DE19730986A1 - Verfahren und Kommunikationssystem zum Übermitteln von komprimierten Sprachinformationen in einem Kommunikationsnetz - Google Patents

Description

Kommunikationsnetze zur Vermittlung und Übertragung von digi­ talisierten Sprachinformationen sind durch meist mehrere teilweise untereinander verbundene bzw. vermaschte Kommunika­ tionssysteme gebildet, an die jeweils Kommunikationsendgeräte angeschlossen sind. Der Verbindungsaufbau und die Verbin­ dungssteuerung erfolgt durch Signalisierungsinformationen, wobei die digitalisierten Sprachinformationen in Nachrichten­ kanälen und die Signalisierungsinformation in einem Signali­ sierungskanal eines multiplexten Nachrichtenstroms zwischen den Kommunikationssystemen übermittelt werden. Die digitali­ sierte Sprachinformation weist üblicherweise eine Bitrate von 64 oder 56 kbit/s und der multiplexte Nachrichtenstrom Bitra­ ten von n×64 kbit/s - beispielsweise 2048 kbit/s - auf, wo­ bei die Nachrichtenströme zwischen den Kommunikationssystemen über festgeschaltete Übertragungswege übertragen werden.

Um die zwischen den Kommunikationssystemen angeordneten Über­ tragungswege und die Übertragungseinrichtungen effektiver zu nutzen, werden den Übertragungseinrichtungen Komprimierein­ richtungen zugeordnet, mit deren Hilfe die digitalisierten Sprachinformationen komprimiert - beispielsweise zu einer komprimierten Sprachinformation mit 16 kbit/s - und zu einem Nachrichtenstrom von beispielsweise 2048 kbit/s multiplext. An einem einen derartigen Nachrichtenstrom empfangenden Kom­ munikationssystem wird der multiplexte Nachrichtenstrom de­ multiplext und die komprimierten Sprachinformationen dekom­ primiert. Bei einer durch die Signalisierungsinformation auf­ gebauten Verbindung zu einem Ziel-Kommunikationsendgerät die­ ses Ziel-Kommunikationssystems wird die dekomprimierte Sprachinformation zu dem jeweiligen Ziel-Kommunikationsend­ gerät übermittelt.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 44 23 792 A1 ist bei­ spielsweise eine Schaltungsanordnung zur Mehrfachausnutzung von Basiskanälen im ISDN beschrieben, bei dem mittels geeig­ neter Wandler die in einem Basiskanal einer ISDN-Verbindung zur Datenübertragung insgesamt zur Verfügung stehende Daten­ bitrate von 64 KBit/s zeitversetzt auf mehrere datenredu­ zierte bzw. komprimierte, sprachkodierte, gemultiplexte Sprechkanäle geringerer Bitrate aufgeteilt ist.

Repräsentiert das jeweilige Kommunikationssystem gemäß der aufgebauten Verbindung ein Transit-Kommunikationssystem, so wird die jeweilige dekomprimierte Sprachinformation verbin­ dungsgemäß vermittelt und anschließend erneut komprimiert, in einen Nachrichtenstrom eingefügt bzw. multiplext und zu dem verbindungsgemäßen weiteren Kommunikationssystem übermittelt. Das Dekomprimieren und Komprimieren in Transit-Kommuni­ kationssystemen verursacht zeitliche Verzögerungen und Ver­ zerrungen der Sprachinformation, die zu einer Qualitätsver­ ringerung der übermittelten, digitalisierten Sprachinforma­ tion führen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Qualitätseinbußen bei der Übermittlung von komprimierten Sprachinformationen zu verringern. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 9 gelöst.

Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahren ist darin zu sehen, daß eine in einem Ursprungs-Kommunikationssy­ stem komprimierte Sprachinformation, die über mehrere Kommu­ nikationssysteme zu übermitteln ist, in den Transit-Kommuni­ kationssystemen nicht dekomprimiert, sondern komprimiert vermittelt wird. Hierdurch wird eine zusätzliche zeitliche Verzögerung und eine Verzerrung der zu übermittelnden Sprachinformation gänzlich vermieden. Zusätzlich kann auf die Dekomprimierungs- und Komprimierungsmittel zumindest teil­ weise verzichtet werden. Für die Anpassung der komprimierten Sprachinformation an die Vermittlungsbitrate - Anspruch 2 - sind wirtschaftlich vorteilhaft zu realisierende Mulitplexeinrichtungen vorgesehen - Anspruch 12.

gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine die Komprimierung anzeigende Komprimierungsinformation zusammen mit zumindest einer komprimierte-n Sprachinformation zwischen den Kommunikationssystemen (KS) übermittelt - An­ spruch 3. Vorteilhaft werden die Komprimierungsinformationen für zumindest zwei komprimierte Sprachinformationen in einem Nachrichtenkanal des Nachrichtenstromes übermittelt - An­ spruch 4. So werden beispielsweise bei komprimierten Sprach­ informationen mit 16 kbit/s über 2×64 kbit/s-Nachrichten­ ströme - z. B. über eine ISDN-Verbindung zwischen zwei Kommu­ nikationssystemen - über sieben Nachrichtenkanäle kompri­ mierte Sprachinformationen und im achten Nachrichtenkanal die Komprimierungsinformationen für die sieben für die Übermitt­ lung von komprimierten Sprachinformationen vorgesehenen Nach­ richtenkanäle übertragen. Hierbei wird während des Verbin­ dungsaufbaus durch jeweils eine übermittelte Komprimierungs- Information dem entfernten Kommunikationssystem mitgeteilt, ob und in welchem Nachrichtenkanal eine komprimierte Sprachinformation übermittelt wird.

Vorteilhaft werden die komprimierten Sprachinformationen und Komprimierungsinformationen zu Nachrichtenströmen von 56 bzw. 64 kbit/s - Anspruch 7 - oder m×56 bzw. 64 kbit/s - An­ spruch 8 - multiplext. Die Nachrichtenströme werden über festgeschaltete einzelne 64 kbit/s-Verbindungen oder über eine festgeschaltete ISDN-S0-Verbindung - 2×64 kbit/s - oder eine ISDN-S2-Primär-Verbindung - 32×64 kbit/s - ge­ führt.

Die Komprimierung der digitalisierten Sprachinformation mit 56 oder 64 kbit/s erfolgt vorteilhaft in 2ⁿ - Schritten (n = 2, 4, 8, 16) - Anspruch 5. Bezogen auf Nachrichtenkanäle mit 64 kbit/s ist ein Komprimierung der Sprachinformation mit 16 kbit/s gemäß dem standardisierten Komprimierungsverfahren nach G.728 besonders vorteilhaft, da die Sprachqualität bei einer erheblichen Einsparung an Übertragungswegen und Über­ tragungseinrichtungen sehr hoch bleibt. Die komprimierte Sprachinformation, vorteilhaft 16 kbit/s wird zur Vermittlung in einem Transit-Kommunikationssystem in einen Informati­ onsstrom mit der Vermittlungsbitrate von 64 kbit/s eingefügt - Anspruch 6.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und Kommunikationssystems sind den weiteren An­ sprüchen zu entnehmen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und Kommunikationssystem wird anhand eines Blockschaltbildes näher erläutert.

