CN101015222A

CN101015222A - Ims系统中多媒体业务的动态速率控制系统及方法

Info

Publication number: CN101015222A
Application number: CNA2004800439348A
Authority: CN
Inventors: 刘晟; 赵柏峻; 林正显
Original assignee: UTStarcom Telecom Co Ltd
Current assignee: UT Sidakang (China) Co., Ltd.
Priority date: 2004-09-06
Filing date: 2004-09-06
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2024-09-06
Also published as: WO2006026889A1; CN101015222B

Abstract

本发明公开了一种在通信系统中对会话类型多媒体业务进行动态速率控制的方法和装置，以及应用该方法和装置的通信系统。根据本发明在多媒体会话建立阶段，主被叫方通过端到端信令协商确定一个媒体编码集合；主被叫方以初始速率开始多媒体会话的用户数据传送；在多媒体会话期间，主被叫方所属无线接入网中的通信设备不断对其无线资源状况进行监视，并由此作出调整媒体编码速率的决定；作出媒体编码速率调整决定的所述通信设备和对端通信设备通过媒体编码速率控制信息进行协商，其中所述媒体编码速率控制信息由媒体分组数据流携带传送。本发明有效优化了系统无线资源的使用，提高了系统容量和覆盖等无线性能。

Description

IMS系统中多媒体业务的动态速率控制系统及方法技术领域

本发明涉及移动通信系统中 IP 多媒体子系统（IMS )分组业务传输技术，特别涉及一种对 IMS 系统中会话类型多媒体业务进行动态速率控制从而优化无线资源的系统和方法。

技术背景

在数字移动通信系统中，语音、图象及视频等业务源需要通过采样、量化及压缩等操作编码为一定速率的码流进行传输，为了适应移动通信系统变化的无线信道环境，一种较好的方式是采用自适应多速率的信源编码技术，如第三代移动通信系统（3G )中就采用了 AMR (自适应多速率）语音编解码技术。其中， AMR语音采用 8kHz采样速率，提供了从 4. 75kbps到 12. 2kbps共 8种速率选择；在 3GPP (第三代合作项目）的 UMTS (通用移动通信系统）系统 Release5 中，又进一步引入了 AMR-WB (自适应多速率宽带）语音编解码器，其采用 16kHz采样速率，提供了从 6. 60kbps到 23. 85kbps共 9种速率选择。自适应多速率编解码技术为在业务质量和无线网络容量与覆盖之间取得最佳的平衡提供了灵活的选择。以 AMR语音为例，较高速率的 AMR语音可以提供较好的语音质量，但是无线覆盖和系统容量较差，而较低速率的 AMR语音尽管语音质量不如较高速率的 AMR语音，但能提供更好的无线覆盖和较大的系统容量。

专利号为 W0 01/03448 A2的 PCT专利 "Method for Select ion of Codec Method" , 以及 3GPP的技术 4艮告 "TS25. 922, Radio resource management s trategies " 均涉及了 UMTS (通用移动通信系统）系统中的 AMR语音动态速率选择与控制问题。根据已有技术， AMR语音动态速率选择主要由无线接入网负责，其中，由无线接入网中无线资源管理（RRM ) 功能负责根据空中接口的无线资源状况，对 AMR语音速率的动态改变作出判断，从而触发 AMR语音速率的调整。以码分多址 ( CDMA ) 系统为例， AMR 语音动态速率选择所依据的无线资源状况主要是空中接口的负载，在下行方向，负载主要取决于基站报告的下行发射总功率，在上行方向，负载则主要取决于基站测量的上行总的干扰电平。以 UMTS系统为例，无线接入网由 Node B (节点 B )与 RNC (无线网络控制器）组成， RRM功能主要在 RNC中完成。对于电路交换（CS ) AMR语音，首先由 RNC根据空中接口负载状况作出 AMR速率动态调整的决定，然后 RNC通过一定的控制信令通知用户设备 ( UE )和核心网 ( CN ) 进行相应的 AMR速率调整。其中， RNC与 CN之间的 AMR速率控制是通过 Iu-CS接口用户面协议 Iu-UP带内控制信令完成的，即在上行方向由 RNC向 CN发送 "Rate Control" 速率控制帧，在下行方向则由 CN向 RNC发送 "Rate Control" 速率控制帧，该速率控制帧包含了发起方所允许的最大 AMR速率。 RNC与 UE之间的 AMR速率控制是通过空中接口完成的， MC 对上行方向 AMR速率的控制是通过带外控制信令 RRC (无线资源控制）消息（典型地采用 "Transport Format Combinat ion Control" 消息）实现的，即通过限定 UE 所允许采用的上行链路传输格式组合（TFC ) , 隐含地通知 UE可采用的 AMR速率；而对下行方向 AMR速率的控制不需要信令控制，而是直接按新的 AMR 速率发送下行数据帧， UE根据接收的数据帧的 TFC获知相应数据帧的 AMR速率。

另一方面，移动通信系统逐渐向基于全 IP的网络结构演进，如 UMTS 系统到目前为止已发展了四个版本，即 Release 99 , Release 4 , Releas e 5和 Release 6。在 Release 5中， UMTS核心网在原有的电路交换（ CS ) 域和分组交换（PS ) 域的基础上，引入了一个新的域即 IP 多媒体子系统（IMS )域。 IMS 是采用 IP应用级信令 SIP (会话发起协议）实现 IP 多媒体会话呼叫控制的提供包括 VoIP 在内的多媒体业务的网络，其核心是功能上相当于 SIP 服务器的称为呼叫状态控制功能 ( CSCF ) 的网元，它利用 PS域核心网提供 IP多媒体业务相关的控制信令和用户数据分组的承载。

