CN102195806A - 用于多传输技术的切换度量 - Google Patents

Abstract

本发明名称为用于多传输技术的切换度量。所提供的是在多媒体通信网络(10)中管理切换的方法(70)以及系统。实施例包括评估(72)在网络(10)中的通信路由的声音质量(60)。声音质量(60)可通过使用涉及减去对声音信号的各个减损(52、54、56、58)的总声音质量度量(60)来评估。减损可由在通信路由中的声码器(14、22)的类型、与RF链路以及网络链路(18、20、26、28)关联的误差或者丢失、以及在通信路由中的延迟(58)所产生。在减去减损(52、54、56、58)以获得通信路由的总声音质量度量(60)之后，总声音质量度量(60)可与其他通信路由的阈值以及/或者其他总声音质量度量(60)相比较以确定(80)是否以及何时切换应该被做出。

Description

用于多传输技术的切换度量

技术领域

本文公开的主题涉及通信系统，以及更具体地，涉及基于通信声音质量的执行切换的系统以及方法。

背景技术

通信系统可包括能传输以及接收人类语音的通信装置。例如，用户可对第一通信装置讲话，并且语音波形可被压缩以及被数字化且然后被传输至第二通信装置。所压缩的数字信号可被解压缩以重建原始语音波形的近似值。在通信系统中的语音信号的压缩与解压缩可涉及声音编码器，一般称之为“声码器”(vocoder)。

通信装置可通过不同的通信路由连接在网络内。每个将装置连接在网络内的通信路由可包括在装置与声码器之间的链路。该声码器可被链接至网络节点，其可通过在通信网络内的它自己的子网络被连接。通信网络可具有多个通信路由，比如网络可包括多个子网络、网络节点、以及声码器。通信装置特定的通信路由可取决于在装置与节点之间的信号强度。当信号强度在通信期间可改变，在装置与节点之间的链路有时可被转换以维持可接受的信号强度。例如，在通信装置与第一网络节点之间的连接可被转换以启用在装置与第二网络节点之间的通信以获得增加的信号强度。在通信中装置与网络节点之间的这样的转换可被称作是“切换”(handoff)。

随着通信系统发展，除信号强度外的其他参数可在通信网络中的执行切换中被使用。当信号强度可被用作对执行在与固定电路交换地面通信线(circuit-switched landline)连接的网络节点之间的切换的度量，信号强度单独可以是在使用多跳分组交换系统(multi-hoppacket-switched system)的多媒体通信网络中执行切换的不充分的度量。多媒体网络系统可包括不同类型的无线服务(例如，蜂窝式服务以及VoIP服务)，其通过具有不同频率以及不同退化特性的不同链路(例如，固定链路或者射频链路)传输分组。而且，不同的通信技术可使用具有不同架构或者不兼容比特流的声码器，其还可影响语音传输。因此，使用对多媒体通信网络更合适的度量可提高通信质量。

发明内容

一个实施例包括管理在通信网络中通信的方法。该方法包括评估在通信网络中通信路由的总声音质量度量以及基于总声音质量度量评估来控制切换。

另一个实施例包括管理在多媒体通信网络中切换的方法。该方法包括基于在网络中对通信路由所选择的声码器计算声码器减损(impairment)，基于对通信路由所选择的一个或多个RF链路计算射频(RF)链路减损，基于对通信路由所选择的子网络计算子网络减损，以及基于通过所选择的声码器、所选择的一个或者多个RF链路、以及所选择的子网络传递数据中发生的总延迟计算延迟减损。该方法包括基于声码器减损、RF链路减损、子网络减损、以及延迟减损计算通信路由的总声音质量度量并且基于通信路由的总声音质量度量确定是否以及何时做切换。

又另一实施例包括通信系统，其包括对应于系统中的一个或者多个声码器配置成存储声码器信息的存储器、至少基于声码器信息配置成计算通信路由声音质量且至少基于通信路由的声音质量配置成执行切换的处理器。

