CN101123617A - 一种稳健头标压缩过程中反馈报文的存储管理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稳健头标压缩过程中反馈报文的存储管理方法，包括如下步骤：A.将解压缩端生成的非立即发送反馈报文定义为可丢弃反馈报文和不可丢弃反馈报文；B.反馈报文缓存池中最多仅存储一个最新生成的可丢弃反馈报文，而将不可丢弃反馈报文全部不可覆盖地存储于反馈报文缓存池中。本发明还提供了一种稳健头标压缩过程中反馈报文的存储管理装置，应用本发明的方法和装置可以保证压缩端和解压缩端上下文信息的一致性，提高压缩效率。

Description

一种稳健头标压缩过程中反馈报文的存储管理方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种稳健头标压缩(Robust HeaderCompression，ROHC)过程中反馈报文的存储管理方法及装置。

背景技术

随着通信技术的发展，第三代移动通信(3^rdGeneration，3G)已经成为全球关注的焦点。作为一种新的通信技术，其不仅支持传统的电路交换，同时还支持分组交换。在3G中，IP(Internet Protocol，互联网协议)化是其在无线接入的发展方向。3G全IP化，不仅能提供丰富的多媒体业务如语音业务，而且能降低成本。但是，若按照传统的IP方式传送语音数据，需要将语音数据承载在实时传输协议(Real Time Protocol，RTP)和用户数据报协议(UserDatagram Protocol，UDP)上，由此在RTP/UDP/IP报文的头标中存在很大的冗余，所述冗余不仅存在于同一个分组的头标中，而且大量存在于属于同一分组流中的连续分组的头标之间，造成开销大，浪费宝贵的无线空间资源。为此，互联网任务工作组(Internet Engineering Task Force，IETF)引入稳健头标压缩(Robust Header Compression，ROHC)技术，对RTP/UDP/IP头标进行压缩，对在头标中一直保持不变的字段信息，只在开始时发送一次，而对头标中有从属关系的字段使用预测编码，以提高网络数据的传输效率。

下面介绍ROHC技术的几个术语，具体可参见IETF于2001年7月起草的RFC3095，标题为《稳健头标压缩(ROHC)：框架和四个方面：RTP.UDP.ESP.和未压缩(Robust Header Compression(ROHC)：Framework and four profiles：RTP.UDP.ESP.and uncompressed)》。

压缩效率(Compression efficiency)：

头标压缩端案的性能一般由三个参数组成：压缩效率、鲁棒性和压缩透明度。其中，压缩效率是用压缩端案最终能将头标大小减少多少来衡定。

上下文(Context)：

压缩端的Context是指压缩端的头标的状态，解压缩端的Context是指解压缩端的头标的状态，在不至于混淆的情况下，通常将这两者统称为Context。Context包含了分组流的头标的相关信息，如静态域和用来压缩与解压缩的可能参考值。另外，Context中也包括一些用来描述分组流的附加信息，如IPV4头标中IPID字段的变化特性，以及一些典型的内部分组的序列号和时间戳的增长特性等等。

ROHC的功能实体包括压缩端和解压缩端，其中，压缩端是压缩头标的程序实体，而解压缩端为恢复头标的程序实体。ROHC的压缩原理如下：当一个新的分组流到来时，压缩端首先进入压缩初始化状态，将流的分组头标信息保存在相应的Context信息中，同时将完整的Context信息发送给解压缩端。当压缩端判断出解压缩端收到Context信息后，进入压缩状态，开始发送压缩分组。之后每发送一个分组，都要更新该分组流对应的Context信息，以保证Context信息中保存的是该分组流中最后发送的分组的头标。相应地在解压缩端，首先将压缩端发送过来的完整的Context信息保存下来，之后每接收到一个分组，在解压缩前都要更新相应的Context信息，以保证Context.信息中保存的是最后接收到的分组Context，这样才能保证压缩端和解压缩端之间的同步。

