CN100521681C - 数据分组中的数据编码 - Google Patents

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Abstract

一种用于对数据流中包含的数据分组中的数据进行编码的方法及对所述数据进行编码的电路，所述数据分组包含有关数据分组的源点和目的地的信息，其中，所述编码操作在包含多种编码算法的编码系统(3)中进行，在该编码系统中，标识系统(2，4)将信息(7，10)附加到所述数据分组中，该信息出自有关数据分组的源点及其目的地的所述信息，所述编码系统(3)利用所述附加信息(7，10)从所述多种编码算法中选择一种算法，然后由编码系统(3)按照所选编码算法对所述数据进行编码。本发明目的是在数据编码过程中实现对处理器资源的有效利用。

Description

数据分组中的数据编码
技术领域
本发明涉及一种对数据流中包含的数据分组中的数据进行编码的方法，数据分组包含有关数据分组的源点和目的地的信息，其中，所述编码在含多种编码算法的编码系统中进行；本发明还涉及对上述数据进行编码的电路。
背景技术
可采用数字信号处理器形式的编码器/解码器(CODEC)对数据流中的数据、如因特网协议分组(VoIP)中的语音数据进行编码/解码。语音CODEC(编解码器)装置通常需要很强的处理能力以及存储与语音数据流相关的大量状态信息。
通过因特网或局域网(LAN)进行电话通信日益普及，这要求能够以可靠有效的方式跨网络边界传输模拟数据，如语音。因特网协议的示例有用户数据报协议(UDP)，该协议主要用于在网络上广播消息。UDP提供无保证交付，没有采取任何拥塞避免措施，不保证分组到达的速率或顺序。
通常，媒体网关设置在公共交换电话网(PSTN)和因特网协议(IP)网的边缘。媒体网关具有两个分别与一个网络适配的端点。如果媒体网关设置在PSTN和IP网络之间，则一个端点将包含针对PSTN的E1接口，而另一端点将包含针对IP网络的IP接口。
在因特网电话体系结构中，媒体网关设备在网络之间执行转换，采用若干编码器/解码器设备来将模拟语音数据转换成分组数据。媒体网关终接编码媒体流，如按照标准化的G.711编码算法编码的语音。媒体网关的突出特征是其支持一系列CODEC装置，并允许在这些CODEC装置之间进行媒体代码转换。
每个CODEC装置唯一地与它处理的信号类型和网络特性适配，因此可能需要许多CODEC装置来实现媒体网关。诸如回声消除、增益控制、静音检测、传真音检测等功能也可能成为媒体网关能力集的一部分。此外，CODEC装置可以实现为软件模块、专用硬件或其任意组合。
媒体网关通常处理多个时分复用的数据流。这要求具有在适用于对输入数据进行编码的CODEC装置之间进行切换的能力。目前，如果CODEC实现方案在实时操作系统环境中运行，则该操作系统将定期对多个进程重新进行调度。当从一个进程切换到另一个进程时，调度进程迫使微处理器刷新快速高效的高速缓存器，之后，处理器必须将新数据预先装入高速缓存空间中以供下一个任务使用。
这种数据刷新因浪费处理时间而极不有效，它需要耗费处理器的大量处理开销。这种方法使处理器极度依赖于对通常较慢的外部存储器的访问时间和延迟时间，从而会大大降低实时处理器的性能。在数据负载重时，处理器有可能无法保持稳定的处理节奏，这将导致数据处理不及时或丢失信息，或者更糟的是导致处理器停转(例如，根本不会处理数据)。
本发明的目的在于，在对分组数据流进行编码期间，通过以更有效的方式处理数据流而有效地利用处理器资源，并且优化若干数据流之间的处理调度以及对CODEC状态信息的访问，以提高媒体网关设备的总吞吐率。
发明内容
根据本发明，提供一种由标识系统据将信息附加到数据分组中的方法，该信息出自有关数据分组的源点及目的地的信息，并且编码系统利用所述附加信息从多种编码算法中选择一种算法，然后按照所选编码算法对从所述数据分组导出的数据进行编码。这减少了编码系统检索所述选择的编码算法所需的时间，因此为编码系统释放了更多处理时间来执行实际的数据编码。
在如上所述的方法中，所述数据流包含在网络中，所述数据在附加信息前以有限长度进行了分组化。
通过使用因特网协议分组数据，将数据分组标以源点和目的地，从而消除了生成所述源点和目的地的需要。
