CN101218774B - 通过因特网协议网络的自适应移动电话语音传输 - Google Patents
通过因特网协议网络的自适应移动电话语音传输 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了通过基于数据包的网络路由的无线电路交换语音通信的编解码速率自适应。参加与远程终端的语音通信的最好具有电路交换服务的移动台(MS)传送确定初始最大语音编码速率的初始CMR，所述初始CMR作为下行链路无线电质量的函数来选择。在各个中间网络节点，一个或多个工作参数通过使用显式拥塞通知(ECN)协议来确定。在各个网络节点收到CMR时，如果工作参数不在适于使用初始最大语音编码速率通过网络来进行语音数据包传输的预定范围之内，则CMR中确定的最大语音编码速率会作为工作参数的函数来减小，然后转发到远程终端。
Description
技术领域
本发明一般涉及语音通信，特别是涉及通过因特网协议(IP)网络的移动电话语音通信的自适应传输。
背景技术
最近，因特网协议(IP)传输解决方案因其灵活性和IP技术的广泛部署而被考虑用于第三代(3G)网络。相比要求快速动态资源保留的传统IP网络，这些网络具有不同的特征，简单、低成本、严重拥塞处理及良好的扩展属性。
部署支持服务质量(QoS)的网络的主要问题在于许多应用要求相当复杂的QoS体系结构管理才能实现良好的性能。要求管理以确保网络不会因拥塞而造成丢包。主要障碍在于暂时的误管理可能会对所有经过拥塞链路的连接造成丢包和语音质量低。这是分组网络尤其是对于IP的特定的行为——异步传输模式(ATM)。另一方面，因特网使用基于性能监视的配置；如背景延迟测量和丢包，在一些情况下可视作比更传统的配置方法更简单的管理方法。在电路交换电话通过IP网络传输时，一项关键任务应用是使用传输网络。因此，性能要求和稳定性要求极高并且需要严格的性能保证。
另一个重要方面是自适应语音编码的发展；例如，自适应多速率(AMR)是对电路交换语音应用优化无线电频谱(比特率)所使用的方法。但是，AMR是也可以用于在IP网络中变化比特率的自适应语音编解码器。如果语音编解码器的比特率可以适应网络中的负载情况，对管理的要求就可以更为宽松。因此，用于电路交换语音的自适应语音编解码器组合可以简化IP网络的管理。
骨干网管理的当前解决方案基于超量配置(over-provisioning)或静态配置。超量配置导致低带宽使用率但更简单的管理。但是，所需的超量配置容限取决于许多因素：
-网络重配置时间；例如，扩展网络容量的时间。
-网络监视之间的时间。如果较频繁地监视网络，可以较早发现可能的过载情况，如果较不频繁地监视网络，容限必须较高。
-大量通话事件的可能性和保证。在特定事件(事故、足球运动等)期间，业务矩阵将与平常不同。
另一个解决方案基于静态配置。配置基于静态配置文件，下载到媒体网关(MGW)中。MGW通过在MGW可能生成超过根据配置文件所允许的业务时阻止通话来限制业务。但是，静态配置具有以下缺点：
-MGW中配置文件管理的资源要求。每次网络配置更改，一些配置文件必须更改。这会造成管理负担。
-配置文件对网络拓扑的依存性。如果拓扑更改，配置文件也会更改。
-静态配置文件不对网络中的暂时更改如链路和节点故障的事实产生反应。
自适应要方便的多，因为一般来讲，网络应该适应各种情形而不需要预配置的知识。如果使用多服务网络，一些业务可能会自适应，而其它的不会自适应，这一特性仅可应用于自适应业务。因此，我们可以为不同的业务类型使用不同的业务类别，如不同的逐跳(per-hop)行为(PHB:s)。
图1示出网络电话(VoIP)(协议栈在终端系统中)的典型实现。这个提议在因特网工程任务组(IETF)中广为人知，用以解决因特网的VoIP。但是，已经开发了一种名为数据报拥塞控制协议(DCCP)的新协议(RFC 4340)。对于传输媒体流，DCCP是面向连接的不可靠协议。该协议还包括允许IP网络适应网络中负载情况的拥塞控制。
另一要素是IETF已经开发了一种协议，显式拥塞通知(ECN)，用于网络报告拥塞。该协议在IP报头中实现为两个位(与区分服务一样)。网络中的路由器在网络高负载(由于网络中的大缓冲器)期间设置这些位；参见IETF请求注解(RFC)3168，“The Addition of ExplicitCongestion Notification(ECN)to IP”(2001年9月)，通过引用结合到本文中。ECN协议可用于在网络中遇到大缓冲器或被限制带宽时通过在导致媒体流丢包之前设置ECN比特来传达拥塞情况，从而避免导致媒体流丢包。
