ES2302690T3 - Metodo para mejorar la calidad del habla para llamadas de voip (voz sobre ip). - Google Patents
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Abstract
Método para mejorar la calidad del habla para una llamada en una red móvil de Voz sobre IP VoIP, estando dicho método caracterizado por los pasos de: - enviar un primer mensaje del tipo de establecimiento de llamada de la estación móvil MS de origen a una central de conmutación móvil MSC, incluyendo dicho mensaje de establecimiento de llamada un parámetro de capacidad portadora; - llevar a cabo un análisis del número al que se llama por parte de la MSC para determinar una puerta de VoIP para el encaminamiento de la llamada; - determinar por parte de la MSC si se desea para la llamada Funcionamiento Sin Tándem TFO; - enviar un segundo mensaje del tipo de establecimiento de llamada de la MSC a la puerta de VoIP determinada, incluyendo dicho segundo mensaje del tipo de establecimiento de llamada un campo de capacidad portadora mapeado sobre un campo de información de servicio de usuario y que está dividido en un campo preferido y un campo por defecto, estableciendo la MSC el campo preferido e insertando la MSC un tipo de codec utilizado por la MS de origen cuando se desea TFO, y estableciendo la MSC el campo por defecto cuando no se desea TFO; - determinar en la puerta de VoIP si se utiliza o no se utiliza TFO; - enviar un mensaje de respuesta de la puerta De VoIP a la MSC indicando si se utiliza TFO; - pedir por parte de la MSC los recursos de radio requeridos al Controlador de Estaciones Base BSC que sirve a la MS de origen, incluyendo dicho BSC una Unidad Transcodificadora y Adaptadora de Velocidad TRAU que transcodifica una señal de habla codificada desde la MS de origen si no se utiliza TFO; - notificar al BSC si se utiliza TFO; completando el establecimiento de llamada; - transmitir la señal de habla codificada de la MS de origen al BSC; - si no se utiliza TFO, transcodificar la señal de habla codificada desde la MS de origen en la TRAU antes de enviar la señal del BSC a la MSC, siendo dicha señal de habla transcodificada transmitida a la puerta de VoIP, donde la señal es reunida en paquetes; y - si se utiliza TFO, dar un rodeo a la TRAU y enviar la señal de habla codificada del BSC a la MSC sin transcodificar, siendo dicha señal de habla codificada transmitida a la puerta de VoIP, donde la señal es reunida en paquetes.
Description
Método para mejorar la calidad del habla para
llamadas de VoIP (voz sobre IP).
La presente invención se refiere a un método
para mejorar la calidad del habla para llamadas de VoIP (voz sobre
IP).
Ésta es una propuesta de cómo la calidad del
habla puede ser mejorada para llamadas de VoIP móviles. Es un
problema perfectamente conocido el de que el habla puede verse
degradada para las llamadas móviles cuando en el camino de voz se
llevan a cabo demasiadas codificaciones/decodificaciones del
habla.
Hay estándares para móviles para superar esto
para las llamadas de MS a MS (MS = estación móvil), lo que recibe
el nombre de Funcionamiento Sin Tándem (TFO). El sistema Celular
Digital Personal (PDC) japonés usa señalización en la Parte de
Aplicación Móvil (MAP) fuera de banda, lo cual recibe el nombre de
comunicación por codec. En el Sistema Global de Comunicaciones
Móviles (GSM) hay un estándar emergente, que es el TS 04.53,
mientras que no está previsto un TFO para Servicio Avanzado de
Telefonía Móvil Digital (D-AMPS).
Estos estándares de TFO fueron desarrollados
para llamadas de MS a MS, y no abordan de manera óptima el TFO sobre
IP.
