CN103426431B - 卫星网络与地面网系的融合通信系统及动态声码转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星网络与地面网系的融合通信系统及动态声码转换方法，该系统包括卫星、多个卫星用户、多个卫星地面站以及多个地面网系，每个卫星地面站均包括媒体资源控制模块和媒体资源处理模块，其中，该媒体资源控制模块还包括编解码协商信令处理模块，以提供编解码协商信令处理功能，实现在呼叫建立过程中通过带外呼叫控制信令对语音编解码方式进行协商，该媒体资源处理模块还包括采用池化技术的声码器，实现语音流的编解码格式转换。本发明通过在卫星地面站配置编解码协商信令处理模块和声码器，实现了在呼叫建立过程中通过带外呼叫控制信令对语音编解码方式进行协商，减少了语音编解码次数，提高了话音质量。

Description

卫星网络与地面网系的融合通信系统及动态声码转换方法

技术领域

本发明关于卫星通信网络领域，特别是涉及一种卫星网络与地面网系的融合通信系统及动态声码转换方法。

背景技术

卫星通信系统可以提供全球/区域覆盖，受地理环境影响小，在通信条件恶劣、地面通信网络遭到破坏等情况下，卫星通信系统可以有效弥补传统通信方式的不足。因此，将卫星通信网络与地面通信网络进行融合，形成天空地一体化的通信网络，可以有力保障信息的传送。

图1为现有技术中天空地一体化的通信网络的架构图，如图1所示，在卫星通信网络与地面通信网络进行融合的情况下，存在以下通信需求：

(1)地面网系1用户与地面网系2用户通过卫星网系进行通信；

(2)地面网系用户与卫星用户进行通信。

由于地面网系之间以及地面网系与卫星网系之间可能采用不同的语音编解码格式，因此在现有网络中，上述两种情况的通信过程中可能需要进行两次甚至更多次编解码转换，由于话音编码器对话音编码是有损压缩，每经过一次编解码都会导致语音延迟和话音质量受损，即，每次编解码转换都将导致语音信号的损失，降低了通信质量。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之一目的在于提供一种卫星网络与地面网系的融合通信系统及动态声码转换方法，其通过在卫星地面站配置编解码协商信令处理模块和声码器，以实现在呼叫建立过程中通过带外呼叫控制信令对语音编解码方式进行协商，减少语音编解码次数，提高话音质量。

为达上述及其它目的，本发明提出一种卫星网络与地面网系的融合通信系统，包括卫星、多个卫星用户、多个卫星地面站以及多个地面网系，每个卫星地面站均包括媒体资源控制模块和媒体资源处理模块，其中，该媒体资源控制模块还包括编解码协商信令处理模块，以提供编解码协商信令处理功能，实现在呼叫建立过程中通过带外呼叫控制信令对语音编解码方式进行协商，该媒体资源处理模块还包括声码器，以实现语音流的编解码格式转换，其中，所述声码器采用池化技术，可按需动态更新声码转换部件，该声码器包括：

声码处理实体，从相关网元接收信令，判断需要对当前进入的语音码流进行何种转换，从而调用相应的声码转换能力部件，实现语音编码格式转换；

N个声码转换能力部件，每个声码转换能力部件由若干子声码器组成，各子声码器可完成某路语音的编解码转换，

其中，当主被叫网系支持相同语音编码格式的情况时：

入口处的卫星地面站的媒体资源控制模块从主叫网系接收到其支持的编码格式集，通过出口处的卫星地面站的媒体资源控制模块将其通知给被叫网系，被叫网系将其优先选择的编码格式及可用编码格式集通过卫星网系回传给主叫网系；

当主被叫网系不支持相同语音编码格式的情况时：

入口处的卫星地面站的媒体资源控制模块从主叫网系接收到其支持的编码格式集，通过出口处的卫星地面站的媒体资源控制模块将其通知给被叫网系，被叫网系不支持上述编码格式集中任何一种编解码格式，向出口处的卫星地面站的媒体资源控制模块回复其优先选择的编码格式以及其支持的编码格式集，出口处的卫星地面站的媒体资源控制模块根据转换锚点动态选择机制确认进行声码转换的位置，从而选择在卫星网系中传输的语音编码格式，入口处的卫星地面站的媒体资源控制模块则在主叫网系提供的编码格式集中选择一种编码格式，并通知主叫网系。

