CN1387716A - Ip网络中的话音分组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在核心网(CN)中传输用户信息的方法。该核心网位于一个源接入网(SAN)和一个目的接入网(DANB)之间。所述方法包括下列步骤:在源网络(SAN)中的一个源中心(MSCa)中收集来自源网络的源单元(1a,2a,3a,4a,5a)的话音分组。这些话音分组将目的网络(DANB)指定作为接收网络;将所收集的话音分组排列在核心网(CN)中的一个IP分组(IP)的有效负荷部分(IPPL);将核心网(CN)中的IP分组从源中心(MSCa)传送到目的网(DANB)中的目的中心(MSCb)。

Description

IP网络中的话音分组
技术领域
本发明涉及用在传输用户数据的核心网中的IP承载者中的信号格式。本发明还涉及用于创建所述信号格式的方法和设备。
背景技术
用于传送诸如视频和话音的信息的异步转移模式网“ATM”的使用已经越来越普及，这是因为这种网络的高数据速率以及灵活性。ATM网使用分组交换技术。ATM网是面向连接的网络，其中网络设备之间的每个数据传送之前都有一个用于建立所述设备之间的虚连接的命令。
相反，诸如互联网的其它类型的网络被称作非连接型网络，这是因为在这些网络中从一个源设备到一个目的设备传送数据时不需要象ATM网中所需求的那样首先建立一个连接。在非连接型网络中，由源设备发送带有目的设备地址的数据，并且无连接网络利用任意数量的网络通道而将数据路由到所希望的目的设备。
这些数据传送技术中的区别已经成为将源设备与目的设备连接的一个主要障碍，其中源和目的例程产生和接收ATM格式的帧，而无连接型网络传输以互联网协议“IP”分组形式的数据。在美国专利5,623,605中，通过使用封装器和解封装器将ATM格式的帧封装到在网络上传输的IP分组的数据部分中来完成这种数据传送。
在另外的现有技术例子中，通用移动电信网络UMTS结构包括各接入网和一个核心网。对于UMTS，ATM已经被标准化为用于已压缩话音的承载者。互联网协议被用在核心网中。接入网中的移动台具有到另一个接入网中移动台的独立和同时的话音呼叫。这两个接入网都被连接到IP核心网，并且已压缩话音分组被例如每10毫秒发出。基于IP的核心网利用在每个交叉节点中路由来提供非连接的端到端业务。IP格式包括一个头和一个有效负荷，并且得到两种版本，即众所周知的并确立在当今市场上的IPv4以及新开发并开始被引入市场的IPv6。一个IPv4分组具有一个28个八比特字节的头，而一个IPv6分组具有一个52个八比特字节的组合的头。当基于IP的核心网规则地每10毫秒发出一个用于话音分组的IP分组时，有效负荷中6个八比特字节的平均话音分组之间的头-有效负荷比将变得非常不平衡。对于IPv4，数字是28比6。对于IPv6，数字是52比6。该非平衡的比导致带宽浪费。
发明内容
本发明解决的问题是：当信息通过IP类型的核心网在ATM类型的接入网之间传送时，IP分组中的头和有效负荷之间的不平衡的比。
本发明通过将具有相同目的地址的多个话音分组排列在IP分组的有效负荷部分中来解决上述问题。
在根据本发明的方法中，来自一个ATM话音承载者的、具有相同接入目的网络地址的话音分组被收集在一个接入源网络中，并被排列在核心网中IP承载者的有效负荷部分。IP承载者将分组传送到目的接入网地址。在接入目的网络中，所述分组被分发到它们在该接入目的网络内的最终目的地。
更具体地，IP信号格式包括：
-一个包括路由信息的头。
-一个包括话音信息的有效负荷。
话音信息包括具有相同目的地址的多个话音分组。这些话音分组被排列在来自一个ATM话音分组头的有效负荷部分中。
本发明的一个目的是：当在两个ATM类型的接入网之间的一个IP核心网中传输话音分组时，提高带宽。
