与消息传送相关的设备和方法

专利名称：与消息传送相关的设备和方法
技术领域：
本发明涉及用于处理分布式系统中控制信令消息传送的设备，该 分布式系统包括多个发送节点和多个接收节点且实现控制信令通信 协议。本发明还涉及分布式系统中适于至少将具有给定语法的控制信 令消息发送到其他节点并实现控制信令协议的节点。
而且，本发明还涉及用于在实现控制面信令通信协议的分布式通 信系统中将控制面信令当前消息从第 一发送节点发送到第二节点的 方法。而且，本发明又涉及在分布式通信系统中在实现的控制面信令 协议的低传输层中在第二接收节点中从第 一发送节点接收控制面信 令当前消息的方法。
背景技术：
不同类型的分布式通信系统依赖于系统的子系统节点之间的数 据和控制信令。本文中采用节点表示任意节点或基站、移动台、客户 机/服务器、基站或更普遍性地发送方和接收方中的不同板。视具体系 统需求和系统设计而定，控制面信令实际中可能构成性能瓶颈。在本 领域中公知的是通过改进硬件(例如通过使用更高总线速度或通信信 道，例如以共享存储器接口更换串行接口或为控制信令设计更优化的 协议)来最大可能限度地防止或减少此类并瓦颈的负面影响。
但是出于不同原因(例如压低成本或不增加复杂性等)提供任何 硬件修改并非总是可行的或甚至是非期望的。处理控制面信令上增强 的要求或避免瓶颈的出现的唯一途径则是，优化或修改通信协议或执 行通用的软件优化，这通常是不够的。但是，许多分布式通信系统非 常复杂，例如无线电基站、服务器/客户机数椐库系统等，并且优化通信协议可能非常困难且涉及高成本，它还可能影响许多其他系统组件 而作为整体地影响到系统设计。非常重要的还有，控制面信令是稳定 且很好测试的，才能确保系统的可靠且稳定表现。实际中，修改控制 面通信协议的设计可能涉及到重新设计通信系统的主要部分，并且如 上所述，潜在地影响许多系统组件，因为控制面通信协议通常是系统 中包含的许多组件所通用的。
在目前公知的系统中，通常发送大量冗余度或高度冗余度的信 息，这意味着可用的控制面信令带宽未有效率地被利用并且容易导致 瓶颈。

发明内容
因此所需要的是一种设备(arrangement)，其可用于最大限度地避 免瓶颈或可用于与目前公知的系统中相比大大地减少并瓦颈的出现。
还需要一种可用于优化控制面信令的设备。而且，还需要一种可 用于优化为控制面信令提供的带宽的利用率的设备。更具体地来说， 需要一种可用于实现上述目的而不影响已使用的协议或无需修改已 使用的协议更无需创建新的信令协议的设备。更具体地来说，需要一 种可用于优化控制面信令并以有效率的方式节省带宽以及可用于最 大限度地避免瓶颈而无需影响所涉及的组件的设备。更具体地来说， 需要一种无需任何硬件修改或尤其无需任何实质性的硬件修改的上 述设备。还需要一种可用于实现上述一个或多个目的且可以应用于非 常复杂的系统的设备。还需要一种设备，易于安装和实现，且灵活而 不昂贵。
更具体地来说，需要一种无需对系统的任何重新设计或至少无需 对系统的任何重要部分进行任何重新设计的上述设备。更具体地来 说，需要一种可用于大限度地避免发送冗余度信息的设备。
还需要一种最初引述的可用于实现一个或多个上述目的的节点。 具体来说，需要一种作为发送方的节点或作为接收方的节点，更具体来说需要一种作为发送方和接收方的节点。本文中采用节点表示任何 发送或接收节点或装置(例如基站中的板)、客户机服务器、移动台、
Web服务器(任何服务器)等或更普遍性地表示发送/接收子系统。一 个节点内的通信则是子系统之间的通信。但是，应该注意，此概念节 点不应以下文论述的语法树中的节点(也表示为节点或语法数节点) 来配置。
还需要一种最初引述的可用于实现一个或多个上述目的的方法。 因此，提供一种最初引述的设备，在该设备中，至少多个所述发 送节点包括用于基于多个标准之一确定或选择要压缩或可以压缩哪 些消息的消息压缩选择部件；用于压缩所选的消息的消息压缩部件， 其中所述消息压缩部件适于使用控制信令协议的语法来进行压缩；用 于利用唯一标识至少指定要压缩的消息的唯一标识指定部件；以及消 息信息存储部件(例如高速緩存)，但是还有任何其他适合的存储部 件，例如包括其中根据类型，即根据消息的类型、依据所述指定的唯 一标识来将消息排序的表；以及用于识别所述存储部件中存储的相同 类型的先前消息的消息识别部件；以及用于确定相同类型的一个或多 个先前消息与当前消息之间的一个或多个差部分的消息区分部件。仅 将当前消息与所选的先前消息之间的一个或多个差部分与所述所选 的先前消息的唯 一标识作为压缩的当前消息来发送。
具体来说，至少作为发送节点的节点包括唯一标识指定部件，该 唯一 标识指定部件包括用于利用唯一 标识至少指定要压缩的消息的 唯一标识计算部件，由此唯一标识具体包括散列值。具体来说，存储 部件还包括用于确定和存储消息类型描述信息并将消息的唯一标识 链接到类型和消息类型描述的部件，其中该消息类型描述信息基于消 息的语法。
更具体来i兌，至少作为发送节点的节点包括用于计算相同类型的 一个或多个先前消息(优选地存储部件中的相同类型的所有消息)与 当前消息之间的差(difference)的计算部件。具体来说，提供标准定义部件以用于给出或维持有关要用来计算差的哪些先前消息的标准，更 具体来说，该标准定义部件是可控制的。在一个实施例中，当标准祐二 满足时不再计算任何其他差。或者，搜索以查找"最佳"的最小差。 更具体地来说，标准定义部件至少包括与确定可接受的差的量和/或类 型相关的标准，即以便选择或确定哪个先前消息应该用作先前消息， 仅允许将差与先前消息的唯一标识关联而形成要发送到接收节点的 压缩当前消息。
