MXPA00002292A - Metodo y aparato que comprende un dispositivo de sincronizacion para empaquetar al menos dos corrientes de datos - Google Patents

Abstract

Existen señales de4 voz provenientes de al menos dos fuentes de voz que son fuentes de voz que son multiplexadas por un multiplexor de Capa de Adaptación ATM 2 (AAL2 MUX) en la misma conexión ATM después de haber sido procesadas por un dispositivo de empaquetado de tal manera que el AAL2 MUX recibe paquetes AAL2 ensamblados de periodicidad adecuada. Si las señales de datos de voz deben de ser comprimidas, el dispositivo de empaquetado comprende un codificador de un codec de voz adecuado, por ejemplo ADPCM, GSM,D-CELP O BIEN CS-ACELP. Los codificadores de voz pueden también incluir dispositivos para remoción de silencio. El dispositivo de empaquetado comprende además un empaquetador, ya sea separada del codificador de voz, o bien parte deél.Los paquetes provenientes del dispositivo de empaquetado son sincronizados para ocurrir de manera virtualmente simultáeamente. De esta forma, los paquetes liberados del dispositivo de empaquetado llegan casi simultáneamente al AAL2 MUX, con el resultado que una célula ATM puedas ser llenada con paquetes AAL mucho antes del vencimiento del temporizador Timer-CU de AAL MUX.

Description

MÉTODO Y APARATO QUE COMPRENDE UN DISPOSITIVO DE SINCRONIZACIÓN PARA EMPAQUETAR AL MENOS DOS CORRIENTES DE DATOS CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere generalmente al empaquetado de corrientes de datos. Más particularmente, esta invención se refiere al empaquetado de señales de voz y al transporte de las señales de voz empaquetadas mediante el empleo del Asynchronous Transfer Mode (ATM) (Modo de Transferencia Asincrónico) después de haber multiplexado las señales de voz empaquetadas provenientes de varias fuentes en la misma célula ATM. DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA La voz o información de voz en redes de telecomunicación existentes, como por ejemplo la Public S itched Telephone Network (PSTN) (Red Telefónica Conmutada Pública) y Integrated Services Digital Network (ISDN) (Red Digital de Servicios Integrados) , es transportada normalmente como muestras codificadas en PCM. De conformidad con ITU-T G.711, PCM representa Pulse Code Modulation (Modulación de Código de Impulsos) de frecuencias de voz y significa que el segmento de tiempo básico es de 8 bitios cada 125 µs, provocando canales de 64 kbit/s. Por consiguiente, PSTN y ISDN son redes conmutadas en circuito de 64 kbit/s. El circuito representa un conjunto de recursos de transmisión físicos, por ejemplo lineas, y centrales, que proporcionan una transferencia en dos sentidos de señales de mensaje desde una fuente hasta un destino en un sistema de telecomunicación, barios equipos son multiplexados en el tiempo en un enlace mediante la unión de varios segmentos de tiempo en un cuadro que se repite otra vez con cierta frecuencia. Un circuito empleará siempre el mismo segmento de tiempo en el cuadro durante todo el transcurso de la sesión. Cuando se transportan las muestran codificadas con PCM en una red ATM, es decir, una red de conmutación de paquetes en vez de una red de datos conmutados en circuito, una forma para que la red ATM logre esto es imitar un circuito virtual. La emulación se lleva a cabo mediante un Circuit Emulation Service (CES) (Servicio de Anulación de Circuito) de conformidad con lo especificado en la Especificación de Interoperabilidad de Servicio de Emulación de Circuito de Foro ATM Versión 2.0, que comprende una Capa 1 de Adaptación ATM (AALl) que adapta circuitos de velocidades de bitios constantes a un transporte de célula ATM. El transporte de un circuito de 64 kbits/s empleando AALl puede llevarse a cabo básicamente de dos maneras. Una manera es llenar totalmente la carga de la célula ATM, es decir, el campo de información, generalmente de 47 octetos (48 octetos para el campo de información - 1 octeto para el encabezado de AALl) con muestras PCM, lo que resulta en un retardo de empaquetado de ATM de 47* 125 µs, es decir 5875 ms . El gasto adicional del encabezado de células ATM de 5 octetos y el encabezado de paquete AALl de 1 octeto corresponde aproximadamente al 13 por ciento de la velocidad de bitios nominal de 64 kbit/s. La otra forma es llenar solamente parcialmente la carga de célula ATM con muestras PCM antes de enviarla, y por consiguiente reducir el retardo de formación de paquetes de células ATM, pero pagando el precio mediante un gasto incrementando. Por ejemplo, llenando solamente la célula hasta un sexto, es decir, aproximadamente 8 muestras PCM, el retardo puede ser reducido a aproximadamente 1 ms . Es importante mantener el retardo lo más bajo posible para todas las partes de la red, puesto que el retardo en combinación con el eco puede degradar de manera importante la calidad percibida de la voz. Señales de voz pueden también ser llevadas en otros formatos de codificación que el formato PCM antes mencionado. Estos formatos de codificación son una parte de un codee de voz y puede ser de conformidad con, por ejemplo, la norma Global System for Mobile Telecommunication (GSM) (Sistema Global para Telecomunicación Móvil) , la norma Adaptive Differential PCM (ADPCM) (PCM Diferencial Adaptable) , la norma Low Delay Code Excited Linear Prediction (LD-CELP) (Predicción Lineal Excitada de Código de Retardo Corto) o bien norma Conjúgate Structure Algebraic Code Excited Linear Prediction (CS-ACELP) (Predicción Lineal Excitada de Código Algebraico de Estructura de Conjugado) . Una propiedad común para todos estos codees de voz es que comprimen las señales de voz de conformidad con un algoritmo de compresión de tal manera que produzcan información de voz codificada, es decir, paquetes o cuadros, con una velocidad de bitios resultante que es menor que la PCM común de 64 kbit/s basada en esquemas de codificación. El resultado es por consiguiente que, cuando se emplea AALl, el retardo de formación de paquetes ATM y/o gasto (si se emplean células parcialmente llenadas) se incrementa aproximadamente por un factor igual al grado de compresión. Por ejemplo, una señal de voz codificada CS-ACELP de 8 kbit/s resultaría en un retardo de formación de paquete de ATM de hasta 47 ms. Esto deberla ser compensado por el llenado parcial de la célula, pero con el mismo factor de escala de 8 para el gasto de ancho de banda resultante. Además, algunos codees de voz basados en GSM y CS-ACELP ya tienen un retardo de algoritmo inherente que es relativamente grande que debe también agregarse en una perspectiva total de la red. Los codees de voz diferentes producen paquetes en varias velocidades y tamaños que no son conmensurables con la longitud de la carga útil de ATM, lo que resulta en relleno o bien problemas de segmentación. Con estos codificadores de voz es también posible remover por filtración periodos de silencio de voz y reducir o bien detener la