CN1181670A - 对话音和图像压缩进行动态分配的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在通信业务量明显改变期间提供动态控制系统性能以防止阻塞服务并保持通信质量的通信系统。该通信系统提供对音频和/或视频通信的动态控制。在一种说明性的实施方式中,当音频业务增加到给定阈值水平时,该系统在选定信道上实现语音压缩以提高该服务区域的有效容量。在另一种实施方式中,该系统把两条已压缩信道合并成一条信道以更多地提高有效容量。

Description

对话音和图像压缩进行动态分配的方法
本发明涉及通信系统，并更具体地涉及一种提供压缩话音和/或压缩图象通信的系统。
近来，无线和有线的音频和/或视频通信系统利用模拟编码、数字编码或者每种编码的硬性可分组合向用户提供音频和/或视频服务。在这些系统中，取决于给定服务区域里的音频和/或视频业务(traffic)及通信资源，为了提高系统能力执行音频视频压缩模式。结果，通过现有系统对给定服务区域提供音频和/或视频服务时，存在质量和容量之间的折衷，其中折衷取决于该服务区域所使用的压缩率。
例如，对音频和/或视频通信采用高压缩率的现有系统中，可以向更多数量的用户或者呼叫者提供服务，但通常的代价是提供较低的音频和/或视频质量。结果，一旦把现有的音频和/或视频通信系统设计成带有给定的压缩模式，对于服务要求的随机波动或者周期波动以及对于用户需求及系统服务的改变，系统的质量和容量都成为是固定的。从而，用于提供音频和/或视频通信的这些现有的系统是不太符合希望的。
因此，本发明提供一种通信系统和方法，它用于防止对系统用户的服务阻断并且同时保持其音频和/或视频通信的质量。为了达到这一点，动态地控制系统的有效容量，从而在业务高峰期间提高系统的有效容量而在音频业务降低期间降低系统的有效容量，其中当降低有效容量时可提高通信中(即音频和/或视频)的质量。
在一种说明性的实施方式中，本发明提供一种监视给定服务区域中音频及视频业务并且在选定的信道上动态调整通信来控制该服务区域中系统有效容量的通信系统。
在另一种说明性的实施方式中，本发明提供一种在给定的服务区域中具有给定数量音频信道的音频通信系统，其中网络控制器周期性地监视音频信道的可使用性以确定该系统中阻塞未来呼叫的概率。接着把确定的阻塞概率和可接受的阻塞概率进行比较以判定为了防止阻塞是否需要调整系统容量。如果所确定的阻塞概率大于可接受的阻塞概率，网络控制器选择给定数量的信道在其上实现或者改变压缩模式。
备择地，在另一种说明性的实施方式中，可以采用一种给定的试探装置或逼近装置判定是否可能出现阻塞。在这种实施方式中，当阻塞概率足够大时，可以压缩选定的若干信道以在该给定的区域中提高音频的有效容量。在这种实施方式中，还可以通过提高若干选定信道上的音频压缩进一步提高音频的有效容量。
在另一种说明性的实施方式中，可以把已压缩的音频和/或视频信道合并到一个信道里。例如，可以把两个选定的信道合并到一个信道里，从而把一个自由信道留给系统中未来的音频呼叫，从而进一步提高系统容量。
在又一种说明性的实施方式中，音频通信系统在阻塞概率处于某临界水平之下时取消若干选定信道上的语音压缩并且分开以前合并的信道。为了减小由于在选定信道上取消语音压缩带来的性能退化，系统只在音频业务相对少时(即只需要对少量信道防止阻塞时)取消语音压缩。这种系统和现有技术相比提供了改进的性能，因为解压缩或者信道的分开在给定的服务区域中起着提高或者恢复系统音频质量的作用。从而，本发明提供一种音频通信系统和方法，用于动态地控制系统容量和音频质量以便在系统需求高峰期防止呼叫阻塞。从而，在一个大范围上本发明克服了现有技术的限制。
下面对本发明的各种实施方式的连同附图的详细说明中更详细地说明本发明的这些以及其它的特性。而本发明的范围仅由其附属的权利要求书限定。
