專利名稱：提供實時通信連接的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提供利用網(wǎng)際協(xié)議(IP)的實時通信連接的方法，以及用于實現(xiàn)所述方法的發(fā)送裝置和接收裝置。
背景技術(shù)：
RFC(請求注釋)文件1889描述了RTP協(xié)議和RTCP協(xié)議(RTP＝實時傳輸協(xié)議；RTCP＝實時傳輸控制協(xié)議)。RTP提供了端到端網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，這些功能適用于通過多播或單播網(wǎng)絡(luò)服務(wù)傳輸諸如音頻、視頻或模擬數(shù)據(jù)之類的實時數(shù)據(jù)的應(yīng)用。
在包交換網(wǎng)絡(luò)之上或之內(nèi)的傳輸?shù)奶卣髟谟趶娏易兓?有時候是很劇烈的，即突發(fā)的)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。因此，利用IP進行的實時傳輸容易碰到一些問題，特別是在有限帶寬的內(nèi)部設(shè)備和接入設(shè)備的情況下。信令和控制業(yè)務(wù)的突發(fā)特性影響了實時業(yè)務(wù)，而現(xiàn)有的簡易多路復(fù)用機制只能部分地緩解這種影響。信令信息不需要是實時的，但需要一個最起碼的傳送保證以確保與遠端信令實體的連通性。
信令的突發(fā)特性使得不能賦予信令與實時流同等的優(yōu)先權(quán)。相反，賦予信令較低優(yōu)先權(quán)可能會導(dǎo)致信令的連通性中斷。由于有限的接入帶寬，有可能會出現(xiàn)這樣的情況，例如，一個現(xiàn)有的已區(qū)分優(yōu)先次序的實時連接為了釋放呼叫而禁止信令業(yè)務(wù)。
用于內(nèi)部環(huán)境的使用NAT/NAPT的防火墻，使得如SIP之類的端到端信令協(xié)議很難將正確的媒體相關(guān)流結(jié)合在一起(NAT＝網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換；NAPT＝網(wǎng)絡(luò)地址端口轉(zhuǎn)換；SIP＝會話初始協(xié)議)。對所有這樣的NAT/NAPT裝置都起作用的通用解決方案現(xiàn)在還不存在。而且，SIP還包含當(dāng)進行防火墻穿越(traversal)時需要進行校正的傳輸?shù)刂?。RTP的終止通常出現(xiàn)在一個不同于SIP處理的系統(tǒng)上。因此，需要附加控制擴展來傳送修改SIP消息所需的信息。而且，如果用戶使用一個使用NAT/NAPT的防火墻，他(她)就得被迫打開多個用于VoIP的端口(VoIP＝基于網(wǎng)際協(xié)議的語音)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于更好地提供基于IP通信網(wǎng)絡(luò)的實時通信連接。
通過一種用于在第一實體和第二實體之間提供基于IP通信網(wǎng)絡(luò)的實時通信連接的方法可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的，其中該方法包括步驟在第一實體端將與實時通信連接相關(guān)聯(lián)的信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)和/或其他非實時業(yè)務(wù)分段；在第一實體端將信令通信和/或控制通信和/或其他非實時通信的分段多路復(fù)用到通信連接的實時通信流中，且產(chǎn)生結(jié)果數(shù)據(jù)流，該結(jié)果數(shù)據(jù)流包括已與信令業(yè)務(wù)、控制業(yè)務(wù)和/或其他非實時業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用的實時業(yè)務(wù)流包；通過基于IP的實時通信連接將所述數(shù)據(jù)流從第一實體傳輸至第二實體，其中把絕對的傳輸優(yōu)先權(quán)分配給實時業(yè)務(wù)流包，且信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)包利用其傳輸可用空間以分段的形式傳輸，而不使實時業(yè)務(wù)流包的可用帶寬變窄；在第二實體端對所述數(shù)據(jù)流進行解復(fù)用，并且獲得信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)和/或其他非實時業(yè)務(wù)的分段，以及通信連接的實時業(yè)務(wù)流；在第二實體端對信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)和/或其他非實時業(yè)務(wù)的分段進行重組，并且生成原來的信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)和/或其他非實時業(yè)務(wù)。