CN101316448B - 网关装置、光网络终端及无源光网络系统 - Google Patents

网关装置、光网络终端及无源光网络系统 Download PDF

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Abstract

本发明要解决的问题是，在宽带接入网中，在电话交换网故障时也能够继续宽带接入网内的呼叫处理。在语音网关功能中，观测从加入者电话机发送给电话交换机的呼叫目标的电话号码信息，保持呼叫源与呼叫目标的连接关系，由此在电话交换网故障时也能够通过语音网关功能继续通话。另外，在电话交换网故障时，将语音网关和所有ONT的动作模式从H.248网关方式切换为SIP软交换方式，使语音网关功能中继ONT之间的通信包，由此可以实现接入网内的新的呼叫连接。

Description

网关装置、光网络终端及无源光网络系统
技术领域
本发明涉及一种语音网关装置，在宽带接入网中，即使在电话交换网故障时也能够继续宽带接入网内的呼叫处理。
背景技术
伴随基于光纤的高质量的宽带因特网接入服务的普及，将以往的电话服务整合在因特网接入服务中的服务正在推广。在该整合服务中，不利用此前引线到住宅中的电话线路，而是通过因特网接入线路提供电话服务。在通过因特网接入网整合电话服务时，大致分类为以下两种方式。
(1)使用SIP(RFC3261：Session Initiation Protocol：会话启动协议)及H.248/Megaco(RFC3525：Gateway Control Protocol：网关控制协议)构成Softwich的方式。不使用电话交换网。(2)在因特网接入网侧具有SIP功能或H.248/Megaco等信令(signaling)功能，在电话交换网侧具有以往的电话交换用的信令功能，使用在包和TDM(Time Division Multiplexing：时分复用)之间相互转换语音数据形式的语音网关，将因特网接入网连接至已有的电话交换网的方式。在方式(1)中，由于不需要以往的电话交换机，所以具有能够低成本地实施服务的优点。但是，与使用以往的电话交换机的服务相比，具有可靠性降低的缺点。另外，有时不能提供以往的电话交换网可以提供的附加服务(三方通话、紧急电话等)。在方式(2)中，虽然具有需要维持以往的电话交换网的缺点，但是通过从因特网接入网马上连接已有的电话网，从而能够以与以往的电话相同的质量实施具有相同附加服务的电话服务。并且，在此前提供电话服务的电话公司中，还具有能够有效利用已有设备的优点。
本发明的技术领域涉及在上述方式(2)的网络中将因特网接入网和已有电话交换网相互连接的语音网关、及提供基于光纤的因特网接入线路的OLT(Optical Line Terminator：光线路终端)和ONT(Optical Network Terminal：光网络终端)。
关于上述(2)的语音网关，具有将因特网(IP网)和电话交换网连接的功能的语音网关较多，其目的如下：
(A)目的在于，利用已有电话网的接入网部分，将主干网替换为IP网并适用于降低中继线路成本的运营方式。在以(A)为目的的语音网关中，一般考虑了可靠性较低的IP网的故障对策的技术示例有日本特开2002-290551。该技术的目的在于，在IP网故障及设置在IP网内的服务器即SIP服务器或H.248/Megaco的Media GatewayController(MGC：媒体网关控制器)故障时，也能够继续呼叫处理。
专利文献1  日本特开2002-290551
但是，在(A)中，在被整合到宽带因特网接入服务中的电话服务中，在已有的电话交换网故障时，所有的电话服务变得不可能继续。对此，本发明的语音网关功能的目的如下：
(B)其目的在于，以电话线路和宽带接入线路的整合为目的，将电话网的接入网部分IP化，使主干网适用于利用以往的电话交换网的运营形式。
像本发明这样，在将已经IP化的电话接入线路连接至已有的电话交换网的语音网关功能中，实现被用作主干网的已有电话网发生故障时的继续呼叫处理的技术示例尚未发现。
本发明的语音网关功能考虑了在采用提供光接入线路的PON(Passive Optical Network：无源光网络)技术的OLT中的应用。一般连接至一个OLT的加入者电话的数量达到数千台，所以在OLT和电话交换网的连接线路发生故障时，其影响也比较大，对本发明实现的功能的要求也较大。
发明内容
一种网关装置，与电话交换网、以及连接至收容了电话机的ONT(光网络终端)的多个数据网连接，其特征在于，具有存储连接至数据网的所述电话机的电话号码信息的存储部，捕捉通过语音数据从连接至数据网的呼叫源电话机向电话交换网内的电话交换机发送的呼叫目标电话机的电话号码信息，在呼叫目标电话机与呼叫源电话机连接至相同的数据网的情况下，记录呼叫源电话机与电话交换机之间的通话信道信息，并且，捕捉从电话交换机对呼叫目标电话机的来电，记录电话交换机与呼叫目标电话机之间的通话信道信息，在电话交换网内检测到发生故障时，使用两个通话信道信息连接呼叫源电话机与呼叫目标电话机之间的通话信道，不通过电话交换网而使通话呼叫继续。
本发明的语音网关，在电话交换网侧发生故障时，也能够实施和属于连接至OLT的ONT的电话机之间的通话中的呼叫维持、以及和属于ONT的电话机之间的新的呼叫连接。
