CN103416037B - 用于建立通信连接的方法 - Google Patents

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Abstract

在用于在传输数据包的通信网络中、尤其是在互联网中借助至少一个信令服务器（SA，SB）、尤其是借助SIP服务器在第一电话终端设备与第二电话终端设备（PA，PB）之间建立通信连接的方法中，第一电话终端设备向第一信令服务器通知应向第二电话终端设备进行呼叫。被通知的第一信令服务器或由该第一信令服务器通知的第二信令服务器识别出，应以确定的服务质量执行呼叫，并且在第一电话终端设备与第二电话终端设备之间建立与该服务质量对应的通信连接。

Description

用于建立通信连接的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在传输数据包的通信网络中、尤其是在互联网中借助至少一个信令服务器、尤其是借助SIP服务器在第一电话终端设备与第二电话终端设备之间建立通信连接的方法。
背景技术
这样的方法基本上已知晓，尤其是以名称“基于IP的语音（VoIP）”已知晓。
这样，DE 102008009925 A1公开了用于在利用会话发起协议（SIP）的情况下互联网电话的连接建立的方法和装置。据此，通常在SIP供应商的装置中执行的任务由为此特别构造的专用互联网连接装置的单元承担，该专用互联网连接装置被布置在本发明的范畴内属于一用户组的用户处。该专用互联网连接装置尤其是包括SIP注册器、SIP位置服务器以及SIP代理服务器或SIP重定向服务器。
DE 102006031080 A1公开了用于在具有多个根据VoIP运行的终端设备的通信系统中提供基于IP的语音（VoIP）的方法，在所述终端设备之间根据VoIP或信令来实现语音数据的传输，其中信令基于计算机支持的电信应用（CSTA）接口标准来进行。
发明内容
本发明所基于的任务在于给出一种用于在传输数据包的通信网络中在第一电话终端设备与第二电话终端设备之间建立通信连接的方法，利用该方法可以在通信网络中以不同优先级传输数据包，并且能够以这种方式为数据连接提供使用者分别所需的服务质量。
该任务通过具有权利要求1的特征的方法来解决。从属权利要求应保护本发明的有利的改进方案。
根据本发明提供了一种用于在传输数据包的通信网络中、尤其是在互联网中借助至少一个信令服务器、尤其是借助SIP服务器在第一电话终端设备与第二电话终端设备之间建立通信连接的方法，其中该方法优选地包含如下步骤并且必要时包含其他步骤：
a）第一电话终端设备通知第一信令服务器应向第二电话终端设备进行呼叫；
b）被通知的第一信令服务器或由第一信令服务器通知的第二信令服务器识别出，应以确定的服务质量执行呼叫并且在第一电话终端设备与第二电话终端设备之间建立与该服务质量对应的通信连接。
关于这一点，信令服务器可以被理解为服务器形式的交换业务，其中所使用的电话终端设备可以在服务器处注册，使得服务器知悉电话终端设备的当前的IP地址。借助电话终端设备的该IP地址，信令服务器、例如SIP服务器可以承担分组交换网络中、譬如计算机网络中的电话交换。
会话发起协议（SIP）是用于在两个或更多个电话终端设备之间建立、控制和拆除通信会话的网络协议。该协议尤其在RFC 3261中被具体规定（de.wikipedia.org/wiki/session_initiation_protocol）。
关于这一点，术语“服务质量”优选地从使用者的角度来看应被理解为通信服务的质量。形式上，服务质量是对所使用的通信服务的质量要求的集合。
这样的要求的例子是使用者的如下期望：与使用者所期望的目标连接并且在通信结束之后又可靠地分离，通信连接的快速建立，通信连接的稳定维持，尤其是在电话连接时的良好的语音可理解性，具有尽可能低的错误率的有用信息的完整传输，与其他通信用户的信息的分离并且尽可能不存在干扰，等候时间的最小化和通信的根据其持续时间和所传输的数据的量的正确结帐。
