专利名称：利用取决于媒体特性的上下文信息的传输的标题压缩的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及电信，具体地涉及诸如媒体分组那样的分组的标题的压缩。
相关技术和其它考虑由于互联网的巨大成功，在所有种类的链路上利用互联网协议(IP)成为挑战性任务。然而，因为IP协议的标题相当大，例如，使得它对于诸如蜂窝链路那样的窄带链路也能行不总是简单的任务。作为例子，考虑通过被使用于“IP上的话音(VoIP)”的协议(IP、UDP、RTP)输送的通常的语音数据，其中标题可能代表约70％的分组，导致链路的非常低效的使用。
术语“标题压缩”(HC)包括对于在点对点链路上按每跳在标题中载送的信息所必须的带宽最小化的技术。标题压缩技术在互联网领域内通常具有十年以上的历史。存在有几种通常使用的标题压缩协议，诸如(1)Van Jacobson，“Compressing TCP/IP Header forLow-Speed Serial Links(为低速串行链路压缩TCP/IP标题)”，IETF RFC 1144，IETF Network Working Group，1990年2月；(2)Mikael Degermark，Bjrn Nordgren，Stephen Pink，“IPHeader Compression(IP标题压缩)”，IETF RFC 2507，IETFNetwork Working Group，1999年2月；和(3)Steven Casner，VanJacobson，“Compressing IP/UDP/RTP Headers for Low-SpeedSerial Links(为低速串行链路压缩IP/UDP/RTP标题)”，IETF RFC2508，IETF网络工作组，1999年2月，所有这些文献整体地被包括在此以供参考。
标题压缩利用这样的事实，在标题中的某些字段在数据流内不出现改变，或只以小的和/或可预测的数值改变。标题压缩方案利用这些特性，一开始仅仅发送静态信息，而改变的字段则以它们的绝对值被发送或作为随不同的分组而不同的差值被发送。完全随机的信息必须被根本无压缩地发送。
标题压缩因此是使得通过无线进行诸如话音和视频服务的IP服务经济地可行的重要部分。标题压缩解决方案由互联网工程任务组(IETF)的鲁棒标题压缩(ROHC)工作组开发，用于提高这种服务的效率。
如在RFC 3095中规定的鲁棒的标题压缩(ROHC)(Bormann，C.，“Robust Header Compression(ROHC)Framework and fourprofilesRTP，UDP，ESP，and uncompressed(鲁棒的标题压缩(ROHC)框架结构和四个概况RTP、UDP、ESP和未压缩)”，RFC3095，互联网工程任务组，2001年7月)是可扩展的结构框架，对于它可以规定用于各种协议压缩的概况。对于实时多媒体服务(例如，话音、视频)，应用数据在IP/UDP/RTP流内被端到端地输送。IP/UDP/RTP的标题压缩由ROHC概况0x0001(ROHC RTP)规定，并且尤其可应用于“IP上的话音(VoIP)”服务。ROHC RTP标题压缩方案被设计来有效地压缩在任意链路层上的IP/UDP/RTP标题。
对于压缩也已规定了多个其它ROHC概况。在这中间有(1)IP/UDP/RTP标题(这在以下文献中被描述Jonsson，L.和G.Pelletier，“RObust Header Compression(ROHC)A Link-Layer Assisted ROHC Profile for IP/UDP/RTP(鲁棒的标题压缩(ROHC)用于IP/UDP/RTP的链路层辅助的ROHC概况)”，IETFRFC 3242，2002年4月；和Liu，Z.和K.Le，“Zero-byte Supportfor Bidirectional Reliable Mode(R-mode)in ExtendedLink-Layer Assisted RObust Header Compression(ROHC)Profile(用于在扩展链路层辅助的鲁棒的标题压缩(ROHC)概况中双向可靠模式(R-模式)的零字节支持)”，IETF RFC 3408，2002年12月)；(2)仅仅IP的标题(这在以下文献中被描述Jonsson，L.和G.Pelletier，“RObust Header Compression(ROHC)Acompression profile for IP(鲁棒的标题压缩(ROHC)用于IP的压缩概况)”，IETF RFC 3843，2004年6月)；(3)IP/TCP标题(这在以下文献中被描述Pelletier，G.，Jonsson，L.，West，M.，和R.Price“RObust Header Compression(ROHC)TCP/IPProfile(ROHC-TCP)(鲁棒的标题压缩(ROHC)TCP/IP概况(ROHC-TCP))”，互联网草案(正在进行中的工作)，<draft-ietf-rohc-tcp-08.txt>，2004年10月)；和(4)IP/UDP-Lite/RTP标题(这在以下文献中被描述Pelletier，G.，“RObust HeaderCompression(ROHC)Profiles for UDP-Lite(鲁棒的标题压缩(ROHC)用于轻量级UDP的概况)”，互联网草案(正在进行中的工作)，<draft-ietf-rohc-udp-lite-04.txt>，2004年6月)。这里引述的所有的RFC整体地被包括在此以供参考。
除了协商以外(也参阅Bormann，C.，“Robust HeaderCompression(ROHC)over PPP(在PPP上的鲁棒的标题压缩(ROHC))”，IETF RFC 3241，2002年4月)，ROHC概况只需要由链路层提供的成帧和检错，而所有的其它功能由ROHC方案本身处理。
在RFC 3095，RFC 3242，RFC 3408中规定的ROHC概况，“IP-ONLY”(Jonsson，L.和G.Pelletier，“RObust HeaderCompression(ROHC)A compression profile for IP(鲁棒的标题压缩(ROHC)用于IP的压缩概况)”，IETF RFC 3843，2004年6月)和“ROHC-UDPLite”(Pelletier，G.，“RObust HeaderCompression(ROHC)Profiles for UDP-Lite(鲁棒的标题压缩(ROHC)用于轻量级UDP的概况)”，互联网草案(正在进行中的工作)，<draft-ietf-rohc-udp-lite-04.txt>，2004年6月)都支持三个不同的工作模式。简言之，对于具体的上下文，工作模式控制要执行的动作和逻辑，以及在标题压缩操作的不同的状态期间要使用的分组类型。分组类型和允许的格式，可以随不同的模式而变化。单向模式(U模式)在可能发生到其它模式的任何转移之前在任何ROHC压缩开始时被使用。双向最佳模式(O模式)寻求压缩效率的最大化和反馈信道的稀疏使用。双向可靠模式(R模式)寻求对抗损耗传播和上下文损坏传播的鲁棒性的最大化。
当处在U模式时，分组仅仅从压缩器发送到解压缩器。U模式因此是在其中从解压缩器到压缩器的返回路径或者是不想要的或者是不可获得的链路上可使用的。在U模式使用周期性刷新。U模式特别可应用于广播或多播信道。
O模式类似于U模式，差别在于反馈信道被使用来从解压缩器发送错误恢复请求和(可选地)重要的上下文更新的确认到压缩器。对于大多数ROHC概况，通常使用术语U/O模式来不易区别地提及U模式和O模式，这是归因于它们的相当类似的特性，诸如用于这两种模式的相同的分组格式组。
R模式与其它两个模式有很大的不同，主要是更大量地使用反馈信道和用于执行上下文更新的更严格的逻辑。R模式还使用仅仅在这个模式中才被理解的和有用的几个不同的分组类型。
每个工作模式在压缩效率、鲁棒性和处理复杂性方面具有不同的特性。模式转换只能由解压缩器发起。ROHC没有规定每个模式应当如何和何时被使用(除了该ROHC以外，压缩必须总是在U模式开始)。所以，用于模式转移的逻辑是实施判决，以及它可以基于链路特性的测量值、链路条件、对于特定的模式的实施方案最佳化，或可以是基于其它算法。特别地，对于广播/多播服务类型，标题压缩仅工作在单向模式(U模式)，因为通常对于这样的服务，从解压缩器到压缩器的反馈信道是不可可用的或想要的。
标题压缩方案(诸如ROHC概况)可被概念化为和/或被实现为状态机。挑战的任务是保持压缩器和解压缩器的状态(被称为上下文)互相一致，而同时保持标题开销尽可能低。有一个状态机用于压缩器，以及一个状态机用于解压缩器。压缩器状态机直接影响压缩效率的水平，因为它是逻辑控制要被发送的压缩分组的选择的重要部分。解压缩器状态机的用途主要是提供用于反馈的逻辑(如果可应用的话)和识别可能对其试图进行解压缩的分组类型。
