语音前向纠错信息传输在CDMA2000系统中的实现方法

摘要

本发明公开一种语音前向纠错信息传输在CDMA2000系统中的实现方法，为解决现有技术中没有对IP网络传输纠错或者数据恢复机制的问题而发明。本发明通话的源基站和目的基站在会话中对使用的语音前向纠错信息进行协商；语音前向纠错信息在实时传输协议分组中进行封装，并将封装后的实时传输协议分组发送到对端基站；源基站或目的基站收到实时传输协议分组后并对其进行解码，若发现丢包、包损坏或无法解析的情况，则进行语音数据的恢复。本发明的方法，有效保证了IP网络传输中丢失语音数据的恢复和有效解决A1p接口不能协商A2p上使用前向纠错信息，以及前向纠错传输参数以及前向纠错信息在RTP上传输的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种前向纠错信息在CDMA2000系统的IP网络上传输的方法，具体涉及语音前向纠错信息在RTP(实时传输协议)上传送的方法以及相关参数的协商方法。

背景技术

基于分组的CDMA2000 BSS(Base Station Subsystem基站子系统)可以采用IP(Internetprotocol网际协议)交换技术接入到实现基于软交换的CDMA2000核心网。与传统的电路域MSS(Mobile Switching Subsystem移动交换子系统)系统相比，基于软交换的CDMA2000核心网最大的变化在于呼叫控制和承载的分离，用分组网技术替换TDM(Time DivisionMultiplexing时分多路复用)技术，传统的MSC(Mobile Switching Center移动交换中心)网元演进成MSCe(Mobile Switching Center emmulation移动交换中心模拟器)和MGW(MediaGateWay媒体网关)，MSCe提供呼叫控制和移动性管理功能，MGW提供媒体控制功能，并提供传输资源，具有媒体流操纵功能。

但是传统的IP技术只能采用尽力而为的(Best Effort)的方式进行包的转发，它只在能力范围内尽可能快地传送，但对吞吐量、延迟、延迟抖动和丢包率没有任何保障，而把传输损失都留给终端系统来处理。这种采用尽力而为的发送模式曾经是合适的，因为大多数基于IP的传统应用(如Telnet，FTP等)可忍受较大的延迟和延迟抖动。新一代因特网必须能够向某些应用和用户提供不同级别的保障，实现IP网络的服务质量(QoS)；向他们提供差分化的服务，IP服务提供商才能真正盈利。区别于传统基于TDM的接入方式，IP网络可以提供多业务的接入和管理但同时由于IP分组网络本身的特性，基于A2p接口(MGW与BSC之间的媒体承载接口)的CDMA2000基站系统需要有一定的QoS策略，使其所能提供的语音质量能够不低于传统电路业务。

A2p接口使用RTP/UDP/IP来传输语音分组数据。RTP协议和UDP(用户数据报协议)二者共同完成传输层协议功能，UDP协议只是传输数据包，不管数据包传输的时间顺序。RTP协议数据单元用UDP分组来承载的，在承载RTP数据包的时候，有时一帧数据被分割成具有相同的时间标签的几个包。

RTP本身并不能为按顺序传送数据包并提供可靠的传送机制，也不提供流量控制或拥塞控制。在RTP的会话之间，周期的发放一些RTCP包以用来传送监听服务质量和交换会话用户信息等功能。RTCP包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料，服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变有效载荷类型。

对于语音承载在IP网络上，语音质量是整个系统的实现重点所在。服务语音质量主要受到四个性能参数的影响：分组延时、丢包、抖动以及乱序。

丢包是一个影响语音质量的关键因素。数据包发送端和接收端之间的数据包数目的差值即为网络传输丢失包数目。使用RTP实时传输协议传输语音数据包，虽然可以利用RTP报文头的序列号检查数据包的丢失和乱序，但是它并没有重传机制。任何丢包和乱序都将影响语音的质量。

3GPP2的目前的标准协议中并没有对IP网络传输纠错或者数据恢复机制有相关的描述，标准中提供的语音交织功能，仅仅能够使得当发生连续丢包时，丢掉的不是连续的语音帧数据，从而减弱对话音质量的影响，但是引入交织将增加系统的端到端时延。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种语音前向纠错信息在CDMA2000系统中通过IP网络传输的方法。

