WO2004015957A1

WO2004015957A1 - ヘッダ圧縮／復元装置及びヘッダ圧縮／復元方法

Info

Publication number: WO2004015957A1
Application number: PCT/JP2003/010203
Authority: WO
Inventors: Pek-Yew Tan; Chan-Wah Ng; Wei-Lih Lim; Toyoki Ue
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2004-02-19
Also published as: US7328283B2; AU2003254933A1; JP2004096738A; US20050083934A1; CN1602616A; EP1523148A1; JP4317403B2

Abstract

ネットワークノードでの多層プロトコルスタック全体のスループットを向上させるヘッダ圧縮／復元装置。本装置において、符号化部１０６は、多層プロトコルスタック１０１上のプロトコルデータユニットに含まれる多層のヘッダ情報を圧縮する。セッションコンテキストＩＤマネジャー１１２は、符号化部１０６による多層のヘッダ情報の圧縮に関する情報を統合してなり、例えば、多層のヘッダ情報を圧縮する方式を識別するための情報を含むセッションコンテキストＩＤ４０１を生成する。

Description

明細書へッダ圧縮/復元装置及びへッダ圧縮/復元方法技術分野

本発明は、へッダ圧縮/復元装置及びへッダ圧縮復元方法に関する。背景技術

プロトコルデータユニット（P D U ) を圧縮する既存の方法では、単一層でのデータフォーマットの圧縮に重点が置かれている。このような技術の 1 つは、特定のプロトコル層の圧縮に重点を置いたィンターネットプロトコル

( I P ) ヘッダ圧縮である。

先行技術でのヘッダ情報の圧縮は、インターネットプロトコルスタックァドレスの圧縮を中心としている。圧縮できるヘッダとしては、 T C P、 U D P、 I P v 4、及び I P v 6基本ヘッダと拡張ヘッダが含まれる（例えば、 "IP Header Compression" Network Working Group Request for Comments No.2507, 1999) を参照）。 T C Pパケットについては、減衰のあるリンクでの V Jへッダ圧縮（Van Jacobson compression) の効率性を高める V a n追加メカニズムも報告されている。非 T C Pバケツトについては、圧縮のスロースタートとヘッダの周期的リフレッシュによって、コンテキストが変更するようなヘッダの喪失によってパケットを放棄する期間を最短に抑えることができる。 U D P上でのヘッダ圧縮法、例えば R T Pヘッダの圧縮を加えるためのフックがある。

ヘッダ圧縮は、同じバケツトストリームに属する連続バケツトで一定であるか、又は希にしか変化しない多くのフィールドに依拠している。パケット間で変化しないフィールドは、伝送する必要は全くない。小さな値及び又は予測可能な値で変化することが多いフィールド、例えば T C Pシーケンス番号は、値を 1つずつ増やしながら符号化することができるので、これらのフィールドに必要なビット数は大幅に削減することができる。頻繁にまたランダムに変化するフィールド、例えばチェックサムや認証データは、各へッダ内で伝送する必要がある。

ヘッダ圧縮の一般的原則は、完全ヘッダを含むパケットを時々送信することである。その後送られる圧縮ヘッダは、完全ヘッダによって確定済みのコンテキストを参照する。また圧縮ヘッダは、そのコンテキストに対する増分的変化を含んでもよい。このヘッダ圧縮法では、同じストリームのすべてのバケツトが圧縮リンクを通過する必要はない。しかし T C Pストリームでは、その後のヘッダ間の差が不規則となり、圧縮率が低下する場合がある。対応する T C Pデータと確認バケツトが反対方向にリンクを通過する必要もない。このヘッダ圧縮スキーマは、第 1ホップリンク又は最終ホップリンクで、またネットワークの中間のリンクで役立つ。多くの（数百の）パケットストリームがリンクを通過するとき、 C I Dスラッシングと呼ばれる現象が起こることがある。この場合、各ヘッダは既存のコンテキストに対応することは希にしかなく、圧縮せずに、すなわち完全ヘッダとして送る必要がある。最も高い圧縮率のバケツトストリームがそのコンテキストを確実に維持するようヒステリシスなどの技術を用いることもできる。このような技術は、ネットワークの中間で必要とされる可能性が高い。発明の開示

すべてのネットワークには、各ネットワークノード内で実行されている多くのプロトコルスタック層がある。各プロトコルスタック層は、アドレス、ポート番号、パケット制御データ、及び統合性を保護し伝送中のエラーに対してパケットの回復力を高めるデータなどの特定の層情報を提供する。この情報は、多くの場合、伝送し、受信し、またネットワークノードを接続するためのプロトコルスタックエンティティ間でのバケツトデータ交換について一定期間にわたって複製される。本発明では、 1つを超えるプロトコルスタックゃ伝送及び受信ネットワークノード問を通過するデータバケツトについて無関係性と冗長性を除去することができる。

ネットワークノードの従来型の多層プロトコルスタックを支援するために、ヘッダ圧縮を実際に用いる必要性が次第に増しつつある。本発明は、従来のネットワークノード上で圧縮ヘッダ情報を支援できるようにする任意の数の層のプロトコルスタックを復号化及び符号化することができる装置及び方法を提供する。これは、プロトコルスタックを変更せずに行われる。