emisión de datos de voz durante estos períodos de silencio (se conoce a continuación como remoción de silencio) . La remoción de silencio resulta en una velocidad de bitios variable que no es adecuada para un dispositivo de transporte de velocidad de bitios constante como por ejemplo CES basado en AALl. Una nueva capa de adaptación ATM (AAL) para el propósito de transportar datos en paquetes de baja velocidad de bitios, como por ejemplo voz en paquete, y cuya información es crítica en tiempo real y de velocidad y longitud variables, se encuentra en proceso de estandarización. Esta nueva AAL se conoce como AAL de tipo 2 (AAL2) , de conformidad con lo especificado en ITU-T Borrador 1.363.2, B-ISDN, ATM Adaptation Layer Type 2 Specification (Especificación de Capa de Adaptación ATM de Tipo 2), Seoul, Febrero de 1997. La AAL2 está diseñada para proporcionar soporte para aplicaciones que requieren de retardo corto con una eficiencia de ancho de banda razonable y tamaños de paquetes variables . La AAL2 es también asincrónica. En AAL2, señales de voz provenientes de varias fuentes son multiplexadas en la misma conexión ATM. Esto se lleva a cabo mediante la encapsulación de datos de usuario en paquetes AAL2 que son multiplexados empleando la función de multiplexor AAL2 (AAL2 MUX) inherente en la Subcapa de Parte Común de AAL2, en una conexión ATM. Se proporciona un reparto reducido a través de la inclusión de un temporizador de Uso Combinado (Temporizador_CU) en la AAL2 lo que garantiza un tiempo de retención máximo de datos de usuario, o bien paquetes AAL2, antes de la transmisión de la célula que lleva ATM. El retardo de formación de paquete máximo introducido por AAL2 ATM es básicamente igual al valor de Temporizador_CU. La penalidad a pagar es el gasto en cuanto a ancho de banda si una célula ATM no está totalmente llena al efectuarse la transmisión. En un escenario típico empleando AAL2, existen n fuentes de voz que son multiplexadas por un AAL2 MUX en la misma conexión ATM después de haber sido procesadas por un codificador con un algoritmo adecuado de codificación de voz. Cada codificador de voz puede estar combinado con un dispositivo de formación de paquetes de tal manera que el AAL2 MUX reciba paquetes de periodicidad adecuada. Los codificadores de voz pueden también incluir dispositivos para remover silencios. Por consiguiente, después del procesamiento, el AAL2 MUX recibe paquetes que tienen una longitud variable p y/o velocidad de paquete f. Un valor apropiado típico para Ttemporizador_cu es 1 ms, lo que se basa en cálculos y simulaciones. Generalmente, temorizador_cu es mucho menos que la periodicidad de paquete t (= 1/f) para la mayoría de los codificadores, también cuando se combinan con procedimientos de formación de paquetes similares a los propuestos por ITU-TG.764, Protocolos de Formación de Paquetes de Voz o bien FRF.ll, Convenio de Implementación de Relevo de Voz en Cuadro, FR Forum. El resultado es que existe una probabilidad baja de incluir varios paquetes a partir de fuentes diferentes de voz en la misma célula ATM cuando el número de fuentes es pequeña, por ejemplo, menor que 20. La parte restante de la célula ATM que no está llena de paquete al vencimiento del Temporizador_CU, se rellena después. Sin embargo, en pocas fuentes, el gasto de relleno resultante destruye en gran medida la ventaja de haber empleado codificadores, con o sin remoción de silencio. Una situación en la cual esto puede ser un problema es cuando se lleva a cabo un enlaza iento PBX. PBX representa Prívate Branch Exchange (Central Privada) y es esencialmente un sistema de central telefónica en las instalaciones que proporciona servicio a varios teléfonos dentro de un edificio. Se observará por consiguiente que existe la necesidad de un dispositivo y sistema relacionado así como de un método para transportar de manera más eficiente datos en paquetes a partir de varias fuentes en un medio de transporte orientado hacia paquetes y particularmente cuando existen solamente pocas fuentes . COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Esta invención se incorpora en un método de conformidad con las reivindicaciones 1 a 6, un aparato relacionado de conformidad con las reivindicaciones 7 a 17 y un sistema relacionado de conformidad con las reivindicaciones 18 a 25. De conformidad con la invención existen un aparato y un método correspondientes para formar paquetes en al menos dos corrientes de datos, que comprenden al menos dos dispositivos de formación de paquetes, cada dispositivo de formación de paquete produce primero paquetes a partir de dicha corriente de datos respectiva y una unidad de sincronización para coordinar en dispositivo de formación de paquetes con el objeto de producir dichos primeros paquetes de manera sustancialmente sincrónica. De preferencia, la unidad de sincronización comprende un dispositivo para recibir solicitudes de permiso para formar paquetes a partir del dispositivo de formación de paquete respectivo, dispositivo para transmitir el permiso para formar paquetes al dispositivo de formación de paquetes respectivo, y una unidad de sincronización para transmitir dicho permiso para formar paquetes al dispositivo respectivo de formación de paquetes para coordinar dicho dispositivo de formación de paquetes respectivo para liberar de manera sustancialmente sincrónica dichos primeros paquetes con otro dispositivo de formación de paquetes que está ya liberando los primeros paquetes. Los dispositivos de formación de paquetes que producen de manera virtualmente simultánea los primeros paquetes pueden formar un grupo de sincronización. La unidad de sincronización puede comprender un dispositivo para formar grupos de sincronización, cada giupo de sincronización comprenden entre uno y un número predeterminado de dispositivos de formación de paquetes. El número de dispositivos de formación de paquete que pertenece a un grupo de sincronización depende del formato de codificación elegido y de la eficiencia que el diseñador desea impartir al sistema. El dispositivo de formación de paquetes puede comprender ya sea: solamente un dispositivo de formación de paquetes para formar paquetes a partir de la corriente de datos respectiva en primeros paquetes. Dispositivo de codificación para codificar la corriente de datos respectiva en bloques de datos de conformidad con un formato de codificación predeterminado, por ejemplo, ADPCM o bien LD-CELP, y un formador de paquetes para producir primeros paquetes a partir de los bloques de datos; o bien un formador de paquetes para producir bloques de datos a partir de la corriente de datos respectiva y dispositivo de codificación para codificar los bloques de datos en primeros paquetes de conformidad con un formato de codificación predeterminado, por ejemplo, GSM o CS-ACELP. El formador de paquetes puede por consiguiente ser una parte integral de un esquema específico de codificación de voz.

