CN101360286B

CN101360286B - 一种语音帧传输系统及方法

Info

Publication number: CN101360286B
Application number: CN 200710129892
Authority: CN
Inventors: 郭建林; 王欣晖; 柯昌伟
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2027-07-31
Also published as: CN101360286A

Abstract

本发明提供一种语音帧传输系统及方法，其中该系统包括MGW和BSC，在MGW和BSC之间设置基于IP传输的A接口AoIP，其中网关侧包括码型转换及速率适配模块；BSC侧包括速率适配模块，其中，网关侧进一步包括语音帧发送控制模块，用于根据码型转换及速率适配模块发送来的不连续传输DTX控制参数判断是否将当前语音帧发送到AoIP接口上，以通过AoIP接口向BSC侧发送语音帧；BSC侧进一步包括语音帧检测模块，用于对MGW侧通过IP网络发送过来的语音帧进行检测和恢复。本发明在不影响语音质量的情况下大大减少了传输带宽的占用。

Description

一种语音帧传输系统及方法

技术领域

本发明涉及移动通讯技术领域，特别涉及一种语音帧传输系统及方法。

背景技术

全球移动通信(Global System For Mobile Communication，GSM)是移动通讯中使用最广泛的一种通讯标准。GSM系统的无线接入网络通常称为基站子系统(Base Station Subsystem，BSS)。一方面，基站子系统通过无线接口同移动台相接，进行无线信号发送、接收及无线资源管理；另一方面，基站子系统BSS与核心网(Core Network，CN)相连，实现不同用户之间的连接。

在一个典型的GSM系统中，基站子系统BSS包括基站控制器(Base StationControler，BSC)和基站收发信台(Base Transceiver Station，BTS)；核心网(CoreNetwork，CN)包括移动交换中心(Mobile Switching Center，MSC)服务器(Server)和网关(Media Gateway，MGW)等网元。BSS为了适应无线和有线系统使用不同的传输速率的语音编码进行传输，所以在BSC和CN之间增加了码变换器及相应的复用设备，即编码转换及速率适配单元(Transcoder/RateAdaptor Unit，TRAU)。在现有的时分复用(Time Division Multiplexing，TDM)网络中，TRAU通常与BSC放在一起，TRAU用于完成压缩语音编码和G.711编码的相互转换。所以MSC与BSC之间的A接口传输的是64kbps的脉冲编码调制(Pulse Code Modulation，PCM)码流。BSC与BTS之间的接口定义为Abis接口，Abis接口用户面传输的是TRAU帧。一般来说，每隔20ms传送一个TRAU帧，包含320比特或160比特数据，分别用于全速率信道和半速率信道。此外TRAU帧按业务或功能又可分为语音帧、操作维护帧、数据帧和空帧，其中语音帧包括全速率业务(Full Rate，FR)、增强型全速率业务(Enhanced Full Rate，EFR)、半速率业务(HalfRate，HR)、自适应多速率编码(Adaptive Multi-Rate，AMR)等。

其中，语音传输有两种方式，一种是不管用户是否在讲话，语音流连续地编码和传输。另一种是不连续传输(Discontinuous Transmission，DTX)。在DTX方式下，在话音激活期进行语音编码和传输；在话音非激活期仅传输舒适噪声的特性参数，并进行低速编码。采用DTX方式可以降低空中总的干扰电平，提高系统效率，同时也可减少无线收发信机的耗电，尤其是移动台。所以在DTX方式下，对于FR/EFR/HR业务TRAU帧有静音指示(SilenceDescriptor，SID)帧和语音业务(Speech)帧两种，以下，将Speech帧和SID帧统称为语音帧。上行方向BTS通过坏帧指示(Bad Frame Indication，BFI)、时间对齐标志(Time Alignment Flag，TAF)、SID三个参数通知TRAU传输的帧类型；下行方向TRAU会输出一个语音帧指示(Speech Indicator，SP)比特用于指示帧类型。FR、EFR和HR业务的DTX处理流程请参见3GPP TS 46.031、3GPP TS 46.081和3GPP TS 46.041。