Das Blockschaltbild zeigt ein Kommunikationssystem KS, an das Kommunikationsendgeräte KE angeschlossen sind. Die Kommunika­ tionsendgeräte KE sowie das Kommunikationssystem KS stellen Komponenten eines Kommunikationsnetzes KN, beispielsweise ei­ nes ISDN-Kommunikationsnetzes KN, dar. Beim Ausführungsbei­ spiel ist das dargestellte Kommunikationssystem KS über zwei S0-Schnittstellen S0 mit jeweils einem weiteren Kommunika­ tionssystem - nicht dargestellt - des Kommunikationsnetzes KN verbunden. In der Praxis sind weitere, nicht dargestellte Verbindungen zu weiteren Kommunikationssystemen des Kommuni­ kationsnetzes KN vorgesehen, um eine zumindest teilweise Ver­ maschung der Kommunikationssysteme KS untereinander zu bewir­ ken. Alternativ, d. h. bei größerem Verkehrsaufkommen, sind ISDN-Primärschnittstellen S2M zwischen den Kommunikationssy­ stemen KS vorgesehen - im Blockschaltbild durch die Bezeich­ nung (S2M) angedeutet. Das erfindungsgemäße Verfahren wird gemäß dem Blockschaltbild mit jeweils einer S0-Schnittstelle S0 erläutert. Die S0-Schnittstellen S0 zu den weiteren, nicht dargestellten Kommunikationssystemen KS (x, y) des Kommunika­ tionsnetzes KN und zu den Kommunikationsendgeräten KE sind im Kommunikationssystem KS durch Teilnehmeranschlußmodule SLM realisiert. Die im Blockschaltbild gezeigten Teilnehmeran­ schlußmodule SLM sind beispielsweise durch ein einziges oder alternativ durch mehrere Teilnehmeranschlußmodule SLM mit mehreren S0-Schnittstellen S0 realisiert. Eine S0-Schnitt­ stelle S0 umfaßt zwei Nachrichtenkanäle N1, 2 sowie für die Verbindungssteuerung einen Signalisierungskanal D, über den Signalisierungsinformationen si zum Aufbau und Abbau einer Verbindung sowie zur Verbindungssteuerung während einer auf­ gebauten Verbindung übermittelt werden. Hierbei weisen die über die Nachrichtenkanäle N1, 2 übermittelten Nachrichten­ ströme A, B eine Bitrate von 64 KBit/s und der Signalisie­ rungskanal D eine Bitrate von 16 Kbit/s auf.

Für das Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß über die bei­ den Nachrichtenkanäle N1, 2 nur komprimierte Sprachinformatio­ nen spi′ übermittelt werden. Dies bedeutet, daß die Ausgänge der beiden, die S0-Schnittstelle S0 zu weiteren Kommunika­ tionssystemen KS (x, y) realisierenden Teilnehmeranschlußmodule SLM jeweils auf einen Eingang E eines Sprachkomprimierungsmo­ duls VCM geführt sind. Ausgänge A der beiden dargestellten Sprachkomprimierungsmodule VCM sowie Ausgänge A des mit den Kommunikationsendgeräten KE verbundenen Teilnehmeranschlußmo­ duls SLM sind mit einem Koppelfeld KF verbunden, mit dessen Hilfe Kommunikationsbeziehungen zwischen den angeschlossenen Kommunikationsendgeräten KE des Kommunikationssystems KS und auch weiteren Kommunikationssystemen KS (x, y) des Kommunika­ tionsnetzes KN vermittelt werden. Die Einstellung dieses Kop­ pelfeldes KF anhand der übermittelten Signalisierungsinforma­ tionen si wird durch eine Steuerung ST bewirkt, die sowohl mit dem Koppelfeld KF als auch mit allen anderen Komponenten SLM, VCM des Kommunikationssystems KS verbunden ist. Da in ISDN-Kommunikationsnetzen KN die Sprachinformationen spi üb­ licherweise digitalisiert mit einer Bitrate von 64 KBit/s vermittelt und übermittelt werden, ist das Koppelfeld KF auf eine Vermittlungsbitrate von 64 KBit/s abgestimmt. Dies be­ deutet, daß über das Koppelfeld KF nur Verbindungen mit einer Bitrate von 64 KBit/s vermittelt werden können.

