TWI386027B - 低頻寬高容量電話會議系統 - Google Patents

Description

低頻寬高容量電話會議系統

本發明屬於一種電話會議系統，特別是一種可建立以及控制珊瑚狀結構的電話會議系統。

雖然電話工業大量地利用電腦來處理，但是建立以及加入電話會議的過程仍然非常倚賴手動操作。用戶可以透過呼叫一個操作員來預約電話會議，此操作員接收資訊之後將此資訊紀錄於電腦之內，確認此預約；隨後向呼叫者提供一個呼入電話號碼以及密碼以供其他用戶參加會議時使用。類似地，當參加會議時，每一個參與端再一次呼叫操作員。操作員詢問每一個參與端的會議密碼並驗證，有時也會獲取呼叫者的資訊，最後將參與端連接至電話會議。雖然參與端仍然需要通過操作員參加會議，某些電話公司已開始允許使用者通過網際網路自己預約。某些網際網路應用從流覽器開始電話會議，例如Spirit網際網路會議中心。Spirit系統允許使用者從流覽器設立以及管理電話會議，藉以使用者登入Spirit會議網站並且輸入欲加入會議的參與端的電話號碼，而會議幾乎可以馬上開始。

許多電話會議系統提供一些不同的方法以建立電話會議通話或多個個人之間的電話會議。大部分建立電話會議的方法需要由電話會議主持端或發起者，通過電話會議操作員在會議開始之前安排電話會議。操作員利用一個維護以及管理終端對連接公共交換電信網路(PSTN)的電話會議橋進行設置。

某些電話會議系統提供一種會議功能，其中主持端可以在記憶體中創建出席者電話號碼的名單以及會議密碼。主持端必須預先每一個出席者電話號碼輸入到記憶體中。為了建立一個電話會議，主持端需要輸入會議密碼。電路偵測會議密碼並且自動呼叫儲存於記憶體中的每一個出席者電話號碼並將他們一起參加會議。

第一圖顯示根據習知技術之電話會議系統，其系利用一個電話會議伺服器10來建立及控制一個混音的電話會議系統。在此例子中，聲音處理是基於伺服器混音技術而實現的。在此方法中，電話會議系統包括電話會議伺服器10以及數個，例如三個，參與端(participant terminals)或用戶端。參與端11發出語音流A至伺服器10，參與端12發出語音流B至伺服器10，參與端13發出語音流C至伺服器10。伺服器10分別從參與端11、12以及13接收語音流A、B、C，然後進行語音流A、B、C之混音處理後得到了混音流M(M＝A＋B＋C)。接著，伺服器10分別傳遞(廣播)混音流M至參與端11、12以及13。參與端11、12以及13從伺服器10中接收到混音流M並進行混音流M解碼處理之後重播該混音流。

在伺服器混音的電話會議系統中，整個電話會議系統的控制資訊以及語音資料都要伺服器10來處理、轉發，這對伺服器的運算能力要有很高的要求，並且要求伺服器10有很高的網路帶寬。此外，隨著電話會議系統容量的增加，電話會議性能會迅速下降，伺服器10的負載過重會導致電話會議系統不能夠有太多的參與端和會議數。

第二圖顯示根據另一種習知技術的電話會議系統，其系利用主持端或發起端21以建立以及控制一個混音的電話會議系統。在此例子中，聲音處理是基於用戶端混音技術而實現的。在此方法中，電話會議系統包括VoIP(Voice Over IP)伺服器20、主持端21以及數個，例如三個，參與端或用戶端22、23與24。在本電話會議系統中有會議主持端(也稱為會議發起人)和參與端兩種角色。其中，主持端21負責呼叫每個與會者(參與端)，並通過伺服器20與參與端22、23以及24建立P2P連接；如果參與端24無法與主持端21建立P2P連接則通過VoIP伺服器20進行轉發。在此系統中，VoIP伺服器20管理以及轉發參與端的寬頻語音資料流。

