SE522919C2 - Återberäkning av kontrollsumma för transportprotokoll - Google Patents

Description

25 30 , . o n nu u . G v ° ' n øaIQO-'lf , - - u n u o | n ul 522 919 Ett sätt att ta hand om detta problem är att introducera felkorrigering i förväg (Forward Error Correction, FEC) för länkar med högt antal bitfel, som avlägsnar alla/ nästan alla bitfel. Dokumentet US-A-5,870,412 beskriver ett system för felkorrigering i förväg för paket baserat på realtidsmedia. Systemet är baserat på att tillägga en enstaka felkorrigeringskod till var och en av en serie nyttolastpaket, vilken kod definieras genom att ta XOR-summan av ett föregående specificerat antal nyttolastpaket. Huvudändamälet med systemet är att tillåta korrigering från förlusten av flertal paket i en rad utan att avsevärt öka datahastigheten eller fördröjningen av transmissionen.

Dock, om felkorrigering i förväg skulle användas för att ta hand om alla bitfel, skulle den expandera den krävda bandbredden bortom vad som är ekonomiskt försvarbart för de flesta radiolänkar. Det kan även vara en avsevärd mängd fel kvar även efter användning av FEC.

Ett annat sätt att ta hand om detta problem vore att introducera ett länkprotokoll för länkar med högt antal bitfel, som återsänder skadade paket och avger alla paket korrekt. Detta skulle dock adderas till transmissionsfördröjningen, vilket avsevärt minskar den uppfattade kvaliteten hos konventionella tjänster för mediaströmmar.

Transmissionsfördröjningen är hög, på grund av att radiolänkar i allmänhet är anpassade till smalbandiga talkanaler. De smala bandbredderna begränsar transmissionskapaciteten och för att inte förlora timing av de sända paketen, krävs en buffring när man återsänder på grund av ett fel, vilket ökar fördröjningen.

Idag, för cellulära radiolänkar, används inte protokoll såsom UDP i någon större omfattning för konventionella rösttjänster. Istället används rösttransportspeciñka protokoll, i exempelvis GSM-nätverk. När man dock introducerar nya mediaströmtjänster förväntas att standardapplikationsprogrammeringsgränssnittet (API) för sådana 10 15 20 25 30 , n..

. O 522 919 tjänster kommer att vara TCP/ IP-protokollformatet API som inte kan användas med dagens rösttransportspecifika protokoll.

För UDP i IPV4 kan kontrollsummering kopplas bort. Dock kan inte kontrollsummering för UDP i IPv6 inte kopplas bort. Ändring av standarderna skulle vara ett sätt att lösa problemen. I detta fall är det dock inte ett val att ändra standarderna.

I många applikationer för mediaströmning kan applikationerna själva (codecs) hantera fel i data, och för de flesta sådana applikationer, skulle den uppfattade kvaliteten hos mediaströmmen vara bättre om skadade paket avges till mediaströmapplikationen.

KORT BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppñnning är att avhjälpa de ovan nämnda problemen och att erhålla en hög grad av protokoll- och nätverksfunktionalitet även för länkar med högt antal bitfel som inte skulle fördröja transmissionen och/ eller expandera bandbredden onödigtvis. Ändamålet löses enligt en aspekt av uppfinningen med en metod att återräkna kontrollsumman i ett transportprotokoll i en nätverksnod (ett slags gateway) och/ eller ändnoden, när ett paket mottages som har passerat en länk med högt antal bitfel, och att insätta den nya kontrollsumman i paketets kontrollsummehuvudfält. Detta skulle göras för alla mediaströmmar för vilka det är lämpligt, exempelvis konversationsströmmar där applikationen är känd att hantera skadad data.

Företrädesvis behandlas de överförda data med huvudkomprimering, vilket är känt per se, för att reducera storleken på paketen. 10 15 20 25 30 « o a : ru u 522 919 :nu 1' Vidare, om huvudkomprimering används med föreliggande uppfinning, överförs inte huvudet hos varje paket utan rekonstrueras av mottagaren.

