DE102006047075A1

DE102006047075A1 - A method for operating a packet-oriented communication system and for classifying a packet data stream and network nodes of a packet-oriented communication system

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Publication number: DE102006047075A1
Application number: DE102006047075A
Authority: DE
Inventors: Georg Prof. Carle; Ali Fessi; Marc Fouquet; Fabian Haibl; Christian Hoene; Andreas Klenk; Morten Dr. Schläger; Laurensius Tionardi
Original assignee: Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: WO2008037648A1; DE102006047075B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein leistungsfähiges Verfahren zum Betreiben eines paketorientierten Kommunikationssystems und zum Klassifizieren eines Paketdatenstroms mit den folgenden Schritten: Erfassen von Messwerten (10) bezüglich der Größe, der zeitlichen Abstände und der Übertragungsrichtung der Datenpakete des Paketdatenstroms, Untersuchen der Messwerte (15, 20, 25, 30) und, sofern eine Übertragung von Datenpaketen ähnlicher Größe in regelmäßigen kurzen zeitlichen Abständen bidirektional jeweils nur in einzelnen durch Pausen separierten Datenübertragungsabschnitten diskontinuierlich erfolgt, Untersuchen der zeitlichen Länge der einzelnen Datenübertragungsabschnitte sowie der zeitlichen Länge der einzelnen Pausen, Ermitteln (40), ob die zeitliche Länge der Datenübertragungsabschnitte und die zeitliche Länge der Pausen jeweils gemäß vorgegebenen Referenzverteilungen mit für Sprachtelefonie charakteristischen Parametern statistisch verteilt sind, und sofern dies mit einer über einem Schwellwert liegenden statistischen Signifikanz der Fall ist (45), Klassifizieren des Paketdatenstroms als Sprachtelefonie (50). Die Erfindung betrifft weiterhin einen Netzknoten eines paketorientierten Kommunikationssystems.The invention relates to a powerful method for operating a packet-oriented communication system and for classifying a packet data stream with the following steps: acquiring measured values (10) with regard to the size, the time intervals and the transmission direction of the data packets of the packet data stream, examining the measured values (15, 20, 25, 30) and, if a transmission of data packets of similar size at regular short intervals bi-directionally only in individual separated by pauses data transmission sections is discontinuous, examining the length of time of the individual data transmission sections and the length of time of the individual pauses, determining (40), whether the time length of the data transmission sections and the duration of the pauses are each statistically distributed according to predetermined reference distributions with characteristic parameters for voice telephony, and if so with a statistical significance above a threshold is (45), classifying the packet data stream as voice telephony (50). The invention further relates to a network node of a packet-oriented communication system.

Description

In paketorientierten Kommunikationssystemen kommt der Klassifizierung eines Paketdatenstroms eine große Bedeutung zu. Dabei wird als Paketdatenstrom beziehungsweise Paketdatenfluss allgemein die Menge derjenigen Datenpakete bezeichnet, die bezogen auf denselben mittels des Kommunikationssystems erbrachten Dienst von einem Sender an einen Empfänger übertragen wird. So kann ein Paketdatenstrom beispielsweise mittels des so genannten 5-Tupels definiert werden, das aus der Adresse des Senders der Daten, der senderseitigen Portnummer, der Adresse des Empfängers, der empfängerseitigen Portnummer sowie einer Angabe zu dem verwendeten Transportprotokoll besteht. Dies bedeutet, dass alle Datenpakete mit demselben 5-Tupel demselben Paketdatenstrom zugeordnet werden. Durch das Klassifizieren eines Paketdatenstroms wird es ermöglicht, dass unterschiedliche Arten von Paketdatenströmen in dem Kommunikationssystem unterschiedlich behandelt werden können. So kann nach einer entsprechenden Klassifizierung für unterschiedliche Arten von Paketdatenströmen beispielsweise eine unterschiedliche Dienstgüte bereitgestellt werden.In packet-oriented communication systems comes the classification a packet data stream a big one Meaning too. It is called packet data stream or packet data flow in general, the amount of those data packets referred to to the same service provided by the communication system transmitted from a transmitter to a receiver becomes. Thus, a packet data stream can be used, for example, by means of the defined 5-tuples are defined from the address of the transmitter the data, the sender - side port number, the recipient 's address, the receiver-side Port number and an indication of the transport protocol used consists. This means that all data packets with the same 5-tuple share the same packet data stream be assigned. By classifying a packet data stream is it possible that different types of packet data streams in the communication system can be treated differently. So, after a corresponding Classification for different types of packet data streams, for example, a different one quality of service to be provided.

