CN1554173B - 使用atm-pvc来仿真tdm接口的媒体网关 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括一个ATM核心网和至少一个MGW的电信系统，其中MGW在其网络侧连接到ATM核心网，并且在MGW的另一侧上的端接是在由被配置来仿真标准化TDM接口的永久虚连接PVC构成的ATM接口上进行的，以便获得MGW的核心网侧和另一侧之间的无缝连接性。

Description

使用ATM-PVC来仿真TDM接口的媒体网关
技术领域
本发明涉及电信系统，并且特别涉及包括一个异步转移模式ATM核心网和至少一个媒体网关MGW的电信系统，其中MGW在其网络侧连接到ATM核心网。
背景技术
ATM是面向分组的转移模式，它使用异步时分复用技术。分组被称作信元。
ATM网络在其端接点连接到终端设备，例如ATM网络用户或者媒体网关MGW。在ATM网络端接点之间通常具有多个交换节点，这些交换节点具有由物理传输路径或者链路连接在一起的端口。因此，在从一个始发终端设备到一个目的地终端设备的传播中，形成一个消息的ATM信元可能传播通过几个交换节点。
一个交换节点具有多个端口，每个端口都能够通过一条链路电路和一条链路而连接到另一个节点。链路电路根据链路上使用的特定协议来将信元打包。输入一个交换节点的信元可以在第一端口进入该交换节点并且经由到连接到另一个节点的链路上的链路电路而从第二端口离开。每条链路能够携带多条连接的信元，一条连接是例如一个主叫用户或者主叫方与被叫用户或被叫方之间的传输。
每个交换节点通常具有几个功能部分，其中主要的是交换核心。该交换核心实质上起到类似交换机的各端口之间的交叉连接的作用。交换核心内部的路径被可选择地控制，以便交换机的特定端口被连接在一起来允许分组最终从交换机的入口侧传播到交换机的出口侧，并且最终从始发终端设备传播到目的地终端设备。
MGW的功能是便于把基于时分复用TDM的电话设备连接到ATM网络。MGW提供将TDM编码的信息转换成为适合于通过ATM网络传输的分组，也就是信元的功能。这个过程被称作ATM适配层AAL，并且几个不同的适配类型已经被标准化。一种方法，AAL1支持各个TDM信道编码到ATM虚电路VC。MGW还能够建立通过ATM网络到另一个MGW的虚电路连接。虚电路可能被永久地建立，称作永久虚电路PVC，或者被动态地建立，称作交换虚电路SVC。
发明内容
通过分组或信元交换的网络来传输话音信息的优点以久为人知。使用像ATM网络这样的分组交换网来代替电路交换网的相关成本产生了增长的兴趣，并且许多电信运营商现在都声称在他们的网络带宽使用方面，分组交换超越电路交换话音传输。不过，网络运营商还日益感兴趣的是使得始发于一个标准电路交换网中的电话呼叫能够至少部分地路由通过一个分组交换网，而不会改变用户使用电话或其它电话设备的方式。
由于分组交换技术获得与电路交换相比的重要性，所以需要将分组交换功能的更多优点并入电信系统中。然而，如果电信运营商要继续收到在电路交换基础设施所表示的大量投资上的利润，则同样需要保留尽可能多的电路交换系统。
本发明的目的是改进一种包括一个ATM核心网和至少一个MGW的电信系统，其中MGW在其网络侧连接到ATM核心网，并且MGW另一侧(接入侧)上的端接是由被配置来仿真一个标准化TDM接口的永久虚连接PVC构成的ATM接口。
根据本发明的方法和设备具有以下优点：通过使用传统上由对应物电路交换系统单元使用的协议，能够以快速、更便宜和更安全的方式来获得从电路交换到基于ATM的分组交换网的转换，这是由于网元能够与不同的厂商的设备交换。此外，由这些标准协议支持的已有业务(例如电话)在NGN中得到支持。
缩略语
AAL1：ATM适配层1
AAL2：ATM适配层2
AAL5：ATM适配层5
aDSL：非对称DSL
ATM：异步转移模式
