專利名稱：用于voip無線終端的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用于實現(xiàn)基于因特網(wǎng)(IP)的通信的系統(tǒng)和方法。具體地，本發(fā)明涉及用于在通信鏈路(例如無線鏈路)兩端都不采用完整的因特網(wǎng)協(xié)議棧的情況下實現(xiàn)例如因特網(wǎng)協(xié)議承載話音(VoIP)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
由于因特網(wǎng)的巨大成功，在包括無線鏈路的各種通信鏈路上使用因特網(wǎng)協(xié)議(IP)已經(jīng)成為一個挑戰(zhàn)性的目標和任務(wù)。一個特別的挑戰(zhàn)是將因特網(wǎng)協(xié)議用于無線通信。無線通信通常都通過使用分別稱為移動站、移動電話和無線移動電話(在這里用更一般的術(shù)語稱為移動終端)的裝置來實現(xiàn)，并且它們通常都使用相對窄的帶寬進行通信。另一方面，因特網(wǎng)協(xié)議在某種程度上帶寬利用效率不高，因為一個通常的信息傳輸可能具有很大部分的傳輸信息是與管理開銷相關(guān)，而不是與實質(zhì)數(shù)據(jù)相關(guān)。
因特網(wǎng)協(xié)議使得能夠不使用一個預定的或?qū)Ｓ玫穆窂蕉ㄟ^網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)在分組中從一點(或者電子設(shè)備)向另一點(或電子設(shè)備)傳送信息。因特網(wǎng)協(xié)議分組包括報頭和有效載荷部分，其中報頭包含諸如路由信息(例如目的地址)之類的管理信息，而有效載荷部分包含實質(zhì)信息(例如來自應用軟件的數(shù)字數(shù)據(jù)或來自會談的數(shù)字音頻數(shù)據(jù))。當通常的音頻數(shù)據(jù)(諸如語音或話音信息)由諸如因特網(wǎng)協(xié)議(IP)、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)和實時傳輸協(xié)議(RTP)等普通協(xié)議傳送時，報頭可能約占分組的70％。分組的這么大一部分被報頭信息占用將導致鏈路非常低效的利用。在這個實例中，只有約30％的使用帶寬被分配給實質(zhì)信息。因此，對于許多具有窄帶寬的無線鏈路(例如具有蜂窩鏈路的無線終端)來說，實現(xiàn)高效的傳輸是一件特別困難的任務(wù)，因為因特網(wǎng)協(xié)議使用了很大的報頭。
使用因特網(wǎng)協(xié)議傳送音頻數(shù)據(jù)特別具有挑戰(zhàn)性，因為音頻信息(例如語音或話音信息)與許多其它類型的數(shù)據(jù)相比，對時延特別敏感。因此，使用因特網(wǎng)協(xié)議傳輸?shù)脑捳Z(即，IP承載的話音(VoIP))的質(zhì)量可能按報頭在分組中所占的空間量而降低，因為報頭降低了每個分組中的音頻信息量。在因特網(wǎng)協(xié)議中采用的一種被開發(fā)用來解決大報頭問題的方式稱為報頭壓縮。
報頭壓縮(HC)在點到點鏈路上基于每一跳(即在組成網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備鏈中從一個設(shè)備到另一個設(shè)備)而最小化用于報頭中所承載的信息的必要帶寬。大體上，用于降低報頭大小的報頭壓縮技術(shù)在因特網(wǎng)界已有很長的使用歷史。幾種通常使用的報頭壓縮協(xié)議包括因特網(wǎng)工程任務(wù)組(I ETF)請求注解(RFC)1144(Van Jacobson(VJ))、RFC 2507(因特網(wǎng)協(xié)議報頭壓縮(IPHC))和RFC 2508(壓縮實時傳輸協(xié)議(CRTP))。報頭壓縮利用了以下這個事實即在傳輸信息的特定流中，從一個分組到另一個分組，報頭中的某些字段沒有變化，或者以較小的和/或可預測的值變化。報頭壓縮方案利用這些特性，從而只在開始時發(fā)送靜態(tài)信息，而變化的字段用其絕對值發(fā)送或者作為分組到分組的差值發(fā)送。完全隨機的信息則必須不作任何壓縮就發(fā)送。人們通?？梢园褕箢^壓縮方案考慮為某種狀態(tài)機，而挑戰(zhàn)性任務(wù)是在保持報頭開銷盡可能低的同時保持壓縮器和解壓縮器狀態(tài)(所謂的上下文)相互之間一致。
因此，對于使無線上的IP承載的話音(VoIP)(VoIPoW)成為電路交換語音的經(jīng)濟可行的替換對象而言，報頭壓縮是非常重要的組成部分。用于此目的的報頭壓縮解決方案已經(jīng)被IETF的魯棒報頭壓縮(ROHC)工作組開發(fā)出來了。在現(xiàn)今的通信和電子技術(shù)條件下，使用沒有報頭壓縮的VoIPoW不太可能為大多數(shù)的VoIP的使用提供合理的音頻質(zhì)量。但是，報頭壓縮處理耗費了處理時間和電力，而這些通常是無線終端(例如無線電話)中比較關(guān)心的，這些無線終端常常是較小的手持裝置并且依靠電池電力運行。所以，雖然報頭壓縮很可能在預見的將來用于VoIP通信，但是對于VoIPoW它的確仍有一些障礙。
在現(xiàn)有的第二代無線電電話中，大多數(shù)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，特別是無線終端和基站，不具有VoIP能力。更確切地，它們是使用在現(xiàn)代無線電話網(wǎng)絡(luò)(例如，全球移動通信系統(tǒng)(GSM)、個人數(shù)字通信(PDC)、碼分多址接入(CDMA)或?qū)拵DMA(WCDMA))中流行的其它協(xié)議來運行的。然而，由于因特網(wǎng)協(xié)議在固定網(wǎng)中的流行，所以在無線網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)VoIP是所期望的。未來的焦點在于實現(xiàn)端到端VoIP通信作為所有因特網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的一部分。但是，實現(xiàn)VoIP將需要在象基站這樣的地方對網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件兩者都進行改變和遷移，并且還需要改變無線終端以便支持VoIP。這些變化協(xié)調(diào)起來是很困難的，并且也是耗時和昂貴的。所以，更及時、更節(jié)省成本并且也更容易地實現(xiàn)過渡標準從而使過渡實現(xiàn)與其它至少部分遵循現(xiàn)有因特網(wǎng)協(xié)議標準的實現(xiàn)可進行互操作將是非常有用的。

發(fā)明內(nèi)容
應該強調(diào)的是，用在本說明書中的術(shù)語“包含”是用來指定所述特征、整數(shù)、步驟或組件的存在，而并不排除出現(xiàn)了增加一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、組件或者它們的組合。
本發(fā)明被用來提供在通信鏈路兩端都不使用完整的因特網(wǎng)協(xié)議棧的情況下，用于基于因特網(wǎng)協(xié)議的通信系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。例如，所提供的各種實施例引入了使用現(xiàn)有標準將信息發(fā)送到無線終端的過渡系統(tǒng)和方法，其中所述信息源自至少部分使用因特網(wǎng)協(xié)議族(例如使用RTP/UDP/IP協(xié)議的組合)來運行的網(wǎng)絡(luò)，因此它們使用因特網(wǎng)協(xié)議的信號格式通信。描述了用于在無線傳輸信道上從網(wǎng)絡(luò)給無線終端提供語音或話音信息(在這里用更一般的術(shù)語稱為音頻信息)和數(shù)據(jù)信息的各種途徑，其中所述網(wǎng)絡(luò)包括使用因特網(wǎng)協(xié)議傳輸音頻信息(例如因特網(wǎng)協(xié)議承載話音(VoIP)。在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明包括用于無線終端通信、尤其是用于音頻信息(例如，來自電話會談的數(shù)字化的語音信息)的端到端VoIP解決方案。本系統(tǒng)和方法也可以支持其它因特網(wǎng)協(xié)議應用。同樣地，各種協(xié)議棧和音頻流被提供用來支持特別適合于無線通信應用的VoIP。
本發(fā)明提供了簡化的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，它不使用雙協(xié)議棧而支持通用因特網(wǎng)協(xié)議終端和專用音頻終端兩者。這簡化和改進了部署中的靈活性，避免了不必要的復雜性并減少了硬件和軟件需求。同樣地，也可以降低部署成本。
