DE10059330A1

DE10059330A1 - Converting compressed speech into mobile radio according to GSM A interface in packet-oriented WAN without changing existing mobile radio access network

Info

Publication number: DE10059330A1
Application number: DE10059330A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dropmann; Ralf Haferbeck; Eva-Maria Lanig
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2001-09-27
Also published as: ZA200207289B

Abstract

The method involves extracting in-band signalling from the PCM time slot and converting it to parameters for the out-band call control protocol (e.g. BICC) for codec negotiation and for lu UP protocol for codec mode notification; emulation of peer TRAU in TFO mode to answer GSM BSS TRAU; and extraction of compressed voice and conversion to ATM AAL2 or IP packets and vice-versa. These functions are performed by a converter in the serving USMC.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Über tragen von Sprachdaten in einem Mobilfunknetz.The invention relates to methods and devices for over carry voice data in a cellular network.

Mobilfunknetze sind dem Fachmann beispielsweise aus dem Fach buch Jacek Biala "Mobilfunk und intelligente Netze", Vieweg- Verlag, ISBN 3-528-15302-4, insbesondere Seite 124-125, be kannt. Ein derartiges Mobilfunknetz kann eine Transcodierung sundratenanpassungseinheit (= Transcoding and Rate Adaptation Unit = TRAU) in einem BSS umfassen, welche von Funkkanälen (mit z. B. 16 kbit/s bei Fullrate) kommende Sprachdaten für die Übertragung über 64 kbit/s-Kanäle einer Fernvermittlung (= z. B. Übertragung über eine längere Festnetzstrecke etc. für das corenetwork eines Mobilfunknetzes) umcodiert. Bei einer Übertragung von einer Mobilstation über eine TRAU, ein Fern vermittlungs-Telekommunikationsnetz und eine weitere TRAU zu einer anderen Mobilstation entstehen durch die mehrfache Um codierung in den beiden TRAU (also im TRAU-Tandem) Qualitäts verluste, aufgrund welcher für GSM-Mobilfunknetze (GSM 03.53 Version 8.00, R1999) eine sogenannte Tandem Free Operation (TFO), also eine Übertragung ohne Umcodierung in den genann ten beiden TRAU eines Datenpfades zwischen zwei Mobilstatio nen MS vorgeschlagen wurde.Mobile radio networks are known to the person skilled in the art, for example book Jacek Biala "Mobile communications and intelligent networks", Vieweg- Verlag, ISBN 3-528-15302-4, especially page 124-125, be knows. Such a mobile radio network can transcode Sound rate adaptation unit (= transcoding and rate adaptation Unit = TRAU) in a BSS include which of radio channels (with e.g. 16 kbit / s at full rate) incoming voice data for the transmission over 64 kbit / s channels of a remote exchange (= e.g. transmission over a longer landline etc. for the corenetwork of a cellular network). At a Transmission from a mobile station via a TRAU, a remote switching telecommunications network and another TRAU too Another mobile station is created by the multiple um coding in the two TRAU (i.e. in the TRAU tandem) quality losses due to which for GSM mobile radio networks (GSM 03.53 Version 8.00, R1999) a so-called tandem free operation (TFO), i.e. a transmission without recoding in the genann ten TRAU of a data path between two mobile stations MS was proposed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine effizient verbes serte Übertragung zwischen Endgeräten über ein Mobilfunknetz. Die Aufgabe wird jeweils durch die Gegenstände der unabhängi gen Ansprüche gelöst.The object of the present invention is an efficient verb transfer between terminals via a mobile network. The task is carried out by the objects of the independent solved claims.

Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren bzw. eine erfindungsge mäße Konvertierungseinrichtung (TFO-TRFO-Konverter) wird ein fach, effizient und kompatibel zu UMTS (3GPP TS 23.153) auf einer Fernvermittlungsstrecke eine effiziente Bandbreitennut zung für eine Sprachdaten-Übertragung ermöglicht.By a method according to the invention or a fiction The appropriate conversion device (TFO-TRFO converter) is switched on fold, efficient and compatible to UMTS (3GPP TS 23.153) an efficient bandwidth bandwidth enables for a voice data transmission.

