CN107733836A - VoLTE与移动通信系统的加密语音互通方法及系统 - Google Patents

VoLTE与移动通信系统的加密语音互通方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种VoLTE与移动通信系统的加密语音互通方法、系统、IM‑MGW和VOLTE网络系统，涉及通信技术领域，其中的方法包括：BAC按照预设的IMS域支持的语音编码类型对VoLTE终端发送的第一语音码流进行编码，IM‑MGW对编码后的第一语音码流进行解密并按照移动通信系统支持的语音编码类型重新编码和加密；IM‑MGW将重新编码和加密后的第一语音码流发送到移动通信系统。本发明的方法、系统、IM‑MGW和VOLTE网络系统，支持VoLTE与移动网路进行语音加密互通，实现端到端的加密语音互通，从而保证了语音在不同的通信系统中可以实现加密语音互通，在网络演进后仍能继续服务于政企高端客户的语音加密通信服务。

Description

VoLTE与移动通信系统的加密语音互通方法及系统
技术领域
本发明涉及VoLTE技术领域，尤其涉及一种VoLTE与移动通信系统的加密语音互通方法、系统、IM-MGW和VOLTE网络系统。
背景技术
VoLTE(Voice over LTE)是一种IP数据传输技术，无需2G/3G网，全部业务承载于4G网络上，可实现数据与语音业务在同一网络下的统一，4G网络下不仅仅提供高速率的数据业务，同时还提供高质量的音视频通话，后者便需要VoLTE技术来实现。VoLTE是基于IMS(IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统)的语音业务，IMS由于支持多种接入和丰富的多媒体业务，成为全IP时代的核心网标准架构。
现有的C网加密通信业务仅支持CDMA2000(Code Division Multiple Access2000，码分多址接入2000)网络。现有CDMA网加密网络透传方案为：C网的声码器设置在BSC中，通过BSC旁路声码器，将低速率的EVRC语音比特流通过插值的方式适配成64kbps码率，从而实现加密EVRC语音码流的端到端透明传输。未来在移动分组网络全面向VoLTE，网络中全网引入VoLTE语音业务，需要在VoLTE中考虑对C网加密通信业务的继承，同时解决C网加密通信只支持C网电路域内用户之间的密话通信，实现C网与VoLTE加密语音业务的互通。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种VoLTE与移动通信系统的加密语音互通方法、系统、IM-MGW和VOLTE网络系统。
根据本发明的一个方面，提供一种VoLTE与移动通信系统的加密语音互通方法，包括：边界接入控制器BAC按照预设的IMS域支持的语音编码类型对VoLTE终端发送的第一语音码流进行编码；IP多媒体网关IM-MGW对编码后的第一语音码流进行解密并按照移动通信系统支持的语音编码类型重新编码和加密；IM-MGW将重新编码和加密后的第一语音码流发送到移动通信系统。
可选地，所述IM-MGW将所述移动通信系统发送的第二语音码流进行解密、并按照IMS域支持的语音编码类型重新编码和加密；所述BAC将重新编码和加密后的第二语音码流按照所述VoLTE终端支持的语音编码类型进行编码，并发送给所述VoLTE终端。
可选地，所述BAC按照预设的IMS域支持的语音编码类型对VoLTE终端发送第一语音码流进行编码包括:所述BAC确定第一语音码流为加密的AMR格式语音码流，将所述第一语音码流适配为码率为64kbps的第一G.711格式语音码流。
可选地，所述IM-MGW对编码后的第一语音码流进行解密并按照移动通信系统支持的语音编码类型重新编码和加密包括：所述IM-MGW将所述第一G.711格式语音码流还原为加密的AMR格式语音码流；所述IM-MGW根据从密钥管理中心获取的密钥对所述加密的AMR格式语音码流进行解密并转换为EVRC格式语音码流；所述IM-MGW基于所述密钥对所述EVRC格式语音码流进行重新加密，并适配为码率为64kbps的第二G.711格式语音码流。
可选地，所述IM-MGW将重新编码和加密后的第一语音码流发送到移动通信系统包括：基站控制器BSC将所述第二G.711格式语音码流进行速率适配，适配成EVRC格式的语音码流，并传给所述移动通信系统中的移动终端；所述移动通信系统包括：CDMA通信系统。
