(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＰ識別ヘッダ領域と、シーケンス番号ヘッダ領域と、タイムスタンプヘッダ領域とを含むパケットヘッダを有するＩＰ対応型データパケットを、無線リンクを介して送信する方法であって、
前記パケットヘッダを圧縮する過程と、
ストリームシーケンシャル識別フォーマットに適合させるために前記パケットヘッダの前記ＩＰ識別ヘッダ領域内のＩＰ識別子を調整する過程と、
前記パケットヘッダの前記タイムスタンプヘッダ領域内のタイムスタンプと無線フレームの送信タイミングに基づいて前記データパケットを前記無線フレームに同期させる過程と、
前記無線リンクを介して前記無線フレームを有する前記データパケットを送信する過程と、
を具備する方法。
【請求項２】
前記データパケットを、前記ＩＰ識別子、シーケンス番号、又はタイムスタンプの変化に関する情報なしで送信する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、前記無線リンクを介して、前記データパケットに関する静的情報を送信する過程を具備する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記パケットヘッダをＲＯＣＣＯ圧縮プロトコルに従って圧縮する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
先行して受信したデータパケットのシーケンス番号を増加させた番号を受信したデータパケットのシーケンス番号とすることにより、前記受信したデータパケットのシーケンス番号ヘッダ領域内のシーケンス番号を復元する過程を具備する、請求項１に記載の方法で無線リンクを介して送信されたＩＰ対応型データパケットを受信する方法。
【請求項６】
さらに、前記復元されたシーケンス番号から前記パケットヘッダの前記ＩＰ識別ヘッダ領域内の前記ＩＰ識別子を復元する過程を具備する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
さらに、前記受信したデータパケットを搬送した無線フレームのタイミングから前記パケットヘッダの前記タイムスタンプヘッダ領域内の前記タイムスタンプを復元する過程を具備する請求項６に記載の方法。
【請求項８】
さらに、前記パケットヘッダを圧縮解除し、前記データパケットを次の宛先に送出する過程を具備する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ＩＰ識別ヘッダ領域と、シーケンス番号ヘッダ領域と、タイムスタンプヘッダ領域とを含むパケットヘッダを有するＩＰ対応型データパケットを、無線リンクを介して送信する電気通信システムであって、
前記パケットヘッダを圧縮するコンプレッサと、
ストリームシーケンシャルフォーマットに適合させるために、前記ＩＰ識別ヘッダ領域内のＩＰ識別子を調整するためのＩＰ識別子プロセッサと、
前記タイムスタンプヘッダ領域内のタイムスタンプと無線フレームの送信タイミングに基づいて前記データパケットを前記無線フレームに同期させるシンクロナイザと、
前記無線リンクを介して、前記無線フレームを有する前記データパケットを送信する送信機と、
を具備する電気通信システム。
【請求項１０】
前記データパケットを、前記ＩＰ識別子、シーケンス番号、又はタイムスタンプの変化に関する情報なしで送信する請求項９に記載の電気通信システム。
【請求項１１】
さらに、前記無線リンクを介して、前記データパケットに関する静的情報を送信するための静的情報プロセッサを具備する請求項９に記載の電気通信システム。
【請求項１２】
前記パケットヘッダをＲＯＣＣＯ圧縮プロトコルに従って圧縮する請求項９に記載の電気通信システム。
【請求項１３】
さらに、先行して受信したデータパケットのシーケンス番号を増加させた番号を受信したデータパケットのシーケンス番号とすることにより、前記受信したデータパケットのシーケンス番号ヘッダ領域内のシーケンス番号を復元するためのカウンタを具備する受信機を有する、請求項９に記載の電気通信システム。
【請求項１４】
前記受信機が、さらに、前記復元されたシーケンス番号から前記ＩＰ識別ヘッダ領域内の前記ＩＰ識別子を復元するための第２ＩＰ識別プロセッサを具備する請求項１３に記載の電気通信システム。