又另一实施例包括在通信网络中管理切换的方法。该方法包括评估在通信网络中通信路由的声音质量。评估声音质量包括确定对通信路由的声音质量的一个或者多个减损、从声音质量中减去该一个或者多个减损以产生声音质量评估、以及基于声音质量评估控制切换。

附图说明

本发明这些和其他特征、方面和优点当参考附图(在其中：类似的字符表示遍及所有附图的类似部件)阅读了下面详细的描述时可以被更好地理解，其中：

图1是根据本技术的实施例、描绘在多媒体通信网络的一部分中可能的路由的图表。

图2是根据本技术的实施例、包括对通信网络中的语音传输的可能的减损贡献的表格。

图3是根据本技术的实施例、描绘对应于对语音传输的可能的减损贡献的数据在通信网络中可如何被存储以及/或者被计算的图表；以及

图4是根据本技术的实施例、总结在多媒体网络中管理切换的过程的流程图。

具体实施方式

通信系统可包括从一个通信装置到另一个通信装置无线传输以及接收人类语音。例如，通信(例如，从一个装置到另一个装置人类语音的传递)可通过在通信网络内的通信装置的连接被部分地启用。在通信网络中，装置可通过经由与一个或者多个网络节点的链路连接至网络而与在网络中的其他装置通信。该网络节点可被链接至控制器或者网关，其可被链接至公共通信媒介(例如，有线电话网络)，使得在网络中所有的装置被连接。

在网络中两个装置之间的通信可包括连接两个装置的链路的通信路由。“链路”可涉及在网络中的通信装置、声码器、网络节点、以及/或者控制器之间的连接、所传递的信号、等等。通信路由可涉及一系列链路，其将装置连接至在网络中的通信媒介。在通信网络中的处理器可执行在网络中的装置的链接，并且可基于哪些链路具有最高信号质量而将通信装置链接至所选择的声码器或者所选择的网络节点。例如，在一个实施例中，信号质量可包括例如信号强度以及声音质量的度量。在通信的持续时间期间，在通信装置与网络节点之间的信号质量可改变。为维持具有可接受的信号质量的通信，处理器可将通信装置链接至不同的网络节点。对这样的传递(transfer)(被称为在通信中的交换或者“切换”)以伴随相应很少的延迟发生可是所希望的，使得切换可在通信期间对于通信装置的用户基本上不易觉察的。

例如，描绘在多媒体通信网络10的一部分中的可能的通信路由的图表在图1中被图示。通信装置用户12可经由许多不同的不重叠的链路的路由被连接至例如有线电话网络30的通信媒介。每个路由可包括一个或者多个声码器14a、14b、22a、22b、以及22c的选择，其通过无线通信链路16以及24与网络节点18以及26相连接。网络节点18以及26可然后通过它们自己的子网络20以及28与有线电话网络30相连接。子网络20以及28可各包括其他的网络节点或者网络节点控制器。当多媒体通信网络10所图示的部分被用于对本技术可被实施的一种类型的通信网络的示例时，在多媒体网络中管理切换的方法还可在不同类型的无线网络之间被实施并且可包括各个其他的装置(例如，不同类型的通信装置、网络节点以及控制器)，其可并未都在网络10中被图示。

多媒体网络10还可包括处理器32，其可基本上控制在网络10中的一个或者多个装置之间的链路。例如，处理器32可被耦合至有线电话网络30，并且在某些实施例中，处理器32可直接被耦合至网络节点或者通信装置。处理器32可确定对应于网络10中的链路的各个参数，并且还可基于链路参数的分析而执行切换。在某些实施例中，处理器32可计算各个通信路由的例如评估的声音信号减损或者总声音质量度量的参数。

