分组传输方法和设备的制作方法

专利名称：分组传输方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线LAN(局域网)等中的无线分组通信。更具体地，本发明涉及语音、视频等的实时通信的效率改进。
背景技术：
当在无线LAN等中利用无线分组通信传输需要实时处理能力的语音、视频和其它信息时，存储在每一个无线帧中的数据量较小，这导致相对于整个帧增大了报头占用的比例。此外，如IEEE 802.11中定义的，在无线LAN的情况下，以最低的传输速率传输报头部分，因此，报头的传输占用的时间的比例变得大于用于比特长度的比例，由此使得不能高效地利用原始传输速度。
作为解决该问题的方法，专利文献1公开了将接收分组分类为QoS(业务质量)分组以及其它普通分组，然后对QoS分组进行封装，并根据CODEC周期对其进行传输。
图11是如专利文献1所述的分组传输设备的方框图。所述分组传输设备由基站1020和终端1031-103N构成，其中基站1020包括分组接收部分1101、分组分类部分1102、普通分组FIFO队列缓冲器1104、QoS分组FIFO队列缓冲器1105、分组合成部分1106、间隔定时器1107、无线分组发送部分1108、无线分组接收部分1130、分组恢复部分1131以及分组发送部分1132。而终端1031-103N包括无线分组接收部分1111、分组恢复部分1112、应用程序1120、分组传送部分1122、QoS队列1123、普通队列1124、间隔定时器1125、分组合成部分1126以及无线分组发送部分1127。
接下来，参考图11来解释当基站1020接收到来自有线区域的、针对终端1031-103N的数据时采取的操作。当基站1020通过分组接收部分1101接收到来自有线区域的、针对终端1031-103N的数据时，将数据发送到分组分类部分1102。分组分类部分1102检查是否要对接收到的数据进行封装，其中要封装的数据存储在QoS队列1123中，不必封装的数据存储在普通队列1124中。基于以下执行对要封装的数据和不必封装的数据的分类(1)数据的内容(语音或视频)，(2)协议(TCP或UDP)以及IP端口号，以及(3)MAC地址。在由间隔定时器1107计算的每一个定时间隔处将队列中累积的数据封装在单个帧中，并通过无需ACK响应的方法，利用广播或多播帧对其进行传输。通过以上操作，减小了报头的开销。
附带地，在专利文献1所述的技术中，分组分类对于基站和终端之间使用的传输速率没有容差。在IEEE 802.11b标准下，存在被定义为传输速率的4种类型的速率，用于无线LAN中基站和终端之间的数据传输，即，1、2、5.5和11Mbps。各个终端和基站之间的通信环境确定了使用哪一个传输速率。在专利文献1所述的技术中，对QoS队列中的数据进行封装，而没有考虑到传输速率，因此，已封装的帧可能包含去往以1Mbps相连的终端的分组和去往以11Mbps相连的终端的分组的混合。因此，为了在所有终端上正确地进行接收，不得不以最低的传输速率发送已封装的帧。由于即使对于能够以11Mbps进行传输的终端，也最终以1Mbps(即，最低传输速率)传输帧，这是非常低效的。
专利文献1JP 2004-12860
发明内容考虑到上述问题做出了本发明，本发明的目的是提供一种方法和设备，即使当用于连接到基站的传输速率对于每一个单独终端不同时，也能够进行例如语音数据等短长度数据的高效传输。
为了消除上述问题，本发明提供了一种分组传输方法，包括将多个语音或其它小型分组捆绑(即，封装)在一起，并将其传输到多个目的地，其中对于多个目的地，单独地配置多个传输速率中的一个，并且对于多个传输速率中各个速率，将去往针对其配置了所述速率的一个或多个目的地的分组捆绑到一起。
为了按照传输速率来捆绑分组，有利地，随后按照传输捆绑分组的定时来对将要传输的分组进行分类。
有利地，通过用于与目的地进行通信的装置，获取与用于目的地的传输速率相关的信息。
