通信对话管理系统以及包含这种系统的传输流集中器

摘要

本发明主要涉及对初级终端(10A、10B、10C)和次级终端(20A、20B、20C)之间的多次通信对话进行管理的系统(18)，初级终端适用于在这些对话期间发送音频流和/或视频流和/或数据流，通过一个外部传输网络(16)可以到达次级终端。初级终端连接到一个传输流集中器(14)，传输流集中器本身则连接到外部网络。至少一部分初级终端(10B、10C)发送的传输流通过或将要通过分层编码器进行编码，系统包括对这些传输流进行处理的装置(24)，从而使每个传输流都按一定的分层水平，由传输流集中器向外部网络发送，系统还包括确定分层水平的装置(26)，可以根据关于在初级终端(10A、10B、10C)和次级终端(20A、20B、20C)之间建立的对话数量和性质的参数，来确定这一分层水平。

说明书

本发明涉及通信对话管理系统以及包含这种系统的传输流集中器。

更确切地说，本发明涉及一种对初级终端和次级终端之间的多次通信对话进行管理的系统，初级终端适用于在这些对话期间发送音频流和/或视频流和/或数据流，通过一个外部数据传输网络可以到达次级终端，初级终端连接到一个传输流集中器上，而传输流集中器本身则连接到外部网络。

传输流集中器是传输系统中的一个元件，通过这个元件，可以将它所能影响的多个传输流传送出去。这种集中器，例如可以是局部网间连接器、专用自动交换机，等等。也可以是连接到多个终端的局域网或广域网。

这些通信对话管理系统有一个问题：如果初级终端的种类不同并且容量不同，就不能使数据流的传输最佳化。

此外，这些通信对话管理系统一般不能考虑到由终端所交换的信息的性质以及收发的容量所引起的通信对话的不同性质。

另一个问题是发送的传输流的位速率和参与各次通话的终端传输容量的动态变化相配合的问题。例如，在一个初级终端开始与一个次级终端进行一次新的通话，或者相反，终止正在进行的一次通话时，则产生这种变化。

第一个解决方案就是限制初级终端发送传输流的位速率。这样将使初级终端发送的数据均匀，并且在任何时间，任何初级终端都能与一个次级终端进入通信对话，而不会阻碍其他通信对话的进行。

这样的解决方案并不令人满意，因为他们不能使本系统的数据传输容量最优化，特别是在不是全部初级终端都参与通信对话的时候。通信质量从而受到管理系统能够管理的最多通信对话的数量的限制。

另一种解决方案是向任何进行新对话的请求都分配位速率，直到可用的位速率用完。这就导致对同时对话数量的潜在限制。

本发明的目标是通过提供一种通信对话管理系统来解决上述问题，这种系统能够适合于各种通信对话或其他对话，例如ADSL上的TV、因特网浏览，流传输等。

因此本发明的目标在于提出一种对初级终端和次级终端之间的多次通信对话进行管理的系统，初级终端用于在这些对话期间发送音频流和/或视频流和/或数据流，通过一个外部数据传输网络可以到达次级终端，初级终端连接到一个传输流集中器上，而传输流集中器本身则连接到外部网络。这一系统的特征在于由至少一部分初级终端发送的传输流已经编码或将由分层的编码器编码，该系统包含用于处理所述传输流的装置，以便每个传输流通过传输流集中器在一个特定的分层水平上被发送到外部网络，还包含根据初级终端和次级终端之间所建立的对话的数量和性质的有关参数来建立其分层水平的装置。

因此，分层编码系统的使用，可以使由初级终端发送的每个传输流都可以按大小分类，从而永远不会使传输流集中器产生任何拥塞，同时可以随时使其资源最优化。这一点是由于提取了有关初级终端和次级终端之间建立的对话数量和性质的参数，以确定所发送的每个传输流的分层水平，从而才有可能做到。

对话管理系统可选择为包括至少一个由至少一部分初级终端发送的所述传输流的截断模块，传输流处理装置可选择为包括用于控制截断模块的控制装置，以便每个所述传输流在相应的给定分层水平被截断。

在某些分层编码器中，可能缺少调节编码传输流分层水平的装置，这个解决方案可以对这种情况进行补救。

对于一个由初级终端发送的传输流，其分层编码器有可能不是装备在传输流集中器内，而是装备在初级终端中，传输流管理系统无法直接控制初级终端水平的位速率，这个解决方案也可以对这种情况进行处理。

