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VERWEIS AUF
VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung steht auch in Bezug zu den folgenden gleichzeitig
anhängigen
Anmeldungen:
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BUNDESSTAATLICH GEFÖRDERTE FORSCHUNG
ODER ENTWICKLUNG
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[MICROFICHE-/URHEBERRECHTSHINWEIS]
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Traditionelle
Sprachfernsprechdienstprodukte sind typischerweise auf 4 kHz Bandbreite
bandbegrenzt, wobei eine 8 kHz Abtastfrequenz verwendet wird. Diese
Produkte, die manchmal als "Schmalband" bezeichnet werden,
umfassen das Telefon, Datenmodems und Faxgeräte. Neuere Produkte, die darauf
abzielen, eine höhere
Sprachqualität
zu erreichen, haben die Abtastfrequenz auf 16 kHz verdoppelt, um
eine größere Bandbreite
von 8 kHz zu umfassen, die auch als "breitband"-fähig
bekannt ist. Die Software-Implikationen der Verwendung einer höheren Abtastfrequenz
sind signifikant. Das Erhöhen
der Abtastfrequenz steigert nicht nur die benötigten Verarbeitungszyklen,
sondern steigert auch den Speicher, der verwendet wird, um die Daten
zu speichern. Außerdem
darf die Software für
Systeme, die breitere Bandbrei ten und höhere Abtastfrequenzen unterstützen, nicht
die Unterstützung
für die
bandbegrenzte Funktionalität
von älteren
Geräten
ausschließen.
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Das
Steigern der Speicher- und Prozessor-Zyklen-Anforderungen ist teuer,
da die Speicher- und Verarbeitungsleistungs-Installationsflächen von
digitalen Signalprozessoren (DSPs) im Allgemeinen klein sind. Die
Implementierung der Unterstützung
von breiteren Bandbreiten benötigt
somit Erfindungsgabe, um den Speicher und die Prozessorzyklen zu
optimieren, und bei den Einrichtungen, um eine Vielfalt von Abtastfrequenzen
zu unterstützen.
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In
einer Umgebung mit sowohl Schmalband- als auch Breitband-Geräten kann
ein Sprechruf zwischen einem Schmalband-Endgerät und einem Breitband-Endgerät nicht
durch einfaches Austauschen von Sprachdatenströmen erreicht werden. Sprachfernsprechdienste
wie zum Beispiel Konferenzschaltungen erfordern es, dass die Sprachdatenströme von Vorrichtungen,
die unterschiedliche Abtastfrequenzen verwenden, kombiniert werden,
so dass jeder Teilnehmer die Stimmen aller anderen Teilnehmer hören kann.
Das Kombinieren der digitalen Audioströme von einem Schmalband-Endgerät mit einer
niedrigeren Abtastfrequenz und einem Breitband-Endgerät mit einer
höheren
Abtastfrequenz erfordert es, dass Einstellungen bei den Sprachdatenströmen vorgenommen
werden, um es zu erlauben, dass sie kombiniert werden können. Es
ist auch notwendig, dass der sich ergebende kombinierte Datenstrom
in einer Form zur Verfügung
gestellt wird, die für
das Endgerät
jedes Teilnehmers akzeptabel ist, egal ob dieses nun eine niedrigere
oder eine höhere
Abtastfrequenz verwendet.
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Demgemäß besteht
ein Bedarf nach einer Verteilerfunktionalität, die die Verbindung von sowohl Schmalbandgeräten als
auch von Breitbandgeräten
unterstützen
kann.
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Aus
dem Dokument US-A-4920565 aus dem Stand der Technik ist ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Ausführen
von sicheren Konferenzverbindungen zwischen kommunizierenden Teilnehmern
bekannt, bei denen die überbrückende Konferenzeinrichtung
unabhängig
von dem Verschlüsselungsprozess
und ohne das Kennen von irgendwelchen Verschlüsselungsschlüsseln funktionieren
kann, die von den kommunizierenden Teilnehmern verwendet werden.
Gemäß diesem
Dokument sollten dann, wenn Schmalband-Endgeräte und Breitband-Endgeräte gemischt
wer den, die Schmalband-Endgeräte
zuerst in Breitband umgewandelt werden. Aber da die überbrückende Konferenzeinrichtung
in US-A-4920565 nicht in der Lage ist, diese Konvertierung des Signals
der Schmalband-Endgeräte
durchzuführen,
muss es in ein Breitbandsignal umgewandelt werden, bevor es in die überbrückende Konferenzeinrichtung
eintritt. Mit Bezug auf die Offenbarung des Dokuments US-A-4920565 liegt eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die oben erwähnte Konvertierung
durch die überbrückende Konferenzeinrichtung
im Hinblick auf das ankommende Signal durchzuführen.
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Das
Dokument von PAUL MERMELSTEIN: "G.772,
A NEW CCITT CODING STANDARD FOR DIGITAL TRANSMISSION OF WIDEBAND
AUDIO SIGNALS" IEEE
COMMUNICATIONS MAGAZINE, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, US, Band
26, Nr. 1, Januar 1988 (1988-01), Seiten 8–15, XP001025802, ISSN: 01
63-6804 erörtert
die digitale Übertragung
von Breitband-Audiosignalen
und das Datensprachmultiplexen, und insbesondere die Kommunikation
zwischen Breitband- und Schmalband-Endgeräten. Dieses Abhandlung schlägt zwei
alternative Vorgehensweisen vor: Erstens, die einheitliche Pulscodemodulation
abtastfrequenzmäßig auf
16 kHz zu erhöhen,
das Ergebnis einer Tiefpassfilterung zu unterziehen, um die 4–8 kHz Aliasing-Komponente
zu beseitigen, und dann das Ergebnis einer Breitbandcodierung zu
unterziehen, als wenn es ein normales Breitbandsignal wäre. Zweitens,
ein kleineres Teilband-Signal durch eine Reihe von Quadraturspiegelfilter-Hochpassoperationen
bei dem einem Aliasing unterzogenen Schmalband-Signal zu erzeugen. Aber
diese Operationen sind nicht für
die Kommunikation zwischen Endgeräten geeignet, die in der Lage
sind, Sprache, Video oder ein Dokument für eine Faxübertragung zu empfangen.
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Das
Dokument WO02091724A betrifft Telekonferenzsysteme und genauer Systeme
zum Codieren von Sprache von mehreren sprechenden Teilnehmern zur Übertragung
auf einer begrenzten Bandbreite, wie zum Beispiel ISDN- oder DSL-Telefonkommunikationssysteme.
Dieses Dokument beschreibt ein Telekonferenzsystem, das eine vorbestimmte
begrenzte Bandbreite aufweist. Das System umfasst einen Detektor
für einen
dominanten sprechenden Teilnehmer, wobei dieser Detektor feststellt,
welcher einer Vielzahl von Teilnehmern wenigstens ein dominanter
sprechender Teilnehmer ist. Ein Bandbreitenzuordner ist vorgesehen,
um einen ersten Abschnitt der zur Verfügung stehenden Bandbreite dem
festgestellten dominanten sprechenden Teilnehmer zuzuweisen, und
um einen zweiten Abschnitt der zur Ver fügung stehenden Bandbreite den
nicht dominanten sprechenden Teilnehmern zuzuweisen. Mit diesem
System kann die Sprache von mehreren sprechenden Teilnehmern zur Übertragung
auf einem begrenzten Bandbreitenmedium codiert werden, wobei ausgewählte sprechende
Teilnehmer auf unterschiedlichen Abschnitten der begrenzten Bandbreite übertragen werden.
Dieses System codiert einen dominanten sprechenden Teilnehmer auf
einen ersten Kanal und mergt alle anderen Sprecher in einen zweiten
Kanal. Aber das Dokument WO02091724A stellt keine Möglichkeit
bereit, mehr als einen Datenstrom zu empfangen und zu handhaben,
der mit unterschiedlichen Abtastfrequenzen abgetastet wird.
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Weitere
Beschränkungen
und Nachteile der herkömmlichen
und traditionellen Lösungswege
werden den Fachleuten auf diesem Gebiet durch den Vergleich von
solchen Systemen mit Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erkennbar werden, wie diese in dem Rest
der vorliegenden Anmeldung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
dargelegt sind.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Querverbindung von Telefonievorrichtungen
in digitalen Kommunikationsnetzwerken. Genauer gesagt können Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung in einer Verteilervorrichtung gesehen
werden, die dazu verwendet wird, um Sprachfernsprechdienst-Endgeräte miteinander zu
verbinden, die mit unterschiedlichen Abtastfrequenzen arbeiten.
Eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verteilervorrichtung, die
die Merkmale gemäß Anspruch
1 umfasst. Sie kann des Weiteren einen Konverter zum Modifizieren
des kombinierten Datenstroms umfassen, wodurch ein modifizierter kombinierter
Datenstrom erhalten wird, der mit der ersten Abtastfrequenz abgetastet
ist. Die erste und die zweite Abtastfrequenz können unterschiedlich sein,
und der Kombinator kann den modifizierten Datenstrom und den zweiten
Datenstrom addieren. Die erste Abtastfrequenz kann ca. 8 kHz betragen,
und die zweite Abtastfrequenz kann ca. 16 kHz betragen.
