CN100488136C

CN100488136C - 智能终端汇聚接入系统和方法

Info

Publication number: CN100488136C
Application number: CNB2004100093144A
Authority: CN
Inventors: 程治永
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2024-07-09
Also published as: CN1595898A

Abstract

本发明公开了一种IP语音智能终端汇聚接入系统和方法，包括网络通信接口、数据库模块、注册、认证模块、协议解析处理模块、语音报文处理模块；智能终端通过网络通信接口接入汇聚接入系统；注册、认证模块通过协议解析处理模块与网络通信接口连接，注册、认证模块、协议解析处理模块、语音报文处理模块分别与数据库模块连接，协议解析处理模块与语音报文处理模块连接。本发明的智能终端汇聚系统不再直接和MGC通信，实现运营商核心网和接入网分离。真正的MGC对智能终端透明，对于IP语音接入设备来说智能终端汇聚系统就是其MGC。真正的智能终端对MGC来说同样是透明的，MGC所对的是汇聚了多个智能终端的智能终端汇聚系统。

Description

智能终端汇聚接入系统和方法

技术领域

本发明涉及一种IP语音智能终端汇聚接入系统及接入方法。

背景技术

IP语音接入设备包括MGCP(Media Gateway Control Protocol，媒体网关控制协议)终端，SIP(Session Initiation Protocol，会话初始化协议)电话，H.323(H.323是ITU多媒体通信系列标准的重要标准之一，所关注的方面是视频会议)终端，H.248终端等统称为智能终端(Intelligence Terminal IT)。

传统的基于时分复用(Time Division Multiplexer TDM)的公用电话网(PublicSwitched Telephone Network PSTN)，虽然可以提供64kbit/s(基于2M链路)的业务，但业务和控制都是由交换机来完成的。PSTN能保证语音有优良的品质，但对新业务的提供相对比较繁杂，需要较长的反应周期，使得与运营商在激烈的现代企业竞争下感到力不从心。与此同时，计算机技术的发展和计算机互联需求的增加，使得基于IP的分组交换数据网被广泛的应用起来，IP网络的资源利用率较高。IP技术已经在数据、语音通信中得到了大规模应用，成为现代通信领域的重要技术。

数字信号处理器(digital signal processors，DSP)的大规模使得IP语音通信迈向电信级大规模应用成为可能。DSP可以用于语音编解码器及高速调制解调器。数字信号处理器特定的操作指令及其高速性能为几年前还难以想象的技术应用提供了强大的支持。现在DSP已可以大规模生产而且价格越来越便宜、性能越来越高、功能越来越强大，通信信道容量不断增加，计算机CPU处理能力不断增强，软件技术、路由交换技术的深入研究和探索，最终使得基于DSP和IP技术的IP语音设备在通信领域中开始被大规模应用起来。

由于IP协议大量存在于网络服务器、工作站、网络设备，这使它顺理成章地成为支持多媒体通讯业务的一个方便的平台。

IP是VoIP(Voice over IP)相关通讯报文的承载协议，VoIP平台是一个包含许多技术和协议的集合。IP和实时协议(Real Time Protocol，RTP)、媒体网关控制协议(Media Gateway Control Protocol，MGCP)，资源预留协议(Resource ReservationProtocol，RSVP)，H.323，H.248以及其他协议一起为现代通信提供一个VoIP多媒体通信平台。IP语音接入设备包括MGCP(Media Gateway Control Protocol，媒体网关控制协议)终端，SIP(Session Initiation Protocol会话初始化协议)电话，H.323终端，H.248终端等基于不同VoIP控制信令的终端。

在VoIP通信领域中，基础的组成部件包括媒体网关控制器MGC(也可以是软交换设备、呼叫代理、中继控制网关，也可以是其它媒体网关控制器)，接入网关(AG)，综合接入设备(IAD，IAD和AG的区别在于AG仅提供语音等媒体接入服务，而IAD除了提供语音接入服务外，还提供数据接入服务)。

信令和语音流通过IP协议在媒体网关控制器和IP语音接入设备之间交换来完成语音等多媒体通信。其中，如前述，IP语音接入设备包括MGCP终端，SIP电话，H.323终端，H.248终端。