压缩上下文包含和保持关于过去的分组的相关信息，这个信息被使用来压缩和解压缩以后的分组。正如在ROHC文献中说明的，压缩器的上下文是它使用来压缩标题的状态。解压缩器的上下文是它使用来解压缩标题的状态。当清楚打算要哪个时，这二者的任一项或这二者的组合通常称为“上下文”。上下文包含来自在分组流中以前的标题的相关信息，诸如静态字段和用于压缩和解压缩的可能的参考数值。而且，描述分组流的附加信息也是上下文的一部分，例如关于IP标识符字段如何改变和序列号或时间戳的典型的分组间的增加的信息。
对于在RFC 3095，RFC 3242，RFC 3408中规定的ROHC概况，“IP-ONLY”(Jonsson，L.和G.Pelletier，“RObust HeaderCompression(ROHC)A compression profile for IP(鲁棒的标题压缩(ROHC)用于IP的压缩概况)”，IETF RFC 3843，2004年6月)和“ROHC-UDPLite”(Pelletier，G.，“RObust HeaderCompression(ROHC)Profiles for UDP-Lite(鲁棒的标题压缩(ROHC)用于轻量级UDP的概况)”，互联网草案(正在进行中的工作)，<draft-ietf-rohc-udp-lite-04.txt>，2004年6月)，图1显示压缩器状态机。对于ROHC压缩，三个压缩状态是初始化和刷新(IR)、第一等级(FO)、和第二等级(SO)状态。压缩器从在最低的压缩状态(IR)开始，逐渐转移到较高的压缩状态。压缩器总是工作在压缩器充分相信解压缩器具有对于解压缩按照这个状态压缩的标题所必须的信息的约束条件下的最高的可能的压缩状态。例如，参阅RFC 3095，第4.3.1节(Carsten Bormann等，“RObustHeader Compression(ROHC)Framework and four profilesRTP，UDP，ESP and uncompressed”，IETF RFC 3095，2001年4月)。具体地，当工作在U模式时，通常由压缩器根据分组标题的变化和周期性超时作出关于在各种压缩状态之间转移的决定。
按照RFC 3095规定初始化和刷新(IR)状态，在第4.3.1节，IR状态的目的是初始化在解压缩器中上下文的静态部分或在故障后恢复。在这个状态下，压缩器发送完整的标题信息。这包括具有非压缩形式的所有的静态区和非静态字段加上某些附加信息。压缩器停留在IR状态直至相当确信解压缩器已正确地接收静态信息为止。
IR状态因此是其中压缩水平为最低的状态。图2是取自RFC3095，第5.3.1节的图2描述U模式状态机。在图2的U模式状态机上，Timeout_1典型地相应于周期发送解压缩器上下文的静态(和也有可能动态)参数，而Timeout_2典型地相应于周期发送仅仅解压缩器上下文的动态参数。
另外，用于ROHC概况的上下文复制(CR)机制引入附加状态，CR状态。参阅Pelletier，G.，“RObust Header Compression(ROHC)Context replication for ROHC profiles(鲁棒的标题压缩(ROHC)用于ROHC概况的上下文复制)”，互联网草案(正在进行中的工作)，<draft-ietf-rohc-context-replication-01.txt>，2003年10月。目前，仅仅[ROHC-TCP]概况规定对于上下文复制的支持，但其它概况也可以支持它，假如它们的相应的标准被更新的话。CR状态也可以被工作在U模式的概况使用。图3显示被添加到以前的状态机的用于CR状态的逻辑。在U模式，向下转移是按照如上所述的相同的逻辑执行的。
取自RFC 3095，第5.3.2节的图4显示一个示例的U模式解压缩器状态机。解压缩器的状态说明哪种类型的压缩分组可以被解压缩。在无上下文(NC)状态下，只有初始化静态部分的分组可被解压缩(例如，ROHC IR分组)。在静态上下文(SC)状态下，只有包含有关动态参数的足够信息的分组(例如，ROHC IR-DYN，或UOR-2分组)可被解压缩。在完全上下文(FC)状态下，任何的分组都可被解压缩。因此，取决于信道的条件和解压缩的成功率，解压缩器状态机将在不同的状态之间转移，以及必须等待试图解压缩的适当分组的接收。
在单向运行时，没有反馈发送回压缩器。所以，在单向运行时，解压缩器(在最坏的情形下)可能具有高达Timeout_1的等待时间，在此期间不具有开始解压缩所接收的分组的可能性，和高达在动态信息的严重的上下文损坏后它可以重新开始压缩之前的Timeout_2。
广播和多播服务不同于单播服务之处在于，它们没有具体地针对单个接收机，而是其中多个接收者将接收服务的传输形式。单播发送到相应于一个和仅仅一个接收机的地址(或者网络地址或者链路层的地址)。另一方面，广播和多播使用由多个接收机或一组接收机共享的地址。广播通常是可以由能够调谐到该信道的任何人接收的传输，而多播是在发送者与网络上的多个特定的接收机之间的传输。
对于这样的服务特别感兴趣的是在具有相对较高的误码率、具有有限的或没有链路重发和具有有限的或没有反馈能力的信道上标题压缩方案的鲁棒性特性。关于这一点，ROHC U模式在与其它现有的标题压缩方案，诸如RFC 2508和RFC 3545(Koren，T，.Casner，S.，Geevarghese，J.，Thompson，B.和P.Ruddy，“EnhancedCompressed RTP(CRTP)for Links with High Delay，Packet Lossand Reordering(具有高延时、分组损耗和重排序的链路的增强的压缩RTP(CRTP))”，IETF RFC 3545，IETF网络工作组，2003年7月)相比较时具有明显的优点。
3GPP2 BCMCS框架结构(“Broadcast-Multicast Service(BCMCS)Framework Draft Document(广播-多播业务(BCMCS)框架结构草案)”，版本1.2，3GPP2 BCMCS ad-hoc group，2003年5月)提供结构性综述和用于CDMA2000网络(CDMA2000是电信工业协会(TIA-USA)的注册商标)的广播-多播服务(BCMCS)的框架结构描述。类似于在3GPP2中的BCMCS工作项目，MBMS(多播/广播多媒体系统)当前是在3GPP2标准化内的版本6“Introduction ofthe Multimedia Broadcast Multicast Service(MBMS)in GERAN(GERAN中的多媒体广播多播服务(MBMS)的介绍)”工作项目的部分。在该标准中，MBMS射频载体被定义为“点对点”(p-t-p)或“点对多点”(p-t-m)。另外，MBMS信道被定义为包括被分配给一个或多个MBMS服务的物理资源。MBMS信道载送MBMS p-t-p射频载体或MBMSp-t-m射频载体。可以预见，MBMS也将以与3GPP2的BCMCS相同的方式使用IP标题压缩(具有ROHC)。这些标准化工作力求允许用于递送广播/多播内容流到在运营商网络的一个或多个区域内的一个或多个终端的现有射频接口的使用最佳化。
对于改进BCMCS接入[QC-ROHC]，有一些替换的建议。对于CDMA2000网络，Qualcomm建议，缩写为“QC-ROHC”，主张使用在单向模式下的ROHC作为用于BCMCS服务的优选的标题压缩算法，但具有对于用于BCMCS的标题压缩的ROHC单向工作模式的修改。参阅“Header Compression for BCMCS(用于BCMCS的标题压缩)”，Haipeng Lin和Jun Wang，QUALCOMM公司，提交给3GPP2 BCMCSad-hoc组，2003年10月。QC-ROHC建议声称，ROHC中现有的单向工作模式当被使用于具有很大的误码率和很少带宽的广播链路时不能有效地工作。QC-ROHC建议在分开的信道上经由BCMCS信息获取事先发送静态上下文信息到解压缩器。因此，QC-ROHC建议当在BCMCS服务中工作在U模式时整体地禁止ROHC IR状态，而是在带外发送IR参数-只在信道信息获取期间只发送一次。如果解压缩器需要上下文的静态部分，则移动终端应当发起对服务的新的登录，触发新的信道信息获取交换。
QC-ROHC建议因此需要对于状态机逻辑的很大改变，以及在标题压缩算法与基础系统之间的不必要的复杂互动。另外，QC-ROHC限于每种ROHC情形(ROHC信道)一个IP多播/广播流。这会对于在终端所需要的处理和存储器使用施加不必要的约束条件。而且，QC-ROHC可能不适用于3GPP2的MBMS结构框架和架构，因为对于MBMS服务的接入可能基本上不同。更简单的方法是更可取的，特别是可以改进对于服务的接入而对于系统不带来附加约束条件的那些方法。
