ES2227246T3 - Procedimiento para la correccion de errores en una transmision de datos orientada a paquetes. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la corrección de errores en una transmisión de datos orientada a paquetes, en la que por cada bloque de transmisión se confecciona un perfil de protección frente a errores con las capacidades de corrección de una cierta cantidad de palabras de código en el correspondiente bloque de transmisión, caracterizado porque por cada bloque de transmisión se forman descriptores como subconjuntos de palabras de código que siguen inmediatamente una a otra con la misma capacidad de corrección, de tal manera que las mismas describen el tamaño del correspondiente subconjunto, así como en cada caso la diferencia en cuanto a capacidad de corrección del subconjunto antes tratado y porque se transmiten descriptores y datos en la misma banda.

Description

Procedimiento para la corrección de errores en una transmisión de datos orientada a paquetes.

La invención se refiere a un procedimiento para la corrección de errores, en el que no son posibles mecanismos para repetir paquetes de datos defectuosos, debido a los grandes retardos en la transmisión que ello implicaría.

En la transmisión de datos orientada a paquetes, sucede en general en redes fijas, debido a la sobrecarga en los nudos de la red y en los canales móviles por causa de perturbaciones atmosféricas y propagaciones multivía, se producen errores de bits, que son detectados por códigos de reconocimiento de errores y que llevan a desechar paquetes completos. Los llamados Reliable Transport Protocols como TCP utilizan mecanismos de repetición (procedimientos Automatic Repeat Request) para poder transportar con seguridad hacia el usuario los paquetes perdidos o desechados, a pesar de los canales con perturbaciones. Esto implica no obstante un considerable aumento del retardo de la transmisión (Delay), que no puede tolerarse, en particular en aplicaciones de comunicaciones. Aquí se utilizan por tanto Unreliable Transport Protocols, por ejemplo UDP. Estos ciertamente no provocan aumento alguno del retraso en la transmisión, pero tampoco ofrecen por el contrario mecanismo alguno para compensar pérdidas de paquetes. Por ello, en el Audio Visual Transport Group (AVT) de la IETF existen desde hace algún tiempo esfuerzos considerables para relacionar procedimientos para la corrección de errores hacia delante (FEC) y transmisión orientada a paquetes con Unreliable Transport Protocols. Aquí por ejemplo se codifican varios paquetes de datos en una etapa y las z palabras de código cw_{i} resultantes de ello, con 0 \leq i \leq z, de la longitud N, están dispuestas en un campo de memoria de tal manera que las palabras de código forman las filas o columnas de una matriz zxN o bien Nxz. A continuación, las columnas o bien filas se reproducen y transmiten sobre paquetes de un Transport Layers, por ejemplo RTP/UDP. Para lograr una codificación adaptiva en fuentes, pueden presentar las palabras de código cw_{i} de una matriz una protección diferente frente a errores o borrados.

Cuando a continuación se denomina ep_{i} a la capacidad de corrección de una palabra de código cw_{i} , entonces un llamado perfil de protección frente a errores (EPP) describe la capacidad de corrección de la cantidad de palabras de código reunidas en una matriz EPP = {ep_{0}, ep_{1},... ep_{z- 1}}. El perfil de protección frente a errores de dos matrices o bloques de transmisión que siguen uno al otro, puede ser diferente, bien por tratarse de la adaptación de una protección frente a error a la fuente o también al canal. Para no obstante poder decodificar en el receptor las palabras del código de un bloque de transmisión, ha de ser conocido al decodificador o bien transmitido el correspondiente perfil de protección frente a errores. Esto presupone una señalización fiable. Ésta ha de ser eficiente para mantener tan pequeño como sea posible el overhead adicional. Transmitir para ello en el header de cada paquete de transmisión una cantidad suficientemente grande de campos, sería muy ineficiente y una transmisión fuera del canal lógico (out-of-band signaling) significa un gasto adicional.

El documento "An RTP Payload Format for Generic Forward Error Correction"; Network Working Group: Request for Comments 2733 (URL: ftp://ftp.isi.edu/in_notes/rfc2733.txt) describe un formato para la carga útil de una protección frente a errores FEC para datos de medios, que se transmiten mediante el protocolo RTP.

La tarea que sirve como base a la invención consiste en indicar un procedimiento para la corrección de errores de una transmisión orientada a paquetes, que sea lo más fiable y eficiente posible en cuanto a la señalización que es necesaria para ello.

Esta tarea se resuelve en el marco de la invención mediante las particularidades de la reivindicación 1. Ventajosos perfeccionamientos de la invención resultan de las demás reivindicaciones.

La invención se basa esencialmente en utilizar descriptores que reúnen palabras de código de un bloque de transmisión de la misma capacidad de corrección en un subconjunto y describen el tamaño del subconjunto así como la diferencia en la capacidad de corrección del subconjunto previamente tratado (descripción diferencial).