【請求項１５】
前記受信機が、さらに、前記受信したデータパケットを搬送した無線フレームのタイミングから前記タイムスタンプヘッダ領域内の前記タイムスタンプを復元するためのタイムスタンププロセッサを具備する請求項１４に記載の電気通信システム。
【請求項１６】
前記受信機が、さらに、前記パケットヘッダを圧縮解除するためのデコンプレッサと、前記データパケットを次の宛先に送出するための送信機を具備する請求項１５に記載の電気通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願引用文献】
本特許出願は、２０００年３月３日に出願されて係属中の米国特許出願第６０／１８６７００号に基づく優先権を主張し、その開示内容全体を参照することによって取り込むものである。
【０００２】
【発明の技術分野】
本発明は、一般的に、パケット通信に関連し、更に詳細には、パケット通信におけるヘッダ圧縮に関連するものである。
【０００３】
インターネットの多大な成功により、インターネットプロトコル（ＩＰ）を音声及びスピーチ通信を含む多種のアプリケーションに拡張することが望まれた。その目的は、当然、インターネットを音声及びスピーチデータを輸送するリンクとして使用することである。スピーチデータはユーザデータグラムプロトコル(User Datagram Protocol)（ＵＤＰ）やリアルタイムトランスポートプロトコル(Real-time Transport Protocol)（ＲＴＰ）といったＩＰ対応型トランスポートレイヤプロトコルを使用するインターネットを介して輸送された。標準的なアプリケーションでは、コンピュータ上で動作する電話通信用ソフトウェアはスピーチをインターネット伝送向けのＩＰ対応型データパケットに構築されるディジタルデータに変換する。ＵＤＰ及びＲＴＰプロトコルに関する追加情報は、本明細書に包含される、Jon Postel, "User Datagram Protocol", DARPA RFC 786, August 1980; Henning Schulzrinne et al., "RRT: A Transport Protocol for Real-time Applications", IETF RFC 1889, IETF Audio/Video Transport Working Group, January 1996の文献で見ることができる。
【０００４】
標準的なＩＰ対応型スピーチデータパケット１０を図１に示す。パケット１０は、音声会話の一部などに相当する一連のパケットを形成する複数の関連パケットの１つである。パケット１０はヘッダ部１２とペイロード部１４から構成される。ヘッダ１２は、ソース領域及び宛先アドレス領域（図示されていない）といった静的情報１６、及びＩＰ識別領域、ＲＴＰシーケンス番号領域及びＲＴＰタイムスタンプ領域といった動的情報１８を含む複数のヘッダ構成要素から構成されていてもよい。ＩＰ対応型プロトコルを介して輸送された通常のスピーチデータに対して、ヘッダ１２は、パケット１０の最大７０％までに相当し、ペイロード１４に残る容量はわずかである。これではＩＰ対応型伝送セルラーリンク全体の帯域幅の使用が非能率的すぎるため、回線交換スピーチサービスへの実行可能な代替案にはならない。したがって、一般的に、ヘッダ１２の何らかの圧縮又は減縮が要求される。
【０００５】
ヘッダ圧縮という用語は、ポイント・ツー・ポイント・リンクにおいて、ホップごとの基準に基づいてパケットヘッダに搬送される情報に必要な帯域幅を透明に最小化する技術を言う。ヘッダは送信側において圧縮又は別のやり方で減縮され、受信側において復元される。一般的に、ヘッダは静的情報と動的情報を共に含むことを想起していただきたい。前記動的情報とは、あるパケットから次のパケットとの間で変化する情報のことである。ヘッダ圧縮は通常は始めに静的情報を送信することにより実現される。次に、動的情報が先行ヘッダからの相違又はデルタのみの伝達により送信される。
【０００６】
