CN101341730B - 用于在媒体网关中实现免码变换器的操作的方法、装置和媒体网关 - Google Patents

用于在媒体网关中实现免码变换器的操作的方法、装置和媒体网关 Download PDF

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Abstract

公开了用于在媒体网关中提供免码变换器的操作的方法、系统和计算机程序产品。在一个方法中，接收第一和第二列表，该第一和第二列表由媒体流连接的第一和第二媒体端点所使用的媒体编码速率和对应的索引组成。基于第一和第二列表，确定免码变换器的操作是否可用于该媒体流连接。响应于确定免码变换器的操作可用于该媒体流连接，用单个数字信号处理器在媒体网关中建立第一和第二端点之间的免码变换器的连接，以便在媒体流连接期间，在第一和第二端点所使用的索引和编码速率之间进行监视以及映射。

Description

用于在媒体网关中实现免码变换器的操作的方法、装置和媒体网关
相关引用 
本申请要求2005年8月19日提交的美国专利申请序列号11/207572的权利，这里将以上公开完整引入本文作为参考。 
技术领域
本文所述主题涉及在电信网络中实现免码变换器的操作。更特别地，本文所述主题涉及用于在媒体网关中实现免码变换器的操作的方法、系统和计算机程序产品。 
背景技术
在电信网络中，编解码器是对网络上发送的语音信号进行编码和解码的设备。通常，使用统一脉冲编码调制(PCM)来对电信网中发送的语音进行编码。统一PCM涉及以每秒8000个采样并且每个采样8比特的速率来采样语音信号，导致64kbps的编解码速率。最近，在移动通信网络中，已经开发了在呼叫期间编码和解码速率变化的自适应调制速率(AMR)编解码器。用AMR来减少语音呼叫所使用的带宽。 
与使用AMR编解码器或者其它不同类型的编解码器相关联的一个问题是，当源和目的地设备使用不可兼容的编解码器时，可能需要码变换。码变换是一种用于将根据一个速率以及编码标准来编码语音信号转换为另一个速率和另一个编码标准的过程。执行码变换的一个问题是，其可以在正在发送的语音信号中引入传输延迟和恶化。 
图1是示出了用于在电信网络中执行语言信号的码变换的码变换器的方框图。参考图1，第一码变换器100在3GPP UMTS网络的IuUP或者NbUP接口上接收AMR语音信号。码变换器100执行码变换操作，用于将AMR语言信号转换成PCM并且将该信号转发到码变换器102。码变换器100在信号中引入传输延迟和恶化。图1中的T1指示了码变换器100所引入的传输延迟和语音恶化。 
码变换器102从码变换器100接收PCM信号，并且执行第二码变换操作，将PCM信号转换成AMR速率1，该AMR速率1与第一码变换器所接收的AMR速率相同。码变换器102在信号中进一步引入传输延迟和语音质量恶化。图1中的T1指示了码变换器100所引入的传输延迟和恶化。图1中的T2指示了码变换器102所引入的传输延迟和语音质量恶化。在图1所示出的实例中，因为进入和外出AMR速率相等，所以码变换是不必要的。然而，因为在本实例中示出的网络中不存在用于消除码变换智能，所以要执行码变换。 
为了避免与码变换相关联的困难，已经开发出了用于免码变换器的操作的方法。免码变换器的操作是指不使用码变换器来对具有兼容编解码器的电信端点(例如移动电话)之间进行连接的操作。图2是本申请的受让人所开发出的常规免码变换器的操作的实现的方框图，该操作用于使用在被称为SanteraOneTM媒体网关的媒体网关中。参考图2，媒体网关200包括多个分组网络接口202，分组网络接口202用于对诸如无线网络控制(RNC)/核心网络205的核心网络进行接口，该核心网络与IP语音设备，例如移动电话204、ATM交换结构206、语音服务器208、TDM矩阵210和TDM网络接口212进行接口。ATM交换结构206在分组网络接口202和语音服务器208之间建立连接。语音服务器208执行处理功能，例如码变换、编码和解码。在示出的实例中，每个语音服务器208包括用于实现编解码器功能的DSP 214。TDM矩阵210在TDM网络接口212和语音服务器208之间切换TDM信道。TDM矩阵210还包括HDLC总线216，该总线在不同的语音服务器上互相连接DSP。TDM网络接口212与基于TDM的电信端点接口。 
