CN103354589A - Voip电信交换机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种VOIP电信交换机。采用将常规呼叫处理状态适当分类为多个种类会产生简化的设计、实施方案和异类呼叫处理的操作，其中每一种类对应于SIP有限状态机(FSM)的呼叫状态中的一者。与常规端口事件处理(PEP)FSM并行运行的用于SIP归类的呼叫状态的单独FSM通过仅在SIP种类之间发生转变时在SIP型FSM与PEPFSM之间传递事件来实施VoIP本地呼叫控制器。所述SIP FSM不需要向PEP FSM通知不影响所述SIP呼叫状态的转变。出于此原因，与相同主要状态种类内的PEP FSM状态之间的转变相关联的代码均不需要任何修改。因此，可更简单地且以软件开发、支持和维护中的显著减少的成本来完成VoIP与PEP呼叫处理的整合。

Description

VOIP电信交换机
分案申请的相关信息
本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2007年8月17日、申请号为200780030541.7、发明名称为“VOIP电信交换机”的发明专利申请案。
相关申请案的交叉参考
参考2006年8月17日申请的第60/838,208号美国临时申请案，并主张其优先权，所述申请案的整个内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及对电话呼叫的处理，且更特定来说，涉及使用VoIP(因特网语音协议)技术和常规技术经由因特网对电话呼叫的处理。
背景技术
任何电话呼叫从开始到结束均历经一系列步骤。每一步骤是以呼叫的状态来识别，且在一呼叫中从一个步骤前进到下一步骤被称为转变。举例来说，订户拿起电话手持机进行呼叫，且呼叫从闲置状态变为拨号音调(“音调”)状态。当订户开始拨打或按下号码时，呼叫从音调状态变为拨打(“拨打”)状态。当交换网络定位呼叫的线路并开始向接收电话发送铃声信号时，呼叫状态从“拨打”变为“响铃”。此过程持续，直到呼叫结束且状态返回到“闲置”。状态之间的这些改变是呼叫状态的转变。
在常规呼叫处理技术中，用于处理电话呼叫的所有系统智能均驻留在例如高密度交换(HDX)的中央交换元件中，其为最初在第4,228,536号美国专利中揭示的系统的高密度版本，所述专利以引用的方式并入本文且下文中称为“′536专利”。常规呼叫处理中的端点仪器为“虚设的”，即，其不含有任何呼叫处理元件。
常规呼叫处理中的中央交换元件不限于单一的物理组件。举例来说，在使用模块化交换外围设备(MSP)架构(业界还称为计算机/电话整合或CTI)的系统中，MSP连同主机计算机一起构成中央交换元件。尽管综合服务数字网络(ISDN)电话具有一些智能，但呼叫控制仍几乎专门与中央交换元件一起使用。
VoIP转变了常规的交换架构。仅仅通过购买一些VoIP电话并将其连接到现有的以太网LAN，提供商便可构造基本的VoIP电话网络。提供商可手动或通过简单的基于网络的接口来配置电话。因此，提供商可供应私人电话系统而在网络中任何其它地方均不需要任何特定软件或硬件，使得电话可相互拨打、响铃和通话。在此架构中，电话含有使VoIP网络进行操作所需的所有智能。
随着VoIP系统尺寸按比例增加，其从促进系统管理的中央交换元件的再引入以及某些特征的提供中获得优点。但与常规电话网络中的实践相比，再引入的中央交换元件，常称为呼叫管理器或LCC(本地呼叫控制器)，主要在点对点层级与VoIP电话一起操作。
将VoIP系统与成熟的、复杂的且富含特征的利用集中的呼叫处理的系统(例如HDX平台)整合提出了独特的挑战。尝试将现有的集中的呼叫处理逻辑与分散的VoIP呼叫处理整合使得对呼叫的控制成为中央交换元件与电话本身之间的问题。
通过使用有限状态机(FSM)来实施呼叫处理，其为此项技术中众所周知的设计结构，其中呼叫总是处于有限数目的离散状态(例如，拨打、响铃、通话等)中的一者中，且系统中发生的事件可触发一动作以促使呼叫从一个状态前进到另一状态。
HDX呼叫处理FSM，也称为端口事件处理(PEP)，目前具有数百个呼叫状态和用于处理这些状态中的每一状态中发生的事件的数千个软件组件。VoIP与HDX的整合在所属领域的一般技术人员的应用下将需要系统构造者重做包括FSM(PEP)的大部分软件组件。
