CN100583691C - 移动通信系统中发送语音数据的同步方法和系统 - Google Patents

移动通信系统中发送语音数据的同步方法和系统 Download PDF

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Abstract

用于在移动站中同步语音信号在数据帧的发送/接收期间被延迟的发送接收定时的方法和系统，所述移动通信系统包括具有转移编码器的媒体网关和用于与所述媒体网关交换数字语音信号的基站控制器。所述媒体网关或基站控制器通过检测语音信号的正向数据帧的同步执行同步控制。当基站控制器请求同步时，媒体网关调节发送定时，并根据所调节的发送定时获得同步，借此，正确地发送/接收语音信号的数据帧。

Description

移动通信系统中发送语音数据的同步方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于在移动通信系统中发送数据的方法和系统，具体地说，本发明涉及一种用于在提供因特网/多媒体业务的移动通信系统中发送语音数据的同步方法和同步系统。
技术背景
最近，由于移动通信用户数量的迅速增加，移动通信业务与因特网业务相互合作，从而使移动站已经被开发来接收各种数据业务，诸如是因特网业务和多媒体业务。下面，将参考附图描述这种移动通信系统、即码分多址移动通信系统(CDMA 20001x)。
图1的框图示出了传统CDMA 20001x系统的结构。
所述CDMA 20001x包括移动交换中心(MSC)30和分组数据业务节点(PDSN)40，其中，移动交换中心30与基站相互合作将从/向移动站发送/接收的语音和数据交换到相应的目的，并且其中所述分组数据业务节点40执行对外部因特网连接的接口的功能。另外，所述CDMA 20001x包括互相作用功能元件(IWF)50和分组控制功能元件(PCF)60，其中，互相作用功能元件50使电路数据和分组数据彼此相互转换，并当互相作用功能元件50从移动交换中心30接收到数据发送请求时发送经转换的数据，并且其中，分组控制功能元件60被连接在所述分组数据业务节点40和基站20之间，以作为语音信号和数据的接口。
基站20包括基本收发器站(BTS)22A和22B以及用于控制基本收发器站(BTS)22A和22B的基站控制器(BSC)21。
在移动交换中心30和基站控制器21之间建立只用于电路数据的A1接口和用户信息A2/A5接口。另外，为了当在移动站软移交(handoff)期间在所述基站控制器和另一基站之间执行反向帧的选择和正向帧的发送时同时发送/接收控制信号和用户数据，还提供了A3接口。
基站控制器21包括转移编码器(trans-coder)(或语音编码器)23。转移编码器(或语音编码器)23用于将无线语音编码器帧转换为不是无线语音编码器但确是典型有线语音编码器的PCM语音编码器帧，从而在基站控制器21接收所述无线语音编码器帧之后发送所述无线语音编码器(例如，EVRC、SMV或Q-CELP)帧，该无线语音编码器帧经无线部件被从移动站发送给有线集中网络。由于在所述基站控制器和移动交换中心之间的传统传输线是TDM线，所以，由移动站的无线语音编码器产生的帧不能在其间发送。即，使用64kbps的所有频带以在所述基站控制器的转移编码器中产生的帧来发送在使用频带少于13kbps的无线语音编码器中产生的帧。
但是，如上所述，由于在所述基站控制器和所述移动交换中心之间的传输线是以DTM方案形成的，所以，存在浪费该TDM传输线上的带宽、降低该传输线的效率以及增加该TDM传输线的成本的问题。
此外，由于在传统的基于电路础的系统中难于执行用于因特网/多媒体业务的分组数据的快速传输，所以，近来开发了诸如IP网络的基于分组的移动通信系统。如在传统系统中所述基站控制器使用所述转移编码器对语音信号进行转换的情况下，为了提供快速的分组数据业务，将导致浪费频带。因此，需要开发一种新的系统。
发明内容
因此，本发明是针对上述问题而做出的，本发明的一个目的是提供一种具有分组网络的下一代的移动通信系统，所述分组网络与电路网络彼此相互分离，从而适用于以分组为基础的IP网络。
本发明的另一个目的是提供一种时间同步方法和时间同步系统，用于使用以分组为基础的发送方案补偿在基站控制器和媒体网关之间发送/接收语音数据帧时引起的时间延迟。
本发明的再一个目的是当在以IP为基础的下一代移动通信系统中的媒体网关和基站控制器之间发送/接收语音信息时提供一种能够处理语音数据的帧协议。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于同步关于在移动通信系统中语音信号的数据帧的发送/接收过程中延迟的发送/接收时间的方法，所述移动通信系统包括媒体网关和基站控制器，所述媒体网关包括转移编码器，用于将模拟语音信号与编码的数字语音信号彼此相互转换，所述基站控制器向/从所述媒体网关发送/接收数字语音信号，所述方法包括下列步骤：从所述基站控制器向所述媒体网关发送正向延迟的信息和从所述移动站接收的语音信号的多个数据帧；当所述媒体网关从呼叫方接收到语音信号的数据帧时，从所述媒体网关向所述基站控制器发送反向延迟的信息；和接收所述正向延迟和所述反向延迟的信息并分别在所述基站控制器和媒体网关中执行与所述同步相关的控制。
根据本发明的另一个方面，提供了一种由基站控制器执行的用于同步关于在移动通信系统中发送/接收语音信号的数据帧过程中延迟的发送/接收时间的方法，所述移动通信系统包括媒体网关和所述基站控制器，所述媒体网关包括转移编码器，用于将模拟语音信号与编码的数字语音信号彼此相互转换，所述基站控制器向/从所述媒体网关发送/接收数字语音信号，所述方法包括下述步骤：检查从所述媒体网关接收的所述语音信号的正向数据帧是否同步；当所述正向语音数据帧不同步时提供正向延迟的信息，和将所提供的正向延迟的信息以及从移动站接收的语音信号的反向数据帧通知给所述媒体网关，当按照顺序接收的所述正向语音数据帧没有建立同步时向所述媒体网关请求时间同步；根据该时间同步请求接收由所述媒体网关调节的发送定时的信息；和使用所述发送定时信息同步所述正向语音数据帧并将该正向语音数据帧发送给所述媒体网关。