La invención se describe a continuación más en detalle en base a ejemplos de ejecución.

Todos los ejemplos de ejecución tienen en común la realización de al menos un descriptor DP = (n, ep), denominando DP a un subconjunto de n palabras de código seguidas directamente una a la otra en el bloque de transmisión con la misma protección frente a errores. El argumento ep genera una relación entre la protección frente a errores de las palabras de código de este subconjunto y la protección frente a errores de las palabras de código del subconjunto de palabras de código tratado inmediatamente antes. Si se conocen tanto el tamaño como también la protección frente a errores del primer subconjunto, por ejemplo mediante señalización out-of-band al establecerse el enlace, puede determinarse a partir de los descriptores en el lado de recepción el perfil de protección frente a faltas EPP del bloque de transmisión. No obstante, para ello es necesario que los descriptores puedan ser reconstruidos en el receptor con seguridad incluso en el caso de pérdidas de paquetes y errores en la transmisión. Por ello se reproducen ventajosamente los descriptores sobre las primeras palabras de código del bloque de transmisión, debiendo estar entonces predeterminada al menos la protección frente a errores de la primera palabra de código. En la decodificación puede señalizarse una transición de descriptores a datos, bien mediante un código especial de arranque o, cuando es conocido el tamaño del bloque de transmisión, también calcularse, puesto que desde luego es conocida la cantidad total z de palabras de código. Este código de arranque especial puede ser por ejemplo un descriptor reservado. Un decodificador del lado de recepción decodifica la primera palabra de código cw_{0} de un bloque de transmisión y coloca ep_{0} en ep_{máx}, siendo conocida la máxima capacidad de corrección ep_{máx}, ya que la misma ha sido transmitida por ejemplo al establecerse el enlace. Así obtiene el decodificador conocimiento sobre los primeros descriptores y puede decodificar la segunda palabra de código, ya que a partir del primer descriptor decodificado y ep_{máx} puede determinarse la capacidad de corrección ep_{1}. Para la estructura de los descriptores, es decir, la reproducción de n y ep en el descriptor DP, hay múltiples posibilidades de realización. Algunas de ellas se representan a continuación en base a 6 ejemplos, estando los códigos utilizados para la protección frente a errores definidos o bien orientados a bytes mediante el campo Galois GF (2^{8}), siendo la longitud del código de palabra z N y formando las palabras del código las filas de una matriz o bien de un bloque de transmisión y formándose los paquetes de transmisión a partir de las columnas del bloque de transmisión.

Ejemplo 1

El perfil de protección frente a errores EPP del bloque de transmisión, es como sigue;

EPP = {14,7,7,7,7,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,3,3,3,3,6,6,
6,6,6,6,0,0,0,0,0,0,0,}, es decir z = 32.

Los descriptores están compuestos en cada caso por un byte. Las informaciones N y ep se codifican en cada caso con 4 bits, siendo N del tipo de sin signo (unsigned) y ep del tipo dotado de signo (signed). Tal como se desprende del perfil de protección frente a errores EPP, el primer subconjunto de palabras de código está formado por cuatro palabras de código, que tienen una capacidad de corrección de 7, que de esta manera es inferior en 7 a ep_{0} = ep_{máx} = 14. Por ello el primer descriptor es DP = 0x4F, puesto que aquí N representa el semibyte izquierdo y la diferencia de las capacidades de corrección ep el semibyte derecho, significando el segundo semibyte F con signo hexadecimal -7, es decir, ep = 14 - 7 = 7. El siguiente subconjunto está formado por diez palabras de código con la capacidad de corrección 4, siendo el segundo descriptor DP = 0xAB, ya que A significa sin signo hexadecimal N = 10 y B con signo hexadecimal -3, siendo por tanto ep = 7 - 3 = 4. El tercer descriptor es DP = 0x49 y los dos últimos descriptores son DP = 0x63 y DP = 0x7E. Puesto que z es conocido, indica el decodificador dónde se encuentra la transición de descriptores a datos en la palabra de código decodificada. En el supuesto de que z no sea conocido, puede señalizarse la transmisión mediante el código de arranque SC = 0x00, puesto que SC no es un descriptor válido.

Ejemplo 2

Cuando en la estructura para los descriptores dada en el ejemplo 1 la diferencia entre la capacidad de corrección de dos subconjuntos es mayor que 7, entonces es ventajoso realizar la señalización de la transición con dos descriptores. Si el perfil de protección frente a errores es EPP = {17,5,5}, entonces el primer descriptor es DP = 0x0F. Puesto que el primer semibyte es 0, sabe el decodificador que el salto en la capacidad de corrección es superior a 7. El tamaño del siguiente subconjunto se señaliza en el descriptor siguiente, que es DP = 0x2D. De esta manera el salto en la capacidad de corrección se señaliza como -12 (EP = 17 - 7 - 5 = 5). Un procedimiento similar puede utilizarse cuando el tamaño del subconjunto supera a 15.

