CN102301789A - 聚合式网络中实时数据包的传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种为用户业务经由第一信道(3)在终端设备(1)和聚合式通信网络的网络节点(2)之间传输数据包的方法和系统，当传输的传输质量降低时切换到第二信道(4，5，7)。传输在连续的数据流中进行，数据流中对于每个单位时间始终存在预定数量的数据包，为了评价传输质量，差错识别装置(8)检验传输的数据以确定差错且终端设备(1)和/或网络节点(2)中的转换装置(9)检验至少在一个观察时间窗内差错数量是否超过至少一个预定的极限值。当至少一个极限值被超过时，转换装置(9)在保持每个单位时间中传输预定数量的数据包的情况下切换到第二信道(4，5，7)。

Description

聚合式网络中实时数据包的传输方法

技术领域

本发明涉及一种用于为了用户业务经由第一信道在终端设备和聚合式(konvergent)通信网络的网络节点之间传输数据包的方法，其中当这个传输的传输质量降低时切换到第二信道。此外，本发明还涉及用于执行该方法的系统。

背景技术

在聚合式网络中，基于语音和基于数据的电信应用结合在面向分组的网络内。它们因此为基于语音和基于数据的电信应用提供一个公共的基础设施。对于这样的网络，经常优选使用因特网协议(IP)作为传输协议。这样的网络的优点在于在运营成本降低的情况下提高IP网络的价值，同时可能提供实时业务，如视频电话或日常生活在线记录(Life-Streaming)。因为IP网络中的数据传输是基于分组而进行的，所以经由该网络提供的业务也被称为分组传输业务。其中尤其包括具有宽带应用(如网页呈现和视频会议)的集成的企业通信，其中这样的应用构成用户业务。参照ISO-OSI层模型，分组传输业务涉及在层1至3中以及在层1至3之间的操作，而用户业务设置在层4至7上并且最后形成用户与设备(尤其是终端设备)之间的接口。

聚合式网络的实现提供了由移动和固定设置的通信终端设备使用这样的分组传输业务的可能性。移动和固定设置的通信终端设备在下面被统称为终端设备。

数据的实时传输的特征在于预定数量的数据(即数据位)在预定的保证的持续时间中作为连续的数据流以一定顺序被传输，其中在该数据流中，每个时间间隔分别传输相同数量的数据。此外，为了实时传输还要考虑以下主观要求：用户期望相对快且无干扰地获得实时传输的数据并且能够再现。因此对于实时传输，数据流是连续的，这也被一般性地称为流式传输。但是，每个数据报固定的时间分配(时间对称性)并不强制性地是必需的。相反，时间分配可以变化，并且可以根据应用情况来选择。流式传输需要资源报告并且还确认传输的结束。

移动IP是指由互联网工程任务组(IETF)拟订的一种网络协议标准，该网络协议标准为移动设备(如笔记本电脑)的用户提供了从通过第一传输媒介(例如WLAN(无线局域网))实现的基于无线技术的计算机网络到通过第二传输媒介实现的另一计算机网络的切换并且其中同时使得能够保持固定的IP地址。该标准在建议3GPP TS 23.234中描述。移动IP提供了一种用于因特网中计算机灵活性的高效且伸缩性的机制。该协议保证了：移动计算机改变其与因特网的接入点但是保持其静态的IP地址。这确保在进行网络切换期间传输层的连接保持存在。为了切换到可选的一种传输媒介，移动IP的各种提供商使用主动的周期性的检验和/或无线电信号测量。移动IP基于双向通信被执行以便使用其他传输路径。双向通信需要一些时间，这些时间是由于传输和节点中的数据处理而产生的。

此外，也被称为UMA(未授权移动接入)的GAN(通用接入网络)是指一种电信标准，该电信标准将语音数据传输以及IP多媒体子系统/会话发起协议(SIP)从移动无线技术扩展到IP接入网络(如因特网)。其中，GAN使得能够实现移动的和有线连接的网络电话的聚合性。使得能够实现用户可以无缝地在WLAN和WAN(广域网)之间切换。为此，支持GSM/Wi-Fi(全球移动通信系统，WiFi是WLAN使用的一种无线标准)的双模移动电话是必需的。GAN规定：移动无线终端只要识别到WLAN就经由网关建立通过隧道到移动无线网络运营商的服务器的安全的IP连接，该服务器被称为GAN控制器(GANC)。该服务器如蜂窝移动无线网络的一般基站那样工作。移动无线终端设备通过使用特定的协议(BSSGP：基站系统GPRS协议)经由安全连接与该服务器通信。移动无线终端设备从传输媒介GSM到传输媒介WLAN的切换从移动无线网络的角度来看是移动无线终端设备仅仅已经切换了基站，如移动无线小区切换到另一小区那样。GAN标准使用IETF RTCP(互联网工程任务组，实时传输控制协议)信息作为传输媒介切换的触发。其没有具体说明任何机制来执行到WLAN的受控、按照需要的转换。相反，当可选的传输媒介可用时始终转换到该可选的传输媒介。因为WLAN接入点在数量和密度方面不断提高，所以GAN标准的使用导致非常经常地切换到第二传输媒介。此外始终监视移动无线终端设备是否处于WLAN附近。这导致电力消耗提高，并且由于经常的切换而导致网络中不必要的信令流量。