Die Erfindung ermöglicht es von einem Endgerät in herkömmli cher Weise bis zu einer Transcodierungsundratenanpassungsein heit TRAU übertragene, von der TRAU ohne Transcodierung (TFO) in ein Format größerer Bandbreite (z. B. PCM-64 kbit/s) an eine Vermittlungseinheit (Switch MSC) übertragene Sprachdaten in ein für eine Fernvermittlung (= z. B. Vermittlung an eine ande re MSC) geeignetes Paketdatenformat zu konvertieren und wei terzuleiten, ohne hierfür das bestehende Mobilfunkzugangsnetz (GSM-BSS) verändern zu müssen. Damit ist in einem GSM-Netz eine Transcoder-free Operation (TrFO = Betrieb ohne Transco der) am Ende eines Weitverkehrsnetzes (z. B. Core-network-edge eines Fernvermittlungsnetzes) möglich. Ein erfindungsgemäßes Verfahren und eine erfindungsgemäße Vorrichtung können insbe sondere die zu übertragenden Sprachdaten umformatieren und eine Umsetzung der Signalisierung ausführen. Es können von einer TRAU an eine MSC oder Konvertierungseinrichtung (TFO- TRFO-Konverter) übermittelte Signalisierungsdaten verwendet werden, um Parameter zu bestimmen für eine Out-of-band-Codec- Negotiation (also für eine Verhandlung des geeigneten Codec), und/oder für eine IU-UP-Protocol-Codec Mode Modifikation (Modifikation des Codec-Modus). Durch eine erfindungsgemäße Konvertierungseinrichtung ist eine Emulation eines TRAU (Peer TRAU), welches sich in einem TFO-Modus befindet, zum Beant worten von Anfragen einer GSM-BSS-TRAU möglich. Die aus dem Datenstrom von einer Transcodierungsundratenanpassungseinheit TRAU kommenden Sprachdaten können insbesondere in ATM-AAL2- oder Internetprotokoll-Pakete für die Übermittlung über ein Fernvermittlungstelekommunikationsnetz (beispielsweise ein Netz zwischen zwei MSC) umgewandelt werden und nach einer Über mittlung (zu einer anderen MSC etc.) entsprechend in komp rimierte Sprachdaten zur Weiterübermittlung an eine TRAU in einen TFO-Modus rückumgewandelt werden.The invention makes it possible from a terminal in conventional up to transcoding and rate matching unit TRAU transmitted by TRAU without transcoding (TFO) in a format with a larger bandwidth (e.g. PCM-64 kbit / s) to one Switching unit (switch MSC) transmitted voice data in one for a long-distance exchange (= e.g. transfer to another right MSC) to convert suitable packet data format and white to forward without the existing mobile access network (GSM-BSS). So that is in a GSM network a transcoder-free operation (TrFO = operation without transco der) at the end of a wide area network (e.g. core network edge of a long-distance exchange network) possible. An inventive Methods and an apparatus according to the invention can in particular especially reformatting the voice data to be transmitted and implement the signaling. It can be from a TRAU to an MSC or conversion facility (TFO- TRFO converter) transmitted signaling data used to determine parameters for an out-of-band codec Negotiation (i.e. for negotiating the appropriate codec) and / or for an IU-UP protocol codec mode modification (Modification of the codec mode). By an inventive The conversion device is an emulation of a TRAU (peer TRAU), which is in a TFO mode words of requests from a GSM-BSS-TRAU possible. The one from the Data stream from a transcoding and rate adaptation unit TRAU incoming voice data can in particular in ATM-AAL2 or internet protocol packets for transmission over a Long-distance exchange telecommunications network (e.g. a Network between two MSC) and after an over averaging (to another MSC etc.) accordingly in comp Rimed voice data for transmission to a TRAU in a TFO mode can be converted back.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Aus führungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei zeigtFurther features and advantages of the invention result from the claims and the following description of an off example based on the drawing. It shows

Fig. 1 als Blockschaltbild die Übertragung von Daten von einer Mobilstation über eine TRAU zu einer MSC mit einer Konvertierungseinrichtung, Fig. 1 is a block diagram of the transmission of data from a mobile station via a TRAU to an MSC with a converting device,

Fig. 2 als Blockschaltbild die Funktionsblöcke ins besondere einer Konvertierungseinrichtung. Fig. 2 as a block diagram, the functional blocks in particular a conversion device.

