CN1306757C - 一种在综合业务数字网上传输宽带多媒体数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在综合业务数字网上传输宽带多媒体数据的方法，包括B信道建立和多媒体数据传输；B信道建立包括：建立初始B信道连接；在初始B信道上，主叫端和被叫端利用经过RS纠错编码的信息包对能力参数等进行协商；之后被叫端同样利用经过RS纠错编码的信息包回传其余B信道的呼叫号码；主叫端建立其余B信道的连接；多媒体数据传输包括：发送端对多媒体数据进行RS纠错编码；并将多媒体数据封装成包的形式；之后在n+k个B信道上按顺序发送数据包；接收端定位数据包位置，并按包序列号对数据包排序、拆包，对数据进行RS纠错解码。本发明避免了绑定、对齐丢失所造成的不良后果；降低传输数据的误码率。

Description

一种在综合业务数字网上传输宽带多媒体数据的方法

技术领域

本发明涉及多媒体通信中图像、语音和数据等多媒体信息的传输方法，具体涉及在综合业务数字网(ISDN)上传输带宽为n×64Kbit/s多媒体数据的技术。

背景技术

目前，在ISDN线路上传输带宽为n×64Kbit/s的多媒体数据的一般做法是将n个B信道绑定、对齐后才进行数据传输，完成B信道绑定、对齐功能的设备称之为信道聚合单元(CAU)。图1是采用传统方法传输带宽为n×64Kbit/s的多媒体数据的系统示意图，两个多媒体数据终端设备(DTE)通过CAU与ISDN网络相连接，当通信开始时双方首先建立链路连接，然后由CAU对n个B信道进行绑定、对齐，最后在绑定的n个B信道上传输带宽为n×64Kbit/s的多媒体数据。采用这种方法存在以下缺点：需要CAU设备及其相应的实现软件；在通信过程中如果因为滑码或其它原因导致绑定、对齐丢失，则需要重新绑定或断开连接，这会对通信效果造成不良影响；尽管有些方法规定可以对接收数据进行简单的检错处理，但无法进行前向纠错处理，因此对于实时数据无法进行低误码率甚至无误码的传输，尤其在一些误码率高达10^-4～10^-3的ISDN线路上几乎无法正常进行多媒体通信。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是克服背景技术中的现存B信道绑定技术的缺点，提出一种低误码率甚至无误码地传输带宽为n×64Kbit/s的多媒体数据的方法，即采用包传输和纠错码技术在n+k个B信道上传输净负荷为n×64Kbit/s的多媒体数据，其中k个B信道是额外增加的B信道，用于消化采用包传输和纠错码技术之后产生的开销。

本发明所述的在ISDN线路上传输宽带多媒体数据的方法包括B信道建立和多媒体数据传输两个过程；

其中，所述的B信道建立包括：

第一步，建立初始B信道连接，即通过ISDN网络建立两个终端之间的第一个B信道的连接；

第二步，在初始B信道上，主叫端和被叫端利用经过里德-所罗门(RS)纠错编码的信息包对能力参数等信息进行协商；

第三步，能力协商通过后，被叫端同样利用经过RS纠错编码的信息包回传其余B信道的呼叫号码；

第四步，主叫端利用回传的呼叫号码建立其余B信道的连接；

所述的多媒体数据传输包括：

第一步，发送端对多媒体数据进行RS纠错编码；

第二步，发送端将经过RS纠错编码的多媒体数据封装成包的形式；

第三步，发送端在n+k个B信道上按顺序发送数据包；

第四步，接收端定位数据包位置，并按包序列号对数据包排序；

第五步，接收端拆包，对数据进行RS纠错解码运算。

由于线路误码过大或滑码等原因会导致数据包丢失，即无法定位数据包，采用本发明所述方法进行多媒体通信的过程中，可以利用包结构和纠错编码的特点很快地重新定位数据包，而不会对通信质量产生较大的影响。可见，采用本发明所提供的方法，由于采用了包传输技术，可以不再使用专用的CAU设备及其软件，也避免了通信过程中可能出现的绑定、对齐丢失所造成的不良后果；通过RS纠错编码技术也大大降低了传输数据的误码率，甚至可以达到无误码传输，非常适用于在低传输质量的ISDN线路上高质量地传输带宽为n×64Kbit/s的多媒体数据。