在呼叫处理FSM内实施新特征的常规方式是通过谨慎检查每一呼叫状态、事件和转变例行程序而开始。“转变例行程序”是当处于给定状态的端口接收到给定事件时执行的实际代码的名称。转变例行程序执行对于事件和当前状态来说是适当的某个动作，且其动作可包含向一不同状态的转变。
常规特征实施方案中的下一步骤是设计和实施用于一个或一个以上现有转变例行程序的代码，且同样可能添加新的状态和事件以及新的转变例行程序以处理新的状态和事件。FSM中的每个状态转变均表示每当为支持新特征而做出不正确的修改时，或每当错误地忽略所需的改变时增加的对可能的软件故障的暴露。因此大量的状态转变使得以常规方式的特征实施成为高度容易出错的任务，从而使其成本显著升高。避免此类繁复的软件重做将是高度有利的。
此外，适当完成的PEP/HDX整合将向提供商提供了强大的、良好建立的但较不灵活的常规呼叫处理系统与高度灵活的提供因特网的所有潜力的VoIP系统之间的清晰、平稳的路径。开放此一路径将向电话系统提供商赋予优于任一单独技术的明确优点。
发明内容
由于用于因特网语音协议(VoIP)的会话起始协议(SIP)标准仅区分主要的呼叫状态，所以其有限状态机(FSM)相对简单。相比而言，常规的呼叫处理FSM区分用于任何呼叫的多达数百个不同状态。本发明采用将常规的呼叫处理状态合适地分类为多个种类，每一种类对应于例如“闲置”、“拨打”、“响铃”和“通话”的主要呼叫状态。这些主要呼叫状态类似于但不等同于SIP FSM的呼叫状态。本发明提供与常规端口事件处理(PEP)FSM并行运行的用于SIP归类的呼叫状态的单独FSM，并通过仅在主要呼叫状态种类之间发生转变时在SIP型FSM与PEP FSM之间传递事件而实施VoIP LCC。
通过使用本发明，SIP FSM不需要向PEP FSM通知不会影响SIP呼叫状态的转变。类似地，PEP FSM不需要向SIP FSM通知不会影响PEP FSM呼叫状态的转变。主要状态之间的转变比在如由本发明分类的相同主要呼叫状态种类内的PEP FSM状态之间的转变发生地较不频繁得多。出于此原因，与相同的主要呼叫状态种类内的PEP FSM状态之间的转变相关联的代码均不需要任何修改。因此，通过使用本发明，可更简单地且以软件开发、支持和维护方面的显著减少的成本完成VoIP与PEP呼叫处理的整合。
附图说明
图1是展示多层系统和大量连接的模拟和IP电话的优选实施例的总体方框图。
图2是展示salient软件元件的单一MSU的扩展图。
图3展示将端口状态分组为单独类别。
图4为处置端口状态转变所需的本发明的逻辑的流程图。
图5为PEP有限状态机的总体视图。
图6是SIP有限状态机的总体视图。
具体实施方式
图1展示多个模块化交换单元(MSU)5。本发明在较小配置中与一个MSU且在较大配置中与多个MSU一起工作。MSU5大体上如′536专利中所揭示而工作，但在适用于本发明的状态下，所以端口能力和控制处理器(控制器)能力已得到显著改进。图1中的控制器10对应于′536专利中的MPU功能。
在图1中，模拟线路15展示为连接到时分多路复用(TDM)端口接口20。在模拟线路的情况下，TDM端口接口20对应于′536专利的线路电路。每一模拟线路连接是模拟电话电路所需要的两个导体(一般称为“扳键”和“振铃”导体)的物理连接。
同样在图1中，因特网协议(IP)电话30展示为连接35、36、37到各种控制器10。在IP电话30的情况下，在各种IP电话30与控制器10之间不存在个别物理连接。而是，存在从每一电话30以及从每一控制器10延伸到IP路由基础结构(例如，局域网(LAN)40)的单一物理连接。图1中展示的将IP电话30与控制器10连接的每一线路35、36、37指示逻辑关联。
每一IP电话30先验地具有其周期性地向其引导SIP寄存器消息的特定控制器10的IP地址。凭借此寄存器消息，控制器10能够识别、鉴定IP电话30，并与其通信，使得就SIP消息的传送而言，逻辑连接相当于物理连接。SIP协议是由因特网工程任务组(IETF)发布的且在IETF的请求注解(RFC)3261(以引用的方式并入本文中)中定义的标准。IP路由基础结构在此项技术中是众所周知的，且包括使用因特网协议进行通信所需的网络硬件和软件，包含路由器、集线器和网关以及其支持程序。在图1中，IP路由基础结构包括使用以太网协议的局域网。
本发明保留对发起于IP电话处并终止于模拟电话处或发起于模拟电话处并终止于IP电话处的呼叫的支持。经由图1中展示的媒体服务器50提供此类呼叫支持。MSU控制器10以与控制任何其它端口电路相同的方式控制媒体服务器50。
