CN101258717A

CN101258717A - 媒体网关系统与实现媒体网关内部呼叫的方法

Info

Publication number: CN101258717A
Application number: CN200580051505.XA
Authority: CN
Inventors: 乔克智
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2025-11-25
Also published as: CN101258717B; WO2007059650A1

Abstract

本发明公开了一种媒体网关系统，以及实现媒体网关内部呼叫的系统及方法，该媒体网关由用户接入单元、中心TDM交换单元、语音编解码单元、分组交换单元、网络接口单元组成。软交换向媒体网关发送建立关联的命令时，把用户和RTP终结点加入到该关联之中；一个RTP终结点由DSP资源和网络接口资源两部分组成；在媒体网关上把实现语音编解码的资源和网络接口资源分开描述；媒体网关通过分析其RTP终结点中的远端媒体信息确定该呼叫属于内部呼叫后，通过RTP终结点中的媒体承载信息找到与本关联对应的另一个关联，把两个关联中的用户通过中心TDM交换单元直接连接起来，有效地降低了语音编解码资源的占用，以及软交换系统的复杂度。

Description

媒体网关系统与实现媒体网关内部呼叫的方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种媒体网关系统，以及实现媒体网关内部呼叫的方法。背景技术

MEGACO协议是 IETF的 3525协议，其采用了分离网关思想，将原来信令和媒体集中处理的网关分解为两部分：媒体网关 (Media Gateway, 简称 MG)和软交换。软交换通过 MEGACO协议控制 MG的动作：软交换向 MG发出要执行的命令， MG执行并将结果返回，软交换也要处理 MG主动上报所发生的事件请求。 MEGACO协议中的逻辑关系是通过连接模型来表示，连接模型中两个最基本的构件就是关联和终结点，关联表示了终结点之间的连接和拓扑关系。 MEGACO协议通过包（Package) 来描述不同的业务属性，包是可以根据业务的需要进行扩展。

软交换和 MG之间的主要命令包括 SERVICECHANGE (注册）， ADD (增加）， MODIFY (修改)， SUBTRACT (删除)， NOTIFY (通知)等等。

SDP (Session Description Protocol, 简称 SDP) 协议是 IETF的 2327 协议，用来描述媒体流的袼式、类型以及网络地址等信息。 MEGACO协议中用 SDP协议来描述媒体流相关的属性。

软交换 (Soft Switch)及媒体网关 (Media Gateway, 简称 MG)分别是下一代网络 (Next Generation Network, 简称 NGN)中的核心设备。软交换主要完成呼叫控制、媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，并向用户提供基本话音业务、多媒体业务、移动业务以及多样化的第三方业务；媒体网关则在软交换的控制下实现语音媒体流的建立、传送及释放。

如图 1所示是软交换和媒体网关在 NGN中的系统组网图。软交换通过 MEGACO(Media Gateway Control，简称 MEGACO)协议或 MGCP(Media Gateway Control Protocol,简称 MGCP)协议来控制网关完成呼叫过程。当 MG1上的用户 A和 MG2上的用户 B呼叫建立进入通话后，在 MG1上会建立一个 RTP端口，用于把用户 A的语音编码为 RTP(Real Transport Protocol, 实时传输协议，简称 RTP)媒体流，经分组交换网发送到 MG2;该 RTP资源同时会把从来自于 MG2上用户 B的 RTP媒体流解码还原为语音送到用户 A。 MG2实现通话的方式和 MG1相同。这样用户 A和用户 B即实现了语音的双向互通。

如图 2所示是软交换控制媒体网关建立呼叫的过程示意图：

201 ) MG1上用户 A摘机， MG1上报软交换；

202)软交换要求 MG1对用户 A放拔号音并收号；

203 ) MG1上的用户拔号，把所拔的号码上报软交换；

204) 软交换向 MG1发送命令，请求创建一个关联，并为用户 A分配一个 RTP资源，用于 RTP媒体流的处理，同时把用户 A和该 RTP加入到该关联之中；

205) 软交换向 MG2发送命令，请求创建一个关联，用户 B振铃，并为用户 B分配一个 RTP资源，用于 RTP媒体流的处理，同时把用户 B 和该 RTP加入到该关联之中；