具体来说，标准定义部件包括适于选择优选的先前消息的先前消 息选择部件。更具体地来说，优选的先前消息是其与当前消息之间差 最小的消息。例如可以使用字节的大小作为差的大小的量度。应该明 确的是其他标准也是可能的。
在一个有利的实施例中，发送节点还用作接收节点。这样，它包 括重构部件，该重构部件用于使用消息信息存储部件中的信息通过实 现从发送节点接收的压缩消息中包含的唯一标识来将接收的压缩消 息映射到对应的先前消息。具体来说，当作为接收和/或发送节点时， 它包括用于判定或确定有关接收的消息的信息是否要存储在消息信 息存储部件中或何时将其存储在消息信息存储部件中的消息存储判 断部件。
在具体有利的实现中，消息区分部件包括用于基于当前消息和一 个或多个先前消息的语法表示来执行消息差计算的差计算部件。
在一个优选实施例中，为了进行消息压缩/解压，在通信协议的较 高级协议层与传输层之间引入特定消息层，以便将消息压缩/解压透明 地结合到现有计算系统中。
具体来说，接收和/或发送节点包括无线电基站、例如无线电基站
中的板的板、移动台、服务器、Web服务器、客户机等。
为了解决上文引述的一个或多个问题以及实现本发明的一个或 多个目的，还提供一种最初引述的分布式通信系统中的节点。在本说 明书中，上文已经论述了节点的含义，因此节点应该广义地来解释。该节点包括控制信令消息压缩部件，基于一个或多个标准确定或 选择要压缩哪些消息的消息压缩选择部件。所述压缩部件适于使用控 制信令的语法来压縮所选的控制信令消息。它还包括用于为要存储在 消息信息存储部件中的消息提供唯一标识的消息唯一标识指定部件 以及包括例如表的消息信息存储部件，在该表中，根据消息类型通过 指定的唯一标识将消息排序，并将每个消息链接到消息类型描述。即， 唯一消息类型，但是一方面根据(例如第一)消息类型来执行排序， 另一方面根据指定的唯一消息ID来执行排序。本文中"第一"和"第 二"仅是作为非限制性示例来给出的。而且，还优选地提供用于识别 相同类型的消息的消息识别部件，以及用于确定当前新消息与相同类 型的多个先前消息之间的一个或多个差部分的消息区分部件。如果满 足一个或多个给定标准，则它还适于以压缩消息的形式发送当前消 息，其中压缩消息仅包含差部分和所选的先前消息的唯一标识。
在一个具体实施例中，消息选择部件包括选择算法。该算法可以 是静态的，但是它也可以是动态的。优选地，存储部件包括例如适于 仅保存给定数量的消息或将消息保存给定时间段或基于这两个标准 保存消息的高速H存。在非常特别的实施例中，还可以这样构造它， 它将某种类型的消息保存给定时间段或保存一个或多个其他类型的 给定数量的消息或可以根据其他标准保存消息。还可以将所有消息保 存给定的时间段。
具体来说，标识指定部件包括用于为每个消息计算散列值的唯一 标识计算部件。具体来说，所述消息类型描述基于消息语法，所述存 储部件包括用于将每个消息链接到消息类型描述的部件。
具体来说，消息类型描迷指定消息包含哪种或哪些类型的参数， 以及可选地指定提供或发送这些参数的一个或多个顺序，或指定所述 参数的允许(或禁止)值。消息区分部件具体来说包括用于计算当前 消息与相同类型的至少给定数量的先前消息或计算当前消息与相同 类型的先前消息之间的差的计算部件。纟是供标准定义部件，该标准定义部件适于给出/维持有关确定是否可以将消息作为压缩的消息发送 所需的差的量和/或类型的标准。具体来说，如果满足给定标准，贝'j将 差添加到所选的或优选的先前消息的唯一标识中，并将该消息作为压 缩的消息发送，其中压缩的消息包含差和先前消息的唯一标识。该标 准还可以涉及例如应该对多少消息计算差，由于发现可接受的差等何 时将停止计算。
在一个具体实施例中，所选的或优选的先前消息是与当前消息差 异最小(即其中差最小)的消息之一。
在有利的实施例中，节点还包括消息重构部件，以〗更还能够处理 压缩消息的接收。因此，所述消息重构部件包括用于检测接收的压缩 消息以及使用所述消息信息存储部件将差和唯一标识映射到适合的 先前消息并将差添加到发现的先前消息中的识别和解压部件。
本发明还公开一种用于在实现控制面信令通信协议的分布式通 信系统中将控制面信令当前消息从第 一发送节点发送到第二节点的
方法。该方法包括如下步骤基于多个给定判断标准确定或选择消息 是否可压缩；如果不可压缩，则发送该消息；如果可压缩，则确定该 消息的唯一标识；确定该消息的类型；将该消息与唯一标识、消息类 型和消息描述一起存储在消息信息存储部件中；确定消息信息存储部 件中是否有与当前消息类型相同类型的先前消息相关的任何项；如果 没有，则发送该消息，如果有，则计算当前消息与相同类型的一个或 多个先前消息之间的差；基于给定的选择标准选择最接近的先前消息 或优选的先前消息；生成包含最接近的先前消息的唯一标识和当前消 息与所选最接近的或优选的先前消息之间的差的压缩消息，并发送该 压缩的消息。
判断标准具体由判断标准机制来给出，并且可以包含可压缩消息 类型的列表。判断标准机制还可以基于声明所有消息是可压缩的标 准。判断标准机制可以包括用于基于例如长度和/或类型来确定消息是 否可压缩的动态或静态算法。在一个有利的实现中，确定唯一标识的步骤包括计算散列值， 所述散列值唯一地定义消息。而且，生成压缩消息的步骤有利地包括 使用控制面信令的语法来提供消息描述。