在这个过程中，由于无线链路所造成的误码、丢包等原因，解压缩端的Context信息可能和压缩端不一致，这时就不能正确地解压分组。为了压缩/解压缩的正确性，保证压缩端和对端解压缩端context信息的一致，可以在存在反馈信道的情况下，由解压缩端根据解压结果和一定策略，发送反馈报文给对端的压缩端，从而保证压缩和解压缩的一致性和正确性。

ROHC头标压缩可以形象地描述为压缩端和解压缩端的两个状态机之间的相互作用，不妨称压缩端的状态机为压缩端状态机，解压缩端的状态机为解压缩端状态机。

压缩端状态机和解压缩端状态机都有三种状态。状态机都是从最低级的状态开始，并且逐渐跃迁到更高级别的状态，对应的压缩效率，自然也是从低到高。

压缩端状态机的3种状态：初始化和刷新(Initialization and Refresh，IR)，第一级(First Order，FO)和第二级(Second Order，SO)。其中，

IR状态：用于初始化和从错误中恢复context中的静态部分。压缩端发送完整的头标信息，包括未经压缩的所有静态/动态的信息和一些额外的信息。直到压缩端确信解压缩端收到正确的静态信息时，才跃迁为更高级的状态。

FO状态：用于在分组流中交换不规则部分。压缩端在这个状态下工作时，很少发送所有动态域的信息，发送的信息至少是部分压缩过的，只有少量静态域信息被更新。由此，IR状态和FO状态之间的差异应该很清晰了。

SO状态：在该状态下压缩效果是最理想的，从序列号(Sequence Number，SN)的信息就可以完全推测出压缩的分组是什么，并且压缩端确信解压缩端已经拥有从SN推导其它域的所有函数时，压缩端就入SO状态(也就是说这个状态，理想情况下，压缩端一般只传送SN)。

参见图1，压缩端从最低的压缩态IR开始，然后逐渐转移为较高态FO，最后最高状态SO。当压缩端确信解压缩端拥有足够的信息来解压缩压缩头标时，压缩端一般都工作在尽可能高的状态，从而保证压缩效率尽可能的高。

压缩端决定在各个压缩状态之间的转移是基于下面几点：

1、分组头标发生变化

2、收到解压缩端发出的肯定反馈报文(ACK，表示解压成功)，

3、收到解压缩端发出的否定反馈报文(NACK，表示解压失败)

4、周期性的状态跃迁或者回退(只在单工信道或者没有反馈时存在)

由上可知，如果压缩端的状态能保持在尽可能高的状态，就能保证压缩效率尽可能的高。而从触发状态转移的4个条件来看，对于存在反馈报文的情况下，影响压缩端状态的最关键因素，无疑是解压缩端发送的反馈报文，因此，反馈报文的正确和有效，是影响压缩效率的关键因素。

RFC3095中规定了解压缩端生成的反馈报文的发送方式：立即发送和非立即发送。其中，立即发送是指解压缩端一旦生成反馈报文，就立刻发送到对端。而非立即发送包括捎带发送和定时发送，是指解压缩端一旦生成反馈报文，先将该反馈报文缓存，然后在有压缩报文发送时捎带发送或者定时发送。

对于非立即发送的反馈报文，由于反馈报文先被缓存，然后定时或者等到有压缩报文后才发送，若一直没有压缩报文发送，或者定时时长和发送报文频率对比过大，会造成反馈报文的积压。积压的反馈报文到了对端压缩端，可能由于反馈报文携带的序号差异过大而被丢弃，或者造成对端压缩端的context进行错误状态回退或者跃迁，这类反馈报文称为无效的反馈报文。

正常情况下，只有最新的反馈报文是压缩端关心的，该最新的反馈报文之前积压的其他反馈报文，是压缩端不需要的或者说不关心的。而无效的反馈报文的发送会造成压缩端的context和解压缩端的context信息不一致性，如收到之前的NACK反馈报文，造成压缩端错误的状态回退或跃迁，不能及时地更新参考信息，从而采用压缩效率更低的报文进行压缩等，降低了压缩效率。