如果目的地是无线终端，则检查目的地的接收场强度，如果接收场强度处于传输速率改变的阈值处，则改变传输速率。在这种情况下，对于要传输到传输速率可能改变的目的地的分组，优选地，同时利用当前传输速率和可能改变到的传输速率来执行捆绑。
对于特定传输速率，当通过与另一传输速率的分组捆绑到一起并进行传输、而不是通过利用该特定速率进行捆绑和传输缩短了传输所需的时间时，优选地，利用所述另一传输速率来执行捆绑和传输。
在配备了用于将多个小型分组捆绑到一起的装置以及用于将已捆绑的分组传输到多个目的地的装置的本发明的分组传输设备中，对于多个目的地单独地配置多个传输速率中的一个，并且设置了用于对分组进行分类的装置，以便对于多个传输速率中各个速率，将去往针对其配置了所述速率的一个或多个目的地的分组捆绑到一起。
有利地，然后，分类装置根据来自传输装置的传输定时，将要传输的分组进行分类。
有利地，通过用于传输到目的地的装置，获取与用于目的地的传输速率相关的信息。
当目的地是无线终端时，检查目的地的接收场强度，如果接收场强度处于传输速率改变的阈值处，则改变传输速率。在这种情况下，对于要传输到传输速率可能改变的目的地的分组，分类装置可以同时利用当前传输速率和可能改变到的传输速率来执行分类。
对于具备以下条件的分组当通过与另一传输速率的分组捆绑到一起并进行传输、而不是通过利用该特定速率进行捆绑和传输缩短了传输所需的时间，则分类装置可以按照通过所述另一传输速率进行捆绑的方式来执行分类。
分组传输设备可以用作接入点的分组传输装置，所述接入点执行与无线局域网终端的通信。
根据本发明，可以按照传输速率对语音和其它小型分组进行分类，并以高传输速率传输到能够以这种传输速率进行通信的目的地。这种操作产生的效果包括以下能力增大同时呼叫的最大数目、缩短了占用无线通信介质的持续时间以及以更高效的方式传输具有短数据长度的VoIP数据和其它数据。


现在参考附图，仅作为示例来描述本发明的特定实施例，其中图1示出了本发明实施例的示例。
图2是示出了本发明第一实施例的方框图，其示出了将本发明的分组传输设备实现为接入点的一个示例。
图3是示出了分组分类的示例的流程图。
图4是示出了封装的示例的流程图。
图5是示出了与传输速率监控部分中的传输速率查询相关联的处理示例的流程图。
图6是示出了无线LAN帧收发机部分的操作的示例的流程图。
图7是解释封装部分中分组封装的图。
图8是示出了本发明第二实施例的方框图。
图9是示出了指定速率分组提取部分的操作示例的流程图。
图10是示出了第三实施例中无线LAN帧收发机部分的操作示例的流程图。
图11是现有技术示例的方框图。
具体实施例方式
作为本发明实施例的一个示例，图1示出了在无线LAN中实现本发明的一种典型配置。这里，参考如IEEE 802.11定义的无线LAN来演示本发明。
无线LAN包括接入点101、无线LAN终端111-115、通过电缆网络相连的终端121-125以及网络131。除了如IEEE 802.11所定义的无线LAN终端和接入点固有的功能以外，无线LAN终端111-115和接入点101还具有本发明中所述的特征。终端121-125用作无线LAN终端的对应方。网络131是例如以太网(注册商标)等的网络。假定无线LAN终端111-115和终端121-125利用VoIP(语音IP)协议执行语音通信。
这里集中在从终端121-125到无线LAN终端111-115的分组传输来解释无线LAN终端111-115和终端121-125之间的通信。
通过网络131和接入点101来执行从终端121-125到无线LAN终端111-115的通信。接入点101对多个小型语音和其它分组进行封装，并将其传输到无线LAN终端111-115。对于接入点101和无线LAN终端111-115之间的通信，单独地配置多个传输速率中的一个，并且针对多个传输速率中的每一个，接入点101对分组进行封装，并将分组传输到针对其配置了该速率的一个或多个无线LAN终端。各个无线LAN终端111-115接收利用针对所述终端配置的传输速率来封装的分组，并提取寻址到所述终端的分组。