DCCP协议是用于数据报的一种传输协议，如用户数据报协议(UDP)服务。与UDP的主要不同在于DCCP包含传输控制协议(TCP)之类的拥塞控制。如果TCP发现丢包(或标记ECN的数据包)，TCP协议会降低其发包率。UDP不会进行此类动作。UDP来源可以继续发送数据包而不对拥塞做出反应。DCCP控制提供类似UDP的不可靠服务，但是会对丢失和ECN标记的数据包作出反应并且降低其发包率。然后，主机中的DCCP协议会适应网络中的拥塞情况。
图2示出DCCP和ECN的使用。每个DCCP连接在两台主机之间运行。DCCP连接是双向的：数据可从任一端点到另一端点。这表示数据和确认可同时在两个方向上流动。确认框架让发送方知道多少数据已丢失，从而避免不公平地使网络拥塞。在使用区分服务时，区分服务备注(diff.serv remarking)会以类似方式表明拥塞。
DCCP中的拥塞控制类似于TCP的拥塞控制。发送方维持拥塞窗口并且发送数据包，直至该窗口已满。收到的数据包由接收方确认。拥塞控制要求接收方加入关于丢包的确认信息和ECN标记(或区分服务备注)。
ECN在IP协议报头的字段中使用两个比特标记，形成四个ECN代码点，“00”到“11”。非ECN代码点“00”指示不使用ECN的数据包。“11”由路由器设置以指示到端节点拥塞。这在DCCP协议中通过一个标志指示。
交互过程可以简要描述如下：
1)接收数据包；
2)如果数据包丢失，检查数据包是否已标记或检测。
3)如果已标记或丢失，则降低发包率。
标记/丢失数据包之间的关系由DCCP中的内部算法控制。在DCCP会话建立期间可以协商不同的算法。
图3a和3b分别示出GSM和UMTS蜂窝网络中的顶尖技术。在蜂窝网络中，自适应多速率编解码器(AMR和AMR-WB)适应空中接口中的状况。自适应用于优化空中接口中的性能。在全球移动通信系统(GSM)中，AMR编解码器位于移动台(MS)和基站控制器(BSC)中，并且自适应基于来自上行链路和/或下行链路中空中接口的统计数据和在线测量。在通用移动电信系统(UMTS)中，语音编解码器位于MS(或称为用户设备UE)和媒体网关(MGW)中，并且速率主要由无线网络控制器(RNC)根据小区负载进行控制。
GSM中的AMR自适应通过使用嵌入到AMR有效载荷中的AMR编解码器要求(CMR)、反向流动来实现，类似于DCCP，由接收方告诉发送方如何发送。从MS发送到BTS的AMR有效载荷中的一些位设置BSC中的AMR编码器可以向MS发送的最高速率。对于无转换代码操作中的移动到移动通话，此AMR编解码模式要求可能会在经过网络的途中被修改，以使接收解码器和接收空中接口(下行链路)以及发送编码器和发送空中接口(上行链路)的组合得以同等地周全考虑。这表示一个方向的速率控制决定是接收方需要的以及网络和接口允许的组合。
必须在两个方向的每条链路上传输的AMR编解码速率控制信息包括编解码模式指示(CMI)和编解码模式请求(CMR)。编解码模式指示(CMI)通知接收方所接收的语音有效载荷当前应用的AMR编解码模式。CMI随有效载荷在同一方向流动。CMR在反方向流动并且告诉发送方下一语音周期使用什么(作为最大比特率)(见TS 3GPP45.009)。
作为移动至PSTN(公共交换电话网络)通话操作的实例，移动台A(MS A)在上行链路上发送语音帧。此语音帧包括移动台A下一周期要在下行链路接收压缩语音的最大速率命令(包含在CMR中)。此速率控制(在语音有效载荷中)会被转发到基站收发信机(BTS A)，然后到编码器(通常)所在的BSC A。如果空中接口负载重或受差的空中接口状况影响，下行链路的速率会进一步降低，在这种情况下，MS A会发送更多编解码模式请求以降低比特率。
在GSM网络中，移动到移动通话涉及两个BSC(BSC A和BSC B)的，在此无需端到端转换代码的移动到移动通话中，编解码模式请求进一步由BSC A发送到远端BSC B，然后到BTS B，最后到编码器所在的远端移动台B。在从近端移动台A到远端移动台B的途中，CMR可能会被BTS A、BSC A和/或BSC B和BTS B修改，以便不仅考虑到近端移动台A的下行链路的要求，而且考虑来自远端移动台B的上行链路的要求。因此，原始CMR由最终收发信机即近端移动台A发出，但中间节点如BSC和BTS可能会对语音有效载荷中的此速率控制命令进行修改。途中的所有这些节点均允许降低最大速率请求，不允许提高速率请求。