综上可知，现有的反馈报文的存储管理技术，尚不能解决压缩效率降低的问题，在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的第一目的在于提供一种稳健头标压缩过程中反馈报文的存储管理方法，该方法可以保证压缩端和解压缩端上下文信息的一致性，提高压缩效率。

本发明的第二目的在于提供一种稳健头标压缩过程中反馈报文的存储管理装置，该装置可以保证压缩端和解压缩端上下文信息的一致性，提高压缩效率。

为达到上述目的，本发明提供了一种稳健头标压缩过程中反馈报文的存储管理方法，包括如下步骤：

A、将解压缩端生成的非立即发送反馈报文定义为可丢弃反馈报文和不可丢弃反馈报文；

B、反馈报文缓存池中最多仅存储一个最新生成的可丢弃反馈报文，而将不可丢弃反馈报文全部不可覆盖地存储于反馈报文缓存池中。

所述步骤A中将携带有循环冗余校验反馈选项的非立即发送反馈报文定义为不可丢弃反馈报文，而将未携带有循环冗余校验反馈选项的非立即发送反馈报文定义为可丢弃反馈报文。

所述步骤B进一步包括：

B1、判断最新生成的反馈报文是否为不可丢弃反馈报文，若是则执行步骤B2，否则执行步骤B3；

B2、将最新生成的不可丢弃反馈报文存储于反馈报文缓存池中；

B3、判断反馈报文缓存池中是否已存在可丢弃反馈报文，若存在，用最新生成的可丢弃反馈报文覆盖原有的可丢弃反馈报文，否则，将最新生成的可丢弃反馈报文直接存储于反馈报文缓存池中。

所述步骤B1中，若最新生成的反馈报文中携带有循环冗余校验反馈选项，则判断该最新生成的反馈报文为不可丢弃反馈报文；否则，则判断该最新生成的反馈报文为可丢弃反馈报文。

所述步骤B2中存储最新生成的不可丢弃反馈报文之前进一步包括，判断反馈报文缓存池中是否已存在可丢弃反馈报文，若存在，则将反馈报文缓存池中原有的可丢弃反馈报文全部丢弃。

所述步骤B2中将反馈报文缓存池中的原有的可丢弃反馈报文丢弃之后进一步包括，释放相应的缓存区间。

所述非立即发送反馈报文由解压缩端生成后，先缓存于反馈报文缓存池中，然后在有压缩报文发送时携带发送或者定时发送。

所述非立即发送反馈报文为压缩端/解压缩端上下文的反馈报文。

本发明进一步提供了一种实现上述方法的存储管理装置，包括：

定义模块，用于将解压缩端生成的非立即发送反馈报文定义为可丢弃反馈报文和不可丢弃反馈报文；

存储模块，用于在反馈报文缓存池中最多仅存储一个最新生成的可丢弃反馈报文，而将不可丢弃反馈报文全部不可覆盖地存储于反馈报文缓存池中。

所述存储模块进一步包括：

判断子模块，用于判断最新生成的反馈报文是不可丢弃反馈报文还是可丢弃反馈报文，并用于判断反馈报文缓存池中是否已存在可丢弃反馈报文；

存储子模块，用于将最新生成的不可丢弃反馈报文存储于反馈报文缓存池中；或者用于在反馈报文缓存池中已存在可丢弃反馈报文的情况下，将最新生成的可丢弃反馈报文覆盖原有的可丢弃反馈报文；或者用于在反馈报文缓存池中不存在可丢弃反馈报文的情况下，将最新生成的可丢弃反馈报文直接存储于反馈报文缓存池中。

本发明根据反馈报文特点，在非立即发送反馈报文的压缩/解压缩场景下，把反馈报文分为不可丢弃反馈报文和可丢弃反馈报文，对不可丢弃反馈报文保证不丢弃且不被覆盖，对可丢弃的反馈报文最多只保证最新的一个，通过这种反馈报文存储管理策略，既避免无效反馈报文的发送，又不至于丢弃有效的关键的反馈报文，最大限度地保证了压缩端和解压缩端上下文信息的一致性，提高了压缩效率，进而也提高了系统的容错能力。

