Método y sistema para comprimir y descomprimir encabezamientos de paquetes.

Un método para hacer funcionar un sistema que tiene un transmisor que transmite una pluralidad de paquetes conteniendo cada uno un encabezamiento a un receptor,

comprendiendo el método sincronizar la transmisión de encabezamientos comprimidos entre el transmisor y el receptor mediante:

transmisión de un paquete actual desde el transmisor al receptor que contiene información de que el transmisor está preparado para enviar paquetes transmitidos posteriormente en los que los encabezamientos en los mismos se han de comprimir en comparación con el encabezamiento contenido en el paquete actual, en donde el encabezamiento del paquete actual es un encabezamiento completo o un encabezamiento comprimido de primer orden;

transmisión desde el receptor al transmisor de un paquete de acuse de recibo de que el receptor ha recibido el paquete actual; y

en respuesta a recibir en el transmisor el paquete de acuse de recibo, envío posteriormente de paquetes transmitidos en los que el encabezamiento comprimido de los paquetes transmitidos posteriormente es un encabezamiento comprimido de segundo orden.

Método y sistema para comprimir y descomprimir encabezamientos de paquetes

La presente invención se refiere a compresión y descompresión de encabezamientos en transmisiones de paquetes de datos.

Para la multimedia en tiempo real basada en el Protocolo de Internet (IP), se usa predominantemente el Protocolo de Transferencia en Tiempo Real (RTP) en la parte superior del Protocolo de Datagramas de Usuario (UDP/ IP). RTP se describe en detalle en el RFC 1889. El tamaño de los encabezamientos de IP/UDP/RTP combinados es al menos 4 bytes para IPv4 y al menos 6 bytes para IPv6. Un total de 4-6 bytes de tara por paquete puede considerarse fuerte en sistemas (por ejemplo, tales como redes celulares) donde la eficacia espectral es una preocupación principal. En consecuencia, existe una necesidad para mecanismos de compresión de encabezamientos de IP/UDP/RTP adecuados. Un esquema de compresión de encabezamientos actual se describe en el RFC 258, por S. Casner, V. Jacobson, "Compressing IP/UDP/RTP Headers for Low Speed Serial Links", Internet Engineering Task Forcé (IETP), febrero de 1999, y que puede comprimir el encabezamiento de IP/UDP/RTP de 4/6 bytes hasta 2 o 4 bytes a través de enlaces punto a punto. Los algoritmos de compresión de encabezamientos existentes están basados en la observación de que la mayoría de los campos de los encabezamientos de paquetes de IP permanecen constantes en una corriente de paquetes durante la duración de una sesión. Por lo tanto, es posible comprimir la información del encabezamiento estableciendo un estado de compresión (la información de encabezamiento completa) en el des-compresor y llevando simplemente mínima cantidad de información de encabezamiento desde el compresor al des-compresor.

Los esquemas de compresión de encabezamientos de IP/UDP/RTP, como se describen por ejemplo en el RFC 258, aprovechan el hecho de que ciertos campos de información llevados en los encabezamientos 1.) no cambian (campos de encabezamiento de Tipo T) o 2.) cambian de una manera bastante predecible (campos de encabezamiento de Tipo 2). Otros campos, denominados como campos de encabezamiento de Tipo 3, varían de tal manera que deben transmitirse en alguna forma en cada paquete (es decir no son compresibles).

Ejemplos de los campos de encabezamiento de Tipo 1 son la dirección de IP, el número de puerto de UDP, RTP SSRC (fuente de sincronización), etc. Estos campos necesitan transmitirse únicamente al receptor/descompresor una vez durante el curso de una sesión (por ejemplo, como parte del paquete o paquetes transferidos en el establecimiento de sesión). Los campos de Tipo 1 se denominan también campos 'invariables.

Ejemplos de los campos de encabezamiento de Tipo 2 son la indicación de tiempo de RTP, el número de secuencia de RTP y los campos de ID de IP. Todos tienen una tendencia a incrementar en alguna cantidad constante desde el paquete(n) al paquete (n+1). Por lo tanto, no es necesario transmitir estos valores en cada encabezamiento. Se requiere únicamente que el receptor/descompresor tenga conocimiento del valor de incremento constante, denominado posteriormente como la diferencia de primer orden (FOD), asociada con cada campo que muestra este comportamiento. El receptor/descompresor utiliza estas FOD para regenerar valores de campo de Tipo 2 actualizados cuando reconstruye el encabezamiento original. Los campos de Tipo 2 son parte de los campos `variables.