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Eine
andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben
einer Verteilervorrichtung, wobei das Verfahren die Merkmale gemäß Anspruch
7 umfasst. Das Verfahren kann des Weiteren das Konvertieren des
kombinierten Datenstroms auf die zweite Abtastfrequenz umfassen,
wobei die erste und die zweite Abtastfrequenz unterschiedlich sein
können.
Das Kombinieren kann das Addieren umfassen. Die erste Abtastfrequenz
kann ca. 8 kHz betragen, und die zweite Abtastfrequenz kann ca.
16 kHz betragen.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann einen maschinenlesbaren Speicher
umfassen, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das eine
Vielzahl von Codeabschnitten aufweist, wobei die Codeabschnitte
von einer Maschine ausführbar
sind, um zu veranlassen, dass die Maschine das oben Gesagte durchführt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung umfasst eine Verteilervorrichtung folgendes:
einen
ersten Eingang zum Empfangen eines ersten Datenstroms, der mit einer
ersten Abtastfrequenz abgetastet ist;
einen zweiten Eingang
zum Empfangen eines zweiten Datenstroms, der mit einer zweiten Abtastfrequenz
abgetastet ist;
einen Konverter zum Modifizieren des ersten
Datenstroms, wodurch ein modifizierter Datenstrom entsteht, der mit
der zweiten Abtastfrequenz abgetastet ist; und
einen Kombinator
zum Kombinieren des modifizierten Datenstroms und des zweiten Datenstroms,
wodurch ein kombinierter Datenstrom entsteht, wobei der erste Konverter
so ausgestaltet ist, dass er die erste Abtastfrequenz des empfangenen
ersten Datenstroms auf die zweite Abtastfrequenz des empfangenen
zweiten Datenstroms erhöht,
wenn der empfangene erste Datenstrom ein Schmalband-Strom ist, oder
den empfangenen ersten Datenstrom weiterleitet, wenn der empfangene
erste Datenstrom ein Breitband-Strom ist.
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Vorteilhafterweise
weist die Verteilervorrichtung des Weiteren einen Konverter zum
Modifizieren des kombinierten Datenstroms auf, wodurch ein modifizierter
kombinierter Datenstrom erhalten wird, der mit der ersten Abtastfrequenz
abgetastet ist.
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Vorteilhafterweise
sind die erste und die zweite Abtastfrequenz unterschiedlich.
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Vorteilhafterweise
addiert der Kombinator den modifizierten Datenstrom und den zweiten
Datenstrom.
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Vorteilhafterweise
beträgt
die erste Abtastfrequenz ca. 8 kHz.
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Vorteilhafterweise
beträgt
die zweite Abtastfrequenz ca. 16 kHz.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Verfahren zum Betreiben einer Verteilervorrichtung folgendes:
Empfangen
eines ersten Datenstroms, der mit einer ersten Abtastfrequenz abgetastet
ist;
Empfangen eines zweiten Datenstroms, der mit einer zweiten
Abtastfrequenz abgetastet ist;
Konvertieren des ersten Datenstroms
auf die zweite Abtastfrequenz; und
Kombinieren des konvertierten
ersten Datenstroms und des zweiten Datenstroms, wodurch ein kombinierter Datenstrom
entsteht.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Verfahren des Weiteren das Konvertieren des kombinierten
Datenstroms auf die zweite Abtastfrequenz.
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Vorteilhafterweise
sind die erste und die zweite Abtastfrequenz unterschiedlich.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Kombinieren das Addieren.
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Vorteilhafterweise
beträgt
die erste Abtastfrequenz ca. 8 kHz.
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Vorteilhafterweise
beträgt
die zweite Abtastfrequenz ca. 16 kHz.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein maschinenlesbarer Speicher,
auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das eine Vielzahl
von Codeabschnitten zum Implementieren einer Verteilervorrichtung
aufweist, wobei die Codeabschnitte von einer Maschine ausführbar sind, um
zu veranlassen, dass die Maschine die Operationen durchführt, Folgendes:
Empfangen
eines ersten Datenstroms, der mit einer ersten Abtastfrequenz abgetastet
ist;
Empfangen eines zweiten Datenstroms, der mit einer zweiten
Abtastfrequenz abgetastet ist;
Konvertieren des ersten Datenstroms
auf die zweite Abtastfrequenz; und
Kombinieren des konvertierten
ersten Datenstroms und des zweiten Datenstroms, wodurch ein kombinierter Datenstrom
entsteht.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Verfahren des Weiteren das Konvertieren des kombinierten
Datenstroms auf die zweite Abtastfrequenz.
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Vorteilhafterweise
sind die erste und die zweite Abtastfrequenz unterschiedlich.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Kombinieren das Addieren.
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Vorteilhafterweise
beträgt
die erste Abtastfrequenz ca. 8 kHz.
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Vorteilhafterweise
beträgt
die zweite Abtastfrequenz ca. 16 kHz.
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Diese
und weitere Vorteile, Ausführungsformen
und neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie auch Einzelheiten
von veranschaulichten Ausführungsbeispielen
davon werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen
genauer verständlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
VON MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm eines beispielhaften Kommunikationssystems, in
dem die vorliegende Erfindung verwirklicht werden kann.
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2 ist
ein Datenflussdiagramm für
eine Einband-Architektur gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
ein Systemblockdiagramm eines Signalverarbeitungssystems, das in
einem Sprachmodus arbeitet, gemäß einem
veranschaulichenden Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
ein High-Level-Blockdiagramm einer Verteilervorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
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5 ist
ein Datenflussdiagramm für
eine Verteilerverbindung zwischen einem Breitband-PXD und zwei VHDs,
wobei eines ein Breitband-VHD und das andere ein Schmalband-VHD
ist, gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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6 ist
ein Datenflussdiagramm für
eine Verteilerverbindung zwischen einem Breitband-PXD, einem Breitband-VHD
und einem Schmalband-VHD gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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7 ist
ein Blockdiagramm eines beispielhaften Endgeräts, in dem Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verwirklicht werden können.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist ein Blockdiagramm eines
beispielhaften Sprache-über-Paket-Netzwerks 100 veranschaulicht,
in dem die vorliegende Erfindung praktiziert werden kann. Das Sprache-über-Paket-Netzwerk 100 umfasst
ein Paket-Netzwerk 105 und eine Vielzahl von Endgeräten 110.
Die Endgeräte 110 sind
in der Lage, eine Benutzereingabe zu empfangen. Die Benutzereingabe
kann zum Beispiel Sprache, Video oder ein Dokument zur Faxübertragung
umfassen.
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Die
Endgeräte 110 sind
so ausgerüstet,
dass sie die Benutzereingabe in ein elektronisches Signal konvertieren,
das elektronische Signal digitalisieren und die digitalen Abtastwerte
paketieren. Außerdem
können die
Endgeräte 110 selektiv
ein bestimmtes Endgerät
der anderen Endgeräte 110 adressieren,
ein Ziel-Endgerät
zur Übertragung
der paketierten digitalen Abtastwerte.
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Das
Kommunikationssystem 100 verwendet Einband-Datenströme, die
mit unterschiedlichen Abtastfrequenzen abgetastet sein können. Zum
Beispiel können
eines oder mehrere der Endgeräte 110 Schmalband-Endgeräte mit einer
Bandbreite von 4 kHz sein, die digitale Sprachdaten austauschen,
die mit einer Abtastfrequenz von 8 kHz abgetastet sind. Andere Endgeräte 110 können in
einem Breitbandmodus arbeiten, der zum Beispiel eine Bandbreite
von 8 kHz verwendet, und Sprachdaten austauschen, die mit einer
Abtastfrequenz von 16 kHz abgetastet sind. Noch andere Endgeräte 110 können in
der Lage sein, in entweder einem Schmalbandmodus oder in einem Breitbandmodus
zu arbeiten, oder mit noch einer anderen Abtastfrequenz zu arbeiten,
die eine andere Bandbreite unterstützt. Die Auswahl der Anzahl
an Abtastfrequenzen und der Bandbreiten ist willkürlich, und
die vorliegende Erfindung ist dadurch nicht beschränkt. Die
Schmalband- und Breitband-Endgeräte
können
in der Implementierung ähnlich
sein, mit Ausnahme der Abtastfrequenz der Medienströme.
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Nun
wird Bezug auf 2 genommen. Darin ist ein Signalflussdiagramm
einer Einband-Architektur 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Einband-Architektur 200 umfasst
einen virtuellen Hausware-Treiber (VHD; virtual hausware driver) 205,
einen Verteiler 210, einen physikalischen Gerätetreiber
(PXD; physical device driver) 215, einen Interpolator 220 und
einen Dezimator 225.