參與端22發出語音流A至主持端21，參與端23發出語音流B至主持端21，參與端24發送語音流C至主持端21，主持端21本身產生語音流為P。主持端21分別從參與端22、23以及24接收語音流A、B、C以及自己的語音流P，然後進行語音流之混音處理後得到了混音流M(M＝P＋A＋B＋C)。接著，主持端21進行多點傳遞(廣播)混音流M至參與端22、23以及24。參與端22、23以及24從主持端21中接收到混音流M，然後進行混音流M解碼處理之後重播該混音流。主持端21對混音流M回聲抵消後進行重播。

在用戶端混音電話會議系統中，所有的參與端的語音流均發送到主持端處，並且由主持端對多個語音流以及本身的麥克風(Microphone)信號進行混音處理，然後由主持端向每個參與端進行多點發送混音流。主持端21負責分別傳遞(廣播)混音流M至每一個參與端。類似地，主持端21的運算能力以及網路帶寬必須足夠處理整個系統之大量的語音資料流。而當電話會議容量增加，電話會議性能會迅速下降，主持端的負載過重會導致該電話會議不能夠有太多的參與端，從而限制了整個VoIP系統的會議容量。換言之，此種電話會議系統沒有根本解決電話會議的容量問題，只要某個電話會議的參與端過多，則該電話會議所對應的主持端就無法承受所需要的高帶寬和高的運算開銷。

從上述可知，電話會議是VoIP(Voice Over IP)系統中重要的功能，現有的VoIP系統已經實現了良好的多方通話的功能，但是隨著電話會議系統容量的增加，話音品質會迅速降低，並且電話會議系統的擴充性受到了制約。隨著VoIP技術的日趨成熟，高容量、低開銷的電話會議系統越來越被人們所關注。此外，由於網路帶寬和CPU處理能力的限制，現有的電話會議系統都不能實現高容量和智慧擴充。因此，本發明提供一個嶄新的電話會議系統以解決上述問題。

有鑒於此，本發明之主要目的在於提供一種電話會議系統，其具有遠大於習知電話會議系統之會議容量。

本發明之另一個目的在於提供一種電話會議系統，其不需要額外的網路開銷，即可實現低頻寬以及高會議容量之電話會議系統。

本發明提供一種電話會議系統，包含：VoIP伺服器、根節點主持端、第一級會議單元以及第二級會議單元。第一級會議單元包括根節點主持端以及至少一個第一級參與端作為根節點主持端的子節點，其中至少一個第一級參與端作為候選端可被選擇作為第二級主持端。第二級會議單元包括第二級主持端以及至少一個第二級參與端作為第二級主持端的子節點。VoIP伺服器耦合根節點主持端、第一級參與端以及第二級參與端。

本發明的電話會議系統更包括一個第三級會議單元，包括第三級主持端以及至少一個第三級參與端作為第三級主持端的子節點，其中至少一個第二級參與端作為候選端可被選擇作為第三級主持端。

根節點主持端透過VoIP伺服器呼叫而耦合第一參與端。第二級主持端透過VoIP伺服器呼叫而耦合第二參與端。第三級主持端透過VoIP伺服器呼叫而耦合第三參與端。

在一個實施例中，電話會議系統在第一級、第二級以及第三級參與端之間建立一個音頻會議；在另一個實施例中，電話會議系統在第一級、第二級以及第三級參與端之間建立一個視頻會議。

第二級參與端首先將語音資料流傳送至第二級主持端以混音。第二級主持端產生第二級語音資料流以混音第一級語音資料流，結果產生第一級混音語音資料流。第二級主持端將混音語音資料流傳送至根節點主持端以混音。

根節點主持端產生第三個語音資料流以混音第一級混音語音資料流，結果產生第二級混音語音資料流。根節點主持端將第二級混音語音資料流傳送至第一級參與端。第一級參與端解碼處理之後重播第二級混音語音資料流。第二級主持端將第二級混音語音資料流傳送至第二級參與端。第二級參與端解碼處理之後重播第二級混音語音資料流。根節點主持端回聲抵消之後進行重播第二級混音語音資料流。第二級主持端回聲抵消之後進行重播第二級混音語音資料流。