发明内容

因此，本发明的任务在于提供一种简单的使用广泛且普遍的方法，该方法不限于移动无线技术或数字广播并且能应用在每种面向分组的网络中，其中甚至在不使用双向通信(例如用于转换的确认)的情况下仅仅在需要时进行数据报传输的到另一信道的快速可靠的转换，而没有由于数据损耗而导致的用户能感知到的干扰。

该任务通过具有权利要求1特征的方法以及具有权利要求23特征的系统来实现。本发明的有利扩展方案在从属权利要求中给出并且在下面被解释。

提出了一种用于为了用户业务经由第一信道在终端设备和聚合式通信网络的网络节点之间传输数据包的一般性方法，在该方法中当该传输的传输质量降低时切换到第二信道，其中在连续的数据流中进行该传输，在该连续的数据流中每个单位时间始终存在预定数量的数据包，并且为了评估传输质量，差错识别装置对所传输的数据进行检查以确定差错，并且终端设备中和/或网络节点中的转换装置检查至少在一观察时间窗内的差错数量是否超过了至少一个预定极限值，其中如果该至少一个极限值被超过了，则转换装置在保持每个单位时间传输该预定数量的数据包的情况下切换到第二信道。

本发明的基本思想在于：如果实时要求不再与协定的必要标准相符，则聚合式的分组数据网络中实时数据包的连续传输通过在接收方监视数据流(流)而立即在一并行的信道上继续。

这里所提出的方法和系统在预定时间中以连续的数据流传输确定数量的或能确定的数量的数据位，其中在每个单位时间中总是存在预定数量的数据包。这被理解为实时传输。在可能的情况下切换到另一信道，如以下将描述的那样。其中，数据位在分组(下面也称之为数据包)中被传输。与此相反，其他已知方法(如移动IP)仅仅在系统不在其他方面受到影响(例如不由于建立新连接而受到影响)时才在预定时间中传输预定数量的数据包。因此，如果从一传输信道切换到另一传输信道(这一般被称为切换)是必需的，则传输丢失实时特性，即不再能保证在每个单位时间中预定数量的数据位到达或无差错地到达接收方，从而用户可能察觉到听得见的和/或看得见的用户业务干扰。

根据本发明，例如移动电话、支持移动无线技术的笔记本电脑、智能电话、数字电视、个人计算机等可以用作为终端设备。数据的传输以分组进行，从而基于分组的通信网络(如尤其是因特网)可以用于数据传输。根据本发明，除了因特网协议(IP)数据之外，所有能想到的数据都可以以分组和帧形式(例如以太网帧、ATM(异步传输模式)信元或MPLS(多协议标号交换)分组)被传输。包数据也可以在移动无线网络以及在所有其他能想到的面向分组的网络(例如以太网、DSL(数字用户线)、数字视频广播网络或WLAN)中被传输。

聚合式通信网络的网络节点构成对方站，即与终端设备相对的侧。其间存在一信道或多个信道用于数据传输。在一示例性实施方式中，网络节点可以是数据通信在其上传导或则数据通信在其中结束或开始的移动无线网络和/或固定电话网络内的任意网络单元，例如路由器、服务器、交换中心等。信道在本发明的意义上是由所使用的传输媒介、所使用的传输类型、所使用的传输标准和所使用的传输协议限定的用于传输数据包的传输连接。信道切换因此在传输媒介、所使用的传输类型、所使用的传输标准或所使用的传输协议切换时存在。优选地，第一信道存在于第一传输媒介中，第二信道存在于第二传输媒介中。

在本发明的意义上，传输媒介是指用于通过结合特定传输标准(例如100M比特/秒的以太网、作为移动无线标准UMTS的传输方法的HSUPA(高速上行分组接入)或作为电信网络中有线连接的数据传输的传输方法的SDSL(对称数字用户线))以及协议(例如ftp(文件传输协议)或IP(因特网协议)使用传输类型(如电传输、光传输或电磁传输)来传输数据的媒介(例如空气、铜芯电缆或玻璃纤维)。纯示例性地，第一传输媒介可以是利用电磁传输类型的空气，通过空气进行按照移动无线标准(例如GPRS(通用分组无线业务))进行无线传输。例如可以使用因特网协议(IP)作为协议。但是也可以使用利用另一传输类型、另一传输标准和协议的其他每种能够传输包数据的传输媒介。

终端设备和网络节点之间的通信可以直接进行。这意味着终端设备和网络节点直接经由信道相互连接并且在终端设备和网络节点之间没有任何传导数据的网络单元或甚至没有网络或网络部件。包数据可以容易地实时地经由直接连接被传输，因为数据传输不被其他网络单元干扰或影响。当在终端设备和网络节点之间存在网络单元时不是这样的。这可能还导致数据传输的差错和/或延迟。因此有利的是如果在终端设备和网络节点之间不存在直接连接则数据传输通过隧道进行。隧道最大可能地保护数据传输免受由于网络单元上的路由而可能产生的各种类型的干扰。

借助于GPRS、UMTS(通用移动通信系统)、HSPA(高速分组接入)和LTE(长期演化：Long Time Evolution)的传输基于在终端设备和网络节点之间建立的GTP隧道(GTP：GPRS隧道协议)，其中传输尤其通过基站、GGSN(GPRS支持节点)和SGSN(服务GPRS节点)进行。隧道例如可以被配置为使得其不证实IP(因特网协议)数据并且对于有错误的数据包不进行重复发送地并且以10^-3的更低误码率(BER)双向传输IP数据。此外还存在以下可能性：在接收方以相同顺序排列串行设置的包，但是这对于数据包实时传输是不重要的。

