CN101860630A - 带外双音多频信号的传输方法和系统 - Google Patents

带外双音多频信号的传输方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种带外双音多频信号传输方法和系统，该方法包括：在与承载无关的呼叫控制协议(BICC)网络中，移动交换中心(MSC)通过控制信道将媒体网关(MGW)的双音多频(DTMF)能力协商信息发送给USS；所述USS对所述DTMF能力协商信息进行处理，并将DTMF能力协商结果通过控制信道发送给所述USS；能力协商成功时，所述USS与所述MGW根据所述DTMF能力协商结果建立媒体通道，并通过所述媒体通道带外传输DTMF信号。本发明带外双音多频信号传输方法和系统可以实现BICC网络中的带外传输DTMF信号。

Description

带外双音多频信号的传输方法和系统
技术领域
本发明通信领域，尤其涉及一种BICC网络中带外双音多频信号的传输方法和系统。
背景技术
双音多频(Dual Tone Multi Frequency，DTMF)信号是电话系统中电话机与交换机之间的一种用户信令，通常用于发送被叫号码。在使用双音多频信号之前，电话系统中使用一连串的断续脉冲来传送被叫号码，称为脉冲拨号。脉冲拨号需要电信局中的操作员手工完成长途接续。双音多频信号是贝尔实验室发明的，其目的是为了自动完成长途呼叫。
双音多频的拨号键盘是4×4的矩阵，每一行代表一个低频，每一列代表一个高频。每按一个键就发送一个高频和低频的正弦信号组合，比如′1′相当于697和1209赫兹(Hz)。交换机可以解码这些频率组合并确定所对应的按键。
DTMF编解码器在编码时将击键或数字信息转换成双音信号并发送，解码时在收到的DTMF信号中检测击键或数字信息的存在性。一个DTMF信号由两个频率的音频信号叠加构成。这两个音频信号的频率来自两组预分配的频率组：行频组或列频组。每一对这样的音频信号唯一表示一个数字或符号。电话机中通常有16个按键，其中有10个数字键0～9和6个功能键*、#、A、B、C、D。由于按照组合原理，一般应有8种不同的单音频信号。因此可采用的频率也有8种，故称之为多频，又因它采用分别从高低频中任意抽出1种进行组合来进行编码，所以又称之为“8中取2”的编码技术。根据CCITT(Consultative Committee for International Telegraph and Telephone，国际电报电话咨询委员会)的建议，国际上采用的多种频率为697Hz、770Hz、852Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz和1633Hz等8种。用这8种频率可形成16种不同的组合，从而代表16种不同的数字或功能键。
DTMF目前也广泛的应用在交互式控制中，诸如语言菜单、语言邮件、电话银行和各种交互语音应答(Interactive Voice Response，IVR)流程等。
在通信网络由传统的电路交换网转向IP承载的宽带网络的过程中，DTMF信号的承载也随之发生变化。和传统的电路域传输类似，在IP网络中，带内传输DTMF(In Band DTMF)，将DTMF音频数据包直接用RTP协议进行封装传输，不做任何编解码转换。除此之外，RFC2833(RFC2833是一个规范性文件)定义了另外一种带外传输DTMF(Out of Band DTMF)的方法，媒体网关检测DTMF，并使用RTP包重新编码封装，不再直接使用原来的音频数据包。RFC2833带外收号方式可以支持多位变长按键信息的收发。
除了上述两种在媒体面传输DTMF信号的方式外，宽带网络中，还可以通过信令方式直接传输DTMF信号的。标准的BICC协议就是使用APM消息直接在信令面传输DTMF信息。BICC信令面传输DTMF信号时，每次传递一个按键，在实际的应用中，如果要收发多位按键比较麻烦。
BICC(Bearer Independent Call Control protocol，与承载无关的呼叫控制协议)协议采用IPBCP协议(IP Bearer Control Protocol，IP承载控制协议)进行媒体能力的协商，标准的IPBCP协议定义了一些媒体传输所需基本能力的协商规则，但是没有提供带外按键信息传输的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种带外双音多频信号传输方法和系统，以实现BICC网络中的带外传输DTMF信号。