在UMTS无线接口中，语音有效载荷由用户设备A(UE A)透明地(即无编解码模式请求)发送到MGW，但无线网络控制器A(RNC A)会在发送语音有效载荷的同时发送速率控制请求。语单和附加的速率控制请求均向上行链路发送到MGW A的转换代码器。在端到端无转换代码的移动到移动通话中，这些速率控制请求进一步由MGW发送到MGW B，然后向下行链路到RNC B和UE B，与GSM中的处理极为相似。GSM中的编解码模式请求和UMTS中的速率控制请求之间的无缝互通已定义。
现有技术总结：3GPP为GSM和UMTS定义的速率控制允许考虑两条无线链路的无线拥塞，但它没有定义如何考虑无线接口之间的传输网络中的容量瓶颈。IETF定义的拥塞控制没有考虑无线接口。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明在本文中公开了为通过因特网协议网络如因特网路由的无线电路交换语音通信提供编码器/解码器(编解码器)速率自适应。参加与远程终端的语音通信的移动台(MS)，可以是另一个MS，它传送初始编解码模式请求(CMR)，所述请求确定作为其下行链路无线电质量的函数选择的初始最大语音编码速率。在基于数据包的网络中的每个中间网络节点上，一个或多个工作参数通过使用显式拥塞通知(ECN)协议或区分服务备注来确定；例如，ECN协议可以根据由远程终端传送到移动台的语音数据包来报告网络特征，如基于数据包的网络中的拥塞。当在每个网络节点上收到编解码模式请求时，如果工作参数不在适于使用初始最大语音编码速率来通过网络进行语音数据包传输的预定范围之内，编解码模式请求中确定的最大语音编码速率会作为工作参数的函数来减小，然后转发到远程终端。
编解码模式请求可以在第二(即后续)中间节点上进一步修改。在此类情况下，基于数据包的网络的一个或多个工作参数使用ECN协议或区分服务备注或其它方法来在此类后续网络节点上确定。当在后续网络节点上收到经修改的编解码模式请求时，如果工作参数不在适于使用减小的最大语音编码速率来通过网络进行语音数据包传输的预定范围之内，编解码模式请求会作为工作参数的函数来进一步减小，然后转发到远程终端。此远程终端(距离编解码模式请求遥远)内的编码器随后使用所接收的编解码模式请求来确定要向另一移动台发送的下一个语音帧的编解码模式。
在一种情况下，远程终端是MS并且直接在前的中间节点是无线网络控制器(RNC)。在此类情况下，RNC可以估计远程MS和RNC之间的上行链路无线电质量，如果语音编码速率不在适合语音数据包传输的预定范围之内，作为上行链路无线电质量的函数来进一步减小语音编码速率(如前文就现有技术所述的)。
前面相当广泛地概述了本发明的原理，以便本领域的技术人员更好地理解后面的示范实施例的详细说明。本领域的技术人员应该理解，他们可以轻松使用所公开的概念和示范性实施例来作为设计或修改其它结构和方法以实现与本发明相同目的的基础。本领域的技术人员还会认识到，此类等效结构没有背离本文后面的权利要求书所定义的本发明广义上的精神和范围。
附图说明
图1示出传统的VoIP实现；
图2示出DCCP和ECN的使用；
图3a和3b分别示出GSM和UMTS蜂窝网络中的顶尖技术；
图4a和4b分别在GSM和UMTS网络中示出本发明原理；
图5示出可以使用本发明原理获得优势的网络中的基本拓扑；
图6示出用于管理通过基于数据包的网络路由的无线电路交换语音通信的编码器/解码器(编解码器)速率自适应的示范方法的流程图；
图7示出用于管理作为空中接口质量的函数的编码器/解码器(编解码器)速率自适应的示范方法的流程图；
图8示出本发明原理在工作中的第一实例；
图9示出本发明原理在工作中的第二实例；以及
图10示出本发明原理在工作中的第三实例；
具体实施方式
上述速率控制的关键因素在于只使用一个编码器并且端到端的整条路径上只有一个解码器。速率控制使得所选速率适合路径上的所有链路。该原理思想现在体现于提出的结合IP拥塞处理的解决方案中。该解决方案将结合空中接口自适应性和IP网络中的自适应性，如上所述。一种情况用于分组核心网上的VoIP(GSM/WCDMA中带IP骨干网的GPRS)；另一种涉及IP骨干网上的电路交换业务。
