语音信号的码型变换系统及其语音信号传输方法

摘要

本发明公开了一种语音信号的码型变换系统及其语音信号传输方法，该方法包括以下步骤：步骤S202，一个或多个基站控制器将接收到的语音信号发送至一个或多个码型变换器资源池；以及步骤S204，一个或多个码型变换器资源池对语音信号进行码型变换，并将变换后的语音信号发送至一个或多个移动业务交换中心中相应的移动业务交换中心。采用本发明实现的Ater－Flex接口和设备，与普通的技术相比，本发明实现了码型变换器资源在多个基站控制器之间共享，并节省了传输资源。

说明书

技术领域

本发明涉及GSM移动通讯网络领域，尤其涉及GSM移动通讯网络中语音码型变换系统及其语音信号传输方法。

背景技术

据GSM900和GSM1800规范，空中接口中的比特速率是13Kbits/s，而在移动业务交换中心(MSC)和PSTN(public switchedtelephone network公众交换电话网)接口的比特速率为64Kbits/s。这意味着在BTS(Base Transceiver Station基站收发信机)接收信号之后和它被发送至其它网络之前，在某结点比特速率不得不被变换。但是规范并未限制确切地应该在哪里发生变换。实现从13Kbits/s至64Kbits/s的变换及其相反过程的实际硬件被称为TransCoder或TC，即码型变换器。理论上，这个设备属于基站。然而，通过将TC置于不同的地方，我们可以在减少传输开销上获得一些好处。

如果TC(码型变换器)放在近BTS边(在BSC接口处)，那么从BTS至基站控制器(BSC)的用户数据速率将是64Kbits/s。这个传输将与每个PCM(脉冲编码调制Pulse Code Modulation)电缆30信道的标准PCM线传输类似，同样的情况也可应用在BSC与MSC之间。

目前无论是设备商和运营商对成本都十分的敏感，降低相关成本的需求十分迫切。对于GSM系统中大量使用的TC资源和占用的传输资源需要一种新的方式来提高其利用率。

现在的实际应用组网中，TC一般位于MSC与BSC之间，下行方向将64Kbit/s话音速率按1∶4或1∶8压缩为16Kbit/s或8Kbit/S，并进行语音编码，上行方向将语音速率转换为64Kbit/s通过A接口传送到MSC。

TC可采用内置于BSC的方式或外置方式，目前基本上都以内置的组网方式组网。这种方式下，TC资源集成在其所属的BSC设备内，只能由所在BSC设备使用，码型变换在BSC内部完成，MSC到BSC之间的话音速率是以64Kbit/s来传输的。由于MSC和BSC的部署距离一般都很远，也就是说从BSC到MSC这一段对于传输带宽的占用至少是空口的4倍，也就需要更多的传输资源。

目前，有一种组网方式是将TC单元与BSC物理上分开，将TC以独立设备的形式外置，这样可以将TC设备部署在距离MSC很近的位置，可以节省大量的传输资源占用。这种方式组网，一定程度上解决了传输资源的问题，但TC仍然只能由其所属的BSC使用。由于BSC的话务量不同的时间，不同的区域并不均衡，TC资源一般要按照满负荷配置，对于相对比较昂贵的TC资源来讲，利用率不是很高，存在一定程度的浪费。

欧洲专利WO0191481A1提出了一种使用简化BSC来组网的方法，该专利将所有的移动交换功能转交MSC处理，BSC仅实现包括码型变换在内的其他必须功能，不能达到本发明所要求的节省传输资源和实现TC共享的目的。

因此，需要一种语音信号码型变换系统及其数据传输方法的解决方案，能够解决上述相关技术中的问题。

发明内容

本发明旨在克服现有GSM组网方式和技术中存在的传输资源占用较大和TC资源不能在BSC之间共享问题和缺陷，引入Ater接口，提供一种TC资源池(TCPool)设备，实现Ater-Flex。

根据本发明的一个方面，提供了一种语音信号的码型变换系统，包括一个或多个基站控制器和一个或多个移动业务交换中心，还包括：一个或多个码型变换器资源池，用于对来自一个或多个基站控制器的语音信号进行码型变换，并将变换后的语音信号发送至一个或多个移动业务交换中心中相应的移动业务交换中心。