附图说明

图1是压缩端状态机的三种状态转移图；

图2是本发明提供的稳健头标压缩过程中反馈报文的存储管理装置结构模块图；

图3是本发明提供的稳健头标压缩过程中反馈报文存储管理方法流程图；

图4是本发明优选实施例提供的稳健头标压缩过程中反馈报文存储管理方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的基本思想是：在非立即发送反馈报文的压缩/解压缩场景下，把反馈报文分为不可丢弃反馈报文和可丢弃反馈报文，保证不可丢弃反馈报文不丢弃且不被覆盖，对可丢弃的反馈报文最多只保证最新的一个，以此实现对反馈报文的存储管理优化。

本发明提供一种稳健头标压缩过程中反馈报文的存储管理装置，如图2所示，该存储管理装置200包括定义模块201和存储模块202，其中：

定义模块201，用于将解压缩端生成的非立即发送反馈报文定义为可丢弃反馈报文和不可丢弃反馈报文。

本发明中，定义模块201将携带有循环冗余校验(Cyclic RedundancyCheck，CRC)反馈选项的非立即发送反馈报文定义为不可丢弃反馈报文，主要是因为这类反馈报文一般是压缩端极其关心的；而将未携带有CRC反馈选项的非立即发送反馈报文定义为可丢弃反馈报文。具体可参见附表1描述的各反馈选项的用途，或者参考RFC3095中5.7.6.2。

表1反馈选项

选项名称

用途

CRC选项	8位CRC，校验反馈报文的正确性
		拒绝(REJECT)选项	表示解压缩端没有足够的资源处理该流，一旦接收到此选项，压缩端停止对报文进行压缩；这个选项使用时必须CRC选项也存在
序列号无效(SN-NOT-VALID)选项	表明反馈报文中的SN无效
		序列号(SN)选项	提供SN的8 additional bits
时钟(CLOCK)选项	通知压缩端解压缩端侧的时钟解析度，当使用Timer-based方式压缩RTP timestamp时压缩器可根据此项评估由于解压缩器的时钟引入的抖动，这个选项使用时必须CRC选项也存在
		JITTER选项	解压缩端用于上报最近观察到的最大的抖动，主要是用于基于计时器(Timer-based)方式压缩RTP时间戳(timestamp)时使用，这个选项使用时必须CRC选项也存在
LOSS选项	解压缩端用于上报观察到连续丢失报文的最大的数目，压缩端可根据这个信息调整参考窗口的尺寸，这个选项使用时必须CRC选项也存在

存储模块202，用于在反馈报文缓存池中最多仅存储一个最新生成的可丢弃反馈报文，而将不可丢弃反馈报文全部不可覆盖地存储于反馈报文缓存池中。

本发明中，非立即发送反馈报文由解压缩端生成后，先由存储模块202将其缓存于反馈报文缓存池中，然后在有压缩报文发送时携带发送或者定时发送。

所述存储模块202主要包括判断子模块203和存储子模块204，其中：

所述判断子模块203，与定义模块201通讯连接，用于根据定义模块201的定义原则来判断解压缩端最新生成的反馈报文是不可丢弃反馈报文还是可丢弃反馈报文，并用于判断反馈报文缓存池中是否已存在可丢弃反馈报文。

所述存储子模块204，用于根据判断子模块203的判断结果，将最新生成的不可丢弃反馈报文存储于反馈报文缓存池中；或者用于在反馈报文缓存池中已存在可丢弃反馈报文的情况下，将最新生成的可丢弃反馈报文覆盖原有的可丢弃反馈报文；或者用于在反馈报文缓存池中不存在可丢弃反馈报文的情况下，将最新生成的可丢弃反馈报文直接存储于反馈报文缓存池中。

