CN101313525A - 启用高质量实时音频的基础结构 - Google Patents

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Abstract

公开了改进媒体通信的各种技术。在一个实施例中，媒体服务器从具有VoIP电话能力的个人计算机接收具有第一质量的媒体通信。媒体服务器将媒体(例如音频、视觉等)通信转换成第二质量，并且将媒体通信转发给通信网关。改进通信的转换也可以在从通信网关接收媒体通信时完成，用于转发给具有VoIP电话能力的个人计算机。在一些实施例中，媒体服务器位于具有VoIP电话能力的个人计算机和通信网关之间的通信信道中，并且能够将通信转换成它们各自理解的编码解码器协议。

Description

启用高质量实时音频的基础结构
背景
通信网络已经从诸如公共电话交换网(PSTN)等电路交换网络发展成诸如因特网等分组交换网络。分组交换网络是为诸如互联网协议语音(VoIP)等基于分组的通信而设计的。当今现有的多数网络或者是基于分组的或者是电路交换的。基于分组和电路交换的网络有许多不同之处，诸如带宽可用性，通常需要为语音和多媒体(例如视频等)通信使用不同的编码/解码器(编解码器)方案。
不允许用户呼叫传统电话终端的VoIP基础结构的价值有限。这两个世界之间的桥梁通常使用诸如VoIP/PSTN网关等网络元素来实现。这些VoIP/PSTN网关在电信行业中用于在不同的网络之间传递消息和数据。VoIP/PSTN网关通常只支持有限的一组编码解码器，这意味着基于网关不支持的编码解码器的一些通信不会通过。此外，这些网关通常由于基于分组的通信的动态和有时不稳定的本质而提供较差质量的音频通信。一个进一步的问题是市场上多数VoIP服务不对语音数据加密，因为网关通常不能对它们加密。在这种情况下，由于网关是在公共的因特网上且语音数据是非加密的，这些通信是不安全的并且可以被因特网上的其他人截取。这些情况导致用户的较差质量的语音体验和/或不安全的语音体验，即使用户能够完成通信。
概述
此处描述的是将改进诸如音频或视频通信等通信的发明性技术的各个实施例。作为一个非限制性示例，实现此处的一个或多个技术的媒体服务器改进了它所促进的具有VoIP电话能力的个人计算机和通信网关之间的通信的质量。媒体服务器从具有VoIP电话能力的个人计算机处接收具有较低质量的音频通信。媒体服务器将该音频通信转换成较高的质量，并且将音频通信转发给通信网关。改进质量的转换也可以在从通信网关接收音频通信时完成，以便转发给个人计算机上的VoIP电话。
作为另一个非限制性示例，实现此处的一个和多个技术的媒体服务器能够促进具有VoIP电话能力的计算机和通信网关之间的通信，其中两者否则将由于不兼容的编码解码器协议而不能彼此通信。在这种情况下，媒体服务器位于通信链的中间，并且将具有VoIP电话能力的计算机和通信网关之间的通信转换成它们各自所理解的编码解码器协议。
提供本概述，用于以简化的形式引入将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，它也不旨在用于协助确定所要求保护的主题的范围。
附图简述
图1是通信系统各部分的图示。
图2是图1的系统的一个实现的计算机系统的图示。
图3是在图2的计算机系统上运作的媒体服务器应用程序的图示。
图4是图1和2的系统的一个实现的高级过程流程图。
图5是图1和2的系统的一个实现的过程流程图，示出了在将音频通信转换成具有较高质量的格式的过程中所涉及的各阶段。
图6是图1和2的系统的一个实现的过程流程图，示出了在将音频通信从第一编码解码器转换成与第一编码解码器不兼容的第二编码解码器的过程中所涉及的各阶段。
图7是图1和2的系统的一个实现的过程流程图，示出了在协商用于通信的编码解码器协议的过程中所涉及的各阶段。
图8是图1和2的系统的一个实现的过程流程图，示出了在处理三方或多方通信过程中所涉及的各阶段，其中至少一方使用VoIP电话。
详细描述
为了促进对本发明的原理的理解，现在将参考在附图中所示的各实施例，并且将使用特定的语言来描述它们。然而，应该理解并不因此对范围有任何限制。构想了所述的实施例中的任何改变或进一步的修改以及对此处所描述的原理的任何进一步的应用，如对于本领域的技术人员通常会想到的那样。在整个讨论中，为方便起见，通信主要被描述为“VoIP”或“音频”通信，但是本领域的普通技术人员会理解此处的本发明可以应用到其他媒体类型上，诸如视觉媒体。