尤其是按照所谓的IPSec(因特网协议安全性)标准的所谓的ESP隧道(封装安全载荷)(在备忘录IETF RFC 4304中说明)适于在根据本发明的方法中在GTP之外实现隧道。如果包数据从一端隧道传输到另一端，则位于其间的网络节点(例如路由器)对于协议看起来是透明的。如果仅仅使用隧道，则根据本发明只需要每个终端设备和网络节点的IP地址，因为所有传输路径具有相同的终点。

除了所描述的两个隧道(GTP，ESP)之外，除了其他隧道类型外网络节点和终端设备可以相互直接连接，使得不需要隧道来传输数据包。根据本发明，一个信道可以承载一个或多个隧道或者也可以直接传输数据包。

根据本发明，差错识别装置可以连续地检查所传输的数据以确定差错并且将该差错的出现通知给该差错识别装置所对应的转换装置。其中，不同差错类型(如位错误、包错误、抖动误差和/或包顺序差错)可以被检查并且分别被通知给转换装置。

可以使用校验和作为包顺序，借助于该校验和能检查包数据的正确传输，例如在循环冗余校验(CRC)的情况下。如果在校验和中存在位差错，则接收方确定该包被错误地传输。在这种情况下，触发传输媒介切换的事件是校验和差错。

优选使用上面提到的所有差错类型来评价信道的实时能力。转换装置于是检验是否超过差错率、即每个观察时间窗的差错数量。为此，转换装置在每个观察时间窗中对差错数量进行计数。其中可以确定每个时间窗中所有差错类型的总差错数量并且将其与预定的极限值进行比较。

但是可选地，对于不同差错类型可以使用不同的观察时间窗、即不同长度的观察时间窗。这尤其是有利的，因为甚至一信道上比特的传输和该信道上包的传输在时间上持续不同的时间长度，并且包传播时间的变化(抖动)又随用户业务的不同基本上可以在±5ms到±1000ms之间变化，并且因此对于一个同样需要长度不同于用于确定位差错或包差错的观察窗长度的观察窗。因此可以规定：转换装置同时检查第一观察时间窗中的位差错、第二观察时间窗中的包差错和第三观察时间窗中的抖动差错是否分别达到超过各自的预定极限值的数量，其中第一、爹人和第三观察时间窗具有不同的时间长度。因此，根据该实施变体，对于每个差错类型预定各自的在观察时间窗内不应被超过的极限值。否则触发信道切换。

在本发明的一有利扩展方案中，在不同长度的两个、优选为三个或更多个观察时间窗内同时检查差错数量是否超过预定的极限值。其可以对于检查所有差错类型的总差错数量是否超过一预定的极限值的情形而进行。可替换地或附加地，其可以对于分别检查每个差错类型的情形而进行。对于该情形，这意味着为每个差错类型分别使用两个、三个或更多个观察时间窗。有利地，为每个差错类型使用相对较短的、中等的和长的观察时间窗，从而在三个差错类型的情况下同时总共观察九个观察时间窗来确定在其中是否出现数量超过各自的预定极限值的差错。这使得能够建立全面的差错图，该差错图允许对传输质量的可靠评价。只有当在观察时间窗中同时超过两个或更多个极限值时才切换到第二信道。因此，例如当在多个相对较短的时间窗中分别出现一个或两个差错时可能是不成问题的，因为它们可以通过已知的纠错装置来纠正。但是如果在这个小的时间窗中非紧要的这些差错之和高于在一更长的、例如一分钟的窗中的极限值，则这表明恶化的或逐渐变坏的传输质量，并且应当切换信道以便防止用户能察觉到的用户业务干扰。

观察时间窗的长度可以存储在分配给该用户业务的数据记录中，或者可以是能由该数据记录计算的，终端设备和/或网络节点的转换装置在数据传输开始之前加载该数据记录并且将该数据记录用于确定观察时间窗的长度。

在本发明的一有利扩展方式中，观察时间窗的长度可以根据要传输的数据量来选择。这是有意义的，因为要传输的数据量决定总传输的传输时间并且至少一个较长的观察时间窗不应持续长于该总传输。为此在数据记录中可以以列表形式包含在特定数据量的情况下对于各个差错类型时间窗长度应优选的值。

特别有利地，这个观察时间窗的或这多个观察时间窗之一的长度在其长度方面被选择为使得在该窗内最多允许出现一个差错，或者对于各个差错类型最多出现一个位差错、一个包差错、一个抖动差错或一个顺序差错。这一方面提供了观察时间窗的为了识别差错而在技术上有意义的最短长度，因为半个位差错或包差错不被识别；并且另一方面确保了传输质量的有效质量控制，因为在过长间隔的情况下相应地会出现增多的差错，在该时间窗中过高的差错数量只有在实时传输对于用户而言已经明显受到影响时才被察觉。

