Передача речевой информации в сети с пакетной передачей данных
Изобретение относится к мобильному оконечному устройству для сети, ориентированной на пакетную передачу, в частности для сети UMTS, которая стандартным образом передает речевую информацию. Технический результат состоит в передаче речевой информации в прозрачной форме пакетным способом. Для этого мобильное оконечное устройство содержит модуль, который предпочтительным образом устанавливается дополнительно, который перехватывает речевую информацию, подлежащую передаче, прежде чем она будет передана ориентированным на соединение способом, для сегментирования ее на пакеты, которые затем передаются посредством ориентированного на пакетную передачу способом. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение касается способа и мобильного оконечного устройства для сети с пакетной передачей данных, в частности системы UMTS (Универсальная мобильная телекоммуникационная система), которая стандартным образом передает речевую информацию ориентированным на соединение способом.
На основе высоких требований к режиму реального времени, которые мобильные оконечные устройства предъявляют при передаче речевой информации, используемые в настоящее время сети имеют гибридный характер. С одной стороны, они ориентированы на пакетную передачу данных, если речь идет об информации, которая не предъявляет высоких требований к режиму реального времени. С другой стороны, они ориентированы на соединение, если речь идет о речевых передачах. При этих речевых передачах, как правило, используются определенные каналы. Из-за сильных колебаний качества связи, которые проявляются в мобильных оконечных устройствах, более высококачественная передача речевой информации пакетным способом может обеспечиваться только в том случае, если могут гарантироваться определенные оценки состояния сети и качества передачи.
Обеспечение качества связи не является составной частью этой заявки, оно уже описывалось в заявке на патент, которая была подана ранее по той же проблеме.
Задачей этого изобретения является реализация способа прозрачной передачи, при котором выбор вида передачи для пользователя происходит прозрачным способом.
При этом ввиду существования множества коммерчески доступных телефонов, изобретение должно реализовывать соответствующую функцию для множества различных устройств без сложных технических требований. Применение пакетного способа передачи речевых данных имеет преимущество, заключающееся в том, что необходимо иметь лишь малую ширину полосы передачи, потому что часто речевая передача осуществляется в определенный момент времени только в одном направлении. Кроме того, информация передается при речевых передачах только с большими временными промежутками. Пользователь имел бы таким образом возможность экономить издержки, так как при пакетно-ориентированных тарифах расчеты осуществляются в большинстве случаев по объему, а не по времени. Кроме того, провайдер сети связи имел бы возможность подключать множество пользователей, так как можно было бы обеспечить лучшую загрузку ресурсов.
Задачей изобретения является передача речевой информации в прозрачной форме пакетным способом.
Эта задача решается изобретением согласно признакам независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты развития изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.
По существу речь идет о мобильном оконечном устройстве для пакетно-ориентированной сети, в частности сети UMTS, которая обеспечивает передачу стандартным образом речевой информации ориентированным на соединение способом. Это оконечное устройство снабжено модулем, который может устанавливаться предпочтительно дополнительно и который принимает речевую информацию, прежде чем она будет передана ориентированным на соединение способом.
Тем самым связь по обычному ориентированному на соединение методу не устанавливается. Прежде чем речевая информация будет сегментирована на пакеты и соответственно упакована, она подвергается преобразованию, при котором используется кодек. Выбор кодека зависит от того, каково качество связи в данный момент и какое качество ожидается в будущем. Оценка будущего состояния рассчитывается посредством соответствующего алгоритма, который базируется преимущественно на стохастических оценках. Тем не менее, также возможно использовать другие алгоритмы, как, например, нейронные сети. Для пересылки пакетов пакетным способом передачи преимущественно учитывается протокол передачи реального времени (RTP-протокол). После упаковки пакетов таким образом они передаются посредством пакетно-ориентированного соединения по возможности в устройство программной коммутации/шлюз среды передачи, который затем пакеты передает дальше. Устройство программной коммутации/шлюз среды передачи в определенных обстоятельствах также может распаковывать пакеты и перекомпоновывать их в другие пакеты. Это зависит от того, кто является собеседником на противоположной стороне соединения и как с ним можно установить связь.
