專利名稱：基于無線個域網(wǎng)發(fā)送分組的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方法，并且更具體地，涉及一種基于無線個域網(wǎng)發(fā)送分組的系統(tǒng)和方法，其被實施為通過基于IPV4的IP分組的分段(fragment)以及頭的壓縮來最小化頭的大小，從而能夠在具有小有效載荷的IEEE 802. 15. 4MAC/PHY分組中加載基于 IPV4的IP分組。
背景技術(shù)：
在各種無線個域網(wǎng)(WPAN)技術(shù)當(dāng)中，由于IEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)的低功率特性，已經(jīng)進行了將IEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于各種傳感器和移動終端的很多嘗試，IEEE802. 15. 4 標(biāo)準(zhǔn)是定義用于局域低速率和低功率通信的MAC/PHY層的標(biāo)準(zhǔn)。正在進行對能夠通過IEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)使用各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的方法的大量研究，所述IEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)包括被加載在該IEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)中的上層上的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)層，并且特別地，正在積極地開發(fā)諸如6LoWPAN的技術(shù)。* 6LoffPAN使用各種省略和壓縮機制，以將IPv6分組加載在IEEE 802. 15. 4MAC/ PHY層的上層上，因此，在具有小有效載荷大小的IEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)中能夠有效地加載具有大的大小的IPv6頭。然而，6LoWPAN使用IPv6(與IPv4兼容)而不是在當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中使用的IPv4， 并且由于IPv6具有諸如地址大小的較大的大小的頭字段，因此與IPv4相比，IPv6具有較低的效率。即，6LoWPAN使用IEEE 802. 15. 4將IP地址分配給所有傳感器裝置，并且為了使傳感器能夠與IP網(wǎng)絡(luò)直接通信而使用IPv6。然而，當(dāng)將私有IP而不是靜態(tài)IP分配給IEEE 802. 15.4裝置，并且這些裝置具有通過網(wǎng)關(guān)訪問互聯(lián)網(wǎng)的能力時，使用IPv4可能是更高效的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，實現(xiàn)本發(fā)明以解決在現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題，并且本發(fā)明的一個方面提供了一種基于無線個域網(wǎng)發(fā)送分組的系統(tǒng)和方法，其被實施為通過基于IPv4的IP分組的分段和頭的壓縮來最小化頭的大小，從而能夠在具有小有效載荷的IEEE802. 15. 4MAC/ PHY分組中加載基于IPv4的IP分組，以使得能夠使用基于IEEE802. 15. 4的WPAN來發(fā)送 IPv4分組。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于無線個域網(wǎng)(WPAN)發(fā)送分組的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括分組傳輸設(shè)備，所述分組傳輸設(shè)備通過將一個或更多個待壓縮的預(yù)設(shè)字段壓縮到預(yù)定位數(shù)并且消除待消除的字段，來生成支持WPAN的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組，所述一個或更多個待壓縮的預(yù)設(shè)字段包括在待發(fā)送的IP分組頭中，根據(jù)所述IP分組是否被分段而在所述IP 分組中不同地指定所述待消除的字段，并且根據(jù)包括在所述待壓縮的字段中的目的地地址發(fā)送所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組；以及分組接收設(shè)備，所述分組接收設(shè)備接收所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組，恢復(fù)所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組的所述一個或更多個待壓縮的預(yù)設(shè)字段，并且恢復(fù)所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組中的根據(jù)所述IP分組是否被分段而被不同地消除的所述待消除的字段。當(dāng)所述分組接收設(shè)備位于所述WPAN內(nèi)部時，所述分組傳輸設(shè)備可以將所述目的地地址指定為基于WPAN的地址。當(dāng)所述分組接收設(shè)備位于所述WPAN外部時，所述分組傳輸設(shè)備可以將所述目的地地址指定為基于IP的地址。所述分組傳輸設(shè)備可以基于協(xié)議適配層(PAL)的功能，根據(jù)位于所述協(xié)議適配層的上層的IPv4對所述IP分組頭進行壓縮以生成所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組，并且將所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組傳輸?shù)絀EEE 802. 15. 4MAC/PHY層以與所述WPAN互聯(lián)，所述IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層位于所述協(xié)議適配層的下層。