CN100550836C - 一种传输传真报文的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传输传真报文的方法，该方法包括：根据网络状况参数，获取不同类型传真报文的冗余包个数，对不同类型的传真报文，按照所获取的冗余包个数进行不同的冗余处理。本发明方法通过必要的冗余来抵消IP网络上出现的抖动和丢包，即对控制传真报文采用较大的冗余包个数，对数据传真报文采用较小的冗余包个数，保证了传真质量，同时，使各种类型的报文尽可能地占用了最小带宽，节省了网络资源，避免了带宽占用过大导致的网络拥塞。

Description

一种传输传真报文的方法

技术领域

本发明涉及数据传真技术，尤指一种传输T.38传真报文的方法。

背景技术

随着音频和视频压缩技术、实时数据传输技术、服务质量保证技术和IP网络技术的不断发展和成熟，在IP网络上开展多媒体通信业务已成为可能并变成现实。传统通信技术和分组技术融合的趋势越来越明显，目前正在兴起的下一代网络(NGN)以软交换设备为控制核心，能够实现业务与控制、接入与承载彼此分离，各功能实体之间采用标准的协议进行互通，兼容了各业务网如公用电话交换网(PSTN)、IP网和移动网等技术，提供了丰富的用户接入手段，支持标准的业务开发接口，采用统一的分组网络进行传送，能够实现语音、数据和多媒体业务的开放的分层体系结构。由于在传统的通信网络和现代分组通信网络中传输的媒体流编码方式不同，因此在传统网络和分组网络的结合点需要进行媒体流编码方式的转换，实现这种转换的设备称为网关。

目前，网关处理的媒体流主要包括：语音流、数据流、视频流等。其中的数据流主要是指调制解调器(modem)、接入服务器、普通传真机、高速传真机等数据设备在交互过程中发出的信号。为了使得NGN兼容目前的网络，实现网络的平滑过渡，网关一般都支持传统的窄带数据业务，尤其是被广泛应用的传真，在今后很长一段时间内将继续存在。

业界通过网关实现普通传真的方式主要有透传方式和T.38方式两种。

其中，透传方式是指通过ITU-T G.711编解码方式，将传真数据流作为普通的语音流进行无损的编解码处理。透传方式实现简单，不用知道具体数据信号的含义，只当作语音进行处理就可以了，但是占用带宽比较大，并且受IP网络波动影响比较大，在IP网络上出现比较多的丢包和比较大的时延变化时，传输质量无法得到保证。

T.38方式是指通过ITU-T T.38协议，将传真机发出的遵循ITU-T T.30协议的传真信号转化为适合IP承载网络传输的T.38传真报文后，进行传输的方式。由于T.38方式采用了比较适合IP承载网络传输的T.38报文对传真数据流进行传输，能节省带宽，但是处理比较复杂。由于T.38方式能极大地节省带宽，H.323网关一般都采用这种方式，目前NGN架构下的各个网关生产厂家也都尽量保证在进行传真业务时采用这种方式。

为了增强T.38传真报文抗网络丢包的性能，在T.38协议中提出使用冗余(Redundancy)机制或者前向纠错(FEC)技术，来增强T.38传真报文对IP网上出现的各种损伤的抵御能力。比较常用的是使用冗余机制来实现抗网络丢包，即在传输当前T.38传真报文时，同时传输以前传输过的T.38传真报文，这些以前传输过的T.38传真报文称为冗余包。一般来讲，冗余包数越多，抗网络丢包的性能越好，但是占用带宽越大。

按照T.38协议，T.38传真报文有两种封装格式，即按照传真报文UDP传输层协议(UDPTL，Facsimile UDP Transport Layer protocol)封装的T.38传真报文和按照实时传输协议(RTP，Real Time Protocol)封装的T.38传真报文。

无论是按照UDPTL格式封装的T.38传真报文，还是按照RTP格式封装的T.38传真报文，在封装时都采用冗余机制来增强T.38传真报文抗网络丢包的性能。对于UDPTL格式封装的T.38传真报文采用UDPTL格式定义的冗余机制，对于RTP格式封装的T.38传真报文采用2198定义的冗余机制。

在T.38传真过程中，信号可以分为T30指示(T30_INDICATOR)信号和T30数据(T30_DATA)信号两种，其中，T30_DATA信号又可以分为控制信号和数据信号两类。T30_INDICATOR信号和控制信号速率比较低：T30_INDICATOR信号在传真的每个阶段只出现一次，T.30协议规定控制信号使用V.21调制模式，调制速率是300bps；而数据信号速率比较高，T.30协议规定可以使用V.34/V.17/V.27/V.29。本文中，按照信号的传输速率，将速率比较低的T30_INDICATOR信号和控制信号划分为一类传真报文，称为控制传真报文；将数据信号划分为另一类传真报文，称为数据传真报文。