本发明的另一个目的是通过在从源到目的接入网的过程中，即使要通过一个不同类型的核心网也不改变话音分组，来提高整体话音质量。
本发明的一个优点是可以在核心网中节约带宽。
本发明的另一个优点是用于源和目的接入网的分组格式可以在核心网传输过程中被保持。
附图说明
图1说明具有ATM类型的源接入网、IP类型的核心网以及ATM类型的目的接入网的电信系统。
图2a公开了一种包括具有一个头部分和一个有效负荷部分的ATM信号格式。
图2b公开了一种包括一个头部分和一个有效负荷部分的IP信号格式。
图3是表示通过核心网CN通信的一个源和一个目的中心的示意框图。
图4是说明用于创建IP信号格式的方法的流程图。
图5是说明具有ATM类型的源接入网、IP类型的核心网以及几个ATM类型的目的接入网的电信系统的示意框图。
具体实施方式
图1公开了用于移动通信的一种电信系统TS。该电信系统包括一个源接入网SAN和一个目的接入网DANB，两者都是ATM类型(异步转移模式)。电信系统包括一个IP类型(互联网类型)的核心网CN。核心网CN用于在源和目的接入网SAN和DANB之间传输诸如话音分组VP的用户数据。图1中的源接入网SAN包括与移动台1a、2a、3a、4a和5a通信的基地收发信台b1a、b2a和b3a。基站和移动台之间的通信组成无线电接口。本实施例中的无线电接口基于WCDMA(宽带码分多址)。
ATM网SAN和DANB是面向连接的网络，其中网络设备之间的每个数据传送之前是一个在所述设备之间建立虚连接的命令。图1中的ATM网是基于AAL2/ATM的接入网。AAL2(适配层2)规定面向连接电路以及高比特率分组化的音频和视频的ATM传送。ATM网中的通信协议被以分层形式设计，其中较低层协议为临近的较高层提供服务。物理层是最低层协议，其提供对于传输媒体的接入，规定关于物理接口信令和定时的细节。数据链路层协议允许与物理层的通信，并提供链路到链路的差错检测/纠错。网络层协议通过端到端寻址、流量控制以及完整性检查来接管。传输层提供到网络的多路复用。对话层在系统之间建立连接。最后，表示层将数据处理成用于最高层(即应用层)的不同形式。
源接入网SAN中的基站b1a、b2a和b3a被连接到ATM/AAL2交换机s1a和s2a。第一个和第二个基站b1a和b2a连接到第一个交换机s1a。第一个交换机s1a和第三个基站b3a都连接到第二个交换机s2a。这些交换机指导话音分组经由所建立的虚连接通过接入网。第二个交换机s2a连接到源接入网SAN中的移动交换中心MSCa。移动交换中心MSCa作为到基于IP的核心网CN的网关。
目的接入网DANB具有与前面提到的源接入网SAN相同的结构。移动台1b、2b、3b、4b和5b与基站b1b、b2b和b3b通过一个WCDMA无线电接口通信。目的接入网DANB中的基站以与源接入网SAN中相同的方式连接到ATM/AAL2交换机s1b和s2b。目的接入网中的第二个交换机连接到作为到基于IP的核心网CN的网关的移动交换中心MSCb。
基于IP的核心网CN是无连接的。在无连接类型网络中，数据由一个源设备发送，源设备在这种情况下是SAN中的源中心MSCa。一个IP数据头包括一个目的设备地址，即到DANB中的目的中心MSCb的地址。无连接类型网络利用任何数量的网络通道将数据重新路由到所希望的目的设备。在IP路由器IPR1-IPR3中进行重新路由。IP路由器验证在所接收的IP分组的头中指定的一个地址，并将分组重新路由到正确的目的地。在图1中，示出了话音分组VP如何通过IP路由器IP1-IP3从源接入网SAN中的第一个基站b1a传送到目的网络DANB中的第一个基站b1b的概要。