ほとんどの無線ネットワークは、コネクションレスセッションのためにパケットを用いるネットワークデータ伝送を支援している。データパケットが送信先にうまく到達する可能性を高めるには、分割が必要である。分割ではヘッダ情報を複製するため、多くのオーバーヘッドが生じる。本発明では、分割データバケツト伝送セッションのデータ転送のためにヘッダ情報を圧縮することができる。

無線ネットワーク、特に I E E E 8 0 2 . i lに基づくネットワークでは、無線媒体でのデータバケツト間でフレーム間期間が用いられる。このフレーム間期間は、一定期間、特に 2つのステーションの間で多くのデータ交換がなされる時に、かなりの時間と帯域を要する。本発明は、フレーム間期間を低減する装置と方法を提供する。また本発明によって、長期間にわたる 2つのステーション間のデータ交換でのフレーム間期間で浪費される帯域を低減する。

本発明によって、プロトコルスタックで実施されるヘッダ圧縮技術を持たない 2つの従来型ネットワークノードでも適切なィンタフエースを提供することによりヘッダ圧縮を行うことができ、従来型の制御ソフトウエアでもへッダ圧縮を行うことができる。インタフェースは、ネットワークノード間のデータ交換のために従来型のデータパケットを継続して用いることができるように、制御面とデータ面に設けられる。すなわち、本発明の目的は、ネットワークノードでの多層プロトコルスタック全体のスループットを向上させることができるヘッダ圧縮/復元装置及びへッダ圧縮 z復元方法を提供することである。

本発明の一形態によれば、プロトコルスタックの全体的な変更は行わずに、従来型のネットワークノード間や新しい多層プロトコルスタックを含むネットワークノード間でのデータバケツト交換でヘッダ圧縮を使用できるようにすることによって上記の問題を解決する。このために、本発明の一形態によれば、多層プロトコルスタックヘッダ情報トランスコーダを設ける手段と、低ビットレートへッダ情報交換ができるようにへッダ情報を符号化及び復号化する手段と、ヘッダ情報圧縮を使用できるように従来型ネットワークプロトコノレスタックの制御面にデータ面にインタフェースを設ける手段と、へッダ圧縮のためのセッションを開始する手段と、無線媒体でデータ分割が一般的なデータセッション中にへッダ情報を圧縮する手段と、無線媒体でのデータパケット伝送中にフレーム間時間を低減する手段と、 1つを超えるプロトコルスタック層からのデータパケットのヘッダ情報を圧縮する手段と、多層プロトコルスタック層のために圧縮ヘッダ情報を含むデータバケツトを検出する手段と、多層プロトコルスタックのために圧縮ヘッド情報を複号化するための手段とを用いる。

また、本発明の一形態によれば、 2つのネットワークノード間で交換されるデータバケツト内にカプセル化されたヘッダ情報の冗長性と無関係性を除去するために、多層プロトコルスタックヘッダ情報トランスコーダによって提供される装置及び機構を利用する。本発明の一形態による装置は、層管理エンティティとプロトコルスタック層との間での制御及びデータバケツト情報交換のために制御面とデータ面に 2つのィンタフェースを追加することによって制御することができ、またヘッダ情報の圧縮と復元を行うことができる。この装置は、最初に適当なフレームを交換することによって伝送ノードと複数の受信ネットワークノードとの間でへッダ圧縮のセッシヨンを行う。圧縮ヘッダ情報の終了と開始を示すための制御フレームが失われた場合に、エラー回復に必要な期間を短くするへッダ情報更新を示すためにも制御フレームが交換される。トランスコーダの符号化部では、ヘッダ情報圧縮のために行われるセッションとともに、冗長な情報と複製情報の除去が行われる。ヘッダ情報の復元は、トランスコーダの復号化部によって行われる。制御情報は、プロトコル層管理エンティティによってトランスコーダへ送られ、へッダ情報圧縮に参与するプロトコル層の数を制御し、指定することができる。ヘッダ情報の変換を必要とするプロトコル層間に流れるデータバケツトも解釈され、その後の処理のためにトランスコーダサブュニットへと送られる。トランスコーダ内で起こる処理には、符号化、複号化、登録、及びヘッダ圧縮セッションの削除が含まれる。

本発明を用いることによって、データバケツトヘッダ情報の冗長性と無関係性が除去され、プロトコルスタックの異なる層でのペイロードのスループットが向上する。要するに、本発明はスループットを向上させ、また伝送が無線媒体で行われる時には貴重な資源であるオーバーへッドビットレートの消費を低減する。本発明は、多層プロトコルスタックがヘッダ圧縮を用いることができるような装置と方法を提供する。これは全体的なオーバ一^、ッドビットレートを削減し、ネットワークノ一ドのための全体的スループットを向上させる。本発明ではさらに、既存のプロトコルスタックの制御メカニズムに改良や変更を加えずに、従来型のプロトコルスタックとネットワークノ一ドがヘッダ圧縮を用いることができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の一実施の形態において、多層プロトコルスタックヘッダ圧縮のための装置を示す図であり、多層プロトコルスタックのヘッダ情報圧縮のために用いられるトランスコーダの全体的構造を示すプロック図、図 2は、本発明の一実施の形態において、ヘッダ情報圧縮のためのネットワークシステム構成を示す図であり、多層プロトコルスタックヘッダ情報圧縮を実行する際のネットワークシステム構成とネットワークノードの全体的構造を示す図、