El dispositivo de formación de paquetes puede comprender además un dispositivo para remover silencio. El suministro de la remoción de silencio es bien conocida en la técnica. De conformidad con la invención existe además un sistema para formar paquetes en al menos dos corrientes de datos, que comprende al menos dos fuentes que producen las corrientes respectivas de datos, y el aparato para el formar paquetes a partir de dichas al menos dos corrientes de datos, que comprende al menos dos dispositivos de formación de paquetes, cada dispositivo de formación de paquetes produce primeros paquetes a partir de dicha corriente de datos respectivos, y una unidad de sincronización para coordinar el dispositivo de formación de paquetes con el objeto de producir de manera sustancialmente sincrónica dichos primeros paquetes, dicho sistema comprende además un medio de transporte orientado a paquetes y un dispositivo de multiplexión para multiplexar los primeros paquetes resultantes en segundos paquetes respectivos en el medio de transporte orientado hacia paquetes. Las corrientes de datos comprenden de preferencia información de audio y/o video digitalizadas. El medio de transporte orientado hacia paquetes puede ser un medio de transporte de conformidad con ATM, los segundos paquetes son entonces células ATM, y el dispositivo de multiplexión es AAL2 MUX para producir paquetes AAL2 a partir de primeros paquetes respectivos y multiplexando los paquetes AAL2 en los segundos paquetes. De preferencia, el número predeterminado de dispositivos de formación de paquetes que pertenecen a un grupo de sincronización es determinado por el número de paquetes AAL2 que caben en las células ATM respectivas. Conforme se encuadra el tamaño de carga útil de la célula ATM, existe la posibilidad que el número de paquetes AAL2 que caben en la carga útil de la célula ATM ya no sea un número entero. En estos casos, existen dos posibilidades para el resto de la carga útil de la célula ATM. La primera posibilidad es rellenar la célula con información ficticia. La segunda posibilidad es emplear una segmentación AAL2, es decir, segmentar el último paquete AAL2 en dos células ATM. Tanto el relleno como la segmentación son funciones bien conocidas por parte de las personas con experiencia en la materia. El número predeterminado de dispositivos de formación de paquetes que pertenecen a un grupo de sincronización puede por consiguiente estirarse sobre las que una célula ATM. El número es determina principalmente por el tamaño de paquete AAL2 en comparación con la carga útil de paquete ATM y qué tan eficiente se desea que sea el sistema. Por consiguiente, de conformidad con una modalidad preferida de la invención, existen señales de voz provenientes de al menos dos fuentes de voz multiplexadas por un multiplexor de capa de adaptación ATM 2 (AAL2 MUX) en la misma conexión ATM después de haber sido procesada por un dispositivo de formación de paquetes de tal manera que el AAL2 MUX reciba paquetes AAL2 ensamblados con una periodicidad adecuada. Si se deben de comprimir las señales de datos de voz, el dispositivo de formación de paquetes comprende un codificador de un codee de voz adecuada, por ejemplo, ADPCM, GSM, LD-CELP o bien CS-ACELP. Los codificadores de voz pueden también incluir dispositivos para remoción de silencio. El dispositivo de formación de paquetes comprende además un formador de paquetes, ya sea separada del codificador de voz, o bien como parte del mismo. Las liberaciones de paquetes provenientes de los dispositivos de formación de paquetes se sincronizan para ocurrir virtualmente simultáneamente. De esta forma, los paquetes liberados del dispositivo de formación de paquetes llegan casi simultáneamente ante AAL2 MUX, con el resultado que una señal ATM puede ser llenada con paquetes AAL2 mucho antes del vencimiento del Temporizador_CU del AAL2 MUX. De conformidad con otra modalidad de la invención, el medio de transporte orientado hacia paquetes puede ser un Relevo de Cuadro o bien IP. La invención puede también ser parte de un sistema que ofrece Relevo de Voz en Cuadro o bien Voz en IP. Una ventaja de la invención es que es posible llenar de manera eficiente los segundos paquetes, por ejemplo, células ATM, con datos provenientes de pocas fuentes antes del transporte de los segundos paquetes en el medio de transporte orientado hacia paquetes. Como resultado, es posible mantener el retardo de formación de paquetes a un nivel bajo, pero proporcionando un alto nivel de uso/eficiencia de ancho de banda . El uso actual de AAL2 para transportar la voz en paquetes es optimizado para aplicaciones móviles en donde el número típico de fuentes multiplexadas en una conexión ATM única se encuentra dentro de un rango de unos pocos cientos . AAL2 a atraído mucha atención para emplearse también en el caso de enlazamiento PBX. Sin embargo, el número de fuentes de voz, como por ejemplo 50 o menos, para enlazamiento PBX es significativamente menor que para una aplicación de enlazamiento móvil, lo que hace el uso de AAL2 menos óptimo. Sin embargo, con el uso de la solución propuesta, el problema actual de pocas fuentes puede ser superado y AAL2 puede comprobar ser tan útil para enlazamiento PBX que para enlazamiento móvil. Obsérvese que el enlazamiento de PNX es solamente un ejemplo de donde pocas fuentes pueden estar presentes. Otro ejemplo podría ser una red de acceso residencial basada en ATM empleada para llevar tráfico telefónico. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un diagrama de bloques que representa un sistema que comprende un dispositivo de sincronización adecuado para practicar la modalidad preferida de la invención; la figura 2 es un diagrama de bloques que representa un dispositivo de formación en paquetes formados en grupos de sincronización; la figura 3 es un diagrama que representa la temporización de la producción de paquetes de conformidad con la modalidad preferida de la invención; las figuras 4a, 4b y 4c muestran diagramas de bloques que representan donde se recibe la señal de sincronización de paquetes en los diferentes tipos de dispositivos de formación de paquetes. La figura 5 muestra una comparación entre el resultado de un cálculo de la eficiencia en función del número de fuentes donde se llevan a cabo una liberación sincronizada y no sincronizada de los codificadores de voz, la figura 6 muestra un diagrama de bloques de la unidad de sincronización y del dispositivo de formación en paquetes de conformidad con una modalidad preferida de la invención; la figura 7 es un diagrama de flujo de conformidad con una modalidad preferida de la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES La figura 1 es un diagrama de bloques que muestra un dispositivo de sincronización 30 adecuado para practicar la modalidad preferida de la invención. El dispositivo de sincronización 30 comprende una unidad de sincronización 32 para sincronizar la actividad de una pluralidad de dispositivos de formación de paquetes 20 para generar paquetes que tienen una longitud p a un ritmo f. La sincronización se logra mediante el uso de un bus de sincronización 34 para transmitir señales de sincronización 36 en paquetes entre la unidad de sincronización 32 y el dispositivo de formación de paquetes 20. Cada dispositivo de formación de paquetes 20 se encuentra conectado a una fuente respectiva 10 y recibe ingreso de datos de ahí. El ingreso de datos puede ser, por ejemplo, señales de voz o bien señales de video. Las señales de voz son de preferencia una corriente de muestras codificadas según PCM de 8 bitios. Las señales de video pueden ser video de baja velocidad de bitios de conformidad con la especificación 11.261' o bien 11.263 de ITU-T. Cada dispositivo de formación de paquetes 20 se encuentra conectado a un multiplexor 50 para multiplexar los paquetes producidos a partir del dispositivo de formación de paquetes 20 en un medio de transferencia orientado hacia paquetes 60. Antes de la producción de paquetes, el dispositivo de formación de paquetes 20 transmite una petición de activación 40 hacia la unida de sincronización 32. La unidad de sincronización 32 transmitirá después una señal de sincronización de paquetes 36 a través del bus de sincronización 34 hacia el dispositivo de formación de paquetes 20 para activarlo en sincronía con otros dispositivos de formación de paquetes ya activados 20 o bien como un primer miembro de un nuevo grupo de sincronización 2. El término grupo 2 de sincronización voluntaria se describirá más adelante. De conformidad con una modalidad preferida el medio de transferencia orientado hacia paquetes es una red de conmutación ATM y el multiplexor es un multiplexor AAL2 50 que comprende un Temporizador_CU 51 para garantizar un tiempo de retención máximo de los paquetes AAL2 antes de la transmisión de la célula que lleva ATM. La figura 2 es un diagrama de bloques que representa siete dispositivos de formación de paquetes 20 formados en grupos de sincronización A, B, C por la unidad de sincronización 32. Suponiendo que deberían existir tres dispositivds de formación de paquetes 20 por grupo de sincronización, el grupo A está lleno y los grupos B y C tienen cada uno espacio para un dispositivo de formación de paquetes 20 adicional. Los grupos de sincronización están distribuidos en el tiempo para evitar estallidos de células ATM. La figura 3 es un diagrama que representa la temporización de la liberación sincrónica de paquetes 3 de conformidad con la modalidad preferida de la invención. Las fuentes 10 proporcionan independientemente entre ellas una corriente x, y, z de muestras PCM a una velocidad de 64kbits/s, es decir, 8 bits cada 125 micros. Cuando la corriente x, y, z demuestra PCM es ingresada al dispositivo de formación de paquetes 20, el dispositivo de formación de paquetes 20 solicita una señal de activación 36 a partir de la unidad de sincronización 32 en el sentido que puede empezar a generar paquetes 3. La unidad de sincronización 32 revisa si existen otros medios de formación de paquetes 20 que ya estén generando paquetes 3. Un número predeterminado de dispositivos de formación de paquetes 20 que generan paquetes 3 en sincronía se conoce como grupo de sincronización 2. Cada dispositivo de paquetes 20 es asignado a un grupo de sincronización 2 ya existente o bien es asignado a un grupo de sincronización 2 recién formado por la unidad de sincronización 32. Asta que el dispositivo de formación de paquetes 20 haya recibido una señal de sincronización de paquetes 36, no puede generara paquetes 3. Por consiguiente, hasta la activación, existirán algunas muestras PCM que pueden estar perdidas. El dispositivo de formación de paquetes 20 producirá paquetes 3 cada t ms, donde t ms es mucho mayor que 125 micros. Los paquetes 3 son después procesados por un AAL2 MUX 50 que adapta los paquetes 3 de tal manera que se ajusten en una célula ATM 4. La célula ATM 4 comprende un encabezado 5 y un número predeterminado de paquetes AAL2 61. E número redeterminad de paquetes AAL2 61 que caben en una célula ATM 4 depende del tamaño de los paquetes 3 generados por el dispositivo de formación de paquetes 20. Puesto que el número de paquetes AAL2 3 que caben dentro de una célula ATM 4 depende del tamaño de los paquetes 3 generados por el dispositivo de formación de paquetes 20, el tamaño de los grupos de sincronización 2 depende también del tamaño de los paquetes 3. El hecho que los dispositivos de formación de paquetes 20 estén sustancialmente sincronizados significa que están coordinados para liberara paquetes de tal manera que células ATM estén llenadas en la forma más óptima antes del vencimiento del Temporizador_CU del AAL2 MUX. Por ejemplo, puesto que la velocidad de muestra es 8 kHz para voz codificada de PCM ordinaria, la liberación de paquetes AAL2 no puede hacerse de manera exactamente simultanea si no que debe de presentar una cierta separación por un múltiple de aproximadamente 4 micros, lo que corresponde al tiempo de llegada de octeto para las muestras PCM en un enlace de dos Mbits/s para muestras pertenecientes a canales de voz diferentes. Esto funciona puesto que el intervalo de muestra de 125 micros es mucho menor que la periodicidad resultante de paquetes de voz t, que se ofrece en milisegundos, y puesto que la periodicidad de paquetes de voz es significativamente mayor que el valor de Temporizador_CU 51. Las figuras 4a, 4b y Ac muestran diagramas de bloques donde las señales de sincronización de paquetes 36 es recibida por los diferentes tipos de dispositivos de formación de paquetes . La clave se encuentra en la temporización cuando se crean los bloques empleados como entrada por ejemplo a los codificadores CS-ACEL, o bien cuando se crean los bloques a partir de, como por ejemplo, un codificador ADPCM, es decir, la sincronización de las muestras PCM/bloques de bitios.

