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CN1666435A - 分组网络中取决于传播时间的回波补偿的关断 - Google Patents

分组网络中取决于传播时间的回波补偿的关断 Download PDF

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CN1666435A CN03815787.XA CN03815787A CN1666435A CN 1666435 A CN1666435 A CN 1666435A CN 03815787 A CN03815787 A CN 03815787A CN 1666435 A CN1666435 A CN 1666435A
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Abstract

本发明涉及依赖于分组网络的有用数据传输时间的回波补偿的关断。在具有接通的回波补偿的分组网络连接改变时，例如在语音连接的转接范围内，测定改变后的分组网络连接的有用数据传输时间。在所测定的有用数据传输时间低于阈值时，促使关断回波补偿。本发明允许动态地关断由于有用数据传输时间减小而不再需要的回波补偿器。

Description

分组网络中取决于传播时间的回波补偿的关断
本发明涉及一种用于在包传播时间缩短的过程中关断分组网络中针对有用数据连接的回波补偿的方法和网关。
在交换技术中，用于回波补偿的方法对高质量的语音传输起重要作用。
在电话学中一般区分以下三种在语音传输时质量降低的因素：传播时间、信号失真和回波。回波、即语音信号反射的效果取决于信号传播时间。一般情况下，具有小的时间间隔、例如25至30ms的回波对通话质量影响不大。具有约28ms延迟的特殊形式的回波、即本地回波甚至具有理想的效果，即说话者在说话时从听筒中听到他自己的声音。然而，在信号传播时间较长时，由于回波的影响随之出现通话质量较严重的损害，为此利用回波补偿的方法抑制回波。
回波补偿是在通过时分复用网络的“经典”电话学中设立的方法。对于通过分组网络、例如IP(因特网协议)网的语音传输，与时分复用网络相比，产生变化的情况：
●包在分组网络中被路由。根据目标地址来进行路由。在包的路由改变(例如在呼叫转移过程中重编路由)时，通常包报头内的目标地址由新的目标地址代替。独立于初始目标进行包到新目标的路由。因此，与针对初始目标的传输时间相比，到新目标的传输时间可能更短或更长。到新目标的传输可能需要接通或关断回波补偿。
●现代分组网络允许“虚拟中继”，也即信令消息和有用数据的分离的引导和传输。用于回波补偿的措施必须考虑到这种较复杂的结构。针对分组网络的用于连接建立和连接控制的方法(例如通过包报头中的地址说明)导致与时分复用网络相比新的方法要求。
本发明的任务是分组网络中回波补偿的依赖于传播时间的关断。
本发明涉及以下情况，即应关断分组网络中为连接而设置的回波补偿，因为在有用数据的包传播时间或传输时间的变化过程中不再需要回波补偿。按照本发明，采用有用数据的有用数据传输时间或传播时间的阈值，该阈值表示关断回波补偿的下限。在有用数据连接或包传播时间变化时，例如在呼叫转移范围内，促使针对改变后的包传输路径测定新的有用数据传输时间。当接通回波补偿时，紧接着检查，测定的改变后的有用数据连接的有用数据传输时间是否低于回波补偿关断的阈值，并且在低于阈值时，促使关断回波补偿。
分组网络中连接中继或转接可能导致有用数据的传输时间更短，因为在转接的范围内有用数据通常不通过促使目标传递至新目标。取而代之，通常为路由使用新目标的地址信息，该地址信息代替原目标的地址信息。在路由至新地址的范围内的包传播时间或路径可能比在初始连接的情况下短。按照本发明为关断回波补偿预定一个极限、例如32ms，这为提供回波补偿提供了标准。在低于极限或阈值时，应关断回波补偿。例如在标准G.131 ITU-T“Control of Talker Echo”的段落5.2.1.1规则7中推荐了这种关断：“不需要回波控制设备的连接不应配备回波控制设备，因为它们增加了错误率并且是附加的维护负担”。按照本发明，所推荐的在传输时间短时回波补偿关断的判断标准通过针对已改变的状况或连接测定有用数据传输时间并且将新的有用数据传输时间与阈值进行比较来产生。在新的有用数据传输时间低于阈值时，促使关断回波补偿。因此可以动态地并且取决于需要地而抑制现有的回波补偿。
在许多现代的基于分组的网络中，信令消息和有用数据被分开传输。于是，连接控制由控制设备、例如媒体网关控制器承担，(在IN-智能范围内)在概念上该控制设备被称为业务节点(缩写SN)。有用数据传输借助于网关、例如媒体网关、接入网关或Recidential网关进行，这些网关根据地址信息运送有用数据包或有用数据流。在这种情况下，可以区分所使用的三组协议。在信令层上，借助于诸如BICC协议(BICC：承载独立呼叫控制)、匹配的ISUP协议(ISUP：ISDN用户部分)或SIP协议(SIP：会话起始协议)等的协议来交换控制或信令信息。在有用数据传输层上，使用涉及应用的协议、例如在RFC(请求注释)1889“Transportprotocal for realtime application”中定义的RTP协议，该协议被设计用于语音和视频传输。最后，需要用于在这两层之间或在信令层上的设备元件和在有用数据层上的设备元件之间进行通信的协议。