在分组交换网络中，譬如在IP网络中，服务质量通常也借助参数来涵盖，这些参数例如包括所谓的延时时间、即从终端设备到终端设备的传输的延迟，所谓的抖动、即延时时间与其平均值的偏差，和丢包率、即在传输时各个IP包丢失或（尤其是在实时服务、如电话应用的情况下中）过晚到达其目的地的概率。此外，服务质量也受吞吐量、即每时间单位传输的平均数据量影响。在实时通信应用、譬如互联网电话（基于IP的语音）中，延时、抖动和损失率决定性地影响语音可理解性。
根据本发明的一种优选的实施形式，根据本发明的方法的特征此外在于第一信令服务器或第二信令服务器向这两个电话终端设备之一通知与确定的服务质量对应的服务质量标识符、优选地服务质量简档ID、或由该服务质量标识符导出的信息、优选地对应的差分服务代码点（DSCP）。以此方式被通知的电话终端设备将该服务质量标识符或由该服务质量标识符导出的信息优选地通过使用会话描述协议（SDP）发送给相应其他的电话终端设备。由此，使其他的电话终端设备能够根据服务质量自己进行配置。
会话描述协议（SDP）在RFC 4566中被具体规定。利用会话描述协议（SDP）来描述多媒体数据流的特性（de.wikipedia.org/wiki/Session_Description_Protocol）。
会话描述协议用于管理通信会话并且例如与SIP和H.323一起在IP电话中在协商编解码器、传输协议和传输地址时被使用并被用于元数据的传输。SDP本身并不提供自身的协商机制，而仅提供数据流的描述。SDP格式的数据集可以利用不同的传输协议来传输，例如也利用如电子邮件这样的“传输协议”来传输。
差分服务代码点（DSCP）在作为DiffServ已知的方法内通常指的是转发行为（英语：Per-hop behavior（每跳行为），PHB）。其具体规定了应以何种方式处理包。DiffServ（Differentiated Services（差分服务）的缩写）是用于对IP包分类的方案（http://de.wikipedia.org/wiki/DSCP）。该分类可以被用于对IP数据包分配优先级，以便保证服务质量（英语：Quality of Service，QoS）。DiffServ首次于1998年在RFC 2474中予以描述。
在RFC 791中的IPv4的原始规范定义了在IP报头中的服务类型字节（ToS字节）。三位编码了在0到7之间的优先级，另外三位标记了小延时、高吞吐量和高可靠性的包。以后的RFC为剩余位之一赋予了“最小经济成本”的含义。
DiffServ描述一种替代的方法，以便利用ToS字节的位：原来的六位（现在称为“DS字段”）在0到63之间编码差分服务代码点（DSCP）。剩余两位被使用在针对显式拥塞通知（ECN）的RFC 3168中。
DSCP通常用于分类，但不用于分配优先级。也就是说，较高的数值不一定对应于优先处理。在此，通常意图在网络的边界处、例如在所谓的边缘路由器上例如借助端口号对包进行分类。而在网络之内的路由器仅利用DS字段来选择PHB。
在多个RFC中，限定了转发行为（PHB），该转发行为适于各种类型的网络流量和资源管理。相应的DSCP由IANA管理和分配。类别选择器PHB（RFC2474）向后兼容来自RFC 791的八个优先级值并且是基于优先级的资源分配的代表。加速转发（EF，RFC3246）描述了需要小延时的包的行为。保证转发（AF，RFC2597）描述了PHB，PHB将包划分成各具有三个优先级的四个类别。具有代码点0的标准行为被称作“尽力而为（BE）”。
根据本发明的另一种优选的实施形式（其也可以与其他实施形式组合），提供了一种方法，其中根据第一服务质量在所建立的通信连接的范围中传输至少一个第一数据包，第一服务质量不同于第二服务质量，在所建立的通信连接的范围中根据第二服务质量传输至少一个第二数据包。
借助本发明的该实施形式和其他实施形式可以在分组交换通信网中、尤其是在IP网络中提供和利用确定的、所要求的服务质量（Quality of Service QoS），使得实现互联网电话按基于IP的语音（VoIP）尽可能无干扰地工作。在此，可以传送具有比其他数据包更高的优先级的各个数据包，由此可以保证要实时传输的数据（Real-Time Media Daten（实时媒体数据））可以以尽可能小的延迟、小的抖动和低包丢失通过通信网络并且到达通信伙伴。