图 1 所示的现有技术的 UMTS 网络，主要包括 UMTS 无线接入网 ( UTRAN ) 、 GPRS分组数据网与 IMS三个部分，其中 UTRAN由 Node B (节点 B ) 与 RNC (无线网絡控制器）组成， GPRS分组数据网由 SGSN (服务 GPRS 支持节点）和 GGSN (网关 GPRS 支持节点）组成。 UE通过空中接口即 Uu接口与 UTRAN相连， UTRAN通过 Iu- PS接口与 SGSN 相连， SGSN和 GGSN之间的接口为 Gn接口， GGSN与外部分组数据网的接口为 Gi接口，由于 IMS采用 IP应用级信令 SIP实现 IP多媒体会话呼叫控制，因此 IMS与 GGSN之间也通过 Gi接口相连。

才艮据 3GPP规范 TS23. 228和 TS24. 228 , 多媒体会话中包括所采用的媒体编码模式在内的媒体特性是在 IMS 多媒体会话初始建立或重配过程中，通过由 IMS控制的端到端 SIP信令协商完成的。但是，在该协商过程中所确定的媒体编码模式实际上只是参与会话的 UE 及网络所支持的媒体编码集合，而并没有考虑无线接入网中无线资源动态变化的影响。如前所述，在多媒体会话过程中，采用媒体编码速率的动态控制将有利于无线性能的优化，尽管现有 IMS规范也允许主叫或被叫端 UE 通过 SIP 信令对媒体编码速率进行再协商以更改当前的媒体编码速率，但是，采用这种方式实现媒体编码速率的动态控制存在以下问题：

多媒体会话过程中媒体编码速率的改变是主要为了实现无线资源的优化，即作为一种负载控制的方式而实施的，媒体编码速率的动态选择应主要由无线接入网负责完成，因此，采用该方式进行媒体编码速率的控制需要作出速率调整决定的某方 UE 所在的无线接入网通过空中接口通知其所控制的 UE, 再由该 UE通过 UE端到端 SIP信令将速率改变请求通知对端 UE，由于对端 ϋΕ 并不是其所在无线接入网媒体编码速率动态选择的控制者，因此其需要通过空中接口将所述媒体编码速率调整的请求转发至所在无线接入网，再由其所在无线接入网才艮据自身无线资源状况作出相应的判断。因此，该方式中 UE端到端 SIP 信令仅仅作为两端无线接入网媒体编码速率控制的传输通道，这与 SIP 协议本身实现端到端控制的基本原则是不相符的；

通过该方式需要较长的控制响应时间，难以实现针对无线资源变化的自适应快速控制；

实现媒体编码速率动态控制的目的主要是为了进行负载控制，然而，在多媒体会话进行的同时传送大量的 SIP信令需要消耗额外的无线资源，因此不能起到有效的负载控制作用，甚至反而会加重空中接口的负荷；

才艮据 3GPP规范 TS23. 228和 TS24. 228 , UE通过 SIP信令对媒体编码速率进行再协商来更改当前的媒体编码速率采用的是先停止采用旧编码方式的相应媒体的用户数据分组的发送，等待 UE 端到端 SIP信令交互完成媒体编码速率的再协商后，才启动采用新的编码方式的相应媒体的用户数据分组的发送。由于 IMS会话类型业务的实时性要求很高，而上述 SIP信令交互过程需要较长的时间，因此，采用现有技术将造成媒体数据流较长时间的中断，从而对用户的服务质量造成较大的影响。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种有效的在 IMS 多媒体会话过程中实现媒体编码速率动态控制的信令方法及系统，从而有效优化系统无线资源的使用，提高系统容量和覆盖等无线性能。

如前所述，在多媒体会话过程中，通过 UE 端到端 SIP 信令实现媒体编码速率的控制存在诸多问题，因此，本发明的基本思想是实现主被叫方 UE 所属的 RNC之间直接的速率协商，这样，端到端 SIP信令仅负责在 IMS 多媒体会话初始建立或重配过程中确定主被叫方 UE 及 IMS所支持的媒体编码集合，而由 RNC负责在多媒体会话过程中根据无线资源的变化动态地改变媒体编码速率。

为了实现主被叫方 UE 所属的 RNC 之间直接的速率协商，需要在网络侧建立主被叫方 UE 所属的 RNC之间的媒体编码速率控制信息通道。如上所述，由于 IMS 会话类型多媒体业务 RTP/RTCP 分组均需经过外部 IP网络进行路由，即所有的 PLMN网络协议层如 GTP-U等均在 GGS 处被终结，因此不能通过在用户数据 IP 分组外附加额外的协议层来实现 RNC 之间的媒体编码速率控制；同时，用户数据 IP分组经过外部 IP网络进行路由使得主叫或被叫方 UE所属的 RNC或 SGSN/GGSN 无法获知对端 UE所属的 RNC或 SGSN/GGSN, 另外， ϋΕ的移动性也使得其所连接的 RNC/SGSN/GGSN在通信过程中也是不断变化的，因此不能通过建立主被叫方 UE所属的 RNC之间的在 PLMN网内的直接或间接的连接或路由来传递 C之间的媒体编码速率控制信息。

为此，本发明提出利用用户 IP 分组数据流本身携带相应的 MC 之间的媒体编码速率控制信息，从而实现多媒体会话过程中 RNC根据无线资源的变化对媒体编码速率的进行自适应的控制。

根据本发明的一个方面，一种在通信系统中对会话类型多媒体业务进行动态速率控制的方法，包括：在多媒体会话建立阶段，主被叫方通过端到端信令协商确定一个媒体编码集合；主被叫方以初始速率开始多媒体会话的用户数据传送；在多媒体会话期间，主被叫方所属无线接入网中的通信设备不断对其无线资源状况进行监视，并由此作出调整媒体编码速率的决定；作出媒体编码速率调整决定的所述通信设备和对端通信设备通过媒体编码速率控制信息进行体编码速率的协商。