第一实施例图2是示出了本发明第一实施例的方框图，其示出了将本发明的分组传输设备实现为图1所示的接入点101的一个示例。
接入点101包括网络收发机部分201、分组分类部分202、RTP(实时传输协议)分组提取部分203、封装分组队列204、封装部分205、IP协议处理部分206、无线LAN帧收发机部分207、传输速率监控部分208、以及管理表209。
作为位于OSI 7层模型中的物理和数据链路层中的协议处理装置，网络收发机部分201接收来自网络131的数据，并将数据发送到网络131。
除了IP协议栈处理以外，位于OSI 7层模型中的网络层的分组分类部分202还分析接收到的分组的IP报头的内容，并根据是否封装所述分组对其进行分类，以及使用来自传输速率监控部分208的信息，将已经根据封装要求分类的分组的内容分类到四个种类，即1Mbps、2Mbps、5.5Mbps和11Mbps。
位于OSI 7层模型的网络层之上的RTP分组提取部分203从封装分组(在本实施例中是VoIP分组)中提取RTP报头和有效载荷。在提取期间，提取在存储了RTP分组的IP分组的IP报头中所存储的源地址、目的地地址、源端口号以及目的地端口号，并通过与所提取的RTP分组进行配对来将其存储在封装分组队列204中。
封装分组队列204用于存储由分组分类部分202指定为要进行封装的数据。
位于OSI 7层模型的网络层之上的封装部分205按照以相同速率相连的目的地，对存储在封装分组队列204中的RTP分组进行分类，并将其传递到IP协议处理部分206。
位于OSI 7层模型的网络层中的IP协议处理部分206是用于IP协议处理的装置。
无线LAN帧收发机部分207发送从IP协议处理部分206传递的数据，并对应于无线LAN的MAC层和物理层。
传输速率监控部分208从无线LAN帧收发机部分207获取针对每一个终端的传输速率，将其登记在管理表209中，并且在来自分组分类部分202的有关传输速率的查询的情况下，响应这种查询。
接下来，将参考图2到7来解释本实施例的操作。
首先，当网络收发机部分201接收到来自网络131的数据时，将数据发送到分组分类部分202。通过参考图3的流程图来解释当分组分类部分202接收到数据时采取的操作。
当分组分类部分202接收到数据时，其参考接收数据的IP分组的报头，并获取接收数据的源地址、目的地地址、源端口号、目的地端口号以及TOS(业务类型)(S301)。
接下来，基于该信息，确定是否应当封装IP分组(S302)。为了确定是否应当进行封装，需要预先配置要进行封装的源地址、目的地地址、目的地端口号、源端口号以及TOS值。例如，在本实施例中，为了封装VoIP分组，作为封装的前提，假设已经将适于语音业务量的数值配置为TOS。
如果不必封装数据，将数据发送到IP协议处理部分206，并作为普通分组进行处理(S303)。如果要封装分组，将目的地地址传送到传输速率监控部分208，以便检查与具有该目的地地址的终端相连接的传输速率(S304)。如果确定了传输速率，将接收数据和传输速率信息一起传递到RTP分组提取部分(S305)。
RTP分组提取部分203从接收数据的IP报头中提取源IP地址、目的地IP地址、源端口号以及目的地端口号，获得已经从中消除了IP报头和UDP报头的RTP分组，并将源IP地址、目的地IP地址、源端口号、目的地端口号以及RTP分组存储在与分组分类部分202提供的传输速率相对应的封装分组队列204中。当到达适当时间时，封装部分206将封装分组队列204中针对特定速率所存储的数据进行封装。
图4示出了用于封装的处理流程，具体地，用于1Mbps封装分组队列中数据的封装。
这里，首先，提取在1Mbps封装分组队列中累积的所有RTP分组(S401)。接下来，例如，如图7所示，根据其格式组合所提取的RTP分组(S402)。换句话说，将RTP分组706的源IP地址702、目的地IP地址703、源端口号704和目的地端口号705以及还有长度信息701附加到所提取的RTP分组706上，将多个信息捆绑。长度信息701包含其自身长度。
