CN100511307C - 用于在计算机局域网中建立紧急呼叫的方法以及实施该方法的终端和服务器 - Google Patents

用于在计算机局域网中建立紧急呼叫的方法以及实施该方法的终端和服务器 Download PDF

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Abstract

一种用于在计算机局域网(LAN)中建立紧急呼叫的方法，如果给定终端(IPP1)请求建立紧急呼叫，则所述方法包括：将该终端分配给第一虚拟网(VLAN1)，与请求建立非紧急呼叫的终端被分配的任何虚拟网相比较，所述第一虚拟网具有更高优先级，接着所述给定终端用第一虚拟网(VLAN1)将消息以广播模式特别地发往紧急呼叫服务器(EMSR)；将所述终端分配给第二虚拟网(VLAN2)，与正在请求建立非紧急呼叫的终端被分配的任何虚拟网相比较，所述第二虚拟网具有更高优先级，紧急呼叫服务器(EMSR)接着用第二虚拟网以单播模式响应所述终端。本发明应用于商业电话网络。

Description

用于在计算机局域网中建立紧急呼叫的方法以及实施该方法的终端和服务器
技术领域
本发明涉及在计算机局域网中传送紧急呼叫。对于商业来说，采用网际协议作为网络协议使用计算机局域网传送电话呼叫日渐成为日常事务。
背景技术
计算机局域网可以划分为多个定义终端组的虚拟网，所述终端组可以在它们之间交换数据，而不管所述网络的物理结构。出于安全方面的原因，限制或者禁止属于不同组的终端之间的数据交换也是可能的。虚拟网只是通过逻辑手段定义的子网。
IEEE 802.1Q标准描述了如何在以太网中定义虚拟网。根据该标准中描述的方法之一，在虚拟网中发送数据分组的终端使标签与该分组关联，所述标签包括该虚拟网的标识符。帧也同样可以属于虚拟网而该帧并没有任何这样的标签。当分组到达局域网的节点的端口时，该节点检查是否它包含由所述虚拟网的标识符组成的标签：
- 如果分组不包含标签，则认为它来自对应于该到达端口的预定虚拟网。
- 如果分组包含标签，则认为它来自构成所述标签的标识符的虚拟网。
该节点进一步从分组中提取物理目的地址。如果该分组被允许给予它所属的局域网的话，则然后该节点将该分组传送给对应于该物理地址的输出节点。为了检验，节点在表中进行查找是否这一物理地址是经由所述输出端口可访问的并且属于那个网络的终端的预定地址列表的一部分。如果不是这种情况，则分组不再被进一步传输。
为了语音分组传送时延不降低电话呼叫的质量，有必要在局域网中创建至少一个虚拟局域网用于使用网际协议电话，所述局域网还被用来例如在计算机之间传输普通数据。这种类型的虚拟网被称为语音虚拟网，并且对电话终端交换的语音分组分配优先级：这些电话终端还访问专用于电话服务的服务器，并且语音分组在交换机、网桥和路由器中以最高优先级发送，因为语音分组不能容忍太长的传输时延。
这些专用于电话的虚拟网具有两个缺陷：
- 在重大事故的情况下，许多用户同时建立电话呼叫，不是所有这些呼叫都是发往紧急呼叫中心的呼叫。不是发往紧急呼叫中心的呼叫会使得局域网饱和，从而损害发往紧急呼叫中心的呼叫。
- 运用局域网上的数据传输，借助于其他手段实现的紧急呼叫请求没有高于普通数据传输的优先级：聋哑人将使用适合于其不便条件的聊天服务或多媒体服务(例如即时消息服务)以呼叫紧急呼叫中心。他的紧急呼叫也应当采用高于普通数据传输和非紧急电话呼叫的优先级。
在美国以及很快会出现在欧洲的新规则将对于在商业电信网中传输的紧急呼叫施加更特定的处理：
- 紧急呼叫必须自动传送给紧急呼叫中心，这随呼叫用户的位置和专业活动而变。
- 紧急呼叫必须以高于其他电话的优先级来发送。
- 连接必须保持，甚至在用户挂机时，直到紧急呼叫中心拆除该连接。
- 呼叫终端的号码和准确位置必须发送给紧急呼叫中心。
- 还必须吧通知发送给专用于事务的各个告警设备，例如警笛、闪光灯、专用电话等。
当前支持电话呼叫的计算机局域网不适于满足这些规则中的所有要求。特别地，它们不适于这种情况，即紧急呼叫要以高于其他电话呼叫的优先级来建立。
发明内容