根据本发明的一个实施例，其中媒体编码速率控制信息由用户媒体数据分组流携带传送。

根据本发明的一个实施例，其中媒体编码速率控制信息由实时数据传输分组的头部扩展携带传送。

根据本发明的又一个实施例，通过在媒体用户数据分組流中插入至少一个创建的 "过期" 的实时数据传输分组来传送所述媒体编码速率控制信息。

根据本发明的再一个实施例，通过利用所述插入的 "过期" 实时数据传输分组的扩展头部来传送所述媒体编码速率控制信息。

根据本发明的另一个方面，一种对会话类型多媒体业务进行动态速率控制的装置，包括媒体速率调整判断单元，用于根据无线资源状况作出媒体编码速率调整的决定；媒体编码速率控制信息发送单元，用于将所述媒体速率调整判断单元产生的媒体编码速率控制信息承载在用户媒体数据分组流中进行传送；媒体编码速率控制信息接收单元，用于接收用户媒体数据分组流，并从其中提取出承载的媒体编码速率控制信息，送往所述媒体速率调整判断单元进行处理，同时恢复出原用户媒体数据流进行传送。

根据本发明的再一个方面，一种对会话类型多媒体业务进行动态速率控制的通信系统，所述通信系统包括多个与无线接入网 UTMN相连接的移动通信设备、分组数据网、 IMS网络和 IP网络，其中所述无线接入网包括基站和动态速率控制装置，所述动态速率控制装置包括媒体速率调整判断单元，用于根据无线资源状况作出媒体编码速率调整的决定；媒体编码速率控制信息发送单元，用于将媒体速率调整判断单元产生的媒体编码速率控制信息承载在用户媒体数据分组流中进行传送；媒体编码速率控制信息接收单元，用于接收用户媒体数据分组流，并从其中提取出承载的媒体编码速率控制信息，恢复出原用户分组数据流进行传送，同时将提取出的媒体编码速率控制信息送往所述媒体速率调整判断单元进行处理。附图描述

图 1是表示通用移动通信系统结构的框图；

图 2是 3GPP规范 TS26. 236所给出的 IMS会话类型多媒体业务用户面协议的示意图；

图 3是主被叫方均为 PLMN移动用户时， IMS会话类型多媒体业务数据分组的路由示意图；

图 4 示意表示了 IMS 多媒体会话中主叫或被叫方用户 IP数据分组所途经的网络节点的用户面协议栈；

图 5给出了 RTP头部各字段的结构；

图 6所示为 UDP头部结构；

图 7所示为 IPv4/IPv6的头部结构；

图 8示意表示了采用 RTP头部扩展携带 RNC之间的媒体编码速率控制信息的实现过程；

图 9示意表示了采用插入 "过期" 的 RTP分组携带 MC之间的媒体编码速率控制信息的实现过程；

图 10 示意表示了本发明一个实施例的 IMS 系统中会话类型多媒体业务动态速率控制过程；

图 11 示意表示了实现本发明的 IMS 系统中会话类型多媒体业务动态速率控制的系统；

图 12 示意表示了 IMS 系统中会话类型多媒体业务动态速率控制装置。

具体实施例详细描述

下面结合附图详细描述本发明的具体实施例。由于基于空中接口的无线资源状况作出媒体编码速率调整的决定与现有技术相同，即由无线接入网中的 MC/BSC 中的 RRM功能单元负责完成，因此以下主要描述如何实现 RNC之间媒体编码速率控制信息的传输。

图 11 表示了根据本发明实现 IMS 系统中会话类型多媒体业务动态速率控制的系统，主要包括无线接入网（UTRAN )、分组数据网、 S 网络和 IP网络。其中无线接入网由基站与 RNC无线网络控制器和 BSC 基站控制器组成，在 UMTS系统中，分组数据网由 SGSN (服务 GPRS支持节点）和 GGSN (网关 GPRS支持节点）组成。

图 2所示为 3GPP规范 TS26. 236所给出的 IMS会话类型多媒体业务用户面协议，可以看到，媒体数据由 RTP (实时传输协议）承载，其中 RTP 净荷包括净荷格式部分和媒体数据部分，除了承载媒体数据的 RTP分组外，用户数据分组还包括 RTCP (实时传输控制协议）控制分组， RTCP 起到周期性地传送媒体传输质量参数等信息的作用。 RTP/RTCP均运行在 UDP (用户数据报协议） /IP之上并使用不同的 UDP 端口。关于 RTP和 RTCP的详细描述，可以参考 IETF的文献 RFC1889。

图 3所示为主被叫方均为 PLMN移动用户时 IMS会话类型多媒体业务数据分组的路由示意图，可以看到，多媒体业务 RTP/RTCP 分组均需经过外部 IP网络进行路由。

图 4则给出了 IMS 多媒体会话中主叫或被叫方用户 IP数据分组所途经的网络节点的用户面协议栈，其中，在 Uu接口的用户面协议包括 PDCP (分组数据汇聚协议）、 RLC (无线链路控制）、 MAC (媒体接入控制）和物理层，而在 Iu-PS接口处，用户 IP数据分组通过 GTP-U (用户面 GPRS 隧道协议）通道进行传输，而 GTP- U本身又由 UDP/IP 承载，但这里的 IP 网络是 PLMN 内部传输网络。 GTP- U是分段建立和维护的，其中， SGSN终结与 RNC的 GTP- ϋ隧道而与 GGSN建立新的 GTP-ϋ 隧道， GGSN则终结与 SGSN的 GTP-U隧道，并将用户 IP数据分组路由到外部 IP网络。

图 5给出了 RTP头部各字段的结构，各个字段的详细定义和用法可以参考 IETF 规范 " RFC1889, RTP: A Transport Protocol for Real-Time Appl icat ions" ，与本发明主要相关的是 X (头部扩展指示位），通常情况下 RTP 头部不包含展头部， X设置为 0, 若使用扩展头部，则 X设置为 1，即指示 SSRC (无 CSRC即 CC字段为 0 )或 CSRC之后为 RTP扩展头部。 ¾1据 RFC1889扩展头部为用户特殊定义的部分，为了保证系统互操作性，对包含扩展头部的 RTP分组，接收方如图 5 所示， RTP扩展头部由扩展头部 Prof i le, 扩展头部长度及头部扩展段组成，其中，扩展头部 Prof i le用于标识和区分特定的扩展头部，扩展头部长度为以 32位字为单位的头部扩展段的长度。

