WO2000005916A2

WO2000005916A2 - Network adaptation device and a corresponding method

Info

Publication number: WO2000005916A2
Application number: PCT/DE1999/002165
Authority: WO
Inventors: Klaus Huenlich; Wolfgang Fraas
Original assignee: Siemens Ag; Klaus Huenlich; Wolfgang Fraas
Priority date: 1998-07-22
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2000-02-03
Also published as: WO2000005916A3; DE19832996A1

Abstract

The aim of the invention is to provide network adaptation devices and a corresponding method which facilitate an enhanced voice quality. According to the invention, a second data stream (6-14) is formed, said second data stream containing second and third structure elements, from a first data stream (4) which is comprised of a sequence of first structure elements (20) containing compressed data. The second structure elements contain the compressed data and the third structure elements do not contain any data. The network adaptation device (2) comprises means for receiving or transmitting the first and second data streams and comprises means for generating the second or first data stream from the first or second data stream.

Description

       

  
 



  Beschreibung Netzwerkanpassungseinrichtung und zugehöriges Verfahren Die Erfindung betrifft eine Netzwerkanpassungseinrichtung sowie ein zugehöriges Verfahren zum Umwandeln eines ersten Datenstroms aus einem ersten Netzwerk in wenigstens einen zweiten Datenstrom für ein zweites Netzwerk. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Datenströme, die Strukturelemente mit komprimierten Daten enthalten.



  Netzwerkanpassungseinrichtungen (Interworking Units, IWU) verbinden zwei oder mehrere, in der Regel verschiedenartige Netzwerke miteinander. Beispiele für Netzwerke sind lokale Netze (Local Area Network, LAN), Netze für den Bereich einer Stadtregion (Metropolitan Area Network, MAN) oder Weitverkehrsnetze (Wide Area Network, WAN). Netzwerke können der Übertragung von Daten zwischen Computersystemen dienen   (z. B.   



  Rechnerbusse, Ethernet, Appletalk, Internet). Es können jedoch auch Sprachdaten übertragen werden   (z. B.    analoge und digitale Telekommunikation, Mobilfunk, ISDN, digitaler Rundfunk) sowie Bildinformationen   (z. B.    Video-On-Demand, MPEG, digitales Fernsehen, Bildtelefon). Netzwerke können verschiedene Topologien aufweisen, beispielsweise ein unregelmässiges vermaschtes Netz, Ringstruktur, Bustopologie oder Sternanordnung. Darüber hinaus können Netzwerke eine Vielzahl von Übertragungstechniken verwenden, beispielsweise analoge und digitale, serielle und parallele, synchrone und asynchrone Übertragung. Beispiele für Übertragungstechniken stellen das Zeitmultiplexverfahren (Time Division Multiplex, TDM) sowie der asynchrone Transfer-Modus (Asynchronous Transfer Mode, ATM) dar. Als Übertragungsmedien können der   Luftweg (z.

   B.    terrestrische Funknetze, Satellitenübertra  gung), verdrillte Kabel   (z. B.    für herkömmliche Telefonnetze), Koaxialkabel   (z. B.    für Kabelfernsehen, Ethernet) oder Glasfasern verwendet werden. In der Informationsübertragung werden mitunter auch parallele Kabel mit unterschiedlichen Dielektrika und abgeschirmte Kabel verwendet.



  Netzwerkanpassungseinrichtungen empfangen Daten aus einem Netzwerk und leiten diese Daten in ein zweites Netzwerk weiter. Dies erfordert, dass die Netzwerkanpassungseinrichtung an beide Netzwerke bezüglich der zugrundeliegenden Technik angepasst ist. Dies umfasst beispielsweise bei digitaler Datenübertragung eine Anpassung an die in den Netzwerken verwendeten Übertragungsprotokolle und Bitraten. Neben Benennungs-, Adressierungs- und Durchschaltaufgaben, die für eine korrekte Anlieferung der Daten an den entsprechenden Adressaten notwendig sind, muss auch eine kontrollierte Steuerung des Datenflusses durch Rückstaubildung und Pufferung vorgenommen werden, wenn die Netzwerke unterschiedliche Bitraten aufweisen. Haben die Netzwerke verschiedene maximale Paketgrössen, so muss die Netzwerkanpassungseinrichtung zudem eine Segmentierung und Neuformung von Paketen durchführen.