図 3は、本発明の一実施の形態において、ヘッダ圧縮セッション期間を示す図であり、セッション期間の構造と要素を示し、また圧縮が異なる種類のデータ交換にどのように適用されるかについて詳細な構造を示す図、

図 4は、本発明の一実施の形態において、圧縮されたヘッダ情報を含む P D Uの図であり、ヘッダ情報の圧縮がどのように実行できるかについての詳細な概観を示す図、

図 5は、本発明の一実施の形態において、圧縮されたヘッダストリームフォーマツトの図であり、単一のプロトコ /レスタックについての圧縮ヘッダの典型的なフォーマツトを示す図、

図 6は、本発明の一実施の形態において、分割 P D Uについての圧縮へッダ情報の図であり、分割を適用できる時にヘッダ情報の圧縮がどのように適用できるかについての詳細な概観を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。以下の記述では、本発明の説明の目的のために、本発明が完全に理解されるように、特定の数、時間、構造、及びその他のパラメータを用いて述べる。以下の各段落では、本発明がどのように実施されるかを例を挙げて説明する。しかし、このような詳細がなくても本発明が実施できることは、当業者には明白であろう。

この節では、無線ネットワークに適用される O S I (開放型システム間相互接続）モデルの第 2層でネットワークリソースを制御するための装置を開示する。本発明を理解しやすくするために、以下の定義を用いる。

プロトコルデータユニット（P D U ) … 送信元から送信先への送信を成功させるためにヘッダ情報とペイロードで構成された 1個のデータバケツ h

データストリーム … 一定の有限期間内の異なる時点で送信されるが、送信先と送信元が類似しているプロトコルデータュニット群

符号化部 … プロトコルデータユニットの選択された部分を圧縮する機能的モジュール又は装置

複号化部 … プロトコルデータュニットの選択された部分を復元する機能的モジュール又は装置 '

セッションコンテキスト I Dマネジャー … 少なくとも 1つのプロトコルスタックを制御する 2組のエンティティ間でのデータバケツト交換でへッダ圧縮セッションを行う機能的モジュール又は装置

パケットストリーム登録部 … 圧縮又は復元を必要とするコネクション型又はコネクションレス型ネットワークについて、 1つ又はそれ以上のデータパケットからなるデータバケツトストリームを登録し識別するのに用いられる機能的モジュール又は装置

プロトコル層インタフェース（ I / F ) … プロトコノレスタックから、圧縮して、また圧縮せずに送られるヘッダ情報を含むデータバケツトで構成されるデータバケツトストリームを識別するのに用いられる機能的モジユール又は装置

層管理エンティティインタフェース（ I / F ) … 通常、プロトコルスタック層の制御活動とメカニズムの調整に用いられる層管理エンティティによって必要とされる圧縮及び復元セッションの制御に用いられる機能的モジユール又は装置

図 1の装置は、本発明の一実施の形態に係る多層プロトコルスタックプロトコルデータユニットヘッダ情報トランスコーダを示している。多層ヘッダトランスコーダ 1 0 2は、へッダ情報を符号化及び復号化し、またへッダ情報の圧縮と復元プロセスを調整及び制御するための方法及びサブモジュールを含む装置である。プロトコル層によって生成され、又は受信されるデータバケツトにおいてデータヘッダの圧縮や復元が必要な時には、多層ヘッダトランスコーダ 1 0 2で行われる。多層ヘッダトランスコーダ 1 0 2と各プロトコル層スタックの間でのデータバケツ卜のヘッダ情報のやりとりは参照番号 1 0 3で示されるデータバスを経て行われる。ヘッダ情報の圧縮を支援するために、インタフェース 1 1 6を経て P D Uを多層ヘッダトランスコーダ 1 0 2へと送るが、既存のプロトコルスタックに改良を行う必要はなレ、。この多層ヘッダトランスコーダ 1 0 2は、 2つのネットワークのノード又は構成要素間で交換されるデータバケツトュニットのヘッダ情報の圧縮及び復元ができるように、従来型の多層プロトコルスタック 1 0 1や新しいプロトコルスタック層で用いるよう設計されている。新しいプロトコルスタックでは、ヘッダ情報の冗長性と無関係性を除去するよう機能するために、多層ヘッダトランスコーダ 1 0 2によってデータストリームのバケツトはオーバ一ヘッドが少ない状態で送信先へと伝送することができる。したがって、トランスミッタ端部でのスループットが改善される。

プロトコルスタック層間でのバケツトデータュニットの転送の制御は、プ口トコル層 I Z F 1 0 4によって調整される。圧縮されるプロトコルスタック層を識別するのに用いられる情報は、層管理エンティティ I Z F 1 0 9によって提供される情報によって左右される。この情報は、参照番号 1 1 4で示される単一パスを通る。層管理エンティティ I Z F 1 0 9によって渡される情報は、プロトコル層 I Z F 1 0 4、セッションコンテキスト I Dマネジヤー 1 1 2、及びバケツトストリーム登録部 1 0 5に提示するのに用いられる。ここで、ヘッダ情報のデータフィールドは圧縮又は復元され、またプロトコルスタック層圧縮ヘッダ情報が適用される。プロトコル層間を上方向及び下方向に通過するデータパケットは、プロトコル層 I Z F 1 0 4によってモニターされ、またデータバケツトストリームからヘッダ情報の圧縮又は復元が必要なもののみが抽出され、双方向単一パス 1 0 8を通って符号化部 1 0 6又は複号化部 1 0 7へと送られる。

