CN1461574A - 一对一通信 - Google Patents

Abstract

在标准主流蜂窝无线电网络之上提供分组模式(例如，IP)通信业务。从概念上讲，通信层包括一对基本逻辑实体，即应用桥和呼叫处理服务器(CPS)。桥和CPS运行分组模式通信业务应用，它们通过无线电网络提供的IP连接与移动台MS中的分组模式通信业务应用通信。CPS负责通信的控制面管理。嵌入的用户面信令用于为分组模式语音两方(一对一)通信连接呼叫双方。在用户面的承载中嵌入的信令使得不必保留另一承载用于控制面的信令，这将节省网络资源而且允许实现短时间的连接建立。

Description

一对一通信

技术领域

本发明涉及通信系统，尤其涉及在通信系统中的一对一(两方)通信。

背景技术

最普通的呼叫类型是在两方之间建立的用于一对一通信的呼叫。建立两方呼叫的标准方式要求显示控制面信令，这种信令允许呼叫双方建立能用来传送音频数据的信道，以及协商通信能力，例如，在此阶段能确定音频编解码器和相对的压缩率。之后就能启动实际的语音通信并由呼叫双方发送音频数据。

通过网际协议传送话音(VoIP)使得能通过IP连接实现语音通信。会话启动协议(SIP，RFC2543)，在基于“VoIP”的通信系统中用于呼叫建立的标准协议，需要有某些数量的信令用于每个SIP会话建立。尤其是对于两方呼叫来说，必须执行端对端“三轮”INVITE事务处理(由此启动SIP会话)。INVITE请求要求被叫加入一个特定的两方谈话。在被叫同意参与该呼叫后(通过200OK消息)，主叫通过发送ACK请求证实其已经接收到该响应。INVITE请求典型地包含例如以会话描述协议(SDP，RFC2327)格式书写的会话描述，提供给被叫加入该会话的足够信息。该会话描述通常列举主叫愿意使用的介质类型和格式，以及其希望该介质数据发送到什么地方。如果被叫希望接受该呼叫，则其通过返回一个类似的描述响应该邀请。此外，控制面的信令(该信息在其传输期间不能丢失)以及用户面的音频数据(可忍受少许损失，但具有实时特性)具有不同的传输层需求，它们通常要求传输的IP分组在独立的承载上包含它们对应的数据。

在一些通信系统中，快速建立呼叫比支持呼叫双方之间的端对端协商更为重要，如果音频编解码器和有关参数固定不变，则根本就不需要这种协商。特别考虑基于VoIP的环境，这将意味着应使耗费时间的SIP信令最少化以获得快速呼叫建立。

移动通信系统一般是指当用户在系统的服务区移动时能实现通信的任何电信系统。典型的移动通信系统为公众陆地移动网(PLMN)。移动通信网络通常为接入网，为用户提供无线接入外部网络、主机，或特定服务提供商提供的服务。

专业移动无线电或专用移动无线电(PMR)系统为主要为专业和政府用户，如警察、军队、炼油厂等开发的专用无线电系统。目前已经借助利用专用PMR技术建造的专用PMR网络提供PMR服务。这种市场划分为若干技术——模拟、数字、常规和集群——没有一种技术占优。TETRA(地面集群无线电)是由ETSI(欧洲电信标准协会)为数字PMR系统定义的标准。美国专利6,141,347公开了一种在组呼中使用多播寻址和分布式处理的无线通信系统。

PMR系统具有的一种特殊功能是组通信。在此使用的术语“组(group)”是指打算参与同一组通信(例如呼叫)的三个或多个用户构成的任何逻辑组。具有按讲功能的组通信是能克服这个问题的任何PMR网络的一种基本功能。通常在具有“按讲，释放听(release-to-listen)”功能的组话音通信中，组呼基于在电话中使用悬挂式电铃按钮(PTT，按讲开关)作为开关：通过按下PTT用户表示其希望讲话，而且用户设备向网络发出服务请求。网络基于预定的标准，如资源的可用性，所请求用户的优先权等等，或者拒绝该请求或者分配所请求的资源。同时，也与该特定用户组中的所有其他有效用户建立连接。话音连接建立后，请求用户可讲话而其他用户则在信道上收听。当用户释放PTT时，用户设备向网络发送释放消息，并释放这些资源。因此，只对实际的语音事务处理或语音项保留资源。按讲通信的一个吸引人的优点是呼叫建立时间短，这使得按讲型语音呼叫也吸引若干其他类型的用户。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种建立和管理两方话音通信的新方法。

本发明的目的是通过如所附独立权利要求定义的方法、系统和终端实现的。本发明的优选实施例在所附从属权利要求中定义。

在本发明中，在用户面的信道内嵌入的(即，隐含的)信令用于为分组模式语音两方(一对一)通信连接呼叫双方。在用户面的承载中嵌入信令使得不必保留另一承载用于控制面的信令，这就节省了网络资源而且能实现短时间的连接建立。

在本发明的一个实施例中，用于在通信系统中建立一对一话音通信的嵌入信令包括，通过从主叫用户发送一个前导分组到所述主叫与之有分组模式通信联系的通信设备启动通信。每个前导分组包含主叫和被叫的标识。在本发明的一个实施例中，该通信设备基于被叫的标识将所述前导分组和后续话音分组转发到被叫。在另一个实施例中，被叫和主叫均有专用的用户面通信服务器，前导分组终止于主叫的用户面服务器功能，此服务器功能启动被叫的通信服务器的程式指令以支持该呼叫。一旦被叫的用户面通信服务器已经由控制面拟定程序以支持该呼叫，其生成一个包含分配给该呼叫的呼叫标识值的新前导分组，并将该分组发送到被叫。

在本发明的其它实施例中，通过利用嵌入信令支持呼叫对方之间的最低限度的协商。在本发明的一个实施例中，通信服务器将向主叫发送一个确认分组，指示网络实体已准备转发呼叫对方之间的音频分组流。主叫可通过开始发送后续的音频分组对此确认分组作出反应。为从传输期间丢失的可能分组中恢复，包含嵌入信令的前导分组或任何其它RTP分组将被周期性地重发一定次数(或直到接收到有关的确认)。

在本发明的另一实施例中，被叫向通信服务器发送一个肯定的确认分组以响应接收到前导分组。如果通信服务器在预定的超时内没有从被叫接收到这种肯定的确认分组，他将认为被叫无法到达并且向主叫发送一个否定的确认分组。