Básicamente existen dos tipos diferentes de codificadores: un tipo que produce inherentemente paquetes, por ejemplo, codificadores CS-ACELP y GSM; y los demás que producen bloques de bitios con una velocidad de 8 kHz, por ejemplo, ADPCM y evidentemente codificadores PCM. La figura 4 muestra una voz codificada por PCM en paquetes; entrada: muestras de PCM de 8 bitios, velocidad de muestreo 8 kHz; salida: paquetes de una longitud p, velocidad de paquetes de f. La figura 4 muestra un voz codificada por ADPCM en paquetes; entrada: muestras PCM de 8 bitios, velocidad de muestreo 8 kHz producción: paquetes de longitud t, velocidad de paquete de f . La figura 4c muestra una voz codificada por CS-ACELP empaquetes; entrada: muestras de PCM de 8 bitios, velocidad de muestreo 8 kHz; salida: longitud de paquetes de 10 octetos, velocidad de paquetes de 100Hz. En el caso de voz no comprimida (figura 4a), el dispositivo de formación de paquetes 20 comprende solamente un formador de paquetes 21, que recibe después señales de sincronización de paquetes 36 a partir del dispositivo de sincronización 32. El dispositivo de formación de paquetes 21, por ejemplo, de conformidad con ITU-T g. 764, recibe muestras de PCM de 8 bitios a una velocidad de muestra de 8 kHz y envía paquetes de una longitud p a una velocidad f. Por consiguiente, la voz codificada por PCM en paquetes es enviada a partir del dispositivo de formación de paquetes 20. Una alternativa a ITU-T g.764 seria similar al método de formación de paquetes descrito en la FRF.ll, que en sustancia se basa en los mismos principios subyacentes que G.764. Sin embargo se podría manejar otra alternativa de conformidad con la recomendación ITU-T I.TRU K que está preparando actualmente ITU-T para, entre otras cosas ofrecer métodos para formar corrientes de datos de voz en paquetes dentro de la Subcapa de Convergencia Especifica de Servicio de AAL2 (AAL2 SSCS) . En el caso de una voz comprimida de conformidad con las normas de ADPCM (figura 4), el dispositivo de formación en paquetes 20, comprende un formador de Paquetes 21 que recibe señales de sincronización de paquetes 36 a partir del dispositivo de sincronización 32, y un codificador 22 para un codificador ADPCM 22, un formador de paquetes 21 tiene que ser agregado después del codificador con el objeto de producir paquetes de voz que tienen una longitud adecuada p y una velocidad adecuada f puesto que el codificador ADPCM envía bloques de bitios de 5, 4, 3 o 2 bitios a una velocidad de muestras de 8 kHz. Esto puede llevarse a cabo de conformidad con ITU-T, G.764, FRF.ll o bien I.TRUNK. Por consiguiente, una voz codificada por ADPCM en paquetes es enviada a partir del dispositivo de formación de paquetes 20. Una alternativa podría ser un codificador LD-CELP que produce bloques de bitios de 10 bitios, con una velocidad de bitios de 1.6 kHz. Puesto que estos esos bloques de bitios son demasiado cortos para ser formados en paquetes en un paquete AAL2, y un formador de paquetes 21 se agrega después del codificador de LD-CELP. La misma estructura de medios de formación de paquetes para obtener voz empaquetada según ADPCM o LD-CELP podría emplearse para empaquetar voz codificada según PCM. Esto se logra en la medida en que el codificador 22 es un codificador nulo como bien conocida la técnica, o bien comprende medios para remoción de silencio, lo que es bien conocido en la técnica. En el caso de una voz comprimida de conformidad por ejemplo con las normas CS-ACELP (figura 4c), el dispositivo de formación de paquetes 20, un codificador CS-ACELP de conformidad con ITU-T G.729. Un codificador CS-ACELP comprende un formador de paquetes 21, que recibe después las señales de sincronización de paquetes 36 a partir del dispositivo de sincronización 32 y un codificador 22. EL formador de paquetes 21 del codificador CS-ACELP 20 recibe muestras de PCM de 8 bitios a la velocidad de muestra de 8 kHz y produce bloques de 80 octetos a una velocidad de bloques de 100 Hz que son ingresados al codificador 22. El codificador 22 produce después paquetes de una longitud de 10 octetos y con una velocidad de paquete de 100 Hz. De conformidad con lo explicado, es esencial sincronizar la liberación de paquetes a partir de los dispositivos de formación de paquetes que pertenecen ala mismo grupo de sincronización de tal manera que ocurran de manera virtualmente simultanea. De esta forma, los pocos paquetes AAL2 requeridos para llenar la célula ATM llegan al mismo tiempo en el multiplexor AAL2. Como se puede observar arriba, un tamaño de carga útil de paquete AAL2 puede ser 10 octetos cuando se emplea CS-ACELP. Con un gasto de AAL2 de 3 octetos, el gasto es la información de control de protocolo de subcapa de parte común (CPS PCI), una célula ATM puede contener 47/13 igual aproximadamente 3-4 paquetes AAL2. Por consiguiente, es suficiente sincronizado liberación de los paquetes a partir de 3-4 codificadores de voz con el objeto de llenar la célula ATM y lograr virtualmente la eficiencia máxima. Por ejemplo, si tres paquetes AAL2 se emplean para llenar una célula ATM, la parte no llenada restante del paquete ATM es rellenada. Por otra parte, si se emplean cuatro paquetes AAL2 para llenar una célula ATM, un paquete AAL2 es segmentado y colocado en una