CN1163034C - 提供ip电话服务质量的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于在呼叫方(21)和受呼方(23)之间的IP电话对话中提供服务质量的方法和系统(11)为第一和第二设备(25，27)之间的对话建立一种高服务质量的ATM虚拟电路，每个设备(25，27)具有ATM能力和IP能力。第一和第二设备(25，27)提供IP媒体和ATM媒体之间的双向转换。系统(11)为呼叫方(21)和第一设备(25)之间以及所述的受呼方(23)和第二设备(27)之间的对话传送IP媒体。虚拟电路为第一和第二设备(25，27)之间的对话传送ATM媒体。一种智能化控制层(13)提供用以建立对话的IP和ATM信令。

Description

提供IP电话服务质量的方法和系统
发明的领域
本发明一般涉及因特网电话的领域，更具体而言，涉及一种提供因特网电话通话服务质量的方法和系统。
发明的背景
当前在远程通信市场上出现两种趋势。首先，将电话服务添加到基于因特网协议的设备中。其次，异步传输模式(ATM)网正在建立，作为ATM交换虚拟电路服务性能的部分，它具有在每次连接的基础上支持用户规定的服务质量(QoS)的能力。
这些趋势中每一种都有些问题。将电话服务引入到IP网的主要问题是在每次呼叫/连接的基础上提供可预测的QoS的问题。虽然在从事这个问题的因特网团体中正在研究这些技术，但目前还没有办法在每次连接的基础上保证通过IP网的QoS。第二种趋势的主要问题并不是基本服务能力的问题，而是对该服务的接入问题。今天实际上所有的桌面设备已经通过某种局域网技术，例如通过以太网接入IP网。问题是这些桌面设备通常并不具有对提供每次呼叫/连接保证QoS的ATM网的接入。
在当前基于IP的网中解决QoS的主要方法是过分提供在网中可用的带宽量。只要网的使用停留在可用带宽的界限内，这种方法将是可行的。如果网的使用是不可预测的，则就很难，例如，防止低优先级的文件传输免受为传送实时话音或视频数据所建立的连接的干扰。
对并不具有本机的ATM支持的设备提供ATM交换虚拟电路服务的主要方法是在IP网和有能力在每个IP流的基础上产生ATM交换虚拟电路的ATM网之间安装路由器。这种方法的问题是：(1)需要事先在路由器中提供可能的目的地IP地址，和(2)不可能在一个IP流的基础上规定，哪个IP流应该得到该ATM交换虚拟电路服务和哪个应该得到IP最佳努力服务。如果一个目的地地址被提供在ATM相互工作路由器中，则对该目的地地址的所有连接将需要一个ATM交换虚拟电路。
发明概述
本发明提供一种用于在呼叫方客户和受呼方客户之间的IP电话通话中提供服务质量的方法和系统。本发明的系统对于第一和第二设备之间的对话建立一种高服务质量的ATM虚拟电路，每个设备具有ATM能力和IP能力。第一和第二设备在因特网协议(IP)媒体和ATM媒体之间提供双向转换。该系统传送IP媒体供呼叫方客户和第一设备之间的对话，以及在受呼方客户和第二设备之间的对话。该虚拟电路传送ATM媒体供第一和第二设备之间对话。一种智能化控制层提供IP和ATM信令以建立该对话。
在本发明的一种实施方案中，第一和第二设备包括接入控制管理器，它们是IP网和ATM网之间的桥路。该智能化控制层在第一接入控制管理器上为受呼方分配一个临时对话的IP代理地址，而在第二接入控制管理器上为呼叫方分配一个临时对话的IP代理地址。系统通过在第一接入控制管理器上分配一个临时对话呼叫方号码和在第二接入控制管理器上分配一个临时对话受呼方号码，为在第一接入控制管理器和第二接入控制管理器之间对话通过ATM网建立一个交换虚拟电路。
