoIP呼などのネットワークと通信を確立すると、アプリケーション層のパケットはRTP/UDP/IPのプロトコルスタックによって運ばれることになる。RTP/UDP/IPのヘッダは例えば上述のRoHCアルゴリズムを使用して、AT10のコンプレッサによって圧縮される。圧縮されたパケットはAT10からBS20へ、又はAT10からBS20へさらにBS20からアクセスゲートウェイ22へ、アップリンクで送信されることになる。BS20又はアクセスゲートウェイ22のデコンプレッサはRoHCヘッダを復元してRTP/UDP/IPのヘッダを再構築する。同様にダウンリンク方向では、アクセスゲートウェイ22及びBS20がパケットを受信し、アクセスゲートウェイ22又はBS22のコンプレッサがRTP/UDP/IPのヘッダを圧縮してRoHC即ち圧縮されたヘッダを生成する。圧縮されたヘッダを有するパケットはAT10へ送信される。AT10のデコンプレッサがRoHCヘッダを復元して元のRTP/UDP/IPのヘッダを取得し、このパケットをアプリケーション層に渡す。
ロバストヘッダ圧縮(RoHC)アルゴリズムはそのプロトコルのヘッダの中の動的フィールドの圧縮に、ウィンドウベースの最下位ビット符号化アルゴリズム(window−based least significant bits encoding algorithm)などの、いくつかの符号化方式を使用する。RoHC圧縮アルゴリズムはまた、フィードバック機構を組み込んでいる。RoHC圧縮アルゴリズムは高いエラー率及び/又は長いラウンドトリップ時間を有する無線リンクにおいて非常に有効である。RoHC圧縮アルゴリズムはその効率性及びロバスト性のために、無線リソースに費用がかかる無線ネットワークにおいて好適である。
リンク層に連続的な大量のパケット損失がある、及び/又は大量のパケットの順序が乱れると、デコンプレッサは新たに受信されたパケットを復元することができない。復元の失敗が起こると、デコンプレッサはそのコンテキストを失うことになる。ヘッダ圧縮セッションのコンテキストはコンプレッサの状態及びデコンプレッサの状態であり、これらの状態はヘッダの復元を成功させるために同期されなければならない。デコンプレッサは通常、コンプレッサにフィードバックパケットを送信し、フルヘッダを送信することによって圧縮のステータスを再同期するようコンプレッサに命令する。デコンプレッサが、圧縮されたヘッダを有する受信されたパケットを、破損していないパケットを含めて廃棄した後に、フルヘッダの情報が圧縮されていないパケットの状態で受信される。その結果、コンプレッサとデコンプレッサとの間の再同期中に、さらなるパケット損失が発生し、呼の性能及び品質を低下させる。コンプレッサとデコンプレッサとの間の同期の損失によって引き起こされるこうしたパケット損失は最小限にされる又は排除されるべきである。
本発明は無線リンクによるヘッダの圧縮/復元を改良することに関する。詳細には、本発明は復元失敗イベント(例えばパケットの損失/エラー又は順序が乱れたパケットの受信)から、コンプレッサとデコンプレッサを再同期することなく回復する際にデコンプレッサを支援する、デコンプレッサにおけるローカルの修復メカニズムを提供する。
一実施形態では、受信された無線リンクプロトコル(RLP)のパケットの中のRLPのシーケンス番号と受信されたRLPのパケットから復元されたリアルタイムプロトコル(RTP)のパケットの中のRTPのシーケンス番号との間で関係を特定する。圧縮されたRTPのパケットと関連付けられるRTPのシーケンス番号はこの特定された関係及び圧縮されたRTPのパケットを形成する受信されたRLPのパケット又はパケット群のRLPのシーケンス番号のうちの少なくとも1つに基づいて特定される。
別の実施形態では、受信されたRLPのパケットと関連付けられるプロトコルのタイムスタンプと、受信されたRLPのパケットから復元されたRTPのパケットの中のRTPのタイムスタンプとの間で関係を特定する。プロトコルのタイムスタンプはネットワーク要素のインターフェースプロトコル(例えばBTS/RNCのインターフェースプロトコル)によって付加されるタイムスタンプである。圧縮されたRTPのパケットと関連付けられるRTPのタイムスタンプはこの特定された関係及び圧縮されたRTPのパケットを形成する受信されたRLPのパケット又はパケット群のプロトコルのタイムスタンプの少なくとも1つに基づいて特定される。
さらなる実施形態では、圧縮されたRTPのパケットと関連付けられるRTPのタイムスタンプは圧縮されたRTPのパケットを形成する受信されたRLPのパケット又はパケット群の少なくとも1つのプロトコルのタイムスタンプ、前に受信されたRLPのパケットのプロトコルのタイムスタンプ、及び前に受信されたRTPのパケットのRTPのタイムスタンプに基づいて特定される。プロトコルのタイムスタンプは、ネットワーク要素のインターフェースプロトコルによって付加されるタイムスタンプである。