Cabe destacar que, en ocasiones, los campos de Tipo 2 cambiarán de una manera irregular. La frecuencia de tales eventos depende de varios factores, incluyendo el tipo de medios que se transmiten (por ejemplo, voz o vídeo), la fuente de medios real (por ejemplo, para voz, el comportamiento puede variar de un altavoz a otro) y las sesiones en número que comparten simultáneamente la misma dirección de IP.

Un ejemplo de un campo de encabezamiento de Tipo 3 es el M-bit (Marcador) de RTP, que indica la aparición de algún límite en los medios (por ejemplo, fin de un fotograma de vídeo). Puesto que los medios varían normalmente de maneras impredecibles, esta información no puede predecirse verdaderamente. Los campos de Tipo 3 son parte de campos `variables.

El descompresor mantiene la información de contexto de descompresión que contiene toda la información pertinente relacionada para reconstruir el encabezamiento. Esta información es principalmente campos de tipo 1, valores de FOD y otra información. Cuando los paquetes se pierden o corrompen, el descompresor puede perder sincronización con el compresor de manera que ya no puede reconstruir correctamente los paquetes. La pérdida de la sincronización puede aparecer cuando se eliminan o corrompen paquetes durante la transmisión entre el compresor y el descompresor.

Dado lo anterior, el compresor necesita transmitir tres tipos diferentes de encabezamientos durante el curso de una sesión:

Encabezamiento Completo (FH): contiene el conjunto completo de todos los campos de encabezamiento (Tipos 1, 2 y 3). Este tipo de encabezamiento es el menos óptimo para enviar debido a su gran tamaño (por ejemplo, 4 bytes para IPv4). En general, es deseable enviar un paquete de FH únicamente al comienzo de la sesión (para establecer datos de Tipo 1 en el receptor). La transmisión de paquetes de FH adicionales tiene efectos adversos

en la eficacia del algoritmo de compresión. Cuando el compresor transmite paquetes de FH, se dice que está en el `estado de FH.

Primer Orden (FO): contiene mínima información de encabezamiento (por ejemplo campos de Tipo 3), campos de control específicos de compresor/descompresor (específicos para el algoritmo de compresión en uso) e información que describe cambios en campos de FOD actuales. Un paquete de FO es básicamente un paquete de SO (descrito a continuación), con información adicional que establece nueva información de FOD para uno o más campos de Tipo 2 en el descompresor. Si se está aplicando compresión de encabezamientos a una corriente de VolP (voz sobre el protocolo de internet), la transmisión de un paquete de FO podría activarse mediante la aparición de una secuencia hablada después de un intervalo de silencio en la voz. Un evento de este tipo da como resultado algún cambio inesperado en el valor de la indicación de tiempo de RTP, y una necesidad para actualizar la indicación de tiempo de RTP en el receptor mediante un valor distinto de la FOD actual. El tamaño de los paquetes de FO depende del número de campos de Tipo 2 cuya diferencia de primer orden cambió (y la cantidad del valor absoluto de cada cambio). Cuando el compresor transmite paquetes de FO, se dice que está en el 'estado de FO.

Segundo Orden (SO): un paquete de SO contiene mínima información de encabezamiento (por ejemplo campos de Tipo 3) y campos de control específicos de compresor y descompresor. El modo preferido de operación para el compresor y el descompresor es la transmisión y recepción de paquetes de SO, debido a su mínimo tamaño (en el orden de solo 2 bytes o incluso menos). Cuando el compresor transmite paquetes de SO, se dice que está en el `estado de SO. Los paquetes de SO se transmiten únicamente si el encabezamiento actual se ajusta al patrón de una FOD.

El RFC 258 está basado en el concepto que la mayoría del tiempo, los campos de RTP que cambian de un paquete al siguiente, tal como la indicación de tiempo de RTP, pueden predecirse mediante extrapolación lineal de paquetes de SO transmitidos. Esencialmente la única información que tiene que enviarse es un número de secuencia, usado para detección de errores y pérdida de paquetes (así como una ID de información de contexto). Cuando el transmisor determina que no puede aplicarse extrapolación lineal al paquete actual con respecto al paquete Inmediatamente anterior, se transmite un paquete de FO. Para iniciar la sesión, se transmite un paquete de FH. Además, cuando el receptor determina que existe pérdida de paquetes (como se detecta mediante un número de secuencia que Incrementa en más de 1) el receptor pedirá explícitamente al transmisor transmitir el encabezamiento completo para permitir una reslncronlzaclón.

