CN113225123B - 卫星移动通信系统中电路话音到voip话音的转换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卫星移动通信系统中电路话音到VOIP话音的转换方法，属于卫星移动通信技术领域。该方法可在卫星移动通信系统中传递电路话音，能够将空口传递的电路信令、短信和电路话音转换为标准VOIP格式与标准VOIP流程在核心网接口传递。本发明可应用于基于LTE体制或基于5G体制的卫星移动通信系统中，在信关站部署核心网和IP多媒体子系统，在卫星基站上增加话音转换功能或在系统中增加话音转换网关设备，通过话音转换功能来实现卫星移动通信系统中话音在空口和核心网接口采用不同体制的传递方式。

Description

卫星移动通信系统中电路话音到VOIP话音的转换方法
技术领域
本发明属于卫星移动通信技术领域，特别是指一种卫星移动通信系统中电路话音到VOIP话音的转换方法。
背景技术
目前，卫星移动通信系统的建设工作迫在眉睫，很多关键技术亟待突破。在通信协议方面，参考地面成熟的移动通信协议体系是降低技术风险，加快开发进度的最佳实现途径。但是，卫星移动通信系统与地面移动通信系统有很大的区别，卫星通信系统空口资源宝贵，传输时延大。如果在卫星移动通信系统中采用SIP话音格式，则由于语音数据包字节数小，IP话音包大部分为输辅助信息IP头，会造成信道资源利用率低的问题。此外，如果在卫星移动通信系统的空口采用VOIP话音流程，则由于流程交换频繁，会导致呼叫建立时间长的问题。可见，为了实现卫星移动通信系统对地面移动通信系统的借鉴，必须解决电路话音到VOIP话音的转换问题，而现有技术中尚不存在这种尝试。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种卫星移动通信系统中电路话音到VOIP话音的转换方法，该方法可在基于LTE体制或基于5G体制的卫星通信移动系统中传递电路话音。
本发明的目的是这样实现的：
一种卫星移动通信系统中电路话音到VOIP话音的转换方法，所述卫星移动通信系统包括卫星终端、卫星基站、核心网和IMS，所述VOIP话音包括VoLTE话音和VoNR话音，所述电路话音包括电路CC话音和自定义电路话音；所述卫星移动通信系统中还包括话音转换模块，该方法包括以下步骤：
（1）卫星终端入网后，建立IMS APN的VOIP默认承载，用于传输SIP信令；
（2）将卫星终端的电路话音信令通过VOIP默认承载进行发送，卫星基站从空口协议栈数据面取出数据后，将数据转发到话音转换模块；
（3）卫星终端以电路话音形式发送呼叫申请消息，开始进行呼叫申请；
（4）话音转换模块解析卫星终端发来的呼叫申请，利用解析出的参数组建SIP话音INVITE消息；
（5）话音转换模块维护终端SIP的上下文，实现SIP终端代理功能，并将INVITE消息发送到核心网接口的GTP隧道，从而发送到IMS；
（6）IMS与核心网通过标准流程建立建立IMS APN的VOIP专用承载，用于传输SIP话音或视频；
（7）话音转换模块对IMS发来的消息进行判断：
若话音转换模块收到IMS发送的183Progress消息，则解析SIP话音信令，利用解析出的参数组成电路话音呼叫过程消息；
若话音转换模块收到IMS发送的486Busy消息，则解析SIP话音信令，利用解析出的参数组成电路话音的呼叫忙信令；
若话音转换模块收到IMS发送的180Ring消息，则解析SIP话音信令，利用解析出的参数组成电路话音振铃信令；
若话音转换模块收到IMS发送的200OK消息，则解析SIP话音信令，利用解析出的参数组成电路话音呼叫连接信令；
（8）话音转换模块将步骤（7）中利用解析出的参数所组成的消息或信令发送到卫星基站的空口协议栈数据面，通过空口链路发送给卫星终端；
（9）卫星终端发送电路话音连接响应信令到话音转换模块，话音转换模块将电路话音连接响应信令解析重组成SIP话音ACK消息，并发送到IMS，从而建立通话；
