在分組交換環境中仿真電路交換通信的製作方法

2023-07-20 07:13:31 3

專利名稱：在分組交換環境中仿真電路交換通信的製作方法
發明
背景技術：
領域本發明總體上涉及電信領域，具體而言是涉及一種用於仿真在分組交換傳輸網中的電路交換通信的方法。
相關技術描述在將基於分組的傳輸引入到先前的電路交換通信網(例如典型的無線接入網絡)中時，由於多種原因，能夠在可能的地方重用電路交換設備並符合這種系統的延遲需求就顯得很重要。尤其重要的是，能夠重用已經安裝的基本設備(例如，在無線接入網絡中是無線基站和語音/數據變碼器)。
引入基於分組的傳輸網的驅動力量之一是可以用於非連續傳輸(DTX)通信和統計復用應用的傳輸效率的增益。因此，重要的是能夠重用已安裝的基本設備並仍然能夠獲得可能的傳輸效率的最大增益。
有多種用於將電路交換網絡轉換用於分組交換通信的方法，目的是儘可能多地重用電路交換設備。一個解決方案是將用於電路交換設備的軟體進行升級，以便使得它能夠處理分組交換通信。不過，在許多情況下，電路交換的硬體有其固有的限制，將使得這種軟體升級實際上不可能實現。另一個解決方案是使用稱作電路仿真(CE)的方法。CE概念基於這樣一個方法，即幾個電路交換信道被復用到通過一個分組交換網絡傳輸到一個端點或節點的分組。在該端點，所接收的分組被解復用並且初始的電路交換比特流被重建。
例如，上述CE方法被用於具有固定長度分組的異步轉移模式(ATM)通信技術。這種CE方法的最大的缺點是所獲得的傳輸效率比那些傳統的電路交換解決方案的要低，並且不同的獨立電路交換信道在它們在分組交換網中交換之前必須被分開。不過，上述CE方法的一個優點是它產生相對好的傳輸延遲特性。
可以用於將現有的電路交換設備轉換用於分組交換通信的第三個解決方案是在電路交換和分組交換網絡之間插入一個協議轉換器。不過，來自這種網關解決方案的傳輸延遲特性對於實時業務(例如語音)通常不足夠好。
實際上，在規劃從電路交換傳輸技術到分組交換技術的變化時要考慮三個問題延遲、傳輸效率以及設備重用。當負載涉及實時業務(例如語音)時，與傳輸技術相關的延遲是要考慮的一個重要問題。同樣，現有的CE方法能夠解決這一實時業務問題，但不是以傳輸效率的方法。在諸如蜂窩接入網絡中的特定應用中要考慮的另一個重要問題是所用技術的傳輸效率。不過，當帶寬不昂貴時，傳輸效率不是一個主要問題，但在許多應用中，帶寬都是昂貴的。在任何情況下，需要解決的基本問題是如何將移動通信系統中的傳輸技術從電路交換改變為分組交換，以便可以維持已經安裝的電路交換基礎結構，同時仍然能夠獲得具有相對低延遲的有效傳輸。如下面將要描述的，本發明成功地解決了這個問題以及其它相關的問題。

發明內容
根據本發明的一個優選實施例，使用一個清除了無用信息的電路仿真方法將電路交換網絡轉換用於分組交換傳輸，同時儘可能多地使用現有的電路交換基礎結構。無用信息清除功能將不需要的信息在傳輸之前予以清除，從而提高了傳輸效率並減小了傳輸延遲。
本發明的一個重要技術優點是電路交換設備可以用於分組交換傳輸網，而與現有硬體限制無關，無需改變電路交換設備。
本發明的另一個重要技術優點是現有的電路交換設備可以重用於分組交換傳輸，同時滿足對於實時業務的延遲要求，並且不會浪費傳輸資源。
本發明的另一個重要技術優點是電路交換設備可以用於分組交換傳輸網中，在某種意義上提高了傳輸效率並減小了傳輸延遲。
附圖簡述通過參考下面連同附圖的詳細描述可以更完整地理解本發明的方法和設備，其中