BB：宽带
CIC：电路识别码
CPE：客户端设备
DSL：数字用户线
DSP：数字信号处理器
DSS1：1号数字用户信令系统
E1：ETSI 2M比特/秒接口
GR-303：由ANSI标准化的用户线多链路接入接口
GW：网关
H.248：对于媒体网关控制协议的ITU-T建议
IAM：立即地址消息
IP：互联网协议
ISDN：综合业务数字网
ISP：互联网业务提供商
ISUP：ISDN信令用户部分
ITU-T：国际电信联盟电信标准化部门
IWU：互通单元
LE：市话交换局
LES：线路仿真信令
MGC：媒体网关控制器
MGCP：媒体网关控制协议，例如H.248
MGW：媒体网关
MGW-O：媒体网关，始发端
MGW-T：媒体网关，端接
NGN：新一代网络
PBX：专用分组交换机
POTS：简易老式电话业务
PSTN：公共交换电话网
PVC：永久虚连接
RAS：远程接入业务
RTP：实时协议
SG：信令网关
SHDSL：超高速数字用户信令
SIP：会话启动协议
STM：同步转移模块
SVC：交换虚连接
T1：ANSI标准化1.5M比特/秒接口
TCP：传输控制协议
TDM：时分复用
TeS：电话服务器
V5.2：ITU-T建议965，数字市话交换机(LE)的V-接口-支持接入网(AN)的V5.2接口(基于2048k比特/秒)
VGW：话音网关
VoCABLE：电缆上的话音
VoDSL：DSL上的话音
xDSL：DSL技术家族的集合术语
附图说明
下面参考附图来更详细地描述本发明，其中：
图1示意地表示现有技术ATM核心网与使用用于互连TDM接口的虚电路连接的MGW，
图2示意地表示现有技术的提供传统电话业务的新一代网络与ATM核心网，
图3示意地表示连接到形成NGN一部分的MGW的现有技术远程(例如互联网)接入服务器，
图4示意地表示作为连接到NGN的互联网网关的现有技术IWU，
图5示意地表示到NGN的现有技术VoDSL接入，
图6示意地表示根据本发明第一个实施例的使用ATM连接的RAS到NGN的接口，
图7示意地表示根据本发明第二个实施例的经由ATM连接而连接到IWU的NGN，
图8示意地表示根据本发明经由ATM连接而连接到NGN的VoDSL接入系统，
图9示意地表示NGN与IP网之间的互通，以及
图10示意地表示到NGN的接入网关连接。
实施例的详细描述
在下面的描述中，为了说明而非限制的目的，给出了具体的细节，例如特定的结构、接口、技术等，以便提供对于本发明的完整理解。不过，对于本领域技术人员来说，显然本发明也可以实践于偏离这些具体细节的其它实施例中。在其它情况下，省略了众所周知的设备、电路和方法的详细描述，以便不必要的细节会影响本发明的描述。
图1示意地表示现有技术的ATM核心网与使用用于互连TDM接口的虚电路连接的MGW。MGW的功能是便于基于TDM的电话设备连接到ATM网。MGW提供将TDM编码的信息转换到适合于通过ATM网传输的分组(也就是信元)的功能。这个过程被称作ATM适配层AAL并且规定了几个标准化的适配。一种方法，AAL1支持各TDM信道到ATM虚电路VC的编码。MGW还能够通过ATM网建立到另一个MGW的虚电路连接VCC。虚电路可以被永久建立，称作永久虚电路PVC，或者被动态建立，称作交换虚电路SVC。
图2示意地表示现有技术的提供传统电话业务的新一代网络与ATM核心网。示出了由“新一代网络”NGN提供电话业务的基本网络配置。在现有技术电信网中，一个或多个电话服务器TeS经由ATM接口连接到ATM核心网。TeS由ATM交换机和电话业务平台组成。像市话交换机LE、PBX和接入集中节点AN这样的传统电话部件经由TDM接口连接到MGW。
