Brevet FR2906431A1 — publié le 20080328

DISPOSITIF DE COMMUTATION DE TRAMES DE PAQUETS DE DONNÉES A OPTIMISATION DE RESSOURCE DE TRANSCODAGE L'invention se rapporte au domaine des réseaux de transport de paquets, et plus précisément aux équipements de commutation utilisés pour commuter des paquets de données entre des réseaux de transport de paquets de types différents. On entend ici par équipement de commutation tout équipement lo de réseau chargé de commuter des paquets de types différents, comme par exemple les passerelles média voix (ou MGWs pour Media GateWays ), entre des réseaux de types différents, tels que, notamment, les réseaux de communication de type ATM ou IP ou les accès de type 2G, UMA, 3G,... En référence aux figures 1A et 1B, on a représenté un exemple de 15 passerelle média voix de l'art antérieur, équipée d'un dispositif de commutation DC et couplée à des réseaux N1 et N2 de types différents tel que 3G pour le réseau N1 d'une part et UMA pour le réseau N2 d'autre part. Le dispositif de commutation DC comprend un module d'accès MAI, côté réseau N1 (3G), et un module d'accès MA2, côté réseau N2 (UMA), reliés 20 l'un à l'autre par un module de commutation MC. II est à noter que le dispositif décrit en référence aux figures 1A et 1B ne correspond pas au protocole dit TrFO pour Transcoder Free Operation , défini par l'organisme de standardisation 3GPP et qui impose le passage en transparence de la couche de transport lu entre les deux 25 modules d'accès. En pratique (figure 1B), le module d'accès MAI comporte un module de trame MT1, (framing module en anglo-saxon) recevant du réseau N1 des trames comportant par exemple des cellules AAL2 sur protocole ATM à destination du réseau N2 et reciproquement. Le module d'accès MAI 3o comprend en outre par exemple une couche de transport lu, et un module de transcodage TC1 formé de la paire AMR et G.711. Une liaison LC relie le module d'accès MA1 au module d'accès MA2 2906431 2 pour transporter la voix codée selon un protocole de transport interne (interna/ transport en anglo-saxon) via la couche de transport T11 pour le module d'accès MAI et la couche de transport T12 pour le module d'accès MA2. 5 De son côté, le module d'accès MA2 comprend un module de transcodage TC2 associant la paire de codage/décodage (codec) G.711 et AMR, une couche RFC3267 associée au module de transcodage TC2, et un module de transport MP de type RTP, UDP et IP. Un tel dispositif de commutation DC de l'art antérieur comprend systématiquement deux modules de transcodage TC1 et TC2 complets, un pour chaque extrémité, ici l'association AMR/G.711. De tels modules de transcodage ont l'inconvénient de dégrader la voix dans la mesure où chaque étage de compression/décompression provoque une perte d'informations. De plus, de tels modules de transcodage sont consommateurs de ressource de traitement, ce qui engendre un coût pour chaque extrémité. Le Demandeur a observé que de tels modules de transcodage au niveau de chaque extrémité ne sont pas toujours indispensables et nécessaires, notamment dans certains contextes d'appel tels que 3G vers UMA ou bien IMS vers 3G ainsi que durant d'autres phases telle que la phase d'initialisation lu. En effet, dans ce genre d'appel, il n'est pas nécessaire de procéder à une opération de transcodage, seule l'opération d'adaptation de trame devant être réalisée. L'invention a donc pour but d'améliorer la situation. Elle porte sur un dispositif, dédié à la commutation de trames de paquets de données de types différents, provenant d'au moins deux réseaux de transport utilisant des couches protocolaires de transport différentes, et comprenant un module de commutation et au moins deux modules d'accès connectés chacun à l'un des réseaux et au module de commutation, et 3o possédant au moins un module de transcodage connecté audit module de commutation et agencé, à réception d'une trame, provenant d'un module d'accès, via ledit module de commutation, et destiné à un autre module d'accès, pour convertir des données utiles présentant un premier codage en 2906431 3 un second codage, puis pour transmettre ladite trame audit module de commutation afin qu'il la transmette audit autre module d'accès. Selon une définition générale de l'invention, le module de commutation est agencé, en cas de conversion de codage