为达到上述目的，本发明一种语音前向纠错信息传输在CDMA2000系统中的实现方法，包括：

(1)通话的发送方和接收方进行语音前向纠错信息传输协商，并根据协商结果建立会话；

(2)发送方将语音前向纠错信息在实时传输协议分组中进行封装，并将封装后的实时传输协议分组发送到接收方；

(3)接收方收到实时传输协议分组后并对其进行解码，若遇到丢包、包损坏或无法解析的情况，则进行语音数据的恢复。

其中，所述的步骤(1)具体为：

(11)通话的源基站和目的基站在本次会话建立过程中，确定本次会话使用的编码和本次会话的承载格式参数，并通过扩展域确定采用的前向纠错算法及采用该算法需要协商的相关参数；

(12)源基站和目的基站通过与移动交换中心模拟器完成承载格式及前向纠错传输的协商，建立实时传输协议会话。

其中，所述步骤(12)中，移动交换中心模拟器判断其与源基站和目的基站协商的承载格式是否一致，若一致，则建立免码型转换操作会话，否则，建立远程码型转换操作会话。

其中，若建立免码型转换操作会话，所述步骤(2)具体为：

(21)源基站将语音数据按照确定的载荷格式在实时传输协议的扩展头部分填写前向纠错信息，然后封装成实时传输协议分组，通过IP网发送给媒体网关，并由媒体网关直接透传给对端目的基站。

其中，若建立远程码型转换操作会话，所述步骤(2)具体为：

(22)源基站将语音数据按照确定的载荷格式在实时传输协议的扩展头部分填写前向纠错信息，然后封装成实时传输协议分组，通过IP网发送给媒体网关，媒体网关对收到的实时传输协议分组进行解封闭和编码转换，并根据源基站或/和目的基站与移动交换中心模拟器的协商结果决定是否在发送的语音分组中附加前向纠错传输信息，再封装成实时传输协议分组，发送到对端目的基站。

其中，所述步骤(3)具体为：

(31)目的基站收到实时传输协议分组后，解出用户面业务层用户数据并按照载荷格式处理，获取语音数据净荷，如果检测到分组丢包、包损坏或无法解析的情况，则利用前向纠错信息进行语音数据的恢复。

其中，所述步骤(11)中，所述扩展域包括A2p承载格式参数中的扩展ID、扩展长度和扩展参数。

其中，所述步骤(11)中确定的A2p承载格式参数中，在扩展域中增加确定本次会话采用的前向纠错算法以及采用该算法需要协商的相关参数。

其中，所述步骤(11)中，当源基站和目的基站采用共同支持的前向纠错算法时，仅确定采用前向纠错传输功能，具体传输时使用的前向纠错方法在实时传输协议中的扩展头中指定。

其中，所述的源基站和目的基站采用共同支持的前向纠错算法为重传上一数据包的方法。

其中，所述步骤(12)具体为：源基站与移动交换中心模拟器通过连接管理业务请求消息中携带A2p承载格式参数完成承载格式及前向纠错传输的协商；目的基站与移动交换中心模拟器通过寻呼响应消息中携带A2p承载格式参数完成承载格式及前向纠错传输的协商。

其中，所述步骤(12)具体为：源基站与移动交换中心模拟器通过连接管理业务请求消息中携带A2p承载格式参数完成承载格式及前向纠错传输的协商；目的基站与移动交换中心模拟器通过指派完成消息携带A2p承载格式参数完成承载格式及前向纠错传输的协商。

其中，所述步骤(12)具体为：源基站与移动交换中心模拟器通过指派完成消息中携带A2p承载格式参数完成承载格式及前向纠错传输的协商；目的基站与移动交换中心模拟器通过寻呼响应消息携带A2p承载格式参数完成承载格式及前向纠错传输的协商。

其中，所述步骤(12)具体为：源基站与目的基站均通过指派完成消息携带A2p承载格式参数与移动交换中心模拟器完成承载格式及前向纠错传输的协商。

本发明通过在A1p完成前向纠错传输的协商及前向纠错信息在A2p上的具体封装方法的描述，解决了前向纠错传输参数以及前向纠错信息在RTP上传输的问题，同时也有效解决了A1p接口不能协商A2p上使用前向纠错信息的问题，对IP网络传输纠错或者数据恢复机制有效保证了在网络传输中的语音质量。