送られる前に、データパケット情報は解釈され、ヘッダ情報はパケットストリーム登録部 1 0 5によって分析される。圧縮の必要があるデータバケツトは、プロトコル層管理エンティティ 1 1 1によって指定される情報に基づいて圧縮される。プロトコル層間を通り、圧縮されるか圧縮されていないへッダを含むデータバケツトは処理の必要があるため、符号化部 1 0 6又は復号化部 1 0 7へと送られる。トランスコーダ内にある P D Uを圧縮又は復元するためのパスは、バケツトストリーム登録部 1 0 5を通過する双方向パス 1 0 8である。

参照番号 1 1 6で示されるインタフェースは、データ面ィンタフェースとしても知られており、多層ヘッダトランスコーダ 1 0 2と多層プロトコノレスタック 1 0 1 との間のヘッダ情報プロトコルデータュニットヘッダ情報として定義される。インタフェース 1 1 6は、ヘッダ情報の圧縮及び復元のためのデータ面として用いられる。参照番号 1 1 5で示されるインタフェースは、ヘッダ情報の圧縮及び復元を可能にする制御情報のためのィンタフェースとして機能する。インタフェース 1 1 5は、プロトコル層管理エンティティ 1 1 1がヘッダ情報の圧縮を制御し、調整できるようにする制御面インタフエースとして知られている。

データ面のインタフェース 1 1 6は、 2種類のデータフローで構成されている。すなわち（i) 未圧縮 P D Uストリームと（ii) 圧縮済み P D Uストリームである。プロトコル層のための未圧縮及び圧縮済み P D Uストリームは、まずプロトコル層 I / F 1 0 4を通って多層ヘッダトランスコーダ 1 0 2に入り、その後、プロトコル層へと送られる。ヘッダ圧縮を必要とする未圧縮データストリームは、符号化部 1 0 6及び多層ヘッダトランスコーダ 1 0 2 によって提供されるその他の制御プロセスに従って圧縮される。プロトコノレ層 I / F 1 0 4は、圧縮された P D Uが指定されたプロトコルスタック層に達する前に行われる圧縮済み P D Uデータストリームモニタリング及び検出の第 1段階である。

制御面のインタフェース 1 1 5は、 2種類のデータフローで構成されている。すなわち（i) プロトコル層管理エンティティ 1 1 1からの制御情報フロ一と（ii) 多層ヘッダトランスコーダ 1 0 2からの結果情報である。プロトコル層管理エンティティ 1 1 1からの制御情報は次のフォーマツトに従うことができる。構造トランスコーダ—制御

{

プロトコノレスタックの数；

/* ヘッダ圧縮のためのプロトコルスタックの数 */

スタックの説明；

/* プロトコルスタックの説明又はその代表例 *ノ

圧縮済みのヘッダ情報を含むデータバケツトのための新しいストリームセッシヨンを行うために、符号化部 1 0 6によって符号化プロセスが実行される。バケツトストリーム登録部 1 0 5は、セッションコンテキスト I Dマネジャー 1 1 2によって、ヘッダ情報の圧縮の一部として用いられるユニークなセッションが参照番号 1 0 8で示される単一パスを通って用いることができるように内部信号を伝送するよう要求される。複号化プロセスでは、パケットストリーム登録部 1 0 5は、プロトコル層 I Z F 1 0 4に入ってきたデータパケットの方向を変え、復元すべきヘッダ情報を複号化部へと送る。多層プロトコルスタック 1 0 1の各々から抽出され符号化部 1 0 6及び複号化部 1 0 7によって処理されたすベての圧縮済み及び未圧縮データ情報は、各プロトコル層による処理のために各プロトコル層へと戻される。プロトコル層から各データバケツトのバケツトヘッダ情報を得るプロセスとこれらの情報を戻すプロセスは、プロトコノレ層 I Z F 1 0 4によって行われる。

図 2は、一般的なネットワーク構成で実施することができる、本発明の一実施の形態に係る多層ヘッダトランスコーダ 1 0 2の配置例である（ただし、図 2では「多層へッダトランスコーダ 2 0 2」と記載）。圧縮済みへッダ情報を含むプロトコノレデータュニットがネットワーク内のいずれか 2つのノードの間で、エンド ' ツー 'エンドで交換できるようにするために、送信元ノード 2 0 3、送信先ノード 2 0 8、及び中間ノード 2 0 7は、参照番号 2 0 1 で示される短ヘッダ情報処理ができる必要がある。プロトコルデータュニットが送信元ノード 2 0 3から送信先ノード 2 0 8に達する前に、プロトコルデータュニットは、短ヘッダ情報処理能力を備えた複数の中間ノード 2 0 7 を通過する必要がある。プロトコルデータユニットの伝送媒体 2 0 9は、無線媒体でも有線媒体でもよい。短へッダ情報処理の可能な短へッダ情報処理装置 2 0 1は、汎用プロトコルスタックと多層ヘッダトランスコーダ 2 0 2 に接続できるプロトコル層管理エンティティとで構成される。プロトコル層と多層ヘッダトランスコーダ 2 0 2とのインタフェースは、データ面のインタフエース 2 0 4であり、ここでヘッダ情報が検索され、対応するプロトコルスタック層に挿入される。また、プロトコルスタック層ではヘッダ圧縮と復元が求められる。汎用ネットワークノードのプロトコル層管理ェンティティのために設けられるインタフェースは、制御面のインタフェース 2 0 5である。