à effectuer, pour 5 faire transiter par ledit module de transcodage chaque trame à convertir tandis que ledit module de commutation est agencé, en l'absence de conversion de codage à effectuer, pour aiguiller directement une trame sans la faire transiter par ledit module de transcodage. Ainsi, le module de transcodage selon l'invention est mis à lo contribution uniquement lorsque le transcodage est requis. Il en résulte une limitation de la dégradation de la voix par rapport au double transcodage systématique du dispositif de commutation de l'art antérieur, ainsi qu'une optimisation de l'usage des ressources de transcodage par rapport à l'art antérieur. 15 Le dispositif selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - ledit module de commutation comprend des moyens de détection propres, lors de l'établissement de la communication, à détecter l'absence/présence 20 de besoin d'effectuer une conversion de codage; - le module de transcodage est relié à chaque module d'accès à travers une interconnexion présentant un protocole de communication choisi, dans lequel l'interconnexion est par exemple de type TDM 64kbps, et dans lequel le protocole de communication sur l'interconnexion est par exemple de type 25 TFO pour Tandem Free Operation . L'invention a également pour objet un équipement de réseau, pour au moins deux réseaux de transport utilisant des couches protocolaires de transport différentes, comprenant un dispositif de commutation du type de celui présenté ci-avant. 3o Cet équipement se présente par exemple sous la forme d'une passerelle média voix (ou MGW). L'invention est particulièrement bien adaptée, bien que de façon non exclusive, aux situations dans lesquelles un équipement de commutation est 2906431 4 connecté à au moins deux réseaux de transport de types 3G et UMA. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : 5 - les figures 1A et 1B, déjà décrites, illustrent de façon très schématique et fonctionnelle un exemple de passerelle média voix, équipée d'un dispositif de commutation selon l'art antérieur et couplée à des réseaux 3G et UMA, - la figure 2A illustre de façon très schématique et fonctionnelle un exemple de passerelle média voix, équipée d'un dispositif de commutation selon 10 l'invention et couplée à des réseaux 3G et UMA, - la figure 2B est une vue détaillée du dispositif de commutation de la figure 2A, en l'absence de besoin de transcodage à effectuer, - la figure 2C est une vue détaillée du dispositif de commutation de la figure 2A, en présence de besoin de transcodage à effectuer, et 15 - les figures 3A et 3B illustre de façon très schématique et fonctionnelle un exemple de passerelle média voix, équipée d'un dispositif de commutation selon l'invention et couplé à des réseaux ATM et IP. Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. 20 L'invention a pour objet de permettre le transport de trames de paquets de données au sein d'un équipement de commutation de trames connecté à au moins deux réseaux de transport de types différents. Dans les exemples illustrés sur les figures 2A à 2C, l'équipement de commutation P (ici de type MGW) est connecté à titre d'exemple illustratif, 25 d'une part, à un réseau 3G (Ni) et d'autre part, à un réseau UMA (N2). Il s'agit d'une description fonctionnelle des différents modules, ne présumant pas de l'implémentation physique de ces derniers. De même, les termes entrée et sortie sont ici interchangeables dans la mesure où les échanges de données entre les différents modules sont bidirectionnels. En référence à la figure 2A, le dispositif de commutation DC comprend un premier module d'accès 10, connecté au réseau N1, un second module d'accès 12. connecté au réseau N2, un module de commutation 14 connecté aux 10 et second 12 modules d'accès, et 2906431 5 un module de transcodage 16 connecté au module de commutation 14. En référence à la figure 2B, le module d'accès 10 comprend une interface côté réseau N1 et une interface interne. L'interface côté réseau N1 est formée des couches ATM (10-1), s AAL2 (10-2) et lu (10-3). Le module d'accès reçoit du réseau ATM Ni des trames comportant des cellules AAL2 sur ATM. L'interface côté interne comprend une couche d'interconnexion TDM (14-11) supportant une couche TFO (Tandem Free Opération) interne (14-12). Les échantillons de la voix compressée du module d'accès 10 sont lo transportés sur TDM (canal 64kbps) selon le protocole TFO interne (Tandem Free operation without G.711 en anglo-saxon), c'est-à-dire une structure de trames permettant le transport de données compressées de débit variable sur un lien d'interconnexion 64 kbps. De même, le module d'accès 12 comprend une interface côté ls réseau N2 et une interface interne. L'interface côté réseau N2 comprend des couches transport RFC3267/RTP (12-3), UDP (12-2) et IP (12-1). L'interface côté réseau N2 reçoit les trames en provenance de UMA (N2) et destinées au réseau ATM N1 et vice versa. 