为解决以上技术问题，本发明提供一种带外多音双频信号传输的实现方法，该方法包括：
在与承载无关的呼叫控制协议(BICC)网络中，移动交换中心(MSC)通过控制信道将媒体网关(MGW)的双音多频(DTMF)能力协商信息发送给USS；
所述USS对所述DTMF能力协商信息进行处理，并将DTMF能力协商结果通过控制信道发送给所述USS；
能力协商成功时，所述USS与所述MGW根据所述DTMF能力协商结果建立媒体通道，并通过所述媒体通道带外传输DTMF信号。
进一步地，所述MSC通过控制信道将MGW的DTMF能力协商信息发送给USS的步骤具体包括：
所述MSC向应用服务器(AS)发送IPBCP消息，其中携带MGW的DTMF能力协商信息；
所述AS接收所述IPBCP消息，并向USS发送SIP协议消息，其中携带MGW的DTMF能力协商信息。
进一步地，通过所述媒体通道传输所述DTMF信号，具体包括：
所述MGW根据能力协商结果对收到的DTMF信号进行编码并通过建立的媒体通道发送给所述USS；
所述USS接收编码后的DTMF信号，根据能力协商结果对所述编码后的DTMF信号进行解码。
进一步地，所述USS和所述MGW建立媒体通道后，MGW对收到的DTMF信号进行编码前，该方法还包括：所述AS向所述USS发送SIP消息，指示所述USS放音；所述USS通过所述媒体通道向所述MGW发送媒体流。
为解决以上技术问题，本发明还提供了一种带外多音双频信号的传输系统，该系统基于与承载无关的呼叫控制协议(BICC)网络实现，包括：
移动交换中心(MSC)，用于对所述MGW进行控制，以及通过控制信道向媒体服务器(USS)发送媒体网关(MGW)的DTMF能力协商信息；
所述MGW，用于接收所述USS发送的DTMF能力协商结果，以及根据所述DTMF能力协商结果建立媒体通道及带外传输DTMF信号；
所述USS，用于对所述DTMF能力协商信息进行处理并返回DTMF能力协商结果，根据所述DTMF能力协商结果建立媒体通道及带外传输DTMF信。
进一步地，所述MGW包括能力协商模块、媒体通道建立模块、DTMF信号编码模块和信号收发模块，其中：所述能力协商模块，用于接收所述USS返回的能力协商结果；
所述媒体通道建立模块，能力协商成功时，用于和所述USS建立媒体通道；
所述DTMF信号编码模块，用于根据能力协商模块的DTMF能力协商结果对DTMF信号进行编码；
信号收发模块，用于通过建立的媒体通道向所述USS发送编码后的DTMF信号。
进一步地，所述USS包括能力协商模块、媒体通道建立模块、DTMF信号解码模块和信号收发模块，其中：
所述能力协商模块，用于通过所述控制信道接收DTMF能力协商信息，对所述DTMF能力协商信息进行处理生成DTMF能力协商结果；以及通过所述控制信道向所述MGW返回所述DTMF能力协商结果；
所述媒体通道建立模块，能力协商成功时，用于和所述MGW建立媒体通道；
所述DTMF信号解码模块，用于根据能力协商模块的DTMF能力协商结果对DTMF信号进行解码；
信号收发模块，用于通过建立的媒体通道接收所述MGW发送的DTMF信号，以及将解码后的DTMF信号发送给应用服务器(AS)。
进一步地，所述系统还包括AS，所述MSC利用IPBCP消息将所述DTMF能力协商信息发送给所述AS，以及用于利用IPBCP消息将所述DTMF能力协商结果发送给所述MGW；所述AS用于利用SIP消息将所述DTMF能力协商信息发送给所述USS；所述USS利用SIP消息将所述DTMF能力协商结果发送给所述AS。
进一步地，所述MGW还包括DTMF信号检测模块，用于检测是否接收到DTMF信号，检测到时通知所述DTMF信号编码模块进行编码。
本发明带外双音多频信号的传输方法和系统中，移动交换中心(MSC)通过控制信道向USS传递媒体网关(MGW)的DTMF信号的能力协商信息，USS对能力协商信息进行处理并返回能力协商结果，如协商成功则建立媒体通道；通过建立的媒体通道实现DTMF信号的带外传输，以支持多位变长按键信息的收发，并充分发挥现有USS的功能，简化应用本身对于DTMF信号解析的工作。
附图说明
图1是本发明所涉及的网元及协议结构示意图；
图2是本发明带外双音多频信号的传输方法示意图；
图3是本发明应用实例的信令流程图。
具体实施方式