在到MGW的接入中，使用合适的ATM适配(例如AAL1或AAL5)将例如DSS1、V.5.2或ISUP的公共信道信令CCS协议转换成为PVC，并且将其通过ATM网传送到TeS。在TeS，由电话平台来处理CCS协议。还是在接入中，使用AAL1类型的适配来将携带承载信息的TDM信道适配到ATM VC。这些VC可以在MGW内部被交换，或者通过ATM网被传送到另一个MGW。在这两种情况中，电话平台都通过例如H.248的MGW控制协议MGCP来控制MGW内部和MGW之间的连接。
因为互联网和宽带接入传输系统，例如aDSL或TV电缆网络，所以需要将较新型的设备连接到MGW。
图3示意地表示现有技术的连接到形成NGN一部分的MGW的远程接入服务器(互联网网关)。电信系统包括如上所述的NGN和用户终端设备，该用户终端设备包括具有一个经由PSTN连接到始发MGW的调制解调器的计算机系统。在目的地MGW，远程接入服务器RAS设备使用DSS1呼叫控制协议经由PRA(即TDM接口)被连接。RAS设备终接始发自计算机系统的呼叫并且执行使得能够例如经由互联网业务提供商ISP而连接到互联网的协议转换。应当指出，RAS设备将输入的TDM编码信息转换成为基于分组的协议。
RAS应用使得计算机系统能够经由通过NGN到ISP的拨号连接来接入互联网。在这个系统中，互联网业务量被通过ATM核心网而直接路由到靠近ISP接入被设置的RAS设备。
图4示意地表示现有技术的互通单元，IWU是连接到NGN的互联网网关，IWU由信令网关SG、媒体网关控制器MGC和MGW构成。SG将例如ISUP的PSTN呼叫控制协议与例如SIP的基于IP的控制协议互通。IWU中的MGW将TDM承载信道转换成为基于IP的媒体流。电信系统包括如上所述的NGN、具有经由PSTN连接到始发MGW的调制解调器的多媒体终端。在目的地MGW，IWU设备经由ISUP路由(也就是使用ISUP呼叫控制协议的TDM接口)而被连接。IWU设备起到用于多媒体终端与互联网之间的呼叫的网关的功能。它执行信令协议与媒体流转换。在这个实施例中，互联网业务量通过ATM核心网被直接路由到IWU。在这个方案中，互联网到NGN的连接是经由运营商之间的方案。
图5示意地表示现有技术的VoDSL接入到NGN，即经由NGN提供电话业务的数字用户线DSL接入系统。像aDSL和SHDSL这样的DSL技术使用铜线对来获得达到几M比特/秒的宽带传输数据速率。DSL调制解调器是CPE并且为数据终端和像模拟电话这样的话音终端提供接入接口。数字用户限接入复用器DSLAM终接DSL传输并且分离和聚集数据和话音数据流。ATM论坛已经标准化了信令协议，线路仿真信令LES(af-vmoa-0145.000，“Loop Emulation Service using AAL2(使用AAL2的循环仿真业务)”)用于仿真通过DSL传输系统的窄带话音终端接入。话音终端VGW的功能是终接话音和LES数据流，并且将它们转换成为标准化的像V5.2或GR-303这样的都基于TDM的PSTN接入链路。VGW与NGN之间的连接是经由这种TDM接口。
应当指出，话音网关设备将输入的ATM编码信息转换到TDM接口。
本发明通过使用基于形成NGN一部分的MGW与其它(附加的)接入设备或网关设备之间的ATM接口的互连来改进一种电信系统，从而ATM接口包括等同于包括承载和信令信道的TDM接口的多个PVC。根据本发明的电信系统包括一个ATM核心网和至少一个MGW，其中MGW在其网络侧连接到ATM核心网，并且在MGW的另一个(附加)侧上的端接是由被配置来仿真一个标准化TDM接口的永久虚连接PVC构成的。特别地，在构成ATM接口一部分的每个PVC中传送的信息是一个TDM接口的信道的逻辑等价物。PVC被分组成为一个或多个逻辑路由，其中每个逻辑路由包含一个或多个用于传送承载信息的PVC。每个逻辑路由还包含用于传送控制相关的承载PVC的信令协议的一个或多个PVC。对于每个逻辑路由，MGW和附加设备中的PVC被预先配置，以便信令控制协议中涉及的信道身份值被映射到PVC身份，从而获得一对一的对应。