图 6所示为 UDP头部结构，与本发明主要相关的是 UDP长度和 UDP 校验和字段，其中 UDP长度为以字节为单位的包括 UDP头部在内的整个 UDP分组长度， UDP校验和则是针对整个 IP分组进行计算的，若 UDP 校验和字段为零，则表示发送端未产生 UDP 校验和；图 7 所示为 IPv4/IPv6 的头部结构，与本发明主要相关的是 IPv4 中的 IP分组总长度字段和 IP头校验和字段，以及 IPv6中的净荷长度字段，其中 IPv4 中的 IP分组总长度为以字节为单位的包括 IP头部在内的整个 IP分组的长度， IPv4中的 IP头校验和字段是仅仅针对 IP分组头进行计算的， IPv6中的净荷长度则为除去 IP头部的 IP分组净荷部分的长度。

图 12 则给出了 IMS 系统中实现会话类型多媒体业务动态速率控制的装置的详细结构。如前所述，本发明所提出的 IMS 系统中会话类型多媒体业务动态速率控制主要由 RNC/BSC 实现，因此，需要在现有 RNC/BSC结构的基础上作出改进，如图 12所示。其中， RNC/BSC的 RRM 功能部分包括媒体速率调整判断单元，用于根据无线资源状况作出媒体编码速率调整的决定，包括主动发起媒体编码速率调整的请求，或者对对端提出的媒体编码速率调整的请求进行判断，典型地，对 CDMA 系统所述无线资源状况主要是空中接口的负载，即在下行方向，负载主要取决于基站报告的下行发射总功率，在上行方向，负载则主要取决于基站测量的上行总的干扰电平。如图 12 所示，所述装置还包括媒体编码速率控制信息发送单元，以及媒体编码速率控制信息接收单元，其中，媒体编码速率控制信息发送单元负责接收来自 PDCP 的上行用户媒体数据分组流，将媒体速率调整判断单元产生的媒体速率调整请求等媒体编码速率控制信息承载在上行用户媒体数据分组流中，并送往上行 GTP- ϋ 处理实体；媒体编码速率控制信息接收单元负责接收来自 GTP-U 的下行用户媒体数据分组流，并从其中提取出来自对端 RNC 的承载在用户媒体数据分组流中的媒体编码速率控制信息，同时恢复出原用户媒体数据分组流并送往下行 PDCP 处理实体，而提取出的媒体编码速率控制信息则送往媒体速率调整判断单元进行处理，对来自对端 RNC的媒体编码速率调整请求作出确认、修改或拒绝等决定。

在图 11 所示的系统中，首先在 IMS 多媒体会话建立阶段，主被叫方 UE通过端到端应用级 SIP信令完成 IMS多媒体会话的呼叫处理，其中包括对可用的媒体编码集合的协商，并建立支持该媒体编码集合的移动通信网络中的承载通道，然后即以初始速率开始 IMS 多媒体会话的用户数据传送。在 IMS 多媒体会话期间，主被叫方 UE 所属的 RNC/BSC 不断对其无线资源状况进行监视，并由此作出调整媒体编码速率的决定；若某方所属的 MC/BSC作出媒体编码速率调整的决定，则利用在媒体分组数据流中传送的媒体编码速率控制信息，将媒体速率调整的请求发送给对端 UE所属的 RNC/BSC, 对端 UE所属的 RNC/BSC 则进一步根据其无线资源状况，对所述作出媒体编码速率调整决定的 RNC/BSC 的媒体编码速率调整请求作出确认、修改或拒绝的决定，并利用在媒体分组数据流中传送的媒体编码速率控制信息，将对所述 RNC/BSC 的媒体速率调整请求的确认、修改或拒绝的回答返回该 RNC/BSC, 该 RNC/BSC 则同样利用在媒体分组数据流中传送的媒体编码速率控制信息对对端 UE 所属的 RNC/BSC 的回答予以确认。最后，主被叫方 UE 所属的 RNC 各自按照上述带内媒体编码速率协商的结果完成对相应 UE的速率控制。

图 10则给出了在图 11所示的系统中采用上述 RNC之间媒体编码速率控制信息的传输方法的动态控制过程。如图 10所示，首先在 IMS 多媒体会话建立阶段，主被叫方 UE通过端到端应用级 SIP信令完成 IMS 多媒体会话的呼叫处理，其中包括对可用的媒体编码集合的协商，并由 UMTS 网络建立支持该媒体编码集合的 UMTS承载，然后即以初始速率开始 IMS多媒体会话的用户数据传送。在 IMS多媒体会话期间，主被叫方 UE 所属的 RNC 不断对其无线资源状况进行监视，并由此作出调整媒体编码速率的决定；此时，作出媒体编码速率调整决定的一方所属的 RNC_A，即采用本发明提出的媒体分组数据流带内传输 MC之间媒体编码速率控制信息的方法，将媒体速率调整的请求发送对端 UE 所属的 RNC_B; 对端 UE所属的 RNC_B则进一步根据其无线资源状况，对所述 RNC_A的媒体编码速率调整请求作出确认、修改或拒绝的决定，并采用本发明提出的方法，将对所述 MC_A的媒体速率调整请求的确认、修改或拒绝的回答返回 MC_A， MC_A则采用本发明提出的方法对 RNC_B的回答予以确认。最后，主被叫方 ϋΕ 所属的 RNC 各自按照上述带内媒体编码速率协商的结果，通过空中接口完成对 UE 的速率控制，其中， RNC对上行方向媒体编码速率的控制是通过带外控制信令 RRC消息（典型地采用 "Transport Format Combinat ion Control" 消息）实现的，而对下行方向媒体编码速率的控制不需要信令控制，而是直接按新的媒体编码速率发送下行数据帧， UE根据接收的数据帧的 TFC获知相应数据帧的媒体编码速率。 1. 利用 RTP头部扩展携带 RNC之间的媒体编码速率控制信息下面结合图 8进一步描述本发明的实施例。

