CN101087310B - 一种以太网无源光网络中语音多协议上联的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种以太网无源光网络中语音多协议上联的方法和装置，其根据判断的业务类型是V5业务，建立链路到PSTN网络；或者是如果判断业务类型是基于IP的语音(VoIP)业务类型，进一步根据用户注册表判断主被叫用户是否在同一个无源光网络(PON)里，如果在同一个PON内的话，通过媒体代理实现PON内语音互通的功能，如果不在同一个PON里的话，语音流直接点对点的传送。本发明解决了EPON窄带语音上联，以及PSTN向NGN平滑过渡的问题。

Description

一种以太网无源光网络中语音多协议上联的方法和装置

技术领域

本发明属于光纤通信领域，尤其涉及一种基于千兆以太网的无源光网络(EPON)实现语音业务多协议上联的方法和装置。

背景技术

PSTN网是一个业务层与呼叫控制层紧密结合、不可分割的网络，基于电路交换的程控电话交换机虽然可以为广大用户提供优质的语音及增值服务，但它仍然存在着巨大的局限性。业务种类单一，而且当一项新的业务需要提供时，就需要对全网的交换机进行改造和升级，实现难度大，周期长，成本高。互联网的出现，改变了单一网络提供单一服务的局面，它给用户提供的是一个开放的应用环境。以开放的市场、开放的应用为特点的IP业务应运而生。

EPON作为基于以太网技术的光纤网络，它能够利用廉价的以太网设备将当前网络平滑过渡到下一宽带新时代，是一种高性价比宽带接入方案。如图1和图2所示，EPON网络是一个点到多点的光接入网络，在从信号源到信号终端的信道中没有任何有源设备，其链路层数据帧格式是基于以太网标准的。所有的传输都往返于一个位于局端(CentralOffice，CO)的光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)和若干个位于靠近终端用户的光网络单元(Optical Network Unit，ONU)之间。在下行方向，OLT把它的帧广播给所有ONU，各ONU能够根据帧目标地址和自身早已分配到的地址判断是否接收该帧，只有两个地址相符的ONU才会接收。而在上行方向，所有ONU通过时分多路访问(Time Division MultipleAccess，TDMA)来共享同一信道。OLT通过带宽分配算法给各ONU计算可分配的带宽(时隙)，而各ONU只能在分配给它的这个特定时隙内把数据上传给OLT。

在技术方面，EPON突出的优势体现在：传输距离长，传输距离最大20公里(与分路比有关)；系统可靠性高，无源光分路器(splitter)和光纤应用实现了接入网带宽质的飞跃，目前可以提供上下行对称的100Mb/s的带宽，将来可以升级到更高的带宽；服务质量有保障，OLT发挥对整个系统的主控作用，彻底改变了以太网设备各自为政的局面；EPON系统具有先进的测距、环回测试、断电告警以及端口状态监视等维护功能，克服了以太网缺乏OAM手段的缺陷，EPON系统可以对每个用户进行带宽的静态/动态分配，并保证每个用户的QoS；系统成本低，EPON在一根光纤上实现双向传输，节省了光纤资源，分路器放置在靠近用户的地方，节约了光纤资源，节约了近50％的光收发模块。EPON最大的一个优势就是可以在一根光纤上实现三网合一。它作为三网合一光纤综合接入设备，能够为用户提供数据、语音、IPTV等多种综合业务，具有高密度端口、中/大规模用户数、高可靠性及提供服务质量(QoS)保证、可管理、可灵活扩容和组网等特点。从传统的语音、数据分离业务向语音、数据和图像相结合、向多媒体视讯化方向发展。

随着承载网向分组网的演化，下一代网络NGN，应该是一个基于分组且业务综合的网络(可以兼容目前所有的电信业务)。但是，NGN的实现肯定是一个演进的过程，中间必然存在和PSTN网之间的共存阶段。EPON如何适应这两种网络的共存的环境一方面保护运营商已有的投资，另一方面又可以提供向NGN平滑的过渡，是我们在发明中要解决的问题。