  Beispiele bekannter, häufig verwendeter Netzwerkanpassungseinrichtungen sind Repeater, die zwei Netzwerke in der ersten   OSI-Schicht    verbinden, Bridges in der zweiten Schicht, Router in der dritten Schicht und Gateways in höheren Schichten. Weitere Netzwerkanpassungseinrichtungen werden im Bereich der   Telekommunikation    in Vermittlungssystemen verwendet, um verschiedene Telefonnetze miteinander zu verbinden.



  Die für die Übertragungsstrecken geforderte bessere Ausnutzung hat zur Entwicklung von Multiplexverfahren geführt, von denen sich zwei Formen herausgebildet haben : Frequenzmulti  plex (FDM) und Zeitmultiplex (TDM). Beiden Verfahren ist die Zusammenfassung primärer Signale in einem Multiplexer, die einkanalige Übertragung des Multiplexsignals und die Rückgewinnung der Primärsignale durch Demultiplexer oder Zeitfilter gemein. Im Frequenzmultiplex belegt jedes Nachrichtensignal ein Frequenzband bestimmter Breite, wobei die Basisbänder der Primärsignale durch Modulationstechniken mit gestaffelten Trägerfrequenzen so in höhere Frequenzlagen verschoben werden, dass sie auf der Frequenzskala nebeneinander zu liegen kommen. Im Zeitmultiplex können binäre und kontinuierliche Signale übertragen werden.

   Dabei werden kontinuierliche Signale, wie beispielsweise die Sprache, vor der Übertragung durch Abtastung in schnelle Folgen von sehr kurzen Impulsen umgeformt (Pulscodemodulation, PCM).



  Ein Netzwerk, das PCM-Techniken verwendet, ist beispielsweise das ISDN-Netz (Integrated Services Digital Network). Bei ISDN, das nach dem   OSI-Schichtenmodell    spezifiziert wurde, handelt es sich um ein digitales Netzwerk, das verschiedene Dienste integriert, wie   z. B.    Telefon, Telefax, Datex, Multimedia (Video, Audio, Daten), und das die Signalisierung unabhängig von der Kommunikationsform und dem -inhalt durchführt. ISDN verfügt über getrennte Kanäle zur Übertragung von Nutzinformation (B-Kanal) und für die Signalisierung (D Kanal). Die internationale Normung des ISDN ist durch die ITU-T (International Telecommunication Union Telecommunication Standardisation Sector) erfolgt.



  Eine Datentransporttechnik, die auf einer sehr schnellen Paketvermittlung beruht, ist der asynchrone Transfer-Modus (ATM), der auch die Basis für Breitband-ISDN (B-ISDN) darstellt. ATM nutzt zur Übertragung ausschliesslich Pakete mit einer festen Länge von 53 Bytes. Diese kleinste unteilbare   Übertragungseinheit wird daher als ATM-Zelle bezeichnet. Eine ATM-Zelle besteht aus einem 5 Bytes umfassenden Header und einem Nutzdatenfeld von 48 Bytes, wobei der Header unter anderem eine Kanalidentifikation (VPI), eine Pfadidentifikation (VCI) und ein PT-Feld   (Payload    Type) umfasst, das die Art der Nutzdaten angibt.



  Ähnlich dem OSI-Referenzmodell ist auch das ATM-Modell vertikal in mehrere Schichten unterteilt, beispielsweise in die Bitübertragungsschicht, die ATM-Schicht, die ATM Adaptionsschicht   (AAL)    und höhere Schichten zur Steuerung und für Nutzdaten. Darüber hinaus wird eine horizontale Gliederung nach Aspekten des Datenaustausches zwischen Nutzern (User Plane), Aspekten der Kommunikationssteuerung (Control Plane) und Managementaspekten (Management Plane) vorgenommen.