在图2中示出的实例中，为了执行免码变换器的连接，使用了两个编解码器和两个HDLC信道。即，语音服务器108上的一个DSP 214监视第一电信端点所使用的编码器的速率，并且在单独的语音服务器卡上的另一个DSP 214监视另一个端点上使用的编码速率。使用HDLC连接，在编解码器之间传输速率和速率的改变。因为进入和外出编解码器速率相同，所以任一语音服务器都不执行码变换。 
与图2中示出的媒体网关200的免码变换器的操作相关联的一个问题是，其需要单独的DPS来监视每个连接的端点。另一个问题是，必须使用两个HDLC连接来互相连接DSP。建立每个HDLC连接需要复杂的连接建立步骤。 
从而，鉴于与在媒体网关中提供免码变换器的操作相关联的这些困难，需要用于在媒体网关中提供免码变换器的操作的方法、系统和计算机程序产品。 
发明内容
根据一个方面，本文所述主题包括用于在媒体网关中实现免码变换器的操作的方法。该方法包括：接收由媒体流连接的第一和第二端点所使用的媒体编码速率和对应的索引组成的列表。接着，确定免码变换器的操作是否可用于媒体流连接。响应于确定免码变换器的操作可用，用单个数字信号处理器在媒体网关中建立第一和第二端点之间的免码变换器的连接，以便在媒体流连接期间在第一和第二端点所使用的索引和编码速率之间进行监视以及映射。 
根据另一个方面，用于在媒体网关中实现免码变换器的操作的方法包括：接收由媒体流连接的第一和第二媒体端点所使用的媒体编码速率和对应的索引组成的第一和第二列表。接着，确定免码变换器的操作是否可用。响应于确定免码变换器的操作可用，在以太网交换结构上的媒体网关中建立免码变换器的连接。 
可以使用包括收录在计算机可读介质中的计算机可执行指令的计算机程序产品来实现本文所述主题。适用于实现本文所述主题的示例性的计算机可读介质包括芯片存储设备、盘片存储设备、专用集成电路、可编程的逻辑设备和可下载的电气信号。另外，用于实现本文所述主题的计算机程序产品可以置于单个设备或者计算机平台上，或者可以交叉分布在多个设备或者计算机平台中。 
附图说明
现在参考附图来解释本文所述主题的优选实施例，其中： 
图1是示出了电信网络中的码变换的方框图； 
图2是示出了媒体网关中的常规免码变换器的操作的实现的方框图； 
图3是示出了根据本文所述主题的实施例，用于在媒体网关中实现的免码变换器的操作的方法的流程图； 
图4是示出了根据本文所述主题的实施例，用于在媒体网关中实现的免码变换器的操作的示例性组件的方框图； 
图5是示出了根据本文所述主题的实施例，可以在媒体网关中实现的基于以太网协议栈的示例性免码变换器的操作(TrFO)的方框图； 
图6是根据本文所述主题的实施例的包括以太网交换结构的媒体网关的方框图，该以太网交换结构用于实现免码变换器的操作； 
图7是示出了根据本文所述主题的实施例，用于在媒体网关中实现免码变换器的操作的示例性方法的方框图；以及 
图8是示出了根据本文所述主题的实施例，用于在媒体网关中实现免码变换器的操作的替换方法的方框图。 
具体实施方式
根据一个方面，本文所述主题包括用于在媒体网关中实现免码变换器的操作的方法。图3是示出了根据本文所述主题的实施例用于在媒体网关中实现免码变换器的操作的示例性步骤的流程图。参考图3，在步骤300中，可以接收媒体流连接的端点所使用的媒体编码速率和对应的索引的列表。媒体网关的控制模块可以接收这些列表。控制模块可以将列表转发到与媒体网关的控制语音处理功能相关联的内部处理器。在步骤302，内部处理器确定免码变换器的操作是否可用。确定免码变换器的操作是否可用可以包括：检查进入和外出编解码器速率以确定速率是否兼容。 
在步骤304中，如果确定免码变换器的操作不可用，控制进行到步骤306，在步骤306，在以太网交换结构的端点之间建立具有码变换的连接。在步骤304中，如果确定免码变换器的操作可用，控制进行到步骤308，在步骤308，使用单个DSP在媒体网关中建立以太网交换结构上的端点之间的免码变换器的操作的连接，以监视以及改变编码速率。 
图4是示出了根据本文所述主题的实施例，用于在媒体网关中提供免 码变换器的操作的示例性组件的方框图。参考图4，编解码器/DSP 400对于连接的两个端点实现IuUP/NbUP协议栈402，并且对于免码变换器的操作的连接执行无线访问承载子流组合指示符(RFCI)映射。使用单个DSP 400来实现免码变换器的操作。不利用如图2中示出的第二编解码器。结果，图4中示出的技术方案减少了用于在媒体网关中实现免码变换器的操作所需要的资源。另外，在以太网交换结构上建立端点和编解码器400之间的连接，图4中用双箭号404示意性地示出该连接。 