在本发明发明中提出了关于如何在EPON中实现语音多协议共存的方法和设备，并且对它的实现方案进行了描述，具体的分析见本发明的其它几部分详细描述。

目前语音的实现模式主要分为基于TDM的PSTN网络和基于IP/ATM的分组网络。随着技术的不断发展，PSTN最终会退出市场，但是在相当长的时间里，这两者都会并存。基于IP/ATM的分组网络的语音实现方式中目前比较热门的就是VOIP了。VOIP现在最大的优势就是能广泛地采用INTERNET和全球IP互连的环境。提供比传统业务更多更好的服务。目前VOIP的协议大致有四种H.323、MGCP、H.248及SIP。

传统意义的PSTN电话网络和以INTERNET为代表的数据通信网络是彼此独立、互不存在业务联系的两张网。现在的市场大多还是PSTN的用户，要客户一夜之间都使用VOIP是不现实的。在使用EPON系统时，数据是接宽带，客户语音部分的需求可能还是照原来的模式要求接到PSTN系统。如何控制VOIP语音包到TDM信号的转变是本发明解决的问题之一。因此我们势必要在EPON和PSTN中搭一座桥梁，完成两种协议之间的转换以达到语音互通的目的。而在目前的EPON系统则可以根据要求为系统提供两种上联接口，一种是宽带的上联接口可以实现和Internet网络的互通，实现数据的宽带化，充分显示了FTTH的优势；第二种上联接口则要求接到PSTN网络，完成语音的透明传送，达到与PSTN互连互通的目的。

因为多种语音协议的存在以及广泛的应用，EPON中的语音业务也不可避免的多样化。不仅可能不同用户的电话是不同的协议，甚至有可能同一个用户的不同端口的电话语音协议也不同，比方说有可能一个端口是H.248协议一个端口是MGCP协议。甚至有可能一个VOIP协议另一个是PSTN的。因此如何实现EPON中多种协议的共存是本发明要解决的另一个问题。

随着VOIP技术的日趋成熟，NGN势必会逐渐取代现有的PSTN用户，但是如何实现这两种类型业务的平滑切换，不造成运营商的损失，也是本发明要解决的问题。

EPON中语音的实现方式分为传统的PSTN和VOIP，VOIP语音又分四种不同的协议-H.248、MGCP、H.323、SIP。所以EPON中如何能实现语音业务不单单是解决如何在EPON中实现语音业务，还要考虑如何在EPON中实现多种方式以及协议的语音共存。这样的EPON系统才能真正适应目前市场应用的要求。目前的EPON设备已经解决VOIP语音业务在EPON中的实现。在本发明中解决的是如何在EPON中实现语音的窄带上联和如何在EPON中实现多种语音方式以及多种协议共存的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种以太网无源光网络中语音多协议上联的方法和装置。

其特征在于：包括步骤(1)维护一张地址表，根据地址表对整个以太网无源光网络(EPON)的语音的用户进行管理；(2)所有协议类型的语音用户通过发送注册消息注册到该地址表中；(3)地址表记录用户的电话号码，用户的综合接入设备(IAD)的IP地址，以及业务类型；(4)如果判断是V5业务，则建立链路到PSTN网络；(5)如果判断业务类型是基于IP的语音(VoIP)业务类型，进一步根据用户注册表判断主被叫用户是否在同一个无源光网络(PON)里，如果在同一个PON内的话，通过媒体代理实现PON内语音互通的功能，如果不在同一个PON里的话，语音流直接点对点的传送。

本发明提供的一种以太网无源光网络中语音多协议上联的装置，其包括：维护一张地址表的装置，根据地址表对整个以太网无源光网络(EPON)的语音的用户进行管理；所有协议类型的语音用户通过发送注册消息注册到该地址表中的装置，其中地址表记录用户的电话号码，用户的综合接入设备(IAD)的IP地址，以及业务类型；如果判断出是V5业务，则建立链路到PSTN网络的装置；如果判断业务类型是基于IP的语音(VoIP)业务类型，进一步根据用户注册表判断主被叫用户是否在同一个无源光网络(PON)里的装置，如果在同一个PON内的话，实现PON内语音互通的功能的装置，如果不在同一个PON里的话，直接点对点传送语音流的装置。

