CN108401230A - 互联网和全球移动通信的语音短信交换转发系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种互联网和全球移动通信的语音短信交换转发系统及方法。本发明包括云服务器、云设备和手机客户端。云设备内设置有SIM卡、路由模块和通讯模块，且路由模块和通讯模块通过USB串口衔接，通讯模块包括SIM卡单元、信号接收单元、信号处理单元和信号发送单元；手机客户端设置有控制模块，控制模块包括通讯单元和智能路由器单元，通讯单元将手机客户端的呼叫信号发送给云服务器。本发明实现了手机多一个云端的卡槽，并且无需硬件适配，不限扩展数量。实现了原号码全球免漫游费通讯。用户将云设备放在国内出国旅游或留学，使用手机客户客户端可以用运设备中的号码给国内家人和朋友拨打接听电话、收发短信，均无国际漫游费。

Description

互联网和全球移动通信的语音短信交换转发系统及方法

技术领域

本发明属于智能云通讯领域，涉及互联网语音和全球移动通讯系统语音相互呼叫的技术和对网络信息的转发和交换的技术。

背景技术

随着生活水平的迅猛发展，大量公司在尝试冲击运营商的传统核心业务，纷纷提供互联网语音业务。

现阶段，互联网语音业务通常需要服务双方都同时安装语音客户端应用程序。通过语音客户端应用程序来实现互联网语音服务，即使用中心登录，客户端到客户端的网络语音传输服务。

现有的语音客户端的技术，不能使用用户已有的电话号码呼入呼出，以提供电话号码和人对应的语音服务；在用户不安装语音客户端程序的情况下，不能使用互联网语音服务；不能在用户通话建立后，根据用户的网络情况变化动态调整语音服务质量。也就是说，现有互联网语音技术的实现不能通过用户原有电话号码实现呼叫，不能根据用户移动网络的网络情况实时调整语音通话质量，从而不能保证为用户提供随时随地高质量低资费的通话服务，从而降低了用户的使用体验。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现互联网语音和全球移动通讯系统语音相互呼叫的系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

实现互联网语音和全球移动通讯系统语音相互呼叫的系统，包括云服务器、云设备和手机客户端。

云设备内设置有SIM卡、路由模块和通讯模块，且路由模块和通讯模块通过USB串口衔接，路由模块用于实现有线转无线的wifi功能，支持802.11n,最高速率300Mbps。通讯模块用于实现IP语音包和GSM制式的传统语音包相互转换的功能。

所述的路由模块的型号为MT7628；通讯模块的型号为MT6261。

所述的通讯模块包括SIM卡单元、信号接收单元、信号处理单元和信号发送单元，具体实现如下：信号接收单元接收路由模块传输的信号Ⅰ以及SIM卡单元读取的信号Ⅱ，并由信号处理单元进行处理，同时由信号发送单元将处理后的信号Ⅰ发送给GSM运营商，由信号发送单元将处理后的信号Ⅱ发送给路由模块，再由路由模块发送给云服务器；

所述的信号处理单元的处理具体如下：

手机客户端讲话时，路由模块接收来自互联网语音RTP流，进行解码为PCMA语音包，通过自定义AT^SW＝160个字节语音包数据指令通过USB串口发送给通讯模块,通讯模块接收并处理这个语音包。通讯模块对语音包进行PCMA解码，语音包被解码为PCM16，通讯模块把解码后的语音包通过GSM网络传输到对端手机。

手机客户端接听时，通讯模块录制来自GSM运营商的语音包PCM16,编码成PCMA后再做BASE64编码加上自定义上报语音包指令+SNDPCM:seqnum,BASE64AUDIO DATA通过USB串口发给路由模块，路由模块接收到这个语音包进行RTP编码打包，通过互联网发送到手机客户端的控制模块。

手机客户端设置有控制模块，控制模块包括通讯单元和智能路由器单元，通讯单元将手机客户端的呼叫信号发送给云服务器，云服务器接收该呼叫信号后匹配该手机客户端所绑定的云设备，然后通过网络传输sip信号到相匹配的云设备，云设备中的路由模块接收该信号，并将该信号传输给云设备中的通讯模块，通讯模块中的信号处理单元将接收到的并将网络sip信令转换为GSM信令；然后SIM卡单元向运营商的GSM网络发出呼叫请求，GSM运营商接收请求并呼叫相应的手机号码。被叫方接听电话，则双方通讯完全建立。

建立通讯过程中，信号处理单元的作用是将接收到的并将网络sip信令转换为GSM信令；建立通讯后的通讯过程中，信号处理单元的作用是将接收到的IP语音信号通过AT指令解码后转换为GSM语音流。