在本发明的另一实施例中，前导分组也可包含主叫在通信期间希望使用的通信能力的描述。如果被叫的终端一接收到所述前导分组就发现其不能支持按照该描述的通信能力，则被叫发送一个否定的确认分组。该否定的确认分组将被路由到主叫，而且该分组可包含被叫在一对一呼叫中希望使用的通信能力的描述。

附图说明

下面参考附图借助优选实施例详细描述本发明，其中：

图1和2示意了本发明的基本体系结构；

图3和4分别是在移动网络的无线电接口中分配上行链路和下行链路承载的信令图；

图5是用户登录到分组模式话音通信业务的信令图；

图6是根据本发明第一个实施例与一对一通信的建立有关的信令和通信的信令图；

图7是根据本发明第二个实施例与一对一通信的建立有关的信令和通信的信令图；以及

图8A、8B、8C、8D、8E、8F、8G和8H示意了图7所示的分组和消息。

具体实施方式

本发明可应用于在端用户和分组模式通信业务之间允许分组模式通信的任何数字通信系统。本发明尤其适用于移动分组无线电通信系统。下面将借助GPRS型分组无线电业务和UMTS或GSM系统描述本发明的优选实施例，但并不限制本发明为这种特定的分组无线电系统。在本发明的优选实施例中使用的IP话音通信方法为通过IP传送话音(VoIP)，但本发明并不局限于这种特定的方法。

图1是本发明的优选实施例的基本体系结构。在所示的实施例中，提供IP分组数据业务的移动无线接入网(RAN)基于使用2G无线接入技术的GPRS体系结构，如具备基站BTS和基站控制器BSC的GSM基站系统BSS。GSM无线接入可以是常规类型或基于GSM EDGE技术。在后一情况下，无线接入可称之为GERAN，这是一种全IP的GSM无线接入网。作为选择，可以使用3G无线接入网UTRAN(如UMTS)。全IP核心网均可用于GERAN和UTRAN。移动网的体系结构并不是本发明的实质，但还是要简要地讨论GPRS基础设施和操作以便能更容易地理解本发明。GPRS基础设施包括支持节点，如GPRS网关支持节点(GGSN)和GPRS服务支持节点(SGSN)。SGSN的主要功能是检测在其服务区内的新GPRS移动台，处理注册新移动台MS(也称为用户设备UE)的过程连同GPRS注册，往/返MS发送/接收数据分组，以及记录其服务区内的MS的位置。预约信息存储于GPRS(HLR归属位置寄存器或HSS，归属用户服务器)。GGSN节点的主要功能涉及与外部数据网的交互作用。GGSN也可直接与专用企业网或主机相连。GGSN包括PDP地址和路由信息，即用于有效的GPRS用户的SGSN地址。GGSN利用由SGSN提供的路由信息更新位置目录。GGSN根据GPRS隧道协议(GTP)，利用路由信息从外部网络经隧道传送协议数据单元PDU到MS的当前位置，即到正服务SGSN。隧道效应是指数据分组在从隧道一端传送到另一端的期间被封装到另一数据分组中。GGSN还将从MS接收的数据分组去封装并将它们转发到适当的数据网。为发送和接收GPRS数据，MS通过请求PDP激活程序激活其想使用的分组数据地址。这种操作使得MS在对应的GGSN中得以知晓，而且与外部数据网的相互配合得以启动。尤其是，一个或多个PDP语境被创建并被存储到MS以及GGSN和SGSN中。PDP语境定义了不同的数据传输参数，如PDP类型(例如，X.25或IP)，PDP地址(例如，IP地址)以及服务质量QoS。

类似地，可以使用支持分组模式话音通信的任何通信网络取代上述的移动网络。基础网络层的类型(即，“接入网”)并不是本发明的要点。

一般来说，本发明能在基于服务器的核心网(CN)内体现，这种核心网具备不同控制和用户面的逻辑实体服务与之相连的用户。用户的传输由这些CN实体代理和转发，不允许用户之间的直接端到端传输。应理解的是，呼叫处理服务器(CPS)和用户面功能(桥)也可位于接入通信网内部，为接入网提供最高协议层。

在图1中，在移动网之上提供分组模式话音通信层12(或核心网CN)以便通过该移动网提供给移动台MS通信业务。从概念上讲，分组模式话音通信层12包括一对基本逻辑实体，桥10和呼叫处理服务器(CPS)11。桥10和CPS 11典型地通过IP网与GGSN相连。桥10和CPS服务器11运行分组模式话音通信应用，它们通过由IP移动RAN提供的IP连接与移动台MS中的分组模式话音通信应用通信。这种通信同时包括信令分组和话音通信分组。

CPS 11负责分组模式话音通信的控制面管理。其重要作用可能要求各种功能，管理用户活动和创建及删除与适当控制协议的逻辑用户面连接，如SIP，以及管理用户简表(呼叫权限等)；SIP信令的用户位置和路由功能；用户注册/鉴权；以及根据用户特定信息控制在IP层数据分配中涉及的网络实体。然而，在此说明书中，通用术语CPS是指CPS的所有可能功能。

参考图2，CPS 11对每个有效用户均包括专用的用户-控制面功能(U-CPF)(例如，控制面代理服务器)，这是IP网络和用户之间的基本控制面接口。通过这个网络实体，用户登录到系统并协商他们的操作设置(呼叫权限等)。其处理用户的简表和管理一对一呼叫。

重新参考图1，桥10负责实时分配VoIP分组到用户的终端。每个桥只在CPS编程的有效连接之间转发业务。桥10可执行一个或多个下述功能：

输入校验：识别和鉴权业务源(在此必须处理前导RTP分组中的助记符，下面将详细讨论)。输入校验还包括执行和支持安全程序的动作。

扫描过滤：从送给同一用户的多个输入业务流中选择一个根据用户的扫描设置必须转发到其接收方的业务流。

参考图2，桥10对每个有效用户均包括一个专用的用户-用户面功能(U-UPF)(例如，在服务器中)，其为已经由U-CPF分配给它的各个用户执行输入校验和扫描过程。为安全目的，U-UPF对其处理的每个移动终端可以有安全关联。U-UPF从网络终端中隐藏网络复杂性，这样用户只需发送所有其用户面业务到这个设备，之后再根据U-CPF所作的映射设置将其转发。通过这种方式，无需在每个用户和所有IP网络实体之间建立安全信道，只需委托他们从中接收分组的U-UPF。在图2中，移动台MS 1具有专用的U-UPF 20和U-CPF 22，而移动台MS 2具有专用的U-UPF 21和U-CPF 23。