可选地，所述IM-MGW将所述移动通信系统发送的第二语音码流进行解密、并按照IMS域支持的语音编码类型重新编码和加密包括：所述移动通信系统将移动终端发送的加密的EVRC格式语音码流适配为码率为64kbps的第三G.711格式语音码流，并发送给所述IM-MGW；所述IM-MGW将所述第三G.711格式语音码流还原为加密的EVRC格式语音码流；所述IM-MGW根据从密钥管理中心获取的密钥对所述加密的EVRC格式语音码流进行解密、并转换为AMR格式语音码流；所述IM-MGW基于所述密钥对所述AMR格式语音码流进行重新加密，并适配为码率为64kbps的第四G.711格式语音码流。
可选地，所述BAC将重新编码和加密后的第二语音码流按照所述VoLTE终端支持的语音编码类型进行编码，并发送给所述VoLTE终端包括：所述BAC将第四G.711格式语音码流转换为加密的AMR格式语音码流，并发送到所述VoLTE终端。
根据本发明的另一方面，提供一种IP多媒体网关IM-MGW，BAC按照预设的IMS域支持的语音编码类型对VoLTE终端发送的第一语音码流进行编码，所述IM-MGW包括：编解码模块，用于对编码后的第一语音码流进行解密并按照移动通信系统支持的语音编码类型重新编码和加密；码流收发模块，用于将重新编码和加密后的第一语音码流发送到移动通信系统。
可选地，所述编解码模块，用于将所述移动通信系统发送的第二语音码流进行解密、并按照IMS域支持的语音编码类型重新编码和加密，其中，所述BAC将重新编码和加密后的第二语音码流按照所述VoLTE终端支持的语音编码类型进行编码，并发送给所述VoLTE终端。
可选地，所述BAC确定第一语音码流为加密的AMR格式语音码流，将所述第一语音码流适配为码率为64kbps的第一G.711格式语音码流。所述编解码模块，用于将所述第一G.711格式语音码流还原为加密的AMR格式语音码流，根据从密钥管理中心获取的密钥对所述加密的AMR格式语音码流进行解密并转换为EVRC格式语音码流，并基于所述密钥对所述EVRC格式语音码流进行重新加密，适配为码率为64kbps的第二G.711格式语音码流；其中，BSC将所述第二G.711格式语音码流进行速率适配，适配成EVRC格式的语音码流，并传给所述移动通信系统中的移动终端；所述移动通信系统包括：CDMA通信系统。
可选地，所述移动通信系统将移动终端发送的加密的EVRC格式语音码流适配为码率为64kbps的第三G.711格式语音码流，并发送给所述码流收发模块；所述编解码模块，用于将所述第三G.711格式语音码流还原为加密的EVRC格式语音码流，根据从密钥管理中心获取的密钥对所述加密的EVRC格式语音码流进行解密、并转换为AMR格式语音码流；基于所述密钥对所述AMR格式语音码流进行重新加密，并适配为码率为64kbps的第四G.711格式语音码流；其中，所述BAC将第四G.711格式语音码流转换为加密的AMR格式语音码流，并发送到所述VoLTE终端。
根据本发明的又一方面，提供一种VOLTE网络系统，包括：BAC、如上所述的IM-MGW。
根据本发明的再一方面，提供一种用于VoLTE与移动通信系统的加密语音互通系统，包括：BSC、BAC、如上所述的IM-MGW。
本发明的VoLTE与移动通信系统的加密语音互通方法、系统、IM-MGW和VOLTE网络系统，通过MGCF、BAC等对语音进行编解码转换以及加密处理，支持VoLTE与移动网路进行语音加密互通，实现端到端的加密语音互通。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明的VoLTE与移动通信系统的加密语音互通方法的一个实施例的流程示意图；
图2为根据本发明的VoLTE与移动通信系统的加密语音互通系统的一个实施例的示意图；
图3为根据本发明的IM-MGW的一个实施例的模块示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合各个图和实施例对本发明的技术方案进行多方面的描述。
本发明中的“第一”、“第二”等仅用于描述上相区别，并没有其它特殊的含义。
图1为根据本发明的VoLTE与移动通信系统的加密语音互通方法的一个实施例的流程示意图，如图1所示：
步骤101，VoLTE终端为主叫时，边界接入控制器BAC按照预设的IMS域支持的语音编码类型对VoLTE终端发送的第一语音码流进行编码。IMS域支持的语音编码类型可以有多种，例如AMR、G.711格式等。
