CN101010935A - 在分组网络中对多媒体连接的有效数据侦听用的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明所基于的问题在于，在现有技术中不能根据LI(合法侦听)监听多媒体的连接(例如视频电话)。本发明这里通过以下方式设法解决，即音频和视频有效数据被分离，音频有效数据通过TDM回路被引导，其中所述音频有效数据被侦听，并且视频有效数据直接通过分组网络被输送给接收方，在那里分离的音频和视频有效数据重新被组合。在此，在用户侧或者通过建立分离的连接或者通过在唯一的连接范围中分配多个分组地址来实现该分离。

Description

在分组网络中对多媒体连接 的有效数据侦听用的方法和设备
使用基于分组或者基于单元的方法(例如IP承载语音(VoIP)或者ATM承载语音(VoATM))的新的通信架构预先规定连接控制和有用信道控制的分离。于是，迄今通过传统的线路交换的电信网络所进行的在一个/多个用户(例如ISDN/PSTN用户)之间的通信通过IP网络来进行。为能够继续与传统的线路交换的电信网络(例如PSTN(公共交换电话网络))进行通信，需要在两种不同的传输技术之间的“翻译”，所述“翻译”在耦合点进行。在这种耦合点处，借助于特定的被称为媒体网关(MG)的装置将用于有效信息的第一传输技术转换为第二传输技术。
媒体网关本身由中央实体、即媒体网关控制器(MGC)控制。在两个媒体网关控制器之间所传输的信令信息例如借助于BICC协议(与承载无关的呼叫控制协议)或者SIP/SIP-T协议被传输。媒体网关控制器基本上用于协调媒体网关和监控/控制媒体网关之间的连接(承载连接)。对媒体网关的控制例如借助于MGCP(媒体网关控制器协议)或者也借助于H.248协议进行。
因此，在分组相关的连接、尤其是在通过IP网络进行的连接情况下，有效数据流在交换站之外直接被引导到参与的用户或者网关之间。合法规定的对有效数据侦听(Abgriff)的可能性(合法侦听(Lawful Interception)，LI)(接下来简称为LI)通常以TDM技术在分组网络之外通过常规的接口来实现。于是，通过分组网络利用纯音频连接的从待监听的A用户出发的呼叫在TDM回路中被侦听。这就意味着，首先必须进行向TDM的转换。在那里，有效数据被侦听，被转发给需求载体(LEA，执法机构)(接下来简称为LEA)，然后被转换回IP协议并传输给被叫用户(B用户)。
相应的关系在图1中示出。为了在分组网络中侦听语音连接，数据流通过媒体网关MG以回路方式被引导到TDM网络并被引回。数据流在TDM网络中以已知的方式被侦听。
然而考虑到所传输的有效数据的端对端质量，对有效数据流的两次转换随之带来严重的缺点。这尤其也适用于视频信息，所述视频信息可以在视频电话的情况下被侦听。此外，不能毫无困难地将宽带有效数据(＞64kbit/s，例如视频)转送到窄带TDM网络中。这也是为什么TDM网关不配备视频接口的一个原因。
在视频电话时产生混合的音频/视频有效数据。但是一旦在分组网络中建立混合的音频和视频连接，那么在侦听时必须通过TDM转换来抑制视频分量/流。然而用户连接因此严重地受影响(没有视频图像)，并且监听功能对于被监听的用户是可识别的。因此，对于可能的视频连接实际上不再存在侦听的可能性，对于音频和视频都不再有。仅仅可以确保呼叫的统计数据和信令数据(侦听的相关信息＝IRI)。
对于实践而言这就意味着，只有用户在TDM网络内打电话时，用户才在这期间可以被监听。因为在固网运营商的业务供应内的视频电话在此期间占用固定的位置，所以这里对于性能特征LI存在问题，原因在于在分组网络中禁止LEA(执法机构)对所属的视频有效数据流的访问。由于缺乏相应的标准，目前LEA没有基于IP的接口。有意快速地和广泛地引入视频电话加剧了在这方面对LI的要求状况。
本发明所基于的任务是，说明一种可以如何有效地将性能特征LI用于多媒体连接的途径。