为此例如使用在RFC2705中定义的MGCP(媒体网关控制协议)，或在ITU-T H.248中定义的协议。在低的协议层上，对于这三组协议可能在所使用的协议栈方面存在交叉，例如在交换层上的IP协议，在传输层上的UDP或TCP协议。在本发明针对分组网络中信令和有用数据的分离传输的改进方案中，在本发明方法中使用控制设备和网关。在此，控制设备和网关也可以借助于物理设备中集成的逻辑功能来实现。为了将阈值从控制设备传输给网关，例如可以使用MGCP协议。为此，在本发明的一个改进方案中扩展该MGCP协议：在MGC协议的RCP包中规定一个新的事件(Event)。该事件可以被定义为“传播延迟降低(Propagation Delay Decreased)”并且包含用于阈值的持续时间的数值作为参数。于是，该扩展根据RFC2705的标记采用以下形式：
  符号 定义   R    S   持续时间
  PDD(###) 传播延迟降低   X
在此，“###”象征例如以ms为单位的延迟和有用数据传输时间的数值。在通知请求(Notification Request)或封装的通知请求(Encapsulated Notification Request)的范围内，例如在建立连接的消息组中从控制设备向网关传输修改的RTP包。例如在承载重定向程序的进程中有用数据连接的转接改变时，由网关测定改变后的有用数据连接的有用数据传输时间，在标准文献ITU-T Q.1902.6中描述了该承载重定向程序。可以每隔一定时间例如根据网络过载的检验进行有用数据传输时间的测定，该检验表现出传输时间相应的提高。替代方案是，有用数据传输时间测量由有用数据连接的变化触发。例如在承载重定向程序范围内，为转接有用数据流而传输的信令消息可以触发有用数据传输时间测量。
有用数据传输时间的测定可以例如借助于在RFC(请求注释)1889第6.3.1章中描述的包播送时间的测定来执行。由该程序测定的包播送时间的一半表示对所寻求的连接的有用数据传输时间的估计，其中该信息与描述包接收的变化的抖动缓冲相结合。在测定了有用数据传输时间之后，将该有用数据传输时间与阈值进行比较并且通知控制设备低于该阈值。该控制设备根据该通知促使关断回波补偿。
针对网关中所述的操作，可以在该网关中例如借助于在RFC1889中描述的用于测定播送时间的方法来实现用于测定有用数据传输时间的程序。此外，迫切需要可以比较所测定的有用数据传输时间和由控制设备给出的阈值的程序结构。当回波补偿处于网关的主管领域中时，回波补偿的关断也可以由网关实施。在应用MGC协议的情况下，网关可以借助于由控制设备向网关传输的MDCX指令(MDCX：修改连接)促使关断。
当回波补偿处于控制设备或由该控制设备控制的网关的主管领域中时，产生另一个情况。在该情况下，可以借助在ITU-T标准Q.764的第2.7.2章中描述的增强型的回波控制程序用信令向另一个控制设备发送关断愿望。这借助于利用控制层上所使用的例如ISUP或BICC的协议的NRM(网络资源管理)消息发送起作用。根据ITU-T标准Q.763“signaling system no.7-ISDN user part formats and codes”的表格46，NRM消息可以包含“回波控制信息”参数，也即被用于传输回波补偿的控制信息。
NRM消息的接收者是控制设备，其可以直接地或间接地、也即通过网关使用待关断的回波补偿。根据NRM消息的获得，该控制设备引起所期望的关断。
下面借助附图在实施例的范围内详细讲述本发明。其中：
图1示出了用于通过分组网络引导的PSTN用户连接的系统，该系统分开传输信令消息和有用数据；
图2示出了A侧有用数据流到IVR服务器(IVR：交互语音响应)的转接。
在此，相同的附图标记表示相同的元件。
在图1中示出了典型的通过分组网络IPNET引导的两个PSTN用户TLN-A和TLN-B的语音连接。其中根据SS7系统(SS7：7号信令系统)有用数据和信令消息被分开传输。终端用户TLN-A和TLN-B分别通过靠近用户的终端交换中心LE连接到PSTN(公共交换电话网)网上。有用数据可以通过PSTN网的一个或多个转接交换站TX传输到网络接入或网络过渡设备MG-A或MG-B(MG：媒体网关)。从A用户TLN-A向B用户TLN-B传输的有用数据在网络接入设备MG-A或MG-B中被匹配，以便通过分组网络IPNET进行语音传输。对于在IP(因特网协议)协议基础上工作的分组网络来说，语音传输被称为在IP网上承载语音(Voice over IP)，缩写VoIP。用于在两个用户TLN-A和TLN-B之间建立连接的信令于有用数据传输分开进行。借助于ISUP(ISDN用户部分)协议将PSTN网中在连接控制范围内传输的信令消息传送给控制设备或媒体网关控制器MGC-A。控制设备MGC-A通过借助MGCP协议向网络接入设备MG-A转交控制消息来促使控制通过分组网络IPNET的有用数据传输。在根据IN(智能网)结构构造的系统中，控制设备MGC-A或MGC-B被称为业务节点(缩写SN)。为了在终端用户TLN-A和TLN-B之间进行连接建立或连接控制，在控制设备MGC-A和控制B侧的网络接入设备MG-B的控制设备MGC-B之间交换信令消息。该消息交换例如借助于BICC CS2(承载独立呼叫控制-第2能力集)协议来执行。于是，B侧的控制设备MGC-B可以借助于ISUP协议向B侧的PSTN网络转送信令消息。