附图说明

图1是一个传统的基于ISDN的带宽为n×64Kbit/s的多媒体数据传输系统示意图。

图2是本发明所述的B信道建立的流程图。

图3是本发明所述的多媒体数据传输的流程图。

图4是本发明所述的经过RS纠错编码的信息包的具体结构图。

图5是本发明所述的能力协商和号码回传流程图。

图6是本发明所述的经过RS纠错编码的多媒体数据包组成示意图。

图7是一个数据包的具体结构图。

图8是本发明所述的在B信道上顺序传输数据包的时序示例图。

图9是本发明所述定位数据包的流程图。

图10是本发明所述的在通信过程中数据包重新定位的方法流程图。

具体实施方式

图1是一个传统的基于ISDN的带宽为n×64Kbit/s的多媒体数据传输系统示意图，具体内容在背景技术中进行了说明。

参见图2，是本发明所述的B信道建立方法的流程图，具体包括如下步骤：

第一步，建立初始B信道连接，即通过ISDN网络建立两个终端之间的第一个B信道的连接。

第二步，在初始B信道上，主叫端和被叫端利用经过RS纠错编码的信息包对能力参数等信息进行协商。

第三步，能力协商通过后，被叫端同样利用经过RS纠错编码的信息包回传其余B信道的呼叫号码。

第四步，主叫端利用回传的呼叫号码建立其余B信道的连接。

参见图3，是本发明所述的多媒体数据传输的流程图，具体包括如下步骤：

第一步，发送端对多媒体数据进行RS纠错编码。

第二步，发送端将经过RS纠错编码的多媒体数据封装成包的形式。

第三步，发送端在n+k个B信道上按顺序发送数据包。

第四步，接收端定位数据包位置，并按包序列号对数据包排序。

第五步，接收端拆包，对数据进行RS纠错解码运算。

参见图4，是图2中所示的第二、第三步中所使用的经过RS纠错编码的信息包的具体结构图。

信息包主要用于初始B信道建立之后进行两个多媒体终端处理能力的协商，包括：信息包识别码、协商进程序号、协议版本号、净负荷带宽倍数、纠错能力级数、保留信息码、回传电话号码的序列号、十进制电话号码、校验码和填充码。

信息包识别码用于识别信息包的开始位置，为一个固定的数值，此处为0x1ff0，当然也可以采用其它数值；

协商进程序号用于指示能力协商的进程，每完成一次协商则协商进程序号加1；

协议版本号指示当前使用的协议版本，用来判断收、发端所使用的协议版本的一致性，以保证多媒体数据的正常传输；

净负荷带宽是64Kbit/s的整数倍数，因此此处只用净负荷带宽倍数来表示需要传送的多媒体数据带宽；

纠错能力级数指示了该通信系统的纠错能力，进行RS纠错编码时校验码的长度为纠错能力级数的两倍。如果协商的纠错能力级数为8，则对80个字节的净负荷按[255，239，8]进行RS编解码；纠错能力级数对数据包而言是个需要协商的变量，由双方根据处理能力等实际情况而决定，信息包的纠错能力级数则固定为一个常数，例如可以是4。

协议版本号、净负荷带宽倍数、纠错能力级数都需要双方进行协商。

保留信息码预留给日后进行功能扩展。回传电话号码的序列号若为不为零的数则表示正在回传电话号码，从1开始每回传一个号码递增1。每个十进制电话号码位用4个二进制位来表示，例如十进制数9用，“1001”来表示。最低位号码放置在字节10上，依次类推，不足位用“1111”填补。没有回传号码时，电话号码位全部设置位“1111”，并且不参与RS编解码。

信息包中所有有效数据(除填充码和校验码以外的信息码)按照[255，247，4]进行RS纠错编码，生成的校验码放置在字节23～30。由于有效数据只有22个字节，所以编解码时需要对不足码进行补零运算，补零码不被传输。

信息包的长度固定为80个字节。

参见图5，是图2中所示的能力协商和号码回传的具体流程图。

能力协商过程在初始B建立连接之后进行，由主叫端发起，主要是确定通信双方可以接受的协议版本号、净负荷带宽倍数和纠错能力级数，而号码回传过程则是在能力协商通过之后进行，需要回传的其余B信道呼叫号码的数目为净负荷带宽倍数减一。呼叫双方根据回传的呼叫号码建立其余B信道的连接。能力协商和号码回传的具体过程是：

第一步，主叫端设置初始协议版本号、净负荷带宽倍数和纠错能力级数，并封装到信息包中发送给被叫端。

第二步，被叫端接收到信息包后，根据预先设置的工作参数判断主叫端提出的参数是否可以接受，能够接受的参数保持原值不变，不能接受的参数则设置为自己可以接受的数值。上述信息封装到信息包中发送给主叫端。