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Der
VHD 205 ist eine logische Schnittstelle zu dem Ziel-Endgerät 110 über das
Paket-Netzwerk 105 und führt Funktionen durch wie zum
Beispiel eine Mehrfrequenzwahlton-(DTMF; dual tone multifrequency)-Erkennung
und -Generierung, und eine Anrufdiskriminierung (CDIS; call discrimination).
Während
einer Kommunikation (z.B. Sprache, Video, Fax) zwischen Endgeräten assoziiert
jedes Endgerät 110 einen
VHD 205 mit jedem Endgerät bzw. jedem der Endgeräte 110,
mit dem es kommuniziert. Zum Beispiel assoziiert jedes Endgerät 110 während eines
Sprache-über-Paket-(VoP)-Netzwerkrufs
zwischen zwei Endgeräten 110 einen
VHD 205 mit dem anderen Endgerät 110.
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Der
Verteiler 210 ordnet den VHD 205 und den PXD 215 in
einer Art und Weise zu, die unten noch beschrieben werden wird.
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Der
PXD 215 repräsentiert
eine Schnittstelle zum Empfangen des Eingangssignals von dem Benutzer und
führt verschiedene
Funktionen wie zum Beispiel die Echokompensation durch. Das obere
Ende des PXD 215 befindet sich an der Schnittstelle des
Verteilers 210. Das untere Ende des PXD 215 befindet
sich an der Schnittstelle des Interpolators 220 und des
Dezimators 225. Im Allgemeinen würden die Funktionen in einem Breitband-PXD 215 so
ausgestaltet sein, dass Daten benutzt werden, die mit 16 kHz abgetastet
sind, während Funktionen
in einem Schmalband-PXD 215 erwarten
würden,
Daten zu verarbeiten, die mit 8 kHz abgetastet sind.
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Ein
Breitbandsystem kann eine Mischung aus Schmalband- und Breitband-VHDs 205 und
-PXDs 215 enthalten. Ein Unterschied zwischen Schmalband-
und Breitband-Gerätetreibern
ist ihre Eintritts- und Austritts-Abtastwertpufferschnittstelle
(ingress and egress sample buffer interface). Ein Breitband-VHD 205 oder -PDX 215 weist
Breitbanddaten an seiner Abtastwertwertpufferschnittstelle auf und
umfasst Breitbanddienste und -funktionen. Ein Schmalband-VHD 205 oder
-PXD 215 weist Schmalbanddaten an seiner Abtastwertpufferschnittstelle
auf und kann Schmalbanddienste und -funktionen umfassen. Der Verteiler
ist mit Schmalband- und Breitband-VHDs 205 und -PXDs 215 durch
deren Abtastwertpufferschnittstellen verbunden. Der Verteiler 210 kennt
die Breitband- oder Schmalbandnatur der Gerätetreiber nicht, aber er kennt
die Abtastfrequenz der Daten, mit der er Daten durch die Abtastwertpufferschnittstellen
liest oder schreibt. Zur Akkommodation von Unterschieden bei den
Abtastfrequenzen der Datenströme
kann ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung Daten, die von Schmalbandquellen erhalten
werden, abtastfrequenzmäßig erhöhen, und
Daten, die zu den Schmalbandzielorten gesendet werden, abtastfrequenzmäßig erniedrigen.
Die Abtastwertpufferschnittstellen können Daten mit jeder beliebigen
Abtastfrequenz bereitstellen. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung kann die Schmalband-Abtastwertpufferschnittstelle Daten
bereitstellen, die mit 8 kHz abgetastet sind, und die Breitband-Abtastwertpufferschnittstelle
kann Daten bereitstellen, die mit 16 kHz abgetastet sind. Außerdem kann
ein VHD 205 dynamisch zwischen Breitband und Schmalband
wechseln und umgekehrt.
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Die
Treiberstrukturen der VHDs 205 und der PXDs 215 können Abtastfrequenzinformationen
enthalten, um die Abtastfrequenzen der Breitbanddaten und der Schmalbanddaten
zu identifizieren. Die Informationen können Teil der Schnittstellenstruktur
sein, die der Verteiler versteht, und können einen Pufferzeiger und eine
Aufzählungskonstante
oder die Anzahl an Abtastwerten enthalten, um die Abtastfrequenz
anzuzeigen.
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Die
Einband-Architektur 200 ist auch durch einen Eintrittspfad
und einen Austrittspfad gekennzeichnet, wobei der Eintrittspfad
Benutzereingaben zu dem Paket-Netzwerk überträgt, und wobei der Austrittspfad
Pakete von dem Paket-Netzwerk 105 empfängt. Der Eintrittspfad und
der Austrittspfad können
entweder in einem Breitband-Unterstützungsmodus oder in einem Schmalband-Unterstützungs modus
arbeiten. Des Weiteren müssen
der Eintrittspfad und der Austrittspfad nicht in dem gleichen Modus
arbeiten. Zum Beispiel kann der Eintrittspfad in dem Breitband-Unterstützungsmodus
arbeiten, während
der Austrittspfad in dem Schmalband-Unterstützungsmodus arbeitet. Der Eintrittspfad
umfasst den Dezimator 225, den Echokompensator 235,
den Verteiler 210 und Dienste, die den DTMF-Detektor 240 und
die CDIS 245 einschließen,
aber nicht darauf beschränkt
sind, sowie eine Paketsprachmaschine (PVE; packet voice engine) 255,
die einen Codiereralgorithmus 260 umfasst.
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In
dem Eintrittspfad eines Breitbandgeräts empfängt der Dezimator 225 die
Benutzereingaben und stellt Daten B, die mit 16 kHz abgetastet sind,
für ein
bandbegrenztes 8 kHz Signal bereit. Die mit 16 kHz abgetasteten
Daten B werden durch den Echokompensator 235 und den Verteiler 210 zu
dem VHD 205 übertragen,
der mit dem Ziel-Endgerät 110 assoziiert
ist. In einigen Fällen
kann der DTMF-Detektor 240 so ausgestaltet sein, dass er
nur mit digitalisierten Schmalband-Abtastwerten arbeitet, und die
Breitbanddaten B werden abtastfrequenzmäßig erniedrigt und an den DTMF-Detektor 240 weitergeleitet.
In ähnlicher
Weise werden dann, wenn die CDIS 245 so ausgestaltet ist,
dass sie nur mit digitalisierten Schmalband-Abtastwerten arbeitet,
die abtastfrequenzmäßig erniedrigten
Breitbanddaten der CDIS 245 zugeführt, die einen Fernsprechanruf von
einer Faxübertragung
unterscheidet.
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Die
PVE 255 ist verantwortlich für die Ausgabe von Medienwarteschlangenmodus-Änderungsbefehlen,
die mit dem aktiven Codierer und Decodierer vereinbar sind. Die
Medienwarteschlangen können
zum Beispiel die Medienwarteschlangen umfassen, die in der vorläufigen Patentanmeldung
mit der Eingangsnummer 60/414,492, "Method and System for an Adaptive Multimode
Media Queue" beschrieben
sind. Der Eintritts-Thread der PVE 255 empfängt unaufbereitete
Abtastwerte. In Abhängigkeit
von dem Arbeitsmodus des VHD 205 umfassen die unaufbereiteten
Abtastwerte entweder Schmalbanddaten oder Breitbanddaten. Bei der PVE 255 paketiert
der Codierer 260 die abgetasteten Daten für die Übertragung über das
Paket-Netzwerk 105. Der Codierer 260 kann zum
Beispiel den BroadVoice 32 Encoder umfassen, der von Broadcom,
Inc. hergestellt wird.
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Der
Austrittspfad umfasst den Decodierer 263, die CDIS 266,
den DTMF-Generator 269,
den Verteiler 210, den Echokompensator 235 und
den Interpolator 220. Die Austrittswarteschlage empfängt Datenpakete von
dem Paket-Netzwerk 105 an dem Decodierer 263.
Der Decodierer 263 kann den BroadVoice 32 Decoder umfassen,
der von Broadcom, Inc. hergestellt wird. Der Decodierer 263 decodiert
die Datenpakete, die von dem Paket-Netzwerk 105 empfangen
werden, und stellt mit 16 kHz abgetastete Daten bereit. Wenn die
CDIS 266 und der DTMF-Generator Daten unterstützen, die
mit 16 kHz abgetastet sind, werden die mit 16 kHz abgetasteten Daten
der CDIS 266 und dem DTMF-Generator 269 zugeführt. Wiederum
können
in einem Ausführungsbeispiel,
bei dem die CDIS 266 und der DTMF-Generator 269 digitalisierte
Schmalbandabtastwerte benötigen,
die Breitbanddaten abtastfrequenzmäßig erniedrigt werden und von
der CDIS 266 und dem DTMF-Generator 269 benutzt
werden.