在这个实施例中，若图 12 所示的某方所属的 RNC/BSC 中的媒体速率调整判断单元作出媒体编码速率调整的决定，媒体编码速率控制信息发送单元就将所产生的媒体速率调整请求等媒体编码速率控制信息承载在上行用户分组的头部扩展中，并送往上行 GTP-ϋ 处理实体；媒体编码速率控制信息接收单元则提取出来自对端 RNC 的承载在用户分组的头部扩展中的媒体编码速率控制信息，同时恢复出原用户媒体数据分组流并送往下行 PDCP 处理实体，而提取出的媒体编码速率控制信息则送往媒体速率调整判断单元进行处理，对来自对端 RNC 的媒体编码速率调整调整请求作出确认、修改或拒绝等决定。

由于实现这种采用 RTP头部扩展携带 RNC之间媒体编码速率控制信息的传输方案的系统和装置的其它部分在前面已进行了描述，这里不再赘述。下面只描述其详细流程。

如图 8 所述，在需要发送媒体编码速率控制信息的主叫方和被叫方 UE所属的 RNC 中，该 UE对应的 PDCP层协议实体按现有技术完成用户数据分组头部的解压缩等处理后，恢复出该 UE 的相应媒体对应的上行方向 RTP/UDP/IP 分组流，一旦有媒体编码速率控制信息需要传送，即从该 UE的相应媒体对应的所述 RTP流中优选地取出一个 RTP 头部 X字段为 0的分组，将该 RTP分組的 RTP头部 X字段设置为 1，并嵌入包含所述媒体编码速率控制信息的 RTP扩展头部；然后，更改该分组 UDP头部及 IP头部的相应长度字段，即将该分组 UDP头部的 UDP 长度字段，以及 IP头部的 IP分组总长度字段（ IPv4 )或净荷长度字段（ IPv6 ) 的值均在原值上增加 M，其中 M = 4x (L+1)， L为 RTP扩展头部长度字段的值；其后，若采用 IPv4则重新计算 IP头校验和字段，若该分组 UDP头部的 UDP校验和字段不为零，则重新计算增加上述 RTP 扩展头部后该分组的校验和并以此更新该字段；最后，将该内嵌媒体编码速率控制信息的 RTP分组重新按其原来的位置返回所述 RTP流，这样，所述 RTP流仍按照现有技术，被送往 GTP- ϋ层协议实体进行处理并通过 GTP-ϋ隧道送往 SGSN。

仍如图 8所示，上述 RTP/UDP/IP分组流经主被叫方 PS域核心网以及外部 IP 网络，最后被路由至对端 MC，经该 RNC的对端 UE相应媒体对应的 GTP-U层协议实体，恢复出上述 RTP/UDP/IP 分组流，对端 UE而言，即为其下行方向 RTP/UDP/IP分组。在被送往 PDCP层协议实体之前， MC将对每个 RTP分组的 RTP头部 X字段进行监视，若发现 X字段为 1 即检查其扩展头部 Prof i le, 若 Prof i le为用于本发明的特定值，即截取相应头部扩展段，并从中提取出媒体编码速率控制信息；然后去掉该 RTP分组的扩展头部，并将该分组 RTP头部 X字段设置为 0，之后重置该分组 UDP头部及 IP头部的相应长度字段即减去上述值 M，时，若采用 IPv4则重新计算 IP头校验和字段，若该分组 UDP头部的 UDP校验和字段不为零，则重新计算该分组 UDP头部 UDP 校验和并以此更新该字段；最后，将该去掉包含媒体编码速率控制信息的 RTP扩展头部的 RTP分组重新按其原来的位置返回所述 RTP流。这样，所述 RTP 流仍按照现有技术，被送往 PDCP 层协议实体进行处理并通过空中接口发送到 UE。

在上述描述中优选地采用一个 RTP分组的 RTP扩展头部来传输一个 RNC之间媒体编码速率控制信息，但是，本发明也允许每次采用多个 RTP分组的 RTP扩展头部来传输一个 RNC之间媒体编码速率控制信息，除了在发送端对消息进行分段而在接收端进行重组外，其它操作与上述过程相同。

可以看到，本发明提出的该方案适用于用户 RTP数据分组不使用 RTP 扩展头部的情况，如前所述，通常情况下一般应用均不使用 RTP 扩展头部，因此该方案可在绝大多数情况下使用，若在某些特殊情况下用户 RTP数据分组使用了 RTP扩展头部，对发送方而言，若发现用户 RTP数据分组使用了 RTP扩展头部（此时 RTP头部 X字段为 0 ) ，即放弃使用媒体编码速率控制操作，而接收方而言，由于其定义的扩展头部 Prof i le与本发明的特定值不同，因此接收方可忽略该 RTP扩展头部而不受影响。

另外，本发明提出的上述方法的一个优势是采用该方法的 RNC 能够无缝地与不支持该方法的 RNC进行互操作。即当不支持该方法的 MC 接收到采用该方法的某些 RTP 分组附加了承载媒体编码速率控制信息的 RTP扩展头部的 RTP分组数据流时，将直接通过空中接口发送给对端 UE，如前所述， RTP规范中为了保证系统互操作性，对包含扩展头部的 RTP分组，接收方若不能解释该扩展头部即忽略该扩展头部而仅对其它字段进行处理。因此，增加的 RTP扩展头部并不影响媒体数据分组端到端的传输，从而使得本发明提出的上述方法与不支持该方法的 RNC之间有良好的互操作性。