206)软交换向 MG1发送命令，请求对用户 A放回铃音，并修改 RTP 端口的属性；

207) MG2上的用户 B摘机，进入通话；

208)软交换停止 MG1的用户 A的回铃音，并修改 RTP端口的为收发模式。

209) MG1上的用户 A挂机；

210)软交换向 MG1上的用户 A下发释放消息， MG1释放用户 A及

RTP资源，停止媒体流的处理；

211 ) MG2上的用户 B挂机； 212)软交换向 MG2上的用户 B下发释放消息， MG2释放用户 B及 R P资源，停止媒体流的处理；

虚拟网关是指把一个物理媒体网关划分为多个逻辑网关，这些逻辑网关可以受不同的软交换控制，也可以受同一个软交换控制。每个虚拟网关可以有一些专属的资源如中继电路、用户等；其它一些资源可以是所有虚拟网关间共享的，如 RTP资源、音资源等等。在软交换看来，这些网关是一个个互相之间没有联系的不同网关，每个虚拟网关都是一个独立的物理实体。

由于虚拟网关在软交换看来是一个个不同的网关，因此即使是同一个物理网关内部不同虚拟网关内部的呼叫，仍需按图 2 中所述的过程，为每个呼叫建立 RTP端口。如图 3所示，一个物理的网关 MG划分为两个虚拟网关 VMG1和 VMG2。 VMG1受软交换 1控制， VMG2受软交换 2 控制，如果用户 A和用户 B之间建立通话。则需按照图 2中所示的流程，即虚拟 VMG1把用户 A的 TDM (Time Division Multiplex, 时分复用，简称 TDM) 格式的语音经 DSP资源编码为 RTP媒体流，变换成分组格式，经分组网交换到虚拟 VMG2对应的 RTP端口上，经 DSP资源解码还原为 TDM语音让用户 B听到；同样用户 B的语音也要经同样的流程才能由用户 A听到。最后用户 A和用户 B通话后的媒体流走向如图 3所示。

由图 3可以看出，用户 A和用户 B之间的通话经过了两次的编解码转换，先把 TDM格式经过 DSP编码为 RTP流，再把该 RTP流又由另一个 DSP解码还原为 TDM格式。同一物理网关上的呼叫经过这样重复的处理，一方面极大的浪费了媒体网关上最为复杂的 DSP资源，另一个方面也占用于分组交换侧的带宽。能否有一种机制，使得用户 A和用户 B 的通话不经过 DSP转换，直接从 TDM格式到 TDM格式，这样能有效的节省 DSP资源，并节约分组侧的带宽。

传统的软交换和媒体网关所用的媒体网关控制协议 MEGACO 及 MGCP都无法描述不同虚拟网关之间的内部呼叫这样一种逻辑关系。即在软交换看来，每一个虚拟网关都一个独立的物理实体。特别当一个物理网关中几个虚拟网关受控于几个不同的软交换时，这种通过信令控制来标识不同媒体网关之间内部呼叫的方式非常困难。目前即使虚拟网关之间的内部呼叫也只有按图 2所述的标准流程通过 RTP编解码转换才能实现，即最终呼叫建立后媒体流和图 3 —样，虛拟网关之间的呼叫和不同物理网关之间的呼叫模式完全一样。发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种媒体网关，以及一种实现媒体网关内部呼叫的系统及方法，有效地降低虚拟媒体网关内部呼叫时占用的语音编解码 DSP资源；并使得虚拟媒体网关之间的呼叫和虚拟媒体网关内部的呼叫对软交换透明不可见，有效地降低软交换系统的实现复杂度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种媒体网关系统，包括至少一个虚拟媒体网关，所述虚拟媒体网关，包括：专属用户接入单元、中心 TDM 交换单元、语音编解码单元、分组交换单元、网络接口单元，其中，专属用户接入单元，用于把位于一个虚拟媒体网关上的用户的话音接入转换为 TDM格式的语音流，并送到中心 TDM交换单元；