図 3は、 2つのネットワークノード間で交換される圧縮済みヘッダについてのセッションを行う際の本発明の実施例を示している。セッションの実行は、セッションコンテキスト I Dマネジャー 1 1 2によって決定される。またこれは、参照番号 1 1 5で示される制御面のインタフェースを通ってプロトコル層管理エンティティ 1 1 1から受け取る制御情報に基づいている。セッシヨン期間 3 0 1は、圧縮されたヘッダを含むプロトコルデータュニットの開始を示すために、セッションフレーム 3 1 1を送信先ノードへと送ることによって生成される。このセッシヨンフレームすなわちィンジケータは、既存のプロトコルデータュニットにピギーバックすることができる。セッシヨンフレームは、プロトコルデータュニット内の圧縮ヘッダ情報を用いて、多層プロトコルスタックで最下層のプロトコル層の前のトランスコーダによつてのみ生成される。その後の上層からのペイロードは、プロトコルデータュニットに圧縮ヘッダを与える層を通して簡単に送ることができる。

セッション期間 3 0 1の開始を示した後、ヘッダ Info Sync (情報同期） 3 0 4が、ケィパピリティを示すために送られる。このケィパピリティは、セッション期間内で実行可能な圧縮め種類を含んでいる。また、 P D Uのァドレスフィールド、制御フィールド及びその他について行う圧縮の種類を含んでいる。このケィパピリティフィールドは、異なる制御メカニズムを利用するために P D Uプロトコルスタックに埋込まれたヘッダ情報を将来拡張するために用いることができる。またヘッダ Info Sync 3 0 4は、多層プロトコル層ヘッダ情報が開始するプロトコルスタックの既存のプロトコルデータユニットにピギーバックすることができる。すべてのデータ P D U又は P D Uの断片は、一定の時間間隔であるフレーム間間隔 3 0 9で分けられる。セッシヨンフレーム（Sess— Frame) 3 1 1の構造は、次の通りである。構造 Sess一 Frame

{

Sess— Frame制御データの種類；

/* Sess一 Frameを示すビットフォーマット * /

フレーム期間；

/* 秒単位又は他の表示でのセッション期間 */

ケィパビリティ情報；

/* 圧縮ケィパピリティの種類 */ ヘッダ Info Sync 3 0 4のフォーマットには次のものが含まれる。すなわち、情報、 T D Mフレーム 3 0 3の数、分割 T D Mフレーム群、ヘッダ Info Re-Sync (情報再同期） 3 0 6間のバイト数すなわち期間、分割できるプロトコルデータュニットの数、 Sess— Frame 3 1 1間のバイト数すなわち時間で表した期間、セッションコンテキスト I Dマネジャーによって生成及び管理されるユニークな番号であるセッションコンテキスト I D群、及びコンテキストストリームフィールドである。参照番号 3 1 0で示される Sess— Frame (セッションフレーム）は、セッション期間の終了時をマークするのに用いられる。また次のセッション期間 3 0 1の開始を示すことにもなる。セッション期間の開始及び終了のための Sess— Frame フォーマツトは、類似のものであっても、また異なるものであってもよい。ヘッダ Info Sync 3 0 4のフォーマツトの例を構造形式で示すと次のようになる。構造へッダ Info Sync (情報同期）へッダ Info Sync制御データの種類：

/* へッダ Info Syncフレームを示すためのビットフォーマット *, T D Mフレームの数

/* 2つの Sess Frame間の T D Mフレームの数 */

分割 T D M群：

/* セッション期間内で許容される分割 T D Mフレームの数 * / へッダ Info Re-Sync (情報再同期）間隔；

/* へッダ Info Re-Sync間で秒又はバイトで測定した最短期間 */ 分割 P D U群

Z* セッション期間内で許容される分割 T D Mフレームの数 */

/* 総セッション期間 / セッションコンテキスト I Dフィ一ノレド；

/* 異なる送信先ノードへのデータ送信のための複数のユニークな I D V

コンテキストストリーム

/* プロトコノレスタックの多層のヘッダ情報 */

へッダ Info Sync 304が伝送されたあとに、送信元ノードとさまざまな送信先ノードとのデータ交換が起こりうる。データ伝送は、 TDMフレーム 303及び圧縮されたヘッダ情報を含む PDUのデータ 305の形式とすることができる。いずれか 2つのヘッダ Info Re-Sync 306のフレーム間又は 1つのへッダ Info Re-Sync 306のフレームとヘッダ Info Sync 304との間の期間は、サブセッション期間 302と名付けられる。ヘッダ情報がデータの損失によって大きく損なわれた場合には、サブセッション期間によってエラーを短い期間内に納めることができる。またこれは、圧縮が確実に実行されるのに役立つ。へッダ Info Re-Sync 306は、ヘッダ Info Re-Sync 30 6及びヘッダ Info Sync304のその他のフィーノレドのすべての一部を示すためにユニークな制御データ種類で構成されている。