第三步，主叫端收到被叫端的回复信息包后，判断对方是否接受了上述三个参数，如果参数值保持不变则认为对方已接受；如果参数值发生改变，则根据预先设置的工作参数判断被叫端所提出的参数是否可以接受，能够接受就保持原值不变，否则将这些参数设置为上次发给对方信息包的参数值，以表示自己不能接受，并准备断开初始B信道的连接。

第四步，如果双方协商结果一致，则开始号码回传过程；如果没有达到一致的协商结果，则协商失败，双方断开连接。

第五步，被叫端在能力协商成功的基础之上，通过电话号码位回传其余B信道的呼叫号码，回传电话号码的序列号从1开始直至协商通过的净负荷带宽倍数减1。

第六步，主叫端按回传电话号码的序列号接收其余B信道的呼叫号码，每收到一个号码后再将该号码原封不动地回传给被叫端，以表明该号码已经收到并期待下一个号码。

第七步，所有B信道号码收齐后，主叫端呼叫其余B信道号码，以建立其余B信道的连接。

在能力协商过程中，信息包的协商进程序号从1开始每完成一次协商就递增1，回传电话号码的序列号置0，十进制电话号码位全部置″1111″。

在能力协商和号码回传过程中，信息包占用了全部64Kbit/s带宽，即双方在发送具有新内容的信息包之后不断重复地发送该信息包，直到收到对方的回复信息包。重复发送的信息包的协商进程序号不递加，保持原值不变，只有在发送具有新内容的信息包时才递增协商进程序号。

参见图6，是图3中所使用的经过RS纠错编码的多媒体数据包的组成示意图。

包头长度为8个字节，其中包识别码占2个字节，包序列号、协议版本号、净负荷带宽倍数、纠错能力级数和两个保留信息码各占1各字节。包识别码是为0x1ff8，用来指示和识别一个数据包的开始位置；包序列号用来指示接收的数据包的顺序，在0～255中按顺序循环取值；协议版本号、净负荷带宽倍数、纠错能力级数与信息包中的定义完全相同。保留信息码预留给日后功能扩展的需求。净负荷和校验码共同组成数据包的数据部分。

参见图7，是根据图6所示而设计的一个数据包的具体结构图。

该数据包用于完成在3个B信道上传输带宽为128Kbit/s的多媒体数据。其中净负荷带宽在本例中是2即净负荷带宽是2×64Kbit/s，纠错能力级数为8，即每80个字节数据的校验码长度为16。图中的字母A表示第一组80个字节，B表示第二组80个字节，两组数据按[255，239，8]进行编码后再进行交织处理，就形成了图中所示的结构。第一组80个字节和包头8个字节一起进行RS纠错编码。数据包长度为240个字节，净负荷长度为160个字节。

参见图8，是图3中第三步的具体示例图，即在在3+1个B信道上顺序传输数据包的时序图。

接收端在所有B信道上同时接收数据包。发送端每隔一定的时间间隔发送数据包可以减轻接收端的处理压力。考虑到80个字节在ISDN线路上的传输时间是10ms，因此数据包的发送间隔时间也设定为10ms，采取这种做法非常有利于某些涉及到H.221帧的处理过程。

图8以在3+1个B信道上传输数据包的应用为例，显示了数据包在B信道上以一定时间间隔顺序发送的方式。在图中，第i个数据包在第1个B信道上发送，间隔10ms后第i+1个数据包开始在第2个B信道上发送，再间隔10ms第i+2个数据包开始在第3个B信道上发送，再间隔10ms第i+3个数据包开始在第4个B信道上发送，再间隔10ms第i+4个数据包又重新开始在第1个B信道上发送。

从上例可以发现每个数据包的时间长度是40ms，即长度为320个字节。其实根据净负荷带宽倍数和纠错能力级数就可以确定数据包的长度。

数据包的长度可以采用下列公式确定：

其中，

净负荷长度＝净负荷带宽倍数×80

纠错码长度＝净负荷带宽倍数×纠错能力级数×2

包头长度＝8

上式中括号中的数向上取整就得到了所应用的B信道数目，额外增加的B信道数目由下式计算得到：

填充码长度由下式得到：

填充码长度＝数据包长度-净负荷长度-纠错码长度-包头长度

数据包长度的定义不是唯一的，可以根据具体应用情况而定义。例如，若用10个B信道传递多媒体数据，按上述方法得到的数据包长度为800个字节，若使用了20个B信道，数据包长度就是1600个字节，该长度对于某些应用而言可能显得太长，因此应该采用一些规定将数据包长度缩短。