中心 TDM交换单元，用于将位于一个虚拟媒体网关上的专属用户接入单元送来的 TDM语音再交换回另一个虚拟媒体网关上的专属用户接入单元，或者将专属用户接入单元送来的 TDM语音交换到语音编解码单元；语音编解码单元，用于在中心 TDM交换单元与分组交换单元之间，完成 TDM格式语音到 RTP格式媒体流的双向转换；

分组交换单元，用于在网络接口单元与语音编解码单元之间，完成 RTP媒体流分组包的交换；

网络接口单元，用于为每个 RTP媒体流提供媒体承载信息，包括 IP 地址及端口号，把从分组交换单元传送来的 RTP媒体流发送到外部的分组交换网上，同时接收从外部分组交换网上发送来的 RTP媒体流分组包。本发明还进而提供一种实现软交换控制的媒体网关内部呼叫的方法，软交换根据用户呼叫，命令主叫用户与被叫用户所属的虚拟媒体网关分别为对应用户创建关联，并在该关联中为对应用户创建 RTP终结点，该方法主要包括如下步骤：

媒体网关分析该 RTP终结点中是否包含有远端媒体承载信息，如果包含，则进一步分析该远端媒体承载信息的内容；

媒体网关根据该远端媒体承载信息的内容，确定该呼叫属于媒体网关内部呼叫；

媒体网关根据该 RTP终结点中的远端媒体承载信息的内容，査找到该 RTP终结点对应的远端 RTP终结点，再根据该远端 RTP终结点查找到对应的远端用户；

将该 RTP终结点的用户与该 RTP终结点对应的远端 RTP终结点的用户通过中心 TDM交换单元直接接续。

采用本发明技术方案，能够有效地对虚拟媒体网关内部的呼叫减少语音编解码 DSP资源的占用，降低媒体网关分组交换侧的带宽；并且软交换上的业务控制流程和传统的业务控制方式完全一样，有效地降低了软交换系统的实现复杂度。附图概述

图 1示出了 NGN网络中软交换和媒体网关的组网示意图；

图 2 示出了软交换控制两个虚拟网关完成呼叫建立及释放的信令过程示意图；

图 3示出了软交换控制两个虚拟网关呼叫建立后的语音流示意图；图 4示出了根据本发明实施例所述的媒体网关的逻辑组成图；图 5 示出了根据本发明实施例所述的实现虚拟媒体网关内部呼叫的语音流示意图；图 6示出了根据本发明实施例所述的从内部呼叫切换向外部呼叫的语音流示意图。本发明的最佳实施方式

图 4为根据本发明实施例所述的媒体网关系统结构示意图，媒体网关

400包括：用户接入单元 401、中心 TDM交换单元 402、语音编解码单元 403、分组交换单元 404、网络接口单元 405，其中：

用户接入单元 401，负责接入用户线，用于把用户的模拟话音接入转换为 TDM格式的语音流，并把其送到中心 TDM交换单元 402，用户接入单元也包含了对中继线 TDM格式语音流的接入；

中心 TDM交换单元 402，负责把用户单元送来的 TDM语音再交换回用户单元，同时也负责把用户单元送来的 TDM语音交换到语音编解码 (例如 VOIP DSP处理）单元 403 ;

语音编解码单元 403，负责完成 TDM语音到 RTP分组格式语音的双向转换，从中心 TDM交换单元 402送到 TDM格式语音流，经语音编解码单元 403处理完成后，就变成了基于 IP传输的 RTP媒体流送到分组交换单元，同样从分组交换单元送来的 RTP媒体流体流经语音编解码单元 ,处理完成后，就被转换成 TDM格式的语音流送到中心 TDM交换单元 402;