从传真的传输规程来讲，允许在传输数据信号时存在一定的错误。如果在传输数据信号的过程中出现错误，可以在控制层面发起重协商/训练或者纠错重传来保证传真的质量；但是如果控制信号出错，则可能会导致传真通信直接结束，因此，在传真通信过程中应该首先保证控制信号的正确性。

目前，对于T.38传真报文采用固定的冗余包个数，为了保证对控制信号的正确传输，现有传输T.38传真报文时，冗余包个数会比较大。

一般的G3传真机速率可达14400字节每秒(bps)，而目前逐渐在市场上兴起的super G3传真机，最高速率可达33.6kbps，对于这么高的数据传输速率，如果采用现有固定的冗余包个数的冗余机制，较大的冗余包个数会导致占用的带宽过大，最终可能导致网络拥塞，从而加剧了网络的丢包。而且，现有冗余机制中冗余包个数的取值为预设值，不能实时确定。如果在网络状况很好时还使用较大的冗余包数，显然增加了网络开销，浪费了网络资源。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种传输传真报文的方法，能够保证T.38传真质量，同时节省网络资源。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种传输传真报文的方法，不同类型传真报文包括：控制传真报文和数据传真报文，所述控制传真报文为：指示T30_INDICATOR信号和控制信号；所述数据传真报文为：数据信号，该方法包括以下步骤：

A1.建立冗余包个数和网络状况参数间的函数模型；

A2.根据建立的函数模型，通过仿真，在给定的网络状况参数的条件下，分别获取使得传真业务正常和准正常时的最小冗余包数；

A3.根据给定网络状况参数、获得的正常时的最小冗余包数，通过所述函数模型，获取对应控制传真报文的与网络状况参数相关的参数；根据给定网络状况参数，获得的准正常时的最小冗余包数，通过所述函数模型，获取对应数据传真报文的与网络状况参数相关的参数；

A4.根据所述网络状况参数、获得的对应控制传真报文的与网络状况参数相关的参数，通过所述函数模型，获取对应控制传真报文的冗余包个数；根据所述网络状况参数、获得的对应数据传真报文的与网络状况参数相关的参数，通过所述函数模型，获取对应数据传真报文的冗余包个数，所述对应控制传真报文的冗余包个数大于对应数据传真报文的冗余包个数；

B.对不同类型的传真报文，按照所获取的冗余包个数进行不同的冗余处理。

所述函数模型为：

其中，J是网络抖动，单位为毫秒ms；P是每个报文的打包间隔，P在实际系统中是确定的，单位为ms；L是网络上每100个包的平均丢包数；α是和网络抖动J相关的参数；β是与平均丢包数相关的参数；γ是同时考虑网络存在网络抖动和丢包时的纠正因子；

表示上取整运算；R是冗余包个数，在网络抖动和丢包率相同的情况下，所述α、β和γ的取值对于控制传真报文和数据传真报文不一样。

所述网络状况参数根据实时传输控制协议RTCP实时测量得到。

所述网络状况参数为：网络抖动和平均丢包数、或者，网络抖动和丢包率。

由上述技术方案可见，本发明在T.38传真时，根据网络状况参数，比如网络抖动、网络平均丢包数等，获取不同类型传真报文的冗余包个数；并对不同类型的传真报文，按照获取的各自的冗余包个数进行不同的冗余处理。本发明方法通过必要的冗余来抵消IP网络上出现的网络抖动和丢包，即对控制传真报文采用较大的冗余包个数，对数据传真报文采用较小的冗余包个数，保证了传真质量，同时，使各种类型的报文尽可能地占用了最小带宽，节省了网络资源，避免了带宽占用过大导致的网络拥塞。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

图2是报文抖动示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：根据网络状况参数，获取不同类型传真报文的冗余包个数，对不同类型的传真报文，按照所获取的冗余包个数进行不同的冗余处理。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举较佳实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明综合考虑不同类型的T.38传真报文的速率、重要性以及在实际组网中对带宽的限制，对控制传真报文采用和数据传真报文不一样的冗余机制。对于速率较低的控制传真报文如T30_INDICATOR信号和控制信号，采用较大的冗余包个数，对于速率较高的数据传真报文如数据信号，采用较小的冗余包个数，即对不同类型的传真报文，按照各自的冗余包个数采用不同的冗余机制。