Für das Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß von Kommuni­ kationsendgeräten KE übermittelte, digitalisierte Sprachin­ formationen spi bei Kommunikationsbeziehungen innerhalb eines Kommunikationssystems KS unkomprimiert vermittelt und zum Ziel-Kommunikationsendgerät KE übermittelt werden. Bei Kommu­ nikationsbeziehungen, die zumindest an ein weiteres Kommuni­ kationssystem KS (x, y) zu vermitteln bzw. übermitteln sind, ist eine Komprimierung der Sprachinformationen spi vorgese­ hen. Vorteilhaft erfolgt diese Komprimierung gemäß dem stan­ dardisierten Komprimierungsverfahren G.728. Nach diesem Kom­ primierungsverfahren werden die Sprachinformationen spi in komprimierte Sprachinformationen spi′ mit einer Bitrate von 16 Kbit/s bei einer vorteilhaften Verzögerungszeit von 1 bis 2 msek. komprimiert. Dieses standardisierte Komprimierungs­ verfahren bietet eine hohe Sprachqualität und erfordert auf­ grund der geringen Verzögerungszeiten keine zusätzliche Echokompensation. Bezogen auf das Ausführungsbeispiel wird die vom ersten Kommunikationsendgerät KE (1) übermittelte, digitalisierte Sprachinformation spi (1) gemäß den beim Ver­ bindungsaufbau übermittelten Signalisierungsinformationen si über das Koppelfeld KF vermittelt und an das Sprachkomprimie­ rungsmodul VCM weitergeleitet. In diesem werden die Sprachinformationen spi (1) gemäß dem Komprimierungsverfahren G.728 in komprimierte Sprachinformationen spi′ (1) komprimiert und in den zweiten Nachrichtenstrom B mit einer Bitrate von 64 KBit/s eingefügt, d. h. multiplext. Für das Ausführungsbei­ spiel sei weiterhin angenommen, daß die komprimierte Sprachinformation spi′ (1) in den dritten Teil-Nachrichtenka­ nal des ersten Nachrichtenkanals N1 - durch die Bezeichnung (2) angedeutet - eingefügt wird - siehe hierzu im Block­ schaltbild die schematische Darstellung der Nachrichtenkanäle N1, 2 an den Zuführungsleitungen der S0-Schnittstelle S0. Aus dieser Darstellung ist zusätzlich ersichtlich, daß in den ersten Teil-Nachrichtenkanal eine Komprimierungsinformation ki eingetragen ist. Durch diese Komprimierungsinformation ki wird angezeigt, in welchem der weiteren Teil-Nachrichtenka­ näle 1 bis 7 aktuell eine komprimierte Sprachinformation spi′ übertragen wird. Bei einer flexiblen, d. h. dynamischen Aufteilung in Teil-Nachrichtenkanäle - nicht dargestellt - können komprimierte Sprachinformationen spi′ mit unter­ schiedlichen Bitraten übermittelt werden, jedoch ist in den Komprimierungsinformationen ki sowohl eine die Position als auch die Bitrate der jeweiligen komprimierten Sprachinforma­ tion spi′ anzeigende Information anzugeben. Der multiplexte Nachrichtenstrom A mit einer Bitrate von 64 KBit/s wird an das zugeordnete Teilnehmeranschlußmodul SLM übermittelt und in diesem an die übertragungstechnischen Bedingungen der nicht dargestellten Übertragungsstrecke angepaßt. Anschlie­ ßend wird über die S0-Schnittstelle S0 der Nachrichtenstrom A an das betroffene Kommunikationssystem KS (x) des Kommuni­ kationsnetzes KN weitergeleitet.