此外，时间间隔的预定长度优选可以根据用于数据传输的信道来选择。其中要保持和保证的数据传输速率越小，该长度可以限定为越长。例如，在数据传输速率低于100M比特/秒的连接的情况下可以具有至少100毫秒的长度。但是根据信道的参数，该值可以明显不同。根据本发明，对于作为第一信道的带宽为10G比特/秒的玻璃纤维和作为第二信道的带宽为10G比特/秒的玻璃纤维上的一示例性传输，使用比切换标准小的几个或多个微秒的时间间隔。该标准保证当在传输质量中仅仅存在小的、短暂的且在使用质量中察觉不到的损失时不进行传输媒介的切换，从而网络负载不会由于附加的信令而不必要地提高并且在终端设备中不会不必要地为能量源增加负担。

在本发明的一有利扩展方案中，极限值也可以存储在分配给用户业务的数据记录中或者可以是能由该数据记录计算的，其中终端设备和/或网络节点的转换装置在数据传输开始之前加载该数据记录并且将其用于确定该极限值。此外，可以使用其中一起存储有观察间隔长度和极限值的总数据记录。此外根据本发明，极限值被选择为比该用户业务的要求所要求的更严格。这保证以非常高的可靠性避免用户业务的损害。

在根据本发明的方法的另一有利扩展方案中，只有网络节点的转换装置确定观察时间窗的长度和该极限值并且然后将其通知终端设备。这具有以下优点：终端设备的能量源、存储器资源以及在必须计算极限值或观察窗长度的情况下还有终端设备的计算能力资源不受到影响。

如果根据本发明确定在一个或多个观察时间窗中没有遵守预定的最大差错数量，则可以输出触发信号(触发，发信号)，借助于该触发信号发起信道的切换。触发信号因此导致断开第一信道上的连接并在第二信道上建立连接并且数据传输在第二信道上继续。当至少一个、优选为多个极限值被超过时，终端设备和/或网络节点的转换装置发送触发信号到相应的另一方的转换装置，于是该另一方的转换装置切换到第二信道。

触发信号可以在信令信道上被发送。这样的信令信号一般存在于终端设备和网络节点之间并且不必单独建立。信令信道具有的数据传输速率比第一信道低。由此可以节省网络节点或网络的资源，并且终端设备的电力消耗可以被降低。信令信道将网络节点的和终端设备的转换装置相互连接。可选地可以规定，在终端设备和网络节点经由多个信道相互连接的情况下，触发信号经由这些信道中不止一个信道、尤其是经由所有信道被发送。这确保触发信号到达另一方。

可以使用SMS作为触发信号。其可以在至少一个数据包中被发送到网络节点，其中网络节点响应于此而切换信道。其中数据包可以包含关于应切换到哪个信道的信息。在这种情况下，用于发起信道切换的双向通信不是必需的。

为了切换到第二信道，可以使用三个优选实施变体形式。根据第一变体形式，第二信道基本上与第一信道同时地在终端设备和网络节点之间被建立。第二信道因此在触发信号之前已经被建立并且在出现触发信号的情况下可以马上被使用以便承担数据传输。在该变体形式中，第二信道因此与第一信道并行地被保持。由此可以无延迟地并且没有数据包丢失地(即实时地)切换到第二信道。

根据第二变体形式，信令信道可以至少临时被扩充到至少为第一信道的数据传输速率并且用作为第二信道。例如在德国的ISDN中，信令信道可以被用于数据传输速率在9600比特/秒以内的小的数据传输。这对于GPRS也是可能的。信令信道可以以该方式成为在总传输的持续时间中实时传输包数据的第二信道。

根据对第二变体形式进行扩展的第三变体形式，可以在终端设备和网络节点之间建立另一信道，并且数据传输因此从信令信道切换到该另一信道。由此，信令信道又被“减轻负担”，即只临时被使用。在第二信道做为替代可用之前，信令信道提供第一信道的数据带宽。以该方式，信令信道可以用作为第一信道和第二信道之间的桥梁，因为数据传输实时地短暂、即在几毫秒到几秒中在信令信道中进行。优选地，数据传输在几毫秒或几微秒内从信令信道切换到该另一信道。

终端设备和网络节点可以经由两个或更多个信道相互连接，其中每个信道的数据传输速率由终端设备和/或网络节点的转换装置监视。根据本发明，可以使用当前具有最高数据传输速率的那个信道作为第二信道。

优选可以在第二信道的当前数据传输速率大于第一信道的数据传输速率并且第二信道在上一几秒钟的时间间隔内没有被使用时切换到第二信道。这保证了不切换到先前刚刚已经使用但是由于传输质量差而被切换掉的信道上。因此防止了在两个信道之间短暂地相互跳变。

根据本发明，在终端设备中以及在网络节点中存在信道建立和监视单元，其向各自的终端设备转换装置或网络节点转换装置通知可用信道的类型和/或传输标准，尤其是与可用信道各自的可用数据传输速率一起通知。

此外特别有利的是数据包包含被压缩传输的头标数据。在备忘录IETF RFC 3095中详细说明的所谓健壮的数据头标压缩提供了以下优点：具有差错的数据包的可能性更小，因为在一个数据包中传输更少的数据位。因为由此每个信道用户传输甚至更少的数据，所以多个用户可以使用该信道。但是，健壮的数据头标压缩只有在两个消息方可以在其间没有其他交通节点的情况下直接通信时才起作用。这通过在数据传送中使用隧道或者通过直接连接来保证。