图4a和4b分别在GSM和UMTS网络中示出本发明原理，其中速率自适应用于无线和IP传输网络中的情况。速率自适应根据无线和一些中间IP网络中的可用资源进行。交互过程可以描述如下：
1)两个移动台，最好是CS终端(电路交换终端)，互相发送语音帧。另一个实例是移动台和MGW在UE到PSTN通话中通信。
2)第一移动台在正向方向发送压缩的语音帧，包括用于相对方向的速率命令(CMR)；即用于接收语音帧。
3)BST/节点B和/或BSC/RNC可能会根据反向(相对)方向的无线状况修改语音速率命令。
4)MGW和RNC测算反向链路(Nb和lu)上ECN标记或丢失的数据包数量，并且根据网络状况来调整DCCP发送速率和速率命令(CMR)。
取决于传输网络的拓扑和配置，IP网络可以相同或不同。无线中的自适应根据上述方法进行。根据IP网络状况的自适应还要根据上述方法使用ECN或区分服务备注、DCC和丢包检测或其它方法进行。在理想情况下，DCCP算法应适应语音编解码器及其配置。
为了进一步说明本发明的工作原理，图5示出了可以使用本发明原理获得优势的基本网络的拓扑。使用电路交换语音通信方法的移动台(MS)501a用于与第二移动台进行语音通信；如图所示，第二移动台可以是有线终端或者是另一个MS 501b。MS 501a和501b分别通过基站收发信机(BTS)502a和502b与网络进行无线通信。然后，媒体网关503a和503b提供通过基于数据包的网络如因特网协议(IP)网络504路由语音通信的方法。此类语音通信的服务质量(QoS)会受到例如MS 501a和BTS 502a之间的空中接口质量降低以及IP网络504中的拥塞的不利影响。但是，这些问题可以使用本发明的原理解决。
本发明结合作为基于数据包的网络中的任何链路的网络拥塞以及空中接口质量的函数来修改MS的语音编码速率的机制。用于修改语音编码速率的方法在图6和7中概括说明；该方法的工作的具体实例在图8-10中说明，如下所述。继续参照图5，如图6所示，网络节点在步骤601接收CMR。初始CMR由MS 501a设置并且确定作为BTS 502a和MS 501a接收器之间的下行链路无线电质量的函数选择的初始最大语音编码速率。随后，CMR连同来自MS 501a的语音数据包一起被例如503a和MGW 503b接收。在可以连续执行的步骤602中，网络节点(如MGW 503a)监视和确定网络工作参数，例如IP网络504中的拥塞。因特网工程任务组(IETF)请求注解(RFC)3168，“The Addition of Explicit Congestion Notification(ECN)to IP”(2001年9月)中所述的协议，通过引用结合到本文中，可用于传达此类网络拥塞状况；ECN协议可以，例如根据远程终端(如MS 501b)传送到MS 501a的语音数据包测量IP网络504中的拥塞状况。
在步骤603中，确定参数是否处于预定范围内。如是，语音数据包随未修改的CMR转发(步骤604)；否则，CMR中确定的语音编码速率作为测量的网络参数的函数来减小(步骤605)并且语音数据包随修改的CMR转发(步骤606)。CMR可在后续网络节点上进一步修改，在此类情况下，基于数据包的网络的一个或多个工作参数使用例如ECN协议在此类后续网络节点上确定。当在后续网络节点上收到修改的CMR时，如果工作参数在适于使用减小的最大语音编码速率来通过网络进行语音数据包传输的预定范围之内，它会被转发到远程终端；否则，编解码模式请求中确定的减小的最大语音编码速率会作为工作参数的函数进一步减小，然后转发到远程终端。
在远程终端是另一个MS(如MS 501b)的情况下，CMR可作为到远程MS的上行链路无线电质量的函数来进一步修改。例如，如图3所示，无线网络控制器(RNC)可以估算第二MS的上行链路无线电质量(步骤701)。如果上行链路无线电质量在适合语音数据包传输的预定范围内(步骤702)，RNC不会修改CMR(步骤703)；但是，如果上行链路无线电质量不在适合语音数据包传输的预定范围内，RNC将作为上行链路无线电质量的函数来进一步减小语音编码速率(步骤704)。这样，可以在端到端的基础上确定最佳CMR作为空中接口质量和网络拥塞的函数。