通過用于提供到另一個實體的基于IP通信網(wǎng)絡(luò)的實時通信連接的發(fā)送裝置，可以進一步實現(xiàn)本發(fā)明的目的，其中該裝置包括一個控制單元，該控制單元適用于將與實時通信連接相關(guān)聯(lián)的信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)和/或其他非實時業(yè)務(wù)分段；將信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)和/或其他非實時業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用到通信連接的實時業(yè)務(wù)流中，且產(chǎn)生結(jié)果數(shù)據(jù)流，該結(jié)果數(shù)據(jù)流包括已與信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)和/或其他非實時業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用的實時業(yè)務(wù)流包；通過基于IP的實時通信連接將所述數(shù)據(jù)流發(fā)送到另一個實體，其中把絕對的傳輸優(yōu)先權(quán)分配給實時業(yè)務(wù)流包，且信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)包利用其傳輸可用空間以分段形式傳輸，而不使實時業(yè)務(wù)流包的可用帶寬變窄。通過用于提供到另一個實體的基于IP通信網(wǎng)絡(luò)的實時通信連接的接收裝置，可以進一步實現(xiàn)本發(fā)明的目的，其中該裝置包括一個控制單元，該控制單元適用于通過基于IP的實時通信連接從另一個實體接收數(shù)據(jù)流，該數(shù)據(jù)流包括已與信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)和/或其他非實時業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用的實時業(yè)務(wù)流包，其中把絕對的傳輸優(yōu)先權(quán)分配給實時業(yè)務(wù)流包，且信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)包利用其傳輸可用空間以分段形式傳輸，而不使實時業(yè)務(wù)流包的可用帶寬變窄，同時不使實時業(yè)務(wù)流包的可用帶寬變窄；對所述數(shù)據(jù)流進行解復(fù)用，并且獲得信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)和/或其他非實時業(yè)務(wù)的分段，以及通信連接的實時業(yè)務(wù)流；對信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)和/或其他非實時業(yè)務(wù)的分段進行重組，并且生成原來的信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)和/或其他非實時業(yè)務(wù)。
術(shù)語“多路復(fù)用(multiplexing)”，也被稱為“MUXing”，是指將兩個或多個信息信道結(jié)合到共同的傳輸媒體上。術(shù)語“交錯(interleaving)”表示一種特殊類型的多路復(fù)用，包含將比特重新排序并且嵌套比特。交錯是一種以非連續(xù)方式重排數(shù)據(jù)以提高性能的方法。因此，當(dāng)說明書中使用術(shù)語“多路復(fù)用”時，其含義也包括交錯的過程。
本發(fā)明的思想在于，以某種方式將與通信連接關(guān)聯(lián)的非實時數(shù)據(jù)(SIP、RTCP等)多路復(fù)用到通信連接的實時流(RTP等)上，從而結(jié)果多路復(fù)用流始終不會超過特定帶寬限制，即，整個數(shù)據(jù)流保持純RTP數(shù)據(jù)流的特性。
RTP包通常具有等時特性，即，RTP包以恒定的時間間隔(最大程度上)傳輸。將非實時數(shù)據(jù)分段，并且(遵循這些恒定時間間隔)將其多路復(fù)用到實時流中，從而不會超過預(yù)定帶寬。
對于不具有等時特性的RTP流而言，將非實時數(shù)據(jù)分段，并且(遵循這些恒定時間間隔)將其多路復(fù)用到實時流中，從而不會超過預(yù)定帶寬，并且非實時數(shù)據(jù)的傳輸適用于實時數(shù)據(jù)的特性。
在傳輸多路復(fù)用數(shù)據(jù)流時，把傳輸?shù)慕^對優(yōu)先權(quán)分配給實時業(yè)務(wù)包，信令和/或控制業(yè)務(wù)包，即非實時業(yè)務(wù)利用它們的傳輸可用空間以分段形式傳送，而不使實時業(yè)務(wù)流包的可用帶寬變窄。
施加到多路復(fù)用流上的帶寬限制源自分配給實時流的帶寬加上附加的“捎帶(piggyback)”帶寬，該“捎帶”帶寬是為非實時流而備用的，且需要它來維持最小連通性。在字節(jié)的級別上實現(xiàn)非實時數(shù)據(jù)的分段以創(chuàng)建正好適合填充實時數(shù)據(jù)流不用的帶寬的非實時分段。非實時流的分段不允許將為實時流備用的帶寬變窄。另外，包括實時包和非實時分段的結(jié)果包不能超過有限帶寬所限制的特定的包的尺寸。由此可以避免傳輸突發(fā)。
由于把絕對的傳輸優(yōu)先權(quán)分配給實時業(yè)務(wù)包，只有在不傳輸實時包的間隔中才允許非實時流同樣使用通常為實時流備用的帶寬。在這種情況下，非實時流可以充滿整個帶寬直到帶寬上限，另外還要遵循RTP流的特性，即等時或非等時。因此，非實時數(shù)據(jù)的傳輸適用于實時數(shù)據(jù)的特性。
通過將非實時流復(fù)用到實時流上，為非實時流分配了一個最小帶寬，從而在帶寬很受限制的連接中也能保證信令的連通性。根據(jù)本發(fā)明的多路復(fù)用/交錯節(jié)省了帶寬，特別是就接入設(shè)備而言。而且，由于分配給信令/控制業(yè)務(wù)的有限帶寬，就媒體會話而言，不會出現(xiàn)突發(fā)的控制業(yè)務(wù)或信令業(yè)務(wù)。
本發(fā)明允許可以與各種防火墻協(xié)同工作的簡易NAT/NAPT穿越。而且，由于將所有的業(yè)務(wù)集中到了實時信道中，只需要在防火墻上打開一個針孔。連續(xù)RTP業(yè)務(wù)保持防火墻的打開狀態(tài)，并且對于非實時業(yè)務(wù)(即信令和控制業(yè)務(wù))而言同樣如此。另外，可以比較容易地添加保持激活的機制。