此外根据本发明提供了一种用于执行该方法的系统，包括终端设备、聚合式通信网络的网络节点以及第一信道，终端设备经由该第一信道与网络节点连接以便以连续数据流传输数据包，在连续数据流中每个单位时间始终存在预定数量的数据包，此外该系统还包括至少一个第二信道，数据传输可以在传输质量降低时切换到该第二信道，其中存在用于检查数据传输以确定差错的差错识别装置以及终端设备中和网络节点中的转换装置，用于检验至少在一观察时间窗内差错数量是否超过至少一个预定的极限值，其中转换装置还设置为当该至少一个极限值被超过时在保持每个单位时间中传输预定数量的数据包的情况下切换到第二信道。

差错识别装置可以是数据头标压缩装置，其设置在转换装置和数据接口之间。

在终端设备和网络节点中为每个信道分配一个信道建立和监视单元，其中可以在到信道的数据传输方向上在同一方的信道建立和监视单元之前连接相应的转换装置。

此外，终端设备和网络节点的转换装置可以经由信令信道相互连接或者可以是能经由信令信道相互连接的。

附图说明

以下借助于优选实施例和附图对本发明作进一步的阐释。

图1示出了作为逻辑单元的终端设备1以及同样作为逻辑单元的网络节点2的方框图，终端设备1和网络节点2经由第二信道3以及经由其他可选信道4、5连接。信道3、4、5分别代表可以直接在终端设备1和网络节点2之间形成的数据连接，即在网络节点和终端设备之间不存在进行数据传输的其他网络单元。可替代地，信道3、4、5可以分别代表路由数据传输的网络。在这种情况下，在这些信道中分别形成IPSec(ESP：封装安全载荷)、GTP或其他用于数据传输的隧道。在另一可选实施方式中，信道3、4、5中的一个或两个可以代表直接连接，而在其他信道3、4、5中形成隧道。为了建立相应的隧道或直接连接，在终端设备1和网络节点2中存在各自的信道建立和监视单元6。

具体实施方式

终端设备1和网络节点2中用于切换信道的根据本发明的转换装置9与终端设备1或网络节点2的相应信道建立和监视单元6连接。转换装置9决定应在哪个信道3、4、5上进行数据传输并且将要传输的包数据传递给这些信道3、4、5之一。此外，终端设备1和网络节点2的转换装置9通过信令信道7相互连接，在信令信道7上可以发送触发信号。终端设备1和网络节点2中用于要传输的包数据的头标数据的差错识别和压缩的数据头标压缩装置8同样与相应的转换装置9连接。数据头标压缩优选可以根据备忘录IETF RFC 3095进行。

转换装置9在第一信道3和终端设备1与网络节点2中的数据头标压缩装置8之间工作。因为网络节点2和终端设备1中的转换装置9具有与所有信道3、4、5的连接并且优选还具有与信令信道7的连接，而健壮的数据头标压缩8只可以操作一个信道，所以所有部件(即信道建立和监视单元6、转换装置9以及数据头标压缩装置8)放置于系统单元中的逻辑层面上，即既在系统单元终端设备1中也在系统单元网络节点2中。

因为用户业务的所有数据包都通过根据本发明的转换装置9在终端设备1和网络节点2中运行，所以可以为每个数据流分配一个独特的源地址，例如“源IP地址”，由此不再如在其他常规方法中那样需要移动IP的附加功能。不需要对移动IP的所谓“本地代理”的建立和拆除，因为只要存在信道，根据本发明的系统和/或方法就具有与网络节点的连接。移动IP意义上的本地代理是甚至在终端设备与受访网络的网络节点(即外网络的基站)连接时也在隧道连接中为终端设备分配IP地址的单元。

根据本发明的用于传输媒介切换的触发是由于直接采集到、尤其是测量到至少一个不基于IETF RTCP功能协议信息的技术参量而进行的。又第一信道3传输到数据头标压缩装置8的数据在那里被检验并且与每个观察时间窗的差错类型极限值比较。为此分别单独为存在的每个信道使用以下参数：

-用户业务在由传输本身暗示或/和在一单独的传输(信令包)中明确指出希望实时传输的情况下向相对的逻辑单元1、2的转换装置9通知以下数据作为预定极限值：

●在各自具有每个观察时间窗的允许差错数量的至少三个不同观察时间窗中要实时传输的数据包的数量

●对于相应用户业务有差错的或错误传输的数据包和位差错的允许数量(单位时间的数据差错)

●用户业务类型：会话式、广播、离线流式传输、(一般质量标准，明确排序的必要性，数据包的大小(每个包的比特))

●在至少三个不同时间间隔中测量的用于包到达的允许的抖动(包传播时间的变化)

-可选地好向用户业务通知数据包是否具有相同的大小(比特数量)或者这些数据包是否必须相应地被拆包。如果用户业务不能提供前面提到的这些参量，则使用来自数据记录的极限值和观察窗长度，这些极限值和观察窗长度被存储在那里。

-数据头标压缩装置8连续地向逻辑单元1、2内的转换装置9通知以下数据：

●应达到的包的顺序号，根据该顺序号可以确定包丢失或包是否丢失

●上一数据包的位差错和/或包差错

●上一数据包的抖动差错(传播时间变化)