Sin embargo, la compresión de encabezamientos definida en el RFC 258 no es bien adecuada para ciertos entornos (tales como entornos celulares o inalámbricos), donde el ancho de banda es muy preciado y los errores son comunes. En el esquema de compresión de encabezamientos del RFC 258, se supone que la indicación de tiempo de RTP tiene la mayoría del tiempo un patrón de incremento lineal. Cuando el encabezamiento se ajusta al patrón, esencialmente es necesario únicamente un número de secuencia corto enviado como SO en el encabezamiento comprimido. Cuando el encabezamiento no se ajusta al patrón, la diferencia entre las... [Seguir leyendo]

1. Un método para hacer funcionar un sistema que tiene un transmisor que transmite una pluralidad de paquetes conteniendo cada uno un encabezamiento a un receptor, comprendiendo el método sincronizar la transmisión de encabezamientos comprimidos entre el transmisor y el receptor mediante:

transmisión de un paquete actual desde el transmisor al receptor que contiene información de que el transmisor está preparado para enviar paquetes transmitidos posteriormente en los que los encabezamientos en los mismos se han de comprimir en comparación con el encabezamiento contenido en el paquete actual, en donde el encabezamiento del paquete actual es un encabezamiento completo o un encabezamiento comprimido de primer orden;

transmisión desde el receptor al transmisor de un paquete de acuse de recibo de que el receptor ha recibido el paquete actual; y

en respuesta a recibir en el transmisor el paquete de acuse de recibo, envío posteriormente de paquetes transmitidos en los que el encabezamiento comprimido de los paquetes transmitidos posteriormente es un encabezamiento comprimido de segundo orden.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende:

almacenar el transmisor el encabezamiento del paquete actual, del que se ha realizado acuse de recibo de que se recibe mediante el receptor, como un encabezamiento de referencia que se usa en la transmisión de los paquetes transmitidos posteriormente como un encabezamiento de referencia para usarlo el receptor para descomprimir los encabezamientos posteriores;

almacenar el receptor el encabezamiento del paquete actual, del que se ha realizado acuse de recibo para descomprimir los encabezamientos comprimidos de los paquetes transmitidos posteriormente; transmitir el transmisor paquetes posteriores usando el encabezamiento almacenado del paquete actual como un encabezamiento de referencia; y

descomprimir el receptor los encabezamientos comprimidos de los paquetes recibidos transmitidos posteriormente usando el encabezamiento de referencia almacenado para producir un encabezamiento completo que no está comprimido.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende:

detectar el receptor al menos un paquete perdido en los paquetes transmitidos posteriormente mediante comparación de los números de secuencia de paquetes transmitidos recibidos sucesivamente.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 2 o la reivindicación 3 que comprende:

determinar un número de paquetes perdidos entre un paquete recibido anteriormente inmediatamente y el paquete actual;

añadir el número de paquetes perdidos determinado a un número de paquete del paquete recibido anteriormente inmediatamente hasta un número del paquete actual para actualizar un número del paquete actual en una secuencia de transmisión de la pluralidad de paquetes; y

descomprimir un número de secuencia del paquete actual usando el número actualizado y descomprimir campos de información adicionales usando el encabezamiento de referencia almacenado.

5. Un método para hacer funcionar un transmisor que transmite a un receptor una pluralidad de paquetes conteniendo cada uno un encabezamiento, comprendiendo el método sincronizar la transmisión de encabezamientos comprimidos entre el transmisor y el receptor mediante:

transmisión de un paquete actual desde el transmisor al receptor que contiene información de que el transmisor está preparado para enviar paquetes transmitidos posteriormente en los que los encabezamientos en los mismos se han de comprimir en comparación con el encabezamiento contenido en el paquete actual, en donde el encabezamiento del paquete actual es un encabezamiento completo o un encabezamiento comprimido de primer orden;

recepción por el receptor de un paquete de acuse de recibo de que el receptor ha recibido el paquete actual; y en respuesta a recibir en el transmisor el paquete de acuse de recibo, enviar posteriormente paquetes transmitidos en los que el encabezamiento comprimido de los paquetes transmitidos posteriormente es un encabezamiento comprimido de segundo orden.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende:

almacenar el transmisor el encabezamiento del paquete actual, del que se ha realizado acuse de recibo de que se ha recibido mediante el receptor, como un encabezamiento de referencia que se usa en la transmisión de los paquetes transmitidos posteriormente como un encabezamiento de referencia para usarse mediante el receptor para descomprimir los encabezamientos posteriores; y

transmitir el transmisor paquetes posteriores usando el encabezamiento almacenado del paquete actual como un encabezamiento de referencia.

