CN1185842C - 在电信系统内路由发送信息流的方法以及网络单元 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于在电信系统内路由发送信息流的方法，所述电信系统包括多个交换中心以及一个连接到每个交换中心上的网关，所述交换中心经过所述网关与基于因特网协议(IP)的连接相连接，所述网关用于执行所述交换中心间的信息流的语音编码/解码，其特征在于，所述方法包括步骤：在第一网关中检测所述来自所述交换中心的信息流是否是数据呼叫，以及响应于所述信息流是数据呼叫，省略语音编码。

Description

在电信系统内路由发送信息流的方法以及网络单元
技术领域
本发明涉及在基于因特网协议(IP)的连接上的，尤其是在电信交换机之间的IP话音(VoIP)连接上的数据呼叫路由发送。
背景技术
除了传统的语音业务之外，移动通信系统，例如GSM系统(全球移动通信系统)，通常还提供非语音业务，例如文本、图像、传真或者计算机文件的传输。这些非语音业务通常被称为数据业务。数据业务的成功传输的基本要求同语音业务的有很大不同。由于数据传输内不允许有差错，所以必须在移动通信网络内，即在从移动站(MS)到移动通信交换中心(MSC)之间的传输路径上，不同地处理数据业务。另外，移动通信网络，例如GSM，与外部通信网络，例如ISDN(综合业务数字网)、PSTN(公用交换电话网)或PDN(公用数据网)之间的数据传输需要称为‘互通功能’(IWF)的特殊适配功能。
在GSM系统内，从MS到MSC的传输路径经过无线电接口Um到基站收发信台(BTS)，并经过Abis接口进一步到基站控制器(BSC)，从基站控制器(BSC)经过A接口到移动交换中心(MSC)。BTS和MSC之间的某处，或者在Abis接口上或在A接口上，有一个变码器/速率适配器单元(TRAU)，其任务是将来自MS的经过BTS的比特流的传输速率提高到或修改到64Kbit/s。就物理意义讲，可连同BTS、BSC或MSC一起设置TRAU。但是，不能将TRAU功能地设置在MSC内，逻辑上必须在MSC之前设置TRAU。这样，经过A接口到MSC的呼入信息流的速度始终是64Kbit/s，不管信息流包括的是语音还是数据。
数据速率适配问题同先前解决的在GSM系统的设计中出现的到外部网络的ISDN数据速率适配的问题类似。结果是，GSM系统内采用了类似的基于V.110协议的方法，以处理从TRAU经过MSC到IWF(被称为TRAU/IWF)的接口。V.110是一项用于数据速率适配的ITU(国际电信联盟)标准技术，它最初被设计用于PSTN和ISDN之间的适配器。V.110协议利用TDM帧以及用于调制解调器的端到端控制信号，它既支持同步数据又支持异步数据。没有检错或纠错功能。因此，数据被在TRAU和IWF之间在V.110帧内传送。
IWF包括用于将传输进一步中继到外部网络的装置。该中继装置包括用于改发或重新格式化到ISDN网络等的V.110帧的ISDN装置，以及用于调制到PSTN网络等的数据传输的调制解调器。因此，即与外部网络的类型选择所用的中继装置。
通常被设计用于分组数据传输的基于IP(因特网协议)的网络的最新发展也引起了使用这些用于话音呼叫的网络的兴趣。基于IP的网络变得非常常见，它们提供低成本甚至免费连接，例如在局域网(LAN)内。移动网络内的MSC间连接也已采用IP连接。一般的建议，基于IP的话音传送(VoIP)，被用于定义连接的硬件兼容性、业务的质量以及呼叫的路由。对于MSC间IP连接，在该IP连接的两端都设置了VoIP网关，以压缩来自MSC的64Kbit/s语音传输。例如以8Kbit/s压缩语音，以节省IP网络的容量，而在对应端，另一VoIP网关将被传送到相应的MSC的语音减压，使其返回到64Kbit/s。
