Система і спосіб забезпечення надмірності

1. Спосіб виконання передач з надмірністю у мережі з комутацією пакетів, який включає: - визначення наявних режимів кодека, встановлених при попередньому узгодженні з приймальним пристроєм; - вибирання режиму кодека з наявних режимів кодека; і - інкапсуляцію пакетів для передачі з конкретним рівнем надмірності кадру згідно з вибраним режимом кодека. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що з наявних режимів кодека вибирають такий режим, що найкраще відповідає поточній бітовій швидкості для даного конкретного рівня надмірності кадру. 3. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що, якщо адаптацію кодека обмежено швидкістю адаптації, конкретний рівень надмірності кадру реалізується для пакетної передачі лише після досягнення вибраного режиму кодека. 2 (19) 1 3 93578 4 стю адаптації, конкретний рівень надмірності кадру реалізується для пакетної передачі лише після досягнення вибраного режиму кодека. 14. Пристрій за будь-яким з пп. 11-13, який відрізняється тим, що, якщо адаптацію кодека обмежено операціями переходу до сусідніх режимів, конкретний рівень надмірності кадру реалізується для пакетної передачі лише після досягнення вибраного режиму кодека. 15. Пристрій за п. 11, який відрізняється тим, що, якщо єдиним наявним режимом кодека є поточний режим, продовжується використання цього поточного режиму кодека. 16. Пристрій за будь-яким з пп. 11-15, який відрізняється тим, що рівень надмірності кадру включає 100 %-ну надмірність. 17. Пристрій за будь-яким з пп. 11-15, який відрізняється тим, що рівень надмірності кадру включає 200 %-ну надмірність. 18. Пристрій за будь-яким з пп. 11-17, який відрізняється тим, що наявні режими кодека включають адаптивні багатошвидкісні (AMR) режими кодека. 19. Пристрій за будь-яким з пп. 11-17, який відрізняється тим, що наявні режими кодека включають адаптивні широкосмугові багатошвидкісні (AMR) режими кодека. 20. Пристрій за будь-яким з пп. 11-19, який відрізняється тим, що попереднє узгодження включає узгодження типу пропозиція-відповідь протоколу опису сеансу (SDP). 21. Машинозчитувальний носій, втілений у придатному для зчитування середовищі, для реалізації передачі з надмірністю у мережі з комутацією пакетів, який містить: - комп'ютерний код для реалізації наявних режимів кодека, встановлених при попередньому узгодженні з приймальним пристроєм; - комп'ютерний код для вибирання режиму кодека з наявних режимів кодека; і - комп'ютерний код для інкапсуляції пакетів для передачі з конкретним рівнем надмірності кадру згідно з вибраним режимом кодека. 22. Машинозчитувальний носій за п. 21, який відрізняється тим, що з наявних режимів кодека вибрано такий режим, що найкраще відповідає пото чній бітовій швидкості для даного конкретного рівня надмірності кадру. 23. Машинозчитувальний носій за п. 21 або п. 22, який відрізняється тим, що, якщо адаптацію кодека обмежено швидкістю адаптації, конкретний рівень надмірності кадру реалізується для пакетної передачі лише після досягнення вибраного режиму кодека. 24. Машинозчитувальний носій за будь-яким з пп. 21-23, який відрізняється тим, що, якщо адаптацію кодека обмежено операціями переходу до сусідніх режимів, конкретний рівень надмірності кадру реалізується для пакетної передачі лише після досягнення вибраного режиму кодека. 25. Машинозчитувальний носій за п. 21, який відрізняється тим, що, якщо єдиним наявним режимом кодека є поточний режим, продовжується використання цього поточного режиму кодека. 26. Машинозчитувальний носій за будь-яким з пп. 21-25, який відрізняється тим, що рівень надмірності кадру включає 100 %-ну надмірність. 27. Машинозчитувальний носій за будь-яким з пп. 21-25, який відрізняється тим, що рівень надмірності кадру включає 200 %-ну надмірність. 28. Машинозчитувальний носій за будь-яким з пп. 21-27 , який відрізняється тим, що наявні режими кодека включають адаптивні багатошвидкісні (AMR) режими кодека. 29. Машинозчитувальний носій за будь-яким з пп. 21-27, який відрізняється тим, що наявні режими кодека включають адаптивні широкосмугові багатошвидкісні (AMR) режими кодека. 