CN1223208C - 基于编解码器可用性和用户偏好在ip网络中路由 - Google Patents

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Abstract

一种为用户提供服务的通信系统(36)和方法(60，80)，使得始发网络(14)经过一个核心网络(24)与一个终接网络(32)通信。该核心网络(24)包括每个都适合于在其间路由呼叫的多个外部网关(40，42，44)，每个网关(40，42，44)具有至少一个编解码器(50，52，54)。该通信系统(36)包括一个网络节点(37)，用于处理来自具有特定编解码器类型的用户的呼叫请求，其中可用网关(40，42，44)基于网关编解码器的可用性被排序，该核心网络适合于路由一个呼叫作为排序的功能。该方法包括以下步骤：用户向核心网络(24)内的第一节点(37)发送一个呼叫请求和用户的编解码器类型，该第一节点(37)选择核心网络中几个外部网关(40，42，44)之一作为已确定在各个网关处可用的编解码器的功能。该第一节点(37)可向该核心网络(24)内的第二节点(43)咨询表示该核心网络(24)中的可用网关的信息。

Description

基于编解码器可用性和用户偏好在IP网络中路由
发明的技术领域
本发明总地涉及包括无线电话通信网络的、在一个始发网络和一个终接网络之间传送话音和数据呼叫的通信网络，以及更具体地，涉及通信网络中具有不同压缩和解压缩设备，例如编解码器，的一种通信网络。
发明背景
包括无线通信网络的通信网络通常包括一个始发网络、一个终接网络和在这些网络之间交换话音和数据的通信链路。在电话网络的情况下，模拟语音信号通常在通过通信链路传输之前经数字采样来数字化，然后在终接网络处被转换回模拟信号。为了提高通信网络的容量，这些通过通信链路路由的被数字化的话音呼叫通常经过使用压缩和解压缩设备来压缩，所述设备一般被称为编解码器、声码器或代码转换器。典型地，编解码器驻留在一个呼叫的始发端和终接端，由此被数字化的话音在前向方向上由编码算法来压缩，而在接收端由解码算法来解压缩。对于单个呼叫或者数据传输，在通信网络的其它节点可以利用其它的编解码器。通过使用数/模(D/A)转换器而最终将解压缩的话音信号转换回话音。解压缩的数字化话音信号通常通过诸如采用脉冲编码调制(PCM)格式的公用电话交换网络(PSTN)的、典型为64kbps的通信链路来路由。例如在GSM(全球移动通信系统)中一个压缩信号的速率在6和20kbps之间。空中接口的速率通常低于64kbps。在利用“IP(互联网协议)承载话音”的蜂窝网络中，编解码器可以位于在网络边缘的网关中，导致要以较低的速率尽可能远地传输。WO99/175(爱立信，1999年4月8日)公开了一种用于在不同网络的终端间使用一个或者多个网关路由呼叫的方法。WO99/175提出使用一个路由表，该表在每次向网络引入一个网关时被自动地更新，以便按照目前的网络特性来提供最优路由的选择。
发明概要
现今存在多种不同的编解码器的类型。例如，在GSM中有八种类型可用，还在开发更多的类型。考虑到很大范围的编解码器的种类，有可能一个网关不能支持所有的编解码器类型，因此在移动台和网关的编解码器之间会有不匹配。不匹配可能导致与移动台编解码器类型相比的、在选定的网关中降级的编解码器类型，由此造成很差的语音质量。期望一种在编解码器类型中存在不匹配时有效地选择网关从而提高信号质量的通信系统和方法。