在一个实施例中，在一般上下文中可以将系统描述为改进音频和/或视觉(例如多媒体、视频等)通信的应用程序，但是除此之外系统也用于其他目的。如图1中所示，通信系统20具有促进个人计算机22上的VoIP电话和一个或多个网关26和30之间的音频通信的媒体服务器24。在各个实施例中，VoIP电话可以是在计算机22上运行的软件应用程序或与通过例如蓝牙、LAN、通用串行总线(USB)或类似的连接技术等与计算机22连接的独立硬件设备。网关30向/从移动网络32传递通信，网络32诸如为蜂窝式网络、网状网络、无线城域网(MAN)和/或无线局域网(LAN)。在所示的实施例中，网关26在固定网络28和计算机22之间传递通信。这些通信可以在所描述的网络元素之间的各个点处通过因特网或其他分组交换网络传递。在一个实现中，媒体服务器24通过将编解码器从另一方不理解的第一协议转换成另一方理解的第二协议和/或通过将音频数据转换/修改城较高的质量来改进个人计算机22上的VoIP电话和网关26和/或30之间的通信。
在另一实现中，在媒体服务器24和一个或多个网关26和30之间存在高带宽(例如高速)因特网连接。在一替换性实施例中，媒体服务器24和移动网关26和30共同位于专用网络上，诸如公司LAN、WAN等。高带宽因特网连接通过帮助消除伴随到网关的低速连接出现的丢失和抖动问题来改进通信质量。在一些实施例中，在VoIP情况中所期望的新特征可以在媒体服务器24上实现，这样网关26和30可以继续用于它们专用的目的而无需修改。在一些实例中，通过在媒体服务器24而非网关26和/或30上实现这些新的特征，可以更快、较不昂贵地增加特征，同时允许现有的专用网关运作而无需修改或中断服务。
如图2中所示，用于实现系统20的一个或多个部分的示例性计算机系统包括诸如计算设备100的计算设备。在其最基本配置中，计算设备100通常包括至少一个处理单元102和系统存储器104。根据计算设备的确切配置和类型，存储器104可以是易失性的(诸如RAM)、非易失性的(诸如ROM、闪存等)或这两者的某种组合。在图2用虚线106示出了该最基本的配置。
此外，设备100可以具有其他的特征和功能。例如，计算设备100也可以包括其他存储(可移动和/或不可移动)，包括但不限于磁盘、光盘或磁带。这种其他的存储器在图2中用可移动存储108和不可移动存储110示出。计算机存储介质包括以用于储存诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息的任一方法或技术实现的易失性和非易失性，可移动和不可移动介质。存储器104、可移动存储108和不可移动存储110都是计算机存储介质的示例。计算机存储介质包括但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字视频盘(DVD)或其它光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储设备、或可以用来储存所期望的信息并可由设备100访问的任一其它介质。任何这种计算机存储介质可以是设备100的部分。
计算设备100包含使设备可以与其他设备通信的通信接口112。例如，通信接口112使设备100能与一个或多个具有VoIP电话的个人计算机113、一个或多个电话网关115和计算机/应用程序117(在适用的地方)通信。通信接口的示例有串行端口、通用串行总线(USB)端口、并行端口、无线通信适配器、网络适配器等。通信接口112由计算机100用于与外部设备交换诸如通信介质等信息。通信介质的一些示例是诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号中的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并包括任一信息传送介质。术语“已调制数据信号”指以对信号中的信息进行编码的方式设置或改变其一个或多个特征的信号。作为示例而非局限，通信介质包括有线介质，如有线网络或直接连线连接，以及无线介质，如声学、射频(RF)、红外线和其它无线介质。此处所使用的术语计算机可读介质包括存储介质和通信介质两者。