さらに他の実施形態では、RTPのシーケンス番号と関連付けられるRTPのタイムスタンプとの間で関係が特定され、圧縮されたRTPのパケットと関連付けられるRTPのタイムスタンプは、特定されたRTPのシーケンス番号及び特定された関係に基づいて特定される。
さらに他の実施形態では、ネットワーク要素間(例えばBTSとRNC間)のインターフェースが(例えばBSのアーキテクチャにおいて)簡略化され、集中されるとき、上記の実施形態の中のプロトコルのタイムスタンプを使用する代わりに、伝送パケット情報及びローカルのタイミング情報のうちの少なくとも1つから導出されるタイムスタンプを使用することができる。
以下に提供する詳細な説明、及び単に実例として示す添付の図面から、本発明はさらに十分に理解されるようになるであろう。図面では、同じ参照符号が様々な図面の中で対応する部分を表している。
周知の無線通信ネットワークを示す図である。 いわゆるフラットIP無線通信ネットワークを示す図である。 本発明の一実施形態による、リバースリンクの通信のための無線通信システムの一部のアーキテクチャを示す図である。 本発明の一実施形態による、フォワードリンクの通信のための無線通信システムの一部のアーキテクチャを示す図である。
上述の図1を参照すると、無線ネットワークのリンク層によるデータパケットの伝送はRANにおけるパケットの引渡し及び処理を保証するための情報を含んでいる。例えば、送信側における無線リンクプロトコル(RLP)のレイヤはRoHCパケットをカプセル化し、パケットの引渡しのためにRLPヘッダの中にシーケンス番号(SN)を与える。シーケンス番号はRLPのパケットの送信ごとに増え、従って受信側で順序が乱れて受信されたパケットを正しく順序付けるためのメカニズムを提供する。このメカニズムを使用して、欠落したデータパケットを認識することも可能である。
さらに、BTS12とRNC14との間のバックホール上のインターフェースが、RLPのパケットをカプセル化するための別のプロトコル(以下「BTS/RNCインターフェースプロトコル」)を加える。より具体的には、BTS/RNCインターフェースプロトコルはBTSとRNCとの間でRLPのパケットが送信されるときに関するタイミング情報(例えばタイプスタンプ)を維持管理する。リバースリンクでは、このタイミング情報はRLPのパケットがATから送信されてBTSによりRNCに渡される伝送時間を表す。フォワードリンクでは、BTS/RNCインターフェースプロトコルの中にタイムスタンプフィールドがあり、RLPのパケットがRNCで生成された時間を表している。BTSがパケットを受信すると、BTSはその伝送スケジューリングの特定の際にこのタイミング情報を利用することができる。
前述の図2を参照すると、ネットワーク要素BTS及びRNCが単一の要素BSに集中されるフラットIPアーキテクチャでは、機能エンティティBTSとRNCとの間のインターフェースプロトコルを簡略化することができる。プロトコルのタイムスタンプはパケットの伝送時間及びBSにおけるローカル時間から導出されるタイムスタンプに置き換えることができる。つまり、プロトコルのタイムスタンプはインターフェースプロトコルのフィールドの中の値の1つであり、BSがROHCパケットを生成し、且つATからパケットを受信もするため、BSはこの情報を完全に理解している。フォワードリンクでは、BSはROHCパケットが生成されるタイムインスタンスに基づいてタイムスタンプを取得する。リバースリンクでは、BSはATからパケットを受信し、伝送フォーマット及びMACヘッダ情報に基づいて、パケットがATから送信されるときを正確に知る。プロトコルのタイムスタンプの使用に関する次の説明は図2のフラットIPアーキテクチャにおいても導出されるタイムスタンプに同様に適用可能である。
発明者らは各RLPのパケットが1以上のRoHCパケットを含むとき、RLPのSNとRoHCヘッダの中の圧縮されたRTPのSNとの間に一意マッピングがあると理解している。さらに、RLPのパケットがRoHCパケットの一部を含むとき、RLPのヘッダの中の「最初のデータ」及び「最後のデータ」のフィールドを使用して完全な上位レイヤのパケットを再構築することができる。言い換えると、RLPのヘッダの中の「最初のデータ」のフィールドが1に設定されている場合、このRLPのパケットは上位レイヤのパケットの最初の部分を含んでいることを意味する。「最後のデータ」のフィールドが1に設定されている場合、このRLPのパケットは上位レイヤのパケットの最後の部分を含んでいることを意味する。「最初のデータ」と「最後のデータ」の両方のフィールドが1に設定されている場合、このRLPのパケットは完全な上位レイヤのパケットを含んでいることを意味する。こうした様々な場合において、RLPのSNとRTPのSNとの間には一意マッピングが存在する。