本发明以一种选择具有与用户编解码器类型相同类型或者最适合于用户编解码器类型的编解码器的网关，而防止话音信号不必要地降级的系统和方法来实现这些技术优点。公开了一种为用户提供服务的通信系统，它具有经过一个核心网络与终接网络通信的始发网络。该核心网络包括多个网关，每个网关适合于在其间路由呼叫。每个网关具有至少一个编解码器，并且该通信系统包括一个网络节点，用于处理来自该具有特定编解码器类型的用户的呼叫请求。各网关被基于网关编解码器的可用性来排序，以及核心网络适合于路由一个话音呼叫作为该网关排序的功能。
还公开了一种在由包括一个具有编码算法的编码器的始发网络提供服务的用户和终接网络之间、通过核心网络传送代表语音的编码信号的方法。该核心网络包括多个网关，每个网关具有至少一个驻留的编解码器。该方法包括以下步骤：用户向该核心网络内的移动交换中心(MSC)服务器发送一个呼叫请求和该用户的编解码器类型。该MSC服务器向该核心网络内的一个节点咨询指示该核心网络中的可用网关的信息。该MSC服务器选择该核心网络中的几个网关之一作为在各个网关处可用的编解码器和用户简档的功能。
本发明提供几个优点。首先，通过选择具有可用于该移动台编解码器的最佳可能编解码器的网关来提高话音信号的质量。其次，通过尽可能长地经IP网络而非传统的基于地面的网络传送呼叫来实现费用的节省。而且，按照本发明，愿意为质量优良的呼叫支付额外费用的用户被给与能力以做到这一点。通过在可能时使网关处的编解码器类型与用户的编解码器类型相匹配，通信系统的效率也得到提高。按照本发明，由于网关协商被减少，所以通信系统中的某些信令可以取消。
附图概述
在形成本说明书的组成部分并且要结合阅读的附图中：
图1是按照本发明的通信网络的框图，该通信网络可以包括一个无线通信网络；
图2是本发明的优选实施例的框图，由此一个有高优先级的用户请求编解码器的类型，而该核心网络内的位置服务器按照所请求的编解码器和最优路由对可能的网关排序以提高其间的信号质量；
图3是指示该位置服务器处理的流程图；
图4是略述该MSC服务器处理的流程图；
图5是来自启动一个话音呼叫的移动台的编解码器请求的优选格式；以及
图6是按照本发明由位置服务器提供的网关选择列表的优选格式。
在不同的图中采用相似的数字和符号来指代各个视图中相同的部件，除非另有说明的。
优选实施例的详细描述
图1说明了按照本发明的优选实施例的通信网络10的框图，为清楚起见而将其简化。通信网络10优选地包括无线电话网络，该网络包括一个由RF链路或者空中接口13耦合到一个服务的始发网络(ON)14的始发终端或者移动台(MS)12。该始发终端12优选地是一个无线通信设备，例如一个无线移动台，但也可以是一个固定站。移动台12可以基于任意数目的通信标准操作，包括AMPS、D-AMPS、GSM和IS-95协议。
始发网络14包括一个与核心网络24通信的接入网络16。尽管接入网络16可以随从不同的制造商得到的不同基础结构以及作为所实施的通信标准和结构的功能而变化，但该接入网络16可以包括由多个基站交换中心(BSC)(未示出)提供服务的多个基站收发信台(BTS)。如图所示，接入网络16由接入网关18耦合到核心网络24。该核心网络24包括一个发生用于话音呼叫的控制信令的控制平面20和该话音呼叫在其上传送的净荷平面22。具有一个代码转换器28的外部网关26提供到转接网络(XN)30的链路。该转接网络30通常包括一个公用电话交换网络(PSTN)，但也可以包括一个光网络或者互联网协议(IP)网络。转接网络30在始发网络14和终接网络32之间接口和传送包括数字化话音呼叫的电子信号。终接网络32可以与该始发网络14相同或者不同，并且它可以包括PSTN、AMPS、DAMPS、TDMA、GSM和IS-95网络。终接网络(TN)32被耦合到和经一条RF链路服务于终接终端(TT)34，该终接终端可以包括一个诸如无线蜂窝或者PCS用户的固定或者移动台。