20 L'interface interne du module d'accès 12 est identique à l'interface interne du module d'accès 10 et comprend la couche d'interconnexion TDM (14-21) supportant la couche TFO interne (14-22). En l'absence de conversion de codage à effectuer (figure 2B), les interfaces internes des modules d'accès sont reliées directement l'une à 25 l'autre via une liaison 14-0 pour aiguiller directement une trame d'un réseau à l'autre sans la faire transiter par un quelconque module de transcodage. L'interconnexion TDM (14-0) est ici un chemin direct entre les modules d'accès 10 et 12. II est à observer que chaque interface côté réseau des modules 30 d'accès 10 et 12 comprend une couche de transport respective liée au transcodage. Il s'agit de la couche de transport lu (10-3) pour le module d'accès 10 et la couche de transport RFC3267 (12-3) pour le module d'accès 2906431 6 En présence de conversion de codage à effectuer (figure 2C), par exemple dans le cas où certains éléments du codage/décodage des réseaux ne sont pas compatibles, le module de transcodage 16 est inséré entre les modules d'accès 10 et 12 pour convertir les échantillons de la voix. 5 En pratique, le module de transcodage 16 est chargé de convertir les données qui sont contenues dans les trames et qui sont codées selon un premier codage (par exemple CODEC A de type AMR pour 3G(16-1)), respectivement un second codage (CODEC B de type AMR pour UMA (16-2)), en données codées selon le second codage (CODEC B), respectivement lo le premier codage (CODEC A). Le module de transcodage 16 est de préférence unique et commun aux modules d'accès 10 et 12. En variante, il peut être décomposé en plusieurs parties associées chacune à un module d'accès. Le module de transcodage 16 comprend en outre une interface 15 d'entrée associée à la couche de transcodage 16-1 et une interface de sortie associée à la couche de transcodage 16-2. L'interface d'entrée du module de transcodage 16 comprend les couches TDM (14-111) et TFO interne (14-112). L'interface de sortie du module de transcodage 16 comprend les 20 couches TDM (14-211) et TFO interne (14-212). En présence d'une conversion de codage à effectuer (figure 2C), on prévoit d'une part une interconnexion TDM (14-01) entre la couche TDM (14-11) de l'interface de sortie du module d'accès 10 et la couche TDM (14-111) de l'interface d'entrée du module de transcodage 16 et d'autre part une 25 interconnexion TDM (14-02) entre la couche TDM (14-21) de l'interface de sortie du module d'accès 12 et la couche TDM (14-211) de l'interface de sortie du module de transcodage 16. Les interconnexions TDM (14-01 et 14-02) sont ici des chemins entre les modules d'accès 10 et 12 et le module de transcodage 16. 30 En pratique, le module de commutation comprend des moyens de détection propres, lors de l'établissement de la communication, à détecter l'absence/présence de besoin d'effectuer une conversion de codage. En référence aux figures 3A et 3B, on a représenté un équipement 2906431 7 de commutation P dans un contexte 3G (Ni) et 2G (N2) dans lequel la fonction de transcodage est toujours requise. On retrouve les éléments essentiels et constitutifs du module de commutation P décrit en référence aux figures 2 A à 2C, à savoir deux 5 modules d'accès 10 et 12, un module de commutation 14 et un module de transcodage 16. En référence à la figure 3B, on retrouve le module d'accès 10 décrit en référence à la figure 2C ainsi que l'interface du module de transcodage 16 coté 2G. 10 L'interface de sortie du module de transcodage comprend une couche de transcodage de type G.711 (16-2), une couche TFO standard (14-212) et une couche TDM (14-211). Le module d'accès 12 comprend uniquement une couche TDM (14-21). 