专利名称：无线数据通信的压缩方法、发射机和接收机的制作方法
技术领域：
本发明涉及在诸如蜂窝电话技术的无线数据通信应用中使用的压缩方案。
背景技术：
在本发明的领域中，已经知道在如基于GSM(全球移动通信)或UMTS(通用移动电信系统)标准的那些系统的蜂窝无线通信系统中，现有的数据压缩算法是在传输、网络和链路层上进行，但是没有在传输层以上进行任何压缩。现有的压缩算法进行二进制压缩，(也就是，去除包括在每一分组中的比特中的冗余比特)。当前的数据压缩算法仅仅压缩在每一层中使用的分组头部，而其它的算法对数据有效载荷进行二进制压缩。
然而，这种措施存在以下缺点(一个或多个)二进制压缩是有限的，因为它没有去除在应用层中产生的信息冗余。二进制压缩也增加了分组处理时间，尤其是在其进行逐跳(hop-by-hop)的进行压缩时，这种情况是大多数头部压缩算法所遇到的。例如，在UMTS中，分组数据会聚协议(PDCP)仅仅进行二进制头部压缩，而没有进行有效载荷压缩。这限制了可以获得的压缩效率。
因此，存在对一种用于无线数据通信的压缩方案的需要，其中克服了上述的缺点(一个或多个)。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种如权利要求1所述的在数据通信系统中利用会话初始化协议和会话描述协议(SIP/SDP)来将消息从发射机传输到接收机的方法。
根据本发明的第二方面，提供了一种如权利要求7所述的在数据通信系统中、利用会话初始化协议和会话描述协议(SIP/SDP)来将消息从其自身中传输到接收机的发射机。
根据本发明的第三方面，提供了一种如权利要求12所述的在数据通信系统中、利用会话初始化协议和会话描述协议(SIP/SDP)接收来自发射机的消息的接收机。
现在参考附图(一个或多个)、以示例方式来介绍本发明的一种会话初始化协议(SIP)/会话描述协议(SDP)压缩方案，其中图1示出压缩方案中采用的协议栈的框图；图2示出在压缩方案中使用的头部的框图；图3示出在压缩方案中使用的封装的SIP/SDP消息的框图；和图4示出在UMTS系统中使用的压缩方案的示例预缓存过程的原理图；图5示出包括用于执行图1-图4的压缩方案的发射机和接收机的UMTS无线通信系统的原理框图。
具体实施例方式
会话初始化协议(SIP)是一种用于多媒体呼叫控制信令的选择。本发明的目的是将SIP协议和会话描述协议(SDP)用在精巧的压缩方案(lightweight compression scheme)中。由于采用文本HTTP编码，现有的SIP消息大小可以超过1000字节。这就是(例如)SIP消息包含记录-路由头部字段的情况。在这种情况下，SIP消息将选出在该消息通路上的所有SIP服务器的Request-URL，因此导致出现很大的SIP消息(理论上是无限的)。同样，SIP URL编码包含很多头部扩展和选项，这将增加SIP消息大小。
尽管对于具有足够的可用带宽的网络来说大的SIP消息不是问题，但是对于大多数接入网来说不是这样。例如无线接入网(例如UMTS，GSM)具有较少的带宽，因此在空中接口上传输现有的SIP消息是没有效率的。同样，用来连接计算机(尤其是膝上型计算机)到互联网的低端调制解调器也由于带宽不足而产生相同的问题。在所有这些情况下，以现有的格式传输SIP消息导致长的呼叫建立时间以及对传输介质的低效使用。
本发明的目的是提供一种精巧的SIP/SDP压缩方案(LSSCS)，该方案将在下面详细地介绍，其缓解或克服这些缺点。
图1中示出了与LSSCS一起使用的用户数据报协议/网际协议(UDP/IP)协议栈。可以理解，图1中示出的UDP/IP栈仅仅是示例性的，不限制将LSSCS应用到其它任何的传输/网络层。
如图1所示，UDP/IP栈100包括一下连续的层网际协议(IP)层110，用户数据报(UDP)层120，精巧的SIP/SDP压缩方案(LSSCS)层130，会话描述协议(SDP)层140和会话初始化协议(SIP)层150。