接入网16中的移动台12和其它节点具有编解码器38，用于将话音和数据信号压缩和解压缩成能够通过网络传输的格式。通常，在移动台12由驻留在该MS12的编解码器38压缩一个话音信号，以保存空中接口13上的比特率。该话音信号通过和在始发网络14上以较低的压缩比特率传送。在将该话音信号以较高速率通过转接网络30和终接网络32传送到终接终端34之前，由核心网络24的外部网关26的代码转换器28对该话音信号进行解压缩。
移动台12的编解码器38用一种编码算法压缩该话音和/或数据信号。在本领域中可以得到各类编解码器，例如半速率(HR)、全速率(FR)或者增强全速率(EFR)，以及更多先进的编解码器设计目前正在开发中。在每类别编解码器内，有几种不同的类型。所支持的编解码器的一些示例中包括GSM EFR、GSM FR、GSM HR以及G.723。例如全速率编解码器可以以13kbps操作，而半速率编解码器可以以6.5kbps操作。正如本领域中已知的，其它编解码器或者声码器都位于通信系统的BSC和其它节点处。
现有技术的通信系统中的一个问题是：始发网络14的外部网关26可能没有与启动该呼叫的移动台12的编解码器38的类型相同的代码转换器28可用。系统10协商一个可能具有比移动台12的类型降级的代码转换器28的网关26，由此导致降低的信号质量。而且，在通信网络中路由呼叫的每个编解码器都使得信号降质。这样，减少所使用的编解码器的数量将维持语音信号的完整性。当转接网络30包括一个IP网络时，更多的网关被加到IP和非IP网络之间的转接点。需要这些额外的网关用于不同的网络之间的媒体映射和代码转换功能，例如从G.711到低比特率编码如G.723.1或者回到GSM。每种代码转换更加降低了信号质量。
参考图2，其中显示了本发明的通信网络36的扩展框图。可以看到始发网络14包括一个基站收发信台(BTS)40，经由射频(RF)链路或者空中接口13为具有编解码器38的始发移动台(MS)12服务。每个BTS40为多个移动台12提供服务，尽管为说明和清楚起见只示出了一个。该终接或者外部网络30可以按照与始发网络14相同的操作协议来操作，即可都是GSM网络，或者终接网络30可以不同于始发网络14，即该始发网络14可以是GSM而该终接网络30可以是PSTN或者基于AMPS、D-AMPS、TDMA或者IS-95协议。在优选实施例中转接或者核心网络24最好是一个互联网协议(IP)网络，或者“IP承载话音”，但也可以是例如ATM。本发明的系统通过在向外传送信号到外部网络30之前尽可能长地经互联网传送一个电话信号而提供了费用的节省。诸如IETF的标准提出了一种类似于图2所示的结构，带有接入网关18，便于将无线接入网络16连接到核心网络24。
在IP核心网络24中，通常有成千的网关，为清楚起见以网关40、42和44代表，它们服务于互连诸如PSTN的非IP网络。按照本发明，有利地，一个位置服务器(LS)节点43维护了一个核心网络24中的外部网关40、42、44的列表，所述网关可用于将呼叫从接入网关18路由到外部网络30。该LS节点43由控制MSC服务器37参考来智能地选择网关40、42、44之一用于路由呼叫。接入网络16通过核心网络24经接入网关18和最佳可用网关40、42或44来与外部网络30中的节点交换数字化的话音数据。该话音数据或者净荷经核心IP网络24以较低的速率传递，该速率最好与通过空中接口13使用的速率相同。
核心网络24包括一个其中存有用户信息的归属位置寄存器(HLR)46，HLR46在与该核心网络24内的其它节点通信。核心网络24还包括一个拜访位置寄存器(VLR)41，它包括并且存储当前由始发网络14提供服务的移动台12的各种信息。MSC服务器37用于控制呼叫的路由，而GMSC/转接服务器48实际执行该路由。每个外部网关40、42和44分别包括一个或者多个相关联的代码转换器(TRA)50、52和54，用于对提供给它们的编码语音信号进行解码。净荷或者话音呼叫在接入网关18和选定的外部网关(40、42、44)之间传送。