被称为通过蜂窝的推动讲话(Push toTalk)或通过蜂窝的立即讲话(PoC)的服务可能可以在用于GSM、EDGE、UMTS和CDMA系统的手机中应用。通过蜂窝的推动讲话(PoC)当前正在被被称为开放移动电器(OMA)论坛的工业联盟标准化和达成一致。例如，参阅http://www.openmobilealliance.com/tech/wg-committees/poc.htm。PoC基本上是用于蜂窝电信系统的话音聊天。PoC提供快速的一对一或组通信，提供如感觉像“步谈机(walkie talkies)”的、短的立即消息传送服务的那样的服务。能够进行PoC的手机最可能配备有PoC按钮(硬件或软件)。当这个按钮被按压时，手机直接连接到朋友、家庭成员、或甚至全组人员，一对一或一对多人。像步谈机那样，PoC服务是半双工的，虽然全双工在以后阶段也是可得到的。重要的是具有低的建立延时，以便允许用户在按压按键后立即开始讲话。也重要的是PoC服务在无线网中以有效的方式被支持，因为预期它比起电路交换的话音是更便宜的，和因为它可能变为具有高的突破性的、有大市场的服务。
PoC的典型的使用是，一组个人(例如，青年或在建筑物地点的自由职业者)使用PoC终端来保持对于正在进行的事物更新该组。组的参加者例如可以在地理上处在相同的地方。当前的非PoC系统对每个组参加者使用一个专用无线信道(和核心网)资源，这在无线网络资源和核心网资源方面明显地是昂贵的。因此可以预见，PoC或类似的服务可被使用在多播服务上。
当工作在U模式时，考虑到(1)用于在链路两端保持同步的上下文的、上下文更新的频率(例如，压缩器向下转移)；与(2)不具有适当的上下文的解压缩器与压缩器上下文(重新)同步(例如，当获取广播/多播信道时或在导致对上下文的动态部分的损坏的突发错误后)的时间之间的折衷，解压缩器全部上下文(即，对于信道接入的一部分)的效率和延时是受限制的。
上下文初始化阶段(IR状态)通常需要压缩器开始使用最低的压缩状态。最初，发送的分组包含对于初始化至少静态部分所必须的信息，以及也可以包括上下文的动态部分。
压缩器然后必须充分确信在进行转移到较高的压缩比之前，解压缩器具有正确的上下文。这种确信可以在U模式下通过在足够大的间隔内重复发送多个上下文初始化分组(最佳方法)而达到。多个分组的使用可以以小于一个往返时间(RTT)达到确信，但不能绝对保证解压缩器除了最佳地预期以高的百分数比率成功之外一定具有正确的上下文。
另外，为了保证鲁棒性，工作在U模式下的压缩器周期地转移回到较低的压缩状态(例如，到具有周期Timeout_1的IR状态或到具有周期Timeout_2的FO状态)。然后，类似于上下文初始化过程，转移回到较高的压缩状态跟随最佳方法。
关于ROHC U模式，周期性刷新可被看作为两个独立的过程，即，上下文初始化和上下文刷新。在上下文初始化时，所输送的信息包含静态和动态标题信息(例如，ROHC IR分组)。在上下文刷新时，被发送到压缩器的信息包括动态标题信息(例如，ROHC IR-DYN分组)，或包含静态和动态标题信息(例如，ROHC IR分组)。
周期性上下文刷新还可以根据静态字段和动态字段被分离开。对于静态区，这种信息的周期更新不太经常执行，它主要用于初始化未初始化的上下文，而不是用于“刷新”处在静态的信息(例如，用周期Timeout_1发送的ROHC IR分组)。对于动态区，周期性更新更加经常地执行，以及主要是提供用于解压缩器从严重的上下文损坏中恢复的装置中是有用的(例如，用周期Timeout_2发送的ROHC IR-DYN分组，ROHC IR分组也可以被使用)。
更具体地，对于ROHC结构框架[ROHC]，上下文初始化需要压缩器开始使用最低的压缩状态，初始化与刷新(IR状态)。首先发送的分组是IR分组，来初始化上下文的至少静态部分(也有可能是动态部分)。静态部分可包括诸如上下文标识符(CID)、压缩概况、IP源和目的地地址、UDP源和目的地端口、SSRC等等那样的信息。动态部分包括诸如RTP序列号(RTP SN)、有效负荷类型、时间戳、时间戳跨度等等那样的信息。
ROHC结构框架要求，初始化首先使用多个IR分组，然后可能后面跟随多个IR-DYN(IR动态)分组。这些分组类型的尺寸，不包括有效负荷比特，是几十个八位位组的量级。
标题压缩上下文的初始化和周期性刷新因此需要用于在压缩器与解压缩器之间交换所必须的比特的带宽，这个步骤是对于保证可以达到较高的压缩效率所必须的。来自压缩器的、对于解压缩器获得正确的上下文的确信包含某个延时，由此，压缩效率远低于最佳。在某些情形下，诸如使用0字节标题压缩算法的、在非常窄的带宽的无线链路上的实时VoIP流，例如，这样的延时可能影响感知的质量，直至达到最佳压缩效率为止。虽然对于恒定的流的影响是最小的，以及对于流的第一分组是隐藏的，但对于突发和不连续的流的影响可能是更重大的，所以应当被最小化。
当在诸如无线广播链路那样的、易于出错的单向链路上被使用时，工作在单向模式(U模式)下的ROHC压缩器面临在效率与可靠性之间的折衷。更具体地，当改进工作在单向模式的标题压缩的频谱效率时，必须考虑上下文初始化的可靠性和在解压缩器处达到静态上下文状态(或完全上下文)的延时。换句话说，必须考虑两种类型的延时参数。第一种类型的延时参数(到解压缩上下文初始化的延时)是从其中移动站(MS)参加在单向信道上的服务流(对于该流不存在解压缩上下文)的时间到移动站(MS)的解压缩器可以开始解压缩(得到至少静态上下文信息)的时间的延时。第二种类型的延时参数(到解压缩器上下文修理的延时)是从当解压缩器使得上下文或上下文的一部分变为无效时的时间到当适用于重新同步上下文的分组被成功地接收时的时间的延时。
在解压缩器上下文成功地被初始化时的时间之前接收的所有分组典型地必须被丢弃，这导致较长的接入到服务的时间。当到压缩器的初始化和刷新(IR)状态的周期性转移(Timeout_1)被设置为长的时间间隔时，发送较少的大的IR分组，这带来导致较高的带宽要求。然而，初始接入信道和初始化新的流的上下文的时间增加(在最坏的情形下达到Timeout_1)。另一方面，如果到压缩器的IR状态的周期性转移(Timeout_1)被设置为以短的时间间隔发生，则解压缩器将能够迅速初始化它的上下文，达到较低的、到服务流的接入时间。然而，所发送的、大数目的IR/IR-DYN分组将导致较低的效率。
由于无线链路典型地具有高的误码率，所以所发送的分组被破坏的可能性相当高，这造成在解压缩器处重复的解压缩失败。一旦解压缩器被这样的失败迫使远离完全上下文(FC)状态，解压缩器就必须等待一定的时间，直至它从压缩器接收到对于重新建立或修理上下文所必须的周期性IR或IR-DYN分组为止。在这个时间间隔期间接收的大多数或甚至全部分组必须被丢弃，造成服务的扰乱。因此，当到压缩器的第一等级(FO)状态的周期性转移(Timeout_2)被设置为长的时间间隔时，发送较少的中等大的IR-DYN(或大的IR)分组，这带来较高的带宽效率。然而，修理流的部分损坏的上下文的时间增加(在最坏的情形下直到Timeout_2)。另一方面，如果到压缩器的FO状态的周期性转移(Timeout_2)被以短的时间间隔设置，则解压缩器将能够迅速地从动态上下文的损失中恢复，达到高的可靠性。
媒体典型地被提供以媒体编码信息。仅仅作为一个说明性例子，考虑MPEG视频压缩。MPEG-4配置信息包括可视目标序列比特、可视目标标题、和视频目标层标题。正如在RFC 3016中阐述的“组合配置/基本流模式必须被使用，以使得配置信息被载送到与基本流相同的RTP端口(参阅ISO/IEC 14496-2的6.2.1“启动代码”[2][9][4])。配置信息可以由某些带外装置附加地规定。(Kikuchi，Y.，等“RTP Payload Format for MPEG-4Audio/Visual Streams”，RFC 3016，互联网工程任务组，2000年11月)。
如果第一配置信息和/或内部帧在解压缩器建立它的上下文之前被发送，则标题解压缩器由于不成功的标题解压缩将丢弃这些帧。接收机在可以开始呈现媒体，将必须等待(至少)下一次发送配置信息和/或内部帧。
MPEG编码的视频使用三种不同的帧格式格式I帧(内部帧)，被编码为静止图像，提供随机接入，并仅仅具有中等的压缩；格式P帧(预测帧)，从最新译码的I和P帧进行预测；以及格式B帧(双向帧)，提供最高的压缩量，但需要最靠近的两个I或P帧用于预测。丢失的“I”格式帧影响至少整个组的图像(GOP)，以及B帧需要附加的P帧被正确地译码。
如上所述，当经常发送IR分组时，在带宽效率中有折衷。对于U模式下使用ROHC的广播/多播服务，希望保证短的到IP服务的接入时间(包括快速上下文初始化)以及及时的上下文恢复，以避免由标题压缩算法引起的、在服务中的附加扰乱。这应当完成而同时使得由标题压缩算法引入的附加开销最小化，其目的是在不存在在解压缩器与压缩器之间的反馈信道的情形下保证可靠性。