但由于IP地址紧缺，加上网络使用团体出于对网络安全的考虑，一般均各自建立了自己的私有网络，在私有网络和公共网络之间架设NAT设备来完成公私网络间数据的交换。同时在公网和私网之间架设防火墙，只允许特定协议的特定条件报文可以通过。私网内的网络设备可以获得外部的域名查询服务，可以访问基于超文本传输协议(Hypertext Transport Protocol，HTTP)万维网页(World Wide Web，WWW)服务器。但在IP语音通信领域，信令和语音是分离的，而语音数据交换的地址及端口信息是通过信令传递的，由于防火墙、NAT设备不能理解IP语音通信信令报文，使得基于VoIP语音等多媒体通信在这样的网络中无法进行，阻碍了IP语音技术在这种网络中的应用。

具体而言，当前VoIP面临的主要问题：

1、接入设备的认证和授权问题，当前的VoIP接入缺乏对IP语音接入设备必要的身份认证、授权；

2、核心网络设备安全问题，由于IP语音接入设备直接同软交换等核心网设备通信，IP语音接入设备分布在复杂的网络中，容易引发安全问题，而且一旦出现安全问题，可能会导致全网出现故障；

3、通信安全性问题，信令、语音是明文传输，且经过的网络节点复杂而松散，导致信令、语音易被侦听和篡改；

4、信令、语音无法穿透NAT、防火墙设备，当IP语音接入设备和MGC之间存在NAT、防火墙设备的时候，当前的VoIP方案无法进行正常的通讯；

5、大量接入设备的软件升级问题，由于VoIP处于起步阶段，很多技术和功能都处于探索阶段，加上软件本身需要不断改进，智能终端软件系统常常需要升级，但缺乏一个统一、可靠、能适应复杂网络环境的软件自动升级方案。当前对智能终端的软件系统进行升级需要逐台手动升级，大量的智能终端的软件升级无疑成为一个困难而繁杂的工作；如果升级失败，或者设备本身的软件被破坏，那么设备将成为孤岛，无法自动恢复；

6、大量IP语音接入设备的管理问题，大量的小容量智能终端分布在庞大的网络中，智能终端的管理维护成为一大难题；

7、配置问题，由于大量的智能终端分布在网络中，对智能终端的配置成了一件棘手的事情，传统的窄带网关模式容易导致数据不一致，数据如果配置错误或者被破坏，设备有可能成为孤岛，无法自动恢复。

发明内容

针对上述现有IP语音接入设备通信所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种相对完善的智能终端汇聚接入系统和智能终端汇聚接入方法。

本发明是这样实现的：一种IP语音智能终端汇聚接入系统，包括，

网络通信接口，用于完成网络报文的收取和分发；

数据库模块，用于存储和管理相关配置数据；

注册、认证模块，用于IP语音智能终端的认证，认证成功后为其提供接入服务；

协议解析处理模块，用于对封装为普通协议报文的语音报文进行解封装，并根据语音报文类型分发到相应处理模块进行处理；

语音报文处理模块，用于对各语音报文进行相应处理和转发；

智能终端通过网络通信接口接入汇聚接入系统；所述注册、认证模块通过协议解析处理模块与所述网络通信接口连接，所述注册、认证模块、协议解析处理模块、语音报文处理模块分别与所述数据库模块连接，所述协议解析处理模块与所述语音报文处理模块连接。

进一步地，该系统还包括，自动升级模块，根据智能终端请求中告知的软件版本信息进行软件升级策略检测；若需升级，则对该智能终端进行软件升级；或接受到智能终端发来软件升级请求，所述自动升级模块根据相应的升级策略配置给该智能终端相应的软件版本。

进一步地，该系统还包括，配置协商模块，用于智能终端注册成功后自动下发配置信息，使得智能终端的配置实现了集中管理、维护，保证了前后台数据同步。

一种智能终端汇聚接入方法，包括，

将智能终端汇聚接入系统连接于NAT、防火墙和MGC之间，智能终端与NAT连接，NAT与智能终端汇聚接入系统连接，智能终端汇聚接入系统与MGC连接；

智能终端与智能终端汇聚接入系统交互的报文通过通用协议端口承载，如TCP、UDP端口。

智能终端汇聚接入系统向智能终端发出认证请求，智能终端回复加入认证信息的认证应答，认证通过后进入以下步骤；

智能终端对语音报文进行封装，发往智能终端汇聚接入系统；智能终端汇聚接入系统对该报文去封装，并根据其语音报文类型标志将其分发给相应处理模块，各处理模块对其处理并转发；