従って、発明者らは、RTPのSNがROHCデコンプレッサで正常に復号できない場合、RLPのSNを使用してRTPのSNを回復することができると理解している。さらに、BTS/RNCインターフェースプロトコルのタイムスタンプは伝送タイミング情報を表すので、発明者らはBTS/RNCインターフェースプロトコルのタイムスタンプはRTPのタイムスタンプと一意の関係を有すると理解している。この関係は特に、RTP/UDP/IPのパケットがAT10においてアプリケーション層により生成され、RoHCを用いて圧縮され、順次送出されるリバースリンク即ちアップリンクに関する。図2のアーキテクチャでは、導出されるタイムスタンプがRTPのタイムスタンプと一意の関係を有する。
受信されたRTP/UDP/IPのパケットが順序通りである場合、RTPのタイムスタンプは独特なパターンを有し、BTS/RNCインターフェースプロトコルのヘッダの中のタイムスタンプはRTPのタイムスタンプと相互に関係がある。例えばVoIPパケットのRTPのタイムスタンプは、一定の間隔(通常20ms即ち160サンプル)で増える。各VoIPパケットの到着時間があまり変化しない場合、BTS/RNCインターフェースプロトコルにおけるタイムスタンプもまた、ほぼ同じ間隔で増える。一般にRNCに到着するVoIPパケットはネットワークを通過している。各パケットはRNCに到着するとき遅延及び遅延ジッタを経験することになる。一方、各VoIPパケットの中のRTPのタイムスタンプは発信元(即ち音声コーデック)で生成されたサンプリング時間を表す。各VoIPパケットが同じ遅延を経験せず、ゆえにVoIPパケット間に遅延ジッタがない場合、RNCでのパケットの到着時間には、元のRTPのパケットと同じ独特なパターンがない。従って、本発明の諸実施形態による推定法を使用して、RTPのタイムスタンプとBTS/RNCインターフェースプロトコルにおけるタイムスタンプとの間のマッピングを見つけることができる。
TSRTP1(サンプル数からmsに換算)をRTPのパケットのタイムスタンプとし、TSInterface1(単位ms)をBTS/RNCインターフェースプロトコルにおける対応するRLPのパケットのタイムスタンプとする。TSRTP2(サンプル数からmsに換算)を次に続くRTPのパケットのタイムスタンプとし、TSInterface2(単位ms)をBTS/RNCインターフェースプロトコルにおける対応するRLPのパケットのタイムスタンプとする。またTSRTP_intervalをRTPのパケット間のタイムスタンプの間隔(即ち20ms)とする。インターフェースプロトコルにおけるタイムスタンプとRTPのタイムスタンプとの間のマッピングは次のように特定することができる。
Figure 2010515295
ここでint( )は、1の単位の整数演算である。従って、TSRTP2が正しく復号できない場合、インターフェースプロトコルにおけるタイムスタンプを使用して、次のようにTSRTP2_estimatedを推定することができる。即ち、
Figure 2010515295
無音圧縮中にRTPのタイムスタンプにジャンプがあるとき、やはり上記の方法を使用してRTPのタイムスタンプを推定することができる。
図2のアーキテクチャでは、プロトコルのタイムスタンプの代わりに導出されたタイムスタンプを使用することによって、同じ方法を適用することができる。
受信したRTP/UDP/IPのパケットの順序が乱れているとき、ROHCコンプレッサがRNCにある場合は、ROHCコンプレッサがRLPレイヤに再順序付け状態を知らせることができ、インターフェースプロトコルにおけるタイムスタンプを直ちに設定することができる。ROHCコンプレッサがPDSNにある場合は、PDSNが再順序付け状態をRNCに渡し、RNCがこれを直ちに利用できるようにする。従ってROHCデコンプレッサがタイムスタンプを正しく復号できない場合、同じ推定法を使用してRTPのタイムスタンプを推定することができる。
次に本発明の諸実施形態について詳細に説明する。まずリバースリンクにおいてリンク層の援助でヘッダの復元を行うアーキテクチャ及び方法の一実施形態について説明する。その後、フォワードリンクにおいてリンク層の援助でヘッダの復元を行うアーキテクチャ及び方法の一実施形態について説明する。単に説明を簡単にするために、図1の無線通信ネットワークで使用されるものとして、これらの実施形態について説明する。しかしながら、本発明のアーキテクチャ及び方法は、この無線システムにも、諸無線システムにも限定されないことを理解されたい。例えば以下の説明は導出されたタイムスタンプがプロトコルのタイムスタンプの代わりに使用される図2のアーキテクチャに適用することもできる。
リバースリンク