此外，通過消除無線終端中全部或部分的典型報頭處理，本發(fā)明可以提供改進服務(wù)質(zhì)量和效率的益處。同樣地，在發(fā)送和/或接收例如通常的電話會談的音頻信息時，無線終端的處理時間和設(shè)備能耗可能被降低。注意，雖然本發(fā)明依照電話會談作為實例來解釋，但是本發(fā)明可以應用于其它類型的對報頭壓縮處理時間和電力要求敏感的應用，例如流視頻和多媒體信息。


在結(jié)合附圖閱讀了以下的詳細描述后，本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點對于本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員將會變得更清楚，其中圖1圖示了用于建立VoIP的示例性協(xié)議棧和音頻流，在通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)側(cè)和終端側(cè)使用了明顯的報頭壓縮和解壓縮模塊；圖2圖示了用于建立VoIP的示例性協(xié)議棧和音頻流，使用網(wǎng)絡(luò)側(cè)音頻網(wǎng)關(guān)并在通信系統(tǒng)的終端側(cè)使用專用音頻應用；圖3圖示了用簡化終端建立VoIP的示例性協(xié)議棧和音頻流，在通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)側(cè)使用明顯的報頭壓縮和解壓縮模塊，而在終端側(cè)使用具有完整壓縮處理的專用音頻應用；圖4A圖示了使用圖3中提供的示例性協(xié)議棧和音頻流從終端側(cè)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)送音頻信息的示例性處理流程；和圖4B圖示了使用圖3中提供的示例性協(xié)議棧和音頻流從網(wǎng)絡(luò)側(cè)向終端側(cè)發(fā)送音頻信息的示例性處理流程；圖5圖示了用于建立混合VoIP的示例性協(xié)議棧和音頻流，它在通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)使用修改過報頭的壓縮協(xié)議、而在終端側(cè)使用專用音頻應用和報頭解壓縮同位體；圖6A圖示了使用圖5中提供的示例性協(xié)議棧和音頻流從終端側(cè)向網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)送音頻信息的示例性處理流程；和圖6B圖示了使用圖5中提供的示例性協(xié)議棧和音頻流從網(wǎng)絡(luò)側(cè)向終端側(cè)發(fā)送音頻信息的示例性處理流程。
具體實施例方式
通常，本發(fā)明被用來提供各種支持從網(wǎng)絡(luò)到遠程無線終端的因特網(wǎng)協(xié)議通信的系統(tǒng)和方法。同樣地，各種協(xié)議棧和信息流在這里被提供用來實現(xiàn)基于端到端因特網(wǎng)協(xié)議的通信的過渡解決方案。然而，本領(lǐng)域的一個技術(shù)人員將認識到，本發(fā)明對于各種有線線路和光纖通信系統(tǒng)(例如使用報頭壓縮的有線線路VoIP電話和系統(tǒng))也可以是有用的。
在因特網(wǎng)和各種電信系統(tǒng)逐漸集成為一體的時候，用于所有應用的端到端因特網(wǎng)協(xié)議(IP)是下一代計算機和通信系統(tǒng)的目標。然而，用來轉(zhuǎn)換目前的電路交換網(wǎng)絡(luò)所需的成本和時間是巨大的，特別是對于電信系統(tǒng)和對于使用因特網(wǎng)協(xié)議來傳送音頻信息而言。當使用因特網(wǎng)協(xié)議發(fā)送音頻信息時會發(fā)生各種服務(wù)質(zhì)量問題。服務(wù)質(zhì)量問題正在花費時間來解決。因此，從部署的觀點來看，建立過渡的解決方案看起來是謹慎的，該過渡解決方案將更及時地實現(xiàn)和將在系統(tǒng)成本中提供一個逐漸增加的步驟。
在實現(xiàn)完全的端到端因特網(wǎng)協(xié)議通信之前，本發(fā)明提供各種要在傳輸周期期間實現(xiàn)的基于終端和基于網(wǎng)絡(luò)的解決方案。這些終端可以使用常規(guī)硬件和軟件構(gòu)建，并且對于特定應用(特別是包括音頻信息的應用)提供對因特網(wǎng)連接的受限訪問。無線終端的設(shè)計是特別具有挑戰(zhàn)性的，并且由網(wǎng)絡(luò)實體(例如基站和相關(guān)處理裝置)提供對這些種類的終端的支持是很重要的，所述網(wǎng)絡(luò)實體通常是考慮對未來的完全因特網(wǎng)協(xié)議的想象而設(shè)計的。同樣地，所述網(wǎng)絡(luò)實體應該包括通常的因特網(wǎng)連接配置，而對這些過渡網(wǎng)絡(luò)實體用在下一代端到端因特網(wǎng)協(xié)議通信系統(tǒng)中的能力沒有任何重大的影響。
當通信系統(tǒng)更接近兼容端到端因特網(wǎng)協(xié)議時，無線終端將變成為基于因特網(wǎng)協(xié)議的，而且所有的服務(wù)將根據(jù)因特網(wǎng)協(xié)議模型提供，包括音頻信息和服務(wù)(即因特網(wǎng)協(xié)議承載的語音(VoIP))的傳輸。在一個示例性端到端因特網(wǎng)協(xié)議通信系統(tǒng)中，音頻業(yè)務(wù)可以如圖1所示處理，圖1中具有終端側(cè)105和網(wǎng)絡(luò)側(cè)110，兩者都包括完整的用于音頻信息處理的因特網(wǎng)協(xié)議棧。該完整的因特網(wǎng)協(xié)議棧可以包括因特網(wǎng)協(xié)議層135以及包括在鏈路層120中的報頭壓縮模塊125和報頭解壓縮模塊130。因特網(wǎng)協(xié)議層135可以是例如IPv4或IPv6(因特網(wǎng)協(xié)議版本4或6)。在無線移動電話的情況下，鏈路層120可以是一組打算針對無線介質(zhì)上的連接的協(xié)議，它可以包括諸如差錯保護、差錯檢測和重傳等機制。終端側(cè)105也可以包括VoIP應用層145、傳輸層140和物理層115。例如，VoIP應用層145可以由任何實時傳輸協(xié)議(RTP)應用組成并且可以使用音頻編碼器/解碼器(編解碼器)。傳輸層140可以包括例如用于VoIP的用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)或者傳輸控制協(xié)議(TCP)。物理層115可以是無線介質(zhì)。網(wǎng)絡(luò)側(cè)110的正常因特網(wǎng)協(xié)議?？梢园ㄒ蛱鼐W(wǎng)協(xié)議層165和鏈路層150，而鏈路層150包括報頭壓縮模塊160和報頭解壓縮模塊155。網(wǎng)絡(luò)側(cè)110也可以包括物理層115。
圖1中的協(xié)議配置可以用于任何基于因特網(wǎng)協(xié)議的應用，包括VoIP應用。如圖所示，源自終端側(cè)105(例如，無線終端)的音頻信息170(例如，數(shù)字化的話音或語音)被從VoIP應用層145通過傳輸層140送到因特網(wǎng)協(xié)議層135，其中數(shù)字化的音頻信息在因特網(wǎng)協(xié)議層135被放到具有報頭信息(例如，源信息、路由信息和次序信息等)的因特網(wǎng)協(xié)議分組中。接著，該因特網(wǎng)協(xié)議分組被送到報頭壓縮模塊125并且報頭大小被減小。然后，音頻信息170被從鏈路層120送到物理層115以便使用例如無線電波傳輸送達網(wǎng)絡(luò)側(cè)110的物理層115。物理層115的一個實例是終端側(cè)105的無線終端中的收發(fā)機及天線和網(wǎng)絡(luò)側(cè)110的基站中的收發(fā)機及天線。在網(wǎng)絡(luò)側(cè)110，音頻信息170被送到鏈路層150以便由報頭解壓縮模塊155處理，其中因特網(wǎng)協(xié)議分組的報頭在報頭解壓縮模塊155中被解壓縮。然后其報頭被解壓縮的因特網(wǎng)協(xié)議分組被送到網(wǎng)絡(luò)側(cè)因特網(wǎng)協(xié)議層165。然后網(wǎng)絡(luò)將該因特網(wǎng)協(xié)議分組轉(zhuǎn)發(fā)到指定的目的地。注意，終端側(cè)105可以不受限制地是許多無線終端中的任何一個，包括移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)、膝上型或便攜式個人計算機(PC)、具有無線連接的桌面計算機和平板PC等。此外，網(wǎng)絡(luò)側(cè)可以不受限制地包括基站、基站控制器、路由器和服務(wù)器等。
源自網(wǎng)絡(luò)側(cè)110且要被發(fā)送到終端側(cè)105的音頻信息175如圖1所示類似地路由和處理。音頻信息175采用因特網(wǎng)協(xié)議分組格式并且其報頭被網(wǎng)絡(luò)側(cè)110的報頭壓縮模塊160壓縮并被終端側(cè)105的報頭解壓縮模塊130解壓縮。