根据本发明的另一种优选的实施形式（该实施形式的特征也可以与其他实施形式的特征组合），规定：在所建立的通信连接的范围中根据差分服务代码点（DSCP）的第一值传输至少一个第一数据包，第一值与差分服务代码点（DSCP）的第二值不同，在所建立的通信连接的范围中根据第二值传输至少一个第二数据包。
根据本发明的另一种优选的实施形式（该实施形式的特征也可以与本发明的其他实施形式的特征组合），规定：至少一个信令服务器优选地借助根据会话描述协议（SDP）的信令向被分配给该信令服务器的电话终端设备通知服务质量标识符或表示服务质量的相应信息。
根据本发明的另一种优选的实施形式（该实施形式的特征也可以与本发明的其他实施形式的特征组合），规定：至少一个第一电话终端设备优选地借助根据会话描述协议（SDP）的信令向至少一个第二电话终端设备通知服务质量标识符或表示服务质量的相应信息。
根据本发明的另一种优选的实施形式（该实施形式的特征也可以与其他实施形式的特征组合），规定：直接用信号通知差分服务代码点（DSCP）的也被称作L3-QoS值的L3服务质量值，然而不用信号通知根据IEEE 802.ID的L2-QoS值。特别优选地，本发明的该实施形式在DSCP值被允许用在通信网络的所有子网中时被使用。在该情况下，该实施形式与电话终端设备不必处理或存储本地数据的优点相联系。
根据本发明的另一种优选的实施形式（该实施形式的特征也可以与本发明的其他实施形式的特征组合），规定：代替差分服务代码点（DSCP）的至少一个服务质量值而递交优选地数字的或字母数字的标识符，借助该标识符在电话终端设备中确定至少一个要使用的服务质量值，其中标识符被递交给该电话终端设备或被递交给了该电话终端设备。尽管在本发明的这样的实施形式中需要在终端设备中存储和处理小数据量（例如参见以下的表1），但本发明的该实施形式与如下优点相联系：根据使用者的预给定可以有规律地满足本地设置，这使该解决方案显得特别有吸引力。
简档ID、例如“5”（其例如可以代表最高优先级）可以从端到端地用信号通知。但是在经过的不同网络段（管理域、譬如“公司1”、“供应商X”、“公司2”）中使用哪些具体的L2/L3值以便达到最高优先级在这样的域之外不能看到并且因此不能预给定。于是例如，当用户A向用户B通知应根据简档ID“5”传输消息或单个包时，简单地在每个网络段中利用L2/L3值来工作，这些L2/L3值根据本地预给定被存放在相应域的简档表（上面所提及的“小数据量”）中简档“5”下。
优选地，信令协议、特别优选地会话发起协议（SIP）和会话描述协议（SDP）为此被扩展为使得可以明确地激活服务质量简档和/或为通信伙伴（还越过管理边界）建议或要求确定的L2/L3服务质量值。该操作方法也可以转用于其他协议、譬如H. 323协议。关于这一点，当为了简单起见简短地仅谈及基于IP的语音（VoIP）时，媒体类型、如视频（VVoIP）或其他将来的媒体类型应被包括在内。
服务质量简档优选地由L2服务质量值（IEEE802.1D）和L3服务质量值（DSCP）构成。简档中的多个、例如5个可以在终端设备中优选地被存放在表中并且随后通过在SIP消息或SDP消息中传送的服务质量简档ID来选择。这样的表例如可以如下显现：
ID L2/IEEE802.1D L3/DSCP
0 0 0
1 4 34
2 5 40
… … …
表1：用于将简档存放在终端设备中的示例表
在SIP信令的过程中，可以由SIP服务器通过传送简档ID（例如“2”）向终端设备通知要使用的简档。
终端设备直接在其以太网接口处使用相关的L2值（在此“5”），以便L2-SIP服务器能够按优先级正确地处理包（MAC帧）。
与此相反，该终端设备将相关的L3值（在此“40”）使用在L3上的RTP-IP包中，以便路由器能够按优先级正确地处理包（IP）并且必要时将该值经由SDP用信号通知其通信伙伴（在已经描述的直接值递交的情况下）。