设备100也可以包括输入设备114，诸如键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备等。也可以包括诸如显示器、扬声器、打印机等输出设备116。这些设备在本领域中是公式的，无需在此赘述。
现在转向图3并继续参考图2，示出了在计算设备100上运行的媒体服务器应用程序120。媒体服务器应用程序120是驻留在计算设备100上的应用程序之一。可替换体或另外地，媒体服务器应用程序120的一个或多个部分可以是系统存储器104、其他计算机和/或应用程序117或对于计算机软件领域的技术人员会想到的其他这种变体上的部分。
媒体服务器应用程序120包括业务逻辑，负责执行此处所描述的某些或所有技术。在所示的实施例中，业务逻辑可以包括用于将通信从第一编码解码器转换成第二编码解码器的逻辑122，诸如两个互相不兼容的编码解码器和/或一个相比另一个具有较高质量的音频或视频；逻辑124负责协商用于特定通信的编码解码器；逻辑126负责吸收(absorb)出现在通信中的错误；逻辑128负责网络地址转换(NAT)和/或防火墙跨越以便允许否则会被阻塞的通信通过；逻辑130负责保护通信，诸如使用安全实时传输协议(RTP)；逻辑132负责高级特征，诸如三方呼叫、带宽估计等；其他逻辑134负责操作媒体服务器应用程序120的其他逻辑。
在图3中，将媒体服务器120的业务逻辑显示为驻留在计算设备100上。然而，应该理解媒体服务器120的业务逻辑可替换地或另外地可具体化为一个或多个计算机上的计算机可执行指令和/或除图3所示以外的不同变体。作为一个非限制性示例，媒体服务器120的业务逻辑的一个或多个部分可以可替换地或另外的被实现为驻留外部计算机上当需要时调用的web服务。
现在转向图4-8并继续参考图1-3，进一步详细地描述了用于实现媒体服务器应用程序120的一个或多个实现的各阶段。图4是用于媒体服务器应用程序120的一个实施例的高级过程流程图。过程在开始点140处开始，其中从具有VoIP电话能力的个人计算机处接收到具有较低质量的音频通信(阶段142)。系统将电话呼叫转换成较高质量的音频通信(阶段144)。系统将较高质量的电话呼叫转发给通信网关(阶段146)。过程接着在结束点148处结束。
图5示出了在将音频通信转换成具有较高质量的格式的过程中涉及的各阶段的一个实施例。在一种形式中，图5的过程至少部分地在通信设备100的操作逻辑中实现。过程在开始点156处开始，其中系统接收到用第一编码解码器的音频通信(诸如来自启用VoIP个人计算机或通信网关的编解码器)(阶段158)。系统对编码解码器解码以生成音频数据(阶段160)。如有需要，系统修改音频数据以便提高质量，诸如使用错误吸收和/或其他质量增强(阶段162)。
系统将音频数据编码成第二编码解码器(例如一种与第一编码解码器不兼容和/或具有较高质量的编解码器)(阶段164)。在一个实现中，第一和第二编码解码器是不同的编码解码器，而第二编码解码器中的音频数据具有比第一编码解码器更好的质量，因为对数据作出的修改提高了质量。还而言之，与第一编码解码器相比，第二编码解码器实际上单独可以具有与之相同或较低的质量，但是由于对数据作出的修改，它变成了较高的质量。在另一实现中，第二编码解码器本身比单独的第一编码解码器具有更高的质量。在又一实现中，第一和第二编码解码器实际上是基于相同的编码解码器协议的，其中对音频数据作出附加的修改以便提高质量，音频数据接着被再次编码回相同的编码解码器。用于提高媒体通信的质量的其他变体也是可能的。系统将经转换的通信转发给通信网关(阶段166)。
在该过程中的适当时刻，系统执行高级特征(如果需要)(阶段168)。例如，这些高级特征可以在所描述的解码和/或编码阶段之前、期间和/或之后执行。作为一个非限制性示例，系统用于执行NAT/防火墙跨越，如果通信否则将被防火墙阻塞。作为高级特征的另一非限制性示例，在一个实现中，系统用于保护通信信道，诸如使用安全RTP。作为另一非限制性示例，系统用于使三方或更多方加入通信中，其中至少一方使用VoIP电话。随着通信继续系统按需重复各步骤(阶段170)，诸如从VoIP个人计算机和/或通信网关拉或推通信。过程接着在结束点172处结束。