（10）话音转换模块对于收到的卫星终端发送的电路话音数据，通过SIP终端代理功能维护终端SIP的上下文，将电路话音数据封装成标准SIP话音数据，发送给IMS；话音转换模块对于收到的IMS发送的SIP话音数据，通过SIP终端代理功能维护终端SIP的上下文，提取SIP话音数据中的电路话音数据，发送给卫星终端；
（11）如果话音转换模块收到终端发送的电路话音挂机消息，则解析重组成SIP话音Bye消息，发送到IMS；如果话音转换模块收到IMS发送的Bye消息，则解析重组成电路话音挂机消息，发送给终端；通话结束。
本发明的有益效果在于：
1、本发明在同一个会话流程中实现了电路话音协议与VOIP话音协议的转换，实现了两种协议流程的深度融合。
2、本发明方法可在基于LTE或5G体制的卫星移动通信系统中传输电路话音，节约空口资源，增加系统的用户容量。
附图说明
图1是本发明的应用场景示意图。
图2是本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
一种卫星移动通信系统中电路话音到VOIP话音的转换方法，其中，卫星移动通信系统包括卫星终端UE、卫星基站、核心网、IP多媒体子系统IMS等设备。UE是业务触发的起点和接收的终点；卫星基站可以实现卫星移动通信系统无线接入网部分的协议处理功能，在核心网和终端用户之间传输业务、信令和测试验证数据；核心网是UE入退网和数据路由的处理中心；IMS是用户面的呼叫会话处理中心和与PSTN的互通网关。
图1是本方法的应用场景示意图。图中，话音转换模块实现卫星终端的信令事件的收发和处理，同时实现对终端数据的收发和处理。话音转换模块通过对终端的SIP代理功能，可以让终端实现多种SIP业务，包括SIP注册接入到IMS; SIP语音呼叫业务；SIP视频呼叫业务；SIP短信收发业务等等。
话音转换需要进行如下处理：
上行数据处理转发：非IP数据来自空口协议数据面，包括电路呼叫信令、电路话语数据以及短信文本，转换功能需要将其转换成标准SIP信令与数据，并映射成完成相应的SIP信令流程，接着发送到相应的GTP隧道流中。
下行数据处理转发：SIP数据来自GTP隧道流，需要将SIP信令数据转换成映射成相应的电路信令过程，裸话音数据与短信文本，并发送到相应的空口协议数据面。
该方法可应用于基于LTE体制或基于5G体制的卫星移动通信系统中，在信关站部署核心网和IP多媒体子系统，在卫星基站上增加话音转换功能或在系统中增加话音转换网关设备，通过话音转换功能来实现卫星移动通信系统中话音在空口和核心网接口采用不同体制的传递方式。
图2是本方法的原理示意图。话音转换模块主要有四大功能：信令转换功能、话音转换功能、SIP终端代理功能、电路分组相互转换功能。
话音转换方法的具体步骤如下：
（1）卫星终端入网后，建立IMS APN的VOIP默认承载，用于传输SIP信令；
（2）将卫星终端的电路话音信令通过VOIP默认承载进行发送，卫星基站从空口协议栈数据面取出数据后，将数据转发到话音转换模块；
（3）卫星终端以电路话音形式发送呼叫申请消息，开始进行呼叫申请；
（4）话音转换模块解析卫星终端发来的呼叫申请，利用解析出的参数组建SIP话音INVITE消息；
（5）话音转换模块维护终端SIP的上下文，实现SIP终端代理功能，并将INVITE消息发送到核心网接口的GTP隧道，从而发送到IMS；
（6）IMS与核心网通过标准流程建立建立IMS APN的VOIP专用承载，用于传输SIP话音或视频；
（7）话音转换模块对IMS发来的消息进行判断：
若话音转换模块收到IMS发送的183Progress消息，则解析SIP话音信令，利用解析出的参数组成电路话音呼叫过程消息；
若话音转换模块收到IMS发送的486Busy消息，则解析SIP话音信令，利用解析出的参数组成电路话音的呼叫忙信令；
若话音转换模块收到IMS发送的180Ring消息，则解析SIP话音信令，利用解析出的参数组成电路话音振铃信令；
若话音转换模块收到IMS发送的200OK消息，则解析SIP话音信令，利用解析出的参数组成电路话音呼叫连接信令；
（8）话音转换模块将步骤（7）中利用解析出的参数所组成的消息或信令发送到卫星基站的空口协议栈数据面，通过空口链路发送给卫星终端；