上述装置的问题是当前的VoIP网关仅能用于语音和传真呼叫。就是说，如果在MSC间IP连接上传送使用V.110帧的数据呼叫，VoIP网关假定到达信息流是语音呼叫，并设法用语音编解码器压缩该信息流。语音编解码器不能分辨脉码调制(PCM)的语音帧以及V.110数据帧，因此，VoIP网关将数据呼叫压缩为难以辨认的形式，这种形式不能再被减压。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于消除，至少是减轻上述问题的方法和装置。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于在电信系统内路由发送信息流的方法，所述电信系统包括多个交换中心以及一个连接到每个交换中心上的网关，所述交换中心经过所述网关与基于因特网协议(IP)的连接相连接，所述网关用于执行所述交换中心间的信息流的语音编码/解码，
其特征在于，所述方法包括步骤：
在第一网关中检测所述来自所述交换中心的信息流是否是数据呼叫，以及
响应于所述信息流是数据呼叫，省略语音编码。
根据本发明的另一个方面，提供了一种电信系统的中间单元或网关，所述单元用于连接所述电信系统的交换中心与基于因特网协议(IP)的连接，并用于执行对从所述交换中心接收的信息流的语音编码，以及对从所述IP连接接收的信息流的语音解码，
其特征在于，
所述单元被设置成检测所述信息流是否是数据呼叫，以及
响应于所述信息流是数据呼叫，忽略语音编码或解码。
本发明基于这样的构思，即VoIP网关根据数据流检测所讨论的传输是否是数据呼叫。该检测更有利的是基于数据流内包括的预定义符号或比特模式。响应于所述检测，VoIP网关关闭话音编解码器，并将该数据流作为数据呼叫处理。
根据本发明的方法和单元的好处是也可以在电信交换机之间的IP连接上传送数据呼叫。根据本发明的装置仅需要对VoIP网关的修改，而其它网络单元可被如所指出的那样的利用。根据本发明的一个优选实施例，在数据呼叫检测内使用预定义的以及当前应用的帧格式的比特模式，更有利的是在至少两个连续帧内使用，从而简化VoIP网关配置并保证可靠的检测。根据本发明的另一个优选实施例，VoIP网关被用作将所接收的信息流如所指出的那样传到IP连接，或是从所接收的数据流中提取数据比特，并将其插入用于在IP连接上的进一步传输的更有效率的帧格式。可基于全部的被传输帧的有效负荷比率做出选择。
附图说明
从以下结合实例给出的优选实施例的描述中可得到本发明的更详细的实施例，可结合附图来理解。在附图中：
图1是简化的方框图，它示出了用于MSC间连接的现有技术的VOIP体系结构；
图2示出了用于协议栈的VoIP建议；
图3是利用MSC间IP连接的根据本发明的移动网络装置的简化方框图；
图4示出了V.110协议的帧结构；以及
图5是功能方框图，示出了根据本发明的网关。
具体实施方式
以下将对图1进行介绍，图1是示出用于MSC间连接的现有技术的VoIP体系结构的简化方框图。以上述的方式建立了从第一移动站MS1到第一移动交换中心MSC1的语音呼叫连接，语音呼叫被指定用于连接到第二移动交换中心MSC2的第二移动站MS2。语音传输以64Kbit/s的数据速率到达MSC1，并被以同样的速度进一步中继到第一VoIP网关VoIP_GW1。VoIP_GW1包括一个语音编解码器，它将被经过IP网络传送的语音压缩为8Kbit/s的速率。在IP连接上也可以应用其它速率，例如5.6或12.2Kbit/s。
以下将参照图2详细描述网关VoIP_GW的功能，图2示出了用于IP呼叫的协议栈的VoIP建议。IP网络协议的上部的传输协议是TCP(传输控制协议)或者是UDP(用户数据报协议)，这取决于在端到端连接内所使用的应用。TCP是更为可靠的传输协议，它允许数据分组的传输，但UDP更适合用于实时传输应用，因为未应用重传。另外，UDP层的上部是RTP(实时协议)层。RTP是广泛使用的用于封装基于UDP的用户数据的协议。