La solución que aquí se describe tiene las
siguientes ventajas principales:
- \bullet
- Mejorada calidad del habla para las llamadas de VoIP móviles en comparación con las llamadas móviles ordinarias
- \bullet
- Las incidencias son locales, afectando solamente al lado MS - IP de una llamada MS - IP - MS
- \bullet
- La implementación usa señalización según estándar Nº 7 fuera de banda (un estándar en el sistema de Señalización del CCITT) (CCITT = Comité Consultivo Internacional Telegráfico y Telefónico) y presenta pequeñas incidencias en la Central de Conmutación Móvil (MSC) y en el Subsistema de Estaciones Base (BSS)
- \bullet
- Puede usarse con todos los codecs de voz móvil existentes siempre que los mismos sean soportados por la red IP a la cual está conectada la puerta
- \bullet
- Evita el uso de transceptores en el Subsistema de Estaciones Base
- \bullet
- No hay necesidad de codificación del habla ni del uso de Procesadores de Señalización Digital (DSP) en la puerta de VoIP
En caso de llamadas de MS a MS en una red móvil
sin TFO, la señal de habla es codificada dentro de la primera
estación móvil para transmisión por la interfaz de aire, y es
transcodificada dentro de la primera Unidad Transcodificadora y
Adaptadora de Velocidad (TRAU). Las muestras de Modulación por
Impulsos Codificados (PCM) son entonces transportadas dentro de la
parte fija de la red a la segunda TRAU usando enlaces de tráfico de
64 kbits/seg. La segunda TRAU codifica por segunda vez la señal de
habla para la transmisión por la segunda interfaz de aire. Los dos
codecs de la conexión están en "Funcionamiento en Tándem".
Este Funcionamiento en Tándem tiene varias
desventajas:
- \bullet
- La codificación/decodificación extra degrada más de lo necesario la calidad del habla
- \bullet
- Los enlaces entre las TRAUs requieren 64 kb/seg., mientras que serían suficientes 16 u 8 kb/seg.
- \bullet
- La innecesaria codificación/decodificación dentro de las TRAUs asigna potencia del Procesador de Señalización Digital (DSP)
El Instituto Europeo de Normalización de las
Telecomunicaciones (ETSI) está trabajando en un estándar para TFO,
que es el TS 04.53. Este estándar define las señales en banda entre
TRAUs de tal manera que el TFO afecta solamente a las TRAUs y las
mismas son por consiguiente plenamente compatibles con los equipos
existentes.
En la Fig. 1 se ilustra de manera esquemática el
principio del Funcionamiento Sin Tándem (TFO), y a continuación se
da una breve descripción de este principio.
El TFO en el GSM está definido como un protocolo
de señalización en banda entre dos transceptores iguales. El
mismo
- \bullet
- Verifica el camino para un posible TFO
- \bullet
- Establece la conexión de TFO
- \bullet
- Garantiza un rápido procedimiento de reanudación
- \bullet
- Soporta la resolución de un mal emparejamiento de codec
El estándar define tanto los Cuadros TFO (habla)
como los mensajes TFO. Los Cuadros TFO afectan solamente a las
TRAUs.
Para Codificación del Habla a media tasa (HR) el
ancho de banda requerido es de 8 kbits/seg. usando el Bit Menos
Significante (LSB) de cada muestra de PCM, y para Codificación del
Habla a Tasa Completa (FR) y Codificación del Habla a Tasa Completa
Mejorada (EFR) es de 16 kbits/seg., usando los dos LSB de cada
muestra de PCM.
La calidad del habla es especialmente
preocupante para una puerta basada en una Central de Conmutación
Móvil (MSC). Esto es debido al número de
codificaciones/decodificaciones que pueden producirse para llamadas
móviles basadas en IP.