智能路由器单元用于控制云设备中路由模块是否开启。

实现互联网语音和全球移动通讯系统语音相互呼叫的方法，具体实现过程如下：

步骤1、手机客户端安装控制模块，并通过控制模块与云设备相关联，云设备内插入有GSM网络制式的SIM卡，且该云设备通过内置的路由模块连接网络。具体关联如下：

1-1.将安装控制模块的手机客户端和云设备近距离放置在云设备wifi可连接范围内；

1-2.手机客户端首先连接云设备外放的wifi,然后输入云设备中SIM卡的号码，完成手机客户端与云设备的关联绑定。

1-3.完成关联绑定后，云设备中的路由模块将用户账号和云设备编码传送到云服务器进行唯一关联，以确保该云设备只能该用户账号使用；

所述的用户账号为手机客户端申请注册的唯一账号。

步骤2、SIM卡向运营商注册。

云设备通过SIM卡单元(读卡器端口)从SIM卡中读取IMSI和TMSI，将IMSI和TMSI发给GSM网络；网络判别该IMSI和TMSI是否有效，如有效，则生成一个128bit的RAND，然后发给云设备；云设备收到RAND后，将RAND发给SIM卡。SIM卡以Ki为密钥对RAND进行A3/A8算法，生成SRES和Kc；云设备读取SRES和Kc，并将SRES发给网络；GSM网络端自己进行一次A3/A8算法，生成SRES与云设备发过来的SRES进行比较，如果相同，则接入GSM网络,完成SIM向运营商网络的入网认证。

步骤3、在手机客户端和云设备有网络的状态下，云设备检测有无指令接收，具体的：

若指令是手机客户端发出的通话呼叫指令，则：

通讯单元将手机客户端的呼叫信号发送给云服务器，云服务器接收手机客户端中通讯单元发出的呼叫信号；然后云服务器匹配该手机客户端所绑定的云设备，匹配后通过网络传输sip信号到相匹配的云设备，云设备中的路由模块接收该信号，并将该信号传输给云设备中的通讯模块，通讯模块中的信号处理单元将接收到的并将网络sip信令转换为GSM信令；然后SIM卡单元向运营商的GSM网络发出呼叫请求，GSM运营商接收请求并呼叫相应的手机号码。被叫方接听电话，则双方通讯完全建立。

若云设备中的SIM卡接收到被呼叫指令，则：

云设备中的信号接收单元接收被呼叫指令，并将被呼叫指令发送给路由模块，路由模块将被呼叫指令发送给云服务器，云服务器匹配该云设备所绑定的手机客户端，匹配后通过网络传输sip信号到相匹配的手机客户端，手机客户端中的通讯单元接收该被呼叫信号，然后发起呼叫振铃。手机客户端接听电话后则双方通讯完全建立。

建立通讯过程中，信号处理单元的作用是将接收到的并将网络sip信令转换为GSM信令；建立通讯后的通讯过程中，信号处理单元的作用是将接收到的IP语音信号通过AT指令解码后转换为GSM语音流。

本发明有益效果如下：

(1)本发明方法实现了只需一部手机就能多卡多待的功能。用户只需将云服务设备放置于家中或办公室，插入sim卡，即可实现手机多一个云端的卡槽，并且无需硬件适配，不限扩展数量。

(2)本发明实现了原号码全球免漫游费通讯。用户将云设备放在国内出国旅游或留学，使用手机客户客户端可以用运设备中的号码给国内家人和朋友拨打接听电话、收发短信，均无国际漫游费。

(3)本发明解决了远洋舰队的海上通讯问题。船员将云设备放置在陆地，在海中无运营商信号覆盖的地方可以通过手机客户端经由卫星网络，调用云设备中的号码进行通讯。

(4)云设备也是一台智能路由器，可以直连光猫或路由器放出wifi热点，供用户连接上网。

附图说明

图1为本发明的原理图。

图2为通讯建立的过程图。

图3为云设备的信号处理过程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1所示，以用户主叫为例。手机客户端向云服务器发起呼叫信号，云服务器匹配该用户所绑定的云设备，并通过网络传输sip信号到相应的云设备，云设备接收该信号，并将网络sip信令转换为GSM信令，调用SIM卡向运营商的GSM网络发出呼叫请求，运营商接收请求并呼叫相应的手机号码。被叫方接听电话，则双方通讯完全建立。