媒体服务器(还称为媒体网关)实际上看似为另一种端口接口，且直接连接到控制器单元计算机系统，恰似其它端口接口。在VoIP电话30与控制器10之间存在逻辑连接35、36、37。当出现不需要从IP到TDM的转换的呼叫时，不需要端口接口。但当出现涉及VoIP电话30和连接到端口接口20的模拟或数字电话21两者的呼叫时，则将存在从VoIP电话30穿过IP网络40到达媒体服务器或网关50中的一者的额外逻辑连接。此第二逻辑连接处置用于呼叫的实时协议(实际的语音数据)，且媒体服务器在此情况下充当端口接口。
尽管在图1中未图示，但在所展示的网络中也可出现′536专利中所揭示的其它普通类型的电路。
IP电话到特定控制器的关联或指派是任意的，且绝不限制所述系统的能力。主要目的是将IP电话尽可能均匀地分布在控制器之间，以便减少MSU损失所导致的服务中断的影响。
图2描绘控制器的salient软件元件。系统调度器12引导控制器的处理器在需要时执行SIP FSM过程(SIPFSM)14，且在需要时执行PEP FSM过程(PEPFSM)24。更改需要由特定FSM进行处理的一个或一个以上条件的事件的发生导致FSM将被调度用于执行。
SIPFSM14从因特网协议的UDP层15和TCP层16接收呼叫事件。所述事件主要代表从与IP电话已向其登记的控制器相关联的IP电话30接收到的SIP消息。SIPFSM14也经由图2中所展示的连接34从第二源(PEPFSM24)接收事件。最终，SIPFSM14从第三源(SIPFSM自身内的计时器)接收事件，从而标记时间间隔的结束或延迟。
类似地，PEPFSM24从端口驱动器层25接收事件。这些事件主要代表从与特定MSU5中的控制器10相关联的各种端口接口接收到的端口相关消息。PEPSFM24还经由图2中所展示的连接44从第二源(SIPFSM14)接收事件。以与SIPFSM相同的方式，PEPFSM从第三源(PEPFSM自身内的计时器)接收事件，从而标记时间间隔的结束或延迟。
在单一和多个MSU的系统中，PEPSFM发送并接收过程间消息(IPM)。在多个MSU的系统中，在如图2中所示的MUS间链路26上实行IPM。IPM用信号通知不同MSU中的PEPFSM的单独实例之间的事件。
由呼叫期间发生的事件确定的端口状态类别的典型实例为：闲置、通话、响铃、音调和保持。给定系统中存在的实际状态类别可能发生变化，其取决于针对其而设计系统的特定应用。此处将端口状态类别的列表呈现为典型的(在每一端口状态类别内)，可存在许多不同端口状态。
未知
离线
闲置
使用中
转变
占有
释放
音调
通话
响铃
拨打
保持
EQU_忙
响铃_返回
忙_音调
等待_ATND
MAGNETO_CRANK
图3展示一对PEPFSM状态分组，每一状态分组包括端口状态类别70、71。每一端口状态类别70、71含有一个或一个以上端口状态，端口状态类别70含有端口状态72、72a。端口状态类别71含有不同于端口状态类别70的所有端口状态72、72a的端口状态73、73a。系统的FSM一次确切地具有一个端口状态，且因此确切地具有一个端口状态类别。当FSM处于第一端口状态72中时发生的特定呼叫事件引起从第一端口状态72到第二端口状态72的转变720。当FSM处于第一端口状态72a中时发生的某些事件引起从第一端口状态72a的第一端口状态类别70到第二端口状态类别71和第二端口状态73a的转变740。
图3的第一端口状态类别70展示为“A”，其可能对应于通话状态，且图3的第二端口状态类别71展示为“B”，其可能对应于响铃状态，但可定义并使用其它端口状态类别，每一端口状态类别含有多个端口状态，使得不以任何限制含义理解图3的描述。
图4展示本发明的方法。PEPFSM展示为等待(101)待处理的事件。当事件可用时，系统调度器12(图2)促使PEPFSM在步骤“取得下一PEP事件”103处重新开始执行。在步骤105处，本发明将与当前端口相关联的变量“开始_类别”设置为当前端口的状态的端口类别状态(变量“当前_端口_状态”)。变量“开始_类别”与当前端口相关联，且位于图5的呼叫的端口记录27中。本发明的对当前端口类别状态的保留提供了对端口类别状态之间的转变(每当其发生时)的检测。