图5是更详细地示出了协议栈402的方框图。在图5中，协议栈402包括第一IuUP/NbUP层500和第一以太网接口层502，第一以太网接口层502用于与TrFo连接的一个端点接口。另外，协议栈402包括第二IuUP/NbUP层504和第二以太网接口层506，第二以太网接口层506用于与TrFo连接的另一个端点接口。RFCI映射层508在TrFO连接的不同端点所使用的编解码器速率之间进行映射。应该注意到，DSP可以实现层500、504和508。从图5中应该注意到，使用单个DSP 400来实现每个连接的端点的IuUP/NbUP层，并且执行RFCI映射。可以将以太网接口层502和506实现为太网接口，用于将DSP连接到以太网交换结构的以太网接口。使用单个DSP来执行AMR速率监视和RFCI映射，这减少了用于实现图2中示出的实现上的媒体网关中的TrFO所需要的资源。 
图6是示出了根据本文所述主题的实施例，用于实现免码变换器的操作的媒体网关的方框图。图6中示出的构造对应于具有以太网交换结构的媒体网关，如2005年5月26日提交的共同转让共同未决的美国专利申请号11/138990所述，这里将以上公开完整引入本文做为参考。参考图6，媒体网关600包括多个用于执行语音处理功能的语音服务器602。在示出的实例中，每个语音服务器602包括分组语音芯片604、时隙互联610、CPU 612、DSP 400和以太网接口614。分组语音芯片604从IP分组封装并且去除语音信息，并且将该信息转发到DSP 400以便进一步处理。分组语音芯片604还可以分别执行ATM适配层一和二功能。DSP 400执行码变换、回波消除和其它有效负载转换功能。根据本文所述主题的一个方面，每个DSP 400可以实现具有以上所述RFCI映射的IuUP/NbUP协议栈。TSI 610在IP语音芯片信道、TDM矩阵信道和DSP之间进行按需连接。CPU 612控制每个 语音服务器模块602的总操作。以太网接口614将每个语音服务器模块602连接到与以太网交换结构616相连接的其它模块。 
媒体网关600还包括宽带网络接口617，宽带网络接口617将媒体网关连接到外部网络以便从网络接收媒体分组。宽带网络接口617可以包括IP网络接口以及ATM网络接口。每个宽带网络接口617可以包括网络处理器618、连接表619和内部以太网接口620。网络处理器618控制每个宽带网络接口617的总操作。例如，网络处理器618可以控制对每个连接表619的数据的写入。每个连接表619对连接数据进行维护，以便将媒体分组转发到正确的语音服务器。内部以太网接口620将每个宽带网络接口617连接到以太网交换结构616。 
以太网交换616将语音服务器602和宽带接口617互相连接。在示出的实例中，以太网交换结构616包括多个端口，编号为一到五。仅仅为了说明性的目的而显示五个。要理解的是，以太网交换结构616可以包括少于或者多余5个端口，取决于连接到以太网交换结构616的设备的数量。 
媒体网关600还包括TDM矩阵模块622，TDM矩阵模块622用于在TDM网络接口624和语音服务器602之间切换TDM时隙。TDM网络接口624将媒体网关600连接到外部的TDM设备，例如TDM激活的端局。 
控制模块626控制媒体网关600的总操作。在示出的实例中，控制模块626包括TrFO控制器628，其用于从每个语音服务器模块的CPU 612接收关于进入和外出编码速率和索引的接收信息、确定TrFO是否可用，并且指示语音服务器模块602和网络接口617实现以太网TrFO交换结构616。控制模块626还与外部媒体网关控制器630通信。媒体网关控制器630通过由媒体网关600使用媒体网关控制协议，例如MEGACO或者MGCP，来控制连接的建立。 
图7是示出了根据本文所述主题的一个实施例，用于实现媒体网关600中的TrFO的示例性步骤的方框图。参考图7，在第一网络端点和第一语音服务器602A之间建立媒体流连接(标记为1)，该第一网络端点例如是在RNC/核心网205中直接地或者间接地与第一移动电话700接口的节点。在第二网络端点和第二语音服务器602B之间建立媒体流连接(标记为2)，该第二网络端点例如RNC/核心网205中直接地或者间接地与移动电话702 接口的节点。在宽带接口卡617和语音服务器卡602B之间建立第三媒体连接(标记为3)。一旦控制模块确定免码变换器的操作可用，控制模块就指示宽带接口卡617用连接3取代连接1。用连接3取代连接1可以包括指示宽带接口卡617更新它的连接表619以反映呼叫的新连接。另外，用连接3取代连接1可以包括指示语音服务器602B实现上文所述的NbUP/IuUP协议栈和RFCI映射功能。 