图3是本发明提供的反馈报文存储管理方法流程图，包括如下：

步骤S301，将解压缩端生成的非立即发送反馈报文定义为可丢弃反馈报文和不可丢弃反馈报文。

本步骤中，由图1所示的定义模块201将携带有CRC反馈选项的非立即发送反馈报文定义为不可丢弃反馈报文，而将未携带有CRC反馈选项的非立即发送反馈报文定义为可丢弃反馈报文。因为携带了CRC反馈选项的反馈报文一般是压缩端最关心的反馈报文，具体可参见表1，因此将所述反馈报文定义为不可丢弃且不可覆盖。

步骤S302，反馈报文缓存池中最多仅存储一个最新生成的可丢弃反馈报文，而将不可丢弃反馈报文全部不可覆盖地存储于反馈报文缓存池中。

这里所说的非立即发送反馈报文主要是压缩端/解压缩端Context的反馈报文，且该非立即发送反馈报文由解压缩端生成后，要由图1所示的存储模块202将其放到解压缩Context对应的一系列的缓存区间保存，以便于在有压缩报文发送时携带发送或者定时发送，本发明将这一系列的缓存区间称为context的反馈报文缓存池。

本步骤优选为，由图1中的存储模块202的判断子模块203判断最新生成的反馈报文是否为不可丢弃反馈报文，若是不可丢弃反馈报文，则存储子模块204将最新生成的不可丢弃反馈报文存储于反馈报文缓存池中。若是可丢弃反馈报文，则判断子模块203继续判断反馈报文缓存池中是否已存在可丢弃反馈报文，若存在，存储子模块204用最新生成的可丢弃反馈报文覆盖原有的可丢弃反馈报文，否则，存储子模块204将最新生成的可丢弃反馈报文直接存储于反馈报文缓存池中。

图4示出了本发明优选实施例中所提供的稳健头标压缩过程中反馈报文存储管理方法流程，结合图1将具体步骤描述如下：

步骤S401，将解压缩端生成的非立即发送反馈报文定义为可丢弃反馈报文和不可丢弃反馈报文。

具体而言，定义模块201将携带有CRC反馈选项的非立即发送反馈报文定义为不可丢弃反馈报文，而将未携带有CRC反馈选项的非立即发送反馈报文定义为可丢弃反馈报文。

步骤S402，判断最新生成的反馈报文是否为不可丢弃反馈报文，若是则执行步骤S403，否则执行步骤S406。

本步骤中，判断子模块203根据定义模块201的定义原则，来判断最新生成的反馈报文是否为不可丢弃反馈报文。若最新生成的反馈报文中携带有CRC反馈选项，则判断其为不可丢弃反馈报文，执行步骤S403；否则，则判断该最新生成的反馈报文为可丢弃反馈报文，执行步骤S406。

