[发明专利]分组数据网上的交互视频通信

说明书

发明的技术领域

本发明一般涉及计算机网络，尤其涉及在基于分组的计算机网络上传送和接收数字化音频/视频数据的系统和方法，以补偿可变分组传送时间(跳动(jitter))。

发明背景

历史上，所有的独立通信系统都被用来传送音频/视频数据和计算机数据(虽然，应理理解，计算机“数据”将落入广义的“数据”定义，但是有时为相似的目的，被缩写成“数据”)。

一个多世纪以前，开发了模拟电话网来载送模拟音频信号。这些电话网络利用中央交换设备，在用户之间建立专用通信电路，或者“信道”，可以在两个或多个的用户之间传送音频数据，或者更广义地可以传送音频信号。因为信道一旦建立之后，它就专门用来传送这些用户之间的通话，该通话不需要与其它通话抢占信道带宽。每个通话具有专用信道的优点是从讲话者到收听者的任何传送延时都是音频信号通过电话网的自由速度的纯函数。由于这种速度在时间上无明显的变化，所以这种专用信道能提供“同步”传送。不幸的是，专用信道的一个显著的缺点是它们需要相当大的带宽；即，信道的整个带宽都被留下专门用来载送该会话，即使当时没有音频/视频信息在被传送。

近年来，人们正在努力建立电话网上数字传送音频信号的接口标准。现有标准中最值得注意的是由AT&T提出的综合服务数字网(“ISDN”)。ISDN使连接接口、传输协议和服务标准化，创建了统一的数字电路交换网。更近时间，已采用了宽带ISDN(“BISDN”)的建议。与ISDN不同，它是数字网络标准，BISDN使用了分组中继，或者异步传送模式(″ATM″)作为传送标准，这对在宽带“主干”线上，尤其是光纤线上的传输特别重要。ATM主要是面向连接的技术，它能以恒比特率或可变比特率传输面向连接和面向非连接定向的服务。ATM根据需要提供带宽，并通过快速分组交换技术处理所有话务类型，减少协议处理，使用统计多路技术。

在ATM中，音频数据被分割成较小的块或包，一般称为“信元”。这些信元利用发送器和接收器通过ATM网络独立地传送，发送器和接收器是不同步的。限于同步传送的网络一般需要专用信道和时钟来控制通过网络的音频/视频数据的同步传送。因此，ATM可以使电话网与在专用同步信道上的上述音频/视频数据的同步传送分开，从而事先组合专用信道，通过消除同步降低成本，显著地提高网络效率。因此，ISDN和BISDN对将来都保留了这许多承诺。然而，由于安装的基础是模拟设备(包括电话机)，所以这些标准的广泛应用非常缓慢，表现出改变上的极大阻力。

分组传送或ATM不应与TDM混淆。TDM要求把同一主干的所有带宽同步分割成多个低速信道，并为每个信道分配特定的时隙。换句话说，如果有四条信道，每条信道被分配带宽的四分之一。带宽是系统地交换的，这样，信道1得到其四分之一带宽，接着是信道2、3、4、1、2等。在TDM中，在各种集中多路器中，处理能力必须分享同一个带宽。如果信道业务是不变的或可预计，这种集中化是可以接受的。然而，当业务在短时间(如在实时世界中)内发生的，则处理变得不寻常了，导致带宽的有效损失。

相反，分组传送或ATM是异步的，根据要求分配整个主干带宽。例如，如果信道1是高活动性的，它接收带宽可以高于其按比例分享的整个带宽。当信道1的活动性下降，同样，其分配的带宽也下降。因此，分组传送或ATM最适于处理数据的“突发”传送，其中每个独立信道的活动性在较大的范围内变化。因此，由于计算机以分组方式通过网络传送数据，所以计算机数据被称为“短脉冲串”。与TDM不同，需要创建、传送和接收数据包的处理能力在所有通信设备之间是分布式的，而不是集中化的。因此，带宽不会由于集中处理的固有限制而受损失。

虽然，电话网已存在了一个多世纪，但计算机网络在过去的四分之一的世纪已确定了它的地位。与传统电话网的专用信道相比，计算机网络允许各计算机共享接入共用的具有较宽带宽的通信主干线(方式与ATM十分相似)。

至于在ATM中，计算机数据被分成数据包，每个数据包包括出错保护。因此，各网络化计算机(“节点”)被授权接入主干线的全部带宽，这样，它们可以在其上传送它们自已的计算机数据包。当正在传送的计算机完成数据包的传送时，主干线立即可用于其它计算机。

计算机网络的特殊情况是个人计算机(“PC”)网。然而，以前PC仅被用作独立的设备，现在它们被用在很宽的应用领域，需要PC能在计算机网上彼此通信。