CN1559133A - 实时通信连接的网络过渡装置和通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种网络过渡装置(NU)准许逻辑上直接基于传送协议的多个具有不同连接控制协议(SP2，SP2)的VoIP通信网(KN1，KN2)的耦连，它们增设在面向分组的传送协议(IP)上。为了实现这些，因为VoIP通信网(KN1，KN2)的每一个要被耦连网络过渡装置(NU)有一个有关的基于传送协议的数据接口(D1，D2)，具有一个基于连接控制协议的信令接口(S1，S2)，此外，一个转换装置(SIWU)用于在不同的通信连接控制协议(SP1，SP2)之间进行转换。

Description

实时通信连接的网络过渡装置和通信系统
在现代的通信系统中，越来越多地也通过诸如本地网(LAN：局域网)或长途通信网(WAN：宽域通信网)的面向分组的通信网，来运行诸如用于语音、视频或多媒体通信的实时通信连接。例如所谓的因特网电话就基于该技术，该因特网电话常常也称为VoIP电话(VoIP：语音/视频经因特网协议)。
在当今时刻，通过面向分组通信网的实时通信连接的建立常常基于ITU-T建议H.323。所述的H.323建议说明了在面向分组通信网之内的实时通信连接，以及说明了以下的实时通信连接，这些实时通信连接从面向分组的通信网通过网关装置被转送到例如ISDN网的线路交换的通信网中，并被从该线路交换的通信网向外部的通信连接目标来转送。如果一个当时的外部的通信连接目标位于外部的面向分组的通信网之内，则通过所述的线路交换的通信网向外部通信网的网关装置，并从那里重新通过分组交换向外部的通信连接目标来传送有关的实时通信连接。
但是在此由于从分组交换向线路交换和重新向分组交换的双重过渡，而部分地在传输功率和语音质量方面出现显著的损失。此外在分组交换和线路交换之间的过渡时，在OSI参考模型的层3上还应执行费事的协议转换。
本发明的任务是提供一种网络过渡装置以及一种通信系统，以此可以在不同的面向分组通信网之间的实时通信连接中避免所述的缺点。
通过一种具有权利要求1所述特征的网络过渡装置，和一种具有权利要求12所述特征的通信系统来解决该任务。
本发明允许在具有不同通信连接控制协议的通信网之间，建立例如用于语音、视频和/或多媒体通信的实时通信连接，这些实时通信连接是基于诸如因特网协议或来自TCP/IP协议族的其它协议的、面向分组的传送协议。这种具有增设在面向分组传送协议上的通信连接控制协议的通信网常常也称作为VoIP系统，该通信连接控制协议例如是根据ITU-T建议H.323、或根据IETF论坛的SIP标准(SIP：会话初始化协议)的。VoIP系统可以从它们的通信连接控制协议方面，和/或从所采用的有用数据编码方法方面来区分，和/或由不同的管理域中的不同的运营者来管理。
在传送协议的不同层面上，可以将不同的通信网逻辑上直接连接到本发明的网络过渡装置上。因此在所连接通信网之间的实时通信连接中，至少逻辑上不出现在数据传送方面的媒体中断(Medienbruch)，并尤其不出现在分组交换和线路交换之间的过渡。只要当在逻辑上贯通的数据分组传送中可以特别有效地采用许多用于业务质量保证的公知的面向分组的方法时，这是很有利的。此外象在分组交换和线路交换之间进行转换的常规网关装置中那样，在传送协议的层面上不需要附加的和很费事的转换。
所述的网络过渡装置按本发明具有一个用于在所连接通信网的不同通信连接控制协议之间进行转换的转换装置。在通信连接控制协议的范围内，所述的转换装置尤其可以在不同的通信连接信令、不同的通信连接建立信令、和/或不同的业务质量信令之间进行转换。由于所述要转换的通信连接控制协议分别基于一个面向分组的传送协议，所以与在分组交换和线路交换之间进行转换的常规网关装置相比较，通常出现显著较少的转换损失。
此外由于通信连接控制协议的转换，而在所连接通信网的通信连接控制装置之间一般可以避免要费事地执行的通信。
在从属权利要求中说明了本发明的有利的实施形式和改进方案。