进一步地，该声码处理实体根据系统的语音编码转换需求，按需、动态地调用子声码器资源。

进一步地，每个声码转换能力部件支持两种语音编码之间的格式转换。

为达到上述及其他目的，本发明还提供一种卫星网络与地面网系的融合通信系统的动态声码转换方法，包括如下步骤：

步骤一，入口处卫星网关站从主叫网系接收到其支持的编码格式集，并通过出口处卫星网关站将该主叫网系的编码格式集通知给被叫网系；

步骤二，若主被叫网系支持相同语音编码格式，则被叫网系将其优先选择的编码格式及可用编码格式集通过卫星网系回传给主叫网系，动态声码协商结束；

步骤三，若主被叫网系不支持相同语音编码格式，则被叫网系向该出口处卫星网关站回复其优先选择的编码格式以及其支持的编码格式集；

步骤四，出口处卫星网关站根据转换锚点动态选择机制确认进行声码转换的位置，从而选择在卫星网系中传输的语音编码格式，其中，该转换锚点动态选择机制为：

对语音编码格式转换有特殊要求的网系，转换锚点的选择应遵循该网系的相关规定；

对语音编码格式转换没有特殊要求的网系，根据语音流码率进行选择，系统与高码率接入侧卫星地面站进行协商，由高码率侧卫星地面站负责编码转换，若被叫侧码率较高，则由出口处卫星网关站完成编码转换，出口处卫星网关站选择编解码格式并将其通知给入口处卫星网关站，若卫星网系要求在入口处卫星地面站处进行编解码转换，则出口处卫星网关站应选择一编解码格式，由入口处卫星地面站的媒体处理网元完成所选编解码格式之间的转换；

步骤五，入口处卫星网关站在主叫网系提供的编码格式集中选择一种编码格式，并通知主叫网系。

进一步地，该入口处卫星网关站与该出口处卫星网关站利用媒体资源控制模块进行协商。

与现有技术相比，本发明一种卫星网络与地面网系的融合通信系统及动态声码转换方法通过在卫星地面站配置编解码协商信令处理模块和声码器，实现了在呼叫建立过程中通过带外呼叫控制信令对语音编解码方式进行协商，减少了语音编解码次数，提高了话音质量。

附图说明

图1为现有技术中天空地一体化的通信网络的架构图；

图2为本发明一种卫星网络与地面网系的融合通信系统的系统架构图；

图3为本发明较佳实施例中声码器的结构示意图；

图4为本发明中卫星地面站的媒体资源控制模块(MGC)和媒体资源处理模块(MP)新增功能示意图；

图5为本发明一种卫星网络与地面网系的融合通信系统的动态声码转换方法的步骤流程图；

图6为本发明较佳实施例中编解码格式协商机制示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图2为本发明一种卫星网络与地面网系的融合通信系统的系统架构图。如图2所示，本发明一种卫星网络与地面网系的融合通信系统，包括卫星、多个卫星用户、多个卫星地面站以及多个地面网系，每个卫星地面站包括媒体资源控制模块(MGC)和媒体资源处理模块(MP)，媒体资源控制模块除包含原有模块外，还包括编解码协商信令处理模块，以提供编解码协商信令处理功能，实现在呼叫建立过程中通过带外呼叫控制信令对语音编解码方式进行协商；媒体资源处理模块(MP)除包含原有模块外，还包括声码器，以实现语音流的编解码格式转换。

图3为本发明较佳实施例中声码器的结构示意图。在本发明较佳实施例中，该声码器通过良好的抽象模型和软件框架设计实现了模块化设计，同时采用池化技术，实现动态加载、更新以及扩展的能力。如图3所示，采用池化技术的声码器包括声码处理实体和N个声码转换能力部件，其中：声码处理实体从相关网元(如媒体资源控制模块MGC)接收信令，判断需要对当前进入的语音码流进行何种转换，从而调用相应的声码转换能力部件，实现语音编码格式转换；每个声码转换能力部件由若干子声码器组成，子声码器可完成某路语音的编解码转换，在本发明较佳实施例中，每个声码转换能力部件支持两种语音编码(如AMR格式语音与PCM格式语音之间的转换)之间的格式转换。

在卫星地面站中，为了实现动态声码转换，要求现有媒体控制网元(MGC)增加相关信令处理功能，以产生和处理编解码协商的相关消息；要求现有媒体处理网元(MP)增加采用池化技术的声码器，以实现语音编解码格式的动态转换。对于上述功能的实现，需要对现有卫星地面站的现有媒体控制与媒体处理网元，如媒体资源控制模块(MGC)和媒体资源处理模块(MP)进行功能增强，新增功能示意如图4所示。