而且，本發(fā)明使得可以通過簡單的IP轉(zhuǎn)發(fā)比較容易地將完整的媒體會話轉(zhuǎn)發(fā)到新的接入點。根據(jù)本發(fā)明的機制對于諸如網(wǎng)絡(luò)提供的應(yīng)答特征、通告等等之類的附加特征是開放的。例如，當(dāng)用戶接電話時，音頻通告能夠被播放給用戶。
本發(fā)明為實現(xiàn)簡單的IP黑色電話提供了一個很好的方法。只需對接入點的IP地址進行編程即可，這一點每個常規(guī)電話鍵盤都可以實現(xiàn)。然后，可以通過輕型協(xié)議進行一個簡單的配置，以得到一個完全的啞終端(dumb terminal)。
根據(jù)本發(fā)明，基本上可以比較容易地對普通的實時業(yè)務(wù)和所有的非實時業(yè)務(wù)進行業(yè)務(wù)管理。所有的業(yè)務(wù)(實時和非實時的)能夠被共同地而非各自單獨地加密。并且，根據(jù)本發(fā)明的交錯機制能夠應(yīng)用于任何一種和任何數(shù)量的非實時信令協(xié)議，從而與實時流交錯。
通過從屬權(quán)利要求中說明的本發(fā)明的實施方式可以獲得更多的優(yōu)點。
實時數(shù)據(jù)傳輸中的任何延遲都會導(dǎo)致接收端的有關(guān)音頻/視頻質(zhì)量的嚴重降低。因此，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，在實時連接上把最高傳輸優(yōu)先權(quán)分配給實時流包。因而可以保證(在瓶頸的情況下)實時數(shù)據(jù)始終以最高優(yōu)先權(quán)傳輸，而對于傳輸質(zhì)量來說不是那么關(guān)鍵的信令和控制數(shù)據(jù)則共享剩余的傳輸帶寬。因此，多路復(fù)用過程適用于將最高的傳輸優(yōu)先權(quán)分配給實時流包。在只剩下很小帶寬的情況下(不允許幾個非實時流平行傳輸)，就可能發(fā)生相對一個實時包僅有一個非實時流的分段能夠被傳輸?shù)那闆r。
如信令和控制業(yè)務(wù)之類的非實時信息能夠被插入實時業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)包的空閑、尚未使用的空間。在不同的協(xié)議下，非實時信息和實時數(shù)據(jù)也有可能從它們原來的數(shù)據(jù)包中被提取出來并打包到新的數(shù)據(jù)包中。而且，非實時數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)也有可能在不同的數(shù)據(jù)包中傳輸，即，信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)和實時業(yè)務(wù)采用分開的數(shù)據(jù)包來傳輸。根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方式，可以采用任何普通且適合的傳輸協(xié)議對信令和控制消息與實時數(shù)據(jù)進行多路復(fù)用/交錯。對多路復(fù)用流進行傳輸?shù)膬?yōu)選協(xié)議為RTP、UDP(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)、UDP-Lite和IP。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，通過生成用于信令和/或控制業(yè)務(wù)和用于實時業(yè)務(wù)的不同的數(shù)據(jù)流包，將信令和/或控制業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用到通信連接的實時業(yè)務(wù)流中，其中每一個數(shù)據(jù)流包包括，IP頭、UDP頭、有關(guān)有效載荷的類型的信息(即信令業(yè)務(wù)、控制業(yè)務(wù)或?qū)崟r業(yè)務(wù))、流ID、序號、有關(guān)有效載荷的長度的信息以及信令業(yè)務(wù)或控制業(yè)務(wù)或?qū)崟r業(yè)務(wù)的有效載荷。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式，通過生成用于信令和/或控制業(yè)務(wù)和用于實時業(yè)務(wù)的不同的數(shù)據(jù)流包，將信令和/或控制業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用到通信連接的實時業(yè)務(wù)流中，其中每一個數(shù)據(jù)流包包括IP頭、UDP頭和RTP頭，并且其中用于信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流包包括具有附加UDP偽頭且具有信令業(yè)務(wù)或控制業(yè)務(wù)的有效載荷的RTP頭擴展。
還可以通過生成用于信令和/或控制業(yè)務(wù)和實時業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流包，將信令和/或控制業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用到通信連接的實時業(yè)務(wù)流中，其中每一個數(shù)據(jù)流包包括IP頭、UDP頭和RTP頭，并且其中用于信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流包包括具有附加成幀信息且具有信令業(yè)務(wù)或控制業(yè)務(wù)的有效載荷的RTP頭擴展。附加成幀信息可以包括諸如分段編號、分段總數(shù)以及校驗和之類的信息。