本发明从权利要求1、9和10的前序部分中所说明的特征出发通过所表征的特征来解决。
本发明的优点是，进行音频有效数据和视频有效数据的分离。这例如可以通过两次连接建立来实现，其中一个连接被构成为纯粹的音频连接，第二连接被构成为视频连接。假如终端设备支持在唯一的连接范围内对不同的分组地址的分配，那么可替代地为了建立第二连接，也可以通过在一个连接范围内分配不同的分组地址来分离音频分量和视频分量。
于是音频有效数据通过TDM回路被引导并且可以以传统方式被侦听。在此特别有利的是，可以使用根据现有技术的已有的装置。这尤其适用于至LEA的现有接口，所述LEA可以使用现有的接口。
多媒体连接被分成两个呼叫对于用户而言正如在呼叫时分配不同的分组地址那样是很少可察觉的。仅仅在唇同步受干扰的情况下，用户在有可能的情况下可以推断出监听。如果在这种情况下进行音频编解码器(例如G.711，G.726，G728，G.723.1，G.729)的适当切换，则该危险也因此降低。
为视频连接至少检测统计数据/信令数据。考虑到通过64kbit/s接口对LEA的可分配性，媒体控制器丝毫没有对视频有效数据流的带宽施加影响，所述视频有效数据流仅仅在分组网络中被引导。就这点而言，不发生通过视频有效数据的转换而限制到64kbit/s，所述限制由于质量变差而由被监听的用户轻易地识别。
本发明有利的改进方案在从权利要求中得以说明。
接下来根据两个形象描述的实施例进一步解说本发明。
图1示出根据现有技术的具有PSTN/ISDN终端设备、媒体网关和媒体网关控制器和LEA的网络配置，
图2示出根据本发明的设备，依此建立两个连接，
图3示出以SIP协议为例所使用的信令消息和协议元素，
图4示出根据本发明的设备，依此仅仅建立一个连接，
在图2中借助于三个方案示出了根据本发明的第一实施例。所有方案共同之处是，用户的终端设备被构成为机顶盒(Set-Top-Box)并且通过宽带连接与多媒体控制器MGC相连。根据本发明，现在在多媒体呼叫时，有效数据流(承载流)被分成两个流、即音频有效数据流和视频有效数据流。然后接下来不同地处理两个有效数据流。
音频有效数据流通过TDM回路被引导和以常规方式被侦听。可以使用现有的装置、特别是现有的通向LEA的接口。视频有效数据流通过分组网络在两个用户之间被引导。对于视频呼叫而言，只确保呼叫数据。
根据图2a中的第一方案，由媒体网关控制器MGC识别，是否应该根据LI对用户A进行监听。为此在媒体网关控制器MGC中列一个相应的清单。如果检查得出，应该对用户A进行监听，那么用信令通知用户A的终端设备：应当为不同的业务(也就是音频/无音频的视频)建立不同的连接。为此，利用通知“业务分离请求”对由用户A在连接建立之前传输给媒体网关控制器MGC的通知“音频&视频请求”进行确认。紧接着用户A的终端设备建立两个连接、即一个音频连接和一个视频连接。因为这些过程原则上可以在用户A的终端设备中已被确定，所以该终端设备被构成为封闭式盒子，所述盒子从外面不可接入。
在图2b中说明，如何也可以可替代地取消该信令。如果终端设备根据标准为不同的业务(也就是说，单纯的音频连接和单纯的视频连接)要求分离的连接时，那么这总是可以实现。因为在每次建立连接时总是应当建立两个连接，所以该终端设备可以被构成为开放式的并因此从外面可接入，原因在于用户没有注意到监听(Abhren)，因为对于这种情况在终端设备中未设置分别的信令。
在图2c中示出第三方案。这里通过通知“业务分离请求”总是进行由媒体网关控制器MGC发起的分离。这对于需要这种发起的终端设备是有利的。终端设备本身可以被构成为开放式盒子，因为用户这里也未注意到监听。
所述方案涉及相关的终端设备的功能。原则上所有方案的共同点在于，两个有效数据流不同地被处理并且通过不同的路径被输送给B侧的终端设备。后者又将两个呼叫结合成为一个呼叫。如果由两次TDM/IP转换所产生的延迟太大而使得存在唇同步受干扰的危险，那么可选地在音频流中进行编解码器的适当切换。对于在音频流中切换到适当的编解码器的决定例如可以基于网络特性进行。
