CN101043424A - 一种ip分组网络间的数据传输方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种IP分组网络间的数据传输方法及系统，包括：分组网络边缘的网关不对收到的数据包进行调制，直接将其映射至时分复用TDM线路，透传给TDM线路中属于另一个分组网络的对端网关，对端网关直接将映射数据转换为原数据包，发给与其相连的分组网络。由上述本发明提供的技术方案可以看出，在由TDM连接的多个分组网络中，本发明在各个分组网络间直接映射透传数据包，无需对数据进行反复的调制和解调，有效地节省了网关的处理能力，降低了在数据传输过程中出错的概率，减少由反复进行调制、解调而引入的时延，提高传真的成功率和可靠性。

Description

一种IP分组网络间的数据传输方法及系统

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种IP分组网络间的数据传输方法及系统。

背景技术

随着音频和视频压缩技术、实时数据传输技术、服务质量保证技术和IP网络技术的不断发展和成熟，在IP网络上开展多媒体通信业务已成为可能并变成现实，传统通信技术和分组技术融合的趋势越来越明显。目前正在兴起的下一代网络以软交换设备为控制核心，能够实现业务与控制、接入与承载彼此分离，各功能部件之间采用标准的协议进行互通，兼容了各业务网(PSTN、IP网和移动网等)技术，提供丰富的用户接入手段，支持标准的业务开发接口，采用统一的分组网络进行传送，能够实现语音、数据和多媒体业务的开放的分层体系结构。

由于在传统的通信网络和现代分组通信网络中传输的媒体流编码方式不同，因此在传统网络和分组网络的结合点需要进行媒体流编码方式的转换，实现这种转换的设备我们称之为媒体网关，下文中简称“网关”。

目前网关处理的媒体流主要包括：语音流、数据流、视频流等。其中的数据流主要是指modem、接入服务器、普通传真机、高速传真机等数据设备在交互过程中发出的信号。为了使得NGN兼容目前的网络，实现网络的平滑过渡，目前网关一般都支持传统的窄带数据业务，尤其是目前被广泛应用的传真，在今后很长一段时间内将继续存在。目前业界通过网关实现普通传真的方式主要有：VBD(话带数据)方式和T.38方式。

VBD方式是指把数据流作为普通的语音流进行低损的编解码处理。这种方式的优点是实现简单，不用关心具体数据信号的含义，只当作语音进行处理就可以了；缺点是占用带宽大，且受IP网络波动影响比较大，在IP网络上出现比较多的丢包和比较大的时延变化时，传输质量无法得到保证。

T.38方式是指通过ITU-T T.38协议，把传真机发出的遵循ITU-T T.30协议的传真信号转换适合IP承载网络传输的T.38传真包进行传输的方式。这种方式的优点是因为采用了比较适合IP承载网络传输的T.38包对传真数据流进行传输，能节省带宽，通过使用冗余机制或者FEC技术增强了对IP网上出现各种损伤的抵御能力；缺点是实现比较复杂，对网关的处理能力消耗比较大，并且引入的时延相对比较大，主要的原因是需要对T.30协议中规定的传真信号进行调制和解调。但是为了节省带宽、保证用户进行传真业务的质量，目前各个网关生产厂家都尽量保证在进行传真业务时采用这种方式。

按照NGN的设计架构，其承载网是一种扁平的结构，因此相对传统的PSTN网络会简化网络结构，但是在NGN具体组网时，尤其是在NGN建设的初期，可能存在两个独立的NGN网络之间(例如两个独立的运营商之间的NGN网络互通时，或者同一个运营商在分别独立进行汇接局和端局改造时)通过时分复用(TDM)互通，比较典型的一种组网如图2所示，图中MG1、MG2、MG3、MG4是媒体网关，负责媒体流的转换，MGC1和MGC2负责呼叫控制和对MG的控制。

在图2所示的组网条件下，对于从fax1到fax2的传真信号需要经过TDM-＞IP-＞TDM-＞IP-＞TDM的复杂转换，组网相对单个NGN网络组网时复杂。

通过实测发现在这种组网情况下，传真业务的质量比较差，失败概率很高，尤其是多页传真(一次传真需要多次调制/解调过程)较难成功。因此对于这种组网应用，需要采取必要的措施，提高传真的成功率，确保从传统的PSTN向NGN演化时能保证业务的平滑过渡。