该操作方法与直接用信号通知L2/L3值相比具有如下优点：传送逻辑值，该逻辑值首先在终端设备中或在域边界的情况下还在SBC（参见图3）中根据那里（在相应的子网中）适用的规则（“策略”）被转换成服务质量值。L2值仅具有本地含义。在不同的子网中，因此可以要求不同的值（包括 “没有L2服务质量值”）。出于该原因，上面所示的表也应能够通过管理员来修改，虽然标准化的简档被提供用于常规运行并且作为管理模板。
根据本发明的另一种优选的实施形式（该实施形式的特征也可以与本发明的其他实施形式的特征组合），规定：至少一个信令服务器基于所拨的呼叫号码或基于特别的信令识别出应以特别的优先级实施呼叫，于是该信令服务器向发起该呼叫的电话终端设备通知相应的服务质量简档标识符或相应的信息。
根据本发明的另一种优选的实施形式（该实施形式的特征也可以与本发明的其他实施形式的特征组合），规定：电话终端设备根据向其通知的服务质量简档确定要使用的服务质量值并且用于根据实时传输协议（RTP）的连接。
附图说明
以下根据优选的实施例并借助图更为详细地阐述本发明。
在此：
图1示意性地示出根据本发明的第一优选实施形式的本发明的连接建立；
图2示意性地示出根据本发明的第二优选实施形式的本发明的连接建立；
图3示意性地示出根据本发明的第三优选实施形式的本发明的连接建立。
具体实施方式
如在图1中示意性地示出的，借助两个信令服务器（SA，SB）在第一电话终端设备（PA）与第二电话终端设备（PB）之间建立连接。根据本发明的第一实施例，一旦在电话终端设备PA侧的信令服务器SA、优选地SIP服务器识别出要建立的呼叫应以特别的优先级来实施，该信令服务器（SA）就经由VoIP信令向发起呼叫的终端设备PA通知相关的服务质量简档ID、在此例子中 “qos_profile=2”，参见1。在将简档ID转换为电话终端设备PA优选地针对其RTCP连接3所使用的具体服务质量值之后，电话终端设备PA通过服务描述协议（SDP）向电话终端设备PB优选地通知要使用的L3-QoS值（参见2），由此现在两个连接方向都配备有特定的服务质量设置。
在另一种优选的实施例中，电话终端设备PA分析从信令服务器SA接收1的简档ID并且接着并不将该简档ID递交给其通信伙伴，而是直接传送2得到的DSCP值、在表1的例子中值“dscp=40”。
如果在电话终端设备PA侧的信令服务器、例如SIP服务器不支持对特定的呼叫的识别，或者如果例如由于呼叫重定向在电话终端设备PA侧的服务器不能识别紧急呼叫，则根据在图2中示意性示出的本发明的另一种实施例规定，在电话终端设备PB侧的信令服务器SB引起优先级改变。这优选地可以通过如下方式来实现：在电话终端设备PB侧的信令服务器SB为该电话终端设备PB提供4服务质量简档ID。电话终端设备PB通过以下方式分析该服务质量简档ID：其优选地使用该值本身，并且向电话终端设备PA通知服务质量简档ID或相应的信息、例如L3/DSCP值。
本发明的该实施形式在一些紧急呼叫情形中是特别令人感兴趣的，因为仅在紧急呼叫中心中必须促使优先级的调高。所有呼叫者终端设备可以根据所传送的服务质量值自动地跟随新设置。
针对电话终端设备PA不支持通过服务描述协议（SDP）的服务的服务质量设置的情况，该电话终端设备PA优选地可以利用总归会使用的那个服务质量设置来工作。这意味着，该解决方案是完全向后兼容的。于是尽管本发明所追求的质量改善将不起作用，但是该连接在此情况下至少也不会受到不利影响。
在一些应用情形中，使用如在图3中示意性示出的实施例。在这些应用情形中，在IP消息中包含的DSCP值经常在管理边界处（例如在从公司网过渡到供应商网络中时）被丢弃并且根据本地规则（所谓的策略）被重新设置。在这样的情况下丢失可能存在的关于紧急呼叫的知识。优选地利用对于信令常用的并且技术人员已知的手段被防止篡改的服务质量简档ID的明确的信令在此可以引起，还越过这些边界实现服务质量优先级改变。这例如可以通过在会话边界控制器（SBC）中分析SDP信令中的服务质量说明来实现。
