CN100544311C

CN100544311C - 实时数据处理方法及装置

Info

Publication number: CN100544311C
Application number: CNB2004800169796A
Authority: CN
Inventors: R·哈伦德; R·莫雷; I·沃肯宁
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2009-09-23
Anticipated expiration: 2024-06-04
Also published as: US7969982B2; CN1809995A; WO2004112341A3; US20070165637A1; WO2004112341A2; DE10327545A1; DE10327545B4

Abstract

本案公开一种用以处理数据分组的方法与装置，该数据分组包括实时数据分组。该数据分组首先由一协处理器单元(1)至少分类为包括实时数据分组的一第一数据分组类型，以及一第二数据分组类型。该第一数据分组类型的数据分组是透过带有另一协处理器单元(2)的一第一数据路径(b)所处理，而该第二数据分组类型的数据分组，是透过包括一主处理器单元(3)的一第二数据路径(c、d)所处理。因此，实时数据分组便不需要由使用该主处理器单元(3)而处理。

Description

实时数据处理方法及装置

本发明与一种用以处理数据分组的方法与装置有关，该数据分组包括实时数据分组。其特别是与一种用以处理带有语音或类似通信数据、并透过一网际协议(IP)网络传输的实时数据分组的方法与装置有关。

透过像是因特网的通信网络所进行实时数据的传输，变的愈来愈重要。最为所知的例子便是所谓的基于IP的语音(VoIP)应用，其中传输像是语音数据，因此便可能透过网络进行对话。如同语音数据一样的实时数据，也可能包含视频数据等等。

用以接收或发送这种数据的传统装置，是透过该装置使用一单个数据路径的一主处理器。此主处理器接着处理此实时数据。然而其也负责在该装置中可能发生的多个其它工作与数据处理，举例而言像是一微计算机。

因此，这样的装置是与此单个主处理器的语音与数据处理能力有关。该主处理器的过载可能造成像是数据分组损失、抖动、运行时间振荡或其它延迟等的问题。在像是语音数据的情况中，此导致传输品质的降低，而在最糟的情况中，可能遗失或中断该连接。

按照惯例，利用使用该数据分组中的额外协议，该实时数据便具有处理上的优先权。然而，此并不解决该主处理器可能过载，并导致至少其它数据分组延迟处理的的主要问题。同样地，此程序也对应于一相对高的处理与实施成本。

本发明的一目标，便是提供一种方法与装置，其可以以高信赖的方式处理实时数据，这导致连接品质(服务品质QoS)的改善。

此目标是利用根据权利要求1的方法、或是根据权利要求18的装置所达成，该从属权利要求每个都定义了该方法或装置的较佳或有利实施例。

根据本发明，为了处理包括实时数据分组的数据分组，其提出将该数据分组分类为至少包括或具有实时数据分组的一第一数据分组类型，以及一第二数据分组类型，透过一第一数据路径处理该第一数据分组类型的数据分组，以及透过一第二数据路径处理该第二数据分组类型的数据分组。该第二数据分组类型可以包括带有控制或信号信息的数据分组，特别是与连接有关的信息。

该第一数据路径与该第二数据路径相比之下，较佳地是具有处理或传输数据分组的一较短延迟。特别的，该第二数据路径可包括一主处理器，而在该第一数据路径中，该分组可由像是协处理器所处理。

此减轻了在该主处理器上的负载，且该实时数据分组可以透过带有较短延迟的第一数据路径处理。

为了进行数据分类，可以储存用于与一通信装置交换实时数据分组的连接数据，且当该数据分组的连接数据部分，是与该储存连接数据有关时，该数据分组可被分类为该第一数据分组类型的数据分组。利用此原则，该连接数据在一连接期间仅被极少的改变，或完全不被改变，并因此能够进行数据分组分类。

这样的连接数据可以是一种网络地址，或是一数据分组或该数据分组被接收的端口。该数据的分类可以透过一处理器单元发生，特别是一协处理器。该存储器较佳地是透过一主处理器单元所管理。

有利的是，该第一数据路径的利用情形或是可用性可被监控，且如果该第一数据路径的利用情形超过一预定数值或该第一数据路径为不可得时，该第一数据分组类型的数据分组可透过该第二数据路径传输进行特殊处理。因此产生冗余，且在主要用于实时数据分组的该第一数据的路径错误或失败情形中，可使用具有更可靠连接的第二数据路径。