在该对话期间，该系统在第一接入控制管理器上将IP媒体从呼叫方传送到受呼方的临时IP代理地址。第一接入控制管理器将IP媒体分组成ATM单元用以通过虚拟电路传送到第二接入控制管理器。然后该系统将IP媒体从第二接入控制管理器传送到受呼方。同样，该系统在第二接入控制管理器上将IP媒体从受呼方传送到呼叫方的临时IP代理地址。第二接入控制管理器将IP媒体分组成ATM单元用以通过虚拟电路传送到第一接入管理器。然后系统将IP媒体从第一接入控制管理器传送到呼叫方。
在另一种实施方案中，第一和第二设备包括既有IP能力又有ATM能力的路由器。该呼叫方客户获得认证证书，然后利用服务质量请求启动IP电话对话。当受呼方客户接入此对话时，呼叫方客户利用一种入口路由器开始建立资源保留协议的IP媒体对话。然后该入口路由器通过一种到受呼方客户的出口路由器建立IP媒体对话。当该IP媒体对话被建立时，入口路由器建立与出口路由器的ATM交换虚拟连接。
附图简述
图1是一种本发明的系统的优选实施方案方框图。
图2是一种用作说明依据图1的实施方案中信号和呼叫建立的呼叫流程图。
图3是本发明的系统的另一种实施方案方框图。
图4是一种用作说明依据图3的实施方案中信号和呼叫建立的呼叫流程图。
详细描述
现在参考附图，首先参考图1，通常用数字11标记一种依据本发明优选实施方案的系统。系统11包括一个媒体服务控制点(MSCP)13。MSCP13包括IP电话对话建立服务器，在优选实施方案中是一种对话启动协议(SIP)服务器15，入口异步传输模式(ATM)MSCP17，和出口ATM MSCP19。正如以后将要详细解释的那样，MSCP13提供一种智能化控制层，用于建立在第一IP电话用户客户21和第二IP电话用户客户23之间的因特网协议(IP)电话对话。
系统11包括一个入口接入控制管理器25和一个出口接入控制管理器27。接入控制管理器25和27提供一种IP电话用户客户21和23以及ATM网27之间的媒体网关。入口接入控制管理器25提供一种对ATM网27中入口ATM开关29的ATM媒体和信号接口。同样，出口接入控制管理器27提供一种对ATM网27中出口ATM开关31的ATM媒体和信号接口。
在图1中，IP信号路径用点线表示，ATM信号路径用段线表示。IP媒体路径用实线表示，ATM媒体路径用粗实线表示。
在图1的实施方案中，通过在由ATM网27提供的有QoS能力的干线上传送通信业务提供服务质量(QoS)连接。依据本发明，对于用户客户21和23之间的IP电话对话建立一种ATM连接。对于数据网应用部分(DNAP)协议的QoS扩展实现MSCP13和接入控制管理器25和27之间的信号联系。接入控制管理器25和27建立有ATM QoS能力的连接。虽然在本发明的优选实施方案中，有QoS能力的连接是由ATM交换虚拟电路提供的，本发明也可用各式各样的其他技术实现，如SONET，和波形划分多路复用。
正如以后将详细解释的那样，用于对话的数据路径通过使用代理寻址免受未授权的通信业务的影响。代理寻址需要通过接入控制管理器25和27的转换以便将媒体传送到它被指定的目的地。在对话建立期间，在用户客户21和用户客户23之间交换媒体流端点的地址。包含用户客户21的媒体地址的信号消息被改变以反映一个代理地址，它是在出口接入控制管理器27上的一个接口。在每次对话的基础上分配接入控制管理器接口。通过在接入控制管理器上对短暂的口的分配和撤消实现每次对话接口的唯一性。用于建立和转移ATM连接的地址与短暂的口有关。同样，包含用于用户客户23的媒体地址的信号消息被改变以反映入口接入控制管理器25上的一个代理地址。
本发明的系统动态地配置QoS连接并用两种方法保证它们的安全性。首先，通过使用ATM交换虚拟连接动态地配置QoS连接。在呼叫建立期间以每次对话为基础建立交换虚拟连接。MSCP13利用DNAP QoS消息调用接入控制管理器25和27的IP到ATM的接口机制。正如以后将详细解释的那样，接入控制管理器25使一种用户网接口(UNI)协议建立。发送到和由接入控制管理器25和27接收到的ATM通信业务分别被ATM开关29和31交叉截断并交给它们有关的ATM MSCP17和19。接入控制管理器25和27将对话的媒体流映象到它的交换虚拟电路，对话通信业务转移它们各自的交换虚拟电路。