这两个呼叫不必要必须在同一时刻被建立。因此可以在TDM呼叫期间的用户输入之后由终端设备以受控的方式通过IP网络建立新的呼叫，所述IP网络传输音频和视频有效数据。因此，用户可以任意地在音频和视频连接之间切换。总是只在音频业务情况下进行第一连接建立。
标准协议SIP示例性地作为对用户的信令协议使用。然而本发明并不受限于该协议，也可以使用其它的协议，如H.323或者H.248。现在以信令协议SIP为例，还应该说明为实现所需的各个信令消息和协议元素。
媒体网关控制器MGC示例性地包含SIP代理服务器和交换计算机。在用户和交换计算机之间的信令消息通过SIP代理服务器被传送。该交换计算机又由前置的单元(PCU)和交换核心系统组成，所述前置的单元(PCU)主管IP接口和IP协议的协商，所述交换核心系统不仅可以控制IP、而且也可以控制TDM交换技术并且可以为LI而通过TDM回路引导呼叫)。
在图3中示出根据SIP协议的信令消息和协议元素。在此出发点是，在A侧进行侦听：
首先由用户A发送带有SDP信息(音频编解码器)的第一SIP：INVITE(邀请)消息给前置的单元PCU。该INVITE消息不仅包含用户A的呼叫号码也包含用户B的呼叫号码。因此，媒体网关控制器已利用该消息知道，是否应该对此呼叫进行侦听。
在A侧的媒体网关控制器MGC已经识别出应该对呼叫进行侦听之后，给终端设备发信令：应当为不同的业务建立不同的呼叫。在侦听的情况下，通过TDM回路以常规方式检测音频呼叫。在建立视频连接时，又通过SIP：IVITE消息发起新的呼叫。该视频呼叫不通过TDM网关循环(schleifen)，而是仅仅统计数据被检测。在B侧的终端设备又将音频和视频有效数据合成为一个呼叫。如果第一INVITE已经包含音频+视频请求，那么前置的单元PCU在200ok消息中滤出视频编解码器并且同时通知终端设备：它应该为视频流建立新的呼叫。因此终端设备立即发起只带有视频有效数据的第二呼叫。其它的过程与上述过程相同。
统计数据通过X.25或者IP(FTP)被传输给LEA(HI2，标准)。有效数据通过64kbit/s连接利用DSS1信令在LEA方向上被传输。识别呼叫的信息在此是信令中的子地址的一部分或者使用UUS1(HI3，标准)。
在图4中示出第二实施例。由此规定，为音频和视频仅仅建立一个连接而不是两个连接。如果终端设备的信令支持将音频和视频有效数据传输给单独的分组地址和反之在接收方向上从不同的分组地址接收这些有效数据流并将其重新组合，则这是可能的。
接下来现在假设，用户A希望建立至用户B的音频/视频连接。在此，用户A和B可以是SIP用户或者H.323用户，混合的方案也是可能的。现在示例性地假设，两个用户是SIP用户，并且将SIP协议作为信令协议使用。
为建立连接，用户A发送信令消息S到所属的代理服务器P。该代理服务器检查SIP用户A的权利并将信令消息S继续递交给A侧的所属的媒体网关控制器MGCA。
信令消息S在SIP协议的情况下被构成为INVITE消息(在H.323协议的情况下被构成为SETUP(建立)消息)。在此重要的是，该消息拥有关于自身的呼叫号码(主叫方号码)和被叫呼叫号码(被叫方号码)的信息和关于是希望至用户B的单纯的音频连接还是音频/视频连接的信息。此外，在视频信息中包含用户A的IP地址，所述IP地址由此定义RTP视频有效数据流应该发向的地址。此外这里也存储有终端设备的编解码器信息。
现在，在A侧的媒体网关控制器MCG A中检查，主叫用户A或者被叫用户B是否是应该被监听的用户。为此在媒体网关控制器MCGA中列一个包含所有待监听的用户的清单。如果应该监听用户A，那么由媒体网关控制器MGC A定义媒体网关MG A，其中应该通过所述媒体网关引导音频有效数据流。该媒体网关必须能够将IP信息转换为TDM并反之亦然。接下来现在由媒体网关MG A通知A侧用户A，应该将音频信息发向哪个IP地址(MG A)。这大多是是用户A随后从其接收对方(用户B)的音频有效数据的同一地址。