  Die Güte eines (virtuellen) ATM-Kanals wird durch die gewährleistete Dienstklasse festgelegt. Zur Definition der vier Dienstklassen A bis D werden ausschliesslich die Aspekte der Timeliness QoS berücksichtigt, bei deren Realisierung Parameter vorgesehen sind, die beispielsweise die Zellverlustrate, die Zellverzögerung und die Schwankung der Zellverzögerung, also den Jitter, beschreiben. Die Anforderungsprofile möglicher Anwendungen werden anhand ihrer Bitrate, der Zeitbeziehung zwischen Quelle und Senke sowie der Art der Verbindung unterschieden. Beispielsweise stellt die Sprachübertragung eine typische Anwendung der Dienstklasse A dar. Beispiele für Anwendungen der Dienstklasse B sind Video übertragungen im MPEG-2-Format sowie Sprachübertragung in Mobilnetzen. Die Dienstklassen C und D dienen der Realisierung herkömmlicher Datendienste wie dem Dateitransfer.



  Die ATM-Adaptionsschicht (AAL) bildet die Schnittstelle zu den auf ATM aufsetzenden Schichten. Ihre Aufgaben gliedern  sich in die Umsetzung der von höheren Schichten geforderten Serviceparameter gemäss der Dienstklassen A bis D sowie die senderseitige Segmentierung und empfangsseitige Reassemblierung der Nutzdaten. Nach dem Empfehlungen der ITU werden verschiedene AAL-Typen für die verschiedenen Dienstklassen und Anwendungen vorgesehen.



  Im AAL-Typ 2 sollte ursprünglich die Datenübertragung nach Dienstklasse B realisiert werden. Nach ITU-T 1. 363. 2 stellt der AAL-Typ 2 nun ein Multiplexverfahren für mehrere Quellen dar, die über eine gemeinsame virtuelle Kanalverbindung (Virtual Channel Connection, VCC) übertragen werden. Der neue AAL-Typ 2 kann zur Bandbreiten-effizienten Übertragung niederratiger, kurzer Pakete für verzögerungsempfindliche Anwendungen verwendet werden. Ein wichtiges Beispiel für einen solchen Verkehr stellt die Übertragung komprimierter Sprache dar, wie sie in Mobilnetzen verwendet wird. Da sogar die Paketisierungsverzögerung für einen normalen 64-kbps Sprachkanal zu Echo- und Verzögerungsproblemen führen kann, wird diese Situation bei mit geringerer Bitrate komprimierter Sprache   (z. B.    mit 8 kbps) noch kritischer.

   Das Anfüllen einer ATM-Zelle mit 8 kpit pro Sekunde erfordert etwa 48 ms. Eine Möglichkeit, diese Füllzeit zu verringern, wäre es, die ATM Zelle lediglich teilweise zu füllen. Dies würde jedoch eine sehr uneffiziente Ausnutzung von Netzwerkressourcen darstellen.



  Der AAL-Typ 2 ermöglicht nun das Multiplexing mehrerer Quellen niedriger Bandbreiten in ATM-Zellen einer einzigen virtuellen Verbindung. Dadurch wird die Paketierungsverzögerung beträchtlich verringert, da beispielsweise das Anfüllen einer ATM-Zelle mit zwei 8-kbit/s-Strömen lediglich 24 ms erfordert.  



  Der AAL-Typ 2 ist in eine CPS-Unterschicht (common part sublayer) und eine SSCS-Unterschicht (service specific convergence sublayer) unterteilt. Das Multiplexing mehrerer Kanäle nach AAL-Typ 2 geschieht in der CPS-Unterschicht und wird auf der Grundlage von sogenannten CPS-Paketen durchgeführt. In Fig. 2 ist das CPS-Paket-Format für den AAL-Typ 2 dargestellt. Das CPS-Paket besteht aus einem Header   (CPS-PH)    und einem Abschnitt für die Nutzdaten (CPS-PP). Der Header umfasst eine Kanalkennung (CID) 50, um die verschiedenen Pakete zu kennzeichnen. In einem Längenindikator (LI) 52 ist die Länge des Nutzdatenteils (CPS-PP) enthalten. Der Header umfasst ferner weitere Felder 54,56.