本发明带外双音多频信号的传输方法和系统的主要思想是BICC宽带网络中在传输双音多频(DTMF)信号前，移动交换中心(MSC)通过控制信道向USS传递媒体网关(MGW)的DTMF信号的能力协商信息，USS对能力协商信息进行处理并返回能力协商结果，如协商成功则建立媒体通道；通过建立的媒体通道实现DTMF信号的带外传输，以支持多位变长按键信息的收发，并充分发挥现有USS的功能，简化应用(实际业务流程，比如IVR等实际应用)本身对于DTMF信号解析的工作。
如图2所示，本发明双音多频信号传输方法包括以下步骤：
步骤201：移动交换中心(MSC)通过控制信道将媒体网关(MGW)的双音多频(DTMF)能力协商信息发送给USS；
所述DTMF能力协商信息包括编码所需的协商参数。
实际网络架构中由MSC对MGW进行控制，MSC了解MGW的能力，因此由MSC发起能力协商流程。
步骤202：USS对所述DTMF能力协商信息进行处理并通过所述控制信道向MGW返回DTMF能力协商结果；
步骤203：能力协商成功时，USS与MGW根据所述DTMF能力协商结果建立媒体通道，并通过所述媒体通道带外传输DTMF信号。
如果能力协商失败，则带外DTMF信号传输的通道不会建立，亦不能通过带外实现DTMF传输。
BICC网络中，用户在手机或者其他终端上按键后，按键信息到达MSC，MSC将信号传给MGW。
MGW根据媒体能力协商结果对收到的DTMF信号进行编码，并通过建立的媒体通道发送给USS；USS接收编码后的所述DTMF信号，根据能力协商结果对编码后的DTMF信号进行解码，并将解码后的DTMF信号上报给应用服务器(AS)。
下面结合附图对本发明的所涉及的网络结构、协议及信令处理流程进行说明。
如图1所示，本发明所涉及的网元和协议包括：
MSC(Mobile Switching Center，移动交换中心)模块，在IPBCP消息中增加RFC2833能力协商的offer；
AS(Application Server，应用服务器)，将IPBCP中RFC2833能力协商的offer通过SIP消息发给USS模块；
USS模块，对SIP消息中的RFC2833能力协商offer进行处理，生成RFC2833能力协商的answer；根据IPBCP协商的媒体信息与MGW进行Nb UP协商建立媒体通道；发送媒体流给MGW；接受MGW使用RFC2833编码传送的DTMF信息并解码上报AS；
MGW(Media GateWay，媒体网关)模块，和USS进行Nb UP协商；接受USS发送的媒体流；将收到的DTMF进行2833编码并发送给USS。
本发明涉及到BICC、IPBCP、SIP、SDP等协议，具体如附图所示。
为了实现以上方法，本发明提供了一种带外多音双频信号的传输系统，该系统基于与承载无关的呼叫控制协议(BICC)网络实现，包括通过网络连接的移动交换中心(MSC)、媒体网关(MGW)及媒体服务器(USS)，其中，
所述MSC，用于对所述MGW进行控制，以及通过控制信道向所述USS发送所述MGW的DTMF能力协商信息；
所述MGW，用于接收所述USS发送的DTMF能力协商结果，以及根据所述DTMF能力协商结果建立媒体通道及带外传输DTMF信号；
所述USS，用于对所述DTMF能力协商信息进行处理并返回DTMF能力协商结果，根据所述DTMF能力协商结果建立媒体通道及带外传输DTMF信。
具体地，所述MGW包括能力协商模块、媒体通道建立模块、DTMF信号编码模块和信号收发模块，其中：所述能力协商模块，用于接收所述USS返回的能力协商结果；
所述媒体通道建立模块，能力协商成功时，用于和所述USS建立媒体通道；
所述DTMF信号编码模块，用于根据能力协商模块的DTMF能力协商结果对DTMF信号进行编码；
信号收发模块，用于通过建立的媒体通道向所述USS发送编码后的DTMF信号。
所述USS包括能力协商模块、媒体通道建立模块、DTMF信号解码模块和信号收发模块，其中：
所述能力协商模块，用于通过所述控制信道接收DTMF能力协商信息，对所述DTMF能力协商信息进行处理生成DTMF能力协商结果；以及通过所述控制信道向所述MGW返回所述DTMF能力协商结果；
所述媒体通道建立模块，能力协商成功时，用于和所述MGW建立媒体通道；
所述DTMF信号解码模块，用于根据能力协商模块的DTMF能力协商结果对DTMF信号进行解码；
信号收发模块，用于通过建立的媒体通道接收所述MGW发送的DTMF信号，以及将解码后的DTMF信号发送给应用服务器(AS)。