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Der
DTMF-Generator 269 generiert DTMF-Töne, falls solche ausgehend
von dem sendenden Endgerät 110 erfasst
werden. Diese Töne
werden in die Breitbanddaten A geschrieben. Die Breitbanddaten A
werden von dem Verteiler 210 empfangen, der die Daten dem
PXD 215 zuführt.
Die abgetasteten Daten werden durch den Echokompensator 235 weitergeleitet
und dem Interpolator 220 bereitgestellt. Der Interpolator 220 stellt Daten
bereit, die mit 16 kHz abgetastet sind.
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Die
Dienste, die von dem Netzwerk-VHD in dem Sprachmodus und dem zugehörigen PXD
aufgerufen werden, sind schematisch in 3 gezeigt.
In dem beschriebenen beispielhaften Ausführungsbeispiel sieht der PXD 60 eine
Zweiwege-Kommunikation
mit einem Telefon oder einem leitungsvermittelten Netzwerk vor, wie
zum Beispiel einer PSTN-Leitung (z.B. DS0), die ein 64 kb/s pulscodemoduliertes
(PCM) Signal führt,
d.h. digitale Sprachabtastwerte.
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Das
ankommende PCM-Signal 60a wird zu anfangs von dem PXD 60 verarbeitet,
um die Fernendeechos zu entfernen, die ansonsten zurück zu dem
Benutzer am fernen Ende übertragen
werden. Wie der Name schon impliziert, sind Echos in Telefonsystemen
das Echo der Stimme des Sprechers, die sich aus der Operation der
Hybridschaltung mit ihrer Zwei-Vier-Draht-Konvertierung ergibt.
Wenn eine niedrige Ende-zu-Ende-Verzögerung vorliegt, ist das Echo
von dem fernen Ende äquivalent
zu dem Rückhörgeräusch (Echo
von dem nahen Ende) und ist deshalb kein Problem. Ein Rückhörgeräusch gibt
den Benutzern eine Rückmeldung dahingehend,
wie laut sie sprechen, und in der Tat neigen Benutzer ohne das Rückhörgeräusch dazu,
zu laut zu sprechen. Aber Verzögerungen
des Echos vom fernen Ende von mehr als et wa 10 bis 30 ms bewirken
einen beträchtlichen
Leistungsrückgang
der Sprachqualität
und stellen eine größere Störung für den Benutzer
dar.
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Ein
Echokompensator 70 wird dazu verwendet, Echos aus der Sprache
vom fernen Ende, die in dem ankommenden PCM-Signal 60a vorhanden
sind, zu entfernen, bevor das ankommende PCM-Signal 60a zurück zu dem
Benutzer am fernen Ende gelenkt wird. Der Echokompensator 70 tastet
ein abgehendes PCM-Signal 60b von dem Benutzer am fernen
Ende ab, filtert es und kombiniert es mit dem ankommenden PCM-Signal 60a.
Vorzugsweise folgt auf den Echokompensator 70 ein nichtlinearer
Prozessor (NLP) 72, der die digitalen Sprachabtastwerte
abdämpfen
kann, wenn die Sprache am fernen Ende in der Abwesenheit einer Sprache
am nahen Ende erfasst wird. Der Echokompensator 70 kann
auch ein Behaglichkeitsgeräusch
(comfort noise) einführen,
das sich in der Abwesenheit von Sprache am nahen Ende ungefähr auf dem
gleichen Niveau wie das echte Hintergrundrauschen oder auf einem
festgelegten Niveau befinden kann.
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Nach
der Echokompensation wird der Leistungspegel der digitalen Sprachabtastwerte
durch eine automatische Verstärkungsregelung
(AGC; automatic gain control) 74 normalisiert, um zu gewährleisten,
dass die Konversation von einer akzeptablen Lautstärke ist.
Alternativ dazu kann die AGC vor dem Echokompensator 70 durchgeführt werden.
Aber dieser Lösungsweg
würde ein
komplexeres Design erfordern, weil die Verstärkung auch bei dem abgetasteten
abgehenden PCM-Signal 60b angewendet werden müsste. In
dem beschriebenen beispielhaften Ausführungsbeispiel ist die AGC 74 so
ausgestaltet, dass sie eine langsame Adaption durchführt, obwohl
sie eine ziemlich schnelle Adaption durchführen sollte, wenn ein Überlauf
oder ein Verstümmeln
erfasst wird. Die AGC-Adaption sollte auf einem festgelegten Wert
gehalten werden, wenn der NLP 72 aktiviert ist.
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Nach
der AGC werden die digitalen Sprachabtastwerte in die Medienwarteschlange 66 in
dem Netzwerk-VHD 62 über
den Verteiler 32' gestellt.
In dem Sprachmodus ruft der Netzwerk-VHD 62 drei Dienste
auf, nämlich
die Anrufdiskriminierung, den Paketsprachaustausch und den Pakettonaustausch.
Der Anrufdiskriminator 68 analysiert die digitalen Sprachabtastwerte
aus der Medienwarteschlange, um festzustellen, ob ein 2100 Hz Ton,
ein 1100 Hz Ton oder V.21 modulierte HDLC-Flags vorhanden sind.
Wenn entweder ein Ton oder HDLC-Flags entdeckt werden, werden die
Sprachmodusdienste beendet und der geeignete Dienst für eine Fax-
oder Modemoperation wird initiiert. Im Falle der Abwesenheit eines
2100 Hz Tons, eines 1100 Hz Tons oder von HDLC-Flags werden die
digitalen Sprachabtastwerte mit dem Codierersystem gekoppelt, das
einen Sprachcodierer 82, einen Sprachaktivitätsdetektor
(VAD; voice activity detector) 80, einen Behaglichkeitsgeräusch-Schätzer 81,
einen DTMF-Detektor 76, einen Verbindungsablaufsteuerton(call
progress tone)-Detektor 77 und eine Paketierungsmaschine 78 umfasst.
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Typische
Telefonkonversationen weisen bis zu 60 Prozent Schweigen oder inaktiven
Inhalt auf. Deshalb können
hohe Bandbreitenverstärkungen
realisiert werden, wenn die digitalen Sprachabtastwerte während dieser
Zeiträume
unterdrückt
werden. Ein VAD 80, der unter dem Paketsprachaustausch
arbeitet, wird verwendet, um diese Funktion zu erzielen. Der VAD 80 versucht,
digitale Sprachabtastwerte zu ermitteln, die keine aktive Sprache
enthalten. Während
der Zeiträume
der nichtaktiven Sprache koppelt der Behaglichkeitsgeräusch-Schätzer 81 Schweigen-Identifizierungs-(SID;
silence identifier)-Pakete mit einer Paketierungsmaschine 78.
Die SID-Pakete enthalten
Sprachparameter, die die Rekonstruktion des Hintergrundrauschens
am fernen Ende erlauben.
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Von
einem Gesichtspunkt des Systems aus kann der VAD 80 empfindlich
sein gegenüber
der Änderung
in dem NLP 72. Wenn zum Beispiel der NLP 72 aktiviert
ist, kann es sein, dass der VAD 80 sofort erklären, dass
die Sprache inaktiv ist. In diesem Fall kann es sein, dass der VAD 80 Probleme
hat, den echten Hintergrundrauschpegel zurückzuverfolgen. Wenn der Echokompensator 70 während der
Zeiträume
der inaktiven Sprache ein Behaglichkeitsgeräusch generiert, kann dies eine
andere spektrale Charakteristik aufweisen als das echte Hintergrundrauschen.
Der VAD 80 kann eine Änderung
in dem Rauschcharakter erfassen, wenn der NLP 72 aktiviert
ist (oder deaktiviert ist), und deklariert das Behaglichkeitsgeräusch vielleicht
als aktive Sprache. Aus diesen Gründen sollte der VAD 80 im
Allgemeinen deaktiviert sein, wenn der NLP 72 aktiviert
ist. Dies wird durch eine "NLP
ein"-Nachricht 72a erreicht,
die von dem NLP 72 an den VAD 80 übermittelt
wird.
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Der
Sprachcodierer 82, der unter dem Paketsprachaustausch arbeitet,
kann ein reiner 16 Bit PCM-Codierer oder irgendein Sprachcodierer
sein, der einen oder mehrere der Standards unterstützt, die
von der ITU verkündet
wurden. Die codierten digitalen Sprachabtastwerte werden von der
Paketierungsmaschine 78 in ein Sprachpaket (oder Sprachpakete)
formatiert. Diese Sprachpakete werden gemäß einem Anwen dungsprotokoll
formatiert und zu dem Host (nicht gezeigt) gesendet. Der Sprachcodierer 82 wird
nur dann aufgerufen, wenn von dem VAD 80 digitale Sprachabtastwerte
mit Sprache entdeckt werden. Da das Paketierungsintervall ein Vielfaches
eines Codierungsintervalls sein kann, sollten sowohl der VAD 80 als
auch die Paketierungsmaschine 78 zusammenarbeiten, um zu
entscheiden, ob der Sprachcodierer 82 aufgerufen wird oder
nicht. Wenn das Paketierungsintervall zum Beispiel 10 ms beträgt und das
Codierungsintervall 5 ms beträgt
(ein Rahmen von digitalen Sprachabtastwerten ist 5 ms), dann sollte
ein Rahmen, der eine aktive Sprache enthält, bewirken, dass der nachfolgende
Rahmen in dem 10 ms Paket platziert wird, und zwar ohne Rücksicht
auf den VAD-Zustand während
dieses nachfolgenden Rahmens. Diese Interaktion kann dadurch erzielt
werden, dass der VAD 80 ein "aktiv" Flag 80a an die Paketierungsmaschine 78 übermittelt
und die Paketierungsmaschine 78 kontrolliert, ob der Sprachcodierer 82 aufgerufen
ist oder nicht.