（9）卫星终端发送电路话音连接响应信令到话音转换模块，话音转换模块将电路话音连接响应信令解析重组成SIP话音ACK消息，并发送到IMS，从而建立通话；
（10）话音转换模块对于收到的卫星终端发送的电路话音数据，通过SIP终端代理功能维护终端SIP的上下文，将电路话音数据封装成标准SIP话音数据，发送给IMS；话音转换模块对于收到的IMS发送的SIP话音数据，通过SIP终端代理功能维护终端SIP的上下文，提取SIP话音数据中的电路话音数据，发送给卫星终端；
（11）如果话音转换模块收到终端发送的电路话音挂机消息，则解析重组成SIP话音Bye消息，发送到IMS；如果话音转换模块收到IMS发送的Bye消息，则解析重组成电路话音挂机消息，发送给终端；通话结束。
本发明在卫星基站空口协议栈与核心网接口协议栈间增加话音转换功能或在系统中增加话音转换网关设备，作为电路话音信令与话音数据的终止节点，话音转换功能解析完电路话音信令后，根据信令参数，代理SIP终端重组SIP信令与IMS服务器进行交互，因此话音转换模块也是下行SIP信令的终止节点。
总之，本发明能够将空口传递的电路信令、短信和电路话音转换为标准VOIP格式与标准VOIP流程在核心网接口传递，实现了卫星移动通信系统中话音在空口和核心网接口采用不同体制的传递方式，从而可在基于LTE/5G体制的卫星移动通信系统中传递电路话音，且无需对核心网和IMS进行更改，降低了技术风险，简化了系统设计，解决了卫星移动通信系统中空口资源利用率低和通信流程建立时间长的问题。

Claims (1)

1.一种卫星移动通信系统中电路话音到VOIP话音的转换方法，所述卫星移动通信系统包括卫星终端、卫星基站、核心网和IMS，所述VOIP话音包括VoLTE话音和VoNR话音，所述电路话音包括电路CC话音和自定义电路话音；其特征在于，所述卫星移动通信系统中还包括话音转换模块，该方法包括以下步骤：
（1）卫星终端入网后，建立IMS APN的VOIP默认承载，用于传输SIP信令；
（2）将卫星终端的电路话音信令通过VOIP默认承载进行发送，卫星基站从空口协议栈数据面取出数据后，将数据转发到话音转换模块；
（3）卫星终端以电路话音形式发送呼叫申请消息，开始进行呼叫申请；
（4）话音转换模块解析卫星终端发来的呼叫申请，利用解析出的参数组建SIP话音INVITE消息；
（5）话音转换模块维护终端SIP的上下文，实现SIP终端代理功能，并将INVITE消息发送到核心网接口的GTP隧道，从而发送到IMS；
（6）IMS与核心网通过标准流程建立建立IMS APN的VOIP专用承载，用于传输SIP话音或视频；
（7）话音转换模块对IMS发来的消息进行判断：
若话音转换模块收到IMS发送的183Progress消息，则解析SIP话音信令，利用解析出的参数组成电路话音呼叫过程消息；
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（8）话音转换模块将步骤（7）中利用解析出的参数所组成的消息或信令发送到卫星基站的空口协议栈数据面，通过空口链路发送给卫星终端；
（9）卫星终端发送电路话音连接响应信令到话音转换模块，话音转换模块将电路话音连接响应信令解析重组成SIP话音ACK消息，并发送到IMS，从而建立通话；
（10）话音转换模块对于收到的卫星终端发送的电路话音数据，通过SIP终端代理功能维护终端SIP的上下文，将电路话音数据封装成标准SIP话音数据，发送给IMS；话音转换模块对于收到的IMS发送的SIP话音数据，通过SIP终端代理功能维护终端SIP的上下文，提取SIP话音数据中的电路话音数据，发送给卫星终端；
（11）如果话音转换模块收到终端发送的电路话音挂机消息，则解析重组成SIP话音Bye消息，发送到IMS；如果话音转换模块收到IMS发送的Bye消息，则解析重组成电路话音挂机消息，发送给终端；通话结束。
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