图2示出了图1的系统，其中示出了作为附加设备元件的IVR(交互语音响应)服务器IVR-S。该IVR服务器借助于MGC协议由控制设备MGC-A控制。IVR服务器用于提供涉及语音的业务特征、例如设定通知文本或提供自动的对话操作。例如在用户TLN-A请求建立与B用户TLN-B的连接的范围内，确定B用户TLN-B不可达并且激活由IVR服务器IVR-S提供的通知功能，该通知功能告知A用户TLN-A：B用户不可达。在输入的呼叫号码信息有错误的情况下，IVR服务器IVR-S为A用户TLN-A输出例如文本“该号码无法接通”。为了访问由IVR服务器IVR-S提供的资源，必须将有用数据连接转接至IVR服务器IVR-S。为此，例如在标准文献ITU-Q.1902.6中描述的承载重定向程序可供使用。在该程序范围内，网络接入设备MG-A和MG-B之间的有用数据连接由网络接入设备MG-A和IVR服务器IVR-S之间的有用数据连接代替。有用数据路径的变化导致传输路径的变化，从而导致关于回波补偿的必要性的新情况。例如对于MG-A和MG-B之间的有用数据连接(在图2中用虚线示出)来说回波补偿是必要的，该回波补偿对于接入设备MG-A和IVR服务器IVR-S之间的有用数据连接来说是无用的。按照本发明，这通过低于有用数据传输时间的阈值来表示。在网络接入设备MG-A中检测这种需要分离回波补偿的有用数据转接并且将其通知控制设备MGC-A。为了检测有用数据连接的变化，由控制设备MGC-A在连接建立的范围内或在连接期间对网络接入设备MG-A进行编程或配置。在根据标准RFC2705使用MGCP协议时，可以采用在标准RFC2705中所描述的程序以向网络接入设备MGC-A发出命令。例如使用命令(Command)“Notification Request”。该命令可以用于促使网关通过特定事件的出现向主管的网关控制器转交通知(Notification)。该通知请求包含由网关执行的命令(在该标准中为“Requested Events”(被请求事件))的列表。在协议的范围内定义了所谓的事件包，其规定了可以被检测或执行的事件(Events)和动作(Actions)的列表。这种包是用于控制RTP流的所谓的RTP(实时协议)包。在该包中引入一个新的被请求事件“Propagation DelayDecreased”，其包含作为参数的回波抑制关断的阈值。该RTP包可以作为通知请求的一部分传送给网络接入设备MG-A。网络接入设备MG-A根据通知请求的获得检测在网络数据传输中的变化并且用信令通知控制设备MGC-A低于阈值。一般在连接建立的范围内，该通知请求也可作为“Create Connection”命令的可选元素以封装的通知请求的形式从控制设备MGC-A传输给网络接入设备MG-A。替代地，一般当连接已存在时，该通知请求被作为独立的命令传输给网络接入设备MGC-A。在使用“Create Connection”命令时，在执行由通知请求要求的、用于检测在有用数据传输时的变化的措施的同时，执行由该命令引入的连接建立。
如图1所示，在有用数据传输时的变化导致新产生的有用数据连接(图2中在网络接入设备MG-A和IVR服务器IVR-S之间，以代替用虚线示出的网络接入设备MG-A和MG-B之间的连接)的传播时间测量。传输时间的测量例如借助于在RFC1889的第6.3.1章中描述的播送时间延迟测量(在该标准中称为“roundtripdelay”)来进行。在此，包被发送给新目标或新的终点并且最后又被回传。从时间戳或在新目标处注册的时间信息中可以测定包播送的持续时间。为了减小包传输时间散布的影响，通常附加地使用描述包接收的变化的抖动缓冲。这样获得的播送延迟的值除以2并且于回波补偿关断的阈值进行比较。如果报道传播时间满足关断回波补偿的标准，则由网络接入设备MG-A通知控制设备MGC-A。在网络接入设备MG-A中的回波补偿关断可以通过MGCP命令“Multify Connection(MDCX)”来使用，该命令采用“Local connection”选项作为参数。该“Local connection”选项包含字段“Usage of Echo Cancellation”，该字段可以借助于值“on”和“off”来关断或接通回波补偿。
按照本发明，也可以关断不处于负责检测有用数据传输时间的媒体网关范围内的回波补偿器。在上述实施例的变型方案中，有用数据传输时间的测量由B侧的媒体网关MG-B执行。例如由B侧的媒体网关确定，由于网络波动由A侧的媒体网关MG-A传送的包比以前更快到达并且应关断在A侧的媒体网关中的回波补偿器。与图2所示的情况相反，当在B侧的媒体网关MG-B中检测有用数据传播时间时，不再直接通过由控制设备MGC-A传输的控制命令来执行回波补偿的关断。取而代之，控制设备MGC-B用信令通知A侧的控制设备MGC-A，应关断回波补偿。于是，控制设备MGC-A又通过向媒体网关MG-A发出MGCP命令来引起回波补偿。为了由网络接入设备或控制设备MGC-B用信令将超过阈值或需要关断回波补偿通知控制设备MGC-A，可以使用在标准代码Q.764“Signalling System Nr.7-ISDN User Part SignallingProcedures”的第2.7.2章“Enhanced Echo Control SignallingProcedures”中描述的程序。借助于例如根据ECRF(回波控制请求发送)事件的获得而产生的NRM(网络资源管理)消息，由控制设备MGC-A触发回波补偿的关断，也即促使控制设备MGC-A向媒体网关MG-A发送用于关断回波补偿的MGCP命令。