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In
dem beschriebenen beispielhaften Ausführungsbeispiel wird der VAD 80 nach
der AGC 74 angelegt. Dieser Lösungsweg sieht eine optimale
Flexibilität
vor, weil sowohl der VAD 80 als auch der Sprachcodierer 82 in
einige Sprachkompressionsschemata integriert sind, wie zum Beispiel
diejenigen, die in den ITU Empfehlungen G.729 mit Annex B VAD (März 1996) – Coding
of Speech at 8 kbits/s Using Conjugate-Structure Algebraic-Code-Exited
Linear Prediction (CS-ACELP) und G.723.1 mit Annex A VAD (März 1996) – Dual Rate Coder
for Multimedia Communications Transmitting at 5.3 und 6.3 kbit/s
verkündet
wurden.
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Bei
Betrieb unter dem Pakettonaustausch stellt ein DTMF-Detektor 76 fest,
ob ein DTMF-Signal an dem nahen Ende vorhanden ist oder nicht. Der
DTMF-Detektor 76 stellt
auch ein Vordetektions-Flag 76a bereit, das anzeigt, ob
es wahrscheinlich ist oder nicht, dass der digitale Sprachabtastwert
ein Abschnitt eines DTMF-Signals sein kann. Falls dies der Fall
ist, wird das Vordetektions-Flag 76a an die Paketierungsmaschine 78 weitergegeben,
wodurch diese instruiert wird, mit dem Halten der Sprachpakete zu
beginnen. Wenn der DTMF-Detektor 76 schließlich ein
DTMF-Signal erfasst, werden die Sprachpakete verworfen und das DTMF-Signal
wird mit der Paketierungsmaschine 78 gekoppelt. Sonst werden
die Sprachpakete schließlich von
der Paketierungsmaschine 78 an den Host (nicht gezeigt)
freigegeben. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass es
nur einen vorübergehenden
Einfluss auf die Sprachpaketverzögerung
gibt, wenn ein DTMF-Signal fälschlicherweise
vorher erfasst wird, und keine konstante Pufferungsverzögerung gibt.
Ob die Sprachpa kete gehalten werden, während das Vordetektions-Flag 76a aktiv
ist, könnte
adaptiv von der Benutzeranwendungsschicht gesteuert werden.
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In ähnlicher
Weise arbeitet ein Verbindungsablaufsteuerton-Detektor 77 ebenfalls
unter dem Pakettonaustausch, um festzustellen, ob ein genauer Signalisierungston
an dem nahen Ende vorhanden ist. Verbindungsablaufsteuertöne sind
diejenigen, die anzeigen, was mit gewählten Telefonanrufen passiert.
Bedingungen wie zum Beispiel eine besetzte Leitung, durch Klingeln
gerufene Teilnehmer, falsche Nummer und andere weisen unterschiedliche
Tonfrequenzen und Kadenzen auf, die ihnen zugeordnet sind. Die Verbindungsablaufsteuerton-Detektoren 77 überwachen
den Verbindungsablaufzustand und leiten ein Verbindungsablaufsteuerton-Signal
zu der Paketierungsmaschine weiter, damit es paketiert und quer
durch das paketbasierte Netzwerk übertragen wird. Der Verbindungsablaufsteuerton-Detektor
kann auch Informationen bereitstellen, die den Telefongabelzustand
(hook status) am nahen Ende betreffen, der für die Signalverarbeitungsaufgaben
relevant ist. Wenn der Telefongabelstatus ein aufgelegter Status
ist, sollte der VAD vorzugsweise alle Rahmen als inaktiv markieren,
die DTMF-Detektion sollte ausgeschaltet werden und SID-Pakete sollten
nur übertragen
werden, wenn sie benötigt
werden, um die Verbindung aufrechtzuerhalten.
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Das
Decodierungssystem des Netzwerk-VHD 62 führt im Wesentlichen
die umgekehrte Operation des Codierungssystems durch. Das Decodierungssystem
des Netzwerk-VHD 62 umfasst eine Depaketierungsmaschine 84,
eine Sprachwarteschlange 86, eine DTMF-Warteschlange 88,
eine Präzisionstonwarteschlange 87, einen
Sprachsynchronisierer 90, einen DTMF-Synchronisierer 102,
einen Präzisionstonsynchronisierer 103, einen
Sprachdecodierer 96, einen VAD 98, einen Behaglichkeitsgeräusch-Schätzer 100,
einen Behaglichkeitsgeräusch-Generator 92,
eine Maschine 94 zur Rückgewinnung
von verloren gegangenen Paketen, einen Tongenerator 104 und
einen Präzisionstongenerator 105.
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Die
Depaketierungsmaschine 84 identifiziert den Typ der Pakete,
der von dem Host empfangen wird (d.h. Sprachpaket, DTMF-Paket, Verbindungsablaufsteuerton-Paket,
SID-Paket), und wandelt diese in Rahmen um, die protokollunabhängig sind.
Die Depaketierungsmaschine 84 transferiert dann die Sprachrahmen (oder
Sprachparameter im Falle der SID-Pakete) in die Sprachwarteschlange 86,
transferiert die DTMF-Rahmen in die DTMF-Warteschlange 88 und
transferiert die Verbin dungsablaufsteuertöne in die Verbindungsablaufsteuerton-Warteschlange 87.
Auf diese Art und Weise sind die restlichen Aufgaben im Großen und
Ganzen protokollunabhängig.
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Ein
Jitterpuffer wird verwendet, um Netzwerkbeeinträchtigungen wie zu Beispiel
einen Verzögerungsjitter
auszugleichen, der durch Pakete verursacht wird, die nicht mit dem
gleichen relativen Timing ankommen, mit dem sie übertragen worden sind. Außerdem gleicht
der Jitterpuffer verlorene Pakete aus, was bei der Gelegenheit auftritt,
wenn das Netzwerk stark überlastet
ist. In dem beschriebenen beispielhaften Ausführungsbeispiel umfasst der
Jitterpuffer für
die Sprache einen Sprachsynchronisierer 90, der zusammen
mit einer Sprachwarteschlange 86 arbeitet, um einen isochronen
Strom von Sprachrahmen zu dem Sprachdecodierer 96 bereitzustellen.
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Folgenummern,
die in die Sprachpakete an dem fernen Ende eingebettet werden, können dazu
verwendet werden, verlorene Pakete, Pakete, die in einem gestörten Zustand
ankommen, und kurze Zeiträume der
Stille zu erkennen. Der Sprachsynchronisierer 90 kann die
Folgenummern analysieren, wodurch der Behaglichkeitsgeräusch-Generator 92 während kurzer
Zeiträume
der Stille aktiviert wird und Sprachrahmenwiederholungen über die
Maschine 94 zur Rückgewinnung
von verloren gegangenen Paketen durchgeführt werden können, wenn
Sprachpakete verloren gegangen sind. SID-Pakete können auch
als ein Indikator von Zeiträumen
der Stille verwendet werden und können bewirken, dass der Sprachsynchronisierer 90 den
Behaglichkeitsgeräusch-Generator 92 aktiviert.
Sonst koppelt der Sprachsynchronisierer 90 während eines
aktiven Sprechvorgangs am fernen Ende Sprachrahmen von der Sprachwarteschlange 86 in
einem isochronen Strom mit dem Sprachdecodierer 96. Der
Sprachdecodierer 96 decodiert die Sprachrahmen in digitale
Sprachabtastwerte, die für
die Übertragung
auf einem leitungsvermittelten Netzwerk geeignet sind, wie zum Beispiel
ein 64 kb/s PCM-Signal für
eine PSTN-Leitung. Die Ausgabe des Sprachdecodierers 96 (oder
des Behaglichkeitsgeräusch-Generators 92 oder
der Maschine 94 zur Rückgewinnung
von verloren gegangenen Paketen, falls aktiviert) wird in eine Medienwarteschlange 106 zur Übertragung
zu dem PXD 60 geschrieben.