図3は、本発明の一実施形態により、リバースリンク即ちアップリンク上で機能するAT10、BTS12、及びRNC14の機能ブロック図を示している。明瞭にするために、当技術分野で周知のAT10、BTS12、及びRNC14の具体的な詳細は示していないことが理解されるであろう。
AT10とBTS12、AT10とRNC14、又はAT10とPDSN16との間に、ロバストヘッダ圧縮(RoHC)のチャネルを確立することができる。リバースリンクについては、コンプレッサ104及びデコンプレッサ144は、(図3に示すように)それぞれAT10及びRNC14にある場合がある。この実装を使用してこの実施形態を説明する。しかし、この説明はBTS12(但しBTS12がリンク層の情報を引き出す若しくは生成する)又はPDSN16(但しRNC14がリンク層の情報をPDSN16に渡す)にあるデコンプレッサにも同様に適用可能である。
図のようにAT10は特定のアプリケーションに対してIPパケットを生成するアプリケーション層のIPジェネレータ102を含んでいる。例えばVoIP呼はRTP/UDP/IPのパケットにカプセル化された音声フレームからなる。接続を確立すると、アプリケーション層のジェネレータ102が、アプリケーション層のパケットを生成し、これがプロトコルスタックを介してRTP/UDP/IPのパケットになる。ヘッダコンプレッサ104はこのRTP/UDP/IPのパケットを、例えばRoHCアルゴリズムを使用してRoHCパケットに圧縮する。その後リンク層のパケットジェネレータ106が、RoHCパケットをRLPのパケットに配列することによってリンク層のパケットを生成する。リンク層のジェネレータ106は上位層のパケット上で連結又は断片化を行うことができる。この例では、RLPのパケットは1以上のROHCパケットからなる可能性がある。またRLPのパケットは1つのROHCパケットの一部のみを含む可能性もある。RLPのパケットのサイズはATがその時点で使用できる利用可能な伝送速度に基づいて特定される。上述のようにRLPのレイヤはパケットの配信に対してRLPのヘッダに独自のSNを与え、欠落したデータパケットを認識するメカニズムを提供する。
BTS12はRLPのパケットを受信し、インターフェースプロトコル108がRLPのパケットにヘッダを付加する。より具体的には、BTS/RNCインターフェースプロトコル108がRLPのパケットをカプセル化し、このインターフェースプロトコルのパケットのヘッダにはAT10におけるRLPのパケットの伝送タイミング情報を表すパケットID(又はタイムスタンプ)が含まれている。BTS12はRLPのパケットをRNC14又はPDSN16(図示せず)に渡して復元する。システムの設計により、RLP及びインターフェースプロトコルに加えて他のプロトコルを追加することも可能である。
RNC14はRLP処理モジュール142及びデコンプレッサ144を含んでいる。RLP処理モジュール142は、RLPのパケットを受信し、そこからRTP/UDP/IPのパケットを取得し、RTP/UDP/IPのパケットと共にRLPのSN及び伝送タイミング情報(以後同義で「リンク層の情報」と呼ぶ)をデコンプレッサ144に渡す。
デコンプレッサ144は、例えばROHCアルゴリズムにより、周知の方法でRTP/UDP/IPのパケットを復元する。復元の結果、デコンプレッサ144は、特にRTPのシーケンス番号及びRTPのタイムスタンプを取得する。デコンプレッサ144はRLPのシーケンス番号をRTPのシーケンス番号にマップし、またBTS/RNCインターフェースプロトコルのタイミング情報をRTPのタイムスタンプにマップする。例えば3つの連続するパケットについては、RLPのシーケンス番号は20、21、及び22とすることができ、関連付けられる3つのRTPのシーケンス番号は8、9、及び10とすることができる。従って、以下の表1に示すように、RLPのシーケンス番号20はRTPのシーケンス番号8にマップされ(例えば関連付けて格納される)、RLPのシーケンス番号21はRTPのシーケンス番号9にマップされるなどとなる。
Figure 2010515295
或いは、RLP及びRTPのシーケンス番号が一定量ずつ増え、関連したRLPのシーケンス番号とRTPのシーケンス番号との間に同じ一定のオフセットが存在する場合、デコンプレッサ144はこのオフセット量を代わりに又は加えて格納することができる。
