與消息傳送相關的設備和方法

2023-04-23 13:24:36

專利名稱：與消息傳送相關的設備和方法
技術領域：
本發明涉及用於處理分布式系統中控制信令消息傳送的設備，該 分布式系統包括多個發送節點和多個接收節點且實現控制信令通信 協議。本發明還涉及分布式系統中適於至少將具有給定語法的控制信 令消息發送到其他節點並實現控制信令協議的節點。
而且，本發明還涉及用於在實現控制面信令通信協議的分布式通 信系統中將控制面信令當前消息從第 一發送節點發送到第二節點的 方法。而且，本發明又涉及在分布式通信系統中在實現的控制面信令 協議的低傳輸層中在第二接收節點中從第 一發送節點接收控制面信 令當前消息的方法。
背景技術：
不同類型的分布式通信系統依賴於系統的子系統節點之間的數 據和控制信令。本文中採用節點表示任意節點或基站、移動臺、客戶 機/伺服器、基站或更普遍性地發送方和接收方中的不同板。視具體系 統需求和系統設計而定，控制面信令實際中可能構成性能瓶頸。在本 領域中公知的是通過改進硬體(例如通過使用更高總線速度或通信信 道，例如以共享存儲器接口更換串行接口或為控制信令設計更優化的 協議)來最大可能限度地防止或減少此類並瓦頸的負面影響。
但是出於不同原因(例如壓低成本或不增加複雜性等)提供任何 硬體修改並非總是可行的或甚至是非期望的。處理控制面信令上增強 的要求或避免瓶頸的出現的唯一途徑則是，優化或修改通信協議或執 行通用的軟體優化，這通常是不夠的。但是，許多分布式通信系統非 常複雜，例如無線電基站、伺服器/客戶機數椐庫系統等，並且優化通信協議可能非常困難且涉及高成本，它還可能影響許多其他系統組件 而作為整體地影響到系統設計。非常重要的還有，控制面信令是穩定 且很好測試的，才能確保系統的可靠且穩定表現。實際中，修改控制 面通信協議的設計可能涉及到重新設計通信系統的主要部分，並且如 上所述，潛在地影響許多系統組件，因為控制面通信協議通常是系統 中包含的許多組件所通用的。
在目前公知的系統中，通常發送大量冗餘度或高度冗餘度的信 息，這意味著可用的控制面信令帶寬未有效率地被利用並且容易導致 瓶頸。

發明內容
因此所需要的是一種設備(arrangement)，其可用於最大限度地避 免瓶頸或可用於與目前公知的系統中相比大大地減少並瓦頸的出現。
還需要一種可用於優化控制面信令的設備。而且，還需要一種可 用於優化為控制面信令提供的帶寬的利用率的設備。更具體地來說， 需要一種可用於實現上述目的而不影響已使用的協議或無需修改已 使用的協議更無需創建新的信令協議的設備。更具體地來說，需要一 種可用於優化控制面信令並以有效率的方式節省帶寬以及可用於最 大限度地避免瓶頸而無需影響所涉及的組件的設備。更具體地來說， 需要一種無需任何硬體修改或尤其無需任何實質性的硬體修改的上 述設備。還需要一種可用於實現上述一個或多個目的且可以應用於非 常複雜的系統的設備。還需要一種設備，易於安裝和實現，且靈活而 不昂貴。
更具體地來說，需要一種無需對系統的任何重新設計或至少無需 對系統的任何重要部分進行任何重新設計的上述設備。更具體地來 說，需要一種可用於大限度地避免發送冗餘度信息的設備。
還需要一種最初引述的可用於實現一個或多個上述目的的節點。 具體來說，需要一種作為發送方的節點或作為接收方的節點，更具體來說需要一種作為發送方和接收方的節點。本文中採用節點表示任何 發送或接收節點或裝置(例如基站中的板)、客戶機伺服器、移動臺、
Web伺服器(任何伺服器)等或更普遍性地表示發送/接收子系統。一 個節點內的通信則是子系統之間的通信。但是，應該注意，此概念節 點不應以下文論述的語法樹中的節點(也表示為節點或語法數節點) 來配置。
還需要一種最初引述的可用於實現一個或多個上述目的的方法。 因此，提供一種最初引述的設備，在該設備中，至少多個所述發 送節點包括用於基於多個標準之一確定或選擇要壓縮或可以壓縮哪 些消息的消息壓縮選擇部件；用於壓縮所選的消息的消息壓縮部件， 其中所述消息壓縮部件適於使用控制信令協議的語法來進行壓縮；用 於利用唯一標識至少指定要壓縮的消息的唯一標識指定部件；以及消 息信息存儲部件(例如高速緩存)，但是還有任何其他適合的存儲部 件，例如包括其中根據類型，即根據消息的類型、依據所述指定的唯 一標識來將消息排序的表；以及用於識別所述存儲部件中存儲的相同 類型的先前消息的消息識別部件；以及用於確定相同類型的一個或多 個先前消息與當前消息之間的一個或多個差部分的消息區分部件。僅 將當前消息與所選的先前消息之間的一個或多個差部分與所述所選 的先前消息的唯 一標識作為壓縮的當前消息來發送。
具體來說，至少作為發送節點的節點包括唯一標識指定部件，該 唯一 標識指定部件包括用於利用唯一 標識至少指定要壓縮的消息的 唯一標識計算部件，由此唯一標識具體包括散列值。具體來說，存儲 部件還包括用於確定和存儲消息類型描述信息並將消息的唯一標識 連結到類型和消息類型描述的部件，其中該消息類型描述信息基於消 息的語法。
更具體來i兌，至少作為發送節點的節點包括用於計算相同類型的 一個或多個先前消息(優選地存儲部件中的相同類型的所有消息)與 當前消息之間的差(difference)的計算部件。具體來說，提供標準定義部件以用於給出或維持有關要用來計算差的哪些先前消息的標準，更 具體來說，該標準定義部件是可控制的。在一個實施例中，當標準祐二 滿足時不再計算任何其他差。或者，搜索以查找"最佳"的最小差。 更具體地來說，標準定義部件至少包括與確定可接受的差的量和/或類 型相關的標準，即以便選擇或確定哪個先前消息應該用作先前消息， 僅允許將差與先前消息的唯一標識關聯而形成要發送到接收節點的 壓縮當前消息。