30. Пристрій для виконання передач з надмірністю у мережі з комутацією пакетів, який включає: - засіб визначення наявних режимів кодека, встановлених при попередньому узгодженні з приймальним пристроєм; - засіб вибирання режиму кодека з наявних режимів кодека; і - засіб інкапсуляції пакетів для передачі з конкретним рівнем надмірності кадру згідно з вибраним режимом кодека. 31. Пристрій за п. 30, який відрізняється тим, що з наявних режимів кодека вибрано такий режим, що найкраще відповідає поточній бітовій швидкості для даного конкретного рівня надмірності кадру. Винахід стосується взагалі кодування мови, зокрема, кодування мови, стійкості до помилок і передачі мови через мережу з комутацією пакетів з використанням режиму Voice Over IP (VoIP). Тут розглядається існуючий технічний рівень, що стосується винаходу згідно з формулою винаходу. Цей опис може включати концепції, що можуть бути розроблені, але не обов'язково такі, що були створені і розроблялись раніше. Отже, якщо не зазначено інше, не є оглядом існуючих рішень і п. п. Формули не можуть розглядатись як частина існуючого рівня техніки. У протоколах передачі в існуючій мережі з комутацією пакетів видалено всі пакети IP, в яких бітові помилки виявляються приймачем. Інакше кажучи, після прийому стек протоколів не переміщує будь-які спотворені пакети до прикладного рівня, якщо були виявлені помилки. Тому, коли пакети IP передаються через здатний створювати помилки радіозв'язок або через будь-яке середовище, що створює помилки, прикладний рівень протоколу зазнає певних втрат пакетів. І навпаки, жоден з пакетів, що досягають прикладного рівня, не міститиме будь-яких залишкових бітових помилок при такій організації. Оскільки спотворені пакети не потрапляють до прикладного рівня, алгоритм приховування помилок не може використовувати частково вірні кадри. 5 Однак, такі втрачені кадри мають бути заміщені. Ця ситуація стає ще важчою, коли втрачено декілька послідовних пакетів. Були запропоновані різні способи боротьби з такими умовами втрати пакетів. Деякі з цих способів включають використання багатьох кодіагональних описів, в яких інформація розподіляється між декількома пакетами IP, а також прямий захист від помилок на прикладному рівні (FEC), коли інформація FEC використовується для реконструювання втрачених пакетів. Іншим шляхом розв'язання проблеми втрати пакетів є використання передач з надмірністю. Перевагою передач з надмірністю є низькі обчислювальні вимоги. Передача з надмірністю реалізується простим введенням поточного кадру і одного або більше попередніх кадрів в один пакет. Декодування потоку з надмірністю є також нескладним; коли пакет втрачено, оскільки приймач лише має дочекатись наступного пакету для отримання відповідного кадру для декодера. Проблемою, пов'язаною з кадровою надмірністю є збільшення бітової швидкості. Кадрова надмірність потребує фактичного подвоєння смуги частот кожного разу, коли інший кадр додається до поточного пакету IP. Крім того, кадрова надмірність збільшує загальну затримку, оскільки приймач мусить буферувати мовні кадри з кратністю, що дорівнює кратності надмірності. Звичайне рішення для адаптації режиму кодека і вибору режиму у передачі з надмірністю включає підтримання існуючої бітової швидкості і просте копіювання одного або більше попередніх кадрів у пакеті або зниження бітової швидкості кодека, в результаті чого загальна швидкість збільшується незначно. Наприклад, коли вузькосмуговий сеанс зв'язку з використанням кодека AMR встановлюється на 12,2 кбіт/сек., 100%-на надмірність, тобто передача поточного кадру з одним попереднім мовним кадром, доданим до пакету, створює режим з 5,9 кбіт/сек., що дає бітову швидкість 11,8 кбіт/сек. При 200%-й надмірності, тобто з двома попередніми доданими мовними кадрами, забезпечується режим з 4,75 кбіт/сек., тобто швидкість 14,25 кбіт/сек. AMR є системою компресії аудіоданих, яка використовує адаптування зв'язку для обрання одної з 8 різних бітових швидкостей, базуючись на умовах зв'язку. Щодо AMR-WB, коли номінальна швидкість становить 12,65 кбіт/сек., то у AMR-WB, наприклад, при 100%-й надмірності з найнижчою можливою швидкістю (8,85 кбіт/сек.) бітова швидкість передачі становить 17,7 кбіт/сек. Крім того, завжди може виявитись, що мережа і/або приймальний