根据本发明的再一个方面，提供了一种由所述媒体网关执行的用于同步关于在移动通信系统中发送/接收语音信号的数据帧过程中延迟的发送/接收时间的方法，所述移动通信系统包括媒体网关和所述基站控制器，所述媒体网关包括转移编码器，用于将模拟语音信号与编码的数字语音信号彼此相互转换，所述基站控制器向/从所述媒体网关发送/接收数字语音信号，所述方法包括下述步骤：检查从所述基站控制器接收的所述语音信号的反向数据帧是否同步；当所述反向数据帧不同步时提供反向延迟的信息，并将所提供的反向延迟信息以及语音信号的正向数据帧通知给所述基站控制器；当按照顺序接收的所述反向语音数据帧没有建立同步时，从所述基站控制器接收同步请求，根据该同步请求调节所述反向语音数据帧的发送定时，和将经过调节的该信息发送给所述基站控制器；和接收根据来自所述基站控制器的所述经过调节的发送定时同步的所述反向数据帧。
根据本发明的又一方面，提供了一种用于同步关于在移动通信系统中语音信号的数据帧的发送/接收过程中延迟的发送/接收时间的系统，所述移动通信系统包括媒体网关和基站控制器，所述媒体网关包括转移编码器，用于将模拟语音信号与编码的数字语音信号彼此相互转换，所述基站控制器向/从所述媒体网关发送/接收数字语音信号，所述系统包括：所述基站控制器，用于向所述媒体网关发送正向延迟的信息以及从所述移动站接收的语音信号的数据帧，接收所述正向延迟和所述反向延迟的信息，并执行关于所述同步的控制；和所述媒体网关，用于当所述媒体网关从呼叫方接收教育因信号的数据帧时向所述基站控制器发送反向延迟的信息，接收所述正向延迟和反向延迟的信息，并执行关于所述同步的控制。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明的前述和其它目的、特性和优点将变得更加清楚。其中：
图1的框图示出了传统的CDMA20001x系统的结构；
图2的框图示出了根据本发明实施例的CDMA20001x系统的结构；
图3示出了根据本发明实施例的CDMA20001x系统的协议堆栈；
图4A示出了根据本发明实施例的帧协议的A2p反向帧消息；
图4B示出了从图4A所示A2p反向帧消息当中获得的‘反向层-3数据’的信息；
图5A示出了根据本发明实施例的帧协议的A2p正向帧消息；
图5B示出了从图5A所示A2p正向帧消息中获得的‘正向层-3数据’的信息；
图6A示出了根据本发明实施例的A2p反向/正向帧消息的帧协议控制过程的信息；
图6B示出了根据本发明实施例的A2p反向/正向帧消息的时间同步信息；
图6C示出了根据本发明实施例的A2p反向/正向帧消息的故障原因信息；
图6D示出了故障原因信息元素；
图7示出了根据本发明实施例的、当使用带外信令(out-of-signaling)时帧协议的时间同步消息；
图8示出了根据本发明实施例的、当使用非正常信令时帧协议的时间同步响应消息；
图9的流程图示出了根据本发明实施例的、用于使用带内信令在基站控制器和媒体网关之间时间同步的呼叫过程；
图10的流程图示出了根据本发明另一实施例的、用于使用非正常信令在基站和媒体网关之间时间同步的呼叫过程；和
图11的流程图示出了根据本发明实施例的、在成功执行用于时间同步的呼叫过程的情况下的操作。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的最佳实施例。在本发明的下面描述中，当此处并入的已知功能元件和结构使得本发明的主题不清时，这里将省略对它们的详细描述。
根据本发明的下一代移动通信系统，传统的移动交换中心被分成移动交换中心仿真器(MSCe或媒体网关控制(MGC))和媒体网关(MGW)，其中，所述MSC仿真器负责呼叫控制和活动性控制。所述媒体网关负责将语音数据从模拟信号/数字信号转换为数字信号/模拟信号并传送转换后的数据。因此，在现有技术中用于在移动交换中心和基站控制器之间发送语音信息的承载接口对应于本发明中在所述媒体网关和基站控制器之间的接口。另外，新建立一个能够检查分组到达顺序和在所述媒体网关和所述基站控制器之间的传输状态的帧协议，从而发送将被从/向移动站发送/接收的语音信息。另外，本发明的下一代移动通信系统是CDMA(码分多址)20001x的LMSD(传统(legacy)MS域)系统，并示于无线接入网络(RAN)与核心网络(CN)之间的网络基准模型中。下面将结合附图详细描述这种下一代移动通信系统(此后称之为“CDMA 20001x”)。
图2的框图示出了根据本发明一实施例的CDMA 20001x系统的结构。
如图2所示，所述CDMS 20001x系统包括基站控制器121、媒体网关131、移动交换中心仿真器(MSC仿真器)132、分组数据业务节点(PDSN)160、和分组控制功能元件(PCF)150。
媒体网关131与基站控制器121协同操作，并包括用于使模拟语音信号与数字信号彼此相互转换的转移编码器133。转移编码器133使用脉冲编码调制(PCM)方案执行将从一般有线电话发送的语音数据帧转换为在移动站中使用的无线语音编码器帧的正向操作。另外，转移编码器133使用脉冲码调制(PCM)方案执行将由所述移动站的所述无线语音编码器产生的语音数据转换为64kbps的PCM语音数据的反向操作。即，当没有语音信号时，转移编码器133以降低的传输速率执行编码操作，而当存在大量的语音信号时，转移编码器133以最大的传输速率执行编码操作。
MSC仿真器132交换呼叫控制信号和移动控制信号，即用于控制媒体网关131的信号。
分组控制功能元件150与连接到外部因特网的分组数据业务节点160协作。分组控制购买元件150控制和管理移交，并管理移动站的分组数据业务配置文件。
