[发明专利]通过因特网协议网络的自适应移动电话语音传输

说明书

技术领域

本发明一般涉及语音通信，特别是涉及通过因特网协议(IP)网络的移动电话语音通信的自适应传输。

背景技术

最近，因特网协议(IP)传输解决方案因其灵活性和IP技术的广泛部署而被考虑用于第三代(3G)网络。相比要求快速动态资源保留的传统IP网络，这些网络具有不同的特征，简单、低成本、严重拥塞处理及良好的扩展属性。

部署支持服务质量(QoS)的网络的主要问题在于许多应用要求相当复杂的QoS体系结构管理才能实现良好的性能。要求管理以确保网络不会因拥塞而造成丢包。主要障碍在于暂时的误管理可能会对所有经过拥塞链路的连接造成丢包和语音质量低。这是分组网络尤其是对于IP的特定的行为——异步传输模式(ATM)。另一方面，因特网使用基于性能监视的配置；如背景延迟测量和丢包，在一些情况下可视作比更传统的配置方法更简单的管理方法。在电路交换电话通过IP网络传输时，一项关键任务应用是使用传输网络。因此，性能要求和稳定性要求极高并且需要严格的性能保证。

另一个重要方面是自适应语音编码的发展；例如，自适应多速率(AMR)是对电路交换语音应用优化无线电频谱(比特率)所使用的方法。但是，AMR是也可以用于在IP网络中变化比特率的自适应语音编解码器。如果语音编解码器的比特率可以适应网络中的负载情况，对管理的要求就可以更为宽松。因此，用于电路交换语音的自适应语音编解码器组合可以简化IP网络的管理。

骨干网管理的当前解决方案基于超量配置(over-provisioning)或静态配置。超量配置导致低带宽使用率但更简单的管理。但是，所需的超量配置容限取决于许多因素：

-网络重配置时间；例如，扩展网络容量的时间。

-网络监视之间的时间。如果较频繁地监视网络，可以较早发现可能的过载情况，如果较不频繁地监视网络，容限必须较高。

-大量通话事件的可能性和保证。在特定事件(事故、足球运动等)期间，业务矩阵将与平常不同。

另一个解决方案基于静态配置。配置基于静态配置文件，下载到媒体网关(MGW)中。MGW通过在MGW可能生成超过根据配置文件所允许的业务时阻止通话来限制业务。但是，静态配置具有以下缺点：

-MGW中配置文件管理的资源要求。每次网络配置更改，一些配置文件必须更改。这会造成管理负担。

-配置文件对网络拓扑的依存性。如果拓扑更改，配置文件也会更改。

-静态配置文件不对网络中的暂时更改如链路和节点故障的事实产生反应。

自适应要方便的多，因为一般来讲，网络应该适应各种情形而不需要预配置的知识。如果使用多服务网络，一些业务可能会自适应，而其它的不会自适应，这一特性仅可应用于自适应业务。因此，我们可以为不同的业务类型使用不同的业务类别，如不同的逐跳(per-hop)行为(PHB:s)。

图1示出网络电话(VoIP)(协议栈在终端系统中)的典型实现。这个提议在因特网工程任务组(IETF)中广为人知，用以解决因特网的VoIP。但是，已经开发了一种名为数据报拥塞控制协议(DCCP)的新协议(RFC 4340)。对于传输媒体流，DCCP是面向连接的不可靠协议。该协议还包括允许IP网络适应网络中负载情况的拥塞控制。

另一要素是IETF已经开发了一种协议，显式拥塞通知(ECN)，用于网络报告拥塞。该协议在IP报头中实现为两个位(与区分服务一样)。网络中的路由器在网络高负载(由于网络中的大缓冲器)期间设置这些位；参见IETF请求注解(RFC)3168，“The Addition of ExplicitCongestion Notification(ECN)to IP”(2001年9月)，通过引用结合到本文中。ECN协议可用于在网络中遇到大缓冲器或被限制带宽时通过在导致媒体流丢包之前设置ECN比特来传达拥塞情况，从而避免导致媒体流丢包。

DCCP协议是用于数据报的一种传输协议，如用户数据报协议(UDP)服务。与UDP的主要不同在于DCCP包含传输控制协议(TCP)之类的拥塞控制。如果TCP发现丢包(或标记ECN的数据包)，TCP协议会降低其发包率。UDP不会进行此类动作。UDP来源可以继续发送数据包而不对拥塞做出反应。DCCP控制提供类似UDP的不可靠服务，但是会对丢失和ECN标记的数据包作出反应并且降低其发包率。然后，主机中的DCCP协议会适应网络中的拥塞情况。