图2示出了由于LSSCS层130引入的分组开销。
如图2所示，LSSCS头部200为8比特的字节，其中0-6比特(B0-B6)为数据位，比特7为扩展(E)位。LSSCS头部中的数据位B0-B6中的每一位指向SIP或SDP消息的字段。LSSCS头部是以八位字节为准组成的(即包括整数个八位字节)。如果扩展位被设为1，则将另一个LSSCS头部八位字节加到LSSCS头部。当E＝0时，则不增加扩展头部。由于SIP/SDP消息具有扩展的和可选字段，LSSCS头部是灵活的，因此可以覆盖所有可能的消息格式。
比特B0-B6的意义如下。假设比特Bn说明在SIP/SDP消息中的特定字段，且表明特定字段存在于或不存在于SIP/SDP消息中，如下所述Bn＝1，表明在SIP/SDP消息中存在相应的SIP/SDP字段，或Bn＝0，表明将相应的SIP/SDP字段从SIP/SDP中去除，因为它是冗余的。在这种情况下，LSSCS接收机可以使用已经提供的附加信息来恢复去除的字段。
假设协议栈如图1所示，封装了LSSCS的SIP/SDP消息如图3所示，其中IP(310)为IP头部，UDP(320)为UDP头部，LSSCS(330)为LSSCS头部(包括任何扩展)，rSDP(340)和rSIP(350)为别为减少的SDP和SIP消息。
建议当首先将呼叫控制状态功能(CSCF)注册到移动终端时，移动终端获得一表，该表提供了将LSSCS头部中的位的CSCF的关系映射到相应的SIP/SDP字段。另外，可以用工业上可接受的标准化将SIP/SDP字段映射到各自的LSSCS头部位来将该表标准化。
表1中示出的示例的可能映射表1LSSCS-SIP/SDP映射信息
参见上表，如果B0＝0，B1＝1，B2＝0，B3＝0，B4＝0，B5＝1，B6＝1，则CSCF自LSSCS头部能够知道来自移动终端得rSIP和rSDP消息如下，假设消息为INVITE消息
INVITEsipschooler@vlsi.Caltech.edu SIP/2.0Tosipschooler@cs.caltech.edu rSIP消息s＝Mbone音频 rSDP消息i＝讨论Mbone工程问题这是压缩的SIP/SDP消息。然后，CSCF也重构提供必须遵循的SIP和SDP字段以及提供能够获得信息的任何可选字段的消息。则从CSCF发出的完整的未压缩的消息为INVITEsipschooler@vlsi.caltech.edu SIP/2.0Fromsipmjh@isi.edu SIP消息Tosipschooler@cs.caltech.eduCall-ID62729-27@128.16.64.19Content-Typeapplication/sdpVia SIP/2.0/UDP/129.16.64.19s＝Mbone音频 SDP消息i＝讨论Mbone工程问题很明显，压缩的SIP/SDP消息比原始的未压缩消息短。
LSSCS中使用的预缓存技术LSSCS压缩效率取决于从SIP/SDP消息中去除的信息量。该信息量又取决于从已存储的预缓存的信息中重构丢失的信息的可能性。在一些情况下，可以获得在SIP/SDP消息较少量的10倍(10-fold)。通过利用较低层压缩算法与LSSCS，可以获得进一步的压缩效率。
其它的网络实体和协议层提供了预缓存信息，由LSSCS接收机使用该信息来重构原始的SIP/SDP消息。在UMTS网络的内容中，用户设备(UE)和呼叫控制状态功能(CSCF)将执行LSSCS。通过分别使用IP目的/源地址，可以重构被叫方/呼叫方URL，因此，可以将它们从SIP消息中去除。
图4示出了在UMTS系统内使用的示例预缓存过程。