用来为所发送的传输流确定其具体分层水平的装置，也可以选择为根据下列全部参数中的至少一项参数来确定分层水平：

-从传输流集中器发送到外部网络的容量；

-对话的数量，以及每次对话中：

ο已用的位速率，以及能够用于发送的位速率；

ο有关远程终端接收容量的限制；

ο关于一个初级终端的瞬时位速率的信息，该初级终端在对话期间能够以可变位速率发送数据。

确定装置的输入参数，可以选择为在通信对话开始时收集，也可以在对话期间进行活动时收集。

可以选择在对话管理系统中进一步包含用于确定位速率的装置，传输流集中器要求根据初、次级终端之间建立的对话数量和性质的有关参数，以确定用以接收来自次级终端的位速率的装置。

本发明还涉及一个传输流集中器，其特征在于包括如上所述的通信对话管理系统。

这个传输流集中器可以选择为在包含初级终端的局域网和外部网络之间形成一个网关。

这个传输流集中器可以选择为在用于连接包含初级终端的高位速率局域网的连接服务器与外部网络之间形成一个网关。

如上所述的传输流集中器可包括至少一个分层编码器，用于对由至少一部分初级终端发出的所述传输流进行编码。因此，对于由系统发出的传输流质量的管理，就连接到局域网的终端来说，是完全清楚的。

在这种情况下，传输流处理装置可以包括一个用于控制分层编码器的控制装置，以便对发出的每个传输流在相应的给定分层水平上进行编码。

的确，由于某些分层编码器自行调节由其编码的传输流的分层水平，如果分层编码器装置在传输流集中器内，则传输流集中器能够直接控制这种调节工作。

按照以下参考附图的描述，能够更好地理解本发明，以下描述只是举例，图中：

-图1表示分层编码信息的位流的成分；

-图2为本发明的通信对话管理系统的第一实施方案；

-图3为本发明的通信对话管理系统的第二实施方案。

所谓的“分层”编码系统，也叫作“可度量”编码系统，在这种编码系统中，由编码操作产生的二进制数据被分为前后相连的几个层。有一个基础层，也叫作“核心”，是由位流进行解码时所绝对必需的位形成的，对解码的最低质量起决定性作用。

在接连形成的各个层逐渐改进解码操作产生的信号质量，每一个新层提供经过解码器处理的新信息，在输出端提供一个质量提高了的信号。

分层编解码器的一个有利的特征是，能够在传输或存储系统的任何水平介入，以消除一部分位流，而不需要向编码器或解码器提供任何特殊指示。解码器利用所收到的二进制信息，并产生一个相应质量的信号。

关于提供给解码器、用于特定帧或分组的位速率的信息，可以在外部信号中或者在所传输的数据中发送。在分组模式中，接收分层传输流的通信终端，也可以从接收的分组大小直接推算出瞬时位速率。瞬时位速率信号发送的各种方式已为本专业人士所知，下文没有再提及为分层编码器发送位速率的信号传输。

在实际中，声频或视频信号或数据的分层编码，从一部分源信号(例如在某些音频编码器情况下的语言信号的20毫秒帧)，产生分成P个连续位组G1到GP(对应于P层)的由N位表征的位流，图1中所示为P＝3。

在这些组中，第一组G1构成核心。其后各组G2到GP是能够继续改进质量的层。

来自此类编码器的位流，从而可以被容易地截断，因此可以改变由同一编码器产生的位速率，并且可以保证处理起来并不复杂。

因此，在图1中，G1组可以单独传输，或者G1和G2组一起，G1、G2和G3三组一起，都可以被传输。以后就分别用水平1、水平2、水平3等层次，来表示这些情况。由层次水平1提供的位速率DH1记作D1，由G1和G2联合组提供的位速率DH2记作D1+D2，由G1到G3所有组提供的位速率DH3记作D1+D2+D3。一般而言，由层次水平Q提供的位速率DHQ为低于水平Q或等于水平Q的所有分层水平的位速率之和，即：

$>\mathrm{DHQ}>=>\Sigma >p>=>1>Q>\mathrm{Dp}>.>$>

以20ms帧进行操作的分层语言编码器为例，编码器提供三个水平的层次：第一组G1的D1＝8kbit/s，第二组G2的D2＝6kbit/s，第三组G3的D3＝16kbit/s。因此总的位速率为30kbit/s，也就是说，对于一个帧来说，75字节的位流可以分为三个连续组G1、G2、G3，分别为20、15、40字节。