還可以通過生成分離的用于信令和/或控制業(yè)務(wù)和實時業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流包，將信令和/或控制業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用到通信連接的實時業(yè)務(wù)流中，其中每一個數(shù)據(jù)流包包括具有新的網(wǎng)際協(xié)議號的IP頭，并且其中用于信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流包包括具有信令業(yè)務(wù)或控制業(yè)務(wù)的附加UDP偽頭，而用于實時業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流包包括具有實時業(yè)務(wù)有效載荷的附加RTP和UDP偽頭。
但是，也可以根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式，通過生成包括IP頭、DUP-Lite頭和RTP頭的數(shù)據(jù)流包，將信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用到通信連接的實時業(yè)務(wù)流中。然后，將信令業(yè)務(wù)或控制業(yè)務(wù)與包括分段編號、分段總數(shù)和校驗和的附加成幀信息一起插入UDP Lite包的附加有效載荷部分。
優(yōu)選地，通過生成包括IP頭、UDP頭和根據(jù)冗余RTP的RTP頭的數(shù)據(jù)流包，將信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用到通信連接的實時業(yè)務(wù)流中。然后，將信令業(yè)務(wù)或控制業(yè)務(wù)與UDP偽頭一起插入冗余RTP包的冗余部分。


結(jié)合以下附圖，通過閱讀以下對當(dāng)前優(yōu)選實施方式的詳細描述，可以更好地理解本發(fā)明的以上以及更多的特征和優(yōu)勢，附圖中圖1為利用根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的方法的電信系統(tǒng)的原理框圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的方法的流程圖。
圖3為示出根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的方法的部分階段的框圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的實時關(guān)聯(lián)多路復(fù)用包的示圖。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的實時關(guān)聯(lián)多路復(fù)用包的示圖。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的實時關(guān)聯(lián)多路復(fù)用包的示圖。
圖7為根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的實時關(guān)聯(lián)多路復(fù)用包的示圖。
圖8為根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的實時關(guān)聯(lián)多路復(fù)用包的示圖。
圖9為根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的實時關(guān)聯(lián)多路復(fù)用包的示圖。
具體實施例方式
圖1示出了一種傳輸系統(tǒng)，其包括連接到具有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點41、42、43的傳輸媒體30的終端10、20、90，以及防火墻11、21。
該傳輸系統(tǒng)有可能是具有包交換網(wǎng)絡(luò)30的電信系統(tǒng)。包交換網(wǎng)絡(luò)30可以是公共互聯(lián)網(wǎng)或者是基于IP協(xié)議的另一種包交換通信網(wǎng)絡(luò)。包交換網(wǎng)絡(luò)30也可以由如以太網(wǎng)、ATM網(wǎng)絡(luò)和無線訪問網(wǎng)絡(luò)(如WLAN)之類的各種物理子網(wǎng)絡(luò)通過公共層3IP通信層互連而成(ATM＝異步傳輸模式；WLAN＝無線局域網(wǎng)絡(luò))。
第一電信終端10指定為主叫方，第二電信終端20指定為被叫方，它們被連接到包交換網(wǎng)絡(luò)30，并且能夠被用于通過包交換網(wǎng)絡(luò)30起動和接收VoIP電信呼叫。電信終端10、20可以是VoIP硬電話或VoIP軟電話(如VoIP電話機或PC)，其配備有話筒、揚聲器以及聲卡，其由于專用的VoIP電話軟件而操作為軟電話。
本發(fā)明不僅限于端到端的情況。本發(fā)明也可用于終端10、20和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點41、42之間，或是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點41、42、43之間。本發(fā)明同樣可以用于與不符合本發(fā)明的終端90進行通信。以下僅描述了終端到終端的情況，作為所有其他可能的情況的代表。
每一個通過包交換網(wǎng)絡(luò)30連接第一電信終端10和第二電信終端20的連接，可以包括防火墻應(yīng)用程序或防火墻硬件11、21，從而允許或拒絕去往或來自電信終端10、20的某些應(yīng)用程序。