注意，圖1所示的特定的協(xié)議配置將支持用于數(shù)字信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜魏位谝蛱鼐W(wǎng)協(xié)議的應用，其中所述數(shù)字信息包括音頻信息、流視頻信息和多媒體信息等，并且該特定協(xié)議配置對于所有的因特網(wǎng)協(xié)議應用，即使是那些包括無線鏈路的應用，都是優(yōu)選的協(xié)議配置。然而，在較近的時期內(nèi)，支持無線鏈路IP語音(VoIPoW)更可能需要一種過渡方法，該過渡方法能在不支持所有的端到端因特網(wǎng)協(xié)議應用的情況下解決音頻信息的服務(wù)質(zhì)量問題。此外，圖1中提供的非常普通的解決方案可能比必需的更復雜，特別是終端側(cè)105可能具有比必需功能還要多的功能來支持音頻通信。
圖2中提供了一種用于在無線終端和基于因特網(wǎng)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間提供音頻通信的簡化的終端方法。盡管在某些方面它可能是優(yōu)選的，但是VoIP應用(例如，可以結(jié)合音頻編碼器/解碼器實現(xiàn)諸如RTP等應用協(xié)議的實體，其中該編碼器/解碼器取得音頻信號、將它轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式、編碼為壓縮的數(shù)字格式、打包為應用分組并將它傳遞到傳輸層)不一定駐留在終端側(cè)105裝置內(nèi)。例如，也有可能在無線終端和末端VoIP主機之間有幾個因特網(wǎng)協(xié)議跳，其中該末端VoIP主機中駐留傳輸層和VoIP應用。如圖2所示，終端側(cè)105可以通過諸如音頻網(wǎng)關(guān)245等的網(wǎng)關(guān)而互連到因特網(wǎng)協(xié)議域中的其它的音頻同位體。根據(jù)這種方法，在終端側(cè)105中沒有因特網(wǎng)協(xié)議組件駐留，因為因特網(wǎng)協(xié)議格式的分組在網(wǎng)絡(luò)側(cè)110終止，并且在從音頻網(wǎng)關(guān)245到終端側(cè)105上的無線終端都使用專用的傳輸解決方案(例如，GSM、CDMA等)。
終端側(cè)105可以包括例如具有傳統(tǒng)裝置和傳統(tǒng)協(xié)議棧的無線終端。終端側(cè)105協(xié)議?？梢园赡苁抢鐭o線電波收發(fā)機及天線的物理層215。物理層215可以耦合到鏈路層220。鏈路層220可以包括例如用于鏈路上差錯數(shù)據(jù)重傳的ARQ機制(自動重發(fā)請求)、無線電資源管理功能、無線電測量、切換功能，例如物理介質(zhì)上任何與無線信道的維護相關(guān)的東西。鏈路層220可以耦合到專用解決方案225。例如，專用解決方案225可以包括到收發(fā)機的有線連接。專用解決方案225可以耦合到專用音頻應用模塊230。專用音頻應用230可以包括例如用于GSM、PDC、CDMA和/或WCDMA的編解碼器。
在網(wǎng)絡(luò)側(cè)110，協(xié)議?？梢园詈系芥溌穼?35的物理層215，例如收發(fā)機及天線等。鏈路層235可以耦合到專用解決方案240，而專用解決方案240可以尤其包括音頻編解碼器(例如GSM、EVRC(增強的可變速率編解碼器)、SMV(可選多速率話音編碼器)、AMR(自適應多速率))和可能的一些帶內(nèi)應用信令等。專用解決方案240可以耦合到音頻網(wǎng)關(guān)245，音頻網(wǎng)關(guān)245將VoIP分組從VoIP格式轉(zhuǎn)換為專用解決方案240所需的多種信號格式的音頻信息。網(wǎng)絡(luò)側(cè)110也可以包括耦合到音頻網(wǎng)關(guān)245的傳輸層250和耦合到傳輸層250的因特網(wǎng)協(xié)議層255。
即使基于網(wǎng)關(guān)的模型是靈巧的和簡單的，并且可以對互連到VoIP同位體的簡化或?qū)ｉT的終端提供支持，但它可能有一些部署障礙。例如，一個部署障礙可能是需要在網(wǎng)絡(luò)側(cè)有較大的增加以便支持具有專用音頻應用230的專用終端。當在網(wǎng)絡(luò)側(cè)110中有音頻網(wǎng)關(guān)245時，就有兩個協(xié)議棧，一個包括因特網(wǎng)協(xié)議層255和傳輸層250，一個包括專用解決方案240和鏈路層235。
因為無論如何都會在此實現(xiàn)(即因特網(wǎng)協(xié)議層255和傳輸層250)中對系統(tǒng)提供了真正的因特網(wǎng)協(xié)議承載音頻的支持，所以，在對專用終端提供支持時重用網(wǎng)絡(luò)側(cè)實體中盡可能多的功能可能是有利的。然而，這對于網(wǎng)關(guān)解決方案不易實現(xiàn)，因為此解決方案需要網(wǎng)絡(luò)側(cè)作為基于因特網(wǎng)協(xié)議的業(yè)務(wù)的端點來工作。這意味著因特網(wǎng)協(xié)議傳輸層協(xié)議棧(例如，因特網(wǎng)協(xié)議層255和傳輸層250)和音頻網(wǎng)關(guān)應用層245兩者連同與專用終端側(cè)105通信所需的專用連網(wǎng)功能一起都必須在網(wǎng)絡(luò)側(cè)實現(xiàn)，以便在終端側(cè)105支持非因特網(wǎng)協(xié)議終端(例如，電路交換類型的服務(wù))。此外，單獨的因特網(wǎng)協(xié)議棧將需要被耦合到網(wǎng)絡(luò)側(cè)110的物理層215，以便在終端側(cè)105嚴格地支持因特網(wǎng)協(xié)議終端(例如，分組交換服務(wù))。這樣，使用該網(wǎng)關(guān)方案，則在網(wǎng)絡(luò)側(cè)支持各種類型的非因特網(wǎng)協(xié)議終端和因特網(wǎng)協(xié)議終端將需要雙協(xié)議棧。此外，該網(wǎng)關(guān)方案不支持在這個范圍內(nèi)用于專用終端的所有合理的業(yè)務(wù)模型。業(yè)務(wù)模型可以包括例如電路交換(CS)類型服務(wù)(不基于因特網(wǎng)協(xié)議)或包括因特網(wǎng)協(xié)議的分組交換服務(wù)。從裝置的觀點看，電路交換類型服務(wù)通常實現(xiàn)起來更廉價，但是從應用的觀點來看它們不那么靈活。分組交換服務(wù)為了服務(wù)多樣化(rich service)以及為了增強/提供更靈活的應用(例如視頻電話，RTP被用來為它同步音頻/視頻)而使用因特網(wǎng)協(xié)議。專用終端可以是例如支持單個(或有限的組)編解碼器(例如，GSM、AMR、SMV或EVRC編解碼器)的終端。該范圍可以包括包含例如話音服務(wù)的音頻服務(wù)，和/或諸如同步音頻-視頻服務(wù)等衍生服務(wù)。
可能期望不同的解決方案，在該方案中，網(wǎng)絡(luò)側(cè)110能夠支持真正基于因特網(wǎng)協(xié)議的終端以及簡化的或?qū)Ｓ玫慕K端，而不需要在網(wǎng)絡(luò)側(cè)110上實現(xiàn)雙協(xié)議棧和大量的額外功能。雖然并不需要將音頻信息業(yè)務(wù)(例如VoIP)從其它業(yè)務(wù)中分離出來，但是如果VoIP業(yè)務(wù)能夠從其它應用業(yè)務(wù)(例如，諸如web瀏覽器信息等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù))中分離出來，那么在物理層上就可以簡化解決方案并強化性能、效率和服務(wù)質(zhì)量。以下有兩種可行的解決方案，它們具有有簡化協(xié)議棧的簡化的終端和/或網(wǎng)絡(luò)。這些解決方案可以在過渡期間支持具有專用VoIP應用的終端并在未來端到端因特網(wǎng)協(xié)議成為現(xiàn)實時支持通用VoIP終端。
第一種解決方案包括這樣一個終端，它可以限于提供到基于因特網(wǎng)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)的音頻互連，其中該網(wǎng)絡(luò)具有用于音頻業(yè)務(wù)和會話控制功能兩者的專用解決方案。而第二種解決方案則包括這樣一個終端，它具有相同的用于音頻業(yè)務(wù)的專用解決方案，但是它還實現(xiàn)了簡化的因特網(wǎng)協(xié)議棧以便提供用于某些簡單因特網(wǎng)協(xié)議應用的平臺，并且能被用來在端到端因特網(wǎng)協(xié)議上運行會話控制，例如會話發(fā)起協(xié)議(SIP)。兩種解決方案都使用在網(wǎng)絡(luò)側(cè)110保持基于因特網(wǎng)協(xié)議的協(xié)議棧的同時去分離音頻信息的處理的原理。第一種解決方案處理最簡單的終端(在VoIP以其簡化的方式被實現(xiàn)的意義上)，具體地可以用于主要包括音頻信息通信的無線終端，其中所述音頻信息使用因特網(wǎng)協(xié)議傳輸。