步骤102，IM-MGW(IP Multimedia Media Gateway，IP多媒体网关)对编码后的第一语音码流进行解密，并按照移动通信系统支持的语音编码类型重新编码和加密。
IM-MGW可以包括媒体网关控制功能MGCF，执行对语音的编解码、加密等功能。移动通信系统包括CDMA通信系统等，移动通信系统支持的语音编码类型有多种，下面以CDMA通信系统为例进行说明。
步骤103，IM-MGW将重新编码和加密后的第一语音码流发送到移动通信系统。
上述实施例提供的VoLTE与移动通信系统的加密语音互通方法，VoLTE与CDMA用户之间进行加密语音互通时，旁路中间网元对语音的编解码转换，例如，旁路IM-MGW对语音的编解码转换，旁路BAC对语音的编解码转换等，实现端到端的加密语音互通。
在一个实施例中，VoLTE终端为被叫时，IM-MGW将移动通信系统发送的第二语音码流进行解密、并按照IMS域支持的语音编码类型重新编码和加密。BAC将重新编码和加密后的第二语音码流按照VoLTE终端支持的语音编码类型进行编码，并发送给VoLTE终端。
VoLTE终端为主叫时，在BAC按照预设的IMS域支持的语音编码类型对VoLTE终端发送第一语音码流进行编码过程中，当BAC确定第一语音码流为加密的AMR格式语音码流时，将第一语音码流适配为码率为64kbps的第一G.711格式语音码流，将加密的AMR格式语音码流封装在G.711数据包中。
AMR(Adaptive Multi-Rate)由欧洲通信标准化委员会提出，是在移动通信系统中使用最广泛的语音标准。G.711是一种由国际电信联盟(ITU-T)制定的音频编码方式，又称为ITU-T G.711。它是国际电信联盟ITU-T定制出来的一套语音压缩标准，它代表了对数PCM(logarithmic pulse-code modulation)抽样标准，主要用于电话。它主要用脉冲编码调制对音频采样，采样率为8k每秒。它利用一个64Kbps未压缩通道传输语音讯号。起压缩率为1：2，即把16位数据压缩成8位。G.711是主流的波形声音编解码器。
在IM-MGW对编码后的第一语音码流进行解密并按照移动通信系统支持的语音编码类型重新编码和加密的过程中，IM-MGW将第一G.711格式语音码流还原为加密的AMR格式语音码流，IM-MGW根据从密钥管理中心获取的密钥对加密的AMR格式语音码流进行解密并转换为EVRC格式语音码流。IM-MGW基于密钥对EVRC格式语音码流进行重新加密，并适配为码率为64kbps的第二G.711格式语音码流，将加密的EVRC格式语音码流装在G.711数据包中。
EVRC(Enhanced Variable Rate Codec，增强型可变速率编解码器)是由美国电信工业协会(TIA/EIA)为CDMA2000系统提出的变速率语音编码技术。EVRC基于松散码激励线性预测(Relaxed Code Excited Linear Prediction，RCELP)编码器技术，并加入了语音激活检测(Voice Activity Detection，VAD)、差错隐藏等技术，对语音信号进行变速率编码从而达到节约带宽、保持语音质量的目的。
当第二G.711格式语音码流发送到CDMA系统时，BSC(Base Station Controller，基站控制器)将第二G.711格式语音码流进行速率适配，适配成EVRC格式的语音码流，并传给CDMA通信系统中的移动终端。
VoLTE终端为被叫时，移动通信系统将移动终端发送的加密的EVRC格式语音码流适配为码率为64kbps的第三G.711格式语音码流，并发送给IM-MGW。IM-MGW将第三G.711格式语音码流还原为加密的EVRC格式语音码流。
IM-MGW根据从密钥管理中心获取的密钥对加密的EVRC格式语音码流进行解密、并转换为AMR格式语音码流，IM-MGW基于密钥对AMR格式语音码流进行重新加密，并适配为码率为64kbps的第四G.711格式语音码流。BAC将第四G.711格式语音码流转换为加密的AMR格式语音码流，并发送到VoLTE终端。
上述实施例中的VoLTE与移动通信系统的加密语音互通方法支持VoLTE与移动网路进行语音加密互通，实现端到端的加密语音互通，保证了语音在不同的通信网络中都可以实现加密语音互通。
图2为根据本发明的VoLTE与移动通信系统的加密语音互通系统的一个实施例的示意图。VoLTE网络系统包括：VoLTE终端21、eNB22(eNodeB，增强的基站)、PGW23(PDNGateWay，PDN网关)、BAC 24、IM-MGW 25、BSC 26、基站收发台BTS 27、UE 28、密钥管理中心29。