在网络内执行切换的典型方法可包括使用信号强度切换度量。使用信号强度切换度量对具有与固定电路交换地面通信线连接的蜂窝式基站的网络可是有效率的。然而，通信系统发展了，并且典型的多媒体网络系统可包括除了蜂窝式服务的不同类型的无线服务，例如，比如VoIP服务。例如，网络节点18可代表用于在蜂窝式服务中连接通信装置的蜂窝式基站，并且网络节点26可代表用于在VoIP服务中连接通信装置的VoIP接入点。在多媒体网络10中的每个不同类型的无线服务可使用不同类型的链路，例如链路16(其将声码器14a或者14b连接至基站18)、或者链路24(其将声码器22a、22b、或者22c连接至接入点26)。链路16以及24的这些不同类型可通过不同的路由、媒介、以及/或者频率传递数据。例如，蜂窝式网络可使用射频(RF)链路，而VoIP网络可使用多跳分组交换连接，并且可仅有一条基于RF的链路(例如，在网络节点26与所选择的声码器22a、22b、或者22c之间的无线链路)。由于在多媒体通信网络10中使用的通信链路16与24的不同类型，在网络10内所传递的数据还可经历不同的退化特性。而且，不同的无线服务还可在编码以及解码声音信号中使用声码器。例如，声码器14a以及14b可具有与声码器22a、22b、以及22c不同的架构或者不兼容比特流。在用于不同的无线网络的声码器类型中这样的不同还可影响语音传输并且使典型的切换技术复杂化。

因为跨通信网络中不同类型的无线服务的数据传递不同，信号强度可是通信质量的不充分的确定因素。例如，比特误码率(BER)可是用于测量信号退化的典型度量。然而，虽然单个比特误差可导致在VoIP链路(例如，链路24)中的分组丢弃(packet drop)，这样的比特误差可是由通过蜂窝式链路(例如，链路16)通信的用户不易觉察的。因此，如果多媒体网络仅仅基于信号强度执行切换(例如，在信号退化或者BER的某些阈值水平时切换)，即使通信用户将会经历在声音质量中不可觉察的丢失(loss)，切换可在通信期间被执行。在多媒体网络中执行这样不必要的切换可导致在网络中的复杂性以及/或低效。例如，当信号质量振荡导致快速切换时可造成往复(ping-ponging)，其可导致在通信中的延迟。

在某些实施例中，多媒体网络10(或者在网络中的处理器32)可基于可适合于评估通过不同类型的无线链路的通信质量的质量度量执行切换。例如，在某些实施例中，“总声音质量度量”可被使用以在多媒体通信网络中执行切换。总声音质量度量可包括信号强度的某些方面，但是可以不仅是信号强度的测量。确定总声音质量度量可包括其他考虑因素，其影响在通信期间由一个用户所讲且由另一个用户所听到的声音信号的声音质量。额外的考虑因素可包括通过在多媒体网络10中的各个通信路由(其可在通信期间影响声音信号的质量)的不同的减损(例如，影响最终传输声音信号质量的退化)。这样的减损可使用各个度量被确定以及/或量化以确定总声音质量度量。例如，声音质量度量可包括在推荐标准G.107中定义的国际电信联盟(ITU)E模型，其提供当由通信装置用户所感知的预计声音质量的预测。该E模型可考虑在典型通信条件下沿着通信路由(从讲话者的一个通信装置到倾听者的第二通信装置)的声音质量减损的任何可预测的来源。

E模型的声音质量预测可以是被称为R-因子或者R-评分的附加的线性声音质量等级，并且可是在从0到100的数值范围中。例如，在一个实施例中，100的评分可被认为是高声音质量，75的评分可被认为是中等声音质量，以及50的评分可被认为是低声音质量并且可导致切换。在其他的实施例中，任何基于R-因子的分级或者阈值可变化，并且任何基于R因子的分级或者阈值执行的切换也可变化。

包括用以确定对通信网络中语音传输的总声音质量度量可能的减损贡献的表格50在图2中被提供。为进一步图示质量度量概念，表格50可适合于图1的多媒体通信网络10，并且可为在图1中的五个可能的通信路由的每一个提供总质量评分60，其中不同的声码器(14a，14b，22a，22b，或者22c)在每个路由中被选择。总声音质量度量可由总质量评分60所代表，其可指代被通信装置用户所感知的声音或者语音信号的质量。