célula ATM subsecuente. Por consiguiente, es la ¡ función de la unidad de sincronización 32 lograr el llenado más óptimo de las células ATM mediante la combinación de la sincronización del dispositivo de formación de paquetes 20 de conformidad con la invención con la segmentación y el rellenado, lo que se conoce bien en la técnica. Lo que se debe considerar como el llenado más óptimo de las células ATM es decidido por el diseñador del sistema, y puede depender del ancho de banda disponible, de la longitud exacta del paquete, del número típico de fuentes, etc. La figura 65 muestra el resultado de un cálculo de la eficiencia en función del número de fuentes donde se lleva a cabo una liberación no sincronizada y una liberación sincronizada de los codificadores de voz. La longitud de paquetes de voz es de 10 octetos, la periodicidad de paquete es de 10 ms y el ancho de banda nominal por fuente es de 8 kbitios/s. La curva a muestra el uso sin sincronización, la curva b muestra la utilización con paquetes AA2 sincronizados, y la curva c muestra el uso ideal (8 kbitios(2); 64 kbitios/s). La curva b se debe al echo que los paquetes AAL2 están segmentados en dos células ATM si un número entero de paquetes AAL2 no cabe totalmente dentro de una célula ATM particular. En este ejemplo, se emplean las características de CS-ACELP por lo que un racimo de tres paquetes AAL2 completos caben en la carga útil de la célula ATM. SI cuatro paquetes AAL2 se emplean para llenar una célula ATM, un paquete AAL2 es segmentado y el resto colocado en una célula ATM subsecuente. La figura 6 muestra un diagrama de bloques del dispositivo de sincronización 30 de conformidad con una modalidad preferida déla invención. Por consiguiente, la unidad de sincronización 32 comprende una memoria 31, un procesador 33 y un dispositivo para transportar información entre la memoria 31 y el procesador 33 para implementar el algoritmo de sincronización de conformidad con lo ilustrado a continuación en la figura 7. El dispositivo de formación de paquetes comprende una memoria 24, un procesador 25, y un dispositivo 26 para transportar información entre la memoria 24 y el procesador 25 para implementar la formación de paquetes de datos. Un bus 34 transfiere 'peticiones para permiso para formar paquetes, permiso y regreso de permiso entre los procesadores 26, 33 de la unidad de sincronización 32 y varios dispositivos de formación de paquetes 20 respectivamente a través del dispositivo de comunicación 23, 37. El propósito de las señal de petición 40 es avisar a la unidad de sincronización 32 del inicio de un dispositivo de formación de paquetes 20 que está listo para transmitir paquetes de voz. Una inicialización se lleva a cavo cuando un dispositivo de formación de paquetes 20 está a punto de emplearse para un canal de voz activo, ya sea cuando se establece un canal de voz o bien cuando un canal de voz ya se encuentra establecido como por ejemplo, cuando se emplean técnicas de silencio, pero al principio de un arranque de platica, es decir, después de un periodo de silencio. Informará también a la unidad de sincronización 32 cuando un dispositivo de formación de paquetes 20 se vuelve inactivo, es decir, no en uso para un canal de voz o bien al principio de un periodo de silencio. El bus de sincronización de paquetes 34 se emplea para transmitir información de sincronización de paquetes 34 se emplea par transmitir información de sincronización de paquetes a partir de la unidad de sincronización 32 a todos los dispositivos de formación de paquete 20. La sincronización de paquetes consiste de información en la cual un bloque particular de muestras será iniciado para ensamblarse como ingreso a un codificador 22 o bien cuando un bloque de bitios que proviene como salida de un codificador 22 será iniciado para ser empaquetado en un formador de paquetes 21. Una información de sincronización de paquetes requiere solamente de su transmisión en un dispositivo particular de formación de paquetes 20 durante el intervalo activo 20 del dispositivo de formación de paquetes, a amenos que se requiera de una resincronización, por ejemplo, después de un periodo de silencio. Un intervalo activo es el intervalo durante el cual el dispositivo de formación de paquetes 20 se emplea para formar paquetes/codificar un canal de voz activo, por ejemplo, durante un arranque de platica, sí se emplea remoción de silencio, o bien durante el periodo total de la conexión. La unidad de sincronización 32 determina, con base en conocimiento sobre formadores de paquetes activos 21, cómo sincronizar el formador de paquetes activo 21. Todos los formadores de paquetes 21 sincronizados pertenecen al mismo grupo de sincronización. El número de formadores de paquetes 21 a colocar en un grupo de sincronización se determina por medio del número de paquetes AAL2 61 que caben en una célula ATM 4. El relleno debe ser minimizado o bien removido totalmente mediante el relleno completo de la célula ATM por medio de segmentación. Sin embargo, si todos los formadores de paquetes 21 liberan simultáneamente sus paquetes, el resultado será una cola de células ATM a transmitir en la conexión ATM, lo que provocará un retardo adicional debido a la velocidad limitad de la conexión ATM y la cola de células .