负责管理用户的会话的U-CPF 22和U-CPF 23需要特定的控制面信令。ETSI 3GPP(欧洲电信标准协会，第三代合作项目)规范包括在所谓的全IP网络中的基于IP的话音通信。这种全IP网络也能在IP网络中实现话音通信(VoIP)。对于VoIP，指定呼叫控制信令，如会话启动协议(SIP)，这在RFC2543中有定义。

然而，也可使用其它一些IP会话协议。此外，在本发明的优选实施例中，Megaco(在RFC28859中定义)被U-CPF 22和23用于控制在IP层的业务分配中涉及的U-UPF 20和21。然而，也可使用其它一些相应协议控制用户面单元的交换。另外，已选择RTP(实时传输协议)用来处理在本优选实施例中的传输，而且需要QoS机制处理话音分组(VoIP)传送。

由IETF开发的为通过分组网络的音频通信支持实时流传输的实时传输协议(RTP)用于UDP之上，以避免由更可靠的传输协议(在此上下文中不要求)，如TCP引入的延迟。利用RTP和接收端点的等待时间缓冲，能处理定时(抖动问题)，分组排序，多个流的同步，重复分组清除以及流的连续性。

Megaco定义了用于物理分解多媒体网关的一般框架。其连接模型基于两种主要的抽象概念，即终端和语境。前者是在MGW(即，桥)中为一个或多个流提供信源和/或信宿的逻辑实体，而后者是在描述拓扑的终端集(谁听见/看见谁)与混合和/或交换参数的介质之间的关联，如果在同一关联中涉及两个以上终端的话。优先值可以被MGC(即，CPS)用来提供给MGW有关语境的特定优先处理的信息，以及还提供用于紧急呼叫的指示器以允许优先处理。本协议提供了用于控制其连接模型的逻辑实体、语境和终端的指令，而且在此假设其提供了CPS11(U-CPF 22和23)所需的灵活性和功能，用于在桥10(U-UPF 20和21)规划正确的业务路径和过滤过程。

SIP协议定义了用于呼叫控制、用户位置和注册的信令消息，而且这些消息已经在本优选实施例中用于处理特定的话音通信和有关的参与用户(建立、加入以及拆除呼叫会话，用户登录到这些业务，用户的简表协商等等)。

在用户注册期间，如果允许用户进行一对一通信，那么一些用户面的参数被包含到SIP REGISTER消息中，而且U-CPF利用它们在用户的终端与(分配给他的)U-UPF之间建立总是开放的RTP信道，以用于用户的一对一呼叫。所有用户的呼出和呼入业务必须通过已经由用户的U-CPF 22/23分配给用户的U-UPF 20/21。特别在上行链路中，用户的业务由其U-UPF 20/21检验并转发给处理被叫的U-UPF21/20。被叫的U-UPF 21/20接着执行扫描过程并将该业务传送到接收方。

分组模式话音通信业务是接入独立的，这意味着它可以在GSM、WCDMA、WLAN或等效技术之上运行，只要这些技术能够支持总是通畅的(always-on)的VoIP承载。IP层的语音分配使用标准VoIP机制(如RTP)，而特定的网际协议或接口将被用于连接辅助的网络实体，如域名服务器(DNS)24。每个网络实体显然与至少一个IP地址相关，由此IP地址可以发送和路由IP分组，但是这些网络单元的作用还必须从SIP的观点定义。每个MS是一个SIP用户代理(UA)，因此每个MS需要一个SIP地址，这个地址通常为“用户名@域(主机？)名”，其中主机名与MS必须注册的U-CPF 22/23相关。这个U-CPF 22/23应充当记录员、位置和代理SIP服务器，以便允许在其控制下到达MS以及支持SIP信令路由。在音频数据分配中专门涉及的U-UPF 20/21在实际的SIP机制中并不发挥作用，而且核心网只是被视为单个IP网链路。在SIP信令层，URL用于用户和组识别。URL可以是sip：如同在RFC 2543中定义的URL，tel：如同在RFC 2806中定义的那样，URL表示电话号码，或任何其它URL格式。RIGISTER方法使用sip：URL。利用To：信头字段中的tel：URL可以用个人编号方案号码(唯一的)拨号用户(sip：URL必须随时存在主机部分)。如果b-方来自于同一个虚拟专用网(VPN)，则这可用于例如为一对一呼叫寻址b-方。下面将详细解释在用户面的寻址。

用户设备，或移动台MS，在特定移动通信系统使用的标准协议栈之上的用户层上具有分组模式话音通信应用。SIP和RTP协议应用基础TCP、UDP和IP协议，这些协议再应用物理层资源，如无线电资源。假设至少在用户的终端实现IPv6，而在某些核心网实体中可能还要求支持IPv4(双IPv6/v4栈)以确保与仍使用IPv4的最后的子网互操作。MS在用户选择分组模式话音通信模式时建立两个GPRS语境：a)一个用于控制面信令(SIP/UDP/IP)，b)一个用于具有常规IP质量类或类似的实时音频流(RTP/UDP/IP)，以及通过无线电路径的信头压缩。RTP/UDP/IP协议栈通常在VoIP领域用于实时音频数据传输，因此在本发明的优选实施例中它也被选择用于用户面。如果移动台或移动网不同时支持两种语境，移动台必须在SIP信令事务处理期间断开RTP连接。当开启分组模式话音通信模式时，MS必须总是保持到桥10的语境。SIP语境也优选在所有时候都开启，但如果这对网络容量带来问题的话，也可在信令事务处理期间建立SIP语境。在此情况下，蜂窝网必须支持该网络启动的语境建立。在加电或在分组模式话音通信模式激活时通知SIP会话。SIP会话总是打开，因此无需SIP信令用于分组模式话音项。在PDP通过现有语境激活后发送所有话音。这种机制能实现快速呼叫建立。

根据本发明的体系结构使得用户能与他们定义的访问权限内的其他用户进行直接一对一呼叫。直接一对一的呼叫类似于使用内部通信而不是使用普通电话。这种呼叫非常适合于许多PMR用户：能以对操作移动台的最小注意力给出和接收任务、指令和建议。不用在长时间周期内保持呼叫继续就能以良好的定时精度协调各种活动。