具體來說，標準定義部件包括適於選擇優選的先前消息的先前消 息選擇部件。更具體地來說，優選的先前消息是其與當前消息之間差 最小的消息。例如可以使用字節的大小作為差的大小的量度。應該明 確的是其他標準也是可能的。
在一個有利的實施例中，發送節點還用作接收節點。這樣，它包 括重構部件，該重構部件用於使用消息信息存儲部件中的信息通過實 現從發送節點接收的壓縮消息中包含的唯一標識來將接收的壓縮消 息映射到對應的先前消息。具體來說，當作為接收和/或發送節點時， 它包括用於判定或確定有關接收的消息的信息是否要存儲在消息信 息存儲部件中或何時將其存儲在消息信息存儲部件中的消息存儲判 斷部件。
在具體有利的實現中，消息區分部件包括用於基於當前消息和一 個或多個先前消息的語法表示來執行消息差計算的差計算部件。
在一個優選實施例中，為了進行消息壓縮/解壓，在通信協議的較 高級協議層與傳輸層之間引入特定消息層，以便將消息壓縮/解壓透明 地結合到現有計算系統中。
具體來說，接收和/或發送節點包括無線電基站、例如無線電基站
中的板的板、移動臺、伺服器、Web伺服器、客戶機等。
為了解決上文引述的一個或多個問題以及實現本發明的一個或 多個目的，還提供一種最初引述的分布式通信系統中的節點。在本說 明書中，上文已經論述了節點的含義，因此節點應該廣義地來解釋。該節點包括控制信令消息壓縮部件，基於一個或多個標準確定或 選擇要壓縮哪些消息的消息壓縮選擇部件。所述壓縮部件適於使用控 制信令的語法來壓縮所選的控制信令消息。它還包括用於為要存儲在 消息信息存儲部件中的消息提供唯一標識的消息唯一標識指定部件 以及包括例如表的消息信息存儲部件，在該表中，根據消息類型通過 指定的唯一標識將消息排序，並將每個消息連結到消息類型描述。即， 唯一消息類型，但是一方面根據(例如第一)消息類型來執行排序， 另一方面根據指定的唯一消息ID來執行排序。本文中"第一"和"第 二"僅是作為非限制性示例來給出的。而且，還優選地提供用於識別 相同類型的消息的消息識別部件，以及用於確定當前新消息與相同類 型的多個先前消息之間的一個或多個差部分的消息區分部件。如果滿 足一個或多個給定標準，則它還適於以壓縮消息的形式發送當前消 息，其中壓縮消息僅包含差部分和所選的先前消息的唯一標識。
在一個具體實施例中，消息選擇部件包括選擇算法。該算法可以 是靜態的，但是它也可以是動態的。優選地，存儲部件包括例如適於 僅保存給定數量的消息或將消息保存給定時間段或基於這兩個標準 保存消息的高速H存。在非常特別的實施例中，還可以這樣構造它， 它將某種類型的消息保存給定時間段或保存一個或多個其他類型的 給定數量的消息或可以根據其他標準保存消息。還可以將所有消息保 存給定的時間段。
具體來說，標識指定部件包括用於為每個消息計算散列值的唯一 標識計算部件。具體來說，所述消息類型描述基於消息語法，所述存 儲部件包括用於將每個消息連結到消息類型描述的部件。
具體來說，消息類型描迷指定消息包含哪種或哪些類型的參數， 以及可選地指定提供或發送這些參數的一個或多個順序，或指定所述 參數的允許(或禁止)值。消息區分部件具體來說包括用於計算當前 消息與相同類型的至少給定數量的先前消息或計算當前消息與相同 類型的先前消息之間的差的計算部件。糹是供標準定義部件，該標準定義部件適於給出/維持有關確定是否可以將消息作為壓縮的消息發送 所需的差的量和/或類型的標準。具體來說，如果滿足給定標準，貝'j將 差添加到所選的或優選的先前消息的唯一標識中，並將該消息作為壓 縮的消息發送，其中壓縮的消息包含差和先前消息的唯一標識。該標 準還可以涉及例如應該對多少消息計算差，由於發現可接受的差等何 時將停止計算。
在一個具體實施例中，所選的或優選的先前消息是與當前消息差 異最小(即其中差最小)的消息之一。
在有利的實施例中，節點還包括消息重構部件，以〗更還能夠處理 壓縮消息的接收。因此，所述消息重構部件包括用於檢測接收的壓縮 消息以及使用所述消息信息存儲部件將差和唯一標識映射到適合的 先前消息並將差添加到發現的先前消息中的識別和解壓部件。
本發明還公開一種用於在實現控制面信令通信協議的分布式通 信系統中將控制面信令當前消息從第 一發送節點發送到第二節點的
方法。該方法包括如下步驟基於多個給定判斷標準確定或選擇消息 是否可壓縮；如果不可壓縮，則發送該消息；如果可壓縮，則確定該 消息的唯一標識；確定該消息的類型；將該消息與唯一標識、消息類 型和消息描述一起存儲在消息信息存儲部件中；確定消息信息存儲部 件中是否有與當前消息類型相同類型的先前消息相關的任何項；如果 沒有，則發送該消息，如果有，則計算當前消息與相同類型的一個或 多個先前消息之間的差；基於給定的選擇標準選擇最接近的先前消息 或優選的先前消息；生成包含最接近的先前消息的唯一標識和當前消 息與所選最接近的或優選的先前消息之間的差的壓縮消息，並發送該 壓縮的消息。
判斷標準具體由判斷標準機制來給出，並且可以包含可壓縮消息 類型的列表。判斷標準機制還可以基於聲明所有消息是可壓縮的標 準。判斷標準機制可以包括用於基於例如長度和/或類型來確定消息是 否可壓縮的動態或靜態算法。在一個有利的實現中，確定唯一標識的步驟包括計算散列值， 所述散列值唯一地定義消息。而且，生成壓縮消息的步驟有利地包括 使用控制面信令的語法來提供消息描述。