如果源点和目的地包含因特网协议地址，则编码系统不必评估内部地址查找是否无效。
如果包含在编码系统中的所述编码算法之一属于可在全球移动通信系统(GSM)中编码的类型，则编码系统将不需要获取所述算法即可对相应数据进行编码。
如果包含在编码系统中的所述编码算法之一属于可在通用移动电信标准(UMTS)系统中编码的类型，则编码系统将不需要获取所述算法即可对相应数据进行编码。
如果包含在编码系统中的所述编码算法之一属于可在PSTN系统中编码的类型，则编码系统将不需要获取所述算法即可对相应数据进行编码。
此外，如果所述信息是在接口代理中提供的，则编码系统的任务较少，因而具有较高的处理限制。
如前所述，本发明还涉及一种电路，所述电路包括：用于根据有关数据分组的源点及目的地的信息提供识别标记，并将所述标记附加于所述数据分组中的装置；用于随后根据所述附加识别标记从所述多种编码算法中选择一种算法的装置；以及用于按照所述选定的编码算法对所述数据进行编码的装置。这减少了所述电路检索所述选定编码算法所需的时间，并因此为该电路执行实际的数据编码提供了更多的处理时间。
一种如上所述的电路，其中所述数据流包含在网络中，所述数据在附加信息标记之前以有效长度进行了分组化。
通过使用协议分组数据，将数据分组标以源点和目的地，从而消除了生成所述源点和目的地的需要。
如果源点和目的地包含因特网协议地址，则编码系统不必评估内部地址查找是否无效。
如果包含在编码系统中的所述编码算法之一属于可在全球移动通信系统(GSM)中编码的类型，则编码系统将不需要获取所述算法即可对相应数据进行编码。
如果包含在编码系统中的所述编码算法之一属于可在通用移动电信标准(UMTS)系统中编码的类型，则编码系统将不需要获取所述算法即可对相应数据进行编码。
如果包含在编码系统中的所述编码算法之一属于可在PSTN系统中编码的类型，则编码系统将不需要获取所述算法即可对相应数据进行编码。
此外，如果所述识别标记是在接口代理中提供的，则编码系统的任务较少，因而具有较高的处理限制。
附图说明
附图通过实施例对本发明进行描述，附图中：
图1是说明本发明的主要部件之间的关系的示意框图；
图2是说明本发明一个实施例中基本数据处理过程的示意框图，其中，所述数据流方向由未分组化流式数据流向分组化数据；
图3是根据本发明的处理过程中的数据流的详细示意框图，其中，所述流目的地是分组化媒体；
图4是说明本发明一个实施例中基本数据处理的示意框图，其中，数据流方向从分组数据到未分组流式数据；以及
图5是根据本发明的处理过程中数据流的详细框图，其中，所述流目的地是未分组化媒体。
具体实施方式
通过使用数字信号处理器DSP(可能不支持实时操作系统)，以不适当的固定时间间隔对数据进行的刷新将被为数据流处理而定义的分组驱动体系结构所消除。这种体系结构通过将描述给定数据分组所需处理的指令附加到每个数据流分组中，对数据流处理进行调度。
由于专用数字信号处理器既简单，又针对性能作了优化，没有任务切换，因此可选择将DSP作为所述编码系统中的中央处理单元使用。
在一个优选实施例中，由流管理器决定何种CODEC DSP将用于进行编码。流管理器可以访问包括多个可用CODEC接口的永久数字数据媒体。在系统启动时，可供流管理器使用的部分或全部CODEC算法将上载到DSP的存储器中。这些算法可以按存储体分类排序，其中，每个存储体中只有一个可用CODEC。存储体可由流管理器选择，DSP不能决定选择哪一个存储体，只能访问流管理器当前选择的存储体中的CODEC数据。当流管理器处理的数据流需要CODEC进行编码时，流管理器知道所需的特定CODEC。该知识通常基于数据的源点(PSTN/GSM/IP地址等)和/或目的地地址，但也可以基于例如常用的通信标准。在已知适用于给定数据流的适当编码时，流管理器将存储CODEC数据的DSP存储区域加上索引。流管理器将能够使能该特定存储体，以便DSP在对含于所述数据流中的数据进行编码时可以加载所选的CODEC。
编码系统可包括用于接收新类型的CODEC的装置。编码系统的这种特性在到达的数据分组可能需要某种流管理器不可用的CODEC时很有用。编码系统可以将新的CODEC永久地保存在可供流管理器使用的存储媒体中，之后，流管理器可加载存储器中可供DSP利用的所述CODEC。此外，编码系统最好包括用于从所述存储媒体删除某个CODEC以释放存储空间的装置。