Des weiteren sei beim Ausführungsbeispiel angenommen, daß über ein weiteres Kommunikationssystem KS (y) im ersten Nach­ richtenstrom A in dessen dritten Nachrichtenkanal (2) eine komprimierte Sprachinformation spi′ (y) empfangen und zusammen mit der empfangenen Komprimierungsinformation ki an das Sprachkomprimierungsmodul VCM übermittelt wird. Mit Hilfe des Sprachkomprimierungsmoduls VCM wird die komprimierte Sprach­ information spi′ (y) aus dem Nachrichtenstrom A entnommen, d. h. demultiplext und zu einer digitalisierten Sprachinforma­ tion spi (y) dekomprimiert. Diese wird über das Koppelfeld KF gemäß der mit der Steuerung ST aufgebauten Verbindung an ein durch den Verbindungsaufbau bestimmtes zweites Kommunikati­ onsendgerät KE (2) vermittelt bzw. übermittelt. Das vorher­ gehend erläuterte Verfahren ist in einem Kommunikationssystem KS vorgesehen, daß für die jeweils aufgebaute Verbindung ein Ziel-Kommunikationssystem KS (D) repräsentiert.

Repräsentiert das dargestellte Kommunikationssystem KS ein Transit-Kommunikationssystem KS (T), so wird die beispiels­ weise von dem Kommunikationssystem KS (x) des Kommunikations­ netzes KN im siebten Teil-Nachrichtenkanal [6] des zweiten Nachrichtenkanals N2 übermittelte komprimierte Sprachinforma­ tion spi′ (x) an das Sprachkomprimierungsmodul VCM übermit­ telt. In diesem wird die komprimierte Sprachinformation spi′ (x) nicht dekomprimiert, sondern erfindungsgemäß in einen Informationsstrom is mit einer Bitrate von 64 KBit/s einge­ fügt. Dieses Entnehmen und Einfügen wird mit bekannter Mul­ tiplextechnik realisiert. Dieser an die Vermittlungsbitrate des Koppelfeldes KF angepaßte Informationsstrom is kann nun über das Koppelfeld vermittelt und wiederum dem Sprachkompri­ mierungsmodul VCM zugeführt werden. In diesem wird die kom­ primierte Sprachinformation spi′ (x) aus dem Informationsstrom is wieder entnommen und in einen sechsten Teil-Nachrichtenka­ nal [5] des zweiten Nachrichtenkanals N2 eingefügt. Dieses Entnehmen und Einfügen kann wiederum mit bekannter Multiplex­ technik realisiert werden. Erfindungswesentlich ist die An­ passung der komprimierten Sprachinformation spi′ an die Ver­ mittlungsbitrate des Koppelfeldes und die Vermittlung der an­ gepaßten, komprimierten Sprachinformation spi′ über das Kop­ pelfeld. Diese Anpassung wird durch einfaches Multiplexen der komprimierten Sprachinformation spi′ - im Ausführungsbeispiel mit einer Bitrate von 16 KBit/s - bewirkt und ist einfach durch Einsatz bekannter Multiplextechnik - handelsübliche Schaltkreistechnik - realisierbar. Die vermittlungs­ technischen Einstellungen des Koppelfeldes KF bei einer ein­ gerichteten Verbindung, bei dem das dargestellte Kommunika­ tionssystem KS ein Transit-Kommunikationssystem KS (T) reprä­ sentiert, werden beim Verbindungsaufbau durch die übermit­ telten Signalisierungsinformationen si bewirkt.

Claims (12)

1. Verfahren zum verbindungsorientierten Übermitteln von kom­ primierte, digitalisierte Sprachinformationen (spi′) aufwei­ senden Nachrichtenströmen (A, B) in einem mehrere zumindest teilweise vermaschte Kommunikationssystemen (KS) aufweisenden Kommunikationsnetz (KN),