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種分組傳輸設(shè)備，所述分組傳輸設(shè)備包括頭壓縮器，所述頭壓縮器用于對待發(fā)送的IP分組進行分段并且將一個或更多個待壓縮的預(yù)設(shè)字段壓縮到預(yù)定位數(shù)，所述一個或更多個待壓縮的預(yù)設(shè)字段包括在IP分組頭中；分組生成器，所述分組生成器用于消除待消除的字段，從而生成支持WPAN的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組，根據(jù)所述 IP分組是否被分段而在所述IP分組頭中不同地指定所述待消除的字段；以及分組傳送器， 所述分組傳送器用于根據(jù)包括在所述待壓縮的字段中的目的地地址發(fā)送所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組。所述頭壓縮器可以壓縮，所述頭壓縮器基于協(xié)議適配層(PAL)的功能根據(jù)位于所述協(xié)議適配層的上層的MPEG2-TS對所述IP分組頭進行壓縮。當(dāng)所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組被發(fā)送到所述WPAN中時，所述頭壓縮器可以將所述目的地地址指定為基于WPAN的地址。當(dāng)所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組被發(fā)送到所述WPAN外部時，所述頭壓縮器可以將所述目的地地址指定為基于IP的地址。所述分組傳送器可以將所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組傳輸?shù)轿挥趨f(xié)議適配層的下層的 IEEE802. 15. 4MAC/PHY 層，以與所述 WPAN 互聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種基于WPAN發(fā)送分組的方法，所述方法包括 由分組傳輸設(shè)備考慮分組大小對待發(fā)送的IP分組進行選擇性分段；由所述分組傳輸設(shè)備將包括在IP分組頭中的一個或更多個待壓縮的字段壓縮到預(yù)定位數(shù)；由所述分組傳輸設(shè)備消除待消除的字段，從而生成支持WPAN的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組，根據(jù)所述IP分組是否被分段而在所述IP分組頭中不同地指定所述待消除的字段；由所述分組傳輸設(shè)備根據(jù)包括在所述待壓縮的字段中的目的地地址發(fā)送所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組；通過由所述分組接收設(shè)備對所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組的頭進行分析，恢復(fù)所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組的所述一個或更多個待壓縮的預(yù)設(shè)字段；以及由所述分組接收設(shè)備恢復(fù)所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組的根據(jù)所述IP分組是否被分段而被不同地消除的所述待消除的字段。當(dāng)所述分組接收設(shè)備位于所述WPAN內(nèi)部時，所述目的地地址可以被指定為基于 WPAN的地址。當(dāng)所述分組接收設(shè)備位于所述WPAN外部時，所述目的地地址可以被指定為基于 IP的地址。對所述一個或更多個待壓縮的字段進行壓縮的步驟可以是基于協(xié)議適配層(PAL) 的功能，根據(jù)位于所述協(xié)議適配層的上層的IPv4對IP分組頭進行壓縮的步驟。
發(fā)送所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組的步驟可以是在所述分組傳輸設(shè)備中將所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組發(fā)送到IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層以與WPAN互聯(lián)的步驟，所述IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層位于所述協(xié)議適配層的下層。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種基于WPAN發(fā)送分組的方法，所述方法包括 根據(jù)分組大小對待發(fā)送的IP分組進行選擇性分段；將包括在IP分組頭中的一個或更多個待壓縮的字段壓縮到預(yù)定位數(shù)；消除待消除的字段，從而生成支持WPAN的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組，根據(jù)所述IP分組是否被分段而在所述IP分組頭中不同地指定所述待消除的字段；以及根據(jù)包括在所述待壓縮的字段中的目的地地址發(fā)送所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組。對所述待壓縮的字段進行壓縮的步驟可以是基于協(xié)議適配層(PAL)的功能，根據(jù)位于所述協(xié)議適配層的上層的MPEG2-TS對所述IP分組頭進行壓縮的步驟。當(dāng)所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組被發(fā)送到所述WPAN中時，所述目的地地址可以被指定為基于 WPAN的地址。當(dāng)所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組被發(fā)送到所述WPAN外部時，所述目的地地址可以被指定為基于IP的地址。發(fā)送所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組的步驟可以是將所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組傳輸?shù)絀EEE 802. 15. 4MAC/ PHY層以與所述WPAN互聯(lián)的步驟，所述IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層位于協(xié)議適配層的下層。根據(jù)本發(fā)明的基于WAN發(fā)送分組的系統(tǒng)和方法，通過基于IPv4的IP分組的分段和頭的壓縮來最小化頭的大小，使基于IPv4的IP分組能夠被加載在IEEE 802. 15. 4MAC/ PHY分組中，從而可以通過使用基于IEEE 802. 15. 4的WPAN高效地發(fā)送MPEG2-TS分組。 此外，在移動裝置中使用IEEE 802. 15. 4的同時，可以執(zhí)行基于IPv4的各種應(yīng)用，該IEEE 802. 15. 4是低功率通信技術(shù)。