В предпочтительном варианте выполнения речь идет о библиотеке или о драйвере, которые устанавливаются на оконечном устройстве и которые прозрачным образом обеспечивают установление связи без информирования пользователя об установлении соединения. В особенных ситуациях, при которых качество связи настолько плохо, что передача пакетным способом не привела бы к приемлемому результату, этот программный уровень может принять решение, что информация должна передаваться обычным способом. Однако следует указать, что эта функция также может быть составной частью оконечного устройства и реализуется соответствующими аппаратными компонентами.
Описанное программное обеспечение интегрируется как уровень в имеющееся программное обеспечение мобильного оконечного устройства так, что для пользователя никаких очевидных изменений не должно производиться в тех прикладных программах, которые получают доступ к программным уровням выше модуля, соответствующего данному изобретению. Это проявляется для пользователя таким образом, как будто он осуществляет связь обычным способом. Таким образом, для него уровень является прозрачным, так как он работает, как правило, только с такими прикладными программами, как браузер, телефонный справочник, адресная книга, номеронабиратель, которые находятся на самом верхнем программном уровне.
В одном возможном варианте исполнения модуль может быть выполнен как драйвер, который устанавливается над пакетной стековой памятью, а также над драйвером, который предусмотрен для ориентированной на соединение связи.
В другом варианте выполнения программное обеспечение предоставляет интерфейсы, к которым прикладные программы могут иметь прямой доступ. В этом случае речь идет не о прозрачном варианте выполнения, а о специальном именно для разработчиков. При этом в распоряжение предоставляются интерфейсы API (интерфейс программирования приложения), к которым другое программное обеспечение может иметь непосредственный доступ.
Если в качестве протокола используется протокол RTP, то изобретение охватывает также компонент управляющей программы-обработчика протокола RTCP (протокол управления пересылкой в реальном времени), который проверяет качество передачи, чтобы при необходимости обеспечить изменения в регулировках. Точное построение этого компонента протокола RTCP следует из представленных ниже ссылок на документы RFC.
Еще одной составной частью изобретения является модуль для компенсации появления потерь обусловленных «дрожанием», т.е. отклонениями фазы и частоты. Тем самым компенсируются искажения и потери пакетов, причем преимущественно используется буфер.
Еще одной составной частью изобретения является способ передачи речевой информации в пакетно-ориентированной радиосети, в частности UMTS, которая стандартным образом передает речевую информацию ориентированным на соединение способом, при котором осуществляется перехват речевой информации мобильного оконечного устройства, которая должна передаваться ориентированным на соединение способом. На следующем этапе речевая информация кодируется, если это уже не было осуществлено в достаточной форме. В зависимости от качества ориентированной на пакетную передачу связи при этом может применяться разный код. В следующем этапе кодированная речевая информация пакетируется, причем преимущественно создаются RTP-пакеты.
При этом способе также с помощью перспективных алгоритмов, в частности стохастических или нейронных, выбирается кодек и/или определяется форма пакетирования.
Как уже описано выше, ориентированное на пакетную передачу речевое соединение инициализируется и устанавливается посредством устройства программной коммутации/шлюза среды передачи, которое передает информацию к получателю.
Еще одной составной частью является компьютерная программа, которая может исполняться на разных платформах и реализовывать вышеописанный способ. При этом речь может идти о машинонезависимом коде или о специфическом для машин коде. В другом варианте выполнения существующие драйверы заменяются или расширяются, а также библиотеки заменяются и/или расширяются.
Еще одной составной частью изобретения является носитель данных со структурой данных, которая после загрузки в основную память мобильного оконечного устройства выполняет способ, соответствующий изобретению.
В дальнейшем изобретение более детально разъясняется с помощью примеров выполнения, которые схематично представлены на чертежах. При этом одинаковые ссылочные позиции на отдельных чертежах обозначают одинаковые элементы.
На чертежах показано следующее:
фиг.1 - схематичное представление разных уровней и их расположение в данном изобретении, а также структура соответствующих модулей;
фиг.2 - подробная структура схематичного изображения по фиг.1 с разными подкомпонентами и их соответствующими связями.