一个或多个码型变换器资源池中的每一个均包括：控制模块，用于接收来自一个或多个基站控制器的码型变换器单元分配请求消息、响应码型变换器单元分配请求消息来为语音信号分配码型变换器单元、控制码型变换器单元对语音信号进行码型变换、以及控制语音信号在一个或多个基站控制器和一个或多个移动业务交换中心之间进行传输；接口模块，包括具有多个第一接口的第一接口模块和具有多个第二接口的第二接口模块，一个或多个基站控制器通过多个第一接口连接至一个或多个码型变换器资源池、以及一个或多个码型变换器资源池通过多个第二接口连接至一个或多个移动业务交换中心；多个码型变换器单元，用于对语音信号进行码型变换；以及接续模块，用于根据控制模块的指示来通过多个第一接口将语音信号接续到多个码型变换器单元，以及将经多个码型变换器单元变换后的语音信号输出到多个第二接口。

第一接口模块为Ater接口模块，以及第二接口模块为A接口模块；以及第一接口为Ater接口，以及第二接口为A接口。

其中，A接口仅提供中继电路，以及Ater接口支持E1、STM-1和IP的承载方式。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于上述系统的语音信号传输方法，包括以下步骤：步骤S202，一个或多个基站控制器将接收到的语音信号发送至一个或多个码型变换器资源池；以及步骤S204，一个或多个码型变换器资源池对语音信号进行码型变换，并将变换后的语音信号发送至一个或多个移动业务交换中心移动业务交换中心中相应的移动业务交换中心。

步骤S202包括以下步骤：一个或多个基站控制器接收到语音信号后，向一个或多个码型变换器资源池请求码型变换器资源；一个或多个码型变换器资源池根据其当前的码型变换器资源使用情况和语音信号的业务类型来为语音信号分配码型变换器资源；以及一个或多个基站控制器将语音信号发送至所分配的码型变换器资源。

步骤S204包括以下步骤：所分配的码型变换器资源对语音信号进行码型变换，以将语音信号的传输速率从第一速率变换为第二速率；以及一个或多个码型变换器资源池将变换后的语音信号发送至一个或多个移动业务交换中心中相应的移动业务交换中心。

在该方法中，第一速率为16Kbit/s或8Kbit/s，第二速率为64Kbit/s。

采用本发明实现的Ater-Flex接口和设备，与普通的技术相比，本发明通过新增加TCPool设备，支持一个BSC接入到多个TCPool，一个TCPool可以接入多个BSC，实现了Ater-Flex，增加了系统的可靠性；通过引入Ater接口，节约了A接口的传输资源，实现了TC资源在多个BSC之间共享，提高了TC资源的利用率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的语音信号码型变换系统的框图；

图2示出了根据本发明的用于语音信号码型变换系统的语音信号传输方法的流程图；

图3示出了根据本发明实施例的TCPool的框图；以及

图4示出了根据本发明一个实施例的语音信号传输方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图来详细说明本发明的实施例。

图1示出了根据本发明的语音信号码型变换系统的框图。参照图1，根据本发明的语音信号码型变换系统包括：包括一个或多个基站控制器102和一个或多个MSC 106，该系统还包括：一个或多个TCPool 104，用于对来自一个或多个基站控制器的语音信号进行码型变换，并将变换后的语音信号发送至一个或多个MSC中相应的MSC。

一个或多个TCPool中的每一个均包括：控制模块，用于接收来自一个或多个基站控制器的TC单元分配请求消息、响应于TC单元分配请求消息来为语音信号分配TC单元、控制TC单元对语音信号进行码型变换、以及控制语音信号在一个或多个基站控制器和一个或多个MSC之间进行传输；接口模块，包括具有多个第一接口的第一接口模块和具有多个第二接口的第二接口模块，一个或多个基站控制器通过多个第一接口连接至一个或多个TCPool、以及一个或多个TCPool通过多个第二接口连接至一个或多个MSC；多个TC单元，用于对语音信号进行码型变换；以及接续模块，用于根据控制模块的指示来通过多个第一接口将语音信号接续到多个TC单元，以及将经多个TC单元变换后的语音信号输出到多个第二接口。

第一接口模块为Ater接口模块，第二接口模块为A接口模块，第一接口为Ater接口，以及第二接口为A接口。

其中，A接口仅提供中继电路，以及Ater接口支持E1、STM-1和IP的承载方式。

图2示出了根据本发明的用于语音信号码型变换系统的语音信号传输方法的流程图。参照图2，该语音信号传输方法包括以下步骤：步骤S202，一个或多个基站控制器将接收到的语音信号发送至一个或多个TCPool；以及步骤S204，一个或多个TCPool对语音信号进行码型变换，并将变换后的语音信号发送至一个或多个MSC中相应的MSC。

步骤S202包括以下步骤：一个或多个基站控制器接收到语音信号后，向一个或多个TCPool请求TC资源；一个或多个TCPool根据其当前的TC资源使用情况和语音信号的业务类型来为语音信号分配TC资源；以及一个或多个基站控制器将语音信号发送至所分配的TC资源。