在下面要描述的实施例中，使用AAL1来对于承载PVC中携带的信息进行编码，以便匹配NGN中使用的编码，不过其它ATM适配方法也可以被使用。用于信令信息的PVC可以被编码为AAL1或AAL5，以便匹配NGN中使用的编码方法。在NGN中，使用ATM虚连接将信令PVC传送到电话服务器平台。承载PVC被连接到包括在MGW中的交换功能，并且在MGW内部被交换或者在使用MGCP功能的电话服务器平台的控制下交换到核心网。
图6示意地表示根据本发明第一实施例的使用ATM连接的RAS到NGN接口。在根据本发明的电信系统的这个实施例中，MGW在MGW的所述附加侧通过由被配置来仿真ISDN主速率接口(PRI)的永久虚连接PVC构成的ATM接口而连接到远程接入服务器，例如连接到作为用于互连NGN到接入网的设备的接入网关，以便获得接入网与核心网之间的无缝连接性。根据这个实施例，通过使用基于第二MGW、MGW-T与RAS设备之间的ATM连接的互连来改进图3所示的现有技术电信系统。这个实施例按照以下方式工作：
使用如上对于NGN所述的标准TeS呼叫控制功能来把一个呼叫从第一或始发MGW(MGW-O)路由到MGW-T。在这种情况下，TeS将呼叫路由到连接到MGW-T的输出PRI路由。不过，在MGW-T中，承载连接被终接在ATM接口上的一个PVC(承载PVC)而不是如图3中所示的现有技术实施例中的TDM接口中的一个时隙。通过将DSS1协议中涉及的信道身份值映射到PVC身份而在MGW-T和RAS设备中预先配置PVC。此外，从TeS发送到PVC中的MGW的DSS1呼叫控制协议(建议Q.931)被在预先配置的“信令PVC”中直接终接在ATM接口上。RAS设备中的信令PVC也被预先配置，并且RAS设备能够从PVC中提取DSS1协议信息，而无需首先将它转换成为TDM格式。RAS设备处理Q.931消息。通过ATM接口发送的SETUP消息包括信道识别符并且RAS设备被预先配置来将信道身份与一个特定的“承载PVC”身份相关联。“承载PVC”被AAL1编码，并且RAS设备中的DSP功能直接提取话音频率编码的信息，而无需首先将它转换成为TDM格式编码。这个过程带来DSP中的较少数据处理。在这个实施例中，ATM接口能够支持许多逻辑PRI路由，从而带来相当可观的成本节约。在这个实施例中，电信系统包括至少一个能够处理通过ATM接口在一个或多个PVC中传送的公共信道信令协议的TeS，并且标准化的TDM接口呼叫控制协议是任何公共信道信令协议。
图7示意地表示根据本发明第二实施例的经由ATM连接而连接到互通单元IWU的NGN。在根据本发明的电信系统的这个实施例中，MGW在MGW的所述附加侧通过由被配置来仿真交换机间ISUP路由的永久虚连接PVC构成的ATM接口被连接到作为用于将NGN互连到另一个分组网的IWU，以便获得终接设备与核心网之间的无缝连接性。根据这个实施例，通过使用基于MGW-T和IWU设备之间的ATM传送的互连来改进如图4所示的现有技术的电信系统。也就是说，使用在第二个MGW中的ATM连接来把IWU经由ISUP路由而连接到ATM核心网。这个实施例以如下方式工作：
使用标准的TeS呼叫控制功能来把一个呼叫从第一或始发MGW(MGW-O)路由到终接MGW(MGW-T)。在这种情况下，TeS把呼叫路由到连接到MGW-T的输出ISUP路由。不过，在MGW-T，承载连接被终接在ATM连接上的一个“承载PVC”而不是如图4所示的TDM接口中的一个时隙。通过将ISUP协议中涉及的电路身份(CIC值)映射到PVC身份而在MGW-T与IWU中预先配置PVC。