本发明解决了EPON窄带语音上联，以及PSTN向NGN平滑过渡的问题。由于本发明中提出的语音多协议处理模块能同时支持对所有类型语音业务，因此本发明应用的设备可以支持所有的语音模式。地址表动态映射建立解决了语音业务类型转换的困难。上述特点既能有效保护运营商，尤其是传统电信运营商的已有投资，同时又为这些运营商保持市场竞争力，提供新兴软交换业务提供了很好的解决方案。

附图说明

图1是现有的以太网无源光网络下行方向的结构图；

图2是现有的以太网无源光网络上行方向的结构图；

图3是表示实现宽带用户的语音窄带上联的V5实现方式的示意图；

图4是表示协议处理模块的流程图；

图5是根据本发明建立通道的示意图；

图6是用户摘机触发综合接入设备(IAD)发送一摘机消息至协议处理功能模块的摘机消息的示意图；

图7是根据本发明的协议处理功能模块回应摘机消息的ALLOC消息的示意图；

图8是根据本发明拆除通道的示意图；

图9是用户挂机触发综合接入设备IAD发送一挂机消息至协议处理功能模块的挂机消息的示意图；

图10协议处理功能模块回应的确认消息DEALLOC消息的示意图；

图11是用户综合接入设备IAD启动后定时向协议处理功能模块注册的注册消息的示意图；

图12是用户与地址表动态映射的示意图；

图13是用增加了根据本发明的协议处理功能模块的AN5116设备来组网的网络结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图3是表示实现宽带用户的语音窄带上联的V5的实现方式，为了实现传统PSTN用户的窄带上联，在EPON设备上增加了一个协议处理功能模块。该功能模块控制IAD从语音IP信号到TDM信号转换，实现宽带用户的语音窄带上联。

图4是表示协议处理模块的流程图，为了同时支持多种协议类型的语音流，协议处理功能模块不仅支持语音用户的窄带上联还支持VoIP用户的PON内互通。协议处理功能模块中维护一张注册地址表，根据地址表对整个EPON的语音的用户进行管理。所有协议类型的语音用户都注册到该地址表中，地址表包括三个元素：用户的综合接入设备(IAD)的IP，电话号码，业务类型。协议处理功能模块记录用户业务类型(V5业务或者VOIP业务类型)并按照不同的业务类型做相应的处理。也就是说协议处理模块可以同时提供V5接口和媒体代理的功能。具体而言，如果判断是V5业务，协议处理模块则把语音的IP信号转换成到标准的TDM信号，并上报给PSTN交换机，并且为用户分配一个时隙并建立通道到PSTN网络。如果判断业务类型是VoIP类型，则还需要根据用户提供的信息查询业务的具体类型，以便提供相应的处理。对于VoIP用户，协议处理模块还要根据用户注册表判断主被叫用户是否在同一个PON里。如果在同一个PON内的话，协议处理功能模块中的媒体代理实现PON内语音互通的功能，若如果不在同一个PON里的话，语音流直接点队点的传送。从图4中可以看到NGN的用户是向VOIP盘申请建连而V5的用户是上报摘机事件，他们创建连接的流程不同。由此协议处理功能模块判断一个语音是V5类型或者是VOIP类型，而不是从IAD的注册信息里获取的。

语音协议处理模块同时还支持用户在不同的协议类型之间任意切换。在地址表中电话号码，IAD的IP，以及业务类型三者是相互独立的子表，可以根据用户的需求在地址表里建立三者间的动态映射。举例来说：如果电话号码是88880001的用户，以前在PSTN网络里，现在想换成VoIP用户，可以直接在地址表的业务类型子表里把该号码的协议类型做相应的更换就可以了，不需要更改用户线路。

本发明中通过制定私有协议解决语音窄带上联的问题，现在我们对主要的流程做详细的介绍：

图5是根据本发明建立通道的示意图，用户摘机将触发综合接入设备(IAD)发送一摘机消息至协议处理功能模块，协议处理功能模块回应答消息告知IAD端局的RTP端口号。IAD接收到应答消息后打开本地RTP/RTCP端口(本地端口分配规则：第一端口：4000/4001；第二端口：4010/4011)。如图6所示是用户摘机触发综合接入设备(IAD)发送一摘机消息至协议处理功能模块的摘机消息的示意图，如图7所示是根据本发明的协议处理功能模块回应摘机消息的ALLOC消息的示意图。