计算差的步骤也有利地包括使用包含编号节点的语法树表示消 息；基于所述编号节点使用重写方案来表示差并根据差和先前消息来 重构消息。当前消息与先前消息之间的差计算将导致对语法树的运算 序列，这些运算将第一当前消息变换成第二压缩消息。该序列构成差。
而且，本发明还提出 一种用于在分布式通信系统中在实现的控制 面信令协议的低传输层中在第二接收节点中处理来自第 一发送节点 的控制面信令当前消息的接收的方法。该方法包括如下步骤接收当 前消息；确定该消息是否被压缩，如果被压缩，则确定压缩消息中包 含的唯一标识；使用唯一标识查找对应的先前消息，具体来说使用消 息信息存储部件来进行查找；使用先前消息和接收的差基于消息信息 存储部件中的基于语法的消息描述的使用将压缩的当前消息解压；基 于预定标准确定是否要将当前解压的消息存储在消息信息存储部件 中，如果不要存储，则将当前消息发送到更高协议层；如果要存储， 则确定当前消息的唯一标识，并将该消息与消息类型和唯一标识一起 存储在消息信息存储部件中，并将当前消息传递到更高协议层。
要求的是接收节点包括消息信息存储部件，其中与发送节点类 似，根据消息类型和唯一地定义每个消息的唯一标识存储并组织先前 消息，或当节点作为发送方和接收方时，可以使用同一个消息信息存 储部件来同时实现压缩和解压。


下文将以 一 —限制性方式参考附图进一 步描述本发明，其中 图1是根据本发明的设备或系统的示意框图，该设备或系统包括 具有控制信号消息传送处理部件的发送节点和接收节点。
图2是说明其中实现本发明概念、作为发送方和接收方的节点的示意框图。
图3示出根据本发明实现消息压缩的系统中的信令序列的示例。 图4示出计算和应用差异消息(也称为德尔塔消息)的示例。
图5示出根据本发明概念的节点中实现的存储部件的一个示例。 图6图示通过将附加的消息堆栈层引入到已使用的信令协议中来 透明地结合在现有分布式计算系统中实现的消息压缩。
图7是图示作为发送节点的节点中的步骤流的一个示例的流程图。
图8是图示作为接收节点的节点中的过程的一个示例的流程图。 图9是图示对应于与冗余度成函数的节省和给定消息长度的模拟 结果的示意图。
图10图示在给定信息元素长度的情况下20%节省的消息长度和 冗余度。
具体实施例方式
图1示意性示出包括发送方或发送节点IO和接收方或接收节点 20的设备50或系统。在此非常简化的框图中，假定发送节点10设置 成能够发送压缩消息，而假定接收节点20设置成能够处理压缩消息 的接收。本发明概念适用于一个方向或两个方向，当然出于"i兌明本发 明概念的目的，包括这样的实施例，其中节点仅能够分别作为发送节 点或接收节点。但是，大多数节点能够处理压缩，也能够处理解压。 此类节点在图2中筒化图示，以便下文进行更透彻地论述。
应该明确的是，本文采用节点表示能够作为向其他节点发送的发 送方的节点和/或作为从其他节点接收的接收方的节点，但是也能够作 为其中节点"子系统"或作为"子节点"的节点之间能够进行发送和 /或接收所在的节点。
应该明确的是，图1所示的节点绝非完整的，它们^5U又包括本发 明概念所需的那些部件；出于简明的原因，而且因为发送和接收节点可能属于多个不同类型，所以未示出发送节点或接收节点中通常包括 的其他特性或部件。
因此，发送节点IO在本文中包括消息压缩选择部件11，消息压 缩选择部件11例如可以包括动态或静态选择算法以选择可能更易于 压缩的或应该压縮的消息。这可以基于一个或多个标准。这些标准一 般与消息长度相关，并且也可能与消息的冗余度相关。还可以将所有 消息选为可压缩的，并且唯一的实际标准是消息信息存储部件13中 是否有任何其他相同类型的消息等，下文将对此进行更透彻地解释。 但是，通常选择具有高冗余度的长消息。如果将消息视为容易压缩或
选为可压缩消息，则消息唯一标识指定部件12适于为该消息计算唯
一标识。(还可以为所有消息计算唯一标识，而无论它们是否是可压 缩的，但是构成不应纟皮排除掉的次优解决方案。)在优选实现中，计
算能够唯一地标识每个消息的散列值，并将散列值用作消息ID。
然后将进入的可压缩消息(或还有其他消息)存储在消息信息存 储部件13中，消息信息存储部件13适于根据类型将这些消息排序。 然后使用计算的唯一标识(优选地为散列值)作为消息ID,这些消息 依据消息ID存储在消息信息存储部件13中。消息信息存储部件13
(例如包括表)还将每个消息链接到基于消息语法的消息类型描述， 基于消息语法的消息类型描述指定如何构建消息，例如连同参数类型 和其允许的值、参数的顺序、极限等一起发送的所有参数，也称为消 息主体。消息存储判断部件可以作为单独部件(未示出)来提供，或 可以任何适合的方式提供结合在消息信息存储部件13中的消息存储 判断部件，以便能够构建消息信息存储部件13的表。
发送节点IO还包括消息识别和区分部件14。本文中识别意味着 识别消息的类型，本文中区分意味着确定消息与相同类型的先前消息 之间的差。为了执行这些步骤，需要消息识别和区分部件14与消息 信息存储部件13协同工作，即查找与当前消息相同类型的消息。对 于一个或多个查找到的消息的至少 一些，可以计算存储的消息与要发送的当前消息之间的差。可以设置不同的差标准来确定对哪些先前消 息计算该差或对多少先前消息计算该差。而且，根据给定标准，它选 择这些消息的其中之一作为最接近消息或优选消息。通常，它是与当 前消息差异最小的消息，当然还可以实现其他标准，例如如果发现消 息且差不超过给定值，则可以将此类消息选为优选消息，或如果差落 在给定极限之下，则可以将其用作优选消息等。因此，如果发现优选 消息，例如如果差足够小的计算的差(通过包括或构成区分部件的部 件计算该差)，则将计算的差附到对应的消息唯一标识，即消息信息 存储部件13中发现的优选的先前消息。