在一个实施例中，在每个通信路由中的减损贡献可包括声码器减损52、RF链路减损54、以及子网络减损56。这样的减损可例如使用类似在ITU-T推荐标准P.833中所建立的方法学来确定。声码器减损52可包括基线质量减损、由于比特误差或者丢包(BER或者PLR)的减损、以及声码器的算法延迟。基线质量减损可代表没有比特误差或者丢包的声码器它自己的质量，并且可从R-评分中减去。由于比特误差或者丢包的减损因子可由在RF链路上低信号水平或者在拥挤的子网络链路上的丢包而产生。比特误差减损因子可与在面向比特的链路中的BER相乘以产生从R-评分中所减去的数值。BER减损还可用于类似蜂窝式RF链路的传统电路连接。丢包减损因子可与在分组交换网络中的PLR相乘以产生从R-评分所减去的数值。不像BER减损，PLR减损对于电路交换链路可以是相关的。算法延迟可是基于在压缩以及解压缩声音信号中所使用的帧尺寸的来自声码器的总延迟。如稍后将被讨论的，来自声码器的延迟可与沿着通信路由的其他延迟合并以确定来自总延迟的减损。声码器减损52可预先已知，因为在通信网络10中所使用的声码器可具有已知的特性。

通信路由可包括任何数量的链路，其传递数据以启用在两个装置之间的通信，并且对声音质量的减损可由这些链路中任何一个所产生。例如，涉及声码器14a或者14b的通信路由还可包括链路16(其贡献于RF链路减损54)以及在子网络20中的任何链路(其贡献于子网络链路减损56)。类似地，涉及声码器22a，22b，或者22c的通信路由也可包括链路24(贡献于RF链路减损54)以及在子网络28中的任何链路(贡献于子网络链路减损)。在通信网络10(图1)中的每条链路可被分级成分组交换的(意味该链路可由丢包所降级)，或者面向比特的(意味该链路可由比特误差所降级)。对于分组交换链路，PLR可被测量以及与那个特定通信路由中所使用的对应声码器(例如，用于链路16的声码器14a或者14b)的声码器丢失减损因子相乘。对于面向比特的链路，BER可被测量以及与适当的声码器误差率减损因子相乘。所得数值可从R-评分中减去。

总延迟可通过将通信路由中的所有延迟相加而计算出，包括声码器算法延迟以及所有单独的链路延迟。来自总延迟58的减损然后可使用来自ITU E模型的推荐标准G.107的等式3-27以及3-28而计算出。该等式(重新编号)被复制在下面：

$\mathrm{Idd}=25\{{(1+X^6)}^{\frac{1}{6}}-3{(1+{\left[\frac{X}{3}\right]}^6)}^{\frac{1}{6}}+2\}$ (等式1)

以及

$X=\frac{\log \left(\frac{\mathrm{Ta}}{100}\right)}{\log 2}$ (等式2)

其中Ta可代表加和的总延迟以及Idd可代表来自总延迟的减损。

来自对每个通信路由的总延迟58的减损还可从R-评分中减去。因此，减去在每个通信路由的所有减损，产生每个通信路由的总质量评分60。对于总质量评分60的计算可在下面的等式中来代表。

Rs＝R₀-Iv-Irf-Isn-Idd

(等式3)

其中Rs代表网络中每个通信路由的总质量评分60。R₀代表没有减损的完美R-评分，Iv代表来自在每个通信路由中所使用的声码器的减损(包括基本声码器质量但排除声码器的BER或者PLR减损)。Irf代表来自RF链路由BER/PLR丢失所产生的减损(其通过将声码器误差或者丢失减损因子相应地乘以RF误差率或者丢失率而计算出)，Isn代表来自子网络中其它链路由在子网络上的BER/PLR丢失所产生的减损(其通过将声码器误差或者丢失减损因子相应地乘以子网络误差或者丢失率而计算出)，以及Idd代表来自总延迟的减损(包括由声码器自身产生的延迟以及从通信路由每个部分加和、且使用上面的等式1以及等式2计算出的延迟)。