上位層のROHCパケットが複数のRLPのパケットに断片化される場合、RLPヘッダの中の「最初のデータ」及び「最後のデータ」のフィールドを使用して、ROHCパケットのフレームの境界(最初の部分及び最後の部分)を特定することができる。例えば、6つの連続するパケットについては、RLPのシーケンス番号は20、21、22、23、24、及び25とすることができる。RLPのパケット20の中の「最初のデータ」のフィールドは1であるが、「最後のデータ」のフィールドは0である。これはRLPのパケット20がROHCのパケットの最初の部分であることを示す。RLPのパケット21の中の「最初のデータ」及び「最後のデータ」は共に0である。RLPのパケット22の中の「最初のデータ」はゼロであり、RLPのパケット22の中の「最後のデータ」は1である。従って、RLPのパケット20、21、及び22が完全なROHCパケットを形成し、対応するRTPのSNは8である。RLPのパケット23の中の「最初のデータ」のフィールドは再び1となり、別の上位レイヤのパケットの開始を示している。従って、以下の表2に示すように、RLPのシーケンス番号20はRTPのシーケンス番号8にマップされ(例えば関連付けて格納される)、RLPのシーケンス番号23はRTPのシーケンス番号9にマップされるなどとなる。
Figure 2010515295
この例では、RLPのSNからRTPのSNへのマッピングは一意であるが、3対1のマッピングである。
インターフェースプロトコルのタイミング情報及びRTPのタイムスタンプはRLPからRTPへのシーケンス番号のマッピングと同様の方法でマップされる。
無線リンク上でエラーを有するパケット及び/又はパケットの損失が多くあるとき、RLP処理モジュール142は破損したパケットをデコンプレッサ144に渡すことなくこれらを廃棄する。またパケットは無線リンク上で順序が乱れて受信される。
最終的にパケットは再び正常に受信されることが可能である。正常に受信されたパケットはRLP処理モジュール142によってデコンプレッサ144に渡されることになる。しかし、復元失敗イベント(例えばパケットの損失/エラー又は順序の乱れたパケットの受信)のために、デコンプレッサ144が、受信されたパケットを復元できない場合がある。この結果、復元の失敗が生じる。このようなことが起こると、デコンプレッサ144はリンク層の情報を使用してローカルの修復メカニズムを呼び出し、復元の失敗を発生させた原因の受信されたパケットを復元しようと試みる。
修復メカニズムは復元の失敗を引き起こしているパケットのRTPのシーケンス番号及びRTPのタイムスタンプを特定することを含んでいる。このRTPのシーケンス番号を特定するために、デコンプレッサ144はこのパケットのRLPのシーケンス番号、及びRLPからRTPへのシーケンス番号のマップを使用する。上記表1のRLPからRTPへのシーケンス番号のマップを使用して、RTPのシーケンス番号の修復動作の一例を説明する。受信されたパケットのRLPのシーケンス番号が25である場合、デコンプレッサ144はシーケンス番号23及び24を有するRLPのパケットが欠落したと認識する。またデコンプレッサ144はこの欠落したパケットのRTPのシーケンス番号は11及び12であったであろうと判断する。これは表1に示されたシーケンスに従っている。従ってデコンプレッサ144は25をRLPのシーケンス番号とする受信されたパケットのRTPのシーケンス番号として13を特定する。
或いは又はさらにデコンプレッサ144はRLPからRTPへのマッピングのオフセットを特定した場合がある。表1の例では、このオフセットは−12となる。従ってこのマッピングのオフセットを使用すると、25というRLPのシーケンス番号はRTPシーケンス番号13(=25+(−12))にマップされる。
同様にしてデコンプレッサ144はBTS/RNCタイミング情報からRTPのタイムスタンプを特定することもできる。例えば表3は(4スロット単位即ち6.67ms中の)インターフェースプロトコルにおけるパケットID(又はタイムスタンプ)の値、対応する伝送時間(単位ms)、(サンプル単位の)RTPのタイムスタンプ値、及び対応するサンプリング時間を示している。
Figure 2010515295
伝送時間はRTPのタイムスタンプと相互に関連付けることができる。この例では、伝送時間は20msのオフセットによりRTPのパケットのサンプリング時間にマップされ、即ち40msは20msにマップされる。欠落したパケットがある場合、デコンプレッサ144はパケットを正常に復元することができない。次に正常に受信されたパケットが24というIDを有すると仮定すると、デコンプレッサ144は、まずパケットIDの値24を160ms(即ち24*6.67=160ms)の伝送時間にマップし、次に160msを140ms(即ち160−20=140ms)のRTPのサンプリング時間にマップし、最後にこのRTPのサンプリング時間をRTPのタイムスタンプ値として1120(即ち140*8=1120)にマップすることができる。