现在参见图5，示出了一种执行上面介绍的SIP/SDP压缩方案的系统500，其包括作为移动用户设备(UE)510的发射机和作为UMTS无线网络控制器(RNC)550的接收机。UE由处理器520控制，而RNC由处理器560控制。RNC 550保持一个关于头部比特和冗余的消息部分之间的关系的映射表(如上面介绍的表1)，当UE首次注册到RNC时，其将该表传送到UE 510。UE 510将接收到的映射表存储到存储器530中。
当UE 510想要将消息540传送到RNC 550时，它首先从消息中去除被表明在已存储的映射表530中的任何组成部分，并且构造表明已经去除原始消息中的那些组成部分的头部(如图2的映射表所示)。然后，UE 510将压缩后的消息与以图3所示的封装的头部一起发射。
当在RNC 550接收到压缩的消息时，RNC将表明缺少的信息的头部与映射表570进行比较，且将已经预缓存在存储器580中的所表明的、缺少的冗余信息插入到压缩的消息中。这样，RNC重构了原始消息590。
因此，总之可以理解，LSSCS是一种新的压缩算法，其位于应用层并且作用于SIP/SDP消息内容。可以认为LSSCS是一种精巧的压缩算法，因为它仅仅将小的可扩展的字节对准的头部加入到减少的SIP/SDP消息中。
可以理解，利用LSSCS及其相关的预缓存/取出过程，可以显著地减少空中SIP呼叫建立时间，SIP成本效率(cost effective)可以用于3GPP无线接口的工作，并且性能上可与基于3GPP 24.008CC呼叫相比。
可以进一步理解，利用LSSCS，分组语音呼叫成为一种对电路交换的成本效率和算的替代，降低了系统提供商和交换提供商之间的合伙(partnership)的需要，也降低了提供面向3GPP RNC/BSC的两个分离的域接口(separate domain interface)的需要。
可以理解，LSSCS没有对SIP和SDP协议进行任何修改。SIP消息的接收机和发射机都执行标准的SIP和SDP协议，因此对标准化工作的要求最小。
因此，将会理解·LSSCS引入了一种充分减少SIP/SDP URL的根本方法。
·LSSCS使用来自不同的网络实体(例如SIP位置服务器，DNS服务器，介质网关，安全服务器和DHCP服务器)以及来自其它协议实体(例如UDP/IP，IP路由和移动管理)的预缓存信息。LSSCS将该信息缓存在本地，并且使用它来处理SIP/SDP消息。预缓存信息的例子如下所示。
·可以独立于在协议栈的较低层使用的其它压缩算法来使用LSSCS。可以在每一协议层独立地开和关压缩算法，并且可以进行任何可能的组合。例如，我们可以在应用层使用LSSCS，在UMTS的PDCH层使用任何的UDP/IP压缩方案，获得更加好的压缩效率。
·正如逐跳压缩方案建议一样，仅仅端对端进行LSSCS压缩。因此，LSSCS为一种精巧的压缩算法，其要求很少的附加分组处理功率，并且仅在端点处要求。
总之，可以理解，上面介绍的SIP/SDP压缩方案提供了下面的优点·LSSCS去除了在应用层产生的信息冗余。
·对于冗余SIP和SDP URL字段，LSSCS可以获得100％的压缩效率。冗余的信息在发射机处被去除，而接收机利用预缓存的信息来重新生成它。
权利要求
1.一种在数据通信系统中利用会话初始化协议和会话描述协议(SIP/SDP)来将消息从发射机传送到接收机的方法，所述方法包括步骤在所述发射机处，从所述消息中去除至少一组成部分，并且将缺少所述去除的至少一组成部分的指示插入到所述消息中；和在所述接收机处，将在所述接收机中保持的、代替所指出的缺少的所述至少一组成部分的至少一组成部分插入到接收到的消息中。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述缺少的指示包括二进制头部，其中，至少一比特指出所述至少一组成部分的存在/缺少。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述缺少的指示进一步包括一指示，其进一步指出缺少至少一组成部分的缺少的指示。