附图说明

图1为A2p承载会话级别参数示意图；

图2为A2p承载特定格式参数示意图；

图3为本发明实施例一中的扩展ID为0的A2p承载格式扩展参数示意图；

图4为本发明实施例一支持前向纠错信息过程的示意图；

图5为本发明实施例二支持前向纠错信息过程的示意图；

图6为本发明实施例三支持前向纠错信息过程的示意图；

图7为本发明实施例一前向纠错信息在实时传输协议封装的示意图；

图8为本发明实施例二中的扩展ID为1的A2p承载格式扩展参数示意图；

图9为本发明实施例三前向纠错信息在实时传输协议封装的为RFC2198中描述的方法示意图；

图10为本发明实施例三中的扩展ID为2的A2p承载格式扩展参数字段示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施实例对本发明再进一步详细说明。

CDMA2000要实现前向纠错信息在IP网络上的传输，必须解决两个方面的问题：

1、对使用前向纠错信息的协商，使通话的发送和接收端都知道本次会话使用何种前向纠错算法以及与该纠错算法有关的参数；

2、前向纠错信息在实时传输协议分组中的封装。

本发明语音前向纠错信息在CDMA2000系统的IP网络上的传输方法，具体包括下述步骤：

(a)会话建立过程中，源基站或/和目的基站确定本次会话使用的编码，并确定本次会话的承载格式参数，并由扩展域(包括但不限于A2p承载特定格式参数中扩展ID，扩展长度，扩展参数)确定使用何种前向纠错算法以及与该算法有关的需要协商的参数。

(b)源基站或/和目的基站与移动交换中心模拟器MSCe完成承载格式的协商并建立实时传输协议会话。

(c)源基站和目的基站将语音数据按照确定的载荷格式完成用户面业务层封装，并且在实时传输协议的扩展头部分填写前向纠错信息，然后封装成实时传输协议分组通过IP网发送，由媒体网关发送到对端基站；

(d)目的基站和源基站收到实时传输协议分组后，解出用户面业务层用户数据并按照载荷格处理，获取语音数据净荷，并且如果检测到分组丢包、包损坏或无法解析的情况，就利用前向纠错信息进行语音数据的恢复。

上述步骤(a)中确定的承载格式参数中，在扩展域(包括但不限于A2p承载特定格式参数中扩展ID，扩展长度，扩展参数)中增加确定本次会话采用的前向纠错算法以及采用该算法需要协商的有关参数。

上述步骤(a)中确定的前向纠错算法后，用于纠错的信息可以在实时传输协议中的扩展头部分(这里的扩展头部分包括实时传输协议中描述的扩展头中的“defined by profile”部分、表示扩展头长度的部分以及扩展头内容部分)填写。

在使用通信双方共同支持的前向纠错算法时，上述步骤(a)中可以不确定采用何种前向纠错算法，仅确定需要采用前向纠错传输功能，具体传输时使用的前向纠错方法，可以在实时传输协议中的扩展头中的“defined by profile”部分指定。

上述步骤(b)中，MSCe判断其与源基站和目的基站协商的承载格式是否一致，如果一致，则建立免码型转换操作会话，否则，建立远程码型转换操作会话。

上述步骤(c)中，如果会话类型为免码型转换操作会话，媒体网关直接将源基站或目的基站发送过来的包含前向纠错信息的语音分组透明传给对端基站；如果会话类型为远程码型转换操作会话，则媒体网关需要对收到的实时传输协议分组进行解封闭和编码转换，再封装成实时传输协议分组发送到对端基站，并根据源基站或/和目的基站与移动交换中心模拟器MSCe的协商结果决定是否在向源基站或/和目的基站发送的语音分组中附加前向纠错传输信息。

本发明的优选实施例一：

前向纠错信息的算法假设为基本的重传上一数据包的方法，故所有通信终端都能够给与支持，可以在扩展域中不指定前向纠错算法，仅指定使用前向纠错功能，选用协议中原有的扩展ID＝0，在扩展参数的保留位中取bit3用于指定使用前向纠错功能(如图3所示)。选用的前向纠错算法在实时传输协议中的扩展头中的“defined by profile”部分，通过profileID＝1标识。前向纠错算法的内容在RTP数据包中的封装方法如图7所示。