可以以任何方便的方法来建立TeS与IWU之间的ISUP信令连接。它例如可以是基于TDM的连接或携带承载PVC的ATM接口中的信令PVC。当IAM消息从TeS被发送到信令网关SG时，CIC值标识与呼叫相关联的承载连接。SG终接呼叫并且将控制传送到MGC，MGC能够将CIC值翻译成为MGW中预定义的PVC终接。MGC控制在MGW中终接的媒体流的交换和格式化。MGC可以使用H.248作为MGW控制协议。MGW将AAL1媒体流代码转换为IP媒体流，而无需使用中间的TDM翻译。如果媒体流是语音，则可以用最小的时间延迟来执行代码转换，这会提高IP网与NGN之间的连接的服务质量。在这个实施例中，ATM接口可以支持许多逻辑ISUP路由，从而带来相当大的成本节约。在这个实施例中，电信系统包括至少一个能够处理通过ATM接口在一个或多个PVC中传送的公共信道信令协议的TeS，并且标准化的TDM接口呼叫控制协议是任何公共信道信令协议。
图8示意地表示根据本发明经由ATM连接而连接到NGN的VoDSL接入系统。DSL传输标准允许使用几个不同的协议栈来传输数据，所述不同的协议栈中最常见的是ATM、IP/TCP和帧中继。对于VoDSL，DSL论坛已经标准化了ATM传输的使用。这个实施例按以下方式工作：
DSL调制解调器从数据和话音终端接收数据。该调制解调器使用独立的PVC用于编码数据和话音流。DSLAM终接DSL传输系统并且分离话音和数据(互联网)流。DSLAM使用众所周知的技术聚集数据流并且将它们传送到IP网。DSLAM通过将PVC复用到一条用于到VGW的连接的ATM链路而聚集来自许多电话用户的话音流。对于每个话音终端来说，DSL调制解调器根据ATM论坛标准af-vmoa-0145.000“LoopEmulation Service using AAL2(使用AAL2的循环仿真业务)”来处理话音流和电话信令协议或事件。根据这个标准，电话相关的数据被编码成为独立的AAL2子信道。在每个PVC中，有三个数据流，一个是话音、一个用于信令并且另一个用于管理，它们被编码成为独立的AAL2子信道。
VGW的功能是终接PVC并且将信息处理成为适合用于到电话服务器系统的连接的格式。在这个实施例中，VGW经由具有以下特性的ATM接口而连接到NGN。ATM链路被预先配置成为一个由几个PVC构成的逻辑路由。嵌入在AAL2子信道中的每个话音流被VGW处理，被转换成为AAL1格式并且被交换到被预留用于承载连接的PVC之一。VGW还执行话音编解码器翻译以便匹配NGN的需求。嵌入在AAL2子信道中的每个信令协议流被处理并且转换成为诸如V5.2或GR-303的公共信道信令协议。这个协议流被使用合适的ATM适配(例如AAL1或AAL5)编码并且被交换到被预留用于信令的接口中的PVC。在NGN中，MGW将这个信令PVC透明地路由到TeS，其中协议被如上所述地终接。V5.2的功能之一是承载信道分配。因此，当TeS接收到来自VGW的一个新呼叫的指示时，它预留V5.2链路中的一个承载信道。在这个实施例中，在信令控制协议(例如V5.2)中指示的承载信道被映射到ATM接口中的一个“承载PVC”。PVC到信道身份的映射被预先配置并且被一个管理功能进行控制。
VGW还处理嵌入在每个AAL2子信道中的管理信息。VGW的管理功能未在本说明书中进行描述。
本发明的另一个实施例是用于NGN与另一个基于分组的网络之间的连接。在这种情况下，ATM连接被在如图9所示的NGN的MGW与互通单元之间使用。对于在两个类似的NGN之间互通的特殊情况来说，IWU功能可以是空的。本发明的ATM连接的另一个实施例是用于接入设备到作为如图10所示的NGN一部分的MGW的连接。

Claims (15)

1.一种包括ATM核心网和至少一个媒体网关MGW的电信系统，其中MGW在其网络侧连接到ATM核心网，其特征在于在MGW的另一侧上的终接是在由被配置来仿真标准化时分复用(TDM)接口的永久虚连接(PVC)构成的ATM接口上进行的，其中所述TDM接口包括多个信道并且其中在每个PVC中传送的信息是所述TDM接口的特定信道的逻辑等价物，