在图2所示的组网条件下，现有技术中的一种传真信号传输方法为，两段IP上都采用T.38方式的传真，途经的每个网关都需要进行复杂的调制/解调过程。

该方法中，传真信号从fax1发出后到达fax2的过程描述为：fax1发出遵循T.30协议的调制信号经过TDM线路到达MG1；在MG1上进行解调，恢复调制前的数据信息，按照T.38协议规定进行打包，发出的T.38包通过IP网络到达MG2；在MG2上进行调制，恢复成T.30协议规定的调制信号后通过TDM线路发向MG3；在MG3上进行解调，恢复调制前的数据信息，按照T.38协议规定进行打包，发出的T.38包通过IP网络到达MG4；在MG4上进行调制，恢复成T.30协议规定的调制信号后通过TDM线路发向fax2。

该现有技术在多次的调制/解调过程中不仅大量消耗网关的处理能力，还增加了数据处理过程中出错的概率，导致传真过程的不稳定甚至失败。另外，在网关进行调制/解调处理的过程中也会引入额外的时延，会导致端到端时延的增加。对于传真业务，传真过程遵循T.30协议规定的状态机，T.30协议是基于传统的PSTN网络制定的，对交互时间的要求比较苛刻，如果整个线路上的时延比较大，可能会被传真机认为对端传真机出现故障，从而结束传真过程。

在图2所示的组网条件下，现有技术的另一种传真信号传输方法为在两段IP上都采用VBD方式的传真，或者其中一段IP上采用VBD方式的传真，实现VBD方式传真的网关只需要将输入信号作为语音进行打包/解包处理，不需要进行复杂的调制/解调过程，节省了网关的处理能力，也避免了调制/解调过程引入额外的时延。

该现有技术的缺点也就是VBD方式本身的缺点，即占用带宽大，且受IP网络波动影响比较大，在IP网络上出现比较多的丢包和比较大的时延变化时，传输质量无法得到保证。特别是在两段IP上都采用VBD方式时，这种不稳定因素将产生叠加，更容易对传真质量和成功率造成影响。

发明内容

鉴于现有技术在传输数据包需要进行反复的调制和解调，本发明的目的是提供一种在IP分组网络间实现数据传输的方法及系统，无需在分组网络间调制和解调数据，直接通过映射透传数据。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种IP分组网络间的数据传输方法，其特征在于，包括：

分组网络边缘的网关不对收到的数据包进行调制，直接将其映射至时分复用TDM线路，透传给TDM线路中属于另一个分组网络的对端网关，对端网关直接将映射数据转换为原数据包，发给与其相连的分组网络。

所述的数据包包括传真数据包。

所述通过映射进行透传的具体实现包括：

一分组网络具有直接与其它分组网络相连的网关，当该网关收到来自分组网络内部其它网关发送的T.38传真数据包后，不对数据包进行调制，直接将T.38传真数据包的内容映射到时分复用TDM线路上；

其它分组网络中直接与所述TDM线路相连的网关收到映射后的数据后直接将其转换为T.38传真数据包，并将数据包传送给所在分组网络中的其它网关。

所述通过映射进行透传的具体实现包括：

通过提取T.38传真数据包中的T.30传真信息，并在为T.30传真信息增加指示、控制信息后将T.30传真信息映射至TDM线路实现。

所述透传的建立包括：

建立传真数据转换通道；

通道建立后，通道一端的网关向TDM线路发送要求使用透传方式进行数据传输的探测信号；

通道另一端的网关收到探测信号后返回支持响应，并将通道切换到透传方式；

所述通道一端的网关收到响应后也将通道切换到透传方式。

所述透传的建立包括：

各个分组网中均设置有网关控制器，网关控制器分别检测各自网络中直接与其它分组网相连的网关的连接方式；

当发现一个分组网络中的网关通过TDM线路与其它分组网相连时，TDM线路两端的网关通过各自的网关控制器进行协商，决定是否采用透传方式进行互通；

当双方通过协商确定采用透传方式后，网关控制器分别通知各自的网关采用透传方式建立传真通道。

所述经转换得到的数据包中包含IP传真协议IFP主包，需传输的数据包信息存储在IFP主包中，对端网关收到IFP主包后重新生成发送端的数据包。

在IFP主包前增加序列号信息，通过序列号跳变判断是否丢包；和/或，在IFP主包后增加校验字节，并通过校验字节发现并纠正错误数据，在不能纠正错误时，丢掉发生错误的IFP包的数据。