图6示出了在将音频通信从第一编码解码器转换成与第一编码解码器不兼容的第二编码解码器的一个实施例中所涉及的各阶段。在一种形式中，图6的过程至少部分地在计算设备100的操作逻辑中实现。过程在开始点180处开始，其中系统接收依照第一编码解码器协议数字编码的音频通信(阶段182)。系统将音频通信从第一编码解码器协议转换成不同于第一编码解码器协议且与之不兼容的第二协议(阶段184)。作为一个非限制性示例，系统可以将音频通信从特定网关不理解的RTAudio编码解码器协议转换成该网关理解的编码解码器协议。例如，典型的网关可以使用音频G.7XX编码解码器系列之一，诸如G.711。各种其他的转换情况是可能的。系统将经转换的音频通信发送给能够对第二协议解码但不能对第一协议解码的网络元素(例如电话网关)(阶段186)。过程接着在结束点188处结束。
图7示出了协商用于通信的编码解码器协议的一个实施例中所涉及的各阶段。在一种形式中，图7的过程至少部分地在计算设备100的操作逻辑中实现。过程在开始点200处开始，其中系统接收对音频通信的通信请求(例如从VoIP计算机或通信网关服务器)(阶段202)。系统协商将哪个编码解码器协议用于通信(阶段204)。作为一个非限制性示例，与媒体服务器24通信的计算机(22、26或30)可以与媒体服务器24交换信息，由此它可以判定需要哪个编码解码器协议、请求的是哪个编码解码器和/或也支持哪个其他的编码解码器。作为另一非限制性示例，媒体服务器24可以使用对可用带宽的估计来判定哪个编码解码器最适用于处理通信。系统将通信转换成协商所得的编码解码器(阶段206)。随着通信继续，系统按需重复各步骤(阶段208)。过程接着在结束点210处结束。
图8示出了处理三方或多方之间的通信的一个实施例中所涉及的各阶段，其中至少一方使用VoIP电话。在一种形式中，图8的过程至少部分地在计算设备100的操作逻辑中实现。过程在开始点220处开始，其中系统接收到使用VoIP电话的第一方指向第二方(诸如使用移动电话、有线电话或即时消息传递的一方)的通信请求(阶段222)。系统在第一方和第二方之间建立通信(阶段224)。系统接收来自第一方或第二方、将第三方加入通信(例如使用移动电话、有线电话或即时消息传递的一方)的请求(阶段226)。系统将第一、第二和第三方一起加入到通信中(阶段228)。过程接着在结束点230处结束。
尽管以对结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本主题，但是可以理解，所附权利要求书中定义的本主题不必限于先前所描述的具体特征或动作。相反，这些具体特征和动作是作为实现权利要求书的示例形式来公开的。落入在此处和/或通过以下权利要求所描述的实现的精神范围内的所有等价物、改变和修改是期望被保护的。
例如，计算软件领域的普通技术人员会认识到，此处所描述的示例中描述的客户机和/或服务器安排、用户界面屏幕内容和/或数据布局可在一个或多个计算机上被不同地组织，以便包括比示例中描绘的更少或其他的选项或特征。

Claims (20)

1.一种在通信系统中使用的媒体服务器，包括：
一媒体服务器(24)，被配置成插入到至少一个具有VoIP能力的个人计算机(22)和至少一个通信网关(26)之间的通信路径中；
其中所述媒体服务器用于改进具有VoIP能力的计算机和通信网关之间的通信的质量(162)；以及
其中所述媒体服务器用于从所述具有VoIP能力的个人计算机接收依照第一编码解码器编码的媒体通信(158)，依照第二编码解码器转换所述音频通信(164)，以及将所述经转换的音频通信转发给所述通信网关(166)。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一编码解码器是RTAudio(22)。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二编码起选自G.7xx编码解码器(24)。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信网关选自固定通信网关(26)和移动通信网关(30)。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述移动通信网关选自蜂窝网关、网状网络网关、无线城域网以及无线局域网(32)。