现有的GSM网络是基于电路交换的，A接口传输的是64kbps的PCM码流。在TDM方式下，下行的SID帧连续下发到BTS，但是BTS只有在TAF时刻才会把最新收到的SID帧下发给终端，而将其它时间到来的SID帧丢掉。

随着全IP时代到来，业务IP化驱动网络向IP化转型。原有的基于TDM交换的网络不再适应现有的业务需求，未来发展前景有限。IP作为一种大带宽、易获得、高效率、低成本、代表未来发展方向的技术已经越来越多的受到重视。BSS的IP化同样也会增加GSM网络的优势，如提高语音质量、节省传输成本、共享承载资源、易于管理维护等。基于IP传输的A接口(A over IP，AoIP)，如图1所示。

在AoIP方式下，Abis接口可能会有两种类型：传统的基于TDM的Abis接口(以下称为TDM Abis接口)和已经IP化的Abis接口(以下称为IP Abis)。这两种类型的接口承载的语音帧通常是不同的。

在AoIP模式下编译码变换器(Transcoder，TC)已经上移到MGW，所以相应地，如果呼叫建立过程中要在MGW中插入一个TC，则TC将产生TRAU帧。TRAU帧将被下发到AoIP上，或者封装为其它类型的承载语音静荷和静音参数的帧结构(如RFC3551所定义的帧结构)下发到AoIP。此时如果仍然沿用现有TDM模式时下的传送方式，即在下行方向在静音模式时传送所有的SID帧，将会导致大量的带宽被浪费。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种语音帧传输系统，能够在尽量不影响语音质量的情况下减少AoIP接口的传输带宽。

本发明的另一目的在于，提供一种语音帧传输方法，能够在尽量不影响语音质量的情况下减少AoIP接口的传输带宽。

本发明的语音帧传输系统，包括网关MGW和基站控制器BSC，在所述MGW和BSC之间设置基于IP传输的A接口AoIP，其中所述网关侧包括码型转换及速率适配模块；所述BSC侧包括速率适配模块，其中，所述网关侧进一步包括语音帧发送控制模块，用于根据所述码型转换及速率适配模块发送来的不连续传输DTX控制参数判断是否将当前语音帧发送到所述AoIP接口上，以通过所述AoIP接口向BSC侧发送语音帧；所述BSC侧进一步包括语音帧检测模块，用于对所述MGW侧通过IP网络发送过来的语音帧进行检测和恢复。

其中，所述DTX控制参数为用于静音指示SID帧指示的语音帧指示SP。

其中，所述语音帧发送控制模块，用于在所述SP为1时，判断所述语音帧为语音Speech帧，要发送到所述AoIP接口；在所述SP为0时，判断所述语音帧为SID帧。

其中，所述语音帧发送控制模块，用于在所述SP为0时的SID帧的上一帧为Speech帧时，进入静音状态，并将当前第一个SID帧发送后，每24帧发送一个SID帧到AoIP接口，将其它时刻TRAU模块输出的SID帧将被丢弃，直到收到Speech帧后结束静音状态。

其中，所述语音帧检测模块，用于在所述BSC存在时分复用Abis接口时，在语音激活模式下，将收到的Speech帧下发给所述速率适配模块，并置SP为1；在发送时刻收不到Speech帧则补一个空帧给所述速率适配模块；在静音模式下，每收到一个SID帧在下发给速率适配模块的同时保存所述语音帧的一个复本，每隔预定的时间间隔，将所述复本送至所述速率适配模块。

此外，所述BSC侧，可以进一步包括语音帧转发处理模块，用于将语音帧转发到IP Abis接口上；语音帧检测模块，可以进一步用于将所述MGW侧通过IP网络发送过来的语音帧发送至所述语音转发处理模块。

本发明的语音帧传输方法，包括下列步骤：

步骤A：在网关MGW侧对语音帧进行语音编码类型转换和速率适配；

步骤B：在所述MGW侧完成语音帧的生成，并输出不连续传输DTX控制参数，并根据所述DTX控制参数判断是否将当前语音帧发送到MGW和基站控制器BSC之间设置基于IP传输的A接口AoIP上，以通过所述AoIP接口向BSC侧发送语音帧；

