CN1825822B - 建立ip电话连接的方法和系统控制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在IP网络中的初始终端和目的地终端之间经由交换分机的网关建立IP电话连接的方法和系统控制。为了增大整个系统对于每个IP终端的可用性，以及以这种方式提高IP电话连接的语音质量，根据本发明，初始终端和第一网关之间的连接的建立通过IP地址列表被实现，第一网关和第二网关之间的连接被交换分机的系统控制建立，第二网关和目的地终端之间的连接被第二网关实现，通过系统控制进行的第一网关和第二网关之间的连接的建立包括确定交换分机的多个网关中具有多余流量处理容量的网关并将该网关定义为第二网关。

Description

建立IP电话连接的方法和系统控制
技术领域
本发明涉及一种在IP网络中的终端之间建立IP电话连接的方法和系统控制，该IP网络由也连接到该IP网络的交换分机控制。一个交换分机至少包括一个网关，并且多个终端被分配给一个网关。
背景技术
在经由IP网络的因特网电话(经由IP网络的语音)中，交换分机和其它技术设备(终端)通过因特网或内联网上的特殊网关彼此连接，以便可以利用标准电话号码和可能的特殊因特网访问代码通过IP网络建立从一个传统的电话到另一个传统的电话的呼叫。对于传统电话的用户来说，IP网络的利用是隐藏的。
根据现有技术的状态，在因特网电话(经由IP的语音，VoIP)中，根据因特网协议(IP)(IP终端)进行工作的IP终端与每个传统的ISDN终端一样，除了被分配到其本身的IP地址外，还通过目录号码方案被分配到固定的硬件地址(HWA)，所述IP地址是在此终端被分配到的交换分机内指定的目录号码。从交换机(用于交换机的软件)看来，因特网电话接口(VoIP板，申请人的产品名称，在此与网关同义)的行为就像不具有IP终端的组件一样，即，该终端被固定地分配给一个HWA。这是通过以下方式来实现的：将在连接建立时被发送到网关(VoIP板)的HWA转换成IP地址，其中网关(VoIP板)利用该IP地址来建立经由IP网络(LAN)到IP终端的连接。在相反的方向(即从建立连接的终端看来)，经由存储在终端中的网关的IP地址，终端建立到此网关的连接，从而建立到交换分机的连接。这意味着在终端和网关之间具有明确的分配。
因为连接通常是经由两个不同的网关(两个VoIP板)来切换的，因此数据流(媒体流)通常必须经由交换分机的切换矩阵来切换。在交换分机的切换矩阵或切换网络中，输入和输出线路或信道依据控制数据彼此相连接。
当经由两个不同的网关(VoIP板)连接终端时，存在两个代码转换操作，即，一方面，从IP编码到ISDN编码的代码转换，以及另一方面，从ISDN编码到IP编码的代码转换。只有在主叫和被叫终端被分配给相同的VoIP板的情况下，才可能切换组件上的数据流(媒体流)，即无需交换分机的切换矩阵，并且代码转换被省略。
另外，被分配给一个网关(VoIP板)的IP终端(IP电话)数目经常明显的大于用于连接控制的网关(VoIP板)的容量。
发明内容
本发明的一个目的是产生一种方法和系统控制，利用该方法和系统控制，可以避免现有技术的上述缺点，并且可以提高整个系统对于每个IP终端的可用性，从而提高IP电话连接的语音质量。
该目的是根据本发明分别通过如权利要求1所述的方法和如权利要求7所述的系统控制来实现的。本发明的优选实施例为从属权利要求的主题。
为了避免经由交换分机的切换矩阵的数据流的切换，本发明的观点基于灵活地，即以与连接相关的方式将IP终端分配到网关(VoIP板)。为此，一个交换分机的所有网关(VoIP板)被组合在一个池中。另外，所有被分配给该交换分机的IP终端通主目录号码方案被分配给一个伪硬件地址。该伪硬件地址具有与传统硬件地址相同的格式，然而，根据本发明，在交换分机中不再存在被分配到该硬件地址的物理端口。如果在建立连接时，确定了这种伪硬件地址，则该连接将可以经由交换分机的任何其它网关被建立。优选地，将使用主叫终端(如果后者也是一个IP终端)建立连接所经由的网关(VoIP板)。如果因为该网关不具有任何多余的流量处理容量而无法实现这一点，则该连接将通过另一个网关被建立，所述另一个网关优选地为具有最低容量利用的网关。