計算差的步驟也有利地包括使用包含編號節點的語法樹表示消 息；基於所述編號節點使用重寫方案來表示差並根據差和先前消息來 重構消息。當前消息與先前消息之間的差計算將導致對語法樹的運算 序列，這些運算將第一當前消息變換成第二壓縮消息。該序列構成差。
而且，本發明還提出 一種用於在分布式通信系統中在實現的控制 面信令協議的低傳輸層中在第二接收節點中處理來自第 一發送節點 的控制面信令當前消息的接收的方法。該方法包括如下步驟接收當 前消息；確定該消息是否被壓縮，如果被壓縮，則確定壓縮消息中包 含的唯一標識；使用唯一標識查找對應的先前消息，具體來說使用消 息信息存儲部件來進行查找；使用先前消息和接收的差基於消息信息 存儲部件中的基於語法的消息描述的使用將壓縮的當前消息解壓；基 於預定標準確定是否要將當前解壓的消息存儲在消息信息存儲部件 中，如果不要存儲，則將當前消息發送到更高協議層；如果要存儲， 則確定當前消息的唯一標識，並將該消息與消息類型和唯一標識一起 存儲在消息信息存儲部件中，並將當前消息傳遞到更高協議層。
要求的是接收節點包括消息信息存儲部件，其中與發送節點類 似，根據消息類型和唯一地定義每個消息的唯一標識存儲並組織先前 消息，或當節點作為發送方和接收方時，可以使用同一個消息信息存 儲部件來同時實現壓縮和解壓。


下文將以 一 —限制性方式參考附圖進一 步描述本發明，其中 圖1是根據本發明的設備或系統的示意框圖，該設備或系統包括 具有控制信號消息傳送處理部件的發送節點和接收節點。
圖2是說明其中實現本發明概念、作為發送方和接收方的節點的示意框圖。
圖3示出根據本發明實現消息壓縮的系統中的信令序列的示例。 圖4示出計算和應用差異消息(也稱為德爾塔消息)的示例。
圖5示出根據本發明概念的節點中實現的存儲部件的一個示例。 圖6圖示通過將附加的消息堆棧層引入到已使用的信令協議中來 透明地結合在現有分布式計算系統中實現的消息壓縮。
圖7是圖示作為發送節點的節點中的步驟流的一個示例的流程圖。
圖8是圖示作為接收節點的節點中的過程的一個示例的流程圖。 圖9是圖示對應於與冗餘度成函數的節省和給定消息長度的模擬 結果的示意圖。
圖10圖示在給定信息元素長度的情況下20%節省的消息長度和 冗餘度。
具體實施例方式
圖1示意性示出包括發送方或發送節點IO和接收方或接收節點 20的設備50或系統。在此非常簡化的框圖中，假定發送節點10設置 成能夠發送壓縮消息，而假定接收節點20設置成能夠處理壓縮消息 的接收。本發明概念適用於一個方向或兩個方向，當然出於"i兌明本發 明概念的目的，包括這樣的實施例，其中節點僅能夠分別作為發送節 點或接收節點。但是，大多數節點能夠處理壓縮，也能夠處理解壓。 此類節點在圖2中筒化圖示，以便下文進行更透徹地論述。
應該明確的是，本文採用節點表示能夠作為向其他節點發送的發 送方的節點和/或作為從其他節點接收的接收方的節點，但是也能夠作 為其中節點"子系統"或作為"子節點"的節點之間能夠進行發送和 /或接收所在的節點。
應該明確的是，圖1所示的節點絕非完整的，它們^5U又包括本發 明概念所需的那些部件；出於簡明的原因，而且因為發送和接收節點可能屬於多個不同類型，所以未示出發送節點或接收節點中通常包括 的其他特性或部件。
因此，發送節點IO在本文中包括消息壓縮選擇部件11，消息壓 縮選擇部件11例如可以包括動態或靜態選擇算法以選擇可能更易於 壓縮的或應該壓縮的消息。這可以基於一個或多個標準。這些標準一 般與消息長度相關，並且也可能與消息的冗餘度相關。還可以將所有 消息選為可壓縮的，並且唯一的實際標準是消息信息存儲部件13中 是否有任何其他相同類型的消息等，下文將對此進行更透徹地解釋。 但是，通常選擇具有高冗餘度的長消息。如果將消息視為容易壓縮或
選為可壓縮消息，則消息唯一標識指定部件12適於為該消息計算唯
一標識。(還可以為所有消息計算唯一標識，而無論它們是否是可壓 縮的，但是構成不應糹皮排除掉的次優解決方案。)在優選實現中，計
算能夠唯一地標識每個消息的散列值，並將散列值用作消息ID。
然後將進入的可壓縮消息(或還有其他消息)存儲在消息信息存 儲部件13中，消息信息存儲部件13適於根據類型將這些消息排序。 然後使用計算的唯一標識(優選地為散列值)作為消息ID,這些消息 依據消息ID存儲在消息信息存儲部件13中。消息信息存儲部件13
(例如包括表)還將每個消息連結到基於消息語法的消息類型描述， 基於消息語法的消息類型描述指定如何構建消息，例如連同參數類型 和其允許的值、參數的順序、極限等一起發送的所有參數，也稱為消 息主體。消息存儲判斷部件可以作為單獨部件(未示出)來提供，或 可以任何適合的方式提供結合在消息信息存儲部件13中的消息存儲 判斷部件，以便能夠構建消息信息存儲部件13的表。
發送節點IO還包括消息識別和區分部件14。本文中識別意味著 識別消息的類型，本文中區分意味著確定消息與相同類型的先前消息 之間的差。為了執行這些步驟，需要消息識別和區分部件14與消息 信息存儲部件13協同工作，即查找與當前消息相同類型的消息。對 於一個或多個查找到的消息的至少 一些，可以計算存儲的消息與要發送的當前消息之間的差。可以設置不同的差標準來確定對哪些先前消 息計算該差或對多少先前消息計算該差。而且，根據給定標準，它選 擇這些消息的其中之一作為最接近消息或優選消息。通常，它是與當 前消息差異最小的消息，當然還可以實現其他標準，例如如果發現消 息且差不超過給定值，則可以將此類消息選為優選消息，或如果差落 在給定極限之下，則可以將其用作優選消息等。因此，如果發現優選 消息，例如如果差足夠小的計算的差(通過包括或構成區分部件的部 件計算該差)，則將計算的差附到對應的消息唯一標識，即消息信息 存儲部件13中發現的優選的先前消息。