附图用于说明本发明，即一种用于提高数据流处理系统中的处理器性能的系统，所述数据例如媒体流中的语音数据。
图1显示一个系统体系结构中从一个端点的E1接口1至第二端点的IP/UIDP接口5的数据流及其逆数据流，下面将对此予以详述。
E1接口1适合于编码媒体流，如来自PSTN电话交换信令网关的G.711编码语音数据。E1接口代理2在分配时隙内创建固定长度的分组，并将涉及分组的当前处理时隙信息6传送给流管理器12。流管理器12可以应请求从CODEC存储装置13将CODEC上载到媒体映射器3。流管理器12根据时隙信息6生成流ID 7，并向E1接口代理2回送流ID 7，该代理2用处理代码，即流ID 7标识当前固定长度分组。
将带标记的分组发送给媒体映射器3，映射器3一收到该数据分组就将与上述流ID 7相同的流ID 8发送给流管理器12。流管理器12启用适合于在媒体映射器3中对媒体数据流分组编码的CODEC信息9。当媒体映射器3已按规定对媒体流进行编码之后，将数据分组发送到IP接口代理4。IP接口代理现在将生成形成IP分组所需的信息。该数据分组将与网络协议需要的对应目的地址一起封装到IP分组中。数据分组经由IP/UDP接口5发送给其目的地。
在相反方向上，从IP/UDP接口5接收编码媒体分组再经处理发往E1网络接口1，其中的处理方法与前述说明几乎完全相同。IP分组到达该IP/UDP接口后，由IP接口代理4识别含于数据分组中的源地址和目的地址。目的地址11被发送给流管理器12，由其使用源地址信息来为属于该给定连接的处理代码加索引。流管理器12生成流ID 10，并将该ID发送到IP接口代理4，在该代理中，可以剥离数据分组中的协议信息，并用流管理器12分配的流ID 10标记数据分组，然后将带了标记的数据分组发往媒体映射器3。媒体映射器3通过流ID 8、流管理器12和CODEC信息9为CODEC加索引。从经过剥离处理的分组得到的数据按照选择的CODEC予以编码，并且所述分组发往E1接口代理2。流管理器12索引所述连接所用的E1时隙的发送缓冲区，最终将数据放在与所找到的时隙有关的E1接口1的发送缓冲区中。
图2详细示意了到达E1接口代理2的数据流14的一部分。数据流14可以是任何数字信号的连续流，它被分片并用预定的固定长度的分组15进行分组化，而且在E1接口代理2中用流管理器12给出的流ID 16加以标记，以便随后识别。流管理器12通过管理定义该流的数据维持媒体流。图3显示了在E1接口代理2管理之后的本发明的体系结构。现在在映射器3中对包含数据15和ID标记16的数据分组21进行剥离处理，其中，ID标记16由流管理器12中所包含的索引机制17中用于指出用于所要求的CODEC的存储空间26。存储空间可按较小分段来组织，每个分段含各自的CODEC。数字信号处理器18将选择的CODEC加载到内部处理存储器中，并根据包含在存储空间26中的已加载CODEC对从分组21中导出的数据15编码。经过处理的数据24通过IP接口代理4用包含于流管理器12中的源点和目的地来标记，以形成有效的IP分组22，之后，通过公共网络接口(未显示)将IP分组22发往其目的地。
图4显示了因特网协议分组23形式的输入媒体流，该媒体流包括语音数据15和源点19和目的地20。接口代理2识别有关数据分组23中的源点和目的地的信息并将其发往流管理器12。注意，还可以将分组信息从数据中剥离出去。如果源地址和目的地址驻留在数据中，则随后可以避免在流管理器12中进行查找，并可以减少媒体网关中的内部处理带宽。流管理器12生成流ID标记，该流ID标记将被送往接口代理2，在那里附加到数据分组23中，形成有待在媒体映射器3中加以处理的分组27。
图5说明媒体映射器3、接口代理4和流管理器12之间的交互。预处理过的包含语音数据15、源点19、目的地20和流ID 16的数据分组27由流管理器12按流ID 16和E1接口代理4分类。流管理器12具有通过使用索引机制17来引用可由DSP 18访问的存储器26中的适当CODEC的装置。DSP 18利用索引机制17指定的CODEC算法对数据15编码。DSP 18将处理过的数据发送给E1接口代理4，以向流管理器12提供当前有关目的地的信息20。流管理器20通过目的地信息20索引连接所用的E1时隙的发送缓冲区。最终将数据28放在与适当时隙有关的E1接口5的发送缓冲区29中。