   Die im CPS-Paket enthaltenen Nutzdaten   (Payload)    können, je nach den Angaben im LI-Feld 52, eine Länge entweder bis zu 45 Oktetts oder bis zu 64 Oktetts aufweisen.



  Eine wichtige Anwendung für den AAL-Typ 2 stellt die Übertragung komprimierter Sprachdaten beispielsweise in Mobilnetzen dar. Sprachkomprimierung ist beispielsweise in der ITU Empfehlung   G. 728    beschrieben. Solche Verfahren verwenden Prädiktionsalgorithmen wie den LD-CELP-Algorithmus (Low-Delay Code Excited Linear Prediction). Codierer und Decodierer, die diese Algorithmen verwenden, greifen auf ein Codebuch zurück und übertragen lediglich einen Index auf dieses Codebuch. Um die Verzögerungszeit zu reduzieren, wenden die Algorithmen eine Rückwärtsadaption von Synthesefilterkoeffizienten und Verstärkungsfaktoren an. Die Verwendung von Sprachvektoren und Codebüchern impliziert insbesondere, dass durch Decodierung eines codierten Signals die ursprünglichen Daten nicht in identischer Weise wiederhergestellt werden können.

   Die Abweichungen können dabei so gross werden, dass sie hörbar und als störend empfunden werden können.



  Herkömmliche Netzwerkanpassungseinrichtungen, die komprimierte Daten aus einem Netzwerk empfangen, dekomprimieren die Da  ten vor der Einspeisung in ein anderes Netzwerk, um die Daten an die dort erforderliche Übertragungsrate anzupassen. Bei einer Rückumwandlung in einer anderen Netzwerkanpassungseinrichtung werden die Daten dann wieder komprimiert. Dies ist auf jeden Fall mindestens vor der Übergabe an den Endteilnehmer notwendig. Bei dieser Vorgehensweise wird die Sprachqualität mit jeder zusätzlichen Dekompression und Kompression verschlechtert. Zusätzlich wachsen die Übertragungsverzögerungszeiten an.



  Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Netzwerkanpassungseinrichtung und ein zugehöriges Verfahren anzugeben, die eine erhöhte Qualität der übertragenen Sprache ermöglichen.



  Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Patentanspruch   1    und die Netzwerkanpassungseinrichtungen nach den Patentansprüchen 13 und 14 gelöst.



  Bevorzugte Ausführungen sind Gegenstände der Unteransprüche.



  Insbesondere stellt die Erfindung Netzwerkanpassungseinrichtungen und ein zugehöriges Verfahren bereit, in denen eine Dekompression und Kompression vermieden wird. Die Zellen, in denen die Nutzdaten transportiert werden, bleiben unberührt, solange die Daten nicht selbst bearbeitet werden müssen   (z. B.    bei Konferenzen). Dies birgt den Vorteil in sich, dass während der Übertragung Verzögerungszeiten möglichst gering gehalten werden.



  Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend erläutert. Es zeigen :   Fig.   1    ein   Datenstrom-Flussdiagramm    zur Darstellung der er findungsgemässen Funktionsweise einer Netzwerkanpas sungseinrichtung ; und Fig. 2 den Aufbau eines CPS-Paketes.



  In Fig.   1    ist die Funktionsweise eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt. Die Netzwerkanpassungseinrichtung (IWU) 2 empfängt einen Datenstrom 4, der als VCC dargestellt ist. Der Datenstrom 4 setzt sich in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der   Fig. 1    aus einer Abfolge von ATM-Zellen 16 zusammen, die jeweils von einem ATM Zellkopf 18 angeführt werden. Dem jeweiligen ATM-Zellkopf 18 folgen eine Reihe von AAL2-Strukturelementen 20, die jeweils einen Header 22-28 und ein Nutzdatenfeld 30-44 umfassen. Dabei bilden verschiedene AAL2-Strukturelemente 20 einer ATM Zelle 16 verschiedene Subkanäle. Die Zuordnung eines AAL2 Strukturelements 20 zu einem Subkanal erfolgt vorzugsweise durch eine entsprechende Angabe im CID-Feld 50 des jeweiligen Headers 22-28.