分组交换单元 404，完成 RTP媒体流分组包的交换，负责把不同网络接口单元送来的 RTP媒体流交换到对应的语音编解码单元 403，同时负责把从语音编解码单元 403 送来的媒体流交换到对应的网络接口单元 405上；

网络接口单元 405，负责把从分组交换单元传送来的 RTP媒体流发送到外部的分组交换网上，同时接收从外部分组网上发送来的 RTP媒体流分组包，网络接口单元提供每个 RTP媒体流对外的 IP地址及 PORT号。

在 MEGACO协议中描述的 RTP终结点，在本发明的实施例中，由在本媒体网关上的两部分组成，一部分是完成 TDM格式到 RTP格式双向编解码转换的语音编解码单元（VOIP DSP 资源），一部分是提供对 RTP媒体承载传输的网络接口单元组成。其中 VOIP DSP资源是媒体网关中核心的组成部分。一个 RTP终结点的网络接口部分和 VOIP DSP资源部分在呼叫建立时动态绑定，并可根据需要在呼叫进行的过程中媒体网关可以主动更换 VOIP DSP资源。在本系统中，由于一个 RT 终结点的对外 IP地址、端口号等媒体承载相关信息全部位于网络接口单元上，只要一个 RTP终结点对应的网络接口单元部分不发生变化，即使该 VOIP DSP 资源在呼叫进行的过程中发生改变，也不影响外部网关和本网关当前正在进行的该呼叫继续正常进行。

本发明的实施例，通过对呼叫关联中的媒体承载信息进行分析，从而实现了媒体网关内部呼叫，主要分为以下几个部分：

1)软交换向媒体网关发送建立关联的命令时，把用户和 RTP终结点加入到该关联之中；

2) —个 RTP终结点由 DSP资源和网络接口资源两部分组成；

3)在媒体网关上把实现语音编解码的 DSP资源和网络接口资源分开实现和描述；

4)媒体网关进一步分析其 RTP终结点中是否包含有远端媒体承载信息，如果包含远端媒体承载信息，则进一步分析远端媒体承载信息中的内容；

5)如果远端媒体承载信息中的信息内容，即网络地址等信息，是属于本媒体网关的，则本关联是属于媒体网关内部的呼叫；

6)媒体网关通过 RTP终结点中的媒体承载信息中的网络地址、网络端口号找到与本关联对应的另一个关联，把两个关联中的用户通过中心 TDM电路中心交换单元直接连接起来；这时即可实现两个关联中的用户直接通话； .

7)进一步地，媒体网关释放该 RTP终结点中的语音编解码资源，同时仍保留网络接口资源，并记录该 RTP终结点的近端及远端媒体承载信息以及语音编解码算法、打包时长等媒体流的信息；

8)进一步地，在呼叫进行的过程中，如果该用户要临时切向另一个非本网关的分组网上的用户进行通话。媒体网关根据软交换在修改命令中所带远端媒体信息中网络地址是非本网关的网络地址，则再为该 RTP 动态申请一个语音编解码资源，并把该语音编解码资源和 7)中的保留的网络接口单元绑定，再把该用户通过中心 TDM电路交换单元和语音编解码资源接续起来，则可该用户即可实现和非本网关的用户进行通话。

下面结合图 5，来说明如何用图 4中的系统实现虚拟媒体网关内部呼叫的方法。虚拟 VMG1上的用户要实现和 VMG2上的用户 B通话，则其实现过程为：

1、虚拟 VMG1上的用户 A摘机拔完虚拟 VMG2上的用户 B的号码以后，软交换 1首先对 VMG1上的用户 A创建关联，并在该关联中为用户 A创建 RTP1终结点， VMG1收到创建 RTP终结点的命令后，该命令中暂没有对端的远端媒体承载信息，因此 VMG1正常分配一个 VOIP DSP 编解码资源和网络接口媒体承载端口。