-信道建立和监视装置6、并且优选还有信道7在相应数据流传输之前并且优选还在传输期间向单元1、2的转换装置9通知以下数据：

●具有关于接入技术的信息的可用信道的类型，优选包括接入结束的典型参数值(如差错率、传播时间变化、明确排序的可能性)，以及

●提供的带宽，优选是用于相应用户业务的带宽，优选还说明允许的占用时间

转换装置9在以下情况下基于前面提到的已知信息生成针对转换到另一信道4、5的触发：

●用户业务基于信道4、5的信息可以在该另一传输媒介4、5中进行，并且信道4、5在前几秒中未被使用，并且

更经济的或者被其他终端设备的通信流量少量加载的信道(例如WLAN或以太网)可用，或

对于预定长度(尤其是大于100ms)的至少3个不同时间间隔，每秒中包的数量小于容限中允许的数量，或

对于预定长度(尤其是大于100ms)的至少3个不同时间间隔，抖动(传播时间变化)高于预给定的容限值，或

顺序号在容限之外，即数据包不再以正确的顺序到达或者流不再是连续的，或

对于至少三个不同时间间隔，误码率比多个包的预给定容限值差。

不遵守就导致转换的观察时间窗中差错率要遵守的极限值必须比用户业务的规定严格，因为否则转换只会在实时标准不再能被遵守并且用户业务的使用者已经能察觉到用户业务劣化时才发生。用户业务的要遵守的规定(也被称为用户业务参数)一般被称为服务质量参数。

如果产生触发，则接收方(可以是网络节点2或终端设备1)的转换装置9经由所有可用的信道3、4、5、7发送至少一个消息包到发送方(相应地是终端设备1或网络节点2)，发送方马上使用另一媒介4、5来进行传输。转换装置9将来自新信道4、5的数据转发到接收方的数据头标压缩装置8。

为了避免长期地为可能的转换保留所有传输路径，尤其是为了节约能量和传输能力，可以根据应用(即根据需要包数据传输的用户业务)使用以下有利的功能和/或方法：

会话数据：

即语音和/或图像数据的流式传输，例如在双向的视频电话连接中：

终端设备1的转换装置9使用第一信道3。终端设备1的转换装置9长期保持另一并行的信道4、5。

只有当在传输中在用户业务层面出现差错才会称为质量损失。被发送并且有差错地到达的包可以部分地被FEC校正。差错仅仅还有很小的可能性被校正的紧要的边界区域在任何情况下都应被用于触发转换过程(触发)。

在转换阶段期间，为了安全起见，包在多个信道上被传输，因为网络节点2和终端设备1在时间上不是同步的。

在本发明的一优选扩展方案中，在出现多个差错(即存在有差错的包)并且包的明确的顺序不是必需的情况下再一次发送有差错的包。此外，于是可以在接收方(即在终端设备1中或在网络节点2中)设置具有暂时存储重新发送的包的中间存储器(缓冲存储器)的排序装置，其中排序装置对来自中间存储器的数据包重新排列。

广播

网络节点2的转换装置9使用第一信道3，其中数据带宽更小的另一直接信令信道7用于信令以及用于小的数据流量，该信令信道在几秒内被一必需的宽带信道4、5代替，用户数据(即包)在另一切换之后在该宽带信道中被传输。这里存在以下优点：在这一方(即在网络节点2中)，无线资源被节省地使用，在另一方(即在终端设备1中)，电力消耗可以被降低。但是转换仍然快速地进行，因为已经存在一可选的传输信道7，其就此而言仅仅还在资源参数方面必须被适配或者必须被信道4、5代替。对于搜索和提供合适的信道4、5或者适配资源参数所需要的渡越时间，数据可以在信道7中被传输以便从而遵守实时要求。

信道7被构造为使得其可以短时间传输大量包，从而其可以用作为备用信道用于在所使用的信道3、4、5发生故障的情况下事先未预料的容量需求。信令可以被理解为单个包的流式传输。

离线流式传输

例如在从服务器下载所存储的语音消息(语音邮件下载)时：

终端设备1的转换装置9使用第一信道3。仅仅用于信令、例如用于电子短消息(SMS)的另一信道7可以被用于执行媒介切换。该功能模式最多节约传输资源和电池，因为另一信道4、5只有在原始信道3可能不再可用时才建立。该方法还适合于实时传输(即流式传输)数据(例如电子邮件)，该数据然后例如一旦有快速传输资源(例如WLAN数据加注站点：Datentankstelle)可用就可以在网络资源管理系统的控制下在时间上快速地被整体传输。其中触发可以由外部事件来触发。

如果不传输实时数据，则转换装置9处于空运转或省电模式。通过数据头标压缩装置8的数据传输来启动转换装置9。

以下以实时的FTP(文件传输协议)数据传输为例介绍本发明的工作流程：

用户在其终端设备1上使用用于从(代表网络节点2的)FTP服务器传输数据的程序。该程序因此是使得用户能够借助于FTP进行数据传输的用户业务。该程序打开信道3中到FTP服务器(即从终端设备1到网络节点2)的连接。该连接用于信令并且还不被使用用来实时传输有效数据。经由连接3发送的数据经由终端设备1的转换装置9和网络节点2的转换装置9来传输(图1)，这两个转换装置9分别位于该程序或存储在网络节点2上的数据与建立该连接的信道3之间，从而这些转换装置可以监视这些数据以便识别可能的排队的实时传输。

