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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorlegende Erfindung betrifft den Rufaufbau in einem Kommunikationsnetz.
Insbesondere betrifft die Erfindung die Umgehung eines Paares von Transcodierungsoperationen,
die durch einen ersten Transcodierer, der auf einer lokalen Seite
des Kommunikationsnetzes angeordnet ist, und durch einen zweiten
Transcodierer, der auf einer fernen Seite davon angeordnet ist,
hintereinander durchgeführt
werden.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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In
digitalen Systemen für
mobile Kommunikation werden Sprachsignale durch einen Sprachcodierer
codiert, um die Datenrate zu reduzieren und Bandbreite einzusparen.
Bei einem Anruf, der in einem mobilen Endgerät beginnt und in einem mobilen Endgerät endet,
einem so genannten Mobileinheit-zu-Mobileinheit-Anruf, wird das
Sprachsignal üblicherweise
zweimal codiert und decodiert. Im mobilen Ursprungsendgerät wird das
Sprachsignal ein erstes Mal codiert, bevor das codierte Signal über die Luft
an einen ersten Netzknoten, z.B. eine Basisstation, gesendet wird.
Ein erster Transcodierer decodiert das codierte Signal, welches
er vom ersten Netzknoten empfängt,
in ein so genanntes A-Kennlinien/μ-Kennlinien-Signal,
welches allgemein in Kommunikationsfestnetzen verwendet wird. Das
decodierte Signal wird im Festnetz an einen zweiten Netzknoten,
z.B. eine zweite Basisstation, weitergeleitet. Bevor der zweite
Netzknoten das Signal senden kann, wird das Signal in einem zweiten
Transcodierer erneut codiert. Das codierte Signal wird durch den zweiten
Netzknoten ausgestrahlt und im mobilen Zielendgerät decodiert.
Der Sprachsignalsfluss in der entgegengesetzten Richtung wird symmetrisch
abgewickelt.
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Da
in dieser Konfiguration zwei Codierer- und Decodiererpaare in Reihe
geschaltet sind (der Codierer des mobilen Ursprungsendgeräts und der Decodierer
des Ursprungstranscodierers werden als ein Paar betrachtet, und
der Codierer des Zieltranscodierers und der Decodierer des mobilen
Zielendgeräts
werden als ein zweites Paar betrachtet), wird diese Konfiguration
Sprachcodec-„Tandem” genannt. Die
Hauptschwierigkeit einer Tandemkonfiguration ist die Verschlechterung
der Sprachqualität,
die durch die doppelte Transcodierung eingeführt wird. Diese Verschlechterung
ist üblicherweise
stärker
wahrzunehmen, wenn die Sprachcodecs mit niedrigen Übertragungsraten
arbeiten.
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Wenn
das mobile Ursprungs- und das mobile Zielendgerät denselben Typ von Codec verwenden, ist
es möglich,
die Sprachrahmen, die vom mobilen Ursprungsendgerät empfangen
werden, ohne die Notwendigkeit, die Transcodierungsfunktionen im ersten
und zweiten Transcodierer aktivieren zu müssen, an das mobile Zielendgerät zu übertragen.
Da dann nur ein Codierer- und Decodiererpaar (das heißt der Codierer
im mobilen Ursprungsendgerät und
der Decodierer im mobilen Zielendgerät) beteiligt sind, wird diese
Konfiguration tandemfreier Betrieb oder TFO (für engl. Tandem Free Operation)
genannt. In modernen Netzen, wie UMTS, ist sogar möglich, die
gesamte Tanscodiererhardware wegzulassen. Dies wird dann transcodiererfreier
Betrieb oder TrFO (für
engl. Transcoder Free Operation) anstelle des üblichen A-Kennlinien/μ-Kennlinien-Signals
genannt. Im TFO- und im TrFO-Modus
wird das codierte und komprimierte Sprachsignal über das Festnetz übertragen.
Neben der Verbesserung der Sprachqualität durch Vermeiden einer doppelten Transcodierung
spart ein TFO auch Kosten, da das komprimierte Signal weniger Bandbreite
im Festnetz benötigt,
und es wird auch Leistung eingespart, da die Transcodierung zweimal
umgangen wird. Alle notwendigen Verfahren zum Verhandeln, Herstellen und
Aufrechterhalten einer Verbindung im tandemfreien Betrieb (TFO-Verbindung)
sind für
Codectypen ohne Konfigurationsparameter (z.B. in GSM 08.82 für GSM_FR,
GSM_HR und GSM_EFR) oder für
komplexere Codectypen (z.B. die adaptive Mehrcoderate (AMR) durch
das Partnerschaftsprojekt der 3. Generation (3GPP)) standardisiert.
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In
der Technical Specification 3G TS 28.062 V.5.0.0; 3rd Generation
Partnership Project; Technical Specification Group Services & System Aspects; In-band
Tandem Free Operation (TFO) of Speech Codecs; Stage 3; Service Description;
Release 5, welche in Bezug auf die Umgehung von seriellen Transcodierungsoperationen
beispielhaft ist, werden verschiedene Aspekte des TFOs für 3GPP veranschaulicht.
Der TFO wird im 3GPP nach dem Abschluss der Rufaufbauphase an beiden
Enden einer Mobileinheit-zu-Mobileinheit-Rufkonfiguration durch so
genannte Transcodierereinheiten aktiviert und gesteuert. Das TFO-Protokoll
wird zur Gänze
in den Transcodierereinheiten verarbeitet und beendet. Aus diesem
Grund können
die Transcodierereinheiten im TFO nicht umgangen werden. Dies ist
der Hauptunterschied im Vergleich zum TrFO, welcher in 3GPP TS 23.153
definiert ist. Dafür überwachen
die Transcodierereinheiten kontinuierlich den normalen TFO und können den
TFO mit einer begrenzten Auswirkung auf die Sprachqualität beenden,
sobald es notwendig ist.
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Bevor
der TFO aktiviert wird, tauschen die Transcodierereinheiten herkömmliche 64-kbit/s-PCM-Sprachproben
aus, die gemäß einer A-Kennlinie
oder einer μ-Kennlinie
codiert sind. Die Transcodierereinheiten können durch Entwenden des niedrigstwertigen
Bits in jeder 16. Sprachprobe auch TFO-Nachrichten austauschen (siehe Anhang A
von 3GPP TS 28.062 V5.0.0 für
die Spezifikation der TFO-Nachrichtenübertragungsregeln und Klausel
6 bis 8 für
die Beschreibung der TFO-Prozeduren und -Nachrichteninhalte).
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Wenn
an beiden Enden der Mobileinheit-zu-Mobileinheit-Rufkonfiguration kompatible Sprachcodectypen
und -konfigurationen verwendet werden, aktivieren die Transcodierereinheiten
den TFO automatisch. Wenn inkompatible Sprachcodectypen und/oder
-konfigurationen an beiden Enden verwendet werden, dann liegt eine
Codec-Nichtübereinstimmungssituation
vor. Der TFO kann nicht aktiviert werden, bis die Codec-Nichtübereinstimmung gelöst ist.
Diese Fähigkeit
ist ein optionales Merkmal, das andere Netzelemente des Funkanschlussnetzes oder
RANs (für
engl. Radio Access Network) einbezieht.
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Sobald
der TFO aktiviert ist, tauschen die Transcodierereinheiten TFO-Rahmen
aus, die eine komprimierte Sprach- und Inband-Signalisierung mitführen, deren
Struktur von den GSM-TRAU-Rahmen abgeleitet wird, die in 3GPP TS
48.060 und 48.061 (siehe Klausel 5) definiert sind. Der Austausch
von TFO-Nachrichten ist noch möglich,
während
der TFO aktiv ist. In diesem Fall führt der Entwendungsprozess
zum Einbetten einer Nachricht in das Synchronisierungsmuster des
TFO-Rahmens.
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Wenn
die Transcodierereinheiten feststellen, dass die Codectypen, die
durch die beiden mobilen Endgeräte
gerade verwendet werden, kompatibel sind, treten sie sofort in einen
TFO-Modus ein. Obwohl die mobilen Endgeräte häufig einen Codectyp mit besseren
Eigenschaften (z.B. einer besseren Sprachqualität oder einer besseren Datenrate)
als der gerade verwendete Codectyp unterstützen, starten sie sehr oft
nicht mit dem optimalen Codectyp, da nur der Codectyp signalisiert
wird, der gerade in Verwendung ist. Wenn andererseits beide Funksubsysteme
stets den besten Codectyp melden würden, der durch das jeweilige
mobile Endgerät
unterstützt
wird, würde
keine Übereinstimmung
festgestellt werden, und die Kommunikation würde im Tandemmodus gestartet
werden, obwohl ein TFO-Modus möglich
gewesen wäre.
