Способ передачи пакетных данных

Изобретение относится к передаче данных по радиоканалам стандарта Bluetooth. Технический результат заключается в повышении пропускной способности для полезных данных. Для этого в зависимости от качества беспроводного канала передают пакет типа DH5 или DM5. Альтернатива DM5 или AUX1. О качестве канала судят по количеству пакетов с ошибками или по количеству повторно переданных пакетов. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способу передачи пакетных данных.

В области информационных и телекоммуникационных систем известно сегментирование и последовательная передача полезных данных, подлежащих передаче. Кроме того, известно, что к этим сегментам данных, обычно называемым пакетами данных, наряду с полезными данными или полезной информацией, соответственно добавляется еще управляющая информация, например данные адресации, последовательности передачи, контроля потока и исправления ошибок, так что пакеты данных могут быть соотнесены с корректным приемником, и вслед за последовавшей передачей на стороне приема осуществляется возможная обработка исправления ошибок, и пакеты данных, т.е. сегменты данных, вновь могут быть взаимосвязаны корректным образом.

Если подобный пакет данных, прежде чем он будет передан через физический канал, проходит через различные уровни, с которыми соотнесены соответствующие протоколы, в частности протокол исправления ошибок, как это предусмотрено, например, согласно опорной модели OSI (взаимодействия открытых систем), полезные данные пакета данных чаще всего инкапсулируются в различные соотнесенные с несколькими отдельными уровнями или протоколами управляющие данные с соответствующими данными для исправления ошибок.

Присоединенные таким образом к полезным данным управляющие данные приводят к тому, что они занимают ресурсы канала /каналов передачи и тем самым обуславливают снижение скорости передачи полезных данных или соответственно пропускной способности для полезных данных.

Из ЕР 1089502 А2 известна система радиосвязи, а также соответствующий ей способ, при котором параметры передачи аудио- и видеоданных устанавливаются в зависимости от свойств используемого для этого беспроводного соединения.

Из ЕР 1109343 А2 известен адаптивный способ управления канальным кодирующим устройством, который на основе свойств текущего беспроводного соединения управляет канальным кодирующим устройством в том отношении, что осуществляет переключение между различными формами канального кодирования.

Из US 6262924 В1 известно устройство для оптимизации двунаправленной радиопередачи данных, при которой передающее устройство может устанавливать различные типы модуляции.

В основе изобретения лежит задача повышения пропускной способности для полезных данных.

Указанная задача решается с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения.

В соответствующем изобретению способе передачи пакетных данных в системе связи с первым типом пакетных данных и по меньшей мере одним альтернативным типом пакетных данных определяют изменения качества канала передачи, используемого для соединения между источником данных и приемником данных и, в зависимости от определенного изменения качества, выбирают тип пакетных данных следующего пакета данных, подлежащего передаче по каналу передачи. Соответствующий изобретению способ может быть реализован предпочтительным образом в системе радиосвязи.

За счет выбора второго типа пакета данных с более низкой долей управляющих данных, чем для первого типа пакета данных, в случае, когда канал передачи имеет хорошее качество, обеспечивается более эффективное использование канала передачи.

Дальнейшее развитие предусматривает выбор типа пакета данных, который использует кодирование ошибок с меньшим числом битов. Данный вариант имеет то преимущество, что предусмотренные при кодировании ошибок избыточные данные могут быть сэкономлены, так что доля управляющих данных пакета может быть сокращена без потери информации.

Простая реализация достигается, когда о хорошем качестве сигнализируется при достижении первого порогового значения величиной, выражающей качество канала передачи. К тому же подобное пороговое значение можно оптимизировать таким образом, что при смене типа пакета также достигается полезный эффект - более эффективное использование канала передачи для повышения скорости передачи данных, без увеличения числа пакетов с ошибками.

Дальнейшее развитие, при котором в случае ухудшившегося качества выбирается первый тип пакета данных, причем о плохом качестве сигнализируется при достижении второго порогового значения, препятствует тому, чтобы вскоре после смены типа пакета данных, например при превышении первого порогового значения, происходила последующая смена при непосредственно следующем после этого снижении ниже первого порогового значения, так что предотвращается постоянная смена, возникающая при колебаниях значения качества относительно первого порогового значения, и тем самым связанные с этим ненужные задержки.

Если на стороне источника данных определено изменение качества, то промежуток времени между определением качества, сменой типа пакета данных и отправкой пакетов данных этого типа пакета может поддерживаться очень малым.

Определение изменения качества на стороне приемника данных, напротив, имеет то преимущество, что приемником данных могут обнаруживаться не определяемые источником данных изменения качества, в частности, посредством определяемой там частоты ошибок, и передаваться к источнику данных, так что в значительной степени обеспечивается то, что можно реагировать на все помехи канала передачи.