该实施例也又与向后兼容性的优点相联系。针对SBC不支持通过SDP的服务质量设置的情况，SBC将利用其总归会使用的服务质量设置来工作。这意味着，该解决方案是完全向后兼容的。于是尽管根据本发明的质量改善将不起作用，但是也不会不利地影响连接。
用于将服务质量简档ID从SIP服务器传送至终端设备的会话发起协议（SIP）的扩展优选地可以通过为SIP消息的SDP体添加另一属性来进行。该属性在本说明书的范围内被称为“qos_profile”。该属性向该消息的接收者表明将在ID“2”下存放的L2/L3服务质量值尽可能地用于要发送的媒体流。例如，当在用户A侧的电话通知在用户B侧的电话使用qos_profile=2时，这意味着，A会将该值用于其至B的媒体流，并且如果可能且如果该属性被理解，B也必须将相应的值用于其至A的媒体流。
协议SIP和SDP被设计为使得未被理解的信息可以简单地被忽略。因此，这种所建议的方法也是向后兼容的并且适用于不理解所建议的扩展的终端设备。
SDP属性不仅可以在会话层上予以说明而且可以在媒体层上予以说明。如果在会话层上说明SDP属性，则该SDP属性应适用于所有所建议的媒体流。如果在媒体层上说明SDP属性，则其应仅适用于有关的媒体流。因此可能的是，针对不同的媒体流也使用不同的L2/L3服务质量值。例如，可以以此方式在媒体层上为用于语音的媒体流分配较高的优先级而为相关的视频媒体流分配正常的服务质量水平，因为不受干扰的语音传输通常比无干扰的视频更为重要。
SDP属性的ABNF标记法按照RFC4566为：
根据本发明的一种优选的实施形式，为SDP属性建议如下的ABNF标记法：
用于将服务质量简档ID传送给通信伙伴的会话描述协议的扩展可以优选地通过如下方式来进行：将潜在地具有端对端含义的L3值明确地经由信令通知通信伙伴并且必要时通知所有位于其间的参与有效负荷的实体（譬如SBC）。以此方式可以要求为要协商的数据流使用确定的L3/DSCP值。
目前为止已经在所谓的会话描述协议（SDP）中协商用于数据流的参数。算作参数的是要使用的编解码器（包括编解码器参数在内）、IP地址、端口和一些另外的信息，但目前为止不算作参数的是与服务质量有关的数据。
在本发明的一种优选的实施例的范围内，现在建议在SDP体中引入新的SDP参数
“a=qos_prof ile :<qos_prof ile>”。该SDP体向SDP体的接收者通知
- 应使用哪个编解码器以及应向
- 哪个IP地址和
- 哪个端口以
- 哪个服务质量简档发送媒体流。
哪个服务质量值在此应由进行发送的终端设备使用已经以上面所示的方式由SIP服务器经由服务质量简档ID通知该终端设备或者基于固定编码的规则(或标准服务质量简档)被确定(标准VoIP呼叫）。
信令可以在相应扩展的会话发起协议的范围内如下显现：
在该合法化例子中可看到，向通信伙伴建议针对该呼叫以及针对该媒体流根据服务质量简档“2”使用DSCP值“40”。本发明在此不涉及服务质量机制的协商，而是涉及通过信令规定对于确定的呼叫（Call）适用的确定的服务质量值。关于此点，本发明尤其是能够实现服务质量设置、譬如用于确定的媒体流的简档ID或DSCP值的明确的信令。

Claims (17)

1.一种用于在传输数据包的通信网络中借助至少一个信令服务器在第一电话终端设备与第二电话终端设备之间建立通信连接的方法，具有下列步骤：
a）第一电话终端设备通知第一信令服务器应向第二电话终端设备进行呼叫；
b）被通知的第一信令服务器或由该第一信令服务器通知的第二信令服务器识别出，应以确定的服务质量执行呼叫，并且在第一电话终端设备与第二电话终端设备之间建立与该服务质量对应的通信连接，