термінал не підтримує режим кодека, який був автоматично вибраний для передачі з надмірністю, базуючись на вимогах до бітової швидкості. Опис одної з раніше запропонованих систем стосовно описаних вище проблем можна знайти у www.ietf.org/rfc/rfc3267.txt. У цій системі передавальна сторона відповідає за вибір належної кратності надмірності, базуючись на прийнятому зворотному зв'язку (наприклад, повідомленні RTCP приймача) з урахуванням використаного каналу. Однак, ця система залежить від зворотного зв'язку і це може призвести до того, що потрібна інфор 93578 6 мація не буде прийнята від декодувального пристрою. Отже, бажано створити систему і спосіб, які вирішують зазначені проблеми. Різні втілення винаходу пропонують системуі спосіб для більш ефективного застосування надмірності у прикладному кодуванні мови. Згідно з різними втіленнями винаходу, передавальний пристрій обирає передачу з рівнем надмірності, який відповідає умовам каналу для поточної передачі і одночасно вибирає найбільш придатну бітову швидкість з наявного набору режимів кодека. Згідно з втіленнями винаходу передача з рівнем надмірності, завжди оптимальним відносно вибраних режимів кодека, і ніяке пе-реузгодження кодека не є потрібним. Обмеження на періодичність зміни режиму кодека і на зміну режиму лише сусідніми режимами може обмежити швидкість адаптації багатошвидкісних кодеків (див. www.ietf.org/rfc/rfc3267.txt). У цьому випадку передача з надмірністю використовує проміжні режими у узгоджувальних межах адаптації при переході до оптимальної конфігурації режиму кодека. Система і спосіб у різних втіленнях винаходу можуть бути застосовані по суті для фактично будь-якого багатошвидкісного мовного кодера, наприклад, кодерів 3GPP Adaptive Багатошвидкісних. (AMR) і AMRWB. Ці та інші переваги і особливості винаходу, а також організація і способи їх реалізації розглядаються у наведеному далі описі з супроводжуючими кресленнями, в яких однакові елементи мають однакові числові позначення. У кресленнях: Фіг.1 - мультимедійна система зв'язку, в якій може бути застосований винахід; Фіг.2 - блок схема способу реалізації різних втілень винаходу; Фіг.3 - перспективний вигляд електронного пристрою, який може бути використаний у винаході; і Фіг.4 - схема мобільного телефону з Фіг.3. Різними втіленнями винаходу є система і спосіб більш ефективного створення надмірності у процесі кодування мови. Згідно з різними втіленнями винаходу, передавальний пристрій вибирає передачу з рівнем надмірності, придатним для умов каналу поточної передачі і одночасно вибирає придатну для цього бітову швидкість з набору наявних режимів кодека. Згідно з втіленнями винаходу, передача з рівнем надмірності, що використовується, є завжди оптимальним відносно вибраних режимів кодека, і ніякі повторні узгодження кодека не є потрібними. Те, що періодичність змін режиму кодека і зміни режиму обмежуються лише використанням сусідніх режимів, може обмежити швидкість адаптації багатошвидкісного кодека (це обговорюється у www.ietf.org/rfc/rfc3267.txt.). У такому випадку передача з надмірністю використовує проміжні режими у межах узгоджувальної адаптації при переході до конфігурації оптимального режиму кодека. Система і спосіб у різних втіленнях винаходу можуть бути використані практично у будь-якому багатошвидкісному мовному кодері, наприклад, Адаптивному Багатошвидкісному AMR 3GPP і кодерах AMR-WB. Фіг.1 ілюструє 7 мультимедійні системи зв'язку загального типу, в яких може бути використаний винахід. Джерело 100 даних (Фіг.1) створює первісний сигнал в аналоговому, некомпресованому цифровому або компресованому цифровому форматі, або з застосуванням будь-якої комбінації цих форматів. Кодер 110 кодує первісний сигнал джерела у кодований бітовий медіапотік. Кодер 110 може бути здатним кодувати більш, ніж один тип медіа, наприклад, аудіо і відео, або для кодування первісних сигналів різних типів можуть знадобитись більш, ніж один кодер 110. Кодер 110 може отримувати синтетично створений вхід, наприклад, графіку і текст, або може бути здатен формувати кодовані бітові потоки синтетичних медіа. У подальшому для спрощення розглядатимуться один бітовий медіапотік одного медіатипу. Однак, слід