4.如权利要求1，2或3所述的方法，进一步包括步骤在从所述发射机发射所述消息之前，在所述接收机中预缓存所述消息的至少一组成部分。
5.如前述任意之一权利要求所述的方法，进一步包括步骤在从所述发射机发射所述消息之前，在所述发射机接收在消息的各组成部分和缺少相应组成部分的指示之间进行映射的预定表。
6.如前述任意之一权利要求所述的方法，其中，所述数据通信系统为UMTS系统。
7.一种用于在数据通信系统中、利用会话初始化协议和会话描述协议(SIP/SDP)从其自身中将消息传送到接收机的发射机，所述发射机包括用于从所述消息中去除至少一组成部分的装置；和用于将缺少所述已去除的至少一组成部分的指示插入到所述消息中。
8.如权利要求7的所述发射机，其中，所述缺少的指示包括二进制头部，在该头部中，至少一比特指出所述至少一组成部分的存在/缺少。
9.如权利要求7或8的所述发射机，其中，所述缺少的指示进一步包括一指示，其指出进一步的缺少指示是否指出缺少至少一组成部分。
10.如权利要求7，8或9的所述发射机，进一步包括用于在从其自身中发射所述消息之前、接收在消息的各组成部分和缺少相应组成部分的指示之间进行映射的预定表的装置。
11.如权利要求7-10任意之一的所述发射机，其中所述数据通信系统为UMTS系统。
12.一种用于在数据通信系统中、利用会话初始化协议和会话描述协议(SIP/SDP)接收来自发射机的消息的接收机，所述接收机包括在所述接收机处的、用于接收来自所述发射机的消息的装置，该消息包括所述接收到的消息中缺少至少一组成部分的指示；和用于将在所述接收机中保持的至少一组成部分插入到所述已去除的消息中的装置，用该组成部分代替所指出的缺少的至少一组成部分。
13.如权利要求12的所述接收机，其中，所述缺少的指示包括二进制头部，在该头部中，至少一比特指出所述至少一组成部分的存在/缺少。
14.如权利要求12或13的所述接收机，其中，所述缺少的指示进一步包括一指示，其指出进一步的缺少指示是否指出缺少至少一组成部分。
15.如权利要求12，13或14的所述接收机，进一步包括用于在从所述发射机发射所述消息之前、在所述接收机中预缓存所述消息的至少一组成部分的装置。
16.如权利要求12-15任意之一的所述接收机，进一步包括用于在从其自身中发射所述消息之前、将消息的各组成部分和缺少的指示之间进行映射的预定表发送到所述发射机的装置。
17.如权利要求12-16任意之一的所述接收机，其中所述数据通信系统为UMTS系统。
18.一种实质上如在此参考附图介绍的、在数据通信系统中将消息从发射及传送到接收机的方法。
19.一种实质上如在此参考附图介绍的、在数据通信系统中使用来将消息从其自身中发射到接收机的发射机。
20.一种实质上如在此参考附图介绍的、在数据通信系统中接收来自发射机的消息的接收机。
全文摘要
本发明公开了一种SIP/SDP压缩方法、发射机(510)和接收机(550)，用于将消息从发射机传送到接收机，该传送是这样完成的在发射机处，从消息中去除组成部分(一个或多个)，且将缺少去除的组成部分(一个或多个)的指示插入到消息中；和在接收机处，将代替所指出缺少的组成部分(一个或多个)的、在接收机处预缓存的组成部分(一个或多个)插入到消息中。这就提供了一种精巧的SIP/SDP压缩方案(LSSCS)(i)去除了在应用层产生的信息冗余，和(ii)对于冗余的SIP和SDPURL字段，获得100％的压缩效率。
文档编号H04L29/06GK1531812SQ02804515
公开日2004年9月22日 申请日期2002年2月5日 优先权日2001年2月7日
发明者克里斯蒂安·德米特里斯库, 克里斯蒂安 德米特里斯库, 张友领, 迪亚 塞斯曼, じＫ固, 阿马尔迪亚·塞斯曼, 格里T·福斯特 申请人:摩托罗拉公司