圖1是可以用於實現本發明的一個優選實施例的示範通信系統的簡化框圖；圖2是一個示範的清除無用信息的示範單一電路仿真單元的圖，它可以用於實現本發明的優選實施例；圖3是根據本發明的優選實施例，可以由圖2所示用於五個電路交換信道的復用器裝配的一個示範分組的圖；圖4是根據優選實施例的一個不同方面，可以由圖2所示的用於五個電路交換信道的復用器裝配的第二個示範分組的圖；以及圖5是根據示範實施例的另一個方面，包括一個可選控制指示符(OCI)域和相關的可選控制信息域的一個分組的示例。
附圖詳述通過參考附圖1-5可以更好地理解本發明的優選實施例及其優點，相同的編號用於各圖中相同和相應的部分。
實際上，根據本發明的優選實施例，使用一個清除了無用信息的電路仿真方法將一個電路交換網絡轉換用於分組交換傳輸，同時儘可能多地重用現有的電路交換基礎結構。無用信息清除功能將不需要的信息在傳輸之前予以清除，從而提高了傳輸效率並減小了傳輸延遲。例如，可以被清除以提高傳輸效率並較小延遲的不需要的信息包括連接在非激活時存在的信息、講話者沉默時存在的壓縮語音信息、來自壞的或者不能使用的幀的信息等。
特別地，圖1是可以用於實現本發明的一個優選實施例的示範通信系統10的簡化框圖。為了說明的目的，下面的描述表明本發明如何能夠被實現用於諸如語音的電路交換業務。不過，本發明的範圍並不局限於此，而是也可以包括其它的電路交換業務。參見圖1，示範系統10包括至少兩個電路交換節點12和14。例如，節點12可以是公共陸地移動網(PLMN)中的一個無線基站，節點14可以是PLMA中另一個位置(例如在一個到公共交換電話網或PSTN的網關中)的語音變碼器。在本例中，系統10還包括一個根據傳統協議(例如使用傳輸控制協議/網際網路協議(TCP/IP)棧方法)運行的分組交換網16。概念上，塊18a和18b可以代表在電路交換和分組交換網之間的互連點的單一CE單元(18)的兩個部分。可替代地，塊18a和18b還可以代表兩個分開的和不同的CE單元。圖2所示為可以用於實現本發明的優選實施例的一個示範單一CE單元(例如18b)的圖。一個相應的CE單元(例如18a)可以是圖2所示的CE單元的鏡像。
現在討論圖2，所示的示範CE單元(18b)包括(從電路交換側移動到分組交換側)多個電路交換同步(CSS)單元20a-e。對於本實施例，每個CSS單元與一個不同的窄帶信道(來自單元14)同步。在一個諸如全球移動通信系統(GSM)的示範蜂窩系統中，用於這種窄帶信道的典型數據速率是用於壓縮語音的16k比特/秒。如圖所示，為每個信道提供了一個CSS單元20a-e。如果有一段其中沒有用於任何這種信道的激活連接的時間，則相應的用於該信道的CSS單元就檢測到空閒模式，並不轉發幀到相應的無用信息清除單元(GRU)22a-e。
對於從相應的CSS單元20a-e接收的每個幀，每個GRU 22a-e確定是否該幀應當被轉發到復用器24或者被清除(例如通常稱作寂靜檢測)。同樣，多個不同的方法可以由GRU使用來確定進入數據(來自一個CSS單元)是否包括語音信息。例如，當一個幀含有壓縮語音時，這一事實就被包括作為該幀的一個控制域中的信息。由於每個CSS單元(和相應的GRU)關於幀定時被同步，所以GRU可以等待一個控制域出現，從控制域信息中檢測該幀中的壓縮語音的存在或不存在，然後確定是否清除該幀或將其轉發到復用器。對於本實施例，如果與一個幀相關的控制域指示該幀中不存在壓縮語音信息，則GRU 22a-e將清除該幀。如果由於某個原因，與一個特定幀相關的控制域不含有指示壓縮語音的存在或不存在的信息，或者該幀含有未壓縮語音，則可以由相應的GRU使用一個已知的算法來在該幀中的語音信息(如果有)和背景噪聲之間進行區分。這些算法通常稱作寂靜檢測算法。