第一電信終端10的用戶希望對第二電信終端20的用戶進行VoIP呼叫。為了啟動VoIP呼叫，第一電信終端10適用于在包交換網(wǎng)絡(luò)30上發(fā)送如SIP包之類的信令數(shù)據(jù)到第二電信終端20。在第一電信終端10和第二電信終端20之間建立VoIP連接之后，第一電信終端10的用戶可以與第二電信終端20的用戶通話。因此，語音數(shù)據(jù)例如作為RTP包從第一電信終端10被傳送到第二電信終端20。
在本實施例的實時VoIP連接中，對承載語音數(shù)據(jù)的實時業(yè)務(wù)包所進行的傳輸必須不具有任何顯著延遲，因為任何延遲將會導(dǎo)致第二級終端、即接收電信終端20的語音質(zhì)量不期望地下降。對于有效的語音通話而言，實時業(yè)務(wù)包的等待時間超過20ms就會被人察覺。實時數(shù)據(jù)包的可靠而連續(xù)的傳輸是由于有與實時業(yè)務(wù)相關(guān)的控制業(yè)務(wù)的幫助。在利用RTP傳送實時業(yè)務(wù)的情況下，控制業(yè)務(wù)可以利用RTCP(實時控制協(xié)議)實現(xiàn)。RTCP業(yè)務(wù)通過發(fā)送方和接收方之間的控制消息的周期性交換協(xié)商通過并確保對服務(wù)質(zhì)量(QoS)參數(shù)的遵守。
因而，第一電信終端10和第二電信終端20之間的VoIP通信連接需要同時傳送實時數(shù)據(jù)(即語音通信)和與實時數(shù)據(jù)相關(guān)的非實時信令和控制業(yè)務(wù)。
包括連接的實時數(shù)據(jù)和非實時數(shù)據(jù)的多路復(fù)用數(shù)據(jù)流有可能通過如圖1所示的防火墻工具和裝置11、21的NAT/NAPT單元被傳送。根據(jù)本發(fā)明的方法使實時數(shù)據(jù)包的NAT/NAPT穿越變得容易，因為實時數(shù)據(jù)包可以為非實時數(shù)據(jù)包“打開”防火墻單元的門(僅用于用過的UDP端口)。
還可以將可能帶有擴展的保持打開機制加入該方法，從而保持防火墻門打開。
根據(jù)本發(fā)明的方法可以被用于管理和控制的具有集成特征的IP電話。但是與實時數(shù)據(jù)包相結(jié)合的非實時數(shù)據(jù)包的傳輸也有可能被用于管理和控制無聲IP電話的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)特征。例如，當(dāng)用戶接電話時，音頻通告能夠被播放給用戶。
圖2示出了描述操作步驟的流程圖，該操作步驟被執(zhí)行用于在圖1的電信系統(tǒng)中實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的方法。將非實時流(如信令業(yè)務(wù)流)110、控制業(yè)務(wù)流111以及其他分實時業(yè)務(wù)流112，通過包交換網(wǎng)絡(luò)30從第一電信終端10傳送到第二電信終端20。信令業(yè)務(wù)流110例如可以包括SIP流，控制業(yè)務(wù)流111例如可以是RTCP流，其他非實時業(yè)務(wù)流112例如可以是SNMP流或H.248流(SNMP＝簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)。
非實時流與一個或多個實時業(yè)務(wù)流113、114相關(guān)聯(lián)，該實時業(yè)務(wù)流包括如VoIP語音數(shù)據(jù)包或視頻會議語音/視頻數(shù)據(jù)包之類的實時數(shù)據(jù)，其對于傳輸延遲是高度敏感的。一些傳輸協(xié)議，如UDP或RTP，適用于發(fā)送實時數(shù)據(jù)包(UDP＝用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)。
本發(fā)明適用于各種可能的堆棧。因此，說明書中所給定的堆棧僅僅作為所有可能的實時和非實時協(xié)議類型的通信連接的代表。
信令和控制業(yè)務(wù)包的有效載荷量的大小可以根據(jù)信令和控制所需的當(dāng)前業(yè)務(wù)量而有所不同。另一方面，被連續(xù)傳輸?shù)膶崟r數(shù)據(jù)包沒有表現(xiàn)出與信令和控制業(yè)務(wù)相同的突發(fā)性特征。
在步驟120、121和122中，非實時SIP數(shù)據(jù)包110、非實時RTCP數(shù)據(jù)包111和非實時SNMP數(shù)據(jù)包112被分割成很小的片段。每一個SIP段、RTCP段和SNMP段都具有與其內(nèi)容有關(guān)的信息，并具有附加成幀信息，如原SIP/RTCP/SNMP包被割成的段的總數(shù)、相對于其他段的當(dāng)前段的位置的段編號、以及校驗和。
每一個SIP/RTCP/SNMP段可能具有頭部、尾部和其他必須的包組分，從而產(chǎn)生了一個可以通過實時連接獨立發(fā)送的獨立的新數(shù)據(jù)包。但是每一個SIP/RTCP/SNMP段也有可能被集合成現(xiàn)有的RTP包，例如通過將SIP/RTCP/SNMP有效載荷添加到附加插入頭擴展，或通過將SIP/RTCP/SNMP有效載荷插入實際分配給RTP數(shù)據(jù)但沒有被用盡的RTP包有效載荷空間。在以下的描述中將會詳細討論這些實施方式及其他實施方式。
分段排隊，并在多路復(fù)用步驟130中將其與一個或多個流113/114進行交錯以及/或者多路復(fù)用。在步驟140中，通過分配給RTP包的一個或多個實時連接將多路復(fù)用流從第一電信終端10傳送到第二電信終端20。
在信令組控制多個RTP流的情況下，信令或控制業(yè)務(wù)可以被指定給唯一一個RTP流或分散給若干RTP流。
在連接裝有防護墻的情況下，連續(xù)RTP業(yè)務(wù)使防火墻也對RTP業(yè)務(wù)上多路復(fù)用的非實時業(yè)務(wù)(即信令、控制和其他非實時業(yè)務(wù))保持打開。在步驟150中，在第二電信終端20中對多路復(fù)用流進行解復(fù)用，并將信令和控制分段被放入一個隊列以便整理碎片。