封装部分205将组合的数据和数据率传递到IP协议处理部分206，利用目的地作为广播地址来创建UDP分组(S403)。在通用套接字接口的情况下，使用sendto函数足以将在所创建的套接字中组合的数据传递到广播地址，并且，例如如果扩展了在setsockopt函数的自变量中指定的配置选项，则能够实现数据率规范。
接下来，IP协议处理部分206请求无线LAN帧收发机部分以指定的数据率传输作为广播的、所创建的UDP分组(S404)。基于来自IP协议处理部分(206)的请求，无线LAN帧收发机部分207传输UDP分组(S405)。
这里，仅关于1Mbps提供了解释，但也可以将类似方法用于其它传输速率。此外，将适当定时用于每一个传输速率。至于考虑到这种适当定时，例如，如果当前使用的音频编解码器每20毫秒产生一个分组，则希望每20毫秒周期性地执行一次处理。
图5和图6用于解释传输速率监控部分208的操作。
首先，提供了关于处理来自分组分类部分202的查询的解释。确定是否已知与由分组分类部分202查询的IP地址相对应的MAC地址(S501)。这通过搜索管理表209来实现。如果发现，则将与所请求的IP地址相对应的传输速率返回到分组分类部分202(S503)。
如果没有发现，请求IP协议处理部分206利用ARP协议检查与IP地址相对应的MAC地址(S504)。当确定了MAC地址时，将正在讨论其传输速率的终端的MAC地址与关于传输速率的查询一起传递到无线LAN帧收发机部分207(S505)。虽然这取决于无线LAN芯片的规范，但是，例如，这可以通过读取无线LAN芯片的寄存器中的数值来实现。在得到传输速率之后，将所得到的传输速率返回到分组分类部分202(S506)。
在返回速率之后，将IP地址和MAC地址之间的对应关系登记在管理表中(S507)，并且还将得到的传输速率登记在管理表中，以便为后续查询提供更快的处理(S508)。
接下来，图6用于解释在传输速率获取期间采取的操作。首先，将正在讨论其传输速率的终端的MAC地址与关于传输速率的查询一起传递到无线LAN帧收发机部分207(S601)。当得到传输速率之后，将所得到的传输速率登记在管理表中(S602)。对于在管理表中登记的所有终端，可以以较短的时间间隔来周期性地执行这种传输速率获取操作，以便保证最新的传输速率始终可用。
因此，在本实施例中，不仅根据是否应当封装分组来对分组进行分类，此外还根据终端能够与基站进行通信的传输速率来分类要封装的分组，并且能够以高传输速率来执行到能够以这种高传输速率进行通信的终端的传输，从而能够减少占用无线通信介质的时间，并提供短数据长度的VoIP数据和其它数据的更高效传输。
第二实施例图8是示出了本发明第二实施例的方框图，图示了其中按照与第一实施例相同的方式将本发明的分组传输设备实现为接入点101的一个示例。
接入点101与第一实施例的不同之处在于提供了指定速率分组提取部分214，分组分类部分202不具有按照传输速率进行分类的功能，并且只将分组分类为应当进行封装的分组以及不应当封装的分组，其中封装分组队列204存储所有传输速率的分组，而无需按照传输速率进行预处理。
接下来，参考图9的流程图来解释本实施例的操作。在本实施例中，分组分类部分202只将分组分类为两种类型，即，要封装的分组以及普通分组。将被分类为要封装分组的接收分组发送到RTP分组提取部分203。在提取了RTP分组时，RTP分组提取部分203将所述分组存储在封装分组队列204中。当到达适当时间时，指定速率分组提取部分214使用来自传输速率监控部分208的信息，从封装分组队列204中只提取目的地是以特定传输速率相连的终端的RTP分组(S901)，并将其传递到封装部分205(S902)。后续处理与第一实施例相同。
因此，在本实施例中，在传输阶段按照传输速率对分组进行分类的效果在于，容易与终端的传输速率的变化相符。