在特定情況中，GRU 22a-e清除壞幀是有利的。這些所謂的壞幀是遭到破壞致使該幀含有的信息無法被使用的幀。典型地，當這些幀在到達電路交換節點之前經過無線空中接口傳輸時，這種壞幀會更頻繁地出現。不過，使用這種無線空中接口的系統通常與一個被發送的語音幀一起傳送一個指示該發送幀的好壞的信號。GRU可以基於這樣一個信號的接收來清除一個壞幀。
GRU操作的一個例子是如果電路交換側的一個信道是GSM全速率語音信道(遵循GSM技術規範TS GSM 08.60)，則GRU將在下列情況下轉發一個幀幀類型不是SPEECH(語音)；壞幀指示(BFI)＝1。
復用器24從由每個GRU 22a-e轉發的幀中的一部分信息裝配一個分組用於傳輸。復用器還構成一個(拼接的)頭，它描述該被裝配的分組中含有的每個信道的狀態(SPEECH(語音)或SILENT(寂靜))。例如，該頭可以由每個信道一比特構成，該比特指示相關信道的狀態(SPEECH(語音)或SILENT(寂靜)。因而被裝配的分組含有對於每個信道狀態(SPEECH(語音)或SILENT(寂靜)的位圖以及來自每個信道的數據段(如果有)。需要特別指出的是，被裝配的分組中的數據段包括從遠非電路交換信道接收的數據(排除在現有分組中裝配的數據)。
圖3是根據本發明的優選實施例，可以由用於五個電路交換信道的復用器24裝配的一個示範分組的圖。如圖所示，該示範分組在頭中包括五個比特(1-5)。頭中的每個比特表示相應信道(信道1-5)的狀態(SPEECH(語音)或SILENT(寂靜))。換句話說，頭中的比特1對應於信道1(並指示信道1的狀態)，依此類推。對於本實施例，被裝配的分組包括對於五個信道中的每一個的兩個字節數據。不過，注意對於每個信道所允許的字節數以及信道的數量是設計選擇的內容而並非是用來限制本發明的範圍的。如圖3中的被裝配分組所示，所有的信道都是激活的(即在SPEECH(語音)狀態)。
圖4是根據優選實施例的一個不同方面，可以由用於五個電路交換信道的復用器裝配的第二個示範分組的圖。如圖所示，該示範分組只包括對於信道1、3和5的數據。在這種情況下，信道2和4示為在寂靜(SILENT)狀態，並且對於這些信道沒有數據包括在分組中。同樣，頭中的比特(2、4)指示相應的信道是寂靜的。有利的是，根據本發明，圖4所示的被裝配分組的尺寸被與寂靜狀態中的信道數量成比例而減小，從而減小了分組傳輸延遲並提高了傳輸效率。
如圖3和4的比較所示，被裝配分組的尺寸與激活信道數量成比例。因此，當所有相關的信道(例如對本實施例的1-5)同時激活時，可以達到被裝配的分組的最大尺寸。
特別地，一個被裝配的分組的最大尺寸可以由被復用到以形成該分組的信道的數量以及來自每個這種信道包含在該分組中的數據量來控制。來自每個信道的數據量還對應於引入到CE單元18b的緩衝區延遲量。對於本實施例，可以在CE單元中使用一個緩衝區(例如寄存器或彈性緩衝區)來臨時存儲從一個或多個電路交換信道提取的數據。例如，如圖3和4所示的被裝配的分組包括每個信道兩個字節數據。如果CE單元從一個16k比特/秒的壓縮話音信道提取兩個字節數據，則這對應於1毫秒的緩衝區延遲。因此，從每個信道提取的數據量和對於每個信道所允許的最大字節數是可以被調整來獲得所希望的性能(例如傳輸效率和傳輸延遲)的兩個參數。