本发明的第一目的是提出一种计算机局域网，所述计算机局域网适于建立减少特别地满足所述新规则的这一要求的紧急呼叫。该紧急呼叫通常是电话呼叫，但是也可以是使用任何聊天、即时消息或信令协议的数据交换(例如标明某人已经按下专用的告警按钮)。
本发明的第一方面是用于在计算机局域网中建立紧急呼叫的方法，其特征在于，如果终端请求建立紧急呼叫，则该方法包括：
- 将该终端分配给第一虚拟网，与请求建立非紧急呼叫的终端被分配的任何虚拟网相比较，所述第一虚拟网具有更高优先级，并且经由所述第一虚拟网将至少一个消息从该终端传送到紧急呼叫中心；
- 将该终端分配给第二虚拟网，与正在请求建立非紧急呼叫的终端被分配的任何虚拟网相比较，所述第二虚拟网具有更高优先级，并且经由所述第二虚拟网将至少一个消息从紧急呼叫中心传送到该终端。
该方法特征在于使得终端发送呼叫建立请求至紧急呼叫中心而该请求不会受到任何其他非紧急呼叫建立请求或已经建立的任何其他非紧急呼叫的阻挡，因为该终端被分配给第一虚拟网，与请求建立非紧急呼叫的终端被分配的任何其他虚拟网相比较，所述第一虚拟网具有更高优先级。
紧急呼叫中心发送响应至终端，而该响应不会受到任何其他非紧急呼叫的阻挡，因为该终端被分配给第二虚拟网，与请求建立非紧急呼叫的终端被分配的任何其他虚拟网相比较，所述第二虚拟网具有更高优先级。
在以太网类型局域网的例子中，用于定义虚拟局域网和优先级的标准机制使用在构成局域网节点的交换机中。只此一次地配置这些交换机，以使得它们将最高优先级分配给这两个虚拟网。
本发明的第二目的是使得终端能通过简单手段将紧急呼叫通知给各种告警设备。
本发明的方法使用广播模式将至少一个消息从终端经由第一虚拟网传送到紧急呼叫中心，并且使用单播模式将消息从紧急呼叫中心经由第二虚拟网传送到该终端。
分离第一和第二虚拟网实现了在终端和所有其他网络单元，特别是告警设备之间用于传输的广播模式，而不会有干扰其他终端的危险。广播模式具有同时传送消息至多个目的单元而无须发送终端知道它们各自地址的优点。信令消息包含特定的广播地址，使得能够到达属于该第一虚拟网的任何单元。除了请求建立紧急呼叫的终端之外，紧急呼叫服务器和告警设备是属于第一虚拟网的单元。其他电话终端因此不接收由该终端发送的信令消息或语音分组，因为那些其他终端不属于第一虚拟网。网络阻止它们接收携带第一虚拟网标识符的信令消息和语音分组，原因是在网络节点的路由表中，这些终端的物理地址不与所述第一虚拟网标识符相关联。
由于来自呼叫中心的语音分组以单播模式在第二虚拟网中传送，单播模式将消息从紧急呼叫中心传送到请求建立紧急呼叫的单个终端，同时，自己与呼叫中心通信并因此属于第二虚拟网的其他终端不会接收目的地不是它们的消息和分组。广播模式和单播模式的区别在于使用特定物理地址值。
本发明还在于适于实施本发明方法的终端、紧急呼叫服务器和网关。
附图说明
根据以下的说明和附图，本发明将得到更好的理解，其他特征也将变得明显。在附图中：
- 图1表示本发明的计算机局域网的一个实施例。
- 图2说明了该实施例的操作，示出信令消息和语音分组的交换。
具体实施方式
如图1所示，该实施例主要包括计算机局域网LAN，所述局域网优选地是链路层上以太网类型的以及传输/网络层上的TCP/IP类型的。电话交换机IPBX连接到该局域网LAN以交换电话连接。各种类型的电话终端直接地或间接地连接到该局域网LAN：
- 基于网际协议的语音(VOIP)类型的固定电话终端IPP1、IPP2，它们发送网际协议分组形式的语音信号，并直接连接到局域网LAN。
- 例如WiFi类型的移动电话终端MT1、MT2，经由标准WiFi无线接入点AP1、AP2连接到局域网LAN。
- 诸如终端POT1的固定模拟电话终端，经由标准网关GW1连接到局域网LAN，所述标准网关GW1用于将模拟语音信号数字化、压缩和转换成网际协议分组，反之亦然。
- 诸如终端ST1的固定数字同步电话终端，连接到数字同步交换机PABX1，PABX1自身经由标准网关GW2连接到局域网LAN，所述标准网关GW2用于将数字同步语音信号数字化、压缩和转换成网际协议分组，反之亦然。