附图说明
图1是表示发生故障时的通话状态的图。
图2是表示正常时的通话状态的图。
图3是表示装置内的设定路径的图。
图4是表示在装置内使用的以太网帧的格式的图。
图5是表示系统的协议堆栈的图。
图6是VGW的结构图。
图7是表示目录信息的图。
图8是表示Active Call信息的图。
图9是表示MAC-路径信息的图。
图10是表示ARP信息的图。
图11是呼出序列图。
图12是呼入序列图。
图13是表示Active Call信息生成步骤的流程图。
图14是表示时隙设定的图。
图15是表示发生故障后的呼叫开放处理的流程图1。
图16是表示发生故障后的呼叫开放处理的流程图2。
图17是表示呼叫开放时的Active Call信息删除步骤的流程图。
图18是表示转入Standalone动作时的步骤的流程图。
图19是表示经由包接口的折返转发的图。
图20是ONT的结构图。
图21是表示ONT控制用多播路径的图。
图22是表示使用了发生故障时的SIP的呼叫设定处理的序列图。
图23是表示在第二实施例中使用的OLT的包接口与ONT之间的逻辑路径的图。
图24是表示第二实施例的发生故障时的通话状态的图。
图25是表示第二实施例的转入Standalone动作时的步骤的流程图。
图26是在电话号码传递中采用RFC2833消息的呼出序列图。
符号说明
1 OLT(Optical Line Terminator)；2 Voice Gateway(语音网关)；3a、3b ONT(Optical Network Terminal)；4电话交换网；5IP网；6a～6d电话机；15 OLT的包接口；16 OLT内包交换器；14a～14b PON接口；12分离器；22 TDM接口；23 TSI(Time Slot Interchange：时隙交换)；26信号音生成机；25 TDM-包转换功能；23 VGW的包接口；21 VGW的CPU/存储器部。
具体实施方式
在宽带网络的电话服务中，通过追加最小的附加功能，实现了在电话交换网故障时也能够在宽带接入网络内继续实施电话服务的语音网关功能。
实施例1
图1是适用本发明的宽带接入网的结构示例，表示本发明的效果——即网络故障时继续电话服务的情况。在该图中，表示在电话交换网4和OLT(Optical Line Terminator)1之间的线路42产生故障时，也能够继续电话连接服务的示例。
在宽带接入网内设置的OLT1收容着光纤11a、将光信号分支并多路复用的分离器12、和通过光纤13a～13b设置在加入者住宅中的ONT(Optical Network Terminal)3a～3d。并且，OLT1通过线路42连接电话交换网4内的电话交换机41，通过线路52连接IP网5内的路由器51。2表示将OLT和电话交换网4内的电话交换机41连接的语音网关(以下表述为VGW)。ONT3a收容加入者电话机6a～6b，ONT3b收容电话机6c～6d。61表示通话语音数据的流程，表示在线路42发生故障使得OLT1与电话交换网4之间的连接失败时，通过VGW2在电话机6a和电话机6d之间通话的示例。
图2表示在适用本发明的宽带接入网中没有发生故障的正常情况下的电话服务的实施例。图2所示的网络结构与图1相同，不同之处是图2中利用62表示的正常时的通话语音的流程与图1中利用61表示的网络故障时的通话语音数据的流程。正常时的通话语音数据在呼叫源加入者、呼叫目标加入者均采用连接了与OLT1连接的ONT的电话机时，通过电话交换机41交换。即，VGW2是具有信令和转换传输语音格式的功能的网关，不需要具有相当于电话交换机的交换或三方通话等的附加服务提供功能。
图3中的1表示具有本发明的VGW功能的OLT的结构示例，由VGW功能2、包接口15、PON接口14a～14b、具有将来自ONT的数据包多路复用的功能的包交换器16构成。VGW2通过线路42连接电话交换网，包接口15通过线路52连接IP网。各个PON接口14a～14b收容多个ONT3a～3d。在该图中，PON接口14a通过线路13a～13b、分离器12、线路11a收容ONT3a～3b。在VGW2和各个ONT之间，设定用于发送接收信令消息和通话语音数据的Point-to-Point(点对点)线路——即逻辑路径。在该图中，在VGW2和ONT3a之间设定逻辑路径71a，在VGW2和ONT3b之间设定逻辑路径71b。使用这些逻辑路径，实施VGW2与各个ONT之间的通信。
图4表示作为在包交换器16中使用的包格式的一例的、按照IEEE802.3规定的以太网帧。以太网帧由以下部分构成：6字节的目的地地址(DA)1681、6字节的发送源地址(SA)1682、表示标签信息的2字节的Tag Protocol ID(TPID)1688、4比特的转发优先值(P)1687、12比特的Tag值(Tag)1686、2字节的包类型值或包长度值(L/T)1683、46～1500字节的有效载荷1684、4字节的FrameCheck Sequence(FCS)1685。在该实施例中，把Tag值1686作为逻辑路径ID，在IVG2和各个ONT之间构成逻辑路径。