本文中實質上將消息壓縮部件15視為從識別和區分部件中提取 差並從消息信息存儲部件13中提取唯一標識的組裝部件。這僅僅是 所作的概念區分，消息壓縮部件也可以視為與消息識別和區分部件14 通信或包括消息識別和區分部件14且可能還與消息信息存儲部件13 通信的消息壓縮部件15,消息信息存儲部件13優選地是高速緩存， 當然它還可以是某種其他存儲部件。
然後將由此壓縮的消息轉發到發送部件16，以便將其發送到例如 可以是接收子系統的接收節點。因此，將所選的先前消息的唯一標識 與計算的差構成的壓縮的消息MSGe。mp發送到接收節點20。
在此非常筒化的實施例中，假定接收節點20僅釆用接收節點的 功能，因此附圖中僅示出支持這種功能所需的部件和功能。因此，接 收節點20包括從接收部件21接收消息的壓縮檢測部件22。本文4叚定 壓縮檢測部件適於檢測消息是否被壓縮。在備選實現中，消息可以直 ^接到達消息重構部件24，在消息重構部件24中，如果確定它不是壓 縮的消息，則僅僅轉發該消息。但是，在本具體實施例中，z假定消息 重構部件24包括用於利用與參考發送節點IO論述的那個相似的消息 信息存儲部件23來使用唯一標識查找先前消息並將差添加到所述先 前消息中的部件。
優選地，接收設備還包括存儲判斷部件25，用於確定是否應該將新重構的消息存儲在消息信息存儲部件23中的相關類型下。還可以 使用它來確定是否應該將接收的未壓縮消息存儲在消息信息存儲部 件23中。或者存儲所有消息。許多變化均是可能的。但是，如果存 儲判斷部件25判斷要存儲該消息，則它需要與唯一標識指定或計算 部件26通信，唯一標識指定或計算部件26類似於發送節點10的消 息唯一標識指定部件12。可以將解壓或重構的消息依據唯一標識存儲 在消息信息存儲部件。如上所述，該過程適用於兩個方向或僅一個方 向。
圖2非常簡化示出作為發送節點和接收節點(RX/TX)的節點30。 僅圖示根據本發明為發il/接收目的而執行壓縮/解壓所需的部件或功 能。因此，如圖1所示，該節點包括用於選擇是否應該將適於壓縮的 消息壓縮的消息壓縮選擇部件31。當描述此附圖時， 一般指示圖1的 描述。發送/接收節點30還包括用於檢測進入的消息是否被壓縮的壓 縮檢測部件32。該節點包括對於接收功能和發送功能是相同的或基本 相同的消息信息存儲部件33。它們與存儲判斷部件37通信，該部件 與圖1的存儲判斷部件25相當。提供用於唯一標識指定的共用部件 36,當然它以相同方式工作，而無論它是用於將ID指定給要存儲的 解壓的消息還是要存儲的任何消息。與前面的實施例一樣，唯一標識 指定部件36與壓縮/解壓部件34通信，這裡如參考圖l論述的，壓縮 /解壓部件34也與消息識別和區分部件35通信。這裡^f又將它們示為一 個部件，只是具有兩種不同功能。如果節點作為接收方，則將解壓的 消息發送到通信協議的更高層，而如杲它是消息發送節點，則經由通 信堆棧的較低層將該消息發送到接收節點。
消息識別和區分部件40具體包括差計算部件。優選地，差計算 基於消息的語法樹表示。對語法樹中的節點進行編號，並使用重寫方 案來表示差以及根據差和先前消息重構消息。為了進行差計算和重 寫，定義了對語法樹的如下操作操作這裡重寫節點(NID， replacement);這裡NID表示節點ID,即節點地址。操作描述以replacement置換引用節點NID的內容。操作刪除節點(NI)D描述 刪除節點NI.D操作添加節點(NI,D內容)。描述在節點NID之後 /之下添加包含內容的節點。
為了實現最小化，具體應該通過短數字碼來標識差操作的大小， 例如重寫=1，刪除=2,添加節點=3。應該明確的是這僅僅涉及一 個具體示例。當然就表示方式而言，還有其他可能性。操作需要引用 語法樹表示的節點。在一個具體非限制性實現中，使用二維尋址方案， 其中第一維是深度(例如根節點以1開始，添加的每級子節點遞增1 )。 第二維可以是特定級上所有子節點的從左到右的編號。對子節點從左 到右排序必須是確定的且得到消息語法支持，這在實際情況中具體表 示對消息的信息元素排序。但是應該明確的是本發明並不局限於此類 編號方案，而其他編號方案也是可能的。
應該明確的是上文定義的操作需要 一 種標識消息的內容的明確 方式，即需要一種尋址語法樹中的節點的方式。
首先，參考圖3，示出在發送端(這裡包括客戶機分配器，例如 基站中的板)與接收端(這裡包括伺服器接收器，例如它可以是基站 中的板)之間的具有消息壓縮的信號流情況。這裡假定消息1 (例如 類型B的CarConfigure )進入客戶機分配器中，1 。這裡假定它是不可 壓縮的消息或它是給定類型的第一個消息等；附圖僅旨在示出將消息 CarConfigure發送到伺服器接收器，2。執行必需的動作，3。在發送 方中，計算散列值，這裡例如唯一標識ID-2347,並且執行存儲操作， 其中將一個或多個消息的ID和類型存儲在存儲部件中，4。同時或稍 後在接收端上執行相同的操作，5。