根據(jù)結(jié)合附圖的以下詳細描述，本發(fā)明的以上和其它目的、特征以及優(yōu)點將更明顯，在附圖中圖1是示意性地例示根據(jù)本發(fā)明的實施方式的基于WPAN的分組發(fā)送系統(tǒng)的圖；圖2是示意性地例示根據(jù)本發(fā)明的實施方式的分組傳輸設(shè)備的圖；圖3例示基于IPv4分組的IP分組的頭的一般構(gòu)造；圖4例示根據(jù)本發(fā)明的實施方式的包括壓縮編碼的頭的結(jié)構(gòu)；圖5是描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的對地址字段進行設(shè)置的示例的視圖；圖6例示根據(jù)本發(fā)明的實施方式的包括未壓縮字段的頭的結(jié)構(gòu)；以及圖7和圖8是例示根據(jù)本發(fā)明的實施方式的基于WPAN的分組發(fā)送方法的流程圖。
具體實施例方式在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實施方式。在以下描述和附圖中，相同的附圖標(biāo)記用于表示相同或者類似的組件，因此將省略對于相同或者類似組件的重復(fù)描述。圖1是示意性地例示根據(jù)本發(fā)明的實施方式的基于WPAN的分組發(fā)送系統(tǒng)的圖。如圖1中所示，該系統(tǒng)包括分組傳輸設(shè)備100，該分組傳輸設(shè)備100用于將待發(fā)送的IP分組轉(zhuǎn)換為支持WPAN的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組并且發(fā)送該經(jīng)轉(zhuǎn)換分組；以及分組接收設(shè)備 200，該分組接收設(shè)備200用于接收從分組傳輸設(shè)備發(fā)送的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組并且將該經(jīng)轉(zhuǎn)換分組恢復(fù)為該IP分組。分組傳輸設(shè)備100在IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層和IPv4層之間提供協(xié)議適配層 (PAL)，并且基于所提供的協(xié)議適配層的功能通過分組分段和頭壓縮，將基于IPv4的IP分組傳輸?shù)?IEEE 802. 15. 4MAC/PHY 層。為此，分組傳輸設(shè)備100根據(jù)待發(fā)送的IP分組的大小對IP分組進行選擇性地分段，并且將一個或更多個待壓縮的預(yù)設(shè)字段壓縮到設(shè)置位數(shù)(the number of setting bit)，所述一個或更多個待壓縮的預(yù)設(shè)字段包括在IP分組頭中。這時，源地址和目的地地址被包括在待壓縮的字段中。當(dāng)在IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層的上層上加載IPv4時，使用基于IP的地址系統(tǒng)，或者可以使用與基于IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層的WPAN地址系統(tǒng)相對應(yīng)的16位地址系統(tǒng)。因此，當(dāng)處于與目的地地址相對應(yīng)的位置中的分組接收設(shè)備200位于 WPAN外部時，分組傳輸設(shè)備100將目的地地址指定為基于IP的地址。相反地，當(dāng)處于與目的地地址相對應(yīng)的位置中的分組接收設(shè)備200位于WPAN內(nèi)時，分組傳輸設(shè)備100將目的地地址指定為與基于WPAN的地址系統(tǒng)相對應(yīng)的16位地址。此外，分組傳輸設(shè)備100消除待省略的字段(根據(jù)待發(fā)送的IP分組的分段的存在而在IP分組頭中不同地指定待省略的字段)，并且生成支持WPAN的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組。更具體地，分組傳輸設(shè)備100消除待省略的字段(根據(jù)待發(fā)送的IP分組的分段的存在而在IP 分組頭中不同地指定待省略的字段)，根據(jù)該消除設(shè)置未壓縮字段，并且通過添加經(jīng)轉(zhuǎn)換分組頭來生成經(jīng)轉(zhuǎn)換分組，所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組頭包括與待壓縮的字段有關(guān)的信息，所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組支持位于下層的IEEE 802. 15.4MAC/PHY層。這里，經(jīng)轉(zhuǎn)換分組頭可以包括壓縮編碼字段，該壓縮編碼字段用于指示與待壓縮的字段有關(guān)的信息；幀控制字段，該幀控制字段包括與IPv4層有關(guān)的信息、指示分組的分段的存在的分段指定信息、以及與經(jīng)分段分組有關(guān)的信息(PAL分段子頭)，該與IPv4層有關(guān)的信息對應(yīng)于與上層有關(guān)的信息；以及未壓縮字段，該未壓縮字段存儲現(xiàn)有的IP分組頭的除了被壓縮的和被消除的字段之外的剩余字段。此外，分組傳輸設(shè)備100根據(jù)包括在待壓縮的字段中的目的地地址發(fā)送所生成的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組。更具體地，分組傳輸設(shè)備100基于協(xié)議適配層功能將經(jīng)轉(zhuǎn)換分組傳輸?shù)轿挥谙聦拥腎EEE 802. 15. 4MAC/PHY層，并且由此通過與基于IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層的WPAN 的互聯(lián)將經(jīng)轉(zhuǎn)換分組發(fā)送到分組接收設(shè)備200，所述分組接收設(shè)備200處于與目的地地址對應(yīng)的位置。分組接收設(shè)備200接收從分組傳輸設(shè)備100發(fā)送的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組，并且基于包括在經(jīng)轉(zhuǎn)換分組的頭中的恢復(fù)信息來恢復(fù)在壓縮處理過程中被省略的預(yù)設(shè)字段，以恢復(fù)IP分組頭。