2、软交换 1然后把该呼叫及 RTP1的媒体承载信息通过 SIP协议带到软交换 2，软交换 2分析到该呼叫是呼叫 VMG2上的用户 B，则对 VMG2 上的用户 B发送创建关联的命令，并在该关联中为用户 B创建 RTP2终结点。软交换 2同时把 RTP1的相关媒体承载信息通过远端媒体承载信息带给 RTP2。

3、媒体网关分析 RTP2的远端媒体承载信息，发现 RTP2的远端媒体承载信息中的 IP地址是本媒体网关自身某一网络接口单元的 IP地址，则判断出这是本媒体网关内部的呼叫，可以不必经过 VOIP DSP单元的编解码处理，直接通过中心 TDM交换单元话路的交换接续。则媒体网关通过 RTP2的远端媒体承载信息，查询到与之对应的 RTP1终结点（RTP2 的远端媒体承载信息中的 IP地址、 PORT号等，和 RTP1 自身的 IP地址、 PORT号相同），并通过 RTP1可以查询到用户 A。当找到用户 A后， VMG2记录 RTP2终结点的近端及远端媒体相关信息，并释放 VOIP DSP 资源，但仍保留网络接口单元的资源。并通过中心 TDM电路交换单元，把用户 B和用户 A的 TDM时隙双向接续起来。给软交换 2的应答中仍返回 RTP2的网络接口单元的媒体承载信息。

4、软交换 2把 RTP2的网络接口单元上的媒体承载相关信息返回给软交换 1，软交换 1向 VMG1发送修改命令，把 RTP2的媒体承载信息通过远端媒体承载信息带给 RTP1。 VMG1收到该修改命令后，同样分析该远端媒体承载信息是本网关自身的一个媒体承载地址，则与步骤 3 中同样，释放 RTP1的 VOIP DSP资源，保留 RTP1的网络接口单元的媒体承载信息。并通过中心 TDM交换单元把用户 A到用户 B的时隙双向接续起来。

用户 B摘机后，则用户 A和用户 B即可进行通话。通话以后的资源占用及话路物理接续如图 5所示。如图 5所示，对于媒体网关内部的呼叫，逋过本发明的方法，软交换仍只需以标准的呼叫流程控制媒体网关完成呼叫的建立，软交换并不需要关心一个呼叫是否是虚拟媒体网关内部的呼叫，当呼叫建立的过程中，媒体网关分析到该呼叫是网关内部的呼叫时，与本呼叫相关的两个 RTP终结点的 VOIP DSP资源被及时释放，并且语音直接从 TDM到 TDM格式，不必经过编解码格式转换，提高了语音的质量。

进一步，结合图 6说明当呼叫过程中需要将当前正在进行媒体网关内部的呼叫切换到外部的实现方式。

当用户 A和用户 B在通话的过程中需临时和网关 AG上的用户 C进行通话，通话完成后再把呼叫切换回来和用户 B通话，则实现方式如图 6 所示：

5、当在用户 A和用户 B通话进行的过程中，用户 C呼叫用户 A，则软交换 1向发送 ADD命令，要求媒体网关 AG为用户 C创建 RTP终结点，并该 RTP的远端媒体承载信息中包含 RTP1媒体承载信息，媒体网关 AG为用户 C创建 RTP3终结点，并把 RTP3的媒体承载信息返回给软交换。

6、当用户 A准备把呼叫切换到和 C通话，则软交换 1会向 VMG1 发送对 RTP1的修改命令，命令的远端媒体承载信息中带有媒体网关 AG 上的用户 C对应的 RTP3的媒体承载信息。

7、 VMG1分析该 RTP1的远端媒体承载信息，发现该媒体承载信息不是本媒体网关的,则必须把语音流转换为 RTP流传送到分组网上。同时 VMG1判断当前用户 A正在进行媒体网关内部的呼叫，没有 VOIP DSP资源,则 VMG1从媒体网关上申请分配一个 VOIP DSP资源,并把申请到的该 VOIP DSP资源和 RTP1所在的网络接口单元建立绑定关系，同时把 RTP3 的媒体承载信息，作为 RTP1的远端媒体承载信息通知 RTP1所在的网络接口单元，则 RTP1的网络接口单元就可以根据 RTP3的 IP地址、 PORT 号等信息把媒体流正确的发向 RTP3, 并接收 RTP3发送来的媒体流。