图5为本发明一种卫星网络与地面网系的融合通信系统的动态声码转换方法的步骤流程图。如图5所示，本发明一种卫星网络与地面网系的融合通信系统的动态声码转换方法，包括如下步骤：

步骤501，入口处卫星网关站(卫星地面站)从主叫网系接收到其支持的编码格式集Codec List(x,y,z)，并通过出口处卫星网关站(卫星地面站)将主叫网系的编码格式集Codec List(x,y,z)通知给被叫网系。

步骤502，若主被叫网系支持相同语音编码格式，则被叫网系将其优先选择的编码格式及可用编码格式集通过卫星网系回传给主叫网系。在本发明较佳实施例中，被叫网系不支持编码格式y，将其优先选择的编码格式x及可用编码格式集Available List(x,z)通过卫星网系回传给主叫网系。经上述协商过程，此次通话过程中采用语音编码格式x。

步骤503，若主被叫网系不支持相同语音编码格式，则被叫网系向出口处卫星网关站(卫星地面站)回复其优先选择的编码格式以及其支持的编码格式集，在本发明较佳实施例中，被叫网系不支持(x,y,z)中任何一种编解码格式，向出口处卫星网关站(卫星地面站)回复其优先选择的编码格式a以及其支持的编码格式集Available List(a,b)。

步骤504，出口处卫星网关站(卫星地面站)根据转换锚点动态选择机制确认进行声码转换的位置，从而选择在卫星网系中传输的语音编码格式。

步骤505，入口处卫星网关站(卫星地面站)则在主叫网系提供的编码格式集中选择一种编码格式x，并通知主叫网系。

图6为本发明较佳实施里中编解码格式协商机制示意图。以下将配合较佳实施里进一步说明本发明。在本发明较佳实施例中，MGC-I表示入口处卫星网关站(卫星地面站)的MGC设备，MGC-O表示出口处卫星网关站(卫星地面站)的MGC设备。

语音编解码格式的协商存在两种情况：

(1)主被叫网系支持相同语音编码格式的情况

MGC-I从主叫网系接收到其支持的编码格式集Codec List(x,y,z)，通过MGC-O将其通知给被叫网系，被叫网系不支持编码格式y，将其优先选择的编码格式x及可用编码格式集Available List(x,z)通过卫星网系回传给主叫网系。经上述协商过程，此次通话过程中采用语音编码格式x。

(2)主被叫网系不支持相同语音编码格式的情况

MGC-I从主叫网系接收到其支持的编码格式集Codec List(x,y,z)，通过MGC-O将其通知给被叫网系，被叫网系不支持(x,y,z)中任何一种编解码格式，向MGC-O回复其优先选择的编码格式a以及其支持的编码格式集AvailableList(a,b)，MGC-O根据转换锚点动态选择机制确认进行声码转换的位置，从而选择在卫星网系中传输的语音编码格式，MGC-I则在主叫网系提供的编码格式集中选择一种编码格式(x)，并通知主叫网系。

在本发明较佳实施例中，转换锚点动态选择机制如下：

(1)对语音编码格式转换有特殊要求的网系，转换锚点的选择应遵循该网系的相关规定，例如，若图6中卫星网系要求在入口处地球站(卫星地面站)处进行编解码转换，则MGC-O应选择编解码格式a，由入口处媒体处理网元完成编解码格式x与a之间的转换；

(2)对语音编码格式转换没有特殊要求的网系，根据语音流码率进行选择，系统与高码率接入侧网关地球站(卫星地面站)进行协商，由高码率侧网关地球站负责编码转换。例如，若图6中被叫侧码率较高，则由MGC-O完成编码转换，MGC-O选择编解码格式x并将其通知给MGC-I。

转换锚点的动态协商在编解码协商的过程中完成，通过对编码格式转换的锚点进行动态协商，合理配置码流转换点，可以提高网络资源的有效利用率。

综上所述，本发明一种卫星网络与地面网系的融合通信系统及动态声码转换方法通过在卫星地面站配置编解码协商信令处理模块和声码器，实现了在呼叫建立过程中通过带外呼叫控制信令对语音编解码方式进行协商，减少了语音编解码次数，提高了话音质量。

通过测试及实践应用，本发明具有以下优点：

首先，本发明在现有卫星网络设备的基础上，通过小规模的适当修改，实现不同网系用户通信时的语音编解码动态协商，减少了语音编解码次数，提高了语音通话质量，并且，本发明中声码器具有如下优点：