Med föreliggande uppfinning är det möjligt att överföra skadad data utan fördröjningen som orsakas av återtransmission och liknande operationer, eller risken att förlora hela datapaket. Detta ger en reducerad datastorlek och reducerad databehandling då mycket av informationen innefattad i huvudena hos paketen, inkluderande kontrollsumman, inte längre behöver överföras, vilket således ökar den uppfattade kvaliteten hos mediaströmmen för många applikationer.

Dessa och andra aspekter på, och fördelar med, föreliggande uppfinning kommer att framgå av den följande detaljerade beskrivningen av uppfinningen och från den bifogade ritningsfiguren.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning avser kommunikationsnätverk och i synnerhet IP-nätverk, exempelvis IPv6-nätverk, och kommunikationen över cellulära radiolänkar med smal bandbredd såsom visas i figuren.

För alla länkar med låg bandbredd som använder protokoll med stor overhead, såsom IPv6 kan det förväntas att huvudkomprimering används (Degermark, van Jacobson, ROCCO), även om detta inte är ett måste för föreliggande uppfinning. Jacobson-tekniken ger ett elaborerat och komplext kompressionsschema som reducerar ett upp till 40-byte pakethuvud till ett tre-byte komprimerat huvud. Det komprimerade huvudet har en kodad förändring till paketets ID, en kontrollsumma, ett anslutningsnummer, och en ändringsmask. Hårdvaran och/ eller mjukvaran som används för att implementera Jacobson-tekniken måste utföra sofistikerade beräkningar som komprimerar huvudet och därefter dekomprimerar det komprimerade huvudet för att återframstålla det okomprimerade huvudet. 10 15 20 25 30 - a n . nu 522 919 o an. no Pakethuvudkomprimeraren formar ett komprimerat huvud från fälten hos ett associerat okomprimerat huvud. Det komprimerade huvudet innehåller ett eller fler fält, vilka är föremål för ändringar från paket till paket, men inte alla fälten i ett normalt okomprimerat huvud. Fälten som är lika för både de komprimerade och okomprimerade huvudena är annars identiska. Komprímering uppnås genom att avlägsna de fält som inte ändras från det komprimerade huvudet. Exempelvis, i fallet med komprimering av ett UDP/ IP-huvud, kan huvudkomprimeraren forma ett komprimerat huvud som endast har paketidentifieringsfältet, flaggfältet, och fragmentfältet, vilka ändras från paket till paket, under det att det utesluter de andra IP- och UDP-fälten.

Med huvudkomprimeringstekniken skickas ett fullt pakethuvud endast i början av en session, eller när mottagaren anser det nödvändigt.

Istället sänds ett anslutningsnummer, som indikerar för mottagaren vilken session som det specifika paketet tillhör. Även huvudfält som ändras för varje paket på ett oförutsett sätt, såsom kontrollsummor, sänds för varje paket. Från denna information kan mottagaren härleda det ursprungliga paketet och dess fulla huvud, och avge det till UDP / IPv6-protokollskiktet.

Om ett fel inträffar i en transmissionslänk, skulle kontrollsummorna överföras utan modifiering av huvudkompressionsskiktet och IPv6 skulle förkasta skadade paket.

Därför, med föreliggande uppfinning, om kontrollsumman som överförs med ett paket, exempelvis från en mobilstation, inte överensstämmer med kontrollsumman som beräknats vid den mottagande änden, exempelvis en radiobasstation, d.v.s. ett fel har inträffat under överföringen, återberäknas kontrollsumman i en nätverksnod (ett slags gateway) och/ eller ändnod, enligt en konventionell algoritm för beräkning av en kontrollsumma för det specifika protokollet, vilket sedan insättes i huvudet. Även om det beräknade värdet hos 10 15 20 25 30 522 919 kontrollsumman inte är, eller är, det överförda värdet, förhindrar föreliggande uppfinning att protokollet onödigtvis släpper skadade paket genom att återberäkna en ny kontrollsumma, vilket därigenom förbättrar den uppfattade kvaliteten hos en mediaström, i synnerhet då många mediaströmningsapplikationer själva kan hantera fel i data.

Vidare är det med föreliggande uppfinning möjligt att utnyttja sådana protokoll som UDP utan att ändra protokollen.

Förutom för gatewayen och/ eller slutanvändaren som utför återberäkningen och insättningen av kontrollsumman, kan infrastrukturen hållas intakt. Äterberäkning av kontrollsumma kan göras i huvudkompressionsskiktet eller i dess eget skikt, såsom indikeras i figuren.

