CN105246105A - 一种采用无线方式解决窄带语音的网络系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线网络通信技术，特别是涉及伴随着固定无线宽带接入而实现窄带语音业务的网络系统及方法，在满足VOIP的多种QoS需求的关键指标：吞吐量、时延、时延变化(抖动)和丢包的前提下，通过充分利用宽带数据的富余带宽达成业务的经济实现，降低了电信运营商的建设投资。

Description

一种采用无线方式解决窄带语音的网络系统及方法

技术领域

本发明涉及一种无线网络通信技术，特别是涉及一种采用无线方式解决窄带语音的网络系统。

背景技术

随着WLAN、Wimax、MMDS、LMDS等固定无线接入技术RIT(radiointerfacetechnologies)的发展，作为有线宽带补充的无线宽带技术得到了蓬勃发展，然而，作为电信行业的传统业务窄带语音业务确没有得到相应的发展，以至于很多场景下，电信运营商采用GSM、CDMA、WCDMA等移动无线技术来实现传统的PSTN(PublicSwitchedTelephoneNetwork，公众交换电话网)窄带语音业务。

作为一种伴随着固定无线宽带接入而实现窄带语音业务的网络系统及方法，其实现窄带语音的技术核心必然是VOIP，伴随着宽带数据业务带宽需求的不可预知性，如何对不同的数据流提供不同的QoS服务质量，如何有效地分配网络带宽，合理地利用网络资源，满足VOIP的多种QoS需求的关键指标：吞吐量、时延、时延变化(抖动)和丢包，成为亟待解决的问题。

目前，窄带语音电话的实现采用基于EPON(EthernetPassiveOpticalNetwork，以太网无源光网络)的FTTX(FibertoTheBuilding，光纤到楼等几种相近技术的总称)技术实现，如何让原本与OLT(OpticalLineTerminal，光线路终端)对接的ONU(OpticalNetworkUnit，光网络单元)顺利改造成通过无线宽带接入固定核心网也是需要解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上述技术的难点，本发明的目的在于提供一种采用无线方式解决窄带语音的网络系统及方法，用于解决电信运营商在通过固定无线方式解决宽带数据接入的同时窄带语音却需要借助移动无线技术实现的尴尬。

根据本发明的一方面，提出了一种无线方式在转发流量发生网络资源拥塞时，对不同的数据流提供不同的QoS服务质量，增加了网络性能的可预知性，并能够有效地分配网络带宽，更加合理地利用网络资源，满足多种QoS需求的关键指标：吞吐量、时延、时延变化(抖动)和丢包，满足通信行业标准《IP电话网关设备技术要求》，分组承载网时延小于40ms，丢包率小于0.1％，时延抖动小于40ms。

根据本发明的另一方面，提出了一种无线方式在转发流量发生网络资源拥塞时的解决方法，为满足用户对不同应用不同服务质量的要求，就需要网络能根据用户的要求分配和调度资源，对不同的数据流提供不同的QoS服务质量。针对某种类别的数据流，可以为它赋予某个级别的传输优先级，来标识它的相对重要性，并使用设备所提供的各种优先级转发策略、拥塞避免等机制为这些数据流提供特殊的传输服务。

鉴于以上述技术的难点，本发明提供了一种采用无线方式解决窄带语音的网络系统及方法，利用固定无线接入替代光缆和OLT，实现ONU与BAS的接入，可以解决接入层经常会出现无法建设有线传输的问题，利用固定无线宽带数据的富余带宽实现窄带语音业务。

如上所述，本发明的一种采用无线方式解决窄带语音的网络系统及方法，具有以下有益效果：1、解决应急通信场景或者已建成城区等有线传输接入困难的场景下宽带数据与窄带语音的同时接入，窄带语音通过充分利用宽带数据的富余带宽完成业务的经济实现，降低了电信运营商的建设投资；2、满足窄带语音用户对时延这一QoS重要指标的需求，用设备所提供的各种优先级转发策略、拥塞避免等机制为这些数据流提供传输服务，满足时延、时延变化(抖动)和丢包的需求。

附图说明

图1显示为本发明实施例的网络组网示意图：

元件标号说明

1宽带设备(BroadbandAccess)：用户端设备，有接口直接与上级网络相连，通常为电脑、交换机、路由器、摄像头等等。

2窄带语音设备(Telephone)：传统固定电话，是传统PSTN网络的终端设备。

3传真机(Fax)：支持透过IP的传真编码T.38协定。

4ONU(OpticalNetworkUnit)：ONU提供宽带数据、IPTV(即交互式网络电视)，语音(提供综合接入功能)等业务。

5用户端无线接入设备：通常是WIMAX或802.11网桥。

6网络端无线接入设备：通常是WIMAX或802.11网桥。

7BAS(BroadbandAccessServer/BroadbandRemoteAccessServer)：宽带接入服务器是一种设置在网络汇聚层的用户接入服务设备，可以智能化地实现用户的汇聚、认证、计费等服务。