加密AMR即为图2中的AMR+，当BAC 24确定VoLTE终端21发送过来的编解码方式为AMR+时，则通过插值方式将低速率的加密AMR码流适配成64kbps的伪装G.711码流。IM-MGW25则通过去插值的方式还原加密AMR语音，通过从密钥管理中心29获得的当前秘钥进行解密后，转换为EVRC语音，在重新加密后发送到CDMA通信系统，而C网侧的BSC 26通过原有透传处理，获得加密EVRC+语音码流，实现端到端的加密语音通信。
如图3所示，本发明提供一种IM-MGW25，包括：编解码模块251和码流收发模块252。BAC 24按照预设的IMS域支持的语音编码类型对VoLTE终端发送的第一语音码流进行编码，编解码模块251对编码后的第一语音码流进行解密并按照移动通信系统支持的语音编码类型重新编码和加密。码流收发模块252将重新编码和加密后的第一语音码流发送到CDMA通信系统。
编解码模块251将CDMA通信系统发送的第二语音码流进行解密、并按照IMS域支持的语音编码类型重新编码和加密。BAC 24将重新编码和加密后的第二语音码流按照VoLTE终端21支持的语音编码类型进行编码，并发送给VoLTE终端21。
BAC24确定第一语音码流为加密的AMR格式语音码流，将第一语音码流适配为码率为64kbps的第一G.711格式语音码流。编解码模块251将第一G.711格式语音码流还原为加密的AMR格式语音码流，根据从密钥管理中心获取的密钥对加密的AMR格式语音码流进行解密并转换为EVRC格式语音码流，编解码模块251基于密钥对EVRC格式语音码流进行重新加密，适配为码率为64kbps的第二G.711格式语音码流。BSC27将第二G.711格式语音码流进行速率适配，适配成EVRC格式的语音码流，并传给UE28。
CDMA通信系统将UE28发送的加密的EVRC格式语音码流适配为码率为64kbps的第三G.711格式语音码流，并发送给码流收发模块252。编解码模块251将第三G.711格式语音码流还原为加密的EVRC格式语音码流，根据从密钥管理中心获取的密钥对加密的EVRC格式语音码流进行解密、并转换为AMR格式语音码流。编解码模块251基于密钥对AMR格式语音码流进行重新加密，并适配为码率为64kbps的第四G.711格式语音码流。BAC24将第四G.711格式语音码流转换为加密的AMR格式语音码流，并发送到VoLTE终端21。
上述实施例提供的VoLTE与移动通信系统的加密语音互通方法、系统、IM-MGW和VOLTE网络系统，支持VoLTE与移动网路进行语音加密互通，实现端到端的加密语音互通。从而保证了语音在不同的通信系统中都可以实现加密语音互通，在网络演进后仍能继续服务于政企高端客户的语音加密通信服务。
可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (13)

1.一种VoLTE与移动通信系统的加密语音互通方法，其特征在于，包括：
边界接入控制器BAC按照预设的IMS域支持的语音编码类型对VoLTE终端发送的第一语音码流进行编码；
IP多媒体网关IM-MGW对编码后的第一语音码流进行解密并按照移动通信系统支持的语音编码类型重新编码和加密；
所述IM-MGW将重新编码和加密后的第一语音码流发送到移动通信系统。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
所述IM-MGW将所述移动通信系统发送的第二语音码流进行解密、并按照IMS域支持的语音编码类型重新编码和加密；
所述BAC将重新编码和加密后的第二语音码流按照所述VoLTE终端支持的语音编码类型进行编码，并发送给所述VoLTE终端。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述BAC按照预设的IMS域支持的语音编码类型对VoLTE终端发送第一语音码流进行编码包括:
所述BAC确定第一语音码流为加密的AMR格式语音码流，将所述第一语音码流适配为码率为64kbps的第一G.711格式语音码流。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述IM-MGW对编码后的第一语音码流进行解密并按照移动通信系统支持的语音编码类型重新编码和加密包括：
所述IM-MGW将所述第一G.711格式语音码流还原为加密的AMR格式语音码流；