图5是ONT、包括VGW功能的OLT、电话交换机的协议堆栈结构图。(a)表示控制平面的协议堆栈，(b)表示数据平面的协议堆栈。在(a)控制平面中，ONT的线路接口具有PON层397、以太网层396、IP层395、UDP层394，在其上位具有作为信令协议的H.248和SIP(391)、RFC2833(393)。在OLT内，相互转换在PON接口通过PON层148封装的以太网帧和以太网149，包交换器通过以太网169将PON接口和VGW连接。VGW在包交换器侧与ONT相同，具有以太网层299、IP层298、UDP层297，在其上位具有作为信令协议的H.248和SIP(294)、RFC2833(295)。VGW在电话交换机侧具有DS1等的TDM层291和作为信令协议的GR303层292。另外，VGW具有相互转换包交换器侧和电话交换机侧的信令协议的Inter-Work功能293。电话交换机具有进行数据转发的TDM层419和作为信令协议的GR303层418。
在(b)数据平面中，ONT的线路接口具有PON层397、以太网层396、IP层395、UDP层394、RTP(Real Time Transport Protocol：实时传输协议)层393。在OLT内，相互转换在PON接口通过PON协议148封装的以太网帧和以太网149，包交换器通过以太网169将PON接口和VGW连接。VGW在包交换器侧与ONT相同，具有以太网299、IP298、UDP297、RTP296，在其上位具有TDM-包转换功能281，该TDM-包转换功能281具有在包交换器侧的以太网帧形式和电话交换机侧的TDM形式之间相互转换转发数据的功能。VGW在电话交换机侧具有DS1等的TDM层291。电话交换机也同样具有TDM层419。
图6表示VGW2的结构。VGW2由以下部分构成：收容与电话交换机连接的线路的TDM接口22；与包交换器连接的包接口23；进行时隙之间的连接控制的TSI(Time Slot Interchange：时隙交换)24；TDM-包转换功能25；信号音生成功能26；CPU/Memory部21。TSI24将TDM-包转换功能25和TDM接口22连接，TDM-包转换功能25连接包接口23。信号音生成功能26是生成电话呼叫控制所需要的信号音的功能，在该实施例中，在后面叙述的发生故障时维持的呼叫的释放动作时使用。TDM接口22、TSI24、信号音生成功能26、TDM-包转换功能25、包接口23分别连接CPU/Memory部21，可以由CPU/Memory部21控制。
包接口23具有ARP信息238、MAC-路径信息239。如图10所示，ARP信息238是使ONT的IP地址和相应的ONT的MAC地址和VGW功能及ONT之间的逻辑路径的ID相对应的信息。并且，如图9所示，MAC-路径信息239是使ONT的MAC地址和连接相应的VGW及ONT的逻辑路径的ID相关联的信息。VGW使用这些信息向ONT发送包。各个ONT的IP地址在ONT登记时由管理者设定，并登记在ARP信息238中。VGW和各个ONT之间的逻辑路径也在ONT登记时设定，并与相应ONT的IP地址相关联地登记在ARP信息238中。登记在ARP信息238中的各个ONT的MAC地址可以由VGW使用ARP协议(RFC826)从各个ONT获取，或者由管理者设定。通过以上步骤，完成ARP信息238。该信息中的MAC地址与逻辑路径ID的对应信息是MAC-路径信息239。
在从VGW向ONT转发IP包时，VGW使用ARP信息检测目的地ONT的MAC地址与到目的地ONT的逻辑路径ID，并转发包。并且，VGW在电话交换网故障时使用MAC-路径信息实现ONT之间的通信。关于使用MAC-路径信息的ONT之间的通信的具体情况，将在后面叙述。
在CPU/Memory部21中，利用软件安装基于GR303的TDM信令功能211、基于H.248、SIP的包信令功能212、具有将TDM信令功能211和包信令功能212连接的功能的Inter-Work功能213。VGW通过Inter-Work功能213具有加入者电话机的电话号码信息——即目录信息218、和有关通话中的呼叫的信息——即Active Call信息219，从而实现发生故障时的通话呼叫的维持、和故障发生以后的新呼叫的连接服务。
如图7所示，目录信息218是将下列信息相关联的信息，这些信息是：对收容加入者电话的每个电话线(POTS线路)附加的识别符即CRV(Call Reference Value：呼叫参考值)、POTS线路识别名称、电话号码(目录序号)、POTS线路所属的ONT的IP地址。并且，如图8所示，Active Call信息219是将呼叫源(Caller：呼叫者)加入者信息和呼叫目标(Callee：被呼叫者)加入者信息相关联的信息。呼叫源加入者信息和呼叫目标加入者信息分别包括对该加入者电话所属的电话线路附加的识别符——即CRV、POTS线路名称、在VGW和交换机之间的TDM线路中使用的时隙序号、VGW和该加入者所属的ONT之间的RTP会话信息。