如图4所示，源BS通过连接管理业务请求消息(Connection Management Service Request)携带A2p承载参数完成承载格式及前向纠错传输的协商，目的BS通过寻呼响应消息(PagingResponse)携带A2p承载参数完成承载格式及前向纠错传输的协商。

本实施例实现支持前向纠错信息传输在该源MS与目的MS之间传输的方法包括以下步骤：

步骤101：源BS与MSCe完成承载格式及前向纠错传输的协商，具体为：

(a1)移动终端起呼，源BS在连接管理业务请求消息中将该BS支持的承载格式参数发送给MSCe，携带的A2p承载特定格式参数(A2p Bearer Format-Specific Paramaters)中的RTP载荷类型与承载格式ID确定了语音编码帧格式和RTP载荷类型的对应关系；

若源BS确定本次会话支持前向纠错传输，在扩展ID为0的扩展参数中表示支持前向纠错传输的标志为真。

(b1)MSCe根据源BS发送来的承载格式参数以及MGW能力确定本次会话支持前向纠错传输，则向源BS发送携带有所述承载参数的指派请求消息；

(c1)源BS收到MSCe下发的指派请求消息后，根据其中的承载格式以及扩展ID为0下属的扩展参数确定本次会话支持前向纠错传输，建立相应的信道资源并与对应的MS协商后，发送指派完成消息给该MSCe。

步骤102：MSCe与目的BS完成承载格式及前向纠错传输的协商，具体为：

(a2)移动终端被呼，目的BS在寻呼响应消息中将该BS支持的承载格式参数发送给MSCe，承载格式参数中的扩展ID为0的扩展参数中表明支持前向纠错传输；

(b2)MSCe根据目的BS发送来的承载格式参数以及MGW能力确定本次会话使支持前向纠错传输，并向目的BS发送携带有所述承载参数的指派请求消息；

(c2)目的BS收到MSCe下发的指派请求消息后，根据其中的承载格式中的扩展ID为0的扩展参数确定本次会话支持前向纠错传输，建立相应的信道资源并与对应的MS协商后，发送指派完成消息给该MSCe。

步骤103：MSCe根据其与源BS协商的承载格式和其与目的BS协商的承载格式是否一致，建立相应的会话类型：如果两者的承载格式一致，则建立TrFO会话，完成TrFO呼叫，执行下一步；如果两者不一致，则建立RTO会话，完成RTO呼叫；

步骤104：会话建立后，源BS和目的BS将从空口接收的语音数据分别按照确定的载荷格式完成User Traffic层的封装，并将前向纠错信息(内容可以是上一语音分组的语音信息)加入到RTP扩展头中，然后分别封装成RTP分组，具体封装格式如图7所示，profileID＝1，用于表示本次会话为公知的重复上一包数据的前向纠错方法，帧数用于表示上一包数据中的语音帧个数，如果发送方不知道可以填写为0，最后通过IP网络发送给MGW；

步骤105：如果会话类型为RTO，MGW接收到的源BS和目的BS发送的RTP分组后，将接收到的RTP分组解出User Traffic用户数据，然后按照载荷格式处理，获取语音数据净荷，由VTC声码器进行语音编码转换后，再将语音数据按照确定的载荷格式完成User Traffic层的封装，并根据源基站或/和目的基站与移动交换中心模拟器MSCe的协商结果决定是否在向源基站或/和目的基站发送的语音分组中附加前向纠错信息，然后封装成RTP分组通过IP网络发送给对端BS；

如果会话类型为TrFO，MGW直接将目的BS发送过来的语音分组直接透传给源BS。

步骤106：源BS和目的BS将接收到的RTP分组解出User Traffic用户数据，并按照载荷格式处理User Traffic用户数据，获取语音数据净荷，并且如果检测到分组丢包、包损坏或无法解析的情况，就利用前向纠错信息进行语音数据的恢复，然后通过空口发送给对应的MS。