从图2中可以看到在ATM接入网中ATM信元的构造。该图表示AAL2分组在ATM上的多路复用的要点。ATM是面向连接的，其实质上意味着在任何信元被传送之前必须建立一条连接。在下面的例子中，在第一个基站b1a和移动交换中心MSCa之间建立在源接入网SAN中的一条连接。来自与第一个基站b1a通信的移动台的已压缩话音分组b1a1-b1a5如图2所示。在ATM适配层AAL2，每个话音分组b1a1-b1a5被提供一个其中指定目的地址的头AAHD。图2a中只示出了一个头。话音分组和头一起构成一个AAL2分组。在ATM源接入网SAN中传输之前，一个ATM信元被创建。在图2a中，示出了两个ATM信元。这些ATM信元具有与一个AAL2分组类似的设计，有一个头部分ATMHD1和ATMHD2以及有效负荷部分ATMPL1和ATMPL2，但是与AAL2分组不同的是：ATM信元具有固定的有效负荷大小。ATM信元的有效负荷的大小是48个八比特字节，而一个AAL2分组中的有效负荷的大小可以从1到64个八比特字节。在图2a的例子中，前两个话音分组b1a1和b1a2全部被排列到第一个ATM信元ATMC1的有效负荷部分ATMPL1中。第三个话音分组b1a3被部分排列到第一个ATM信元ATMC1的有效负荷ATMPL1中。第三个话音分组b1a3的剩余部分被排列到下一个ATM信元ATMC2的有效负荷部分ATMPL2中。从而话音分组b1a3与第一个ATM信元边界重叠，并且在下一个ATM信元ATMC2的剩余部分继续。在建立来一条连接之后，ATM信元被从第一个基站b1a通过源接入网SAN传送到移动交换中心MSCa。
图3公开了与目的中心MSCb经由核心网CN通信的源中心MSCa的示意框图。源中心MSCa包括一个复用器MUXa，其具有连接到“先进先出”寄存器FIFO-b、FIFO-c和FIFO-d的各输出端。发送到第一寄存器FIFO-b的数据属于目的中心MSCb，而发送到其它两个寄存器FIFO-c和FIFO-d的数据属于目前还未被讨论的其它目的中心。从源单元接收的话音分组b1a1、b3a1、b2a1、b1a2和b1a5被接收到复用器MUXa，并被分发到源中心MSCa中的寄存器FIFO-a、FIFO-b和FIFO-c。在连接建立之前，控制信息经由所建立的控制信道被从源网络发送到目的网络。源网络SAN中的呼叫中心CC分析所请求的呼叫的建立并将呼叫建立数据分发到源中心MSCa中的地址分析器AA。由呼叫中心CC将为所接收的话音分组指定的目的地通知地址分析器AA。地址分析器连接到复用器MUXa，并且在连接建立之后，将话音分组引导到正确的寄存器FIFO-b、FIFO-c和FIFO-d。在IP分组IP中的有效负荷部分IPPL中的话音分组通过IP核心网CN从源网络SAN传输到目的网络DANB。
目的中心MSCb位于目的网络DANB中，并且包括一个接收来自第一个寄存器FIFO-b的话音分组的先进先出寄存器FIFO。目的中心MSCb中的寄存器FIFO连接到该中心的复用器MUXb的一个输入端。复用器将话音分组分发到被寻址的位于目的网络DANB中的目的单元1b、3b、4b。具有作为目的地的相同基站的一个和多个IP分组的有效负荷部分中的话音分组被排列到目的网络DANB中的一个ATM信元中。在话音分组头中指定的DANB中的一条虚连接建立之后，ATM信元被传送到正确的目的基站，并且话音分组被分发到指定的目的单元。
根据本发明，具有相同目的地址(即具有相同接入网作为目的地)的话音分组被在移动交换中心MSCa中收集，并在一个指定的时间段之后传送到一个IP分组中的有效负荷部分。在图2b中，示出了IP分组的构造。在移动交换中心MSCa中收集的已压缩话音分组被传送到IP分组IP的有效负荷部分IPPL。由图2b可以看到话音分组被如何排列到IP分组中。具有相同目的地址(即都属于目的接入网DANB)的话音分组被排列在IP分组的有效负荷部分。话音分组b1a1、b1a2和b1a5来自第一个基站，b3a1来自第三个基站，而b2a1来自第二个基站。
现在更详细地描述根据本发明的方法。用于该方法中的电信系统在图1和图3中已示出。用于前述图中的参考也用于本发明的说明。本发明的最基本的步骤可以从图4中看到。该方法包括下列步骤：
