CN100546326C - Ip电话本地计费系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种IP电话本地计费系统和方法，包括软交换中心、与所述软交换中心通过IP网络连通的网关设备、与所述网关设备相连的电话、直接与所述网关设备连通并通过软件消息接口实现计费功能的计费器。该计费器通过软件消息接口实现计费功能，计费时，该计费器可对网关设备执行关闭特定用户端口、查询端口状态、切断通话的操作。与现有技术相比，本发明的IP电话本地计费系统和方法具有如下优点：成本低廉；组网灵活；维护和管理方便；计费准确；能实现更加丰富的业务；界面更直观，操作更可靠。

Description

IP电话本地计费系统和方法

技术领域

本发明涉及IP通信技术，具体涉及一种IP电话的本地计费系统和方法。

背景技术

如何保证所辖范围内的IP(Internet Protocal的缩写，网际协议)电话在超市、酒店等场所的准确计费，是各大运营商非常关心的问题，尤其在下一代网络(英文全称为Next Generation Network，英文缩写为NGN)组网情况下，由于IP网络的不稳定性，网络中的报文容易出现丢包、时延等问题，这对准确计费提出了更高的要求。而且现有的各种反极性计费器价格偏高、管理困难，如何降低计费器的购买价格和维护成本，也是各大运营商关心的问题。

反极性计费器计费是最早、也是当前普遍采用的计费方式，主要用于IP互联的超市等场所的电话计费。反极性计费器的计费原理为，电话局提供48V的直流电，所以电话线是有正负极的。反极就是把电话线的极性在极短的时间反转，将反极信号用来计费。宾馆饭店和公用电话有反极信号，普通电话线通常不提供反极信号。反极的工作过程是这样的：当用户拨打电话时，对方的电话一摘机，本地电话局在瞬间将用户的电话线极性反转，计费器识别到极性反转后开始计费。如果对方无人接听或错误提示，本地电话局不会反转极性，计费器不计费。

NGN组网包括软交换中心、网关设备，其中软交换中心(又叫网关控制器)是NGN网络的控制中心，网关设备位于网络的接入层；软交换中心通过MGCP/h248信令和网关设备进行通信。由于网关设备的种类很多，下面就以最为常用的综合接入设备(英文全称为Integrated Access Device，英文缩写为IAD)为例，通过MGCP/h248信令传输，对现有计费技术进行详细介绍。

在图1示出的现有技术之一的IP电话的计费方法中，反极性计费器连接在综合接入设备(Integrated Access Device，以下简称IAD)和电话1、2、3之间的用户线上，通过检测用户线的极性反转信号来进行计费。在NGN组网环境中，整个呼叫控制过程由软交换中心通过MGCP/h248信令控制IAD完成，包括开始计费消息和结束计费消息，IAD再根据信令向连接在用户线的反极性计费器发送反极脉冲。上述现有技术之一的缺点是：反极性计费器成本偏高；反极性计费器位于用户线上，无法通过IP网络进行管理，维护成本高；反极性计费器适应性差，对周边环境的温度等条件要求比较高。

在图2示出的现有技术之二的计费方法中，计费器为运行有计费软件的计算机，该计算机通过IP网络和软交换中心连接，由软交换中心通知计费软件进行计费，这种方式主要用于酒店、IP超市等场所。上述现有技术之二的缺点是：计费软件从软交换中心提取计费数据，可能会造成IAD和计费软件状态不一致；计费软件过于依赖软交换中心，由于软交换中心少而且连接的计费软件数目有限，限制了计费软件的规模应用；不能保证计费软件的端口状态和IAD上用户端口状态一致；不能保证计费软件对用户的控制有效；也不能保证IAD上用户端口的状态信息很好地体现在计费软件上。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种计费准确、成本低廉的IP电话的计费系统和方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，构造一种IP电话本地计费系统所述系统包括软交换中心、与所述软交换中心通过IP网络连通的网关设备、与所述网关设备相连的电话和计费器直接与所述网关设备连通，所述计费器用于根据所述网关设备的质量，通过所述计费器与所述网关设备之间的软件消息接口实现计费功能。