På många sätt kan återberäkning av kontrollsumma anses vara ännu en egenskap hos huvudkomprimering. Huvudkomprimeringsalgoritmer återskapar huvuden från inkompletta data i komprimerade paket och från statusdata från tidigare paket. Återberäkning av kontrollsumma enligt föreliggande uppfinning återkonstruerar kontrollsummans del i huvudet från annan data i paketet och från det okomprimerade huvudet.

I IPv6 är ändamålet med transportkontrollsumman även att skydda pakethuvudet, vilket är synnerligen känsligt mot fel. Exempelvis i IPv4 har huvudet dess egen kontrollsumma. Dock, när återberäkning av kontrollsumman används tillsammans med huvudkomprimering sänds aldrig själva huvudet, det rekonstrueras av huvudkomprimeríngsskiktet hos mottagaren. Således kan endast datadelen av ett paket skadas på länken med högt antal bitfel när man använder återberäkning av kontrollsumman med huvudkomprimering. 10 15 5 2 2 919 - L: -.;2 Innehållet i pakethuvudet äventyras inte. Faktiskt, när äterberäkning av kontrollsumma används, är det möjligt att ytterligare öka huvudkomprimeringsalgoritmen genom att exkludera transmissionen av kontrollsumman. Detta är en ytterligare fördel med föreliggande uppfinning då kontrollsummegenerering är en stor del av den behandling som krävs för att överföra meddelandedata över ett nätverk.

Beräkning av internet-kontrollsumman av sändaren och av mottagaren för varje paket som överförts över ett nätverk ädrar sig ett oönskat overhead, vilket därigenom minskar den allmänna hastigheten hos kommunikationerna i nätverket. Detta indikerar ytterligare att återberäkning av kontrollsumman skall betraktas som en egenskap hos huvudkompression.

Det skall förstås att utföringsformen som beskrivits ovan och som visats på ritningsfiguren skall betraktas som icke-begränsande exempel på uppfinningen och att den kan modifieras inom skyddsramen som definieras av patentkraven.

Claims (1)

10 15 20 25 30 522 919 PATENTKRAV

1. Metod för transmission av data i en medieström från en sändare till en mottagare vid användning av dataöverföringsprotokoll, innefattande stegen att, överföra paket från sändaren i ett format som överensstämmer med protokollet som används, motta paketen hos mottagaren och att beräkna kontrollsumman hos varje mottaget paket enligt schemat för beräkning av kontrollsumma specifikt för protokollet som används, kännetecknad av att insätta den beräknade kontrollsumman i ett huvud hos det överförda paketet utan att ta hänsyn till den kontrollsumma som genererats av sändaren samt vidarebefordran / användning av de överförda paketen. . Metod enligt krav 1, varvid den vidare innefattar stegen att komprimera huvudet hos varje paket vid sändaren. . Metod enligt krav 2, varvid den vidare innefattar stegen att utesluta överförandet av huvudet med paketen och rekonstruera huvudet av användaren. . Metod enligt något av de tidigare kraven, varvid protokollet som används är ett TCP/ IP-svitprotokoll. _ Metod enligt något av de föregående kraven, varvid sändaren och mottagaren är delar av ett internet version ö-nätverk. . System för överföring av data i en medieström, innefattande - en sändare i stånd att överföra paket i ett format som motsvarar ett dataöverföringsprotokoll som används, - en mottagare i stånd att motta de överförda paketen, - beräkningsorgan i stånd att beräkna kontrollsumman hos varje mottaget paket i enlighet med schemat för beräkning av kontrollsumman som är specifik för protokollet som används, 10 522 919 o ø n c ø uu kännetecknad av organ i stånd att insätta den beräknade kontrollsumman i ett huvud hos det överförda paketet utan att ta hänsyn till den kontrollsumma som genererats av sändaren samt organ för vidarebefordran/ användning av de överförda paketen. . System enligt krav 6, varvid sändaren innefattar organ för att Komprimera huvudet hos varje paket. . Datorprogramprodukt innefattande datorkodmedel och / eller mjukvarukoddelar för att förmå en dator eller processor att utföra stegen enligt något av kraven 1 - 5.