7. Un sistema que comprende:

un transmisor (18, 11, 12, 13, 15) configurado para transmitir una pluralidad de paquetes conteniendo cada uno un encabezamiento;

un receptor (12, 18, 11, 12, 13, 15) configurado para recibir la pluralidad de paquetes transmitidos; y en donde el transmisor está configurado para transmitir un paquete actual al receptor que contiene información de que el transmisor está preparado para enviar paquetes transmitidos posteriormente en los que los encabezamientos en los mismos se han de comprimir en comparación con el paquete actual, en donde el encabezamiento del paquete actual es un encabezamiento completo o un encabezamiento comprimido de primer orden, y el receptor está configurado para transmitir un paquete de acuse de recibo de que el receptor ha recibido el paquete actual; y

en respuesta a recibir en el transmisor el paquete de acuse de recibo, enviar posteriormente paquetes transmitidos en los que el encabezamiento comprimido de los paquetes transmitidos posteriormente es un encabezamiento comprimido de segundo orden.

8. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 7, en el que:

el transmisor está configurado para almacenar el encabezamiento del paquete actual, del que se ha realizado acuse de recibo de que se ha recibido mediante el receptor, como un encabezamiento de referencia que se usa en la transmisión de los paquetes transmitidos posteriormente como un encabezamiento de referencia para usarse mediante el receptor para descomprimir los paquetes posteriores;

el receptor está configurado para almacenar el encabezamiento del paquete actual, del que se realiza acuse de recibo como un encabezamiento de referencia, para descomprimir los encabezamientos comprimidos de los paquetes transmitidos posteriormente;

el transmisor está configurado para transmitir paquetes posteriores que contienen el encabezamiento comprimido de segundo orden usando el encabezamiento almacenado del paquete actual como un encabezamiento de referencia; y

el receptor está configurado para descomprimir los encabezamientos comprimidos de los paquetes recibidos transmitidos posteriormente usando el encabezamiento de referencia almacenado para producir un encabezamiento completo que no está comprimido.

9. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 8, en el que:

el receptor está configurado para detectar al menos un paquete perdido en los paquetes transmitidos posteriormente mediante comparación de números de secuencia de paquetes transmitidos recibidos sucesivamente; y

el receptor está configurado para descomprimir el encabezamiento de un paquete recibido inmediatamente después de un último paquete perdido en el tiempo usando un número detectado de paquetes perdidos y/o el encabezamiento de referencia almacenado.

1. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 9, en el que:

el receptor está configurado para determinar un número de paquetes perdidos entre un paquete recibido anteriormente inmediatamente y el paquete actual;

el receptor está configurado para añadir el número de paquetes perdidos determinado a un número de paquete del paquete recibido inmediatamente hasta un número del paquete actual para actualizar un número del paquete actual en una secuencia de transmisión de la pluralidad de paquetes; y

el receptor está configurado para descomprimir un número de secuencia del paquete actual usando el número actualizado y campos de información adicionales usando el encabezamiento de referencia almacenado.

11. Aparato (11, 12) que comprende:

un transmisor (12, 18, 13, 15) configurado para transmitir una pluralidad de paquetes conteniendo cada uno un encabezamiento a un receptor (12, 18, 13, 15), en el que el transmisor está configurado para transmitir un paquete actual al receptor que contiene información de que el transmisor está preparado para enviar paquetes transmitidos posteriormente en los que los encabezamientos en los mismos se han de comprimir en comparación con el paquete actual, en donde el encabezamiento del paquete actual es un encabezamiento completo o un encabezamiento comprimido de primer orden;

estando configurado el aparato para recibir desde el receptor un paquete de acuse de recibo de que el receptor ha recibido el paquete actual; y

en respuesta a recibir en el transmisor el paquete de acuse de recibo, enviar posteriormente paquetes transmitidos en los que el encabezamiento comprimido de los paquetes transmitidos posteriormente es un encabezamiento comprimido de segundo orden.