TDMフレーム 303や圧縮ヘッダを含む通常の PDUは、それぞれ分割 T DMフレーム 3 1 3及び分割 PDU 3 14に分割することができる。 TD Mフレーム 303は、連結された多数の PDUペイロードであり、フレーム間間隔によって分離されず、また圧縮ヘッダを 1つ含んでいる。データ 30 5と PDU 3 1 2のヘッダは、サブセッションサブフィーノレド I Dとシーケンス制御を含んでいる。次のフォーマットは、 c h 3 1 6として示したへッダフォーマツトの例である。 c h c h制御データの種類；

/* TDM又は PDUフレームの開始を示すビットフォーマット * / サブセッションサブフィール K I D ;

/* セッション期間内に伝送される最終送信先ノードを示すァドレスフィールド */

シーケンス制御フィールド；

/* 特定の送信先へのデータストリームのための TDM及び P DUのシ一ケンスを制御する制御フィールド */

} 分割 T DMフレーム 3 1 3では、 2種類の分割 PDUヘッダ情報が分割 T DMセッションと後続 TDMセッションの開始を示す。すなわち（i) T h 3 07と（ii) F h 308である。次に示すのは、 F h 3 08と T h 30 7についてのヘッダフォーマツトの例である。

T h

{

T h制御データの種類；

/* T h P DUの開始を示すビットフォーマット * /

サブセッションサブフィ一ノレ K I D ;

ズ* セッション期間内に伝送される最終送信先ノードを示すァドレスフィールド */

シーケンス制御フィールド；

分割部分の数； /* 後続分割 F hヘッダ P D Uの数 */

}

F h

F h制御データの種類；

/* F h P DUの開始を示すビットフィーノレド

サブ分割シーケンス番号；

/* 分割シーケンス番号 *Z

分割 PDU 3 1 4の場合、最初の分割 PDUにはヘッダ P h 3 1 5があり、次に F hヘッダを含む後続分割部分がある。 P h 3 1 5のヘッダフォーマツトは次の通りである。

P h

{

P h制御データの種類；

/* P h P DUの開始を示すビットフォーマット */

サプセッションサブフィ一ノレド I D

/* セッション期間中に伝送される最終送信先ノードを示すァドレスフィールド */

シーケンス制御フィールド

分割部分の数

/* 後続分割 P hヘッダ P D Uの数 */ マルチレベルプロトコルデータ層に適したヘッダ情報の圧縮を行うために、図 4は、図 1のセッションコンテキスト I Dマネジャー 1 1 2によるュニークな表示を生成する基本的方法を示している。セッションコンテキスト I D を生成する例を、図 4に示す。ここでは、ヘッダの圧縮が 3つのレベルのプ口トコルスタック、すなわち M番目、（M+ 1 ) 番目及び（M+ 2) 番目の層で行われる場合を例にとって説明する。なお、下の説明では、 M番目の層を「層 M」と言い、（M+ 1) 番目の層を「層 M+ l」と言い、（M+ 2) 番目の層を「層 M+ 2 J と言う。

最上層プロトコル層（層 M+ 2) は、ペイロード 404を含んでいる。プ口トコルスタック層についてのヘッダ情報、すなわちこの場合の最下層は、層 Mである。 3つの層、すなわちこの例での M番目の層、（M+ 1)番目の層、及び（M+ 2) 番目の層のヘッダ情報は、 M番目の層、（M+ 1) 番目の層、及び（M+ 2) 番目の層のヘッダ情報を連結することによって登録される。したがって、プロトコル層 I /F 104を通って多層ヘッダトランスコーダ 1 02側に抽出される層 Mからのプロトコルデータュニットは、層 M+ 2のペイロードに層 M+ 2のヘッダ情報、層 M+ 1のヘッダ情報及び層 Mのへッダ情報を連結したフォーマツトを有する。

上記フォーマットを有するプロトコルデータユニットにおける、多層プロトコルスタック 1 01のヘッダ情報は、符号化部 1 06で圧縮される。より具体的には、層 M+ 2のヘッダ情報、層 M+ 1のヘッダ情報及び層 Mのへッダ情報に対し、各層毎に圧縮処理が施される。圧縮処理が施された各層のへッダ情報は連結され、これにより圧縮ヘッダ 405が生成される。

また、ヘッダ情報を圧縮する方式に関する情報（例えば、用いられた多層プロトコルスタックの最下層のアドレス情報、各層毎のヘッダ情報をどのように圧縮したか、等）は、参照番号 402で示される連結プロセス部に集められる。そして、連結プロセス部 4 0 2で連結プロセスが実行され、連結プロセス後のへッダ情報は最終的に、へッダ情報圧縮の方式を単一のユニークな表現又は番号を用いて表示するセッションコンテキスト I D 4 0 1となる。生成されたセッシヨンコンテキスト I D 4 0 1は、圧縮ヘッダ 4 0 5の前方の区間 4 0 3に揷入される。そして、このように生成された圧縮後のプロトコルデータュエツト及びセッションコンテキスト I D 4 0 1は、プロトコル層 I / F 1 0 4を通って多層プロトコルスタック 1 0 1側に戻される。そして、圧縮後のプロトコルデータュニットは、セッションコンテキスト I D 4 0 1と共に、図 3を参照しながら説明した通信セッションに従い、ネットヮ —クノード間で送受信される。