Die Datenpakete eines Paketdatenstroms können grundsätzlich im Rahmen der Erbringung einer beliebigen Art von Dienst übertragen werden. So kann es sich bei einem solchen Dienst beispielsweise um die Übertragung einer Email, einen Zugriff auf Daten im Internet oder das Laden eines Videos auf ein Kommunikationsendgerät handeln. Ein weiterer sich in paketorientierten Kommunikationssystemen zunehmender Verbreitung erfreuender Dienst ist die Sprachtelefonie, die auch als VoIP (Voice-over-IP (Internet-Protocol)) bezeichnet wird. Das Klassifizieren beziehungsweise Erkennen eines Paketdatenstroms als Sprachtelefonie ist jedoch schwierig, da solche Dienste üblicherweise keine protokollspezifischen Merkmale wie beispielsweise bekannte IP-Adressen oder Portnummern benutzen und darüber hinaus weiterhin auch verschlüsselt sein können.The Data packets of a packet data stream can in principle be provided within the framework of the provision any kind of service become. For example, such a service may be the transfer an email, access to data on the Internet or loading of a video acting on a communication terminal. Another one in packet-based communication systems of increasing popularity pleasing service is the voice telephony, which is also called VoIP (Voice over IP (Internet Protocol)) is called. Classifying respectively However, recognizing a packet data stream as voice telephony is difficult there such services usually no protocol-specific features such as known IP addresses or port numbers use and furthermore also still be encrypted can.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leistungsfähiges Verfahren zum Betreiben eines paketorientierten Kommunikationssystems und zum Klassifizieren eines Paketdatenstroms anzugeben.Of the present invention is based on the object, a powerful method for operating a packet-oriented communication system and for classifying a packet data stream.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines paketorientierten Kommunikationssystems und zum Klassifizieren eines Paketdatenstroms mit den folgenden Schritten: Erfassen von Messwerten bezüglich der Größe, der zeitlichen Abstände und der Übertragungsrichtung der Datenpakete des Paketdatenstroms, Untersuchen der Messwerte und, sofern eine Übertragung von Datenpaketen ähnlicher Größe in regelmäßigen kurzen zeitlichen Abständen bidirektional jeweils nur in einzelnen durch Pausen separierten Datenübertragungsabschnitten diskontinuierlich erfolgt, Untersuchen der zeitlichen Länge der einzelnen Datenübertragungsabschnitte sowie der zeitlichen Länge der einzelnen Pausen, Ermitteln, ob die zeitliche Länge der Datenübertragungsabschnitte und die zeitliche Länge der Pausen jeweils gemäß vorgegebenen Referenzverteilungen mit für Sprachtelefonie charakteristischen Parametern statistisch verteilt sind, und sofern dies mit einer über einem Schwellwert liegenden statistischen Signifikanz der Fall ist, Klassifizieren des Paketdatenstroms als Sprachtelefonie.These The object is achieved by a method of operating a packet-oriented communication system and classifying a packet data stream with the following steps: Acquisition of measured values with respect to the size, the time intervals and the transmission direction the data packets of the packet data stream, examining the measured values and, if a transfer of data packets more similar Size in regular short time intervals bidirectionally only in individual separated by pauses data transmission sections discontinuously, examining the length of time of the individual data transmission sections as well as the time length the individual breaks, determining if the length of time the Communication links and the length of time the breaks each according to predetermined Reference distributions with for Voice telephony characteristic parameters are statistically distributed, and if so with an over threshold statistical significance is the case, classify the packet data stream as voice telephony.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhaft, da es für den Fall, dass Sprachtelefonie durch eine diskontinuierliche Übertragung von Datenpaketen erfolgt, das Klassifizieren des Paketdatenstroms als Sprachtelefonie ermöglicht. Dabei wird vorteilhafterweise berücksichtigt, dass ein Gespräch in der Regel aus Phasen der Sprachaktivität besteht, die durch Pausephasen unterbrochen werden. Dies bedeutet, dass während eines Gespräches nicht die gesamte Zeit gesprochen wird, sondern zwischen einzelnen Wörtern oder Sätzen einer der Gesprächsteilnehmer oder beide Gesprächsteilnehmer schweigen. Dieses Verhalten wird von modernen Kodierungsverfahren dahingehend ausgenutzt, dass die Datenrate und die Datenpaketrate während der Pausephasen reduziert werden bzw. während der Pausen überhaupt keine Datenpakete übertragen werden. Dies bietet den Vorteil, dass Übertragungsressourcen des Kommunikationssystems eingespart werden. Darüber hinaus wird weiterhin auch Energie für das Senden von Datenpaketen eingespart, was insbesondere im Falle paketorientierter Kommunikationssysteme in Form von Mobilfunknetzen vorteilhaft ist. Dabei betrifft die Energieeinsparung sowohl die netzseitigen Basisstationen als auch insbesondere die in dem Mobilfunknetz betriebenen Kommunikationsendgeräte.The inventive method is beneficial as it is for the case that voice telephony through a discontinuous transmission of data packets, classifying the packet data stream as Voice telephony allows. It is advantageously taken into account that a conversation in the Usually consists of phases of speech activity, which are characterized by break phases to be interrupted. This does not mean that during a conversation the entire time is spoken, but between individual words or records one of the conversation participants or both participants in the conversation remain silent. This behavior is governed by modern coding techniques exploited that the data rate and the data packet rate during the Pause phases are reduced or during the breaks at all no data packets transmitted become. This offers the advantage of having transmission resources of the communication system be saved. About that There will also be energy for sending data packets saved, especially in the case of packet-oriented communication systems in the form of mobile networks is advantageous. This concerns the energy saving both the network-side base stations and in particular the in the mobile network operated communication terminals.

Entsprechende Verfahren zur Reduktion der Datenübertragung in Pausephasen, d. h. bei fehlender Sprachaktivität, sind unter den Begriffen „Discontinued Transmission (DTX)" und „Voice Activity Detection (VAD)" bekannt und werden für verschiedene Arten von Kommunikationssystemen verwendet. So ist beispielsweise für Mobilfunknetze nach dem GSM (Global System for Mobile Communication)-Standard DTX in dem Dokument „ETSI EN 300 972 V8.0.1 (2000-11), European Standard (Telecommunication series), Digital cellular telecommunication system (Phase 2+); Half rate Speech; Discontinous Transmission (DTX) for half rate speech traffic channels (GSM 06.41 version 8.0.1 Release 1999)" und VAD in dem Dokument „ETSI EN 300 973 V8.0.1 (2000-11), European Standard (Telecommunication series), Digital cellular telecommunication system (Phase 2+); Half rate Speech; Voice Activity Detector (VAD) for half rate speech traffic channels (GSM 06.42 version 8.0.1 Release 1999)" spezifiziert. Aufgrund seiner Vorteile ist die Anwendung von DTX in Verbindung mit VAD in Kommunikationssystemen weit verbreitet.Corresponding methods for reducing data transmission in pause phases, ie in the absence of voice activity, are known under the terms "discontinuous transmission (DTX)" and "Voice Activity Detection (VAD)" and are used for various types of communication systems. For example, for mobile networks according to the GSM (Global System for Mobile Communication) standard DTX in the document "ETSI EN 300 972 V8.0.1 (2000-11), European Standard (Telecommunication series), Digital cellular telecommunication system (Phase 2+); Half rate speech; Discontinous Transmission (DTX) for half rate speech traffic channels (GSM 06.41 version 8.0.1 Release 1999) " and VAD in the document "ETSI EN 300 973 V8.0.1 (2000-11), European Standard (Telecommunication series), Digital cellular telecommunication system (Phase 2+); Half rate speech; Voice Activity Detector (VAD) for half rate speech traffic channels (GSM 06.42 version 8.0.1 Release 1999) " specified. Because of its advantages, the use of DTX in conjunction with VAD is widely used in communication systems.