图11是表示在呼出时的加入者、ONT、VGW、电话交换机之间的信令信息的交换的序列图。在此，关于ONT和VGW之间的信令协议，使用H.248和RFC2833。以下说明该图。首先，在加入者拿起电话机的听筒时，ONT检测出电话机的Off-Hook(摘机)事件。检测到Off-Hook事件的ONT，利用H.248的NOTIFY Request消息将Off-Hook事件通知VGW。VGW接收到NOTIFY Request(Off-Hook)消息时，将GR303的SETUP消息发送给交换机，将H.248NOTIFY Reply消息发送给ONT。正常受理了GR303 SETUP的交换机，将GR303 CONNECT消息发送给VGW。接收到GR303 CONNECT消息的VGW，将H.248 ADD Request消息发送给ONT，指示ONT进行通话数据发送接收的端点生成(生成RTP会话)。正常处理了H.248 ADD消息的ONT，将ADD Reply发送给VGW，建立用于和VGW发送接收语音数据的RTP会话。接收到H.248 ADD Reply消息的VGW，分配在与交换机的通信中使用的时隙，将GR303 CONNECTACK消息发送给交换机。另外，建立与ONT发送接收语音数据的RTP对话。并且，使TDM-包转换功能进行时隙与RTP会话之间的关联。ONT在建立RTP会话后，使用该RTP会话向VGW发送RFC2833的Off-Hook事件消息。接收到该RFC2833消息(Off-Hook)的VGW，以GR303规定的ABCD Robbed Bit Signaling(ABCD强取比特信令)方式将Loop Closure(环闭合)事件通知交换机。通过以上步骤，建立交换机与加入者电话之间的语音信道。
然后，电话交换机使用所建立的交换机与ONT之间的语音信道，向加入者电话机发送拨号信号音(dial tone)。识别到拨号信号音的加入者向电话机输入通话对象的电话号码。该电话号码消息使用语音信道以DTMF(Dual Tone Multi Frequency：双音多频)信号音传递给交换机。通常的VGW不参与电话号码的管理，所以把该DTMF信号音信息作为语音数据中继给交换机。本发明的VGW通过检测在中继时捕捉该DTMF信号音、以及使用图12的协议序列图说明的呼入处理时的本地呼叫(呼叫源、呼叫目标ONT均连接该OLT(VGW))的构造，生成保持加入者电话间的通话状态的Active Call信息。关于Active Call信息的生成步骤，将在后面使用图13的流程图说明。
然后，通过DTM信号音接收到通话对象的电话号码的电话交换机，经由电话交换网建立到通话对象电话机的语音信道。在通话对象加入者拿起电话机的听筒之前的期间，从电话交换网向呼叫源电话机发送Ringback(回铃音)信号音。
另外，图11表示以DTMF信号音传递电话号码信息的方式，但是也有利用RFC2833等的包消息传递电话号码信息的方式。图26表示使用RFC2833的消息传递电话号码信息的方式。在IP网络的包损耗和延时较大的环境下，作为RTP的语音信息传递的DTMF信号音有时不能在接收侧正确再现。在这种环境下使用RFC2833消息。
下面，图12是表示在对呼叫目标加入者的呼入时的电话交换机、VGW、ONT、加入者之间的信令信息的交换的序列图。以下说明该图。首先，VGW从交换机接收GR303 SETUP消息。本发明的VGW根据该消息中包含的表示呼入加入者的CRV，检索Active Call信息。如果该呼叫的呼叫源电话机是属于与收容该VGW的OLT相连接的ONT的电话机，则通过在图11和图26中说明的呼出时的处理，登记在Active Call信息中的项目(entry)中，有具有相同CRV信息的电话机。由此，本发明的VGW识别出这是呼叫源和呼叫目标电话机都属于与该VGW连接的ONT的本地呼叫。接收到SETUP消息的VGW向ONT发送H.248 ADD Request消息，要求生成发送接收通话数据的端点(建立RTP会话)。ONT接收到ADD Request时，向VGW返回ADD Reply，建立RTP会话。接收到ADD Reply的VGW也建立RTP会话，向交换机发送GR303 CONNECT消息，分配时隙。并且，在TDM-包转换功能中进行时隙和RTP会话之间的关联。通过以上步骤，建立交换机与加入者电话机之间的语音信道。
然后，电话交换机使用按照GR303规定的ABCD Robbed BitSignaling方式，将使电话机鸣响来电音的Ring请求通知给VGW。接收到该请求的VGW利用RFC2833消息，将该Ring请求通知ONT，ONT鸣响电话机的来电声音。在呼叫目标加入者拿起电话机的听筒时，ONT检测到电话机发生了Off-Hook事件，利用H.248 NOTIFYRequest消息，将Off-Hook事件通知VGW。接收到NOTIFY Request消息的VGW向ONT返回NOTIFY Reply消息。ONT还向VGW发送RFC2833的Off-Hook事件消息。接收到RFC2833(Off-Hook)消息的VGW，以ABCD Robbed Bit Signaling方式将Off-Hook事件通知交换机。
图13是表示在基于图11、图12中说明过的协议序列的呼出处理和呼入处理中，VGW生成Active Call信息的步骤的流程图。以下，按照流程图说明Active Call信息生成方式。在来自加入者的呼出时，从与交换机的语音信道即时隙的建立和与ONT的语音信道即RTP会话的建立成功的时间点开始说明。在图11中，是VGW以ABCDRobbed Bit Signaling方式将Loop Closure事件通知交换机的时间点。