例如，可以以正確的次序、即根據(jù)其分段編號來放置獨立的SIP/RTCP/SNMP數(shù)據(jù)包，從SIP/RTCP/SNMP有效載荷上剝離傳輸所需的數(shù)據(jù)成幀信息，并將SIP/RTCP/SNMP數(shù)據(jù)一個接一個串接在一起，以重建原數(shù)據(jù)包。也可以從輸入的RTP數(shù)據(jù)包中提取包含于RTP包中的SIP/RTCP/SNMP數(shù)據(jù)并將其用于重建原數(shù)據(jù)包。
整理碎片和重組SIP/RTCP/SNMP分段的過程如圖2中的步驟160、161和162所示。因此，原SIP/RTCP/SNMP數(shù)據(jù)包170、171、172得以恢復(fù)。實時RTP數(shù)據(jù)包173、174在解復(fù)用步驟150中已被恢復(fù)，而不需要重組。
如果通過多路復(fù)用實時數(shù)據(jù)流來傳送非實時數(shù)據(jù)流的附加識別(ID)和/或參考信息，則可以實現(xiàn)某些優(yōu)勢。
圖3詳細說明了參考圖2所描述的分段和多路復(fù)用步驟110-130。
實時數(shù)據(jù)作為連續(xù)等時包被發(fā)送。在該實施例中，小包作為RTP包被發(fā)送。RTP是以各種方式優(yōu)化的協(xié)議，其適用于在IP包交換網(wǎng)絡(luò)上傳送實時數(shù)據(jù)(如有效和/或交互音頻和視頻數(shù)據(jù))。RTP基于UDP而運行，且使用UDP的多路復(fù)用和誤差校驗特征。根據(jù)RTP協(xié)議的一般任務(wù)，圖3所示的RTP業(yè)務(wù)213、214包括實時包的連續(xù)等時流。
RTCP協(xié)議提供了數(shù)據(jù)分配質(zhì)量反饋。RTCP基于控制包到通話的所有參與者的周期性傳送，使用了與數(shù)據(jù)包相同的分配機制。圖3示出了與RTP包流213、213相關(guān)聯(lián)的RTCP包212和其他非實時包211。
圖3還示出了SIP包210，其作為非實時信令協(xié)議的代表用于建立RTP/RTCP連接。為了建立這樣一個RTP/RTCP連接，信令必須與其他端(遠程終端或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點)交換信息。只要實時流尚未建立，SIP包210就可以使用為實時流準備的整個帶寬。
圖3只示出了一個方向，但原理通常適用于兩個方向。
由于信令、控制業(yè)務(wù)和其他非實時業(yè)務(wù)的突發(fā)特性，SIP業(yè)務(wù)210、RTCP業(yè)務(wù)212和其他非實時業(yè)務(wù)211的每一個數(shù)據(jù)包都是不同的，并且可以明顯大于RTP業(yè)務(wù)流213、214的標準RTP包。
在過程220的第一個步驟中，將SIP業(yè)務(wù)210、RTCP業(yè)務(wù)212和其他非實時業(yè)務(wù)211的數(shù)據(jù)包分割成小尺寸包。在過程220的第二個步驟中，將被分割的小尺寸SIP、RTCP和其他非實時業(yè)務(wù)包多路復(fù)用和/或交錯到尺寸統(tǒng)一的RTP包流213、214中。為了保證被傳輸RTP包流213、214的實時特性，RTP包被指定以絕對的傳輸優(yōu)先權(quán)。對于在隊列中等待傳輸?shù)娜魏蜸IP、RTCP和其他非實時業(yè)務(wù)包，利用其可用的傳輸空間以分段的形式進行傳送，而不使RTP包的可用帶寬變窄。最后，傳送多路復(fù)用RTP流230、231。
多路復(fù)用可以不同的方式且用不同的協(xié)議來實現(xiàn)。以下參考圖4-9描述了幾個實施例。
在根據(jù)圖4-9的所有實施方式中，根據(jù)IP協(xié)議傳輸包含實時業(yè)務(wù)和非實時業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)包。即所有的數(shù)據(jù)包將包括網(wǎng)絡(luò)級上的IP頭和傳輸層上的UDP頭。但是具有信令和/或控制業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)包還有可能包括傳輸層的TCP(傳輸控制協(xié)議)頭。
圖4示出了根據(jù)UDP的實時關(guān)聯(lián)多路復(fù)用包。存在三種包的類型實時RTP、非實時RTCP和非實時SIP。數(shù)據(jù)包的類型、流ID、序號和字段長度在包的前四個八位字節(jié)中給出。包的剩余部分包含了各數(shù)據(jù)流的有效載荷。如果最后一個分段沒有與通常的4字節(jié)邊界對齊，有效載荷可被填充為空白信息。
圖5示出了根據(jù)RTP的實時關(guān)聯(lián)多路復(fù)用包。數(shù)據(jù)包承載有RTP頭。SIP或RTCP有效載荷被包含在RTP頭擴展內(nèi)，RTP頭擴展可以是一個UDP偽頭。
圖6示出了根據(jù)應(yīng)用程序特定RTP協(xié)議的實時關(guān)聯(lián)多路復(fù)用包。除了SIP或RTCP有效載荷部分中沒有使用UDP偽頭之外，該包與圖5所示的包相類似。作為替代，SIP或RTCP有效載荷部分中包含了附加成幀信息，例如分段編號、分段總數(shù)和校驗和。
圖7示出了使用新的網(wǎng)際協(xié)議號的實時關(guān)聯(lián)多路復(fù)用包。該包承載了IP頭，其中協(xié)議表示為“rt-mux”，即多路復(fù)用RTP協(xié)議。IP包的有效載荷部分承載了RTP數(shù)據(jù)、SIP消息或是RTCP數(shù)據(jù)中的任一個。RTP數(shù)據(jù)格式化為RTP類型，SIP和RTCP數(shù)據(jù)格式化為UDP類型。