基站控制器121和媒体网关131经过相当于一般A1接口的A1p接口并经过相当于传统A2接口的A2p接口彼此相互连接。另外，在基站控制器121和媒体网关131之间建立Amp接口，用于执行为建立、保持和管理承载者所需的带外信令(out-of-band signaling)。被规定用于所述Amp接口的功能可以按所述A2p接口的帧协议由带内信令执行。所述A1p、A2p和Amp接口不是一般基于电路的接口而是基于分组(ATM或IP)的接口。
下面将参考图3描述在所述基站控制器和媒体网关之间的接口中规定的协议堆栈的例子。
在所述协议堆栈中，将描述应用于本发明的“Case 1”，但省略关于“Case2”的描述。
在所述A2p接口的协议堆栈中，RTP*(实时传送协议*)和GRE*(普通路由封装*)分别具有对这些传统的RTP和GRE进行了某些修改的功能。这意味着并不必须使所述RTP*和GRE*需要传统RTP和GRE的所有功能，包括利用单个端口多路复用多个用户的数据的功能。
所述Amp接口是一个用于在由所述帧协议提供的控制处理中进行带外信令的接口，并且被设置为独立的接口。当Amp接口经过MSC仿真器与所述媒体网关相匹配时，使用所述协议堆栈的SCTP(会话控制传输协议)。
下面将描述在上述协议堆栈中定义的帧协议。当语音信息在所述媒体网关和所述基站控制器之间被发送/接收时，工作于RTP或GRE的帧协议提供用于处理语音数据帧的过程及其控制过程。所述帧协议的原理功能如下。
首先，所述帧协议具有在语音数据信息被发送之前形成和发送一个帧的功能，以及在接收相关帧之后将一个帧划分成控制信息和语音信息以对划分后的信息进行分析的功能。
第二，所述帧协议具有初始化功能，包括在所述基站控制器和所述媒体网关之间发送语音数据之前指定传输线的业务质量(QoS)的功能，和当发送/接收所述帧时指定发送/接收帧的数量的功能。
第三，所述帧协议具有在实际发送/接收期间经过延迟报告建立和保持同步的功能，从而解决了当语音数据信息被实时发送/接收时引起的延迟问题。
第四，所述帧协议具有语音编码器传输控制功能，用于改变包括在所述媒体网关中的语音编码器的传输速率和传输模式，从而当包括在移动站中的所述语音编码器的传输速率和发送模式改变时，与该移动站的语音编码器匹配。
第五，所述帧协议具有控制功能，用于在特定的时间处控制从所述媒体网关发送的语音数据的传输速率，从而多路复用信令消息和补充数据(辅助交易)并将经多路复用的数据发送给移动站，所述信令消息和补充数据是在基站控制器中以DB(Dim和Burst)方案或BB(Blank和Burst)方案产生的。
下面将描述本发明上述帧协议功能当中的第三功能，即用于同步帧发送/接收时间的方法。首先，将参照附图描述为同步所建立的帧协议。
图4A示出了根据本发明一实施例用于时间同步的一帧协议的A2p反向帧消息，和图4B示出了来自图4A所示的A2p反向帧消息信息当中的‘反向层-3数据’的信息。
参看图4A，所述反向帧消息(A2p Frame_Reverse)是一种将被从所述基站控制器发送给所述媒体网关的消息，并且必须包括与消息类型和消息误差检查(消息CRC)相关的信息。另外，所述反向帧消息可选择地包括反向层-3数据信息、帧协议控制过程信息、时间同步信息、和故障原因信息。所述反向层-3数据信息元素是当执行带内信令时为在所述A2p接口上执行多路复用而被发送以减小传输速率的信息元素。下面将参照图4B描述这种反向层-3数据信息元素。
“编解码器指示符”表示与当前正在使用的编解码器相关的信息。如在下面表中所示，编解码器指示符值“000”表示EVRC(增强可变速率编码)方案的编解码器，编解码器指示符值“001”表示SMV(可选模式语音编码器)方案的编解码器，“编解码器指示符值010”和“011”分别表示13K和8KQ-CELD(Qualcom Code Excited Linear Prediction)编码方案的编解码器，和编解码器指示符值“100”表示AMR(自适应多速率)编码方案的编解码器。编解码器指示符值“101”到“111”是备用值。
表1
  编解码器指示符值   意义
  000   EVRC
  001   SMV
  010   13K Q-CELP
  011   8K Q-CELP
  100   AMR
  101-111   备用
“帧序号(FSN)”表示通过由所述基站控制器根据所述帧对表示系统时间的值执行以16为模的操作所获得的值指定的信息。经过所述模操作获得的值可以表示一个时间点，在该时间点处，基站控制器从基本收发机站滞后地接收一个帧。
“所需减少的速率”表示将被从所述基站控制器发送的信令消息处于速率控制时间间隔内的信息。如果存在需要发送的信令消息，所述“所需减少的速率”的值被设置为“1”，反之，则该值被设置为“0”。
“所需减少的帧数”表示与20ms帧的数量相关的信息，当将被从所述基站控制器发送的信令消息必须经过将被发送的多个20ms帧被多路复用时，所述20ms帧的数量必须被减少以便减少传输速率。即，如表2所示，可能需要将正向帧的数量减少“所需减少的帧数”的值那么多。
表2
  所需减少的帧数的值   意义
  00   1个20ms帧
  01   2个20ms帧
  10   3个20ms帧
  11   4个20ms帧
“所需减少的速率”是一个字段，表示所述基站控制器处于速率减少时间间隔内。如果存在需要发送的信令消息，“所需减少的速率”的值被设置为“1”，反之，则被设置为“0”。
“BB指示符”是一个Blank和Bust指示符。如果所述基站控制器请求BB方案以便发送信令消息或辅助数据，则“BB指示符”的值被设置为“1”，反之，该值则被设置为“0”，这表示Dim和Burst方案。
“Data-Inclusion”是一个字段，表示将被基站控制器多路复用和发送的信令消息或辅助交易是否都将被插入到将被发送的当前帧协议反向数据中。如果信令消息或辅助数据被插入，那么，“Data-Inclusion”的值被设置为“1”，反之，该值被设置为“0”。当“Data-Inclusion”的值被设置为“1”时，与在“长度”字段中设置的值对应的信令消息和辅助数据被插入。