已建立时隙和RTP会话(911)的VGW处于语音信道监视模式，监视从ONT发送给交换机的呼叫目标的电话号码信息——即DTMF信号音(912)。VGW检测到DTMF信号音时，根据所检测的呼叫目标电话号码检索目录信息218(913)。如果目录信息中登记有相应电话号码，则为呼叫目标的加入者也处于该VGW管理之下的本地呼叫，所以进行向Active Call信息的登记处理。首先，在Active Call信息的呼叫源(Caller)信息中登记呼叫者的信息(915)。该登记所需要的CRV信息可以通过利用来自ONT的NOTIFY Request消息中包含的POTS线路名称检索目录信息得到。并且，时隙和RTP会话信息是在步骤911建立时隙和RTP会话时得到的信息。然后，把有关呼叫目标的电话号码的项目作为呼叫目标(Callee)信息登记在Active Call信息219中(916)。另外，在该时间点，由于没有建立在呼叫目标ONT和VGW之间设定的RTP会话以及VGW和交换机之间的时隙，所以Active Call信息的通话对象信息的时隙信息和RTP会话信息为空栏。在此，呼叫处理中的呼叫是VGW属下的本地呼叫，所以向VGW进行折返通信用的呼入处理。因此，VGW根据处于本地呼叫的呼入等待状态(917)，从而检测该呼入处理。VGW从交换机接收到SETUP消息时，利用SETUP消息中包含的CRV检索ActiveCall信息，检测出本地呼叫。在检测到本地呼叫时，将分配给呼入用(919)的时隙信息和RTC会话信息登记在Active Call信息中(920)。以上完成Active Call信息。
以下，说明发生故障时基于VGW的通话中呼叫的维持方式。VGW2根据通过线路42接收的错误信号或数据异常，检测出图1所示的电话交换机41或连接电话交换机41及VGW的线路42的故障。VGW2检测到故障时，利用图6中24表示的TSI，连接本地呼叫的通话者之间的时隙，由此折返通话语音数据。各个通话者利用的时隙作为时隙信息记录在Active Call信息219中。图14表示时隙的折返连接的状态。(A)表示正常时的时隙的正常运行时的设定状态。利用24表示的TSI，表示在TDM-包转换功能25和TDM接口22之间中继时隙信道241和时隙信道242的状态。时隙信道241和242分别是全双重信道，在时隙信道241中，来自TDM-包转换功能的比特串利用2411表示，输入TDM-包转换功能的比特串利用2412表示。同样，在时隙信道242中，来自TDM-包转换功能的比特串利用2421表示，输入TDM-包转换功能的比特串利用2422表示。(B)表示在发生故障时，在利用24表示的TSI中操作时隙信道，并且将本地呼叫的呼叫源和呼叫目标的通话进行折返连接的设定状态。在该图中，连接时隙信道241和时隙信道242。如图1所示，假设在电话机6a和6d之间进行通话。并且，假设电话机6a和交换机41之间的通话语音数据转发使用时隙信道241，电话机6d和交换机41之间的通话语音数据使用时隙242。该情况时，在发生故障时，如图14(B)所示，TSI 24将时隙信道241和242连接，向比特串2422折返转发比特串2411，向比特串2412折返转发比特串2421，由此，将来自电话机6a的通话声音折返给电话机6d，而且将来自电话机6d的通话声音折返给电话机6a。通过以上处理，在发生故障时，VGW也能够维持通话中的呼叫。
另外，本地呼叫之外的呼叫正在使用的时隙，在发生故障时全部释放。
下面，使用图15和图16，叙述所维持的呼叫的释放处理。图15是表示加入者利用电话机#1结束会话并放下听筒时的协议处理的序列图。在电话机#1的听筒被放下时，ONT检测出电话机的On-Hook(挂机)事件。检测到On-Hook事件的ONT，向VGW发送H.248NOTIFY Request消息。接收到该消息的VGW若向ONT返回H.248NOTIFY Reply消息，则同时启动图16所示的对通话对象侧的电话机#2的切断协议处理。关于图16将在后面叙述。接收到上述H.248NOTIFY Reply消息的ONT，向VGW发送RFC2833的On-Hook事件消息。VGW接收到来自ONT的RFC2833(On-Hook)事件消息时，向ONT发送H.248 Subtract Request消息。接收到该消息的ONT向VGW返回H.248 Subtract Reply消息，并释放RTP会话。接收到H.248 Subtract Reply消息的VGW也释放RTP会话，向ONT发送用于将ONT的相应POTS线路初始化的H.248 Modify Request消息。接收到该消息的ONT将相应POTS线路初始化，使其处于可以连接新的呼叫的状态，向VGW返回H.248 Modify Reply消息。