该局域网LAN经由网关GW3和公共电话网PSTN连接到紧急呼叫中心PSAP，在该例中公共电话网PSTN是数字同步类型的。在其他的例子中，可以使用因特网将该局域网连接到紧急呼叫中心。
该紧急呼叫中心PSAP是标准呼叫中心，它包括：基于网际协议的语音(VOIP)类型的电话交换机IPBX2；基于网际协议的语音类型的电话终端，例如终端IPP3；以及诸如PC1的计算机。告警设备AD(警笛和闪光灯)连接到局域网LAN以向商业职员告警。
交换机IPBX1包括呼叫许可控制软件装置(call admission controlsoftware)CAC，用于处理呼叫建立请求。这些装置CAC构成紧急呼叫服务器的子装置EMSR。该服务器也可以具有独立于本发明方法的定位功能。在该例中，软件装置CAC和EMSR集成到交换机IPBX1中，但是它们可以位于不同单元内并且这样它们可以经由局域网LAN互相对话。该局域网LAN支持多个虚拟网，特别是专用于非紧急电话呼叫的一个或多个虚拟网。
为了使用虚拟网，网桥或者路由器每次在接收分组时，必须能区别出该分组属于哪个虚拟网以及该分组将要发往的机器属于哪个虚拟网，该目的机器从置于分组的物理地址中可以得知。
如果新机器连接到包括多个虚拟网的局域网LAN，有必要为该机器分配因特网地址和虚拟网标识符。公知的动态主机配置协议(DHCP)初始化并动态配置新连接到网络的机器。该协议通过在被称为服务器的网络的机器之一上执行DHCPS服务器软件，以及在网络的另一个机器上执行DHCP客户端软件来实现。服务器DHCPS例如被集成到交换机IPBX1中。
当机器在局域网LAN中投入使用时，其DHCP客户端在整个网络或者部分网络上广播包含DHCP请求的分组，所述分组将新机器的出现通知给服务器DHCPS。服务器DHCPS在预定的一批地址中从尚未被分配的地址选择因特网地址。服务器DHCPS在预定的时间端内将该地址提供给该机器。在该时间段之后，服务器认为该地址已经空闲。如果相关机器同时不向服务器DHCPS发送再次分配因特网地址的请求，则服务器对于其他机器使用该地址。
根据IETF文献RFC 2131，DHCP向每个机器提供：
- 转换参考，
- 因特网地址，
- 分配该因特网地址的时间段的指示，
- 用于启动该机器的下一个服务器的因特网地址，以及
- 可选的参数字段。
用于分配虚拟网标识符的多种方法是公知的。第一种已知的自动方法在于使用逻辑链路发现协议(LLDP，IEEE 802.1ab)。另一种方法使用服务器DHCPS并且在文献EP1418733中作了描述。该方法在于：
- 从终端贯穿网络广播消息，所述消息包含：
—关于终端的信息；
—至服务器DHCPS的请求，特别地请求为该终端分配虚拟网标识符；以及
- 在服务器DHCPS中，特别地根据关于该终端的信息推导虚拟网标识符，并将该虚拟网标识符发送至该终端。
后一种方法简化了安装新机器的过程，因为是服务器DHCPS自动确定虚拟网标识符并且将其提供给新机器。所述标识符是从终端广播的消息中包含的关于该终端的信息推导出的。例如，如果它是网际协议电话类型的终端，则将语音虚拟网标识符分配给它。
在一个特定实施例中，该消息进一步包括至该终端的父节点的请求，该终端请求该节点提供关于其连接该终端的端口的指示，将那些指示添加到消息中。在动态主机配置服务器DHCPS中，虚拟网标识符是从关于端口的指示以及关于终端的信息推导出来的。
在例如网络LAN中，集成到交换机IPBX1的服务器DHCPS分配语音虚拟网标识符给每个电话终端IPP1、IPP2用于非紧急电话呼叫，在启动时，所述服务器自动检测终端是否为使用在其第一消息中放置的指示的电话终端。
如果用户在终端IPP1上输入紧急号码，在该终端IPP1中执行的软件装置识别该紧急号码并向该终端提供两个虚拟网标识符：
- 第一虚拟网标识符VLAN1，该终端将使用其向紧急呼叫中心发送信令消息和语音分组，与用于非紧急呼叫的语音虚拟网的标识符相比，该虚拟网VLAN1具有更高优先级。
- 第二虚拟网标识符VLAN2，该终端将使用其从紧急呼叫中心PSAP接收信令消息和语音分组，与用于非紧急呼叫的语音虚拟网的标识符相比，该虚拟网VLAN2具有更高优先级。它将拒绝不包含该虚拟网VLAN2的消息。