现在参照图8-10，所示为本发明原理在工作中的实例。在这些实例中，有四种语音编码模式，模式1到4，分别对应于4.75、5.90、7.40和12.20kb/s。首先，图8示出了到远程MS 801b的上行链路中有缺陷的实例。最初，MS 801a估算BTS 802a及其接收器之间的下行链路无线电质量。在此实例中，质量非常好，并且因此MS 801a请求对下行链路使用模式4(MaxDL＝4)；即CMR对应于模式4。在此实例中，假设BTS 802a确定Abis(BTS和MGW之间的接口)未过载并且语音编码速率对应于模式4(即MaxAbis＝4)；但是，如果BTS802a确定，例如Abis接口当前过载，它可以限制速率(如设置MaxAbis＝3)。因此，MS 801a对语音数据包(或帧)使用12.20kb/s的初始语音编码速率，并且BTS 802a将CMR，或者称为编解码模式命令(CMC)，设置为MaxDL和MaxAbis(即模式4)中的最小值(“Min”)，然后连同语音数据包一起转发到MGW 803a。在此实例中，MGW 803a还确定Nb接口(MGW之间的接口)上不存在需要减小语音编码速率(即MaxNb＝4)的网络拥塞状况，如ECN所表明的，并且因此保持CMR模式4。类似地，MGW 803b确定lu接口(MGW和RNC之间的接口)上不存在需要减小语音编码速率(即Maxlu＝4)的网络拥塞状况，如ECN所表明，并且因此再次保持CMR模式4。但是，无线网络控制器802b确定来自MS 801b的上行链路上存在需要减小语音编码速率的过载状况；在此实例中，过载需要减小到模式3(MaxUL＝3)，并且因此RNC 802b将CMR设置为接收的CMR和MaxUL中的最小值，然后连同语音数据包一起转发到MS 801b。然后，MS 801b将其语音编码速率设置为7.40kb/s。此语音编码速率由编解码模式指示(CMI)参数在从MS 801b传输到MS 801a的每个语音帧中确定；在收到这样的语音帧时，MS 801a随后将其语音编码速率设置为模式3。因此，在此实例中，在端到端基础上同时解决空中接口质量和网络拥塞的编解码速率自适应在一个来回周期内实现。
图9示出到MS 901a的下行链路中有缺陷的实例。最初，MS 901a估算BTS 902a及其接收器之间的下行链路无线电质量。在此实例中，质量不好，并且MS 901a请求对下行链路使用模式1(MaxDL＝1)；即CMR对应于模式1。在此实例中，假设BTS 902a确定Abis接口当前未过载并且语音编码速率应对应于模式4(即MaxAbis＝4)。因此，MS 901a对语音数据包(或帧)使用4.75kb/s的初始语音编码速率，并且BTS 902a将CMR，或者称为编解码模式命令(CMC)，设置为MaxDL(即模式1)和MaxAbis(即模式4)中的最小值(“Min”)，然后连同语音数据包一起转发到MGW 903a。在此实例中，MGW 903a还确定Nb接口上不存在需要减小语音编码速率(即MaxNb＝4)的网络拥塞状况，如ECN协议所表明的。但是，MGW 903a将CMR设置为从BTS 902a接收的CMR(即模式1)和MaxNb(即模式4)中的最小值；因此，MGW 903a以模式1表明的CMR来转发语音数据包。类似地，MGW 903b确定lu接口上不存在需要减小语音编码速率(即Maxlu＝4)的网络拥塞状况。但是，MGW 903b将CMR设置为从MGW903a接收的CMR(即模式1)和Maxlu(即模式4)中的最小值；因此，MGW 903b以模式1表明的CMR来转发语音数据包。无线网络控制器902b确定来自MS 901b的上行链路上存在需要减小语音编码速率的过载状况；在此实例中，过载需要减小到模式3(MaxUL＝3)。RNC902b将CMR设置为接收的CMR(即模式1)和MaxUL(即模式3)中的最小值，然后连同语音数据包一起转发到MS 901b。然后，MS 901b将其语音编码速率设置为4.75kb/s。因此，在此实例中，在端到端基础上同时解决空中接口质量和网络拥塞的编解码速率自适应在一个单向周期内实现。