智能终端定时向智能终端汇聚接入系统发送保持通信通道的握手帧，以使该智能终端的通信通道维持。

进一步地，该方法还包括，

智能终端向智能终端汇聚接入系统发起连接请求时报告自己的软、硬件版本信息，智能终端汇聚接入系统的自动升级模块配置对其进行软件升级策略检测，若需要升级，则通过向智能终端发起升级命令对其进行升级，升级命令中携带升级软件文件的下载协议和地址，智能终端去指定的地址下载指定的文件进行系统升级。

进一步地，该方法还包括，

智能终端注册成功后，自动下发配置信息，使得智能终端的配置实现了集中管理、维护，以保证前后台数据同步。

进一步地，所述对VoIP报文封装具体是将该VoIP报文打上VoIP报文类型标志的报头，再将报文标志报头和VoIP报文内容封装在通用端口传送报文的数据区。

进一步地，所述握手帧即空报文。

本发明通过在NAT、防火墙与MGC之间提供一种智能终端汇聚接入系统，以供各类智能终端的汇聚接入，该接入系统提供接入设备的认证和授权、对报文进行加密、提供信令和语音穿透NAT和防火墙的通信方法、大量接入设备的软件升级、大量IP语音接入设备的管理问题、配置等，IP语音接入设备通过该接入系统可更好地实现IP语音通信，保证了通信的安全。进一步地推动VoIP的发展和应用。

本发明的智能终端汇聚接入系统不再直接和MGC通信，实现运营商核心网和接入网分离。真正的MGC对智能终端透明，对于IP语音接入设备来说智能终端汇聚接入系统就是其MGC。真正的智能终端对MGC来说同样是透明的，MGC所对的是汇聚了多个智能终端的智能终端汇聚接入系统。

附图说明

下面结合附图，对本发明作出详细描述。

图1为本发明的智能终端汇聚接入系统结构图；

图2为本发明智能终端、接入系统和MGC组网结构原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的智能终端汇聚接入系统包括：网络通信接口，用于完成网络报文的收取和分发；数据库模块，用于存储和管理相关配置数据；注册、认证模块，用于IP语音智能终端的认证，认证成功后为其提供接入服务；协议解析处理模块，用于对封装为普通协议报文的语音报文进行解封装，并根据语音报文类型分发到相应处理模块进行处理；语音报文处理模块，用于对各语音报文进行相应处理和转发；自动升级模块，根据智能终端请求中告知的软件版本信息进行软件升级策略检测；若需升级，则对该智能终端进行软件升级；或接受到智能终端发来软件升级请求，自动升级模块根据相应的升级策略配置给该智能终端相应的软件版本；配置协商模块，用于智能终端注册成功后自动下发配置信息，使得智能终端的配置实现了集中管理、维护，保证了前后台数据同步。其中，协议解析处理模块通过注册、认证模块直接与网络通信接口连接，注册、认证模块、协议解析处理模块、网络通信接口、自动升级模块和配置协商模块与数据库模块连接。IP语音智能终端通过汇聚接入系统的端口接入后即可开始相关通信。其中，协议解析处理模块具体还包括MGCP代理模块，完成MGCP信令的处理；SIP代理模块，完成SIP信令的处理；H.248代理模块，完成H.248信令的处理；H.323处理模块，完成H.323代理；其他相关信令代理模块，完成其他相关信令处理。