下文显示的表1和2示出了在实现免码变换器的操作之前和之后宽带接口卡617的连接表619的状态。表1和2中的每一个包括用于指示外部或者网络VPI/VCI值的第一栏，该VPI/VCI值与携带语音的进入ATM蜂窝相关联。每个表中的第二栏包括新的VPI/VCI值，该新的VPI/VCI值在语音服务器卡和网络接口之间内部使用。第三栏包括对应于该连接的语音服务器MAC地址。在表1中可以看出，在建立免码变换器的操作之前，对每个端点的连接包括独立的语音服务器MAC地址。在表2中，在实现免码变换器的操作之后，对应于连接的两个端点的语音服务器MAC地址是以太网地址ETH1，以太网地址ETH1对应于单个语音服务器卡。 
  外部VPI/VCI   新的VPI/VCI  语言服务器MAC地址
  100/1   110/1   Eth 0
  100/2   110/2   Eth 1
            表1：TrFO之前的宽带接口连接表 
  外部VPI/VCI   新的VPI/VCI  语言服务器MAC地址
  100/1   110/3   Eth 1
  100/2   110/2   Eth 1
             表2：TrFO之后的宽带接口连接表 
一旦建立TrFO连接，DSP执行的一个重要功能是RFCI映射。为了执行这样的映射，DSP可以为每个连接端点维护独立的RFCI值。下文显示的表3和4是根据本文所述主题的实施例的语音服务器卡上DSP可以维护的RFI值的实例。 
  信道索引   速率
  1   12.2k
  2   10.2k
  3   7.95k
  4   6.7k
表3：端点A的RFCI值和速率 
  信道索引   速率
  5   12.2k
  6   10.2k
  7   7.95k
  8   6.7k
表4：端点B的RFCI值和速率 
从表1和2，可以确定于每个端点的信道索引和对应的速率。一旦DSP知道索引和对应的速率，DSP可以在不同的端点所使用的索引之间进行映射。在表3和4中示出的实例中，映射将是1-5、2-6、3-7和4-8。 
图8是示出了根据本文所述主题的实施例用于在媒体网关中实现TrFO的可替换的方法的方框图。参考图8，在语音服务器602A和连接到移动电话700的端点之间建立第一媒体流连接(标记为1)。在语音服务器602B和连接到移动电话702的端点之间建立第二媒体流连接(标记为2)。一旦TrFO控制器628(图6中示出的)确定免码变换器的操作可用，TrFO控制器628就指示语音服务器602A执行回环功能并且开始与语音服务器602B的连接(标记为3)。在语音服务器602A执行回环功能连接意味着不影响语音服务器602A上的DSP。从而，即便图8中示出的技术方案需要两个语音服务器，因为不使用实现回环的语音服务器上的DSP资源，所以在媒体网关中经过常规的TrFO实现保存了DSP处理资源。 
从而，本文所述主题包括用于在媒体网关中实现TrFO的方法、系统和计算接程序产品。本主题包括使用单个DSP，该单个DSP对TrFO连接的两个端实现IbUP/NbUP协议栈和RFCI映射。另外，在以太网交换结构上 建立TrFO连接。因为仅仅需要单个DSP，所以经过常规的TrFO实现保存了DSP处理资源。因为使用以太网交换结构代替ATM交换结构，所以减少了媒体网关的成本和复杂性。 
要理解的是，可以在不脱离本发明的范围的前提下，改变本发明的各种细节。而且，由于本发明是由附带所阐述的权利要求所定义的，前述的描述仅仅是为了说明的目的，不是为了限制的目的。 

Claims (13)

1.一种用于在媒体网关中实现免码变换器的操作的方法，所述方法包括：
（a）接收第一和第二列表，所述第一和第二列表由媒体流连接的第一和第二媒体端点所使用的媒体编码速率和对应的索引组成；
（b）基于所述第一和第二列表，确定免码变换器的操作是否可用于所述媒体流连接；以及