图2说明局域网LAN例子的操作，示出在终端IPP1请求建立紧急呼叫的情况下，信令消息和语音分组的交换：
- 步骤1：终端IPP1检测到紧急呼叫号码已经由该终端的用户输入。它发送信令消息包括：
--终端的媒体访问控制(MAC)级地址，
--虚拟网VLAN1的标识符，这给了它最高优先级用于传输，以及
—广播模式MAC地址，这表明消息要发送连接到虚拟网VLAN1的所有单元(因此终端IPP1并不必知道紧急呼叫服务器EMSR或那些告警设备AD的以太网地址)。
- 步骤2：与属于虚拟网VLAN1的所有单元，特别是告警设备AD一样，紧急呼叫服务器EMSR接收信令消息。该消息包含的虚拟网VLAN1的标识符表明它是紧急呼叫。紧急呼叫服务器EMSR接着根据终端IPP1的位置确定必须被呼叫的紧急呼叫中心PSAP的标识符。然后，服务器EMSR向网关GW3发送新信令消息，所述网关GW3提供对紧急呼叫中心PSAP的接入。该消息包括：
--标识符VLAN1，其确保具有最高优先级用于传输，
--终端IPP1的MAC地址，以及
--请求在终端IPP1和紧急呼叫中心PSAP之间建立呼叫。
- 步骤3：网关GW3在终端IPP1和呼叫中心PSAP之间建立会话。
- 步骤4：呼叫中心PSAP向网关GW3发送确认。
- 步骤5：网关GW3经由虚拟网VLAN2向终端IPP1发送确认，它使用它的MAC地址以及虚拟网标识符VLAN2进行联系。该确认具有最高优先级，因为它是经由虚拟网VLAN2被传输的。该确认到达终端IPP1，并且只到达该终端，因为它携带了该终端的MAC地址，这使得能以单播模式传输。
- 步骤6：电话呼叫建立在终端IPP1和呼叫中心PSAP之间：终端IPP1使用实时协议(RTP)在信道上对语音的传输进行初始化。分组传输语音由终端IPP1以广播模式在虚拟网VLAN1中传送。在多个紧急呼叫的情况下，GW3使用包含在广播模式传输语音发送的分组中的终端IPP1的MAC地址，以将那些分组分配给对应的紧急呼叫。来自呼叫中心PSAP的分组传输语音以单播模式经由网关GW3在虚拟网VLAN2中传输。网关GW3将来自RTP信道的语音分组进行代码转换处理变为适合于公共网络的格式(例如在综合业务数字网的情况下64kbps的同步信道)，反之亦然。
- 步骤8：在紧急呼叫的末尾，终止呼叫、向网关GW3发送信令消息的是紧急呼叫中心PSAP。该消息导致网关GW3中用于该呼叫的资源被释放。
- 步骤9：网关GW3使用终端的MAC地址和虚拟网标识符VLAN2向终端IPP1发送释放消息。该消息的效果是取消终端IPP1至虚拟网VLAN1和VLAN2的分配。它保持被分配给虚拟语音网用于非紧急呼叫，并且因此能发送或接收普通呼叫。
在不同的实施例中，紧急呼叫服务器EMSR除了与PSAP建立连接之外，还建立初始MAC地址表明的终端IPP1，以及商业网络的其他预定终端之间的连接，所述初始MAC地址包含通知消息，所述其他预定终端例如POT1。被称为第三方终端的这个终端例如是位于商业设施的警卫房中的电话终端。
由于可能会出现在电话网络中的电话的多样性，提供了网关GW1和GW2，以执行诸如POT1的模拟终端和诸如ST1的同步终端不能提供的功能，用于在局域网LAN中建立呼叫。例如，网关GW1包括的软件装置用于：
- 识别由终端POT1发送的信令消息是请求建立紧急呼叫的消息，并且以广播模式将该消息在局域网LAN内进行转发，向该消息添加包括虚拟网标识符VLAN1的标签；
- 在整个紧急呼叫持续期间，用第一虚拟网标识符VLAN1标记来自该终端POT1的所有数据分组；以及
- 在整个紧急呼叫持续期间，向该终端POT1转发携带对应于该终端POT1的MAC地址并且携带虚拟网标识符VLAN2的任何消息，只允许那些不携带第二虚拟网标识符VLAN2的消息通过。
其他类型的终端，不包括语音传输功能的数据或多媒体终端也可以由例如聋哑人的有障碍的人士使用，以呼叫紧急呼叫中心。这些终端包括适于传送数据的应用，并且如同语音终端IPP1，这些数据终端包括这样的装置：所述装置使得它们能确定用户是否正在呼叫紧急呼叫中心，并且将这些终端分配给第一和第二虚拟网VLAN1和VLAN2用于传输除语音分组之外的数据。