すなわち、圧縮後のプロトコルデータュニットを受信したネットワークノードでは、当該プロトコルデータュニットを受信したセッション期間に取得したセッションコンテキスト I D 4 0 1を用いてィンデッタスを付けることにより、層 M、層 M + 1及び層 M + 2のヘッダ情報を含むコンテキストストリーム 4 0 6が形成される。これにより圧縮ヘッダ 4 0 5が復元される。なお、コンテキストストリーム 4 0 6は、ヘッダ Info Syncフォーマットのフィールドの 1つを形成している。

ちなみに、多層ヘッダトランスコーダ 1 0 2にて、仮に圧縮ヘッダ 4 0 5 及びペイロード 4 0 4を含むプロトコルデータュニットを復元する場合、当該プロトコルデータユニットは、プロトコル層 I Z F 1 0 4を通って多層へッダトランスコーダ 1 0 2側に抽出される一方、当該プロトコルデータュニットに対応するセッションコンテキスト I D 4 0 1は、プロトコノレ層 I / F 1 0 4を通ってセッションコンテキスト I Dマネジャー 1 1 2によって取得される。そして、複号化部 1 0 7で、取得されたセッシヨンコンテキスト I D 4 0 1を用いることにより圧縮ヘッダ 4 0 5を復元する。復元後のプロトコルデータュニットは、プロトコノレ層 I / F 1 0 4を通って多層プロトコルスタック 1 0 1側に戻される。ここで、生成されるセッションコンテキスト I D 4 0 1についてより詳細に説明する。ただし、分かりやすく説明するために、 3つのレベルのプロトコルスタックの場合を想定し、また、各プロトコル層には 5通りのヘッダ圧縮の方式（つまり 5種類のセッションコンテキスト）がある場合を想定する。 5通りのヘッダ圧縮の方式を表現するには 3ビットを要するため、従来のように単一層での圧縮に重点が置かれている場合、 3 X 3 = 9ビットを使用しなければならない。これに対して、セッションコンテキスト I D 4 0 1を使用すると、セッションコンテキスト I D 4 0 1だけで多層のヘッダ情報の圧縮の方式を表示することができるため、 5 ³ = 1 2 5通りの組み合わせの表示が、 6ビットを使用するだけで可能になる。

また、セッションコンテキスト I Dマネジャー 1 1 2では、送信されるある P D Uストリームに属する複数のプロトコルデータユニット（例えば、連続する 2つのプロトコルデータュニット）にそれぞれ含まれるヘッダ情報の差分が検出される。この検出の結果、ヘッダ情報の差分がないことが検出された場合、当該複数のプロトコルデータュニットのうち後続のプロトコルデータュ-ットに対応するセッションコンテキスト I D 4 0 1は、先行するプ口トコルデータュニットに対応するものと同じになるため、その送信が行われないように制御することも可能である。

ヘッダ情報における差分の検出が行われるのは、セッションコンテキスト I D 4 0 1の生成前及び生成後のどちらでも良い。特にセッションコンテキスト I D 4 0 1の生成前の場合は、多層プロトコルスタックの各層毎に差分を検出する必要が生じるが、差分を検出する範囲が小さくなるため、同じへッダ情報であると判断される確率が高くなる。このように、複数のプロトコルデータュニット間でヘッダ情報の差分がないことが検出された場合に、後続のプロトコルデータュニットに対応するセッションコンテキスト I D 4 0 1の送信を省略することができるため、通信セッションにおいて使用する時間や帯域を一層削減することが可能になる。図 5は、本発明において圧縮（C o m p ) ヘッダ 4 0 5を形成するのに、特定のプロトコル層のヘッダ情報がどのように用いられるかを示している。 C o m pヘッダ 4 0 5として示しているヘッダの圧縮のフォーマツトは次の通りである。構造 C o m pヘッダ層の数

/* 圧縮されるプロトコル層の数 */

変化を伴う層；

Z* ヘッダ情報の変更を伴うプロトコル層を示す *

圧縮されたへッドストリーム；

/* プロトコル層の圧縮ヘッダにおける変更 *

各プロトコル層内で、同じプロトコル層の別の層エンティティとのデータ交換で用いられる P D Uのヘッダ情報には、 3つの基本フィールドがある。すなわち（i) アドレスフィールドと、（ii) パケット制御フィールドと、（iii) シーケンス制御フィーノレドである。アドレスフィーノレドは、アドレス I D 5 0 2に変換され、以下のデータフィールドの種類の 1つとすることができる。すなわち、（i) セッションコンテキスト I D 4 0 1、 (ii) パケットデータ単位の当初ヘッダ 5 0 1におけるァドレスフィールドでの完全ァドレスフィールド、（iii)ァドレスフィールドがより早い P D Uで示されることを示す空白フィールドである。当初へッダ 5 0 1におけるパケット制御フィールドは、 Change—フィールド 5 0 3に変換され、変更はフィールド内で示される。前の P D Uに基づく変更がない場合には、変更がないことを示すために空白値が用いられる。変更がある場合には、パケット制御フィールドでの変更を示すために異なる値が用いられる。当初ヘッダ 5 0 1におけるシーケンス制御フィールドは、 Delta—フィールド 5 0 4に変換され、変更は最後に伝送された P D Uに基づく値での差に基づいている。参照番号 5 0 6で示されるオペレータは、圧縮へッダストリーム 5 0 5を形成するために、アドレス I D 5 0 2と、 Change—フィールド 5 0 3と、 Delta_7ィールド 5 0 4とを連結するのに用いられる。