根据本发明的用于经由交换分机的多个网关之一在IP网络的多个终端中的初始终端和目的地终端之间建立IP话连接的方法包括下列步骤：在初始终端和第一网关之间建立连接，初始终端通过IP地址列表从多个网关中选择第一网关，检验第一网关是否具有多余的流量处理容量，并且如果第一网关具有多余的流量处理容量，则在第一网关和目的地终端之间建立连接。优选地，如果第一网关被发现没有任何多余的流量处理容量，则选择交换分机中具有多余流量处理的第二网关，建立第一网关和第二网关之间的经由交换分机的系统控制的连接，并且建立第二网关和目的地终端之间的连接。
换句话说：根据可用性或容量特征来选择用于建立终端之间的联系的网关。如果就这些特征而言，利用IP地址列表与初始终端建立联系的第一网关还用于建立到目的地终端的联系，从而建立仅需要一个网关的通信信道。如果因为容量特征的原因而无法实现这一点，则选择适当的第二网关以用于建立到目的地终端的通信信道。
优选地，该方法以单独或组合的方式拥有下列特征中的一个或多个：
第二网关的确定和定义包括：检验第一网关是否具有任何多余的流量处理容量，并且如果第一网关具有多余的流量处理容量，则同时将第一网关定义为第二网关，以便第一网关和第二网关之间的连接为网关内部连接，并且如果第一网关不具有任何多余的流量处理容量，那么搜索具有多余流量处理容量的网关，并将该网关定义为第二网关；
确定初始终端和目的地终端的IP地址并分别将它们转换成作为网关的函数的伪硬件地址，并且分别根据初始终端和目的地终端的伪硬件地址连接系统控制中切换矩阵中的输入和输出；
IP地址通过系统控制中的数据流控制单元被转换成伪硬件地址，并且(第一和)第二网关的多余流量处理容量被通过呼叫控制确定；
伪硬件地址具有与传统硬件地址相同的格式(例如，伪硬件地址可通过使用为其保留的值域来与传统硬件地址相区别)；
伪硬件地址作为发送者地址被传输给呼叫控制，并且通过它，初始终端的配置数据被呼叫控制注册。
根据本发明的用于经由交换分机的多个网关之一在IP网络中的多个终端中的初始终端和目的地终端之间建立IP电话连接的交换分机中的系统控制包括：数据流控制单元，用于分别将初始终端或目的地终端的IP地址转换成伪硬件地址；以及呼叫控制，用于确定具有多余流量处理容量的交换分机的网关，并且用于在连接持续期间，连接切换矩阵中的输入与输出，所述切换矩阵是初始终端和目的地终端的伪硬件地址的函数和网关的函数。
特别地，数据流控制包括具有IP地址和伪硬件地址之间的分配的MSC地址表，该伪硬件地址具有与传统硬件地址相同的格式。
本发明的应用除了提供其他优点外，还提供了下列优点。根据本发明，因为仅在一个连接持续期间网关(VoIP板)被分配给IP终端(IP电话)，所以现在每个网关(VoIP板)可以被用于每个IP终端(IP电话)以便于整个系统中的每个IP终端(IP电话)的可用性提高。
根据本发明的方法不局限于具有多个网关(VoIP板)的交换分机。这意味着不需要有交换分机的两个不同实现方式，所述实现方式之一允许了具有多个网关(VoIP板)的交换分机的操作，另一个允许了具有单个网关(VoIP板)的交换分机的操作。
除了不需要代码转换操作的优点(此优点适用于不同编解码器的使用或VoIP板的容量利用以及语音质量(QoS：服务质量)的提高)之外，整个系统对于每个IP终端(IP电话)的可用性也提高了。切换软件基本上保持不变，仅需在VoIP板上作微小的修改以便实现本发明。
附图说明
通过参考附图，可从以下时优选实施例的描述中看出本发明的其它优点和特征。