  Die Netzwerkanpassungseinrichtung 2 weist jedem Subkanal einen eigenen Kanal 6-14 auf der Ausgangsseite zu. In jedem dieser Kanäle 6-14 wird ein Header 22-28 gefolgt von den jeweiligen komprimierten Daten 30-44 übertragen. Für die Anpassung an die im ausgangsseitigen Netzwerk erforderliche Übertragungsrate werden ferner Leerzellen eingefügt, die einen Header 46 und ein leeres Nutzdatenfeld 48 enthalten.



  Vorzugsweise wird ausgangsseitig für jeden Datenstrom ein separater TDM-Kanal verwendet. Es können, beispielsweise zur Videoübertragung, aber auch mehrere TDM-Kanäle verwendet werden.  



  In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kommunizieren zwei Mobilfunk-Teilnehmer unter Einbeziehung existierender ISDN-Netze. Von einem Mobilfunkteilnehmer werden komprimierte Sprachdaten in einem Subkanal an die Netzwerkanpassungseinrichtung 2 übergeben. Die Nutzdatenübertragungsrate beträgt beispielsweise 80 kbps. Sind etwa fünf Subkanäle enthalten, nimmt jeder Subkanal 16 kbps in Anspruch. Auf der Ausgangsseite der Netzwerkanpassungseinrichtung 2 befindet sich das ISDN-Netz mit einer Reihe von B-Kanälen, die jeweils 64 kbps aufweisen. Da in diesem Beispiel diese Kanäle TDM Kanäle sind, ist in ihnen ein konstanter Datenstrom notwendig.



  In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in jedem ausgangsseitigen Kanal 6-14 lediglich eine Leerzelle zusätzlich zu den Daten jedes AAL2-Strukturelements 20 hinzugefügt, wobei diese Leerzelle entsprechend verlängert ist.



  Vorzugsweise wird eine erfindungsgemässe Netzwerkanpassungseinrichtung als Hardwarelösung realisiert sein. Eine Netzwerkanpassungseinrichtung kann jedoch auch als Software implementiert werden.



  Desweiteren kann die erfindungsgemässe Netzwerkanpassungseinrichtung ein alleinstehendes, separates und unabhängiges Gerät darstellen, es kann jedoch vorzugsweise auch in ein Vermittlungssystem bzw. eine Nebenstellenanlage integriert sein.



  Neben der in Fig.   1    dargestellten Umwandlung eines Datenstroms in mehrere Datenströme, in die Leerzellen eingefügt werden, wird erfindungsgemäss auch eine Netzwerkanpassungseinrichtung für die Rückumwandlung bereitgestellt.   



  
 



  Description of network adapter and associated method The invention relates to a network adapter and an associated method for converting a first data stream from a first network into at least one second data stream for a second network. In particular, the invention relates to data streams containing structural elements with compressed data.



  Network adapters (Interworking Units, IWU) connect two or more, usually different types of networks with each other. Examples of networks are local area networks (LAN), metropolitan area networks (MAN) or wide area networks (WAN). Networks can be used to transfer data between computer systems (e.g.



  computer buses, Ethernet, Appletalk, Internet). However, voice data can also be transmitted (e.g. analogue and digital telecommunications, mobile radio, ISDN, digital radio) and image information (e.g. video-on-demand, MPEG, digital television, video telephone). Networks can have different topologies, for example an irregular meshed network, ring structure, bus topology or star arrangement. In addition, networks can use a variety of transmission technologies, such as analog and digital, serial and parallel, synchronous and asynchronous transmission. Examples of transmission technologies are time division multiplexing (TDM) and asynchronous transfer mode (Asynchronous Transfer Mode, ATM).