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Obwohl
bestimmte Prozeduren gewährleisten,
dass im Verlauf der Kommunikation die Kommunikationsverbindung auf
einen gemeinsamen Codectyp umgeschaltet und somit der TFO später aktiviert werden
kann, wird die Herstellung erheblich verzögert, und die Signalverzerrungen
in einem anfänglichen
Tandembetriebsmodus sind lästig.
Daher könnte
man daran denken, einen Codectyp zu melden, der zwar niedrigere
Eigenschaften aufweist, aber weit verbreitet ist, um den TFO sehr
früh herzustellen.
Da später
Nachrichten ausgetauscht werden, die eine Liste von unterstützten Codectypen
jedes Endgeräts
melden, kann im Verlauf der Verbindung der Codectyp in Verwendung
auf einen besseren Codectyp umgeschaltet werden. Die Benutzer der
mobilen Endgeräte
nehmen jedoch die Umschaltung des Codecs, während der TFO hergestellt wird,
als (Klick) Geräusch
wahr und können
irritiert werden.
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GB 2352127 beschreibt eine
Anordnung zum Aufbauen eines Rufs zwischen einem ersten und einem
zweiten Mobiltelekommunikationsnetz. Die beiden Netze umfassen jeweils
eine TFO-Vorrichtung, die so ausgelegt ist, dass sie für die Bestimmung
eines geeigneten Sprachcodecs verhandelt. Für die Verhandlung kann über eine
Nachricht des verbesserten Benutzerteils des diensteintegrierenden
Digitalnetzes oder ISUP (für
engl. ISDN oder Integrated Services Digital Network User Part) eine
Codecliste von einem Netz zum anderen gesendet werden, welche optional
zusätzlich
einen bevorzugten Codec enthalten kann. Alternativerweise können Codeclisten über TFO_REQ_L-
und TFO_ACK_L-Nachrichten ausgetauscht werden. Das Funkanschlussnetz
wird über
den bestimmten geeigneten Sprachcodec informiert.
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US 2001/0006895 beschreibt
ein Verfahren zur Herstellung eines TFOs für einen Mobileinheit-zu-Mobileinheit-
und Zelle-zu-Zelle-Anruf in einem mobilen Kommunikationssystem,
das zwei Transcodierer (TC) und zwei Basisstationssubsysteme (BSS)
umfasst und in welchem zwei Mobilstationen dieselben mehrfachen
Codierungsmodi unterstützen.
Jede BSS signalisiert ihrem zugehörigen TC in einem ersten Schritt
einen Codecmodus, der anfänglich
ausgewählt
wird, und eine Liste von Codierungsmodi, die durch ihre jeweilige
zugehö rige
Mobilstation unterstützt
werden. Jeder TC überträgt gemäß einem
zweiten Schritt diese Informationen über eine Nachricht an den anderen
TC. In einem dritten Schritt wählt
jeder TC auf der Basis der Listen von unterstützten Codierungsmodi, die jeder
Mobilstation entsprechen, und als Funktion eines gleichen Kriteriums,
z.B. eines Qualitätsoptimierungskriteriums,
einen gemeinsamen Codierungsmodus für den TFO-Modus aus.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Umgehung von zwei
oder mehr Transcodierungsoperationen, die hintereinander durchgeführt werden,
zu verbessern. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine wirksame
Protokollversionsverarbeitung zu ermöglichen. Insbesondere ist eine
Aufgabe, dafür
zu sorgen, dass die empfangende und die ferne Seite für eine sofortige
verbesserte Sprachqualität
auf der frühestmöglichen
Stufe entscheiden, in einen Transcodierungsumgehungsmodus mit einem
optimalen Codierungsformat einzutreten.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
ersten Aspekt schlägt
die Erfindung ein Verfahren zur Einleitung der Umgehung eines Paares
von Transcodierungsoperationen, die durch einen ersten Transcodierer,
der zusammen mit einem ersten Kommunikationsendgerät auf einer
lokalen Seite eines Kommunikationsnetzes angeordnet ist, und durch
einen zweiten Transcodierer, der zusammen mit einem zweiten Kommunikationsterminal
auf einer fernen Seite des Kommunikationsnetzes angeordnet ist,
hintereinander durchgeführt
werden. Das Verfahren umfasst das Empfangen von der fernen Seite
in einer ersten anfänglichen
Anforderung einer Umgehung von Transcodierungsoperationen von Informationen über ein
Codierungsformat, das auf der fernen Seite gerade in Verwendung
ist, über
Codierungsfähigkeiten
der fernen Seite und über
eine Version eines Umgehungsprotokolls, das durch die ferne Seite
unterstützt
wird, und das Senden an die ferne Seite in einer zweiten anfänglichen Anforderung
einer Umgehung von Transcodierungsoperationen von Informationen über ein
Codierungsformat, das auf der lokalen Seite gerade in Verwendung
ist, über
Codierungsfähigkeiten
der lokalen Seite und über
eine Version eines Umgehungsprotokolls, das durch die lokale Seite
unterstützt
wird, und das Einleiten einer Codierungsformat-Sofortoptimierung
nur dann, wenn die lokale Version und die ferne Version gleich sind
oder eine spezifische Version überschreiten,
um auf einer oder auf beiden Seiten eine Änderung des Codierungsformats,
das gerade in Verwendung ist, vor dem Einleiten der Umgehung der
Transcodierungsoperationen zu ermöglichen.
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US 2001/0006895 unterlässt es,
Einzelheiten über
die Auswahl der anfänglich
ausgewählten Codecmodi
und über
die genaue Zeitsteuerung der einzelnen Schritte zu beschreiben.
Außerdem
erwähnen
US 2001/0006895 , sowie
der übrige
bekannte Stand der Technik weder eine Version eines Umgehungsprotokolls
noch einen Austausch von Umgehungsprotokollversionen oder umgehungsprotokollversionsbasierte
Entscheidungsprozesse.
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Gemäß der Erfindung
kann eine Änderung des
Codierungsformats auf der Basis einer Bewertung von lokalen und
fernen Codierungsinformationen, wie des Codierungsformats, das gerade
in Verwendung ist, und der Codierungsfähigkeiten, durchgeführt werden,
bevor die Transcodierungsoperationen umgangen werden. Dies ermöglicht es,
unter Umgehung der Transcodierungsoperationen in einen Betriebsmodus
einzutreten, wobei ein Codierungsformatverwendet wird, das vom Gesichtspunkt
der Systembetreiber und -benutzer vorteilhaft ist. Die Codierungsinformationen
können
in eine anfängliche Nachricht
aufgenommen werden, die eine Umgehung der Transcodierungsoperationen
anfordert.
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Eine
Entscheidung über
die Änderung
des Codierungsformats kann auch dann erfolgen, wenn gerade kompatible
Codierungsformate auf beiden Seiten verwendet werden. Demnach können im
Falle von kompatiblen Codierungsformaten die Transcodierungsoperationen
zwar nicht automatisch umgangen werden, aber es kann entschieden
werden, ob die gegenwärtigen
Codierungsformate, auch wenn sie kompatibel sind, tatsächlich die
beste verfügbare Konfiguration
darstellen.
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Die
Informationen über
die Codierungsfähigkeiten
der fernen Seite können
verwendet werden, um ein alternatives Codierungsformat zu bestimmen, das
sowohl von der lokalen als auch der fernen Seite unterstützt wird.
Die Änderung
des Codierungsformats kann dann auf der Basis des alternativen Codierungsformats
z.B. durch Umschalten auf dieses alternative Codierungsformat durchgeführt werden.
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Die
Informationen über
die Codierungsfähigkeiten
der lokalen Seite oder der fernen Seite können die Version eines Umgehungsprotokolls
enthalten, wie beispielsweise einer TFO-Protokollversion, die durch
den lokalen oder den fernen Transcodierer unterstützt wird.
Dies ermöglicht
es zum Beispiel, mögliche
Protokollkonflikte auf einer sehr frühen Stufe zu erkennen und vor
der Umgehung der Transcodierungsoperationen zu entscheiden, ob und
wie die Konflikte gelöst
werden können.