接着分派事件(107)以供转变。分派意味着本发明使用正发生的事件的类型与当前端口状态的组合以调用特定转变例行程序(109)。转变例行程序(109)中发生的处理可改变当前端口的状态(变量“当前_端口_状态”)。当转变例行程序在完成后返回时(111)，本发明将与当前端口相关联的变量“结束_类别”设置(113)为当前端口的状态的端口类别状态(变量“当前_端口_状态”)。变量“结束_类别”与当前端口相关联，且位于图5的呼叫的端口记录27中。
本发明接着将当前端口的“开始_类别”值与当前端口的“结束_类别”值进行比较(115)。如果两个值不相等，则本发明将所述事件发送(117)到SIPFSM以起始对端口状态的改变的SIPFSM处理。如果两个值相等，则本发明绕过所有SIPFSM处理并等待下一PEP事件。
SIPFSM和PEPSFM过程在设计和结构上非常类似。图5说明使用端口记录(27)来存储PEPFSM的呼叫状态，且图6展示使用会话记录(17)来存储SIPFSM的呼叫状态类别。
本发明的端口类别比较(针对所有端口状态转变在一个地方执行的单一测试)消除了每一PEPFSM转变例行程序内的类似测试的设计、实施方案、测试和操作。以此方式，为无数PEPFSM转变例行程序减轻了与SIPFSM通信的任务。
本发明的放松PEPFSM与SIPFSM的耦合进而允许两个状态机更一致地运作，且由于通过对任何端口状态类别内的PEP转变例行程序作出非SIP相关的改变而减少了在SIP协议中引入故障的可能性，而简化了软件维护。
虽然已参考优选实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将了解，在不脱离本发明的范围的情况下，可作出各种改变，且可使用等效物替代其元件以适应特定情形。因此，希望不将本发明限于揭示为预期用于实行本发明的最佳模式的特定实施例，而是本发明将包含处于所附权利要求书的范围和精神内的所有实施例。

Claims (13)

1.一种用于管理电话系统中的呼叫的设备，所述电话系统具有交换接入电话和因特网语音VoIP电话，所述设备包括：
用于将控制器的端口耦合到所述交换接入电话且耦合到VoIP电话网络的装置，所述控制器具有第一和第二有限状态机；
用于运行第一有限状态机以处理所有呼叫的装置，所述第一有限状态机具有一组类别，每一类别具有用于每一主要状态的一个以上状态；
用于运行第二有限状态机的装置，所述第二有限状态机耦合到VoIP端口且具有与所述第一有限状态机相同的类别；以及
用于将耦合到一个机器的电话的类别的改变传送到耦合到另一电话的所述有限状态机的装置。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器具有一个以上端口接口单元，每一端口接口单元由所述控制器控制且连接到常规数字或模拟订户线路，以用于控制到达或来自常规订户线路的电话呼叫。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器具有一个以上因特网协议端口以用于连接到因特网基础结构网络。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述控制器在所述因特网基础结构上登记一个以上IP电话以用于接收来自所述IP电话的周期性消息，借此通过识别并鉴定所述登记的IP电话，而经由所述因特网基础结构在连接到所述控制器或向所述控制器登记的电话与所述IP电话之间建立逻辑通信连接。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器执行用于所有电话的类别转变和用于常规电话的所有状态转变。
6.一种用于互连到模块化交换单元以用于使用因特网语音协议IP以及常规数字和模拟电话协议来提供电话服务的设备，所述设备包括：
用于将一个以上端口接口单元中的每一者连接到常规数字或模拟订户线路，以用于控制到达或来自常规订户线路的电话呼叫的装置；
用于使用一个以上IP端口以连接到因特网协议基础结构网络的装置；
用于使用第一有限状态软件程序以处理到达和来自连接到端口接口的常规订户线路的类别和状态转变且用于执行到达和来自逻辑上耦合到所述IP端口的电话的类别转变的装置，
用于使用第二有限状态软件程序以仅跟踪连接到所述IP端口的IP电话上的类别转变的装置，以及
用于在常规电话与IP电话之间调度和协调类别转变的装置。
7.一种用于处理因特网语音协议IP电话与常规交换接入电话之间的呼叫的设备，其包括：
用于将一个以上常规交换接入电话连接到模块化交换单元的装置，所述模块化交换单元具有用于控制到达和来自所述常规电话的通信的控制器；
用于将所述控制器连接到IP基础结构的装置；