表3に関する例は、パケットがエンコーダで生成されてトランスミッタに渡された後に、ATにおける各パケットの伝送時間が同じ遅延を経験すると仮定する。しかし、これは保証されず、しばしば非常に小さい遅延及び遅延変動が存在する可能性がある。従って代わりに上記で詳細に説明したように、式(2)の推定方法を使用して、BTS/RNCインターフェースプロトコルのタイムスタンプからRTPのタイムスタンプを特定することができる。一例として表4は表3中のものと同じRTPのタイムスタンプ及び対応するサンプリング時間を示している。しかしながらパケットID及び対応する伝送時間はいくつかの遅延変動を有する。パケットID6は40ms(6*6.67ms=40ms)という伝送時間に対応する。次のRTPのパケットのパケットIDは10であり、66.7msの伝送時間に対応する。またパケットID12は、80msという伝送時間に対応する。連続したパケット間の伝送時間の間隔はRTPのTSで表されるように正確に20msではない。しかし、伝送時間はやはり式(2)の推定方法を使用して、RTPのタイムスタンプと相互に関連付けることができる。
Figure 2010515295
この例では、欠落したパケットがある場合、デコンプレッサ144はパケットを正常に復元することができない。次に正常に受信されたパケットが23というIDを有すると仮定すると、デコンプレッサ144は、まずパケットIDの値23を153.33ms(即ち23*6.67=153.33ms)の伝送時間にマップし、次に式(2)を使用してパケットID12から推定されたRTPのサンプリング時間、即ち60+int((153.33−80)/20,1)*20=140msを取得することができる。そして次にこのRTPのサンプリング時間をRTPのタイムスタンプ値として1120(即ち140*8=1120)にマップする。
この修復動作を行うとデコンプレッサ144は、特定されたRTPのシーケンス番号及びRTPのタイムスタンプを受信されたパケットの復元後のRTPのシーケンス番号及びタイムスタンプとして使用する。次にデコンプレッサ144はROHCヘッダの中のCRC(巡回冗長検査)を使用してエラーの検出を行う。正常である場合、デコンプレッサ144は後続パケットの復元を継続し、復元の失敗を回避することになる。その結果デコンプレッサ144はコンプレッサ104にフルヘッダを送信することによって圧縮ステータスを再同期するよう命令するフィードバックパケットをコンプレッサ104に送信する必要がなくなる。またデコンプレッサ144はフルヘッダ情報が圧縮されていないパケット状態で受信されるまで、圧縮されたヘッダを有する受信されたパケットを、破損していないパケットを含めて廃棄しなければならないことも避けられる。
フォワードリンク
上記の詳細な説明はリバースリンクにおける圧縮及び復元に関するものであったが、上述の本発明の方法はフォワードリンクにも適用可能である。図4は、本発明の一実施形態により、フォワードリンク即ちダウンリンク上で機能するAT10、BTS12、及びRNC14の機能ブロック図を示している。当技術分野で周知のAT10、BTS12、及びRNC14の特定の詳細(例えばRTP/UDP/IPのプロトコルスタックなど)については、明瞭にするために示していないことを理解されたい。
AT10とBTS12、AT10とRNC14、又はAT10とPDSN16との間に、ロバストヘッダ圧縮(RoHC)のチャネルを確立することができる。フォワードリンクについては、コンプレッサ204及びデコンプレッサ244は(図4に示すように)それぞれRNC14及びAT10にある場合がある。この実装を使用して、この実施形態について説明する。しかし、この説明はBTS12又はPDSN16にあるコンプレッサにも同様に適用可能である。
図のようにRNC14は特定のアプリケーションに対してIPパケットを生成するアプリケーション層のIPジェネレータ202を含んでいる。例えばVoIP呼はRTP/UDP/IPのパケットにカプセル化された音声フレームからなる。接続が確立するとアプリケーション層のジェネレータ202はアプリケーション層のパケットを生成し、これがプロトコルスタックを介してRTP/UDP/IPのパケットになる。ヘッダコンプレッサ204はこのRTP/UDP/IPのパケットを、例えばRoHCアルゴリズムを使用してRoHCパケットに圧縮する。続いてリンク層のパケットジェネレータ206が、各RoHCパケットをRLPのパケットに配列することによってリンク層のパケットを生成する。上述のようにRLPのレイヤはパケットの配信に対してRLPのヘッダに独自のSNを与え、欠落したデータパケットを認識するメカニズムを提供する。さらに、フォワードリンクに関連して触れたように、RoHCパケットを2つ以上のRLPのパケットに断片化することができる。
RNCにおけるBTS/RNCインターフェースプロトコル208はRLPのパケットをBTSに送信する前にRLPのパケットにインターフェースプロトコルのヘッダを付加する。より具体的には、BTS/RNCインターフェースプロトコルはRLPのパケットをカプセル化し、インターフェースプロトコルのパケットのヘッダには、RLPのパケットの伝送タイミング情報を表すシーケンス番号が含まれる。BTS12はBTS/RNCインターフェースプロトコルのヘッダを除去し、RLPのパケットをAT10に渡して復元する。システムの設計により、RLP及びインターフェースプロトコルに加えて他のプロトコルを追加することも可能である。