Zusätzlich
oder als Alternative zu einer Version eines Umgehungsprotokolls
können
die Informationen über
die Codierungsfähigkeiten
der lokalen oder der fernen Seite eine Liste von Codierungsformaten
enthalten, die durch das lokale oder ferne Kommunikationsendgerät oder den lokalen
oder fernen Transcodierer unterstützt werden. Zum Beispiel kann
die Liste von Codierungsformaten bevorzugte Codierungsformate oder
alternative Codierungsformate zu dem Codierungsformat spezifizieren,
das auf einer bestimmten Seite des Kommunikationsnetzes gerade in
Verwendung sind.
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Wie
bereits erwähnt,
können
die lokalen und fernen Codierungsinformationen, die das gerade in Verwendung
befindliche Codierungsformat und die Codierungsfähigkeiten enthalten, die Basis
für eine Entscheidung
hinsichtlich einer möglichen Änderung des
Codierungsformats bilden, das gerade in Verwendung ist. Eine Änderung
des Codierungsformats kann mit der Absicht durchgeführt werden,
eine optimale Codierungskonfiguration auf der Basis von kompatiblen
Codierungsformaten auf beiden Seiten herzustellen. Wenn zum Beispiel
eine Seite oder beide Seiten gerade Schmalbandcodierungsformate verwenden,
aber beide Seiten Breitbandcodierungsformate unterstützen, kann
auf einer Seite oder auf beiden Seiten entschieden werden, vor dem
Eintreten in einen Betriebszustand, der die Transcodierungsoperationen
umgeht, auf das üblicherweise eher
vorzuziehenden Breitbandcodierungsformat umzuschalten.
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Wenn
eine Seite ihr Codierungsformat ändert,
kann sie die Gegenseite davon benachrichtigen. Solch eine Benachrichtigung
kann vor dem Eintritt in einen Betriebsmodus, der die Transcodierungsoperationen
umgeht, durchgeführt
werden.
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Das
Umgehungsprotokoll, das zum Einleiten der Umgehung der Transcodierungsoperationen
verwendet wird, kann verschiedene Zustände umfassen. Zum Beispiel
kann das Umgehungsprotokoll einen Kontaktzustand umfassen, in welchen
eingetreten werden kann, sobald klar ist, dass kompatible Codierungsformate
vorliegen, und welcher der Umgehung der Transcodierungsoperationen
vorangehen kann. Das Umgehungsprotokoll kann ferner einen Betriebszustand
umfassen, in welchem die Transcodierungsoperationen umgangen werden.
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Auf
der Basis der lokalen und fernen Codierungsinformationen, die auf
einer der beiden Seiten verfügbar
sind, kann entschieden werden, das Codierungsformat auf einer und/oder
beiden Seiten zu ändern.
Diese Entscheidung kann vor dem Umschalten in den Kontaktzustand
oder im Kontaktzustand erfolgen. Die tatsächliche Änderung des Codierungsformats
kann im Kontaktzustand durchgeführt
werden. Eine Umschaltung vom Kontaktzustand in den Betriebszustand
kann stattfinden, nachdem eine oder beide Seiten signalisiert haben,
dass das gerade in Verwendung befindliche Codierungsformat geändert wird
oder wurde. Im Falle von kompatiblen Protokollversionen kann vor
dem Eintreten in den Kontaktzustand oder im Kontaktzustand, d.h.
auf einer ziemlich frühen
Stufe des Anrufs, entschieden werden, das Umgehungsprotokoll abzubrechen
und im Tandembetrieb zu bleiben.
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Die
Informationen über
das Codierungsformat können
in Abhängigkeit
vom spezifischen Kommunikationsszenarium verschiedene Aspekte betreffen.
Sie können
zum Beispiel einen Codectyp umfassen, der auf einer spezifischen
Seite verwendet wird, um Sprachsignale in eine codierte Datendarstellung zu
codieren. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Transcodierung
von Sprachsignalen beschränkt, sondern
sie kann auf die Abwicklung der Transcodierung von codierten Signalen
ungeachtet ihres jeweiligen Inhalts angewendet werden.
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Die
Informationen über
die Codierungsfähigkeiten
einer Seite können
auf der anderen Seite verwendet werden, einen Teilsatz einer Liste
von Codierungsformaten einzusehen, die auf der fernen Seite unterstützt wird.
Die Liste von unterstützten
Codierungsformaten kann zum Beispiel eine Liste von unterstützten Codecs
oder SCL (für
engl. support codec list) enthalten. Der Teilsatz von Codierungsformaten, die
auf der fernen Seite unterstützt
werden, kann dann mit den Codierungsformaten verglichen werden,
die auf der lokalen Seite unterstützt werden. Auf der Basis dieses
Vergleichs kann eine Änderung
des Codierungsformats erfolgen, um die Umgehung der Transcodierungsoperationen
unter Verwendung des besten gemeinsamen Codierungsformats einzuleiten.
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Die
lokalen und fernen Codierungsinformationen, welche die Informationen über das
Codierungsformat, das gerade in Verwendung ist, und über Codierungsfähigkeiten
umfassen, können
auf verschiedene Art und Weise zwischen der lokalen Seite und der
fernen Seite signalisiert werden. Zum Beispiel können die Codierungsinformationen
in zweckbestimmte Nachrichten aufgenommen werden. Als ein anderes
Beispiel können
die Codierungsinformationen in eine Nachricht, welche die Einleitung
eines Umgehungsprotokolls anfordert, oder in eine Nachricht, die
solch eine Anforderung bestätigt,
aufgenommen werden.
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Falls
die Codierungsinformationen in Nachrichten aufgenommen werden, die
für zusätzliche
Signalisierungszwecke verwendet werden, können die Informationen über Codierungsfähigkeiten
in der Form eines oder mehrerer Informationsblöcke an die Nachricht angehängt werden.
Zum Beispiel kann ein erster angehängter Block die Version eines
Umgehungsprotokolls und einen Indikator enthalten, der angibt, ob
dem ersten angehängten
Block ein oder mehr weitere angehängte Blöcke folgen, die eine Liste
eines oder mehrerer Codierungsformate enthalten können, die
durch die jeweilige Seite unterstützt werden.
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Wie
bereits erwähnt,
kann das zuvor dargelegte Verfahren im Zusammenhang mit dem Aufbau eines
TFOs zwischen zwei Kommunikationsendgeräten durchgeführt werden.
Die Erfindung kann auch in ähnlichen
Szenarien praktiziert werden, die eine Reihe von zwei oder mehr
Transcodierungsoperationen einbeziehen.
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Wenn
wenigstens eines der Kommunikationsendgeräte wenigstens einen Codectyp
zum Codieren von Sprachsignalen in eine codierte Darstellung verwendet,
können
Nachrichten zwischen den beiden Transcodierern gesendet werden,
um zu bestimmen, ob die Kommunikationsendgeräte wenigstens einen Codextyp
gemein haben. Sollte dies der Fall sein, kann eine Daten verbindung
zwischen den beiden Kommunikationsendgeräten ohne die Notwendigkeit
hergestellt werden, Transcodierungsfunktionen in einen Signalpfad
zwischen den beiden Kommunikationsendgeräten einführen zu müssen. Die Nachrichten, die
zwischen den Transcodierern ausgetauscht werden, können eine
erste Nachricht umfassen, welche Informationen über das Codierungsformat, das
durch ein bestimmtes Kommunikationsendgerät gerade verwendet wird, und
ferner Informationen über
die Codierungsfähigkeiten
des jeweiligen Kommunikationsendgeräts oder Transcodierers enthält. Nach
dem Austausch der ersten Nachrichten können als Reaktion auf die ersten Nachrichten
zweite Nachrichten ausgetauscht werden. Die zweiten Nachrichten
können
bei einer Übereinstimmung
der beiden gemeldeten Codectypen oder ungeachtet solch einer Übereinstimmung
ausgetauscht werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Einleitung
eines TFOs in einem Kommunikationsnetz für eine Sprachkommunikation
zwischen einem ersten Kommunikationsendgerät und einem zweiten Kommunikationsendgerät, wobei
wenigstens eines der Endgeräte
wenigstens einen Codectyp zum Codieren von Sprachsignalen in eine
codierte Datendarstellung verwendet und wobei das Kommunikationsnetz
einen ersten Transcodierer und einen zweiten Transcodierer umfasst.