2. 利用插入 "过期" 的 RTP分组携带 MC 之间的媒体编码速率控制信息

如上所述，由于 RTP 分组只允许一个扩展头部，因此方法（1 ) 适用于用户 RTP数据分组不使用 RTP扩展头部的情况。

为此，本发明提出的另一种方法是利用在用户 RTP分组数据流中插入 "过期" 的 RTP分组来传输 RNC之间的媒体编码速率控制信息，其过程如图 9所示。

下面结合附图 9描述本发明的另一个实施例。

在这个实施例中，若图 12 所示的某方所属的 RNC/BSC 中的媒体速率调整判断单元作出媒体编码速率调整的决定，媒体编码速率控制信息发送单元就在上行用户分组数据流中产生一个 "过期" RTP分组，将所媒体速率调整请求等媒体编码速率控制信息承载在产生的 "过期" RTP 分组中，并送往上行 GTP-U 处理实体；媒体编码速率控制信息接收单元则提取出来自对端 RNC 的承载在 "过期" RTP 分组中的媒体编码速率控制信息，送往媒体速率调整判断单元进行处理，对来自对端 RNC 的媒体编码速率调整请求作出确认、修改或拒绝等决定，同时丟弃相应的 "过期" RTP分组。

由于实现这种采用 "过期" 分组携带 RNC 之间媒体编码速率控制信息的传输方案的系统和装置的其它部分在前面已进行了描述，这里不再赘述。下面只描述其详细流程。

如图 9 所示，在需要发送媒体编码速率控制信息的主叫方和被叫方 UE所属的 RNC/BSC 中，该 UE对应的 PDCP层协议实体按现有技术完成用户数据分组头部的解压缩等处理后，恢复出该 UE 的相应媒体对应的上行方向 RTP/UDP/ IP 分组流，一旦有媒体编码速率控制信息需要传送，即创建一个新的 RTP 分组（优选地净荷为零，即为只有 RTP/UDP/ IP头的空分组），其 UDP/ IP头部的所有静态字段与当前 RTP 用户数据分组的相应字段相同，而其 RTP头部 X字段为 1 , 相应 RTP 扩展头部承载媒体编码速率控制信息， RTP 头部所有静态字段则与当前 RTP 用户数据分组相同。其中，所述静态字段包括： RTP 头部的 V (版本）、 P (填充指示）、 CC ( CSRC 计数）、 M (标识位）、 PT (净荷类型）、时戳、同步源标识及分信源标识字段； UDP 头部的源端口与目的端口字段； IPv4 头部的版本、 IP 头长度、业务类型、标识符、生存期、协议、 IP 源地址、 IP 目的地址、 IP 选项及填充字段（段偏移字段设置为零，标志字段设置为无分段）； IPv6 头部的版本、业务类型、流标签、下个头部、最大跳数、 IP源地址及 IP目的地址字段。

然后，在 RTP 头部的序号字段填入 "过期" 的数值，即该值取为 (^ - O mod 2¹⁶，其中，符号 mod表示取模， S为该 RTP用户分组数据流中的当前 RTP分组的序号， K为预定的值，该值应远远大于 RTP分组数据流因主被叫方 UE 端到端传输延时抖动而造成的接收端 RTP 分组序号变化值；之后，生成 UDP及 IP 头部的相应长度字段，包括 UDP 头部的 UDP长度字段、 IP头部的 IP分组总长度字段（IPv4 )或净荷长度字段（IPv6 ) ，另外，若采用 IPv4则重新计算 IP头校验和字段，若用户数据分组使用了 UDP校验和，即用户数据分组 UDP头部的 UDP 校验和字段不为零，则生成 UDP 校验和字段，最后，将该 "插入" 的 TP分组插入当前用户 RTP分组数据流。随后，所述 RTP流仍按照现有技术，被送往 GTP- U 层协议实体进行处理并通过 GTP- U 隧道送往 SGSN。

仍如图 9所示，上述 RTP/UDP/IP分组流经主被叫方 PS域核心网以及外部 IP 网络，最后被路由至对端 MC，经该 RNC的对端 ϋΕ相应媒体对应的 GTP- U层协议实体，恢复出上述 RTP/UDP/IP 分组流，对端 UE而言，即为其下行方向 RTP/UDP/IP分组。在被送往 PDCP层协议实体之前，对每个 RTP分组的 RTP头部序号字段进行监视，若某 RTP 分组的 RTP序号显示该 RTP分组为已经 "过期" 的分组，即该 RTP分组的 RTP序号表明该分组的实际顺序应为远在当前 RTP分組流的分组之前（大约超前 K或更多的分组），则对该分组的 RTP头部 X字段作进一步的检查，若该 RTP分组 X字段为 1，则查其扩展头部 Prof i le, 若 Prof i le 为用于本发明的特定值，即截取相应的头部扩展段，并从中提取出媒体编码速率控制信息，然后将该 RTP分组从该 RTP流中丟弃。这样，将该丟弃了 "过期" 分组的 RTP 流仍按照现有技术，送往 PDCP层协议实体进行处理并通过空中接口发送到 UE。

可以看到，本发明提出的该方案无论用户 RTP数据分组是否使用 RTP扩展头部均实用。实际上，即使用户 RTP数据分组使用了 RTP扩展头部，由于采用了额外 "插入" 的 RTP 分组，因此仍能利用该额外 "插入" 分组的 RTP扩展头部来承载 RNC之间媒体编码速率控制信息。

另外，除了利用额外 "插入" 分组的 RTP扩展头部来承载 RNC之间媒体编码速率控制信息外，也可以不使用额外 "插入" 分组的 RTP 扩展头部而利用其 RTP净荷部分来承载 MC之间媒体编码速率控制信息。此时，该额外 "插入" 分组的 RTP净荷部分所承载的 RNC之间媒体编码速率控制信息，优选地至少包括一个特征字段，用于标识该该额外 "插入" 分组的 RTP净荷部分所承载的 RNC之间媒体编码速率控制信息。当釆用该方式时，仍如上所述在对端 RNC 中对每个 RTP分组的 RTP头部序号字段进行监视，若某 RTP分组的 RTP序号显示该 M 分组为已经 "过期" 的分组，则对该分组 RTP 净荷部分的特征字段作进一步的检查，若特征字段为所规定的特定值，则从该分组的 RTP 净荷部分提取出媒体编码速率控制信息，并将该 RTP分组从该 RTP流中丢弃，其它操作与上述过程相同。