-从源网络SAN中的源单元1a的一个用户到目的网络DANB中的目的单元1b的一个用户建立一个呼叫
-由中心CC分析该呼叫建立。呼叫中心将信息发送到源中心MSCa中的地址分析器AA，在源中心从源单元1a接收的话音分组被发送到目的网络DANB中的目的中心MSCb。
-第一话音分组b1a1被通过空中接口从源单元1a发送到源网络SAN中的基站b1a。
-话音分组b1a1被在一个ATM信元的有效负荷中从基站b1a传送到源中心MSCa。ATM信元被通过ATM源接入网SAN经由交换机s1a和s2a传送。
-目的单元为2b的话音分组b3a1被在一个ATM信元中从基站b3传送到源中心MSCa。目的单元为3b的话音分组b2a1被在一个ATM信元中从基站b2传送到源中心MSCa。目的单元为4b和5b的两个话音分组b1a2和b1a5被在一个ATM信元中从基站b1传送到源中心MSCa。所有话音分组被以与先前提到的第一个话音分组b1a1相同的方式处理。
-由源中心MSCa从基站b1、b2、b3接收话音分组b1a1、b3a1、b2a1、b1a2和b1a5。
-由地址分析器AA分析所接收的话音分组中的地址部分。通过检查话音分组b1a1的地址，并使用已经从呼叫中心CC接收的信息，地址分析器AA影响源单元中的复用器进行转接，并将所接收的话音分组b1a1发送到第一个寄存器FIFO-b。
-将目的网络DANB中的目的单元指定作为接收单元的所有被接收的话音分组b1a1、b3a1、b2a1、b1a1和b1a5被复用器MUXa转接到指定给目的中心MSCb的寄存器FIFO-b。
-在定时器TIMER中过了一个预定时间10毫秒。
-在第一个寄存器FIFO-b中收集的话音分组b1a1、b3a1、b2a1、b1a1和b1a5被排列到IP分组IP的有效负荷IPPL中。
-IP分组被通过核心网CN经由IP路由器IPR1、IPR2和IPR3从源中心MSCa重新路由到目的中心MSCb。
-IP分组被目的中心MSCb中的先进先出寄存器FIFO接收。
-每个话音分组被分析，并且目的中心MSCb中的复用器MUXb被安排来将所接收的话音分组分发到指定的目的单元1b、2b、3b、4b、5b。
在第二实施例中，电信系统TS包括几个目的网络(DANBx、DANCx和DANDx)。目的网络由图5公开，并且由目的中心MSCbx、MSCcx和MSCdx表示。根据本发明，当要发送到一个接入网的AAL2分组数太小，以至于无法构成IP分组的有效负荷中成本有效的传送时，使用现在要说明的实施例。图5公开了一个示意框图，其说明通过核心网CNx与目的中心MSCbx、MSCcx和MSCdx通信的一个源中心MSCax。一个复用器的接收端从源接入网中的单元接收话音分组。先进先出寄存器FIFO：bx-FIFO：kx的输入端连接到复用器MUXax的一个输出端。本实施例中所接收的话音分组将不同目的中心MSCbx、MSCcx和MSCdx指定为接收机。以与图3中所述的相同方式，属于目的中心MSCb的话音分组被复用到先进先出寄存器FIFO：bx。同样，属于目的中心MSCc的话音分组被复用到先进先出寄存器FIFO：cx，而属于MSCd的话音分组被复用到FIFO：dx。在该第二实施例中，一个控制单元CU选择哪个寄存器FIFO：bx-FIFO：kx在一个定时器TIMERx时间过去之后，含有一个小数目的话音分组。表示一个小数目的话音分组的数量可以是一个间隔，例如1-10。所选择的FIFO寄存器(在本实施例中的寄存器FIFO：bx、FIFO：cx和FIFO：dx)中的话音分组全部被复用到MSCa内但是属于MSCb的一个寄存器FIFO-bx。FIFO：bx-FIFO：dx被选择的原因是这些寄存器具有适合于在一个IP分组IP的有效负荷部分中传送的多个话音分组。