Los formadores de paquetes 21 serán por consiguientes distribuidos en grupos de sincronización que, a su vez, serán distribuidos de manera regular en el tiempo. Sin embargo, mediante la sincronización de los paquetes de voz a partir de varias fuentes 10, una célula ATM 4 estará siempre llena de manera virtualmente instantánea con el efecto de que el Temporizador_CU 51 no vencerá. Esto lleva de echo a una reducción del retardo promedio de formación de paquetes. La unidad de sincronización 32 realiza de preferencia las siguientes acciones: 1 En una petición de activación proveniente de un formador de paquetes 21/codificador 22, se asignará a un grupo de sincronización apropiado. La razón es conservar el número de grupos de sincronización bajo mediante la optimización del llenado de las células ATM 4. 2 Se crearán grupos de sincronización con una distribución regular en el tiempo con el objeto de evitar estallidos de células ATM. 3 Opcionalmente, será posible reasignar un formador de paquetes 21/codificador 22 a otro grupo de sincronización con el objeto de optimizar el llenado de células ATM. Esta situación es posible cuando otros formadores de paquetes 21/codificadores 22 se vuelven inactivos, por ejemplo, debido a periodos de silencio. Un resultado será sin embargo posiblemente la pérdida de una o varias muestras, pero no tanto como un paquete de voz, debido al proceso de resincronización. Sin embargo, puesto que el número de fuentes 10 es bajo, la velocidad en la cual ocurrirá la resincronización para un formador de paquete 21/codificador 22 particular será extremadamente baja. La figura 7 es un diagrama de flujo de conformidad con una modalidad preferida déla invención y por consiguiente en el paso 100, un formador de paquetes 21 espera hasta que reciba en el paso 102 un ingreso de datos x, y, z. En el paso 104, el formador de paquetes 21 determina si es silencio. Si la respuesta es afirmativa, en el paso 106, el formador de paquetes 21 determina si tiene permiso para producir primeros paquetes. Si la respuesta es negativa, en el paso 108, el formador de paquetes 21 espera. Si la respuesta es afirmativa, en el paso 110, el formador de paquetes 21 transmite la petición de devolver el permiso a la unidad de sincronización 32. En el paso 112, la unidad de sincronización 32 recibe la petición de devolución del permiso para formar paquetes y en el paso 114 remueve el formador de paquetes 21 del grupo de sincronización y regresa al grupo de sincronización si está vacío a la unidad de sincronización 32 misma, por ejemplo, a una lista inactiva de grupos de sincronización no asignados. En el paso 116, la unidad de sincronización 32 acusa recibo en el sentido que el permiso para formar paquetes ha sido devuelto a la unidad de sincronización 32 y en el paso 118, el formador de paquetes 21 recibe la devolución del permiso y en el paso 120 espera. Si, en el paso 104, el formador de paquetes 21 determina que no hay silencio, en el paso 122, determina si tiene permiso para producir primeros paquetes. Si la respuesta es negativa, en el paso 124, el formador de paquetes 21 solicita permiso para formar paquetes 40 a partir de la unidad de sincronización 32. En el paso 126, la unidad de sincronización 32 recibe la petición para permiso 40 y en el paso 128 determina si existe un segmento inactivo en cualquier grupo de sincronización. Si la respuesta es negativa, en el paso 130, la unidad de sincronización 32 determina un segmento de tiempo para un nuevo grupo de sincronización y establece el grupo de sincronización. En el paso 132, la unidad de sincronización 32 asigna la petición para permiso al grupo de sincronización. Si la respuesta es afirmativa en el paso 128, asigna directamente la petición de permiso al grupo de sincronización en el paso 132. En el paso 134, la unidad de sincronización 32 transmite el permiso para formar paquetes al formador de paquetes 21, y en el paso 136 el formador de paquetes 21 recibe el permiso. En el paso 138, el formador de paquetes 21 coloca los datos ingresados en un bloque y si el bloque está lleno, envía el bloque como primer paquete al segmento de tiempo asignado definido por el grupo de sincronización. Si la respuesta en el paso 122 es afirmativa, el formador de paquetes 21 coloca directamente los datos ingresados en un bloque y si el bloque está lleno, envía el bloque como primer paquete al segmento del tiempo asignado definido por el grupo de sincronización como en el paso 138. En el paso 140, el formador de paquetes 21 espera.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES Un método para formar paquetes en al menos dos corrientes de datos, que comprende el paso de producir primeros paquetes a partir de las corrientes de datos respectivas, caracterizado porque comprende además el paso de coordinar la formación de paquetes de las corrientes de datos para sincronizar sustancialmente los primeros paquetes que resultan de las corrientes de datos respectivas.
2. Un método de conformidad con la reivindicación 1, donde el paso de coordinación comprende los pasos de un dispositivo respectivo de formación de paquetes que recibe las corrientes respectivas de datos, el dispositivo respectivo de formación de paquetes que solicita permiso para formar paquetes a partir de un dispositivo de sincronización, el dispositivo de sincronización que recibe la petición de permiso proveniente del dispositivo respectivo de formación de paquetes para formar los primeros paquetes, - el dispositivo de sincronización que transmite el permiso para formar paquetes al dispositivo respectivo de formación de paquetes, para coordinar dicho dispositivo de formación de paquetes respectivo para liberar de manera sustancialmente sincrónica dichos primeros paquetes con otros dispositivos de formación de paquetes que están ya liberando primeros paquetes .
3. Un método de conformidad con la reivindicación 2, donde el paso de solicitar permiso se lleva a cabo cuando se establece un canal de datos o bien al momento de la llegada de un arranque de datos.
4. Un método de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además los pasos de: - formación por parte del dispositivo de sincronización de grupos de sincronización, cada grupo de sincronización comprende entre uno y un número predeterminado de dispositivos de formación de paquetes y los dispositivos de formación de paquetes que pertenecen a cada grupo de sincronización liberan de manera sustancialmente sincrónica los primeros paquetes, el dispositivo de sincronización cuando recibe dicha petición de permiso proveniente de los dispositivos de formación de paquetes respectivos, determina si un grupo de sincronización ha sido asignado menos que el número predeterminado de dispositivos de formación de paquetes y asigna dicho dispositivo de formación de paquetes respectivo a dicho grupo de sincronización, y si no es el caso, entonces forma un nuevo grupo de sincronización.
5. Un método de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además el paso de multiplexar los primeros paquetes resultantes en segundos paquetes respectivos en un medio de transporte orientado hacia paquetes.