“速率减少时间间隔”是一个表示时间间隔的字段，在该时间间隔期间内，所述基站控制器期望发送信令消息或者辅助交易。“速率减少时间间隔”的值处于在从“FSN(帧序号)”字段中设置的时间点开始的20ms间隔处设置的值的范围内。即，“速率减少时间间隔”的各个值表示“速率减少时间间隔的值(十进制)x 20ms”的范围之一，并且范围是来自以“FSN”表示的CDMASystem Time的320ms时间间隔。
“标度”表示由所述基站控制器为分组到达时间误差(PATE)值设置的时间标度。该“标度”的值示于表3。
表3
  标度字段值   时间单位   PATE范围
  00   0.125ms   ±3.875ms
  01   1.0ms   ±31.0ms
  10   1.25ms   ±38.75ms
  11   5.0ms   ±155ms
所述分组到达时间误差(PATE)表示所述基站控制器实际接收FP-正向层-3数据(帧协议-正向层-3数据)的接收时间与由所述“标度”字段计算的期望到达时间之间的差。因此，PATE的范围使用“±”来表示，并且根据在“标度”字段中设置的值设定为如表3所示。
“帧内容”是一个字段，表示包括在实际FP-正向层-3数据信息中的信息比特的数量和代码符号重复速率。下面的表4和5示出了用于在基站控制器和媒体网关之间带内信令的帧的类型。表4示出了“帧内容-特殊帧内容参数”，表5示出了“帧内容-帧内容参数”。
表4
Figure C20048000130700161
表5
Figure C20048000130700162
Figure C20048000130700171
“长度”包含与在“长度”字段后所包括的字节长度相关的信息。
“信令消息/辅助通信量”表示当“信令消息/辅助通信量”的值被设置为“1”时所插入的信号消息或辅助数据(辅助通信量)。
另外，所述正向层-3数据信息可以选择性地包括除上述信息元素以外的正向链接信息元素(正向链接信息+层-3填充)。
在执行帧协议控制过程期间，当在A2p接口上使用带内信令处理数据时，所述媒体网关向基站发送A2p正向帧消息。下面将描述所述A2p正向帧消息的信息元素。
图5A示出了根据本发明实施例的、用于同步的帧协议的A2p正向帧消息，和图5B示出了从图5A所示A2p正向帧消息信息当中获得的‘正向层-3数据’的信息。
在带内信令中，经过相同的消息将用户数据(例如语音数据帧)与帧协议的控制信息(信令消息和/或附加数据)一起发送。当带内信令被用于同步时，如图5A所示，帧协议的消息格式必须包括消息类型和消息误差检查的信息(消息CRC)。另外，所述帧协议的消息格式可选择性地包括正向层-3数据信息、帧协议处理信息和时间同步信息。下面将参照图5B描述这种正向层-3数据信息的元素。
“Codec_Indicator”是一个字段，表示与当前正在使用的编解码器相关的信息。所述编解码器信息是根据所述编解码器指示符的值以和表1所示反向层-3数据的编解码器信息相同的方式鉴别的。
传输速率控制确认(Rate_Reduction_Ack)是一个对用于DB(Dim和Burst)方案的基站控制器、所发送的速率减小请求的响应字段。如果所述传输速率减小请求被确认，则减小了相关帧的传输速率，那么，“Rate_Reduction_Ack”的值被设置为“1”，如果没有被确认或作为基础值，则该值被设置为“0”。
“帧序号(FSN)”是一个字段，用于提供通过由所述媒体网关根据多个帧对表示系统时间的值执行以16为模的操作所获得的值。经过所述模操作获得的值可以被用做从所述基站控制器到所述基本收发机站的正向发送时间。
“标度”是一个字段，其中，所述媒体网关设置用于分组到达时间误差(PATE)值的时间标度。所述“标度”的值与表3所示相同。
分组到达时间误差(PATE)是一个字段，用于表示在所述媒体网关实际接收RP-正向层-3数据(反向协议-正向层-3数据)的接收时间与由所述“标度”字段计算的期望到达时间之间的差。因此，使用“±”表示所述PATE的范围，并且根据在所述“标度”字段中设置的值设定为如表3所示。
“帧内容”是一个字段，表示信息比特的数量和代码符号重复速率。用于在所述基站控制器和所述媒体网关之间的带内信令的帧的类型与表4和5所示的相同。
另外，除上述信息元素以外，所述正向层-3数据信息可选择性地包括正向链接信息元素(正向链接信息+层-3填充)。
现在将结合图6A描述所述A2p反向/正向帧消息的帧协议控制过程信息。
在所述帧协议控制过程信息中，帧协议控制号是一个字段，表示其中被指定帧协议控制类型的帧的号。
“FP_Mode”表示帧协议模式。如果所述帧协议模式(FP_Mode)被设置为“0”，则透明模式被使能，在所述透明模式中，用户或者其它的设备不能识别对象。如果所述帧协议模式(FP_Mode)为“1”，则使能不透明模式。在所述透明模式的情况下，所述帧协议的消息不被进行处理而被立即发送。在所述不透明模式的情况下，在对所述帧协议消息进行处理后发送所述帧协议的消息。当所述媒体网关的角色是多媒体网关时可以得到所述透明模式。即，在所述消息被使用且由IP层上的SIP呼叫控制的VOIP呼叫被从所述媒体网关发送给基站(RAN)的情况下，所述帧协议没有被应用到消息上。当从移动交换中心(MSC)服务器接收到MEGACO(媒体网关控制)消息时，选择所述透明模式进行操作，并且当从另一媒体网关控制功能元件(MGCF)接收所述MEGACO(媒体网关控制)消息时，选择所述不透明模式进行操作。
“Ack/Nack”表示用于在帧协议控制类型中被确定的消息的Ack和Nack的值。
“Frame_Protocol_Control_Procedure”表示对于包括在发送消息中的帧协议的控制状态。表6示出了“Frame_Protocol_Control_Procedure”的值。
表6
  Frame_Protocol_Control_Procedure值   意义
  000   初始化
  001   时间同步
  010   速率控制
  011   模式控制
  100～111   备用