Werden nun Messwerte bezüglich der Größe, der zeitlichen Abstände und der Übertragungsrichtung der Datenpakete des zu klassifizierenden Paketdatenstroms untersucht, so wird erfindungsgemäß zunächst geprüft, ob eine Übertragung von Datenpaketen ähnlicher Größe in regelmäßigen kurzen zeitlichen Abständen bidirektional jeweils nur in einzelnen durch Pausen separierten Datenübertragungsabschnitten diskontinuierlich erfolgt. Dabei wird vorteilhafterweise ausgenutzt, dass bei Sprachtelefonie typischerweise Datenpakete einer Größe zwischen etwa 48 und 250 Byte in festen Abständen von 10, 20, 30 oder 40 ms übertragen werden. Darüber hinaus ist Sprachtelefonie dadurch gekennzeichnet, dass eine Übertragung entsprechender Datenpakete bidirektional, d.h. in beide Übertragungsrichtungen des Paketdatenstroms, erfolgt.Become now readings regarding the size, the time intervals and the transmission direction the data packets of the packet data stream to be classified, Thus, according to the invention, it is first checked whether a transmission of data packets more similar Size in regular short temporal intervals bidirectionally only in individual separated by pauses Data transfer sections discontinuously. It is advantageously exploited, that in voice telephony typically data packets of a size between about 48 and 250 bytes at fixed intervals of 10, 20, 30 or 40 ms transmitted become. About that In addition, voice telephony is characterized in that a transmission corresponding data packets bidirectionally, i. in both directions of transmission of the packet data stream.

Grundsätzlich wäre es denkbar, dass ein Dienst für Sprachtelefonie versucht, seine Funktion dadurch zu verschleiern, dass er mehr oder größere Datenpakete verschickt. Dies wäre jedoch letztendlich für den Dienst beziehungsweise die jeweiligen Nutzer selbst nachteilig, da die in der Regel begrenzten Übertragungsressourcen, insbesondere im Falle eines Kommunikationssystems in Form eines Mobilfunknetzes, hierdurch zusätzlich belastet werden und somit die Qualität der Sprachtelefonie sinken würde.In principle, it would be conceivable that a service for Voice telephony tries to obscure its function by that he has more or larger data packets sent. This would be but ultimately for the service or the respective users themselves disadvantageous, because the usually limited transmission resources, especially in the case of a communication system in the form of a Mobile network, thereby additionally be charged and thus reduce the quality of voice telephony would.

Sofern eine Übertragung von Datenpaketen ähnlicher Größe in regelmäßigen kurzen zeitlichen Abständen bidirektional jeweils nur in kurzen durch Pausen separierten Datenübertragungsabschnitten diskontinuierlich erfolgt, so wird davon ausgegangen, dass es sich bei dem Paketdatenstrom möglicherweise um Sprachtelefonie unter Verwendung von DTX handelt. Um dies zu überprüfen, wird erfindungsgemäß die zeitliche Länge einzelner Datenübertragungsabschnitte sowie die zeitliche Länge der zwischen diesen Datenübertragungsabschnitten liegenden Pausen untersucht. Anschließend wird ermittelt, ob die zeitliche Länge der Datenübertragungsabschnitte und die zeitliche Länge der Pausen jeweils gemäß vorgegebenen Referenzverteilungen mit für Sprachtelefonie charakteristischen Parametern statistisch verteilt sind. Dabei werden vorteilhafterweise Referenzverteilungen genutzt, die zuvor für solche Paketdatenströme ermittelt worden sind, die bekanntermaßen für Sprachtelefonie genutzt werden.Provided a transmission of data packets more similar Size in regular short time intervals bidirectionally discontinuous only in short separated by pauses data transmission sections takes place, it is assumed that the packet data stream possibly is voice telephony using DTX. To check this, will According to the invention, the temporal Length of individual Communication links as well as the time length between these data links examined breaks. It then determines if the temporal length the data transmission sections and the length of time the breaks each according to predetermined Reference distributions with for voice telephony characteristic parameters are statistically distributed. It will be advantageously uses reference distributions previously determined for such packet data streams have been known to be known for voice telephony be used.

Der Vergleich der gemessenen Verteilungen mit den jeweiligen vorgegebenen Referenzverteilungen erlaubt es nun vorteilhafterweise für den Fall, dass die Verteilungen mit einer über einem Schwellwert liegenden statistischen Signifikanz miteinander übereinstimmen, den Paketdatenstrom als Sprachtelefonie zu klassifizieren. Dabei wird der Schwellwert vorteilhafterweise derart festgelegt, dass für Sprachtelefonie genutzte Paketdatenströme mit einer hohen Wahrscheinlichkeit als Sprachtelefonie erkannt werden, während gleichzeitig nach Möglichkeit eine fälschliche entsprechende Klassifizierung von Paketdatenströmen, die für andere Dienste genutzt werden, vermieden wird. Das Testen, ob die zeitliche Länge der Datenübertragungsabschnitte und die zeitliche Länge der Pausen jeweils gemäß vorgegebener Referenzverteilungen statistisch verteilt sind, kann unter Verwendung bekannter statistischer Signifikanztests, wie beispielsweise dem Chi-Quadrat-Test oder dem Kolmogorow-Smirnow-Test, erfolgen.Of the Comparison of the measured distributions with the respective given ones Reference distributions now advantageously allow for the case that the distributions with one over match a threshold statistical significance, classify the packet data stream as voice telephony. there the threshold value is advantageously set such that for voice telephony used packet data streams be recognized as voice telephony with a high probability, while at the same time as possible a fake one appropriate classification of packet data streams used for other services, is avoided. Testing whether the length of time of the data transmission sections and the length of time the breaks each according to predetermined Reference distributions are statistically distributed using known statistical significance tests, such as the Chi-square test or the Kolmogorov-Smirnov test done.

Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemäße Verfahren für beliebige Arten von paketorientierten Kommunikationssystemen angewandt werden. Dies schließt sowohl Fest- als auch Mobilfunknetze ein.advantageously, can the inventive method for any Types of packet-oriented communication systems are applied. This concludes both fixed and mobile networks.

In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Klassifizieren des Paketdatenstroms als Sprachtelefonie, sofern eine Übertragung von Datenpaketen ähnlicher Größe in regelmäßigen kurzen zeitlichen Abständen bidirektional kontinuierlich erfolgt. Hierdurch wird vorteilhafterweise das Klassifizieren des Paketdatenstroms als Sprachtelefonie auch für den Fall ermöglicht, dass die Übertragung von Datenpaketen ähnlicher Größe in regelmäßigen kurzen zeitlichen Abständen bidirektional kontinuierlich erfolgt. Aufgrund der kontinuierlichen Datenübertragung wird in diesem Fall davon ausgegangen, dass ein Übertragungsverfahren ohne DTX eingesetzt wird. Vorteilhafterweise können somit Paketdatenströme sowohl für den Fall, dass DTX eingesetzt wird, als auch für den Fall, dass dies nicht geschieht, als Sprachtelefonie klassifiziert werden.In a preferred embodiment of the method according to the invention the classification of the packet data stream takes place as voice telephony, provided a transfer of data packets more similar Size in regular short time intervals bidirectionally continuous. This will be advantageous classifying the packet data stream as voice telephony, too for the Case allows that the transmission of data packets more similar Size in regular short time intervals bidirectionally continuous. Because of the continuous data transfer In this case it is assumed that a transmission procedure without DTX is used. Advantageously, thus packet data streams both for the Case that DTX is used, as well as in the event this does not happen, classified as voice telephony.

Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren auch so ablaufen, dass als Referenzverteilungen jeweils Exponential- oder Weibull-Funktionen mit für Sprachtelefonie charakteristischen Parametern verwendet werden. Die Verwendung einer Exponential- oder Weibull-Funktion als Referenzverteilungen ist vorteilhaft, da bekannt ist, dass menschliche Sprache hinsichtlich der zeitlichen Länge der sprachaktiven Phasen sowie der dazwischen liegenden Pausen durch entsprechende statistische Verteilungen beschrieben werden kann. Diese Kenntnisse sind für die Auslegung der Übertragungsressourcen eines Kom munikationssystems wichtig, weshalb entsprechende statistische Verteilungen in diesem Zusammenhang bestimmt worden sind. So beschreibt das Standardisierungsdokument „ITU International Telecommunication Union, ITU-T P.59 (03/93), Telephone Transmission Quality Objective Measuring Apparatus, Artificial Conversational Speech" eine Exponential-Funktion sowie jeweils die zugehörigen Parameterwerte, mit denen die Häufigkeitsverteilungen der zeitlichen Länge von Sprach- und Pausephasen in menschlicher Sprachkommunikation beschrieben werden können. Des Weiteren ist aus der Druckschrift „C.-N. Chuah und R.H. Katz „Characterizing Paket Audio Streams from Internet Multimedia Applications" in IEEE International Conference an Communications (ICC 2002), vol. 2, College Park, MD, Apr. 2002, pp. 1199–1203" eine neuere Messung bekannt, der zur Folge die hinsichtlich der zeitlichen Länge der Datenübertragungsabschnitte und der zeitlichen Länge der Pausen gemessenen statistischen Verteilungen noch besser durch das Verwenden einer Weibull-Funktion beschrieben werden können. Somit stehen vorteilhafterweise sowohl Exponential- als auch Weibull-Funktionen mit bekannten Parametern zur Verwendung als Referenzverteilungen zur Verfügung.Preferably, the method according to the invention can also proceed in such a way that exponential or Weibull functions with characteristic parameters for voice telephony are used as reference distributions. The use of an exponential or Weibull function as reference distributions is advantageous since it is known that human speech can be described by appropriate statistical distributions in terms of the temporal length of the speech-active phases as well as the intervening pauses. This knowledge is important for the design of the transmission resources of a communication system, which is why corresponding statistical distributions have been determined in this context. This is how the standardization document describes "ITU International Telecommunication Union, ITU-T P.59 (03/93), Telephone Transmission Quality Objective Measuring Apparatus, Artificial Conversational Speech" an expo nential function and respectively the associated parameter values with which the frequency distributions of the length of speech and pause phases in human voice communication can be described. Furthermore, from the document "C.-N. Chuah and RH Katz "Characterizing Package Audio Streams from Internet Multimedia Applications" in IEEE International Conference on Communications (ICC 2002), vol. 2, College Park, MD, Apr. 2002, pp. 1199-1203 " As a consequence, the statistical distributions measured with regard to the time length of the data transmission sections and the time length of the pauses can be described even better by using a Weibull function. Thus, advantageously both exponential and Weibull functions with known parameters are available for use as reference distributions.