在图2中所解释的表格50的概要在图3中被提供，其图示了表格50的通信路由数据在通信网络10中(如在图1中)在何处以及/或如何可被存储以及/或者被计算的图表。某些相关于确定总质量评分60的数据可预先已知并且可在网络信息查询单元62中被存储。该网络信息查询单元62可包括适合于存储网络信息的存储器，并且可由可使用通信比率数据以在网络中管理切换的处理器(例如，图1中的处理器32)访问。在一个实施例中，在网络中用于不同通信路由的声码器可被预先确定，并且与声码器关联的减损(Iv52以及BER/PLR丢失减损因子)可预先已知并且在网络信息查询单元62中被存储。与子网络(Isn 56)关联的某些减损也可在网络信息查询单元62中被存储。而且，来自声码器的延迟(例如，声码器固有的算法延迟)以及子网络延迟可贡献于总延迟(Idd 58)，并且这样的延迟信息也可在网络信息查询单元62中被存储。

因为每个子网络(例如图1中的子网络20以及28)可包括多个可能的链路(例如，在网络节点或者控制器之间)，多链路ping单元66可被用于计算与子网络内对通信路由(例如，子路由)的数据传递关联的延迟。多链路ping单元66还可计算发生在子网络的每个子路由中的数据丢失。在子网络中与不同子路由关联的所计算的丢失以及延迟还可被用于确定总质量评分60以被用于在多媒体网络10中管理切换。

每个通信路由还可包括RF链路。取决于在多媒体网络10中所使用的无线服务的类型，通信路由可主要地使用RF链路(例如，蜂窝式系统)，或者可涉及多跳接连接以及使用RF链路作为在通信路由中的最后一步(例如VoIP系统)。因此，对于不同通信路由由RF链路所贡献的减损在多媒体网络10中可明显地变化。而且，因为通信装置用户(例如，用户12)可经常地相对于与装置所链接的网络节点移动，RF链路可贯穿通信而改变，因此改变用户12的通信路由中的由RF链路所贡献的减损。RF链路减损(Irf54)、连同与RF链路关联的延迟，可由RF链路质量分析单元64计算，并且在某些实施例中，RF链路质量分析单元64可动态计算RF链路减损54。RF链路质量分析单元64可是在网络10中的处理器32的一部分，或者可是能够分析RF链路减损54以及使用减损数据在多媒体网络10中管理切换的独立的处理单元。

在网络信息查询单元62中所存储的信息以及由RF链路质量分析单元64与多链路ping单元66所计算的信息都可被用于在多媒体网络10中管理切换。例如，处理器32可使用由不同单元62、64、以及66中所存储以及/或所计算的信息以管理纵横转换器(crossbar switch)68，其通过转换在通信路由中的链路而启用切换。纵横转换器68可是在多媒体通信网络10中任何能转换链路(并且因此改变通信路由)的转换器。

图4提供了概括在本技术的某些实施例中在多媒体网络10中管理切换的过程70的流程图。过程70可包括评估(框72)减损，包括沿着通信路由的减损。如先前讨论的，该减损可由在通信路由中的声码器(Iv)、子网络(Isn)、或者RF链路(Irf)所贡献。通过声码器、子网络、以及RF链路的数据的传递也可导致延迟，并且这些延迟可被加和(框74)。该延迟的总和可使用例如先前提供的等式1以及等式2被用于计算(框76)延迟减损(Idd)。所有的减损可从R-评分中减去(框78)以产生通信路由的总质量评分60。通信路由的总质量评分60可被用于执行切换(框80)。例如，处理器32可比较几个通信路由的总质量评分60以确定何时以及/或者是否对于通信网络10中的特定通信执行切换。在某些实施例中，处理器32可执行从已经跌至某些阈值声音质量评分之下的第一通信路由到具有可接受的声音质量评分的第二路由(例如，在100中的70以上或者在100中的75以上，等等)的切换。