如表6所示，诸如初始化信息、时间同步信息、速率控制信息和语音编码器模式控制信息等的信息元素选择性地被根据在“Frame_Protocol_Control_Procedure”中所设置的值插入到A2p正向和反向帧消息中。
图6B示出了当所述帧协议控制过程字段被建立以用于时间同步时被添加到所述A2p正向/反向帧消息的时间同步信息的结构。
“开始FSN(帧序号)”是一个字段，表示作为时间同步信息元素测量的开始FSN。“结束FSN(帧序号)”表示作为时间同步信息元素测量的结束FSN。“丢失帧的数量”是一个字段，表示在从所述开始FSN到所述结束FSN被丢失帧的数量。所指定的值意味着被丢失帧的数量。
“标度”是一个字段，用于在接收帧的一方中指定所述分组到达时间误差(PATE)值的时间标度，该“标度”字段的值示于下面表7中。
表7
  标度字段值   时间单位   PATE范围
  00   10ms   ±10ms
  01～11   备用   备用
所述分组到达时间误差(PATE)表示接收方实际接收到一帧的接收时间与由“标度”字段计算的期望到达时间之间的差。因此，PATE的范围用“±”表示并且根据在所述“标度”字段中指定的值被设定为如表7所示。
图6C示出了根据本发明一实施例的格式，表示包括在帧协议的所述A2p反向/正向帧消息中的消息误差检查的信息。
所述消息误差检查具有被应用于所述正向/反向层-3数据和消息类型的标准16比特信息，并检查相关消息和层-3数据信息元素。为了该检查，使用生成多项式“g(x)＝X16+X12+X5+1”。
图6D示出了格式，表示被插入到所述A2p帧协议反向/正向帧中的故障原因信息元素。在下面的表8中示出了在所述基站控制器与所述媒体网关之间发生的故障原因值。参看表8，可以理解，对于根据本发明实施例发送的同步语音数据的故障原因值是“011”。
表8
  二进制值   意义
  000   正常事件
  001   正常事件
  010   初始化不可用
  011   时间同步不可用
  100   速率控制不可用
  101   SMV模式控制不可用
  110～111   备用
下面将描述用于同步请求消息(Amp-Time Synchronization)和同步确认消息(Amp-Time Synchronization Ack)的信息元素，这些消息是当在执行帧协议控制过程期间使用带外信令时经过所述Amp接口单独发送的。
图7A示出了根据本发明实施例的、用于同步的帧协议的Amp同步请求消息。
“消息类型”是一字节的信息，表示经所述Amp接口发送的帧消息。“呼叫连接基准”是表示在所述基站控制器和所述媒体网关上相关移动站的语音呼叫连接号的信息，其相关字段示于表9。
表9
Figure C20048000130700201
Figure C20048000130700211
参看表9，信息“呼叫连接基准”包括：“长度”字段；两字节“标记ID”，表示由业务提供者设定的标记ID；两字节代码号(生成实体ID)，表示由业务提供者分配给产生呼叫连接号的值的设备；和四字节“呼叫连接基准值”，表示将被用于鉴别相关移动站是否发送语音数据。
“移动身份”(例如IMSI或ESN)是表示相关移动站的号的信息，并包括“长度”字段和“身份类型”字段。所述移动站标识符的字段示于下面表10。
表10
Figure C20048000130700212
所述“身份类型”字段表示用于移动站的各种标识符，如表11所示。
表11
  二进制值   意义
  000   无标识符码
  010   广播地址
  101   ESN
  110   IMSI
“A2p承载器ID”表示与用于在所述基站控制器和所述媒体网关之间发送语音数据的承载器ID相关的信息，并且指示提供RTP/UDP/IP或GRE/IP的端口号。
图8的格式图示出了根据本发明一实施例当使用所述帧协议的带外信令时的时间同步响应消息。
“消息类型”是1字节的信息，表示Amp接口的消息类型(Amp messagetype)。所述“消息类型”的结构如表12所示，并且相关的同步Ack号是以后将被指定的值。
表12
Figure C20048000130700221
原因信息元素与图6D所示的原因信息元素相同。当没有接收到所述同步请求消息(Amp-Time Synchronization)时提供所述原因信息元素。所述原因信息元素的剩余信息元素与所述同步请求消息(Amp-Time Synchronization)的信息元素相同。
下面将描述如上构造的CDMA 20001x中在所述基站控制器和所述媒体网关之间语音数据发送部分中的时间同步方法。将分别描述在带内信令过程和带外信令过程情况下的时间同步方法。
首先，结合附图描述在使用带内信令情况下的时间同步方法，其中，控制消息被包括在帧协议的发送帧中并被与该发送帧一起发送。
图9的流程图示出了根据本发明实施例的、用于以带内信令发送/接收语音数据的时间同步的呼叫处理过程。
在步骤910，移动站110建立与基站控制器121的会话，然后执行与被呼叫方的语音通信。
在步骤911，基站控制器121将经过语音数据帧从移动站110接收的语音数据的传输速率和信息比特插入到A2p反向帧消息中。然后，将所述A2p反向帧消息发送给媒体网关131。此时，基站控制器121指定在先前从媒体网关131接收的A2p正向帧消息的实际到达时间与期望到达时间之间的差值以作为根据标度的单位时间的PATE信息的一个值，然后将所述PATE信息发送给媒体网关131。
在步骤912，媒体网关131将经过语音数据帧从呼叫方的媒体网关(未示出)接收的语音数据的信息比特和传输速率插入到A2p正向帧消息中，然后将该A2p正向帧消息发送给基站控制器121。此时，媒体网关131指定在先前从基站控制器121接收的A2p反向帧消息的实际到达时间与期望到达时间之间的差值以作为根据标度的单位时间的PATE信息的一个值，并将该PATE信息发送给基站控制器121。
在步骤913，基站控制器121将请求时间同步的时间同步控制过程信息插入到A2p反向帧消息中，并将该A2p反向帧消息发送给媒体网关131。