步骤S204包括以下步骤：所分配的TC资源对语音信号进行码型变换，以将语音信号的传输速率从第一速率变换为第二速率；以及一个或多个TCPool将变换后的语音信号发送至一个或多个MSC中相应的MSC。

在该方法中，第一速率为16Kbit/s或8Kbit/s，第二速率为64Kbit/s。

下面结合图1～图3来描述本发明的一个实施例。

在该实施例中，根据目前的网络现状，引入了一种提供大量各种类型码型变换器的外置TC设备，即码型变换器池(TransCoderPool，以下简称TCPool)，池内的TC资源进行动态的分配，为连接到TCPool上的各BSC共享使用，此时TCPool与BSC之间的接口称为Ater接口。运营商可以在偏远的地区用小容量的BSC(不带TC)来建设网络，而把大容量的TCPool放在中心城市靠近MSC的地方，这样不仅降低了在偏远地区建设网络的传输成本，TC资源还可以做到在多个BSC之间全局共享。而且对于在Ater接口上BSC可以连接到多个TCPool，TCPool的Ater接口也支持多个BSC网元接入，实现Ater-Flex。

参照图1，在该实施例中，用于语音变换的系统包括BSC，TC资源池和MSC三个部分，其中BSC不含有TC资源，支持接入多个TCPool，MSC与现网的MSC相同。TCPool是新增设备，它主要主要由以下模块组成(如图3所示)：

控制模块304，负责接收BSC的TC资源请求，分配管理TC资源，控制TC单元完成语音的码型变换，并控制媒体流在MSC和BSC之间的传输；

接口模块，包括Ater接口模块310和A接口模块312，分别与BSC和MSC对接；

TC资源池308，负责完成语音的码型变换；

接续模块306，负责将媒体流按照控制模块的指示完成各个接口之间的连接；

其中TCPool设备的Ater接口支持多个BSC网元接入，BSC支持接入多个TCPool，实现了Ater-Flex，A接口控制部分仍由BSC提供，支持接入多个MSC，TCPool上的A接口仅提供中继电路。本实施例一定程度上简化了BSC的处理，而且完全跟GSM的系统规范相容。整个语音业务的处理过程包括以下步骤(如图4)：

步骤S402，BSC在接到语音业务后，通过Ater接口模块310向TCPool的控制模块304请求TC资源；

步骤S404，控制模块中负责该BSC业务的某个子模块C1 320根据当前TCPool的资源情况和所申请的业务类型，指示资源管理模块302分配相应的TC资源；

步骤S406，资源管理模块302返回分配的TC资源标识；

步骤S408，控制子模块C1 320指定BSC将话音接入到分配的Ater接口314的一个端口上；

步骤S410，指示接续模块306将话音接入到分配的TC单元中处理，如TC资源池308的某个子池TC1 322；

步骤S412，控制子模块C1 320指示接续模块306将TC将转换后的码流输出到指定的A接口模块312的某个A口316中继上，将语音送达MSC。

下面结合附图对本发明的一个实施作进一步的详细描述。

参照图1可以看出，本发明所述的组网系统由多个BSC 102，多个TCPool 104、和多个MSC 106组成了一个支持Ater-Flex的拓扑结构。多个BSC通过TCPool连接到MSC。考虑到网络安全性，多个TCPool之间实现相互备份和负荷分担，TCPool也支持连接到多个MSC，这样就构成了TCPool in POOL、MSC in POOL的结构。

参照图3，在TCPool的组成中，资源处理模块302负责整个TCPool的TC资源的管理，控制模块304由多个子控制模块组成，负责接收Ater过来的资源申请请求，向资源管理模块302申请TC资源和Ater接口资源，资源管理模块302根据TC资源池308的TC资源使用情况和Ater接口资源的使用情况进行资源分配，返回给控制模块304，控制模块304的一个子控制模块根据分配的资源，以及Ater接口314传来的A接口316资源信息，通知接续模块将话音码流从Ater接口314接续到TC处理，并将处理后的码流接续到A接口，送到相应的MSC。话路和相关资源的释放过程与之相同，只是相应的过程为资源释放和话路的断开处理。

为了使本组网方式能够正常有效运行，需要处理好BSC，TCPool和MSC之间的接口承载方式，Ater-Flex的实现，三者之间的通信信道和话路的选择，故障路径的检测和处理，故障信道的切换和故障话路的处理，TC资源的管理和冲突处理以及TCPool的负荷均衡处理等几个方面的问题。

接口的承载方式

考虑的接口既要有高的传输效率，有要符合GSM系统的网络标准，在接口承载的选择上有所不同。图1中的Ater接口118由于使系统的内部接口，可以支持多种承载方式，包括E1，STM-1和IP等常用方式。A接口120作为标准接口，受GSM网络标准的限制，仍是64K的PCM电路承载，不需要支持IP。