该实时配置解决方案的第二方面是动态保证接入该连接的安全性。这是通过在对话建立期间从一个预先提供的代理地址库动态地分配代理地址来完成的。代理地址在信息消息中返回给用户客户21和23。在MSCP上建立对话代理地址的映象并通过DNAP协议传送到接入控制管理器25和27。代理地址和实际的对话地址在对话期间被保留在SIP服务器15和接入控制管理器25和27中。当对话终止时，代理地址被撤消。
现在参考图2。在此示出一种依据图1的实施方案的对话启动的呼叫流程图。用户客户12通过发送SIP INVITE消息33到用户客户23启动对话。为说明的目的，用户客户的IP地址是A@XYZ.COM·SIPINVITE在对在MSCP SIP服务器15的代理地址上用户客户23寻址，为说明起见，这个地址是B@XYZ-SIP.COM·SIP INVITE规定声源为用户客户21的实际IP地址，并规定要求QoS。接收到INVITE 33以后，SIP服务器15发送邀请35到用户客户23的实际IP地址，B@XYZ2000.COM·邀请35规定声源为在出口接入控制管理器27上分配给用户客户21的临时IP代理地址，为说明起见这个地址是A@ACM-Y.COM。如果用户客户23接受对话，用户客户23发送200 OK SIP响应37返回到SIP服务器15，规定声音目的地为它的实际IP地址。虽然在优选实施方案中，使用SIP IP电话信号，其他的IP信号协议，如H.323也可使用。
接收到响应37后，SIP服务器15分配一个呼叫标签，并发送保留带宽消息39到入口ATM MSCP17。消息39规定用于对话的声音目的地作为在入口接入控制管理器25上分配给用户客户23的一个临时IP代理地址。为说明起见，分配给用户客户23的临时IP代理地址是B@ACM-X.COM。带宽保留消息也识别呼叫标签并规定在出口接入控制管理器27上用于ATM连接的受呼号码。
在接收到带宽保留消息39后，入口ATM MSCP 17发送QoS建立请求41到入口接入控制管理器25。建立请求41识别用于用户客户21的实际源地址和代理源地址。建立请求41也识别呼叫标签和受呼方号码。入口ATM MSCP17也发送QoS建立指示消息43到出口接入控制管理器27。建立指示43识别用于用户客户23的实际目的地地址和代理目的地地址，以及用于ATM对话的呼叫标签和受呼方号码。出口接入控制管理器27用建立指示确认45返回到入口ATM MSCP 17，对建立指示23作出响应。在接收到QoS建立请求41后，入口接入控制管理器25发送用户网接口(UNI)协议建立消息47到入口ATM开关29。在接收到UNI建立消息47后，入口ATM开关29发送DNAP建立49到入口ATM MSCP17。当入口ATM MSCP17作出响应时，如5 所指明的那样，入口ATM开关29发送建立消息53到出口ATM开关31，在接收到建立消息53后，出口ATM开关31发送DNAP建立消息55到出口ATMMSCP19。当出口ATM MSCP19作出响应时，如57所指明的那样，出口ATM开关31发送UNI建立消息59到出口接入控制管理器27。
接收到建立消息59后，出口接入控制管理器27发送CONNECT消息61到入口接入控制管理器25。接收到CONNECT消息61后，入口接入控制管理器25用QoS建立请求确认63返回到入口ATM MSCP17对QoS建立请求作出响应。接收到建立请求确认63后，入口ATM MSCP17用保留带宽确认消息65返回到MSCP SIP服务器15对保留带宽消息39作出响应。接收到保留带宽确认65后，SIP服务器15撤消呼叫标签并发送SIP 200 OK响应返回到用户客户21。OK响应识别声音目的地作为在入口接入控制管理器25上分配给用户客户23的临时IP代理地址。然后，用户客户21发送被寻址的IP媒体分组到在接入控制管理器25上临时代理地址的用户客户23。同样，用户客户23发送被寻址的IP媒体分组到在出口接入控制管理器27上临时代理地址的用户客户21。