当呼叫一方具有逻辑连接时，实际的通信路径，包括在发送和接收端的信道资源，必须开放，而且只在该通话项的持续时间内保留资源。在资源保留阶段无需呼叫建立信令、鉴权、密钥协商以及服务参数协商，因为逻辑连接已经存在，但要通过利用信令程序保留和开放物理资源。因此，可以实现短时间的连接建立。在利用基于VoIP通信的实施例中，本发明的概念表明嵌入信令到实时传输协议(RTP)分组就足够了，无需耗费时间的SIP信令。具备有关有效载荷类型的特定RTP分组得以确定。在这些特殊目的的分组中，有效载荷的内容和/或在RTP信头的“有效载荷类型”字段中的值用作嵌入信令。一般来说，同一类型的嵌入信令也可用于在IP或其它协议环境下的其它类型的实时话音分组。

图3示意了在移动RAN的无线电接口上的上行链路承载的分配。一旦已经建立了一对一呼叫，用户按下PTT，MS向移动RAN发送语音项请求。MS将在整个语音项的持续时间内要求使用专用的无线电承载。移动RAN授予该上行链路承载(例如，专用的数据信道和物理时隙)。当移动RAN确认分配了上行链路的承载时，移动台开始通过该上行链路承载发送数据。首先发送的分组为RTP消息，包含通话方的助记标识，其后是话音流分组(VoIP分组)。前导RTP分组和VoIP分组基于有效的GPRS语境被路由到用户的U-UPF。

主叫的U-UPF发送分组到被叫的U-UPF。图4示意了在移动网的无线电接口分配下行链路承载。当SGSN检测到有一个IP分组通过现有语境到达移动台MS时，由SGSN分配下行链路承载。首先，如果MS处于待机状态，SGSN寻呼该MS。接收到来自MS的确认后，SGSN请求RAN(例如，GSM BSS)分配一个专用的无线电承载，分配之后，SGSN开始发送分组(例如，在LLC帧中)到RAN。RAN发送这些分组(例如，在无线电数据块中)到MS。

当用户停止按下PTT开关时，MS释放上行链路话音承载。当超出最大语音项长度(例如，20-30s)时网络将释放上行链路承载。当在预定时间周期内(所谓的空闲超时)没有接收到与该承载相关的IP消息时，在下行链路方向无线电网络应释放该承载。

下面在分组模式话音通信业务的控制面和用户面上讨论本发明的优选实施例和不同形态。

用户登录到分组模式话音通信业务

在用户开始能使用分组模式话音业务之前，他必须向其U-CPF22/23注册，U-CPF 22/23的地址必须由DNS服务确定。在本发明的优选实施例中，用户首先进行DNS查询，这包含其SIP地址的域部分。DNS 24返回对应于该域部分的U-CPF 22/23的IP地址。

参考图5，一旦MS 1得知U-CPF 22的IP地址，其发送SIP注册消息到U-CPF 22。当U-CPF 22从用户的MS接收到注册消息时，它必须选择和分配U-UPF 20给用户，在此必须执行输入校验和扫描过滤处理，而且用户必须发送其用户面业务。用户接着通过MEGACOAdd消息添加到所选择的U-UPF 20，而且U-UPF 20初始化用户的扫描过程并发送一个确认。或者，在选择U-UPF 20之前，U-CPF 22可以与用户的HLR/HSS交换用户信息，鉴权用户以及创建用户简表。

在初次注册期间，用户获得其U-UPF 20的IP地址，并利用为一对一通信预先分配的静态端口号开始请求一对一呼叫建立。

注册消息通常包括用户的识别信息，但该消息还可包括其它有关指示，而且该消息可以由用户重发若干次数，以便更新其简表或向其U-CPF 22请求特定信息。

为避免不同用户通过同一终端登录到系统，这将需要对同一IP接收方进行一个以上扫描处理，可以由U-CPF 22执行特定的校验机制。

一对一呼叫管理

例1

现在参考图6描述一对一呼叫管理的第一个例子。对一对一业务为每个U-UPF 20分配一个静态端口号。

如果用户希望建立一对一通信，其按下其终端MS 1上的PTT，并如上所述保留上行链路资源。然后应建立并路由呼叫到被叫MS 2。支持这种功能的最直接方式将为利用SIP信令，但为了避免由显式信令事务处理引入的延迟，根据本发明选用对隐含信令使用RTP分组的有效载荷类型字段的解决方案。利用这种隐含信令方案，每个用户可在其需要时尝试与所选择的接收方通话。

为此，在保留了无线电资源后，MS 1利用特定的“一对一”端口号(例如，102)和特殊的有效载荷类型号(为此特殊目的定义)发送一个包含其和被叫的身份信息(数字或名称)的前导分组到其U-UPF20。除了被叫(MS 2)的身份外，前导分组还可包含其它有关信息。这些其它信息可包括对主叫在呼叫期间希望使用的通信能力的描述。前导RTP分组之后紧随实际的语音流(RTP业务，VoIP分组)。

为从前导RTP分组在传输到U-UPF 20期间可能丢失的状况恢复，MS 1可周期性地重发这个分组，直到U-UPF 20发送了一个由特定有效载荷类型识别的肯定的确认分组(“呼叫建立ACK”)，告知涉及该呼叫的实体已经被正确规划用于路由后续的音频分组流。这个分组优选还包含由U-UPF 20或U-CPF 22生成的唯一的SSRC值以识别后续的属于该呼叫的音频分组。呼叫双方MS 1和MS 2将在他们后续的与呼叫有关的RTP分组中利用这个值，以使U-UPF能识别并正确地转发它们到接收方。接收到“呼叫建立ACK”后，主叫可以开始通话，且MS 1发送RTP音频分组。

当接收到用于一对一呼叫建立请求的前导RTP分组时，U-UPF 20向U-CPF 22询问位置以确定必须用来转发前导RTP分组的路径，以到达被叫的终端MS 2。具体来说，由于主叫用户的U-UPF 20无法将被叫MS 2的身份转换为IP地址，MS 1的U-UPF 20利用适当的控制协议转发该身份(例如，名称@域)到主叫的U-CPF 22，主叫的U-CPF22接着(从集成的名称服务器或从独立的DNS)执行名称查询。MS 1的U-CPF 22还检查被叫MS 2是否已登录到分组模式话音通信业务，以及呼叫权限设置是否允许这两方通话。最后，MS 1的U-CPF 22确定用户友好形式的主叫身份以显示给被叫(名称_b)。接着，通过MS 1的U-CPF发送返回的IP地址和名称_b到MS 1的U-UPF。MS1的U-UPF现在可修改前导分组以包含名称_b用于转发到被叫MS 2。