Nachrichten werden vom ersten Transcodierer zum zweiten Transcodierer
und umgekehrt gesendet, um zu bestimmen, ob beide Kommunikationsendgeräte wenigstens
einen Codectyp gemein haben, und, wenn dies der Fall ist, eine Datenverbindung
zwischen dem ersten Kommunikationsendgerät und dem zweiten Kommunikationsendgerät ohne die
Notwendigkeit herzustellen, Transcodierungsfunktionen in einen Signalpfad
zwischen dem ersten und dem zweiten Kommunikationsendgerät einführen zu
müssen.
Das Verfahren umfasst den Schritt des Austauschens zwischen den
Transcodierern von Nachrichten, welche Informationen über den
Codierertyp, der durch die Kommunikationsendgeräte gerade verwendet wird, und
ferner Informationen über
Codierungsfähig keiten
des jeweiligen Kommunikationsendgeräts enthalten, und den weiteren
Schritt des Austauschens einer weiteren Nachricht zwischen den Transcodierern
als Reaktion auf die ersten Nachrichten z.B. bei Übereinstimmung
der beiden gemeldeten Codectypen oder ungeachtet solch einer Übereinstimmung.
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Die
Informationen über
Codierungsfähigkeiten
können
eine TFO-Versionsnummer umfassen, die durch den empfangenden Transcoder
verwendet wird, um einen Teilsatz eines Aktivcodecsatzes einzusehen,
der in der spezifischen TFO-Version obligatorisch unterstützt wird.
Der Transcodierer kann diesen Teilsatz mit den Codectypen vergleichen,
die durch das verbundene Kommunikationsendgerät unterstützt werden, und es kann der
beste gemeinsame Codectyp gewählt
werden, um in den TFO einzutreten.
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Die
vorliegende Erfindung kann als Software, als Hardwarelösung oder
als eine Kombination davon implementiert werden. Demnach betrifft
die Erfindung auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodeabschnitten
zum Durchführen
der einzelnen Schritte der Erfindung, wenn das Computerprogrammprodukt
auf einer oder mehr Recheneinheiten des Kommunikationsnetzes ausgeführt wird. Eine
oder mehr der Recheneinheiten können
Teil eines Transcodierers oder ortsgleich mit einem Transcodierer
unterbracht sein. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computerlesbaren
Aufzeichnungsmedium gespeichert werden.
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Hinsichtlich
einer Hardwarelösung
betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Verarbeiten von Signalen
im Zusammenhang mit der Einleitung der Umgehung eines Paares von
Transcodierungsoperationen, die durch einen ersten Transcodierer,
der zusammen mit einem ersten Kommunikationsendgerät auf einer
lokalen Seite eines Kommunikationsnetzes angeordnet ist, und durch
einen zweiten Transcodierer, der zusammen mit einem zweiten Kommunikationsendgerät auf einer
fernen Seite des Kommunikationsnetz angeordnet ist, hintereinander
durchgeführt werden.
Die Vorrichtung umfasst eine Komponente zum Empfangen von Informationen über ein
Codierungsformat, das auf der fernen Seite gerade in Verwendung
ist, und über
Codierungsfähigkeiten
der fernen Seite, und es umfasst ferner eine Komponente zum Senden
von Informationen über
ein Codierungsformat, das auf der lokalen Seite gerade in Verwendung
ist, und über
Codierungsfähigkeiten
der lokalen Seite, um auf einer oder auf beiden Seiten vor dem Einleiten
der Umgehung der Transcodierungsoperationen eine Änderung
des Codierungsformats zu ermöglichen,
das gerade in Verwendung ist. Außerdem kann die Vorrichtung
eine Komponente zur Erzeugung der Informationen über das Codierungsformat, das
auf der lokalen Seite gerade verwendet wird, und über die
Codierungsfähigkeiten
der lokalen Seite umfassen.
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Die
Vorrichtung kann in einen Transcodierer oder in jede andere Einheit
des Kommunikationsnetzes aufgenommen werden. Wenn die Vorrichtung
in einen Transcodierer aufgenommen ist, kann der Transcodierer ferner
eine Komponente zum Bewerten von lokalen und fernen Codierungsinformationen und
zum Steuern der Änderung
des Codierungsformats umfassen. Demnach kann das Umgehungsprotokoll
durch den Transcodierer ganz oder teilweise verarbeitet werden.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Kommunikationssystem, das den zuvor
beschriebenen Transcodierer und eine getrennte Steuereinheit zum
Bewerten von lokalen und fernen Codierungsinformationen und zum
Steuern der Änderung
des Codierungsformats umfasst. Zum Beispiel kann die Steuereinheit Teil
einer Basissendeempfängerstation
(BTS für engl.
base transceiver station) oder einer Basisstationssteuerung (BSC
für engl.
base station controller) sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ein
besseres Verständnis
des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann unter
Bezugnahme auf die folgende ausführliche
Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gewonnen
werden, wobei:
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1 eine
schematische Darstellung der Funktionsinstanzen ist, die den TFO
abwickeln;
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2 eine
beispielhafte TFO-Konfiguration zwischen einem GSM-Netz und einem
3G-Netz veranschaulicht;
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3 eine
schematische Darstellung der kürzestmöglichen
TFO_REQ-Nachricht ist;
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4 eine
schematische Darstellung der kürzestmöglichen
TFO_REQ_L-Nachricht ist;
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5 eine
schematische Darstellung einer TFO_REQ-Nachricht ist, die detaillierte Codierungsinformationen
enthält;
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6a eine
Tabelle ist, welche den Inhalt eines TFO-Versionserweiterungsblocks veranschaulicht;
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6b eine
Tabelle ist, welche den Inhalt eines Codecattribut-Kopferweiterungsblocks
veranschaulicht;
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7 eine
schematische Darstellung einer TFO-Protokollzustandsmaschine mit den wichtigsten Übergängen ist;
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8 ein
beispielhaftes Flussdiagramm ist, welches den Prozess einer Codectyp-Sofortoptimierung
gemäß der Erfindung
darstellt;
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9 ein
Flussdiagramm ist, welches eine TFO-Herstellung nach der Codectyp-Sofortoptimierung
von 8 darstellt; und
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10 eine
Tabelle ist, welche einen beispielhaften TFO-Versionsverarbeitungsmechanismus
veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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In
der folgenden Beschreibung werden zum Zwecke der Erläuterung
und ohne Einschränkung spezifische
Einzelheiten, wie beispielsweise bestimmte Ausführungsformen, Signalformate
usw., dargelegt, um ein umfassendes Verständnis der vorliegenden Erfindung
zu ermöglichen.
Für einen
Fachmann ist zu erkennen, dass die vorliegende Erfindung in anderen
Ausführungsformen
praktiziert werden kann, die von diesen spezifischen Einzelheiten abweichen.
Obwohl die folgende Ausführungsform hierin
im Zusammenhang mit einer beispielhaften TFO-Konfiguration zwischen
einem GSM-Netz und einem 3G-Netz beschrieben wird, ist die vorliegende Erfindung
nicht auf solch eine Implementierung beschränkt. Sie kann in jeder Transcodierungsumgebung
verwendet werden, die eine Umgehung von zwei oder mehreren Transcodierungsoperationen
ermöglicht,
die hintereinander ausgeführt
werden. Darüber
hinaus ist für
Fachleute zu erkennen, dass die Funktionen, die im Folgenden erläutert werden,
unter Verwendung einer individuellen Hardwareschaltungsanordnung,
unter Verwendung einer Software, die in Verbindung mit einem programmierten
Prozessor oder einem Universalcomputer funktioniert, unter Verwendung
einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) und/oder
unter Verwendung eines oder mehrerer Digitalsignalprozessoren (DSPs)
implementiert werden können.
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Im
Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der technischen
Spezifikation 3G TS 28.062 V.5.0.0 beschrieben, die bereits erwähnt wurde.
Der technische Inhalt dieser Spezifikation bezüglich TFO wird hiermit durch
Bezugnahme auf genommen.
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1 gewährt einen
schematischen Überblick über die
Funktionsinstanzen eines Kommunikationssystems, die beteiligt sind,
wenn ein TFO aufzunehmen ist. Das Kommunikationssystem ist in vereinfachter
Form dargestellt und veranschaulicht einen Rufweglenkungsmechanismus
zwischen zwei drahtlosen Teilnehmereinheiten Endgerät A und
Endgerät
B. Die Teilnehmereinheiten, die in 1 dargestellt
sind, können
mobile Endgeräte
oder Endgeräte mit
festem Standort sein. In dem Beispiel, das in 1 dargestellt
ist, tauschen die Endgeräte
A und B Sprachsignale aus. Jedes Endgerät A und B ist über ein
entsprechendes Anschlussnetz A und B mit einem Transcodierer A beziehungsweise
B verbunden. Die beiden Transcodierer A und B kommunizieren über ein
Digitalnetz, das zusätzliche
Einrichtungen auf dem Pfad (IPE für engl. in path equipment) umfasst.
