[发明专利]分组网络中的相关媒体流的动态缓冲和同步

说明书

技术领域

本发明一般涉及缓冲器的控制，并且具体地涉及对分组化通信中的抖动缓冲器(jitter buffer)的控制。

背景技术

分组交换电信网络以被分割为或再分(subdivide)为称为分组的片段的诸如语音、视频和/或文本之类的流量为特征。分组通信使用统计复用或动态带宽分配，其中，物理通信信道被划分为多个可变比特速率信道或流。在目的地端，这些分组基于其分组编号以及其它统计因素而被重新组装。

分组交换流量经受着如下服务质量(“QoS”)问题，例如延时、抖动、丢弃分组、乱序(out-of-order)的递送和/或分组恶化错误。例如，在典型的基于因特网协议的语音(“VoIP”)系统中，第一人的语音流通过第一网关被数字化、压缩，并被再分为经编码二进制数据的分组。这些分组通过虚拟私有网络(“VPN”)或未经调整的网络或公共网络被发送，这些网络将它们递送到远端网关，其中，每个分组具有不同的延时量。远端网关对接收到的分组重新排序，然后对经编码二进制数据解压缩(或者同义地，解码)，由此向第二人提供连续音频流。该音频流是第一人的音频流的被略微延迟的副本。在本示例中，QoS因失真而被降低，失真例如是由从话语事件到收听的总延时、中断(drop out)以及其它人为现象引入的，其它人为现象是由于分组太早(由于不同的运输路径长度)或太晚(例如由于网络拥塞和/或不同路径长度)到达以至于不能正确地包括在音频流中、全部分组丢失、缓冲器溢出以及其它因素引起的。对于必须确保同步地(均等地定时)递送诸如语音和视频之类的不同类型流量的多媒体会议，QoS问题会变得更糟。

已经开发了多种技术来控制不利地影响QoS的各种因素。这些技术包括抖动缓冲器、ReSerVation协议(“RSVP”)、差别化服务(DiffServ)协议、冗余传输(例如RFC-2198中规定的)、调度算法(例如，加权公平排队(“WFQ”))、基于类别的排队、拥塞避免机制(例如，随机早期检测(“RED”)和加权随机早期检测(“WRED”))，等等。

抖动缓冲器是减少由传输延时引起的抖动的硬件设备或软件过程。在抖动缓冲器接收分组时，其按照到达顺序将它们写入存储器中。分组在最早的可能时间时按适当的序列被读出；即，当乱序时分组被重新排序并且基于控制读指针的本地时钟而被重新定时。去抖动缓冲器可应对的最大净抖动等于在开始播放媒体流之前引入的缓冲延时。如果不用抖动缓冲器来平滑传输，则数据可能丢失，从而在语音信号的情况中，导致可感知到的断续音频流。

抖动缓冲器的大小对于收听者感知到的音频流的质量是很重要的。大的缓冲器虽然准许较少地丢失分组，但是可能将大的延时引入输出的音频流中。相比而言，小的抖动缓冲器虽然向输出音频流引入了较小的延时，但是可能导致大量分组丢失。当网络抖动超过了抖动缓冲器的大小时，呼叫质量就会恶化。因此，通常采用中等容量的抖动缓冲器或者可变容量的抖动缓冲器。

虽然单缓冲器是常见的，然而，现有技术的双缓冲器已被用在语音通信中。在一种实现方式中，端口网络采用静态容量的双缓冲器以实现动态带宽分配。一个缓冲器对应于时分复用(“TDM”)数据(其未被加时间戳(timestamped))，另一缓冲器对应于分组数据。假设TDM数据总是按顺序被隐含地同步，并且优先于分组数据被取得。因此，TDM数据不会因抖动或延迟而被重新排序。每个缓冲器具有读指针和写指针以维护缓冲器状态。出栈(pop)指针使得能够对未按顺序到达的分组进行重新排序。当下一相继的存储器位置拥有TDM数据时，控制器优先选择该TDM数据。每当TDM缓冲器未被占用时，就按需从分组数据缓冲器读取以提供用于没有TDM数据的所选存储器位置的数据。

尽管存在这些技术，远端网关处的QoS问题也仍然是一个问题。

发明内容

本发明的各个实施例和配置解决了这些以及其它需求。本发明一般涉及使用两个或更多个缓冲器来更高效且更有效地管理分组抖动、延迟、丢失和/或同步。

在第一实施例中，提供了一种方法，该方法包括以下步骤：

(a)在接收节点处接收第一分组和第二分组，第一分组和第二分组具有共同的分组持续时间和共同的时间戳和/或序列号；

(b)由处理器将第一分组写入第一缓冲器；

(c)由处理器将第二分组写入第二缓冲器；以及

(d)由控制模块选择如下(i)和(ii)中的至少一者：(i)分别从第一缓冲器和第二缓冲器读取第一分组和第二分组中的每个的时间，(ii)要读取第一分组和第二分组中的哪个分组，其中，在(ii)中，第一分组和第二分组中的仅一者被用来填充数据流中的空隙。