图2表示本发明的第一个实施方案。

国内网12的多媒体初级终端10A、10B、10C，连接到一个传输流集中器14上，对外部数据传输网络16，例如因特网，形成网关。

在这个实施方案中的网关14中，装备了用于对初级终端10A、10B、10C和通过外部网络16可达到的次级终端20A、20B、20C之间的多个对话进行管理的系统18。

初级终端10A、10B、10C适合于在对话期间发送音频流和/或视频流和/或数据流。更确切地说，通信对话的内容如下：

-模拟传真机10A可以和模拟传真机20A建立对话；

-个人计算机10B可以和个人计算机20B建立对话；

-模拟电话10C可以和模拟电话20C建立对话。

作为变化，个人计算机可以用IP电话类型的电话机代替，IP电话类型的电话机也包括一个具有支持进行声音活动性检测的不连续传输特征的分层编码器，以便在声音休止状态期间(无声、背景噪声)，减小位速率。一般来说，一个终端可以这样来支持具有发送位速率随时间局部变化的传输流的特性的编码器(可变位速率编码器)。

个人计算机10B和模拟电话10C发送的传输流规定为用分层编码器22B和22C进行编码。

在个人计算机10B的情况下，网关所接收的传输流通过个人计算机10B中的编码器22B，分层进行编码。

在模拟电话的情况下，由网关接收的传输流不进行编码。用于该传输流的分层编码器22C因此设置在网关14中。更确切地说，编码器22C包含与截断模块34串联的编码装置32，用于在可能的最高分层水平进行编码(最大位速率)。

管理系统18包括对初级终端发送的传输流进行处理的装置24，以便发送通过网关14发送到外部网络16，每个传输流都送到既定的分层水平。

此外，管理系统18还包括装置26，用根据在初级终端10A、10B、10C和次级终端20A、20B、20C之间建立的通话的数量和性质的有关参数，根据网关向外部网络16的发送容量，特别是根据分层编码器22C和22B的性质，根据次级终端20B和20C的接收容量的有关限制，和/或根据终端10B在通话期间能按照可变位速率发送数据时的瞬时位速率，以决定该分层的水平。

为了使计算机10B发送和编码的传输流能够被截断，并在相应的规定分层水平被编码，管理系统18包括一个截断模块30，而传输流处理装置24包括用于控制截断模块30的控制装置28。

同样，为了使由模拟电话10C发送并由分层编码器22C编码的传输流能够在相应的规定分层水平被截断，控制装置28也对分层编码器22C起作用。

在第一个变化方案中，控制装置28更确切地对分层编码器22C的截断模块34起作用。

在第二个变化方案中，编码器22C可以不包括截断模块34，在这种情况下，控制装置28直接对编码装置32起作用。

此外，网关14还包括与外部网络16的性质相配合的数据发送装置36A、36B、36C，分别与初级终端发送的传输流相结合，从而使这些传输流发送到外部网络。例如，在IP网络的情况下，这些装置包括IP分组的形成装置。

图3表示本发明的第二个实施方案。

高位速率局域网42(例如光纤局域网)的多媒体初级终端40A、40B、40C，通过连接服务器46连接到传输流集中器44。传输流集中器形成外部数据传输网络48(例如因特网)的网关。

在这一实施方案中，用于对初级终端40A、40B、40C和通过外部网络48可以达到的次级终端52A、52B、52C之间的多个对话进行管理的系统50，装备在网关44中。

在这一实施方案中，为简化起见，三个多媒体终端40A、40B、40C是相同的。为了简略的原因，仅对终端40A作了详细描述。

例如，终端40A是一台个人计算机，是一台适合于在与通过外部网络48能够达到的远程终端52A的对话期间，发送音频流和/或视频流和/或数据流的个人计算机。

终端40A通常是一个高性能装置，其本身产生由分层编码器54A分层编码的数据流(终端40B和40C同样装备有分层编码器54B和54C)。

网关44包含截断模块56，和用于从截断数据形成分组、以便其能以适当的位速率在IP网络48上通过的装置58。

为了确定适当的位速率，以及从而确定应当对网关44所管理的每次对话的数据进行编码的分层水平，象前面的实施方案一样，网关包括装置60，根据关于初级终端40A、40B、40C和次级终端52A、52B、52C之间建立的通话的数量和性质的参数，根据从网关发送到外部网络的发送容量，根据分层编码器54A、54B、54C的位速率及其类型，和/或根据关于次级终端52A、52B、52C的接收容量的限制来确定该分层的水平。