所述IM-MGW根据从密钥管理中心获取的密钥对所述加密的AMR格式语音码流进行解密并转换为EVRC格式语音码流；
所述IM-MGW基于所述密钥对所述EVRC格式语音码流进行重新加密，并适配为码率为64kbps的第二G.711格式语音码流。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述IM-MGW将重新编码和加密后的第一语音码流发送到移动通信系统包括：
基站控制器BSC将所述第二G.711格式语音码流进行速率适配，适配成EVRC格式的语音码流，并传给所述移动通信系统中的移动终端；
所述移动通信系统包括：CDMA通信系统。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述IM-MGW将所述移动通信系统发送的第二语音码流进行解密、并按照IMS域支持的语音编码类型重新编码和加密包括：
所述移动通信系统将移动终端发送的加密的EVRC格式语音码流适配为码率为64kbps的第三G.711格式语音码流，并发送给所述IM-MGW；
所述IM-MGW将所述第三G.711格式语音码流还原为加密的EVRC格式语音码流；
所述IM-MGW根据从密钥管理中心获取的密钥对所述加密的EVRC格式语音码流进行解密、并转换为AMR格式语音码流；
所述IM-MGW基于所述密钥对所述AMR格式语音码流进行重新加密，并适配为码率为64kbps的第四G.711格式语音码流。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述BAC将重新编码和加密后的第二语音码流按照所述VoLTE终端支持的语音编码类型进行编码，并发送给所述VoLTE终端包括：
所述BAC将第四G.711格式语音码流转换为加密的AMR格式语音码流，并发送到所述VoLTE终端。
8.一种IP多媒体网关IM-MGW，其特征在于，BAC按照预设的IMS域支持的语音编码类型对VoLTE终端发送的第一语音码流进行编码，所述IM-MGW包括：
编解码模块，用于对编码后的第一语音码流进行解密并按照移动通信系统支持的语音编码类型重新编码和加密；
码流收发模块，用于将重新编码和加密后的第一语音码流发送到移动通信系统。
9.如权利要求8所述的IM-MGW，其特征在于，包括：
所述编解码模块，用于将所述移动通信系统发送的第二语音码流进行解密、并按照IMS域支持的语音编码类型重新编码和加密；
其中，所述BAC将重新编码和加密后的第二语音码流按照所述VoLTE终端支持的语音编码类型进行编码，并发送给所述VoLTE终端。
10.如权利要求9所述的IM-MGW，其特征在于：
所述BAC确定第一语音码流为加密的AMR格式语音码流，将所述第一语音码流适配为码率为64kbps的第一G.711格式语音码流。
所述编解码模块，用于将所述第一G.711格式语音码流还原为加密的AMR格式语音码流，根据从密钥管理中心获取的密钥对所述加密的AMR格式语音码流进行解密并转换为EVRC格式语音码流，并基于所述密钥对所述EVRC格式语音码流进行重新加密，适配为码率为64kbps的第二G.711格式语音码流；
其中，BSC将所述第二G.711格式语音码流进行速率适配，适配成EVRC格式的语音码流，并传给所述移动通信系统中的移动终端；所述移动通信系统包括：CDMA通信系统。
11.如权利要求10所述的IM-MGW，其特征在于：
所述移动通信系统将移动终端发送的加密的EVRC格式语音码流适配为码率为64kbps的第三G.711格式语音码流，并发送给所述码流收发模块；
所述编解码模块，用于将所述第三G.711格式语音码流还原为加密的EVRC格式语音码流，根据从密钥管理中心获取的密钥对所述加密的EVRC格式语音码流进行解密、并转换为AMR格式语音码流；基于所述密钥对所述AMR格式语音码流进行重新加密，并适配为码率为64kbps的第四G.711格式语音码流；
其中，所述BAC将第四G.711格式语音码流转换为加密的AMR格式语音码流，并发送到所述VoLTE终端。
12.一种VOLTE网络系统，其特征在于，包括：
BAC、如权利要求8至11任一项所述的IM-MGW。
13.一种用于VoLTE与移动通信系统的加密语音互通系统，其特征在于，包括：
BSC、BAC、如权利要求8至11任一项所述的IM-MGW。
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