下面，说明图16所示的对通话对象侧的电话机#2的切断协议处理。如前面所述，以电话机#1的On-Hook事件为契机，VGW向电话机#2所属的ONT发送RFC2833的LCFO(Line Current FeedOpen)消息。接收到该消息的ONT将相应POTS线路设为LCFO状态，将电话机#1已处于On-Hook状态的情况通知给电话机#2。另外，VGW使用图6中利用26表示的信号音生成功能，向电话机#2发送占线信号音。听到占线信号音的加入者放下电话机#2的听筒。由此，电话机#2将On-Hook事件通知ONT，ONT利用H.248NOTIFY Request消息，将On-Hook事件通知VGW。接收到该消息的VGW向ONT返回NOTIFY Reply。另外，ONT向VGW发送RFC2833的On-Hook消息。VGW接收到来自ONT的RFC2833(On-Hook)事件消息时，向ONT发送H.248 Subtract Request消息。接收到该消息的ONT向VGW返回H.248 Subtract Reply消息，释放RTP会话。接收到H.248 Subtract Reply消息的VGW也释放RTP会话，向ONT发送用于将ONT的相应POTS线路初始化的H.248 ModifyRequest消息。接收到该消息的ONT将相应POTS线路初始化，使其处于可以连接新的呼叫的状态，向VGW返回H.248 Modify Reply消息。
图17是表示上述的呼叫切断时的Active Call信息的删除步骤和资源开放步骤的流程图。根据H.248 NOTIFY Request消息检测到加入者的On-Hook事件的VGW(931)，利用该消息中包含的POTS线路名称检索Active Call信息的Callee信息(932)，如果有Callee登记(933)，则删除相应项目(934)。另外，开放在图14中利用24表示的TSI中使用的有关相应呼叫的时隙(935)，并且开放RTP会话(936)，结束处理(937)。在没有Callee登记时(933)，认为残留有与在发生故障时已被释放的本地呼叫之外的呼叫有关的RTP会话，所以开放RTP会话(936)，结束处理(937)。VGW通过以上处理，进行在发生故障时维持的通话中的呼叫的切断处理。
图18是表示电话交换网中发生故障时的VGW的故障应对处理的整体流程图。如上所述，检测到故障的VGW(941)进行本地呼叫的时隙的折返设定(942)，开放本地呼叫之外的时隙(943)。另外，为了处理新的通话，进行以下步骤。首先，将图6中利用23表示的包接口部的折返处理设为有效(944)。然后，启动图6中利用212表示的SIP服务器(945)。最后，向所有ONT广播将ONT切换为SIP动作模式的消息(946)，结束步骤(947)。以下，分别顺序说明折返处理的有效化和ONT向SIP动作模式的切换步骤。
发生故障后的新呼叫的通话通过包接口部23折返。如图19所示，假设包接口部23收容逻辑路径71a和71b。如图3所示，假设逻辑路径71a与ONT3a连接，逻辑路径71b与ONT3b连接。从属于ONT3a的加入者向属于ONT3b的加入者的通话语音包，如下所述通过包接口部23折返。
首先，包接口部23具有ONT的IP地址与MAC地址的对应信息——即ARP信息238。在发生故障后，VGW针对从ONT发送来的、请求通知其他ONT的MAC地址的ARP请求，进行代理答复。例如，在ONT3a向ONT3b发送IP包时，ONT3a为了得知ONT3b的MAC地址，发送将ONT3b的IP地址转换为MAC地址的请求——即ARP请求。MAC地址在生成在OLT内的包交换器中使用的以太网帧时需要。VGW接收到该ARP请求时，作为ONT3b的代理，应答ONT3b的MAC地址。此时的ONT的IP地址与MAC地址的对应关系中，使用ARP信息238。
然后，包接口部23使用ONT的MAC地址与路径的对应信息——即MAC-路径信息239，折返转发来自ONT的以太网帧。例如，包接口部23从ONT3a通过逻辑路径71a接收到以太网帧时，按照以太网帧的目的地地址检索MAC-路径信息，得到对应目的地MAC地址的路径ID。该路径ID是与ONT3b连接的逻辑路径的ID，通过向该逻辑路径转发以太网帧，向ONT3b转发以太网帧。
另外，来自ONT的发给SIP服务器的IP包是发给VGW的，其MAC地址是VGW固有的地址。因此，具有发给VGW的MAC地址的以太网帧由VGW接收，并传输给CPU/Memory部21。
图20是表示在本发明中使用的ONT3的结构示例的图。ONT由以下部分构成：PON接口32；包交换器33；具有对语音数据包和声音进行相互转换的功能的DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)34；通过POTS线路收容电话机6e～6f的SLIC(Serial LineInterface Circuit)36；收容加入者的LAN(Local Area Network：局域网)39的包接口35；进行协议处理的CPU/存储器部31。CPU/存储器部31具有信令功能——即H.248客户端功能312和SIP客户端功能311。另外，具有协议选择器313，其具有按照来自VGW的指示切换使用H.248和SIP中的某一方的功能。这些信令功能和协议选择功能通过软件安装。
图20表示ONT3使用的逻辑路径71、72、79。路径71是在该ONT和VGW之间的通信中使用的逻辑路径。逻辑路径72是在该ONT和图3中利用15表示的OLT的包接口之间的通信中使用的逻辑路径，在与IP网5的通信中使用。逻辑路径79是用于接收来自VGW的针对协议选择功能313的指示的逻辑路径。图21表示利用2所示的VGW向多个ONT3a～3b发送控制消息所使用的逻辑路径79，该控制消息将信令协议从正常时使用的H.248切换为发生故障时使用的SIP。逻辑路径79是针对VGW2和ONT3a～3b之间设定的多播路径，VGW2使用该路径将控制消息广播给所有ONT，由此同时控制多个ONT。在使用了该多播路径的广播中，首先，包交换器79将VGW2发送的控制信息复制给各个PON接口14a～14b。然后，各个PON接口转发的控制消息通过分离器11a被以光信号级别复制，并发布给各个ONT。