第二種解決方案用于支持具有多個基于因特網(wǎng)協(xié)議的功能的更加增強的終端，并且在這里這些終端將被稱為“混合體”。這種VoIP終端的“混合”性質(zhì)是指這樣一個事實，即呼叫建立可以使用因特網(wǎng)協(xié)議(諸如SIP等，它可暗示因特網(wǎng)協(xié)議棧的存在)處理，以及與之相聯(lián)合，編解碼器可以用作電路交換話音系統(tǒng)，例如，編解碼器可以直接依附于物理層。注意，雖然在這里沒有詳細描述，但是第一種和第二種解決方案都可以包括用于其它類型業(yè)務(wù)(例如，瀏覽、電子郵件等)的因特網(wǎng)協(xié)議棧，它們與圖中顯示和這里詳細描述的VoIP部分無關(guān)。附加的因特網(wǎng)協(xié)議棧沒有在圖中示出，因為它可以被包括或不被包括，而該圖只限于實現(xiàn)例如使用修改過的傳統(tǒng)無線終端進行音頻通信的VoIP業(yè)務(wù)所必須的配置。
現(xiàn)在參照圖3，說明一種用于使用簡化的音頻終端建立VoIP的示例性協(xié)議棧和音頻流，建立VoIP要在通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)側(cè)110使用明顯的報頭壓縮和解壓縮協(xié)議，而在終端側(cè)105使用具有集成的壓縮處理的專用音頻應用。在優(yōu)選實施例中，最簡單的終端可能是只支持音頻的終端，它不具有任何其它信息通信的能力，諸如其它因特網(wǎng)協(xié)議應用(例如，因特網(wǎng)瀏覽、電子郵件等)，這些應用不要求實時業(yè)務(wù)，但是它們可能需要因特網(wǎng)協(xié)議棧。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，具有集成的報頭壓縮和報頭解壓縮的專用應用可以被應用于諸如多媒體信息通信等的其它應用。類似地，所述終端可以包括帶有或者不帶有完整的報頭壓縮和報頭解壓縮的其它專用應用，例如無線應用協(xié)議(WAP)服務(wù)等。在這里，專用應用方法將使用因特網(wǎng)協(xié)議承載話音(VoIP)的實例來解釋。
圖3圖示了用于在基于因特網(wǎng)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中與VoIP同位體通信的只支持音頻的簡單終端的一種可能的結(jié)構(gòu)。在此配置中采用的方案避免了在終端側(cè)105(例如，無線終端)實施或使用具有完全的報頭壓縮和報頭解壓縮功能的完整的因特網(wǎng)協(xié)議棧。更確切地，終端側(cè)105設(shè)備可以具有專用音頻應用325，該專用音頻應用325包括使用因特網(wǎng)格式的通信信息進行通信所必需的全部功能。終端側(cè)105直接產(chǎn)生要放置在音頻有效載荷上的經(jīng)壓縮過的報頭。在這種情況下，報頭壓縮和報頭解壓縮功能被簡化，并且被集成到例如專用音頻應用中由音頻編解碼器處理。該終端可以被配置來仿真因特網(wǎng)協(xié)議報頭壓縮和因特網(wǎng)協(xié)議報頭解壓縮。正如所指出的，在這個實施例中沒有單獨的報頭壓縮模塊或報頭解壓縮模塊被包括在耦合到專用音頻應用325的鏈路層320中用于處理音頻通信。同樣地，該終端設(shè)備并不使用通常在通用因特網(wǎng)協(xié)議棧(如圖1所示)中發(fā)現(xiàn)的所有協(xié)議。此外，終端側(cè)105包括可以包含例如無線電收發(fā)機及天線的物理層315。
與在鏈路層中實現(xiàn)報頭壓縮功能相比，在此實施例中，令用于處理音頻信息的報頭壓縮(HC)功能被包括在鏈路層之上的編解碼器中可以提供許多優(yōu)點。例如，保存在存儲器中用于壓縮/解壓縮上下文的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)小得多。此外，并不是所有的報頭壓縮機制都要實現(xiàn)。而且一旦所有的靜態(tài)信息已經(jīng)被傳輸?shù)搅硪欢?，那么可以通過遞增計數(shù)該排序從而以最簡單的形式產(chǎn)生經(jīng)壓縮過的報頭(CH)，因為鏈路層之上的編解碼器具有該報頭的動態(tài)部分所需的、對該報頭的完全的了解和控制。另一方面，在正常情況下，當報頭壓縮功能包括在鏈路層中時，會需要許多與報頭壓縮相關(guān)的功能，這是因為不能預測要被壓縮的報頭，或者不能預先知道它們的特征。但是當報頭壓縮功能集成在編解碼器中并且編解碼器隨有效載荷直接輸出經(jīng)壓縮過的報頭時，所有的這些都是已知的，因此，許多機制都不需要。并且，對于建議的配置，也不需要讓其它因特網(wǎng)協(xié)議棧來對鏈路層上的音頻通信進行某些處理，因此簡化了處理需求。
借助于如圖3所示的終端側(cè)105的配置，網(wǎng)絡(luò)側(cè)110可以用將來端到端因特網(wǎng)協(xié)議所期望的通用因特網(wǎng)協(xié)議棧來配置。用于網(wǎng)絡(luò)側(cè)110的標準或通用因特網(wǎng)協(xié)議?？梢园ㄒ蛱鼐W(wǎng)協(xié)議層345和鏈路層330。鏈路層330包括報頭壓縮模塊335和報頭解壓縮模塊340。網(wǎng)絡(luò)側(cè)110還包括物理層315。
參照圖4A，現(xiàn)在將描述使用示例性協(xié)議棧和音頻流通過圖3的信號路徑370將音頻信息從終端側(cè)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)側(cè)的示例性處理流程。首先，在步驟405，終端側(cè)105確定是否從終端發(fā)送音頻信息給網(wǎng)絡(luò)側(cè)110。如果發(fā)送，則在步驟410，專用音頻應用325將音頻信息數(shù)字化，并且產(chǎn)生所使用因特網(wǎng)協(xié)議(例如，用于VoIP的RTP/UDP/IP)的壓縮報頭和作為單一應用輸出有效載荷的編碼的音頻信息。接著在步驟415，包含音頻信息的所述輸出有效載荷通過鏈路層320和終端側(cè)105的物理層315(例如，收發(fā)機及天線)被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)側(cè)110。具有壓縮報頭的因特網(wǎng)協(xié)議分組被通過網(wǎng)絡(luò)側(cè)110的物理層315發(fā)送到鏈路層330和報頭解壓縮模塊340。然后在步驟420，報頭解壓縮模塊340根據(jù)終端側(cè)105用來壓縮報頭的特定報頭壓縮方案來解壓縮因特網(wǎng)協(xié)議分組的報頭。然后，在步驟425，網(wǎng)絡(luò)側(cè)(例如基站或基站控制器)通過因特網(wǎng)協(xié)議層345把解壓縮過的因特網(wǎng)協(xié)議分組發(fā)送到它們預定的目的地。
參照圖4B，現(xiàn)在將描述使用示例性協(xié)議棧和音頻流通過如圖3提供的信號路徑375將音頻信息從網(wǎng)絡(luò)側(cè)110發(fā)送到終端側(cè)105的示例性處理流程。首先，在步驟430，網(wǎng)絡(luò)側(cè)110確定是否從網(wǎng)絡(luò)發(fā)送音頻信息給終端側(cè)105。如果發(fā)送，則在步驟435，網(wǎng)絡(luò)側(cè)110的鏈路層330中的報頭壓縮模塊335壓縮要在信號路由375上被發(fā)送到終端側(cè)105的因特網(wǎng)協(xié)議分組的報頭。接著，在步驟440，帶有壓縮報頭的因特網(wǎng)協(xié)議分組通過網(wǎng)絡(luò)側(cè)的物理層315(例如基站或基站控制器)發(fā)送到終端側(cè)105。然后，在步驟445，帶有壓縮因特網(wǎng)協(xié)議報頭的分組通過鏈路層320發(fā)送到專用音頻應用325而并不首先被解壓縮。然后，在步驟450，專用音頻應用325的解壓縮功能解壓縮因特網(wǎng)協(xié)議報頭。專用音頻應用325也可以將解壓縮的因特網(wǎng)協(xié)議分組流從數(shù)字音頻信息轉(zhuǎn)換為用于根據(jù)所發(fā)送音頻信息產(chǎn)生音頻的模擬信號。