На фиг. 1 показана модель уровней согласно данному изобретению. Модуль fmQ - это система обеспечения качества, которая постоянно проверяет качество и формирует оценки для будущего. На основании этих оценок заблаговременно выбирается другой кодек или изменяются другие параметры, которые относятся, например, к мощности сигнала или виду пакетирования. Выше транспортных уровней, представленных с помощью компонентов IP (протокол Интернет), UDP (пользовательский протокол данных), а также ТСР (протокол управления передачей), находится процессор обработки пакетов в режиме реального времени, который обеспечивает пакетирование. Выше этого уровня расположен модуль, который обеспечивает кодирование речевой информации. На этом модуле базируются дальнейшие прикладные программы, связанные с речевой информацией. Модуль мультимедийного управления служит для предоставления интерфейсов API. Он, как правило, представляет собой библиотеку, на которой базируются другие прикладные программы, как, например, графические и оптические системы, которые делают возможными онлайновые конференции.
Фиг.2 показывает детальную структуру с изображением информационных путей между отдельными модулями.
Модуль кодека состоит из блока интерфейсов, который реализует доступ к речевой информации. Принимаемая информация фильтруется, так что эхо-сигналы могут устраняться и громкость соответственно подстраивается.
Затем информация передается в кодирующее устройство, которое обеспечивает как кодирование, так и декодирование (адаптивные многоскоростные кодеки (AMR-кодеки) и широкополосные AMR-кодеки (AMR-WB-кодеки).
После формирования кадра (см. документ IETF) речевая информация передается к пакетной системе реального времени. С одной стороны, этот процессор обработки пакетов в режиме реального времени состоит из компенсатора искажений и потерь, из компонента пакетирования RTP и из устройства RTCP. Функциональные средства раскрыты в соответствующих требованиях RFC, которые указаны в конце описания. Компенсатор искажений и потерь уже описан выше. По существу он состоит из одной области памяти. Компонент для создания пакетов выполнен так, что он в любой момент времени может учитывать другие транспортные протоколы путем простого расширения. Процессор обработки пакетов в режиме реального времени имеет доступ к находящимся ниже уровням сети. В приведенном на чертеже изображении процессор обработки пакетов в режиме реального времени имеет доступ к уровню UDP. Тем не менее, также возможно, что он непосредственно имеет доступ к уровню IP или к уровню TCP.
Процессор обработки пакетов в режиме реального времени имеет интерфейсы к стековой памяти TCP/IP и предоставляет интерфейсы API для мультимедийных прикладных программ и интерфейсы API для компонента протокола RTCP.
Мультимедийный блок управления обеспечивает установление соединений, управляет этими соединениями и проверяет их. Кроме того, этот компонент имеет доступ к кодирующему устройству через соответствующий блок управления. Этот элемент играет большую роль при коммуникации с другими модулями. Коммуникационная функция реализуется в компоненте управления сеансом связи. Этот модуль позволяет запускать другие прикладные программы, если от протокола инициирования сеанса связи (SIP) переданы соответствующие сигналы или если это желательно другим модулям.
Примерами для этого являются программа для просмотра файлов типа jpg (jpg-Viewer) или интернет-браузер, который запускается при соответствующих данных. Существует соответствующее управление, которое посредством расширений для информации распознает программы, которые должны запускаться для обработки информации.
Ниже мультимедийного блока управления находится блок управления сигналами, который отвечает за физические сигналы. Одной из основных задач этого блока является отображение протокола SIP. Реализация этого компонента использует методы, описанные в документе 3GPP, как описано ниже.
Этот компонент также реализует контекстную активизацию PDP (протокол пакетных данных), то есть соединение передачи данных к сети UMTS и к модулю идентификации абонентов системы UMTS (USIM), что обеспечивает аутентификацию пользователей и установление соединений с определенными показателями качества соединения (Quality of Service). Кроме того, существует внешний интерфейс, который может использоваться как прикладная программа-посредник. Это обеспечивает интеграцию прикладных программ, которые используют стандартную стековую память SIP, чтобы работать в среде 3G.