在本发明所述的IP电话本地计费系统中，所述计费器与所述网关设备通过串口或IP网络连接。

在本发明所述的IP电话本地计费系统中，所述网关设备为综合接入设备、接入网关或统一媒体网关。

在本发明所述的IP电话本地计费系统中，所述计费器对所述网关设备执行关闭特定用户端口、查询端口状态和切断通话的操作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，采用一种IP电话本地计费方法，使用直接连接网关设备并通过软件消息接口实现对与网关设备连接的电话计费的计费器，所述网关设备通过IP网络连接软交换中心，网关设备包括主叫网关设备和被叫网关设备，计费器包括主叫计费器和被叫计费器，具体包括如下步骤：

A1)主叫网关设备检测到主叫用户拨号，主叫网关设备向软交换中心和主叫计费器发送拨号消息；

A2)被叫网关设备检测到被叫用户摘机，被叫网关设备向软交换中心和被叫计费器发送被叫开始计费消息；软交换中心通过主叫网关设备向主叫计费器发送开始计费消息；

A3)通话结束，软交换中心分别通过主叫网关设备和被叫网关设备向主叫计费器和被叫计费器发送停止计费消息。

在本发明所述的IP电话本地计费方法中，在步骤A1之前还包括如下步骤：主叫用户摘机，主叫网关设备向软交换中心和主叫计费器发送主叫摘机消息；

在步骤A3之后还包括如下步骤：通话结束后，如果网关设备检测到用户挂机，所述网关设备向所述计费器发送用户挂机消息，如果网关设备检测到用户久不挂机或故障，所述网关设备向所述计费器发送端口不可用消息。

在本发明所述的IP电话本地计费方法中，还包括生成话单的流程，在计费器开始计费时，网关设备也开始计费并生成临时话单；通话结束后网关设备停止计费生成并保存话单，如果此时与计费器的通信正常就通知计费器停止计费；如果在计费过程中网关设备和计费器通讯异常，在网关设备和计费器通讯恢复以后，网关设备向计费器发送话单。

在本发明所述的IP电话本地计费方法中，生成话单的具体步骤如下：

B1)通话开始，所述网关设备开始计费并生成临时话单，所述计费器也开始计费；

在步骤B1中还包括如下步骤：

B1.1)所述计费器定时判断与所述网关设备通信是否正常，如果通信正常，执行步骤B2，如果不正常，执行步骤B3；

B2)计费器判断是否收到网关设备发送的结束计费消息，如果计费器收到网关设备发送的结束计费消息，计费器停止计费，生成并保存话单，并通知网关设备删除所述话单，结束；如果计费器没有收到网关设备发送的结束计费消息，继续执行步骤B1.1；

B3)所述计费器向所述网关设备发送建链请求，如果在设定的时间内，所述计费器与所述网关设备的通信恢复，执行步骤B4；如果在设定的时间内，所述计费器与所述网关设备的通信未恢复，执行步骤B5；

B4)所述网关设备向所述计费器发送话单；

B5)所述网关设备切断所有通话停止计费并生成话单，结束。

在本发明所述的IP电话本地计费方法中，在步骤B4中，还包括如下步骤：

计费器判断是否是自所述网关设备启动以来第一次取话单，如果所述计费器是第一次取话单，计费器直接保存所述网关设备发送的话单，结束；如果不是第一次取话单，所述网关设备向所述计费器发送所有保存的话单和正在生成的临时话单，所述计费器判断与已有的话单是否相同，并删掉相同的话单保存不同的话单，结束。

在本发明所述的IP电话本地计费方法中，还包括所述网关设备检测到与软交换中心通信中断时切断所有通话，生成话单，并向所述计费器发送停止计费消息。

在本发明所述的IP电话本地计费方法中，通话结束后所述网关设备生成话单并查询话单存储空间是否已满，如果话单存储空间已满，滚动删除旧话单后保存新话单，如果话单存储空间没满，直接保存新话单。