如图8所示是根据本发明拆除通道的示意图，用户挂机触发IAD发送一挂机消息至协议处理功能模块，并且关闭本地端口。协议处理功能模块回应确认消息。图9是用户挂机触发综合接入设备IAD发送一挂机消息至协议处理功能模块的挂机消息的示意图，图10协议处理功能模块回应的确认消息DEALLOC消息的示意图。

图11是用户综合接入设备IAD启动后定时向协议处理功能模块注册的注册消息的示意图，其中IP地址是IAD自己的IP。OLT号指的是IAD所在的物理位置，通道数指的是IAD的语音端口数，ONU号指系统对ONU的授权号。起始实体号是对于IAD的多个电话端口的标识点，往往是从0或者1开始记数。

如图12所示是用户与地址表动态映射的示意图，多种业务共存的地址表动态映射：多种业务共存的地址表动态映射：IAD的IP地址，电话号码，业务类型三者间的相互独立便于运营商对用户的配置进行管理和更改。

基于千兆以太网的无源光网络(EPON)将以太网与PON的优势相结合，实现了低成本、远距离的高速接入，目前被认为是宽带接入的新趋势。语音业务做为EPON的三大业务之一也得到长足的发展。目前的语音实现方法由以前单一的窄带语音发展成如今多种实现模式。多种语音模式在EPON中实现是本发明要解决的问题。本发明中的协议处理功能模块既能提供V5.2接口与程控交换机连接提供电话业务，也提供千兆以太网接口接入到NGN中，支持IP电话及多种增值业务。在本公司的AN5116设备中，增加了本发明所提出的协议处理功能模块功能，如图13所示的结构图就是本发明在实际中的应用。

Claims (4)

1.一种以太网无源光网络中语音多协议上联的方法，其特征在于：

维护一张地址表，根据地址表对整个以太网无源光网络EPON的语音的用户进行管理；

所有协议类型的语音用户通过发送注册消息注册到该地址表中；

地址表记录用户的电话号码、用户的综合接入设备IAD的IP地址以及业务类型，在地址表中用户的电话号码，用户的IAD的IP地址，以及业务类型三者是相互独立的子表，在地址表里建立三者间的动态映射以支持用户在不同的协议类型之间任意切换；

如果判断是V5业务，则建立链路到PSTN网络；

如果判断业务类型是基于IP的语音VoIP业务类型，进一步根据用户注册表判断主被叫用户是否在同一个无源光网络PON里，如果在同一个PON内的话，通过媒体代理实现PON内语音互通的功能，如果不在同一个PON里的话，语音流直接点对点的传送，

判断一个语音是V5类型或者是基于IP的语音VOIP类型，不是从IAD的注册信息里获取的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：建立链路到PSTN网络进一步包括把语音的IP信号转换成到标准的TDM信号并通过为用户分配的一个时隙和建立的通道传输到PSTN网络。

3.一种以太网无源光网络中语音多协议上联的装置，其特征在于：

维护一张地址表的装置，根据地址表对整个以太网无源光网络EPON的语音的用户进行管理；

所有协议类型的语音用户通过发送注册消息注册到该地址表中的装置，其中地址表记录用户的电话号码、用户的综合接入设备IAD的IP地址以及业务类型，在地址表中用户的电话号码，用户的IAD的IP地址，以及业务类型三者是相互独立的子表，在地址表里建立三者间的动态映射以支持用户在不同的协议类型之间任意切换；

如果判断出是V5业务，则建立链路到PSTN网络的装置；

如果判断业务类型是基于IP的语音VoIP业务类型，进一步根据用户注册表判断主被叫用户是否在同一个无源光网络PON里的装置，如果在同一个PON内的话，实现PON内语音互通的功能的装置，如果不在同一个PON里的话，直接点对点传送语音流的装置，

判断一个语音是V5类型或者是基于IP的语音VOIP类型，不是从IAD的注册信息里获取的。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：建立链路到PSTN网络进一步包括把语音的IP信号转换成到标准的TDM信号并通过为用户分配的一个时隙和建立的通道传输到PSTN网络。

Images