如图2所示是通讯建立过程的信号传输，以用户主叫为例，实现步骤如下：

(1)用户打开安装有控制模块的手机客户端进行拨打电话，手机客户端向云服务器发起Invite请求；

(2)云服务器通过认证中心确认手机客户端用户认证已通过后，检查请求消息中的Via头域中是否包含其地址，若包含，说明发生环回，返回指示错误的应答；如果没有问题，云服务器在请求消息的Via头域插入自身地址，并向Invite消息的To域所指示的被叫云设备转送Invite请求；

(3)云服务器向手机客户端发送呼叫处理中的应答消息，100Trying；

(4)云设备向云服务器发送呼叫处理中的应答消息，100Trying；

(5)云设备向GSM网络发送请求指示被叫用户振铃，被叫用户振铃后，云设备向发送云服务器发送180Ringing振铃信息；

(6)云服务器向主叫的手机客户端转发被叫用户振铃信息；

(7)被叫用户接听来电，云设备向云服务器返回表示连接成功的应答，200OK；

(8)云服务器向主叫的手机客户端转发连接成功的消息，200OK；

(9)主叫的手机客户端收到消息后，向云服务器发ACK消息进行确认；

(10)云服务器将ACK确认消息转发给云设备终端；

(11)主叫被叫用户之间建立起通信连接，开始通话。

用户通话建立后，语音转换传输如图3所示，实现步骤如下：

(1)手机客户端用户讲话，语音包通过RTP，采用SILK 8000Hz采样率，20ms的内部帧长进行编码并网络传输；

(2)云设备的路由模块接收来自互联网语音RTP流，进行解码为PCMA语音包，通过自定义AT^SW＝160个字节语音包数据指令，经过USB串口发送给通讯模块；

(3)通讯模块接收到路由模块转发的语音包，通过通讯模块中的信号处理单元进行处理，具体的：通讯模块对语音包进行PCMA解码，语音包被解码为为PCM16，通讯模块把解码后的语音包发送给SIM卡单元，SIM卡单元将接收的GSM语音流发送给运营商的GSM网络；

(4)GSM语音流，经由运营商的GSM网络传输到相应的传统手机用户，用户手机解码语音包后，播放语音；

(5)传统手机用户端讲话，GSM语音流经由运营商的GSM网络传输到云设备，云设备的通讯模块录制来自GSM运营商的语音包PCM16,先将语音包编码成PCMA后，再通过BASE64进行二次编码，添加自定义上报语音包指令+SNDPCM:seqnum,BASE64AUDIO DATA，通过USB串口发给路由模块；

(6)路由模块接收语音包，进行RTP编码打包，通过互联网发送到云服务器；

(7)云服务器将接收的IP语音包转发给相应的手机客户端(安装有控制模块)；

(8)手机客户端进行解码并播放语音，实现双方语音通话。

Claims (10)

1.互联网和全球移动通信的语音短信交换转发系统，其特征在于包括云服务器、云设备和手机客户端；

云设备内设置有SIM卡、路由模块和通讯模块，且路由模块和通讯模块通过USB串口衔接，路由模块用于实现有线转无线的wifi功能，通讯模块用于实现IP语音包和GSM制式的传统语音包相互转换的功能；

所述的通讯模块包括SIM卡单元、信号接收单元、信号处理单元和信号发送单元，具体实现如下：信号接收单元接收路由模块传输的信号Ⅰ以及SIM卡单元读取的信号Ⅱ，并由信号处理单元进行处理，同时由信号发送单元将处理后的信号Ⅰ发送给GSM运营商，由信号发送单元将处理后的信号Ⅱ发送给路由模块，再由路由模块发送给云服务器；

手机客户端设置有控制模块，控制模块包括通讯单元和智能路由器单元，通讯单元将手机客户端的呼叫信号发送给云服务器，云服务器接收该呼叫信号后匹配该手机客户端所绑定的云设备，然后通过网络传输sip信号到相匹配的云设备，云设备中的路由模块接收该信号，并将该信号传输给云设备中的通讯模块，通讯模块中的信号处理单元将接收到的并将网络sip信令转换为GSM信令；然后SIM卡单元向运营商的GSM网络发出呼叫请求，GSM运营商接收请求并呼叫相应的手机号码；被叫方接听电话，则双方通讯完全建立。

2.根据权利要求1所述的互联网和全球移动通信的语音短信交换转发系统，其特征在于所述的路由模块的型号为MT7628；通讯模块的型号为MT6261。

3.根据权利要求1所述的互联网和全球移动通信的语音短信交换转发系统，其特征在于所述的信号处理单元的处理具体如下：

手机客户端讲话时，路由模块接收来自互联网语音RTP流，进行解码为PCMA语音包，通过自定义AT^SW＝160个字节语音包数据指令通过USB串口发送给通讯模块,通讯模块接收并处理这个语音包；通讯模块对语音包进行PCMA解码，语音包被解码为PCM16，通讯模块把解码后的语音包通过GSM网络传输到对端手机；