在本发明所述的IP电话本地计费方法中，所述网关设备检测到与软交换中心通信中断时切断所有通话，生成话单，并向所述计费器发送停止计费消息。

本发明的IP电话本地计费系统和方法与现有技术相比，具有如下优点：1)成本低廉，由于网关设备和计费器之间采用采用软件消息接口，不需要使用反极性计费芯片等硬件，使得本发明的硬件成本远远低于传统的反极性计费器；2)计费准确，由于网关设备和软交换之间、网关设备和计费器之间都采用定时握手的方法，而且握手时间可配置，这样可以保证在各种环境中，当出现通信异常的时候，在最短的时间停止通话并结束计费，使得计费更加准确；3)组网灵活，计费器的连接方式很多，可以满足不同组网的需求；网关设备和计费器支持一对多应用，即一台网关设备可以分为多台计费器管理，一台计费器也可以同时管理多台网关设备，便于不同规模的用户要求；4)维护和管理方便，由于计费器和软交换没有直接的关联，计费器对软交换中心的依赖小，并且在软交换中心上只需要更改用户端口的反极性计费器属性，使得维护和管理很方便；计费器和网关设备直接通信，所以开局和维护等计费器管理工作都可以通过对网关设备进行维护，可以大大降低计费器的开局和维护成本；5)能实现更加丰富的业务，由于网关设备和计费器采用消息通信的方法，所以两个设备配合可以实现很多复杂的业务，例如通过计费器控制网关设备上的用户端口、网关设备缓存话单等，实现了更加丰富的业务；6)界面更直观，操作更可靠，网关设备实时将用户端口状态发送给计费器，可以最大限度保证计费器端口状态的准确性，使得界面更直观，操作更可靠；由于网关设备和计费器之间直接通信，用户可以在计费器界面上直接对网关设备的用户端口进行操作。

附图说明

图1是现有技术之一的计费器系统的结构框图；

图2是现有技术之二的计费器系统的结构框图；

图3是本发明的IP电话本地计费系统的结构框图；

图4是本发明的计费器和网关设备的通信分层模型；

图5是本发明的IP电话本地计费方法的计费流程图；

图6是本发明的IP电话本地计费方法中的计费器生成话单的一种实施例的流程图；

图7是本发明的IP电话本地计费方法中的网关设备生成话单的一种实施例的流程图。

具体实施方式

如图3所示，在本发明的IP电话本地计费系统的结构框图中，软交换中心通过IP网络与网关设备相连，电话1、2、3与网关设备相连，计费器直接与网关设备相连，并过软件消息接口与网关设备通信实现计费功能。类似于反极性计费器方法，本发明的本地计费系统，也是网关设备从软交换的MGCP/h248信令中得到开始计费消息和结束计费消息，但是与反极性计费器方案不同的是，网关设备和计费器之间采用串口连接，并通过消息进行计费。当网关设备收到计费消息时，通知计费器开始计费；当网关设备收到停止计费消息时，通知计费器停止计费。计费器还可以通过消息对网关设备上的用户端口进行控制，例如用户欠费时，计费器向网关设备发送消息，通过网关设备实现对特定用户实施关闭端口、切断通话等操作，用户通过这些操作可以直接控制网关设备上的用户。计费器还可以发消息查询网关设备的用户端口状态。

如图4所示，在本发明实施例的计费器和网关设备的通信分层模型中，网关设备为IAD(综合接入设备的缩写)。其中计费器和IAD有三个通信层次，应用层、链路层、物理层。应用层消息直接通过链路层发送到对端，数据传输的可靠性由链路层保证。IAD与计费器之间直接通过串口连接，考虑到传输距离与出错率等问题，IAD与计费器之间串口采用9600bps速率，安全传输距离可达15米。为避免IAD和计费器之间通信中断或者单通，IAD和计费器的链路层之间定时互相发送握手消息，如果超过一定时间没有收到握手消息，认为IAD和计费器之间通信异常，停止通信，重新开始建立链接。

IAD和计费器之间的建链过程采用相互三次握手机制：链路中断以后，计费器周期性向IAD发送建链请求消息，当IAD收到建链请求消息，认为接收建链成功；如果计费器在发送完建链请求后的一段时间内收到IAD的建链确认，计费器认为发送建链成功，同时计费器发送建链确认，IAD收到建链确认后，认为发送建链成功。

IAD和计费器之间建链成功以后，就可以正常通信，普通消息采用“发送-确认”机制，保证传输的可靠性，如果发送错误，重新发送，3次发送失败，认为IAD和计费器之间通信异常，停止通信，重新开始建立链接。