8互联网接入点：互联网的出入口。

9MGC(MediaGatewayController)：接收和调停分组电缆网络与PSTN之间的呼叫信令信息，它维护和控制需要与PSTN进行交互的呼叫的全局呼叫状态。MGC控制MG(媒体网关)进行承载于IP网络之上的媒体流的创建，修改以及删除。

图2显示为采用无线方式解决窄带语音的网络系统及方法的结构框图

图3显示为本发明实施例的MPLS域协议报文：

在IPRAN分组传送网中的MPLS协议报文头如图3所示，涉及QoS的EXP字段有3bits，可以表示流量类别，EXP的取值从0到7。

图4显示为本发明实施例的MG(媒体网关)在MGC的统一调度下的信令流程。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细的说明。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供还一种基于VLAN区分语音及数据IP包无线传输方法，其特征在于，所述无线方式解决窄带语音的网络系统包括：用户终端各种宽窄带设备、无线接入设备、BAS服务器、MGC服务器，所述方法包括：

所述ONU的设置包括：端口类型设置为access类型，端口通过添加和剥离VLAN信息与用户宽带通信；上联端口摒弃EPON口，采用标准以太网帧结构的GE上联端口，上联端口类型设置为hybrid类型，数据宽带业务定义一个VLAN，窄带语音与传真业务定义另外一个VLAN，分别构成数据及语音、传真的内层VLAN，端口允许对所述用户终端各种宽窄带设备连接的所有信息通过特定ID的VLAN转发。

所述无线接入设备端口的设置包括：无线端口类型设置为hybrid类型，通过一种调度算法透传、校验、纠错所述ONU转发过来的报文，端口上的untag配置是不用考虑的，untag配置只对发送报文时起作用；端口允许对所述用户终端各种宽窄带设备连接的所有信息通过特定ID的VLAN转发，判断该hybrid端口是否允许该VLAN的数据进入，如果允许则转发，否则丢弃。

所述BAS服务器端口的设置包括：端口类型设置为hybrid类型，端口收敛全部通过无线接入设备端口转发而来的合法内层VLAN，在内层VLAN的基础上进一步添加VLAN信息，构成外层VLAN；通过VLAN的特定ID号将宽带数据业务转发至互联网节点，将语音、传真VLAN转发至MGC进行进一步处理。

所述MGC服务器端口的设置包括：窄带语音、传真业务使用IP地址注册方式，需要MGC与ONU中的语音IP地址、MGC地址、用户资源值、RTP资源值协商一致，语音通信协议选择H.248协议。

图4是MG(媒体网关)的信令流程

流程说明：

1)MG1检测到用户User1的摘机，将此摘机事件通过Notify命令上报给MGC；

2)MGC向MG1返回Reply；

3)MGC向MG1发送Modify消息，下发号码表(Digitmap)，要求对主叫用户放拨号音(cg/dt)，并检测收号完成(dd/ce)、挂机(al/on)、拍叉簧(al/fl)事件；

4)MG1向MGC返回Reply；

5)MG1上的用户User1拨号，MG1根据MGC所下发的号码表进行收号，并将所拨号码及匹配结果用Notify消息上报MGC；

6)MGC向MG1返回Reply

7)MGC向MG发送Add消息，在MG中创建一个新context，并在context中加入用户User1的termination和RTPtermination，其中RTP的Mode设置为ReceiveOnly，并设置语音压缩算法；

8)MG1为所需Add的RTP分配资源RTP1，并向MGC应答Reply消息，其中包括该RTP1的IP地址，采用的语音压缩算法和RTP端口号等。

9)MGC向MG2发送Add消息，在MG2创建一个新context，在context中加入用户USER2的termination和RTPtermination，其中Mode设置为SendReceive，并设置远端RTP地址及端口号、语音压缩算法等；

10)MG2为所需Add的RTP分配资源RTP2，并向MGC应答Reply消息，其中包括该RTP2的IP地址，采用的语音压缩算法和RTP端口号等；

11)MGC向MG2发送Modify消息，MG2向被叫送振铃音(al/ri)；

12)MG2向MGC应答。

13)MGC向MG1发送Modify消息，让User1放回铃音，并设置RTP1的远端RTP地址及端口号、语音压缩算法等；

14)MG1向MGC返回Reply；

15)MG2检测到用户User2的摘机，将此摘机事件通过Notify命令上报给MGC；

16)MGC向MG1返回Reply；

17)MGC向MG2发送Modify消息，让MG2检测User2的挂机(al/on)、拍叉簧(al/f1)事件。

18)MG2向MGC返回Reply；

19)MGC向MG1发送Modify消息，让User1停回铃音signal{}，并设置RTP1的Mode为SendReceive；

20)MG1向MGC返回Reply；User1与User2正常通话。

无线接入设备接口采用IPv4协议，在无线接入设备中部署的QoS采用DifferentiatedService模型即区分服务模型，应用程序在发送报文前不必预先向网络提出资源申请，而是通过设置IP报文头部的QoS需求，报文传播路径上的各个服务器设备都可以通过对IP报文头的分析来获知报文的服务需求类别。如图3所示。