如图2所示，将本发明的智能终端汇聚接入系统接入NAT、防火墙与MGC之间，即可投入使用。图中，粗点划箭头线表示信令报文流经的线路；细箭头线表示企业私网之间的语音报文流经的线路；细点划箭头线表示企业私网和电信私网通信语音报文流经的线路；细实线表示传统VoIP通信交换的报文线路；细实线表示本发明进行传输的报文线路。智能终端汇聚接入系统启动后，初始化其内的各相关模块，激活网络通信接口并进入正常工作状态。这里，IP语音智能终端在发送IP语音报文时，首先对报文进行封装，即封装为汇聚接入系统端口支持的协议报文；例如若IP语音智能终端与汇聚接入系统的UDP端口连接，为该VoIP报文打上VoIP报文类型标志的报头，再将报文标志报头和VoIP报文内容封装在UDP协议报文的数据区。IP语音接入设备向汇聚接入系统所开放的端口发出连接请求报文，在IP语音接入设备和汇聚接入系统之间建立一个通信通道，所有在汇聚接入系统和IP语音接入设备之间传递的报文均通过他们之间建立的通道传递；这样，NAT、防火墙就会放行该新封装报文，当汇聚接入系统收到该报文时，对其进行解封装，并根据其携带VoIP语音报文的类型，分别传送到相应的模块进行处理。

注册、认证模块接收到IP语音智能终端的带有设备名称、自身软件版本相关信息的注册请求后，汇聚接入系统通过RAP开始对智能终端进行认证授权，对于没有通过认证的设备拒绝向其提供服务。当智能终端通过身份验证后，汇聚接入系统转入智能终端软件自动升级模块进行处理。

智能终端向智能终端汇聚接入系统发起连接请求的时报告自己的软、硬件版本信息，汇聚接入系统的自动升级模块配置对其进行软件升级策略检测，若需要升级，则通过向智能终端发起升级命令对其进行升级，升级命令中携带升级软件文件的下载协议和地址，智能终端去指定的地址下载指定的文件进行系统升级。当然，自动升级模块也可以接受由智能终端直接发往该模块的软件更新请求，此时自动升级模块根据相应的升级策略配置给智能终端相应的软件版本。本发明提供策略自动升级的功能，可以实现对不同厂家的IP语音设备统一升级，统一版本管理。也可保证音智能终端软件版本能得到及时更新。汇聚接入系统的域名可以内置在智能终端BOIS中或者由智能终端通过DHCP/BOOT获得，升级协议采用HTTP，并支持断点续传，可以保证智能终端顺利穿透NAT、防火墙设备和汇聚接入系统建立HTTP连接。即便设备的软件被破坏，也可顺利加载软件，防止智能终端成为孤岛。智能终端在软件被破坏的时候可以主动启动升级流程，也可以在汇聚接入系统完成对其身份验证后，根据升级策略配置情况自动启动软件升级流程。

这样，大量IP语音接入设备的维护管理就可集中到汇聚接入系统中来完成，实现智能终端的集中、统一管理维护。这就大大方便了对其维护。

自动升级模块处理完毕后，系统转入配置协商模块进行处理。配置协商模块对智能终端进行配置，配置完毕后发出命令以激活IP语音智能终端的语音等媒体服务。将所有IP语音智能终端的业务运行相关的配置数据集中到汇聚接入系统中、IP语音智能终端在汇聚接入系统中注册成功后，由汇聚接入系统通过配置协商协议(Configure Treat Protocol CTP)自动下发配置信息，从而使得智能终端的配置集中管理、维护，避免了前后台数据不同步带来的问题，同时可以方便修改设备配置数据，即便设备离线也可以对设备配置数据进行修改。不再需要对设备进行直接的手动配置，避免设备配置数据被破坏或者不正确导致设备成为孤岛，无法自动恢复。设备支持DHCP或者配置一个IP和汇聚接入系统的域名即可获得接入服务，从而实现了设备的即插即用。

当协议解析处理模块接收到智能终端发出的信令报文后，对其进行相应的处理，根据信令内容进行资源的分配和设置，如果需要激活RTP代理功能则开放RTP通道，并进行相关的设置，使之能进行RTP报文的转发。并将处理后的报文转发到MGC。

当协议解析处理模块接收到MGC发出的信令后，对其进行相应的报文解析，并根据信令中的智能终端相关标识信息找到相关的智能终端，根据信令内容进行资源的分配和设置，如果需要激活RTP代理功能则开放RTP通道，并进行相关的设置，使之能进行RTP报文的转发。将处理后的信令报文转发到相应的IP语音智能终端。