在步骤914，媒体网关131执行用于相关移动站110的时间同步控制。然后，媒体网关131将时间同步响应插入到A2p正向帧消息中并将该A2p正向帧消息发送给基站控制器121。
在步骤915，基站控制器121将待被发送的语音数据的传输速率和信息比特插入到A2p反向帧消息中，并将该A2p反向帧消息发送给媒体网关131。此时，基站控制器121指定在先前从媒体网关131接收A2p正向帧消息的实际到达时间与期望到达时间之间的差值以作为根据标度的单位时间的PATE信息的一个值，然后，将该PATE信息发送给媒体网关131。
在步骤916，媒体网关131将经过语音数据帧从呼叫方的媒体网关接收的语音数据的信息比特和传输速率插入到A2p正向帧消息中，然后将该A2p正向帧消息发送给基站控制器121。此时，媒体网关131指定在先前A2p反向帧消息的实际到达时间与期望到达时间之间的差值以作为根据标度的单位时间的PATE信息的一个值，然后将该PATE信息发送给基站控制器121。
上面的描述已经说明了使用所述带内信令发送/接收语音数据的时间同步的呼叫处理过程，其中，根据本发明的实施例，利用所述帧协议的发送帧来发送控制消息。下面将描述使用所述带外信令发送/接收语音数据的时间同步的呼叫处理过程，其中，根据本发明的另一实施例，控制消息被经过独立的信令接口(下面称之为“Amp”)单独发送。
图10的流程图示出了根据本发明另一实施例的、用于以带外信令发送/接收语音数据的时间同步的呼叫处理过程。
在步骤1010，移动站建立110建立与基站控制器121的会话，然后，执行与被呼叫方的语音通信。
在步骤1011，基站控制器121将包括在所接收的语音数据帧中的语音数据的传输速率和信息比特插入到A2p反向帧消息中，和然后将该A2p反向帧消息发送给媒体网关131。此时，基站控制器121指定在先前从媒体网关131中接收的A2p正向帧消息的实际到达时间与期望的到达时间之间的差值以作为对应于标度的单位时间的PATE值，并将该PATE信息发送给媒体网关131。
在步骤1012，媒体网关131将经过语音数据帧从被呼叫方的媒体网关(未示出)接收的语音数据的信息比特和传输速率插入到A2p正向帧消息中，并将该A2p正向帧消息发送给基站控制器121。此时，媒体网关131指定在先前从基站控制器121接收的A2p反向帧消息的反向层-3数据信息的实际到达时间与在所述反向层-3数据信息内的标度字段中计算的期望到达时间之间的差值，以作为根据标度的单位时间的所述PATE字段的值，并将该PATE值信息发送给基站控制端121。
在步骤1013，当从媒体网关131接收的A2p正向帧消息的延迟继续发生时，或者当所述延迟的宽度很大时，或者当发生所述A2p正向帧消息的帧号错误时，基站控制器121将向媒体网关131发送请求时间同步的Amp时间同步消息。
在步骤1014，媒体网关131执行对相关移动站的时间同步控制，然后，向基站控制器121发送Amp时间同步确认消息(Amp-Time SynchronizationAck)。
在步骤1015，基站控制器121以与在步骤1011所执行的相同方式向媒体网关131发送A2p反向帧消息。然后，在步骤1016，媒体网关131以与在步骤1012所执行的相同方式向基站控制器121发送A2p正向帧消息。
上述时间同步过程由接收帧的一方控制，即在正向链接的情况下由所述基站控制器控制，而在反向链接的情况下由所述媒体网关控制。所述时间同步过程被广义地分类为两种方案。根据第一种方案，当检查到在对所述基站控制器和所述媒体网关适当的时间处没有接收到所述正向和反向帧协议的每个协议数据单元(PDU)并由此导致不必要的缓冲延迟时，只要语音数据帧的到达序列发生错误，就开始所述时间同步过程。根据与时间同步过程相关的第二方案，每20ms对实际语音数据补偿发送延迟。在第一方案中，发送控制帧以用于同步补偿。当在预定的时间周期内发生不必要的的缓冲延迟时或者当必须连续地实现初始同步时，使用所述第一方案。例如，当在硬转移期间基站控制器的承载器发送结束点没有改变而媒体网关的承载器发送结束点改变时使用这种方案。相反，根据所述第二方案，数据帧的控制字段被用于补偿延迟时间，和当每20ms发送/接收多个帧时使用这种方案。
下面将给出用于利用所述第一方案使用所述帧协议在基站控制器和媒体网关之间发送/接收的语音数据的发送/接收时间同步的呼叫过程的成功和失败过程的描述。
图11的流程图示出了根据本发明实施例的、其中成功执行时间同步的呼叫过程情况下的操作。
每一个都接收一帧的基站控制器121和媒体网关131经过正向/反向帧消息彼此相互通知以正向/反向链接请求所述延迟量或基本单位时间的量(例如，500μ或1.025mS)。
参看图11，在步骤1100，基站控制器121从媒体网关131接收多个帧，包括与由于定时的不协调性导致的基本时间单位的数量或长度延迟相关的信息。
在步骤1110，基站控制器121检查在接收用户数据(例如语音数据帧)期间是否存在帧号被改变或者是否正向发送帧的实际到达时间大大不同于期望到达时间。作为结果，当存在帧号被改变或者当实际到达时间大大不同于期望到达时间时，基站控制器121在A2p反向帧消息和/或Amp时间同步请求消息中指定同步请求，并将该A2p反向帧消息和/或所述Amp时间同步请求消息发送给媒体网关131。此时，基站控制器121开始驱动定时器(TTSA)，将激活时间插入到所述A2p反向帧消息或所述Amp时间同步请求消息中，并且将该A2p反向帧消息和/或所述Amp时间同步请求消息发送给媒体网关131。因此，媒体网关131接收用于匹配同步的控制帧，即，包括所述时间同步请求的信息的反向帧，并根据请求的时间间隔来调节发送定时。其中指定所述时间同步请求的所述A2p反向帧消息或所述Amp时间同步请求消息的信息与图4A和7中所示的相应部分相同。