Способ по одному из пунктов формулы изобретения отличается тем, что для определения изменения качества определяется количество повторений пакетов и/или осуществляется измерение напряженности поля принимаемых сигналов, отражающее качество канала передачи.

За счет реализации способа в системе радиосвязи, функционирующей по стандарту Bluetooth (технология беспроводной связи разнотипных микропроцессорных устройств) данное преимущество можно реализовать простыми средствами, так как согласно стандарту Bluetooth предусматриваются различные типы пакетов данных, например, DM5, DH5 или AUX1, которые различаются, в частности, по числу битов, предусмотренных для исправления ошибок. Простые для реализации предпочтительные комбинации пакетов данных получаются, когда

а) первый тип пакета данных согласно стандарту Bluetooth соответствует пакету DM5,

b) второй тип пакета данных согласно стандарту Bluetooth соответствует пакету DН5,

или

с) первый тип пакета данных согласно стандарту Bluetooth соответствует пакету DM5,

d) второй тип пакета данных согласно стандарту Bluetooth соответствует пакету AUX1,

причем возможны любые другие комбинации предложенных согласно стандарту Bluetooth типов пакетов данных, если только они реализуют желательный эффект - более эффективное использование канала передачи для повышения скорости передачи данных.

Пример выполнения и другие преимущества изобретения поясняются ниже со ссылками на чертеж, на котором показана блок-схема последовательности операций соответствующего изобретению способа.

На чертеже представлена блок-схема последовательности операций адаптивного выбора типа пакета данных в системе радиосвязи, которая работает согласно стандарту связи малой дальности действия Bluetooth, для оптимизации пропускной способности при изменении качества канала передачи.

Первый этап S1 соответствует исходному состоянию способа. В этом состоянии способ выполняется, например, под управлением микропроцессора оконечного устройства, содержащего модуль радиосвязи стандарта Bluetooth, в особенности как фоновый процесс (низкого приоритета), управляемый прерываниями.

«Прерывание» могло бы, например, представлять собой затребованную оконечным устройством передачу данных. Если это имеет место, то на втором этапе S2 передается первый пакет данных, в общем случае множество пакетов данных.

Для этого пакет данных сначала формируется согласно предварительно установленному типу пакета данных, который в системах стандарта Bluetooth в общем случае будет пакетом типа DM5.

Пакет типа DM5 имеет область полезных данных размером 226 байтов, причем эта область содержит также код исправления ошибок (FEC - прямое исправление ошибок), причем к области полезных данных добавляется 16-битовый циклический избыточный код (CRC), так что передача подобного пакета занимает до пяти временных интервалов.

После этого на третьем этапе S3 осуществляется определение качества канала для канала, используемого для этой передачи данных.

В качестве меры для определения качества канала здесь может служить число повторений пакетов, которое может оцениваться в самом передатчике.

Эта мера может объединяться с другими метриками, или может также заменяться другими метриками, которые могут быть привлечены для оценки качества канала, причем могут использоваться метрики, которые обеспечивают возможность оценки на стороне приемника.

Например, это может осуществляться таким образом, что приемник - еще один прибор, оснащенный модулем радиосвязи стандарта Bluetooth, - пакетов данных оценивает частоту ошибок принятого пакета данных (проверкой циклическим избыточным кодом - CRC) или напряженность поля принимаемого сигнала, передающего пакет данных (индикацию уровня принятого сигнала -RSSI), так что на четвертом этапе S4 может проверяться, требуется ли смена используемого в текущий момент типа пакета данных.

Проводимая на четвертом этапе S4 проверка осуществляется, например, таким образом, что при достижении качеством канала первого порогового значения, например, когда число повторений пакетов становится меньше некоторого значения, о котором передатчику может быть сообщено - согласно введению соответствующего способа сигнализации в соответствии со стандартом - и от приемника, в передатчике принимается решение о выборе соответствующего типа пакета данных.

В системе, функционирующей согласно стандарту Bluetooth, в данном случае речь идет в принципе о типе пакета данных DH5.

Пакет DH5 формируется сходным образом с пакетом типа DM5, с той лишь разницей, что он имеет область полезных данных размером 341 байт, причем существенное различие здесь состоит в том, что в случае DH в области полезных данных отсутствует код исправления ошибок, однако так же, как и для типа DM5, еще добавляется 16-битовый код CRC, и этот пакет передается во временных интервалах числом до пяти.

За счет проверки, действительно ли применяемый в текущий момент тип пакета соответствует текущим свойствам канала передачи, достигается то, что при изменении качества канала передачи по существу обеспечивается максимально возможная эффективная или пользовательская скорость передачи данных.

Если качество канала передачи вновь снижается, что становится заметным по снижению эффективной или пользовательской скорости передачи данных, так как число ошибок в битах увеличивается, при последующем выполнении четвертого этапа S4 выбирается первый тип пакета данных.