所述系统还包括AS，所述MSC利用IPBCP消息将所述DTMF能力协商信息发送给所述AS，以及用于利用IPBCP消息将所述DTMF能力协商结果发送给所述MGW；所述AS用于利用SIP消息将所述DTMF能力协商信息发送给所述USS；所述USS利用SIP消息将所述DTMF能力协商结果发送给所述AS。
所述MGW还包括DTMF信号检测模块，用于检测是否接收到DTMF信号，检测到时通知所述DTMF信号编码模块进行编码。
应用实例
以下以RFC2833能力协商为例介绍带外DTMF传输流程。如图3所示，为自动语音台(具体应用如10086)带外DTMF的传输的信令流程，如下：
步骤301：MSC发送IAM(初始地址消息，Initial Address Messages)消息到AS服务器，IAM消息中携带MGW的RFC2833能力协商信息(offer)；
IAM为IPBCP消息。
本发明所说的能力协商信息包括编码所需的各种参数。
RFC2833能力协商的offer使用如下内容表示：(m行增加最后的97，新增加一个a行)：
m＝audio 5000 RTP/AVP 8 4 0 18 97
a＝rtpmap：97telephone-event/8000/1
其中，audio 5000RTP表示使用rtp传输，5000端口，这点在SDP协议中有详细描述；AVP 8 4 0 18 97分别表示几种编码格式，SDP协议中有描述
rtpmap：97telephone-event/8000/1用来表示MGW具有DTMF编码能力，当然也可以用其他字串表示。
完整的请求如下：
v＝0
o＝-034309239 IN IP4 10.51.2.9
s＝-
c＝IN IP4 10.51.2.9
t＝0 0
a＝ipbcp：1 Request
m＝audio 5000 RTP/AVP  8 4 0 18 97
a＝ptime：20
a＝rtpmap：96VND.3GPP.IUFP/16000
a＝rtpmap：97telephone-event/8000/1
步骤302：AS服务器收到IAM消息后，将所述RFC2833能力协商信息(offer)通过INVITE消息(SIP协议)发送给USS；
步骤303：USS对INVITE消息中RFC2833能力协商信息(offer)进行处理，生成RFC2833能力协商结果(answer)；
步骤304：AS服务器将USS的响应通过IPBCP协议返回给MSC/MGW；
RFC2833能力协商结果(answer)消息如下(m行增加最后的101，增加两个a行)：
Offer中的m行表示MGW支持的协议类型、端口和音频编码类型。ANSWSER中的m行表示USS从offer挑选出了自己支持的编码类型和协议。
m＝audio 33942 RTP/AVP 18101
a＝rtpmap：101 telephone-event/8000
a＝fmtp：101 0-15，32，36
以上两行表示USS也支持DTMF编码，并且要求MGW对按键0-15、32、36进行编码上报。
完整的应答消息如下：
v＝0
o＝-3700024737000247 IN IP4mpc9
s＝media server session
t＝0 0
a＝ipbcp：1 Accepted
m＝audio 33942 RTP/AVP 18 101
c＝IN IP4 10.200.250.74
a＝rtpmap：96VND.3GPP.IUFP/16000
a＝sendrecv
a＝rtpmap：101 telephone-event/8000
a＝fmtp：1010-15，32，36
步骤305：USS和MGW根据IPBCP能力协商结果进行Nb UP协商并建立媒体通道；
步骤306：AS服务器发送info消息(SIP协议)指示USS放音；
步骤307：MGW根据RFC2833能力协商结果将检测到的DTMF信号以RFC2833编码方式通过Nb口传给USS；
步骤308：USS对RFC2833编码的DTMF信号进行解析，并将解析后的DTMF信号通过info消息(SIP协议)上报给AS；AS服务器根据按键信息进行相应操作。
流程结束。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims (9)

1.一种带外多音双频信号传输的实现方法，其特征在于，该方法包括：