在图5示出的本发明的IP电话本地计费方法的计费流程图中，具体计费过程如下：

主叫用户摘机，主叫用户向主叫IAD发送摘机消息，主叫IAD向软交换中心和主叫计费器发送摘机消息。

主叫用户拨号，主叫用户向主叫IAD发送包含了被叫号码的拨号消息，主叫IAD向软交换中心和主叫计费器发送隐含了被叫号码的拨号消息。

软交换中心接到拨号消息进行处理，并向被叫IAD发送振铃消息，被叫IAD向被叫用户发送振铃消息，并将振铃消息发送给被叫计费器。

被叫用户摘机，并将被叫摘机消息发送给被叫IAD，被叫IAD向软交换中心发送被叫摘机消息，然后被叫IAD再向被叫计费器发送隐含了被叫开始计费的被叫摘机消息，被叫计费器开始计费。

软交换中心向主叫IAD发送开始计费的消息，主叫IAD再向主叫计费器发送开始计费消息，主叫计费器开始计费。

计费开始进行直到一方用户挂机，如果是主叫用户先挂机，主叫用户向主叫IAD发送挂机消息，主叫IAD再向软交换中心发送挂机，然后主叫IAD向主叫计费器发送隐含了停止计费的挂机消息。

软交换中心向被叫IAD发送拆除通道消息，被叫IAD再向被叫用户发送放忙音消息并通知被叫计费器停止计费。

被叫用户挂机，被叫用户向被叫IAD发送被叫挂机消息，被叫IAD再向软交换中心发送被叫挂机消息；如果被叫用户超过特定的时间还不挂机，则被叫IAD将向被叫计费器端口不可用的消息，让被叫计费器锁定端口。

如果是被叫用户先挂机，则被叫用户向被叫IAD发送被叫挂机消息，被叫IAD再向软交换中心发送被叫挂机消息，然后被叫IAD向被叫计费器发送隐含了结束计费的挂机消息。

软交换中心向主叫IAD发送拆除通道消息，主叫IAD向主叫用户发送放忙音消息，然后主叫IAD向主叫计费器发送停止计费消息。

主叫挂机，主叫用户将挂机消息发送给主叫IAD，主叫IAD再将挂机消息发送给软交换中心；如果主叫用户超过特定的时间还不挂机，则主叫IAD将向主叫计费器发送端口不可用的消息，让主叫计费器锁定端口。

结合图6，具体说明在本发明一个实施例中计费器生成话单的流程如下：

计费器收到IAD发送的开始计费消息后开始计费(步骤S101)，在计费的过程中，计费器定时判断与IAD的通信是否正常(步骤S102)；如果计费器检测到与IAD的通信不正常就会向IAD发送建链请求(步骤S103)同时停止计费，计费器香IAD发送建链请求后检测与通信是否恢复(步骤S104)，如果通信没恢复就会再次向IAD发送建链请求(步骤S103)直到与IAD通信恢复正常；计费器与IAD通信恢复后，计费器向IAD发送取话单命令(步骤S105)，计费器收到IAD发送的话单后(IAD先通知计费器是不是自IAD启动以来第一次取话单，然后再将所有的历史话单和正在生成的话单发送给计费器)，判断是否是第一次取话单(步骤S106)，如果是第一次取话单计费器就会直接保存从IAD取到的所有话单(步骤S107)，流程结束。如果计费器不是第一次取话单，计费器会判断从IAD读取到的话单与已有的话单是否重复，并删掉重复的话单，保证计费器内无重复的话单(步骤S108)，流程结束，其中，如果计费器读取到临时话单，即还在通话过程中的IAD还在继续计费的临时话单，计费器会就该临时话单继续计费。

如果计费器与IAD通信正常，计费器就会定时判断是否收到IAD发送的停止计费消息(步骤S109)，计费器如果没有收到IAD发送的停止计费消息就会回到步骤102，如果收到了IAD发送的停止计费消息就会停止计费并保存话单(步骤S110)，之后计费器通知IAD删除相应的话单(步骤S111)，结束。