最后，图10示出了空中接口和核心网络中均有缺陷的实例。最初，MS 1001a估算BTS 1002a及其接收器之间的下行链路无线电质量，在此实例中，质量非常好，并且因此MS 1001a请求对下行链路(MaxDL＝4)使用模式4；即CMR对应于模式4。在此实例中，BTS 1002a确定Abis接口当前过载并且语音编码速率应对应于模式2(即MaxAbis＝2)。对语音数据包(或帧)使用5.90kb/s的语音编码速率，并且BTS 1002a将CMR，设置为MaxDL(即模式4)和MaxAbis(即模式2)中的最小值(“Min”)，然后连同语音数据包一起转发到MGW1003a。在此实例中，MGW 1003a确定Nb接口上存在需要减小语音编码速率(即MaxNb＝1)的网络拥塞状况。因此，MGW 1003a将CMR设置为接收的CMR(即模式1)和MaxNb(即模式1)中的最小值，然后连同语音帧一起转发到MGW 1003b。MGW 1003b确定lu接口上不存在需要减小语音编码速率(即Maxlu＝4)的网络拥塞状况；因此，MGW 1003b将CMR设置为接收的CMR(即模式1)和Maxlu(即模式4)中的最小值，然后连同语音帧一起转发到RNC 1002b。无线网络控制器1002b确定来自MS 1001b的上行链路上不存在需要减小语音编码速率的过载状况，并且因此RNC 1002b将CMR设置为接收的CMR(即模式1)和MaxUL(即模式4)中的最小值，然后连同语音数据包一起转发到MS 1001b。然后，MS 1001b将其语音编码速率设置为4.75kb/s。然后，此语音编码速率由编解码模式指示(CMI)参数在从MS 1001b传输到MS 1001a的每个语音帧中确定。因此，在此实例中，在端到端基础上同时解决空中接口质量和网络拥塞的编解码速率自适应在一个单向周期内实现。
最后，考虑如何选择最佳AMR模式。作为一个实例，AMR可以使用12.2、7.4、5.9、4.75kbits/s四种模式中最优选的配置进行配置。对于全速业务信道和半速业务信道，这些速率对GSM中的个别无线链路是合理的(其中12.2不可能并且已排除)。通常，无线链路大多数时间质量很好甚至极好，因此大多数通话具有12.2的速率并且只有一些以较低速率进行。平均比特率的顺序可以是，例如80％*12.2+10％*7.4+5％*5.9+5％*4.75＝11kbit/s；稍加简化。在此实例中，现在有数以千计的通话经过两个MGW之间的Nb链路。由于个别无线状况，所有这些的比特率总是在变化，但Nb链路不会过载并且不会更改流动速率控制命令。但是随后，由于来临的高峰时刻增加的业务，Nb链路达到其容量限制并且开始控制速率下降。但如何做到最好？第一个选择是将所有通话的速率从最大12.2降低到最大7.4。但这已经是一大步并且会限制几乎所有通话的通话质量以及在Nb上获得远比实际所需多得多的容量。因此这不是最佳的。那么，平均比特率将为(假设无线状况相同)：80％*7.4+10％*7.4+5％*5.9+5％*4.75＝7.2kbit/s。Nb上容量的增大将为11/7.2＝1.5＝50％，这太多了(即多于刚好具威胁性的过载所需)。第二个选择是Nb链路仅限制一些语音通话(如10％)的速率而不影响其它的。这样就好多了，因为90％的通话者仍能享受最佳质量。但是现在一些人总能享受无损的质量，而其他人则永久性地具有较低质量。此实例中的容量增益为：11/(90％*11+10％*7.2)＝1.04，多了4％，因此我们可以在小步骤中控制过载。最后，第三个和最佳的选择是在一个时间点限制一些语音通话的速率，然后在下一个时间点对其它通话加以速率限制，然后再对其它通话加以速率限制，这样对所有通话而不仅仅是在较小范围内“分配”速率限制。例如，平均每个速率从11kbit/s降低到10.6kbit/s，当然此比特率不是真实存在的速率，而仅仅是长期平均值。在这种情况下，享受的语音质量在很大程度上比7.4更接近于12.2，并且这是我们所需要的：质量尽可能好，仅在必需时加以限制。
所述的速率控制工作相当快。AMR标准允许在40ms内将速率上/下一步(如12.2到7.4)。从最高速率12.2到最低速率4.75需要3*40＝120ms。速率控制命令循环基本上最多需要一个来回周期的延迟，通常低于400ms。因此两者一起允许对速率控制速度进行粗略估算；如在500ms内(最坏的情况)，Nb链路的容量可以增大12.2/4.75＝2.5＝250％。不幸的是，这些计算基于净比特率并且忽略数据包开销，因此它们用于ATM远比用于IP更好。