本文中实质上将消息压缩部件15视为从识别和区分部件中提取 差并从消息信息存储部件13中提取唯一标识的组装部件。这仅仅是 所作的概念区分，消息压缩部件也可以视为与消息识别和区分部件14 通信或包括消息识别和区分部件14且可能还与消息信息存储部件13 通信的消息压缩部件15,消息信息存储部件13优选地是高速緩存， 当然它还可以是某种其他存储部件。
然后将由此压缩的消息转发到发送部件16，以便将其发送到例如 可以是接收子系统的接收节点。因此，将所选的先前消息的唯一标识 与计算的差构成的压缩的消息MSGe。mp发送到接收节点20。
在此非常筒化的实施例中，假定接收节点20仅釆用接收节点的 功能，因此附图中仅示出支持这种功能所需的部件和功能。因此，接 收节点20包括从接收部件21接收消息的压缩检测部件22。本文4叚定 压缩检测部件适于检测消息是否被压缩。在备选实现中，消息可以直 ^接到达消息重构部件24，在消息重构部件24中，如果确定它不是压 缩的消息，则仅仅转发该消息。但是，在本具体实施例中，z假定消息 重构部件24包括用于利用与参考发送节点IO论述的那个相似的消息 信息存储部件23来使用唯一标识查找先前消息并将差添加到所述先 前消息中的部件。
优选地，接收设备还包括存储判断部件25，用于确定是否应该将新重构的消息存储在消息信息存储部件23中的相关类型下。还可以 使用它来确定是否应该将接收的未压缩消息存储在消息信息存储部 件23中。或者存储所有消息。许多变化均是可能的。但是，如果存 储判断部件25判断要存储该消息，则它需要与唯一标识指定或计算 部件26通信，唯一标识指定或计算部件26类似于发送节点10的消 息唯一标识指定部件12。可以将解压或重构的消息依据唯一标识存储 在消息信息存储部件。如上所述，该过程适用于两个方向或仅一个方 向。
图2非常简化示出作为发送节点和接收节点(RX/TX)的节点30。 仅图示根据本发明为发il/接收目的而执行压縮/解压所需的部件或功 能。因此，如图1所示，该节点包括用于选择是否应该将适于压缩的 消息压缩的消息压缩选择部件31。当描述此附图时， 一般指示图1的 描述。发送/接收节点30还包括用于检测进入的消息是否被压缩的压 缩检测部件32。该节点包括对于接收功能和发送功能是相同的或基本 相同的消息信息存储部件33。它们与存储判断部件37通信，该部件 与图1的存储判断部件25相当。提供用于唯一标识指定的共用部件 36,当然它以相同方式工作，而无论它是用于将ID指定给要存储的 解压的消息还是要存储的任何消息。与前面的实施例一样，唯一标识 指定部件36与压缩/解压部件34通信，这里如参考图l论述的，压缩 /解压部件34也与消息识别和区分部件35通信。这里^f又将它们示为一 个部件，只是具有两种不同功能。如果节点作为接收方，则将解压的 消息发送到通信协议的更高层，而如杲它是消息发送节点，则经由通 信堆栈的较低层将该消息发送到接收节点。
消息识别和区分部件40具体包括差计算部件。优选地，差计算 基于消息的语法树表示。对语法树中的节点进行编号，并使用重写方 案来表示差以及根据差和先前消息重构消息。为了进行差计算和重 写，定义了对语法树的如下操作操作这里重写节点(NID， replacement);这里NID表示节点ID,即节点地址。操作描述以replacement置换引用节点NID的内容。操作删除节点(NI)D描述 删除节点NI.D操作添加节点(NI,D内容)。描述在节点NID之后 /之下添加包含内容的节点。
为了实现最小化，具体应该通过短数字码来标识差操作的大小， 例如重写=1，删除=2,添加节点=3。应该明确的是这仅仅涉及一 个具体示例。当然就表示方式而言，还有其他可能性。操作需要引用 语法树表示的节点。在一个具体非限制性实现中，使用二维寻址方案， 其中第一维是深度(例如根节点以1开始，添加的每级子节点递增1 )。 第二维可以是特定级上所有子节点的从左到右的编号。对子节点从左 到右排序必须是确定的且得到消息语法支持，这在实际情况中具体表 示对消息的信息元素排序。但是应该明确的是本发明并不局限于此类 编号方案，而其他编号方案也是可能的。
应该明确的是上文定义的操作需要 一 种标识消息的内容的明确 方式，即需要一种寻址语法树中的节点的方式。
首先，参考图3，示出在发送端(这里包括客户机分配器，例如 基站中的板)与接收端(这里包括服务器接收器，例如它可以是基站 中的板)之间的具有消息压缩的信号流情况。这里假定消息1 (例如 类型B的CarConfigure )进入客户机分配器中，1 。这里假定它是不可 压缩的消息或它是给定类型的第一个消息等；附图仅旨在示出将消息 CarConfigure发送到服务器接收器，2。执行必需的动作，3。在发送 方中，计算散列值，这里例如唯一标识ID-2347,并且执行存储操作， 其中将一个或多个消息的ID和类型存储在存储部件中，4。同时或稍 后在接收端上执行相同的操作，5。