Eine erfolgte Klassifizierung eines Paketdatenstroms als Sprachtelefonie kann in Folge für verschiedene Zwecke genutzt werden. So ist es beispielsweise möglich, dass einem entsprechenden Paketdatenstrom eine besonders hohe Dienstgüte bereitgestellt wird, um Sprachtelefonie mit besonders guter Qualität zu ermöglichen. Darüber hinaus kann seitens eines Netzbetreibers eines Kommunikationssystems jedoch grundsätzlich auch der Wunsch bestehen, als Sprachtelefonie klassifizierte Paketdatenströme zu unterbinden. Dies betrifft insbesondere den Fall, dass es sich bei dem paketorientierten Kommunikationssystem um ein drahtloses, zellulares Mobilfunknetz handelt. So kann es seitens des Netzbetreibers verboten sein, dass ein Kommunikationssystem für paketvermittelte Sprachtelefonie genutzt wird. Hintergrund hierbei ist, dass insbesondere in Mobilfunknetzen Sprachtelefonie in der Regel hinsichtlich der benötigten Übertragungsressourcen wesentlich effizienter in Form eines leitungsvermittelten Dienstes realisiert werden kann.A Classification of a packet data stream as voice telephony can in a row for different purposes are used. So it is possible, for example, that a corresponding high quality of service is provided to a corresponding packet data stream to enable voice telephony with particularly good quality. About that In addition, the part of a network operator of a communication system however basically There is also the desire to prevent classified as packet telephony packet data streams. This applies in particular to the case that it is the packet-oriented communication system is a wireless, cellular cellular network. That's the way it works be prohibited by the network operator that a communication system for packet-switched Voice telephony is used. Background here is that in particular in mobile networks voice telephony usually in terms of the required transmission resources much more efficient in the form of a circuit-switched service can be realized.

Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren so ablaufen, dass einzelne oder alle Datenpakete des Paketdatenstroms zeitlich verzögert werden, sofern der Paketdatenstrom als Sprachtelefonie klassifiziert worden ist. Grundsätzlich würde die Möglichkeit bestehen, einen als Sprachtelefonie klassifizierten Paketdatenstrom netzseitig vollständig zu unterbinden. Dabei ist jedoch zu beachten, dass eine Klassifizierung üblicherweise nicht mit hundertprozentiger Sicherheit erfolgen wird. So könnte es in seltenen Fällen passieren, dass ein Paketdatenstrom fälschlicherweise als Sprachtelefonie klassifiziert worden ist und somit ein Paketdatenstrom, der für einen innerhalb des Kommunikationssystems erlaubten Dienst genutzt wird, fälschlicherweise netzseitig unterbunden wird. Daher wird ein als Sprachtelefonie klassifizierter Paketdatenstrom vorzugsweise auch für den Fall, dass seitens des Netzbetreibers paketvermittelte Sprachtelefonie unterbunden werden soll, nur dann beendet, wenn es tatsächlich mit hundertprozentiger Sicherheit als Sprachtelefonie identifiziert worden ist. Anderenfalls besteht vorteilhafterweise die Möglichkeit, einzelne oder alle Datenpakete des Paketdatenstroms zeitlich zu verzögern. Das hat den Vorteil, dass im Falle einer falschen Klassifizierung der betreffende Paketdatenstrom nur gestört, nicht jedoch gänzlich unterbunden wird. In der Regel handelt es sich bei Sprachtelefonie um denjenigen Dienst, der die höchsten Anforderungen bezüglich der bereitzustellenden Dienstgüte hat. Andere Dienste oder Anwendungen, die fälschlicherweise als Sprachtelefonie klassifiziert wor den sind, werden, zumindest aus Sicht eines Nutzers des Dienstes, nicht im gleichen Maße gestört. So ist es z.B. nicht weiter schlimm, wenn eine Übertragung einer Email etwas verzögert wird. Hingegen wird ein Telefonat in der Regel beendet werden, wenn der jeweilige Gesprächspartner nicht mehr zu verstehen ist. Somit bietet die bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhafterweise die Möglichkeit, die Sicherheit der Klassifizierung des Paketdatenstroms als Sprachtelefonie durch das Verzögern von Datenpaketen weiter zu erhöhen. Dabei kann die Verzögerung auf verschiedene Weise erfolgen. So ist beispielsweise aus der veröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 043 683 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem der Durchsatz von Nutzdaten dadurch unter einen Schwellwert gehalten wird, dass Pseudopakete, die keine Nutzinformationen enthalten, in ein Übertragungsnetz eingespeist werden.Preferably, the method according to the invention can proceed such that individual or all data packets of the packet data stream are delayed in time, provided that the packet data stream has been classified as voice telephony. In principle, it would be possible to completely prevent a packet data stream classified as voice telephony on the network side. However, it should be noted that classification is usually not done with 100% certainty. Thus, it could happen in rare cases that a packet data stream has been erroneously classified as voice telephony and thus a packet data stream used for a service permitted within the communication system is erroneously prevented on the network side. Therefore, a packet data stream classified as voice telephony is preferably ended only in the event that packet-switched voice telephony is to be prevented by the network operator, if it has actually been identified with 100 percent certainty as voice telephony. Otherwise, there is advantageously the possibility of temporally delaying individual or all data packets of the packet data stream. This has the advantage that in the case of a false classification of the relevant packet data stream is only disturbed, but not completely prevented. In general, voice telephony is the service which has the highest demands on the quality of service to be provided. Other services or applications that are falsely classified as voice telephony are not disturbed to the same extent, at least from the point of view of a user of the service. So it is not bad, for example, if a transmission of an email is delayed somewhat. On the other hand, a telephone call will usually be terminated if the respective conversation partner is no longer understandable. Thus, the preferred embodiment of the inventive method advantageously offers the possibility of further increasing the security of the classification of the packet data stream as voice telephony by delaying data packets. The delay can be done in different ways. For example, from the published German patent application DE 10 2004 043 683 A1 a method is known in which the throughput of user data is kept below a threshold by pseudo packets containing no payload are fed into a transmission network.

Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren auch so ablaufen, dass die Datenpakete in Abhängigkeit von der ermittelten statistischen Signifikanz verzögert werden. Entsprechend den vorherigen Ausführungen ist das Verzögern der Datenpakete in Abhängigkeit von der ermittelten statistischen Signifikanz bevorzugt, da somit je nach statistischer Signifikanz, d.h. je nach Wahrscheinlichkeit dafür, dass es sich bei dem betrachteten Paketdatenstrom tatsächlich um Sprachtelefonie handelt, beispielsweise eine mehr oder weniger starke Verzögerung der Datenpakete des Paketdatenstroms erfolgen kann.Preferably can the inventive method also run so that the data packets depending on the determined delayed statistical significance become. According to the previous comments, the delay is the Data packets in dependence of the determined statistical significance, since thus depending on statistical significance, i. depending on the probability that the packet data stream considered is actually around Voice telephony is, for example, a more or less strong delay the data packets of the packet data stream can take place.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Verfahren auch so ausgebildet sein, dass einzelne oder alle Datenpakete des Paketdatenstroms verworfen werden, sofern der Paketdatenstrom als Sprachtelefonie klassifiziert worden ist. Somit besteht vorteilhafterweise neben dem Verzögern von Datenpaketen eine weitere Möglichkeit um auszutesten, wie der betreffende Paketdatenstrom bzw. seine Nutzer auf eine Störung der Übertragung der Datenpakete des Paketdatenstroms reagieren.In a preferred embodiment can the inventive method also be designed so that individual or all data packets of the packet data stream be discarded if the packet data stream as voice telephony has been classified. Thus, there is advantageously next the delaying of data packets another option to test out how the relevant packet stream or its users on a fault the transmission respond to the data packets of the packet data stream.

Vorzugsweise läuft das erfindungsgemäße Verfahren so ab, dass die Datenpakete in Abhängigkeit von der ermittelten statistischen Signifikanz verworfen werden. Dies bietet den Vorteil, dass auch beim Verwerfen von Datenpaketen des Paketdatenstroms die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die vorgenommene Klassifizierung korrekt ist, berücksichtigt werden kann. So ist es beispielsweise möglich, dass für einen mit hundertprozentiger Wahrscheinlichkeit als Sprachtelefonie klassifizierten Paketdatenstrom alle Datenpakete des Paketdatenstroms verworfen werden, d.h. der Paketdatenstrom beendet wird. Hingegen können bei einer niedrigeren Wahrscheinlichkeit einzelne Datenpakete des Paketdatenstroms verworfen werden, um einen Dienst in Form von Sprachtelefonie gegebenenfalls so zu stören, dass eine sinnvolle Nutzung des Dienstes nicht mehr möglich ist.Preferably, the inventive runs Process so that the data packets are discarded depending on the determined statistical significance. This offers the advantage that even when discarding data packets of the packet data stream, the probability that the classification made is correct can be taken into account. For example, for a packet data stream classified as one-hundred percent likely to be voice telephony, it is possible to discard all data packets of the packet data stream, ie to terminate the packet data stream. On the other hand, with a lower probability, individual data packets of the packet data stream can be discarded in order to possibly disturb a service in the form of voice telephony in such a way that meaningful use of the service is no longer possible.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren derart ausgestaltet, dass eine Nachricht an einen Sender und/oder einen Empfänger des Paketdatenstroms übermittelt wird, sofern der Paketdatenstrom als Sprachtelefonie klassifiziert worden ist. Hierdurch wird es vorteilhafterweise ermöglicht, einen Sender und/oder einen Empfänger des Paketdatenstroms darüber zu informieren, dass der Paketdatenstrom als Sprachtelefonie erkannt worden ist und eine entsprechende Nutzung des Kommunikationssystems nicht gestattet beziehungsweise nicht gewünscht ist. Vorteilhafterweise besteht dadurch beispielsweise die Möglichkeit, dass Nutzer eines Dienstes in Form von Sprachtelefonie zunächst mittels der Nachricht verwarnt werden und, sofern das Telefonat dennoch fortgesetzt wird, gegebenenfalls erst im Anschluss hieran Datenpakete des Paketdatenstroms verzögert und/oder verworfen werden bzw. das Übertragen des Paketdatenstroms netzseitig eingestellt wird.In a further preferred embodiment is the inventive method configured such that a message to a transmitter and / or a receiver of the packet data stream if the packet data stream is classified as voice telephony has been. This advantageously makes it possible to a transmitter and / or a receiver the packet data stream above to inform that the packet data stream is recognized as voice telephony has not been and a corresponding use of the communication system allowed or not desired. advantageously, For example, there is the possibility that users of a Service in the form of voice telephony initially warned by means of the message and, if the call continues nonetheless, as appropriate only after this data packets of the packet data stream delayed and / or be discarded or the transfer the packet data stream is set on the network side.

Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren auch derart ausgestaltet sein, dass eine Vergebührung des Paketdatenstroms gemäß einem für Sprachtelefonie vorbestimmten Tarif erfolgt, sofern der Paketdatenstrom als Sprachtelefonie klassifiziert worden ist. So kann die Vergebührung des betreffenden Paketdatenstroms beispielsweise gemäß einem Tarif erfolgen, der vergleichsweise höher ist als ein im Falle eines für einen anderen Dienst genutzten Paketdatenstroms zur Anwendung kommender Tarif. So können einem der Nutzer des Paketdatenstroms beziehungsweise den Nutzern des Paketdatenstroms beispielsweise Gebühren in Rechnung gestellt werden, die denjenigen entsprechen, die für ein leitungsvermitteltes Sprachtelefonat anfallen würden. Dies hat den Vorteil, dass den Nutzern des Paketdatenstroms der finanzielle Anreiz dafür genommen wird, anstatt ein leitungsvermitteltes Sprachtelefonat zu führen, einen paketvermittelten Dienst für Sprachtelefonie zu nutzen.Preferably can the inventive method be configured such that a charging of the packet data stream according to one for voice telephony predetermined tariff, provided the packet data stream as voice telephony has been classified. Thus, the billing of the relevant packet data stream for example, according to one Tariff, which is comparatively higher than one in the case of for one other service used packet data stream coming to the application Rate. So can one of the users of the packet data stream or the users the packet data stream, for example, charges are charged, which correspond to those for a circuit-switched Voice telephony would occur. This has the advantage that the users of the packet data stream of the financial incentive for it rather than a circuit-switched voice call respectively, a packet switched service for voice telephony to use.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Netzknoten eines paketorientierten Kommunikationssystems.The Invention relates to this In addition, a network node of a packet-oriented communication system.