一种IP分组网络间的数据传输系统，包括：

数据转换装置，在一个分组网络中，按照预先指定的协议对数据进行协议转换，转换为适合IP承载网的数据；

数据透传装置，用于将转换后的数据通过透传方式发送至TDM线路或从TDM线路中通过透传方式接收数据。

所述数据转换装置包括：

发送数据协议转换模块，按照预先指定的协议将待发送数据转换为适合IP承载网传输的数据，并将数据打包；

接收数据协议转换模块，按照预先指定的协议将接收到的适合IP承载网传输的数据包转换为发送端发送的原始数据。

所述数据透传装置包括：

数据透传发送模块，接收来自发送数据协议转换模块的数据包，并将数据包透传发送至TDM线路；

数据透传接收模块，接收来TDM线路透传过来的数据包，并将该数据包发送至数据转换装置。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，在由TDM连接的多个分组网络中，本发明在各个分组网络间直接映射透传数据包，无需对数据进行反复的调制和解调，有效地节省了网关的处理能力，降低了在数据传输过程中出错的概率，减少由反复进行调制、解调而引入的时延，提高传真的成功率和可靠性。

附图说明

图1所示为本发明实施例一在两个分组网络间数据传输示意图；

图2所示为本发明实施例二在两个分组网络间传真数据传输示意图；

图3所示为本发明实施例三在多个分组网络间传真数据传输示意图；

图4所示为本发明实施例四的系统示意图。

具体实施方式

本发明的核心是在一个分组网络中按照预先指定协议将数据信息进行协议转换，并将转换后的数据打包，直接将数据包通过映射透传至另一个分组网络中；另一分组网络接收到数据包后按照协议规定将数据包进行数据还原，得到原发送数据。

具体一点讲，本发明通过透传方式将数据从一个分组网络传输至另一个分组网络。

如图1所示，本发明的数据透传过程为：

信源端将信源数据进行调制，并将调制后的数据发送至一个分组网络的网关1中；

网关1对所接收到的数据进行解调，并对解调后的数据进行协议转换，将数据转换为适合IP承载网传输的数据，并将转换后的数据打包发送给该分组网中与TDM线路相连的网关2；

网关2在收到来自网关1的数据包之后，不对数据包进行调制，直接将其内容映射到TDM线路上；

网关3在TDM线路上收到映射后的数据之后，直接将其转换为网关1发送的原数据包，并通过IP网发送给网关4；

网关4对接收到的数据包进行协议转换，得到信源数据后将其发给信宿。

本发明在进行数据透传之前首先需要建立透传通道，透传通道的建立可采用带内协商的方法，也可采用带外协商的方法。

通过带内协商的方法建立透传通道的具体过程包括：

在支持透传方式的网关建立传输数据转换通道后，马上向TDM线路发送“要求使用透传方式”的探测信号；

当支持透传方式的网关收到探测信号后，应马上发出回应信号以表示自己支持并同意使用透传方式；

当发出探测信号的网关收到回应信号后，将数据传输通道切换到透传方式；

收到探测信号的网关发出回应信号后，也马上将数据传输通道切换到透传方式。

通过带外协商的方法建立透传通道的具体过程包括：

一个分组网络的媒体网关控制器检测该分组网络与相邻分组网络的连接方式；

当发现两个分组网络是通过TDM相连时，连接这两个分组网络的两个网关通过各自分组网络的媒体网关控制器进行协商，决定是否采用透传方式进行互通；

当双方达成一致，决定采用透传方式后，各自分组网络的媒体网关控制器分别通知各自网络中与相邻网络相连的网关采用透传方式建立透传通道。

在透传通道的建立过程中，当对端设备不支持透传方式时(包括对端设备是传真机的情况)，网关将收不到回应的信号。此时如果需传输的数据是传真数据，则采用传统的T.38方式进行传真信号的处理。