在后一种情况中，假定类型B的新消息或当前消息到达客户机分 配器，6。该消息表示为CarConfigure'。然后在客户机分配器中，计算 都是类型B的第一消息MSG1与当前消息之间的差，7。如上所述将 计算的差与消息1的唯一标识一起发送到il良务器接收器，8,即^sf ID = 2347、差(CarConfigure-CarConfigure')的压缩的当前消息。在接收端上，查询消息ID = 2347，并在存储部件中找到消息MSG 1 。 通过将该差添加到消息1，即CarConfigure来计算当前消息，9。然后， 执行相应的动作，这里是configure car, 10。
图4示出用于计算和应用差消息(下文也称为德尔塔消息)的示 例。从上向下(第一坐标)和从左向右(第二坐标)寻址节点。这里 消息是Car—Configure (nWheels = 4, mirrors = 2;, [left = electric, center =manual], speed = 200)。计算的新消息(附加有差或德尔塔消息)将 是CarConfigure (nWheels = 4, mirrors = 3; [left = electric, center = manual, right = electric], speed = 240)。这里《急尔i荅消息是delta—message (ID = 2347, add Node(3,3 right = electric), rewrite Node (2, 2, 240))。
如上文引述的，存储的消息或先前消息具有标识2347。
消息语法常常限制消息中允许参数的范围。此类参数范围可以用 于生成消息元素的码书，并因此减少传输参数所需的字节数。可以利 用此来将传输的差消息的大小减至最小。还可以将这一点应用于无需 差计算的消息发送。
图5非常简化地示出例如高速緩存的消息信息存储部件的示例。 在存储部件中，对于一个消息，可以存储该消息的唯一消息标识(例 如计算的散列值)、该消息的类型以及消息主体。在附图中，给出示 例，其中消息类型CarConfigure具有唯一标识0xAF3E和OxAB44, 消息类型CarDrive具有唯一标识OxCEFD以及另一个消息类型具有 唯一标识0xCEF5。消息主体包含消息参数。有利地，根据本发明概 念的压缩消息机制透明地结合到现有分布式计算系统中。为了实现这 一点，可以在其中将消息处理到较低传输层(对照图6A)的较高协 议层与传输层、较低层协议之间引入附加的消息传送堆栈层。即，在 较高层协议与较低层协议之间引入协议层消息压缩器/消息解压器。透 明结合具有如下优点，它将对现有系统设计的影响减至最小，并允许 后期结合，例如在性能优化期间实施结合。因为可以在现有系统中引 入该概念，所以这非常有利。但是，还可以在系统设计级对其予以考虑并在系统设计级引入，即从开始就实施本发明概念。这使得本发明 概念可广泛地应用，并易于实施，并且它无需更换整体系统或系统组 件即可利用本发明的概念。
本发明概念对于具有相当大量的复杂控制面信令的应用，尤其在 通信带宽是限制因素的状况下非常有利。作为可以给定的示例，基于
无线广域网的Web服务、例如3GPP (第三代伙伴关系项目)。Web 服务使用在HTTP上传输的基于XML的协议以便在例如移动台与应 用或数据库服务器之间进行交互。即使Web服务常常将控制面信令与 数据业务混合在一个消息中，仍存在纯的或占主导的控制面信令的情 况，例如装置的远程配置或装置API (应用程序编程接口 )导出到远 程装置等。3G网络中的带宽是非常稀有的资源，而今天的移动装置 通常具有存储器和MIPS两方面的大量计算资源。这是可能在不久将 来更为加剧的缺口 。在此类情况中引入本发明概念将使得通过空中接 口的所需带宽显著减少，尤其是XML数据协议具有非常大进行信号 压缩的潜在性。例如，基于Web服务的移动应用可以经由某种无线连 接(例如3G基于分组的服务)来访问服务器。该访问包括命令(例 如对数据库服务器的搜索命令)和数据传输(例如检索的搜索结果的 传输)。可以将本发明概念应用于命令的发送/接收，以及搜索命令可 能例如随时间推移且新搜索是先前搜索的修改时而成为多余的。即可 以为移动装置和远程数据库来实施本发明概念。
其他可能应用是在无线电基站中。无线电基站是复杂的分布式系 统，其子系统之间有非常大量的控制面信令。尤其是无线电链路的配 置信号常常携带许多参数，大多数参数在随后信号之间不会改变。本 发明概念可以在此情况中提供相当大的带宽节省。
在图6B中所示的一个实施例中，消息压缩结合到第3层控制面 信令的发送堆栈中消息压缩的透明结合、较高层级、第3层，而较 低层是主处理器的第2层，它用于发往发射器和接收器板的信令中。 用户数据流通常不适于本发明概念的应用。图7是描述本发明的接收概念的流程图，其中提出通过保持子系 统所见的现有协议不变而引入信号流的基于语法的压缩(信号流的基 于语法的压缩对于发送和接收系统组件是透明的)来改进控制面信令 性能的方法。本发明实际基于如下观察，对于较大系统，控制面信令 常常通过某种语法来管理，处于设计规则和设计鲁棒性的原因，传送 的信息常常是冗余度且重复的。因此，根据本发明，使用控制面信令 的语法来压缩控制面信号，并构建信号高速緩存(例如)以便能够发 送较短差或德尔塔信号而非发送完整的信号。而且，优选地，使用动 态或静态选择算法来选择可能适于压缩的消息，或因为例如带宽节省 高而压缩是有利的消息。