更具體地，分組接收設(shè)備200通過與基于IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層的WPAN的互聯(lián)接收從分組傳輸設(shè)備100發(fā)送的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組。此外，分組接收設(shè)備200基于協(xié)議適配層功能對所接收的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組進行分析并且釋放所述待壓縮的字段的壓縮狀態(tài)。此外，分組接收設(shè)備200識別IP分組的分段狀態(tài)并且恢復(fù)被省略的字段(根據(jù)分段的存在而被不同地消除的字段)，以恢復(fù)基于IPv4的IP分組頭。在下文中，將參考圖2描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的分組傳輸設(shè)備100的更詳細的構(gòu)造。
S卩，分組傳輸設(shè)備100包括頭壓縮器110，該頭壓縮器110用于對待發(fā)送的IP分組進行分段并且對頭進行壓縮；分組生成器120，該分組生成器120用于生成支持WPAN的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組；以及分組傳送器130，該分組傳送器130用于通過與WPAN的互聯(lián)發(fā)送經(jīng)轉(zhuǎn)換分組。頭壓縮器110基于協(xié)議適配層(PAL)功能將一個或更多個待壓縮的預(yù)設(shè)字段壓縮到設(shè)置位數(shù)，所述一個或更多個待壓縮的預(yù)設(shè)字段被包括在位于上層的基于IPv4的IP分組的頭中，并且設(shè)置壓縮編碼字段(IP_HC)，該壓縮編碼字段(IP_HC)指示與待壓縮的字段有關(guān)的信息，如圖4中所示。更具體地，將參考例示IPv4頭的詳細結(jié)構(gòu)的圖3和例示壓縮編碼字段的圖4描述頭壓縮器110的詳細操作。S卩，由壓縮編碼字段(IP_HC)的“IP ver(IP版本)”字段中的值“ObO”指示IPv4 頭的4位“version (版本)”字段。此外，在壓縮編碼字段(IP_HC)的“Headerlength (頭長度)，，字段中指示IPv4頭的4位“Header length”字段并且在沒有任何改變的情況下使用IPv4頭的4位“Header length”字段的值。例如，不具有“option (選項)”字段的 IPv4字段長為20個字節(jié)，并且IPv4頭具有計算為“5”個字的值。壓縮編碼字段(IP_HC) 的“Header length”字段被指示為“ObOlOl”。此外，當(dāng)在IPv4頭中包括長為4個字節(jié)的 “option”字段時，IPv4頭具有計算為“6”個字的值。壓縮編碼字段(IP_HC)的“Header length”字段被指示為“ObOllO”。此外，當(dāng)“flags”字段的值為“ObOlO”時，壓縮編碼字段 (IP_HC)的“Frag flag(分段標(biāo)志)”的值被指示為“0b0”。此外，當(dāng)“flags”字段的值為 “ObOOO，，和"ObOOl"時，"Frag flag"字段的值被指示為"0b0，，。此外，如圖4中所示，頭壓縮器110設(shè)置地址字段，該地址字段包括源地址和目的地地址。當(dāng)IPv4被加載在IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層的高層上時，使用基于IP的地址系統(tǒng)或者使用與基于IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層的WPAN地址系統(tǒng)相對應(yīng)的16位地址系統(tǒng)。因此，當(dāng)處于與目的地地址相對應(yīng)的位置中的分組接收設(shè)備200位于WPAN外部時，頭壓縮器 110將目的地地址指定為基于IP的地址。相反地，當(dāng)處于與目的地地址相對應(yīng)的位置的分組接收設(shè)備200位于WPAN內(nèi)部時，頭壓縮器110將目的地地址指定為與基于WPAN的地址系統(tǒng)相對應(yīng)的16位地址。例如，參考圖5在以下描述中討論設(shè)置頭壓縮器110的地址字段的示例。即，發(fā)送 /接收IP分組的對象被指定為裝置①、裝置②、接入點(AP)以及互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，并且將每個對象的地址設(shè)置為如下。-裝置①->IP 地址 192. 168. 123. 101，64 位 MAC 地址 AA:AA:…:AA:A1, Zigbee 短地址205-裝置②->IP 地址 192. 168. 123. 105，64 位 MAC 地址 AA:AA:... :AA:A5, Zigbee 短地址158-接入點(AP)->IP地址 192. 168. 123. 1，64位MAC地址AA:AA:…AA:00，Zigbee 短地址1-互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器->IP 地址 206. 190. 60. 37，48 位 MAC 地址 10 08 25 A4 D8 4A, Zigbee短地址無1.第一示例-裝置①通過使用16位地址將數(shù)據(jù)發(fā)送到接入點并且接入點將數(shù)據(jù)發(fā)送到作為裝置②的另一裝置。1)裝置①-> AP (圖 5A)0. Flag = ObO, F. Flag = Obl0. addr mode = ObO, F. addr mode = Obl2) AP- > 裝置②(圖 5B)0. Flag = Obi, F. Flag = ObO0. addr mode = ObOO 1，F(xiàn). addr mode = ObOOO2.第二示例-裝置①將數(shù)據(jù)發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。1)裝置①-> AP (圖 5C)0. Flag = 0b0, F. Flag = Obl0. addr mode = ObOOO，F(xiàn). addr mode = ObOll2) AP->互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器使用一般的基于IP的地址。3.