参见图9，是本发明提出的图3中第四步的具体实现方法，即一种简洁、可靠、快速的数据包的定位方法。

该方法的具体步骤如下：

第一步，接收端查找包识别码；

第二步，查找到包识别码后对数据包进行RS纠错解码；

第三步，如果可以进行解码或纠错，则认为定位了数据包；

第四步，如果在解码或纠错过程中发生错误，则经过一个包长度的数据之后再次按照2～3的步骤进行判断；

第五步，如果正确则确认定位了数据包，否则重新开始寻找包识别码。

采用上述方法最快可以在一个数据包内就能够定位数据包，使用二次定位可以排除因线路误码过大而造成的包定位困难的问题，从而加快了数据包的定位速度。

参见图10，是按着图3方法传送数据过程中数据包重新定位的方法。

当ISDN线路误码过大时数据包识别码可能无法识别，数据包丢失，甚至线路产生滑码导致数据包必须重新定位否则将永久丢失的情况。本发明提出了一种在通信过程中判断数据包是否永久错位及数据包重新定位的方法。

具体步骤如下：

第一步，数据包识别码丢失后，依然对数据包进行解码，如果正确解码，则认为是线路误码过大造成识别码错误，可以正常进行随后的通信过程，否则启动包识别码丢失记数，记为1，然后对下一个数据包进行解码。

第二步，对第二个数据包进行解码，如果正常解码则认为是线路误码过大造成识别码错误，可以进行随后的通信过程，否则包识别码丢失记数加1，然后对下一个数据包进行解码。

第三步，对第三个数据包进行解码，如果正常解码则认为是线路误码过大造成识别码错误，可以进行随后的通信过程，否则认为线路产生滑码必须对数据包进行重新定位，否则数据包将永久丢失。

第四步，如果三次解码后判断数据包已永久丢失，则对数据包重新定位。

采用上述方法可以发现，在3个数据包的时间长度间隔之内就可以判断数据包是否产生永久丢失的情况，同时也大大降低了因为线路误码造成数据包重新定位等误操作的几率。

为了加快判断过程的时间，将上述方法中的三次判断也可以更改为两次判断。

Claims (8)

1、一种在综合业务数字网上传输宽带多媒体数据的方法，包括B信道建立和多媒体数据传输两个过程；其中，所述的B信道建立包括：

第一步，建立初始B信道连接，即通过ISDN网络建立两个终端之间的第一个B信道的连接；

第二步，在初始B信道上，主叫端和被叫端利用经过RS纠错编码的信息包对能力参数等信息进行协商；

第三步，能力协商通过后，被叫端同样利用经过RS纠错编码的信息包回传其余B信道的呼叫号码；

第四步，主叫端利用回传的呼叫号码建立其余B信道的连接；

所述的多媒体数据传输包括：

第一步，发送端对多媒体数据进行RS纠错编码；

第二步，发送端将经过RS纠错编码的多媒体数据封装成包的形式；

第三步，发送端在n+k个B信道上按顺序发送数据包；

第四步，接收端定位数据包位置，并按包序列号对数据包排序；

第五步，接收端拆包，对数据进行RS纠错解码运算。

2、如权利要求1所述的在综合业务数字网上传输宽带多媒体数据的方法，其特征在于：接收端定位数据包位置时，若ISDN线路误码过大，数据包识别码可能无法识别，数据包丢失，甚至线路产生滑码导致数据包必须重新定位，即包括步骤：

第一步，数据包识别码丢失后，依然对数据包进行解码，如果正确解码，则认为是线路误码过大造成识别码错误，可以正常进行随后的通信过程，否则启动包识别码丢失记数，记为1，然后对下一个数据包进行解码；

第二步，对第二个数据包进行解码，如果正常解码则认为是线路误码过大造成识别码错误，可以进行随后的通信过程，否则包识别码丢失记数加1，然后对下一个数据包进行解码；

第三步，如果解码后判断数据包已永久丢失，则对数据包重新定位。

3、如权利要求2所述的在综合业务数字网上传输宽带多媒体数据的方法，其特征在于：如果对第二个数据包进行的解码不正常，则对第三个数据包进行解码，如果正常解码则认为是线路误码过大造成识别码错误，可以进行随后的通信过程，否则认为线路产生滑码必须对数据包进行重新定位。