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Jedes
der beiden Endgeräte
A und B und jeder der beiden Transcodierer A und B umfassen einen
Decodierer und einen Codierer. In der Konfiguration, die in 1 dargestellt
ist, sind die einzelnen Sprachcodierer/decodiererpaare (Sprachcodecs)
in einem Tandembetrieb. Die Transcodierer A und B sind jedoch mit
einer Steuerlogik (TFO_Protocol) ausgestattet, die den Eintritt
in einen TFO-Modus ermöglicht.
In solch einem Betriebsmodus sind die einzelnen Transcodierer A
und B zwar noch immer im Signalpfad zwischen den Endgeräten A und
B vorhanden, aber ihre jeweiligen Transcodierungsfunktionen werden
umgangen. Wie aus 1 ersichtlich, wird das TFO-Protokoll
zur Gänze
in den Transcodierern A und B verarbeitet und beendet.
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Bevor
der FTO aktiviert wird, tauschen die Transcodierer A und B herkömmliche
PCM-Sprachproben mit 64 kbit/s aus, die über das Digitalnetz übertragen
werden, Sobald der TFO aktiviert ist, tauschen die Transcodierer
A und B TFO-Rahmen
aus, welche eine komprimierte Sprach- und Inband-Signalisierung mitführen.
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Im
Prinzip gilt das Kommunikationsszenarium, das in 1 dargestellt
ist, ungeachtet der spezifischen Rufkonfiguration, d.h. ungeachtet
des Typs von Anschlussnetz, das beteiligt ist. Im Folgenden wird
die TFO-Konfiguration zwischen einem GSM-Netz und einem 3G-Netz
als Beispiel unter Bezugnahme auf 2 ausführlicher
beschrieben. Die zugrunde liegenden Prinzipien können jedoch leicht auf TFO-Konfigurationen,
welche dieselben oder zwei verschiedene GSM-Netze umfassen, oder TFO-Konfigurationen,
welche dieselben oder zwei verschiedene 3G-Netze umfassen, angewendet
werden.
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Das
Kommunikationsszenarium, das in 2 veranschaulicht
ist, umfasst auf der GSM-Seite eine Mobilstation (MS), eine Basissendeempfängerstation
(BTS), eine Basisstationssteuerung (BSC), eine Transcodierer- und
Ratenanpassungseinheit (TRAU für
engl. transcoder and rate adaptor unit) und eine Mobilvermittlungseinrichtung
(MSC für engl.
mobile switching center). Auf der 3G-Seite sind eine Benutzereinrichtung
(UE für
engl. user equipment), ein Knoten B, eine Funknetzsteuerung (RNC für engl.
radio network control) und ein Media-Gateway (MGW) mit einem Transcodierer
(TC) und ein MSC-Server angeordnet. Das GSM-Netz und das 3G-Netz
kommunizieren über
ein Digitalnetz, das IPEs umfasst.
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Sowohl
die TRAU als auch der TC umfassen eine Schnittstelle zum Empfangen
von Informationen über
ein Codierungsformat (Codectyp), das auf der jeweiligen fernen Seite
gerade in Verwendung ist, und über
Codierungsfähigkeiten
(TFO-Protokollversion und/oder eine Liste von ausgewählten alternativ unterstützten Codectypen)
der jeweiligen fernen Seite und zum Erzeugen und Senden von Informationen über ein
Codierungsformat, das auf der jeweiligen lokalen Seite gerade in Verwendung
ist, und über
Codierungsfähigkeiten
der jeweiligen lokalen Seite. Eine Softwareroutine, die sowohl auf
einem internen Prozessor der TRAU als auch des TCs läuft, ermöglicht die
Bewertung der lokalen und fernen Codierungsinformationen und eine
Steuerung des lokal verwendeten Codierungsformats.
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Wie
bereits erwähnt,
wird das TFO-Protokoll auf der GSM-Seite zur Gänze durch die TRAU und auf
der 3G-Seite zur Gänze
durch den TC verarbeitet. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass das
GSM-Netz auf der lokalen Seite und das 3G-Netz auf der fernen Seite
angeordnet ist.
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Sobald
die lokale TRAU PCM-Sprachproben empfängt und sendet, leitet sie
die TFO-Verhandlung ein und synchronisiert IPEs vor. Die IPEs lassen dann
TFO-Nachrichten transparent passieren. Der ferne TC kann gleichzeitig
dieselbe Prozedur einleiten.
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Am
Beginn der TFO-Verhandlung sendet die lokale TRAU eine so genannte
TFO_RQ- oder TFO-Anforderungsnachricht, die ihre Systemidentifikation
(GSM) und den Sprachcodectyp, der zwischen der MS und der TRAU gerade
verwendet wird, angibt. Wenn der ferne TC den TFO unterstützt, antwortet
er durch eine so genannte TFO_ACK- oder TFO-Bestätigungsnachricht. Der ferne
TC kann gleichzeitig TFO_REQ-Nachrichten an die lokale TRAU senden
und eine TFO_ACK-Nachricht von der lokalen TRAU empfangen. Sollte
der ferne TC nicht mit einer TFO_ACK-Nachricht antworten, z.B. weil der
ferne TC den TFO nicht unterstützt
oder weil der TFO dort deaktiviert ist, bricht die TRAU das TFO-Protokoll
ab, nachdem sie mehrere TFO_REQ-Nachrichten gesendet hat, und kehrt
in ihren Normalmodus zurück.
Sie fährt
jedoch fort, zu überwachen,
ob irgendwelche TFO-Nachrichten in die PCM-Proben eingefügt sind,
die vom fernen TC empfangen werden.
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Wie
aus dem Vorhergesagten zu erkennen ist, identifiziert die TFO_REQ-Nachricht
die Quelle der Nachricht als eine TFO-fähige Vorrichtung. Die TFO_REQ
enthält,
vom Sender aus gesehen, die folgenden Parameter:
- – die Systemidentifikation
des Senders,
- – die
spezifische lokale Signatur des Senders,
- – den
Codectyp, der auf der Senderseite lokal verwendet wird,
- – möglicherweise
zusätzliche
Attribute für
den Codectyp, der auf der Senderseite lokal verwendet wird,
- – möglicherweise
zusätzlich
die TFO-Protokollversion, die auf der Senderseite unterstützt wird,
- – möglicherweise
zusätzlich
alternative Codectypen (z.B. ein kurzes Formular der Codec List
wie in TS 28.062 V.5.0.0 definiert),
- – möglicherweise
zusätzlich
eine zukünftige TFO-Erweiterung.
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Die
TFO_ACK-Nachricht, welche die Antwort auf die TFO_REQ-Nachricht ist, enthält die entsprechenden
Parameter wie TFO_REQ für
die Gegenseite. Die einzige Ausnahme ist die lokale Signatur, die in
der TFO_ACK-Nachricht durch die reflektierte Signatur, wie von der
empfangenen TFO_REQ-Nachricht
kopiert, ersetzt wird.
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Wenn
während
der TFO-Verhandlung auf der Basis von TFO_REQ- und TFO_ACK-Nachrichten eine Codec-Nichtübereinstimmung
zwischen der lokalen Seite und der fernen Seite festgestellt wird, sowie
für sporadische
Aktualisierungen von Informationen, können TFO_REQ_L- und TFO_ACK_L-Nachrichten
ausgetauscht werden.
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TFO_REQ_L-Nachrichten
enthalten die folgenden Parameter:
- – Systemidentifikation
des Senders,
- – die
spezifische lokale Signatur des Senders,
- – den
Codectyp, der auf der Senderseite lokal verwendet wird,
- – eine
lokale Codecliste von alternativen Codectypen,
- – möglicherweise
zusätzliche
Attribute für
die verwendeten und die alternativen Codectypen,
- – möglicherweise
zusätzlich
die TFO-Protokollversion,
- – möglicherweise
zusätzlich
eine zukünftige TFO-Erweiterung.
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Eine
TFO_ACK_L-Nachricht ist die Antwort auf eine TFO_REQ_L-Nachricht.
Die TFO_ACK_L-Nachricht enthält
die entsprechenden Parameter wie die TFO_REQ_L-Nachricht für die Gegenseite,
mit Ausnahme der lokalen Signatur, welche durch die reflektierte
Signatur, wie von der empfangenen TFO_REQ_L-Nachricht kopiert, ersetzt wird.