Para llamadas móviles normales tenemos los dos
escenarios siguientes (usando el GSM como ejemplo):
- MS -> PSTN:
- GSM 06.10 - G.711
- MS -> MS:
- GSM 06.10 - G.711 - GSM 06.10
Cuando el IP es parte de un ramal de llamada,
puede suceder lo siguiente cuando se usa GSM 06.10 como codec de
audio de IP:
- MS -> IP -> PSTN:
- GSM 06.10 - G.711 - GSM 06.10 - G.711
- MS -> IP -> MS:
- GSM 06.10 - G.711 - GSM 06.10 - G.711 - GSM 06.10
Cada codificación/decodificación deteriora la
calidad del habla. Para llamadas de MS a MS podemos oír la calidad
que obtenemos con dos codificaciones. La adición de una
codificación, como en el caso de una llamada MS ->
IP -> MS probablemente reducirá la calidad del habla a un nivel inaceptable. Una manera de evitar esto es la de elegir el G.711 como codec de IP, pero entonces no se logra una reducción del ancho de banda, que debería ser uno de los principales objetivos que se persiguen con el uso del IP.
IP -> MS probablemente reducirá la calidad del habla a un nivel inaceptable. Una manera de evitar esto es la de elegir el G.711 como codec de IP, pero entonces no se logra una reducción del ancho de banda, que debería ser uno de los principales objetivos que se persiguen con el uso del IP.
El documento US 5.608.779 "Method for
communications between mobile units using single and multiple
switching center configurations" se refiere a los sistemas de
comunicación que detectan llamadas de móvil a móvil. Cuando se
determina que una llamada es de móvil a móvil, el sistema ordena a
los transceptores que operen en modo transparente para permitir el
paso de la voz digital comprimida como voz digital comprimida
rellenada con bits.
Un objeto principal de la presente invención es
el de mejorar la calidad del habla para llamadas de VoIP móviles a
base de reducir al mínimo la codificación/decodificación para con
ello evitar el deterioro de la calidad del habla.
Otro objeto de la presente invención es el de
reducir también el ancho de banda, especialmente cuando se usa
IP.
Otro objeto de la presente invención es el de
adaptar la correspondiente puerta (GW) para estar en armonía con
esta optimización.
Los objetivos anteriormente expuestos se
alcanzan mediante un método como el indicado en el preámbulo, que
según la presente invención está caracterizado por las
características que se indican en las reivindicaciones
acompañantes.
En otras palabras, la presente invención sugiere
ya sea poner a la TRAU en un modo transparente, o bien hacer que le
sea dado un rodeo a la TRAU en una llamada móvil de voz sobre IP si
es aceptada por la puerta de VoIP.
Adicionales características y ventajas de la
presente invención quedarán de manifiesto no tan sólo a la luz de
las reivindicaciones acompañantes, sino también a la luz de la
siguiente descripción tomada en conjunción con los dibujos
acompañantes.
La Fig. 1 es un diagrama esquemático que ilustra
el principio del Funcionamiento Sin Tándem (TFO).
La Fig. 2 es un diagrama que ilustra las
secuencias de señalización para TFO sobre IP.
La Fig. 1 es un dibujo esquemático que ilustra
el principio del Funcionamiento Sin Tándem, y este principio ya ha
sido expuesto en las páginas anteriores.
La Fig. 2 ilustra esquemáticamente las
secuencias de señalización para TFO sobre IP, ilustrando estas
secuencias de señalización una de varias realizaciones donde se ha
implementado la idea general de la presente invención.
A continuación se da una descripción más
detallada de cómo puede ser implementada esta realización.
La idea básica de la presente invención es la de
que no se hace decodificación en la TRAU. La TRAU puede ser puesta
en modo transparente, o bien simplemente se le da un rodeo.
La MS codifica el habla en Codificación del
Habla a Media Tasa (HR), Codificación del Habla a Tasa Completa
(FR) o Codificación del Habla a Tasa Completa Mejorada (EFR), y las
muestras de habla son transmitidas directamente a la red IP, donde
son reunidas en paquetes de Protocolo de Transferencia en Tiempo
Real (RTP)/Protocolo de Datagramas de Usuario (UDP). Para HR se usa
el bit LSB en PCM, y para FR y EFR se usan los dos bits LSB.
La GW de VoIP tiene que llevar a cabo cierta
Ocultación de Errores. Ésta es de todas maneras una función normal
de una puerta de VoIP.