举例而言，该实时数据分组包括语音数据，因此本发明是特别适用于基于IP的语音(VoIP)应用。

本发明之后以参照显示较佳实施范例的图标所叙述。其中：

图1显示根据本发明一装置实施范例的块状电路图，

图2显示使用连接数据分类数据分组的描述，

图3显示根据本发明，用于数据分组分类一较佳实施范例的流程图，且

图4显示根据来自图1的本发明，描绘该装置的一种可能存储器管理的块状图。

图1以块状电路图的形式，显示根据本发明一装置的实施范例。该实施范例有关来自一像是因特网的通信网络(未显示)的数据分组接收。一相关的装置也可能用于数据的发送。

包括实时数据分组的进入数据分组，是透过一数据路径a所接收，并传递至一协处理器1。在此分组协处理器1中，该进入数据分组被检验并分类为至少两种数据分组类型，其中实时数据分组被分配至该第一数据分组类型。透过该被接收数据分组，像是包括用于连接控制信号的其它数据分组，则被分配为一第二数据分组类型。用于此分类的适当标准将在之后详细叙述。

该第一数据分组类型的数据分组，换言之，像是带有语音数据数据分组的实时数据分组，是透过一第一数据路径b传送至另一协处理器2，以进行处理，在语音数据的情况中便是一语音协处理器。可再一次检查他们实际上是否为想要的实时数据。如果是，该协处理器2可以处理该数据分组，并透过像是一数据路径e，转交该语音数据至一后续单元4，以处理并输出该语音数据。

该第二数据分组类型的数据分组，是透过一第二数据路径的一第一部份c，传送到一主处理器3(“中央处理单元”，CPU)以进行处理。该第二数据路径可以包括一第二部分d，如果该另一协处理器2发现这些数据分组并不是想要的实时数据分组时，可利用该第二部分传送数据分组至该主处理器3。

利用该第一数据路径b的方式，该进入实时数据分组可以仅由协处理器1与2，而不需该主处理器3的帮助而被处理。此首先减轻了在该主处理器上的负载，便接着造成更快的数据处理，并因此在该第一数据路径b单独为了这些实时数据分组使用时，减少在数据流中的延迟。

此外也可监控该第一数据路径b的可用性。如果发现该第一数据路径b是不可得的，举例而言，由于过载或因为中断的因素，该第一数据分组类型的数据分组，换言之，实时数据分组便可以透过该第二数据路径c传送到该主处理器单元，并接着透过信道d与e传送到该后续处理器4。因此即使在该第一数据路径b是不可得(冗余)的情况，也可确保该***的功能。

图2描绘数据分组分类的范例，其使用所谓的头部参数，也就是包含在一通信网络中连接信息的参数。这样的头部参数是位于一数据分组中的实际数据之前，且在连接期间大致维持不变。当初始化一连接时，举例而言，语音数据的接收，这些头部参数5便由该主处理器3建立。

根据在一装置中所建立的连接，像是以该H.323标准所进行，其由该主处理器3实施以下的步骤：

1.注册，认可与状态(RAS)。一H.323客户端因此以一管理者单元注册，其对于相关的网络区域(举例而言在使用用户数据报协议(UDP)的一多重播送之中)而言是充分的，并且请求允许建立该连接。

2.接着，产生一传输控制协议(TCP)至该对应H.323(呼叫)服务器的连接。该呼叫是透过该传输控制协议连接，由一H.225.0通信协议(与一Q.931呼叫相同)所建立。

3.接着建构介于呼叫者与被呼叫方之间的逻辑信道，其再一次是透过遵循H.245标准的传输控制协议。

在本范例中，该产生的头部参数5包含包括像是在一局域网(LAN)中一以太网连接的以太网头部参数5A、包含像是因特网的网际协议(IP)网络连接信息的网际协议(IP)头部参数5B，以及包含典型用以传送语音数据的“用户数据报(User Datagram)”信息的用户数据报协议头部参数5C。这些头部参数5是透过该第二数据路径的两部分c、d传送至该协处理器1、2，且为了参照的目的被储存。透过该数据路径a所接收的一数据分组6也包含这样的头部参数6A、6B与6C，并且在语音数据实时通信协议(RTP)的情况中也包含实时语音数据的实际数据6D。