下一层包括H.323协议栈，该协议栈是定义如何经过IP网络传送话音、数据以及视频，并建立用于音频以及视频的压缩和减压的标准的标准的ITU帧结构。H.323被应用于呼叫建立和同层间的兼容性协商以及用于实时语音连接的IP网络的容量的预定。呼叫控制以及相关活动，例如选择传输协议、语音编码/解码、话音活动检测(VAD)以及DTMF处理，被在呼叫管理代理系统(CMAS)内执行，CMAS包括CMA成帧段以及用于每项活动的基本代理。CMAS利用简便目录存取协议(LDAP)，该协议可以处理不同类型的网络和目录服务器之间的IP地址鉴别，而无需传输协议的任何帮助。CMAS和LDAP的活动可由连接到IP网络的远端服务器来处理，但是当在IP网络内转发呼叫时，VoIP_GW应用由其提供的与前述的H.323任务有关的信息。
参照图1，当VoIP_GW2从IP网络接收包括被传送语音的数据分组时，它将语音减压，因而执行返回到64Kbit/s的数据速率适配。语音被以该速度进一步传送到TRAU2(未示出)，它执行到16或8Kbit/s的速率适配，这取决于所使用的语音信道是全速信道还是半速信道。信道以大约25Kbit/s来执行对BTS2(未示出)和MS2之间的无线电传输的编码。
图3示出了利用MSC间IP连接的根据本发明的移动网络装置。该图仅示出了与数据呼叫有关的网络单元。如图1一样，两个移动交换中心，MSC1和MSC2，它们之间由IP网络连接。在MSC和IP网络之间有中继单元，它们分别是VoIP_GW1和VoIP)_GW2。变码器/速率适配单元TRAU1将移动站始发数据呼叫插入被进一步传送到MSC1的V.110帧内。如果该数据呼叫的目的点D被连接到MSC2，则将该数据呼叫路由到目的点D的最优选路径是经过MSC之间的IP网络。经过公共电信网络，例如PSTN或ISDN，将数据呼叫从MSC1路由到MSC2是可能的，但那将不必要地浪费网络容量，而且还可能包括不必要地速率适配。
根据某一帧结构来组织V.110帧，所述帧结构还包括用于保证可靠的数据流传输的同步模式。根据本发明，中间单元VoIP_GW1和VoIP_GW2被用于根据数据流检测所述同步模式，而且，为响应所述检测，它还被用作关闭语音编解码器，并将数据流作为数据呼叫来处理。结果是，可将数据呼叫从VoIP_GW1经过IP连接传送到对应网关VoIP_GW2。
根据本发明的第一实施例，中间单元允许呼入V.110帧无任何修改地通过，以响应所述检测。从而，可在IP链路上以64Kbit/s速率如所指出的那样的进一步传送数据。未向网关分配与数据修改或压缩有关的任务。
根据本发明的第二实施例，中继单元被用作解码所接收的V.110帧，并从这些帧中提取数据比特。通过将所提取的数据比特插入另一个帧格式来进一步传送所提取的数据比特，于是所述帧格式就包括数据比特以及少量的特定于帧格式的控制比特。然后，在IP链路上以远低于64Kbit/s的数据速率传送根据所述另一帧格式的数据流。本发明的这一实施例在以低数据速率，例如以9.6Kbit/s或14.4Kbit/s传送数据时尤其有利。TRAU将这些低速率流直接转换为64Kbit/s。结果是，9.6Kbit/s的有效负荷将占用全部的64Kbit/s传送速率，考虑到网络容量，这是相当不经济的。这可以通过以这样的方式压缩数据流来避免，即有效负荷比特与全部数据速率相比的相对份额尽可能的高。所应用的帧格式例如可以是RTP(实时协议)帧或一些专用技术方案，只要IP连接的相对两端的网关都可以识别该帧格式。
图4示出了80比特的V.110帧结构，即所述帧由八个比特的十个字节组成。所述帧内包括的同步模式由带有0比特值的第一个八个比特(第一字节)以及被设置为1的其余九个字节的第一比特所组成。这样，V.110帧由17个比特所组成。七个比特(E)被预定用于定义端到端连接，包括速率重复信息、独立于网络时钟信息以及复帧信息。八个状态比特(S，X)被预定用于在数据传送状态下传送与数据比特有关的信道控制信息。然后其余48个比特被用于用户数据。网关VoIP_GW更有利的是被用作根据所接收的数据流检测17比特同步模式。
根据本发明的优选实施例，网关VoIP_GW必须在至少两个连续帧内检测17比特同步模式。关闭话音编解码器并适当地处理数据呼叫，以响应在至少两个连续帧内的同步模式的检测。这是为了保证和网关接收的数据流的可靠的同步。