Ejemplo 3

En este ejemplo debe considerarse el caso de que tanto el salto en la capacidad de corrección como también el tamaño del subconjunto sobrepasan el valor máximo representable con un semibyte, como por ejemplo en el perfil de protección frente a errores EPP = {14,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4}. Tal como se indica en el ejemplo 2, el primer descriptor es 0x0F. El segundo descriptor DP es 0xFB, lo cual indica que el subconjunto abarca 15 palabras de código, y que la capacidad de corrección ha descendido respecto al subconjunto precedente en 10. Pero puesto que este subconjunto, tal como se desprende del perfil de protección frente a errores EPP, incluye 20 palabras de código, el siguiente descriptor es 0x50, lo que significa otras cinco palabras de código con capacidad de corrección invariable. Si se presentan a menudo estos casos del ejemplo 2 y del ejemplo 3, entonces es no obstante ventajoso representar el propio descriptor correspondiente con dos o más bytes.

Ejemplo 4

Cuando las palabras de código están dispuestas de tal manera que ep_{i}<ep_{j}, siendo i<j, entonces también puede ser el segundo semibyte del tipo sin signo. En el perfil de protección frente a errores EPP = {14,10,10,0,0,0}, esto daría como resultado entonces que ambos descriptores serían DP = 0x24 DP = 0x3A.

Ejemplo 5

Si el perfil de protección frente a errores EPP tiene una forma como EPP = {14,13,13,12,12,11,
11, ...2,2,1,1,0,0,0,0,0,0,}, entonces es suficiente un descriptor de la forma DP = 0x21, que indica que un subconjunto siempre está compuesto por 2 palabras de código, y que la capacidad de corrección entre dos subconjuntos sucesivos siempre decrece en 1.

Ejemplo 6

Si un perfil de protección frente a errores es EPP = {14,13,13,13,13,13,13,13,13,7,7,7,6,6,6,5,5,5,4,4,4,3,
3,3,2,2,2,1,1,1,0,0,0,0,0, 0,0} o similar, entonces una señalización eficiente puede ser tal que se utilicen para la señalización primeramente un descriptor como en el ejemplo 1, aquí por ejemplo DP = 0xDE, seguido por un descriptor del ejemplo 4, aquí por ejemplo DP = 0x31.

En general, son posibles cualesquiera combinaciones de descriptores. El cambio de la estructura de los descriptores puede realizarse dentro de límites predeterminados o bien ser señalizado mediante códigos determinados, por ejemplo 0x00.

Claims (9)

1. Procedimiento para la corrección de errores en una transmisión de datos orientada a paquetes,

en la que por cada bloque de transmisión se confecciona un perfil de protección frente a errores con las capacidades de corrección de una cierta cantidad de palabras de código en el correspondiente bloque de transmisión,

caracterizado porque por cada bloque de transmisión se forman descriptores como subconjuntos de palabras de código que siguen inmediatamente una a otra con la misma capacidad de corrección, de tal manera que las mismas describen el tamaño del correspondiente subconjunto, así como en cada caso la diferencia en cuanto a capacidad de corrección del subconjunto antes tratado y

porque se transmiten descriptores y datos en la misma banda.

2. Procedimiento según la reivindicación 1,

en el que se reproduce la capacidad de corrección de un subconjunto en varios descriptores.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,

en el que subconjuntos de igual tamaño con en cada caso las mismas diferencias en cuanto a capacidad de corrección respecto al subconjunto precedente se reproducen en sólo un descriptor.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 a 3,

en el que los descriptores se forman dentro de un bloque de transmisión de manera diferente en función del perfil de protección frente a errores y está determinada o bien se señaliza mediante determinados códigos la transición entre los descriptores formados de manera diferente.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4,

en el que un semibyte de un descriptor describe la cantidad de palabras de código del correspondiente subconjunto y el otro semibyte la diferencia en cuanto a capacidad de corrección respecto al subconjunto precedente.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5,

en el que los descriptores se reproducen sobre las primeras palabras de código de un bloque de transmisión.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6,

en el que se calcula una transición de descriptores a datos a partir de un tamaño conocido de los bloques de transmisión y de los descriptores.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6,

en el que se señaliza una transición de descriptores a datos dentro de un bloque de transmisión mediante un código especial de arranque.

9. Procedimiento según la reivindicación 8,

en el que el código de arranque especial es un descriptor reservado para este fin.