同样，本发明提出的上述方法能保证采用该方法的 RNC 与不支持该方法的 RNC之间具有良好的互操作性。这是因为，当不支持该方法的 RNC接收到釆用该方法而额外 "插入" 的 RTP分组时，将直接通过空中接口发送给对端 UE，而 ϋΕ的 RTP层协议实体在进行 RTP分组顺序处理的过程中，根据 RTP 协议规范，所有 "过期" 的额外 "插入" 的 RTP分组将被视为是时延超过允许门限而应丟弃的分组，从而被 UE 自动丟弃而不会对媒体数据分组端到端的传输造成影响。

Claims

权利要求

1. 一种在通信系统中对会话类型多媒体业务进行动态速率控制的方法，包括：

a. 在多媒体会话建立阶段，主被叫方通过端到端信令协商确定一个媒体编码集合；

b. 主被叫方以初始速率开始多媒体会话的用户数据传送；

c 在多媒体会话期间，主被叫方所属无线接入网中的通信设备不断对其无线资源状况进行监视，并由此作出调整媒体编码速率的决定；

d. 作出媒体编码速率调整决定的所迷通信设备和对端通信设备通过媒体编码速率控制信息进行媒体编码速率的协商。

2. 根据权利要求 1 所述的方法，其中所述媒体编码速率控制信息由用户媒体数据分组流携带传送。

3. 根据权利要求 1或 2所述的方法，其中步骤 d包括：

作出媒体编码速率调整决定的所述通信设备通过所述媒体编码速率控制信息将媒体编码速率调整的请求发送给对端通信设备；

对端通信设备对所述媒体编码速率调整请求作出确认、修改或拒绝的决定；

作出决定的所述通信设备通过所述媒体编码速率控制信息将对媒体速率调整请求的确认、修改或拒绝的回答返回所述对端通信设备；对端通信设备对所述回答予以确认。

4. 根据权利要求 1 - 3 任意之一所述的方法，其中所述媒体编码速率控制信息由实时数据传输分组的头部扩展携带传送。

5. 根据权利要求 4 所述的方法，其中选取至少一个头部扩展指示字段为零的实时数据传输分组，并将所述头部扩展指示字段设置为 1 , 将所述实时数据传输分组的扩展头部 Prof i le设置为特定值；

在所述至少一个实时数据传输分组的扩展头部嵌入所述媒体编码速率控制信息；

根据嵌入的所述媒体编码速率控制信息更新所涉及的实时数据传输分组中有关字段的内容。

6.根据权利要求 5 所述的方法，其中更新所涉及的实时数据传输分组中有关字段的内容包括，更改所述实时数据传输分组的 UDP 头部及 IP头部的相应长度字段，其后，若采用 IPv4则重新计算 IP头校验和字段，若所述分组 UDP头部的 UDP校验和字段不为零，则重新计算并更新所述分组的校验和字段。

7. 根据权利要求 6所述的方法，其中

对每个实时数据传输分组的头部扩展指示字段进行监视；若发现所述头部扩展指示字段为 1 的所述实时数据传输分组，就检查其扩展头部 Prof i le:

若 Prof i le 为所述特定值，就截取相应头部扩展段，并从中提取出媒体编码速率控制信息；

根据所述提取出的媒体编码速率控制信息，恢复所涉及的实时数据传输分组中有关字段的内容；

将去掉包含媒体编码速率控制信息的扩展头部的实时数据传输分组重新按其原来的位置返回所述用户媒体数据分组流中；

若 Prof i le不是所述设置的特定值，就忽略所述扩展头部。

8. 根据权利要求 7 所述的方法，如果所述通信设备发现头部扩展指示字段为 1 的实时数据传输分组后不能解释所述扩展头部，则忽略所述扩展头部。

9. 根据权利要求 4 - 8 任意之一所述的方法，其中所述实时数据传输分组是 RTP分组，所述头部扩展指示字段是 X字段。

10. 根据权利要求 1 - 9 任意之一所述的方法，其中所述无线接入网中的通信课备是 RNC设备或 BSC设备。

11. 根据权利要求 1 - 10任意之一所述的方法，其中所述多媒体业务为多媒体子系统 IMS业务。

12. 根据权利要求 1 - 3 任意之一所述的方法，其中通过在用户媒体数据分组流中插入至少一个创建的 "过期" 的实时数据传输分组来传送所述媒体编码速率控制信息。

13. 根据权利要求 12 所述的方法，其中所述创建的 "过期" 实时数据传输分组为只有分组头的空分组。

14. 根据权利要求 13 所述的方法，其中创建所述 "过期" 实时数据传输分组的步骤包括，将所述实时数据传输分组头部扩展指示字段置为 1，相应扩展头部承载媒体编码速率控制信息，所述实时数据传输分组头部所有静态字段则与当前实时数据传输用户分组相同。

15. 根据权利要求 12 - 14 所述的方法，其中通过利用所述插入的 "过期" 实时数据传输分组的扩展头部来传送所述媒体编码速率控制信息。

16. 根据权利要求 15 所述的方法，其中将所述至少一个新创建的实时数据传输分组的头部扩展指示字段设置为 1,在其头部的序号字段填入 "过期" 的数值，将所述实时数据传输分组的扩展头部 Prof i le 设置为特定值；