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3 und 4 stellen
die Konfiguration der kürzestmöglichen
TFO_REQ-Nachricht und die kürzestmögliche TFO_REQ_L-Nachricht
dar. Die kürzeste
TFO_REQ-Nachricht braucht 140 msec zur Übertragung, wohingegen die
kürzeste TFO_REQ_L-Nachricht
180 msec braucht.
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Die
Struktur der TFO-Nachrichten, die in 3 und 4 dargestellt
sind, folgt dem generischen Inband-Signalisierungs- oder IS-Nachrichtenprinzip.
Genauer gesagt, umfassen die Nachrichten, die in 3 und 4 dargestellt
sind, einen Kopfblock, der aus einer 20 Bits langen Sequenz besteht und
auf den ein Befehlsblock von 10 Bits folgt, der die TFO-Nachricht
als eine TFO-Anforderung identifiziert. Der dritte Block ist in
jedem Fall ein Systemidentifikationsblock, der eine Länge von
20 Bits aufweist und den Netztyp spezifiziert, von welchem die Anforderung
ausgeht (3G, GSM, ...).
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Der
vierte Block der TFO_REQ-Nachricht, die in 3 dargestellt
ist, umfasst die lokale Signatur (SIG) des Senders, den lokal verwendeten
Codectyp und einen Indikator S, welcher anzeigt, dass keine weiteren
Blöcke
folgen (S = short = kurz). Der vierte Block der kürzestmöglichen TFO_REQ_L-Nachricht,
die in 4 dargestellt ist, ist ähnlich dem vierten Block der
TFO_REQ-Nachricht, umfasst aber einen Indikator L (lang), welcher auf
eine Codecliste zeigt, die in einem fünften Block enthalten ist.
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Um
die TFO-Verhandlung zu ermöglichen, welche
die Herstellung eines TFOs (d.h. die Umgehung der Transcodierungsoperationen,
die durch die lokale TRAU und den fernen TC in 2 durchgeführt werden)
auf der Basis einer optimalen Codeckonfiguration auf beiden Seiten
erlaubt, können
ein oder mehr zusätzliche
Blöcke,
welche Codierungsinformationen enthalten, zur kürzestmöglichen TFO_REQ-Nachricht,
die in 3 dargestellt ist, hinzugefügt werden. Solch eine erweiterte TFO_REQ-Nachricht
ist in 5 dargestellt.
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Die
erweiterte TFO_REQ-Nachricht von 5 umfasst
einen fünften
Block, der TFO-Versionserweiterungsblock genannt wird und Informationen über die
Codierungsfähigkeiten
des jeweiligen Transcodierers enthält, und zusätzlich einen Selektor. Die
Informationen über
die Codierungsfähigkeiten
betreffen die TFO-Protokollversion und -teilversion (Ver.Sver),
die durch den jeweiligen Transcodierer unterstützt werden. Der Selektor (Sel)
gibt an, ob und welche zusätzlichen
Erweiterungsblöcke
folgen. Die beispielhafte TFO_REQ-Nachricht, die in 5 dargestellt
ist, umfasst einen zusätzlichen
Erweiterungsblock (sechsten Block).
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Es
ist zu erwähnen,
dass Blöcke ähnlich dem fünften und
sechsten Block der in 5 dargestellten TFO_REQ-Nachricht
an die TFO_ACK-Nachricht angehängt
werden können.
Darüber
hinaus kann ein Block ähnlich
dem fünften
Block (TFO-Versionserweiterungsblock) der TFO_REQ-Nachricht von 5 an
die TFO_REQ_L- oder die TFO_ACK_L-Nachricht angehängt werden.
Im Folgenden werden die zusätzlichen Blöcke der TFO_REQ-Nachricht
von 5 als Beispiel ausführlicher beschrieben.
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Der
TFO-Versionserweiterungsblock (fünfter Block
in 5) enthält
die TFO-Version (4 Bits) und eine TFO-Teilversion (4 Bits), die
durch den jeweiligen Transcodierer unterstützt werden. Die unterstützte TFO-Version
und die unterstützte
TFO-Teilversion sind für
die verschiedenen Codectypen bezeichnend, die für einen bestimmten Transcodierer verfügbar sind,
d.h. bezeichnend für
die Codierungsfähigkeiten
eines bestimmten Transcodierers.
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Der
TFO-Versionserweiterungsblock umfasst ferner den Selektor, welcher
verwendet wird, um die Anzahl und den Inhalt von zusätzlichen
Erweiterungsblöcken
anzugeben, die dem TFO-Versionserweiterungsblock (wenn überhaupt)
folgen. Der Selektorcode „00000" zeigt an, dass kein
weiterer Erweiterungsblock folgt. Wenn der Selektorcode „00001" ist, zeigt dies
an, dass ein bestimmter Transcodierer alternative Codectypen unterstützt, welche in
einem oder mehr weiteren Erweiterungsblöcken spezifiziert sind, die
auf den TFO-Versionserweiterungsblock
folgen. Der Selektor wird vorzugsweise nur in TFO_REQ- oder TFO_ACK-Nachichten
verwendet (d.h. nicht in TFO_REQ_L- oder TFO_ACK_L-Nachrichten verwendet),
um Informationen über
alternative Codectypen auf einer frühen Stufe des TFO-Protokolls,
d.h. bevor der TFO hergestellt wird, bereitzustellen.
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Für jeden
alternativen Codectyp, der während
einer TFO-Verhandlung
angeboten wird, kann ein Codecattribut-Kopferweiterungsblock in
die TFO_REQ-Nachricht aufgenommen werden. Wenn der spezifizierte
Codectyp zusätzliche
Attribute erfordert, dann folgt die erforderliche Anzahl von Codecattribut-Erweiterungsblöcken nach
dem Codecattribut-Kopferweiterungsblock. Der eine oder die mehreren
Erweiterungsblöcke,
die auf den TFO-Versionserweiterungsblock folgen, umfassen demnach
Informationen über
die Codierungsfähigkei ten
auf einer bestimmten Netzseite in der Form einer Liste eines oder
mehrerer (alternativ) unterstützter
Codectypen. Eine Liste von alternativen Codectypen wird beendet, wenn
die zwei EX-Bits am Ende eines bestimmten Erweiterungsblocks keine
weiteren Erweiterungsblöcke
(„00") anzeigen und der
nächste
TFO-Nachrichtenkopf folgt.
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Der
beispielhafte Inhalt des TFO-Versionserweiterungsblocks ist in der
Tabelle von 6a dargestellt, und der beispielhafte
Inhalt des Codecattribut-Kopferweiterungsblocks, welcher den Codectyp und
die Anzahl von zusätzlichen
Erweiterungsblöcken
identifiziert, kann aus der Tabelle von 6b entnommen
werden. Der Codecattribut-Kopferweiterungsblock kann den Codecattribut-Erweiterungsblöcken eines
Codectyps vorangehen, wenn dieser Codectyp zusätzliche Attribute benötigt.
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Der
TFO-Versionserweiterungsblock und alle zusätzlichen Erweiterungsblöcke, die
durch den Selektor angegeben werden, können die letzten Erweiterungsblöcke einer
TFO_REQ-, einer TFO_REQ_L-, einer TFO_ACK- oder einer TFO_ACK_L-Nachricht sein. Dies
ist vorteilhaft, um eine Kompatibilität mit älteren Protokollversionen bereitzustellen,
welche imstande sein sollten, diese Erweiterungsblöcke zu überspringen,
ohne negativ beeinflusst zu werden. Demnach kann ein hoher Grad von
Kompatibilität
zwischen verschiedenen Protokollversionen erreicht werden. Üblicherweise
umfassen (und sollten eigentlich) nur Nachrichten, die auf der Basis
von Protokollversionen erzeugt werden, die höher als eine bestimmte Version
sind, TFO-Versionserweiterungsblöcke
(umfassen). Wenn keine TFO-Versionserweiterungsblöcke in einer TFO_REQ-
oder ähnlichen
Nachricht erfasst werden, kann durch die empfangende Seite eine
Protokollversion vorausgesetzt werden, die niedriger als eine spezifische
Version ist.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf 7 bis 9 ein
beispielhaftes Codectyp-Sofortoptimierungsszenarium während der
Herstellung eines TFO-Modus für
die Netzkonfiguration beschrieben, die in 2 dargestellt
ist. Der Begriff „Sofortoptimierung" bezieht sich auf
die Tatsache, dass über eine Änderung
der Codectypen, die gerade in Verwendung sind, nicht nur im Falle
von nichtkompatiblen Codectypen (Codec-Nichtübereinstimmung) entschieden
wird, sondern auch, wenn gerade kompatible Codierungsformate auf
beiden Seiten verwendet werden. Demnach kann die Sofortoptimierung
vorteilhafterweise auf einer sehr frühen Stufe des Rufaufbaus ohne
die Notwendigkeit einer vorherigen Bewertung der Frage, ob die gegenwärtig verwendeten
Codectypen tatsächlich
kompatibel sind oder nicht, durchgeführt werden.