Preferiblemente esto puede manejarse mediante
señalización según estándar Nº 7 usando parámetros estándar,
posiblemente usando campos de reserva.
En el lado DTAP/BSSMAP se usa el campo de la BC
(Capacidad Portadora), que es leído por la Central de Conmutación
Móvil (MSC) y mapeado de forma transparente al campo de la
Información de Servicio de Usuario (USI) en la ISUP hacia la Puerta
de VoIP. La BC contiene dos campos para negociación durante el
establecimiento de llamada. Si la GW no soporta la BC preferida, se
aplica la prevista por defecto.
El campo preferido podría contener "se desea
TFO", y el campo por defecto podría contener "sin TFO". En
BC podrían aplicarse dos bits de reserva en octeto 3a.
La compuerta de VoIP debe tener la decisión
final sobre qué codec usar, puesto que debe conectar los correctos
cuadros TRAU cuando está activo el TFO.
Para una llamada saliente usando TFO, podríamos
tener el escenario siguiente:
- 1.
- El usuario marca el prefijo del número de destino para indicar que desea que la llamada sea encaminada por una red IP.
- 2.
- Tras los análisis del número b, la MSC modifica la BC en ESTABLECIMIENTO. La BC contiene dos campos de BC, siendo uno el de reanudación y uno el de la preferida. La BC preferida está codificada con "se desea TFO" y tipo de codec.
- 3.
- La MSC transfiere los campos de BC modificada al campo de USI en el IAM saliente hacia la puerta de VoIP. La puerta decide ahora si se aplica o no se aplica TFO y lee el tipo de codec. La respuesta es transferida de regreso a la MSC en el mensaje ACM.
- 4.
- La MSC usa PETICIÓN DE ASIGNACIÓN para pedir los recursos de radio deseados al BSC. La información que requiera TFO podría ser codificada en campos como los de Tipo de Canal, Marca de Clase u otros.
- 5.
- Si el TFO puede ser soportado por el BSC, esto es confirmado de regreso a la MSC en ASIGNACIÓN CONSUMADA. El BSC pone a la TRAU en modo transparente o en modo bypasado. El método aquí elegido es de relevancia solamente local (BSC).
- 6.
- La MSC continúa con el establecimiento de llamada con los relevantes mensajes DTAP.
- 7.
- Si el TFO no fue aceptado por la puerta de VoIP, la llamada es manejada como una llamada "sin TFO".
Nota:
- \bullet
- En este escenario el tipo de codec es decidido por la puerta en caso de TFO
- \bullet
- La reanudación desde TFO durante el habla no se considera necesaria en una implementación básica.
Para las llamadas en TFO entrantes es de
aplicación un escenario inverso. En caso de que el TFO no sea
soportado por el BSC, o de que la MS no soporte al codec IP
entrante, la puerta de VoIP debe soportar el retorno al habla
G.711.
- ACM
- Mensaje de Dirección Completa
- BSC
- Centro de Conmutación Base
- BC
- Capacidad Portadora
- BSS
- Subsistema de Estaciones Base
- D-AMPS
- Servicio Avanzado de Telefonía Móvil Digital
- DSP
- Procesador de Señalización Digital
- DTAP
- Parte de Aplicación de Transferencia Directa
- ETSI
- El Instituto Europeo de Normalización de las Telecomunicaciones
- EFR
- Codificación del Habla a Tasa Completa Mejorada
- FR
- Codificación del Habla a Tasa Completa
- GSM
- Sistema Global de Comunicaciones Móviles
- GW
- Puerta
- HR
- Codificación del Habla a Media Tasa
- IAM
- Mensaje de Dirección Inicial
- IP
- Protocolo de Internet
- ISUP
- Parte de Usuario de ISDN
- LSB
- Bit Menos Significante
- MAP
- Parte de Aplicación Móvil
- MS
- Estación Móvil
- MSC
- Central de Conmutación Móvil
- PCM
- Modulación por Impulsos Codificados
- PDC
- Celular Digital Personal
- PSTN
- Red Telefónica Conmutada Pública
- RTP
- Protocolo de Transferencia en Tiempo Real
- SPE
- Eq. de Codificación del Habla
- SPD
- Eq. de Decodificación del Habla
- TFO
- Funcionamiento Sin Tándem
- TRAU
- Unidad Transcodificadora y Adaptadora de Velocidad
- UDP
- Protocolo de Datagramas de Usuario
- USI
- Información de Servicio de Usuario
- VoIP
- Voz sobre IP
- ITU
- (Unión Internacional de Telecomunicaciones, de Ginebra, Suiza) llamada anteriormente CCITT (Comité Consultivo Internacional Telegráfico y Telefónico) es una organización internacional fundida en 1865 y con sede central en Ginebra, que establece las normas para comunicaciones.