该头部参数6A、6B、6C与该对应储存的头部参数5A、5B、5C相比较。如果参数相符，便可确保该数据是来自于接收语音数据相关连接的数据，该数据分组6便被分类为一第一数据分组类型，并透过该第一数据路径b传送至该另一协处理器2。特别的，当处理数据的时候可以继续进行分类。如果在该分组处理器1或在该语音协处理器2中的分类，显示此不是语音数据，该数据分组便被传送至该主处理器3。否则便由该语音协处理器2处理。

图3以流程图更详细地显示分类进行。在一第一步骤7中，检查在该数据接收的端口，是否是用于接收语音数据的各自连接的端口。这在有多个连接同时作用时是特别重要的。如果是(J)，该进行次一步骤8，而如果不是(N)，便进行步骤13，其中该相关的数据分组便被传送至该主处理器单元3。

在该次一步骤8中，检查该以太网头部6A是否包含该正确的连接类型，例如用于相关连接的网际协议。如果是，便前进到步骤9，如果不是便再次回到步骤13。

在步骤9中，检查该接收数据分组的目标网际协议地址，是否对应于用于该连接的网际协议地址。如果不是，再次回到步骤13。这些最初的三个分类步骤7至9可像是在该一分组协处理器1中实施。他们只有在检查基本通信参数时，进行低程度的分类。

如果在步骤9中相符，该数据分组便被传送至该语音协处理器2以进一步处理。在步骤10中检查该接收数据分组的通信协议是否为一用户数据报协议。如果不是，进行步骤14，其意味着该数据分组再一次被传送至该主处理器3。如果是，便进行步骤11。在此检查该用户数据报协议通信端口是否为用于语音数据接收的端口。这是为了分辨该所谓的注册，认可与状态(RAS)与语音数据分组所使用。如果不是，再一次回到步骤14。如果是，在步骤12中便处理该数据分组，且该处理的数据选择性地传送至在图1中所显示的该单元4，用以进一步的处理与语音输出。在该分组协处理器1与该语音协处理器2之间的步骤7至11的部分，原则上是任意的。

在一后续处理器4中，举例而言可以实施语音数据的实际处理，而在该语音协处理器2中，大体上也处理该用户数据报协议。

总体来说，在这样的一装置中，该主处理器3处理该相关的应用协议堆栈(H.323 USW)、该传输控制协议连接、该因特网连接与该网络的接口(以太网、异步传输模式等等)。为了分类，该协处理器仅处理该协议堆迭的一较少部分，举例而言像是该网际协议、该用户数据报协议以及该网络接口(例如，以太网)的部分。该实际语音或其它实时数据(实时端口数据)便由像是配置在该第二协处理器之后的单元处理。

图4更详细的显示在该协处理器1、2与该中央处理器3之间的存储器管理与数据分组的移交。

在此该分组协处理器1包括带有描述符号151、152、...15N清单的分组存储器15。每个这些描述符号151、152、...15N包含一指针，指至像是在一同步动态随机存取存储器(SDRAM)存储器组件19中的存储器区域20、21。该描述符号清单像是已知接收该数据的直接存储器存取(DMA)单元(未显示)。进入分组被储存在对应的存储器区域20、21之中，而在本范例中，该存储器区域20已由接收数据分组所填满，而存储器区域21仍为闲置。当一数据分组已经被完全接收，并储存在一对映存储器区域20中时，便回报至该分组协处理器1，例如藉由中断的方式。该分组协处理器1以上述方式对该数据分组进行分类。如果该数据分组被分类为一第二数据分组类型，换言之，并非一实时数据分组，该数据分组便如箭头g所指示的被传送至该主处理器3。这在像是该相关描述符号是以该指针移交至该对应的存储器区域时执行。回到该主处理器3，其分派新的闲置存储器区域21至该分组协处理器1，因此在该分组存储器15中的清单总是具有足够的描述符号，以及指向闲置存储器区域的指针(箭头h)。在该分组协处理器1中的通信是透过一单元16实施。