尽管已经参考说明性实施例描述了本发明，但说明书并不局限于有限的意义。在参考本说明书的基础上，对于本领域技术人员而言，说明性实施例的各种变体和组合是显而易见的。因此，本发明意欲涵盖所有这样的变体或者实施例。

Claims (7)

1.一种用于在计算机局域网(LAN)中建立紧急呼叫的方法，其特征在于，如果终端(IPP1)请求建立紧急呼叫，则所述方法包括：
-将所述终端分配给第一虚拟网(VLAN1)，与请求建立非紧急呼叫的终端被分配的任何虚拟网相比较，所述第一虚拟网具有更高优先级，并且经由所述第一虚拟网(VLAN1)将至少一个消息从所述终端传送(1)到紧急呼叫中心(PSAP)；
-将所述终端分配给第二虚拟网(VLAN2)，与正在请求建立非紧急呼叫的终端被分配的任何虚拟网相比较，所述第二虚拟网具有更高优先级，并且经由所述第二虚拟网(VLAN2)将至少一个消息从所述紧急呼叫中心(PSAP)传送(5)到所述终端。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述方法使用广播模式将至少一个消息从所述终端经由所述第一虚拟网(VLAN1)传送到紧急呼叫中心(PSAP)，并且使用单播模式将消息从所述紧急呼叫中心(PSAP)经由所述第二虚拟网(VLAN2)传送(5)到所述终端。
3.一种因特网类型的电话终端(IPP1)，其特征在于包括在该终端请求建立紧急呼叫的情况下用于将所述终端分配给第一虚拟网(VLAN1)和第二虚拟网(VLAN2)的装置，与请求建立非紧急呼叫的终端被分配的任何虚拟网相比，这两个虚拟网每个都具有更高优先级。
4.根据权利要求3的终端，其特征在于进一步包括：
-用于发送携带所述第一虚拟网的标识符以及广播模式指示符的数据分组的装置；以及
-用于接收携带所述第二虚拟网的标识符以及单播模式指示符的数据分组的装置。
5.一种网关(GW1)，用于将终端连接到提供电话服务的因特网类型的局域网(LAN)，所述终端是模拟电话终端(POT1)或数字同步电话终端(ST1)，其特征在于，当所述终端发送请求建立紧急呼叫的消息时，所述网关包括的装置用于：
-识别所述消息是请求建立紧急呼叫的消息，并且以广播模式将所述消息在所述局域网(LAN)内进行转发，向所述消息添加对应于第一虚拟网(VLAN1)的虚拟网标识符，与请求建立非紧急呼叫的终端被分配的任何虚拟网相比较，所述第一虚拟网(VLAN1)具有更高优先级；
-在所述紧急呼叫持续期间，向来自所述终端(POT1)的任何消息添加对应于所述第一虚拟网(VLAN1)的虚拟网标识符；以及
-向所述终端(POT1)转发携带对应于所述终端的地址并且携带对应于第二虚拟网(VLAN2)的虚拟网标识符的任何消息，与正在请求建立非紧急呼叫的终端被分配的任何虚拟网相比较，所述第二虚拟网具有更高优先级。
6.一种紧急呼叫服务器(EMSR)，用于在终端(IPP1、POT1、ST1、MT1)和紧急呼叫中心(PSAP)之间经由计算机局域网(LAN)建立紧急呼叫，其特征在于包括：
-用于接收来自终端并且包含广播模式标识符的消息并接着识别该消息包含虚拟网标识符的装置，所述虚拟网标识符对应于专用于传输请求建立紧急呼叫的消息的虚拟网(VLAN1)；
-用于根据所述终端的位置确定紧急呼叫中心(PSAP)的装置；
-用于向所述紧急呼叫中心发送消息以请求在所述终端和所述紧急呼叫中心之间建立呼叫的装置，所述消息包含虚拟网标识符，所述虚拟网标识符对应于专用于传输请求建立紧急呼叫的消息的虚拟网(VLAN1)。
7.一种用于在呼叫期间连接终端(IPP1)至紧急呼叫中心(PSAP)的网关(GW3)，其特征在于其包括的装置用于：
-将从所述终端接收的至少一个消息以广播模式经由第一虚拟网(VLAN1)传送(3)到所述紧急呼叫中心(PSAP)，
-将从所述紧急呼叫中心接收的至少一个消息以单播模式经由第二虚拟网(VLAN2)传送(5)到所述终端。
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