根据本发明的优选实施例，第一网关VoIP_GW被用作包括被经过IP连接传送到第二网关VoIP_GW的数据流内的信息，以及指示数据流在V.110帧格式内的信息。因此，在第二网关VoIP_GW内无需基于同步模式执行数据呼叫检测。
以下将结合实例，并参照图3进一步示出本发明的优点。作为起点，移动站MS形成例如用于从连接到LAN(局域网，未示出)的邮件服务器读电子邮件的数据呼叫。LAN被进一步连接到公共电信网络，例如PSTN或ISDN。在移动通信网络内将数据呼叫传送到变码器/速率适配器单元TRAU1，TRAU1将数据插入V.110帧并将该帧发送到MSC1。MSC1的互通功能IWF包括用于将V.110传输如上所述地进一步中继到外部网络的装置，并基于外部网络的类型选择所用的中继装置。因此，在MS和LAN之间经过MSC1/IWF建立了数据呼叫连接。
在数据呼叫期间，MS在周围移动并执行到另一移动交换中心MSC2的小区的切换。但是，对外部连接负责的IWF仍在MSC1内，而MS的目标在于保持到该IWF的数据呼叫连接。MSC1和MSC2之间的连接是IP链路，在该链路的相对两端分别带有网关VoIP_GW1和VoIP_GW2。目前是在TRAU2处将数据呼叫转换为V.110帧，并将其经由MSC2传送到VoIP_GW2。根据本发明，VoIP_GW更有利的是被用作根据所接收的数据流检测V.110同步模式。VoIP_GW2将呼入数据流视为数据呼叫，关闭话音编解码器，并将数据呼叫进一步传送到IP链路，如指出的那样或将其压缩为适当格式。IP链路的相对端的VoIP_GW1执行返回到V.110帧的减压，如必要的话，还将数据流传送到MSC1/IWF，以进一步处理和传输。
因此，也可在根据本发明的VoIP体系结构内的MSC间切换内保持数据连接。在现有技术VoIP体系结构内无法执行用于MSC间连接的MSC间数据呼叫切换。
以下将参照图5进一步解释网关的结构。图5内仅示出了实现本发明的相关功能块。网关500包括用于检测预定义符号模式检测装置502，用于控制语音编码的控制装置504，如必要的话，还包括用于执行数据比特提取和插入新帧格式的编码/解码装置506。该网关通常包括控制处理器和数据信号处理器(DSP)。控制处理器接收呼入数据流并控制网关的运行。DSP通常被编程为执行所有的需要很强处理能力的数据处理功能。可借助所述处理器更好地执行上述相关装置502-506。检测可由控制处理器来执行，更有利的是由DSP来执行。语音编码控制也可被分配给控制处理器或DSP。数据比特提取和插入新帧格式更好的是由DSP来完成。
以上结合V.110帧格式解释了本发明。但是，对本领域技术人员来说，显然可利用任何一种包括可检测比特或符号模式的其它帧格式来实现本发明。这种帧格式的实例在V.120协议内示出。
V.120是用于数据速率适配的ITU标准，它可供同步、异步或比特透明数据的经过ISDN承载信道的可靠的传送所用。V.120使用HDLC(高级数据链路控制)协议帧。HDLC协议是通用协议，它在OSI参考模型的数据链路层处运行。该协议使用物理层的业务，提供最大努力的或可靠的发射机和接收机之间的通信通路(即带有公认的数据传送)。所提供的业务的类型取决于所使用的HDLC模式。在HDLC帧内，通过在HDLC帧的始端和末端都加入8比特HDLC标志来封装每个数据。后面的HDLC标志的前面有用于差错检测的帧校验序列(FSC)。基于循环冗余校验(CRC)从帧信息中得到FSC。
V.120借助56Kbit/s链路利用HDLC帧。帧间标志被用作将这些链路填充至64Kbit/s的最大速率。八个比特中仅有七个被使用，最后的一个比特始终被设置为1。因此，V.120帧内包括若干重复的比特模式，既在V.120帧内所包括的HDLC帧内，又在如所指出的那样的V.120帧内，而这些比特模式可被检测。在IP链路上所使用的网关可被设置为以和结合V.110帧所描述的方式相同的方式检测这些模式。