其中，远程接入服务器RAS连接在所述MGW的另一侧和接入网之间，通过将网络间呼叫控制协议中涉及的电路身份映射到PVC身份来预先配置MGW和远程接入服务器RAS中的PVC，
或者其中，互通单元IWU连接在所述MGW的另一侧和接入网之间，通过将ISUP协议中涉及的电路身份映射到PVC身份而在MGW与IWU中预先配置PVC。
2.根据权利要求1所述的电信系统，其特征在于通过由被配置来仿真标准化TDM接口的永久虚连接(PVC)构成的ATM接口把MGW在所述另一侧连接到作为用于将新一代网络(NGN)互连到接入网的设备的接入网关，以便获得接入网与核心网之间的无缝连接性。
3.根据权利要求2所述的电信系统，其特征在于在MGW中预先配置PVC，以便将接入呼叫控制协议中涉及的信道身份值映射到PVC身份。
4.根据权利要求3所述的电信系统，其特征在于在预先配置的“信令PVC”中把从电话服务器(TeS)发送到MGW的接入呼叫控制协议直接终接在ATM接口上。
5.根据权利要求4所述的电信系统，其特征在于接入网关设备能够从PVC中提取和处理接入控制协议信息，而无需首先将它转换成为TDM格式。
6.根据权利要求5所述的电信系统，其特征在于通过ATM接口发送的呼叫控制消息包括信道标识符，并且接入网关设备被预先配置成将信道身份与MGW使用的相同的PVC身份相关联。
7.根据权利要求6所述的电信系统，其特征在于接入网关设备中的承载信息处理功能能够直接处理承载信息，而无需首先将它转换成为TDM格式编码。
8.根据权利要求1所述的电信系统，其特征在于通过由被配置来仿真标准化TDM接口的永久虚连接(PVC)构成的ATM接口把MGW在所述另一侧连接到作为用于将新一代网络(NGN)互连到另一个分组网络的设备的互通单元(IWU)，以便获得终接设备与核心网之间的无缝连接性。
9.根据权利要求8所述的电信系统，其特征在于通过将网络间呼叫控制协议中涉及的电路身份映射到PVC身份来预先配置终接MGW(MGW-T)中的PVC。
10.根据权利要求9所述的电信系统，其特征在于在电话服务器(TeS)与IWU之间发送的呼叫控制消息包括信道标识符，并且IWU被预先配置来将信道身份与MGW使用的相同的PVC身份相关联。
11.根据权利要求10所述的电信系统，其特征在于IWU能够直接代码转换以及否则直接处理AAL1编码的承载信息，而无需使用TDM中间翻译。
12.根据权利要求1到11中任何一个所述的电信系统，其特征在于在预先配置的“信令PVC”中把从TeS发送到MGW的网络间呼叫控制协议直接终接在ATM接口上。
13.根据权利要求1到11中任何一个所述的电信系统，其特征在于IWU能够从PVC中提取和处理网络间呼叫控制协议信息，而无需首先将它转换成为TDM格式。
14.根据权利要求1到11中任何一个所述的电信系统，其特征在于标准化的网络间呼叫控制协议是任何公共信道信令协议。
15.一种操作包括ATM核心网和至少一个媒体网关(MGW)的电信系统的方法，其中MGW在其网络侧连接到ATM核心网，其特征在于步骤：将标准化时分复用(TDM)接口仿真到MGW中的标准化ATM接口并且在由永久虚连接(PVC)构成的ATM接口上终接MGW的另一侧，其中所述TDM接口包括多个信道并且其中在每个PVC中传送的信息是所述TDM接口的特定信道的逻辑等价物，
其中，远程接入服务器RAS连接在所述MGW的另一侧和接入网之间，通过将网络间呼叫控制协议中涉及的电路身份映射到PVC身份来预先配置MGW和远程接入服务器RAS中的PVC，
或者其中，互通单元IWU连接在所述MGW的另一侧和接入网之间，通过将ISUP协议中涉及的电路身份映射到PVC身份而在MGW与IWU中预先配置PVC。
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