Claims (10)

1.用于在包传播时间缩短的情况下关断分组网络(IPNET)中针对有用数据连接的回波补偿的方法，其中
-使用一个有用数据传输时间的阈值，所述阈值是关断所述回波补偿的下限，
-在所述有用数据连接改变时，引起测定改变后的有用数据连接的有用数据传输时间，
-在所述回波补偿接通时，检查所述改变后的有用数据连接的有用数据传输时间是否低于所述阈值，以及
-在低于所述阈值时促使关断所述回波补偿。
2.如权利要求1所述的方法，
其特征在于，
-借助于控制设备(MGC)和网关(MG)关断所述回波补偿，其中
由所述控制设备(MGC)向所述网关(MG)传输所述有用数据传输时间的阈值，所述阈值是接通所述回波补偿的下限，
在所述有用数据连接改变时，所述网关(MG)促使测定改变后的有用数据连接的有用数据传输时间，
在回波补偿接通时，由所述网关(MG)检查所述改变后的有用数据连接的有用数据传输时间是否低于所述阈值，
由所述网关(MG)将低于所述阈值(PDTH)通知所述控制设备(MGC)，以及
由所述控制设备(MGC)根据关于低于所述阈值的通知促使关断所述回波补偿。
3.如权利要求2所述的方法，
其特征在于，
-在所述控制设备(MGC)借助于MGCP协议的“NotificationRequest”命令向所述网关(MG)传输所述阈值的过程中，促使所述网关(MG)在所述有用数据连接改变时通知所述控制设备(MGC)，所述有用数据连接决定了低于所述阈值。
4.如权利要求3所述的方法，
其特征在于，
-借助于为MGCP协议新引入的MGCP协议RTP包中的事件来传输所述阈值。
5.如上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
-借助于消息的播送时间来测定所述有用数据传输时间。
6.如上述权利要求2至5之一所述的方法，
其特征在于，
-由所述控制设备(MGC)根据关于低于所述阈值的通知用以下方式促使关断所述回波补偿，即所述控制设备(MGC)通过向所述网关(MG)发送MGCP消息MDCX而引起所述网关(MG)关断所述回波补偿。
7.如上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
-在要关断一个控制机构的主管领域内的回波补偿的情况下，为关断所述回波补偿向控制机构发送NRM消息，以及
-通过发送所述NRM消息引起所述控制机构关断回波补偿。
8.如上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
-所述分组网络(IPNET)是IP网或ATM(异步传输模式)网。
9.用于执行上述权利要求之一所述的方法的网关(MG)，
-具有用于测定所述分组网络(IPNET)中的有用数据传输时间的工具，以及
-具有程序结构，用于比较所测定的有用数据传输时间和阈值，所述阈值是关断所述回波补偿的下限。
10.如权利要求9所述的网关(MG)，
-具有用于关断回波补偿的工具。
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