[发明专利]利用异步传输模式第二适配层有效地传输互联网协议数据包

说明书

发明背景

本发明涉及异步传输模式(ATM)以及通过一个ATM连接传输互联网协议(IP)数据包。具体而言，本发明采用ATM第二适配层和报头压缩技术，在网络环境中通过单独一个ATM连接，更有效地传输多协议互联网数据。

ATM是传输异步通信数据的一个标准协议。这一协议的基础是利用叫做ATM信元的固定大小的数据包传递数据。每一个ATM信元的格式都相同，包括48个8位字节构成的有效负载部分和5个8位字节的报头部分。ATM已是众所周知的技术。

然而，ATM技术不能有效地传输低比特率数据。其原因是低比特率数据包的长度一般都比48个8位字节(也就是ATM信元的长度)短。ATM信元中剩余的部分都用“填充位”来填充。当插入的是填充位而不是数据时，带宽就被浪费了。很清楚，插入填充位还会导致难以接受的时间延迟，这种时间延迟是极为不利的，尤其是正在传输的数据例如话音数据对延迟非常敏感时更是如此。

最近，人们开发了叫做AAL2的一种ATM适配层。比特率数据时，AAL2是专门用于提高用来传输低比特率数据时的ATM传输效率的。参考图2，AAL2的工作原理是用叫做小信元(有时叫做微信元或者短数据包)的可变长度小数据包来储存低比特率数据，例如小信元205。将几个小信元插入一个ATM信元，例如ATM信元210，就可以提高频带利用率。如图所示，为了进一步提高频带利用率，可以将一个小信元，例如小信元215，分成两段，分别插入两个ATM信元。

图3说明的是AAL2小信元301的一个著名协议。小信元301分成一个3字节报头302和一个有效负载303。笼统地说，报头分成以下字段：电路(信道)标识符(CID)304、长度码305、循环冗余码(CRC)306和一个用户间信息(UUI)字段307。同时传输几个信道时，CID 304用于说明这一小信元属于哪一个信道。长度码305用于说明每一个小信元第一个和最后一个8位字节的位置。CRC 306用于对小信元报头301进行完整性检验，UUI字段307则用于对小信元进行分段。

在本领域里大家都知道，ATM常常用作在网络里将数据从一个点传输到另一个点的载体。通常，首先按照许多不同互联网协议(IP)中的任意一个协议为要传输的数据包编排格式。这些IP的实例有传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)和实时传输协议(RTP)。按照惯例，要按照点到点协议(PPP)为IP数据包进一步编排格式。采用PPP的主要原因是在点到点链路上PPP是多协议数据包的一种标准格式。PPP协议通过按照图4所示的方式将不同IP数据包封装起来来做到这一点。

图4所示的封装模型400有几个数据段。PPP协议ID字段405的长度一般都是2个8位字节，用来说明信息字段410中IP数据包的类型。例如，PPP协议ID字段405说明后面的IP数据包(没有画出)是一个RTP数据包、一个UDP数据包或者一个TCP数据包。另外，PPP协议ID字段405说明这一IP数据包的报头是不是压缩字段。封装模型400还可以有许多填充位415。

图5说明一个典型的IP／PPP数据包报头500，更具体地说，它是一个TCP数据包的报头。为了提高频带利用率和传输效率，常常要压缩IP／PPP数据包的报头，这一点在本领域里众所周知。对报头进行压缩是基于以下事实进行的：在一次对话或者连接的整个过程中，IP／PPP报头例如IP／PPP数据包报头500中的大量数据字段维持不变。比方说，图6说明IP／PPP数据包报头500里的数据字段维持不变。因此，刚开始对话／连接时，传输完整的报头。在开头传输完完整的报头以后，就可以将解压器设置好，让它在这一对话／连接的其余时间里对报头进行解压。这样，只有那些改变了的字段需要传输。事实上，还可以将有些字段会周期性地变化或者变化值总是常数这一事实考虑进来，从而进一步地压缩IP／PPP数据包报头，在本领域里大家都知道这一点。具体是哪些数据字段维持不变、周期性地改变或者改变值是常数取决于IP／PPP数据包类型。