第三示例-互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器將數(shù)據(jù)發(fā)送到裝置①1)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器_>AP使用一般的基于IP的地址。2) AP-> 裝置①(圖 OT)0. Flag = Obl, F. Flag = ObO0. addr mode = ObOl 1, F. addr mode = ObOOO分組生成器120消除待省略的字段(根據(jù)IP分組的分段的存在而在IP分組頭中不同地指定待省略的字段)，并且生成支持WPAN的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組。更具體地，分組生成器120 消除待省略的字段(根據(jù)IP分組的分段的存在而在IP分組頭中不同地指定待省略的字段)，并且根據(jù)所述消除設(shè)置未壓縮頭，如圖6中所示。此外，分組生成器120添加經(jīng)轉(zhuǎn)換分組頭，并且生成經(jīng)轉(zhuǎn)換分組，該經(jīng)轉(zhuǎn)換分組頭包括與被省略的字段有關(guān)的信息，該經(jīng)轉(zhuǎn)換分組支持位于下層的IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層。此外，在下面的描述中參考例示IPv4頭的詳細結(jié)構(gòu)的圖3和例示未壓縮頭的結(jié)構(gòu)的圖6描述分組生成器120的詳細操作。即，在未壓縮頭的“T0S”字段中指示IPv4頭的8位“T0S”字段，并且在沒有改變的情況下使用IPv4頭的8位“T0S”字段的值。此外，當(dāng)IPv4頭的“Flags (標(biāo)志)，，字段的值是“0b010”(IP分組沒有被分段)并且IPv4頭的“Total length”字段的值等于或者小于“2047” ( "Total length (全長)”字段的值等于或者小于“0x7FF”)時，IPv4頭的16位“Total length”字段變?yōu)榕c分段分組信息(PAL分段子頭)的“Total length” 的值相同，從而刪除IPv4頭的“Total length”字段的值并且圖3中所示的未壓縮編碼字段(IP_HC)的“Total length flag(全長標(biāo)志)”字段的值變?yōu)椤癘bi”。此外，當(dāng)IPv4頭的“Flags”的值為“ObOlO”(IP分組沒有被分段)并且“IP total length”字段的值等于或者大于“2047” ( "Total length”的值等于或者大于“0x7FF”)或者IPv4頭的“Flags，， 的值為“0b000”和“0b001”(IP分組被分段)時，在沒有任何改變的情況下在未壓縮頭的 "Total length”字段中指示IPv4頭的16位“Total length”字段的值，并且壓縮編碼字段(IP_HC)的“Total length flag”字段的值變?yōu)椤?b0”。此外，當(dāng)IPv4頭的“flags”字段的值為“ObOlO”時，刪除IPv4頭的16位“Identification (識別)”字段。當(dāng)IPv4頭的 “Flags”字段的值為“bOOO”和“ObOll”時，在未壓縮頭的“Identification”字段中指示 IPv4頭的16位“Identification”字段并且在沒有任何改變的情況下使用IPv4頭的16位 “Identification”字段的值。此外，IPv4 頭的“Flags”字段的值為“ObOOO”和“ObOOl” (IP 分組被分段)，在未壓縮頭的“Flags”字段中指示3位“Flags”字段并且在沒有任何改變的情況下使用IPv4頭的“Flags”的值。當(dāng)IPv4頭的“Flags”的值為“ObOlO”(IP分組沒有被分段)時，13位“Fragment offset (分段偏移)”字段的值始終為“ObO 0000 0000 0000”， 從而能夠刪除該值。此外，IPv4頭的“Flags”字段的值為“ObOOO”和“ObOOl” (IP分組被分段)，在未壓縮頭的“Fragment offset”字段中指示IPv4頭的13位“Fragment offset” 字段，并且在沒有任何改變的情況下使用IPv4頭的13位“Fragment offset"字段的值。 此外，在未壓縮頭的“TTL”字段中指示IPv4頭的8位“TTL”字段，并且在沒有任何改變的情況下使用IPv4頭的8位“TTL”字段的值。作為參考，在包括在經(jīng)轉(zhuǎn)換分組頭的“Frame control (幀控制)，，字段中的高層信息列表中指示IPv4頭的8位“Protocol (協(xié)議)，，字段。這里，IPv4頭的主協(xié)議的值分別指示為"0x01 (ICMP) ”、“0x02 (IGMP) ”、“0x06 (TCP)，，、 “0x11(UDP)”、“0x59 (OSPF)”、“0x84 (SCTP)”、“0x01 (ICMP) = 0x03 (ICMP/IP)”、“0x06(TCP) =0x1 (TCP/IP)” 和 “0x11 (UDP) = 0x2 (UDP/IP) ”。此外，與低字段對應(yīng)的 “MAC CRC，，字段確定錯誤，而不是IPv4頭的“Header checksum(頭校驗和)”字段。因此，當(dāng)在“CRC” 字段中沒有檢測到錯誤時，能夠壓縮地消除“Header checksum"字段，并且計算和輸入 "Checksum (校驗和)”的解壓縮值。根據(jù)包括在待壓縮的字段中的目的地地址，分組傳送器130發(fā)送所生成的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組。更具體地，分組傳送器130基于協(xié)議適配層功能發(fā)送位于下層的IEEE 802. 15. 4MAC/ PHY層的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組，從而該分組傳送器130能夠通過與基于IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層的 WPAN的互聯(lián)，將經(jīng)轉(zhuǎn)換分組發(fā)送到分組接收設(shè)備200，所述分組接收設(shè)備200處于與目的地地址相對應(yīng)的位置。如上所述，根據(jù)基于WPAN發(fā)送分組的系統(tǒng)，IPv4和IPv4的更高協(xié)議執(zhí)行基于 TCP/UDP的IP分組分段和頭壓縮并且最小化頭大小，從而能夠?qū)嵤┰诰哂行∮行лd荷的 IEEE 802. 15. 4MAC/PHY分組中加載IPv4。結(jié)果，可以通過與基于IEEE 802. 15. 