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7 zeigt
eine schematische Darstellung einer Zustandsmaschine bestehend aus
17 Zuständen,
die den TFO-Protokollprozess beschreiben. Die fünf Hauptzustände sind
Initialisierung, Herstellung, Kontakt, Vorbereitung und Betrieb.
Diese Zustände werden
nun für
den beispielhaften Protokollfluss, der in 8 und 9 dargestellt
ist, ausführlicher
beschrieben.
-
Hierbei
wird vorausgesetzt, dass beide Seiten zwar mit einer Schmalband-AMR
(AMR-NB) starten, aber angeben, dass auch eine Breitband-AMR (AMR-WB)
unterstützt
wird. Üblicherweise
führt solch eine
Situation zu einem sofortigen TFO-Aufbau auf der Basis einer AMR-NB.
Im vorliegenden Codectyp-Sofortoptimierungsszenarium erfolgt jedoch
kein sofortiger TFO-Aufbau in einer AMR-NB, da beide Seiten bessere
Codectypen und -konfigurationen verwenden können.
-
Der
Ausgangszustand des TFO-Protokolls ist der Not_Active- oder Nicht-aktiv-Zustand
(siehe 7 und 8). In diesem Zustand ist das TFO-Protokoll
nicht aktiv, und die TRAU und der TC arbeiten auf eine herkömmliche
Art und Weise. Der Not_Active-Zustand wird verlassen und es erfolgt
ein Über gang
zu einem Wakeup- oder Weck-Zustand, wenn ein neuer Sprachruf aufgebaut
wird oder wenn ein TFO aktiviert wird. Im Wakeup-Zustand wartet das
TFO-Protokoll, bis PCM-Sprachproben empfangen werden. Dann erfolgt
ein Übergang
zum First_Try- oder Erster-Versuch-Zustand, und es werden für eine bestimmte
Zeitspanne TFO_REQ-Nachrichten ähnlich
jenen, die in 5 dargestellt sind, zwischen
der lokalen TRAU und dem fernen TC ausgetauscht.
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Wie
aus 8 ersichtlich, umfasst jede TFO_REQ-Nachricht
eine Angabe, dass die Sendeseite gerade auf AMR-NB-Codecs (AMR,
NB-ACS) arbeitet. ACS steht für
Aktivcodecsatz, welcher im Falle von AMR dieses Codierungsformat
genauer spezifiziert. Jede TFO_REQ-Nachricht umfasst zusätzlich Codierungsinformationen über Codierungsfähigkeiten
der Sendeseite (Ver, AMR-WB). Dieses Codierungsinformationen umfassen
die Version Ver des unterstützten
TFO-Protokolls, sowie eine Angabe eines alternativ unterstützten Codierungsformats
(hier: AMR-WB).
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Nach
dem Austausch der TFO_REQ-Nachrichten können sowohl die TRAU als auch
der TC die erhaltenen Informationen über die Codierungsfähigkeiten
der jeweiligen fernen Seite verwenden, um lokal einen Teilsatz eines
ACSs einzusehen, der auf der jeweiligen fernen Seite unterstützt wird.
Dieser Teilsatz wird mit den Codectypen verglichen die auf der jeweiligen
lokalen Seite unterstützt
werden, so dass der beste gemeinsame Codectyp zum Einleiten des
TFOs gewählt
werden kann.
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Sobald
die TRAU und der TC die TFO_REQ-Nachricht von der Gegenseite empfangen
und bewertet haben, kann in einen Contact-Zustand eingetreten werden,
da im vorliegenden Fall die Codecs übereinstimmen und die ACSs
kompatibel sind. In Fällen,
in welchen die Codecs nicht übereinstimmen
und/oder die ACSs nicht kompatibel sind, wird in einen Mismatch- oder Nichtübereinstimmungszustand
(falls unterstützt) eingetreten.
Während
einer Codec-Nichtübereinstimmungslösungsroutine
tauschen die TRAU und der TC dann ihre vollständigen Codefähigkeiten
(unterstützte
Codecliste, mit dem vollen Bereich von Parametern für diese
Codecs) durch Senden von TFO_REQ_L-Nachrichten oder so genannten
Con_Req-Rahmen aus.
Diese werden durch TFO_ACK_L-Nachrichten oder so genannte Con_Ack-Rahmen
bestätigt.
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Im
Contact-Zustand müssen TFO_ACK-Nachrichten
gesendet werden, um die Transparenz der Verbindung zur Gegenseite
zu überprüfen. Es
ist offensichtlich, dass nach dem Austausch von TFO_REQ- und/oder
TFO_ACK-Nachrichten eine bevorzugte TFO-Konfiguration (AMR-WB) möglich ist,
wenn der Codectyp auf der lokalen und auf der fernen Seite geändert wird.
In dieser Situation bleibt das TFO-Protokoll im Contact-Zustand
und führt
eine Codectyp-Sofortoptimierung durch, d.h. leitet eine Änderung
der Codierungsformate ein, die durch die lokale und die ferne Seite
gerade verwendet werden.
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Im
Allgemeinen wird jedes Mal eine Codectyp-Sofortoptimierungsroutine
eingeleitet, wenn beide Seiten eine spezifische TFO-Version angeben (z.B.
beide Seiten eine TFO-Version angeben, die größer als oder gleich 5.3 ist,
siehe 10) und gleichzeitig die verfügbaren Informationen über alternative
Codectypen angeben, dass eine Änderung des
lokalen und/oder des fernen Codectyps zu einer TFO-Konfiguration
mit einem höheren
Prioritätsstufe führt. Wann
immer neue Informationen über
alternative Codectypen verfügbar
werden, werden die Bedingungen für
die zuvor dargelegte Codectyp-Sofortoptimierung neu bewertet. Ein
mögliches
TFO-Entscheidungsschema
für die
Codectyp-Optimierung wird in 3GPP TS 28.062 V.5.0.0 beschrieben
und hiermit durch Bezugnahme aufgenommen. Obwohl sich dieses Entscheidungsschema
auf eine Codectyp-Optimierung auf einer späteren Stufe des TFO-Protokolls
bezieht, kann es auch in Mechanismen für eine Codectyp-Sofortoptimierung
angewendet werden.
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Im
vorliegenden Fall gibt der TFO-Entscheidungsmechanismus an, dass
in dem Szenarium, das in 8 dargestellt ist, eine Änderung
des Codectyps auf AMR-WB auf beiden Seiten vorzuziehen ist, d.h.
zu einer optimalen TFO-Konfiguration führt. Sowohl die lokale TRAU
als auch der ferne TC melden die optimale AMR-WB-Konfiguration,
um eine Änderung
auf AMR-WB auf den jeweiligen Luftschnittstellen einzuleiten. Sobald
jede Seite auf AMR-WB umgeschaltet hat, wird die Gegenseite davon
mit einer geeigneten TFO_ACK-Nachricht unterrichtet, die das gegenwärtig verwendeten
Codierungsformat (AMR-WB) und (wieder) die jeweilige TFO-Protokollversion
meldet.
-
Sobald
die TFO_ACK, die angibt, dass das Codierungsformat der Gegenseite
auf AMR-WB umgeändert
wurde, wissen die TRAU und der TC, dass die optimale TFO-Konfiguration
erreicht wurde und die Codectyp-Sofortoptimierung abgeschlossen
ist. Da ein AMR-WB-Codectyp ausgewählt wurde, senden die TRAU
und der TC Ratensteuerungsbefehle abwärts an ihre BTS beziehungsweise
seinen RNC, um den Aufwärtsverbindungs-Codecmodus für einen sicheren
TFO-Aufbau auf den TFO-Aufbaumodus runterzusteuern. Außerdem wird
eine weitere TFO_ACK-Nachricht an die Gegenseite gesendet, und das
TFO-Protokoll geht
in den Wait_RC-Zustand über,
wie in 7 und 8 dargestellt. Diesen Wait_RC-Zustand
gibt es nur, wenn der lokal verwendete Codectyp ein AMR- oder ein
AMR-WB-Codec ist.