Hinsichtlich des Netzknotens liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Netzknoten eines paketorientierten Kommunikationssystems anzugeben, der ein leistungsfähiges Verfahren zum Betreiben eines paketorientierten Kommunikationssystems und zum Klassifizieren eines Paketdatenstroms unterstützt.Regarding of the network node, the object of the present invention is to specify a network node of a packet-oriented communication system, the one powerful Method for operating a packet-oriented communication system and to classify a packet data stream.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Netzknoten eines paketorientierten Kommunikationssystems mit Mitteln zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens beziehungsweise der zuvor behandelten bevorzugten Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.These The object is achieved by a network node of a packet-oriented communication system with Means for performing the method according to the invention or the previously discussed preferred developments the method according to the invention.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Netzknotens entsprechen den zuvor im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie seiner bevorzugten Weiterbildungen genannten Vorteilen.The Advantages of the network node according to the invention correspond to those previously in connection with the method according to the invention as well as its preferred developments mentioned advantages.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung zeigt dieto further explanation the invention shows the

Figur ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.figure a schematic flow diagram of an embodiment of the method according to the invention.

Die Figur zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem in Verfahrensschritt 10 zunächst Messwerte bezüglich der Größe, der zeitlichen Abstände und der Übertragungsrichtung der Datenpakete eines zu untersuchenden Paketdatenstroms erfasst werden.The figure shows a schematic flow diagram of an embodiment of the method according to the invention, in which in process step 10 first, measured values relating to the size, the time intervals and the transmission direction of the data packets of a packet data stream to be examined are recorded.

Basierend auf den erfassten Messwerten wird in Verfahrensschritt 15 geprüft, ob es sich bei den Datenpaketen des Paketdatenstroms um Datenpakete ähnlicher Größe handelt. So kann beispielsweise geprüft werden, ob die Größe der Datenpakete in der Regel zwischen ca. 50 und 250 Bytes liegt, da die Größe von im Zusammenhang mit Sprachtelefonie verwendeten Datenpaketen üblicherweise in diesem Wertebereich liegt. Sofern dies nicht der Fall ist, d.h. Datenpakete stark unterschiedlicher Größe innerhalb des Paketdatenstroms übertragen werden, wird das Verfahren an dieser Stelle abgebrochen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass auch in diesem Fall grund sätzlich eine weitere Klassifizierung des Paketdatenstroms unter Berücksichtigung weiterer Kriterien erfolgen kann.Based on the acquired measured values is in process step 15 Checks whether the data packets of the packet data stream are data packets of similar size. Thus, for example, it can be checked whether the size of the data packets is generally between approximately 50 and 250 bytes, since the size of data packets used in connection with voice telephony is usually within this range of values. If this is not the case, ie data packets of very different size are transmitted within the packet data stream, the method is aborted at this point. It should be noted, however, that in this case as well a further classification of the packet data stream can take place taking into account further criteria.

Im nächsten Verfahrensschritt 20 werden die zeitlichen Abstände der Datenpakete des Paketdatenstroms hinsichtlich ihrer Länge und Regelmäßigkeit untersucht. Sofern in regelmäßigen kurzen zeitlichen Abständen von beispielsweise 10 bis 40 ms eine Übertragung von Datenpaketen erfolgt, wird die Untersuchung des Paketdatenstroms fortgesetzt. Anderenfalls bricht das Verfahren in dem dargestellten Ausführungsbeispiel wiederum ab.In the next process step 20 The time intervals of the data packets of the packet data stream are examined with regard to their length and regularity. If in regular short time If data packets are transmitted at intervals of, for example, 10 to 40 ms, the examination of the packet data stream is continued. Otherwise, the method in the illustrated embodiment breaks off again.

In Verfahrensschritt 25 wird die Übertragungsrichtung der Datenpakete des Paketdatenstroms ausgewertet. So wird die Klassifizierung des Paketdatenstroms nur für den Fall fortgesetzt, dass die Datenpakete des Paketdatenstroms bidirektional übertragen werden. Ursache hierfür ist, dass bei Sprachtelefonie in der Regel von einer zweiseitigen Kommunikation ausgegangen werden kann, so dass eine Übertragung von Datenpaketen in beide Übertragungsrichtungen erwartet wird.In process step 25 the transmission direction of the data packets of the packet data stream is evaluated. Thus, the classification of the packet data stream is continued only in the case that the data packets of the packet data stream are transmitted bidirectionally. The reason for this is that in the case of voice telephony, as a rule, two-sided communication can be assumed, so that a transmission of data packets in both transmission directions is expected.

In Verfahrensschritt 30 wird anschließend geprüft, ob die Übertragung kontinuierlich über einen längeren Zeitraum erfolgt. Dabei kann beispielsweise ein Zeitraum einer Länge von 20 s betrachtet werden. Liegt eine entsprechende kontinuierliche Übertragung vor, so wird der Paketdatenstrom in dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits in Verfahrensschritt 35 als Sprachtelefonie klassifiziert. Dabei kann aufgrund der kontinuierlichen Übertragung angenommen, dass es sich bei dem betreffenden Paketdatenstrom um Sprachtelefonie ohne Verwendung von DTX handelt.In process step 30 it is then checked whether the transmission takes place continuously over a longer period of time. In this case, for example, a period of a length of 20 s can be considered. If there is a corresponding continuous transmission, then the packet data stream in the exemplary embodiment of the method according to the invention shown in the figure is already in method step 35 classified as voice telephony. Due to the continuous transmission, it can be assumed that the relevant packet data stream is voice telephony without the use of DTX.

