CN101258717B - 媒体网关系统与实现媒体网关内部呼叫的方法 - Google Patents

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，用来描述媒体流的格式、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(MediaGateway 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RTP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3一样，虚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语音后，将属于同一物理网关内部的呼叫的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，将不属于同一物理网关内部的呼叫的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，查找到该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RTP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)一个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，通过本发明的方法，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VOIPDSP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的媒体承载信息更改为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 (9)

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、中心时分复用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，用于在接收到位于一个虚拟媒体网关上的专属用户接入单元送来的TDM语音后，将属于同一物理网关内部的呼叫的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，将不属于同一物理网关内部的呼叫的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，用于为每个实时传输协议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。

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实时传输协议RTP终结点，其特征在于，还包括如下步骤：

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，查找到该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时分复用TDM交换单元直接接续。

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。

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