虽然已经详细描述了本发明，但本领域的技术人员可在不背离本发明广义上的精神和范围的前提下构思对本文所述示范性实施例进行的各种更改、替换和修改。本文中提供的示范性实施例说明了本发明的原理，而不是要进行穷举或者将本发明限于所公开的形式；本发明的范围应由所附权利要求书及其等同物定义。
缩写/定义
| Abis | BTS和MGW之间的接口 |
| AMR | 自适应多速率 |
| ATM | 异步传输模式 |
| BSC | 基站控制器 |
| BTS | 基站收发信机 |
| CMC | 编解码模式命令 |
| CMI | 编解码模式指示 |
| CMR | 编解码模式请求 |
| CRCR | 编解码速率控制请求 |
| CS terminal | 电路交换终端 |
| DCCP | 数据报拥塞控制协议 |
| DL | MS上的下行链路接口 |
| ECN | 显式拥塞通知 |
| GSM | 全球移动通信系统 |
| IETF | 因特网工程任务组 |
| IP | 因特网协议 |
| lu | MGW和RNC之间的接口 |
| MGW | 媒体网关 |
| MGW | 媒体网关 |
| MS | 移动台 |
| Nb | MGW之间的接口 |
| PSTN | 公共交换电话网络 |
| QoS | 服务质量 |
| RNC | 无线网络控制器 |
| RNC | 无线网络控制器 |
| TCP | 传输控制协议 |
| UDP | 用户数据报协议 |
| UE | 用户设备 |
| UL | MS上的上行链路接口 |
| UMTS | 通用移动电信系统 |
| VoIP | 网络电话 |
Claims (17)
1.一种在网络中管理通过基于数据包的网络路由的无线电路交换语音通信的编解码器速率自适应的方法，其中参加与远程终端的语音通信的移动台MS传送确定初始最大语音编码速率的初始编解码模式请求CMR，所述CMR由所述MS作为所述MS估算的下行链路无线电质量的函数来选择，所述方法包括以下步骤：
在所述MS和所述远程终端中间的网络节点上，通过使用显式拥塞通知ECN协议测量所述基于数据包的网络的特征来确定所述基于数据包的网络的一个或多个工作参数；
在所述网络节点上接收所述CMR；以及，
如果所述一个或多个工作参数不在适于使用所述初始最大语音编码速率请求通过所述基于数据包的网络来进行语音数据包传输的预定范围之内，则将所述CMR中确定的最大语音编码速率作为所述一个或多个工作参数的函数来减小并且将经修改的CMR转发到所述远程终端。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：
在所述MS和所述远程终端中间的第二网络节点上，通过使用所述ECN协议来确定所述基于数据包的网络的一个或多个工作参数；
在所述第二网络节点上接收经修改的CMR；以及，
如果所述一个或多个工作参数不在适于使用减小的最大语音编码速率通过所述基于数据包的网络来进行语音数据包传输的预定范围之内，则将所述CMR中确定的最大语音编码速率作为所述一个或多个工作参数的函数来进一步减小并且将经进一步修改的CMR转发到所述远程终端。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述ECN协议根据对由所述远程终端传送到所述MS的语音数据包的测量来指示所述基于数据包的网络中的拥塞状况。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远程终端包括第二移动台MS。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述网络节点包括无线网络控制器RNC。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：
由所述RNC估算所述第二MS和所述RNC之间的上行链路无线电质量；以及
如果所述最大语音编码速率不在适于语音数据包传输的预定范围之内，则由所述RNC将它作为所述上行链路无线电质量的函数来进一步减小。
7.一种管理通过基于数据包的网络路由的无线电路交换语音通信的编解码器速率自适应的系统，其中参加与远程终端的语音通信的移动台MS传送确定初始最大语音编码速率的初始编解码模式请求CMR，所述CMR由所述MS作为所述MS估算的下行链路无线电质量的函数来选择，所述系统包含：