Claims (18)

1.一种用于对包含于数据流(14)中的数据分组(23)中的数据(15)进行编码的方法，所述数据分组包含有关所述数据分组的源点(19)和目的地(20)的信息，其中，所述编码操作在包含多种编码算法(26)的编码系统(3)中进行，所述方法的特征在于：
·标识系统(2)将信息(16)附加到所述数据分组(23)上，所述信息出自有关所述数据分组的源点(19)及其目的地(20)的所述信息；
·所述编码系统(3)利用附加的信息(16)从所述多种编码算法(26)中选择一种算法；以及
·所述编码系统(3)按照所述选定的编码算法对所述数据(15)进行编码。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据流(14)包含于网络中。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数据分组(23)由因特网协议网络数据分组形成。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述源点(19)和目的地(20)包含因特网协议地址。
5.如权利要求1-4任何一项所述的方法，其特征在于，至少一种编码算法属于可以在GSM系统中加以编码的类型。
6.如权利要求1-4任何一项所述的方法，其特征在于，至少一种编码算法属于可在UMTS系统中加以编码的类型。
7.如权利要求1-4任何一项所述的方法，其特征在于，至少一种编码算法属于可以在PSTN系统中加以编码的类型。
8.如权利要求1-4任何一项所述的方法，其特征在于，在接口代理(2)中提供所述信息(16)。
9.一种用于对包含于数据流(14)中的数据分组(23)中的数据(15)进行编码的电路，所述数据分组包含有关所述数据分组的源点(19)和目的地(20)的信息，其中，所述电路包含多种编码算法(26)，所述电路的特征在于它包括：
·用于根据有关所述数据分组(23)的源点(19)及其目的地(20)的所述信息提供识别标记(16)，并将所述标记附加于所述数据分组中的装置(2，4)；
·用于随后根据所附加的识别标记(16)从所述多种编码算法(26)中选择一种算法的装置(12，17)；以及
·用于按照所述选定的编码算法对所述数据进行编码的装置(18)。
10.如权利要求9所述的电路，其特征在于，所述数据流(14)包含于网络中。
11.如权利要求10所述的电路，其特征在于，所述数据分组(23)由因特网协议网络数据分组形成。
12.如权利要求11所述的电路，其特征在于，所述电路包括用于计算因特网协议地址的装置(12)。
13.如权利要求9-12任何一项所述的电路，其特征在于，所述电路包含属于可在GSM系统中加以编码的类型的编码算法。
14.如权利要求9-12任何一项所述的电路，其特征在于，所述电路包含属于可在UMTS系统中加以编码的类型的编码算法。
15.如权利要求9-12任何一项所述的电路，其特征在于，所述电路包含属于可在PSTN系统中加以编码的类型的编码算法。
16.如权利要求9-12任何一项所述的电路，其特征在于，所述电路包括用于根据识别标记(16)为编码算法编制索引的装置(12，17)。
17.如权利要求9-12任何一项所述的电路，其特征在于，所述电路包括数字信号处理器(18)。
18.一种用于对包含于数据流(14)中的数据分组(23)中的数据(15)进行编码的媒体网关，所述数据分组包含有关所述数据分组的源点(19)和目的地(20)的信息，其中，所述媒体网关包含多种编码算法(26)，所述媒体网关的特征在于它包括：
·用于根据有关所述数据分组(23)的源点(19)及其目的地(20)的所述信息提供识别标记(16)，并将所述标记附加于所述数据分组中的装置(2，4)；
·用于随后根据所附加的识别标记(16)从所述多种编码算法(26)中选择一种算法的装置(12，17)；以及
·用于按照所述选定的编码算法对所述数据进行编码的装置(18)。
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