下面将结合附图对本发明作详细说明。

在如图2所示的分组网中传真数据的传输过程如下所示：

在传真机端fax1将传真信号调制，并发送至一个分组网络中与传真机相连的网关MG1；

MG1接收到调制信号后对其进行解调得到传真机发送的原信号，并将信号中的数据按照T.38协议进行转换并打包，得到适于IP承载网传输的T.38数据包；

MG1将T.38数据包经IP承载网传送至通过TDM线路与另一分组网相连的网关MG2；

MG2在收到来自MG1的数据包之后，将其内容直接映射到TDM线路上，通过TDM线路将数据包发送给另一分组网络，避免了多次对信号进行调制的过程；

另一分组网络中的网关MG3与TDM线路相连，当MG3通过TDM线路接收到T.38数据包时通过本分组网络内的IP承载网将数据包传送至MG4；

MG4对接收到的T.38数据包进行协议转换，得到传真机fax1发出的传真信号，并将该信号发送给fax2，实现传真信号在两个IP分组网络中的传输。

根据T.38协议，T.38数据包分为三种格式：

传输控制协议/传输协议数据单元包/网络协议(TCP/TPKT/IP)格式：

IP头

TCP头

TPKT头

IP传真协议(IFP)主包

传真用户数据报传输层协议(UDPTL/UDP/IP)格式：

IP头

UDP头

UDPTL头

IFP主包+冗余包

实时传输协议/用户数据报协议/网络协议(RTP/UDP/IP)格式

IP头

UDP头

RTP头

IFP主包+冗余包

在这三种格式下，传真数据都包含在IFP主包中，其它域中都是为了适合IP网特性在传输数据时增加的附加信息，所以在网关将T.38包映射到TDM线路上时，只需要将IFP主包进行映射，对端网关在收到IFP主包内容后完全可以重新生成T.38包，而没有传真数据信息的丢失。

在图2所示组网中，MG1和MG2之间的IP网上可能会出现丢包的情况，所以MG2在每完成一个T.38包的映射后，可以在IFP主包前增加序列号信息，通过序列号跳变的方式指示丢包的发生。

在图2所示组网中，MG2和MG3之间的TDM线路可能会出现误码，所以MG2在每完成一个T.38包的映射后，可以在IFP主包数据后插入校验字节，校验可以采用循环冗余麻CRC、向前纠错技术FEC等方式，MG3通过校验字节发现错误后，首先尝试恢复正确数据，如果不能恢复可以将此IFP包数据丢掉，以保证向MG4发出的数据的正确性。

由以上几点可以得到映射后数据的格式：

序列号

IFP主包

校验字节

映射后的数据在TDM线路上传递时，可以采用适合于TDM的帧同步方式，例如高级数据链路控制(HDLC)方式，以保证数据的同步。

如图3所示，在多个分组网络中，数据的传输方法与在两个网络中的传输方法相同，其区别仅在于，采用了透传方式以后，第(2k)个MG和第(2k+1)个MG之间都采用类似于图1中MG2和MG3之间的数据传递方式；欲传输的数据从一个分组网络透传至另一个分组网络后并没有到达数据的最终接收端，而是继续传输至下一个分组网络并有可能依次传输至与其相连的多个分组网络中，经过多个分组网络的传输后，最终到达数据接收端。

如图4所示的一种IP分组网络间的数据传输系统，包括：

数据转换装置，在一个分组网络中，按照预先指定的协议对数据进行协议转换；

数据透传装置，用于将数据通过透传发送至TDM线路或从TDM线路中通过透传接收数据。

所述数据转换装置包括：

发送数据协议转换模块，按照预先指定的协议将待发送数据转换为适合IP承载网传输的数据，并将数据打包；

接收数据协议转换模块，按照预先指定的协议将接收到的适合IP承载网传输的数据包转换为发送端发送的原始数据。

所述数据透传装置包括：

数据透传发送模块，接收来自发送数据协议转换模块的数据包，并将数据包透传发送至TDM线路；

数据透传接收模块，接收来TDM线路透传过来的数据包，并将该数据包发送至数据转换装置。

本发明不仅可以在不进行调制、解调的情况下直接透传传真数据，对于其他类型的数据同样适用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1、一种IP分组网络间的数据传输方法，其特征在于，包括：