ヘッダ圧縮を実施する方法の１つは、いわゆるRobust Checksum-based Header Compression（ＲＯＣＣＯ）と呼ばれる圧縮技術を使用する。この方法は受信側において復元されたヘッダの正確性を確認するためにＣＲＣを使用する。ＣＲＣに加えて、圧縮ヘッダは、動的情報領域が先行パケットから現行パケットにどのように変化したかを示すために予め定義されたコード領域も含んでもよい。前述したように、動的領域はＩＰ識別子、ＲＴＰシーケンス番号及びＲＴＰタイムスタンプを含む。
【０００７】
しかし、帯域幅が貴重な商品であることを考慮すれば、特にセルラーリンクにおいて帯域幅をさらに節約する必要がある。したがって、送信されたヘッダ情報が既にＲＯＣＣＯアルゴリズムで圧縮されている場合も、送信されるヘッダ情報量を更に減縮できることが望ましい。
【０００８】
本発明は、ＩＰ識別子、ＲＴＰシーケンス番号、及びＲＴＰタイムスタンプの変化に関わる圧縮ヘッダからの情報を省くことにより追加帯域幅を確保する優れた技術を提供する。その代わり、受信側又はデコンプレッサ側におけるヘッダの復元は、アクセステクノロジーで保持される前述の領域に関する情報に基づいて実施される。
【０００９】
本発明の要旨
本発明は、ＩＰ識別子、ＲＴＰシーケンス番号、又はＲＴＰタイムスタンプの変化に関する情報を送信せずに、無線インターフェースを介してＩＰ対応型スピーチデータパケットを送信するヘッダ圧縮方法又は装置が統合されたアクセステクノロジーに関係するものである。前述の領域の変化に関わる情報の省略によりヘッダが消費する帯域幅を減縮させる。前述の領域は無線インターフェースの受信側で復元される。
【００１０】
本発明の１つの様態は、無線リンクを介してＩＰ対応型データパケットを送信する方法に関するものであり、前記データパケットはＩＰ識別ヘッダ領域、シーケンス番号ヘッダ領域、及びタイムスタンプヘッダ領域を含むパケットヘッダを収容する。当該方法はパケットヘッダを圧縮する過程、ストリームシーケンシャル識別フォーマットに適合させるためにパケットヘッダのＩＰ識別ヘッダ領域内のＩＰ識別子を調整する過程と、パケットヘッダのタイムスタンプヘッダ領域内のタイムスタンプに基づいてデータパケットを無線フレームに同期させる過程と、無線リンクを介して無線フレームを有するデータパケットを送信する過程とを具備する。
【００１１】
本発明の別の様態は、無線リンクを介してＩＰ対応型データパケットを送信する電気通信システムに関係するものであり、前記データパケットは、ＩＰ識別ヘッダ領域、シーケンス番号ヘッダ領域、及びタイムスタンプヘッダ領域を含むパケットヘッダを有する。当該システムは、パケットヘッダを圧縮するコンプレッサ、ストリームシーケンシャルフォーマットに適合させるためにＩＰ識別ヘッダ領域内のＩＰ識別子を調整するＩＰ識別プロセッサ、タイムスタンプヘッダ領域内のタイムスタンプと無線フレームのタイミングに基づいて無線フレームにデータパケットを同期させるシンクロナイザ、及び無線リンクを介してデータパケットを送信する送信機を具備する。
【００１２】
本発明とその範囲に関する更に完全な理解は、（以下に要約される）添付図面、以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明、及び請求項から得られる。
本発明の方法及び装置の更なる理解は、添付図を参照して得ることができる。
【００１３】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明の好ましい実施形態を図示する添付図を参照し、以下に本発明を更に詳細に説明する。しかし、本発明は多くの変形例で実施されてもよく、解釈は本明細書に記載の実施形態に制限さるべきではなく、むしろ、これらの実施形態はこの開示内容が十分かつ完全であるように提示されているものであり、当業者に対して本発明の範囲を十分かつ完全に伝達するものである。
【００１４】
前述したように、従来のヘッダ圧縮アルゴリズムのほとんどは、ヘッダ領域そのものではなく、ヘッダ領域の変化又はデルタを送信するものである。これは、最下位のビットが最も変化しやすい領域であるため、前記ビットだけが送信されることを意味する。本発明は前記変化に関する情報の送信すら省略してこの過程を改善する。典型的な実施形態において、本発明は、特にＩＰ識別子、ＲＴＰシーケンス番号、及びＲＴＰタイムスタンプに関する情報の送信を省略する。
【００１５】