在後一種情況中，假定類型B的新消息或當前消息到達客戶機分 配器，6。該消息表示為CarConfigure'。然後在客戶機分配器中，計算 都是類型B的第一消息MSG1與當前消息之間的差，7。如上所述將 計算的差與消息1的唯一標識一起發送到il良務器接收器，8,即^sf ID = 2347、差(CarConfigure-CarConfigure')的壓縮的當前消息。在接收端上，查詢消息ID = 2347，並在存儲部件中找到消息MSG 1 。 通過將該差添加到消息1，即CarConfigure來計算當前消息，9。然後， 執行相應的動作，這裡是configure car, 10。
圖4示出用於計算和應用差消息(下文也稱為德爾塔消息)的示 例。從上向下(第一坐標)和從左向右(第二坐標)尋址節點。這裡 消息是Car—Configure (nWheels = 4, mirrors = 2;, [left = electric, center =manual], speed = 200)。計算的新消息(附加有差或德爾塔消息)將 是CarConfigure (nWheels = 4, mirrors = 3; [left = electric, center = manual, right = electric], speed = 240)。這裡《急爾i荅消息是delta—message (ID = 2347, add Node(3,3 right = electric), rewrite Node (2, 2, 240))。
如上文引述的，存儲的消息或先前消息具有標識2347。
消息語法常常限制消息中允許參數的範圍。此類參數範圍可以用 於生成消息元素的碼書，並因此減少傳輸參數所需的字節數。可以利 用此來將傳輸的差消息的大小減至最小。還可以將這一點應用於無需 差計算的消息發送。
圖5非常簡化地示出例如高速緩存的消息信息存儲部件的示例。 在存儲部件中，對於一個消息，可以存儲該消息的唯一消息標識(例 如計算的散列值)、該消息的類型以及消息主體。在附圖中，給出示 例，其中消息類型CarConfigure具有唯一標識0xAF3E和OxAB44, 消息類型CarDrive具有唯一標識OxCEFD以及另一個消息類型具有 唯一標識0xCEF5。消息主體包含消息參數。有利地，根據本發明概 念的壓縮消息機制透明地結合到現有分布式計算系統中。為了實現這 一點，可以在其中將消息處理到較低傳輸層(對照圖6A)的較高協 議層與傳輸層、較低層協議之間引入附加的消息傳送堆棧層。即，在 較高層協議與較低層協議之間引入協議層消息壓縮器/消息解壓器。透 明結合具有如下優點，它將對現有系統設計的影響減至最小，並允許 後期結合，例如在性能優化期間實施結合。因為可以在現有系統中引 入該概念，所以這非常有利。但是，還可以在系統設計級對其予以考慮並在系統設計級引入，即從開始就實施本發明概念。這使得本發明 概念可廣泛地應用，並易於實施，並且它無需更換整體系統或系統組 件即可利用本發明的概念。
本發明概念對於具有相當大量的複雜控制面信令的應用，尤其在 通信帶寬是限制因素的狀況下非常有利。作為可以給定的示例，基於
無線廣域網的Web服務、例如3GPP (第三代夥伴關係項目)。Web 服務使用在HTTP上傳輸的基於XML的協議以便在例如移動臺與應 用或資料庫伺服器之間進行交互。即使Web服務常常將控制面信令與 數據業務混合在一個消息中，仍存在純的或佔主導的控制面信令的情 況，例如裝置的遠程配置或裝置API (應用程式編程接口 )導出到遠 程裝置等。3G網絡中的帶寬是非常稀有的資源，而今天的移動裝置 通常具有存儲器和MIPS兩方面的大量計算資源。這是可能在不久將 來更為加劇的缺口 。在此類情況中引入本發明概念將使得通過空中接 口的所需帶寬顯著減少，尤其是XML數據協議具有非常大進行信號 壓縮的潛在性。例如，基於Web服務的移動應用可以經由某種無線連 接(例如3G基於分組的服務)來訪問伺服器。該訪問包括命令(例 如對資料庫伺服器的搜索命令)和數據傳輸(例如檢索的搜索結果的 傳輸)。可以將本發明概念應用於命令的發送/接收，以及搜索命令可 能例如隨時間推移且新搜索是先前搜索的修改時而成為多餘的。即可 以為移動裝置和遠程資料庫來實施本發明概念。
其他可能應用是在無線電基站中。無線電基站是複雜的分布式系 統，其子系統之間有非常大量的控制面信令。尤其是無線電鏈路的配 置信號常常攜帶許多參數，大多數參數在隨後信號之間不會改變。本 發明概念可以在此情況中提供相當大的帶寬節省。
在圖6B中所示的一個實施例中，消息壓縮結合到第3層控制面 信令的發送堆棧中消息壓縮的透明結合、較高層級、第3層，而較 低層是主處理器的第2層，它用於發往發射器和接收器板的信令中。 用戶數據流通常不適於本發明概念的應用。圖7是描述本發明的接收概念的流程圖，其中提出通過保持子系 統所見的現有協議不變而引入信號流的基於語法的壓縮(信號流的基 於語法的壓縮對於發送和接收系統組件是透明的)來改進控制面信令 性能的方法。本發明實際基於如下觀察，對於較大系統，控制面信令 常常通過某種語法來管理，處於設計規則和設計魯棒性的原因，傳送 的信息常常是冗餘度且重複的。因此，根據本發明，使用控制面信令 的語法來壓縮控制面信號，並構建信號高速緩存(例如)以便能夠發 送較短差或德爾塔信號而非發送完整的信號。而且，優選地，使用動 態或靜態選擇算法來選擇可能適於壓縮的消息，或因為例如帶寬節省 高而壓縮是有利的消息。