第三实施例尽管本实施例的配置与图2所示第一实施例的配置相似，但无线LAN帧收发机部分207和传输速率监控部分208之间用于获取终端传输速率的方法不同。参考图10的流程图来解释无线LAN帧收发机部分207的操作。
首先，当无线LAN帧收发机部分207中的MAC实体接收到来自PHY子层的PHY-RXSTART.指示时(S1001)，无线LAN帧收发机部分207提取与PHY-RXSTART.指示一起发送的RXVECTOR中所存储的数据率(S1002)。接下来，获取在PHY-RXSTART.指示之后从PHY子层发送的数据的MAC报头中所包含的源MAC地址(S1003)。当获取了传输速率和MAC地址时，将它们传送到传输速率监控部分208(S1004)。
因此，在本发明中，由于在MAC接收到来自PHY子层的PHY-RXSTART.指示时更新终端的传输速率，能够减小分组分类部分202错误地将分组分类到不同传输速率的机会。
第四实施例尽管本实施例的配置类似于图2所示第一实施例的配置，无线LAN帧收发机部分207和传输速率监控部分208的操作以及管理表209和分组分类部分202的操作略有不同。
除了从无线LAN帧收发机部分207获取终端传输速率以外，传输速率监控部分208还获取有关终端发射的无线电波的接收场强度的信息。之后，将接收场强度的信息以及IP地址、MAC地址和传输速率存储在管理表209中。当存在从分组分类部分202到传输速率监控部分208的查询时，提供有关接收场强度的信息以及传输速率。当对分组进行分类时，分组分类部分202考虑到接收场强度，如果接收场强度接近于传输速率改变的阈值，则分组分类部分202将分组存储在封装分组队列204中(同时存储在与当前速率相对应的队列以及与可能改变到的传输速率相对应的队列中)。
因此，在本实施例中，即使在将分组存储在封装分组队列204中的时间和其实际传输时间之间改变了终端的传输速率，利用当前传输速率和可能改变到的传输速率进行预传输可以避免无接收。应当注意，还可以将本实施例的方法应用于第二实施例。此外，无需将希望改变到的传输速率的数目限制为单个速率，可以存在两个或更多这种传输速率。
第五实施例尽管本实施例的配置类似于图2所示第一实施例的配置，其与第一实施例的不同之处在于封装部分205具有检查封装分组队列204的每一个队列中存储的分组的数目的功能。
利用以下情况来解释本实施例的操作在封装之前，从封装分组队列204中包含的2Mbps传输速率队列中提取分组。
在从2Mbps队列提取分组期间。封装部分205还检查其它传输速率的队列中所存储分组的大小以及分组的数目。此时，如果速率比2Mbps高一级的队列(即，5.5Mbps队列)中分组的数目较小，例如一个分组等，则通过计算确定以5.5Mbps发送5.5Mbps的分组更为有效，还是以2Mbps发送更为有效。具体地，利用以下公式执行计算。
T1＝(PLCP前同步码长度+PCLP报头长度)/PCLP报头传输速率+(802.11MAC报头长度+LLC(逻辑链路控制)报头长度+IP报头长度+UDP报头长度+(封装2Mbps分组的大小)+(封装5.5Mbps分组的大小))/2MbpsT2＝(PLCP前同步码长度+PCLP报头长度)/PCLP报头传输速率+(802.11MAC报头长度+LLC报头长度+IP报头长度+UDP报头长度+(封装2Mbps分组的大小))/2Mbps+(PLCP前同步码长度+PCLP报头长度)/PCLP报头传输速率+(802.11MAC报头长度+LLC报头长度+IP报头长度+UDP报头长度+(封装5.5Mbps分组的大小))/5.5Mbps+DIFS这里，T1是当以2Mbps进行传输时所需的时间，T2是以5.5Mbps进行传输时所需的时间，并且PCLP前同步码、PCLP报头以及PCLP报头传输速率在IEEE 802.11b规范中定义，当使用802.11b中的长帧格式时，分别对应于144比特、48比特和1Mbps。DIFS(分布式帧间间隔)也在该规范中定义，即，50毫秒。