Fig. 1 zeigt eine Mobilstation 1, welche eine Sprachdaten- und Signalisierungs-Verbindung 2 (Luftschnittstelle) zu einer Transcodierungsundratenanpassungseinheit TRAU 3 benutzt. Die TRAU 3 weist eine Sprachdaten- und Signalisierungsverbindung 4 zu einer Vermittlungseinrichtung (MSC) 5 auf. In der Ver mittlungseinrichtung MSC 5 ist eine erfindungsgemäße Konver tierungseinrichtung (Converter) angeordnet, durch welche die von der TRAU 3 kommenden (4) Sprachdaten in ATM-AAL2-Pakete, IP-Pakete oder andere Pakete zur Weiterübermittlung über ein Fernvermittlungstelekommunikationsnetz (an eine andere MSC etc.) umgepackt werden. Aufgrund der von der TRAU 3 übermit telten Signalisierungsdaten wird die erforderliche Signali sierung (Inband und/oder Outband) für die Übertragung von Sprachdaten über den Sprachdaten- und Signalisierungskanal 6 generiert. Fig. 1 shows a mobile station 1, which uses a speech data and signaling connection 2 (air interface) to a Transcodierungsundratenanpassungseinheit TRAU. 3 The TRAU 3 has a voice data and signaling connection 4 to a switching center (MSC) 5 . In the switching device MSC 5 , a converter device according to the invention is arranged, by means of which the ( 4 ) voice data coming from the TRAU 3 in ATM-AAL2 packets, IP packets or other packets for onward transmission via a telecommunication network (to another MSC etc.) can be repacked. Based on the signaling data transmitted by the TRAU 3 , the required signaling (inband and / or outband) for the transmission of voice data via the voice data and signaling channel 6 is generated.

Fig. 2 verdeutlicht den Aufbau der Konvertierungseinrichtung in bzw. an der Vermittlungseinrichtung MSC 5. In Fig. 2 kom men aus einem Funksystem (beispielsweise GSM-BSS) Sprachdaten und Signalisierungsdaten über eine Transcodierungsundratenan passungseinheit TRAU 3 mit einer TFO-Fähigkeit (Fähigkeit zur Übertragung ohne Transcodierung) und den Kanal 4 zu einer MSC mit einer Konvertierungseinheit. In der Konvertierungs einrichtung 7 seitens der MSC 5 erfolgt eine Konvertierung der von einer TRAU 3 über einen Kanal 4 an die MSC 5 übertra genen Inband- (über den Kanal 4 übertragen) -TFO- Signalisierung in ein Interworking mit einer CC- Signalisierung (BICC) und/oder ein Interworking mit einem IU- UP-Protokoll (beispielsweise hinsichtlich einer Ratecontrol = Ratenkontrolle). Überdies erfolgt durch die Konvertierungs einrichtung 7 seitens der Vermittlungseinrichtung MSC eine Emulation einer im TFO-Signalisierungmodus befindlichen Peer- TRAU (9). Von der TRAU 3 über einen Sprachka nal/Signalisierungskanal 4 übertragene Sprachdaten werden vom Modul 10 extrahiert und als Paketdaten (hier ATM-AAL2 oder IP) über einen Kanal 6 zu einer weiteren Vermittlungseinrich tung etc. über ein Fernvermittlungstelekommunikationsnetz weitergeleitet. Fig. 2 illustrates the construction of the converting means in or at the switching center MSC. 5 In FIG. 2, voice data and signaling data come from a radio system (for example GSM-BSS) via a transcoding and rate adaptation unit TRAU 3 with a TFO capability (ability to transmit without transcoding) and channel 4 to an MSC with a conversion unit. In the conversion device 7 on the part of the MSC 5 , the inband (transmitted via the channel 4 ) TFO signaling transmitted from a TRAU 3 via a channel 4 to the MSC 5 is converted into interworking with a CC signaling (BICC ) and / or interworking with an IU-UP protocol (for example with regard to a rate control = rate control). In addition, the conversion device 7 on the part of the switching device MSC emulates a peer TRAU ( 9 ) in the TFO signaling mode. Voice data transmitted by the TRAU 3 via a Sprachka channel / signaling channel 4 are extracted by the module 10 and forwarded as packet data (here ATM-AAL2 or IP) via a channel 6 to a further switching facility etc. via a long-distance telecommunication network.

Entsprechend einer Umwandlung von einer TRAU 3 kommender Sprachdaten und Signalisierungsdaten in einem Konverter 7 seitens einer MSC 5 werden (nach Übertragung der Signalisie rungsdaten und Sprachdaten über einen Kanal 6) durch einen Konverter seitens einer weiteren MSC die Sprachdaten und Sig nalisierungsdaten zur dortigen Weiterleitung an eine weitere TRAU in herkömmliche Form konvertiert.According to a conversion of a TRAU 3 coming voice data and signaling data in a converter 7 on the part of an MSC 5 (after transmission of the signaling data and voice data via a channel 6 ) by a converter on the part of another MSC the voice data and signaling data for forwarding there to one further TRAU converted into conventional form.