本发明的优选实施例二：

前向纠错信息的算法假设为奇偶校验法，在扩展域中指定中指定前向纠错算法为奇偶校验法，扩展ID设为1，表示扩展信息用于表征前向纠错算法的类型并且前向纠错算法的内容在RTP数据包中的封装方法为图7所示方法，扩展参数字段如图8所示，FECId＝1定义为奇偶校验法。其他前向纠错算法可以在此基础上增加FECId的定义，如果需要其他与算法相关的参数需要协商，可以附加在后面的扩展参数字段(扩展参数可以有多个)中。前向纠错算法的内容在RTP数据包中的封装方法与优选实施例一相同。

如图5所示，源BS和目的BS均通过指派完成消息(Assignment Complete)携带A2p承载参数完成承载格式及前向纠错传输的协商，本实施例实现支持前向纠错信息在该MS与目的MS之间传输的方法包括以下步骤：

步骤201：源BS与MSCe完成承载格式及前向纠错传输的协商，具体为：

(a11)移动终端起呼，源BS在指派完成消息中将该BS支持的承载格式参数发送给MSCe，在扩展ID为1下属的扩展参数中表示本次会话使用奇偶校验法进行前向纠错；

(b11)MSCe根据源BS发送来的承载格式参数以及MGW能力确定本次会话支持使用奇偶校验法进行前向纠错，则向源BS发送携带有所述承载参数的承载更新请求消息；

(c11)源BS收到MSCe下发的承载更新请求消息后，根据其中的承载格式参数中的扩展ID为1下属的扩展参数确定本次会话支持使用奇偶校验法进行前向纠错，与对应的MS建立信道资源，然后发送承载更新响应消息给MSCe。

步骤202：MSCe与目的BS完成承载格式及前向纠错传输的协商，具体为：

(a12)移动终端被呼，目的BS在指派完成消息中将该BS支持的承载格式参数发送给MSCe，在扩展ID为1下属的扩展参数中表示本次会话使用奇偶校验法进行前向纠错；

(b12)MSCe根据目的BS发送来的承载格式参数以及MGW能力确定本次会话支持在扩展ID为1下属的扩展参数中表示本次会话使用奇偶校验法进行前向纠错，并向目的BS发送携带有所述承载参数的承载更新请求消息；

(c12)目的BS收到MSCe下发的承载更新请求消息后，根据其中的承载格式参数中的扩展ID为1下属的扩展参数确定本次会话支持使用奇偶校验法进行前向纠错，与对应的MS建立信道资源，然后发送承载更新响应消息给MSCe。

步骤203、205、206与实施例一的步骤103、105、106对应一致。

步骤204：会话建立后，源BS和目的BS将从空口接收的语音数据分别按照确定的载荷格式完成User Traffic层的封装，并将前向纠错信息(内容是语音数据的奇偶校验信息)加入到RTP扩展头中，然后分别封装成RTP分组，具体封装格式如图7所示，profile ID＝2，用于表示本次会话为奇偶校验法的前向纠错算法，帧数用于表示上一包数据中的语音帧个数，如果发送方不知道可以填写为0，最后通过IP网络发送给MGW；

本发明的优选实施例三：

本实施例中的前向纠错信息的算法使用为奇偶校验法，在扩展域中指定中指定前向纠错算法为奇偶校验法，扩展ID设为2，表示扩展信息用于表征前向纠错算法的类型并且前向纠错算法的内容在RTP数据包中的封装方法为RFC2198中描述的方法，扩展参数字段如图10所示，  用FECId＝1标识本次会话采用的前向纠错算法为奇偶校验法；RFC 2198 Payload Type为实时传输协议头中的Payload Type的数值(填写于图9中的RFC2198 PT位置)；FEC PacketData data Payload Type为前向纠错信息的内容的PT，填写于图9种的block PT＝97的位置(97为本实施例举例用到的数值，具体实施中可以为其他数值，但是要求在本会话中唯一)，用于在会话中标识传输内容为前向纠错信息。前向纠错算法的内容在RTP数据包中的封装方法为RFC2198中描述的方法。