為使本發明的上述和其他目的、特徵、和優點能更易於理解，本文舉較佳示例，並配合所附圖式作詳細說明如下，然而下述各實例只做說明非用以限定本發明。

在本發明之中，提供一個珊瑚狀的電話會議系統。然而熟悉本技術的人士可以瞭解VoIP伺服器可以應用于本發明。在一個較佳的示例中，電話會議系統包括VoIP伺服器、主會議主持端、多個分會議主持端以及多個參與端。VoIP伺服器30可以轉發參與端的語音資料流。主會議主持端、多個分會議主持端以及多個參與端是由一個網際網路電話架構所構成。

本發明的電話會議系統建立根節點主持端、分會議主持端以及參與端之間的聲音或視頻會議。

在本發明中，主會議主持端視為根節點，根節點具有數個第一級參與端作為其子節點以進行混合處理聲音資料流。其中一個第一級參與端作為候選端(candidate)可被選擇作為第二級(階)主持端。同樣地，第二級主持端具有數個第二級參與端作為其子節點以進行混合處理聲音資料流。在此系統中，整個會議發起人作為根節點，在它之下有多個參與端，而參與端又可以作為分會議室的主持端，依此類推往下延伸可以構造出一個珊瑚狀的電話會議系統。

在一個示例中，分會議主持端以及其子節點可以採用特定的演算法來選定。本發明的系統不需要增加額外的網路開銷，就能夠實現大的會議容量，並且系統可以自適應地根據會議參與端的數目來智慧選擇根節點及其子節點，在某些節點出現網路故障時，系統可以及時通過演算法改變根節點的選擇，從而不影響整個電話會議的進行。

第三圖所示為根據本發明的電話會議系統。在一個較佳示例中，聲音處理是基於用戶端混音技術而實現的。在一個示例中，電話會議系統包括VoIP伺服器30、主會議主持端31、分會議主持端33以及多個參與端32、34、35以及36。主會議主持端31視為會議發起人或根節點具有三個參與端32、33以及34，參與端32、33以及34之一作為候選端可被選擇作為系統的第二級主持端。舉例而言，參與端33被選擇以作為第二級主持端，具有參與端35以及36。此外，較高級主持端可以視實際情況需要而選定。本實施例之系統只做說明非用以限定本發明。

在第三圖中，主會議主持端31負責呼叫每個參與端，並通過VoIP伺服器30而建立主持端31與參與端32、33以及34之間的P2P連接。同樣地，第二級主持端33負責呼叫每個參與端，並通過VoIP伺服器30而建立第二級主持端33與參與端35以及36之間的P2P連接。在一個示例中，若參與端無法與其相對應的主持端建立P2P連接，則透過VoIP伺服器30建立相對應主持端與參與端之間的中繼連接(relay connection)以進行轉發。在本系統中，VoIP伺服器30管理以及轉發參與端的寬頻語音資料流。

參與端36發出語音流A2至第二級主持端33，參與端35發出語音流B2至第二級主持端33，第二級主持端33本身產生語音流為P2。類似地，參與端32發出語音流A1至主持端31，參與端34發出語音流B1至主持端31。第二級主持端33分別從參與端36、35接收語音流A2、B2以及自己的語音流P2，然後進行語音流之混音處理後得到了混音流Mp2(Mp2＝A2＋B2＋P2)。類似地，第二級主持端33發出語音流Mp2至主持端31。結果，主持端31分別從參與端32、34、33以及其本身接收語音流A1、B1、Mp2以及自己的語音流P1，然後進行語音流之混音處理後得到了混音流Mp1(Mp1＝A1＋B1＋P1＋Mp2)。接著，主持端31進行多點傳遞混音流Mp1至參與端32、33以及34。結果，參與端32、33以及34從主持端31中接收到混音流Mp1，然後進行混音流Mp1解碼處理之後重播該混音流。主持端31對混音流Mp1回聲抵消後進行重播。

類似地，第二主持端33分別傳遞混音流Mp1至參與端35以及36。參與端35以及36從第二主持端33中接收到混音流Mp1，然後進行混音流Mp1解碼處理之後重播該混音流。第二主持端33對混音流Mp1回聲抵消後進行重播。

結果，本發明之電話會議系統中的所有參與會議者均可以聽到整個電話會議進行期間的聲音或語音。本發明的電話會議系統可以應用於大規模電話會議、自由組織的主題電話會議、網路演唱會、網路講座、網路即時拍賣以及分散式網路廣播。