使用者利用通过命令GET(例如GET  “file.doc”)在服务器2上选择文件file.doc。该命令表示经由信道3传输到服务器2的信令消息。服务器2通过返回至少一个其他信令消息来对该消息进行响应。信令消息可以被转换装置9分析。借助于包含在其中的信令信息，转换装置9识别所使用的用户业务，尤其是要为数据传输使用的协议ftp。同时，转换装置9由信令通信量识别要传输到终端设备1的文件“file.doc”的文件大小。文件大小对于判断数据传输要持续多久以及观察时间窗应为多长是决定性的。

因此，服务器和终端设备1的转换装置9加载分配给所识别的用户业务的数据记录，该数据记录存储在分配给该服务器2的存储器中。在该数据记录中限定用户业务的传输参数以及在至少一个同样在该数据记录中限定的观察时间窗中最多允许出现的位差错数量、包差错数量和抖动差错数量的极限值。有利地，为每个差错类型存储两个或三个观察时间窗，在这些观察时间窗中参量位差错、包差错和抖动差错的差错数量不允许超过确定的极限值。例如，在要传输的文件大小为8兆字节的情况下对于位差错的观察时间窗可以是12.5毫秒，其中作为极限值，在该时间窗中最多允许出现一个位差错。

作为用户业务的传输参数，在该数据记录中至少存储每个单位时间的总数据传输速率，例如是8M比特/秒。其他传输参数同样可以包含在该数据记录中。借助于该传输参数，转换装置9可以根据文件大小计算传输的持续时间，以便实时地(即在每个单位时间具有固定数量的比特的连续数据流中)将文件从服务器2传输到终端设备1。

服务器2的信道建立装置6向服务器2的转换装置9通知有什么传输媒介可用(即传输类型)以及在由其建立或能由其建立的信道中各有多少容量还可供使用。在无线传输的情况下，容量由无线电接力段信号强度估计来确定。

根据本发明，使用提供最高数据传输速率(带宽)并且对于用户业务具有足够容量的信道3来进行数据传输。这由服务器2的转换装置9基于由服务器2的信道建立和监视装置6提供的数据来决定。如果为数据传输所选择的信道3具有的数据传输速率小于用户业务所对应的，则传输的持续时间相应地被调整。

转换装置9命令所选择的信道3的信道建立和监视装置6建立信道3并将该建立通过信号通知终端设备1的信道建立和监视装置6。然后，在终端设备1和服务器2的这两个信道建立和监视装置6之间建立信道3并且开始实时的数据传输。

数据传输不仅在服务器2一侧而且在终端设备1一侧经由设置在相应转换装置9与数据输入端10或数据输出端10之间的差错识别装置来进行。数据输入端10在图1中示意性地表示到要传输的文件“file.doc”的存储位置的接口。数据输出端10对应于到例如通过图形或声学再现将文件供用户使用的程序的接口。

终端设备1的差错识别装置8持续地确定所接收的数据中的位差错、包差错、抖动差错并且优选还有顺序差错，并且将这些差错通知给终端设备1中的转换装置9。这是可能的，因为传输实时地进行，即数据流是连续的并且在每个单位时间具有固定数量的位。

转换装置9现在检验观察时间窗中位差错、包差错、抖动差错的数量是否超过在数据记录中所限定的极限值。为此，转换装置9可以相信对于传输期间在每个单位时间中总是接收相同数量的位。对每个观察时间窗中的位差错、包差错和抖动差错的数量计数并且将其与极限值进行比较。有利地还检验每个观察时间窗是否存在顺序差错。

一旦差错数量超过一个或多个极限值，则终端设备1的转换装置9经由所有可用信道3、4、5向服务器2的转换装置9发送信号，服务器2的转换装置9然后立刻在现存的信令信道7上继续FTP传输。终端设备1中的转换装置9然后将到达信令信道7的数据迅速地转发到终端设备1中的差错识别装置8。同时，服务器2中的转换装置9基于由信道建立和监视装置6所提供的关于可用信道4、5及其传输特性(如数据传输速率)的信息来检验并决定哪个信道4、5可以和应当替代第一信道3而被使用。转换装置9然后向第二信道4的相应信道建立和监视装置6通知建立第二信道4。这个信道建立和监视装置6向终端设备1的信道建立和监视装置6以信号通知第二信道4的建立，并且第二信道4被建立。一旦第二信道4被建立，服务器2的转换装置9就连接到第二信道4上，并且FTP传输在第二信道4中并因此不再在信令信道7中继续。一旦数据到达终端设备1中，终端设备的转换装置6也连接到第二信道4上并且将数据传递给差错识别装置8。一旦FTP传输结束，就不切换到第一信道3中。相反，对于未来的实时传输，第二信道4成为第一信道3。

Claims (26)

1.一种用于为用户业务经由第一信道(3)在终端设备(1)和聚合式通信网络的网络节点(2)之间传输数据包的方法，其中当所述传输的传输质量降低时切换到第二信道(4，5，7)，其特征在于，