在计算T1和T2之后，下一个步骤是确定哪一个值较小。T1较小意味着以2Mbps发送5.5Mbps分组需要较短时间，在这种情况下，以2Mbps发送5.5Mbps分组。相反，当T2较小时，以2Mbps发送5.5Mbps分组增大了所需的时间，因此，在这种情况下仅发送存储在2Mbps队列中的分组。
在本实施例中，解释了关于在传输2Mbps队列中存储的分组时对5.5Mbps队列中所存储的分组的处理，该传输速率高一级，但是还存在相反的模式。即，在传输存储在2Mbps队列中的分组期间，当存储在2Mbps队列中的分组数目较少时，检查存储在1Mbps队列(具有低一级的传输速率)中的分组，以确定是否应当以1Mbps传输2Mbps分组。
应当注意，尽管在本实施例中仅针对2Mbps和相邻传输速率提供了解释，可以针对与其它不相邻传输速率的组合来进行这种检查。此外，本实施例的方法还可以应用于第二实施例，在这种情况下，在图8的指定速率分组提取部分214中，足以执行本实施例所述的操作。
因此，当存储在队列中的分组的数目较少时，在计算以该速率传输更优还是以低于该队列传输速率的传输速率进行传输更优之后，通过传输分组可以进行更高效的传输。当存在多种类型的传输速率(例如在802.11g等的情况下)时，这尤其有效。
如上所述，根据本发明，当将接收分组分类为封装分组和其它分组时，进一步按照连接终端的传输速率对进行封装的分组进行分类，因此在封装期间，组合去往以相同传输速率连接的终端的分组，并以所述传输速率对其进行传输，从而提供了封装分组的高效传输。
权利要求
1.一种分组传输方法，用于将多个小型分组捆绑在一起并将其传输到多个目的地，其中对于多个目的地，单独地配置多个传输速率中的一个，以及对于多个传输速率中各个速率，将去往针对其配置了所述速率的一个或多个目的地的分组捆绑到一起。
2.根据权利要求1所述的分组传输方法，其中，对于要传输到传输速率可能改变的目的地的分组，同时利用当前传输速率和可能改变到的传输速率来执行捆绑。
3.根据权利要求1所述的分组传输方法，其中，对于特定传输速率，当通过与另一传输速率的分组捆绑到一起并进行传输、而不是通过利用所述特定速率进行捆绑和传输缩短了传输所需的时间时，利用所述另一传输速率来执行捆绑和传输。
4.一种分组传输设备，包括用于将多个小型分组捆绑到一起的装置，以及用于将已捆绑的分组传输到多个目的地的装置，其中对于多个目的地单独地配置多个传输速率中的一个，并且设置了用于对分组进行分类的装置，以便对于多个传输速率中各个速率，将去往针对其配置了所述速率的一个或多个目的地的分组捆绑到一起。
5.根据权利要求4所述的分组传输设备，其中，对于要传输到传输速率可能改变的目的地的分组，分类装置同时利用当前传输速率和可能改变到的传输速率来执行分类。
6.根据权利要求4所述的分组传输设备，其中，对于具备以下条件的分组当通过与另一传输速率的分组捆绑到一起并进行传输、而不是通过利用其特定速率进行捆绑和传输缩短了传输所需的时间，则分类装置按照通过所述另一传输速率进行捆绑的方式来执行分类。
7.根据权利要求4所述的分组传输设备，其中，所述分组传输设备用作接入点的分组传输装置，所述接入点执行与无线局域网终端的通信。
全文摘要
当在无线LAN等中利用无线分组通信执行需要实时处理能力的语音、视频和其它通信时，使用了一种技术，其中封装多个分组以便减小报头相对于整个帧占用的比例。由于过去在封装分组时没有考虑到用于基站和终端之间数据传输的传输速率，不得不以最低的传输速率传输所有分组，这是低效的。根据本发明，不仅根据是否应当将其封装来对分组进行分类，此外还根据终端能够与基站进行通信的传输速率，对要封装的分组进行分类，然后，进行封装并以所述传输速率进行传输。
文档编号H04L12/28GK1835476SQ20061005478
公开日2006年9月20日 申请日期2006年3月10日 优先权日2005年3月16日
发明者指原利之 申请人:日本电气株式会社