现在处理信令消息S的音频分量，现在还可以将视频信息输送给用户B的终端设备。这些视频信息通过TDM被输送给B侧。例如将ISUP协议作为TDM协议使用。这里现在定义一个新的参数，所述参数在ISUP协议中采用视频信息(也就是所使用的视频编解码器、IP地址和视频RTP数据流的端口)并且通过TDM传输给B侧的媒体网关控制器MGC B。一方面，现在该媒体网关控制器MGC B收到带有用户A的视频信息的准隧穿(getunnelte)的消息。另一方面，除了视频连接信息之外通过TDM推动该媒体网关控制器MGC B与之并行地创建至用户B的音频连接。紧接着该媒体网关控制器MGC B产生INVITE消息。此外，隧穿的视频信息被加入到该INVITE消息中并输送给用户B。
此外，只要还没有定义将音频有效数据引导到用户B所经由的媒体网关，则确定B侧的该媒体网关MG B。B侧的媒体网关MG B现在将IP地址通知给用户B，所述用户B应该向所述IP地址传输其音频有效数据。这大多是用户B从其接收对方(用户A)的音频有效数据的同一地址。
利用一条200ok消息由用户B向用户A对此确认。如上所述，在ISUP中利用新的参数通过TDM传输(隧穿)视频分量并输送给用户A。该视频分量如在标准的音频呼叫时被提供给B侧的媒体网关MGB，被翻译成TDM，并且该TDM分量又通过A侧的媒体网关MG A翻译成RTP数据流并从而被提供给A用户。
此后才能够建立视频连接。现在用户A在唯一的连接中将视频分组发送给用户B的IP地址，将音频分组发送给A侧的媒体网关MGA的地址。在那里，将音频有效数据转换成TDM信号并转发给A侧的带有LI功能的TDM交换站Vst，在那里进行侦听。此外，将音频有效数据作为TDM信号递交给B侧的带有LI功能的TDM交换站Vst，在那里将所述音频有效数据转发给媒体网关MG B。这里将TDM信号转换成IP分组，所述IP分组被转发给用户B。用户B的终端设备于是还有将音频有效数据和视频有效数据组合的任务。
接下来以SIP协议为例详细地说明SDP数据变化：
SIP A用户将下列的SDP发送给MGC：
v＝O
o＝carol 28908764872 28908764872 IN IP4 100.3.6.6
s＝-
t＝00
c＝IN IP4 192.0.2.4
m＝audio 49170 RTP/AVP 0
a＝rtpmap：0 PCMU/8000
m＝video 51372 RTP/AVP 34
a＝rtpmap：34 H263/90000
该MGC认识到LI侦听的必要性，转换成TDM并重新又转换回分组协议。因此，该MGC将下列SDP发送给B-Tln(B用户)。
v＝0
o＝hiEll IN IP4 100.3.6.6
s＝-
t＝00
m＝audio 3870 RTP/AVP 0      注释：由MG
c＝IN IP4 193.0.1.1          注释：由MG
a＝rtpmap：0 PCMU/8000
m＝video 51372 RTP/AVP 34    注释：隧道信息
C＝IN IP4 192.0.2.4          注释：隧道信息
a＝rtpmap：34 H263/90000
B用户在MGC方向上应答：
v＝0
o＝bob 28908764872 28908764872 IN IP4 101.3.6.6
s＝-
t＝00
C＝IN IP4 191.0.2.4
m＝audio 49171RTP/AVP0
a＝rtpmap：0PCMU/8000
m＝video 51373RTP/AVP 34
a＝rtpmap：34 H263/90000
MGC通过将音频分量转换为TDM并又转换为分组协议而在A用户方向上应答：
v＝0
o＝hiEll IN IP4 100.3.6.6
s＝-
t＝00
m＝audio 49171RTP/AVP0       注释：由MG
c＝IN IP4 192.0.1.1          注释：由MG
a＝rtpmap：0 PCMU/8000