网关44包含用于对终端40A发送的传输流进行处理的处理装置62。该处理装置62通过截断模块56的控制装置64对传输流起作用，因此由终端40A发送并编码的传输流被截断，以便在相应的分层水平编码。

下面再次参照图2，描述对多个对话进行管理的本发明的一项应用。

为使描述简化，只考虑数据的对称交换，即表示在两个传输方向上的位速率是相同的。

第一和第二编码器22B和22C在图1进行三级分层编码，提供的位速率为D1＝8kbit/s，D2＝6kbit/s，D3＝16kbit/s。

终端10B建立一次与远程终端20B的对话S1，而终端10A和10C没有活动。可以考虑在这项应用中，网关14通过ADSL连接到外部网络16。

确定装置26考虑到ADSL的容量(32kbit/s)和远程终端20B指示的它能够接收的容量(64kbit/s)，并将有关对话S1的数据必须被编码的分层水平发送到处理装置24。确定的水平为水平3，和通过终端10B发送的数据传输的最大位速率(30kbit/s)相对应。

然后终端10C希望与远程终端20C建立一次对话S2，并且网关14接到了这个通知。

确定装置26经过计算，认为不可能不修改对话S1的位速率就插入新对话S2，因为在ADSL上可得到的位速率是2kbit/s，而对话S2的传输传输流的最小位速率D1是8kbit/s，和分层水平1相对应。

然后管理系统18进行下列操作：

-通过装置26，确定对话S1必须在水平2进行编码的有关数据，和位速率D1+D2(14kbit/s)相对应；

-将新的分层水平2发送到处理装置24，对应于新的位速率D1+D2(14kbit/s)；

-在分层水平2截断由终端10B发送并编码的数据，此操作通过装置28控制下的装置30进行；

-通过装置26，确定有关对话2的数据必须在水平2进行编码，和位速率D1+D2(14kbit/s)相对应；

-将对话S2的这一分层水平发送到处理装置24；

-对终端10C在分层水平2发送的数据进行编码，此操作通过装置28控制下的装置22C进行。

对话S1结束时，确定装置26考虑到线路上未用的负载，因而指示处理装置24有关这一对话S2的传输流应在水平3编码，和位速率D1+D2+D3＝30kbit/s相对应。

任何一个远程终端20A、20B、20C的接收容量也是容易改变的，例如，在连接到外部网络16的线路与其他传输共享的时候。然后这一终端向网关14发送信号，指出其可能接收到的有关位速率的改变。

应该注意到，本发明并不受以上所述实施方案的限制。

因此，在一个变化方案中，第一个实施方案的初级终端10A、10B、10C是远程的，即可能属于不同的局域网。

在另一个变化方案中，有一个初级终端包含一个与分层编码不相容的编码器，因此就必须在由初级终端发送的传输流着手进行分层编码之前，在网关中提供一个解码器。

可以看到：管理系统(18、30)的元件(24、26、30、22C、62、60、56)并非必须装置在单独一个处理单位中，而是可以分开放在通信系统的不同地方。

作为变化方案，并作为补充，通信对话管理系统还可以优化进入传输流集中器(14、44)的传输流，亦即优化远程终端发送的位速率。例如，次级终端(20A、20B、20C或52A、52B、52C)通过和传输流集中器14或44完全相同的传输流集中器连接到外部网络(16或48)时，管理系统就可以具备上述功能。不要忘记，终端是可以将自己的接收容量告知通信的另一端的。这些办法在本项技术中原来就已存在，可能涉及分组的内部信号或外部信号。这时可以分别叫作“带内”或“带外”信号。例如，IEFT就把“CMR”(编解码器模式要求)域定义在分组规格内。

因此，在图2的情况下，分组形成装置36B、36C可以在分组中，例如，引进初级终端10B和10C所要求的有关接收位速率的信息。

于是，正如设置用来确定传输流集中器14发送的传输流的分层水平的装置26，本系统可以根据有关建立在初、次级终端之间的对话的数量和性质的参数，设置用来确定所需接收位速率的装置。

这样一来，本系统可以帮助确定次级终端发送的传输流的大小，以优化进入传输流集中器的资源，从而避免壅塞或浪费。

用来确定一种传输流的某一具体位速率的装置，还可以有选择地根据下列各种参数中的一项，来确定这一位速率：

-传输流集中器接收外部网络的容量，

-对话的数量和每次对话中所用的位速率，以及可用的接收位速率。

显然，根据具体情况，这些参数是在对话开始时或者在对话操作中收集的。