根据本发明的一个有利的改进方案，在所述的网络过渡装置中在信令过渡装置和有用数据过渡装置之间安排了物理和/或逻辑的分离，该信令过渡装置用于在不同的通信连接控制协议之间进行转换，该有用数据过渡装置用于转换在实时通信连接范围内要传输的有用数据。所述的有用数据过渡装置可以在诸如根据ITU-T建议G.711、G.723.1、G.729的，或根据GSM标准(全球移动通信系统)的不同的有用数据编码方法之间进行转换。所述的逻辑的和/或物理的分离导至网络过渡装置的灵活的、模块的和因而可高标量的(hochskalierbar)体系结构。因此例如也可以给一个信令过渡装置来分配，和/或通过该信令过渡装置来控制多个用途专门的有用数据过渡装置。
优选借助根据ITU-T建议的H.248协议，或借助根据IETF标准的所谓的″媒体网关控制协议″，可以耦连所述的信令过渡装置和有用数据过渡装置。
按本发明的另一个有利的改进方案，所述的网络过渡装置优选在信令过渡装置中可以具有一个代理装置，用于代表另一个所述通信网的参与实时通信连接的装置，来操作来自所述通信网之一的控制信号和/或询问信号。由于网络过渡装置的代理功能，在所连接的通信网的通信连接控制方面一般不需要跨越网络的实时通信连接的特殊处理。
尤其在网络跨越装置中可以安排一个代理装置，用于代表一个在所述第一通信网中受支持的，而在所述第二通信网中相对于所述第一通信网不受支持的业务特征。
此外，所述的网络过渡装置优选在信令过渡装置中可以具有一个用于在不同通信网的不同业务特征协议之间进行转换的业务特征过渡装置。
为了提高工作安全性，所述的网络过渡装置除此之外还可以具有一个连接在数据接口之间的防火墙装置，用于尤其在通信连接控制协议的层面上进行数据业务监控。
根据本发明的另一个有利的改进方案，所述的网络过渡装置优选在信令过渡装置中可以具有一个地址分辨装置，用于在所连接的通信网之间交换诸如呼叫号、同义地址(Aliasadresse)、电子信箱地址、因特网地址和/或其它所谓URI(统一资源标识符)的地址信息。地址信息的这种交换允许在一个所连接的通信网中用另一个所述通信网的地址信息来配备数据分组。
除此之外，所述的网络过渡装置优选在信令过渡装置中可以具有一个业务质量控制装置，用于将通信连接控制协议的业务质量等级转换到传送协议专门的业务质量等级上。为此目的可以在所述的信令过渡装置和有用数据过渡装置之间安排一个用于业务质量控制的接口。优选借助扩充了业务质量信息信令元素的H.248协议或MGCP协议可以实现这种接口。
以下借助附图来详述本发明的实施例。
附图以示意图展示了一个通信系统，该通信系统具有两个通过网络过渡装置耦连的、面向分组的通信网。
附图中示意地示出了一个通信系统，该通信系统具有两个通过网络过渡装置NU耦连的、面向分组的通信网KN1和KN2。所述的通信网KN1和KN2构成为用于语音、视频和/或多媒体通信的实时通信连接用的，所谓的VoIP系统(语音/视频经因特网协议Voice/Video-over-Internetprotokoll)。在两个通信网KN1和KN2中，将因特网协议IP实施为用于传输数据分组的传送协议。
当两个信网KN1和KN2具有相同的传送协议IP时，它们则在它们的通信连接控制协议方面来互相区分。针对本实施例来假设，在通信网KN1中将一个根据ITU-T建议H.323的信令协议SP1，而在通信网KN2中将一个不同于信令协议SP1的信令协议SP2实施为通信连接控制协议。所述的信令协议SP2可以例如是一个根据IETF论坛的所谓的SIP协议(会话初始化协议)或H.323协议，该H.323协议通过不同的H.323版本、不同的H.323实施、和/或不同的H.323通信连接建立选项来区别于信令协议SP1。信令协议SP1和SP2是分别增设在传送协议IP上的。在通信连接控制的范围内，信令协议SP1和SP2尤其用作通信连接信令、通信连接建立信令、业务特征信令(例如呼叫转移、呼叫转交)、和/或业务质量信令。