图1是根据本发明具有动态性能控制的通信系统的一种说明性实施方式。
图2是根据本发明具有动态性能控制的通信系统的另一种说明性实施方式。
图3是根据本发明一种在通信系统中提供动态性能控制的方法的流程图。
现参照图1，图中表示根据本发明提供动态性能控制的通信系统10的一种说明性实施方式的方块图。如所示，系统10具有多个经交换机13和通信网络11电气连接的用户14。通信系统10对一给定的服务区域提供给定数量的N条信道。
在运行中，网络控制器12监视给定服务区域中N个给定数量信道上的音频和/或视频业务以判定给定时刻的业务是否接近该给定区域里的系统容量。即，网络控制器12确定在给定时刻使用N个信道中的几条信道以及还有多少条信道可供对系统的其它呼叫。从这个信息网络控制器判定是否由于缺少可使用的信道N有可能阻塞或者拒绝对一个潜在用户在网络11上的音频和/或视频服务。
如果阻塞概率达到某个预定的不能接受的水平，网络控制器12则启动提高系统容量的装置从而在单位时间内系统可以处理更多的音频和/或视频业务。通过为系统10选择或设计的许多装置中的任一装置可以实现系统容量的提高。
提高音频容量的一种方法是压缩从系统10中选出的任何数量的信道上的语音。即，在给定的服务区域中可以压缩选定信道上的语音以提高系统10的有效容量(单位时间内所处理的呼叫次数)，从而把阻塞概率降低到可接受的概率水平上。另外，通过提高任何选定信道上的压缩还可进一步地提高有效容量。
类似地，如果网络控制器12判定可使用的信道数大于指定数，或者阻塞概率低于给定的最小阻塞概率，则可以减少或取消(即去压缩)选定信道上的语音压缩，从而在低音频通话率期间提高语音质量。从而，系统10提供对有效容量和语音质量的动态控制，在改变音频业务期间明显地改进系统10的性能。
现参照图2，图中表示根据本发明通信系统20的另一种实施方式的方块图。如所示，通信系统20具有经一个电路选择器22和电路组23连接的业务分类器21。电路组23经共享介质(如自由空间中的RF信道或同轴电缆)或转换器26和压缩编码器24与用户25连接。
在运行中，通过电路选择器22业务分类器21在电路组23的所有业务线路中连续循环以确定所传送的业务是话音还是数据。对于数据业务，业务分类器21确定包括比特率在内的所使用的通信标准。对于话音业务，业务分类器21评估各种压缩算法的能力以在不过分失真的前提下压缩话音业务。也就是说，业务分类器21为每个可能的压缩率确定压缩会造成的失真，并且向每条信道分配可压缩率以指明该信道的可压缩性或者压缩需要性。根据这个信息，网络控制器(未示出)在阻塞概率达到某临界水平时可以确定或者选择对那些信道进行压缩，从而比图1中系统10的实施方式更好地改进系统20的通信性能。
在另一个说明性的实施方式中，系统可以保持一个用户偏好的(即那些不希望语音压缩的用户)数据库。在系统运行期间，可以核对这种数据库以确定参与呼叫的每个用户的具体偏好。从而，在这种系统里，应该在查询服务区域的可压缩率以及用户偏好之后确定压缩那个信道。
图3中表示一种进一步改进图2所示的系统20的话音性能的方法30。如所示，当在步骤31从给定的服务区域进入一个新呼叫时，在步骤32确定该区域的信道可使用性。如果有多于一个的可使用信道，则在步骤33把进入的呼叫分配到下一个信道上。但是，如果只存在一个可使用的信道，则在步骤34把这个最后的信道分配给进入的呼叫，并且在步骤35检查这些信道以确定哪些信道具有压缩的话音业务以及哪些信道可以和其它信道合并。