从上所述，可以看到，图1的实施方案为在IP用户客户之间IP电话对话提供QoS。通过使用临时代理，用户客户21和23并不知道他们的对话是在一种ATM交换虚拟电路上实现的。用户客户21和23使用用于呼叫建立的标准SIP消息和标准的代理方式，在用户客户21和23方并不需要专门的知识。一种智能化网络层使本发明的系统对用户客户21和23是透明的。
现在参考图3，一般用数字71标记本发明的系统的另一种实施方案。系统71包括通常用73表示的MSCP。MSCP73包括MSCP SIP服务器75，入口ATM MSCP77，出口ATM MSCP 79。另外，MSCP 73包括一种策略服务器81。MSCP73被适配成在呼叫用户客户83和受呼用户客户85之间建立一种QoS IP电话对话。
入口路由器87提供IP用户客户83和ATM网89之间的接口。出口路由器91提供用户客户85和ATM网89之间的接口。入口路由器87提供对ATM网89中入口ATM开关93的接口。同样，出口路由器91提供对ATM网89中出口ATM开关95的接口。
现在参考图4，在此示出一种依据图3的实施方案的对话启动的呼叫流程图。用户客户83用对MSCP SIP服务器75寻址的Diameter协议对话认证请求97启动对话。服务器75用Diameter对话认证响应(标签)作为响应，如99所示。然后，用户客户83发送SIP INVITE消息101到用户客户85。为说明起见，用户客户85的IP地址是A@XYZ.COM.SIP INVITE 101对MSCP SIP上代理地址的用户客户85寻址，为说明起见该地址是B@XYZ-SIP.COM.SIP INVITE 101规定声源为用户客户83的实际IP地址，并规定要求QoS.SIP INVITE 101也包括在对Diameter对话认证请求97的响应中接收到的认证标签。在接收到SIP INVITE 101后，SIP服务器75发送INVITE 103到用户客户85的实际IP地址，B@XYZ 2000.COM.INVITE103规定声源为用户客户83的IP地址。如果用户客户85接受对话，用户客户85发送200OK SIP响应105返回到SIP服务器75，规定声音目的地为它的实际IP地址。
在接收到200 OK SIP响应105后，SIP服务器75发送保留带宽消息107到MSCP策略服务器81。消息107规定用于对话的声源为用户客户83的实际IP地址，用于对话的声音目的地为用户客户85的实际IP地址。消息107也包括认证标签。在接收到消息107后，MSCP策略服务器81发送响应109返回到MSCP SIP服务器81。然后，SIP服务器75发送SIP 200 OK响应111到用户客户83。
在接收到200 OK响应111后。用户客户83发送资源保留协议(RSVP)路径消息113到入口路由器87。然后，入口路由器87发送COPS请求处理消息115到MSCP策略服务器81。当MSCP策略服务器81作出响应时，如117所示，入口路由器87发送RSVP路径消息119到出口路由器91。然后，出口路由器91发送RSVP路径消息121到用户客户85。用户客户85用RSVP保留响应123返回到出口路由器91作出响应。然后出口路由器91用RSVP保留响应125返回到入口路由器87作出响应。