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Der
Behaglichkeitsgeräusch-Generator 92 stellt
dem Benutzer am nahen Ende in Zeiträumen der Stille ein Hintergrundrauschen
bereit. Wenn das Protokoll SID-Pakete
unterstützt
(und diese werden für
VTOA, FRF-11 und VoIP unterstützt),
sollte der Behaglichkeitsgeräusch-Schätzer an
dem Codierungssystem am fernen Ende SID-Pakete übertragen. Dann kann das Hintergrundrauschen
durch den Behaglichkeitsgeräusch-Generator 92 an
dem nahen Ende aus den Sprachparametern in den SID-Paketen rekonstruiert
werden, die in der Sprachwarteschlange 86 gepuffert sind.
Aber bei einigen Protokollen, nämlich
FRF-11, sind die SID-Pakete optional, und andere Benutzer an einem
fernen Ende können
SID-Pakete vielleicht überhaupt nicht
unterstützen.
In diesen Systemen wird der Sprachsynchronisierer 90 weiterhin
korrekt arbeiten. In der Abwesenheit von SID-Paketen können die
Sprachparameter des Hintergrundrauschens an dem fernen Ende dadurch
bestimmt werden, dass der VAD 98 bei dem Sprachdecodierer 96 in
Reihe geschaltet mit einem Behaglichkeitsgeräusch-Schätzer 100 läuft.
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Vorzugsweise
ist der Sprachsynchronisierer 90 nicht von Folgenummern
abhängig,
die in dem Sprachpaket eingebettet sind. Der Sprachsynchronisierer 90 kann
eine Anzahl von Mechanismen aufrufen, um den Verzögerungs-Jitter
in diesen Systemen auszugleichen. Zum Beispiel kann der Sprachsynchronisierer 90 annehmen,
dass sich die Sprachwarteschlange 86 aufgrund von übermäßigem Jitter
in einer Unterlaufbedingung befindet und kann Paketwiederholungen
durchführen,
indem er die Maschine 94 zur Rückgewinnung verloren gegangener
Rahmen aktiviert. Alternativ dazu kann der VAD 98 an dem
Sprachdecodierer 96 dazu verwendet werden, um abzuschätzen, ob
der Unterlauf der Sprachwarteschlange 86 auf den Beginn
eines Zeitraums der Stille oder auf einen Paketverlust zurückzuführen war
oder nicht. In diesem Fall kann das Spektrum und/oder die Energie
der digitalen Sprachabtastwerte geschätzt werden, und das Ergebnis 98a kann
zu dem Sprachsynchronisierer 90 zurückgeführt werden. Der Sprachsynchronisierer 90 kann
dann während
Sprachpaketverlusten die Maschine 94 zur Rückgewinnung
verloren gegangener Pakete und während
der Zeiträume
der Stille den Behaglichkeitsgeräusch-Generator 92 aufrufen.
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Wenn
DTMF-Pakete ankommen, werden sie von der Depaketierungsmaschine 84 depaketiert.
Die DTMF-Rahmen an dem Ausgang der Depaketierungsmaschine 84 werden
in die DTMF-Warteschlange 88 geschrieben. Der DTMF-Synchronisierer 102 koppelt
die DTMF-Rahmen von der DTMF-Warteschlange 88 mit dem Tongenerator 104.
Sehr ähnlich
wie der Sprachsynchronisierer wird auch der DTMF-Synchronisierer 102 dazu verwendet,
dem Tongenerator 104 einen isochronen Strom von DTMF-Rahmen
bereitzustellen. Allgemein gesprochen sollten Sprachrahmen dann,
wenn DTMF-Pakete transferiert werden, unterdrückt werden. Bis zu einem gewissen
Grad ist dies protokollabhängig.
Aber die Fähigkeit,
die Sprachwarte schlange 86 zu entleeren, um zu gewährleisten,
dass die Sprachrahmen nicht störend
in die DTMF-Generierung eingreifen, ist wünschenswert. Im Wesentlichen
werden alte Sprachrahmen, die eventuell in der Warteschlange warten,
verworfen, wenn DTMF-Pakete ankommen. Dies wird gewährleisten,
dass es eine beträchtliche
Lücke gibt,
bevor DTMF-Töne
generiert werden. Dies wird durch eine "Ton vorhanden"-Nachricht 88a erzielt,
die zwischen der DTMF-Warteschlange und dem Sprachsynchronisierer 90 übermittelt
wird.
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Der
Tongenerator 104 konvertiert die DTMF-Signale in einen
DTMF-Ton, der für
ein digitales oder analoges Standardtelefon geeignet ist. Der Tongenerator 104 überschreibt
die Medienwarteschlange 106, um einen Verlust durch den
Sprachpfad zu verhindern und um zu gewährleisten, dass die DTMF-Töne nicht
zu verrauscht sind.
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Es
gibt auch eine Möglichkeit,
dass der DTMF-Ton als ein Echo zurück in den DTMF-Detektor 76 geführt wird.
Um eine falsche Erkennung zu verhindern, kann der DTMF-Detektor 76 während der
DTMF-Tongenerierung vollständig
deaktiviert sein (oder nur für
das Digit deaktiviert sein, das generiert wird). Dies wird durch
eine "Ton ein"-Nachricht 104a erzielt,
die zwischen dem Tongenerator 104 und dem DTMF-Detektor 76 übermittelt
wird. Alternativ dazu kann der NLP 72 aktiviert sein, während DTMF-Töne generiert
werden.
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Wenn
Verbindungsablaufsteuerton-Pakete ankommen, werden sie von der Depaketierungsmaschine 84 depaketiert.
Verbindungsablaufsteuerton-Rahmen an dem Ausgang der Depaketierungsmaschine 84 werden
in die Verbindungsablaufsteuerton-Warteschlange 87 geschrieben.
Der Verbindungsablaufsteuerton-Synchronisierer 103 koppelt
die Verbindungsablaufsteuerton-Rahmen von der Verbindungsablaufsteuerton-Warteschlange 87 mit
einem Verbindungsablaufsteuerton-Generator 105. Sehr ähnlich wie
der DTMF-Sychronisierer wird der Verbindungsablaufsteuerton-Synchronisierer 103 dazu
verwendet, dem Verbindungsablaufsteuerton-Generator 105 einen
isochronen Strom von Verbindungsablaufsteuerton-Rahmen bereitzustellen.
Und sehr ähnlich
wie bei dem DTMF-Tongenerator sollten Sprachrahmen dann, wenn Verbindungsablaufsteuerton-Pakete
transferiert werden, unterdrückt
werden. Bis zu einem gewissen Grad ist dies protokollabhängig. Aber
die Fähigkeit,
die Sprachwarteschlange 86 zu entleeren, um zu gewährleisten,
dass die Sprachrahmen nicht bei der Verbindungsablaufsteuerton-Generierung
störend
eingreifen, ist wünschenswert.
Im Wesentlichen werden alte Sprachrahmen, die eventuell in der Warteschlange
warten, verworfen, wenn Verbindungsablaufsteuerton-Pakete ankommen,
um zu gewährleisten,
dass eine beträchtliche
Lücke zwischen
Digits vorhanden ist, bevor die Verbindungsablaufsteuertöne generiert
werden. Dies wird durch eine "Ton
vorhanden"-Nachricht 87a erzielt,
die zwischen der Verbindungsablaufsteuerton-Warteschlange 87 und
dem Sprachsynchronisierer 90 übermittelt wird.
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Der
Verbindungsablaufsteuerton-Generator 105 konvertiert die
Verbindungsablaufsteuerton-Signale in einen Verbindungsablaufsteuerton
um, der für
digitale oder analoge Standardtelefone geeignet ist. Der Verbindungsablaufsteuerton-Generator 105 überschreibt
die Medienwarteschlange 106, um einen Verlust durch den
Sprachpfad zu verhindern und um zu gewährleisten, dass die Verbindungsablaufsteuertöne nicht
zu verrauscht sind.
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Das
abgehende PCM-Signal in der Medienwarteschlange 106 wird
mit dem PXD 60 über
den Verteiler 32' gekoppelt.
Das abgehende PCM-Signal wird mit einem Verstärker 106 gekoppelt,
bevor es auf der PCM-Ausgabeleitung 60b ausgegeben wird.
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Ein
beispielhaftes Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in 4 gezeigt. Wie in 4 gezeigt
ist, ist der Verteiler 400 verantwortlich für die Errichtung
von Verbindungen zwischen Eingangsports und Ausgangsports und, wenn
nötig,
für das
Kombinieren von Eingangsdatenströmen,
um Ausgangsdatenströme
zu bilden. Außerdem
kann der Verteiler 400 für das abtastfrequenzmäßige Erhöhen der
Daten sorgen, die von den Schmalbandquellen empfangen werden und
die an Breitbandziele gesendet werden sollen, und für das abtastfrequenzmäßige Erniedrigen
der Daten sorgen, die von den Breitbandquellen empfangen werden
und die an Schmalbandziele gesendet werden sollen. Er kann Daten
auch unverändert
weiterleiten. Um die Eingangsdatenströme zu kombinieren, die mit
unterschiedlichen Abtastfrequenzen abgetastet sind, kann der Verteiler 400 solche
Eingangsdatenströme
mit einer gemeinsamen Abtastfrequenz erneut abtasten. In ähnlicher
Weise kann der Verteiler 400, um einen oder mehrere Ausgangsdatenströme jeweils
mit einer Abtastfrequenz zu versehen, die für ihr zugewiesenes Ziel geeignet
ist, einen Datenstrom mit der Abtastfrequenz erneut abtasten, die
von einer bestimmten Vorrichtung oder einem bestimmten Dienst benötigt wird.