Claims (3)
1. Método para mejorar la calidad del habla
para una llamada en una red móvil de Voz sobre IP VoIP, estando
dicho método caracterizado por los pasos de:
- enviar un primer mensaje del tipo de
establecimiento de llamada de la estación móvil MS de origen a una
central de conmutación móvil MSC, incluyendo dicho mensaje de
establecimiento de llamada un parámetro de capacidad portadora;
- llevar a cabo un análisis del número al que se
llama por parte de la MSC para determinar una puerta de VoIP para
el encaminamiento de la llamada;
- determinar por parte de la MSC si se desea
para la llamada Funcionamiento Sin Tándem TFO;
- enviar un segundo mensaje del tipo de
establecimiento de llamada de la MSC a la puerta de VoIP
determinada, incluyendo dicho segundo mensaje del tipo de
establecimiento de llamada un campo de capacidad portadora mapeado
sobre un campo de información de servicio de usuario y que está
dividido en un campo preferido y un campo por defecto,
estableciendo la MSC el campo preferido e insertando la MSC un tipo
de codec utilizado por la MS de origen cuando se desea TFO, y
estableciendo la MSC el campo por defecto cuando no se desea
TFO;
- determinar en la puerta de VoIP si se utiliza
o no se utiliza TFO;
- enviar un mensaje de respuesta de la puerta De
VoIP a la MSC indicando si se utiliza TFO;
- pedir por parte de la MSC los recursos de
radio requeridos al Controlador de Estaciones Base BSC que sirve a
la MS de origen, incluyendo dicho BSC una Unidad Transcodificadora y
Adaptadora de Velocidad TRAU que transcodifica una señal de habla
codificada desde la MS de origen si no se utiliza TFO;
- notificar al BSC si se utiliza TFO;
completando el establecimiento de llamada;
- transmitir la señal de habla codificada de la
MS de origen al BSC;
- si no se utiliza TFO, transcodificar la señal
de habla codificada desde la MS de origen en la TRAU antes de
enviar la señal del BSC a la MSC, siendo dicha señal de habla
transcodificada transmitida a la puerta de VoIP, donde la señal es
reunida en paquetes; y
- si se utiliza TFO, dar un rodeo a la TRAU y
enviar la señal de habla codificada del BSC a la MSC sin
transcodificar, siendo dicha señal de habla codificada transmitida
a la puerta de VoIP, donde la señal es reunida en paquetes.
2. El método de la reivindicación 1,
donde
- el paso de transmitir la señal de habla
codificada de la MS de origen al BSC incluye la operación de
codificar la señal de habla en la MS en Codificación del Habla a
Media Tasa HR, Codificación del Habla a Tasa Completa FR o
Codificación del Habla a Tasa Completa Mejorada EFR, y donde
- la señal de habla codificada es reunida en la
puerta de VoIP en paquetes de Protocolo de Transferencia en Tiempo
Real RTP/Protocolo de Datagramas de Usuario UDP.
3. El método de la reivindicación 2, que
comprende adicionalmente los pasos de:
- llevar a cabo ocultación de errores en la
puerta de VoIP utilizando campos de reserva en parámetros de mensaje
SS7 del Sistema de Señalización 7.
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NO19991169 | 1999-03-10 |
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