用于向所述控制器登记所述IP基础结构上的一个以上IP电话的装置；
用于在所述控制器处接收来自所述IP电话的周期性消息，以通过识别并鉴定所述登记的IP电话，而经由所述IP基础结构在连接到所述控制器或向所述控制器登记的电话与所述IP电话之间建立逻辑通信连接的装置；
用于在常规电话与IP电话之间建立逻辑通信连接的装置；
用于在所述控制器中运行用以处理所有呼叫的第一有限状态机的装置，所述第一有限状态机具有用于所有电话的类别和用于常规电话的一个以上状态；
用于在所述控制器中运行用于仅跟踪IP电话的类别改变的第二有限状态机的装置；
用于在所述IP电话或所述常规电话改变类别时从一个有限状态机向另一有限状态机发送消息的装置；且
用于通过根据所有电话的类别间的转变操作所述有限状态机来处理所述IP电话和所述常规电话之间的呼叫的装置。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述控制器执行所述常规电话的状态之间的转变。
9.一种用于使用因特网语音协议以及常规数字和模拟电话协议两者来提供电话服务的设备，其包括：
用于使用第一有限状态软件程序用于处理涉及常规数字或模拟电话或因特网协议电话的电话呼叫中的呼叫类别转变并处理常规数字或模拟电话中的呼叫状态转变的装置；
用于使用第二有限状态软件程序用于仅处理与所述因特网协议电话相关联的所述因特网协议中的呼叫类别转变的装置；以及
用于使用调度软件程序用于基于每一电话呼叫中的所述呼叫状态转变而调度和协调所述第一和第二有限状态软件程序的装置。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述调度软件程序进一步包括：
用于检测所有呼叫类别转变的软件组件；
用于检测需要使用所述第一有限状态软件程序的呼叫状态转变的软件组件；
用于调用所述第一有限状态软件程序的软件组件；以及
用于调用所述第二有限状态软件程序的软件组件。
11.一种用于处理涉及因特网语音电话和常规电话的电话呼叫的设备，其包括：
用于将用于常规电话呼叫的呼叫状态转变分类为更改电话呼叫的呼叫状态类别的状态转变和不更改电话呼叫的呼叫状态类别的状态转变的装置；
用于实施第一有限状态软件程序，以用于所有呼叫的类别转变且用于实施用于常规呼叫的状态转变的装置；
用于操作所述第一有限状态软件程序以控制和处理所有呼叫，包含处理常规电话中的所有类别和状态改变以及因特网语音电话中的类别改变的装置；
用于实施第二有限状态软件程序以仅跟踪将常规订户线路与因特网语音电话进行连接的呼叫的类别改变的装置；
用于当任一电话从一个类别转变到另一类别时，在所述第一有限状态软件程序和所述第二有限状态软件程序之间交换消息的装置。
12.根据权利要求11所述的设备，其进一步包括：
用于接收呼叫事件的装置；
用于将所述呼叫的端口的当前状态存储为开始状态类别的装置；
用于使用所述第一有限状态软件程序来处理所述呼叫事件的装置；
用于将所述呼叫的端口的当前状态存储为结束状态类别的装置；
用于将所述开始状态类别与所述结束状态类别进行比较的装置；以及
用于仅在所述开始状态类别与所述结束状态类别不相同时，向所述第二有限状态软件程序递送一事件的装置。
13.一种用于处理因特网语音协议IP电话与常规交换接入电话之间的呼叫的设备，其包括：
用于将一个以上常规交换接入电话连接到模块化交换单元的装置，所述模块化交换单元具有用于控制到达和来自所述常规电话的通信的控制器；
用于将所述控制器连接到IP基础结构的装置；
用于向所述控制器登记所述IP基础结构上的一个以上IP电话的装置；
用于在所述控制器处接收来自所述IP电话的周期性消息，以通过识别并鉴定所述登记的IP电话而经由所述IP基础结构在连接到所述控制器或向所述控制器登记的电话与所述IP电话之间建立逻辑通信连接的装置；
用于在所述控制器中运行第一有限状态机以处理所有呼叫的装置，所述第一有限状态机具有用于所有呼叫的类别群组和不更改常规电话的类别的状态群组；
用于在所述控制器中运行第二有限状态机以用于仅跟踪对应于所述常规电话的类别转变的IP电话类别转变的装置；
用于在任一电话改变类别时从一个有限状态机向另一有限状态机发送消息的装置；以及
用于执行用于所述常规电话的所述类别和状态间的转变以及在常规电话逻辑上连接到IP电话时执行类别之间的转变的装置。
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