如果存在没有合并的压缩信道，则在步骤36合并这些压缩信道中的两条信道，并且在步骤32如上述重新进行检查。但是，如果不存在未合并的压缩信道，则在步骤37确定上面所述的具有高可压缩性的预定数量的呼叫。一旦确定之后，在步骤38请求提高这些信道上的语音压缩。当在步骤39请求单元增大压缩时，在步骤40方法30等待已执行压缩的各个单元的报告。最后，在步骤41检查二条压缩信道的可使用性。如果可得到两条未合并的压缩信道则把它们合并到一条信道中，从而进一步提高系统的有效容量。
尽管对于熟练的技术人员几种用于监视话音业务的装置是明显的，对于大多数通信系统的一个典型例子是使用网络控制器来周期性地监视为该给定服务区域存储的话音业务测量结果。对于一些通信系统这是一种常见的操作。当以占用的信道数和/或新业务的到达率为指标的语音业务测量结果达到临界阈值(例如不可接受的阻塞似然、最小可接受的可使用信道数等)时，网络控制器降低预定数量用户的数字话音压缩率。这会有效地增加该服务区域内可使用的话音信道的数量，从而可对更多的新用户提供服务。
可以利用几种实现压缩率改变(即当对用户存在高视频和/或音频服务阻塞概率时提高压缩，并当存在低视频和/或音频服务阻塞概率时减少压缩)的装置。为声频通信实现这种模式的一种典型例子应该是把8kb/s音频压缩率(常用于目前的TDMA无线系统中)切换成4kb/s音频压缩率。这种切换可提供音频通信中所需的时隙数/用户的下降。这样，对新呼叫提供更多数量的逻辑信道，但同时降低话音质量。类似地，在低业务条件下(即话音业务量低于预定阈值时)网络控制器可以启动从较高压缩率向较低压缩率的切换以使话音质量变为最好，并且相应地降低处理新用户呼叫的能力。从而，本发明通过选择性地实现不同的话音压缩模式可对话音系统性能在话音业务量发生变化的时段中提供动态控制。
在模拟/数字混合通信系统中也可实现对系统性能的动态控制。在这种系统里用户采用数字话音压缩技术以及模拟话音压缩技术进行通信。类似于前面所说明的实施方式，通过连续监视话音业务测量结果并在业务状况发生变化期间启动话音压缩改变的网络控制器，本发明可以提供对系统性能的动态控制。即，把目前正采用模拟压缩技术的预定数量的用户切换到数字压缩技术，从而通过增加可使用的逻辑话音信道的数量并相应地降低话音质量该系统能容纳更多的用户。当话音业务降低到低于给定阈值时，网络控制器可以把预定数量的数字压缩用户切换到模拟话音压缩技术以在减小系统处理新呼叫者的能力的同时改善话音质量。
在无线通信系统之中，实现该实施方式的一个典型例子可能是在呼叫期间把无线电端口信道从FDMA接入技术切换成TDMA接入技术。这种实施方式是一种连续的动态系统，这种系统响应话音业务状态的变化在模拟话音压缩和数字话音压缩之间进行调节同时实质上对用户保持高的话音质量。
上面的说明包括实现本发明的示范性实施方式和方法。说明中参考特定的例子及实施方式不应在任何方式下构成对本发明的限制，而仅仅是出于说明本发明的原则的目的。对于一般性的熟练技术人员通过其它的实施方式实施本发明是明了的。

Claims (31)

1.一种用于对在给定的服务区域向给定的用户提供给定数量信道的通信系统的性能进行动态控制的方法，该方法包括步骤：
a.确定给定时刻该给定服务区域中可使用的信道数；
b.确定在所述给定时刻该通信系统对一个给定用户的服务会阻塞的概率；以及
c.当所述服务会阻塞的所述概率大于预定的最大可接受阻塞概率时，在该给定服务区域的至少一条预定信道上对通信进行压缩。
2.权利要求1的方法，其中重复所述步骤a至c直至压缩所述给定区域中所述通信系统的所有信道的通信。
3.权利要求1的方法，进而包括步骤：监视所述信道以确定新的可使用信道的数量；确定所述新数量的可使用信道上阻塞服务的新概率；以及如果服务受到阻塞的所述新概率大于所述最大可接受阻塞概率则增加所述至少一个预定信道上的所述压缩。
4.权利要求1的方法，进而包括步骤：
i)请求压缩单元对给定信道上的通信进行压缩；
ii)对给定数量的信道重复步骤a；
iii)识别每个在步骤i和ii中压缩所述通信的信道；以及