如图6所示，本实施例实现支持前向纠错信息在该MS与目的MS之间传输的方法包括以下步骤：

步骤301：源BS与MSCe完成承载格式及前向纠错传输的协商，具体为：

(a13)移动终端起呼，源BS在连接管理业务请求消息中将该BS支持的承载格式参数发并在扩展ID为0下属的扩展参数中表示本次会话支持前向纠错信息，送给MSCe；

(b13)MSCe根据源BS发送来的承载格式参数以及MGW能力确定本次会话支持前向纠错信息，则向源BS发送指派请求消息，但该消息并不携带有所述承载参数；

(c13)源BS收到MSCe发送来的指派请求消息后，向MSCe发送指派完成消息；

(d13)MSCe收到源BS发送来得指派完成消息后，通过承载更新请求消息携带所述承载格式参数发送给源BS；

(e13)源BS接收到MSCe下发的承载更新请求消息，则根据其中的承载格式参数中的扩展ID为0下属的扩展参数确定本次会话为支持前向纠错信息，建立相应的信道资源并与对应的MS协商后，发送承载更新响应消息给该MSCe。

步骤302：MSCe与目的BS完成承载格式及前向纠错传输的协商，具体为：

(a23)移动终端被呼，目的BS在寻呼响应消息中将该BS支持的承载格式参数并在扩展ID为0下属的扩展参数中表示本次会话支持前向纠错信息，发送给MSCe；

(b23)MSCe根据目的BS发送来的承载格式参数以及MGW能力确定本次会话支持前向纠错信息，并向目的BS发送指派请求消息，但该消息并不携带有所述承载参数；

(c23)目的BS收到MSCe发送来得指派请求消息后，向MSCe发送指派完成消息；

(d23)MSCe收到目的BS发送来得指派完成消息后，通过承载更新请求消息携带所述承载格式参数发送给目的BS；

(e23)目的BS收到MSCe下发的承载更新请求消息后，根据其中的承载格式参数中的扩展ID为0下属的扩展参数确定本次会话支持前向纠错信息，建立相应的信道资源并与对应的MS协商后，发送承载更新响应消息给该MSCe。

步骤303、305、306与实施例一的步骤103、105、106对应一致。

步骤304：会话建立后，源BS和目的BS将从空口接收的语音数据分别按照确定的载荷格式完成User Traffic层的封装，并将前向纠错信息(内容是语音数据的奇偶校验信息)加入到前向纠错数据区域中(见图9)，然后分别封装成RTP分组，具体封装格式如图9所示，最后通过IP网络发送给MGW；

上述所有实施例中使用的扩展ID和扩展参数的数值用于举例，但不限于其他扩展ID及扩展参数的数值。

当源BS通过连接管理业务请求消息携带A2p承载格式参数发送到MSCe时，目的BS也可以通过指派完成消息(Assignment Complete)携带A2p承载格式参数发送到MSCe。可以将上述3个实施例中，源BS和目的BS完成承载格式的协商的方式自由组合而得到新的实施例，具体情况如下：

1、源基站与移动交换中心模拟器通过连接管理业务请求消息中携带A2p承载格式参数完成承载格式及前向纠错传输的协商；目的基站与移动交换中心模拟器通过寻呼响应消息中携带A2p承载格式参数完成承载格式及前向纠错传输的协商。

2、源基站与移动交换中心模拟器通过连接管理业务请求消息中携带A2p承载格式参数完成承载格式及前向纠错传输的协商；目的基站与移动交换中心模拟器通过指派完成消息中携带A2p承载格式参数完成承载格式及前向纠错传输的协商。

3、源基站与移动交换中心模拟器通过指派完成消息中携带A2p承载格式参数完成承载格式及前向纠错传输的协商；目的基站与移动交换中心模拟器通过寻呼响应消息中携带A2p承载格式参数完成承载格式及前向纠错传输的协商

4、源基站与移动交换中心模拟器通过指派完成消息中携带A2p承载格式参数完成承载格式及前向纠错传输的协商；目的基站与移动交换中心模拟器通过指派完成消息中携带A2p承载格式参数完成承载格式及前向纠错传输的协商。

本发明通过在A1p完成前向纠错传输的协商及前向纠错信息在A2p上的具体封装方法的描述，解决了前向纠错传输参数以及前向纠错信息在RTP上传输的问题，同时也有效解决了A1p接口不能协商A2p上使用前向纠错信息的问题，对IP网络传输纠错或者数据恢复机制有效保证了在网络传输中的语音质量。