图6为正常情况的流程图，如果在执行步骤S103时在超过设定的时间(这个时间可以根据具体的情况进行设定，比如根据IAD的存储空间的大小来设定)通信还没有恢复，为了防止IAD的话单超过范围还没有被计费器读取到造成话单丢失或其他错误，则IAD停止计费生成话单并切断所有通话。

下面介绍IAD生成话单的过程。IAD首先申请内存作为话单池，用于保存一定数量的话单。IAD启动时话单池清空。针对每次呼叫除了计费器进行计费以外，IAD内部也进行计费并生成内部话单。用户摘机时IAD分配一个CallID变量，作为区分每次呼叫的标示，CallID变量为双字节整数变量，用户摘机时分配。IAD启动时置0，依次递增，超过最大值时再从0开始分配，在正常的情况下，在一段时间内，没有两个CallID相同的呼叫。IAD给每通通话分配一个CallID后，会将CallID附带在计费消息中发送给计费器，通信正常的情况下，如果计费器生成话单后，就会通知IAD删除该CallID对应的话单。如果IAD和计费器通信异常，IAD就会继续保存话单，当IAD和计费器通信恢复以后，计费器从IAD取走话单。如果IAD保存的话单数目超过最大范围，IAD滚动删除话单池中的话单。

计费器向IAD发送取话单命令的时候，IAD先通知计费器是不是自IAD启动以来第一次取话单，然后再将对应话单发送给计费器。如果标志为第一次取话单，计费器不需要对所取到的话单进行判断，直接保存；如果不是第一次取话单，计费器必须将所取得的话单和自身已有话单进行比较，如果有话单的CallID、主叫端口和被叫号码和计费器内部已有话单相同，计费器直接删除该条话单。

结合图7，具体说明与图6对应的IAD生成话单的实施例的流程。

IAD开始计费并通知计费器开始计费(步骤S201)，在计费的过程中IAD生成临时话单，同时IAD会定时检测IAD与软交换中心的通信是否正常(步骤S202)，IAD还会定时检测与计费器的通信是否正常；如果IAD与软交换中心的通信是否正常，就会定时判断通话是否结束(步骤S203)，如果通话没有结束回到步骤S202，如果通话结束IAD停止计费同时通知计费器结束计费，并生成话单(步骤S204)，如果IAD检测到与软交换中心的通信是不正常就会切断通话(步骤S212)后执行步骤204；在IAD保存话单前先判断其存储空间是否已满(步骤S205)，如果存储空间已满，IAD滚动删除旧话单(步骤S206)后再保存话单(步骤S207)，如果还有存储空间IAD就会直接保存话单(步骤S207)；IAD判断与计费器的通信是否正常(步骤S208)，如果通信不正常，流程结束，如果通信正常就会通知计费器结束计费(步骤S209)，之后IAD保判断是否有计费器发送的删除话单命令(步骤S210)，如果收到计费器发送的删除话单命令，则IAD删掉相应的话单(步骤S211)后结束，如果IAD没有收到计费器发送的删除话单命令流程结束。在执行步骤S208时如果IAD与计费器的通信不正常，流程结束，但IAD的链路层会执行与计费器建链的任务，直到通信恢复，再响应计费器发送的各种命令。

在通话过程中，IAD的链路层会定时检测与计费器的通信是否正常，如果IAD检测到与计费器的通信不正常，在一定的时间内，IAD计费和生成话单的流程不变，继续执行步骤203，只是IAD的链路层会执行建链任务直到通信恢复，之后IAD再响应计费器发送的各种消息。

如果IAD和计费器的通信中断后在设定的时间内恢复建链，计费器会向IAD发送读取话单命令，IAD收到计费器发的读取话单命令会将有所的历史话单及正在生成的临时话单发送给计费器。

如果IAD和计费器的通信中断后超过设定的时间还没有恢复，为了防止IAD的话单超过范围还没有被计费器读取到造成话单丢失或其他错误，则IAD切断所有通话。

本发明还可以有其他的实施方式，IAD和计费器之间采用IP网络连接方式，即在计算机上运行计费软件，IAD与计算机之间采用可靠的TCP/IP传输。本实施例的联结方式除物理层和链路层不同以外，应用层完全相同，实现的功能也基本相同。

Claims (10)