步骤C：所述BSC侧对从MGW侧通过IP网络发送过来的语音帧进行检测和恢复。

其中，所述步骤B中的DTX控制参数为用于静音指示SID帧指示的语音帧指示SP。

其中，在所述步骤B中，在所述SP为1时，判断所述语音帧为语音Speech帧，要发送到所述AoIP接口；在所述SP为0时，判断所述语音帧为SID帧。

此外，在所述步骤B中，所述MGW侧在所述SP为0时的SID帧的上一帧为Speech帧时，进入静音状态，并将当前第一个SID帧发送后，每24帧发送一个SID帧到AoIP接口，将其它时刻的SID帧将被丢弃，直到收到Speech帧后结束静音状态。

其中，在所述BSC的Abis接口类型为TDM Abis时，在语音激活模式下，将收到的Speech帧下发并置SP为1；在发送时刻收不到Speech帧则补一个空帧；在静音模式下，每收到一个SID帧在下发给的同时保存所述语音帧的一个复本，每隔预定的时间间隔，将所述复本进行速率适配。

其中，在所述BSC的Abis接口类型为IP Abis时，包括下列步骤：将所述MGW侧通过IP网络发送过来的语音帧直接转发到IP Abis接口上。

本发明的有益效果是：依照本发明的语音帧传输系统及方法，通过在原有的基于TDM方式的架构下增加了数据帧发送控制模块和数据帧检测模块，在AoIP接口下行方向减少不必要的语音帧的发送，在不影响语音质量的情况下可大大减少传输带宽的占用，从有效降低A接口的传输成本，且这种处理在减少传输带宽的同时尽量保持原有的处理架构，方便系统升级和改造。

附图说明

图1为现有AoIP接口的示意图；

图2为本发明实施例的AoIP接口DTX模式的下行语音帧传输系统的示意图；

图3为本发明的AoIP接口DTX模式时下行语音帧数据处理流程图；

图4为帧发送控制和帧检测模块的状态转移图。

具体实施方式

以下，结合附图2～4详细本发明的语音帧传输系统及方法。

图2为本发明实施例的AoIP接口DTX模式的下行语音帧传输系统的示意图。其中，在MGW侧包括码型转换及速率适配(TRAU)模块和语音帧发送控制模块；BSC侧包括速率适配模块和语音帧检测模块。

基于如前所述，在AoIP模式下编译码变换器TC已经上移到MGW，因此，在MGW侧，TRAU模块用于完成语音帧(Speech帧或SID帧)的生成，并输出一些DTX控制参数，如用于SID帧指示的SP比特。这里，所生成的语音业务帧可以是和现有技术中Abis接口中传输的语音业务帧具有相同结构的TRAU帧，也可以是其它帧结构，例如RFC3551所规定的帧结构，该帧只传递语音净荷。帧发送控制模块，用于根据TRAU模块发送来的控制参数(例如SP比特)判断语音帧是否发送到AoIP接口上，以通过AoIP接口向BSC侧发送语音帧。

其中，当SP为1时，判断该帧为Speech帧，要发送到AoIP接口；当SP为0时，判断该帧为SID帧。其中，如果该SID帧的上一帧为Speech帧，则此时语音帧发送控制模块进入静音状态。进入静音状态的语音帧发送控制模块将当前第一个SID帧发送，然后每24帧发送一个SID帧到AoIP接口，即每480ms发送一个SID帧，其它时刻TRAU模块输出的SID帧将被丢弃。该过程直到收到Speech帧结束静音状态。

语音帧检测模块，用于对MGW侧通过IP网络发送过来的语音帧进行检测和恢复。

具体地，语音帧检测模块，用于在BSC的Abis接口类型为TDMAbis时，在语音激活模式下，将收到的Speech帧下发给速率适配模块，并置SP为1，如果发送时刻(如20ms间隔)收不到Speech帧则补一个空帧给速率适配模块；在静音模式下，每收到一个SID帧在下发给速率适配模块的同时(置SP为0)保存该帧的一个复本，此后每隔20ms的间隔，将该复本送至速率适配模块。其中，该复本在下一个SID帧到来时被更新，且该过程一直到收到Speech帧而结束静音模式。