15 On retrouve l'interconnexion TDM (14-01) entre la couche TDM (14-11) de l'interface interne du module d'accès 10 et la couche TDM (14-111) de l'interface d'entrée du module de transcodage 16 et l'interconnexion TDM (14-02) entre la couche TDM (14-21) de l'interface interne du module d'accès 12 et la couche TDM (14-211) de l'interface de sortie du module de 20 transcodage 16. Les interconnexions TDM (14-01 et 14-02) sont ici des chemins entre les modules d'accès 10 et 12 et le module de transcodage 16. La fonction de transcodage extrait les échantillons de voix compressés en provenance des trames TFO, les dirige vers le décodeur 25 avant d'envoyer les échantillons G.711 vers le réseau 2G et réciproquement. Grâce à l'invention, la capacité de la fonction de transcodage est améliorée en choisissant la meilleure technologie pour chaque traitement. Par exemple, la technologie des processeurs peut être utilisée pour les modules d'accès tandis que la technologie composants programmables 30 (FPGA) peut être choisie pour le module de transcodage. Bien évidemment d'autres technologies peuvent être utilisées. D'une manière générale, le dispositif de commutation selon l'invention. et notamment les modules d'accès 10 et 12 et le module de 2906431 8 transcodage 16 peuvent être réalisés sous la forme de composants électroniques, de modules logiciels (ou informatiques), ou d'une combinaison de composants et de logiciels. Par ailleurs, l'invention permet d'utiliser des modules de transcodage 5 16 indépendants des interfaces de transport et donc des protocoles de transport utilisés par les réseaux de transport. Grâce à l'invention, la performance globale d'une passerelle voix est améliorée au niveau de la qualité de la voix, de la latence interne, du nombre d'utilisateurs supportés. De plus, le coût par utilisateur est moins onéreux. lo L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de dispositif de commutation et d'équipement de réseau décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Dispositif (DC) de commutation de trames de paquets de données de types différents provenant d'au moins deux réseaux de transport (N1, N2) utilisant des couches protocolaires de transport différentes, comprenant un module de commutation (14), au moins deux modules d'accès (10, 12) connectés chacun à l'un desdits réseaux et audit module de commutation, et au moins un module de transcodage (16) connecté audit module de commutation (14) et agencé, à réception d'une trame, provenant d'un lo module d'accès (10), via ledit module de commutation (14), et destiné à un autre module d'accès (12), pour convertir des données utiles présentant un premier codage en un second codage, puis pour transmettre ladite trame audit module de commutation (14) afin qu'il la transmette audit autre module d'accès (12), caractérisé en ce que ledit module de commutation (14) est 15 agencé, en cas de conversion de codage à effectuer, pour faire transiter par ledit module de transcodage (16) chaque trame à convertir tandis que ledit module de commutation (14) est agencé, en l'absence de conversion de codage à effectuer, pour aiguiller directement une trame sans la faire transiter par ledit module de transcodage (16). 20 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit module de commutation comprend des moyens de détection propres, lors de l'établissement de la communication, à détecter l'absence/présence de conversion de codage à effectuer. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans 25 lequel le module de transcodage (16) est relié à chaque module d'accès (10,12) à travers une interconnexion (14-0, 14-01, 14-02) présentant un protocole de communication choisi. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel l'interconnexion est de type TDM 64 kbps. 30 5. Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4, dans lequel le protocole de communication sur l'interconnexion est de type TFO interne. 6. Equipement de réseau (P) pour au moins deux réseaux de 2906431 10 transport (N1, N2) utilisant des couches protocolaires de transport différentes, caractérisé en ce qu'elle comprend un dispositif de commutation (DC) selon l'une des revendications précédentes. 7. Equipement selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il 5 appartient à une passerelle média voix.