其特征在于，至少一个信令服务器基于所拨的呼叫号码或基于特别的信令识别出应以特别的优先级实施呼叫，于是该信令服务器向发起该呼叫的电话终端设备通知相应的服务质量简档标识符或相应的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传输数据包的通信网络是互联网。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个信令服务器是SIP服务器。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一信令服务器或第二信令服务器向两个电话终端设备之一通知与确定的服务质量对应的服务质量标识符或由该服务质量标识符导出的信息，以此方式被通知的电话终端设备将该服务质量标识符或由该服务质量标识符导出的信息发送给两个电话终端设备中的另一电话终端设备，并且该服务质量标识符或由该服务质量标识符导出的信息使所述另一电话终端设备能够根据该服务质量自己进行配置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述服务质量标识符是服务质量简档ID。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，由该服务质量标识符导出的信息是对应的差分服务代码点。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，以此方式被通知的电话终端设备通过使用会话描述协议将该服务质量标识符或由该服务质量标识符导出的信息发送给两个电话终端设备中的另一电话终端设备。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所建立的通信连接的范围内根据第一服务质量传输至少一个第一数据包，该第一服务质量不同于第二服务质量，在所建立的通信连接的范围内根据第二服务质量传输至少一个第二数据包。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所建立的通信连接的范围内根据差分服务代码点的第一值传输至少一个第一数据包，该第一值不同于差分服务代码点的第二值，在所建立的通信连接的范围内根据该第二值传输至少一个第二数据包。
10.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，至少一个信令服务器向被分配该信令服务器的电话终端设备通知服务质量标识符或相应的表示服务质量的信息。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，至少一个信令服务器借助根据会话描述协议的信令向所述电话终端设备通知服务质量标识符或相应的表示服务质量的信息。
12.根据权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，至少一个第一电话终端设备向至少一个第二电话终端设备通知服务质量标识符或相应的表示服务质量的信息。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，至少一个第一电话终端设备借助根据会话描述协议的信令向至少一个第二电话终端设备通知服务质量标识符或相应的表示服务质量的信息。
14.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，直接用信号通知差分服务代码点的也称作L3-QoS值的L3服务质量值，然而不用信号通知根据IEEE 802.ID的L2-QoS值。
15.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，代替差分服务代码点的至少一个服务质量值而递交标识符，借助所述标识符在电话终端设备中确定至少一个要使用的服务质量值，其中标识符被递交给该电话终端设备或被递交给了该电话终端设备。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述标识符是数字或字母数字标识符。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电话终端设备根据向其通知的服务质量简档确定要使用的服务质量值并且用于根据实时传输协议的连接。
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