4的WPAN 的互聯(lián)發(fā)送IPv4分組。在下文中，將參考圖7和圖8描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的基于WPAN發(fā)送分組的方法。這里，為了描述方便起見，通過使用圖1至圖6中所示的構(gòu)造的相應(yīng)的附圖標(biāo)記來描述圖7和圖8中所示的構(gòu)造。首先，參考圖7描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的基于WPAN的分組發(fā)送系統(tǒng)的驅(qū)動方法。分組傳輸設(shè)備100考慮分組大小對待發(fā)送的IP分組進行選擇性分段(SllO)。接下來，分組傳輸設(shè)備100對待發(fā)送的IP分組的頭進行壓縮(S120)。優(yōu)選地，分組傳輸設(shè)備100將一個或更多個待壓縮的預(yù)設(shè)字段壓縮到設(shè)置位數(shù)，該一個或更多個待壓縮的預(yù)設(shè)字段包括在待發(fā)送的IP分組的頭中。這時，待壓縮的字段包括源地址和目的地地址。當(dāng)將IPv4加載在IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層的高層上時，使用基于IP的地址系統(tǒng)，或者可以使用與基于IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層的WPAN地址系統(tǒng)相對應(yīng)的16位地址系統(tǒng)。因此，當(dāng)處于與目的地地址相對應(yīng)的位置中的分組接收設(shè)備200位于WPAN外部時，分組傳輸設(shè)備100將目的地地址指定為基于IP的地址。相反地，當(dāng)處于與目的地地址相對應(yīng)的位置中的分組接收設(shè)備200位于WPAN內(nèi)部時，分組傳輸設(shè)備100將目的地地址指定為與基于 WPAN的地址相對應(yīng)的16位地址。接下來，分組傳輸設(shè)備100消除待省略的字段(根據(jù)IP分組的分段的存在而在IP 分組頭中不同地指定待省略的字段)，并且生成支持WPAN的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組(S130至S150)。優(yōu)選地，分組傳輸設(shè)備100消除待省略的字段(根據(jù)IP分組的分段的存在而在IP分組頭中不同地指定待省略的字段)，并且根據(jù)所述消除設(shè)置未壓縮頭。此外，分組傳輸設(shè)備100添加經(jīng)轉(zhuǎn)換分組頭，并且生成經(jīng)轉(zhuǎn)換分組，該經(jīng)轉(zhuǎn)換分組頭包括與所述待省略的字段有關(guān)的信息，該經(jīng)轉(zhuǎn)換分組支持位于下層的IEEE 802. 15.4MAC/PHY層。這里，經(jīng)轉(zhuǎn)換分組頭可以包括壓縮編碼字段，該壓縮編碼字段用于指示與待壓縮的字段有關(guān)的信息；幀控制字段， 該幀控制字段包括與IPv4層有關(guān)的信息、指示分組的分段的存在的分段指定信息、以及與經(jīng)分段的分組有關(guān)的信息(PAL分段子頭)，該與IPv4層有關(guān)的信息對應(yīng)于與高層有關(guān)的信息；以及未壓縮字段，該未壓縮字段存儲現(xiàn)有的IP分組頭的除了被壓縮的和被消除的字段之外的剩余字段。接下來，分組傳輸設(shè)備100根據(jù)包括在待壓縮的字段中的目的地地址發(fā)送所生成的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組(S160至S170)。優(yōu)選地，分組傳輸設(shè)備100基于協(xié)議適配層功能將經(jīng)轉(zhuǎn)換分組傳輸?shù)轿挥谙聦拥腎EEE 802. 15. 4MAC/PHY層，并且由此通過與基于IEEE802. 15. 4MAC/ PHY層的WPAN的互聯(lián)將經(jīng)轉(zhuǎn)換分組發(fā)送到分組接收設(shè)備200，所述分組接收設(shè)備200處于與目的地地址相對應(yīng)的位置。接下來，分組接收設(shè)備200通過與基于IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層的WPAN的互聯(lián)接收從分組傳輸設(shè)備100發(fā)送的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組，并且通過基于協(xié)議適配層功能對所接收的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組頭進行分析來釋放所述待壓縮的字段的壓縮狀態(tài)(S180至S190)。接下來，分組接收設(shè)備200識別IP分組的分段狀態(tài)并且恢復(fù)所述待省略的字段 (根據(jù)IP分組的分段的存在而不同地指定所述待省略的字段)，以恢復(fù)基于IPv4的IP分組頭(S200)。在下文中，將參考圖8描述分組傳輸設(shè)備100的詳細操作。首先，根據(jù)分組大小對待發(fā)送的IP分組進行選擇性分段(S210)。優(yōu)選地，根據(jù)協(xié)議適配層(PAL)功能，根據(jù)基于IPv4(該IPv4位于上層)的IP分組的大小，頭壓縮器110 對分組進行選擇性分段。接下來，將一個或更多個待壓縮的預(yù)設(shè)字段壓縮到設(shè)置位數(shù)(S220至S230)，所述一個或更多個待壓縮的預(yù)設(shè)字段包括在待發(fā)送的IP分組的頭中。優(yōu)選地，頭壓縮器110根據(jù)PAL功能，將一個或更多個待壓縮的預(yù)設(shè)字段壓縮到設(shè)置位數(shù)，并且設(shè)置壓縮編碼字段， 所述一個或更多個待壓縮的預(yù)設(shè)字段包括在基于IPv4的IP分組的頭中，所述IPv4位于上層，所述壓縮編碼字段指示與待壓縮的字段有關(guān)的信息。接下來，消除待省略的字段(根據(jù)IP分組的分段的存在而在IP分組頭中不同地指定待省略的字段)，并且生成支持WPAN的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組(S240至S270)。優(yōu)選地，分組生成器120消除待省略的字段(根據(jù)IP分組的分段的存在而在IP分組頭中不同地指定待省略的字段)，并且根據(jù)所述消除設(shè)置未壓縮頭。