(1)动态调用

根据系统的语音编码转换需求，声码处理实体可以按需、动态地调用子声码器资源，提高系统资源的有效利用率。

(2)动态更新

根据系统需要支持的编解码格式，可以动态更新声码转换能力部件，具有很好的灵活性和可扩展性，为系统的平滑演进或兼容更多的网系提供了基础。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (5)

1.一种卫星网络与地面网系的融合通信系统，包括卫星、多个卫星用户、多个卫星地面站以及多个地面网系，每个卫星地面站均包括媒体资源控制模块和媒体资源处理模块，其特征在于：该媒体资源控制模块还包括编解码协商信令处理模块，以提供编解码协商信令处理功能，实现语音编解码格式及转换锚点的动态协商，该媒体资源处理模块还包括声码器，实现语音流的编解码格式转换，其中，所述声码器采用池化技术，可按需动态更新声码转换部件，所述声码器包括：

声码处理实体，从相关网元接收信令，判断需要对当前进入的语音码流进行何种转换，从而调用相应的声码转换能力部件，实现语音编码格式转换；

N个声码转换能力部件，每个声码转换能力部件由若干子声码器组成，各子声码器可完成某路语音的编解码转换，

其中，当主被叫网系支持相同语音编码格式的情况时：

入口处的卫星地面站的媒体资源控制模块从主叫网系接收到其支持的编码格式集，通过出口处的卫星地面站的媒体资源控制模块将其通知给被叫网系，被叫网系将其优先选择的编码格式及可用编码格式集通过卫星网系回传给主叫网系；

当主被叫网系不支持相同语音编码格式的情况时：

入口处的卫星地面站的媒体资源控制模块从主叫网系接收到其支持的编码格式集，通过出口处的卫星地面站的媒体资源控制模块将其通知给被叫网系，被叫网系不支持上述编码格式集中任何一种编解码格式，向出口处的卫星地面站的媒体资源控制模块回复其优先选择的编码格式以及其支持的编码格式集，出口处的卫星地面站的媒体资源控制模块根据转换锚点动态选择机制确认进行声码转换的位置，从而选择在卫星网系中传输的语音编码格式，入口处的卫星地面站的媒体资源控制模块则在主叫网系提供的编码格式集中选择一种编码格式，并通知主叫网系。

2.如权利要求1所述的一种卫星网络与地面网系的融合通信系统，其特征在于：该声码处理实体根据系统的语音编码转换需求，按需、动态地调用子声码器资源。

3.如权利要求1所述的一种卫星网络与地面网系的融合通信系统，其特征在于：每个声码转换能力部件支持两种语音编码之间的格式转换。

4.一种卫星网络与地面网系的融合通信系统的动态声码转换方法，包括如下步骤：

步骤一，入口处卫星网关站从主叫网系接收到其支持的编码格式集，并通过出口处卫星网关站将该主叫网系的编码格式集通知给被叫网系；

步骤二，若主被叫网系支持相同语音编码格式，则被叫网系将其优先选择的编码格式及可用编码格式集通过卫星网系回传给主叫网系，动态声码协商结束；

步骤三，若主被叫网系不支持相同语音编码格式，则被叫网系向该出口处卫星网关站回复其优先选择的编码格式以及其支持的编码格式集；

步骤四，出口处卫星网关站根据转换锚点动态选择机制确认进行声码转换的位置，从而选择在卫星网系中传输的语音编码格式，其中，该转换锚点动态选择机制为：

对语音编码格式转换有特殊要求的网系，转换锚点的选择应遵循该网系的相关规定；

对语音编码格式转换没有特殊要求的网系，根据语音流码率进行选择，系统与高码率接入侧卫星地面站进行协商，由高码率侧卫星地面站负责编码转换，若被叫侧码率较高，则由出口处卫星网关站完成编码转换，出口处卫星网关站选择编解码格式并将其通知给入口处卫星网关站，若卫星网系要求在入口处卫星地面站处进行编解码转换，则出口处卫星网关站应选择一编解码格式，由入口处卫星地面站的媒体处理网元完成所选编解码格式之间的转换；

步骤五，入口处卫星网关站在主叫网系提供的编码格式集中选择一种编码格式，并通知主叫网系。

5.如权利要求4所述的一种卫星网络与地面网系的融合通信系统的动态声码转换方法，其特征在于：该入口处卫星网关站与该出口处卫星网关站利用媒体资源控制模块进行协商。