手机客户端接听时，通讯模块录制来自GSM运营商的语音包PCM16,编码成PCMA后再做BASE64编码加上自定义上报语音包指令+SNDPCM:seqnum,BASE64AUDIO DATA通过USB串口发给路由模块，路由模块接收到这个语音包进行RTP编码打包，通过互联网发送到手机客户端的控制模块。

4.根据权利要求1所述的互联网和全球移动通信的语音短信交换转发系统，其特征在于建立通讯过程中，信号处理单元的作用是将接收到的并将网络sip信令转换为GSM信令；建立通讯后的通讯过程中，信号处理单元的作用是将接收到的IP语音信号通过AT指令解码后转换为GSM语音流。

5.根据权利要求1所述的互联网和全球移动通信的语音短信交换转发系统，其特征在于智能路由器单元用于控制云设备中路由模块是否开启。

6.互联网和全球移动通信的语音短信交换转发系统的实现方法，其特征在于实现过程如下：

步骤1、手机客户端安装控制模块，并通过控制模块与云设备相关联，云设备内插入有GSM网络制式的SIM卡，且该云设备通过内置的路由模块连接网络；

步骤2、SIM卡向运营商注册；

步骤3、在手机客户端和云设备有网络的状态下，云设备检测有无指令接收，若有指令则建立通讯。

7.根据权利要求6所述的互联网和全球移动通信的语音短信交换转发系统的实现方法，其特征在于步骤1具体关联如下：

1-1.将安装控制模块的手机客户端和云设备近距离放置在云设备wifi可连接范围内；

1-2.手机客户端首先连接云设备外放的wifi,然后输入云设备中SIM卡的号码，完成手机客户端与云设备的关联绑定；

1-3.完成关联绑定后，云设备中的路由模块将用户账号和云设备编码传送到云服务器进行唯一关联，以确保该云设备只能该用户账号使用。

8.根据权利要求7所述的互联网和全球移动通信的语音短信交换转发系统的实现方法，其特征在于步骤1所述的用户账号为手机客户端申请注册的唯一账号。

9.根据权利要求7所述的互联网和全球移动通信的语音短信交换转发系统的实现方法，其特征在于步骤2具体实现如下：

云设备通过SIM卡单元(读卡器端口)从SIM卡中读取IMSI和TMSI，将IMSI和TMSI发给GSM网络；网络判别该IMSI和TMSI是否有效，如有效，则生成一个128bit的RAND，然后发给云设备；云设备收到RAND后，将RAND发给SIM卡；SIM卡以Ki为密钥对RAND进行A3/A8算法，生成SRES和Kc；云设备读取SRES和Kc，并将SRES发给网络；GSM网络端自己进行一次A3/A8算法，生成SRES与云设备发过来的SRES进行比较，如果相同，则接入GSM网络,完成SIM向运营商网络的入网认证。

10.根据权利要求7所述的互联网和全球移动通信的语音短信交换转发系统的实现方法，其特征在于步骤3具体实现如下：

若指令是手机客户端发出的通话呼叫指令，则：

通讯单元将手机客户端的呼叫信号发送给云服务器，云服务器接收手机客户端中通讯单元发出的呼叫信号；然后云服务器匹配该手机客户端所绑定的云设备，匹配后通过网络传输sip信号到相匹配的云设备，云设备中的路由模块接收该信号，并将该信号传输给云设备中的通讯模块，通讯模块中的信号处理单元将接收到的并将网络sip信令转换为GSM信令；然后SIM卡单元向运营商的GSM网络发出呼叫请求，GSM运营商接收请求并呼叫相应的手机号码；被叫方接听电话，则双方通讯完全建立；

若云设备中的SIM卡接收到被呼叫指令，则：

云设备中的信号接收单元接收被呼叫指令，并将被呼叫指令发送给路由模块，路由模块将被呼叫指令发送给云服务器，云服务器匹配该云设备所绑定的手机客户端，匹配后通过网络传输sip信号到相匹配的手机客户端，手机客户端中的通讯单元接收该被呼叫信号，然后发起呼叫振铃；手机客户端接听电话后则双方通讯完全建立；

建立通讯过程中，信号处理单元的作用是将接收到的并将网络sip信令转换为GSM信令；建立通讯后的通讯过程中，信号处理单元的作用是将接收到的IP语音信号通过AT指令解码后转换为GSM语音流。