此外，在BSC的Abis接口类型为IP Abis时，本发明的语音帧传输系统在BSC侧，进一步包括语音帧转发处理模块，用于将MGW发送的语音帧直接转发到IP Abis接口上，而不需进行速率适配和帧恢复；语音帧检测模块，进一步用于将MGW侧通过IP网络发送过来的语音帧直接发送至语音转发处理模块。

如图3所示，为本发明的AoIP接口DTX模式时下行语音帧数据处理流程图，其中，包括下列步骤：

步骤100：在MGW侧存在TC时，TC首先完成语音编码类型转换和速率适配；

步骤200：在MGW侧完成语音帧(Speech帧或SID帧)的生成，并输出一些DTX控制参数，如用于SID帧指示的SP比特，并根据控制参数(例如SP比特)判断语音帧是否发送到AoIP接口上，以通过AoIP接口向BSC侧发送语音帧。

其中，步骤200中所生成的语音业务帧可以是和现有技术中Abis接口中传输的语音业务帧具有相同结构的TRAU帧，也可以是其它帧结构，例如RFC3551所规定的帧结构，该帧只传递语音净荷。

此外，在步骤200中，当SP为1时，判断该帧为Speech帧，要发送到AoIP接口；当SP为0时，判断该帧为SID帧。其中，如果该SID帧的上一帧为Speech帧，则此时语音帧发送控制模块进入静音状态。进入静音状态的语音帧发送控制模块将当前第一个SID帧发送，然后每24帧发送一个SID帧到AoIP接口，即每480ms发送一个SID帧，其它时刻TRAU模块输出的SID帧将被丢弃。该过程直到收到Speech帧结束静音状态。

步骤300：BSC侧对从MGW侧通过IP网络发送过来的语音帧进行检测、恢复或转发。

其中，在BSC的Abis接口类型为TDM Abis接口时，该步骤300中的所述检测方法为，在语音激活模式下，将收到的Speech帧则下发，并置SP为1，如果发送时刻(20ms间隔)收不到Speech帧则补一个空帧；在静音模式下，每收到一个SID帧在下发时(置SP为0)保存该帧的一个复本，此后每隔20ms的间隔，将该复本进行速率适配。此外，该复本在下一个SID帧到来时被更新。该过程一直到收到Speech帧而结束静音模式。

步骤400：将进行速率适配后的数据帧封装为语音帧发送到TDM Abis接口。

其中，如果BSC的Abis接口类型为IP Abis接口，则将该语音帧直接转发到IP Abis接口上。

AoIP下行DTX处理的帧发送控制模块和语音帧检测模块有3个基本状态：初始态、话音激活态和静音态，其状态转移图如图4所示。DTX处理的初始态是指没用任何呼叫存在时，当呼叫建立后转移到话音激活态(Speech)；在话音激活态若收到SID帧则转入到静音态；同理在静音态收到语音帧则回到话音激活态；当在话音激活态或静音态收到呼叫释放消息时，DTX处理回到初始态。

以上，仅以FR/EFR业务为例子对本发明的语音帧传输系统及方法进行了描述，但是本发明并不局限与此，本发明上述思想和方法也同样适于HR、AMR和AMR-WB等业务。

以上，本发明主要以TRAU帧为例进行阐述，但不限制于TRAU帧，也可以是其它类型的帧结构，帧结构的改变，以及帧中带内参数的变化等都不影响本发明的思想和方法。

综上所述，依照本发明的语音帧传输系统及方法，通过在原有的基于TDM方式的架构下增加了数据帧发送控制模块和数据帧检测模块，在AoIP接口下行方向减少不必要的语音帧的发送，在不影响语音质量的情况下可大大减少传输带宽的占用，从有效降低A接口的传输成本，且这种处理在减少传输带宽的同时尽量保持原有的处理架构，方便系统升级和改造。

以上是为了使本领域普通技术人员理解本发明，而对本发明所进行的详细描述，但可以想到，在不脱离本发明的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其它的变化和修改，这些变化和修改均在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种语音帧传输系统，包括网关和基站控制器，在所述网关和所述基站控制器之间设置基于IP传输的A接口，其中所述网关侧包括码型转换及速率适配模块；所述基站控制器侧包括速率适配模块，其特征在于，