在实施Diff-Serv时，无线接入设备需要对报文进行分类，并在IP报文头部标记服务类别，下游的服务器设备只需要简单地识别这些服务类别并进行转发。

下表是IPv4协议中QoS业务类型的优先级映射。

DSCP优先级表

在无线接入设备的IPv4域采用IP报文的DSCP字段调度QoS，QoS是一个端到端的解决方案，数据进入无线接入设备后，QoS由无线接入设备的IP网络域保证。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种采用无线方式解决窄带语音的网络系统，其特征在于，包括：用户终端各种宽窄带设备、无线接入设备、BAS服务器、MGC服务器，伴随着WLAN、Wimax、MMDS、LMDS等固定无线宽带的接入，窄带语音通过充分利用宽带数据的富余带宽完成业务的经济实现，降低了电信运营商的建设投资。

2.根据权利要求1所述的网络系统，其特征在于：所述ONU的端口类型为access类型，端口通过添加和剥离VLAN信息与用户宽带通信，上联端口摒弃EPON口，采用标准以太网帧结构的GE上联端口，上联端口类型为hybrid类型，数据宽带业务定义一个VLAN，窄带语音与传真业务定义另外一个VLAN，分别构成数据及语音、传真的内层VLAN，端口允许对所述用户终端各种宽窄带设备连接的所有信息通过特定ID的VLAN转发。

3.根据权利要求1所述的网络系统，其特征在于：所述无线接入设备端口的类型为hybrid类型，通过一种调度算法透传、校验、纠错所述ONU转发过来的报文，端口允许对所述用户终端各种宽窄带设备连接的所有信息通过特定ID的VLAN转发，判断该hybrid端口是否允许该VLAN的数据进入，如果允许则转发，否则丢弃。

4.根据权利要求1所述的网络系统，其特征在于：所述BAS服务器端口类型设置为hybrid类型，端口收敛全部通过无线接入设备端口转发而来的合法内层VLAN，在内层VLAN的基础上进一步添加VLAN信息，构成外层VLAN，通过VLAN的特定ID号将宽带数据业务转发至互联网节点，将语音、传真VLAN转发至MGC进行进一步处理。

5.根据权利要求1所述的网络系统，其特征在于：提出了一种专用无线网桥转发的流量发生网络资源拥塞时的解决系统，对不同的数据流提供不同的QoS服务质量，增加了网络性能的可预知性，并能够有效地分配网络带宽，更加合理地利用网络资源，满足窄带语音、传真多种QoS需求的关键指标：吞吐量、时延、时延变化(抖动)和丢包。

6.一种采用无线方式解决窄带语音的方法，其特征在于，包括：用户终端各种宽窄带设备、无线接入设备、BAS服务器、MGC服务器，伴随着WLAN、Wimax、MMDS、LMDS等固定无线宽带的接入，窄带语音通过充分利用宽带数据的富余带宽完成业务的经济实现，降低了电信运营商的建设投资。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述ONU的端口类型设置为access类型，端口通过添加和剥离VLAN信息与用户宽带通信，上联端口摒弃EPON口，采用标准以太网帧结构的GE上联端口，上联端口类型设置为hybrid类型，数据宽带业务定义一个VLAN，窄带语音与传真业务定义另外一个VLAN，分别构成数据及语音、传真的内层VLAN，端口允许对所述用户终端各种宽窄带设备连接的所有信息通过特定ID的VLAN转发。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述无线接入设备端口的类型设置为hybrid类型，通过一种调度算法透传、校验、纠错所述ONU转发过来的报文，端口允许对所述用户终端各种宽窄带设备连接的所有信息通过特定ID的VLAN转发，判断该hybrid端口是否允许该VLAN的数据进入，如果允许则转发，否则丢弃。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述BAS服务器端口类型设置为hybrid类型，端口收敛全部通过无线接入设备端口转发而来的合法内层VLAN，在内层VLAN的基础上进一步添加VLAN信息，构成外层VLAN，通过VLAN的特定ID号将宽带数据业务转发至互联网节点，将语音、传真VLAN转发至MGC进行进一步处理。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：提出了一种专用无线网桥转发的流量发生网络资源拥塞时的解决方法，对不同的数据流提供不同的QoS服务质量，增加了网络性能的可预知性，并能够有效地分配网络带宽，更加合理地利用网络资源，满足窄带语音、传真多种QoS需求的关键指标：吞吐量、时延、时延变化(抖动)和丢包。