此外，分組生成器120添加經(jīng)轉(zhuǎn)換分組頭，并且生成經(jīng)轉(zhuǎn)換分組，該經(jīng)轉(zhuǎn)換分組頭包括與待壓縮的字段有關(guān)的信息，該經(jīng)轉(zhuǎn)換分組支持位于下層的 IEEE 802. 15. 4MAC/PHY 層。接下來，根據(jù)包括在待壓縮的字段中的目的地地址，發(fā)送所生成的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組 (S280至S^K))。優(yōu)選地，分組傳送器130基于PAL功能將經(jīng)轉(zhuǎn)換分組傳輸?shù)轿挥谙聦拥?IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層，并且通過與基于IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層的WPAN的互聯(lián)將經(jīng)轉(zhuǎn)換分組發(fā)送到分組接收設(shè)備200。如上所述，根據(jù)按照本發(fā)明的實施方式的基于WPAN發(fā)送分組的方法，IPv4和IPv4 的更高協(xié)議執(zhí)行基于TCP/UDP的IP分組分段和頭壓縮并且最小化頭大小，從而能夠?qū)嵤┰诰哂行∮行лd荷的IEEE 802. 15. 4MAC/PHY分組中加載IPv4。結(jié)果，可以通過與基于IEEE 802. 15. 4的WPAN的互聯(lián)來高效地發(fā)送IPv4分組。雖然已經(jīng)出于例示的目的描述了本發(fā)明的示例性實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解的是，在不脫離如所附的權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以進行各種修改、添加和替換。工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明的基于WPAN發(fā)送分組的系統(tǒng)和方法，本發(fā)明具有下述工業(yè)應(yīng)用性 IPv4和IPv4的更高協(xié)議執(zhí)行基于IPv4的IP分組分段和頭壓縮并且最小化頭大小，從而能夠?qū)崿F(xiàn)在具有小有效載荷的IEEE 802. 15.4MAC/PHY分組中加載IPv4。因此，作為超越傳統(tǒng)技術(shù)的限制的裝置，本發(fā)明在使用及采用相關(guān)技術(shù)的裝置的商業(yè)上具有極大的潛力。
權(quán)利要求
1.一種基于無線個域網(wǎng)WPAN發(fā)送分組的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括分組傳輸設(shè)備，所述分組傳輸設(shè)備通過將一個或更多個待壓縮的預(yù)置字段壓縮到預(yù)定比特位數(shù)并且消除待消除的字段，來生成支持WPAN的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組，所述一個或更多個待壓縮的預(yù)置字段包括在待發(fā)送的IP分組頭中，根據(jù)所述IP分組是否被分段而在所述IP分組頭中不同地指定所述待消除的字段，并且根據(jù)包括在所述待壓縮的字段中的目的地地址發(fā)送所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組；以及分組接收設(shè)備，所述分組接收設(shè)備接收所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組，恢復(fù)所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組的所述一個或更多個待壓縮的預(yù)置字段，并且恢復(fù)所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組的根據(jù)所述IP分組是否被分段而被不同地消除的所述待消除的字段。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述分組接收設(shè)備位于所述WPAN中時，所述分組傳輸設(shè)備將所述目的地地址指定為基于WPAN的地址。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述分組接收設(shè)備位于所述WPAN外部時，所述分組傳輸設(shè)備將所述目的地地址指定為基于IP的地址。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述分組傳輸設(shè)備基于協(xié)議適配層PAL的功能， 根據(jù)位于所述協(xié)議適配層的上層的IPv4，對所述IP分組頭進行壓縮，以生成所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組，并且將所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組傳輸?shù)絀EEE 802. 15. 4MAC/PHY層以與所述WPAN互聯(lián)，所述IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層位于所述協(xié)議適配層的下層。
5.—種分組傳輸設(shè)備，所述分組傳輸設(shè)備包括頭壓縮器，所述頭壓縮器用于對待發(fā)送的IP分組進行分段并且將包括在IP分組頭中的一個或更多個待壓縮的預(yù)置字段壓縮到預(yù)定比特位數(shù)；分組生成器，所述分組生成器用于消除待消除的根據(jù)所述IP分組是否被分段而在所述IP分組頭中不同地指定的字段，從而生成支持WPAN的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組；以及分組傳送器，所述分組傳送器用于根據(jù)包括在所述待壓縮字段的目的地地址發(fā)送所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組。
6.如權(quán)利要求5所述的分組傳輸設(shè)備，其中，所述頭壓縮器基于協(xié)議適配層的功能，根據(jù)位于所述協(xié)議適配層的上層的MPEG2-TS對所述IP分組頭進行壓縮。
7.如權(quán)利要求5所述的分組傳輸設(shè)備，其中，當(dāng)所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組被發(fā)送到所述WPAN中時，所述頭壓縮器將所述目的地地址指定為基于WPAN的地址。