在特定情況下，需要在一個幀中額外的控制信息。當一條連接被啟動或終止時，會出現這些情況中的兩個。提供該控制信息的信令最好是在帶內傳送到CE單元(18b)，但也可以在帶外傳送。最好是在帶內傳送這種信令的原因是為了同步。例如，如果一條連接被終止，則一個額外的控制域可以被包括在來自電路交換信道的受影響的幀中，該域中的信息指示對於被終止連接的信道號，並從此刻開始，被復用分組將含有少一個的信道。這種類型的信令易於與數據流同步，從而解決了連接的動態行為。重要的是，該信令信息是在瞬變發生時被發送的。對於本實施例，一個OCI域可以被包括在被裝配的分組中來指示該信令信息是否出現在一個幀中。圖5所示的分組中給出了這種OCI域和相關的可選控制信息域的一個例子。
現在返回到圖2，被裝配的復用的「幀」從復用器24轉發到分組器(packetizer)26，它根據用於分組交換網16(例如IP)中的協議格式將「幀」分成分組。然後，所得到的分組通過分組交換網16發送到另一個CE單元(例如18a)。
再討論圖2，但從分組交換側移動到電路交換側，用於示範實施例的CE單元(例如18b)還包括一個抖動處理器和拆分組器單元28。該單元的主要功能是消除進入分組中固有的抖動，並終止分組交換網協議(例如IP)。解復用器30分析進入分組中的頭(SPEECH/SILENT位圖)(如果OCI域出現則還要分析該域)，從出現的每個信道域中提取數據，並將來自每個信道域的數據轉發到相應的無用信息電感器(inducer)單元(GIU)32a-e。當對於一個特定信道沒有語音信息出現時，則在沒有語音信息被傳送時，與該信道相關的GIU 32a-e就將由電路交換網(例如14)使用的填充符類型的信息插入到該信道中。例如，如果電路交換側的一個信道是GSM全速率語音信道(遵循GSM技術規範TS GSM08.60)，則當GIU沒有從解復用器接收幀時，GIU將為電路交換側插入空閒語音類型的幀。相應的電路交換幀調節器(CSF)單元34a-e使用恰當的電路交換幀和信道結構來重建用於在電路交換網(14)上傳輸的比特流。
儘管已經在附圖中示例並在前面的詳細描述中描述了本發明的方法和設備的一個優選實施例，但是應當理解，本發明並不局限於所公開的實施例，而是在不偏離下面的權利要求所提出和定義的本發明的精神的前提下，可以有大量的重新安排、修改和替代。
權利要求
1.一種電路仿真單元，包括多個清除單元，所述多個清除單元中的每一個連接到一個電路交換信道，以響應於一個預定條件而轉發或清除從所述電路交換信道接收的信息幀；以及連接到所述多個清除單元的每一個的輸出的復用器，用於裝配來自所述被轉發的信息幀的一個分組。
2.根據權利要求1的電路仿真單元，還包括連接到所述多個清除單元和所述電路交換信道的多個同步單元，用於將所述電路仿真單元與所述每個電路交換信道同步；以及連接到所述復用器的一個輸出的分組器，用於對一個被裝配的分組進行格式化以在分組交換網上傳輸。
3.根據權利要求1的電路仿真單元，其中所述每個電路交換信道包括用於壓縮語音的一個窄帶信道。
4.根據權利要求1的電路仿真單元，其中所述每個電路交換信道包括GSM網絡信道。
5.根據權利要求1的電路仿真單元，其中所述預定條件包括在從所述電路交換信道接收的所述信息幀中的語音，並且所述信息幀被轉發到所述復用器。