在步骤1120，基站控制器121经过A2p正向帧消息或Amp时间同步确认消息从媒体网关131接收多个信息元素，所接收的正向帧的控制信息被所述帧协议正确格式化和处理。当基站控制器121接收所述A2p正向帧消息或所述Amp时间同步确认消息时，基站控制器121停止所述定时器的操作。即，在发送时间同步请求帧之后开始所述定时器(TTSA)的激活时间，并且当接收到时间同步确认消息时结束所述定时器的激活时间。其中指定所述时间同步确认的所述A2p正向帧消息或所述Amp时间同步确认消息的信息与图5A和8所示的相应部分相同。
在步骤1130，基站控制器121根据调节的定时从媒体网关131接收用户数据。
相反，当在媒体网关131中接收的时间同步控制帧(即，包括控制信息的反向帧)没有被正常处理时，媒体网关131经过A2p正向帧消息或Amp时间同步响应消息向基站控制器121发送包括相关原因信息的“NACK”。
在这种情况下，当基站控制器131接收包括“时间对齐不被支持”的原因的“NACK”时，基站控制器121不发送附加的时间同步控制帧。相反，当基站控制器121接收到包括“所请求的时间同步是不可能的”原因的“NACK”时，基站控制器121再次向媒体网关131发送新的时间同步控制帧。
如上所述，当实时同步控制帧或者没有被正确分析或者没有被接收到时，或者当接收到“NACK”时，或者当定时器(TTSA)结束时，用于时间同步的呼叫过程失败。然后重新启动所述时间同步过程。另外，当即使是在失败之后仍然需要时间同步时，再次尝试所述呼叫处理过程。
如能够从前述看到的，根据本发明所提供的系统和方法，能够同步基站控制器和媒体网关，从而可以在没有延迟的情况下有效地发送所述发送/接收数据。
已经结合最实际的考虑和最佳实施例描述了本发明，但是，应当理解，本发明并不局限于所披露的最佳实施例和附图，相反，它试图覆盖所附权利要求的精神和范围内的各种修改和变化。

Claims (28)

1.一种用于在移动通信系统中同步在数字语音信号的数据帧的发送/接收过程中的延迟的发送/接收时间的方法，所述移动通信系统包括媒体网关和基站控制器，所述媒体网关包括用于将模拟语音信号和编码的数字语音信号彼此相互转换的转移编码器，所述基站控制器向/从所述媒体网关发送/接收该数字语音信号，所述方法包括下述步骤：
从所述基站控制器向所述媒体网关发送正向延迟的信息和从移动站接收的该数字语音信号的反向数据帧；
当所述媒体网关从被叫方接收语音信号的正向数据帧时，从所述媒体网关向所述基站控制器发送反向延迟的信息；和
在所述基站控制器和所述媒体网关中分别接收所述正向延迟和反向延迟的信息，并执行关于所述同步的控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述正向延迟的信息被设置为使用从所述媒体网关接收的所述数字语音信号的所述正向数据帧的期望到达时间和实际到达时间所计算的差值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反向延迟的信息被设置为使用从所述基站控制器接收的所述数字语音信号的所述反向数据帧的期望到达时间与实际到达时间所计算的差值。
4.一种用于在移动通信系统中通过基站控制器同步在数字语音信号的正向数据帧的发送/接收过程中的发送/接收时间的延迟的方法，所述移动通信系统包括媒体网关和基站控制器，所述媒体网关包括用于将模拟语音信号与编码的数字语音信号彼此相互转换的转移编码器，所述基站控制器向/从所述媒体网关发送/接收该数字语音信号，所述方法包括下述步骤：
检查从所述媒体网关接收的所述数字语音信号的正向数据帧是否同步；
当所述正向数据帧不同步时，指定正向延迟的信息，并且将所指定的正向延迟消息以及从移动站接收的该语音信号的反向数据帧通知给所述媒体网关；
当对于依次接收的所述正向数据帧没有建立同步时，向所述媒体网关请求时间同步；
根据所请求的时间同步接收由所述媒体网关调节的发送定时的信息；和
使用所述发送定时信息来同步所述正向数据帧，并将该正向数据帧发送给所述移动站。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述正向延迟的信息被设置为使用从所述媒体网关所接收的所述数字语音信号的所述正向数据帧的期望到达时间和实际到达时间所计算的差值。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，在向所述媒体网关请求时间同步的步骤中，所述基站控制器在预定的时间周期内以反向帧消息指定所述反向数据帧的请求同步信息，并将所述反向帧消息与预定帧协议的发送帧一起发送。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述反向帧消息被经过接口发送，并且经过该接口发送所述数字语音信号的数据帧，所述反向帧消息包括有包括时间同步和时间延迟的信息元素的反向层-3数据信息。
8.根据权利要求4所述的方法，其中，在向所述媒体网关请求时间同步的步骤中，所述基站控制器在预定的时间周期内以反向帧消息指定所述反向数据帧的请求同步的信息，并与预定帧协议的发送帧分离地发送所述反向帧消息。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述反向帧消息被经过与第一接口分开建立的第二接口发送，并且经过该第二接口发送所述数字语音信号的数据帧，所述反向帧消息包括时间同步信息和移动站识别号的信息。
10.一种在移动通信系统中用于通过媒体网关同步在数字语音信号的反向数据帧的发送/接收中的延迟的发送/接收时间的方法，所述移动通信系统包括所述媒体网关和基站控制器，所述媒体网关包括用于将模拟语音信号与编码的数字语音信号相互转换的转移编码器，所述基站控制器向/从所述媒体网关发送/接收该数字语音信号，所述方法包括下述步骤：
检查从所述基站控制器接收的所述数字语音信号的反向数据帧是否同步；
当所述反向数据帧不同步时指定反向延迟的信息，并将所指定的反向延迟信息和数字语音信号的正向数据帧通知给所述基站控制器；
当对于依次接收的所述反向数据帧没有建立同步时，从所述基站控制器接收同步请求；
根据所述同步请求调节所述反向数据帧的发送定时，并将调节后的信息发送给所述基站控制器；和