-
Wie
in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel
gezeigt ist, das in 4 veranschaulicht ist, umfasst das
Verteilermodul 400 einen Kombinator 450, mit Konvertern 430 und 440 an
seinen Eingängen
und Konvertern 460 und 470 an seinen Ausgängen. Die
Konverter 430, 440, 460 und 470 können so
ausgestaltet sein, dass sie die abgetasteten Daten, die an ihren
Eingängen
empfangen werden, abtastfrequenzmäßig erhöhen, erniedrigen oder unverändert weiterleiten.
Wie in 4 veranschaulicht ist, werden die Schmalbanddaten 410 dem
Eingangskonverter 430 bereitgestellt, der die Schmalbanddaten
abtastfrequenzmäßig auf
die Abtastfrequenz der Breitbanddaten 420 erhöhen kann.
Dann stellt er die abtastfrequenzmäßig erhöhten Daten dem Kombinator 450 bereit.
Gleichzeitig werden Breitbanddaten 420 dem Konverter 440 bereitgestellt,
der die Breitbanddaten unverändert
zu dem Kombinator 450 weiterleiten kann. Der Kombinator
ist verantwortlich für das
Kombinieren der Eingangsdatenströme,
wobei das Kombinieren zum Beispiel das Addieren von Eingaben, das
Subtrahieren von Eingaben, das Weiterleiten von Eingaben in unveränderter
Form oder irgendeine Kombination aus diesen Operationen umfassen
kann, aber nicht auf diese beschränkt ist. Obwohl 4 den
Kombinator 450 so zeigt, dass er zwei Eingänge und
zwei Ausgänge
aufweist, wird ein Fachmann auf diesem Gebiet Ausführungsbeispiele
mit mehr oder wenigeren Eingängen
und Ausgängen
erkennen. Die Ausgabe des Kombinators 450 kann einem oder
mehreren Konvertern wie zum Beispiel dem Konverter 460 und
dem Konverter 470 bereitgestellt werden. Wie in der Veranschaulichung
gezeigt ist, kann der Konverter 460 dazu verwendet werden,
die kombinierten Daten von dem Kombinator 450 abtastfrequenzmäßig zu erniedrigen,
um Schmalbanddaten 480 zu bilden. Außerdem kann der Konverter 470 dazu
verwendet werden, die kombinierten Daten von dem Kombinator 450 in
unveränderter
Form weiterzuleiten, um Breitbanddaten 490 zu bilden.
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Der
Verteiler versteht und arbeitet mit Quell- und Ziel-Ports. Wie in
der Veranschaulichung gezeigt ist, kann der Verteiler 400 eine
Anzahl von Eingangsports für
Ströme
von Schmalbanddaten 410 und Breitbanddaten 420 aufweisen
und kann eine Anzahl von Ausgangsports für Ströme von Schmalbanddaten 480 und Breitbanddaten 490 aufweisen.
Ein Port kann ein PXD oder ein VHD sein, und in einem System, das
mehrere Abtastfrequenzen verwendet, kann die Identität eines
Port seine Abtastfrequenz anzeigen. Um Abtastfrequenzinformationen
in die Verteilerports einzubetten, können die PXD- und VHD-Strukturen
eine Verteilerportstruktur beinhalten, die nicht nur einen Zeiger
zu dem Datenpuffer bereitstellt, sondern auch Abtastfrequenzinformationen
in jeder der Anzahl von Abtastwerten oder einen Aufzählungstyp.
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Die
Verteilerports werden in einer Verteiler-Verbindungsliste verwendet,
um die Eingangs- und Ausgangsmedienports zu verwalten. In einem
beispielhaften Fall kann ein Verteilerport-Typ SWB_Port folgendermaßen sein:
typedef
MediaPort * SWB_Port;
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Der
Verteilerport kann ein Zeiger auf eine Medienportstruktur sein,
die in einem beispielhaften Fall folgendermaßen definiert sein kann:
typedef
struct
{
SINT16 *bufp;
MediaRateShift sampleRateShift;
}
MediaPort;
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Die
Medienportstruktur kann einen Datenpufferzeiger und die Abtastfrequenzinformationen
des Puffers enthalten, und die Abtastfrequenzinformation kann als
ein Linksverschiebungswert (left shift value) gespeichert sein.
Der Verteiler kann mit einer festgelegten Blockgeschwindigkeit in
Millisekunden arbeiten. Die Abtastwertblockgröße hängt von der Abtastfrequenz
ab, und der Linksverschiebungswert stellt eine effiziente Einrichtung
zur Konvertierung der Blockgeschwindigkeit (in Abtastgeschwindigkeitsfrequenz)
auf eine Blockgröße (in Abtastwerten)
bereit. In einem beispielhaften Fall ist: typedef enum
{
Media8kHzSampleShift
= 0;
Medial6kHzSampleShift = 1;
} MediaRateShift;
-
Nun
wird Bezug auf 5 genommen, in der ein Signalflussdiagramm
für eine
Verteilerverbindung zwischen einem Breitband-PXD 530, einem
Schmalband-VHD 520 und
einem Breitband-VHD 510 gemäß einem veranschaulichenden
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht ist. Die Verbindungen,
die in 5 als Verteiler 500 dargestellt sind,
werden von der Funktionalität
des Verteilers 210 implementiert, der in 2 veranschaulicht
ist, und der auch in 3 als Verteiler 32' und in 4 als
Verteiler 400 gezeigt ist. Solche Verbindungen können zum
Beispiel existieren, wenn die Vorrichtung ein Teilnehmer an einer
Konferenzschaltung ist. Der Breitband-VHD 510 ist mit einer
Breitband-Zielvorrichtung verbunden, während der Schmalband-VHD 520 mit
einer Schmalband-Zielvorrichtung assoziiert ist. In dem veranschaulichenden
Ausführungsbeispiel überträgt und empfängt der
Schmalband-VHD 520 Schmalbanddaten N, während der Breitband-VHD 510 und
der Breitband-PXD 530 Breitbanddaten W übertragen und empfangen.
-
Auf
der Austrittsseite erhöht
der Konverter 540 abtastfrequenzmäßig die Schmalbanddaten von
dem Schmalband-VHD 520 und stellt die abtastfrequenzmäßig erhöhten Daten
dem Summator 580 in dem Kombinator 570 bereit.
Der Konverter 550 leitet die Breitbanddaten von dem Breitband-VHD 510 unverändert zu
dem Summator 580 weiter. Die summierte Ausgabe des Summators 580 wird
dann dem Konverter 560 bereitgestellt, der die kombinierten
Daten unverändert
an den Breitband-PXD 530 weiterleitet. Auf der Eintrittsseite
leitet der Konverter 565 des Verteilers 500 die
Breitbanddaten von dem PXD 530 unverändert zu dem Summator 575 weiter.
Breitbanddaten von dem Breitband-VHD 510 werden unverändert von
dem Konverter 550 zu dem Summator 575 weitergeleitet,
wo sie zu den Breitbanddaten von dem PXD 530 addiert werden.
Die sich ergebenden Breitbanddaten werden dann von dem Konverter 545 abtastfrequenzmäßig erniedrigt
und dem Schmalband-VHD 520 bereitgestellt. Die unmodifizierten
Breitbanddaten von dem PXD 530 werden ebenfalls dem Summator 585 zugeführt, wo
sie mit den abtastfrequenzmäßig erhöhten Schmalbanddaten
von dem Schmalband-VHD 520 summiert werden, die von dem
Konverter 540 bereitgestellt wurden. Die sich ergebende
Summe wird dann unverändert
von dem Konverter 555 zu dem Breitband-VHD 510 weitergeleitet.
Obwohl dieses beispielhafte Ausführungsbeispiel
den Verteiler 500 zeigt, wie er einen Dienst einem einzigen
Breitband-VHD, einem einzigen Schmalband-VHD und ei nem einzigen
Breitband-PXD bereitstellt, stellt dies keine Beschränkung der
vorliegenden Erfindung dar. Die vorliegende Erfindung erstreckt
sich auch auf Ausführungsbeispiele
mit einer größeren Anzahl
von VHDs und PXDs und einer größeren Vielfalt
von Abtastfrequenzen.