所述的通信网KN1典型地可以是一个专用的企业网(EnterpriseNetwork)，而所述的通信网KN2可以是网络经营商的一个网络(载运者网络Carrier Network)或另一个外部的企业网。
在两个通信网KN1和KN2中分别实施了一个实时协议RTP，用于实时传送在实时通信连接的范围内要传输的有用数据。所述的实时协议RTP增设在所谓的UDP协议(用户数据报协议)上，而该UDP协议又增设在因特网协议IP上。按照一个较简单的扩展方案，不通过所述的实时协议RTP，而直接通过因特网协议IP也可以传输有用数据。
所述的通信网KN1具有例如象终端设备那样的通信终端装置EE、个人计算机、通信应用程序(Anwendung)或通信用户、以及例如象根据H.323建议的所谓关守那样的通信连接控制装置GK。借助在通信终端装置EE和通信连接控制装置GK之间的-在附图中通过双箭头表示的-信令，来促使建立来往于通信终端装置EE的实时通信连接。所述的通信连接控制装置GK除了用于通信连接检查之外，也还用于通信网内部的地址分辨，即用于在例如象电话号或同义名那样的终端装置地址和通信连接伙伴的因特网协议地址之间进行转换。在网络过渡装置NU起动过程中，该网络过渡装置NU优选通过根据ITU-T建议H.225.0的RAS信令(RAS：注册访问(Access)状态)在通信连接控制装置GK中注册。
网络过渡装置NU具有一个基于传送协议的，在这里基于因特网协议的，通信网KN1通过其连接的数据接D1，并具有一个基于传送协议的，在这里基于因特网协议的，通信网KN2通过其连接的数据接口D2。由于通信网KN1和KN2借助相同的传送协议IP逻辑上直接连接到网络过渡装置上，所以至少在逻辑上不出现不利于通信连接质量的媒体中断。尤其是不需要在传送层或网络层上的转换，因而显著地简化了网络过渡装置NU的体系结构。
所述的网络过渡装置NU还具有一个耦连到数据接口D2上的防火墙装置FW，用于监控来自通信网KN2的数据业务。所述的防火墙装置FW用于以下的目的，使得仅仅对此授权的数据分组，例如仅仅某些用途的数据分组能够访问通信网KN1。在本实施例中如此来构成防火墙装置FW，使得在实时通信连接的范围内，要在通信网KN1和KN2之间交换的数据分组可以通过所述的防火墙装置FW。如此构成的防火墙装置FW常常也称为有VoIP能力的，-或更专门地称为有SIP能力的-或称为有H.323能力的。所述的防火墙装置FW可以优选构成为网络过渡装置NU的专门的功能。替代于此地，也可以借助所谓的防火墙控制协议来实现有VoIP能力的防火墙装置。在这种情况下，通过网络过渡装置NU中的，或通信连接控制装置GK中的所谓的防火墙控制功能来实现原来的防火墙装置的控制。所述的防火墙装置FW可以优选提供所谓的NAT功能(网络地址转换)，这允许在仅在通信网KN1中有效的内部因特网协议地址和在通信网KN1之外有效的因特网协议地址之间进行转换。
网络过渡装置NU具有常常也称为信令网关的信令过渡装置SG作为功能元件，以及具有逻辑上和或物理上与此分离的有用数据过渡装置MG，常常也称为媒体网关。通过所述的信令过渡装置SG借助根据ITU-T建议H.428的所谓的媒体网关控制协议，必要时还扩充了业务质量信令元素，来控制有用数据过渡装置MG。在附图中通过双箭头来表示信令过渡装置SG和有用数据过渡装置MG之间的这种耦连。
所述的有用数据过渡装置MG通过数据接口D1与通信网KN1耦连，并通过防火墙装置FW和数据接口D2逻辑上与通信网KN2耦连。有用数据过渡装置MG含有一个有用数据转换装置NIWU，用于在不同的有用数据编码之间进行转换。如果通信网KN1和KN2不具有例如象根据ITU-T标准G.711、G.723.1等等那样的共同的有用数据编码，则在通信网KN1的终端装置，在这里为EE，和通信网KN2之间的实时通信连接中需要这种转换。在这种情况下，借助实时协议RTP应该将在实时通信连接的范围内要传输的有用数据从终端装置EE向有用数据转换装置NIWU传输，在这里所述的有用数据被转换成一种在通信网KN2中所采用的有用数据编码，并借助实时协议RTP转送到通信网KN2中。在要以相反的方向传输有用数据的情况下需要相应的转换(Konvertierung)。