因此，在图7中，假定在作为发送节点的节点中接收到消息，100。 假定该消息表示当前消息。然后确定要传送的该消息是否是可压缩 的，101。这可以通过不同方式来实现。在一个实施例中，将所有消 息视为可压缩的。还可以提供一个列表，其中说明哪些消息类型是可 压缩的。而且，还可以使用算法来基于例如长度和/或类型来选择可压 缩消息。但是，如果确定该消息是不可压缩的，则将当前消息作为常 规消息来发送，101A。但是，如果确定消息是可压缩的，则为该消息 指定唯一标识，102,在此具体实现中，为该消息计算散列值。将该 消息(即当前消息)与唯一标识(例如散列值)、消息类型和消息信 息或消息主体一起存储在消息信息存储部件中，103。然后确定当前 消息类型是否已经存在于消息存储部件中，104,即存储部件中是否 已存储有相同类型的一个或多个消息。否则，按原样发送该消息， 101A。但是，如果有与当前消息相同类型的消息，则计算当前消息与 此已存在消息(也表示为先前消息)之间的差，105。这可以通过不 同方式实现，可以计算当前消息与所有此类先前消息之间的差，或可 以给出某些具体标准，由此如果发现差且差足够小，则不再执行任何 计算等。在任何情况中，以某种方式选择先前消息，106,例如，选 择与当前消息差最小的先前消息，即最接近的先前消息。然后以最接近的先前消息或优选消息的唯一标识和计算的差的形式构建压缩的 消息或德尔塔消息，107。然后，将以此方式组装的当前消息作为压
缩的消息或德尔塔消息来传送，108。
图8是以示意图示出用于消息解压(即将接收节点中接收的消息 解压)的过程的流程图。因此，假定从较低层接收到当前消息，201。 然后确定或检测该消息是否是压缩的，202。如果它不是压缩的，则 确定是否要将其存储在消息信息存储部件中，206，然后将当前消息 转发到较高层207。如果确定消息M缩的，则在压缩的德尔塔消息 中查找唯一标识，203，然后使用唯一标识，利用先前或基消息和压 缩的当前消息中包含的差来计算原始(未压缩的)当前消息，205。 然后优选地，确定是否要将当前消息存储在消息信息存储部件中， 206。如果不存储，则将其传递到较高层，如果要存储，则计算散列 值，并将组装的当前消息与散列值、类型和消息主体一起存储，206A。 然后发送该消息。用于决定是否要存储消息的标准可以是许多不同类 型的，可以根据发送方的请求或算法参数来存储消息。例如，可以给 出一个数字来指示要存储多少个消息，例如可以存储最新的100个消 息等。应该明确的是，本发明概念可以通过多种方式来改变，对于选 择可压缩性或存储在存储部件中等可以使用不同的标准。
上文描述的过程显著地减少与发送和接收控制面信令相关的负 荷，但是在发送和接收子系统中添加了存储器和CPU时间消耗处理步 骤。这意味着，有利地，可以提供根据经验或动态地选择哪些消息要 通过本发明概念处理，以及需要提供或考虑提供可用于消息高速緩存 的存储器。 一般来说，消息携带的参数越多，则优化的潜力将越大。 可以将消息高速缓存的大小设定为仅保存每种类型的 一个或几个不 同的消息。而且，如果计算能力和存储器可用^f旦是通信容量(例如经 由空中接口)有限，则本发明的概念潜在地非常有效率。但是，也可 以将其他因素纳入考虑或不考虑其他因素等。
图9是图示简单模型的模拟结果的示意图，其中示出与冗余度成函数关系的节省和100字节的消息长度的信息元素(IE)长度。这里 假定消息的开销是4字节，写命令的开销是每个命令2字节。正如可 以见到的，节省随着冗余度的增加而增加。
图10示出冗余度对比消息长度，以便在消息发送中达到20%的 节省。 一般来说，消息压缩的可能性或获益随着消息长度的增加而显 著增加。在图10中，示出对应于4字节的信息元素长度的消息长度 和冗余度。 一般来说，压缩较长消息比压缩伞支短消息获益远远更大。
在优选实现中，提供存储部件或具体地提供高速緩存来实现一致 性，这意味着？ 1入确保发送端与接收端上的高速緩存一致性的机制。 而且，在有利的实现中，还提供错误处理机制以便处理非期望的高速 緩存不一致的情况。
而且对于不同的计算，计算活动可能相对于将计算的差信息的大 小减至最小来得更为重要。
应该明确的是，本发明可以通过多种方式进行更改，并可以应用 于不同类型的发送方和接收方，以及可应用于单向的或双向的。而且， 它可以通过多种不同方式使用不同算法和存储部件来实现，并且可以 基于不同标准来选择可压缩性以及现在最接近的消息等。另外在其他 方面，本发明不限于明确图示的实施例，而是可以在所附权利要求的 范围内以多种方式进行更改。
权利要求
1. 一种用于处理分布式系统中的控制信号消息传送的设备(50)，所述分布式系统包括多个发送节点(10；30)和多个接收节点(20；30)且实现控制信令通信协议，其特征在于，至少多个所述发送和/或接收节点(10；20；30)包括用于基于一个或多个标准确定或选择要压缩哪些消息的消息压缩选择部件(11；31)；用于压缩所选的消息的消息压缩部件(15；34)，所述消息压缩部件(15；34)适于使用所述控制信令的语法来进行压缩；用于以唯一标识至少指定要压缩的消息的唯一标识指定部件(12；26；36)；消息信息存储部件(13；23；33)，例如缓存，其中根据类型、依据所指定的唯一标识将至少一些消息排序；用于识别相同类型的先前消息的消息识别部件(14；35)；以及用于确定相同类型的一个或多个先前消息与当前消息之间的差部分的消息区分部件(14；35)，并且所述发送和/或接收节点(10；20；30)适于发送和/或接收作为压缩消息的所述当前消息，所述压缩消息仅包含所选或优选的先前消息与所述当前消息之间的差部分和所述所选或优选的先前消息的唯一标识。
2. 如权利要求l所述的设备，其特征在于， 所述唯一标识指定部件(12; 26; 36)包括用于计算包M列值的唯一标识的标识计算部件。