圖8示出了使用根據(jù)RFC3828的UDP-Lite的實時關(guān)聯(lián)多路復(fù)用包。該包承載一個IP頭。在IP頭的選擇部分，插入UDP-Lite頭。UDP-Lite頭之后是被覆蓋的RTP包，其后緊跟著信令或控制信息部分。該信令或控制信息部分包括SIP消息或RTCP信息以及諸如分段編號，分段總數(shù)和校驗和之類的附加成幀信息。每個分段中的信息分別以其特定類型(即SIP和RTCP)存儲。
圖9示出了根據(jù)RFC2198的實時關(guān)聯(lián)冗余RTP包。為了補償可能的包丟失，每個RTP包可以包含除主要數(shù)據(jù)有效載荷之外的或替代主要數(shù)據(jù)有效載荷的冗余信息。響應(yīng)于重傳請求，這些冗余數(shù)據(jù)可以準確地替換丟失的有效載荷數(shù)據(jù)?；蛘?，它們可以作為低質(zhì)量、低帶寬數(shù)據(jù)的恒定延遲次級流，接收端可以將其用來替代丟失的主要數(shù)據(jù)。
根據(jù)圖9的實施方式與圖8的實施方式類似，只是使用了另一種有效載荷類型。
權(quán)利要求
1.一種用于在第一實體與第二實體之間提供基于IP通信網(wǎng)絡(luò)的實時通信連接的方法，其中該方法包括步驟；在第一實體端將與所述實時通信連接相關(guān)聯(lián)的信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)分段；在第一實體端將所述信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用到所述通信連接的實時業(yè)務(wù)流中，并且生成結(jié)果數(shù)據(jù)流，該結(jié)果數(shù)據(jù)流包括已與所述信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用的實時業(yè)務(wù)流包；通過基于IP的實時通信連接將所述數(shù)據(jù)流從第一實體傳輸至第二實體，其中將絕對的傳輸優(yōu)先權(quán)分配給所述實時業(yè)務(wù)流包，且所述信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)包利用其傳輸可用空間以分段的形式傳輸，而不使所述實時業(yè)務(wù)流包的可用帶寬變窄；在第二實體端對所述數(shù)據(jù)流進行解復(fù)用，并且獲得所述信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)的分段以及所述通信連接的實時業(yè)務(wù)流；在第二實體端對所述信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)的分段進行重組，并且生成原來的信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該方法包括步驟；由于多路復(fù)用，為包含在所述數(shù)據(jù)流中的實時業(yè)務(wù)流包分配有關(guān)通過基于IP的實時通信連接進行的傳輸?shù)淖罡邇?yōu)先權(quán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該方法包括步驟通過生成用于所述信令和/或控制業(yè)務(wù)和用于所述實時業(yè)務(wù)的不同數(shù)據(jù)流包，將所述信令和/或控制業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用到所述通信連接的實時業(yè)務(wù)流中，其中每個數(shù)據(jù)流包包括IP頭，UDP頭，有關(guān)有效載荷類型、即信令業(yè)務(wù)、控制業(yè)務(wù)或?qū)崟r業(yè)務(wù)的應(yīng)用信息，流ID，序號，有關(guān)有效載荷長度的信息，以及所述信令業(yè)務(wù)或控制業(yè)務(wù)或?qū)崟r業(yè)務(wù)的有效載荷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該方法包括步驟通過生成用于所述信令和/或控制業(yè)務(wù)和用于所述實時業(yè)務(wù)的不同數(shù)據(jù)流包，將所述信令和/或控制業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用到所述通信連接的實時業(yè)務(wù)流中，其中每個數(shù)據(jù)流包包括，IP頭、UDP頭和RTP頭，并且其中用于所述信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流包包括具有附加UDP偽頭且具有所述信令業(yè)務(wù)或控制業(yè)務(wù)的有效載荷的RTP頭擴展。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該方法包括步驟通過生成用于所述信令和/或控制業(yè)務(wù)和用于所述實時業(yè)務(wù)的不同數(shù)據(jù)流包，將所述信令和/或控制業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用到所述通信連接的實時業(yè)務(wù)流中，其中每個數(shù)據(jù)流包包括，IP頭、UDP頭和RTP頭，并且其中用于所述信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流包包括具有附加成幀信息且具有所述信令業(yè)務(wù)或控制業(yè)務(wù)的有效載荷的RTP頭擴展，該附加成幀信息包括分段編號、分段總數(shù)和校驗和。