图1是本发明方法的流程图，本发明方法包括以下步骤：

步骤100：根据网络状况参数，获取不同类型传真报文的冗余包个数。

网关为了对不同类型的传真报文采用不同的冗余机制，需要首先获得不同类型的传真报文的冗余包个数。

冗余包数的取值和网络状况参数直接相关，这里所指的网络状况参数可以是网络抖动和网络丢包率等。实际网络中的抖动是随机的，通常可以用正态分布的模型来模拟，消除抖动可以用缓存的方法来解决，冗余也可以用来消除抖动。图2是报文抖动示意图，如图2所示，虚线上方表示发送侧发送的报文，虚线下方表示接收侧接收的报文。

假设，发送侧按照打包间隔均匀发送了3个报文，即报文S，报文S+1，报文S+2，假设由于网络抖动，发送侧发送的报文到达接收侧时，报文的顺序变成了报文S，报文S+2，报文S+1。对于接收侧来讲，如果发送侧采用了冗余机制，则接收侧在收到报文S+2时，可以根据该报文S+2携带的冗余包恢复出报文S+1。容易看出，冗余包个数越多，抗网络抖动的效果越好。

在报文传输中的丢包和冗余的关系，相对于抖动和冗余的关系来讲更为直接一些，并且丢掉的报文只能通过冗余的方式来恢复。假设网络丢包时最多连续丢N个包，那么，发送侧的传真报文至少需要N个冗余包，才能在接收侧完全恢复发送侧的报文。

从上述分析可见，冗余包个数与网络状况参数存在一定关系，可以根据网络状况参数，确定传真报文的冗余包个数。对于冗余包个数与网络抖动和网络丢包率的关系，可以通过简单的近似函数来拟合，在实际应用时也可以根据测试得到的离散点，通过数值分析的方法拟合出复杂的函数关系，从而得到更好的近似关系。本发明强调的是，根据网络状况参数确定合适的冗余包个数，即对于速率较低的控制传真报文如T30_INDICATOR信号和控制信号，采用较大的冗余包个数进行冗余处理，对于速率较高的数据传真报文如数据信号，采用较小的冗余包个数进行冗余处理。

获取不同类型传真报文的冗余包个数包括：首先，建立冗余包个数和网络状况参数间的函数模型；其次，根据建立的函数模型，通过仿真，在给定的网络状况参数的条件下，分别获取使得传真业务正常和准正常时的最小冗余包数；然后，根据给定网络状况参数及获得的正常时的最小冗余包数，通过所述函数模型，获取对应控制传真报文的与网络状况参数相关的参数；根据给定网络状况参数及获得的准正常时的最小冗余包数，通过所述函数模型，获取对应数据传真报文的与网络状况参数相关的参数；最后，根据所述网络状况参数及获得的对应控制传真报文的与网络状况参数相关的参数，通过所述函数模型，获取对应控制传真报文的冗余包个数；根据所述网络状况参数及获得的对应数据传真报文的与网络状况参数相关的参数，通过所述函数模型，获取对应数据传真报文的冗余包个数。

这里传真业务准正常是指传真业务能够正常结束，但在传真过程中可以存在多次重传和重协商/训练等过程；传真业务正常是指收发双方收到的控制报文都完全正常，且没有错误和重传。

本发明以简单的近似函数为例，提供一种获取冗余包个数的方法，具体实现参见下文。

步骤101：对不同类型的传真报文，按照所获取的冗余包个数进行不同的冗余处理。

本步骤通过针对不同类型传真报文采用不同的冗余包个数进行冗余处理，有效地抵消了IP网络上出现的抖动和丢包，保证了传真的传输质量，同时，使各种类型的报文尽可能地占用了最小带宽，节省了网络资源，避免了带宽占用过大导致的网络拥塞。

本发明以简单的近似函数为例，获取冗余包个数的方法为：建立冗余包个数和网络状况参数间的模型，比如设置冗余包个数与网络抖动、平均丢包数及打包间隔之间的函数关系如公式(1)所示：

公式(1)中，J是网络抖动，单位为毫秒(ms)；P是每个报文的打包间隔，P在实际系统中是确定的，单位为ms；L是网络上每100个包的平均丢包数；α是和网络抖动J相关的参数；β是与平均丢包数相关的参数；γ是同时考虑网络存在网络抖动和丢包时的纠正因子；

表示上取整运算；R是根据网络抖动和丢包率计算出来的冗余包个数。在网络抖动和丢包率相同的情况下，公式(1)中的α、β和γ的取值对于控制报文和数据报文是不一样。下文为了方便描述，将数据报文在公式(1)中对应的参数记为α、β和γ，对于控制报文在公式(1)中对应的参数记为α′、β′、γ′。