AT10はRLP処理モジュール242及びデコンプレッサ244を含んでいる。RLP処理モジュール242はRLPのパケットを受信し、そこからRTP/UDP/IPのパケットを取得し、RTP/UDP/IPのパケットと共にRLPのSN及び伝送タイミング情報(以後同義で「リンク層の情報」と呼ぶ)をデコンプレッサ244に渡す。
デコンプレッサ244は、例えばROHCアルゴリズムにより、周知の方法でRTP/UDP/IPのパケットを復元する。復元の結果、デコンプレッサ244は特にRTPのシーケンス番号及びRTPのタイムスタンプを取得する。デコンプレッサ244はリバースリンクに関して詳細に上述した同じ方法で、RLPのシーケンス番号をRTPのシーケンス番号にマップし、BTS/RNCインターフェースプロトコルのタイミング情報をRTPのタイムスタンプにマップする。
デコンプレッサ244において復元失敗イベントが発生すると、デコンプレッサ244はRTPのタイムスタンプの特定以外はリバースリンクに関して上述した同じ方法でローカルの修復メカニズムを実行する。
BTS/RNCインターフェースプロトコルのヘッダはRLPのパケットと共にBTSからATへ送信されない。従って、BTS/RNCインターフェースプロトコルのタイミング情報はローカルの修復メカニズムにおいてATが利用できない。
一実施形態では、このタイミング情報はBTS/RNCインターフェースプロトコルのヘッダの中ではないが、ATに送信されることが可能である。例えば、このタイミング情報は付加的なシグナリングを介してBTSによりATに送信されることが可能であり、RLPのヘッダの中に付加的なフィールドを備えるか、又は付加的なメッセージを別個にATに送信する。
別の実施形態では、RTPのタイムスタンプ(TS)は修復されたRTPのシーケンス番号(SN)を用いて推測される。RTPのタイムスタンプはRTPのパケットのペイロードを生成するために使用されるサンプルの数を識別するために定義される。RTPのパケットが一定のサンプリング間隔に対応するペイロードを運び、サンプルレートが一定であるとき、TSとSNとの間には一意マッピングがある。例えば、従来の音声については、8kHzの一定のサンプリングレートが使用されることが多い。音声のペイロードは20msごとに生成される。これは連続パケットについてはRTPのTSの領域が160増加することに等しい。言い換えれば、会話区間(talk spurt)(無音抑制(silence suppression)が適用されない)の間に、RTNのSN番号は1だけ増加し、TSは160だけ増加する。この場合、RTPのSNを回復する方法から間接的にTSを回復することができる。
理解されるであろうが、提供したシステム及び方法によるローカルの修復メカニズムはコンプレッサとデコンプレッサとの間で復元の失敗及び/又は再同期を減少させることができる。
本発明を上記のように説明しているが、同様のものを様々に変更することが可能であることは明らかであろう。このような変形形態は本発明からの逸脱とみなされてはならず、このような変更形態はすべて本発明の範囲内に含まれるものとする。

Claims (10)

  1. 方法であって、
    受信された無線リンクプロトコル(RLP)のパケットの中のRLPのシーケンス番号と受信されたRLPのパケットから復元されたリアルタイムプロトコル(RTP)のパケットの中のRTPのシーケンス番号との間で関係を特定するステップ、及び
    前記特定された関係、及び前記圧縮されたRTPのパケットを形成する前記受信されたRLPのパケット又はパケット群の前記RLPのシーケンス番号のうちの少なくとも1つに基づいて、前記圧縮されたRTPのパケットと関連付けられるRTPのシーケンス番号を特定するステップ
    からなる方法。
  2. 請求項1の方法において、
    前記関係を特定するステップが、RLPのシーケンス番号をRTPのシーケンス番号にマッピングするステップを含み、
    前記RTPのシーケンス番号を特定するステップが、前記RLPからRTPへのマップ、及び前記圧縮されたRTPのパケットを形成している前記受信されたRLPのパケット又はパケット群の少なくとも1つのRLPのシーケンス番号に基づいて、前記RTPのシーケンス番号を特定する方法。
  3. 請求項1の方法において、
    前記関係を特定するステップが、RLPのシーケンス番号とRTPのシーケンス番号との間のオフセットを特定するステップを含み、
    前記RTPのシーケンス番号を特定するステップが、前記圧縮されたRTPのパケットを形成している前記受信されたRLPのパケット群の前記少なくとも1つのRLPのシーケンス番号に前記オフセットを付加することによって、前記RTPのシーケンス番号を特定する方法。