本发明通过在来自MS12的呼叫中引入一个路由偏好指示符(RPI)来得到技术优点，该指示符允许MSC服务器37或者核心网络16中的其它节点去基于预订的偏好而智能地选择一个网关40、42或44。RPI可以包括例如一个编解码器类型(编解码器38)请求和最优路由准则。从MSC服务器37发送到LS43的查询消息120包括例如由MS12请求、在RPI中指示的编解码器类型以及与该呼叫相关联的B号码。LS43响应地处理该编解码器请求，使用驻留的最优路由准则去扫描一个兼容网关列表并且提供一个合适网关的列表130返回给MSC服务器37。MSC服务器37中的功能或者模块39使用该列表130来确定将该呼叫路由到哪个网关。例如，该MS12可以有一个FR编解码器38，以及RPI中的用户偏好可以指示去搜索一个具有FP代码转换器50的网关040，使得该话音信号不被降级。
图3和4分别说明了用于位置服务器43和MSC服务器37的优选过程60和90的流程图。当由MS12启动一个呼叫时，MSC服务器37接入发送一个查询消息120给位置服务器43的功能或模块39(图4的步骤92)。该查询消息120包括MS12 RPI，该RPI包括编解码器类型和用户简档。LS43接收来自MSC服务器37的请求(图3的步骤62)并且扫描一个可用外部网关列表(步骤64)，该列表位于LS43并且由该LS43维护。按照本发明，LS43询问是否有一个支持所请求的编解码器类型的最优网关0可用(步骤66)。如果有，则LS43将该具有所请求编解码器类型的最优网关0放在列表130的第一位置(步骤68)，并且将应答130返回给MSC服务器37(步骤70)。如果该最优网关0不支持所请求的编解码器，则LS43将尽管不具有所请求的编解码器类型但在其它情况下最优网关0放在列表130的第一位置(步骤74)。LS43接着找到支持所请求的编解码器类型的下一个网关(76)并且将该网关放在列表130的下一个位置(步骤78)。步骤76和78重复进行直到不再有可用的网关(步骤80)。LS43然后返回例如形式为列表130的应答给MSC服务器37(步骤82)。
接下来参考图4，MSC服务器37从LS43接收列表130(步骤94)。MSC服务器37中的一个模块39通过询问该用户是否有一个编解码器偏好来处理信息(步骤96)，以及如果没有，则MSC服务器37使用选择外部网关(40、42和44)的现有技术的方法(步骤98)。如果用户确实有一个编解码器偏好，则MSC服务器37检查该列表130以确定是否有一个支持所请求的编解码器的最优网关0(步骤100)。如果有，则通过该最优网关0建立该呼叫(步骤102)。如果网关0不支持所请求的编解码器，则该MSC服务器37确定是否有一个支持该编解码器请求的可用替代网关(步骤104)。如果没有，则通过网关0建立该呼叫并且话音信号被降级以适应网关0处的编解码器。如果有一个支持该编解码器请求的可用替代网关，则MSC服务器37检验该替代网关是可接受的(步骤108)。这种检验的结果通常是预订和运营者所确定的。如果所选择的替代网关是可接受的(步骤110)，则该呼叫通过诸如网关42的替代网关建立(步骤112)。如果不可接受，则重复步骤104、108和110，直到找到一个可接受的替代网关。
可以看到，采用本发明，可以向愿意支付额外的金额来确保更好的语音质量，或者相反，愿意节省它们的移动业务上引起的费用以接收较低的语音质量的用户提供选择：被当作高或者低优先级用户。如果用户未被确定为高优先级用户，则MSC服务器37按照现有技术的方法来选择网关40、42或者44之一。