所以，所需要的和本发明的目的是用于标题压缩的、达到在带宽效率与短的接入/恢复时间之间的适当平衡的方法和设备。
发明内容
压缩器用来压缩媒体分组的标题和发送上下文信息到解压缩器，供解压缩器在解压缩媒体分组的压缩的标题时使用。关于从压缩器到解压缩器的媒体分组的流，压缩器按照媒体分组的媒体特性控制上下文信息被包括到流中。例如，在说明性的、非限制性的说明中，压缩器控制上下文信息参数被包括在分组中或在分组标题中的定时，分组(或至少它们的标题)是用于上下文信息的容器，这样的上下文信息承载参数按照媒体分组的媒体特性被生成。
在一个工作模式中，造成上下文信息的包括的预定的特性是被包括在其标题打算要被压缩的分组的有效负荷中的媒体编解码器接入信息。在检测媒体编解码器(codec)接入信息后，压缩器把用于压缩上下文的静态参数包括在上下文信息中，例如作为在分组的标题中的上下文信息参数。虽然分组的标题打算用于压缩，但是由于上下文信息的包括，标题可能不被压缩或可能仅仅部分被压缩。
在另一个工作模式中，预定的特性可以是被包括在分组的有效负荷中的媒体帧的类型，例如，独立编码的媒体帧。独立编码的媒体帧的检测促使为压缩上下文包括动态参数。
在示例性实施例中，压缩器包括标题压缩状态机。标题压缩状态机执行在诸如以下的压缩状态那样的压缩状态之间的转移初始化或刷新状态；第一等级压缩状态；和第二等级压缩状态。另外，压缩器包括上下文传输控制器，它关于媒体分组的流，控制上下文信息的包括以及因此在压缩状态之间取决于媒体分组的媒体特性的转移。在示例性实施例中，当压缩器的上下文传输控制器检测媒体分组的预定特性时，压缩器生成包括上下文信息的分组。在不同的实施例中，包括上下文信息的分组可以是或不一定是媒体分组，即，上下文信息可被包括(可能至少部分地以未压缩的形式)在媒体分组的标题中，或作为分开的分组，它在控制器的指示和控制下被引入到媒体分组的流。预定的特性可以是媒体帧的类型(例如，独立编码的媒体帧)或被包括在其标题是要被压缩的分组的有效负荷中的媒体编解码器接入信息。
在状态机实施例的工作模式中，当标题压缩状态机处在第一等级压缩状态或第二等级压缩状态以及上下文传输控制器检测到在分组的有效负荷内的媒体编码译码接入信息时，标题压缩状态机转移到初始化与刷新状态，并至少把静态(以及优选地还有动态)标题信息包括在上下文信息中。
在状态机实施例的另一个工作模式中，当标题压缩状态机处在第二等级压缩状态以及上下文传输控制器检测到在分组的有效负荷内的独立编码媒体帧时，标题压缩状态机转移到第一等级压缩状态，并至少把动态标题信息包括在上下文信息中。
因此，作为本发明的一方面，本发明涉及压缩其目的地为解压缩器的媒体分组的标题的压缩器，压缩器包括标题压缩状态机(它在初始化和刷新状态与其它状态之间进行转移)和上下文传输控制器。上下文传输控制器监管在检测到分组的有效负荷内的媒体编码译码器配置信息后的以及优选地仅仅在检测到分组的有效负荷内的媒体编码译码器配置信息后的、到初始化和刷新状态的转移。压缩器至少把压缩上下文的静态参数包括在其有效负荷包括媒体编码译码器配置信息的分组的标题中。
作为本发明的另一方面，本发明涉及压缩器，它压缩其目的地为解压缩器的媒体分组的标题和对于在检测到在分组的有效负荷内预定类型的媒体帧后把压缩上下文的动态参数发送到解压缩器进行同步。压缩器把压缩上下文的动态参数包括在其有效负荷包括独立编码媒体帧的分组的标题中。
通过在附图上显示的优选实施例的以下的更具体的说明，将明白本发明的上述的和其它的目的、特性和优点，图上的标号是指各个图上的相同的部件。附图并不一定按比例的，而是重点放在说明本发明的原理。
图1是示例性压缩器状态机的示意图。
图2是示例性U模式状态机的示意图。
图3是显示对于CR状态、加到状态机上的逻辑的示意图。
图4是显示示例性U模式解压缩器状态机的示意图。
图5是显示对于终端的到广播/多播服务的接入时间的时序图。
图6是显示一般电信系统的示意图，它用作为用来说明控制用于标题压缩的上下文信息的传输的技术的示例性上下文，以及其中系统包括示例性标题压缩器。
图6A是示例性标题压缩器的示意图。
图6B是包括示例性状态机的示例性标题压缩器的示意图。
图7是显示由示例性上下文传输控制器执行的基本的、示例的、非限制的操作的流程图。
图8是RTP标题的示意图。
图9是用于U模式的示例性状态机的示意图。
图10A是特定的电信系统的示意图，它用作为其中可以利用本发明的示例性上下文，其中压缩器被包括在通用分组无线服务(GPRS)服务(SGSN)节点内。
图10B是特定的电信系统的示意图，它用作为其中可以利用本发明的示例性上下文，其中压缩器被包括在网关通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(GGSN)内。
图10C是特定的电信系统的示意图，它用作为其中可以利用本发明的示例性上下文，以及其中压缩器被包括在无线电网络控制器(RNC)内。
详细说明在以下的说明中，为了说明而不是限制，阐述具体的细节，诸如特定的结构、接口、技术等等，以便提供对于本发明的透彻了解。然而，本领域技术人员将会看到，本发明可以在其它实施例中实践，而不背离这些具体细节。在其它实例中，熟知的设备、电路和方法的详细说明被省略，以免用不必要的细节模糊本发明的说明。
如上所述，当经常发送IP分组时在带宽效率上有折衷。对于使用U模式下ROHC的广播/多播服务，例如希望保证接入到IP服务(包括快速上下文初始化)的短的接入时间以及定时上下文恢复，以避免由标题压缩算法造成的、在服务中的附加扰乱。这应当完成而同时使得由标题压缩算法引入的附加开销最小化，其目的是在不存在在解压缩器与压缩器之间的反馈信道的情形下保证可靠性。这可以通过非常经常刷新上下文(小的Timeout_1和Timeout_2)，或通过同步这些刷新与服务的媒体特性而完成。
为了终端接入IP广播/多播服务和启动呈现具有标题压缩的流式传输的媒体(音频和/或视频)，必须满足三个条件。第一个条件是，解压缩器上下文必须被初始化，即，它必须接收所有的必须的信息，以便正确地解压缩所接收的分组。第二个条件是，媒体译码器必须被初始化，即，它必须接收所有必须的配置信息(这可以通过压缩的媒体在带内完成或通过使用其它机制在带外完成)。第三个条件是，必须接收到至少一个独立编码的媒体帧，即，参考编码的音频和/或视频帧不足以启动呈现媒体。接收终端在接收上下文初始化分组与译码器配置信息与第一独立编码帧之前将等待的组合时间可能总计为大的时间。
正如这里使用的，“独立的”或“独立编码的”帧可被正确地解压缩而不用接收任何其它帧。对于独立编码的帧，媒体仅仅根据单个原先的帧被编码--例如使用JPEG被压缩的静止图像或MPEG-4 I帧。其它帧可以根据独立编码的帧，例如根据它们与该帧的差值被编码。
如图5所示，如果终端在时间X1接入广播/多播服务，则应用将最早在时间X2首先呈现媒体。在图5上，T0＝解压缩器不具有动态上下文(或完全没有)的时间；Tir＝在标题压缩周期性上下文刷新(静态和/或动态)之间的时间；Tdi＝在带内编解码器接入配置信息之间的时间；以及Tif＝在独立编码媒体帧(可变量)之间的时间。如果压缩器根据独立编码媒体帧的存在和编解码器配置信息(如果通过编码媒体在带内发送)执行它的上下文初始化或修理程序过程，则接入到服务的接入时间被减小。因此，有通过执行上下文初始化分组的发送与媒体特性的同步而使得这样的服务最佳化的潜力，这改进接入到服务的接入时间。
如前所述，在单向链路上工作的(例如，在U模式下的ROHC)传统的压缩器通常以周期性时间间隔发送上下文初始化分组(例如，ROHC IR分组)，这个时间间隔通过频谱效率-信道获取时间折衷被决定。
同样地，媒体编码通常包括可能还以周期性时间间隔发送(例如，在BCMCS流传输服务中)的配置信息(例如，MPEG-4可视目标序列标题，可视目标标题，和视频目标层标题)。独立编码帧(例如，MPEG-4 I帧)也或者以周期性时间间隔或者根据在原先的媒体内的变化量被生成。其它帧相对于以前的帧(P帧)或以前的和以后的帧(B帧)被编码。
图6显示电信网络20的例子，其中分组流由分组源21提供。图6显示，例如，具有媒体有效负荷(MPAY)和标题(MH)的媒体分组22，被应用到协议栈23。包括协议栈的特定的协议可以变化，典型地包括应用协议、在输送协议下，在互联网协议下。在具体说明的例子中，协议栈23用来把协议标题24(例如，IP，UDP，和RTP)附着到媒体分组22。具有它的附着的协议标题24的媒体分组22被施加到分组标题压缩器25。分组压缩器25压缩协议标题24，导致用于分组的压缩的标题26。标题压缩器25按照或者传统的(诸如，例如ROHC或SigComp)或者其它的的许多适用的标题压缩算法的任何一个来执行标题压缩.