在与承载无关的呼叫控制协议(BICC)网络中，移动交换中心(MSC)通过控制信道将媒体网关(MGW)的双音多频(DTMF)能力协商信息发送给USS；
所述USS对所述DTMF能力协商信息进行处理，并将DTMF能力协商结果通过控制信道发送给所述USS；
能力协商成功时，所述USS与所述MGW根据所述DTMF能力协商结果建立媒体通道，并通过所述媒体通道带外传输DTMF信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MSC通过控制信道将MGW的DTMF能力协商信息发送给USS的步骤具体包括：
所述MSC向应用服务器(AS)发送IPBCP消息，其中携带MGW的DTMF能力协商信息；
所述AS接收所述IPBCP消息，并向USS发送SIP协议消息，其中携带MGW的DTMF能力协商信息。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：通过所述媒体通道传输所述DTMF信号，具体包括：
所述MGW根据能力协商结果对收到的DTMF信号进行编码并通过建立的媒体通道发送给所述USS；
所述USS接收编码后的DTMF信号，根据能力协商结果对所述编码后的DTMF信号进行解码。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述USS和所述MGW建立媒体通道后，MGW对收到的DTMF信号进行编码前，该方法还包括：所述AS向所述USS发送SIP消息，指示所述USS放音；所述USS通过所述媒体通道向所述MGW发送媒体流。
5.一种带外多音双频信号的传输系统，其特征在于，该系统基于与承载无关的呼叫控制协议(BICC)网络实现，包括：
移动交换中心(MSC)，用于对所述MGW进行控制，以及通过控制信道向媒体服务器(USS)发送媒体网关(MGW)的DTMF能力协商信息；
所述MGW，用于接收所述USS发送的DTMF能力协商结果，以及根据所述DTMF能力协商结果建立媒体通道及带外传输DTMF信号；
所述USS，用于对所述DTMF能力协商信息进行处理并返回DTMF能力协商结果，根据所述DTMF能力协商结果建立媒体通道及带外传输DTMF信。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述MGW包括能力协商模块、媒体通道建立模块、DTMF信号编码模块和信号收发模块，其中：所述能力协商模块，用于接收所述USS返回的能力协商结果；
所述媒体通道建立模块，能力协商成功时，用于和所述USS建立媒体通道；
所述DTMF信号编码模块，用于根据能力协商模块的DTMF能力协商结果对DTMF信号进行编码；
信号收发模块，用于通过建立的媒体通道向所述USS发送编码后的DTMF信号。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述USS包括能力协商模块、媒体通道建立模块、DTMF信号解码模块和信号收发模块，其中：
所述能力协商模块，用于通过所述控制信道接收DTMF能力协商信息，对所述DTMF能力协商信息进行处理生成DTMF能力协商结果；以及通过所述控制信道向所述MGW返回所述DTMF能力协商结果；
所述媒体通道建立模块，能力协商成功时，用于和所述MGW建立媒体通道；
所述DTMF信号解码模块，用于根据能力协商模块的DTMF能力协商结果对DTMF信号进行解码；
信号收发模块，用于通过建立的媒体通道接收所述MGW发送的DTMF信号，以及将解码后的DTMF信号发送给应用服务器(AS)。
8.如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述系统还包括AS，所述MSC利用IPBCP消息将所述DTMF能力协商信息发送给所述AS，以及用于利用IPBCP消息将所述DTMF能力协商结果发送给所述MGW；所述AS用于利用SIP消息将所述DTMF能力协商信息发送给所述USS；所述USS利用SIP消息将所述DTMF能力协商结果发送给所述AS。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于：所述MGW还包括DTMF信号检测模块，用于检测是否接收到DTMF信号，检测到时通知所述DTMF信号编码模块进行编码。
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