当被叫MS 2接收到第一个前导RTP分组时，其发送一个由特定有效载荷类型识别的肯定的ACK分组(“接收ACK”)到其U-UPF21。由于主叫在能开始通话(主叫从其U-UPF 20接收到“呼叫建立ACK”后就能立即开始通话)之前不必等待该分组，因此不必转发这个分组到MS 1，但如果前导RTP分组没有到达被叫的MS 2显然主叫必须得到提示，而且为此目的，如果U-UPF 21在某一超时内没有接收到“接收ACK”分组，则U-UPF 21认为被叫无法到达并发送一个否定的ACK RTP分组(由特定的有效载荷类型识别)到主叫MS 1。

如果MS 2不支持由MS 1为该呼叫建议的通信能力(类似编解码器、模式等)，最终这个否定的ACK分组甚至可由MS 2自身产生，而且MS 2优选包括对MS 2希望发送/接收音频分组的方式的描述。这个分组释放该呼叫，但允许主叫建立一个得到被叫支持的新呼叫。

接收到“呼叫建立ACK”后，主叫通话而且终端MS 1发送包含话音的RTP分组到其U-UPF 20，U-UPF 20基于分组中的SSRC字段，将找到这些话音分组将被转发到的被叫(MS 2)的U-UPF 21的IP地址。之后，被叫的U-UPF 21将最终发送这些话音分组(根据扫描处理结果)到被叫的终端MS 2。每个短的通话突发的音频流由一个特殊的RTP分组引导，由特定的有效载荷类型号(为此目的定义)识别，这使得在U-UPF能实现支持半双工通信的特定机制。

主叫通过释放PTT结束通信。MS 1现在可发送一个报尾分组以指示U-UPF通信结束。还可以使用连续监控方式，其中设置一个定时器以响应接收到一个分组。如果在预定的超时内没有接收到分组，则认为通信结束。

现在考虑在一对一通信的情况下可能出现的一些特殊信令例子。

被叫可同时接收到达同一被叫的一个以上一对一呼叫。因此，被叫的U-UPF 21将检测是否正有一对一话音传送到MS，并防止一对一流同时到达同一MS。优选这样处理的目的是在一对一端口的输入业务根据认可的SSRC过滤。

通过移动台MS向用户给出开始通话的语音提示可缩短主叫在按下PTT后所经历的呼叫建立延迟。用户在听到语音提示后可开始通话并启动VoIP消息。这个时间就是主叫经历的建立延迟时间。有几个时间点可以允许通话。一个适当的时间点是在已经分配上行链路无线电承载后而且第一个RTP消息(所谓的前导分组，非话音)已经发送到RAN之后。注意，在此时间点上下行链路状态还未知。如果由于在下行链路方向丢失B方或丢失无线电承载或呼叫授权检验失败造成呼叫失败，则用户将得到呼叫失败的指示。作为选择，允许通话的指示也可在U-UPF给出例如已经处理了第一个RTP分组或甚至B方已确认了前导分组的确认(如上述的“呼叫建立ACK”)之后给出。或者，MS可拥有定时器，记录从发送前导分组到向用户给出语音提示的时间值。

启动一对一呼叫的个人希望其话音能传输到被叫而且被叫能听到其话音。如果由于任何原因，这无法实现，则将尽快通知通话用户。不能传输有多方面原因。某些原因可以由主叫U-UPF检测到，然后通知通话一方。这种例子有，由于扫描过程正在转发高优先权业务因而无法传输话音分组。在前导分组处理期间主叫U-CPF能检测某些情况。这些例子包括：1)被叫未知，2)被叫当前未登录到系统，以及3)呼叫权限校验指示不允许双方之间进行一对一呼叫。其它的情况更难检测。例如，由于被叫参与电路模式呼叫被叫可能无法接收分组。建议当MS开始接收一对一业务时发送某些分组返回主叫U-UPF来解决这个问题。这个过程中的故障将由U-UPF检测到，然后通知主叫。为确保通信双方感觉到相互的、双向通信，桥将提供定时器以确保a)已得到允许启动的语音项(正在转发的分组)不被任何业务中断(除了被高优先权业务取代)，以及b)在语音项之间的短暂间隙(几秒的数量级)期间不中断通话。

一对一呼叫管理

例2

现在参考图7和8A-8H描述一对一呼叫管理的另一个例子。

在图7中，移动终端MS 1的IP地址为1.0.0.3，而移动终端MS 3的IP地址为1.0.0.5。在这两个终端中，保留UDP端口102用于一对一通信，或者，保留UDP端口200用于组通信。假设移动终端MS 1的用户希望启动与移动终端MS 3的一对一通信。终端MS 1的用户，即主叫，按下PTT，并如上所述保留上行链路资源。

接着，主叫MS 1发送前导分组71用于一对一通信建立。前导分组71的格式可如图8A所示。前导分组71包括源IP地址(Src.IP add.)1.0.0.3(MS 1的地址)；源端口号(Src.port#)102(一对一通信端口)；目的地IP地址(Dst.IP add.)1.0.0.1(U-UPF 1的地址)；目的地端口号(Dst.port#)102；随机SSRC；标志位0；以及有效载荷类型11(指示分组71为用于一对一呼叫建立的前导RTP分组)。前导分组71还包括主叫的SIP URL(sip： user a@domain.net)以及被叫的SIP URL(sip： user b@domain.net)。

前导分组71基于目的地地址1.0.0.1被路由到U-UPF 1。U-UPF 1分析前导分组的内容，一旦发现请求建立一对一通信，就发送事件通知72(Megaco消息)到U-CPF 1。事件通知72的格式可以如图8B示意。其指示一个一对一呼叫，而且包括主叫MS 1和被叫MS 3的识别(SIP URL)。

U-CPF 1向域名服务器DNS 24进行DNS查询73，以基于被叫的域名获得被叫MS 3的U-CPF 2的地址。该地址在DNS应答74中返回。

接着，U-CPF 1发送SIP INVITE消息75到U-CPF 2。SIP INVITE消息75包括至少主叫和被叫的SIP URL以及由U-CPF 1(或U-UPF 1)分配给该呼叫的SSRC值。