在某些实施例中，在多媒体网络10中的切换可在声音质量评分跌至阈值水平之下之前被执行。例如，网络可基于装置的空间位置存储通信装置的总声音质量度量。这样的信息可在网络10的任何适合的存储单元(例如，网络信息查询单元62以及/或者由RF链路质量分析单元64所计算的信息)中被存储，并且适合的处理器(例如，处理器32)可访问所存储的总声音质量度量以预测何时切换是很可能必要的。例如，如果用户典型地从一个位置到另一个位置移动，其导致低的总声音质量度量以及必要的切换，优先的切换可在用户移动至声音质量变得不可接受的位置之前被做出。通过执行这样的优先的切换，建立切换中的延迟可减少。因此，移动通信装置的用户可穿越导致必要切换的通信路由。而且，优先的切换可提供安全的间隔以在通常的切换选择受损时允许对其他切换路由的考虑。

而且，在某些实施例中，切换还可基于与每个可能的通信路由关联的成本。例如，当一个通信路由可具有比另外一个更高的声音质量评分时，处理器32可基于在两个路由之间的成本比较仍选择较低声音质量的路由。而且，对于可接受声音质量评分的阈值可取决于成本而是可变化的。部分地基于成本的切换的管理可由通信装置用户所控制，或者可被预先编程。

虽然本发明的仅某些特征被说明和描述，许多修改和变化对于该领域的技术人员是可以想到的。因此，必须理解附上的权利要求书目的在于覆盖所有这些修改和变化，它们落入本发明的真实精神范围内。

部件列表

10	多媒体通信网络	12	用户
				14	声码器	16	通信链路
18	网络节点	20	子网络
				22	声码器	24	通信链路
26	网络节点	28	子网络
				30	有线电话网络	32	处理器
50	表格	52	声码器减损
				54	RF链路减损	56	子网络减损
58	总延迟减损	60	总质量评分
				62	子网络信息查询单元	64	RF链路质量分析单元
66	多链路ping单元	68	纵横转换器
				70	过程	72	评估块
74	加和块	76	计算块
				78	减法块	80	切换块

Claims (10)

1.一种在通信网络(10)中管理通信的方法(70)，所述方法(70)包括：

评估(72)在所述通信网络(10)中对于通信路由的总声音质量度量(60)；以及

基于总声音质量度量评估(60)来控制(80)切换。

2.如权利要求1所述的方法(70)，其中评估(72)所述总声音质量度量(60)包括采用类似于ITU E模型的算法。

3.如权利要求1所述的方法(70)，其中评估(72)所述总声音质量度量(60)包括从声音信号质量评分(60)中减去(78)声音信号减损(52、54、56、58)，其中所述声音信号减损(52、54、56、58)包括至少以下之一：

与在所述通信网络(10)中一个或者多个声码器(14、22)关联的减损(52)；

与在所述通信网络(10)中所使用的一个或者多个射频(RF)链路关联的减损(54)；

与在所述通信网络(10)中一个或者多个子网络(20、28)关联的减损(56)；以及

与来自通过一个或者多个声码器(14、22)、RF链路以及子网络(20、28)的数据传递所产生的延迟关联的减损(58)。

4.如权利要求1所述的方法(70)，其中通信路由包括在所述通信网络(10)中的第一通信装置(12)、第二通信装置(12)、以及一个或者多个网络节点(18、26)以及子网络(20、28)之间的信号传递。

5.如权利要求1所述的方法(70)，其中所述通信路由包括RF链路(16、24)以及互联网协议声音(VoIP)链路(16、24)的一个或者多个。

6.如权利要求1所述的方法(70)，其中所述通信路由包括一个或者多个面向比特的链路或者一个或者多个分组交换链路。

7.如权利要求1所述的方法(70)，其中所述控制(80)切换包括当总声音质量度量评估(60)跌至阈值之下时执行切换。

8.如权利要求1所述的方法(70)，包括评估(72)对于一个以上通信路由的总声音质量度量(60)，其中控制(80)切换包括当第二通信路由具有比第一通信路由的总声音质量度量评估(60)更高的总声音质量度量评估(60)时转换至第二通信路由。

9.如权利要求1所述的方法(70)，其中总声音质量度量评估(60)被定标在0至100。

10.如权利要求1所述的方法(70)，包括存储(62、64)总声音质量度量(60)作为在所述通信网络(10)中空间位置的函数，并且其中控制切换包括基于所预测的在所述通信网络(10)中的通信装置的空间位置来启动切换。

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