   B. terrestrial radio networks, satellite transmission), twisted pair cables (e.g. for conventional telephone networks), coaxial cables (e.g. for cable TV, Ethernet) or fiber optics can be used. In information transmission, parallel cables with different dielectrics and shielded cables are sometimes used.



  Network adapters receive data from one network and forward that data to a second network. This requires that the network adapter is adapted to both networks with regard to the underlying technology. In the case of digital data transmission, for example, this includes adaptation to the transmission protocols and bit rates used in the networks. In addition to naming, addressing and switching tasks, which are necessary for the correct delivery of the data to the appropriate addressee, the data flow must also be controlled by back pressure generation and buffering if the networks have different bit rates. If the networks have different maximum packet sizes, the network adapter must also segment and reshape packets.



  Examples of known, commonly used network adapters are repeaters connecting two networks in the first OSI layer, bridges in the second layer, routers in the third layer and gateways in higher layers. Other network adapters are used in the field of telecommunications in switching systems in order to connect different telephone networks to one another.



  The better utilization required for the transmission links has led to the development of multiplex methods, of which two forms have emerged: frequency division multiplex (FDM) and time division multiplex (TDM). Both methods have in common the combination of primary signals in a multiplexer, single-channel transmission of the multiplex signal and recovery of the primary signals by demultiplexers or time filters. In frequency division multiplex, each message signal occupies a frequency band of a certain width, with the basebands of the primary signals being shifted to higher frequencies using modulation techniques with staggered carrier frequencies so that they are next to one another on the frequency scale. Binary and continuous signals can be transmitted in time-division multiplex.

   Continuous signals, such as speech, are converted into fast sequences of very short pulses (pulse code modulation, PCM) by scanning before transmission.



  An example of a network using PCM techniques is the ISDN network (Integrated Services Digital Network). ISDN, which was specified according to the OSI layer model, is a digital network that integrates various services such as e.g. B. telephone, fax, datex, multimedia (video, audio, data), and which carries out the signaling independently of the form of communication and the content. ISDN has separate channels for the transmission of useful information (B channel) and for signaling (D channel). The international standardization of ISDN was carried out by the ITU-T (International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector).



  A data transport technology based on very fast packet switching is the asynchronous transfer mode (ATM), which is also the basis for broadband ISDN (B-ISDN). ATM only uses packets with a fixed length of 53 bytes for transmission. This smallest indivisible transmission unit is therefore called an ATM cell. An ATM cell consists of a 5-byte header and a payload data field of 48 bytes, with the header including a channel identifier (VPI), a path identifier (VCI) and a PT field (payload type) that specifies the type of payload data indicates.



  Similar to the OSI reference model, the ATM model is also divided vertically into several layers, for example the physical layer, the ATM layer, the ATM adaptation layer (AAL) and higher layers for control and user data. In addition, a horizontal classification is made according to aspects of data exchange between users (user plane), aspects of communication control (control plane) and management aspects (management plane).



  The quality of a (virtual) ATM channel is determined by the guaranteed class of service. For the definition of the four service classes A to D, only the aspects of timeliness QoS are taken into account, in the implementation of which parameters are provided that describe, for example, the cell loss rate, the cell delay and the fluctuation in the cell delay, ie the jitter. The requirement profiles of possible applications are differentiated based on their bit rate, the time relationship between source and sink, and the type of connection. For example, voice transmission is a typical class of service A application. Examples of class of service B applications are video transmission in MPEG-2 format and voice transmission in mobile networks. Service classes C and D are used to implement conventional data services such as file transfer.



  The ATM adaptation layer (AAL) forms the interface to the layers based on ATM. Their tasks are divided into the implementation of the service parameters required by higher layers according to service classes A to D as well as the segmentation at the transmitter end and the reassembly of the user data at the receiver end. According to the recommendations of the ITU, different AAL types are provided for the different service classes and applications.