这样用户 A和用户 C就可以正确进行通话了。图 6所示是用户 A和用户 C进入通话后的语音流物理连接示意图。

8、当用户 A需再次把呼叫切换回来和用户 B进行通话时，则软交换 1会再次向 VMG1发送修改命令，把 RTP1的远端媒体承载信息从 RTP3 的镍体承载信息更改为 RTP2的媒体承载信息。 VMG1再次分析 RTP2的媒体承载信息，发现是本网关内部的呼叫，则再次释放 RTP1对应的 VOIP DSP资源，并再次把用户 B和用户 A的 TDM时隙双向接续起来，并仍一直保留 RTP1对应的网络接口单元资源。

如上述流程所示，基于本发明，当呼叫是媒体网关内部的呼叫时，包括同一个物理媒体网关上的虚拟网关之间的呼叫，总是不占用 VOIP DSP 资源，呼叫不需要进行语音编解码转换。并且无论呼叫是媒体网关内部还是媒体网关外部，或者呼叫动态从内部向外部、外部向内部切换，软交换的控制流程都完全一样，有效的简化的软交换业务实现方式。

Claims

1、一种媒体网关系统，包括至少一个虚拟媒体网关，其特征在于，所述虚拟媒体网关，包括：专属用户接入单元、中心 TDM交换单元、语音编解码单元、分组交换单元、网络接口单元，其中，

专属用户接入单元，用于把位于一个虚拟媒体网关上的用户的话音接入转换为 TDM格式的语音权流，并送到中心 TDM交换单元；

书

网络接口单元，用于为每个 RTP媒体流提供媒体承载信息，包括 IP 地址及端口号，把从分组交换单元传送来的 RTP媒体流发送到^部的分组交换网上，同时接收从外部分组交换网上发送来的 RTP媒体流分组包。

2、如权利要求 1所述的系统，其特征在于，所述的专属用户接入单元包含了模拟用户的接入和 /或中继线的接入。

3、如权利要求 1所述的系统，其特征在于，所述的专属用户接入单元专属于特定的虚拟网关，中心 TDM交换单元、语音编解码单元、分组交换单元、网络接口单元可以为多个虚拟网关共享。

4、如权利要求 1所述的系统，其特征在于，所述的语音编解码单元与网络接口单元，组成 RTP终结点。

5、如权利要求 4所述的系统，其特征在于，所述的 RTP终结点的网络接口部分与语音编解码部分，在呼叫建立时动态绑定。

6、一种使用如权利要求 1所述的系统实现软交换控制的媒体网关内部呼叫的方法，软交换根据用户呼叫，命令主叫用户与被叫用户所属的虚拟媒体网关分别为对应用户创建关联，并在该关联中为对应用户创建 RTP 终结点，其特征在于，还包括如下步骤：

7、如权利要求 6所述的方法，其特征在于，所述的为对应用户创建 RTP终结点的步骤，包括：为对应用户分配语音编解码单元与网络接口单元

8、如权利要求 6所述的方法，其特征在于，进一步包括：

分别释放该 RTP终结点与该对应的远端 RTP终结点的语音编解码单元，保留网络接口单元。

9、如权利要求 7所述的方法，其特征在于，进一步包括：

当媒体网关收到软交换发送的 "修改"命令时，通过分析该 "修改" 命令中所携带的远端媒体承载信息，确定要切换到的远端用户为另一个媒体网关上的用户；

媒体网关为其专属用户的 RTP终结点动态申请一个语音编解码单元，并与保留的网络接口单元建立绑定关系；

媒体网关将其专属用户通过中心 TDM交换单元和所述申请的语音编解码单元连接起来，并通过网络接口单元与远端的另一个媒体网关上的用户实现媒体流的互通。