MSCb被选择作为IP分组(其也含有到MSCc和MSCd的话音分组)的接收中心的原因是：到MSCb的话音分组比到MSCc和MSCd的话音分组的数量多。在FIFO寄存器FIFO-bx中收集的话音分组被重新排列到IP分组的有效负荷部分。IP分组被在核心网CNX中路由到目的接入网DANBx中的中心MSCb。目的中心MSCbx包括一个先进先出寄存器FIFOx，其中接收来自寄存器FIFO-bx的话音分组。目的中MSCb中的寄存器FIFOx连接到中MSCBX中的复用器MUXbx的一个输入端。复用器将话音分组分发到目的网络DANBx中被寻址的单元1bx、3bx和4bx。不属于位于网络内的单元的话音分组(即属于其它两个目的网络DANCx和DANDx的话音分组)被通过复用器分发到将信息经由核心网CNx传送到MSCcx和MSCdx的FIFO-寄存器。在图5中，公开了相同的核心网CNx两次。发送到MSCcx和MSCdx的话音分组被分发到相应网络DANCx和DANDx内的接收单元。该第二个实施例假设记录其中话音分组被从源网络发送的序列的某种资源组织器。这可以例如通过在AAL2头中添加信息来进行。
作为该第二实施例的一个变体，代替首先选择哪个寄存器FIFO：bx-kx只含有小数目的话音分组，来自不同的被选择的FIFO-寄存器的话音分组总是被一起发送。不同的目的网络被组合成簇，并且属于一个簇的FIFO-寄存器中的话音分组总是被放在一起，并且在一个IP分组中被发送到该簇中的目的网络中的一个，即一个所选择的目的网络，一个所谓的主网络。在到达所选择的目的网络之后，属于其它网络的话音分组还被分发到该簇中的其它网络。作为另一个变体，代替总是在一个IP分组中发送属于各簇的话音分组，将上述方法改变成为这样一种方法，即在一个只承载指定给一个目的网络的一个IP分组中进行从一个源网络到所述目的网络的传送。如果源网络和目的网络之间的IP连接的数目小于例如五，则转变成为到簇方法的传送。从源到目的网络的单独IP连接的数量从而确定继续下去是否是成本有效的。
在所有图中都未示出的第三实施例中，一个AAL2-路由器位于核心网中，并且连接到核心网CNx中的路由器中的一个。在前面讨论的第二实施例中，源中心MSCa中的话音分组被从含有少量话音分组的FIFO寄存器移动到寄存器FIFO-bx。在该第三实施例中，来自具有少量话音分组的FIFO-寄存器的话音分组被移动到AAL2-路由器。在核心网的AAL2-路由器中，所接收的话音分组被分发到话音分组所属于的源中心MSCbx、MSCcx和MSCdx。与第二个实施例类似，该实施例带来话音分组在核心网中更成本有效的传送。通过使用上述方法，IP分组中的头部分和有效负荷部分更加平衡。
不同的变化当然都可以在本发明的范围之内。任何类型的IP分组，即IP分组的所有变体都可能用于本发明。所讨论的IP类型的核心网可以位于两个基站之间，即在这种实施例中的源和目的接入网是包括基站和移动单元的两个无线电接口。AAL2分组被用于在接入网之间的核心网中传送的分组。在IP分组的有效负荷中，还可能使用AAL2分组的变体。可以通过减小AAL2分组头到只有两个八比特字节来创建这些变体。例如，去掉头错误控制和减少用户到用户指示可以达到此目的。换句话说，本发明并不局限于上述示范实施例，而是可以在本发明的范围内进行修改。

Claims (13)

1.一种用于在源接入网(SAN)和目的接入网(DANB)之间的核心网(CN)中传送用户数据的方法，该方法包括下列步骤：
-在源网络(SAN)中的一个源中心(MSCa)中收集来自该源网络中的源单元(1a，2a，3a，4a，5a)的话音分组，所述话音分组将目的网络(DANB)指定为接收网络；
-将所收集的话音分组排列在核心网(CN)中的一个IP分组(IP)的有效负荷部分(IPPL)；
-将核心网(CN)中的IP分组从源中心(MSCa)传送到目的网(DANB)中的目的中心(MSCb)。