接收根据来自所述基站控制器的调节后的发送定时信息同步的所述反向数据帧。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述反向延迟的信息被设置为使用从所述基站控制器接收的所述数字语音信号的所述反向数据帧的期望到达时间与实际到达时间所计算的差值。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，在从所述基站控制器接收同步请求的步骤中，所述媒体网关从所述基站控制器一起接收预定帧协议的发送帧和反向帧消息，其中，所述基站控制器以反向帧消息指定在预定时间周期内所述反向数据帧的请求同步的信息。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述反向帧消息经过接口被发送，经过该接口还发送所述数字语音信号的所述数据帧，所述反向帧消息包括有包括时间同步和时间延迟的信息元素的反向层-3数据信息。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，在从所述基站控制器接收同步请求的步骤中，所述媒体网关与预定帧协议的发送帧分离地接收反向帧消息，其中，所述基站控制器以所述反向帧消息指定预定时间周期内所述反向数据帧的请求同步的信息。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述反向帧消息经过与第一接口分离建立的第二接口被发送，经过该第二接口还发送所述数字语音信号的数据帧，所述反向帧消息包括时间同步信息和移动站识别号的信息。
16.一种在移动通信系统中用于同步在数字语音信号的数据帧的发送/接收过程中的延迟的发送/接收时间的系统，所述移动通信系统包括媒体网关和基站控制器，所述媒体网关包括用于将模拟语音信号和编码的数字语音信号彼此相互转换的移编码器，所述基站控制器向/从所述媒体网关发送/接收该数字语音信号，所述系统包括：
基站控制器，用于将正向延迟的信息和从移动站接收的该数字语音信号的反向数据帧发送给所述媒体网关，接收所述正向延迟和所述反向延迟的信息，并执行关于同步的控制；和
媒体网关，用于当所述媒体网关从被叫方接收语音信号的正向数据帧时，向所述基站控制器发送反向延迟的信息，接收所述正向延迟和所述反向延迟的信息，并执行关于所述同步的控制。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述正向延迟的信息被设置为使用从所述媒体网关接收的所述数字语音信号的所述正向数据帧的期望到达时间和实际到达时间所计算的差值。
18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述反向延迟的信息被设置为使用从所述基站控制器接收的所述数字语音信号的期望到达时间和实际到达时间所计算的差值。
19.根据权利要求16所述的系统，其中，所述基站控制器检查从所述媒体网关接收的所述数字语音信号的正向数据帧是否同步，当对于依次接收的所述正向数据帧没有建立同步时，向所述媒体网关请求时间同步，根据所述时间同步请求接收由所述媒体网关调节的发送定时的信息，同步所述正向数据帧，并且将所述正向数据帧发送给所述移动站。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，当所述基站控制器向所述媒体网关请求时间同步时，所述基站控制器在预定的时间周期内以反向帧消息指定所述反向数据帧的请求同步的信息，并将预定帧协议的发送帧与所述反向帧消息一起发送。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述反向帧消息被经过接口发送，经过该接口还发送所述数字语音信号的数据帧，所述反向帧消息包括有包括时间同步和时间延迟的信息元素的反向层-3数据信息。
22.根据权利要求19所述的系统，其中，当所述基站控制器向所述媒体网关请求时间同步时，所述基站控制器在预定的时间周期内以反向帧消息指定所述反向数据帧的请求同步的信息，并且与预定帧协议的发送帧分离地发送所述反向帧消息。
23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述反向帧消息被经过与第一接口分开建立的第二接口发送，经过该第二接口还发送所述数字语音信号的数据帧，所述反向帧消息包括时间同步信息和移动站识别号的信息。
24.根据权利要求16所述的系统，其中，所述媒体网关检查从所述基站控制器接收的所述数字语音信号的反向数据帧是否同步，当对于依次接收的所述反向数据帧没有建立同步时，从所述基站控制器接收同步请求，根据所述同步请求调节所述反向数据帧的发送定时，将经调节的信息发送给所述基站控制器，并接收根据来自所述基站控制器的经调节的发送定时信息所同步的所述反向数据帧。
25.根据权利要求24所述的系统，当所述媒体网关从所述基站控制器接收同步请求时，所述媒体网关从所述基站控制器一起接收反向帧消息和预定帧协议的发送帧，其中，所述基站控制器以反向帧消息在预定的时间周期内指定所述反向数据帧的请求同步的信息。
26.根据权利要求25所述的系统，其中，所述反向帧消息被经过接口发送，经过该接口还发送所述数字语音信号的数据帧，所述反向帧消息包括有包括时间同步和时间延迟的信息元素的反向层-3数据信息。
27.根据权利要求24所述的系统，其中，当所述媒体网关从所述基站控制器接收同步请求时，所述媒体网关与预定帧协议的发送帧分离地接收反向帧消息，其中，所述基站控制器在预定的时间周期内以反向帧指定所述反向数据帧的请求同步的信息。
28.根据权利要求27所述的系统，其中，所述反向帧消息被经过与第一接口分离建立的第二接口发送，经过所述第二接口还发送所述数字语音信号的数据帧，所述反向帧消息包括时间同步信息和移动站识别号的信息。
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