在分组的标题被标题压缩器25压缩后，分组格式化器26把压缩的标题引入分组，该分组被加到收发信机29。收发信机29用来通过接口38在链路36上以分组的流34将分组，诸如具有它的压缩的标题26的分组30，发送到远程终端或单元40。分组的流34，大多数具有压缩的标题，不需要是连续的，而是可以是偶发的，这取决于所牵涉的分组服务的类型和被包括在分组服务中的材料的特性(例如，媒体类型)。
图6A显示标题压缩器25可以处在网络节点中，诸如节点41中。标题压缩器25用来压缩从媒体源21接收的媒体分组的标题，并把上下文信息发送到解压缩器，供解压缩器在解压缩媒体分组的压缩的标题时使用。正如这里使用的，“上下文信息”包括上下文初始化信息和上下文刷新信息之一或二者。正如在图6A上进一步显示的，标题压缩器25包括压缩标题生成器44和上下文传输控制器46。任选地，压缩标题生成器44包括或具有到标题静态信息的源47和标题动态信息的源48的接入。虽然源47和48被显示为在压缩标题生成器44中，但也有可能标题静态信息和标题动态信息可以存在于在实际压缩之前进入到标题压缩器的分组。在这样的情形下，一旦上下文存在，静态信息就呈现在压缩前原先的未压缩的标题和处在上下文中，例如在标题静态信息源47中。
关于从压缩器25到解压缩器的媒体分组的流，上下文传输控制器46按照媒体分组的媒体特性控制把上下文信息包括在流中。因此，标题压缩器25根据媒体帧的类型或它的内容发送上下文信息，而不是根据周期性时间间隔盲目地发送这样的上下文信息，如通常的那样的情形，(如例如在RFC 3095中那样(Bormann，C.，“RObustHeader Compression(ROHC)Framework and four profilesRTP，UDP，ESP，and uncompressed(鲁棒的标题压缩(ROHC)结构框架和四个概况RTP、UDP、ESP和未压缩)”，RFC 3095，互联网工程任务组，2001年7月)。
从图6的媒体源21发出的媒体流可以以各种方式实现。媒体流可以是(1)由服务器预先记录和发送的(在这种情形下媒体已被编码)；或(2)来自转码器(它把来自源的原先的媒体适配成另一个可能更合适和/或由终端支持的另一个媒体编码)；或来自执行实况媒体的实时编码的源。因此，标题压缩器可以从在IP网络内某个地方的几种类型的媒体源21的任一个源接收输入媒体分组。对于大多数类型的媒体，有效负荷部分MPAY本身可以被使用任何的各种类型的编码技术，诸如(例如)MPEG-4，进行编码。标题压缩器25，具体地压缩标题生成器44，压缩标题部分24，结果是网络节点41发送输出分组30到标题解压缩器60。输出的分组30包括标题24的压缩的版本作为它的压缩的标题26，以及相应的输入分组的有效负荷部分MPAY。
由压缩标题生成器44对于标题部分26进行的压缩，本身是编码过程，它是与被利用来编码分组有效负荷中的媒体的编码技术不同的。然而，正如这里说明的，压缩标题生成器44可以有利地利用编码的媒体的特性来决定何时该发送上下文信息(例如，IR/IR_DYN分组)或何时该降低标题压缩比。在它的压缩活动方面，压缩标题生成器44可以仅仅使用在解压缩的标题内的信息，例如RTP标题；或可以分析媒体分组的有效负荷；或可以甚至根据媒体有效负荷的尺寸进行压缩(由于例如较大的尺寸通常是表示独立编码媒体帧的存在)。
具有其压缩的标题26的、输出媒体分组30形成在从标题压缩器25到标题解压缩器60发送的压缩的分组的流量或流34中的只有一个分组。大多数具有压缩的标题的媒体分组的流34不一定是连续的，而是可以是偶发的，这取决于所牵涉的分组服务的类型和被包括在分组服务中的材料的特性。
标题解压缩器60基本上按传统地工作，例如按照图4的状态机图工作。标题解压缩器60解压缩在流34中接收的媒体分组的压缩的标题，然后最后把媒体分组(现在是具有解压缩的标题)传送到利用媒体分组的应用62。假设解压缩器上下文已被初始化以及媒体译码器62已被初始化，由媒体译码器62对于具有标题压缩的流式传输的媒体(音频和/或视频)的呈现在至少一个独立编码的媒体帧被接收时开始。
在图6A的说明性实施例中，标题解压缩器60正好处在无线远程终端71中。这样，移动终端70通过由图6A上的虚线38所示的空中接口或无线接口接收射频传输。无线移动终端70的使用是例如与这里引述和以供参考的RFC一致的。还应当理解，这里描述的标题压缩技术，包括定时或控制上下文信息的传输，不限于被使用于任何特定的类型的移动终端或终端接口，以及可以替换地或另外利用不是无线的，或是通过不同于无线电波的其它类型的辐射或波的用于传输的技术。
在一个非限制性示例性实施例中，标题压缩器25把上下文信息包括在被发送到标题解压缩器60的分组中。上下文传输控制器46具体地控制装载上下文信息的分组的生成的定时。正如这里使用的，生成的定时的控制包括把装载上下文信息的分组包括在分组流34中的定时，它不一定需要标题压缩器25实际上格式化这样的分组或释放这样的分组到任何特定的接口。装载上下文信息充满的分组，即，包括上下文信息的分组，可能被包括在到解压缩器60的分组流34中，以及(在替换实施例中)它们可能是(1)与其标题被压缩的媒体分组分开的和不同的分组，或(2)包括上下文信息的媒体分组，例如，包括上下文信息作为在它们的标题中的上下文信息参数。
结合上述的内容，标题压缩器不加上或去除信息，而是决定哪种级别的压缩是最适用的，即，它将如何“积极地”尝试压缩分组。例如，当上下文传输控制器46遇到其中具有媒体特性表达的输入分组时，标题压缩器25可以降低压缩比到由这样的表达所提示的水平，以使得相应的输出分组的压缩的标题包含由这样的媒体特性引起的静态和/或动态上下文信息的一部分或全部。压缩/解压缩上下文是被保持为状态的信息。上下文，例如，包括以未压缩的形式的、被压缩的协议栈的每个字段的最新的数值以及可以或不一定有时发送的控制字段。在上下文中也有其它信息，诸如由用于压缩的不同的编码方法需要的信息(例如，用于LSB编码的滑动时窗，其它参考值等等)。这个状态被使用来压缩和解压缩在所压缩的标题内发送的信息。所以，如果压缩器根据它们正在输送的媒体决定对于包含某些特性的分组不执行积极的压缩，则“较大的压缩的”标题将根据进行标题压缩的分组的有效负荷以适当的定时被发送。这个“较大的压缩的”标题通常包含以未压缩的形式的大多数字段和用于多个控制字段的某些数值，这样，信息量对于整个解压缩器上下文被“更新”或被重新初始化是足够的(或几乎足够的)。
在一个工作模式中，使得上下文传输控制器46把上下文信息包括在流34中的预定的特性是被包括在其标题打算被压缩的分组的有效负荷中的媒体编解码器接入信息。在检测到媒体编解码器接入信息后，压缩器包括静态参数(从标题静态信息源47得到的)作为用于压缩上下文的上下文信息。在示例性实施例中，这样的检测是通过由或结合上下文传输控制器46被提供的媒体特性分析器单元或功能80实行的。在另一个工作模式中，预定的特性可以是被包括在分组的有效负荷中的一种媒体帧，例如独立编码媒体帧，其中独立编码媒体帧的检测促使至少动态参数(从标题动态信息源48得到的)被包括在用于压缩上下文的上下文信息中。此外，这样的检测可以通过媒体特性分析器被实行。
图6B显示标题压缩器的变例，具体地标题压缩器25B，其中压缩标题生成器44例如包括示例状态机，例如，标题压缩状态机44B。在图6B的示例性实施例中，标题压缩状态机44B在以下的压缩状态之间进行转移初始化和刷新状态(IR)；第一等级压缩状态(FO)；和第二等级压缩状态(SO)。
如前所述，初始化和刷新状态(IR)初始化在解压缩器处的压缩上下文的静态部分，或被使用来在故障后恢复。在初始化和刷新状态(IR)中，标题压缩器25发送完整的标题信息(包括以未压缩的形式的所有的静态和非静态字段加上某些附加信息)。标题压缩器25停留在IR状态，直至它相当确信解压缩器正确地接收到静态信息为止。在第一(或“较低的”)等级压缩状态(FO)中，标题压缩器25基本上经由在分组流中的上下文信息某些不规则性，例如通过使用诸如从源48得到的那些标题动态信息进行通信。在这种情形下，源48本身是分组标题。在第二(或“较高的”)等级压缩状态(SO)中，压缩是最佳的。
图6B实施例的标题压缩器25还包括上下文传输控制器46，它关于媒体分组的流34，控制上下文信息的包括，因此，在图6B实施例中，根据媒体分组的媒体特性控制在压缩状态之间的转移。连同上下文传输控制器46的操作，图6B显示输入分组49，不单被施加到标题压缩状态机44B，而且也被施加到上下文传输控制器46，具体地施加到媒体特性分析器80。图7显示由图6B的实施例的上下文传输控制器46执行或经受的基本的、示例的、非限制的操作或事件，从该图也可以了解或得出其它实施例的操作。图7的事件或步骤基本上是相对于被施加到标题压缩器25的每个输入(媒体)分组执行的。事件7-1显示上下文传输控制器46被告知或变为知道标题压缩状态机44B处在第一(或“较低的”)等级压缩状态(FO)。替换地，事件7-2显示上下文传输控制器46被告知或变为知道标题压缩状态机44B处在第二(或“较高的”)等级压缩状态(SO)。上下文传输控制器46的操作因此从(用于第一等级压缩状态(FO)的)事件7-1或从(用于第二等级压缩状态(SO)的)事件7-2开始。