відзначити, що широкомовлення у реальному часі звичайно включає декілька потоків (щонайменше аудіо, відео і потік супроводжуючий текстовий субпотік). Система може також включати багато кодерів, але у подальшому розглядається лише один кодер 110 для спрощення опису без втрати загальності. Кодований бітовий медіапотік спрямовується до накопичувача 120, який може включати будьякий тип масової пам'яті для збереження кодованого бітового медіапотоку. Формат кодованого бітового медіапотоку у накопичувачі 120 може бути елементарним самодостатнім медіапотоковим форматом, або один або більше кодованих бітових медіапотоків можуть бути інкапсульовані в одному файлі. Деякі системи працюють "вживу", тобто обминають накопичувач і передають кодований бітовий медіапотік від кодера 110 безпосередньо до передавального пристрою 130. Кодований бітовий медіапотік потім передається до передавального пристрою 130, який також називають сервером, якщо це необхідно. Форматом, використаним у передачі, може бути елементарним самодостатній медіапотоковий формат, пакетний потоковий формат, або один або більше кодованих бітових медіапотоків можуть бути інкапсульовані в одному файлі. Кодер 110, накопичувач 120 і передавальний пристрій 130 можуть бути розташовані в одному фізичному пристрої або можуть бути розміщені в окремих пристроях. Кодер 110 і передавальний пристрій 130 можуть працювати з вмістом реального часу, коли кодований бітовий медіапотік звичайно не зберігається постійно, а лише буферується на невеликі періоди часу у кодері 110 вмісту і/або передавальному пристрої 130 для згладжування варіацій у затримках обробки, затримках передачі і бітовій швидкості передачі медіапотоку. Передавальний пристрій 130 надсилає кодований бітовий медіапотік, використовуючи стек протоколу зв'язку. Стек може включати (не лише) Протокол Транспортування у реальному часі (RTP), Прикладний Протокол Датаграм (UDP) і Інтернет-протокол (IP). Коли стек протоколу зв'язку є пакетно орієнтованим, передавальний пристрій 130 збирає кодований бітовий медіапотік у пакети. Наприклад, якщо використовується RTP, передавальний пристрій 130 розміщує кодований бітовий медіапотік у пакети RTP згідно з форматом корис 93578 8 ного навантаження RTP. Звичайно, кожний медіатип має спеціалізований формат корисного навантаження RTP. Слід зазначити, що система може містити декілька передавальних пристроїв 130, але для спрощення у даному описі розглядається лише один передавальний пристрій 130. Передавальний пристрій 130 може або не може бути з'єднаний з шлюзом 140 через мережу зв'язку. Шлюз 140 може виконувати різні функції, наприклад, трансляцію пакетного потоку згідно з одним стеком протоколу зв'язку в інший стек протоколу зв'язку, об'єднуючи і розгалужуючи потоки даних і маніпулюючи потоками даних згідно з можливостями низхідного каналу і/або приймача, наприклад, контролюючи бітову швидкість спрямованого потоку згідно з переважаючими умовами мережі низхідного зв'язку. Приклади шлюзів 140 включають багатопунктові вузли контролю конференц-зв'язку (MCU), шлюзи між відеотелефоніями з комутацією каналів і з комутацією пакетів, між стільниковими серверами дуплексного зв'язку (РоС), ІР-інкапсуляторами у цифрових ручних широкомовних відеосистемах (DVB-H), або телевізійними абонентськими приставками, які переспрямовують широкомовні передачі до локальних домашніх безпровідних мереж. При використанні RTP шлюз 140 називають міксером RTP, і він діє як кінцевий пункт з'єднання RTP. В іншому варіанті кодований бітовий медіапотік може бути переданий від передавального пристрою 130 до приймача 150 іншими засобами, наприклад, з збереженням-кодованого бітового медіапотоку у портативному диску або пристрої масової пам'яті, якщо ці диск або пристрій приєднано до передавального пристрою 130, з подальшим приєднанням цього диску або пристрою до приймача 150. Система включає один або більше приймачів 150, звичайно здатні приймати, демодулювати і декапсулювати переданий сигнал у кодований бітовий медіапотік. Декапсуляція може включати видалення даних, які приймачі не можуть декодувати або які не бажано декодувати. У кодеку бітовий медіапотік звичайно обробляється додатково декодером 160, виходом якого є один