以上已结合移动通信系统示出了本发明。但是，本发明也适用于固定线路电信网络。这种情况的实例是ISDN数据呼叫，它被经过固定线路交换中心FSC1(对应于MSC1)以及IP链路传送到另一固定线路交换中心FSC2(对应于MSC2)。ISDN数据呼叫被在V.110或V.120内传送，这将导致VoIP网关不能适当地响应数据呼叫这一相同的问题。此外，网关可被配置为检测某一数据呼叫的典型比特模式，并响应于所诉检测关闭语音编解码器，将数据呼叫进一步传送到IP连接，如所指出的那样或借助所提取的并被插入更有效率的帧格式的数据比特。
对本领域技术人员来说明显的是，由于技术进步，本发明的基本构思可以许多种方式来实现。因此，本发明及其实施例并不仅限于以上实例，而是可能在所附权利要求书的范围内有所变化。

Claims (16)

1.一种用于在电信系统内路由发送信息流的方法，所述电信系统包括多个交换中心以及一个连接到每个交换中心上的网关，所述交换中心经过所述网关与基于因特网协议(IP)的连接相连接，所述网关用于执行所述交换中心间的信息流的语音编码/解码，
其特征在于，所述方法包括步骤：
在第一网关中检测所述来自所述交换中心的信息流是否是数据呼叫，以及
响应于所述信息流是数据呼叫，省略语音编码。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，
基于所述信息流的帧结构内所包含的符号模式，执行所述数据呼叫检测。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，
所述符号模式是V.110帧的同步比特。
4.根据权利要求2的方法，其特征在于，
所述符号模式包含在V.120帧的帧结构内。
5.根据权利要求2的方法，其特征在于，
在至少两个连续帧内检测所述符号模式。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，
将所述信息流从所述第一网关经过IP连接无修改地传送到第二网关，以响应所述数据呼叫检测。
7.根据权利要求1至5中任何一个的方法，其特征在于，
从所述信息流中提取数据比特，以响应所述数据呼叫检测。
将所述数据比特插入另一帧格式，以及
将修改后的数据格式从所述第一网关经过IP连接传送到所述第二网关。
8.根据权利要求1至5中任何一个的方法，其特征在于，
所述电信系统是移动通信系统，而所述交换中心是移动交换中心(MSC)。
9.一种电信系统的中间单元或网关，所述单元用于连接所述电信系统的交换中心与基于因特网协议(IP)的连接，并用于执行对从所述交换中心接收的信息流的语音编码，以及对从所述IP连接接收的信息流的语音解码，
其特征在于，
所述单元被设置成检测所述信息流是否是数据呼叫，以及
响应于所述信息流是数据呼叫，忽略语音编码或解码。
10.根据权利要求9的单元，其特征在于，
所述单元被设置成基于所述信息流的帧结构内所包含的符号模式，执行所述数据呼叫检测。
11.根据权利要求10的单元，其特征在于
所述单元被设置成检测V.110帧的同步比特。
12.根据权利要求10的单元，其特征在于
所述单元被设置成检测V.120帧的帧结构内所包含的符号模式。
13.根据权利要求10的单元，其特征在于
所述单元被设置成在至少两个连续帧内检测所述符号模式。
14.根据权利要求9至13中的任何一个的单元，其特征在于
所述单元被设置成将所接收的信息流经过所述IP连接无修改地传送到第二中间单元，以响应所述数据呼叫检测。
15.根据权利要求9至13中的任何一个的单元，其特征在于，
所述单元被设置成从所接收的信息流中提取数据比特，以响应所述数据呼叫检测，
将数据比特插入另一帧格式，以及
将修改后的数据格式经过所述IP连接传送到所述第二中间单元。
16.根据权利要求9的单元，其特征在于，
所述单元包括：
用于检测预定义符号模式的检测装置，
用于控制语音编码的控制装置，以及
用于执行数据比特提取及插入新帧模式的编码/解码装置。
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