如果无论如何其是该第一数据分组类型的分组数据，换言之，实时数据分组，该指至数据分组的对应指针便如同由箭头e所指出，传送至该语音协处理器2。在该语音协处理器2中，与在该分组协处理器1中一样，提供用于通信的单元17。此外，该语音协处理器2包含带有描述符号181、182、...18N的储存清单18，其也包含分配至该语音协处理器2，指至存储器区域23、24的指针。该存储器区域23包含已经由该分组协处理器1分类为语音数据分组的分组，而存储器区域24仍为闲置。如果如上述的该语音协处理器2现在接收一描述符号或一指至该数据分组的指针，其传送指至一闲置存储器段落的指针25至该分组协处理器1(箭头f)。如果，在图3中步骤10与11中可能发生的，该语音协处理器察觉该数据分组并非一语音数据分组，指至该数据分组的指针，便传送至该主处理器3，且接着如以箭头i、j所显示，接收指至一闲置存储器区域的指针。

应该被注意的是在以箭头e与f所指明的通信中，只有指至存储器区域的指针被交换，其是预先由该主处理器分派至该个别协处理器。该协处理器因此无法独立地释放存储器区域，然而可接收由该主处理器3所分派的特定存储器区域清单。

如以上叙述所显示的，在图4中所显示的箭头e、f对应于透过该第一数据路径b的通信，箭头g、h对应于透过该该第二数据路径第一部份c的通信，而箭头i、j对应于透过该该第二数据路径第一部份d的通信。

应该再次指出的是此确切的存储器管理形式只是范例。在此也可能使用其它的结构。同样的本发明并不限制于语音数据的传输，像是视频数据的其它实时数据也可由此传输。像是用于实时控制或监控的数据也可理解的。

Claims

1.一种用以处理数据分组的方法，所述数据分组包括实时数据分组，其中所述数据分组分类至少一第一数据分组类型以及与所述第一数据分组类型不同的一第二数据分组类型，而实时数据分组分配至所述第一数据分组类型，其中该第一数据分组类型中的数据分组是透过一第一数据路径所处理，而其中该第二数据分组类型中的数据分组是透过一第二数据路径所处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其中分配在该第二数据分组类型中的数据分组带有控制或信号信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其中该第一数据路径与该第二数据路径相比具有一较短的处理数据分组延迟。

4.根据权利要求1所述的方法，其中储存用于与一通信装置交换实时数据分组的连接数据，且如果至少该数据分组的该连接数据的部分是与储存的连接数据对应时，将该数据分组分类为该第一数据分组类型的数据分组。

5.根据权利要求1所述的方法，其中使用接收了该数据分组的一种端口来分类该数据分组。

6.根据权利要求1所述的方法，其中使用一种包含在该数据分组中的网络地址来分类该数据分组。

7.根据权利要求1所述的方法，其中如果该数据分组包含用于实时数据传输的通信协议时，便将该数据分组分类为实时数据分组。

8.根据权利要求7所述的方法，其中如果该用于实时数据传输的通信协议参照了一种用于接收这些数据分组的实时数据端口时，将该数据分组分类为实时数据分组。

9.根据权利要求1所述的方法，其中该第一数据分组类型是透过该第一数据路径传输至一第一处理器单元，以处理该实时数据分组，而其中该第二数据分组类型是透过该第二数据路径传输至一第二处理器单元以进行处理。

10.根据权利要求9所述的方法，其中该数据分组至少部分地分类在一第三处理器单元，并根据该分类而传输至该第一处理器单元或该第二处理器单元。

11.根据权利要求10所述的方法，其中该第二处理器单元为一主处理器单元，而该第一与第三处理器单元为协处理器单元。

12.根据权利要求11所述的方法，其中该主处理器单元乃分派至该协处理器单元存储器区域以储存数据分组。

13.根据权利要求11所述的方法，其中该分类在多个阶段中短暂地发生，且在每个阶段后，如果该数据分组乃分类为该第二数据分组类型的数据分组时，该数据分组便传输至该主处理器单元进行处理。

14.根据权利要求1所述的方法，其中检查该第一数据路径的可用性，且如果该第一数据路径的可用性不足时，分类为该第一数据分组类型数据分组的数据分组便透过该第二数据路径传输以进行处理。