3. 如权利要求1或2所述的设备，其特征在于， 所述消息信息存储部件(13; 23; 33 )还包括用于基于消息语法确定并存储消息类型描述信息以及用于将每个消息链接到此消息类 型描述的部件。
4. 如前面权利要求中任一项所述的设备，其特征在于， 所述消息区分部件(14; 35)包括用于计算任何或给定的先前消息与要发送的当前消息之间的差的计算部件，并且提供标准定义部件 用于给出或维持一些标准，所述标准与允许作为压缩消息发送的差的 量和/或类型有关。
5. 如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述标准定义部件是可控制的，当发现满足所定义的标准的差 时，不再计算差，或选择与所述当前消息之间的差满足给定的要求的 先前消息。
6. 如权利要求4或5所述的设备，其特征在于， 所述标准至少包含差量标准，所述差量标准指示允许仅将所述差附着于先前消息的唯一标识来作为压缩消息发送的一个或多个标准。
7. 如权利要求6所述的设备，其特征在于， 所述标准包含差量极限，低于所述差量极限的所述差^皮允许附着于先前消息的唯一标识来作为压缩消息发送。
8. 如权利要求4-7中任一项所述的设备，其特征在于，用于确定所述当前消息与至少 一 些先前消息之间的差的所述消 息区分部件(14; 35)适于选择优选的先前消息，所述至少一些先前 消息的类型与所述当前消息的类型相同且与之相关的信息-波存储在 所述消息信息存储部件(13; 23; 33 )中。
9. 如权利要求8所述的设备，其特征在于， 所述优选的先前消息是与所述当前消息之差为最小的消息。
10. 如前面权利要求中任一项所述的设备，其特征在于， 所述设备还包括至少在接收节点(20; 30)处提供的消息重构部件(24; 34)，用于通过利用所述消息信息存储部件(13; 23; 33) 中的信息将接收的唯一标识映射到对应的先前消息并将所接收的差 添加到所述先前消息来将接收的压缩消息解压。
11. 如权利要求10所述的设备，其特征在于， 所述设备包括消息存储判断部件(25; 37)，用于确定何时或是否要将有关消息的信息存储在所述消息信息存储部件中。
12.如前面权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述消息区分部件(14; 35)包括差计算部件，用于基于当前消 息和一个或多个先前消息的语法表示来执行消息差计算。
13.如前面权利要求中任一项所述的设备，其特征在于， 为了进行消息压缩/解压，在所使用的通信协议的较高级协议层与 传输层之间引入特定消息传送堆栈层，以便将消息压缩/解压透明地结 合到现有计算系统中。
14. 在无线电基站、无线电基站和移动台或客户机/(Web)服务 器系统中使用如权利要求1-13中任一项所述的设备或发送节点和接 收节点作为接收方和发送方。
15. —种分布式通信系统中的节点(10; 30)，适于至少作为将控 制信令消息发送到其他节点并实现控制信令协议的发送节点，其特征在于，所述节点包括控制信号消息压缩部件(15; 34);用于基于一个 或多个标准确定或选择要压缩哪些消息的消息压缩选择部件(11;31 )， 所述消息压缩部件(15;34)适于使用所述控制信令的语法来压缩所选的 控制信号消息；用于为要存储在消息信息存储部件(13; 33)中的消 息提供唯一标识的消息唯一标识指定部件(12; 36)，所述消息信息 存储部件(13; 23)包括表，在所述表中根据消息类型通过所指定的 唯一标识对消息排序，其中每个消息链接到一个消息类型描述，并且还提供消息识别部件和消息区分部件(14; 35)以用于识别与当前消 息类型相同的消息，并用于确定当前新消息与相同类型的多个先前消 息之间的差部分，以及所述节点适于在满足一个或多个给定标准的情 况下作为压缩消息发送当前消息，所述压縮消息仅包含所述当前消息 与所选的先前消息之间的所述差部分和所述所选的先前消息的唯一 标识。
16. 如权利要求15所述的节点，其特征在于， 所述消息压缩选择部件(11; 31)包括选择算法。
17. 如权利要求16所述的节点，其特征在于， 所述选择算法是静态的或动态的。
18. 如权利要求15所述的节点，其特征在于，将所有消息选为或视为可压缩的或所述消息选择部件包括例如 可压缩消息类型的列表。
19. 如权利要求15-18中任一项所述的节点，其特征在于， 所述消息信息存储部件(13; 33)包括高速緩存。
20. 如权利要求15-19中任一项所述的节点，其特征在于， 所述唯一标识指定部件(12; 36)包括用于为要赋予唯一标识的每个消息计算散列值的唯一标识计算部件。
21. 如权利要求15-20中任一项所述的节点，其特征在于， 所述消息类型描述基于消息语法，以及所述消息信息存储部件(13; 33)包括用于将每个消息链接到消息类型描述的部件。
22. 如权利要求21所述的节点，其特征在于，每个消息类型描述指定消息包含哪种类型的参数，以及可选地为 发送而提供参数的顺序和所述参数的允许值或禁止值的一个或多个。
23. 如权利要求15-22中任一项所述的节点，其特征在于， 所述消息区分部件(14; 35)包括用于计算当前消息与相同类型的任何或至少给定或给定数量的先前消息之间的差的计算部件，以及 提供标准定义部件，所述标准定义部件用于给出或维持标准，所述标 准有关确定是否可以将消息作为压缩消息发送或何时要中断差计算 所需的差的量和/或类型。