图22是表示VGW属下的电话机#1向同样属于该VGW的电话机#2打电话时的SIP协议程序、和结束通话的SIP协议程序的图。检测到电话机#1的Off-Hook事件的ONT#1将拨号信号音传递给电话机#1。听到拨号信号音的电话机#1的加入者将通话对象的电话号码输入电话机#1。ONT#1利用INVITE消息将所接收的电话号码发送给VGW。VGW的SIP服务器功能检索目录信息218，检测对应该电话号码的ONT的IP地址，将INVITE消息发送给相应的ONT#2。VGW、ONT#2接收到INVITE消息时，分别向ONT#1、VGW返回表示呼叫处理继续中的100 Trying消息。接收到INVITE消息的ONT#2使电话机#2产生来电声音(Ring)，同时向VGW发送表示正在产生来电声音的180 Ringing消息，VGW将该消息转发给ONT#1，ONT#1将Ringback信号音传递给电话机#1。电话机#2的加入者拿起听筒时，检测到电话机#2的Off-Hook事件的ONT#2向VGW发送200 OK消息和ACK消息。VGW将这些消息转发给ONT#1。在以上处理结束后，建立ONT#1与ONT#2之间的RTP会话。RTP会话是ONT#1与ONT#2之间的会话，属于该会话的RTP数据通过包接口部23以前面所述的以太网帧级别被折返转发。
下面，使用图22说明通话结束时的呼叫开放协议序列。在电话机#1的加入者放下听筒后，检测到On-Hook事件的ONT#1向VGW发送BYE3消息，VGW将该消息转发给ONT#2，ONT#2向电话机#2传递Busy信号音。在电话机#2的加入者放下听筒后，检测到On-Hook事件的ONT#2向VGW发送200 OK消息，VGW将该消息转发给ONT#1。
第1实施例的语音网关在电话交换网侧发生故障时，也能够实施属于与OLT连接的ONT的电话机之间的通话中的呼叫维持、以及与属于ONT的电话机之间的新的呼叫连接。
实施例2
图23表示本发明的第二实施例。第二实施例的特征在于，不在VGW1内、而是通过IP网5内的SIP服务器59实现SIP服务器功能。图24中的69表示属于ONT3a的电话机6a与属于ONT3b的电话机6d之间的通话语音数据的流程。在此，通话声音在IP网5内被折返。因此，如图23所示，设定在OLT的包接口15与各个ONT3a～3b之间转发通话语音数据的逻辑路径。在该图中，表示了在包接口15与ONT3a之间设定逻辑路径72a、在包接口15与ONT3b之间设定逻辑路径72b的示例。为了使用该逻辑路径从包接口向ONT转发包，对OLT的包接口15设定MAC-路径信息159。MAC-路径信息如图9所示，具有与第一实施例中VGW所具有的MAC-路径信息239相同的信息。ONT的MAC地址与逻辑路径ID的对应，通过设定路径时的初始设定进行。
图25是表示发生故障时的VGW转入故障应对模式的处理的流程图。检测到电话交换网故障的VGW(951)，进行本地呼叫的时隙的折返设定(952)，开放除本地呼叫之外的时隙(953)。另外，为了处理新的通话，进行以下步骤。首先，设定图23所示的包接口15与各个ONT之间的逻辑路径72a～72b(954)。然后，启动故障时使用的SIP服务器59(955)。最后，使用图21所示的多播逻辑路径向所有ONT广播将ONT切换为SIP启动模式的消息，并启动SIP客户端(957)，将SIP服务器59的地址通知使用的所有ONT(958)，结束处理(959)。另外，在SIP服务器59由于其他VoIP(Voice OverIP：IP网上的语音)服务使用而已经动作时，在故障时也可以不启动新的服务器，而使用已经启动的SIP服务器。
第二实施例的Voice网关在电话交换网侧发生故障时，也能够实施和属于与OLT相连接的ONT的电话机之间的新的呼叫连接。

Claims (9)

1.一种无源光网络系统，包括：收容了电话机的多个光网络终端、和具有网关功能并与电话交换网连接的光线路终端，其特征在于，
所述光线路终端，
具有存储连接至所述光网络终端的所述电话机的电话号码信息的存储部，
捕捉通过语音数据从连接至所述光网络终端的呼叫源电话机向所述电话交换网内的电话交换机发送的呼叫目标电话机的电话号码信息，在所述呼叫目标电话机与所述呼叫源电话机连接至相同的所述光网络终端的情况下，记录所述呼叫源电话机与所述电话交换机之间的通话信道信息，
捕捉从所述电话交换机对所述呼叫目标电话机的来电，记录所述电话交换机与所述呼叫目标电话机之间的通话信道信息，
在所述电话交换网内检测到发生故障时，使用上述两个通话信道信息连接所述呼叫源电话机与所述呼叫目标电话机之间的通话信道，不通过所述电话交换网而使所述呼叫源电话机与所述呼叫目标电话机之间的通话呼叫继续，
所述光网络终端和所述网关功能，
具有：存储用于使从所述光网络终端通过网关装置连接至所述电话交换网的处理程序、作为电话服务用信令协议的存储部；以及存储用于使从所述光网络终端不通过所述电话交换网而实施与连接至所述网关装置的其他光网络终端之间的电话服务的处理程序、作为电话服务用信令协议的存储部，