（c）响应于确定免码变换器的操作可用于所述媒体流连接，用所述媒体网关的第一语音服务器中的单个数字信号处理器（DSP）在所述媒体网关中建立所述第一和第二媒体端点之间的免码变换器的连接，以便在所述媒体流连接期间在所述第一和第二媒体端点所使用的索引和编码速率之间进行监视以及映射，其中，建立免码变换器的连接包括：在所述第一媒体端点和所述第一语音服务器之间建立第一连接，在所述第二媒体端点和第二语音服务器之间建立第二连接，以及利用所述第一语音服务器与第二媒体端点之间的第三连接取代所述第二连接。
2.如权利要求1所述的方法，其中，接收由媒体编码速率和对应的索引组成的第一和第二列表包括：接收由所述第一和第二媒体端点所使用的无线访问承载子流组合指示符（RFCI）和对应的媒体编码速率组成的第一和第二列表。
3.如权利要求1所述的方法，其中，确定免码变换器的操作是否可用包括：确定所述第一列表中的所述媒体编码速率是否与所述第二列表中的所述媒体编码速率兼容。
4.如权利要求1所述的方法，其中，建立免码变换器的连接包括：在所述媒体网关中的以太网交换结构上建立免码变换器的连接。
5.如权利要求1所述的方法，包括：在建立所述免码变换器的连接之后，对所述连接执行无线访问承载子流组合指示符（RFCI）映射。
6.一种用于实现免码变换器的操作的媒体网关，包括：
（a）宽带接口，用于将媒体分组发送到外部网络以及从外部网络接收媒体分组；
（b）分组交换结构，用于在所述媒体网关中在所述宽带接口和至少一个内部处理资源之间转发媒体分组；
（c）至少一个语音服务器，用于对所述媒体分组执行语音处理功能，包括码变换，其中所述至少一个语音服务器包括第一语音服务器和第二语音服务器，该第一语音服务器和第二语音服务器中的每一个包括数字信号处理器（DSP），用于在免码变换器连接的第一媒体端点和第二媒体端点所使用的索引和编码速率之间进行监视以及映射；以及
（d）免码变换器的操作的控制器，用于在所述宽带接口和所述第一语音服务器之间，经由所述交换结构建立所述免码变换器连接，包括接收第一和第二列表，所述第一和第二列表由媒体流连接的第一和第二媒体端点所使用的媒体编码速率和对应的索引组成，其中所述免码变换器的操作的控制器通过以下方式建立所述免码变换器连接：在所述第一媒体端点和所述第一语音服务器之间建立第一连接，在所述第二媒体端点和第二语音服务器之间建立第二连接，以及利用所述第一语音服务器与第二媒体端点之间的第三连接取代所述第二连接；
其中，所述免码变换器的操作的控制器基于所述第一和第二列表，确定免码变换器的操作是否可用于所述媒体流连接，并且响应于确定免码变换器的操作可用于所述媒体流连接，在所述媒体网关中建立所述第一和第二媒体端点之间的免码变换器的连接，以便在所述媒体流连接期间在所述第一和第二媒体端点所使用的索引和编码速率之间进行监视以及映射。
7.如权利要求6所述的媒体网关，其中，所述宽带接口包括IP接口。
8.如权利要求6所述的媒体网关，其中，所述宽带接口包括ATM接口。
9.如权利要求6所述的媒体网关，其中，所述分组交换结构包括以太网交换结构。
10.如权利要求6所述的媒体网关，其中，所述分组交换结构包括ATM交换结构。
11.如权利要求6所述的媒体网关，其中，所述免码变换器的操作的控制器适用于：通过检查所述第一和第二媒体端点所使用的编码速率，来确定免码变换器的操作是否可用。
12.如权利要求6所述的媒体网关，其中，所述第一语音服务器适用于对所述免码变换器的连接执行无线访问承载子流组合指示符（RFCI）映射。
13.一种用于在媒体网关中实现免码变换器的操作的装置，所述装置包括：
用于接收由媒体流连接的第一和第二媒体端点所使用的媒体编码速率和对应的索引组成的第一和第二列表的模块；
用于基于所述第一和第二列表，确定免码变换器的操作是否可用于所述媒体流连接的模块；以及
用于响应于确定免码变换器的操作可用于所述媒体流连接，用所述媒体网关的第一语音服务器中的单个数字信号处理器（DSP）在所述媒体网关中建立所述第一和第二媒体端点之间的免码变换器的连接，以便在所述媒体流连接期间在所述第一和第二媒体端点所使用的索引和编码速率之间进行监视以及映射的模块，其中，建立免码变换器的连接包括：在所述第一媒体端点和所述第一语音服务器之间建立第一连接，在所述第二媒体端点和第二语音服务器之间建立第二连接，以及利用所述第一语音服务器与第二媒体端点之间的第三连接取代所述第二连接。
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