6. Un método de conformidad con la reivindicación 5, cuando depende de la reivindicación 4, que comprende el paso de la selección por parte del dispositivo de sincronización de dicho número predeterminado de dispositivos de formación de paquete que pertenecen a cada grupo de sincronización, según el número de primeros paquetes que caben en dicho segundo paquete.
7. Un aparato para formar paquetes de al menos dos corrientes de datos (x, y, z), que comprende al menos dos dispositivos de formación de paquetes (20) , cada dispositivo de formación de paquetes (20) produce primeros paquetes (3) a partir de dicha corriente respectiva de datos (x, y, z) , caracterizado porque comprende además dispositivos de sincronización (30, 32, 34, 36, 40) para coordinar los dispositivos de formación de paquetes (20) para producir de manera sustancialmente sincrónica dichos primeros paquetes (3) .
8. Un aparato de conformidad con la reivindicación 7, donde el dispositivo de sincronización (30) comprende medios (32, 34) para recibir solicitudes de permiso para formar paquetes (40) a partir del dispositivo de formación de paquetes respectivos (20), dispositivos (32, 34) para transmitir permiso para formar paquetes (36) a los dispositivos respectivos de formación de paquetes, y una unidad de sincronización (32) para transmitir dicho permiso para formar paquetes al dispositivo respectivo de formación de paquetes para coordinar dicho dispositivo respectivo de formación de paquetes con el objeto de liberar de manera sustancialmente sincrónica dichos primeros paquetes con otros dispositivos de formación de paquetes que están ya liberando primeros paquetes .
9. Un aparato de conformidad con la reivindicación 8, donde la unidad de sincronización (32) comprende dispositivos para formar grupos de sincronización (2) , cada grupo de sincronización (2) comprende entre uno y un número predeterminado de dispositivos de formación de paquetes (20) . .
10. Un aparato de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 7 a 9, donde el dispositivo de formación de paquetes (20) comprende un formador de paquetes (21) para formar paquetes a partir de las corrientes respectivas de datos en primeros paquetes (3) .
11. Un aparato de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 7 a 9, donde el dispositivo de formación de paquetes (20) comprende un dispositivo de codificación (22) para codificar, de conformidad con un formato de codificación predefinido, la corriente respectiva de datos (x, y, z) en bloques de datos y un formador de paquetes (21) para producir primeros paquetes (3) a partir de los bloques de datos.
12. 12. Un aparato de conformidad con la reivindicación 11, donde el formato de codificación predeterminado es Adaptive Differential Pulse Code Modulation (ADPCM) (Modulación de Código de Impulso Diferencial Adaptable) , o bien Pulse Code Modulation (PCM) (Modulación de Código de Impulso) con remoción de silencios.
13. 13. Un aparato de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 10 a 12, donde el formador de paquetes (21) es el protocolo de formación de paquetes ITU-T G.764 o bien cualquier derivado del mismo.
14. 14. Un aparato de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 7 a 9, donde el dispositivo de formación de paquetes (20) comprende un formador de paquetes (21) para producir bloques de datos a partir de la corriente respectiva de datos y dispositivos de codificación (22) para codificar, de conformidad con un formato predeterminado de codificación, los bloques de datos en primeros paquetes (3) .
15. 15. Un aparato de conformidad con la reivindicación 14, donde el formato de codificación predeterminado es Global System for Mobile communication (GSM) (Sistema Global para Comunicación Móvil), Codificación de Voz a 16 kbitios/s empleando Predicción Lineal Excitada de Código de Retardo Bajo (LD-CELP) o bien Codificación de Voz a 8 kbitios/s empleando Predicción Lineal Excitada de Código Algebraico de Estructura Conjugada (CS-ACELP) . . Un aparato de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 10 a 15, donde el formato de paquetes (21) comprende un dispositivo (23) para solicitar permiso para formar paquetes y un dispositivo (24) para recibir dicho permiso para formar paquetes. . Un aparato de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 11 a 16, donde el dispositivo de formación de paquetes (20) comprende un dispositivo para remover silencio. . Un sistema para formar paquetes a partir de al menos dos corrientes de datos, que comprende al menos dos fuentes (10) que producen las corrientes respectivas de datos, un dispositivo de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 6 a 16, un medio de transporte orientado hacia paquetes (60) y un dispositivo de multiplexión (4, 5, 50, 51, 61) para multiplexar los primeros paquetes resultantes (3) en segundos paquetes respectivos (4) en el medio de transporte orientado hacia paquetes (60) . . Un sistema de conformidad con la reivindicación 18, donde las corrientes de datos comprenden información de audio y/o video digitalizada. . Un sistema de conformidad con la reivindicación 18 o 19, donde las corrientes de datos comprenden datos de voz que tienen muestras PCM de 8 bitios a una velocidad de muestra de 8 kHz. . Un sistema de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 18 a 20, donde el medio de transporte orientado hacia paquetes (60) es un medio de transporte de conformidad con el Asynchronous Transfer Mode (ATM) (Modo de Transferencia Asincrónica), los segundos paquetes (4) son células ATM, y el dispositivo de multiplexión (50) es un multiplexor AAL2 (50) para producir paquetes AAL2 (61) a partir de primeros paquetes respectivos (3) y multiplexando los paquetes AAL2 en los segundos paquetes . . Un sistema de conformidad con la reivindicación 21, donde el número predeterminado de dispositivos de formación de paquetes (20) que pertenecen a un grupo de sincronización (2) se determina mediante el número de paquetes AAL2 (61) enteros que caben en las células ATM respectivas. Un sistema de conformidad con la reivindicación 21, donde el número predeterminado de dispositivos de formación de paquetes (20) que pertenecen a un grupo de sincronización (2) se determina mediante el número de paquetes AAL2 (61) que caben óptimamente en las células ATM respectivas, cuando los paquetes AAL2 son segmentados y las células ATM rellenadas. . Un sistema de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 18 a 20, donde el medio de transporte orientado hacia paquetes (60) es un medio de transporte de conformidad con Relevo de Cuadros o bien IP. Un sistema de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 18 a 24, donde el sistema comprende menos que 50 fuentes.