典型的な実施形態によれば、静的情報はパケットストリームの先頭部において、望ましくは、ストリームの第１パケットが送信される前に送信される。例えば、静的情報は第１パケットが到達する前に、受信機側で利用できさえすれば、専用チャネル又はランダムアクセスチャネルで送信されてもよい。静的情報はストリームパケットのソースアドレス及び宛先アドレスを含んでもよく、一般的には、ストリームの全パケットに適用されてもよい。そのとき、パケットはＩＰ識別子、ＲＴＰシーケンス番号、又はＲＴＰタイムスタンプの変化又はデルタを差し引いてシーケンシャルオーダーで送信される。
【００１６】
パケットＩＰ識別子は望ましくはストリームシーケンシャルであり、つまり、ストリーム内の予測可能シーケンスに追従するものである。前記パケットＩＰ識別子がシーケンシャルでない場合は、ここで説明されるように、ストリームシーケンシャルフォーマットに適合させるために調整する必要がある。ＲＴＰシーケンス番号とＲＴＰタイムスタンプは既に予測可能なシーケンスフォーマットでなければならず、調整を必要としない。
【００１７】
ここで図２に典型的なパケット交換通信ネットワークの関連部を図示する。パケットソース２０はリンク２２を介してデータパケットをアクセステクノロジー２４に提供することが図示されている。パケットソース２０はＵＤＰ及びＲＴＰプロトコルといったＩＰ対応型プロトコルに従ってデータパケットストリームを作成する。リンク２２はパケットソース２０から、ＰＳＴＮ又はＩＳＤＮ回線といったアクセステクノロジー２４にデータパケットを輸送することができるいずれのリンクであってもよい。
【００１８】
アクセステクノロジー２４は、一般的に、無線インターフェース２６を介して受信機２８にアクセスを提供する通信プロトコルレイヤである。アクセステクノロジー２４の例は、これだけに限定するわけではないが、Global System for Mobile Communications(GSM)、Code Division Multiple Access(CDMA)、Wideband Code Division Multiple Access(WCDMA)、Advanced Mobile Phone System(AMPS)、Digital Advanced Mobile Phone System(D-AMPS)、Personal Digital Cellular(PDC)、Digital European Cordless Telephone(DECT)、Cellular Digital Packet Data(CDPD)などを含む。アクセステクノロジー２４はパケットソース２０から受信したデータパケットの従来のヘッダ圧縮を提供し、リンク２６を介して受信機２８に（圧縮されたヘッダを有する）パケットを送信する。この圧縮は、例えば、ＲＯＣＣＯ圧縮アルゴリズム又はその他のヘッダ圧縮アルゴリズムのいずれに従って行われてもよい。リンク２６はアクセステクノロジー２４とセルラーリンクといった受信機２８との間の無線リンクのいずれであってもよい。最後に、受信機２８はアクセステクノロジー２４からのパケットを受信してヘッダを復元し、それから、復元されたヘッダを含むパケットを次の宛先に送る。
【００１９】
データパケットヘッダを圧縮する複数の機能的構成要素がアクセステクノロジー２４の範囲内に含まれる。１つの実施形態では、図３にさらに詳細に図示されたアクセステクノロジー２４は受信パケットヘッダを圧縮する従来のヘッダコンプレッサ３０を含む。一旦パケットヘッダがコンプレッサ３０により処理されると、静的情報プロセッサ３２は以前のこの特定ストリームにおけるパケットの静的情報が受信機２８に送信されたかを調べる。送信されていなければ、静的情報プロセッサ３２は静的情報を受信機２８に送信する。
【００２０】
アクセステクノロジー２４はどのタイプのＩＰ識別子がパケットヘッダに収容されるかを決定するＩＰ識別プロセッサ３４も含む。一般的に、ストリームシーケンシャル、ランダム、及びホストシーケンシャルの３タイプのＩＰ識別子がある。ストリームシーケンシャル書式設定において、ＩＰ識別子は実質的にはＲＴＰシーケンス番号に関連しており、ＲＴＰシーケンス番号に基づいて確実に計算される。その反面、ホストシーケンシャル又はランダム書式設定は必ずしも予測可能ではない。したがって、ＩＰ識別子がホストシーケンシャル又はランダム書式設定に従う場合は、ストリームシーケンシャルフォーマットに準拠するように調整しなければならない。