图5说明了从MSC服务器37发送到LS43的查询消息120的一种可能的格式，该消息至少带有所请求的编解码器类型并带有提供给LS43的B号码。图6显示由LS43生成并且返回给MSC服务器37的列表130的优选格式。对可能通路的排序可不仅包括所选择的一个或者多个网关或者路径，还可包括在终端目的地和所选择一个或者多个网关之间的节点。而且，可用网关的物理地理区域被划分成地域，并且进一步被划分成子地域，以便允许MSC服务器37选择最接近终端目的地的网关。如果功能或者模块56发现在同一地域内的两个或者多个网关，则选择在该同一地域内的最佳编解码器。这种特征允许呼叫被尽可能长的通过核心IP网络16来进行，以减少传输费用。这个列表也包含在每个网关处支持的编解码器类型。
此处公开的新颖的通信系统和通信方法提供了几个优点。首先，通过使用本发明，话音信号的质量被提高，因为选择了与移动台的编解码器相比具有最佳可能编解码器可用的网关。其次，通过尽可能长地经IP网络而不是传统的基于陆地的网络来传送呼叫，可实现费用的节省。此外，按照本发明，愿意为高质量的呼叫支付额外费用的用户被给与这样做的能力。同样，通过使网关处的编解码器类型在可能时与用户的编解码器类型相匹配可以提高通信系统的效率。按照本发明可以消除系统中的某些信令，因为网关协商被减少。
尽管已经参考特定的优选实施例来描述本发明，但在阅读本申请后，很多变化和修改对本领域的技术人员将显而易见。例如，尽管功能或者模块39被显示为驻留于核心网络24的MSC服务器37中，但这个功能或者模块39可以驻留在网络16的另一个节点中，例如接入网关18中。因此，意图使所附的权利要求相对于现有技术尽可能广义地被解释成包括所有这类变化和修改。

Claims (19)

1、一种通信系统，它包括移动站、包含接入网络的始发网络、接入网关、核心网络和外部网络，其中所述核心网络包括可通信地连接的移动交换中心MSC和多个网关、归属位置寄存器HLR、拜访位置寄存器VLR、网关移动交换中心GMSC/转接服务器和位置服务器LS，所述始发网络经由所述核心网络与终接网络通信，每个所述网关具有至少一个编解码器，所述通信系统还包括：
在所述始发网络中的第一服务器，用于发送来自一个移动站的呼叫请求，其中所述呼叫请求包括所述移动站的编解码器类型；
在所述核心网络中的第二服务器，用于扫描一个网关列表，所述列表在所述第二服务器中维护，以及利用该列表中的最佳路由准则来确定是否有一个支持所述移动站的编解码器类型的最佳网关；
用于将所述最佳网关放置在一个用于该移动站的合适网关列表的第一位置的装置；
用于从所述合适网关列表中选择一个支持该请求的编解码器类型的替代网关的装置，它接着将所述替代网关添加到所述合适网关的列表的第二位置，并且重复该选择步骤直到该核心网络中的所有合适的网关都被包括在所述合适网关的列表中；
用于向所述第一服务器发送所述合适网关的列表的传输装置；以及
与所述第一服务器关联的装置，用于比较所述移动站编解码器偏好和所述合适网关的列表，并且根据对所述合适网关列表的排序和所述网关编解码器和所述移动站编解码器类型的兼容性来确定用于接收所述移动站呼叫的网关，以及在所述最佳网关或者任一所述替代网关中缺乏一个兼容编解码器时选择所述最佳网关。
2、按照权利要求1的通信系统，其中所述第二服务器是所述位置服务器，它也按照所述移动站编解码器类型对所述可用网关进行排序。
3、按照权利要求1的通信系统，其中所述核心网络中的移动交换中心服务器包括该第一服务器并且与所述网关通信。
4、按照权利要求3的通信系统，其中所述核心网络包括一个互联网协议IP网络。
5、按照权利要求3的通信系统，其中所述最佳排序的网关具有与该移动站编解码器类型相同的类型的可用编解码器。
6、按照权利要求3的通信系统，其中该位置服务器包括一个适合于按照该移动站在核心网络中相对移动交换中心服务器的物理位置来对支持该移动站编解码器类型的网关排序的机制。