可以通过仿真环境，比如通过加扰仪在IP网上根据设定的参数加入抖动或者丢包，并且加扰模型或者丢包模型可以设置，来获取公式(1)中的α、β和γ，需要做以下工作：

1)假设加扰仪的丢包率设为0即平均丢包数L＝0，γ＝1，通过加扰仪加入的加扰值即网络抖动J按照设定的加扰模型，从0开始按照设定步长递增。对于某个设定的网络抖动J_i，通过多次仿真获取使得传真业务正常的最小的冗余包数N_i，这里的传真业务正常只是要求传真业务能够正常结束，即在传真过程中可以存在多次重传和重协商/训练等过程，本文中称为准正常，根据获取的N_i，通过公式(1)可计算得到α_i＝N_i/(J_i/P)。在加扰值增加到系统支持的最大门限m后，根据各网络抖动时得到的仿真结果，按照加权平均计算得到α，如公式(2)所示：

$\mathrm{\α}=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_i\×J_i}{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{J}_i}---\left(2\right)$

2)假设加扰仪的丢包率设为0即平均丢包数L＝0，γ＝1，通过加扰仪加入的加扰值即网络抖动J按照设定的加扰模型，从0开始按照设定步长递增。对于某个设定的网络抖动J_i，在1)中获得N_i的基础上，增加报文的冗余包数目，并在仿真过程中对传真的报文进行抓包分析，获取另一最小的冗余包数N_i′，使得收发双方收到的控制报文都完全正常，且没有错误和重传。根据获得的N_i′，通过公式(1)可计算得到α_i′＝N_i′/(J_i/P)。在加扰值增加到系统支持的最大门限m后，根据各网络抖动时得到的仿真结果按照，加权平均计算α′，如公式(3)所示：

${\mathrm{\α}}^{\′}=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_i^{\′}\×J_i}{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{J}_i}---\left(3\right)$

3)假设加扰仪的网络抖动值设为0即网络抖动J＝0，γ＝1，通过加扰仪加入的加扰值即丢包率按照设定的丢包模型，从0开始按照设定步长递增。对于某个设定的每100个包的平均丢包数为L_j，通过多次仿真获取使传真业务正常的最小的冗余包数N_j，这里的传真业务正常只是要求传真业务能够正常结束，即在传真过程中可以存在多次重传和重协商/训练等过程，本文中成为准正常，根据获取的N_j，通过公式(1)可计算得到β_j＝N_j/L_j。在丢包率增加到系统支持的最大门限n后，根据各丢包率时得到的仿真结果按照，加权平均计算β，如公式(4)所示：

$\mathrm{\β}=\frac{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\β}}_j\×L_j}{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{L}_i}---\left(4\right)$

4)假设加扰仪的网络抖动值设为0即网络抖动J＝0，γ＝1，通过加扰仪加入的加扰值即丢包率按照设定的丢包模型，从0开始按照设定步长递增。对于某个设定的每100个包的平均丢包数为L_i，在3)中获得N_j的基础上增加报文的冗余包个数，在仿真过程中对传真的报文进行抓包分析，获取另一最小的冗余包数N_j′，使得收发双方收到的控制报文都完全正常，且没有错误和重传。根据获得的N_j′，通过公式(1)可计算得到β_j′＝N_j′/L_j。在丢包率增加到系统支持的最大门限n后，根据各丢包率时得到的仿真结果按照，加权平均计算β′，如公式(5)所示：

${\mathrm{\β}}^{\′}=\frac{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\β}}_j^{\′}\×L_j}{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{L}_i}---\left(5\right)$

5)经过上述1)～4)的计算后，确定了只存在网络抖动时的α值和α′值，以及和只存在丢包时的β值和β′值。通常，实际网络一般会同时存在网络抖动和丢包两个网络状况参数，通过仿真，假设加扰仪同时加入网络抖动和丢包。在给定典型的网络抖动J_z和丢包L_z下，通过多次仿真获取使得传真业务正常时的最小的冗余包数N_z，这里的传真业务正常只是要求传真业务能够正常结束，即在传真过程中可以存在多次重传和重协商/训练等过程，本文中称为准正常，根据获取的N_j，通过公式(1)可计算得到γ_z＝N_z/(max[α×J_z/P，β×L_z])，其中，α和β是通过上述1)和3)确定的。在对各典型的网络抖动和丢包值仿真后，利用各仿真结果，通过加权平均计算参数γ，如公式(6)所示：

$\mathrm{\γ}=\frac{\underset{z=1}{\overset{q}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\γ}}_z\×J_z\×L_z}{\underset{z=1}{\overset{q}{\mathrm{\Σ}}}{J}_z\×L_z}---\left(6\right)$