所述传输在连续的数据流中进行，在所述数据流中对于每个单位时间始终存在预定数量的数据包，并且为了评价所述传输质量，差错识别装置(8)检验传输的数据以确定差错并且所述终端设备(1)中和/或所述网络节点(2)中的转换装置(9)检验差错数量是否至少在一个观察时间窗内超过至少一个预定的极限值，其中当所述至少一个极限值被超过时，所述转换装置(9)在保持每个单位时间中传输所述预定数量的数据包的情况下切换到所述第二信道(4，5，7)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一信道(3)处于第一传输媒介中，所述第二信道(4，5，7)处于第二传输媒介中。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述差错识别装置(8)持续地对所传输的数据进行检验以确定位差错、包差错、抖动差错和/或包顺序差错，并且向对应于所述差错识别装置(8)的转换装置(9)通知该差错的出现。

4.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在时间长度不同的两个、优选为三个或更多个观察时间窗内同时检验差错数量是否超过预定的极限值，其中只有在这些观察时间窗中同时超过两个或更多个极限值时才切换到所述第二信道(4，5，7)。

5.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，对于不同差错类型使用不同的观察时间窗。

6.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述观察时间窗的长度存储在分配给所述用户业务的在数据传输开始之前被所述终端设备(1)和/或所述网络节点(2)的转换装置(9)加载并用于确定所述观察时间窗的长度的数据记录中或者能由这个数据记录计算出。

7.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，根据要传输的数据量选择所述观察时间窗的长度。

8.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述极限值存储在分配给所述用户业务的在数据传输开始之前被所述终端设备(1)和/或所述网络节点(2)的转换装置(9)加载并用于确定所述极限值的数据记录中或者能由这个数据记录计算出。

9.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，当所述至少一个极限值被超过时，所述终端设备(1)和/或所述网络节点(2)的转换装置(9)发送触发信号(触发)到相应的另一方(1，2)的转换装置(9)，然后所述另一方(1，2)的转换装置(9)切换到所述第二信道(4，5，7)上。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述触发信号经由信令信道(7)被发送。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述终端设备(1)和所述网络节点(2)经由多个信道(3，4，5)相互连接，并且所述触发信号经由这些信道(3，4，5)中不止一个信道、尤其是经由所有信道(3，4，5)被发送。

12.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述第二信道(4，5)基本上与所述第一信道(3)同时地在所述终端设备(1)和所述网络节点(2)之间建立。

13.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述信令信道(7)至少暂时地至少扩展到所述第一信道(3)的数据传输速率，并且被用作为第二信道(2)。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述终端设备(1)和所述网络节点(2)之间建立另一信道(4，5)，并且数据传输然后从所述信令信道(7)切换到所述另一信道(4，5)上。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，数据传输在几毫秒或几微秒内从所述信令信道(7)切换到所述另一信道(4，5)上。

16.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述触发信号是电子短消息(SMS)。

17.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述终端设备(1)和所述网络节点(2)经由两个或更多个信道(4，5)相互连接，并且每个信道(3，4，5)的数据传输速率被所述终端设备(1)和/或所述网络节点(2)的转换装置(9)监视，并且当前具有最高数据传输速率的信道(4，5)被用作为第二信道(4，5)。

18.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，当所述第二信道(4，5)的当前数据传输速率大于所述第一信道(3)的数据传输速率并且所述第二信道(4，5)在上一个几秒长的时间间隔内没有被使用时，切换到所述第二信道(4，5)。

19.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，当在所述终端设备(1)和所述网络节点(2)之间不存在直接连接时，数据传输通过隧道进行。

20.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述终端设备中和/或所述网络节点(2)中的信道建立和监视单元(6)向所述终端设备(1)和/或所述网络节点(2)相应的转换装置(9)通知可用信道(3，4，5)的类型和/或传输标准，尤其是与可用信道当前可用的数据传输速率一起通知。

21.如权利要求5至20之一所述的方法，其特征在于，只有所述网络节点(2)的转换装置(9)确定所述观察时间窗的长度和所述极限值，并通知给所述终端设备(1)。

22.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述极限值比所述用户业务的要求所要求的更严格。

23.一种用于执行如权利要求1至22之一所述方法的系统，包括：

终端设备(1)，

聚合式通信网络的网络节点(2)，以及

第一信道(3)，所述终端设备(1)经由所述第一信道(3)与所述网络节点(2)连接以在连续的数据流中传输数据包，在所述数据流中每个单位时间始终存在预定数量的数据包，

数据传输在传输质量降低时能够切换到的至少一个第二信道(4，5，7)，

其特征在于，所述系统还包括：

差错识别装置(8)，用于对数据传输进行检验以确定差错，和

所述终端设备(1)中和所述网络节点(2)中的转换装置(9)，用于检验差错数量是否至少在一个观察时间窗内超过至少一个预定的极限值，

其中所述转换装置(9)被设置为当所述至少一个极限值被超过时在保持每个单位时间中传输所述预定数量的数据包的情况下切换到所述第二信道(4，5，7)上。

24.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述差错识别装置(8)是设置在转换装置(9)和数据接口(10)之间的数据头标压缩装置。

25.如权利要求23或24所述的系统，其特征在于，在所述终端设备(1)中和所述网络节点(2)中为所述信道(3，4，5)中每一个分配信道建立和监视单元(6)，在到所述信道(3，4，5)的数据传输方向上在同一方(1，2)的信道建立和监视单元(6)前面连接相应的转换装置(9)。

26.如权利要求23至25之一所述的系统，其特征在于，终端设备(1)和网络节点(2)的转换装置经由信令信道(7)相互连接，或者终端设备(1)和网络节点(2)的转换装置能经由信令信道(7)相互连接。

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