在接收到输入分组和知道(事件7-1)标题压缩状态机44B处在第一(或“较低的”)等级压缩状态(FO)后，上下文传输控制器46试图检测在输入分组49的有效负荷52内的编解码器配置信息。特别地，作为事件7-3，特性分析器80通过输入分组49的有效负荷52较核编解码器配置信息。如果在有效负荷52内没有检测到编解码器配置信息，则上下文传输控制器46等待下一个输入分组的接收或处理的通知或认知(如由事件7-4反映的)。如果在事件7-3确定在有效负荷52内检测到编解码器配置信息，则作为事件7-5，上下文传输控制器46指令标题压缩状态机44B进到IR状态，并发送上下文信息(例如，ROHC IR分组)到标题解压缩器60。在起动这样的动作后，上下文传输控制器46等待下一个输入分组的接收或处理的通知或认知(再次如由事件7-4反映的)。
在接收到输入分组和知道(事件7-1)标题压缩状态机44B处在第二(或“较低的”)等级压缩状态(FO)后，上下文传输控制器46试图检测在输入分组49的有效负荷52内的预定的类型的编码帧的指示或表达。特别地，作为事件7-6，特性分析器80通过输入分组49的有效负荷52较核独立编码的媒体帧的指示或表达。如果在事件7-6确定在有效负荷52内检测到独立编码的媒体帧，则作为事件7-7，上下文传输控制器46指令标题压缩状态机44B进到第一等级(FO)状态，并发送上下文信息(例如，ROHC IR-DYN分组)到标题解压缩器60。在启动这样的动作后，上下文传输控制器46等待下一个输入分组的接收或处理的通知或认知(再次如由事件7-4反映的)。
另一方面，如果在事件7-6确定在有效负荷52内检测到独立编码的媒体帧，则作为事件7-8，上下文传输控制器46(例如，媒体特性分析器80)试图检测在输入分组49的有效负荷52内的编解码器配置信息。如果在有效负荷52内没有检测到编解码器配置信息，则上下文传输控制器46等待下一个输入分组的接收或处理的通知或认知(如由事件7-4反映的)。如果在事件7-8确定在有效负荷52内检测到编解码器配置信息，则作为事件7-9，上下文传输控制器46指令标题压缩状态机44B进到IR状态，并发送上下文信息(例如，ROHC IR分组)到标题解压缩器60。在启动这样的动作后，上下文传输控制器46等待下一个输入分组的接收或处理的通知或认知(再次如由事件7-4反映的)。
上面已提到，标题压缩状态机44B可以进到IR状态，并发送具有ROHC IR分组的形式的上下文信息到标题解压缩器60。在这样的事件中，可以发送一个以上的分组。有可能压缩器决定对于多个接连的分组降低压缩比(即，发送IR)，以防止分组丢失和增加标题压缩操作的鲁棒性。然而，如果第一IR分组要在空中接口上丢失，则这样的丢失意味着独立编码的帧(或替换地，编解码器发起的信息)也丢失。所以，在这样的情形下，对于许多连续的分组，IR分组的任何重复可能不改善这种情形。
对于诸如但不限于图7的事件，由诸如独立编码媒体帧的媒体特性分析器80那样的实体通过输入分组49的有效负荷52的检测可以以各种不同的方式完成。例如，该帧是独立编码媒体帧的表达或指示可以从被包括在有效负荷52中的RTP标题的有效负荷类型(PT)字段被获取(见图8)。替换地，不必检查RTP标题，该帧是独立编码媒体帧的表达或指示可以与载体类型(服务质量[QoS]类别)或特定的服务(诸如在CDMA2000系统中特定的服务任选项[SO]标识符)相联系。它也可以基于有效负荷的尺寸，因为独立编码帧通常是最大的帧，以及潜在地常常具有相同的尺寸。
媒体编解码器信息被包括在有效负荷52中的表达或指示可以通过检查RTP有效负荷的初始八位位组而被推知，这取决于所利用的媒体编码的类型。这样的表达或指示也可以来自使用RTO端口的多路复用，其中媒体接入信息被发送到与纯媒体帧不同的端口。在某些情形下，它也可以从RTP有效负荷尺寸或分组本身的尺寸而被推知。它也可以与诸如载体类型(服务质量[QoS]类别)或特定的服务(诸如在CDMA2000系统中特定的服务任选项[SO]标识符)那样的系统参数相联系。
图8显示被包括在有效负荷52中的示例性RTP标题。在被包括在RTP标题中的字段中，基本上是静态的字段是头两个字段以及“分段偏移”，“协议”，“源地址”，“目的地地址”，“源端口”，“目的地端口”，“V”，“P”，“X”，和“SSRC标识符”字段。可以被推知的RTP标题的字段是“分组长度”，“校验和”(Ipv4)，以及“长度”字段。很少改变的RTP标题的字段是“TOS”，“TTL”，“CC”，和“PT”字段。其余字段(“识别”，“校验和”(UDP)，“M”，“序列号”，和“时间戳”)易于更经常地改变。
将会理解，虽然图7显示事件7-6是在事件7-8之前执行，但执行的顺序或甚至同时执行也是可能的。而且，在状态7-4等待下一个输入分组之后，上下文传输控制器46转移到事件7-1或事件7-2，如适当的话，以及被告知标题压缩状态机44B的当前状态。
从图7的事件7-1和事件7-2发出的替换的事件或动作可以独立地实施。即，上下文传输控制器46可以执行从事件7-1发出的事件，而不必执行从事件7-1发出的事件，以及反之亦然。
因此，作为本发明的一方面，本发明涉及压缩其目的地为解压缩器的媒体分组的标题的压缩器，压缩器包括标题压缩状态机(它在初始化和刷新状态与其它状态之间进行转移)和上下文传输控制器。上下文传输控制器监管在检测到分组的有效负荷内的媒体编解码器配置信息后以及优选地仅仅在检测到分组的有效负荷内的媒体编解码器配置信息后、到初始化和刷新状态的转移。压缩器至少把压缩上下文的静态参数包括在其有效负荷包括媒体编解码器配置信息的分组的标题中。
至少载送压缩上下文的静态参数的分组的标题典型地是未压缩的，或仅仅具有被压缩的其某些部分。可被压缩的装载上下文的分组标题的部分包括，例如IPV4校验和与IP长度。这两个参数通常被去除，因为它们可以在解压缩器一侧被重新计算。这种具体的类型的分组，虽然具有至少某种程度被压缩的标题，但在解压缩器一侧不通过使用上下文被解压缩，而是通过使用在分组本身中产生的信息被解压缩。
作为本发明的另一方面，本发明涉及压缩器，它压缩其目的地为解压缩器的媒体分组的标题和在检测到在分组的有效负荷内预定类型的媒体帧后对于压缩上下文的动态和静态参数发送(包括初始化和刷新)到解压缩器进行同步。压缩器把压缩上下文的动态参数包括在其有效负荷包括独立编码媒体帧的分组的标题中。这个分组的标题的动态部分通常是未压缩的(例如，用于ROHC的IR-DYN分组类型)，虽然(如前所述)标题的某些部分可被压缩地发送(例如，用于ROHC的大的UOR-2分组)。
这里描述的实施例可以结合(但不限于)例如广播/多播服务，和媒体编码和接入特性以及压缩器性能应用或被利用，像例如在RFC 3095和诸如这里引述的那些的其它参考文献中描述的那样。
上述的网络的实施方案的非限制性示例的环境是电信网100，诸如图10A所示的电信网。示例性电信网100包括无线接入网110和核心网112。核心网112被显示为包括电路交换域113和分组交换域114。在具体显示的例子中，电路交换域113(例如，面向PSTN/ISDN连接的网络)被显示为包括移动交换中心/访问位置寄存器节点115和网关MSC节点116。分组交换域114以示例的方式被显示为包括通用分组无线电服务(GPRS)服务(SGSN)节点117，它被连接到网关通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(GGSN)118。
网关GPRS支持节点(GGSN)118提供向分组交换网络(例如，互联网，X.25外部网络)的接口，并且这样用来转换数据格式，信令协议和地址信息，以便允许在不同的网络之间的通信。服务GPRS支持节点(SGSN)117提供路由到和来自SGSN服务区的分组，并为在物理上位于SGSN服务区域内的GPRS用户服务。服务GPRS支持节点(SGSN)117提供诸如鉴权、加密、移动性管理、收费数据和向用户设备单元的逻辑链路管理那样的功能。GPRS用户可以由网络中任何SGSN提供服务，这取决于位置。服务GPRS支持节点(SGSN)117和网关GPRS支持节点(GGSN)118的功能可以被组合在同一个节点中，或可以存在于如图10A所示的分开的节点。
在图10A实施例中，核心网节点112的通用分组无线电服务(GPRS)服务(SGSN)节点117也被显示为主管具有它的上下文传输控制器的标题压缩器25-10A。标题压缩器25-10A的结构和操作基本上类似于以前描述的通用的代表性标题压缩器25的结构和操作。
核心网112通过由点划线122描绘的无线电接入网接口连接到无线电接入网110。无线电接入网110包括一个或多个控制节点126和一个或多个无线电基站(BS)128。在示例的、非限制实施方案中，其中无线电接入网110是UMTS地面无线电接入网(UTRAN)，由点划线122描绘的无线电接入网接口被称为Iu接口，以及控制节点126采取无线电网络控制器(RNC)的形式。例如，本领域技术人员了解无线电网络控制节点126的功能和组成，诸如分集切换单元，控制器，和各种接口。在无线电接入网110的其它实施方案中，控制节点126可以具有其它名称，诸如基站控制器(BSC)，无线电网络控制节点等等。在任何事件中，应当理解，为了简化起见，图10A的无线电接入网110被显示为只有一个控制节点126，控制节点126被连接到两个基站(BS)128。正如本领域技术人员理解的，无线电接入网110典型地具有多个控制节点126，它们可以通过未显示的接口(诸如Iur接口)被连接。