如圖3所配置，只要只使用終端側(cè)105通信裝置支持的應用，該通信裝置就將依賴該網(wǎng)絡(luò)和用戶來作為具有完整的因特網(wǎng)協(xié)議棧和操作的真正因特網(wǎng)協(xié)議終端。例如，可以使用GSM、EVRC、SMV或AMR專用編解碼器，并且在簡單終端中所述編解碼器可以被修改以便作為VoIP編解碼器在音頻有效載荷上直接輸出經(jīng)壓縮過的報頭，而同時該用于音頻的終端實現(xiàn)就如在目前的第二代終端中一樣、被帶有很小修改地采用以便支持該專用應用。如果除編解碼器中使用的特定GSM、EVRC、SMV或AMR以外的任何應用試圖與所述無線終端通信，那么這將導致失敗，因為該專用應用只支持音頻通信。然而，所述通信裝置可以配置有多個應用，每個應用都在需要的地方具有它們自己的報頭壓縮和報頭解壓縮功能。應該注意，簡化終端的方法可以包括諸如以下任何報頭壓縮方案中的一種或多種Van Jacobson的“壓縮低速率串行鏈路的TCP/IP報頭(Compressing TCP/IP Headers for Low-Speed Serial Links)”方案(這里稱為VJ壓縮方案)、Mikael Degermark等人的“IP報頭壓縮(IP Header Compression)”方案(這里稱為IPHC壓縮方案)、StevenCasner等人的“壓縮低速率串行鏈路的IP/UDP/RTP報頭(CompressingIP/UDP/RTP Headers for Low-Speed Serial Links)”方案(這里稱為CRTP壓縮方案)、Carsten Borman等人的“魯棒報頭壓縮(ROHC)(Robust Header Compression(ROHC))”方案(這里稱為ROHC壓縮方案)；和Lars-Eric Jonsson等人的“用于IP/UDP/RTP的鏈路層輔助ROHC全貌(A Link-Layer Assisted ROHC Profile for IP/UDP/RTP)”方案(這里稱為LLA壓縮方案)；以及其它零字節(jié)報頭壓縮方案。
參照圖5，現(xiàn)在為更魯棒的終端提供了一種示例性協(xié)議棧和音頻流，在這里稱之為“混合”終端方案?；旌辖K端方案可以集成因特網(wǎng)協(xié)議功能的使用(例如，使用諸如SIP等因特網(wǎng)協(xié)議)用于呼叫建立，并且可以通過報頭解壓縮同位體提供因特網(wǎng)協(xié)議報頭解壓縮的初始化，同時，在終端側(cè)105中就像在第二代無線終端中一樣為音頻編解碼器使用電路交換結(jié)構(gòu)，從而獲得有VoIP能力的終端。本發(fā)明的一個方面是優(yōu)選地重用現(xiàn)有的報頭壓縮協(xié)議，同時增加一些組件從而使網(wǎng)絡(luò)側(cè)110的報頭壓縮在相反方向(網(wǎng)絡(luò)側(cè)110到終端側(cè)105)相當于報頭拆卸器。此外，報頭壓縮在前向方向(終端側(cè)105到網(wǎng)絡(luò)側(cè)110)將充當報頭產(chǎn)生器。因此，借助于網(wǎng)絡(luò)側(cè)110的最小增添，所述網(wǎng)絡(luò)就能支持終端側(cè)1 05上有真正端到端因特網(wǎng)協(xié)議能力的裝置，該裝置在兩個方向都有使用相同報頭壓縮裝置的真正的報頭壓縮，此外，該網(wǎng)絡(luò)還支持有音頻能力終端的非因特網(wǎng)協(xié)議過渡實現(xiàn)。
所述混合方案可以包括在通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)側(cè)110修改報頭壓縮配置和在終端側(cè)105包括專用音頻應用和報頭解壓縮同位體。在一個變型中，該混合方案可以包括一些簡單的增加以便修改否則不會變化的現(xiàn)有報頭壓縮協(xié)議的行為?？商鎿Q地，一些必要功能可以使用獨立于報頭壓縮實現(xiàn)的、不同卻更簡單的實現(xiàn)來完成。
在一個實施例中，所述配置以分離的方式處理音頻信息流而不需要通過終端中的因特網(wǎng)協(xié)議棧。為了實現(xiàn)此目標，對普通的因特網(wǎng)協(xié)議棧作了許多修改，從而使得音頻信息可以作為沒有因特網(wǎng)協(xié)議分組報頭的數(shù)字化信息在終端側(cè)105和網(wǎng)絡(luò)側(cè)110之間往返移動。在終端側(cè)105沒有報頭壓縮模塊或報頭解壓縮模塊。更確切地，音頻信息作為數(shù)字化信息被直接發(fā)送到以及發(fā)送自音頻編解碼器，并且能夠以具有最小尺寸因特網(wǎng)協(xié)議報頭或根本就沒有因特網(wǎng)協(xié)議報頭的分組形式發(fā)送。此外，終端側(cè)105包括報頭解壓縮同位體(HDP)530，網(wǎng)絡(luò)側(cè)110上的報頭解壓縮模塊555使用報頭解壓縮同位體530為從終端側(cè)105接收到的音頻信息啟動報頭的生成。在網(wǎng)絡(luò)側(cè)110，報頭壓縮模塊565與其它報頭修改功能互相補充，其它報頭修改功能允許從因特網(wǎng)協(xié)議音頻分組中剝離出其因特網(wǎng)協(xié)議報頭和使因特網(wǎng)協(xié)議分組有效載荷中發(fā)現(xiàn)的音頻信息被正確地按時間排序。這些功能可以結(jié)合在報頭壓縮模塊565中或者結(jié)合在單獨的預報頭壓縮模塊570(預HC)和后報頭壓縮模塊560(后HC)中的一個或多個中。
更具體地，根據(jù)此方案的通信系統(tǒng)包括具有音頻編解碼器520的專用VoIP應用545。音頻編解碼器520可以是用在例如無線終端中的典型音頻編解碼器。音頻編解碼器520可以使用例如GSM、SMV、AMR、EVRC等類型的編碼方法對數(shù)字化的音頻信息進行編碼和解碼。音頻編解碼器520可以直接連接到終端側(cè)105的物理層580(例如，收發(fā)機及天線)或通過鏈路層連接，所述鏈路層從用戶業(yè)務(wù)的觀點來看是透明的(沒有作用)。由于這個原因，典型的因特網(wǎng)協(xié)議報頭壓縮和解壓縮模塊在終端側(cè)105上是不需要的，這將在下面進行更詳細地描述。另外，任何情況下在終端側(cè)105上專用VoIP應用545都耦合到傳輸層540，而該傳輸層耦合到因特網(wǎng)協(xié)議層535。因特網(wǎng)協(xié)議層535耦合到可能包括報頭壓縮同位體530(將在下面更詳細地討論)的鏈路層525。鏈路層525耦合到物理層515。
網(wǎng)絡(luò)側(cè)110可以包括耦合到鏈路層550的物理層515(例如，收發(fā)機及天線)。鏈路層550可以包括報頭解壓縮模塊555和報頭壓縮模塊565。進一步地，在一個實施例中，鏈路層550可以包括預HC 570和/或后HC 560來修改在因特網(wǎng)協(xié)議分組中接收到的音頻信息，從而使之與編解碼器520兼容。此外，網(wǎng)絡(luò)側(cè)110可以包括耦合到鏈路層550的因特網(wǎng)協(xié)議層575。
如圖5所示，所述混合終端(終端側(cè)105)可以具有因特網(wǎng)協(xié)議棧(例如，因特網(wǎng)協(xié)議層535)，該因特網(wǎng)協(xié)議棧在一個實施例中可以簡化為具有更少的到更高層的通用接口和具有最少的功能。在這種情況下，音頻會話控制信令可以在因特網(wǎng)協(xié)議上端到端地處理。報頭解壓縮同位體530可以隨因特網(wǎng)協(xié)議棧和功能一起被包括，從而欺騙網(wǎng)絡(luò)側(cè)報頭解壓縮模塊555以便為編解碼器520發(fā)送的數(shù)字化音頻數(shù)據(jù)產(chǎn)生報頭。網(wǎng)絡(luò)側(cè)110的預HC模塊570和后HC模塊560可以使報頭壓縮模塊565能夠充當報頭終端連接器。
在終端側(cè)105中使音頻編解碼器520直接連接到物理層515的情況下，沒有音頻業(yè)務(wù)通過因特網(wǎng)協(xié)議棧。因此，在無線終端中不需要報頭壓縮來處理去往和來自專用VoIP應用545的實時音頻業(yè)務(wù)。盡管報頭壓縮和報頭解壓縮模塊可以被包括以便處理其它因特網(wǎng)協(xié)議應用。但是，在終端側(cè)105上必須有一些實體與網(wǎng)絡(luò)側(cè)110上的解壓縮模塊555建立報頭壓縮關(guān)系，從而使得報頭解壓縮模塊555可以像它正在對壓縮分組進行解壓縮一樣地工作。同樣地，報頭解壓縮同位體530控制報頭解壓縮模塊555作為一個用于因特網(wǎng)協(xié)議分組的報頭生成器而運行，其中該因特網(wǎng)協(xié)議分組包含終端側(cè)105上編解碼器520所發(fā)送的音頻信息。報頭解壓縮同位體530可以由專用VoIP應用545在音頻會話開始時啟動。例如，報頭解壓縮同位體530的初始化可以由所述專用VoIP應用的呼叫控制功能來觸發(fā)，這既可以經(jīng)外部接口來完成，也可以由通過因特網(wǎng)協(xié)議棧和報頭解壓縮同位體530發(fā)送的特定分組來完成。所述因特網(wǎng)協(xié)議棧可以被配置為保證所有的VoIP呼叫建立分組都通過它。通常，通過向網(wǎng)絡(luò)側(cè)110上報頭解壓縮模塊555發(fā)送報頭壓縮初始化分組，報頭解壓縮同位體530欺騙該報頭解壓縮模塊555，就象它正在對來自終端側(cè)105上相應報頭壓縮器的分組進行解壓縮一樣地工作。這樣則為編解碼器520隨后發(fā)送的無報頭音頻信息分組的報頭產(chǎn)生建立了壓縮上下文。一旦所述壓縮上下文被設(shè)置，報頭解壓縮同位體530就不再必須是通信會話的一部分，因為所有的音頻分組此后從編解碼器520直接發(fā)送到物理層515。報頭解壓縮模塊555隨后將完成所有創(chuàng)建報頭的工作且不知道報頭解壓縮同位體530對它的欺騙。報頭解壓縮模塊555基于解壓縮上下文產(chǎn)生有效的RTP/UDP/IP報頭，并通過這個預先掛起(pre-pend)的因特網(wǎng)協(xié)議報頭將接收到的數(shù)字化音頻有效載荷打包從而創(chuàng)建因特網(wǎng)協(xié)議分組。