所述网关侧进一步包括语音帧发送控制模块，用于根据所述码型转换及速率适配模块发送来的不连续传输控制参数判断出所述码型转换及速率适配模块输出的当前语音帧为静音指示帧时，在所述静音指示帧的上一帧为语音业务帧时，进入静音状态，并将当前第一个静音指示帧发送后，每24帧发送一个静音指示帧到基于IP传输的A接口，将其它时刻所述码型转换及速率适配模块输出的静音指示帧丢弃，直到收到语音业务帧后结束静音状态；其中，所述基于IP传输的A接口接收到语音帧后向所述基站控制器侧发送；

所述基站控制器侧进一步包括语音帧检测模块，用于对所述网关侧通过IP网络发送过来的语音帧进行检测、恢复或转发。

2.如权利要求1所述的语音帧传输系统，其特征在于，其中，所述不连续传输控制参数为用于静音指示帧指示的语音帧指示。

3.如权利要求2所述的语音帧传输系统，其特征在于，所述语音帧发送控制模块，用于在所述语音帧指示为1时，判断所述语音帧为语音业务帧，要发送到所述基于IP传输的A接口；在所述语音帧指示为0时，判断所述语音帧为静音指示帧。

4.如权利要求3所述的语音帧传输系统，其特征在于，所述语音帧检测模块，用于在所述基站控制器的Abis接口类型为时分复用Abis接口时，在语音激活模式下，将收到的语音业务帧下发给所述速率适配模块，并置所述语音帧指示为1；在发送时刻收不到语音业务帧则补一个空帧给所述速率适配模块；在静音模式下，每收到一个静音指示帧在下发给速率适配模块的同时保存所述语音帧的一个复本，每隔预定的时间间隔，将所述复本送至所述速率适配模块。

5.如权利要求1所述的语音帧传输系统，其特征在于，所述基站控制器侧，进一步包括语音帧转发处理模块，用于将语音帧转发到IP Abis接口上；语音帧检测模块，进一步用于将所述网关侧通过IP网络发送过来的语音帧发送至所述语音转发处理模块。

6.一种语音帧传输方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤A：在网关侧对语音帧进行语音编码类型转换和速率适配；

步骤B：在所述网关侧完成语音帧的生成，并输出不连续传输控制参数，并根据所述不连续传输控制参数判断出当前语音帧为静音指示帧时，在所述静音指示帧的上一帧为语音业务帧时，进入静音状态，并将当前第一个静音指示帧发送后，每24帧发送一个静音指示帧到基于IP传输的A接口，将其它时刻的静音指示帧丢弃，直到收到语音业务帧后结束静音状态；其中，所述基于IP传输的A接口接收到语音帧后向基站控制器侧发送；

步骤C：所述基站控制器侧对从所述网关侧通过IP网络发送过来的语音帧进行检测、恢复或转发。

7.如权利要求6所述的语音帧传输方法，其特征在于，所述步骤B中的不连续传输控制参数为用于静音指示帧指示的语音帧指示。

8.如权利要求7所述的语音帧传输方法，其特征在于，在所述步骤B中，在所述语音帧指示为1时，判断所述语音帧为语音业务帧，要发送到所述基于IP传输的A接口；在所述语音帧指示为0时，判断所述语音帧为静音指示帧。

9.如权利要求8所述的语音帧传输方法，其特征在于，在所述基站控制器的Abis接口类型为时分复用Abis接口时，在语音激活模式下，将收到的语音业务帧下发并置所述语音帧指示为1；在发送时刻收不到语音业务帧则补一个空帧；在静音模式下，每收到一个静音指示帧在下发给的同时保存所述语音帧的一个复本，每隔预定的时间间隔，将所述复本进行速率适配。

10.如权利要求6所述的语音帧传输方法，其特征在于，在所述基站控制器的Abis接口类型为IPAbis接口时，在执行所述步骤C之后，包括下列步骤：将所述网关侧通过IP网络发送过来的语音帧转发到IPAbis接口上。