用于在所述MS和所述远程终端中间的网络节点上，通过使用显式拥塞通知ECN协议测量所述基于数据包的网络的特征来确定所述基于数据包的网络的一个或多个工作参数的部件；
用于在所述网络节点上接收所述CMR的部件；以及，
用于有选择地修改和转发编解码速率控制请求的部件，其中如果所述一个或多个工作参数不在适于使用所述初始最大语音编码速率通过所述基于数据包的网络来进行语音数据包传输的预定范围之内，则将所述CMR中确定的最大语音编码速率作为所述一个或多个工作参数的函数来减小并且将经修改的编解码速率控制请求转发到所述远程终端。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于还包括：
用于在所述MS和所述远程终端中间的第二网络节点上，通过使用所述ECN协议来确定所述基于数据包的网络的一个或多个工作参数的部件；
用于在所述第二网络节点上接收经修改的CMR的部件；以及，
用于由所述第二网络节点有选择地修改和转发所述CMR的部件，其中如果所述一个或多个工作参数不在适于使用减小的最大语音编码速率通过所述基于数据包的网络来进行语音数据包传输的预定范围之内，则将所述CMR中确定的最大语音编码速率作为所述一个或多个工作参数的函数来进一步减小并且将经进一步修改的CMR转发到所述远程终端。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述ECN协议根据对由所述远程终端传送到所述移动台的语音数据包的测量来指示所述基于数据包的网络中的拥塞状况。
10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述远程终端包括第二移动台MS。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述网络节点包括无线网络控制器RNC。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于还包括：
用于由所述RNC估算所述第二MS和所述RNC之间的上行链路无线电质量的部件；以及，
用于在所述最大语音编码速率不在适于语音数据包传输的预定范围之内时，由所述RNC将它作为所述上行链路无线电质量的函数来进一步减小的部件。
13.一种在网络中管理通过基于数据包的网络路由的无线电路交换语音通信的编解码器速率自适应的装置，其中参加与远程终端的语音通信的移动台MS传送确定初始最大语音编码速率的初始编解码模式请求CMR，所述CMR由所述MS作为所述MS估算的下行链路无线电质量的函数来选择，所述装置包括：
在所述MS和所述远程终端中间的网络节点上，通过使用显式拥塞通知ECN协议测量所述基于数据包的网络的特征来确定所述基于数据包的网络的一个或多个工作参数的部件；
在所述网络节点上接收所述CMR的部件；以及，
如果所述一个或多个工作参数不在适于使用所述初始最大语音编码速率请求通过所述基于数据包的网络来进行语音数据包传输的预定范围之内，则将所述CMR中确定的最大语音编码速率作为所述一个或多个工作参数的函数来减小并且将经修改的CMR转发到所述远程终端的部件。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述ECN协议根据对由所述远程终端传送到所述MS的语音数据包的测量来指示所述基于数据包的网络中的拥塞状况。
15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述远程终端包括第二移动台MS。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述网络节点包括无线网络控制器RNC。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于还包括：
使所述RNC估算所述第二MS和所述RNC之间的上行链路无线电质量的部件；以及
如果所述最大语音编码速率不在适于语音数据包传输的预定范围之内，则使所述RNC将它作为所述上行链路无线电质量的函数来进一步减小的部件。
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