接收到响应125后，入口路由器87发送UNI、建立消息127到入口ATM开关93。接收到UNI建立消息127后，入口ATM开关93发送DNAP建立129到入口ATM MSCP77。当入口ATM MSCP77作出响应时，如131所示，入口ATM开关93发送建立消息133到出口ATM开关95。接收到建立消息133后，出口ATM开关95发送DNAP建立消息135到出口ATM MSCP79。当出口ATM MSCP 79作出响应时，如137所示，出口ATM开关95发送UNI建立消息139到出口路由器91。
接收到建立消息139后，出口路由器91发送CONNECT消息141到入口路由器87。接收到CONNECT消息141后，入口路由器87用RSVP保留响应143返回到用户客户83对RSVP路径消息113作出响应。然后，在用户客户83和用户客户85之间建立IP电话对话。
图3和4的实施方案分配一定量的系统智能到用户客户83和85。用户客户83和85比图1和2的实施方案中的用户客户21和23负责更大部分的呼叫建立工作。用户客户83和85除了处理SIP协议中的信号外，还处理Diameter和RSVP协议中的信号。
从以上所述可以看到，本发明克服了现有技术的缺点。本发明通过在高QoS干线，最好是ATM干线上传送通信业务，动态地建立和保证QoS IP电话对话安全。本领域的技术人员将认识到，各种替代的实施方案给出本公开内容的好处。因此，以上的公开内容是被用于说明的目的而不是限制。

Claims (24)

1.一种在呼叫方和受呼方之间的因特网协议(IP)电话对话中提供服务质量的方法，包括以下步骤：
传送用于在所述呼叫方与具有IP电话能力和ATM能力的第一设备之间的所述电话对话的IP媒体；
传送用于在所述受呼方与具有IP电话能力和ATM能力的第二设备之间的所述电话对话的IP媒体；和
在所述第一设备和所述第二设备之间为所述电话对话建立ATM虚拟电路。
2.如权利要求1的方法，其中所述第一设备和第二设备是路由器。
3.如权利要求1的方法，其中：
所述第一设备利用所述受呼方的临时对话IP代理地址来识别；和
所述第二设备利用所述呼叫方的临时对话IP代理地址来识别。
4.如权利要求1的方法，其中在所述第一设备和第二设备之间建立ATM虚拟电路的所述步骤包括以下步骤：
在所述第一设备上为所述对话分配一个呼叫方号码；和
在所述第二设备上为所述对话分配一个受呼方号码。
5.一种在呼叫方与受呼方之间的IP电话对话中提供服务质量的方法，包括以下步骤：
在第一接入控制管理器上为所述电话对话分配用于所述受呼方的临时IP代理地址；
在第二接入控制管理器上为所述电话对话分配用于所述呼叫方的临时IP代理地址；和
在所述第一接入控制管理器和所述第二接入控制管理器之间为所述电话对话建立交换虚拟电路。
6.如权利要求5的方法，其中建立所述虚拟电路的所述步骤包括以下步骤：
在所述第一接入控制管理器上为所述对话分配临时呼叫方地址；和
在所述第二接入控制管理器上为所述对话分配临时受呼方地址。
7.如权利要求6的方法，其中所述分配临时呼叫方地址的步骤包括从分配给所述第一接入管理器的呼叫方地址库中选择一个呼叫方地址的步骤。
8.如权利要求6的方法，其中所述分配临时受呼方地址的步骤包括从分配给所述第二接入管理器的受呼方地址库中选择一个受呼方地址的步骤。
9.如权利要求5的方法，还包括以下步骤：
在所述第一接入控制管理器上将IP媒体通信业务从所述呼叫方传送到所述受呼方IP代理地址；和
在所述第二接入控制管理器上将IP媒体通信业务从所述受呼方传送到所述呼叫方IP代理地址。
10.如权利要求9的方法，还包括以下步骤：
将在所述受呼方IP代理地址上接收到的IP媒体通信业务转换成ATM通信业务，以便通过所述虚拟电路从所述第一接入控制管理器传送到所述第二接入控制管理器；和
将在所述呼叫方IP代理地址上接收到的IP媒体通信业务转换成ATM通信业务，以便通过所述虚拟电路从所述第二接入控制管理器传送到所述第一接入控制管理器。