15.根据权利要求1所述的方法，其中测量该第一数据路径的利用情形，且如果该第一数据路径的利用情形超过一预定数值时，该分类为该第一数据分组类型数据分组的数据分组便透过该第二数据路径传输以进行处理。

16.根据权利要求1所述的方法，其中该数据分组是透过一网际协议(IP)传输网络来接收。

17.根据权利要求1所述的方法，其中该实时数据分组包括语音数据。

18.一种用于处理数据分组的装置，该数据分组包括实时数据分组，包括：

用以分类数据分组的装置，该用以分类数据分组的装置建构以将该数据分组分类为至少一第一数据分组类型以及与该第一数据分组类型不同的一第二数据分组类型，而实时数据分组分配至所述第一数据分组类型，

用以处理该第一数据分组类型的数据分组的一第一数据路径，以及

用以处理该第二数据分组类型的数据分组的一第二数据路径。

19.根据权利要求18所述的装置，其中该第二数据路径包括一主处理器单元。

20.根据权利要求18所述的装置，其中该第一数据路径包括一第一协处理器单元，以处理该第一数据分组类型的数据分组。

21.根据权利要求18所述的装置，其中一用于数据分组分类的装置乃包括一第二协处理器单元。

22.根据权利要求19所述的装置，其中该第一数据路径包括第一协处理器单元，用以处理该第一数据分组类型的数据分组，其中该数据分组分类装置包括一第二协处理器单元，且其中该第一协处理器单元是透过该第一数据路径与该第二协处理器单元连接，并透过该第二数据路径与该第二协处理器单元连接。

23.根据权利要求22所述的装置，其中该第一与第二协处理器单元两者都是经设计而包括将该数据分组至少分类为该第一数据分组类型与该第二数据分组类型的装置，其中该分类根据不同条件的基础在一第一协处理器单元与第二协处理器单元中发生，且该第一与第二协处理器单元乃经设计而将该第二数据分组类型数据分组传输至该主处理器单元进行处理。

24.根据权利要求18所述的装置，其中分配在该第二数据分组类型中的数据分组带有控制或信号信息。

25.根据权利要求18所述的装置，其中该第一数据路径与该第二数据路径相比，具有一较短的处理数据分组延迟。

26.根据权利要求18所述的装置，其中该分类装置适用于储存用于与一通信装置交换实时数据分组的连接数据，且如果至少该数据分组的该连接数据的部分是与储存的连接数据对应时，将该数据分组分类为该第一数据分组类型的数据分组。

27.根据权利要求18所述的装置，其中该分类装置适用于在使用接收该数据分组的一种端口来分类该数据分组。

28.根据权利要求18所述的装置，其中该分类装置是适用于使用一种包含在该数据分组中的网络地址来分类该数据分组。

29.根据权利要求18所述的装置，其中该分类装置是适用于在该数据分组包含用于实时数据传输的协议时，便将该数据分组分类为实时数据分组。

30.根据权利要求29所述的装置，其中该分类装置是适用于在该用于实时数据传输的协议参照了一种用于接收这些数据分组的实时数据端口时，将该数据分组分类为实时数据分组。

31.根据权利要求22所述的装置，其中该主处理器单元乃分派至该第一协处理器单元及该第二协处理器单元的存储器区域以储存数据分组。

32.根据权利要求31所述的装置，其中该分类在多个阶段中短暂地发生，且在每个阶段后，如果该数据分组分类为该第二数据分组类型的数据分组时，该数据分组便传输至该主处理器单元进行处理。

33.根据权利要求18所述的装置，其中检查该第一数据路径的可用性，且如果该第一数据路径的可用性不足时，分类为该第一数据分组类型数据分组的数据分组便透过该第二数据路径传输以进行处理。

34.根据权利要求18所述的装置，其中测量该第一数据路径的利用情形，且如果该第一数据路径的利用情形超过一预定数值时，该分类为该第一数据分组类型数据分组的数据分组便透过该第二数据路径传输以进行处理。

35.根据权利要求18所述的装置，其中该数据分组是透过一网际协议(IP)传输网络接收。

36.根据权利要求18所述的装置，其中该实时数据分组包括语音数据。