7、按照权利要求6的通信系统，其中所述移动站的物理位置由地域来定义。
8、按照权利要求7的通信系统，其中所述地域还包括子地域。
9、按照权利要求7的通信系统，其中选定的网关位于相同的地域内且移动交换中心服务器能选择最接近于该终接网络的网关。
10、按照权利要求1的通信系统，其中所述终接网络包括一个公共交换电话网络PSTN。
11、一种在由始发网络提供服务的移动站和终接网络之间、经由核心网络传送已编码语音信号的方法，所述核心网络包括一个以上的网关，每个所述网关具有至少一个编解码器，所述方法包括以下步骤：
经过所述始发网络中的第一服务器从移动站接收一个呼叫请求；其中所述请求包括所述移动站的编解码器类型；
扫描一个网关列表，所述列表被维护在所述核心网络中的第二服务器内，利用最佳路由准则来确定是否有一个支持所述移动站的编解码器类型的最佳网关可用；
将所述最佳网关放置在一个合适的网关列表的第一位置；
选择一个支持该请求的编解码器类型的替代网关，并且接着将所述替代网关添加到所述合适网关的列表的第二位置，以及重复该选择步骤直到该核心网络中的所有合适的网关都被包括在所述合适网关的列表中；
向所述第一服务器发送所述合适网关的列表；
确定所述移动站是否有一个编解码器偏好；
响应于所述编解码器偏好的确定，所述第一服务器通过选择带有与该移动站编解码器最兼容的编解码器的排序最高的网关，而确定用于接收所述移动站呼叫的网关；以及
在所述最佳网关或者任一所述替代网关中缺乏一个兼容编解码器时选择所述最佳网关。
12、按照权利要求11的方法，其中经过所述始发网络中的第一服务器从移动站接收一个呼叫请求的步骤包括该呼叫请求由充当第一服务器的移动交换中心MSC服务器接收。
13、按照权利要求12的方法，其中在扫描所述网关列表之前，所述移动交换中心服务器向所述核心网络内的所述第二服务器咨询指示该核心网络中的可用的所述网关的信息。
14、按照权利要求13的方法，其中扫描一个网关列表的步骤还包括：
从所述移动交换中心服务器向所述第二服务器发送一个查询消息，其中该第二服务器是位置服务器，所述查询消息指示所述移动站的编解码器类型；以及
由所述移动交换中心服务器从所述位置服务器接收可用网关和编解码器类型的所述信息，所述网关通过一个路由偏好指示符排序。
15、按照权利要求14的方法，所述位置服务器提供一个带有已分组的网关的表，这些网关是以按照所支持的编解码器且与比特率相关的次序分组。
16、按照权利要求14的方法，其中所述位置服务器按照该网关在核心网络内相对移动交换中心服务器的物理位置来对支持所标识的移动站编解码器的网关排序。
17、按照权利要求11的方法，还包括利用一个公共交换电话网络PSTN作为该终接网络的步骤。
18、按照权利要求11的方法，其中还包括利用一个互联网协议IP网络作为该核心网络的步骤。
19、一种通过核心网络在由始发网络提供服务的移动站和终接网络之间传送语音信号的方法，所述核心网络包括一个以上网关，每个所述网关具有至少一个编解码器，所述方法包括以下步骤：
该移动站向该核心网络内的移动交换中心MSC服务器发送一个包括该移动站的编解码器类型的呼叫请求；
所述移动交换中心服务器向所述核心网络内的一个位置服务器咨询该核心网络中可用的网关，作为所述移动站的编解码器类型的功能；
由所述移动交换中心服务器从所述位置服务器接收所述可用网关和编解码器类型的信息；
所述移动交换中心按照一个路由偏好指示符对该可用网关排序；以及
所述移动交换中心服务器按照由所述位置服务器提供的所述可用网关来选择该核心网络中所述可用网关之一。
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