U-CPF 2通过发送添加Megaco终端消息76编程被叫MS 3的U-UPF 2。消息76的格式可以如图8C示意。消息76指示必须建立一对一呼叫，而且包括主叫和被叫的识别，分配给该呼叫的SRRC值(2.1.1.4)，以及U-UPF 1的IP地址(1.0.0.1)。

一旦U-UPF 2被编程以支持该呼叫，则其发送应答消息79到U-CPF 2并生成新的前导RPT分组77，并将该新分组发送到被叫MS3。前导RPT分组的格式可以如图8D示意。其包含源IP地址1.0.0.2(U-UPF 2的地址)；源端口号102(一对一通信端口)；目的地IP地址1.0.0.5(MS 3的地址)；目的地端口号102(一对一端口)；分配给呼叫的SRRC值2.1.1.4；标志位0；以及有效载荷类型11(指示该分组为用于一对一请求的前导RTP分组)。前导分组77还包括主叫MS 1和被叫MS 3的识别。

MS 3接收前导分组77，如果其接受该呼叫，则发送肯定的ACK消息78到U-UPF 2。肯定的ACK消息78的格式可以如图8E示意。其包含源IP地址1.0.0.5(MS 3的地址)；源端口号102(一对一通信端口)；目的地IP地址1.0.0.2(U-UPF 2的地址)；目的地端口号102；呼叫的SSRC值；标志位0；以及有效载荷类型21(指示该RTP分组为肯定的ACK分组)。

U-CPF 2发送SIP 200 OK消息710到U-CPF 1。U-CPF 1发送添加Megaco终端消息711到U-UPF 1。消息711的格式可以如图8F示意。该消息指示一对一呼叫，并包含主叫MS 1和被叫MS 3的域名；该呼叫的SSRC值2.1.1.4；以及U-UPF 2的IP地址1.0.0.2。U-UPF 1通过应答消息713确认，而且U-CPF 1发送SIP ACK消息714到U-CPF 2。

因此，U-UPF 1和U-UPF 2已经被编程用于支持该呼叫。

在U-UPF已经由各自的U-CPF编程以完成Megaco事务处理后立即由每个U-UPF发送Megaco REPLY应答消息713或79到相应的U-CPF 2。为缩短呼叫建立延迟，SIP INVITE事务处理不与被叫发送的肯定的ACK消息同步。由于无法预测SIP INVITE事务处理的持续时间，有可能在主叫的U-UPF编程之前被叫已经发送了其肯定的ACK消息，因此被叫必须重复发送一定次数。

U-UPF 2将肯定的ACK RTP分组712(由被叫发送)转发到U-UPF 1。分组712的格式可以如图8G示意。其包含源IP地址1.0.0.2(U-UPF 2的地址)；源端口号102；目的地IP地址1.0.0.1(U-UPF1的地址)；目的地端口号102；该呼叫的SRRC值2.1.1.4；标志位0；以及有效载荷类型21(指示RTP分组为肯定的ACK分组)。

U-UPF 1将肯定的ACK分组715转发到MS 1。消息715的格式可以如图8H示意。其包含的信息与分组712相同，除了源IP地址为1.0.0.1(U-UPF 1的地址)和目的地IP地址为1.0.0.3(MS 1的地址)。

一旦接收到肯定的ACK分组715，则允许主叫MS1开始发送具备该呼叫的SSRC值的RTP话音分组到U-UPF 1。U-UPF 1和U-UPF2基于该SSRC值路由这些RTP分组到被叫MS 3。

在此只描述了本实施例中用于建立一对一通信的基本过程。然而，应理解的是，在本实施例中也可应用上面关于例1描述的所有特殊嵌入信令的情况。

扫描过滤

为避免浪费下行链路的带宽，以传输在终端中不会结束(play out)的业务，显然在网络中必须预先实现过滤功能，而且这是根据本优选实施例引入U-UPF到网络体系结构内的一个动机。

U-UPF在此语境中的作用是，U-UPF必须确定定址到用户的若干可能的业务流中哪一个确实需要被转发给用户。其通常是来自当前收听组的业务，但偶尔也可以是占优势的业务流。

为确保谈话连续(即，确保收听方接收到相干的传输系列)，在U-UPF中提供一个特定的定时器。这个定时器的功能是使用户接收同一个呼叫中的连续的通话突发，除非其中有一个停顿超过谈话的某一超时。在此我们谈论的典型值为2到15秒之间。

在理论上，这意味着扫描过程将在每个分组后锁定到接收的呼叫，持续这个定时器的时间。

本描述只示意了本发明的优选实施例。然而，本发明并不局限于这些例子，而是可以在所附权利要求书的精神和范围内改变。

Claims (47)

1.一种用于在具有不同控制面和用户面逻辑实体的通信系统中建立一对一话音通信的方法，包括步骤：

通过将呼叫建立信令嵌入到从主叫用户发送到其中一个所述用户面逻辑实体的用户面业务中启动一对一呼叫，所述嵌入的信令识别被叫用户，

响应所述嵌入的呼叫建立信令，在路由与呼叫有关的用户面业务中将涉及的所述用户面实体之间建立逻辑呼叫路径，

为所述呼叫分配呼叫标识，以及

通过所述呼叫路径，将涉及所述呼叫并包含所述呼叫标识的任何后续用户面业务从所述主叫用户转发到所述被叫用户。

2.根据权利要求1的方法，其中建立逻辑呼叫路径的所述步骤包括将具有所述嵌入的呼叫建立信令的所述用户业务转发到所述被叫用户，以及在用于路由所述嵌入的呼叫建立信令的所述用户面实体之间建立逻辑呼叫路径。

3.根据权利要求1的方法，其中建立逻辑呼叫路径的所述步骤包括响应从所述主叫用户接收到所述嵌入的呼叫建立信令，启动控制面程序，以编程在路由与呼叫有关的用户面业务中将涉及的所述用户面实体，以便支持所述呼叫。