步骤S403，判断子模块203判断反馈报文缓存池中是否已存在可丢弃反馈报文。若存在，执行步骤S404，否则直接执行步骤S405。

步骤S404，存储子模块204将context的反馈报文缓存池中原有的可丢弃反馈报文全部丢弃，并释放相应的缓存区间。

步骤S405，存储子模块204将最新生成的不可丢弃反馈报文存储于反馈报文缓存池中。

通过上述步骤，可保证最新生成的不可丢弃反馈报文不被丢弃且不被覆盖。

步骤S406，判断子模块203判断反馈报文缓存池中是否已存在可丢弃反馈报文。若存在，执行步骤S407，否则，执行步骤S408。

步骤S407，存储子模块204将最新生成的可丢弃反馈报文覆盖反馈报文缓存池中原有的可丢弃反馈报文。

步骤S408，存储子模块204将最新生成的可丢弃反馈报文直接存储于反馈报文缓存池中。

通过步骤S406～S408，可以保证有最多一个最新的可丢弃反馈报文。

综上可知，本发明根据反馈报文特点，在非立即发送反馈报文的压缩/解压缩场景下，把反馈报文分为不可丢弃反馈报文和可丢弃反馈报文，对不可丢弃反馈报文保证不丢弃且不被覆盖，对可丢弃的反馈报文最多只保证最新的一个，通过这种反馈报文存储管理策略，既避免无效反馈报文的发送，又不至于丢弃有效的关键的反馈报文，最大限度地保证了压缩端和解压缩端上下文信息的一致性，提高了压缩效率，进而也提高了系统的容错能力。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种稳健头标压缩过程中反馈报文的存储管理方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、将解压缩端生成的非立即发送反馈报文定义为可丢弃反馈报文和不可丢弃反馈报文；

B、反馈报文缓存池中最多仅存储一个最新生成的可丢弃反馈报文，而将不可丢弃反馈报文全部不可覆盖地存储于反馈报文缓存池中。

2.根据权利要求1所述的存储管理方法，其特征在于，所述步骤A中将携带有循环冗余校验反馈选项的非立即发送反馈报文定义为不可丢弃反馈报文，而将未携带有循环冗余校验反馈选项的非立即发送反馈报文定义为可丢弃反馈报文。

3.根据权利要求1所述的存储管理方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括：

B1、判断最新生成的反馈报文是否为不可丢弃反馈报文，若是则执行步骤B2，否则执行步骤B3；

B2、将最新生成的不可丢弃反馈报文存储于反馈报文缓存池中；

B3、判断反馈报文缓存池中是否已存在可丢弃反馈报文，若存在，用最新生成的可丢弃反馈报文覆盖原有的可丢弃反馈报文，否则，将最新生成的可丢弃反馈报文直接存储于反馈报文缓存池中。

4.根据权利要求3所述的存储管理方法，其特征在于，所述步骤B1中，若最新生成的反馈报文中携带有循环冗余校验反馈选项，则判断该最新生成的反馈报文为不可丢弃反馈报文；否则，则判断该最新生成的反馈报文为可丢弃反馈报文。

5.根据权利要求3所述的存储管理方法，其特征在于，所述步骤B2中存储最新生成的不可丢弃反馈报文之前进一步包括，判断反馈报文缓存池中是否已存在可丢弃反馈报文，若存在，则将反馈报文缓存池中原有的可丢弃反馈报文全部丢弃。

6.根据权利要求5所述的存储管理方法，其特征在于，所述步骤B2中将反馈报文缓存池中的原有的可丢弃反馈报文丢弃之后进一步包括，释放相应的缓存区间。

7.根据权利要求1所述的存储管理方法，其特征在于，所述非立即发送反馈报文由解压缩端生成后，先缓存于反馈报文缓存池中，然后在有压缩报文发送时携带发送或者定时发送。

8.根据权利要求1所述的存储管理方法，其特征在于，所述非立即发送反馈报文为压缩端/解压缩端上下文的反馈报文。

9.一种实现如权利要求1～8任一项所述方法的存储管理装置，其特征在于，包括：

定义模块，用于将解压缩端生成的非立即发送反馈报文定义为可丢弃反馈报文和不可丢弃反馈报文；

存储模块，用于在反馈报文缓存池中最多仅存储一个最新生成的可丢弃反馈报文，而将不可丢弃反馈报文全部不可覆盖地存储于反馈报文缓存池中。

10.根据权利要求9所述的存储管理装置，其特征在于，所述存储模块进一步包括：

判断子模块，用于判断最新生成的反馈报文是不可丢弃反馈报文还是可丢弃反馈报文，并用于判断反馈报文缓存池中是否已存在可丢弃反馈报文；

存储子模块，用于将最新生成的不可丢弃反馈报文存储于反馈报文缓存池中；或者用于在反馈报文缓存池中已存在可丢弃反馈报文的情况下，将最新生成的可丢弃反馈报文覆盖原有的可丢弃反馈报文；或者用于在反馈报文缓存池中不存在可丢弃反馈报文的情况下，将最新生成的可丢弃反馈报文直接存储于反馈报文缓存池中。

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