  In AAL type 2, data transmission according to service class B was originally to be implemented. According to ITU-T 1.363.2, AAL Type 2 now represents a multiplexing method for multiple sources that are transmitted over a common virtual channel connection (Virtual Channel Connection, VCC). The new AAL type 2 can be used for bandwidth-efficient transmission of low-rate, short packets for delay-sensitive applications. An important example of such traffic is the transmission of compressed voice used in mobile networks. Since even the packetization delay for a normal 64-kbps voice channel can cause echo and delay problems, this situation becomes even more critical with speech compressed at a lower bit rate (e.g., 8 kbps).

   Filling an ATM cell at 8 kpits per second takes about 48 ms. One way to reduce this fill time would be to only partially fill the ATM cell. However, this would represent a very inefficient use of network resources.



  AAL Type 2 now allows multiple low-bandwidth sources to be multiplexed into ATM cells on a single virtual connection. This reduces the packeting delay considerably, since, for example, filling an ATM cell with two 8 kbit/s streams only takes 24 ms.



  AAL type 2 is divided into a CPS sublayer (common part sublayer) and an SSCS sublayer (service specific convergence sublayer). The multiplexing of multiple channels according to AAL type 2 happens in the CPS sublayer and is performed on the basis of so-called CPS packets. 2 shows the CPS packet format for AAL type 2. The CPS packet consists of a header (CPS-PH) and a payload section (CPS-PP). The header includes a channel identifier (CID) 50 to identify the various packets. A length indicator (LI) 52 contains the length of the user data part (CPS-PP). The header also includes other fields 54,56.

   Depending on the information in LI field 52, the user data (payload) contained in the CPS packet can have a length of either up to 45 octets or up to 64 octets.



  An important application for AAL type 2 is the transmission of compressed voice data, for example in mobile networks. Voice compression is described in ITU recommendation G.728, for example. Such methods use prediction algorithms such as the LD-CELP (Low-Delay Code Excited Linear Prediction) algorithm. Encoders and decoders using these algorithms refer to a code book and merely transfer an index to this code book. To reduce delay time, the algorithms apply backward adaptation of synthesis filter coefficients and gains. In particular, the use of speech vectors and codebooks implies that decoding an encoded signal cannot recover the original data in an identical manner.

   The deviations can become so large that they can be heard and perceived as annoying.



  Conventional network adapters that receive compressed data from one network decompress the data before feeding it into another network in order to adapt the data to the transmission rate required there. The data is then recompressed when it is reconverted in another network adapter. In any case, this is necessary at least before the transfer to the end user. With this approach, the voice quality degrades with each additional decompression and compression. In addition, the transmission delay times increase.



  The invention is therefore based on the object of specifying a network adaptation device and an associated method which enable increased quality of the transmitted speech.



  This object is achieved by the method according to claim 1 and the network adapters according to claims 13 and 14.



  Preferred embodiments are the subject matter of the subclaims.



  In particular, the invention provides network adapters and an associated method in which decompression and compression are avoided. The cells in which the user data is transported remain unaffected as long as the data does not have to be processed itself (e.g. in the case of conferences). This has the advantage that delay times are kept as short as possible during transmission.



  Preferred embodiments of the invention are explained below. The figures show: FIG. 1 a data stream flow chart to illustrate the functioning of a network adaptation device according to the invention; and FIG. 2 shows the structure of a CPS packet.



  1 shows the mode of operation of a preferred exemplary embodiment of the invention. The Network Interface Unit (IWU) 2 receives a data stream 4, represented as VCC. In the preferred exemplary embodiment in FIG. 1, the data stream 4 is composed of a sequence of ATM cells 16 which are each led by an ATM cell header 18 . The respective ATM cell header 18 is followed by a series of AAL2 structure elements 20, each of which includes a header 22-28 and a user data field 30-44. Different AAL2 structure elements 20 of an ATM cell form 16 different subchannels. An AAL2 structure element 20 is preferably assigned to a subchannel by a corresponding specification in the CID field 50 of the respective header 22-28.