4.根据权利要求3的方法，其中服务所述被叫用户的那一个所述用户面实体生成并发送嵌入到用户面业务并且包含所述分配的呼叫标识的呼叫建立信令到所述被叫用户。

5.根据权利要求1的方法，包括通过所述呼叫路径，从所述被叫用户转发与所述呼叫有关的任何后续用户面业务到所述主叫用户的步骤。

6.根据权利要求1或2的方法，其中所述用户面业务包括实时音频传输分组。

7.根据权利要求6的方法，其中嵌入的信令包括具有特定有效载荷类型的实时音频传输分组。

8.一种用于在具有不同控制面和用户面逻辑实体的通信系统中建立一对一话音通信的方法，所述方法包括步骤：

通过从主叫用户发送用户面前导分组到服务所述主叫用户的第一用户特定的逻辑用户面网络实体，来启动分组模式话音通信，所述前导分组包含所述发送用户和接收用户的标识，

响应从所述主叫用户接收到所述用户面前导分组，在所述第一用户面实体和服务所述被叫用户的第二用户特定的逻辑用户面网络实体之间创建逻辑用户面信道，

为所述呼叫分配呼叫标识，

从所述第二用户面实体发送用户面前导分组到所述被叫用户，所述前导分组包含所述呼叫标识，

通过用户面通信向主叫用户告知所述呼叫标识，

从所述主叫用户发送具有所述呼叫标识的用户面话音分组到所述第一用户面实体，

通过所述逻辑信道以及借助所述第二用户面实体，转发所述用户面话音分组到所述被叫用户。

9.根据权利要求8的方法，其中创建逻辑用户面信道的所述步骤包括转发所述用户面前导分组到所述被叫用户，以及在用来路由前导分组的所述第一和第二用户面实体之间建立逻辑呼叫路径。

10.根据权利要求9的方法，其中转发所述用户面前导分组的所述步骤还包括步骤：

基于所述接收用户的所述身份，从通信控制服务器查询第二通信实体的IP地址，

路由所述用户面前导分组和后续话音分组到所述第二通信实体的所述IP地址。

11.根据权利要求8的方法，其中建立逻辑用户面信道的所述步骤包括响应从所述主叫用户接收到所述用户面前导分组，启动控制面程序，以编程第一和第二用户面实体以便支持所述呼叫。

12.根据权利要求11的方法，其中所述第二用户面实体生成并发送包含所述分配的呼叫标识的新用户面前导分组到所述被叫。

13.根据权利要求8的方法，其中所述告知步骤包括从所述第一用户面实体发送包含所述呼叫标识的用户面呼叫建立确认分组到所述主叫用户。

14.根据权利要求13的方法，包括从所述主叫用户开始发送所述后续话音分组，以响应所述用户面呼叫建立确认分组。

15.根据权利要求8的方法，包括从所述被叫用户发送用户面接收确认分组到所述第二用户面实体，以响应从所述第二实体接收到所述用户面前导分组。

16.根据权利要求15的方法，包括响应从所述被叫用户接收到所述用户面接收确认分组，从所述第二用户面实体发送用户面呼叫建立确认分组到所述第一用户面实体，以及从所述第一用户面实体发送用户面呼叫建立确认分组到所述被叫用户，以使主叫用户能发送后续的用户面话音分组。

17.根据权利要求15的方法，包括如果所述第二用户面实体在预定超时内没有接收到用户面接收确认分组，则认为所述被叫用户无法到达，并通过用户面通信告知所述主叫用户所述不可到达情况。

18.根据权利要求8的方法，其中所述用户面前导分组包括所述主叫用户在所述呼叫中希望使用的通信能力的描述。

19.根据权利要求18的方法，包括如果所述被叫用户的终端不支持在所述前导分组中描述的所述通信能力，则从所述被叫用户发送一个否定的确认用户面分组到所述第二用户面实体。

20.根据权利要求19的方法，其中所述否定的确认分组包含所述被叫用户希望使用的通信能力的描述。

21.根据权利要求8的方法，其中所述用户面分组为实时音频传输分组，而且其中所述前导分组为具有特定有效载荷类型的实时音频传输分组。

22.根据权利要求8、14、16或17的方法，其中所述用户面分组为实时音频传输分组，而且其中所述确认分组为具有特定有效载荷类型的实时音频传输分组。

23.根据权利要求11的方法，其中

所述启动所述控制面过程包括从所述第一用户面实体发送事件通知消息到服务所述主叫用户的第一用户特定的控制面实体，所述通知消息指示将建立一对一呼叫而且包含所述主叫和被叫的所述标识，

所述第一控制面实体基于所述被叫用户的所述身份，确定服务所述被叫用户的第二用户特定的控制面实体，

所述第一控制面实体命令所述第二控制面实体确定所述第二用户面实体，以支持所述呼叫以及建立所述用户面逻辑信道，

所述第一控制面实体命令所述第二控制面实体配置所述第二用户面实体，以支持所述呼叫以及建立所述用户面逻辑信道，

所述第一控制面实体配置所述第一用户面实体，以支持所述呼叫以及建立所述用户面逻辑信道。

24.一种通信系统，包括

逻辑控制面网络实体，

逻辑用户面网络实体，

支持分组模式一对一话音通信的用户终端，

每个所述用户终端具有一对一呼叫建立机制，发送嵌入到用户面业务的呼叫建立信令到其中一个所述用户面逻辑实体，所述嵌入的用户面信令识别被叫用户终端，

第一机制响应接收到所述嵌入的用户面呼叫建立信令，在路由与所述呼叫有关的用户面业务中将涉及的所述用户面实体之间建立逻辑呼叫路径，以及

所述逻辑用户面实体具有第二机制，用于通过所述呼叫路径从所述主叫用户转发与所述呼叫有关的任何后续用户面业务到所述被叫用户。

25.根据权利要求24的系统，其中所述用户面业务包括实时音频传输分组。

26.根据权利要求25的系统，其中嵌入的信令包括具有特定有效载荷类型的实时音频传输分组。

27.一种通信系统，包括

逻辑控制面网络实体，

支持分组模式一对一话音通信的至少第一和第二用户终端，

用于每个用户终端的专用用户特定的逻辑用户面网络实体，

每个用户终端具有一对一呼叫建立机制，发送用户面前导分组到相应的一个所述第一用户面网络实体，以便启动一对一话音呼叫，所述前导分组包含主叫用户和被叫用户的标识，以及响应从所述主叫用户接收到所述用户面前导分组，用于在主叫用户终端的用户面网络实体与被叫用户终端的用户面网络实体之间创建逻辑用户面信道的装置，