因此，在圖7中，假定在作為發送節點的節點中接收到消息，100。 假定該消息表示當前消息。然後確定要傳送的該消息是否是可壓縮 的，101。這可以通過不同方式來實現。在一個實施例中，將所有消 息視為可壓縮的。還可以提供一個列表，其中說明哪些消息類型是可 壓縮的。而且，還可以使用算法來基於例如長度和/或類型來選擇可壓 縮消息。但是，如果確定該消息是不可壓縮的，則將當前消息作為常 規消息來發送，101A。但是，如果確定消息是可壓縮的，則為該消息 指定唯一標識，102,在此具體實現中，為該消息計算散列值。將該 消息(即當前消息)與唯一標識(例如散列值)、消息類型和消息信 息或消息主體一起存儲在消息信息存儲部件中，103。然後確定當前 消息類型是否已經存在於消息存儲部件中，104,即存儲部件中是否 已存儲有相同類型的一個或多個消息。否則，按原樣發送該消息， 101A。但是，如果有與當前消息相同類型的消息，則計算當前消息與 此已存在消息(也表示為先前消息)之間的差，105。這可以通過不 同方式實現，可以計算當前消息與所有此類先前消息之間的差，或可 以給出某些具體標準，由此如果發現差且差足夠小，則不再執行任何 計算等。在任何情況中，以某種方式選擇先前消息，106,例如，選 擇與當前消息差最小的先前消息，即最接近的先前消息。然後以最接近的先前消息或優選消息的唯一標識和計算的差的形式構建壓縮的 消息或德爾塔消息，107。然後，將以此方式組裝的當前消息作為壓
縮的消息或德爾塔消息來傳送，108。
圖8是以示意圖示出用於消息解壓(即將接收節點中接收的消息 解壓)的過程的流程圖。因此，假定從較低層接收到當前消息，201。 然後確定或檢測該消息是否是壓縮的，202。如果它不是壓縮的，則 確定是否要將其存儲在消息信息存儲部件中，206，然後將當前消息 轉發到較高層207。如果確定消息M縮的，則在壓縮的德爾塔消息 中查找唯一標識，203，然後使用唯一標識，利用先前或基消息和壓 縮的當前消息中包含的差來計算原始(未壓縮的)當前消息，205。 然後優選地，確定是否要將當前消息存儲在消息信息存儲部件中， 206。如果不存儲，則將其傳遞到較高層，如果要存儲，則計算散列 值，並將組裝的當前消息與散列值、類型和消息主體一起存儲，206A。 然後發送該消息。用於決定是否要存儲消息的標準可以是許多不同類 型的，可以根據發送方的請求或算法參數來存儲消息。例如，可以給 出一個數字來指示要存儲多少個消息，例如可以存儲最新的100個消 息等。應該明確的是，本發明概念可以通過多種方式來改變，對於選 擇可壓縮性或存儲在存儲部件中等可以使用不同的標準。
上文描述的過程顯著地減少與發送和接收控制面信令相關的負 荷，但是在發送和接收子系統中添加了存儲器和CPU時間消耗處理步 驟。這意味著，有利地，可以提供根據經驗或動態地選擇哪些消息要 通過本發明概念處理，以及需要提供或考慮提供可用於消息高速緩存 的存儲器。 一般來說，消息攜帶的參數越多，則優化的潛力將越大。 可以將消息高速緩存的大小設定為僅保存每種類型的 一個或幾個不 同的消息。而且，如果計算能力和存儲器可用^f旦是通信容量(例如經 由空中接口)有限，則本發明的概念潛在地非常有效率。但是，也可 以將其他因素納入考慮或不考慮其他因素等。
圖9是圖示簡單模型的模擬結果的示意圖，其中示出與冗餘度成函數關係的節省和100位元組的消息長度的信息元素(IE)長度。這裡 假定消息的開銷是4位元組，寫命令的開銷是每個命令2位元組。正如可 以見到的，節省隨著冗餘度的增加而增加。
圖10示出冗餘度對比消息長度，以便在消息發送中達到20%的 節省。 一般來說，消息壓縮的可能性或獲益隨著消息長度的增加而顯 著增加。在圖10中，示出對應於4位元組的信息元素長度的消息長度 和冗餘度。 一般來說，壓縮較長消息比壓縮傘支短消息獲益遠遠更大。
在優選實現中，提供存儲部件或具體地提供高速緩存來實現一致 性，這意味著？ 1入確保發送端與接收端上的高速緩存一致性的機制。 而且，在有利的實現中，還提供錯誤處理機制以便處理非期望的高速 緩存不一致的情況。
而且對於不同的計算，計算活動可能相對於將計算的差信息的大 小減至最小來得更為重要。
應該明確的是，本發明可以通過多種方式進行更改，並可以應用 於不同類型的發送方和接收方，以及可應用於單向的或雙向的。而且， 它可以通過多種不同方式使用不同算法和存儲部件來實現，並且可以 基於不同標準來選擇可壓縮性以及現在最接近的消息等。另外在其他 方面，本發明不限於明確圖示的實施例，而是可以在所附權利要求的 範圍內以多種方式進行更改。
權利要求
1. 一種用於處理分布式系統中的控制信號消息傳送的設備(50)，所述分布式系統包括多個發送節點(10；30)和多個接收節點(20；30)且實現控制信令通信協議，其特徵在於，至少多個所述發送和/或接收節點(10；20；30)包括用於基於一個或多個標準確定或選擇要壓縮哪些消息的消息壓縮選擇部件(11；31)；用於壓縮所選的消息的消息壓縮部件(15；34)，所述消息壓縮部件(15；34)適於使用所述控制信令的語法來進行壓縮；用於以唯一標識至少指定要壓縮的消息的唯一標識指定部件(12；26；36)；消息信息存儲部件(13；23；33)，例如緩存，其中根據類型、依據所指定的唯一標識將至少一些消息排序；用於識別相同類型的先前消息的消息識別部件(14；35)；以及用於確定相同類型的一個或多個先前消息與當前消息之間的差部分的消息區分部件(14；35)，並且所述發送和/或接收節點(10；20；30)適於發送和/或接收作為壓縮消息的所述當前消息，所述壓縮消息僅包含所選或優選的先前消息與所述當前消息之間的差部分和所述所選或優選的先前消息的唯一標識。
2. 如權利要求l所述的設備，其特徵在於， 所述唯一標識指定部件(12; 26; 36)包括用於計算包M列值的唯一標識的標識計算部件。