6)在给定典型的网络抖动J_z和丢包L_z下，在5)中获取N_z的基础上，增加报文的冗余包个数，在仿真过程中对传真的报文进行抓包分析，获取另一最小的冗余包数N_z′，使得收发双方收到的报文都完全正常，且没有错误和重传，根据获得的N_z′，通过公式(1)可计算得到γ_z′＝N_z′/(max[α′×J_z/P，β′×L_z])，，其中，α′和β′是通过上述2)和4)确定的。在对各典型的网络抖动和丢包值仿真后，利用各仿真结果，通过加权平均计算参数γ′，如公式(7)所示：

${\mathrm{\γ}}^{\′}=\frac{\underset{z=1}{\overset{q}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\γ}}_z^{\′}\×J_z\×L_z}{\underset{z=1}{\overset{q}{\mathrm{\Σ}}}{J}_z\×L_z}---\left(7\right)$

通过上述1)～6)过程，获得了给定加扰模型或者丢包模型时，数据报文在公式(1)中对应的参数α、β和γ，以及控制报文在公式(1)中对应的参数α′、β′和γ′。根据实际组网情况，可以修改加扰仪的加扰模型或者丢包模型，按照上述1)～6)的方法重新确定相应的参数。

在实际组网应用中，网络状况参数如网络抖动、平均丢包数/丢包率等，可以根据RTCP协议实时测量得到，这点属于现有技术，如果获得的是丢包率，只需做简单运算换算为平均丢包数即可，这里不再详述。这样，根据上述获得的参数α、β和γ，以及测量得到的实际的网络抖动J、平均丢包数L和打包间隔P，通过公式(1)，可以计算得到数据报文对应的冗余包个数；根据上述获得的参数α′、β′和γ′，以及测量得到的实际的网络抖动J、平均丢包数L和打包间隔P，通过公式(1)，可以计算得到控制报文对应的冗余包个数，且对控制传真报文采用冗余包个数大于对数据传真报文采用的冗余包个数。

需要说明的是，上述获取不同类型的传真报文的冗余包个数的方法并不用于限定本发明方法的应用，本发明方法强调的是对不同类型的传真报文，按照各自的冗余包个数采用不同的冗余机制，从而通过必要的冗余来抵消IP网络上出现的抖动和丢包，保证了传真质量，同时，使各种类型的报文尽可能地占用了最小带宽，节省了网络资源，避免了带宽占用过大导致的网络拥塞。

另外上述获取不同类型的传真报文的冗余包个数可以通过仿真环境来实现，也可以在简单的实际组网环境中，通过假设条件来获取。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种传输传真报文的方法，其特征在于，不同类型传真报文包括：控制传真报文和数据传真报文，所述控制传真报文为：指示T30_INDICATOR信号和控制信号；所述数据传真报文为：数据信号，该方法包括以下步骤：

A1.建立冗余包个数和网络状况参数间的函数模型；

A2.根据建立的函数模型，通过仿真，在给定的网络状况参数的条件下，分别获取使得传真业务正常和准正常时的最小冗余包数；

A3.根据给定网络状况参数、获得的正常时的最小冗余包数，通过所述函数模型，获取对应控制传真报文的与网络状况参数相关的参数；根据给定网络状况参数，获得的准正常时的最小冗余包数，通过所述函数模型，获取对应数据传真报文的与网络状况参数相关的参数；

A4.根据所述网络状况参数、获得的对应控制传真报文的与网络状况参数相关的参数，通过所述函数模型，获取对应控制传真报文的冗余包个数；根据所述网络状况参数、获得的对应数据传真报文的与网络状况参数相关的参数，通过所述函数模型，获取对应数据传真报文的冗余包个数，所述对应控制传真报文的冗余包个数大于对应数据传真报文的冗余包个数；

B.对不同类型的传真报文，按照所获取的冗余包个数进行不同的冗余处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述函数模型为：

其中，J是网络抖动，单位为毫秒ms；P是每个报文的打包间隔，P在实际系统中是确定的，单位为ms；L是网络上每100个包的平均丢包数；α是和网络抖动J相关的参数；β是与平均丢包数相关的参数；γ是同时考虑网络存在网络抖动和丢包时的纠正因子；

表示上取整运算；R是冗余包个数，在网络抖动和丢包率相同的情况下，所述α、β和γ的取值对于控制传真报文和数据传真报文不一样。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络状况参数根据实时传输控制协议RTCP实时测量得到。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述网络状况参数为：网络抖动和平均丢包数、或者，网络抖动和丢包率。

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