在所述电话交换网内发生了故障的情况下，根据来自所述网关装置的控制消息，将所使用的所述处理程序从用于从所述光网络终端通过所述网关装置连接至所述电话交换网的处理程序，变更为用于从所述光网络终端不通过所述电话交换网而实施所述光网络终端之间的电话服务的处理程序。
2.根据权利要求1所述的无源光网络系统，其特征在于，
在检测到所述电话交换网的故障的情况下，所述网关功能向收容所述电话机的光网络终端多播发送指示变更所使用的处理程序的控制消息。
3.一种无源光网络系统，包括：收容了电话机的光网络终端、和具有网关功能并与IP网及电话交换网连接的光线路终端，其特征在于，
所述光线路终端具有与所述IP网通信的IP通信用接口，
所述光网络终端具有用于通过所述网关功能连接至所述电话交换网的处理程序、和用于与所述IP网内具备的执行用于实施电话服务的协议的服务器连接的处理程序，作为电话服务用信令协议，
该无源光网络系统具有：收容了所述电话机的光网络终端与所述网关功能之间的电话服务用的逻辑路径、和收容了所述电话机的光网络终端与所述IP通信用接口之间的逻辑路径，
在所述网关功能检测到电话交换网的故障的情况下，
向收容电话机的光网络终端发送控制消息，该控制消息包括：将所使用的逻辑路径从所述光网络终端与网关功能之间的电话服务用的逻辑路径变更为收容了所述电话机的光网络终端与光线路终端具有的IP通信用接口之间的逻辑路径的请求；以及将所使用的处理程序从用于通过所述网关功能连接至所述电话交换网的处理程序变更为用于连接至所述IP网内部的处理程序的请求。
4.一种网关装置，与电话交换网、以及连接至收容了电话机的光网络终端的多个数据网连接，其特征在于，
具有存储连接至所述数据网的所述电话机的电话号码信息的存储部，
捕捉通过语音数据从连接至所述数据网的呼叫源电话机向所述电话交换网内的电话交换机发送的呼叫目标电话机的电话号码信息，在所述呼叫目标电话机与所述呼叫源电话机连接至相同的数据网的情况下，记录所述呼叫源电话机与所述电话交换机之间的通话信道信息，并且，捕捉从所述电话交换机对所述呼叫目标电话机的来电，记录所述电话交换机与所述呼叫目标电话机之间的通话信道信息，
在所述电话交换网内检测到发生故障时，使用上述两个通话信道信息连接所述呼叫源电话机与所述呼叫目标电话机之间的通话信道，不通过所述电话交换网而使所述呼叫源电话机与所述呼叫目标电话机之间的通话呼叫继续，
该网关装置具有：存储用于连接所述数据网和所述电话交换网的处理程序、作为所述数据网侧的电话服务用信令协议的存储部；以及存储用于在所述数据网内实施电话服务的处理程序、作为所述数据网侧的电话服务用信令协议的存储部，
在所述电话交换网中检测到故障的情况下，将所使用的处理程序从用于连接所述数据网和所述电话交换网的处理程序，变更为用于在所述数据网内实施电话服务的处理程序。
5.根据权利要求4所述的网关装置，其特征在于，
在检测到所述电话交换网的故障的情况下，向收容所述电话机的光网络终端多播发送指示变更所使用的处理程序的控制消息。
6.根据权利要求5所述的网关装置，其特征在于，
具有收容所述电话机的光网络终端的地址与该网关装置和该光网络终端间的逻辑路径之间的对应信息，
在接收到来自该光网络终端的包时，使用所述逻辑路径的对应信息，检测与所述接收包的目的地地址相对应的逻辑路径，使用该逻辑路径发送所接收的来自该光网络终端的包。
7.根据权利要求5所述的网关装置，其特征在于，
具有：收容所述电话机的光网络终端的IP地址与MAC地址之间的对应信息；以及所述光网络终端的MAC地址与该网关装置和所述光网络终端间的逻辑路径之间的对应信息，
在从所述其他光网络终端接收到将所述其他光网络终端的IP地址转换为MAC地址的请求时，使用所述IP地址与MAC地址之间的对应信息，检测该光网络终端的MAC地址，将该MAC地址通知给发送了该请求的其他光网络终端，
在从所述其他光网络终端接收到将所述其他光网络终端的MAC地址作为目的地地址的包时，使用所述光网络终端的MAC地址与所述网关装置和所述光网络终端间的逻辑路径之间的对应信息，向所述光网络终端转发所述包。
8.根据权利要求4所述的网关装置，其特征在于，
还具有生成用于进行呼叫连接的信号音的信号音生成功能，
在所述呼叫目标电话机或所述呼叫源电话机中的任一方断电时，将在该信号音生成功能中生成的占线信号音发送给所述呼叫目标电话机或所述呼叫源电话机中的另一方，从而进行呼叫连接的释放。
9.一种光网络终端，通过网关装置连接至电话交换网，其特征在于，
具有：存储用于通过所述网关装置连接至所述电话交换网的处理程序、作为电话服务用信令协议的存储部；以及存储用于不通过所述电话交换网而实施与连接至所述网关装置的其他光网络终端之间的电话服务的处理程序、作为电话服务用信令协议的存储部，
在所述电话交换网内发生了故障的情况下，根据来自所述网关装置的控制消息，将所使用的所述处理程序从用于通过所述网关装置连接至所述电话交换网的处理程序，变更为用于不通过所述电话交换网而实施所述光网络终端之间的电话服务的处理程序。
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