3. 如權利要求1或2所述的設備，其特徵在於， 所述消息信息存儲部件(13; 23; 33 )還包括用於基於消息語法確定並存儲消息類型描述信息以及用於將每個消息連結到此消息類 型描述的部件。
4. 如前面權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於， 所述消息區分部件(14; 35)包括用於計算任何或給定的先前消息與要發送的當前消息之間的差的計算部件，並且提供標準定義部件 用於給出或維持一些標準，所述標準與允許作為壓縮消息發送的差的 量和/或類型有關。
5. 如權利要求4所述的設備，其特徵在於，所述標準定義部件是可控制的，當發現滿足所定義的標準的差 時，不再計算差，或選擇與所述當前消息之間的差滿足給定的要求的 先前消息。
6. 如權利要求4或5所述的設備，其特徵在於， 所述標準至少包含差量標準，所述差量標準指示允許僅將所述差附著於先前消息的唯一標識來作為壓縮消息發送的一個或多個標準。
7. 如權利要求6所述的設備，其特徵在於， 所述標準包含差量極限，低於所述差量極限的所述差^皮允許附著於先前消息的唯一標識來作為壓縮消息發送。
8. 如權利要求4-7中任一項所述的設備，其特徵在於，用於確定所述當前消息與至少 一 些先前消息之間的差的所述消 息區分部件(14; 35)適於選擇優選的先前消息，所述至少一些先前 消息的類型與所述當前消息的類型相同且與之相關的信息-波存儲在 所述消息信息存儲部件(13; 23; 33 )中。
9. 如權利要求8所述的設備，其特徵在於， 所述優選的先前消息是與所述當前消息之差為最小的消息。
10. 如前面權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於， 所述設備還包括至少在接收節點(20; 30)處提供的消息重構部件(24; 34)，用於通過利用所述消息信息存儲部件(13; 23; 33) 中的信息將接收的唯一標識映射到對應的先前消息並將所接收的差 添加到所述先前消息來將接收的壓縮消息解壓。
11. 如權利要求10所述的設備，其特徵在於， 所述設備包括消息存儲判斷部件(25; 37)，用於確定何時或是否要將有關消息的信息存儲在所述消息信息存儲部件中。
12.如前面權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於，所述消息區分部件(14; 35)包括差計算部件，用於基於當前消 息和一個或多個先前消息的語法表示來執行消息差計算。
13.如前面權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於， 為了進行消息壓縮/解壓，在所使用的通信協議的較高級協議層與 傳輸層之間引入特定消息傳送堆棧層，以便將消息壓縮/解壓透明地結 合到現有計算系統中。
14. 在無線電基站、無線電基站和移動臺或客戶機/(Web)服務 器系統中使用如權利要求1-13中任一項所述的設備或發送節點和接 收節點作為接收方和發送方。
15. —種分布式通信系統中的節點(10; 30)，適於至少作為將控 制信令消息發送到其他節點並實現控制信令協議的發送節點，其特徵在於，所述節點包括控制信號消息壓縮部件(15; 34);用於基於一個 或多個標準確定或選擇要壓縮哪些消息的消息壓縮選擇部件(11;31 )， 所述消息壓縮部件(15;34)適於使用所述控制信令的語法來壓縮所選的 控制信號消息；用於為要存儲在消息信息存儲部件(13; 33)中的消 息提供唯一標識的消息唯一標識指定部件(12; 36)，所述消息信息 存儲部件(13; 23)包括表，在所述表中根據消息類型通過所指定的 唯一標識對消息排序，其中每個消息連結到一個消息類型描述，並且還提供消息識別部件和消息區分部件(14; 35)以用於識別與當前消 息類型相同的消息，並用於確定當前新消息與相同類型的多個先前消 息之間的差部分，以及所述節點適於在滿足一個或多個給定標準的情 況下作為壓縮消息發送當前消息，所述壓縮消息僅包含所述當前消息 與所選的先前消息之間的所述差部分和所述所選的先前消息的唯一 標識。
16. 如權利要求15所述的節點，其特徵在於， 所述消息壓縮選擇部件(11; 31)包括選擇算法。
17. 如權利要求16所述的節點，其特徵在於， 所述選擇算法是靜態的或動態的。
18. 如權利要求15所述的節點，其特徵在於，將所有消息選為或視為可壓縮的或所述消息選擇部件包括例如 可壓縮消息類型的列表。
19. 如權利要求15-18中任一項所述的節點，其特徵在於， 所述消息信息存儲部件(13; 33)包括高速緩存。
20. 如權利要求15-19中任一項所述的節點，其特徵在於， 所述唯一標識指定部件(12; 36)包括用於為要賦予唯一標識的每個消息計算散列值的唯一標識計算部件。
21. 如權利要求15-20中任一項所述的節點，其特徵在於， 所述消息類型描述基於消息語法，以及所述消息信息存儲部件(13; 33)包括用於將每個消息連結到消息類型描述的部件。
22. 如權利要求21所述的節點，其特徵在於，每個消息類型描述指定消息包含哪種類型的參數，以及可選地為 發送而提供參數的順序和所述參數的允許值或禁止值的一個或多個。
23. 如權利要求15-22中任一項所述的節點，其特徵在於， 所述消息區分部件(14; 35)包括用於計算當前消息與相同類型的任何或至少給定或給定數量的先前消息之間的差的計算部件，以及 提供標準定義部件，所述標準定義部件用於給出或維持標準，所述標 準有關確定是否可以將消息作為壓縮消息發送或何時要中斷差計算 所需的差的量和/或類型。