在所述创建的实时数据传输分组的扩展头部嵌入媒体编码速率控制信息；

根据所述嵌入的媒体编码速率控制信息填写所涉及的实时数据传输分组的有关字段的内容。

17. 根据权利要求 16 所述的方法，其中在实时数据传输分组头部的序号字段填入数值 ( - ^")πι。(12 其中，符号 mod表示取模， S 为所述实时数据传输分组流中的当前分组的序号， K 为预定的值， L 为实时数据传输分组序号字段的比特长度。

18. 才艮据权利要求 17 所述的方法，其中所述预定值 K 远远大于实时数据传输分组流因主被叫方 UE 端到端传输延时抖动而造成的接收端实时数据传输分组序号变化值。

19. 根据权利要求 18 所述的方法，进一步包括生成实时数据传输分组 UDP头部的 UDP长度字段、 IP头部的 IP分组总长度字段（ IPv4 ) 或净荷长度字段（IPv6 ) ，另外，若采用 IPv4则重新计算 IP头校验和字段，若实时数据传输分组 UDP头部的 UDP校验和字段不为零，则生成 UDP校验和字段。

20. 根据权利要求 13 - 19任意之一所述的方法，其中

对每个实时数据传输分组的所述分组头部序号字段进行监视；若某实时数据传输分组的序号显示该分组为已经 "过期" 的分组，则对该分组的头部扩展指示字段作进一步的检查；

若所述头部扩展指示字段为 1 , 则检查所述实时数据传输分组的扩展头部 Prof i le, 若 Prof i le为特定值，则截取相应的头部扩展段，并从中提取出媒体编码速率控制信息，然后将所述实时数据传输分组从分组流中丢弃。

21. 根据权利要求 20 所述的方法，其中所述接入网中的通信设备接收到所述插入的 "过期" 实时数据传输分组时，将其丟弃。

22. 根据权利要求 13 所述的方法，其中所述利用在实时数据传输分组流中插入的至少一个 "过期" 的分组的净荷部分来传送媒体编码速率控制信息

23. 据权利要求 13-22 任意之一所述的方法，其中所述实时数据传输分组是 RTP分组，所述头部扩展指示字段是 X字段。

24. 根据权利要求 13-22 任意之一所述的方法，其中所述无线接入网中的通信设备是 RNC设备。

25. 根据权利要求 13 - 24 任意之一所述的方法，其中所述多媒体业务为多媒体子系统 IMS业务。

26. —种对会话类型多媒体业务进行动态速率控制的装置，包括媒体速率调整判断单元，用于根据无线资源状况作出媒体编码速率调整的决定；媒体编码速率控制信息发送单元，用于将所述媒体速率调整判断单元产生的媒体编码速率控制信息承载在用户媒体数据分组流中进行传送；媒体编码速率控制信息接收单元，用于接收用户媒体数据分组流，并从其中提取出承载的媒体编码速率控制信息，送往所述媒体速率调整判断单元进行处理，同时恢复出原用户媒体数据流进行传送。

27. 根据权利要求 26 所述的对会话类型多媒体业务进行动态速率控制的装置，其中所述媒体编码速率控制信息发送单元将媒体编码速率控制信息承载在实时数据传输分组流的分组扩展头部进行传送。

28. 根据权利要求 27 所述的对会话类型多媒体业务进行动态速率控制的装置，其中所述媒体编码速率控制信息发送单元在所述实时数据传输分组流中产生 "过期" 实时数据传输分组，用于传送所述媒体编码速率控制信息。

29. 根据权利要求 28 所述的对会话类型多媒体业务进行动态速率控制的装置，其中所述媒体编码速率控制信息被承载在所述 "过期" 实时数据传输分组的扩展头部。

30. 根据权利要求 29 所述的对会话类型多媒体业务进行动态速率控制的装置，其中所述媒体编码速率控制信息被承载在所述 "过期" 实时数据传输分组的净荷部分。

31. 根据权利要求 26 - 30 意之一所述的对会话类型多媒体业务进行动态速率控制的装置，其中所述装置是 RNC。

32. 根据权利要求 26 - 30 任意之一所述的对会话类型多媒体业务进行动态速率控制的装置，其中所述装置是 BSC。

33. 根据权利要求 26 - 32 任意之一所述的装置，其中所述实时数据传输分组是 RTP分组，所述头部扩展指示字段是 X字段。

34. 一种对会话类型多媒体业务进行动态速率控制的通信系统，所述通信系统包括多个与无线接入网 UTRAN相连接的移动通信设备、分组数据网、 IMS网络和 IP网络，其中所述无线接入网包括基站和动态速率控制装置，所述动态速率控制装置包括媒体速率调整判断单元，用于根据无线资源状况作出媒体编码速率调整的决定；媒体编码速率控制信息发送单元，用于媒体速率调整判断单元产生的媒体编码速率控制信息承载在用户媒体数据分組流中进行传送；媒体编码速率控制信息接收单元，用于接收用户媒体数据分组流，并从其中提取出承载的媒体编码速率控制信息，恢复出原用户分组数据流进行传送，同时将提取出的媒体编码速率控制信息送往所述媒体速率调整判断单元进行处理。

35. 根据权利要求 34 所述的通信系统，其中所述媒体编码速率控制信息发送单元将媒体编码速率控制信息承载在所述实时数据传输分组的扩展头部进行传送。

36. 根据权利要求 35 所述的通信系统，其中所述媒体编码速率控制信息发送单元在实时数据传输分组流中产生 "过期" 分组，用于传送所述媒体编码速率控制信息。

37. 根据权利要求 36 所述的通信系统，其中所述媒体编码速率控制信息被承载在所述 "过期" 实时数据传输分组的扩展头部。

38. 根据权利要求 37 所述的通信系统，其中所述媒体编码速率控制信息被承载在所述 "过期" 实时数据传输分组的净荷部分。

39. 根据权利要求 33 - 38 任意之一所述的通信系统，其中所述通信系统是通用移动通信系统 UMTS。

40. 根据权利要求 34 - 39 任意之一所述的通信系统，其中所述实时数据传输分组是 RTP分组，所述头部扩展指示字段是 X字段。