iv)把两个在步骤iii中识别的信道合并到一个信道以增大系统的通信容量。
5.权利要求1的方法，其中所述确定可使用信道数量的步骤是通过网络控制器执行的。
6.权利要求1的方法，其中所述音频通信系统是无线系统。
7.权利要求6的方法，其中所述无线系统是从一组包括时分多址(TDMA.)系统、频分多址(FDMA)系统及码分多址(CDMA)系统中选出的一个系统。
8.权利要求1的方法，其中所述通信系统是数字音频通信系统。
9.权利要求8的方法，其中所述数字音频通信系统采用点到点微波链路。
10.权利要求8的方法，其中所述数字音频通信系统采用卫星链路。
11.权利要求8的方法，其中所述数字音频通信系统采用光纤电缆。
12.权利要求1的方法，其中所述通信系统提供视频通信。
13.权利要求1的方法，其中所述确定所述给定时刻阻塞服务的所述概率的步骤是通过网络控制器完成的。
14.权利要求1的方法，其中在所述至少一个预定的信道上压缩通信的所述步骤是通过压缩编码器完成的。
15.权利要求1的方法，其中所述至少一条预定信道是通过业务分类器及电路选择器选择的。
16.权利要求1的方法，进而包括当在一条给定信道上系统阻止呼叫时增大所述给定信道上的语音压缩的步骤。
17.权利要求1的方法进而包括当所述阻塞服务的概率低于给定的最小阻塞概率时在给定的信道上减少语音压缩的步骤。
18.一种在给定的服务区域内提供给定数量的音频和视频信道的通信系统，包括：
一个网络控制器，用于确定任何给定时刻该服务区域内可使用的信道数量，并且用于确定所述给定时刻所述服务区域内在该通信系统上阻塞服务的概率；
一个业务分类器，用于确定一组传送可压缩通信的可压缩信道；以及
一个压缩器，用于当所述阻塞服务的概率大于预定的最大可接受阻塞概率时压缩给定数量的所述可压缩信道，所述给定数量的可压缩信道是由所述网络控制器选择的，从而所述网络控制器动态地控制所述通信系统的性能。
19.权利要求18的通信系统，其中所述网络控制器引导所述压缩器压缩所述给定服务区域内的所述通信系统的各条信道上的通信。
20.权利要求19的通信系统，其中所述网络控制器可运行为在至少一条信道受到压缩后监视所述各信道，以便确定新的可使用信道的数量并确定阻塞服务的新概率，并且其中所述压缩器可运行为如果所述阻塞服务的新概率大于所述最大可接收阻塞概率增大所述至少一条预定信道上的所述压缩。
21.权利要求18的通信系统，进而包括：
一个连接单元，用于请求任何给定信道上通信的压缩、识别在其上所述通信受到压缩的各个信道，以及合并两条所述识别的已压缩信道以便进一步提高所述给定服务区域内所述通信系统的容量。
22.权利要求18的通信系统，其中所述系统提供音频和视频通信。
23.权利要求22的通信系统，其中所述通信系统是无线系统。
24.权利要求23的通信系统，其中所述无线系统是从一组包括时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统及码分多址(CDMA)系统中选出的一个系统。
25.权利要求24的通信系统，其中通过数字设备完成所述通信。
26.权利要求25的通信系统，其中所述数字设备采用点到点的微波链路。
27.权利要求25的通信系统，其中所述数字设备采用卫星链路。
28.权利要求25的通信系统，其中所述数字设备采用光纤电缆。
29.权利要求18的通信系统，进而包括用于选择供压缩的所述至少一条预定信道的一个业务分类器和一个电路选择器。
30.权利要求18的通信系统，其中当所述阻塞服务的概率小于预定的临界水平时，所述网络控制器可运行以去压缩在给定信道上的通信。
31.权利要求1的通信系统，其中响应系统停歇启动所述步骤a至c。
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