m＝video 51373 RTP/AVP 34    注释：隧道信息
C＝IN IP4 191.0.2.4          注释：隧道信息
a＝rtpmap：34 H263/90000
最后示例性地示出在SIP向ISUP和ISUP向SIP之间的映射表：
  SIP   ISUP/BICC   SIP
  具有视频信息和音频信息的INVITE→   具有传输视频信息的新参数的IAM→   具有视频信息和音频信息的INVITE
  ←具有视频信息和音频信息的18×   ←具有传输视频信息的新参数的ACM/CPG   ←具有视频信息和音频信息的18×
  ←具有视频信息和音频信息的200   ←具有传输视频信息的新参数的ANM   ←具有视频信息和音频信息的200
音频信息的映射在这不作详尽的说明，因为这通过ITU-T建议Q.1902.x(BICC)或者Q.1912.5和IETF RFC3398(分别映射SIP/ISUP)是已知的。
以ISUP协议为例，第二实施例作为传统的TDM协议被描述。然而，这并不是限制。因此，DSS1或者还有TUP或者类似的也可以作为传统的TDM协议使用。同样适用于从/向IP协议的映射。问题的核心是，终端设备不分开地两次为音频和视频发信令，而是利用音频信令将视频端点数据一起通过TDM隧穿(因为音频由于LI而通过TDM被引导)。为此在ISUP中使用新的参数。现在PCU单独地并且不像在第一实施例中那样是终端设备本身控制有效数据流的划分。
最后以视频电话为例来描述本发明，其中两个连接、即一个音频连接和一个图像连接起作用。然而本发明并不局限于两个连接。因此，第三连接(例如数据连接或者甚至其它的连接)也可以起作用，所述第三连接于是可以相应地被监听。

Claims (10)

1.在分组网络中对多媒体连接的有效数据侦听用的方法，通过所述方法传输音频有效数据和其它有效数据，其特征在于，
音频有效数据和其它有效数据被分离，
音频有效数据通过TDM回路被引导，其中所述音频有效数据被侦听，
其它有效数据直接通过分组网络被输送给接收方，其中分离的音频有效数据和其它有效数据重新被组合。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，通过建立至少两个连接来进行音频有效数据和其它有效数据的分离。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于，通过在唯一的连接范围内分配至少两个分组地址来进行音频有效数据和其它有效数据的分离。
4.按照权利要求1至3的方法，其特征在于，在终端设备中进行音频有效数据和其它有效数据的分离。
5.按照权利要求1至4的方法，其特征在于，在传统的TDM协议中定义一个参数和从/到IP协议的映射，所述参数采用视频信息，对此所述视频信息在至少两个终端设备之间被交换。
6.按照前面所述的权利要求之一的方法，其特征在于，其它有效数据被构成为多媒体连接的视频有效数据。
7.按照权利要求6的方法，其特征在于，在组合音频和视频有效数据的范围内通过适当地选择所使用的编码方法来最小化音频流和视频流之间的传输时间延迟。
8.按照权利要求1至5之一的方法，其特征在于，其它有效数据被构成为数据连接的有效数据。
9.在分组网络中对多媒体连接的有效数据侦听用的设备，所述设备传输音频有效数据和其它有效数据，其特征在于，
设置用于建立和重新组合至少两个分离的连接的装置，使得可以分开地通过分别一个连接引导音频有效数据和其它有效数据。
10.在分组网络中对多媒体连接的有效数据侦听用的设备，所述设备传输音频有效数据和视频有效数据，其特征在于，
设置用于建立和重新组合音频和视频有效数据流的装置，使得可以分开地通过分别一个连接引导音频有效数据和视频有效数据，并且可以在组合的范围内最小化音频和视频流之间的传输时间延迟。
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