所述混合方案還需要對網(wǎng)絡(luò)側(cè)110作各種修改(可以用簡單增加的形式)以便支持要從網(wǎng)絡(luò)側(cè)110發(fā)送到終端側(cè)105的音頻信息。具體地，所述音頻信息將以因特網(wǎng)協(xié)議分組格式到達因特網(wǎng)協(xié)議層575，并且需要被修改從而作為音頻信息流抵達音頻編解碼器520，該音頻信息流使用例如用于象GSM、PDC、CDMA或WCDMA這些系統(tǒng)的諸多標準傳輸編碼中的一種或多種被封裝在通信分組中。例如，經(jīng)過因特網(wǎng)協(xié)議打包的音頻信息可能需要按正確的時間次序而順序地被緩沖，使報頭被去掉且任何空時隙被填充。這些處理可以用多種方式實現(xiàn)。圖5提供了一種優(yōu)選的方式，其中，某些必需的附加功能既可以插入到預HC模塊570也可以插入到后HC模塊560中。另一方面，所述必需的功能也可能僅僅包括在預HC模塊570中或者包含在報頭壓縮模塊565自身中。
在報頭壓縮模塊565之前，所述輸入分組報頭應該被修改從而避免報頭信息中不期望的不規(guī)則性，否則，該不規(guī)則性將迫使報頭壓縮模塊565產(chǎn)生更大的壓縮報頭，或者在0字節(jié)報頭壓縮的情況下使之不能產(chǎn)生無報頭分組。此功能可以類似于以前在其它條件下應用于因特網(wǎng)協(xié)議標識(ID)字段以便消除該報頭字段中不期望的重大變化的節(jié)點破壞(Node Violation)(節(jié)點V)。因此，在這種情況下，節(jié)點V可以擴展其功能從而避免輸入VoIP分組的完整報頭信息字段中所有不期望的不規(guī)則性。
如果期望在報頭壓縮模塊565之前有多數(shù)必需的處理修改，那么，在一個實施例中，后HC模塊570可以進一步包括分組緩沖器(用于順序獲取分組)、空時隙填充器和可能的時間同步(作為緩沖的一部分)。從后HC570輸出的音頻信息隨后將是進入報頭壓縮模塊565的完全規(guī)則的分組流，而報頭壓縮模塊565的輸出將是具有固定的、最小容量的壓縮報頭的分組。在由報頭壓縮模塊565進行0字節(jié)報頭壓縮的情況下，所述輸出將是無報頭分組。
正如早先指出的，有些VoIP分組修改功能可以在發(fā)生報頭壓縮之前或之后應用。例如，在圖5所示的實施例中，可以包括一個后HC模塊560。因此，該后HC模塊560的輸出可以是具有無報頭分組的完全有序的、規(guī)則的分組流，即使報頭壓縮模塊565的輸出并不是這樣。同樣地，該后HC模塊560可以對分組正確地按時間排序、填充空時隙和對音頻信息分組進行完全的時間同步。此外，所有的初始化報頭和可能的反饋消息可以由后HC模塊560去除，因為無論如何它們在終端側(cè)105都可能無用。因為分組同步和重新排序很可能在報頭壓縮之前更易于進行，所以，優(yōu)選地在預HC模塊570中完成這些操作。但是，后HC模塊560仍然應該進行最后的操作，并從VoIP分組中剝離報頭從而產(chǎn)生具有無報頭的分組的規(guī)則分組流。
在另一個實施例中，報頭壓縮可以被修改從而包括預HC模塊570和后HC模塊560中所有的功能。在又一個實施例中，可能徹底把通用報頭壓縮模塊565去掉，而替換成一個或多個作為VoIP分組同步器、重排序器、時隙填充器和剝離器來運行的模塊。對于所述混合情況，這種方法將在某種程度上降低整體實現(xiàn)的復雜度。但是，從通用VoIP方案的觀點來看，即為了替將來的端到端VoIP實現(xiàn)作準備以及支持其它因特網(wǎng)協(xié)議應用，最好重用報頭壓縮模塊565和為了修改VoIP分組而增加有限的功能以便支持所述混合終端。
所述混合方案與圖2中顯示的基于網(wǎng)關(guān)的解決方案相比，該混合方案要求更少的修改。它只對圖1所示的通用VoIP網(wǎng)絡(luò)側(cè)110作出一些較小的增加。此外，當比較所述混合方案與圖3中顯示的簡單方法(它讓網(wǎng)絡(luò)側(cè)110完全不受影響)時，混合方案要求對用于網(wǎng)絡(luò)側(cè)110實體的通用VoIP模型(圖1)作出一些增加，以便保證運送到終端側(cè)105的壓縮報頭的尺寸是最小的，特別是對于0字節(jié)報頭壓縮的情況。一種特別適合的報頭壓縮方案可以是LLA。結(jié)果，只有音頻信息以適合接收機的方式(順序、時間同步等)被輸送。但是，這些增加通過許多優(yōu)點而被證明是正確的，這些優(yōu)點諸如在對網(wǎng)絡(luò)側(cè)只作較小增加的同時使用于向真正的因特網(wǎng)協(xié)議終端提供連接的全因特網(wǎng)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)中所必需的報頭壓縮組件保持不變、簡化的終端裝置(例如，在因特網(wǎng)協(xié)議棧中沒有真正的報頭壓縮和解壓縮功能用于實時流(例如，音頻流、音頻-視頻等))、在因特網(wǎng)協(xié)議上端到端地(和有特定限制地)使用會話控制的可能性、以及為在所述終端上運行的其它簡單因特網(wǎng)協(xié)議應用(例如，電子郵件、web瀏覽器等)使用開放接口的可能性。應該再一次注意，所述系統(tǒng)和方法不局限于任何特定的報頭壓縮方案，并且可以使用包括例如VJ、IPHC、CRTP和ROHC的各種壓縮方案。不過，諸如LLA等0字節(jié)報頭壓縮方案在用于本發(fā)明時特別有利。
參照圖6A，它圖示了使用圖5提供的用于混合方案的示例性協(xié)議棧和音頻流、從終端側(cè)105向網(wǎng)絡(luò)側(cè)110發(fā)送音頻信息的示例性音頻信息處理流程。如果音頻信息將被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)側(cè)110，如步驟605所示，那么，報頭解壓縮同位體530將產(chǎn)生報頭壓縮初始化信息，如步驟610所示。該報頭壓縮初始化信息與例如因特網(wǎng)協(xié)議報頭中存在的任何靜態(tài)字段、因特網(wǎng)協(xié)議報頭的動態(tài)字段的初始值和用來解壓縮這些動態(tài)字段的功能相關(guān)。接著在步驟615，該報頭壓縮初始化信息從終端側(cè)105通過信號路徑580被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)側(cè)110的報頭解壓縮模塊555。然后在步驟620，報頭解壓縮模塊555建立與隨后從終端側(cè)105接收到的音頻信息相關(guān)聯(lián)的報頭解壓縮上下文。該報頭解壓縮上下文包括與例如因特網(wǎng)協(xié)議報頭中存在的所有靜態(tài)字段、因特網(wǎng)協(xié)議報頭的動態(tài)字段的最新值和用來解壓縮這些動態(tài)字段的功能相關(guān)的信息。
在步驟625，終端側(cè)105上的編解碼器520通過信號路徑580開始向網(wǎng)絡(luò)側(cè)110的報頭解壓縮模塊555發(fā)送數(shù)字化的音頻信息，而并不進行任何的因特網(wǎng)協(xié)議處理。該數(shù)字化的音頻信息可以從編解碼器520以任何音頻編碼格式(諸如EVRC、GSM、SMV、AMR等等)發(fā)送。然后在步驟630，報頭解壓縮模塊555產(chǎn)生報頭，這些報頭看起來就象是解壓縮的報頭，它們用于和各種要被插入到因特網(wǎng)協(xié)議分組有效載荷中的音頻信息相結(jié)合。當使用RTP/UDP/IP(VoIP)協(xié)議時，因特網(wǎng)協(xié)議報頭可以包含例如因特網(wǎng)協(xié)議源地址(靜態(tài))、因特網(wǎng)協(xié)議目的地址(靜態(tài))、UDP源端口號(靜態(tài))、UDP目的端口號(靜態(tài))、RTP序列號(動態(tài))以及RTP時間戳(動態(tài))。
接下來，在步驟635，報頭解壓縮模塊555產(chǎn)生的報頭信息被附加到從編解碼器520接收到的音頻信息，從而形成因特網(wǎng)協(xié)議分組(例如，VoIP分組)流。因特網(wǎng)協(xié)議分組是在鏈路層550通過報頭解壓縮模塊555“恢復”的。然后，在步驟640，因特網(wǎng)協(xié)議層575在網(wǎng)絡(luò)上向預定的目的地(例如，位于不同位置的電話或PC等)發(fā)送所述因特網(wǎng)協(xié)議分組。例如，VoIP分組可以通過因特網(wǎng)或內(nèi)部網(wǎng)被發(fā)送到另一個無線終端基站，該基站使用因特網(wǎng)協(xié)議報頭將其傳送到另一個無線終端，從而基于該因特網(wǎng)報頭中存在的信息(例如，因特網(wǎng)協(xié)議目的地地址等)轉(zhuǎn)發(fā)分組。在任何情況下，終端側(cè)105通信裝置(例如，無線終端)都通過編解碼器520分離音頻業(yè)務(wù)，而報頭解壓縮同位體530通過信號580控制報頭解壓縮模塊555，以通過信號590從編解碼器520接受音頻信息業(yè)務(wù)并為這些音頻信息業(yè)務(wù)創(chuàng)建正確的因特網(wǎng)協(xié)議報頭。