  4. 請求項1の方法において、前記RTPのシーケンス番号を特定するステップが、復元失敗イベントの後にRLPのパケットが正常に受信される場合に行われる方法。
  5. 請求項1の方法であって、さらに、
    受信されたRLPのパケットと関連付けられる、ネットワーク要素のインターフェースプロトコルによって付加されるタイムスタンプであるプロトコルのタイムスタンプと、前記受信されたRLPのパケットから復元されたRTPのパケットの中のRTPのタイムスタンプとの間で関係を特定するステップ、及び
    i)前記プロトコルのタイムスタンプと前記RTPのタイムスタンプとの間の前記特定された関係、及びii)前記圧縮されたRTPのパケットを形成する前記受信されたRLPのパケット又はパケット群と関連付けられる前記プロトコルのタイムスタンプのうちの少なくとも1つ、に基づいて、前記圧縮されたRTPのパケットと関連付けられるRTPのタイムスタンプを特定するステップ
    を備える方法。
  6. 請求項1の方法であって、さらに、
    前記圧縮されたRTPのパケットを形成する前記受信されたRLPのパケット又はパケット群の少なくとも1つのプロトコルのタイムスタンプ、前に受信されたRLPのパケットのプロトコルのタイムスタンプ、及び前に受信されたRTPのパケットのRTPのタイムスタンプに基づいて、前記圧縮されたRTPのパケットと関連付けられるRTPのタイムスタンプを特定するステップを備え、
    前記プロトコルのタイムスタンプが、ネットワーク要素のインターフェースプロトコルによって付加されるタイムスタンプである方法。
  7. 方法であって、
    受信された無線リンクプロトコル(RLP)のパケットと関連付けられる、ネットワーク要素のインターフェースプロトコルによって付加されるタイムスタンプであるプロトコルのタイムスタンプと、前記受信されたRLPのパケットから復元されたRTPのパケットの中のリアルタイムプロトコル(RTP)のタイムスタンプとの間で関係を特定するステップ、及び
    前記特定された関係、及び前記圧縮されたRTPのパケットを形成する前記受信されたRLPのパケット又はパケット群の前記プロトコルのタイムスタンプのうちの少なくとも1つに基づいて、前記圧縮されたRTPのパケットと関連付けられるRTPのタイムスタンプを特定するステップ
    からなる方法。
  8. 方法であって、
    圧縮されたリアルタイムプロトコル(RTP)のパケットを形成する受信された無線リンクプロトコル(RLP)のパケット又はパケット群の少なくとも1つのプロトコルのタイムスタンプ、前に受信されたRLPのパケットのプロトコルのタイムスタンプ、及び前に受信されたRTPのパケットのRTPのタイムスタンプに基づいて、前記圧縮されたRTPのパケットと関連付けられるRTPのタイムスタンプを特定するステップからなり、
    前記プロトコルのタイムスタンプが、ネットワーク要素のインターフェースプロトコルによって付加されるタイムスタンプである方法。
  9. 方法であって、
    受信された無線リンクプロトコル(RLP)のパケットに関する伝送タイミング情報、及び前記受信されるRLPのパケットを受信する基地局におけるローカルタイミング情報のうちの少なくとも1つに基づいてタイムスタンプを導出するステップ、
    前記受信されたRLPのパケットと関連付けられる前記導出されたタイムスタンプと、前記受信されたRLPのパケットから復元されたリアルタイムプロトコル(RTP)のパケットの中のRTPのタイムスタンプとの間で関係を特定するステップ、及び
    前記特定された関係、及び前記圧縮されたRTPのパケットを形成する前記受信されたRLPのパケット又はパケット群の前記導出されたタイムスタンプのうちの少なくとも1つに基づいて、前記圧縮されたRTPのパケットと関連付けられるRTPのタイムスタンプを特定するステップ
    からなる方法。
  10. 方法であって、
    受信された無線リンクプロトコル(RLP)のパケットに関する伝送タイミング情報、及び前記受信されるRLPのパケットを受信する基地局におけるローカルタイミング情報のうちの少なくとも1つに基づいてタイムスタンプを導出するステップ、及び
    圧縮されたリアルタイムプロトコル(RTP)のパケットを形成する前記受信されたRLPのパケット又はパケット群の少なくとも1つの導出されたタイムスタンプ、前に受信されたRLPのパケットの前記導出されたタイムスタンプ、及び前に受信されたRTPのパケットのRTPのタイムスタンプに基づいて、前記圧縮されたRTPのパケットと関連付けられるRTPのタイムスタンプを特定するステップ
    からなる方法。
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