11.如权利要求10的方法，还包括以下步骤：
将在所述临时受呼方地址上接收到的ATM通信业务转换成IP媒体通信业务，以便传送给所述受呼方；和
将在所述临时呼叫方地址上接收到的ATM通信业务转换成IP媒体通信业务，以便传送给所述呼叫方。
12.一种在呼叫方和受呼方之间的IP电话对话中提供服务质量的方法，包括以下步骤：
在第一接入控制管理器上为所述电话对话分配用于所述受呼方的临时IP代理地址；
在第二接入控制管理器上为所述电话对话分配用于所述呼叫方的临时IP代理地址；
在所述第一接入控制管理器上为所述电话对话分配一个临时第二网呼叫方地址；和
在所述第二接入控制管理器上为所述电话对话分配一个临时第二网受呼方地址。
13.如权利要求12的方法，其中所述分配临时第二网呼叫方地址的步骤包括从分配给所述第一接入管理器的第二网呼叫方地址库中选择一个呼叫方地址的步骤。
14.如权利要求12的方法，其中所述分配临时第二网受呼方地址的步骤包括从分配给所述第二接入管理器的第二网受呼方地址库中选择一个受呼方地址的步骤。
15.如权利要求12的方法，还包括以下步骤：
在所述第一接入控制管理器上将IP媒体通信业务从所述呼叫方传送到所述受呼方IP代理地址；和
在所述第二接入控制管理器上将IP媒体通信业务从所述受呼方传送到所述呼叫方IP代理地址。
16.如权利要求15的方法，其中：
所述第二网包括ATM网；
所述临时第二网呼叫方地址包括临时呼叫方号码；和
所述临时第二网受呼方地址包括临时受呼方号码。
17.如权利要求16的方法，还包括在所述临时受呼方号码和所述临时呼叫方号码之间通过所述ATM网建立交换虚拟连接的步骤。
18.如权利要求17的方法，还包括以下步骤：
将在所述受呼方IP代理地址上接收到的IP媒体通信业务转换成ATM通信业务，以便通过所述虚拟电路从所述第一接入控制管理器传送到所述第二接入控制管理器；和
将在所述呼叫方IP代理地址上接收到的IP媒体通信业务转换成ATM通信业务，以便通过所述虚拟电路从所述第二接入控制管理器传送到所述第一接入控制管理器。
19.如权利要求17的方法，还包括以下步骤：
将在所述临时受呼方号码上接收到的ATM通信业务转换成IP媒体通信业务，以便传送到所述受呼方；和
将在所述临时呼叫方号码上接收到的ATM通信业务转换成IP媒体通信业务，以便传送到所述呼叫方。
20.一种用于在呼叫方和受呼方之间的IP电话对话中提供服务质量的系统，包括：
IP网，所述IP网给所述呼叫方和所述受呼方提供IP电话接入；
ATM网；
连接在所述IP网和所述ATM网之间的第一设备，所述第一设备提供在IP电话媒体通信业务与ATM通信业务之间的双向转换；
连接在所述IP网和所述ATM网之间的第二设备，所述第二设备提供在ATM通信业务与IP电话媒体通信业务之间的双向转换；和
智能化控制层，用于通过所述ATM网为所述呼叫方和所述受呼方之间的IP电话对话建立虚拟电路。
21.如权利要求20的系统，其中：
可将所述第一设备连到所述ATM网的入口开关；和
可将所述第二设备连到所述ATM网的出口开关。
22.如权利要求20的系统，其中所述智能化控制层包括：
ATM智能化控制器，所述ATM智能化控制器给所述第一设备和第二设备提供对话建立信令；和
IP智能化控制器，所述IP智能化控制器给所述ATM智能化控制器提供呼叫建立信令。
23.如权利要求20的系统，其中所述第一设备和第二设备均包括路由器。
24.如权利要求20的系统，其中所述智能化控制装置包括：
用于在所述第一设备上为所述受呼方分配临时IP对话代理地址的装置；和
用于在所述第二设备上为所述呼叫方分配临时IP对话代理地址的装置。
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