參照圖6B，現(xiàn)在將描述使用圖5提供的示例性協(xié)議棧和音頻流從網(wǎng)絡(luò)側(cè)110向終端側(cè)105發(fā)送音頻信息的示例性處理流程。如果在步驟650有音頻信息要從網(wǎng)絡(luò)側(cè)110發(fā)送到終端側(cè)105，那么在步驟655，因特網(wǎng)協(xié)議層575從一個源接收因特網(wǎng)協(xié)議格式的音頻信息(例如，VoIP)，如果存在預HC模塊570就將該音頻信息轉(zhuǎn)發(fā)給它。接著，在步驟660，網(wǎng)絡(luò)側(cè)110上例如預HC模塊570修改接收到的VoIP分組的報頭，去除任何不期望的不規(guī)則性，從而使得報頭壓縮模塊565不使用例如類似于節(jié)點V的方法來創(chuàng)建更大的報頭。然后，在步驟665，報頭壓縮模塊565壓縮VoIP分組的報頭以便使其具有固定的最小尺寸。接著，在步驟670，后HC模塊560可以緩沖這些音頻信息的分組、填充其空時隙以及對其進行時間同步。如前所述，這些操作當然可以由后HC模塊560和/或報頭壓縮模塊565執(zhí)行。然后，在步驟675，網(wǎng)絡(luò)側(cè)110，例如后HC模塊560可以從該音頻信息的分組中去除壓縮的報頭從而創(chuàng)建音頻信息的無報頭的數(shù)字化分組流。接下來，在步驟680，該音頻信息的數(shù)字化分組(分組中的音頻信息按照例如GSM、SMV、AMR、EVRC等編碼)通過物理層515(例如，收發(fā)機及天線)經(jīng)由信號路徑585被發(fā)送到終端側(cè)的編解碼器520。同樣地，該網(wǎng)絡(luò)側(cè)被修改從而將VoIP報頭信息轉(zhuǎn)換為非因特網(wǎng)協(xié)議格式的、與常用編解碼器(例如，GSM、SMV、EVRC、AMR等等)兼容的報頭信息。
圖3中簡單終端方案的示例性實施例和圖5中的混合終端方案都可以支持其它基于因特網(wǎng)協(xié)議的應用，并且把支持有通用VoIP能力的終端和平滑過渡到端到端VoIP通信系統(tǒng)所必需的功能合并進來。如上所示，網(wǎng)絡(luò)側(cè)110協(xié)議棧包括報頭解壓縮模塊、報頭壓縮模塊和因特網(wǎng)協(xié)議層，并且因而可以支持具有如圖1所示真正通用VoIP協(xié)議棧的無線終端的操作。在所述混合方案的情況下，那些通常并不與端到端因特網(wǎng)協(xié)議相關(guān)聯(lián)的功能(例如，修改因特網(wǎng)協(xié)議分組報頭)可以僅在與混合型終端側(cè)110相關(guān)聯(lián)時被激活，這是通過使用例如該網(wǎng)絡(luò)所提供的服務(wù)類型中的特定選項或可能發(fā)生的終端識別過程(例如在網(wǎng)絡(luò)側(cè)110和終端側(cè)105之間的握手過程期間)而實現(xiàn)的。通過這種方式，預HC模塊570和后HC模塊560對于真正的通用VoIP終端可能是不能工作的，但報頭壓縮模塊565對于混合型終端和真正的通用VoIP終端都是可以工作的。隨著更新的真正的通用終端在將來變得更容易獲得，網(wǎng)絡(luò)側(cè)110將不需要升級來包括圖2所示的網(wǎng)關(guān)方法所需的硬件和軟件。
如上面所指出的，本發(fā)明可以使用多種報頭壓縮方案中的任何一種。對于一些報頭壓縮方案的具體描述請參看(1.)IETF網(wǎng)絡(luò)工作組1990年2月的IETF RFC 1144，Van Jacobson的“壓縮用于低速率串行鏈路的TCP/IP報頭(Compressing TCP/IP Headers for Low-SpeedSerial Links)”[VJ]；(2.)IETF網(wǎng)絡(luò)工作組1999年2月的IETF RFC2507，Mikael Degermark、Bjorn Nordgren、Stephen Pink的“IP報頭壓縮(IP Header Compression)”[IPHC]；(3.)IETF網(wǎng)絡(luò)工作組1999年2月的IETF RFC 2508，Steven Casner、Van Jacobson的“壓縮用于低速率串行鏈路的IP/UDP/RTP報頭(Compressing IP/UDP/RTPHeaders for Low-Speed Serial Links)”[CRTP]；(4.)2001年4月的IETF RFC 3095，Carsten Borman等人的“魯棒報頭壓縮(ROHC)(RobustHeader Compression(ROHC))”[ROHC]；(5.)Lars-Eric Jonsson、Ghyslain Pelletier的“用于IP/UDP/RTP的鏈路層輔助ROHC全貌(ALink-Layer Assisted ROHC Profile for IP/UDP/RTP)”[LLA]；以及(6.)1999年9月28號提交的申請?zhí)枮?9/406，950的美國專利申請，Jonsson等人的“用于改善性能的數(shù)據(jù)報報頭字段的控制(Manipulationof Datagram Header Fields for Performance Improvements)”[節(jié)點V]，以上這些都被在此引入用于各種用途。
雖然已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明的特定實施例，但是應該理解，這并不意味著將本發(fā)明限制為這些優(yōu)選實施例，而對于本領(lǐng)域那些技術(shù)人員而言，顯然可以在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下作出各種變化和修改。因此，本發(fā)明打算涵蓋可以包括在如以下權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的替換物、修改和等價物。
例如，本發(fā)明是根據(jù)終端側(cè)105和網(wǎng)絡(luò)側(cè)110之間的傳統(tǒng)無線電通信無線接口進行描述的。但是，該接口可以包括有線網(wǎng)絡(luò)(例如LAN或WAN)或許多無線類型通信系統(tǒng)之一，例如紅外線、無線LAN和諸如藍牙等的特種網(wǎng)，并且它可適用于希望使用端到端因特網(wǎng)協(xié)議的地方。當端到端VoIP和至少一跳的帶寬小于期望值時，這些方法特別適用。
此外，用于終端側(cè)105和網(wǎng)絡(luò)側(cè)110的協(xié)議?？梢詾楦鞣N應用而被切換。例如，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)不包括完整的因特網(wǎng)協(xié)議棧的情況下，如果人們希望提供一種裝置用于通過電路交換網(wǎng)絡(luò)與配置真正的通用VoIP的終端相對連，那么，終端側(cè)105協(xié)議棧可以在網(wǎng)絡(luò)側(cè)110上使用，且網(wǎng)絡(luò)側(cè)110協(xié)議棧也可以在終端側(cè)105上使用。
在這里提及的所有公開文本、專利和專利申請都由此而通過全文引入作為參考而用于各種用途。
權(quán)利要求
1.一種用于在無線終端和網(wǎng)絡(luò)之間傳遞音頻信息的方法，其中，該網(wǎng)絡(luò)至少部分地根據(jù)因特網(wǎng)協(xié)議(IP)操作，該方法包括如下步驟由該無線終端中的專用音頻應用產(chǎn)生包括輸出有效載荷和壓縮報頭的分組；將包括該壓縮報頭和輸出有效載荷的分組發(fā)送到該網(wǎng)絡(luò)；使得該網(wǎng)絡(luò)能對所述壓縮報頭進行解壓縮，其中，接收該分組的該網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點包括一報頭解壓縮器，用于對該專用音頻應用發(fā)送的壓縮報頭進行解壓縮。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中，該無線終端不包括用于處理含有音頻信息的因特網(wǎng)協(xié)議分組的完整因特網(wǎng)協(xié)議棧。