用于为所述呼叫分配呼叫标识的装置，

用于为主叫用户终端告知所述呼叫标识的装置，

用于在所述被叫用户的所述用户面网络实体中，从所述被叫用户终端的所述用户面网络实体发送用户面前导分组到所述被叫用户终端的装置，所述前导分组包含所述呼叫标识，

用于在所述第一和第二用户面网络实体中，通过所述逻辑用户面信道转发由所述主叫用户终端发送，并且具有所述呼叫标识的用户面话音分组到所述被叫用户终端的装置。

28.根据权利要求27的系统，还包括：

用于基于所述接收用户的所述身份，从通信控制服务器查询第二通信实体的IP地址的装置，

用于路由所述前导分组和后续话音分组到所述第二通信实体的所述IP地址的装置。

29.根据权利要求27的系统，其中用于创建逻辑信道的所述装置包括用于响应从所述主叫用户接收到所述嵌入的呼叫建立信令，启动控制面程序，以编程在路由与呼叫有关的用户面业务中将涉及的所述用户面实体，以便支持所述呼叫的装置。

30.根据权利要求29的系统，包括：

服务所述主叫用户的第一用户特定的控制面实体，

服务所述被叫用户的第二用户特定的控制面实体，

用于启动所述控制面程序的所述装置包括用于从所述主叫用户的所述用户面实体发送事件通知消息到所述第一控制面实体的装置，所述通知消息指示将建立一对一呼叫而且包含所述主叫用户和被叫用户的所述标识，

所述第一控制面实体包括用于基于所述被叫用户的所述身份，确定所述第二用户特定的控制面实体的装置，

所述第一控制面实体包括用于请求所述第二控制面实体确定所述被叫用户的所述用户面实体，以支持所述呼叫以及建立所述用户面逻辑信道的装置，

所述第一控制面实体包括用于配置所述主叫用户的所述第二控制面实体，以支持所述呼叫以及建立所述用户面逻辑信道的装置。

31.根据权利要求27至30任一项的系统，其中用于告知所述呼叫标识的所述装置包括用于从所述主叫用户终端的所述用户面网络实体发送包含所述呼叫标识的用户面呼叫建立确认分组到所述主叫用户终端的装置。

32.根据权利要求31的系统，其中所述主叫用户终端被设置成从所述主叫用户开始发送所述后续话音分组以响应所述通知。

33.根据权利要求27至30任一项的系统，其中所述被叫用户终端被设置成发送用户面接收确认分组到所述被叫用户的所述用户面网络实体，以响应接收到所述用户面前导分组。

34.根据权利要求33的系统，包括用于响应从所述被叫用户接收到所述用户面接收确认分组，从所述被叫用户的所述用户面实体发送用户面呼叫建立确认分组到所述主叫用户的所述用户面实体的装置，以及用于从所述主叫用户的所述用户面实体发送用户面呼叫建立确认分组到所述主叫用户终端，以使主叫用户能发送后续用户面话音分组的装置。

35.根据权利要求33的系统，其中所述被叫用户的所述用户面实体认为所述被叫用户无法到达以响应在预定超时内未能接收到接收确认分组，并告知所述主叫用户所述不可到达的情况。

36.根据权利要求27至30任一项的系统，其中所述前导分组包含所述主叫用户在所述呼叫中希望使用的通信能力的描述。

37.根据权利要求36的系统，其中所述被叫用户终端包括：如果所述被叫用户终端不支持在所述前导分组中描述的所述通信能力，则发送否定的用户面确认分组到其用户面网络实体的装置。

38.根据权利要求37的系统，其中所述否定的用户面确认分组包含所述被叫用户希望使用的通信能力的描述。

39.根据权利要求27至30任一项的系统，其中所述用户面分组为实时音频传输分组，而且其中所述用户面前导分组为具有特定有效载荷类型的实时音频传输分组。

40.根据权利要求31的系统，其中所述用户面分组为实时音频传输分组，而且其中所述用户面呼叫建立确认分组为具有特定有效载荷类型的实时音频传输分组。

41.一种用于通信系统的网络单元，所述网络单元包括专用的用户面逻辑网络实体用于支持一对一话音通信的至少一个用户终端，所述用户面网络实体包括：

(i)用于接收由主叫用户终端发送的用户面前导分组以启动一对一话音呼叫的装置，所述前导分组包含主叫用户和被叫用户的标识，

(ii)用于为所述被叫用户终端的用户面网络实体创建逻辑信道以响应接收到所述用户面前导分组的装置，

(iii)用于分配呼叫标识的装置，

(iv)用于通过用户面通信告知主叫用户终端所述呼叫标识的装置，

(v)用于从所述第二用户面实体发送用户面前导分组到所述被叫用户的装置，所述前导分组包含所述呼叫标识，

(vi)用于通过所述逻辑信道转发由所述主叫用户终端发送并且具有所述呼叫标识的用户面话音分组到所述被叫用户终端的所述用户面网络实体的装置。

42.一种用于通信系统的用户终端，所述用户终端包括：

一对一呼叫建立机制，发送用户面前导分组到用户特定的逻辑用户面网络实体以启动一对一话音呼叫，所述前导分组包含主叫用户和被叫用户的标识，

用于响应接收到包含呼叫标识的用户面呼叫建立确认分组开始发送用户面话音分组到所述用户面网络实体的装置，所述话音分组包含所述呼叫标识。

43.根据权利要求42的用户终端，其中所述用户面前导分组包含所述用户终端希望使用的通信能力的描述。

44.根据权利要求42的用户终端，包括

用于从所述用户特定的用户面网络实体接收从另一用户终端发出并且包含呼叫标识的用户面前导分组的装置，

用于发送用户面接收确认到所述用户特定的用户面网络实体的装置。

45.根据权利要求42的用户终端，包括

用于从所述用户特定的用户面网络实体接收从另一用户终端发出并且包含所述另一用户终端希望使用的通信能力描述的用户面前导分组的装置，

用于如果所述被叫用户终端不支持在所述前导分组中描述的所述通信能力，则发送否定的用户面确认分组到所述用户特定的用户面网络实体，否则发送肯定的用户面确认的装置。

46.根据权利要求42的用户终端，其中所述用户面分组为实时音频传输分组，而且其中所述用户面前导分组为具有特定有效载荷类型的实时音频传输分组。

47.根据权利要求43、44或45的用户终端，其中所述用户面分组为实时音频传输分组，而且所述用户面确认分组为具有特定有效载荷类型的实时音频传输分组。

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