Sofern die Übertragung der Datenpakete ähnlicher Größe in regelmäßigen kurzen zeitlichen Abständen bidirektional jeweils nur in einzelnen durch Pausen separierten Datenübertragungsabschnitten diskontinuierlich erfolgt, so wird in Verfahrensschritt 40 die zeitliche Länge der einzelnen Datenübertragungsabschnitte sowie der einzelnen Pausen untersucht sowie ermittelt, ob die zeitliche Länge der Datenübertragungsabschnitte und die zeitliche Länge der Pausen jeweils gemäß vorgegebener Referenzverteilungen mit für Sprachtelefonie charakteristischen Parametern statistisch verteilt sind. Bei den betreffenden Referenzverteilungen kann es sich entsprechend den vorherigen Ausführungen beispielsweise um gemäß einer Exponential- oder Weibull-Funktion verteilte Referenzverteilungen handeln.If the transmission of the data packets of similar size takes place bidirectionally at intervals in regular short time intervals only in individual data transmission sections separated by pauses, then the process step is carried out 40 examines the temporal length of the individual data transmission sections and the individual pauses and determines whether the time length of the data transmission sections and the length of the intervals are each statistically distributed according to predetermined reference distributions with parameters characteristic of voice telephony. The reference distributions in question may, for example, be reference distributions distributed according to an exponential or Weibull function, as described above.

Sofern in Verfahrensschritt 45 mit einer über einen Schwellwert liegenden statistischen Signifikanz eine Übereinstimmung der gemessenen statistischen Verteilungen mit der jeweiligen Referenzverteilung festgestellt wird, so wird der Paketdatenstrom als Sprachtelefonie klassifiziert.If in process step 45 with a statistical significance greater than a threshold, a match of the measured statistical distributions with the respective reference distribution is determined, the packet data stream is classified as voice telephony.

Im weiteren Verlauf können nun gegebenenfalls unterschiedliche Maßnahmen in Bezug auf den als Sprachtelefonie klassifizierten Paketdatenstrom ergriffen werden. So ist es einerseits möglich, dass dem betreffenden Paketdatenstrom eine besonders hohe Dienstgüte zur Verfügung gestellt wird, um im Falle von Sprachtelefonie die Sprachqualität zu verbessern. Sofern eine Nutzung des Kommunikationssystems durch Sprachtelefonie nicht gewünscht sein sollte, so können jedoch auch entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Diese können beispielsweise darin bestehen, dass die Teilnehmer des Dienstes in Form der Sprachtelefonie über die unerwünschte Nutzung des Kommunikationssystems durch Sprachtelefonie informiert werden. Ergänzend oder alternativ hierzu ist es beispielswei se auch möglich, dass einzelne oder alle Datenpakete des Paketdatenstroms verzögert oder verworfen werden oder der Paketdatenstrom gemäß einem für Sprachtelefonie vorbestimmten Tarif vergebührt wird. Insbesondere im Falle einer Verzögerung der Datenpakete oder eines Verwerfens nur eines Teils der Datenpakete besteht hierbei der Vorteil, dass eine fälschliche Klassifizierung des Paketdatenstroms als Sprachtelefonie von dem Nutzer beziehungsweise den Nutzern des betreffenden Dienstes weniger negativ wahrgenommen wird als ein vollständiges Unterbinden des betreffenden Paketdatenstroms.in the further course if necessary, different measures in relation to the Voice telephony classified packet data stream are taken. So it is possible on the one hand, that a particular high quality of service is made available to the relevant packet data stream in order to improve the voice quality in the case of voice telephony. Unless a use of the communication system by voice telephony not wished should be, so can However, appropriate countermeasures are taken. These can For example, insist that the participants of the service in the form of voice over the unwanted Use of the communication system informed by voice telephony become. Complementary or Alternatively, it is also possible, for example, that individual or all Data packets of the packet data stream are delayed or discarded or the packet data stream according to a for voice telephony predetermined fare charged becomes. In particular, in the case of a delay of the data packets or a Discarding only part of the data packets has the advantage of that a fake one Classifying the packet data stream as voice telephony from the Users or users of the service concerned less is negatively perceived as a complete prevention of the relevant Packet data stream.

Claims

Method for operating a packet-oriented communication system and for classifying a packet data stream with the following steps: - acquiring measured values ( 10 ) with regard to the size, the time intervals and the direction of transmission of the data packets of the packet data stream, - examining the measured values ( 15 . 20 . 25 . 30 ) and, if a transmission of data packets of similar size is carried out in a bidirectional manner at regular intervals only in individual data transmission sections separated by pauses, - examining the length of time of the individual data transmission sections and the length of time of the individual pauses, - determining ( 40 ), whether the temporal length of the data transmission sections and the duration of the pauses are each statistically distributed according to predetermined reference distributions with parameters characteristic for voice telephony, and - if this is the case with a statistical significance lying above a threshold ( 45 ) Classifying the packet data stream as voice telephony ( 50 ).

Method according to claim 1, characterized by classifying the packet data stream as voice telephony ( 35 ), provided that a transmission of data packets of similar size takes place bidirectionally continuously at regular short time intervals ( 15 . 20 . 25 . 30 ).

A method according to claim 1, characterized in that as reference distributions each Ex pontential or Weibull functions with parameters characteristic of voice telephony.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that individual or all data packets of the packet data stream delayed in time provided that the packet data stream is classified as voice telephony has been.

Method according to claim 4, characterized in that that the data packets are dependent delayed by the statistical significance determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that individual or all data packets of the packet data stream be discarded if the packet data stream as voice telephony has been classified.

Method according to Claim 6, characterized that the data packets are dependent be discarded from the determined statistical significance.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a message to a sender and / or a receiver of the packet data stream if the packet data stream is classified as voice telephony has been.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a fee the packet data stream according to a for voice telephony predetermined tariff, provided the packet data stream as voice telephony has been classified.

Network node of a packet-oriented communication system with means for performing The method according to any one of claims 1 to 9.