【００２１】
ホストシーケンシャル又はランダムフォーマットからストリームシーケンシャルフォーマットにＩＰ識別子をマッピングするために使用される所定の参照テーブルを用いて実現することができる。ＩＰ識別子のマッピングは、先行関連出願の国際公開第０１／０２４４４３号公報（"Manipulation Header Fields for Improved Performance in Packet Communications"）に開示されている。
【００２２】
最後に、無線フレームシンクロナイザ３６は無線フレームを有するデータパケットを同期する。無線フレームシンクロナイザ３６は一時的にパケットを格納するパケット用バッファ形式としても機能する。同期されたパケットは送信機３８からリンク２６を介して受信機２８に送信される。
【００２３】
図４はアクセステクノロジー２４を介するデータパケットの一般的なフローを示している。ステップ４０において、（ＲＯＣＣＯといった）従来のヘッダ圧縮アルゴリズムは従来の方法でヘッダを圧縮するために使用される。ステップ４２と４４において、静的情報はこの特定のストリームに対して先行して送信されていなかった場合に送信される。ステップ４６において、ヘッダＩＰ識別子がストリームシーケンシャルフォーマットに従うものであるか、つまり、予測可能であるかを決定するために調査される。ＩＰ識別子がストリームシーケンシャルでなければ、ステップ４８において、ストリームシーケンシャルフォーマットに適合するように調整される。一旦、ＩＰ識別子が調整されると、ステップ５０において、パケットは無線フレームに同期され、無線インターフェース２６を介して送信される。
【００２４】
図５にシンクロナイザ３６の機能を図示する。まず、パケットヘッダのＲＴＰタイムスタンプＴＳは、ステップ５２において、無線フレームの送信時間Ｔｘと比較される。前述したように、各パケットはＲＴＰタイムスタンプＴＳを含む。ＲＴＰタイムスタンプＴＳは、パケットが先行パケットに関して生成された時点を示している。この情報は以下の通り発信無線フレームを有するデータパケットを同期するために使用される。パケットＰｎ−１及びそれに続くパケットＰｎを考慮する。この例において、パケットＰｎ−１は２０ＲＴＰタイムスタンプ単位（各単位は1ｍＳである）に相当する２０のＲＴＰタイムスタンプＴＳ値を有する一方、パケットＰｎは４０のＴＳ値を有する。本事例のΔＴＳは２０である。ここで、時間Ｔｘで送信された無線フレームとそれに続く時間Ｔｘ＋ΔＴｘで送信された無線フレームを考慮する。シンクロナイザはΔＴＳがΔＴｘと配列されるようにデータパケットを同期させる。よって、ＴＳｎがＴｘ＋ｎΔＴｘ以上の大きさである場合、パケットＰｎ−１は時間Ｔｘで無線フレームとともに送信されると同時に、パケットＰｎは時間Ｔｘ＋ΔＴｘで第２無線フレームとともに送信される。複数の実施形態において、所定のオフセットＣがステップ５４のようなＴＳｎに加えられる。パケットはステップ５６において無線フレームとともに送信される。
【００２５】
図６で図示されたようにパケット間のＲＴＰタイムスタンプ値に広範な差がある場合に、シンクロナイザ３６はΔＴｘのしかるべき乗算器によりパケットを遅延させる。図６で図示されたように、パケット６０Ａは無線フレーム６２Ａに対応し、パケット６０Ｂは無線フレーム６２Ｂに対応するが、パケット６０Ｃは無線フレーム６２Ｃを飛ばして無線フレーム６２Ｄに延長又は遅延される。
【００２６】
図７に示すように、受信機２８は複数の関数要素も含む。ローカルカウンタ７０は、各パケットが受信された順序でＲＴＰシーケンス番号を受信機２８に受信された各パケットに割当てる。ローカルカウンタ７０は、望ましくは、受信されるべき初期のパケットのシーケンス番号に従ってリセット又はプリセットされる。例えば、この情報は静的情報として最初に通信されてもよい。そのとき、ローカルカウンタ７０は、各パケットが先行パケットよりも高い様々なＲＴＰシーケンス番号を有するように、受信された各パケットとともに１だけ増加する。
【００２７】
ＩＰ識別プロセッサ７２はローカルカウンタ７０により割当てられたＲＴＰシーケンス番号に基づいてＩＰ識別子を復元する。例えば、ＩＰ識別子が複数のＲＴＰシーケンス番号に基づいていれば、ＩＰ識別プロセッサ７２はしかるべき乗算器によりＲＴＰシーケンス番号を乗算することによりＩＰ識別子を得ることができる。