24. 如權利要求23所述的節點，其特徵在於， 所述消息壓縮部件(15; 34)適於，在滿足給定的差標準的情況下或時候，將所述差添加到對應的所選或優選的先前消息的唯一標識 中，並將消息作為壓縮消息來發送，其中所述壓縮消息包含所述差和 所選的先前消息的唯一標識。
25. 如權利要求24所述的節點，其特徵在於，所選或優選的先前消息是與所述當前消息差最小的消息其中之
26. 如權利要求15-25中任一項所述的節點，其特徵在於， 所述節點還包括消息重構部件，所述消息重構部件包括檢測部件(32)和解壓部件(24; 34)或者與檢測部件(32)和解壓部件(24; 34)通信，所述檢測部件(32)用於檢測接收的壓縮消息，所述解壓 部件(24; 34)使用所述消息信息存儲部件(13; 23)將接收的壓縮 消息的唯一標識映射到適合的先前消息，並將所述差添加到所述先前 消息中。
27. —種用於在實現控制面信令通信協議的分布式通信系統中將 控制面信令當前消息從第 一發送節點或子節點發送到第二節點或子 節點的方法，其特徵在於，所述方法包括如下步驟-基於多個給定判斷標準確定或選擇所述當前消息是否可壓縮； 如果不可壓縮，則發送所述消息；如果可壓縮，則 -確定所述消息的唯一標識，-將所述消息的唯一標識、消息類型和消息內容描述一起存儲在 消息信息存儲部件中；-確定所述消息信息存儲部件中是否有與所述當前消息類型相 同的任何先前消息相關的任何項，如果沒有，則發送所述消息，如果 有，貝'J-計算所述當前消息與相同類型的一個或多個先前消息之間的差；-基於給定的選擇標準選擇先前消息；-生成包含所選的先前消息的唯一標識和所述當前消息與所選 的例如最接近的先前消息之間的差的壓縮消息； -發送所述壓縮消息。
28. 如權利要求27所述的方法，其特徵在於，所迷判斷標準由判斷標準機制來給出，所述判斷標準機制包含可 壓縮消息類型的列表。
29. 如權利要求27所述的方法，其特徵在於， 所述判斷標準聲明所有消息是可壓縮的。
30. 如權利要求27所述的方法，其特徵在於， 所述判斷標準由判斷機制給出，所述判斷機制包括用於基於例如長度和/或類型來選擇或確定當前消息是否可壓縮的動態或靜態算法。
31. 如權利要求27-30中任一項所述的方法，其特徵在於， 確定所述唯一標識的步驟包括計算散列值，所述散列值唯一地定義所迷消息。
32. 如權利要求27-31中任一項所述的方法，其特徵在於， 生成壓縮消息的步驟包括使用控制面信令的語法來提供消息描述。
33. 如權利要求27-32中任一項所述的方法，其特徵在於， 計算所述差的步驟基於以包含編號節點的語法樹表示消息； 基於所述編號節點使用重寫方案來表示所述差。
34. 如權利要求33所述的方法，其特徵在於， 所述差計算步驟包括使用例如二維尋址方案的尋址方案提供對所述語法樹表示的節 點的引用，在所述二維尋址方案中，第一級對應於語法樹的級深度， 第二維對應於給定級的所有子節點的從左到右或從左到右編號，確定要對要轉換的第 一 當前消息的語法樹表示執行操作以便將 所述第一 當前消息轉換成第二壓縮消息的次序以及通過例如短數字 碼標識所述操作，所述次序構成當前消息與先前消息之間的相應差。
35. —種在分布式通信系統中在實現的控制面信令協議的低傳輸 層中在笫二接收節點中從第 一發送節點接收控制面信令當前消息的 方法，其特徵在於，所述接收節點包括消息信息存儲部件，在所述消息信息存儲部件 中根據消息類型依據標識每個消息的唯一標識來存儲和組織先前消息，以及所述方法包括如下步驟 -接收當前消息；-確定所述消息是否A^縮的，如果是，貝'J -確定所述壓縮消息中的唯一標識，-使用所述唯一標識在所述消息信息存儲部件中查找對應的先 前消息，-使用所述先前消息和接收的差且使用所述存儲部件中的基於 語法的消息類型描述、通過將所述差添加到所述先前消息中來將壓縮 的當前消息解壓，-基於預定標準確定是否要將所述當前消息存儲在所述消息信 息存儲部件中，如果不要存儲，則將所述消息發送到更高協議層，如 果要存儲，則-確定所述當前消息的唯一標識，並將所述消息與消息類型和唯 一標識一起存儲在所述消息信息存儲部件中， -將所述當前消息傳到更高協議層。
全文摘要
本發明涉及用於處理分布式系統中控制信號消息傳送的設備(50)，該分布式系統包括多個發送節點(10)和多個接收節點(20)且實現控制信令通信協議。至少多個所述發送和/或接收節點(10；2)包括用於基於一個或多個標準選擇要壓縮哪些消息的消息壓縮選擇部件(11)；用於壓縮所選的消息的消息壓縮部件(15)，該消息壓縮部件(15)適於使用控制信令的語法來進行壓縮；用於至少為要壓縮的消息指定唯一標識的唯一標識指定部件(12；2)；消息信息存儲部件(13；2)，其中根據類型依據所指定的唯一標識將至少一些消息排序；以及用於識別相同類型的先前消息的消息識別部件(14)和用於確定相同類型的一個或多個先前消息與當前消息之間的差部分的消息區分部件(14)。發送和/或接收節點(10；2)適於發送和/或接收作為壓縮消息的當前消息，壓縮消息僅包含所選或優選的先前消息與當前消息之間的差部分和所述先前消息的唯一標識。
文檔編號H04L29/06GK101305577SQ200580052060
公開日2008年11月12日 申請日期2005年11月15日 優先權日2005年11月15日
發明者F·瓦滕伯格 申請人:艾利森電話股份有限公司