4、如权利要求1所述的在综合业务数字网上传输宽带多媒体数据的方法，其特征在于所述的经过RS纠错编码的信息包包括：

信息包识别码，用于识别信息包的开始位置；

协商进程序号，用于指示能力协商的进程；

协议版本号，指示当前使用的协议版本；

净负荷带宽倍数，是64Kbit/s的整数倍数；

纠错能力级数，指示了该通信系统的纠错能力；

保留信息码，预留给日后功能扩展；

回传电话号码的序列号，从1开始每回传一个号码递增1；

十进制电话号码，用4个二进制位来表示；

校验码；

填充码；

协议版本号、净负荷带宽倍数、纠错能力级数都需要双方进行协商。

5、如权利要求1所述的在综合业务数字网上传输宽带多媒体数据的方法，其特征在于所述的能力协商和号码回传的具体过程如下：

第一步，主叫端设置初始协议版本号、净负荷带宽倍数和纠错能力级数，并封装到信息包中发送给被叫端；

第二步，被叫端接收到信息包后，根据预先设置的工作参数判断主叫端提出的参数是否可以接受，能够接受的参数保持原值不变，不能接受的参数则设置为自己可以接受的数值；上述信息封装到信息包中发送给主叫端；

第三步，主叫端收到被叫端的回复信息包后，判断对方是否接受了上述三个参数，如果参数值保持不变则认为对方已接受；如果参数值发生改变，则根据预先设置的工作参数判断被叫端所提出的参数是否可以接受，能够接受就保持原值不变，否则将这些参数设置为上次发给对方信息包的参数值，以表示自己不能接受，并准备断开初始B信道的连接；

第四步，如果双方协商结果一致，则开始号码回传过程；如果没有达到一致的协商结果，则协商失败，双方断开连接；

第五步，被叫端在能力协商成功的基础之上，通过电话号码位回传其余B信道的呼叫号码，回传电话号码的序列号从1开始直至协商通过的净负荷带宽倍数减1；

第六步，主叫端按回传电话号码的序列号接收其余B信道的呼叫号码，每收到一个号码后再将该号码原封不动地回传给被叫端，以表明该号码已经收到并期待下一个号码；

第七步，所有B信道号码收齐后，主叫端呼叫其余B信道号码，以建立其余B信道的连接；

在能力协商过程中，信息包的协商进程序号从1开始每完成一次协商就递增1，回传电话号码的序列号置0，十进制电话号码位全部置“1111”；；

在能力协商和号码回传过程中，信息包占用了全部64Kbit/s带宽，即双方在发送具有新内容的信息包之后不断重复地发送该信息包，直到收到对方的回复信息包；重复发送的信息包的协商进程序号不递加，保持原值不变，只有在发送具有新内容的信息包时才递增协商进程序号。

6、如权利要求1所述的在综合业务数字网上传输宽带多媒体数据的方法，其特征在于所述的经过RS纠错编码的多媒体数据包的组成如下：

包头长度为8个字节，其中包识别码占2个字节，包序列号、协议版本号、净负荷带宽倍数、纠错能力级数和两个保留信息码各占1各字节；包识别码是0x1ff8，用来指示和识别一个数据包的开始位置；包序列号用来指示接收的数据包的顺序，在0-255中按顺序循环取值；协议版本号、净负荷带宽倍数、纠错能力级数与所述的信息包中的定义完全相同；保留信息码预留给日后进行功能扩展；净负荷和校验码共同组成数据包的数据部分。

7、如权利要求1所述在综合业务数字网上传输宽带多媒体数据的方法，其特征在于所述的发送端在n+k个信道上按顺序发送数据包时，发送端每隔10ms的时间间隔发送数据包，

其中：

净负荷长度＝净负荷带宽倍数×80

纠错码长度＝净负荷带宽倍数×纠错能力级数×2

包头长度＝8

上式中括号中的数向上取整就得到了所应用的B信道数目，而额外B信道数目可以用下式计算：

接收端在所有B信道上同时接收数据包。

8、如权利要求1所述的在综合业务数字网上传输宽带多媒体数据的方法，其特征在于所述的接收端定位数据包位置包括如下步骤：

第一步，接收端查找包识别码；

第二步，查找到包识别码后对数据包进行RS纠错解码；

第三步，如果可以进行解码或纠错，则认为定位了数据包；

第四步，如果在解码或纠错过程中发生错误，则经过一个包长度的数据之后再次执行所述对数据包进行RS纠错解码及判断是否进行正常解码或纠错的步骤；

第五步，如果正确则确认定位了数据包，否则重新开始寻找包识别码。

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