此外，为了简化起见，只显示两个基站节点128被连接到代表性控制节点126。将会理解，不同数目的基站128可以由每个控制节点126提供服务，控制节点126不需要服务于相同的数目的基站。而且，本领域技术人员还将会理解，基站有时在技术上也被称为无线电基站、节点B或B节点。
为了简略起见，在随后的讨论中，假设每个基站128服务于一个小区。然而，本领域技术人员将会理解，基站可以通过空中接口为一个以上的小区提供通信服务。例如，两个小区可以利用位于同一个基站站点的资源。而且，每个小区可被划分成一个或多个扇区，每个扇区具有一个或多个小区/载波。
无线终端170通过无线电或空中接口138与一个或多个小区或一个或多个基站(BS)128通信。在不同的实施方案中，例如，无线终端170可以以不同的名称被称呼，诸如远程终端、移动站或MS、移动终端或MT、或用户设备单元(UE)。当然，虽然为了易于说明，图10A上只显示一个无线终端170，但每个基站典型地服务于许多无线终端。
在上述的示例性UMTS实施方案中，无线接入优选地是基于宽带码分多址(WCDMA)，各个无线信道被使用CDMA扩频码分配。当然，也可以利用其它接入方法。
无线终端170具有标题解压缩器160。本领域技术人员理解无线终端170和标题解压缩器的结构和操作，包括组成的收发信机、协议栈、译码器、缓存器和媒体呈现应用等等的结构和操作。
在图10B实施例中，网关通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(GGSN)118被显示为主管标题压缩器25-10B，而不是在SGSN 117进行主管。标题压缩器25-10B的结构和操作基本上类似于前面描述的通用、代表性标题压缩器25的结构和操作。
在图10C实施例中，无线电网络控制器节点126被显示为主管标题压缩器25-10C，而不是核心网节点之一。标题压缩器25-10C的结构和操作基本上类似于前面描述的通用、代表性标题压缩器25的结构和操作。
虽然诸如图10A、图10B和图10C所显示的那些节点具有无数个其它单元和功能，但是正如本领域技术人员理解的，这里显示的仅仅是对于说明这里描述的上下文信息传输技术必须的或有帮助的那些单元和功能。在CDMA2000结构中，SGSN/GGSN是PDSN(分组数据服务节点)，它起到类似的作用。
标题压缩器25通常在各种说明的实施例中被显示为功能块。本领域技术人员将会理解，标题压缩器25的功能和它的子功能块可以通过使用各个硬件电路、使用结合适当地编程的数字微处理器或通用计算机或处理器/协处理器/专用处理器起作用的软件、使用专用集成电路(ASIC)和/或使用一个或多个数字信号处理器(DSP)被实施。
这里描述的、具有它们的附属上下文传输控制器的标题压缩器通过压缩器在检测到独立编码媒体帧和/或带内编解码器配置信息后执行从SO状态向下转移(到IR状态或FO状态)，而达到接入延时改进。
这里描述的各种标题压缩器当操作在单向模式中时按照以下步骤起作用和/或达到以下结果-从较高的压缩状态(例如，ROHC SO状态)到较低的压缩状态(例如，ROHC FO状态)的转移是基于在要标题压缩的分组的有效负荷内载送的媒体的编码帧的类型。动态(和静态)标题信息作为压缩的分组(例如，ROHC-DYN，或IR分组)的一部分被发送。
-从较高的压缩状态(例如，ROHC SO状态)或从较低的压缩状态(例如，ROHC FO状态)到初始化状态(例如，ROHC IR状态)的转移是基于在要标题压缩的分组的有效负荷内载送的媒体编解码器接入信息的存在。动态和静态标题信息作为压缩的分组(例如，ROHC IR分组)的一部分被发送。
-压缩器可以不根据周期性超时执行到初始化状态的状态转移，即Timeout_1可以是无限大，只要在有效负荷内以可接受的频率检测到媒体编解码器配置信息的存在。在这方面，图6B以虚线箭头80显示上下文传输控制器46影响Timeout_1的数值的能力。最低的频率极限值通常是基于服务的类型或只是从实施方案被配置。上限值(较高的频率)是从媒体源本身得到的(例如，对于视频、情景变换越频繁地改变，独立编码帧的出现越频繁)。
压缩器不根据周期性超时执行离开较高的压缩状态的状态转移，即Timeout_2可以是无限大，只要在有效负荷内以可接受的频率检测到独立编码帧的存在。在这方面，图6B以虚线箭头82显示上下文传输控制器46影响Timeout_2的数值的能力。
例如，当检测到在分组有效负荷内独立编码媒体帧(例如，MPEG-4 I帧)的存在时，压缩器可以转移到FO状态和发送动态标题信息(例如，ROHC-DYN分组，或大的UOR-2分组)。
当检测到在分组有效负荷内带内编解码器配置信息(例如，MPEG-4配置信息)的存在时，压缩器可以转移到初始化状态和发送静态(和动态)标题信息(例如，ROHC IR分组)。
这可以从要被压缩的分组的长度(由于独立编码帧通常是较大的)或仅仅通过检查应用协议标题(RTP，或在应用标题里面的媒体标题)而被检测。
这里公开的标题压缩器更加有效地执行上下文初始化和上下文修理，并去除在多播/广播服务中对于盲目执行周期性更新的需要(Timeout_1和Timeout_2可被设置为无限大)。这从这样的事实而使得有可能，媒体特性本身提供对于压缩器以更适当的方式执行这些更新来说有用的暗示。
这里公开的本过程和技术所得到的最后结果是，对于接入服务的延时和对于在解压缩器上下文损坏后恢复服务的延时被最小化。
用于U模式的、最终得到的状态机的例子显示于图9。
最后，应当指出，即使通用术语“标题压缩”，“标题压缩器”，和“(标题)解压缩器”，被使用来表示本概念的可应用于性不限于任何具体的标题压缩器方案。特别地，本概念肯定可应用于诸如由以下文献描述的那样的环境和应用(所有的下列文献在此引用以供参考)Van Jacobson的“Compressing TCP/IP Headefs for Low-Speed Serial Links(用于低速串行链路的压缩TCP/IP标题)”，IETF RFC 1144，IETF网络工作组，1990年2月；Mikael Degermark，Bjrn Nordgren，Stephen Pink的“IPHeader Compression(IP标题压缩)”，IETF RFC 2507，IETF网络工作组，1999年2月；Steven Casner，Van Jacobson的“Compressing IP/UDP/RTPHeaders for Low-Speed Serial Links(为低速串行链路压缩IP/UDP/RTP标题)”，IETF RFC 2508，IETF网络工作组，1999年2月；Koren，T.，Casner，S.，Geevarghese，J.，Thompson B.和P.Ruddy的“Enhanced Compressed RTP(CRTP)for Links withHigh Delay，Packet Loss and Reordering(用于具有高延时的链路的增强压缩RTP(CRTP)”，IETF RFC 3545，IETF网络工作组，2003年7月；Carsten Bormann等人的“RObust Header Compression(ROHC)Framework and four profilesRTP，UDP，ESP and uncompressed(鲁棒标题压缩(ROHC)结构框架和四个概况RTP、UDP、ESP和未压缩)”，IETF RFC 3095，2001年4月；Jonsson，L.和G.Pelletier的“RObust Header Compression(ROHC)A Link-Layer Assisted ROHC Profile for IP/UDP/RTP(鲁棒标题压缩(ROHC)用于IP/UDP/RTP的链路层辅助的ROHC概况)”，IETF RFC 3242，2002年4月[“ROHC LLA”]；Liu，Z和K.Le的“Zero-byte Support for BidirectionalReliable Mode(R-mode)in Extended Link-Layer AssistedRObust Header Compression(ROHC)Profile(在扩展链路层辅助的鲁棒标题压缩(ROHC)概况中用于双向可靠模式(R-模式)的零字节支持”，IETF RFC 3408，2002年12月；Jonsson，L.和G.Pelletier的“RObust Header Compression(ROHC)A compression profile for IP(鲁棒标题压缩(ROHC)用于IP的压缩概况)”，IETF RFC 3843，2004年6月；IP/TCP标题(在Pelletier，G.，Jonsson，L.，West，M.和R.Price的“RObust Header Compression(ROHC)TCP/IPProfile(ROHC-TCP)(鲁棒标题压缩(ROHC)TCP/IP概况(ROHC-TCP)”，互联网草案(正在进行的工作)，<draft-ietf-rohc-tcp-08.txt>，2004年10月，中被描述)[“ROHC TCP”]；IP/UDP-轻量/RTP标题(在Pelletier，G.的“RObust HeaderCompression(ROHC)Profiles for UDP-Lite(鲁棒标题压缩(ROHC)用于轻量UDP的概况)”，互联网草案(正在进行的工作)，<draft-ietf-rohc-udp-lite-04.txt>，2004年6月中被描述).