【００２８】
ＲＴＰタイムスタンププロセッサ７４は当該データパケットを搬送した無線フレームの送信時間に基づいてパケットのＲＴＰタイムスタンプ値を復元する。例えば、最初に受信されたパケットは２０のＴＳ値を有してもよい。次の無線フレームにおける次のパケットは４０などのＴＳを有することになる。ＲＴＰシーケンス番号のような、最初の送信時間情報がまず静的情報と通信されることもある。
【００２９】
パケット整合性チェッカー７６が受信機２８への伝送中に何らかの損傷を受けていないことを確認するためにヘッダを調査する。ヘッダが損傷を受けている場合、この時点で廃棄される。従来のデコンプレッサ７８はそれぞれのヘッダ領域を復元し、復元されたヘッダとともにデータパケットは送信機８０によって次の宛先に送信される。
【００３０】
図８に、受信されるパケット配列のグラフを表示する。各新規パケットは、本実施形態における先行パケットより１だけ大きいＲＴＰシーケンス番号（ＳＮ）を受容する各新規パケットとともに、ローカルカウンタによってＲＴＰシーケンス番号を割当てられることが図示されている。パケット８０Ａと８０Ｂはそのように受信される。パケット８０Ｃなどの損傷パケットは、前記パケットが廃棄されてもＲＴＰシーケンス番号を増加させるためにローカルカウンタによってカウントされる。
【００３１】
図９には、受信機２８における一般的なフローが図示されている。ステップ９０において、ローカルカウンタは繰り上がる。ステップ９４において、パケットは損傷が検査され、損傷が検出される場合はステップ９６において廃棄される。損傷が検出されない場合はＲＴＰシーケンス番号、ＩＰ識別子、及びＲＴＰタイムスタンプはステップ９８において復元され、復元されたヘッダはステップ１００において次の宛先に送られる。
【００３２】
よって、本明細書で記述された方法を使用することにより、ＲＴＰシーケンス番号、ＩＰ識別子、及びＲＴＰタイムスタンプは（前述した静的情報のいずれかを除いて）アクセステクノロジー側においてヘッダ関連情報のいずれも送信する必要なく受信側において獲得することができる。
【００３３】
本発明の方法が正しく実行されるためには、パケットの再オーダーあるいはリソースのパケット損失は必ずアクセステクノロジーに指摘されなければならない点に注目すべきである。アクセステクノロジーにおいて圧縮前にパケットが再オーダー又は損失、或いはその両方が生じれば、シーケンシャル番号誤りを修正するために適切な処置が取られねばならない。取られうる処置は、パケット再オーダー又は損失の情報を知らせるためにアクセステクノロジーのコンプレッサに追加情報を送信することと、受信機のデコンプレッサにおいてパケットフローを調整することとを含む。
【００３４】
本発明は特定の実施形態を参照して説明されているが、記載されていない様々な変更及び代替が存在し、それらは発明の技術思想の範囲内のものである。したがって、本発明は特許請求項のみによって規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、一般的なＩＰ対応型スピーチデータパケットを図示している。
【図２】  図２は、アクセステクノロジーによる通信リンクを介するスピーチデータパケットのフローを図示している。
【図３】  図３は、図２に図示されたアクセステクノロジーに含まれるヘッダ圧縮の典型的な実施形態を図示している。
【図４】  図４は、図２に図示された典型的な実施形態の一般的なフローを図示している。
【図５】  図５は、図２に図示された実施形態のパケット同期フローを図示している。
【図６】  図６は、図５に図示されたパケット同期フローのグラフ表示である。
【図７】  図７は、図２に図示された受信機側におけるヘッダデコンプレッサの典型的な実施形態を図示している。
【図８】  図８は、ＲＴＰシーケンス番号復元のグラフ表示である。
【図９】  図９は図７に図示された典型的な実施形態の一般的なフローを図示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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