24. 如权利要求23所述的节点，其特征在于， 所述消息压缩部件(15; 34)适于，在满足给定的差标准的情况下或时候，将所述差添加到对应的所选或优选的先前消息的唯一标识 中，并将消息作为压缩消息来发送，其中所述压缩消息包含所述差和 所选的先前消息的唯一标识。
25. 如权利要求24所述的节点，其特征在于，所选或优选的先前消息是与所述当前消息差最小的消息其中之
26. 如权利要求15-25中任一项所述的节点，其特征在于， 所述节点还包括消息重构部件，所述消息重构部件包括检测部件(32)和解压部件(24; 34)或者与检测部件(32)和解压部件(24; 34)通信，所述检测部件(32)用于检测接收的压缩消息，所述解压 部件(24; 34)使用所述消息信息存储部件(13; 23)将接收的压缩 消息的唯一标识映射到适合的先前消息，并将所述差添加到所述先前 消息中。
27. —种用于在实现控制面信令通信协议的分布式通信系统中将 控制面信令当前消息从第 一发送节点或子节点发送到第二节点或子 节点的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤-基于多个给定判断标准确定或选择所述当前消息是否可压缩； 如果不可压缩，则发送所述消息；如果可压縮，则 -确定所述消息的唯一标识，-将所述消息的唯一标识、消息类型和消息内容描述一起存储在 消息信息存储部件中；-确定所述消息信息存储部件中是否有与所述当前消息类型相 同的任何先前消息相关的任何项，如果没有，则发送所述消息，如果 有，贝'J-计算所述当前消息与相同类型的一个或多个先前消息之间的差；-基于给定的选择标准选择先前消息；-生成包含所选的先前消息的唯一标识和所述当前消息与所选 的例如最接近的先前消息之间的差的压缩消息； -发送所述压缩消息。
28. 如权利要求27所述的方法，其特征在于，所迷判断标准由判断标准机制来给出，所述判断标准机制包含可 压縮消息类型的列表。
29. 如权利要求27所述的方法，其特征在于， 所述判断标准声明所有消息是可压缩的。
30. 如权利要求27所述的方法，其特征在于， 所述判断标准由判断机制给出，所述判断机制包括用于基于例如长度和/或类型来选择或确定当前消息是否可压缩的动态或静态算法。
31. 如权利要求27-30中任一项所述的方法，其特征在于， 确定所述唯一标识的步骤包括计算散列值，所述散列值唯一地定义所迷消息。
32. 如权利要求27-31中任一项所述的方法，其特征在于， 生成压缩消息的步骤包括使用控制面信令的语法来提供消息描述。
33. 如权利要求27-32中任一项所述的方法，其特征在于， 计算所述差的步骤基于以包含编号节点的语法树表示消息； 基于所述编号节点使用重写方案来表示所述差。
34. 如权利要求33所述的方法，其特征在于， 所述差计算步骤包括使用例如二维寻址方案的寻址方案提供对所述语法树表示的节 点的引用，在所述二维寻址方案中，第一级对应于语法树的级深度， 第二维对应于给定级的所有子节点的从左到右或从左到右编号，确定要对要转换的第 一 当前消息的语法树表示执行操作以便将 所述第一 当前消息转换成第二压缩消息的次序以及通过例如短数字 码标识所述操作，所述次序构成当前消息与先前消息之间的相应差。
35. —种在分布式通信系统中在实现的控制面信令协议的低传输 层中在笫二接收节点中从第 一发送节点接收控制面信令当前消息的 方法，其特征在于，所述接收节点包括消息信息存储部件，在所述消息信息存储部件 中根据消息类型依据标识每个消息的唯一标识来存储和组织先前消息，以及所述方法包括如下步骤 -接收当前消息；-确定所述消息是否A^缩的，如果是，贝'J -确定所述压缩消息中的唯一标识，-使用所述唯一标识在所述消息信息存储部件中查找对应的先 前消息，-使用所述先前消息和接收的差且使用所述存储部件中的基于 语法的消息类型描述、通过将所述差添加到所述先前消息中来将压缩 的当前消息解压，-基于预定标准确定是否要将所述当前消息存储在所述消息信 息存储部件中，如果不要存储，则将所述消息发送到更高协议层，如 果要存储，则-确定所述当前消息的唯一标识，并将所述消息与消息类型和唯 一标识一起存储在所述消息信息存储部件中， -将所述当前消息传到更高协议层。
全文摘要
本发明涉及用于处理分布式系统中控制信号消息传送的设备(50)，该分布式系统包括多个发送节点(10)和多个接收节点(20)且实现控制信令通信协议。至少多个所述发送和/或接收节点(10；2)包括用于基于一个或多个标准选择要压缩哪些消息的消息压缩选择部件(11)；用于压缩所选的消息的消息压缩部件(15)，该消息压缩部件(15)适于使用控制信令的语法来进行压缩；用于至少为要压缩的消息指定唯一标识的唯一标识指定部件(12；2)；消息信息存储部件(13；2)，其中根据类型依据所指定的唯一标识将至少一些消息排序；以及用于识别相同类型的先前消息的消息识别部件(14)和用于确定相同类型的一个或多个先前消息与当前消息之间的差部分的消息区分部件(14)。发送和/或接收节点(10；2)适于发送和/或接收作为压缩消息的当前消息，压缩消息仅包含所选或优选的先前消息与当前消息之间的差部分和所述先前消息的唯一标识。
文档编号H04L29/06GK101305577SQ200580052060
公开日2008年11月12日 申请日期2005年11月15日 优先权日2005年11月15日
发明者F·瓦滕伯格 申请人:艾利森电话股份有限公司