Für alle
anderen Codectypen wird nicht in diesen Zustand eingetreten, und
alle Übergänge erfolgen
direkt in den Konnect- oder Verbinden-Zustand, wodurch der Wait_RC-Zustand übersprungen
wird (siehe 7).
-
Im
Wait_RC-Zustand wartet das TFO-Protokoll auf die Bestätigung von
der BTS beziehungsweise vom RNC, dass der Ratensteuerungsbefehl
empfangen und ausgeführt
wurde. Dann sendet der TC eine so genannte TFO_TRANS-Nachricht,
um die IPEs zu umgehen, und beginnt, TFO-Rahmen zu senden, und das
TFO-Protokoll geht in einen Konnect-Zustand über.
-
Im
Konnect-Zustand werden die TFO-Rahmen und möglicherweise eingebettete TFO-Nachrichten
solange gesendet, solange korrekte TFO-Nachrichten empfangen werden.
Der erste empfangene TFO-Rahmen bewirkt den Übergang vom Konnect-Zustand
in den Operation- oder Betriebszustand.
-
Im
Betriebszustand, dem Hauptzustand des TFO-Protokolls, werden TFO-Rahmen
gesendet und empfangen. Demnach ist die TFO-Verbindung voll in Betrieb.
Wie aus 9 ersichtlich, können weitere Codectyp-Optimierungsbefehle
Con_Req und Con_Ack im Betriebszustand gesendet werden, wenn der
TFO hergestellt ist.
-
Wie
bereits erläutert,
ist es das Ziel der Codectyp-Sofortoptimierung, den Codectyp auf
der lokalen und/oder der fernen Seite umzuschalten (wenn dies zu
einer bevorzugten TFO-Optimierung führt), während das TFO-Protokoll im
Contact-Zustand ist, d.h. auf einer sehr frühen Stufe des TFO-Protokolls. Die erforderlichen
Informationen, um zu entscheiden, ob eine Codectyp-Sofortoptimierung
durchgeführt werden
soll, sind in den TFO_REQ- und TFO_ACK-Nachrichten enthalten, welche
den TFO-Versionserweiterungsblock und (optional oder obligatorisch)
zusätzliche
Erweiterungsblöcke
umfassen, welche ausgewählte
alternativ unterstützte Codierungsformate
spezifizieren. Wenn eine bevorzugte TFO-Konfiguration durch Ändern des lokalen und/oder
des fernen Codectyps möglich
wird, bleiben beide Seiten im Contact-Zustand, solange die Codectyp-Sofortoptimierung
durchgeführt
wird, d.h. bis die lokale und/oder die ferne Seite den Codectyp
geändert
haben. Nach dem Umschalten geht das TFO-Protokoll weiter, wie üblich.
-
Eine
Codectyp-Sofortoptimierung unter Verwendung von Informationen über Codierungsfähigkeiten
in der Form von TFO-Protokollversionen
ermöglicht
eine wirksame Verarbeitung der TFO-Version. Vorzugsweise wird eine
Codectyp-Sofortop timierung nur in der TFO-Protokollversion 5 oder
höher wirksam.
Wenn entweder die lokale oder die ferne Seite eine niedrigere TFO-Protokollversion
verwendet, wird keine Codectyp-Sofortoptimierung verwendet. Infolgedessen
ist das Protokoll mit älteren
Versionen kompatibel, die keine Codectyp-Sofortoptimierung umfassen.
Eine Umschaltung auf einen anderen Codectyp ist unter Verwendung
der normalen Codectyp-Optimierungsroutinen, die für den zuvor
beschriebenen Mismatch- und Operation-Zustand definiert wurden,
trotzdem möglich.
-
Der
Austausch der TFO-Protokollversion hat weitere Vorteile. Zum Beispiel
kann die Verwendung von spezifischen Merkmalen und/oder Codierungsformaten
mit spezifischen Versionen des TFO-Protokolls verbunden werden.
Infolgedessen weiß bei Empfang
einer TFO_REQ/TFO_ACK-Nachricht mit einer spezifischen Versionsnummer
die Empfangsseite, welche Merkmale und/oder Codierungsformate verwendet
werden können.
-
Im
vorliegenden Szenarium ist die niedrigste definierte TFO-Protokollversionsnummer
0.0. Sie steht für
alle TFO-Protokollversionen
vor 5.5. Alle Nummern zwischen 0.0 und 5.3 können für eine zukünftige Verwendung reserviert
werden. Wenn die lokale und die ferne Versionsnummer sich unterscheiden,
hat die niedrigere Versionsnummer den Vorrang und wird auf beide
Seiten angewendet. Die Tabelle von 10 gewährt einen Überblick über einen
beispielhaften TFO-Versionsverarbeitungsmechanismus.
-
Zum
Beispiel kann die Kenntnis der Protokollversionsnummer verwendet
werden, um über
das Codierungsformat zum Transportieren der so genannten „TFO-Konfigurationsparameter" zu entscheiden.
Wenn nach einer erfolgreichen TFO-Verhandlung das Protokoll im Operation-Zustand
ist, können
entweder alte oder neue (so genannte „generische") Konfigurationsrahmen
verwendet werden, da beide Seiten die TFO-Version der Gegenseite
kennen und flexibel entscheiden können, wie sie irgendwelche
anschließenden Änderungen
des Codierungsformats verarbeiten sollen. Ein mögliches Szenarium für die Verarbeitung
von Konfigurationsrahmen ist in der rechten Spalte der Tabelle veranschaulicht,
die in 10 dargestellt ist.
-
Zum
Beispiel können
die folgenden Konstellationen verarbeitet werden:
- a)
V4.x <-> V4.x: alte Konfigurationsrahmen
oder das TFO_REQ_L- und TFO_ACK_L-Protokoll verwenden.
- b) V4.x <-> V5.x: alte Konfigurationsrahmen
oder das TFO_REQ_L- und TFO_ACK_L-Protokoll verwenden.
- c) V5.x <-> V5.x: neue Konfigurationsrahmen oder
das TFO_REQ_L- und TFO_ACK_L-Protokoll verwenden.
-
Außerdem ermöglicht der
Austausch der Protokollversionsnummer auch ausgeklügeltere
Entscheidungen im TFO-Entscheidungsblock von 8. Zum Beispiel
kann eine Entscheidung „No TFO
at all" (überhaupt
kein TFO) aus der Tatsache resultieren, dass die TFO-Versionsnummern
oder andere Konfigurationsparameter offenbaren, dass das gegenwärtige Rufszenarium
für einen
TFO nicht günstig
ist. In der TFO-Protokollversion
4.x.y werden TFO-Konfigurationsparameter als so genannte „alte Konfigurationsparameter" in einer sehr spezifischen und
irgendwie etwas zerstreuten Form innerhalb von Sprach- und Nichtsprachrahmen
ausgetauscht. Demgemäß erfordert
die Implementierung einen gewissen Aufwand. Mit dem frühen Austausch
der TFO-Protokollversionsnummer ist es nun möglich, dass ein Transcodierer
der Version 5 den TFO-Versuch eines Transcodierers der Version 4
ablehnt und demnach ein Potenzial für eine Kosteneinsparung hat.
-
Wie
aus dem Vorhergesagten zu erkennen ist, führt der Austausch von Informationen über die Codierungsfähigkeiten
zu einem schnelleren TFO-Aufbau, was ein optimales Codierungsformat wie
AMR-WB betrifft. Außerdem
gewährleisten
Erweiterungsblöcke,
die zum Signalisieren der Codierungsfähigkeiten verwendet werden,
dass die TFO-Nachrichten für
weitere Erweiterungen besser vorbereitet sind. Die zuvor beschriebene
TFO-Versionsverhandlung ermöglicht
es, auf einer frühen
Stufe des TFO-Protokolls flexibel zu entscheiden, ob ein TFO-Aufbau
wünschenswert
ist oder nicht.
-
Obwohl
Ausführungsformen
des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in den
beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht und in der zuvor erfolgten
ausführlichen
Beschreibung dargelegt wurden, versteht es sich von selbst, dass die
Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist,
sondern zahlreiche Neuanordnungen, Modifikationen und Ersetzungen
möglich sind,
ohne sich vom Rahmen der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen dargelegt
und definiert, zu entfernen.