如果与此相反地在两个通信网KN1和KN2中提供了一种共同的有用数据编码，则可以通过回避有用数据转换装置NIWU，直接在参与实时通信连接的终端装置之间通过实时协议RTP或因特网协议IP来传送有用数据分组。
信令过渡装置SG通过基于信令协议SP1的、增设在数据接口D1上的信令接口S1耦连到通信网KN1上，而通过基于信令协议SP2的信令接口S2耦连到通信网K21上，该信令接口S2通过防火墙装置FW增设在数据接口D2上。信令过渡装置SG具有一个用于在信令协议SP1和SP2之间进行转换的转换装置SIWU、一个代理装置PROXY、以及一个用于跨越通信网的地址分辨的地址分辨装置BE，来作为-优选可互换的-功能模块。
在本实施例中，转换装置SIWU用来在根据信令协议SP1，这里为H.323协议，的通信连接信令和根据信令协议SP2，这里为H.323-或SIP协议的通信连接信令之间，在OSI参考模型的应用层的层面上逻辑上直接进行转换。在此尤其转换通信连接建立信令、业务特征信令、和业务质量信令。
在本实施例中，将根据信令协议SP1的通信连接信令从通信连接控制装置GK通过数据接口D1和信令接口S1向转换装置SIWU来传送，在这里实现了到根据信令协议SP2的通信连接信令中的转换。通过信令接口S2、防火墙装置FW、和数据接口D2将该转换的通信连接信令传送到通信网KN1中。在相反的方向上类似地实现通信连接信令从通信网KN2向通信连接控制装置GK的传送和转换。
代理装置PROXY主要用于，代表终端装置EE的一个通信连接伙伴来操作通信连接控制装置GK的控制信号和/或询问信号。如果在通信网KN2中不支持一个相应的业务特征，则尤其通过代理装置PROXY逻辑上终止通信连接控制装置GK的例如根据ITU-T建议H.450的业务特征信令。只要在信令协议SP2的范围内以不同于通信网KN1中的方式对通信网KN2中的业务特征发出信号，转换装置SIWU则在通信网KN1和KN2的不同的业务特征信令之间执行转换。通过由信令过渡装置SG对信令协议SP1和SP2和尤其对有时不同的业务特征信令所进行的转换，可以在通信网KN1的通信连接控制装置GK和通信网KN2的(未示出的)相应的通信连接控制装置之间，避免否则只能以巨大工作量才可实施的通信。
地址分辨装置BE用于跨越网络地交换通信网KN1和KN2之间的地址信息，并优选被构成为根据ITU-T建议H.225.0附件G的所谓的边缘元素(Borderelement)。为了建立从终端装置EE进入通信网KN2中的实时通信连接，由通信连接控制装置GK从在所述终端装置EE上输入的目标呼叫号中导出一个目标IP地址(IP：因特网协议)。为此目的有必要，通信连接控制装置GK通过地址分辨装置BE与通信网KN2交换地址信息。因此例如可以在每次建立通信连接时，在通信网KN2中查询各自的目标IP地址。替代与此地也可以根据呼叫来实现这种交换。
为了交换地址信息的目的，通信连接控制装置GK借助基于因特网协议的地址分辨协议ARP1通过数据接口D1和信令接口S1与地址分辨装置BE通信，该地址分辨装置BE又借助基于因特网协议的地址分辨协议ARP2与通信网KN2通信。优选根据ITU-T建议H.225.0附件G可以构成地址分辨协议ARP1。只要通信网KN2支持H.323协议，则同样可以根据ITU-T建议H.225.0附件G来实现地址分辨协议ARP2。如果与此相反地通信网KN2支持SIP协议，则也可以将DNS类型的协议(DNS：域名系统)或所谓的TRIP协议采用为地址分辨协议ARP2。
网络过渡装置NU可以物理上以不同的方式，例如借助以太网、xDSL(x数字式用户线路)、帧中继、ISDN、ATM等等耦连到通信网KN2上。由网络过渡装置NU，或通过例如象所谓的访问路由器那样的外部的网络装置可以选择性地提供相应的物理的访问装置。
虽然有物理的连接，但是逻辑上仍存在着一种通信网KN2的与网络过渡装置NU的直接基于因特网协议的连接。在传送协议IP层面上将本发明的网络过渡装置NU采用于不同VoIP系统的逻辑上直接的耦连，避免了不利于通信连接质量的媒体中断。