Кроме того, предусмотрен модуль, который проводит SIP-сжатие, и еще один модуль, который поддерживает протокол SDP (протокол описания сеанса связи). Протокол SDP используется в некоторых методах SIP для описания свойств оконечного устройства, которое отвечает за поток RTP, и для определения свойств устройств, которые связаны с мультимедийным вызовом. Кроме того, блок имеет модульные интерфейсы к мультимедийному блоку управления (МС) и к стековой памяти IP.
Источники информации
1. RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications, IETF RFC 1889.
2. RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications, IETF draft-ietf-avt-rtp-new-11.txt.
3. AMR Speech Codec; General Description, 3GPP TS 26.071 v4.0.0.
4. AMR Wideband Speech Codec; General Description, 3GPP TS 26.171 v5.0.0.
5. SIP: Session Initiation Protocol, IETF RFC2543.
1. Мобильное оконечное устройство для сети, ориентированной на пакетную передачу данных, которое в соответствии со стандартом передает речевую информацию способом, ориентированным на соединение, содержащее модуль, устанавливаемый предпочтительным образом дополнительно, который перехватывает речевую информацию, прежде чем она будет передана способом, ориентированным на соединение, для сегментирования ее в пакеты, которые передаются пакетным способом, содержит модуль, в частности, адаптивный многоскоростной кодек (АМР-кодек), обеспечивающий возможность изменения кодирования и/или других параметров при кодировании речи, и компенсатор искажений и потерь, предназначенный для компенсации искажений и потерь пакета, причем преимущественно используется буфер.
2. Мобильное оконечное устройство по п.1, отличающееся тем, что сеть является сетью UMTS (Универсальная мобильная телекоммуникационная система), причем пакеты с речевой информацией вводятся в пакет протокола передачи реального времени (RTP).
3. Мобильное оконечное устройство по п.2, отличающееся тем, что предусмотрен компонент протокола управления пересылкой в реальном времени (RTCP), который проверяет качество передачи, чтобы при необходимости вызвать изменения в регулировках.
4. Мобильное оконечное устройство по п.1, отличающееся тем, что модули выполнены в виде программного обеспечения, которое устанавливается дополнительно, причем программное обеспечение интегрируется таким образом в уровни имеющегося программного обеспечения, что нет необходимости в изменениях прикладных программ, и причем уровень программного обеспечения предпочтительно является прозрачным.
5. Мобильное оконечное устройство по п.4, отличающееся тем, что программное обеспечение устанавливается как драйвер и/или как протокол над существующими протоколами и/или драйверами.
6. Мобильное оконечное устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что программное обеспечение представляет интерфейсы, особенно интерфейс программирования приложения (API), к которым другое программное обеспечение может иметь непосредственный доступ.
7. Способ передачи речевой информации в ориентированной на пакетную передачу данных радиосети, в частности в Универсальной мобильной телекоммуникационной системе (UMTS), в которой речевая информация передается стандартным, ориентированным на соединение способом, заключающийся в том, что
осуществляют перехват речевой информации мобильного оконечного устройства, которая должна передаваться ориентированным на соединение способом,
осуществляют кодирование речевой информации, если этого еще не произошло, и причем в зависимости от качества ориентированной на пакетную передачу связи может выбираться соответствующий отличающийся кодек,
осуществляют пакетирование кодированной речевой информации, причем предпочтительно формируют пакеты (RTP).
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что с помощью прогнозирующих алгоритмов, в частности стохастических или нейронных, определяется кодек и/или форма пакетирования.
9. Способ по п.7, отличающийся тем, что в мобильном оконечном устройстве устанавливается программный модуль, который прозрачным образом направляет речевую информацию.
10. Способ по п.7, отличающийся тем, что ориентированное на пакетную передачу данных соединение для передачи речевой информации через устройство программного коммутатора/шлюза среды, которое передает информацию к приемнику.
11. Способ по п.7, отличающийся тем, что ориентированное на пакетную передачу данных соединение инициализируется с помощью программного коммутатора.
12. Носитель данных, на котором сохранена структура данных, которая после загрузки в основную память мобильного оконечного устройства реализует способ согласно любому из пп.7-11.