6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述固定网关选自公共电话交换网网关和电缆网络网关(28)。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述媒体服务器用于与所述个人计算机通信，以便判定将来自多个编码解码器协议中的哪个特定的编码解码器协议用作用于转换所述媒体通信的所述第二编码解码器(204)。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一编码解码器和所述第二编码解码器是基于相同的编码解码器协议的，其中依照第一编码解码器解码所述媒体通信以便生成媒体数据(160)，其中修改所述媒体数据以便提高质量(162)，以及所述经修改的媒体数据依照所述第一编码解码器协议来编码(164)并且被转发给所述通信网关(166)。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述媒体数据包括选自所述音频数据和视频数据的至少一个(222)。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述媒体通信是选自听觉、视觉和多媒体通信的至少一个(222)。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述媒体服务器还用于促进第一人、第二人和第三人之间的三方通信(228)，其中所述第一人使用具有VoIP能力的个人计算机参与所述三方通信(222)。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述媒体服务器用于允许第二人使用选自有线电话和无线电话的电话参与所述三方通信(222)。
13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述媒体服务器用于允许所述第三人使用即时消息传递参与所述三方通信(226)。
14.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述媒体服务器用于用安全的方式跨越防火墙，以便允许音频通信安全地通过(168)。
15.如权利要求1所述的系统，其特征在于，由于将所述音频通信从所述第一编码解码器转换到第二编码解码器，所述媒体服务器用于改进所述个人计算机和所述通信网关之间的通信质量，其中在所述通信网关上不支持所述第一编码解码器，且在所述通信网关上支持所述第二编码解码器(186)。
16.一种具有使得计算机执行以下步骤的计算机可执行指令的计算机可读介质，所述步骤包括：
将从具有VoIP通信能力的个人计算机接收到的音频通信从第一编码解码协议(158)转换成第二编码解码协议(164)，并且将经转换的呼叫转发给电话网关(166)；以及
如果由于防火墙阻塞所述音频通信不能达到预期的目的地，那么提供用安全方式跨越所述防火墙的特征使得所述经转换的通信可以通过(168)。
17.如权利要求16所述的计算机可读介质，其特征在于，还包括以下步骤：
提供允许三方之间的三方通信的特征(226)，其中三方中的至少一个使用具有VoIP能力的个人计算机(222)。
18.如权利要求16所述的计算机可读介质，其特征在于，所述第二编码解码器协议具有较高的质量，因为在对第二编码解码器协议的转换期间调整了质量参数(164)。
19.一种方法，包括以下步骤：
在媒体服务器处，从具有VoIP电话能力的个人计算机接收具有第一质量的音频通信(142)；
在所述媒体服务器处，将所述音频通信调整成第二质量(144)；以及
从所述媒体服务器将所述第二质量的音频通信转发给通信网关(146)。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述调整还包括对所述音频通信纠正抖动(162)。
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