8.如權(quán)利要求5所述的分組傳輸設(shè)備，其中，當(dāng)所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組被發(fā)送到所述WPAN外部時，所述頭壓縮器將所述目的地地址指定為基于IP的地址。
9.如權(quán)利要求6所述的分組傳輸設(shè)備，其中，所述分組傳送器將所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組傳輸?shù)絀EEE 802. 15. 4MAC/PHY層以與所述WPAN互聯(lián)，所述IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層位于所述協(xié)議適配層的下層。
10.一種基于WPAN發(fā)送分組的方法，所述方法包括由分組傳輸設(shè)備考慮分組大小對待發(fā)送的IP分組進行選擇性分段；由所述分組傳輸設(shè)備將包括在IP分組頭中的一個或更多個待壓縮的字段壓縮到預(yù)定比特位數(shù)；由所述分組傳輸設(shè)備消除待消除的字段，從而生成支持WPAN的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組，根據(jù)所述 IP分組是否被分段而在所述IP分組頭中不同地指定所述待消除的字段；由所述分組傳輸設(shè)備根據(jù)包括在所述待壓縮的字段中的目的地地址發(fā)送所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組；通過由分組接收設(shè)備對所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組的頭進行分析，恢復(fù)所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組的所述一個或更多個待壓縮的預(yù)置字段；以及由所述分組接收設(shè)備恢復(fù)所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組的根據(jù)所述IP分組是否被分段而被不同地消除的所述待消除的字段。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，當(dāng)所述分組接收設(shè)備位于所述WPAN內(nèi)部時，所述目的地地址被指定為基于WPAN的地址。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，當(dāng)所述分組接收設(shè)備位于所述WPAN外部時，所述目的地地址被指定為基于IP的地址。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，對一個或更多個待壓縮的字段進行壓縮的步驟是基于協(xié)議適配層PAL的功能，根據(jù)位于所述協(xié)議適配層的上層的IPv4，對IP分組頭進行壓縮。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，發(fā)送所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組的步驟是在所述分組傳輸設(shè)備中將所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組發(fā)送到IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層以與所述WPAN互聯(lián)，所述IEEE 802. 15. 4MAC/PHY層位于所述協(xié)議適配層的下層。
15.一種基于WPAN發(fā)送分組的方法，所述方法包括根據(jù)分組大小對待發(fā)送的IP分組進行選擇性分段；將包括在IP分組頭中的一個或更多個待壓縮的字段壓縮到預(yù)定比特位數(shù)；消除待消除的字段，從而生成支持WPAN的經(jīng)轉(zhuǎn)換分組，根據(jù)所述IP分組是否被分段而在所述IP分組頭中不同地指定所述待消除的字段；以及根據(jù)包括在所述待壓縮的字段中的目的地地址發(fā)送所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，對所述待壓縮的字段進行壓縮的步驟是基于協(xié)議適配層的功能，根據(jù)位于所述協(xié)議適配層的上層的MPEG2-TS對所述IP分組頭進行壓縮的步驟。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，當(dāng)所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組被發(fā)送到WPAN中時，所述目的地地址被指定為基于WPAN的地址。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，當(dāng)所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組被發(fā)送到WPAN外部時，所述目的地地址被指定為基于IP的地址。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，發(fā)送所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組的步驟是將所述經(jīng)轉(zhuǎn)換分組傳輸?shù)絀EEE 802. 15. 4MAC/PHY層以與所述WPAN互聯(lián)的步驟，所述IEEE802. 15. 4MAC/PHY 層位于協(xié)議適配層的下層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)系統(tǒng)和方法。即，通過對基于IPv4的IP分組的劃分和頭壓縮來最小化頭大小，并且將經(jīng)最小化的頭加載在具有小有效載荷的IEEE802.15.4MAC/PHY分組中，以使用基于IEEE 802.15.4的個域網(wǎng)WPAN高效地發(fā)送IPv4分組，并且在移動裝置中使用IEEE 802.15.4技術(shù)的同時，能夠使用IPv4執(zhí)行各種應(yīng)用的操作，該IEEE 802.15.4是低功率通信技術(shù)。
文檔編號H04W28/06GK102577491SQ200980161625
公開日2012年7月11日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者劉載榥, 盧哉延, 崔根煥, 林澈浩, 金文基, 金玟錫, 韓炅湜 申請人:Sk電信有限公司