  The network adapter 2 assigns each sub-channel its own channel 6-14 on the output side. In each of these channels 6-14 a header 22-28 is transmitted followed by the respective compressed data 30-44. In addition, empty cells containing a header 46 and an empty useful data field 48 are inserted for the adaptation to the transmission rate required in the outgoing network.



  A separate TDM channel is preferably used on the output side for each data stream. However, several TDM channels can also be used, for example for video transmission.



  In a preferred embodiment of the invention, two mobile radio subscribers communicate using existing ISDN networks. Compressed voice data is transferred to the network adapter 2 in a sub-channel from a mobile radio subscriber. The user data transmission rate is 80 kbps, for example. If about five sub-channels are included, each sub-channel takes 16 kbps. On the output side of the network adapter 2 is the ISDN network with a series of B-channels, each at 64 kbps. Since in this example these channels are TDM channels, a constant data stream is necessary in them.



  In a further preferred embodiment of the invention, only one empty cell is added in each output-side channel 6-14 in addition to the data of each AAL2 structure element 20, this empty cell being lengthened accordingly.



  A network adaptation device according to the invention is preferably implemented as a hardware solution. However, a network adapter can also be implemented in software.



  Furthermore, the network adaptation device according to the invention can represent a stand-alone, separate and independent device, but it can preferably also be integrated into a switching system or a private branch exchange.



  In addition to the conversion of a data stream shown in FIG. 1 into a plurality of data streams into which empty cells are inserted, a network adaptation device for the reverse conversion is also provided according to the invention.

Claims

(57) Summary Conventional network adapters, which receive compressed data in a data stream, decompress this data in order to adapt the transmission rate to the downstream network into which the data is fed. In the case of a reverse conversion, the data must then be compressed again. This leads to a loss of quality, particularly in the case of compressed voice signals. It is the object of the invention to specify network adaptation devices and an associated method which enable increased voice quality.

According to the invention, a second data stream (6-14) containing second and third structure elements is formed from a first data stream (4), which consists of a sequence of first structure elements (20) and contains compressed data, the second structure elements containing the compressed data and the third structure elements contain no data. The network adaptation device (2) comprises means for receiving or sending the first and second data streams and means for generating the second or first data stream from the first or second data stream. Speech transmission between mobile radio subscribers via existing ISDN networks, preferably conversion of AAL2 data streams into TDM data streams, preferably in switching systems.

FOR INFORMATION ONLY Codes identifying PCT contracting states on the headings of documents publishing international applications under the PCT.

AL Albania ES Spain LS Lesotho Sl Slovenia AM Armenia Fl Finland LT Lithuania SK Slovakia AT Austria FR France LU Luxembourg SN Senegal AU Australia GA Gabon LV Latvia SZ Swaziland AZ Azerbaijan GB United Kingdom MC Monaco TD Chad BA Bosnia-Herzegovina GE Georgia MD Moldova TG Togo BB Barbados GH Ghana MG Madagascar TJ Tajikistan BE Belgium GN Guinea MK Former Yugoslav TM Turkmenistan BF Burkina Faso GR Greece Republic of Macedonia TR Turkey BG Bulgaria HU Hungary ML Mali TT Trinidad and Tobago BJ Benin IE Ireland MN Mongolia UA Ukraine BR Brazil IL Tsrael MR Mauritania UG

Uganda BY Belarus IS Iceland MW Malawi US United States of CA Canada IT Italy MX Mexico America CF Central African Republic JP Japan NE Niger UZ Uzbekistan CG Congo KE Kenya NL Netherlands VN Vietnam CH Switzerland KG Kyrgyzstan NO Norway YU Yugoslavia CI Cote d'lvoire ICP Democratic People's Republic of NZ New Zealand ZW Zimbabwe CM Cameroon Korea PL Poland CN China KR Republic of Korea PT Portugal CU Cuba KZ Kazakhstan RO Romania CZ Czech Republic LC St. Lucia RU Russian Federation DE Germany LI Liechtenstein SD Sudan DKDenmarkLKSri LankaSE Sweden EE Estonia LR Liberia SG Singapore