1、一种IP电话本地计费系统，包括软交换中心、与所述软交换中心通过IP网络连通的网关设备、电话和计费器，其特征在于，所述计费器与所述网关设备连通，所述计费器用于根据所述网关设备的指令，通过所述计费器与所述网关设备之间的软件消息接口实现计费功能，所述电话直接与所述网关设备相连。

2、根据权利要求1所述的IP电话本地计费系统，其特征在于，所述计费器与所述网关设备通过串口或IP网络连接。

3、根据权利要求1-2中任何一项所述的IP电话本地计费系统，其特征在于，所述网关设备为综合接入设备、接入网关或统一媒体网关。

4、根据权利要求1-2中任何一项所述的IP电话本地计费系统，其特征在于，所述计费器对所述网关设备执行关闭特定用户端口、查询端口状态和切断通话的操作。

5、一种IP电话本地计费方法，使用直接连接网关设备并通过软件消息接口实现对与网关设备连接的电话计费的计费器，所述网关设备通过IP网络连接软交换中心，所述网关设备包括主叫网关设备和被叫网关设备，所述计费器包括主叫计费器和被叫计费器，其特征在于，包括如下步骤：

A1)主叫网关设备检测到主叫用户拨号，主叫网关设备向软交换中心和主叫计费器发送拨号消息；

A2)被叫网关设备检测到被叫用户摘机，被叫网关设备向软交换中心和被叫计费器发送被叫开始计费消息；软交换中心通过主叫网关设备向主叫计费器发送开始计费消息；

A3)通话结束，软交换中心分别通过主叫网关设备和被叫网关设备向主叫计费器和被叫计费器发送停止计费消息。

6、根据权利要求5所述的IP电话本地计费方法，其特征在于，

在步骤A1之前还包括如下步骤：主叫用户摘机，主叫网关设备向软交换中心和主叫计费器发送主叫摘机消息；

在步骤A3之后还包括如下步骤：通话结束后，如果网关设备检测到用户挂机，所述网关设备向所述计费器发送用户挂机消息，如果网关设备检测到用户久不挂机或故障，所述网关设备向所述计费器发送端口不可用消息。

7、根据权利要求5所述的IP电话本地计费方法，其特征在于，还包括生成话单的流程，在计费器开始计费时，网关设备也开始计费并生成临时话单；通话结束后网关设备停止计费生成并保存话单，如果此时与计费器的通信正常就通知计费器停止计费；如果在计费过程中网关设备和计费器通讯异常，在网关设备和计费器通讯恢复以后，网关设备向计费器发送话单。

8、根据权利要求7所述的IP电话本地计费方法，其特征在于，生成话单的具体步骤如下：

B1)通话开始，所述网关设备开始计费并生成临时话单，所述计费器也开始计费；

在步骤B1中还包括如下步骤：

B1.1)所述计费器定时判断与所述网关设备通信是否正常，如果通信正常，执行步骤B2，如果不正常，执行步骤B3；

B2)计费器判断是否收到网关设备发送的结束计费消息，如果计费器收到网关设备发送的结束计费消息，计费器停止计费，生成并保存话单，并通知网关设备删除所述话单，结束；如果计费器没有收到网关设备发送的结束计费消息，继续执行步骤B1.1；

B3)所述计费器向所述网关设备发送建链请求，如果在设定的时间内，所述计费器与所述网关设备的通信恢复，执行步骤B4；如果在设定的时间内，所述计费器与所述网关设备的通信未恢复，执行步骤B5；

B4)所述网关设备向所述计费器发送话单；

B5)所述网关设备切断所有通话停止计费并生成话单，结束。

9、根据权利要求8所述的IP电话本地计费方法，其特征在于，在步骤B4中，还包括如下步骤：

计费器判断是否是自所述网关设备启动以来第一次取话单，如果所述计费器是第一次取话单，计费器直接保存所述网关设备发送的话单，结束；如果不是第一次取话单，所述网关设备向所述计费器发送所有保存的话单和正在生成的临时话单，所述计费器判断与已有的话单是否相同，并删掉相同的话单保存不同的话单，结束。

10、根据权利要求8-9中任何一项所述的IP电话本地计费方法，其特征在于，还包括所述网关设备检测到与软交换中心通信中断时切断所有通话，生成话单，并向所述计费器发送停止计费消息。

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