Ater-Flex的实现

本发明中BSC和TCPool都是独立的网元设备，给每个BSC和ITC都分配一个系统内唯一的标识的，这个标识可以是全新分配的，也可以使用7号信令系统间的局向号做标识。BSC与每个所归属的TCPool都建立通信链路，TCPool内部对每个通信信道都由一个子控制模块管理(见图3中304的组成)，BSC可以按照自己的策略选择本次业务接入的TCPool，TCPool通过信道上携带的网元标识来管理各个BSC所接入的业务实现。

BSC，TCPool和MSC之间的通信链路和话路的选择

本组网模式下，BSC设备不配置TC资源，而是向其所连接的TCPool申请，其话音也必然经过TCPool传输。由于每个BSC都可以接到多个TCPool，它跟相连的TCPool都即有信令链路又有话路连接。当前的业务应当向哪个TCPool申请TC资源，话路接续到哪个TCPool都需要决策。按照GSM的规范，同时也为了降低系统处理的复杂度，A接口使用的电路是由MSC决定的，MSC根据承载业务的BSC标识，采用在轮询的方法分配可用的A接口电路。BSC根据MSC的电路指示，查询电路所归属的TCPool，向其发起资源申请，TCPool分配TC资源，Ater接口资源，并且完成话路在Ater接口，TC和A接口之间的接续。

故障路径的检测和处理

本组网模式下BSC，TCPool和MSC之间的通信链路采用握手的方法实现故障的检测。信令链路方面，Ater之间的故障由BSC和TCPool通过定期握手进行检测，A接口之间的故障由BSC和MSC之间定时进行握手检测，一旦连续多次收不到对方的握手应答，则判定该条通信链路故障。对于BSC一旦判断通向某个TCPool的链路全部故障，则要置A接口的相关传输资源不可用，同时通知MSC，避免MSC错误分配。

故障信道的切换和故障话路的处理

本组网模式下，由于实现了Ater-Flex，一旦发现某条链路故障，可以立即切换到链路好的TCPool上处理。从图3可以看出，为了避免频繁的TCPool切换，TCPool的控制模块304由若干个子控制模块组成，每个子控制模块分别与一定数量的BSC建立通信链路，每个BSC可以和某个TCPool的多个子控制模块配置多条通信链路。大多数情况下，一条通信链路故障后业务可以切换到同一个TCPool的其他子控制模块上处理。发生故障后，原先通过故障链路发起的业务必须得到释放，首先通知相关的子控制模块，由子控制模块负责释放相关资源。如果传输资源发生故障，用户将在第一时间体验到，并主动释放掉，系统不必特殊处理。

TC资源的管理和冲突处理

本组网模式下，TCPool是一个容量巨大的TC资源池，为了达到在所有的BSC之间全局共享的目的，而且又不能影响处理的效率，TCPool采用了一种分布式的处理方法。从图3可以看出，TC资源池308可以按照物理配置或者处理的业务类型划分为多个子TC资源池，每个子池归属不同的子控制模块。资源管理模块302分配资源时，优先分配申请资源的子控制模块所属的子池的资源。

由于资源管理由独立的模块完成，避免了资源状态在各个模块之间不一致的状况，也就避免了发生资源冲突的可能。

TCPool的负荷均衡处理

TCPool作为本组网中的关键设备，其负荷的控制十分重要。

一方面在设计上设备内采用分布式处理的方法，业务控制处理划分为多个子控制模块，将与各个BSC相连的通信链路分散建立在各个子控制模块上，某条链路发起的业务，仅由所连接的模块处理。同时BSC在发起业务时，可以采用简单的轮询方法或者其他策略有选择地在各个链路上发起业务，这样就实现了负荷均匀分布，也降低了系统故障的风险。

另一方面，在TCPool检测到自己的负荷过重时，或者某条链路的业务过多时，可以向相应的BSC发出业务控制指令，指示对方控制该链路的业务流量，待负荷下降后再通知对方解除控制。

由上述公开的技术方案可见，本发明增加TCPool设备，实现了Ater-Flex接口，达到了节约传输资源，提高TC资源的利用率，增加了系统的可靠性的目的，是一种先进的，现实可行技术。

采用本发明实现的Ater-Flex接口和设备，与普通的技术相比，本发明通过新增加TCPool设备，支持一个BSC接入到多个TCPool，一个TCPool可以接入多个BSC，实现了Ater-Flex，增加了系统的可靠性；通过引入Ater接口，节约了A接口的传输资源，实现了TC资源在多个BSC之间共享，提高了TC资源的利用率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。