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該方法包括步驟通過生成用于所述信令和/或控制業(yè)務(wù)和用于所述實時業(yè)務(wù)的不同數(shù)據(jù)流包，將所述信令和/或控制業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用到所述通信連接的實時業(yè)務(wù)流中，其中每個數(shù)據(jù)流包包括具有新的網(wǎng)際協(xié)議號的IP頭，并且其中用于所述信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流包包括具有所述信令業(yè)務(wù)或控制業(yè)務(wù)的有效載荷的附加UDP偽頭，而用于所述實時業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流包包括具有所述實時業(yè)務(wù)的有效載荷的附加RTP和UDP偽頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該方法包括步驟通過生成包括IP頭、UDP Lite頭和RTP頭的數(shù)據(jù)流包，將所述信令和/或控制業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用到所述通信連接的實時業(yè)務(wù)流中；以及將所述信令業(yè)務(wù)或控制業(yè)務(wù)與包括分段編號、分段總數(shù)和校驗和的附加成幀信息一起插入所述UDP Lite包的附加有效載荷部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該方法包括步驟通過生成包括IP頭、UDP頭和根據(jù)冗余RTP的RTP頭的數(shù)據(jù)流包，將所述信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用到所述通信連接的實時業(yè)務(wù)流中；以及將所述信令業(yè)務(wù)或控制業(yè)務(wù)與UDP偽頭一起插入所述冗余RTP包的冗余部分。
9.一種用于提供到另一個實體的基于IP通信網(wǎng)絡(luò)的實時通信連接的發(fā)送裝置，其中該裝置包括一個控制單元，該控制單元適用于將與所述實時通信連接相關(guān)聯(lián)的信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)分段；將所述信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用到所述通信連接的實時業(yè)務(wù)流中，并且生成結(jié)果數(shù)據(jù)流，該結(jié)果數(shù)據(jù)流包括已與所述信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用的實時業(yè)務(wù)流包；通過基于IP的實時通信連接將所述數(shù)據(jù)流發(fā)送到另一個實體，其中把絕對的傳輸優(yōu)先權(quán)分配給所述實時業(yè)務(wù)流包，且所述信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)包利用其傳輸可用空間以分段形式傳輸，而不使所述實時業(yè)務(wù)流包的可用帶寬變窄。
10.一種用于提供到另一個實體的基于IP通信網(wǎng)絡(luò)的實時通信連接的接收裝置，其中該裝置包括一個控制單元，該控制單元適用于通過基于IP的實時通信連接從另一個實體接收數(shù)據(jù)流，該數(shù)據(jù)流包括在所述另一個實體端已與信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)的分段多路復(fù)用的實時業(yè)務(wù)流包，其中把絕對的傳輸優(yōu)先權(quán)分配給所述實時通信流包，且所述信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)包利用其傳輸可用空間以分段形式傳輸，而不使所述實時業(yè)務(wù)流包的可用帶寬變窄；對所述數(shù)據(jù)流進行解復(fù)用，并且獲得所述信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)的分段以及所述通信連接的實時業(yè)務(wù)流；對信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)的分段進行重組，并且生成原來的信令業(yè)務(wù)和/或控制業(yè)務(wù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在第一實體與第二實體之間提供基于IP通信網(wǎng)絡(luò)的實時通信連接的方法，以及實現(xiàn)所述方法的發(fā)送裝置和接收裝置。本發(fā)明的基本思想在于，在第一實體端將與實時通信連接相關(guān)聯(lián)的非實時流分段，在第一實體端將非實時流的分段多路復(fù)用到實時通信連接的實時流中，并通過實時通信連接將包括實時流和非實時流分段的多路復(fù)用實時流從第一實體傳輸?shù)降诙嶓w。為了確?？煽康膶崟r數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量，為多路復(fù)用數(shù)據(jù)流的實時部分分配最高的傳輸優(yōu)先權(quán)。在第二實體端，對多路復(fù)用實時流進行解復(fù)用，對非實時流分段進行重組，并且重新生成原來的非實時流。
文檔編號H04L12/56GK1866929SQ20061008024
公開日2006年11月22日 申請日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月17日
發(fā)明者托馬斯·福伊, 約阿希姆·里默爾特 申請人:阿爾卡特公司