第四圖所示為根據本發明的電話會議系統。在一個較佳示例中，其會議容量比習知技術者更大。在一個示例中，電話會議架構包括三級主持端，但不限於三級主持端，比三級更高的主持端亦適用于本發明。本發明的電話會議系統提供一個會議發起人作為第一級主持端40。第一級主持端40具有多個子節點，例如參與端40、41、42、43..44，作為其混音的來源。一個或多個上述參與端，例如參與端41以及44，被選為第二級主持端。類似地，第二級主持端41以及44具有多個子節點，例如參與端45、46..47以及48、49..50，其亦分別作為其混音的來源。

此外，一個或多個上述參與端45、46..47的子節點，例如參與端47，被選為第三級主持端。類似地，參與端51、52..53可以作為第三級主持端的子節點。參與端51、52..53可作為其混音的來源。

從上述可知，電話會議的第N級主持端具有多個子節點(產生混音流)以作為其混音的來源，結果其子節點與第N級主持端本身的混音資料流作為其第(N－1)級父節點混音的來源之一。

在一個例子中，某個主持端與其子節點構成一個會議單元(Conference Element：CE)，主持端稱為元節點。因此，整個電話會議系統由多個會議單元組成，每一個會議單元具有相對應的元節點，其中有一個元節點為根節點，其他元節點系作為第2~N級主持端。舉例而言，第一級主持端40與其子節點參與端41、42、43以及44構成一個會議單元，其中第一級主持端40為元(根)節點。第二級主持端41與其子節點參與端45、46以及47亦構成一個會議單元，其中第二級主持端41為元節點。類似地，第三級主持端47與其子節點參與端51、52以及53構成一個會議單元，其中第三級主持端47為元節點。另外一個第二級主持端44與其子節點參與端48、49以及50亦構成一會議單元，其中第二級主持端44作為元節點。

從上述可知，元節點可以作為根節點(一級主持端)或是第N級主持端，其中N定義為該元節點所在會議單元的元級數。因此，第一級主持端40所在會議單元的元級數為1。第二級主持端41以及44所在會議單元的元級數為2。第三級主持端47所在會議單元的元級數為3。第N級主持端所在會議元的元級數為N。

此外，沒有子節點的參與端節點定義為葉節點。舉例而言，節點42、43、45、46、48、49、50、51、52以及53為葉節點。在一個會議單元中，每一個子節點只與其元節點建立P2P連接。舉例而言，節點41－45、節點41－46以及節點41－47建立P2P連接。

在一個示例中，電話會議系統中所有N級主持端N的最大值定義為會議級數。舉例而言，在第四圖中，電話會議系統具有第一級主持端40、第二級主持端41與44以及第三級主持端47，因此電話會議級數為三。

節點所在會議單元的元節點的元級數定義為節點級數。舉例而言，根節點的節點級數為1，第二級主持端41與44的節點級數為2，第三級主持端47的節點級數為3。類似地，與元節點40相同級數的節點42、43的節點級數為1，與元節點41、44相同級數的節點46、49的節點級數為2，與元節點47相同級數的節點51、52、53的節點級數為3。

再者，電話會議系統所能承受的最大節點總數定義為會議容量(Conference Capacity：CC)。某個會議單元的最大節點總數定義為會議單元的容量(Conference Element Capacity：CEC)。電話會議系統當前的節點總數定義為會議負載(Conference Loading：CL)，例如第四圖所示，其會議負載為14。某個會議單元當前的節點總數定義為會議單元負載(Conference Element Loading：CEL)，例如第四圖所示，會議單元CE的會議單元負載為4。整個VoIP系統中所能創建的電話會議數定義為系統會議數。

假設傳統的電話會議系統(僅有一個會議級數)的會議容量為C1＝N，而本發明的新的電話會議系統的會議級數為k，則本發明的電話會議系統的會議容量(Ck)為：Ck＝Nk＋Nk－1＋Nk－2＋...＋1＝

因此，本發明的電話會議系統提供一個比傳統習知的電話會議系統更大的會議容量。

儘管系統的會議容量增加很多，但是對系統的各個節點來說並不需要額外的網路開銷。假設傳統的電話會議系統中傳送一路語音所需的網路開銷(包括語音編碼和傳輸報頭的帶寬)為B，會議單元負載為N，則對本發明的系統而言：會議單元的元節點所需的網路開銷為NB，系統的葉結點所需的網路開銷為B。顯然地，本發明的系統的各個節點的網路開銷和習知系統相等，並沒有額外的增加。