2.根据权利要求1的用于传送用户信息的方法，所述方法还包括下列步骤：
-超过一个预定时间后，设置源中心(MSCa)中的一个定时器(TIMER)。
3.根据权利要求1或2的用于传送用户信息的方法，由此接入网(SAN，DANB)是ATM类型。
4.根据权利要求1、2或3的用于传送用户信息的方法，由此用户信息是AAL2类型。
5.根据权利要求1-4的任何一个的用户信息传送方法，该方法还包括下列步骤：
-在目的中心(MSCb)中，将来自IP分组(IP)的话音分组分发到目的网络(DANB)中的指定的目的单元(1b，2b，3b，4b，5b)。
6.一种用于在核心网(CNx)中将用户信息从一个源接入网(SANx)传送到至少一个目的接入网(DANBx-DANDx)的方法，该方法包括下列步骤：
-在源网络(SANx)中的一个源中心(MSCAx)中收集来自该源网络中的源单元的话音分组，所述话音分组将至少一个目的网络(DANBx-DANDx)指定为接收网络；
-超过一个预定时间后，设置源中心(MSCAx)中的一个定时器(TIMERx)；
-将所收集的话音分组移动到核心网(CNx)的一个IP分组(IPx)的有效负荷部分(IPPLx)；
-将核心网(CN)中的IP分组从源中心(MSCAx)传送到至少一个目的网络(DANBx-DANDx)的第一目的网络(DANBx)中的一个目的中心(MSCBX)。
7.根据权利要求6的用于传送用户信息的方法，该方法包括下列步骤：
-将所接收的用户信息从第一个目的网络(DANBx)转发到至少一个目的网络(DANBx-DANDx)的第二目的网络(DANCx)。
8.一种用于在核心网(CNX)中将用户信息从源接入网(SANx)传送到至少一个目的接入网(DANBx-DANDx)的方法，所述方法包括下列步骤：
-在源网络(SANx)的一个源中心(MSCAx)中收集来自源网络中的源单元的话音分组，所述话音分组将至少一个目的网络(DANBx-DANDx)指定作为接收网；
-超过一个预定时间之后，设置源中心(MSCAx)中的一个定时器(TIMERx)；
-将所收集的分组移动到核心网(CNx)的一个IP分组(IPx)的有效负荷部分(IPPLx)中；
-将核心网(CN)中的IP分组从源中心(MSCAx)传送到核心网(CNx)中的IP路由器。
9.根据权利要求8的用于传送用户信息的方法，该方法包括下列步骤：
-将所接收的用户信息从IP路由器转发到至少一个目的网络(DANBx-DANDx)。
10.一种用于在IP承载者中提高电信系统中接入网之间的传输带宽的信号格式，该IP信号格式包括：
-包括路由信息的一个头(IPHD)；
-包括话音信息的一个有效负荷(IPPL)；
其特征在于：
-话音信息包括具有相同目的地址的多个话音分组(b1a1，b3a1)，这些分组被排列到来自一个ATM话音承载者的有效负荷(IPPL)中。
11.根据权利要求10的一种信号格式，由此适配层AAL2被用于传送来自ATM话音承载者的已压缩话音。
12.一种用于在源接入网(SAN)和目的接入网(DANB)之间的核心网(CN)中传送用户信息的设备，该设备包括：
-装置，用于在源网络(SAN)的一个源中心(MSCa)中收集来自源网络中的源单元(1a，2a，3a，4a，5a)的话音分组，所述话音分组将目的网络(DANB)指定作为接收网络；
-装置，用于将所收集的话音分组排列在核心网(CN)中的一个IP分组(IP)的有效负荷部分(IPPL)；
-装置，用于将核心网(CN)中的IP分组从源中心(MSCa)传送到目的网络(DANB)中的一个目的中心(MSCb)。
13.根据权利要求12的用于传送用户信息的设备，该设备还包括：
-源中心(MSCa)中的一个定时器(TIMER)。
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