此外还可以将网络过渡装置NU-尤其在连接三个或多个通信网时-采用为多点会议单元。为此目的，可以将网络过渡单元扩充一种用于混合和分配有用数据流的混合功能。

Claims (13)

1.网络过渡装置(NU)，用于在具有增设在传送协议(IP)上的第一通信连接控制协议(SP1)的第一通信网(KN1)和具有增设在所述传送协议(IP)上的第二通信连接控制协议(SP2)的第二通信网(KN2)之间、基于面向分组传送协议(IP)的实时通信连接，具有
a)一个第一(D1)和一个第二(D2)基于传送协议的数据接口，用于在所述传送协议的层面上逻辑上直接连接所述的第一(KN1)和第二(KN2)通信网，
b)一个基于所述第一通信连接控制协议(SP1)的、与所述第一数据接口(D1)耦连的第一信令接口(S1)，以及一个基于所述第二通信连接控制协议(SP2)的、与所述第二数据接口(D2)耦连的第二信令接口(S2)，和
c)一个与所述第一(S1)和第二(S2)信令接口耦连的转换装置(SIWU)，用于在所述的第一(SP1)和第二(SP2)通信连接控制协议之间进行转换。
2.按权利要求1的网络过渡装置，
其特征在于，
借助因特网协议(IP)来实现所述的传送协议(IP)。
3.按以上权利要求之一的网络过渡装置，
其特征在于，
借助根据所述ITU-T建议H.323的协议，或借助所述IETF论坛的SIP协议(会话初始化协议)来实现所述的第一(SP1)和/或第二(SP2)通信连接控制协议。
4.按以上权利要求之一的网络过渡装置，
其特征在于，
逻辑上和/或物理上分离为一个信令过渡装置(SG)该信令过渡装置(SG)用于在所述的第一(SP1)和第二(SP2)通信连接控制协议之间进行转换和
一个有用数据过渡装置(MG)，该有用数据过渡装置(MG)用于转换在所述的实时通信连接的范围内要传输的有用数据。
5.按权利要求4的网络过渡装置，
其特征在于，
借助根据ITU-T建议的所谓的H.248协议，或借助根据IETF标准的所谓的″媒体网关控制协议(MGCP)″来耦连所述的信令过渡装置(SG)和有用数据过渡装置(MG)。
6.按以上权利要求之一的网络过渡装置，
其特征在于，
一个代理装置(PROXY)，用于代表所述第二通信网(KN2)的参与实时通信连接的装置来操作来自所述第一通信网(KN1)的控制信号和/或询问信号。
7.按以上权利要求之一的网络过渡装置，
其特征在于
一个代理装置(PROXY)，用于代表一个在所述第一通信网(KN1)中受支持的，而在所述第二通信网(KN2)中相对于所述第一通信网(KN1)不受支持的业务特征。
8.按以上权利要求之一的网络过渡装置，
其特征在于，
一个业务特征过渡装置(SIWU)，用于在所述第一(KN1)和第二(KN2)通信网的不同业务特征协议之间进行转换。
9.按以上权利要求之一的网络过渡装置，
其特征在于，
一个连接到所述数据接口(D1，D2)之间的防火墙装置(FW)，用于尤其在所述通信连接控制协议(SP1，SP2)的层面上进行数据业务监控。
10.按以上权利要求之一的网络过渡装置，
其特征在于，
一个地址分辨装置(BE)，用于在所述第一(KN1)和第二(KN2)通信网之间交换地址信息。
11.按以上权利要求之一的网络过渡装置，
其特征在于，
一个业务质量控制装置，用于将所述通信连接控制协议的业务质量等级转换成在所述传送协议的层面上的业务质量等级。
12.通信系统具有通过按以上权利要求之一的网络过渡装置(NU)耦连的多个通信网(KN1，KN2)，这些通信网具有增设在一个面向分组传送协议(IP)上的不同的通信连接控制协议(SP1，SP2)。
13.按权利要求12的通信系统，
其特征在于，
通过所述的网络过渡装置彼此耦连了两个专用的企业网、或两个网络经营商网络、或一个专用的企业网和一个网络经营商网络。
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