3.一種用于在無線終端和網(wǎng)絡(luò)之間傳遞音頻信息的方法，其中，該網(wǎng)絡(luò)至少部分地根據(jù)因特網(wǎng)協(xié)議(IP)操作，該方法包括如下步驟由該無線終端中的專用音頻應用產(chǎn)生包括輸出有效載荷和壓縮報頭的分組；將包含一壓縮報頭和一輸出有效載荷的分組發(fā)送到該網(wǎng)絡(luò)；使得該網(wǎng)絡(luò)能對所述壓縮報頭進行解壓縮，其中，所述無線終端不包括用于處理含有音頻信息的因特網(wǎng)協(xié)議分組的完整因特網(wǎng)協(xié)議棧。
4.如權(quán)利要求3的方法，其中，接收該分組的該網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點包括對該專用音頻應用發(fā)送的壓縮報頭進行解壓縮的因特網(wǎng)協(xié)議棧。
5.一種用于與一網(wǎng)絡(luò)通信的通信裝置，其中，該網(wǎng)絡(luò)至少部分地根據(jù)因特網(wǎng)協(xié)議(IP)操作，該通信裝置包括一專用應用，其包括用于因特網(wǎng)協(xié)議分組處理的報頭壓縮和報頭解壓縮處理的至少某一部分。
6.如權(quán)利要求5的通信裝置，其中，所述專用應用是音頻應用并且該通信裝置是無線終端。
7.如權(quán)利要求6的通信裝置，其中，音頻應用包括語音或話音通信，而該無線終端是無線電話。
8.如權(quán)利要求5的通信裝置，其中，所述專用應用包括執(zhí)行該報頭壓縮和報頭解壓縮的編碼器/解碼器(編解碼器)。
9.如權(quán)利要求5的通信裝置，其中，所述專用應用是音頻應用，它產(chǎn)生壓縮的因特網(wǎng)協(xié)議報頭、產(chǎn)生音頻有效載荷并創(chuàng)建包括該報頭和有效載荷的壓縮的因特網(wǎng)協(xié)議分組。
10.如權(quán)利要求5的通信裝置，其中，所述專用應用是產(chǎn)生音頻的音頻應用，其中所產(chǎn)生的音頻包括音頻信息，該音頻信息來自接收到的包括有效載荷和壓縮的因特網(wǎng)協(xié)議報頭的因特網(wǎng)協(xié)議分組，其中該有效載荷包括該音頻信息。
11.如權(quán)利要求5的通信裝置，還包括耦合到該專用應用的鏈路層；和耦合到所述鏈路層的物理層，其中，在該因特網(wǎng)協(xié)議分組沒有被該通信裝置中單獨的報頭壓縮模塊或單獨的報頭解壓縮模塊處理的情況下，所述專用應用通過該鏈路層和該物理層發(fā)送和接收報頭壓縮的因特網(wǎng)協(xié)議分組。
12.如權(quán)利要求5的通信裝置，其中，所述專用應用在不需要該通信裝置中單獨的報頭壓縮模塊或單獨的報頭解壓縮模塊的情況下與一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通信，其中所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括向該通信裝置發(fā)送/從該通信裝置接收因特網(wǎng)協(xié)議分組的因特網(wǎng)協(xié)議棧。
13.如權(quán)利要求12的通信裝置，其中，該通信裝置是通過無線通信與該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通信的無線設(shè)備，而所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括基站收發(fā)信機和基站控制器。
14.一種設(shè)備，包括第一通信裝置，用于與基于因特網(wǎng)協(xié)議族的第二通信裝置通信，其中，該第一通信裝置被配置來使用非因特網(wǎng)協(xié)議格式化的數(shù)據(jù)將信息從一專用應用傳遞到該第二通信裝置。
15.如權(quán)利要求14的設(shè)備，其中，該信息至少部分地從以下組中選擇包括語音或話音信息的音頻、視頻信息和多媒體信息。
16.如權(quán)利要求15的設(shè)備，其中，第一通信裝置發(fā)送和接收使用因特網(wǎng)協(xié)議格式的信息會話控制信令。
17.如權(quán)利要求15的設(shè)備，其中，所述專用應用包括用于向物理層發(fā)送/從物理層接收采用非因特網(wǎng)協(xié)議格式的信息的編碼器/解碼器(編解碼器)。
18.如權(quán)利要求15的設(shè)備，其中，第一通信裝置包括報頭解壓縮同位體模塊，該模塊啟動第二通信裝置中的報頭解壓縮操作從而作為報頭產(chǎn)生功能運行。
19.如權(quán)利要求18的設(shè)備，其中，第一通信裝置包括開放的接口和因特網(wǎng)協(xié)議棧來支持該專用應用所不支持的、各種其它基于因特網(wǎng)協(xié)議的應用。
20.如權(quán)利要求19的設(shè)備，其中，第一通信裝置使用傳統(tǒng)的編解碼器，該編解碼器被配置來支持與基于非因特網(wǎng)協(xié)議的信號協(xié)議通信裝置的通信。
21.如權(quán)利要求20的設(shè)備，其中，第一通信裝置是無線通信終端。
22.一種設(shè)備，包括第一通信裝置，該第一通信裝置具有包括一因特網(wǎng)協(xié)議報頭壓縮模塊的協(xié)議棧，該因特網(wǎng)協(xié)議報頭壓縮模塊被增加或修改從而作為報頭和因特網(wǎng)協(xié)議終端連接器運行。
23.如權(quán)利要求22的設(shè)備，其中，當?shù)谝煌ㄐ叛b置與使用因特網(wǎng)協(xié)議以外的協(xié)議的通信裝置進行通信時，所述因特網(wǎng)協(xié)議報頭壓縮模塊終接該因特網(wǎng)協(xié)議報頭和因特網(wǎng)協(xié)議格式，而當?shù)谝煌ㄐ叛b置與使用因特網(wǎng)協(xié)議的通信裝置進行通信時，該因特網(wǎng)協(xié)議報頭壓縮模塊壓縮因特網(wǎng)協(xié)議報頭。
24.如權(quán)利要求22的設(shè)備，其中，對因特網(wǎng)協(xié)議報頭壓縮模塊的修改包括從以下組中選擇的一個或多個功能修改報頭從而消除報頭的數(shù)據(jù)中的不規(guī)則性，該不規(guī)則性可能導致該因特網(wǎng)協(xié)議報頭壓縮器產(chǎn)生比所期望的更大的壓縮報頭；緩沖因特網(wǎng)協(xié)議分組；填充因特網(wǎng)協(xié)議分組中的空時隙；對因特網(wǎng)協(xié)議分組進行時間同步；以及從該因特網(wǎng)協(xié)議分組有效載荷剝離該因特網(wǎng)協(xié)議報頭。
25.如權(quán)利要求24的設(shè)備，其中，第一通信裝置包括執(zhí)行因特網(wǎng)協(xié)議報頭壓縮模塊的一個或多個修改的功能的預報頭壓縮模塊(預HC)。
26.如權(quán)利要求25的設(shè)備，其中，第一通信裝置包括執(zhí)行因特網(wǎng)協(xié)議報頭壓縮模塊的一個或多個修改的功能的后報頭壓縮模塊(后HC)。
27.如權(quán)利要求26的設(shè)備，其中，第一通信裝置包括因特網(wǎng)協(xié)議報頭解壓縮模塊。
28.如權(quán)利要求24的設(shè)備，其中，包含在因特網(wǎng)協(xié)議分組有效載荷中的信息可以至少部分地從以下組中選擇音頻信息、視頻信息和多媒體信息。
29.如權(quán)利要求28的設(shè)備，其中，第一通信裝置是基站或基站控制器，而第二通信裝置是無線終端。
30.如權(quán)利要求29的設(shè)備，其中，第一通信裝置和第二通信裝置共享使用因特網(wǎng)協(xié)議格式化信號的信息會話控制信令。
全文摘要
本發(fā)明提供了在通信鏈路的兩端都不使用完整的因特網(wǎng)協(xié)議棧的情況下，用于基于因特網(wǎng)協(xié)議(IP)的通信系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。各種示例性實施例包括在無線傳輸信道上音頻信息從一網(wǎng)絡(luò)到一無線終端的傳遞，其中該網(wǎng)絡(luò)包括使用因特網(wǎng)協(xié)議承載話音(VoIP)來傳輸音頻信息。第一通信系統(tǒng)和方法可以包括具有專用音頻應用的無線終端，該專用音頻應用包括對報頭壓縮和解壓縮的處理。第二通信系統(tǒng)和方法可包括無線終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(例如，網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機/接收機終端)，它們每一個至少包含因特網(wǎng)協(xié)議棧的一部分，并且該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以包括報頭修改裝置，該報頭修改裝置可以減小或消除要發(fā)送到該無線終端的VoIP分組的報頭。
文檔編號H04L29/06GK101026586SQ20071009219
公開日2007年8月29日 申請日期2002年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月6日
發(fā)明者L·-E·榮松, G·佩勒蒂爾, K·斯萬布羅 申請人:艾利森電話股份有限公司