中間ノードがその間に存在しない 2つのネットワークノード間でデータパケットを送信する際には、多層のプロトコルスタックの最下層のプロトコル層で分割を行うことができる。図 6は、ビットレートを節約し、スループットを改善するために圧縮がヘッダに対してどのように行われるかについての実施例である。データペイロード 6 0 1は、 1つを超える分割 P D U 6 0 2 へと分割される。分割は、無線媒体での伝送の成功率を高めるために適用されることが多い。無線媒体では、伝送媒体が共有され、伝送媒体を共有する伝送ステーション間での調整はほとんどない。これらの分割 P D U 6 0 2のそれぞれは、通常、複製されたヘッダ情報を有している。単一のプロトコル層のヘッダ情報の圧縮を可能とするために、このプロセスでは、最初の分割 P D Uは P hヘッダ 6 0 3を含み、後続の分割 P D Uは f hヘッダ 6 0 4を含む。最終分割部分 6 0 5には f hヘッダと同じフィールドがある。

このように、本実施の形態によれば、データパケットヘッダ情報の冗長性と無関係性が除去され、プロトコルスタックの異なる層でのペイロードのスループットが向上する。要するに、本発明はスループットを向上させ、また伝送が無線媒体で行われる時には貴重な資源であるオーバーへッドビットレートの消費を低減する。本発明は、多層プロトコルスタックがヘッダ圧縮を用いることができるような装置と方法を提供する。これは全体的なオーバーヘッドビットレートを削減し、ネットワークノードのための全体的スループットを向上させることができる。

また、本実施の形態によれば、既存のプロトコルスタックの制御メカニズムに改良や変更を加えずに、従来型のプロトコルスタックとネットワークノードがヘッダ圧縮を用いることができる。 I Pネットワークの世界では、既存のプロトコルやシステムを排除して新しいシステムを導入することは非常に困難なことであり回避すべきことであるため、プロトコルを再実装する必要なくヘッダ圧縮機能をァドオンすることが可能であることは、本発明の大きなメリットである。

本明細書は、 200 2年 8月 9 日出願の特願 2002— 23404 3及び 2003年 8月 8日出願の特願 200 3 - 28 9 974に基づく。この內容はすべてここに含めておく。産業上の利用可能性

本発明に係るヘッダ圧縮ノ復元装置及びヘッダ圧縮復元方法は、ネットワークノードでの多層プロトコノレスタック全体のスループットを向上させる効果を有し、多層プロトコルスタックを支援する通信システムにおいて有用である。

Claims

請求の範囲

1 . 多層プロトコノレスタック上のプロトコルデータュエツトを送信するノ一ド装置と共に使用されるへッダ圧縮装置であって、

前記プロトコルデータュニットに含まれる多層のヘッダ情報を圧縮する圧縮手段と、

前記圧縮手段による前記多層のヘッダ情報の圧縮に関する統合的な情報を生成する生成手段と、

を有するヘッダ圧縮装置。

2 . 生成された統合的な情報は、前記多層のヘッダ情報を圧縮する方式を識別するための識別情報を含む請求の範囲 1記載のヘッダ圧縮装置。

3 . 一つのストリームに属する前記多層プロトコノレスタック上の複数のプ口トコルデータュニットにそれぞれ含まれる多層のヘッダ情報の差分を検出する検出手段を有し、

前記検出手段によって差分がないことが検出された場合、前記複数のプロトコルデータュニットのうち後続のプロトコルデータュニットに対応する識別情報が送信されないような制御が行われる請求の範囲 2記載のヘッダ圧縮装置。

4 . 前記多層プロ卜コルスタックの各層毎の処理を行う処理エンティティと前記プロトコルデータュニットを授受するための第一のインタフェースと、前記多層プロトコルスタックを管理する管理エンティティと制御用の情報を授受するための第二のインタフェースと、

を有する請求項 2記載のへッダ圧縮装置。

5 . 多層プロトコルスタック上のプロトコルデータュニットを受信するノ一ド装置と共に使用されるヘッダ復元装置であって、

前記プロトコルデータュニットに含まれる多層のヘッダ情報の圧縮に関する統合的な情報を取得する取得手段と、

取得された統合的な情報に基づいて、前記多層のヘッダ情報を復元する復元手段と、

を有するヘッダ復元装置。

6 . 多層プロトコノレスタック上のプロトコルデータュニットを送信するノ一ド装置と共に使用されるへッダ圧縮装置におけるへッダ圧縮方法であって、前記プロトコルデータュニットに含まれる多層のヘッダ情報を圧縮する圧縮ステップと、

前記圧縮ステップでの前記多層のヘッダ情報の圧縮に関する統合的な情報を生成する生成ステップと、

を有するヘッダ圧縮方法。

7 . 多層プロトコノレスタック上のプロトコルデータュニットを受信するノ一ド装置と共に使用されるへッダ復元装置におけるへッダ復元方法であって、前記プロトコルデータュニッ卜に含まれる多層のヘッダ情報の圧縮に関する統合的な情報を取得する取得ステップと、

取得した統合的な情報に基づいて、前記多層のヘッダ情報を復元する復元ステップと、

を有するへッダ復元方法。