分组网络边缘的网关不对收到的数据包进行调制，直接将其映射至时分复用TDM线路，透传给TDM线路中属于另一个分组网络的对端网关，对端网关直接将映射数据转换为原数据包，发给与其相连的分组网络。

2、根据权利要求1所述的一种IP分组网络间的数据传输方法，其特征在于，所述的数据包包括传真数据包。

3、根据权利要求2所述的一种IP分组网络间的数据传输方法，其特征在于，所述通过映射进行透传的具体实现包括：

一分组网络具有直接与其它分组网络相连的网关，当该网关收到来自分组网络内部其它网关发送的T.38传真数据包后，不对数据包进行调制，直接将T.38传真数据包的内容映射到时分复用TDM线路上；

其它分组网络中直接与所述TDM线路相连的网关收到映射后的数据后直接将其转换为T.38传真数据包，并将数据包传送给所在分组网络中的其它网关。

4、根据权利要求2所述的一种IP分组网络间的数据传输方法，其特征在于，所述通过映射进行透传的具体实现包括：

通过提取T.38传真数据包中的T.30传真信息，并在为T.30传真信息增加指示、控制信息后将T.30传真信息映射至TDM线路实现。

5、根据权利要求2所述的一种IP分组网络间的数据传输方法，其特征在于，所述透传的建立包括：

建立传真数据转换通道；

通道建立后，通道一端的网关向TDM线路发送要求使用透传方式进行数据传输的探测信号；

通道另一端的网关收到探测信号后返回支持响应，并将通道切换到透传方式；

所述通道一端的网关收到响应后也将通道切换到透传方式。

6、根据权利要求2所述的一种IP分组网络间的数据传输方法，其特征在于，所述透传的建立包括：

各个分组网中均设置有网关控制器，网关控制器分别检测各自网络中直接与其它分组网相连的网关的连接方式；

当发现一个分组网络中的网关通过TDM线路与其它分组网相连时，TDM线路两端的网关通过各自的网关控制器进行协商，决定是否采用透传方式进行互通；

当双方通过协商确定采用透传方式后，网关控制器分别通知各自的网关采用透传方式建立传真通道。

7、根据权利要求2所述的一种IP分组网络间的数据传输方法，其特征在于，所述经转换得到的数据包中包含IP传真协议IFP主包，需传输的数据包信息存储在IFP主包中，对端网关收到IFP主包后重新生成发送端的数据包。

8、根据权利要求7所述的一种IP分组网络间的数据传输方法，其特征在于，在IFP主包前增加序列号信息，通过序列号跳变判断是否丢包；和/或，在IFP主包后增加校验字节，并通过校验字节发现并纠正错误数据，在不能纠正错误时，丢掉发生错误的IFP包的数据。

9、一种IP分组网络间的数据传输系统，其特征在于，包括：

数据转换装置，在一个分组网络中，按照预先指定的协议对数据进行协议转换，转换为适合IP承载网的数据；

数据透传装置，用于将转换后的数据通过透传方式发送至TDM线路或从TDM线路中通过透传方式接收数据。

10、根据权利要求8所述的一种IP分组网络间的数据传输系统，其特征在于，所述数据转换装置包括：

发送数据协议转换模块，按照预先指定的协议将待发送数据转换为适合IP承载网传输的数据，并将数据打包；

接收数据协议转换模块，按照预先指定的协议将接收到的适合IP承载网传输的数据包转换为发送端发送的原始数据。

11、根据权利要求8所述的一种IP分组网络间的数据传输系统，其特征在于，所述数据透传装置包括：

数据透传发送模块，接收来自发送数据协议转换模块的数据包，并将数据包透传发送至TDM线路；

数据透传接收模块，接收来TDM线路透传过来的数据包，并将该数据包发送至数据转换装置。

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