або більше некомпресованих медіапотоків. Нарешті, рендерер 170 може відтворити некомпресований медіапотік, наприклад, через гучномовець або дисплей. Приймач 150, декодер 160 і рендерер 170 можуть бути розміщені в одному фізичному пристрої або можуть бути включені в окремі пристрої. Фіг.2 містить схему операцій реалізації одного з втілень винаходу. Операцією 200 алгоритму FEC прикладного рівня у передавального пристрою приймається рішення виконати передачу з надмірністю. Операцією 210 згідно з цим алгоритмом здійснюється перевірка наявного набору режимів кодека, який був встановлений протоколом опису попереднього сеансу (SDP) пропозиція-відповідь узгодження режиму приймального пристрою. Операцією 220 алгоритм FEC вибирає наявний режим кодека, який найбільше відповідає поточній бітовій швидкості з даним рівнем надмірності. Наприклад, якщо поточна швидкість становить 12,2 кбіт/сек., а узгодженими наявними режимами кодека є AMR 9 NB 12,2 кбіт/сек., 7,4 кбіт/сек. і 4,75 кбіт/сек., алгоритм FEC вибирає режим 7,4 кбіт/сек. для 100%-ї надмірності і режим 4,75 кбіт/сек. для 200%-ї надмірності, відповідно. Якщо наявним режимом кодека є лише поточний режим (опер. 230), алгоритм FEC не змінює цього режиму. Крім того, якщо кодек може лише адаптувати режим у кожному другому кадрі внаслідок обмежень режиму кодека, зміна на нижчий режим не може бути здійснена негайно. Це ж стосується випадку, коли кодек має обмеження на операції адаптації режиму кодека, тобто коли кодек може переходити лише на сусідній режим. Отже, якщо смуга частот є обмеженою, передача з надмірністю є можливою лише після досягнення кодеком бажаного режиму, придатного для такої передачі. Фіг.3, 4 ілюструють типовий електронний пристрій 12, і якому може бути застосований винахід, слід відзначити, що застосування винаходу не обмежується одним типом електронного пристрою 12. Електронний пристрій 12 (Фіг.3, 4) має корпус 30, дисплей 32 на рідких кристалах, клавіатуру 34, мікрофон 36, навушник 38, елемент живлення 40, ІЧ порт 42, антену 44, смарт-картку 46 у формі UICC згідно з одним з втілень винаходу, зчитувач 48 картки, схему 52 радіоінтерфейсу, кодек 54, контролер 56 і пам'ять 58. Типи цих схем і елементів є добре відомими, наприклад, у мобільних телефонах Nokia. Винахід був описаний взагалі як операції способу, який може бути реалізований в одному з втілень з використанням програмного продукту, що включає інструкції, які можуть бути виконані комп'ютером, наприклад, програмного коду, який 93578 10 виконується комп'ютерами у мережі. Взагалі програмні модулі включають підпрограми, програми, об'єкти, компоненти, інформаційні структури тощо, які виконують окремі задачі або реалізують окремі абстрактні типи даних. Інструкції для виконання комп'ютером, пов'язані з ними інформаційні структури і програмні модулі є прикладами програмного коду для виконання операцій способів згідно з винаходом. Конкретна послідовність таких інструкцій або пов'язаних з ними інформаційних структур є прикладами відповідних дій для реалізації функцій, описаних у цих операціях. Програмні і мережеві реалізації винаходу можуть бути втілені стандартними методами програмування, базованими на описаній вище логіці і іншій логіці, придатній для реалізації різних операцій пошуку у базі даних, кореляційних операцій, порівняльних операцій і операцій прийняття рішень. Слід також відзначити, що терміни "компонент" і "модуль" тут і у Формулі винаходу охоплюють втілення, де використано одну або рядків програмного коду і/або схемних рішень, і/або обладнання для ручного прийому даних. Наведений вище опис втілень винаходу є ілюстративним і не вичерпує або обмежує представленого тут винаходу і уможливлює здійснення модифікацій і змін згідно з концепціями винаходу або змін, зумовлених застосуванням винаходу. Втілення були вибрані і описані з метою пояснення концепцій винаходу і його практичного застосування, щоб надати можливість фахівцю використати винахід у його різних втіленнях і з різними модифікаціями, придатними для певного конкретного використання. 11 93578 12 13 93578 14 15 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 93578 Підписне 16 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601