12. Aparato de acuerdo con la reivindicación 11, en el que:

el transmisor está configurado para almacenar el encabezamiento del paquete actual, del que se ha realizado acuse de recibo de que se ha recibido mediante el receptor, como un encabezamiento de referencia que se usa en la transmisión de los paquetes transmitidos posteriormente como un encabezamiento de referencia para usarse mediante el receptor para descomprimir los paquetes posteriores; y

el transmisor está configurado para trasmitir paquetes posteriores que contienen el encabezamiento comprimido de segundo orden usando el encabezamiento almacenado del paquete actual como un encabezamiento de referencia.

13. Un receptor (12, 13, 15) configurado;

para recibir desde un transmisor (18, 13, 15) una pluralidad de paquetes conteniendo cada uno un encabezamiento, en donde el receptor está configurado para recibir un paquete actual que contiene información de que el transmisor está preparado para enviar paquetes en los que los encabezamientos en los mismos se han de comprimir en comparación con el paquete actual, en donde el encabezamiento del paquete actual es un encabezamiento completo o un encabezamiento comprimido de primer orden; para almacenar el encabezamiento del paquete actual como un encabezamiento de referencia; en respuesta a la recepción del paquete actual, para enviar un paquete de acuse de recibo al transmisor que indica que el receptor ha recibido el paquete actual;

posteriormente para recibir un paquete transmitido posteriormente que tiene un encabezamiento comprimido de segundo orden; y

para usar el encabezamiento del paquete actual para descomprimir el encabezamiento comprimido de segundo orden del paquete transmitido posteriormente para producir un encabezamiento completo que no está comprimido.

14. Un receptor de acuerdo con la reivindicación 13, en el que:

el receptor está configurado para detectar al menos un paquete perdido en los paquetes transmitidos posteriormente mediante comparación de números de secuencia de paquetes transmitidos recibidos sucesivamente; y

el receptor está configurado para descomprimir el encabezamiento de un paquete recibido inmediatamente después de que un último paquete perdido en el tiempo se descomprime usando un número detectado de paquetes perdidos y/o el encabezamiento de referencia almacenado.

15. Un receptor de acuerdo con la reivindicación 14, en el que:

el receptor está configurado para determinar un número de paquetes perdidos entre un paquete recibido anteriormente inmediatamente y el paquete actual;

el receptor está configurado para añadir el número de paquetes perdidos determinado a un número de paquete del paquete recibido inmediatamente hasta un número del paquete actual para actualizar un número del paquete actual en una secuencia de transmisión de la pluralidad de paquetes; y

el receptor está configurado para descomprimir un número de secuencia del paquete actual usando el número actualizado y campos de información adicionales usando el encabezamiento de referencia almacenado.

16. Un método para hacer funcionar un receptor (12, 13, 15), comprendiendo el método:

recibir desde un transmisor (18, 13, 15) una pluralidad de paquetes conteniendo cada uno un encabezamiento, en donde la pluralidad de paquetes incluye un paquete actual que contiene información de que el transmisor está preparado para enviar paquetes en los que los encabezamientos en los mismos se han de comprimir en comparación con el paquete actual, en donde el encabezamiento del paquete actual es un encabezamiento completo o un encabezamiento comprimido de primer orden;

almacenar el encabezamiento del paquete actual como un encabezamiento de referencia;

en respuesta a la recepción del paquete actual, enviar un paquete de acuse de recibo al transmisor que indica que el receptor ha recibido el paquete actual;

recibir posteriormente un paquete transmitido posteriormente que tiene un encabezamiento comprimido de segundo

orden; y

usar el encabezamiento del paquete actual para descomprimir el encabezamiento comprimido de segundo orden del paquete transmitido posteriormente para producir un encabezamiento completo que no está comprimido.

17. Un método de acuerdo con la reivindicación 16, comprendiendo el método detectar al menos un paquete perdido en los paquetes transmitidos posteriormente mediante comparación de números de secuencia de paquetes transmitidos recibidos sucesivamente.

18. Un método de acuerdo con la reivindicación 16 o la reivindicación 17, que comprende:

determinar un número de paquetes perdidos entre un paquete recibido anteriormente inmediatamente y el

paquete actual;

añadir el número de paquetes perdidos determinado a un número de paquete del paquete recibido anteriormente

inmediatamente hasta un número del paquete actual para actualizar un número del paquete actual en una secuencia de transmisión de la pluralidad de paquetes; y

descomprimir un número de secuencia del paquete actual usando el número actualizado y descomprimir campos de información adicionales usando el encabezamiento de referencia almacenado.