• - bei dem mit Hilfe von Signalisierungsinformationen (si) Verbindungen über die Kommunikationssysteme (KS) zumindest temporär eingestellt werden, und
• - bei dem in einem einen Nachrichtenstrom (A, B) empfangenden Kommunikationssystem (KS) die eintreffenden, komprimierten, digitalen Sprachinformationen (spi′) aus dem Nachrichten­ strom (A, B) entnommen und verbindungsgemäß, komprimiert vermittelt und in einen weiteren Nachrichtenstrom (A, B) eingefügt werden, sofern das Kommunikationssystem (KS) be­ zogen auf die jeweilige komprimierte, digitale Sprachinfor­ mation (spi′) als Transit-Kommunikationssystem (KS (T)) ein­ gestellt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in den Kommunikationssystemen (KS) die jeweils aus dem Nachrichtenstrom (A, B) entnommene komprimierte Sprachinfor­ mation (spi′) an die Vermittlungsbitrate der Kommunikations­ systeme (KS) angepaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Komprimierung anzeigende Komprimierungsinforma­ tion (ki) zusammen mit zumindest einer komprimierten Sprachinformation (spi) zwischen den Kommunikationssystemen (KS) übermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Komprimierungsinformationen (ki) für zumindest zwei komprimierte Sprachinformationen (spi′) in einem Teil-Nach­ richtenkanal (1 . . . 7) des Nachrichtenstromes (A, B) übermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine digitalisierte Sprachinformation (spi) mit einer Bitrate von 64 kbit/s mit Hilfe von Komprimierungsverfahren zu Sprachinformation (spi′) mit Bitraten von 64kbit/s /n (n = 2, 4, 8, 16) komprimiert wird, wobei bei einer Komprimierung zu 16 kbit/s ein Komprimierungsverfahren gemäß dem ITU-Standard G.728 realisiert ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine komprimierte Sprachinformation (spi′) mit einer Bitrate von 64kbit/s /n (n = 2, 4, 8, 16) zur Vermittlung in ei­ nem Transit-Kommunikationssystem (KS (T)) in einen Informati­ onsstrom (is) mit einer Vermittlungsbitrate von 64 kbit/s eingefügt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere komprimierte Sprachinformationen (spi′) sowie die Komprimierungsinformationen (ki) zu einem Nachrichtenstrom (A, B) mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 56 bzw. 64 kbit/s gemultiplext bzw. demultiplext werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere komprimierte Sprachinformationen (spi′) sowie die Komprimierungsinformationen (ki) zu einem Nachrichtenstrom von m×56 bzw. 64 kbit/s gemultiplext bzw. demultiplext wer­ den.

9. Kommunikationssystem zum verbindungsorientierten Übermit­ teln von komprimierten, digitalisierten Sprachinformationen (spi′) zwischen in einem Kommunikationsnetz (KN) angeordneten Kommunikationssystemen (KS),

• - mit Multiplex- bzw. Demultiplexmitteln (VCM) zum Einfügen bzw. Entnehmen der komprimierten Sprachinformationen (spi′) in einen bzw. aus einem Nachrichtenstrom (A, B) und zum Übermitteln an ein weiteres Kommunikationssystem (KS (x) , KS (y)), und
• - mit Vermittlungsmittel (KF, ST) zum verbindungsgemäßen Ver­ mitteln der entnommenen, komprimierten Sprachinformationen (spi′).

10. Kommunikationssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Multiplexmittel (VCM) zum Anpassen der Bitrate der kom­ primierten Sprachinformation (spi′) an die Vermittlungsbitrate vorgesehen sind.

11. Kommunikationssystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß Multiplexmittel (VCM) zum Einfügen von eine Komprimierung von Sprachinformationen (spi) anzeigende Komprimierungsinfor­ mationen (ki) in den Nachrichtenstrom (A, B) vorgesehen sind.

12. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Bewertungsmittel (VCM, ST) zur Bewertung der übermittelten Komprimierungsinformationen (ki) und Einstellmittel (VCM) zur Aktivierung der Komprimier- bzw. Multiplexmittel (VCM) in Ab­ hängigkeit vom Bewertungsergebnis vorgesehen sind.