-
6 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung, bei dem ein Signalflussdiagramm für eine Verteilerverbindung
zwischen einem Breitband-PXD 630, einem Breitband-VHD 610 und
einem Schmalband-VHD 620 gezeigt ist. Die in 6 als
Verteiler 600 dargestellten Verbindungen können auch
von der Verteilerfunktionalität 210,
die in 2 veranschaulicht ist, von dem Verteiler 32' von 3 oder dem
Verteiler 400 von 4 implementiert
werden. Die in 6 gezeigten Verbindungen können geschaffen werden,
wenn das Benutzer-Endgerät, das mit
dem Breitband-PXD 630 assoziiert ist, einen Konferenzruf
mit den Breitbandkommunikationsvorrichtungen errichtet, die mit
dem Breitband-VHD 610 und dem Schmalband-VHD 620 assoziiert
sind. Der Breitband-VHD 610 und der Breitband-PXD 630 übertragen
und empfangen Breitbanddaten W. Der Schmalband-VHD 620 überträgt und empfängt Schmalbanddaten N.
-
Wie
in 6 veranschaulicht ist, stellt der Konverter 640 auf
der Austrittsseite abtastfrequenzmäßig erhöhte Schmalbanddaten von dem
Schmalband-VHD 620 dem Summator 680 in dem Kombinator 680 bereit. Der
Konverter 650 leitet die Breitbanddaten von dem Breitband-VHD 610 unverändert zu
dem Summator 680 weiter. Die summierte Ausgabe des Summators 680 wird
dann dem Konverter 660 bereitgestellt, der die kombinierten
Daten unverändert
zu dem Breitband-PXD 630 weiterleitet. Auf der Eintrittsseite
leitet der Konverter 665 des Verteilers 600 die
Breitbanddaten von dem PXD 630 unverändert zu dem Konverter 645 und
dem Konverter 655 weiter. Der Konverter 645 erniedrigt
abtastfrequenzmäßig die
Breitbanddaten von dem Breitband-PXD 630 und stellt Schmalbanddaten
dem Schmalband-VHD 620 bereit,
während
der Konverter 655 die Breitbanddaten von dem Breitband-PXD 630 unverändert zu
dem Breitband-VHD 610 weiterleitet. Dies stellt wiederum
keine Beschränkung
der vorliegenden Erfindung dar, obwohl das veranschaulichte Ausführungsbeispiel
den Verteiler 600 zeigt, wie er einem einzigen Breitband-VHD,
einem einzigen Schmalband-VHD und einem einzigen Breitband-PXD einen
Dienst bereitstellt. Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auch
auf Ausführungsbeispiele
mit einer größeren Anzahl
von VHDs und PXDs und einer größeren Vielfalt
von Abtastfrequenzen.
-
Nun
wird Bezug auf 7 genommen. Darin ist ein Blockdiagramm
eines beispielhaften Endgeräts 758 veranschaulicht,
dass dem Endgerät 110 entspricht,
das in 1 dargestellt ist, bei dem ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwirklicht werden kann. Ein Prozessor 760 ist über den
Systembus 762 mit einem Schreib-Lese-Speicher (RAM; random
access memory) 764, einem Nur-Lese-Speicher (ROM; read-only
memory) 766, einem Ein-/Ausgabe-Adapter 768, einem
Benutzerschnittstellen-Adapter 772, einem Kommunikations-Adapter 784 und
einem Anzeige-Adapter 786 gekoppelt. Der Ein-/Ausgabe-Adapter 768 verbindet
Peripheriegeräte
wie zum Beispiel ein Festplattenlaufwerk 740, Diskettenlaufwerke 741 zum
Lesen von herausnehmbaren Floppy Disks 742 und CD-Laufwerke 743 zum
Lesen von herausnehmbaren CDs (optical discs) 744. Der
Benutzerschnittstellen-Adapter 772 verbindet Vorrichtungen
wie zum Beispiel eine Tastatur 774, einen Lautsprecher 778 und
ein Mikrophon 782 mit dem Bus 762. Das Mikrophon 782 generiert
Audiosignale, die von dem Benutzerschnittstellen-Adapter 772 digitalisiert
werden. Der Lautsprecher 778 empfängt Audiosignale, die durch
den Benutzerschnittstellen-Adapter 772 von
digitalen Abtastwerten zu analogen Signalen konvertiert werden.
Der Anzeige-Adapter 786 verbindet eine Anzeige 788 mit
dem Bus 762. Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung können
auch in anderen Typen von Endgeräten
verwirklicht werden, die ein Telefon ohne ein Festplattenlaufwerk 740,
ein Diskettenlaufwerk 741 oder ein CD-Laufwerk 743 einschließen, aber
nicht darauf beschränkt
sind, einschließlich
derer, in denen die Programminstruktionen im ROM 766 gespeichert
werden können
oder über
einen Kommunikations-Adapter 784 heruntergeladen und im RAM 764 gespeichert
werden können.
Ein Ausführungsbeispiel
kann zum Beispiel auch in einem tragbaren, handgeführten Endgerät mit wenig
oder überhaupt
keiner Anzeigefähigkeit,
in einem Verbraucher-Unterhaltungssystem oder sogar in einer Multimedia-Spielsystemkonsole
verwirklicht werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann als Sätze von Instruktionen implementiert werden,
die in dem RAM 764 oder in dem ROM 766 eines oder
mehrerer der Endgeräte 758 resident
sind, die im allgemeinen so konfiguriert sind, wie dies in 7 beschrieben
ist. Bis sie von dem Endgerät 758 benötigt werden,
kann der Satz von Instruktionen in einem anderen Speicher gespeichert
werden, der von dem Prozessor 760 gelesen werden kann,
wie zum Beispiel einem Festplattenlaufwerk 740, einer Floppy
Disk 742 oder einer CD 744. Ein Fachmann auf diesem
Gebiet würde
erkennen, dass der physikalische Speicher der Sätze von Instrukti onen physikalisch
das Medium ändert,
auf dem es elektrisch, magnetisch oder chemisch gespeichert ist,
so dass das Medium Informationen trägt, die von einem Prozessor
gelesen werden können.
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Demgemäß kann die
vorliegende Erfindung in Hardware, Software oder in einer Kombination
aus Hardware und Software verwirklicht werden. Die vorliegende Erfindung
kann in einer zentralisierten Art und Weise in einem Computersystem
realisiert werden oder in einer verteilten Art und Weise realisiert
werden, bei der verschiedene Elemente über mehrere miteinander verbundene
Computersysteme verteilt sind. Jede Art von Computersystem oder
einer anderen Vorrichtung, die dazu ausgelegt ist, die hier beschriebenen
Verfahren auszuführen,
ist geeignet. Eine typische Kombination aus Hardware und Software
kann ein Universalcomputersystem mit einem Computerprogramm sein,
das dann, wenn es geladen und ausgeführt wird, das Computersystem
derart steuert, dass es die hier beschriebenen Verfahren ausführt.
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Die
vorliegende Erfindung kann auch in einem Computerprogrammprodukt
eingebettet sein, das alle die Merkmale umfasst, die die Implementierung
der hier beschriebenen Verfahren ermöglicht, und das dann, wenn
es in einem Computersystem geladen ist, in der Lage ist, diese Verfahren
auszuführen.
Ein Computerprogramm in dem vorliegenden Kontext steht für jeglichen
Ausdruck, jegliche Sprache, jeglichen Code oder jegliche Notation
eines Satzes von Instruktionen, die dazu gedacht sind, zu bewirken,
dass ein System, das eine Informationsverarbeitungsfähigkeit
aufweist, eine bestimmte Funktion entweder direkt oder nach einem oder
beiden der folgenden Vorgänge
durchführt:
a) Konvertierung in eine andere Sprache, in einen anderen Code oder
in eine andere Notation; b) Reproduktion in einer anderen Materialform.
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Folglich
sollte als ein Hinweis auf den Schutzbereich der Erfindung eher
Bezug auf die nachfolgenden Ansprüche genommen werden als auf
die obige Beschreibung. In dieser Hinsicht ist die obige Beschreibung lediglich
beispielshalber gedacht und ist nicht dazu gedacht, die vorliegende
Erfindung auf irgendeine Art und Weise zu beschränken, mit Ausnahme dessen,
was in den nachfolgenden Ansprüchen
dargelegt ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist zwar unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele
beschrieben worden, aber es wird den Fachleuten auf diesem Ge biet
klar sein, dass verschiedene Änderungen
durchgeführt
werden können
und Äquivalente
ersetzt werden können,
ohne dass vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abgewichen
wird. Außerdem
können
viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation
oder ein bestimmtes Material an die Lehren der vorliegenden Erfindung
anzupassen, ohne dass von deren Schutzbereich abgewichen wird. Deshalb
ist es so gedacht, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das
bestimmte offenbare Ausführungsbeispiel
beschränkt
ist, sondern dass die vorliegende Erfindung alle Ausführungsbeispiele
umfassen wird, die in den Schutzbereich der anhängenden Patentansprüche fallen.