这里描述的结构和技术，当在单向载体上使用标题压缩时，改进接入到IP广播/多播服务(BCMCS)的接入时间。标题压缩器执行在完全标题更新与被包含在要被压缩的分组内的媒体的特性之间的同步。这使得对于当加入信道时和在对于上下文的动态部分严重的上下文损坏后远程终端的解压缩器达到完全上下文(FC)状态所需要的延时最小化。另外，本技术可被使用来通过减小由于较大的IR分组的周期性发送引起的附加开销而使得广播和多播IP服务的频谱效率最大化。
使用单向标题压缩接入到服务的接入时间取决于对于成功地得到上下文的静态部分和开始解压缩被压缩的标题所化费的时间。呈现媒体的应用的开始取决于对于译码器接收它的配置信息以及第一独立编码帧所化费的时间。通过同步这些步骤，从用户看来在服务被接入之前的等待时间在某些情形下可以被显著改进。
这些技术对于通过多播或广播无线电信道发送的一对多的应用(诸如视频流式传输、或诸如推动讲话VoIP应用)是特别有用的。这些技术也特别关系到由BCMCS ad-hoc组(TSG-X)当前在3GPP2中规定的广播/多播服务(BCMCS)。这些技术对于3GPP的MBMS工作项目和在[GSM-AXIp]中也是有用的，如果使用工作在U模式下的ROHC的话。例如参阅以下文献(所有的下列文献在此引用以供参考)3GPP2 cdma2000 BCMCSC.S0054-0-cdma2000 High RateBroadcast-Multicast Packet Data Air Interface Specificationlink(cdma2000高速率广播-多播分组数据空中接口规范链路)http://www.3gpp2.org/Public_html/specs/C.S0054-0_v1.0__021704.pdf，S.R0030-Broadcast/Multicast Services-Stage 1，Revision A link(广播/多播业务-阶段1，修订A链路)http://www.3gPP2.org/Public_html/specs/S.R0030-A_v1.0_012004.pdf 3GPP MBMS3GPP TS26.346MultimediaBroadcast/Multicast Service(MBMS)(3GPP TS26.346多媒体广播/多播业务(MBMS))；Protocols and codecs link to references(对于参考的协议和编解码器链路)http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26346.htm)。
本方法还具有不需要对于任何ROHC标准作任何改变的优点。
应当理解，这里描述的标题压缩技术，包括上下文信息的传输的定时或控制不需要在与这里说明和/或描述的同样构造的节点或终端中执行。而是，诸如非压缩功能和非解压缩功能那样的各种功能可以被分布或分散到其它节点或设备或甚至网络(例如，核心网和无线接入网)。而且，如果希望的话，则甚至标题压缩功能和解压缩功能也可被分布在多个节点和/或设备上。
例如，鉴于上述的内容，术语网络节点在这里被利用来指整个地或部分地执行这里描述的上下文信息传输控制的任何节点或单元，或节点或单元的一部分。
此外，对于包括标题压缩器25的网络节点“发送”上下文信息的提及并不需要标题压缩器25实际上生成中间的和/或直接的容器(例如分组)用于上下文信息，或标题压缩器25实际上通过任何特定的接口发送上下文信息，路由到远程终端70。实际上，这样的说法更一般地是指这样的事实，即主管标题压缩器25的节点或设备被涉及用于控制在将上下文信息包括在至少最终通过空中接口(可能通过一个或多个下游节点或网络)被发送的流34中的定时。
此外，主管标题压缩器25的节点或设备可以或不一定位于远离接收实体的一个以上的节点或网络接口，诸如远程终端70。例如，这里的、上下文信息通过空中或无线电接口被发送到接收实体(例如，远程终端70)的说法不需要标题压缩器25位于以无线接口为边界的节点或位置。
例如，考虑到其对于标题压缩的讨论，题目为“Method andapparatus for handling out-of-sequence packets in headerdecompression”的、同时提交的美国专利申请序列号10/__,__(代理人文档2380-857)整体地在此引用以供参考。
虽然本发明是结合当前被认为是最实际的和优选的实施例的内容描述的，但可以看到，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明打算覆盖各种修改方案和等价的安排。
权利要求
1.一种压缩器(25)，用来压缩媒体分组(22)的标题(24)和发送上下文信息到解压缩器(60)，供解压缩器(60)在解压缩媒体分组(22)的压缩的标题时使用，其特征在于，关于媒体分组的流(34)，压缩器(25)被安排成按照媒体分组(22)的媒体特性来控制上下文信息的包括。
2.权利要求1的设备，其特征在于，压缩器(25)被安排成按照媒体分组的媒体特性来控制上下文信息参数在分组的标题中的包括的定时。
3.权利要求1的设备，其特征在于，当压缩器(25)检测到媒体分组的预定的特性时，压缩器(25)把上下文信息包括在流(34)中。
4.权利要求3的设备，其特征在于，预定的特性是被包括在分组的有效负荷中的媒体帧的类型或被包括在分组的有效负荷中的媒体编解码器接入信息。
5.权利要求1的设备，其特征在于，压缩器(25)被安排成按照被包括在分组的有效负荷中的媒体帧的类型的指示的检测来控制上下文信息的包括。
6.权利要求1的设备，其特征在于，压缩器(25)被安排成按照在分组的有效负荷中的媒体编解码器接入信息的检测来控制上下文信息的包括。
7.权利要求1的设备，其特征在于，压缩器(25)还包括标题压缩状态机(44)，用来进行在以下压缩状态之间的转移初始化和刷新状态(IR)；第一等级压缩状态(FO)；第二等级压缩状态(SO)；上下文传输控制器(46)它关于媒体分组的流(34)，被安排成控制上下文信息的包括，以及因此根据媒体分组的媒体特性进行压缩状态之间的转移。
8.权利要求7的设备，其特征在于，当标题压缩状态机(44)处在第二等级压缩状态(SO)和上下文传输控制器(46)检测到在分组的有效负荷内的独立编码媒体帧时，标题压缩状态机(44)转移到第一等级压缩状态(FO)，并至少把动态标题信息包括在上下文信息中。
9.权利要求7的设备，其特征在于，当标题压缩状态机(44)处在第一等级压缩状态(FO)或第二等级压缩状态(SO)和上下文传输控制器(46)检测到在分组的有效负荷内的媒体编解码器接入信息时，标题压缩状态机(44)转移到初始化和刷新状态(IR)，并至少把静态标题信息包括在上下文信息中。
10.权利要求1的设备，其中压缩器(25)被安排成在检测到在分组的有效负荷内的预定类型的媒体帧后，对于压缩上下文的动态参数到解压缩器(60)的发送进行同步。
11.一种标题压缩方法，包括压缩媒体分组(22)的标题(24)用于传输到解压缩器(60)；发送上下文信息到解压缩器(60)，供解压缩器(60)在解压缩媒体分组(22)的压缩的标题时使用；其特征在于，关于媒体分组的流(34)，按照媒体分组(22)的媒体特性来控制上下文信息的包括。
12.权利要求11的方法，还包括按照媒体分组的媒体特性来控制上下文信息参数在分组的标题中的包括的定时。
13.权利要求11的方法，还包括，当检测到媒体分组的预定的特性时，把上下文信息包括在流(34)中。
14.权利要求13的方法，其中预定的特性是被包括在分组的有效负荷中的媒体帧的类型或被包括在分组的有效负荷中的媒体编解码器接入信息。
15.权利要求11的方法，还包括按照被包括在分组的有效负荷中的媒体帧的类型的指示的检测来控制上下文信息的包括。
16.权利要求11的方法，还包括按照在分组的有效负荷中的媒体编解码器接入信息的检测来控制上下文信息的包括。
17.权利要求11的方法，其特征还在于使用标题压缩状态机(44)，该标题压缩状态机在以下压缩状态之间转移初始化和刷新状态(IR)；第一等级压缩状态(FO)；第二等级压缩状态(SO)；以及关于媒体分组的流(34)，控制上下文信息的包括，以及因此根据媒体分组的媒体特性在压缩状态之间的转移。
18.权利要求17的方法，其中当标题压缩状态机(44)处在第二等级压缩状态(SO)中时，方法包括检测在分组的有效负荷内的独立编码媒体帧，以及响应于它，转移到第一等级压缩状态(FO)，并至少把动态标题信息包括在上下文信息中。
19.权利要求17的方法，其中当标题压缩状态机(44)处在第一等级压缩状态(FO)或第二等级压缩状态(SO)时，方法还包括检测在分组的有效负荷内的媒体编解码器接入信息，以及响应于它，转移到初始化和刷新状态(IR)，并至少把静态标题信息包括在上下文信息中。
20.权利要求11的方法，还包括在检测到在分组的有效负荷内的预定类型的媒体帧后，对于压缩上下文的动态参数到解压缩器(60)的发送进行同步的步骤。
全文摘要
压缩器(25)用来压缩媒体分组的标题和发送上下文信息到解压缩器(60)，供解压缩器在解压缩媒体分组的压缩的标题(26)时使用。关于从压缩器(25)到解压缩器(60)的媒体分组的流(56)，压缩器(60)按照媒体分组的媒体特性来控制上下文信息在流中的包括。例如，在说明的、非限制的说明中，压缩器的上下文传输控制器(46)按照媒体分组的媒体特性来控制包括上下文信息的分组的生成的定时。在一个工作模式下，造成上下文信息的包括的预定特性是被包括在分组的有效负荷中的媒体编解码器接入信息。在检测到媒体编解码器接入信息后，压缩器把用于压缩上下文的静态参数包括在上下文信息中。在另一个工作模式下，预定的特性可以是被包括在其标题要被压缩的分组的有效负荷中的媒体帧的类型，例如独立编码媒体帧，其中独立编码媒体帧的检测促使包括用于压缩上下文的动态参数。
文档编号H03M7/30GK101069401SQ200580039004
公开日2007年11月7日 申请日期2005年10月28日 优先权日2004年11月15日
发明者U·霍恩, G·佩尔蒂尔 申请人:艾利森电话股份有限公司