当RTP代理模块的某个通道接收到RTP报文后，将接收到的RTP报文从通道的另外一端发往相应的目的地即可。

本发明的汇聚接入系统可以开通的通信端口为普通通用端口，如类似UDP端口、TCP端口等通用IP报文端口。

本发明的语音接入设备定时向媒体网关控制器发送隧道协议的握手帧，以保证NAT、防火墙通路能够保持；同时在所述媒体网关控制器中维持所述语音接入设备的活动状态。这里的握手帧也就是空报文，以维持IP语音通信通道，保证其畅通和被专用。

由于IP地址紧缺，通过汇聚接入系统可实现智能终端的汇聚接入，可以完成一个IP地址接入多个不同类型的智能终端。并且，只要将IP语音智能终端接入汇聚接入系统即可实现通信，不需要其他专门的配置。

本发明智能终端汇聚接入到汇聚接入系统中，容易对网络TOPO(网络拓扑)进行良好的规划和设计，充分考虑各个接入点的实际网络状况，不同的网络情况采取不同的接入方式，从而获得良好的QoS(Quality of Service/服务质量)保证。

汇聚接入系统通过向智能终端发出接入重定向命令，可以将智能终端的接入点指向本系统中的其它协议节点，也可指向外部设备的协议节点。这样可实现IP语音智能终端的漫游接入。另外，本发明的汇聚接入系统还能兼容通用现有的不支持汇聚接入系统协议的智能终端，标准的MGCP、H.248、H.232、SIP等终端可以直接接入汇聚接入系统。当这些智能终端支持汇聚接入系统及相关协议后可获得相应的功能，从而保证了客户对现有的核心网设备的投资，使得网络具有良好的可伸缩性，实现新旧系统平滑过渡，从而保护了客户对现有的接入网设备的投资。

本发明的汇聚接入系统和MGC之间交换的是没有经过任何附加内容的VoIP报文，通信通道和IP语音智能终端对MGC透明，对MGC来说汇聚接入系统相当于一个具有多个端点的大型IP语音接入设备。智能终端和汇聚接入系统之间传递的是经过封装的VoIP报文，对于智能终端来说，汇聚接入系统相当于MGC，真正的MGC对IP语音智能终端透明。汇聚接入系统也支持一般的IP语音智能终端，从而保证对原有网络设备和系统的兼容。

Claims

1、一种IP语音智能终端汇聚接入系统，包括，

网络通信接口，用于完成网络报文的收取和分发；

数据库模块，用于存储和管理相关配置数据；

2、如权利要求1所述的IP语音智能终端汇聚接入系统，其特征在于，该系统还包括，

自动升级模块，根据智能终端请求中告知的软件版本信息进行软件升级策略检测；若需升级，则对该智能终端进行软件升级；或接受到智能终端发来软件升级请求，所述自动升级模块根据相应的升级策略配置给该智能终端相应的软件版本。

3、如权利要求1所述的IP语音智能终端汇聚接入系统，其特征在于，该系统还包括，

配置协商模块，用于智能终端注册成功后自动下发配置信息，使得智能终端的配置实现了集中管理、维护，保证了前后台数据同步。

4、一种智能终端汇聚接入方法，包括，

将汇聚接入系统连接于NAT、防火墙和MGC之间，智能终端与NAT连接，NAT与智能终端汇聚接入系统连接，智能终端汇聚接入系统与MGC连接；

智能终端与智能终端汇聚接入系统交互的报文通过通用协议端口承载，如TCP、UDP端口；

5、如权利要求4所述的IP语音智能终端汇聚接入方法，其特征在于，该方法还包括，

智能终端向智能终端汇聚接入系统发起连接请求时报告自己的软、硬件版本信息，汇聚接入系统的自动升级模块配置对其进行软件升级策略检测，若需要升级，则通过向智能终端发起升级命令对其进行升级，升级命令中携带升级软件文件的下载协议和地址，智能终端去指定的地址下载指定的文件进行系统升级。

6、如权利要求4所述的IP语音智能终端汇聚接入方法，其特征在于，该方法还包括，

7、如权利要求4所述的IP语音智能终端汇聚接入方法，其特征在于，所述对VoIP报文封装具体是将该VoIP报文打上VoIP报文类型标志的报头，再将报文标志报头和VoIP报文内容封装在通用端口传送报文的数据区。

8、如权利要求4所述的IP语音智能终端汇聚接入方法，其特征在于，所述握手帧即空报文。