Дополнением или альтернативой третьему этапу S3 и четвертому этапу S4 является установление первого типа пакета данных по умолчанию, причем чтобы иметь возможность установить улучшение свойств канала, с регулярными интервалами устанавливается второй тип пакета данных, так что обеспечивается более высокая эффективная или пользовательская скорость передачи данных.

В качестве альтернативы, на четвертом этапе S4 может также использоваться второе пороговое значение в качестве нижней границы для качества канала, которое достигается, когда, например, число определенных повторений пакетов превышает некоторое значение, так что при достижении этого второго порогового значения выбор падает на первый тип пакета данных.

Для выбранной в качестве примера выполнения системы связи, функционирующей согласно стандарту Bluetooth, это означает, что сначала на четвертом этапе S4 осуществляется переключение с первого типа DM5 пакета данных с кодированием 2/3 FEC на второй тип DH5 пакета данных без кодирования. Если затем качество канала передачи вновь ухудшается, то эффективная или соответственно пользовательская скорость передачи данных падает за счет увеличения ошибок в битах.

Это приводит к увеличению числа повторений пакетов, что на этапе S4 служит в качестве меры для определения качества канала передачи.

Если число повторений пакетов превосходит определенное установленное значение, то качество падает ниже второго порогового значения, так что передатчик в этом случае выбирает более подходящий первый тип DM5 пакета данных.

Повторное переключение на второй тип DH5 пакета данных может затем последовать при снижении числа повторений пакетов при передаче пакетов типа DM5 ниже нижней границы, то есть при достижении первого порогового значения.

В качестве альтернативы этому может осуществляться переключение с регулярными интервалами на передачу пакетов данных согласно второму типу пакетов данных и затем, после выполнения первого этапа S1 и второго этапа S2, на третьем этапе S3 может определяться качество канала путем проверки того, увеличилось ли число повторений пакетов, и если это не имеет места, то на четвертом этапе S4 сохраняется второй тип пакета данных, в противном случае вновь выбирается первый тип пакета данных.

Если на четвертом этапе S4 принимается решение о смене типа пакета данных, на пятом этапе S5 должно устанавливаться, является ли источник данных задающим или подчиненным узлом сети связи. Эта проверка необходима в системах с иерархической структурой, при которой устройство связи более высокого ранга задает технические параметры, характеризующие соединение. Такая иерархическая структура свойственна, в частности, системам, функционирующим согласно стандарту Bluetooth, ввиду их архитектуры на основе задающих (ведущих) и подчиненных (ведомых) узлов.

Если проверка на пятом этапе S5 показывает, что речь идет о задающем узле, то переключение на другой тип данных может производиться затем непосредственно на следующем седьмом этапе S7 с переводом способа в исходное состояние на первом этапе S1. Если речь идет о подчиненном узле, то этот узел на шестом этапе S6 должен сначала послать запрос к задающему узлу, чтобы можно было выполнить седьмой этап S7.

Описанная процедура способа, соответствующего изобретению, не должна ограничиваться только системами стандарта Bluetooth, но может применяться в системах передачи данных, в которых желательна максимально возможная скорость передачи данных и при затрудненных условиях, например на границе дальности действия или при наличии помех со стороны других передатчиков (например, микроволнового диапазона).

1. Способ передачи пакетов данных в системе радиосвязи, которая функционирует в соответствии со стандартом Bluetooth, с использованием первого типа пакетов данных и по меньшей мере одного альтернативного второго типа пакета данных, отличающийся тем, что a) определяют изменение качества канала передачи, используемого для соединения между источником данных и приемником данных, b) в зависимости от определенного изменения качества выбирают тип пакетных данных следующего пакета данных, подлежащего передаче по каналу передачи, причем c) первый тип пакета данных согласно стандарту Bluetooth соответствует пакету DM5, d) второй тип пакета данных согласно стандарту Bluetooth соответствует пакету DH5.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае, когда канал передачи имеет хорошее качество, выбирают второй тип пакета данных, при этом второй тип пакета данных имеет более низкую долю управляющих данных, чем первый тип пакета данных.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае, когда канал передачи имеет хорошее качество, выбирают второй тип пакета данных, причем второй тип пакета данных использует код исправления ошибок с меньшим числом битов.

4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что о хорошем качестве канала передачи сигнализируют при достижении первого порового значения величиной, выражающей качество канала передачи.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае ухудшившегося качества выбирают первый тип пакета данных, причем о плохом качестве сигнализируют при достижении второго порогового значения.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение качества определяют на стороне источника данных.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что a) определяют изменение качества на стороне приемника данных, b) передают сообщение, указывающее на изменение качества, от приемника данных к источнику данных.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения изменения качества определяют количество повторений пакетов и/или осуществляют измерение напряженности поля принимаемых сигналов, отражающее качество канала передачи.