Eine Optimierung der Sprachdatenübertragung in einem Mobil funknetz wird somit ermöglicht durch eine Konvertierungsein richtung, welche von einer TRAU in einem TFO-Modus übermit telte Sprachdaten in ein Paketdatenformat zur Übermittlung über ein Fernvermittlungsnetz an eine weitere Vermittlungs einrichtung (MSC) umwandelt und dabei erforderlichenfalls die Signalisierung anpaßt.An optimization of voice data transmission in a mobile radio network is thus made possible by a conversion direction transmitted by a TRAU in a TFO mode telte voice data in a packet data format for transmission via a long-distance switching network to another switching center facility (MSC) and, if necessary, the Adaptation of signaling.

Claims

1. A method for transmitting voice data in a mobile radio network, characterized in that ( 4 ) voice data transmitted by a conversion device from a terminal (ME 1 ) via a transcoding sound rate adaptation unit (TRAU 3 ) without transcoding into a format with a larger bandwidth (64 kbit) (TFO-TrFO converter 7 ) are converted into a packet data format ( 10 ) and then sent from a switching device (MSC 5 ) to a packet switching telecommunications network ( 6 ) for transmission to a further switching device.

2. Method for transmitting voice data in a mobile radio network,
in particular for the transmission of speech data transmitted according to claim 1,
which voice data have been converted into a packet data format by a conversion device and transmitted in a packet data format by a switching device via a telecommunication network ( 6 ),
characterized,
that the voice data is converted into a predetermined format (TFO) and transmitted to a transcoding and rate adjustment unit (TRAU) for onward transmission to a terminal.

3. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the packet data format is an internet protocol format or an ATM protocol format, in particular ATM-AAL2, is.

4. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that in the conversion device from a transcoding and rate adjustment unit (TRAU 3 ) via a TFO voice data channel to the conversion device signaling parameters taken and for generating a signal from the switching device to another Switching device are used.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that from the transcoding and rate adaptation unit (TRAU 3 ) via a TFO voice data channel to the conversion signaling parameters taken and for determining parameters for a codec parameter negotiation (codec negotiation) be used with devices of the mobile radio network and / or for a codec mode modification.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a transcoding and rate adaptation unit (TRAU 3 ) located in the non-TRAU transcoding mode (= TFO) is emulated by a conversion device ( 7 ).

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the conversion device in a ver averaging device (MSC) of the mobile network for transmission averaging voice data in / from a remote averaging telecommunications network for the mobile radio network located.

8. Device (MSC 5 ; converter 7 ), in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims,

with an interface for data to be transmitted from and / or to a transcoding and rate adaptation unit (TRAU 3 ) in a non-transcoded format (TFO),
- With an interface for and / or to a long-distance telecommunications network ( 6 ) for a mobile radio network ( 1-5 ) in a packet data format to be transmitted voice data,
- With a conversion device ( 7 ; 10 ) for converting voice data between the two formats mentioned (TFO, packet data format).

9. The device according to claim 8, characterized in that it further comprises a device ( 8 ) for converting the signaling between a Transcodierungsundratesan adaptation unit ( 3 ) and the conversion device ( 7 ) in a suitable for further switching into the packet-transmitting telecommunications network ( 6 ) Format.

10. The device according to claim 8 or 9, characterized in that it further comprises a device ( 9 ) for emulating a TRAU in a TFO signaling mode compared to a verbun with the conversion device, further TRAU ( 3 ).

11. Device according to one of the preceding Device claims, characterized, that it is designed so that it the voice data in a given format (TFO) and converted to a Transcoding and Rate Adaptation Unit (TRAU) for Wei transfer to a terminal.

12. Device according to one of the preceding Device claims, characterized, that the packet data format is an internet protocol format or an ATM protocol format, in particular ATM-AAL2, is.

13. Device according to one of the preceding device claims, characterized in that it is designed such that in the conversion device from the transcoding and rate adaptation unit (TRAU 3 ) via a TFO voice data channel to the conversion device, signaling parameters are extracted and for generating a signaling from the switching device to another switching device.

14. Device according to one of the preceding device claims, characterized in that it is designed such that parameters are taken from the trans coding and rate adaptation unit (TRAU 3 ) via a TFO voice data channel to the conversion device via transmitted signaling and for determining parameters for a codec -Parameter negotiation (codec negotiation) with devices of the mobile radio network and / or for a codec mode modification can be used.

15. Device according to one of the preceding device claims, characterized in that it is designed such that a transcoding and rate adaptation unit (TRAU 3 ) located in a non-TRAU transcoding mode (= TFO) is emulated by a conversion device ( 7 ).

16. Device according to one of the preceding Device claims, characterized, that the conversion device in a ver averaging device (MSC) of the mobile network for transmission averaging voice data in / from a remote averaging telecommunications network for the mobile radio network located.