6.根據權利要求1的電路仿真單元，其中所述預定條件包括在從所述電路交換信道接收的所述信息幀中不存在語音，並且所述信息幀不被轉發到所述復用器。
7.根據權利要求1的電路仿真單元，其中所述預定條件包括在從所述電路交換信道接收的所述信息幀中的未壓縮語音，並且所述信息幀不被轉發到所述復用器。
8.根據權利要求1的電路仿真單元，其中所述預定條件包括存在從所述電路交換信道接收的一個壞幀，並且所述幀不被轉發到所述復用器。
9.一種電路仿真單元，包括一個連接到分組交換網的拆分組單元，用於終止與從所述分組交換網接收的一個分組相關的協議；一個連接到所述拆分組單元的解復用器，用於從所述接收到的分組中提取信道信息；以及多個電感器單元，所述多個電感器單元中的每一個連接到所述解復用器的一個相應輸出，用於響應於一個預定條件而將填充符信息插入到所述信道信息中。
10.根據權利要求9的電路仿真單元，還包括多個連接到所述電感器單元的電路交換幀調節器單元，用於將所述信道信息格式化以在電路交換網上傳輸。
11.根據權利要求9的電路仿真單元，其中所述預定條件包括在所述信道信息的一部分中不存在語音信息。
12.一種電路仿真方法，包括步驟從多個電路交換信道接收多個幀；響應於一個預定條件而轉發或清除從所述多個電路交換信道接收的幀信息；以及復用所述多個被轉發的信息幀以裝配一個分組以在分組交換網中傳輸。
13.根據權利要求12的電路仿真方法，還包括步驟與所述每個電路交換信道同步；以及對所述被裝配的分組格式化以在所述分組交換網中傳輸。
14.根據權利要求12的電路仿真方法，其中所述每個電路交換信道包括用於壓縮語音的窄帶信道。
15.根據權利要求12的電路仿真方法，其中所述每個電路交換信道包括GSM網絡信道。
16.根據權利要求12的電路仿真方法，其中所述預定條件包括在從所述電路交換信道接收的所述信息幀中的語音，並且所述信息幀被轉發以進行復用。
17.根據權利要求12的電路仿真方法，其中所述預定條件包括在從所述電路交換信道接收的所述信息幀中不存在語音，並且所述信息幀不被轉發以進行復用。
18.根據權利要求12的電路仿真方法，其中所述預定條件包括在從所述電路交換信道接收的所述信息幀中的未壓縮語音，並且所述信息幀不被轉發以進行復用。
19.根據權利要求12的電路仿真方法，其中所述預定條件包括存在從所述電路交換信道接收的一個壞幀，並且所述幀不被轉發以進行復用。
20.一種電路仿真方法，包括步驟從分組交換網接收一個分組；對從所述分組交換網接收的所述分組進行解分組；對所述被解分組的分組進行解復用；從所述接收到的分組中提取信道信息；以及響應於一個預定條件而將填充符信息插入到所述被提取的信道信息。
21.根據權利要求20的電路仿真方法，還包括將所述信道信息進行格式化以在電路交換網中傳輸的步驟。
22.根據權利要求20的電路仿真方法，其中所述預定條件包括在所述信道信息的一部分中不存在語音信息。
全文摘要
使用將無用信息清除的電路仿真方法將電路交換網絡轉換用於分組交換傳輸,同時重用儘可能多的現有電路交換基礎結構。無用信息清除功能(22a－e)將不需要的信息在被傳輸前從一個分組中清除,從而提高了傳輸效率並減小了傳輸延遲。
文檔編號H04L12/64GK1349696SQ00807110
公開日2002年5月15日 申請日期2000年5月2日 優先權日1999年5月3日
發明者L·維斯特貝裡, J·K·P·加爾亞斯, S·W·榮格 申請人:艾利森電話股份有限公司