本發明以較佳實施例說明如上，然其並非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附的申請專利範圍及其等同領域而定。凡熟悉此領域之技藝者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作的更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成的等效改變或設計，且應包含在下述的申請專利範圍內。

伺服器．．．10

參與端．．．11、12、13

伺服器．．．20

主持端或發起端．．．21

參與端或用戶端．．．22、23、24

VoIP伺服器．．．30

主會議主持端．．．31

分會議主持端．．．33

參與端．．．32、34、35、36

第一級主持端．．．40

參與端．．．40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53

第二級主持端．．．41

第三級主持端．．．47

第一圖是顯示目前習知技術之電話會議系統示意圖。

第二圖是顯示目前另一個習知技術之電話會議系統示意圖。

第三圖是顯示根據本發明的一個較佳實施例的電話會議系統示意圖。

第四圖是顯示根據本發明的電話會議架構示意圖。

VoIP伺服器．．．30

主會議主持端．．．31

分會議主持端．．．33

參與端．．．32、34、35、36

Claims (18)

1. 一種電話會議系統，包含：VoIP(Voice over Internet Protocol)伺服器；以及第一級會議單元，包括一根節點主持端以及至少一個第一級參與端作為該根節點主持端之第一子節點，其中至少一個該第一級參與端為候選端可被選擇以作為第二級主持端，其中該VoIP伺服器耦合該根節點主持端以及該第一級參與端。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電話會議系統，更包括一第二級會議元，包括該第二級主持端以及至少一個第二級參與端作為該第二級主持端之第二子節點，其中至少一個該第二級參與端為候選端可被選擇以作為第三級主持端。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電話會議系統，更包括一第三級會議元，包括該第三級主持端以及至少一個第三級參與端作為該第三級主持端之第三子節點，其中至少一個該第三參與端為候選端可被選擇以作為第四級主持端。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電話會議系統，其中該根節點主持端透過該VoIP伺服器呼叫而耦合該第一級參與端。
5. 如申請專利範圍第2項所述之電話會議系統，其中該第二級主持端透過該VoIP伺服器呼叫而耦合該第二級參與端。
6. 如申請專利範圍第3項所述之電話會議系統，其中該第三級主持端透過該VoIP伺服器呼叫而耦合該第三級參與端。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電話會議系統，其中該電話會議系統建立該根節點主持端與該第一級參與端之間為一音訊會議。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電話會議系統，其中該電話會議系統建立該根節點主持端與該第一級參與端之間為一影音會議。
9. 如申請專利範圍第2項所述之電話會議系統，其中該第二級參與端傳送第一級語音資料流至該第二級主持端以混音。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電話會議系統，其中該第二級主持端產生第二級語音資料流以混音該第一級語音資料流，結果產生一個第一級混音語音資料流。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電話會議系統，其中該第二級主持端傳送該第一級混音語音資料流至該根節點主持端以混音。
12. 如申請專利範圍第11項所述之電話會議系統，其中該根節點主持端產生第三級語音資料流以混音該第一級混音語音資料流，結果產生一個第二級混音語音資料流。
13. 如申請專利範圍第12項所述之電話會議系統，其中該根節點主持端傳送該第二級混音語音資料流至該第一級參與端。
14. 如申請專利範圍第13項所述之電話會議系統，其中該第一級參與端解碼處理之後重播該第二級混音語音資料流。
15. 如申請專利範圍第12項所述之電話會議系統，其中該第二級主持端傳送該第二級混音語音資料流至該第二級參與端。
16. 如申請專利範圍第15項所述之電話會議系統，其中該第二級參與端解碼處理之後重播該第二級混音語音資料流。
17. 如申請專利範圍第12項所述之電話會議系統，其中該根節點主持端回聲抵消之後進行重播該第二級混音語音資料流。
18. 如申請專利範圍第12項所述之電話會議系統，其中該第二級主持端回聲抵消之後進行重播該第二級混音語音資料流。