图1示出了根据现有技术的用于第一通信路径的具有多个终端的IP网络上的交换分机。
图2示出了根据现有技术的用于第二通信路径的具有多个终端的IP网络上的交换分机。
图3示出了根据本发明的用于第三通信路径的具有多个终端的IP网络上的交换分机。
图4示出了根据本发明的用于第四通信路径的具有多个终端的IP网络上的交换分机。
具体实施方式
图1示出了在LAN2上具有多个终端1的IP网络的结构，其中多个终端1通过连接线路3与LAN 2相连接。在图中，连接通常被表示为虚线，而活动连接被表示为实线，并且它们的标号总是被补充上“a”。
终端1被连接到包括有多个网关5(VoIP组件或VoIP板)的交换分机4。每个网关5适用于一组终端。例如，网关5V1适用于合并在第一组6中的终端1，网关5V2适用于合并在第二组7中的终端1，网关5V3适用于合并在第三组8中的终端1。
对于第一组6中的IP终端1，网关5V1的IP地址被存储在第一组6的单个IP终端1中。同样，对于第二组7的IP终端1，网关5V2的IP地址被存储在第二组7的单个IP终端1中，对于第三组8的IP终端1，网关5V3的IP地址被存储在第三组8的单个IP终端1中。每个网关5拥有固定数目的可切换信道9或10，信道9是这样的信道：在该信道中网络5为初始终端1a的网关(从网关的终端上游(gateway upstream from the terminal))，信道10是这样的信道：在该信道中网关5是目的地终端的网关(从网关的终端上游(terminalupstream from the gateway))。从交换分机看来，这些信道中的每一个都具有一个固定的硬件地址。
图1示出了第一通信过程，在该过程中，初始终端1a拨打目的地终端1b的目录号码，该目的地终端1b属于另一组的终端，在所示的示例中，属于组8。首先，通过存储在初始终端1a中的IP地址，建立到网关5aV1的连接3a、9a，并从那里经由信道12到包含有切换矩阵11的呼叫控制软件。呼叫控制确定与所拨打的目的地终端1b的目录号码相关联的硬件地址。该硬件地址通向网关5b并经由连接10a、3a通向终端1b。因为连接经由两个不同的网关被切换，因此数据流(媒体流)必须经由交换分机4的切换矩阵11被切换，即，存在有两个代码转换操作，也就是从IP编码到ISDN编码，以及反过来，从ISDN编码到IP编码的转换。在切换矩阵11中，输入和输出线路或信道依据控制数据彼此连接。
图2示出了根据图1的用于以下情形的布局：彼此互相通信的两个终端1a和1b被连接到相同的网关5a。和图1中相同的元件被标以和图1中相同的标号。当所涉及的两个终端1a和1b属于相同的组(在该情况中，7)并且因此由相同的网关5a供应时，不必将数据从网关5发送到呼叫控制软件，也不必存储呼叫参数。在这种情况下，整个语音/数据流量能在网关5a中被调节，以便于仅需要经由内部环14从端口9a前进到端口10a的内部路由选择，其中网关5是通信连接中涉及的唯一一个网关。因此，在这种情况下，完全不需要代码转换。然而应该注意，如果交换分机4拥有多于一个网关5，则这种格局仅发生在所有可能情况的一小部分中。在图1和图2所示的现有技术中，在一个网关5和分配给它的IP终端1之间实际上具有严格的隧道。一旦连接中涉及的两个IP终端1被分配给不同的网关5，则数据流不得不经由交换分机的切换矩阵11被引导，以致需要两个代码转换操作。
虽然分配给一个网关5的IP终端(IP电话)1的数目和网关5的连接容量之间的关系是流量理论计算的结果，但是根据现有技术的IP终端1在加载的情况下通常不能建立连接或不能被他人到达，而同时同一交换分机4的其它网关5可能未被充分利用。
下面是参考图3和4对根据本发明的方法的描述。
根据本发明，交换分机4的网关5的IP地址列表被存储在每个IP终端1中。，因为每个终端1能够通过每个网关5的IP地址访问每个网关5，因此本发明中不再需要将终端1细分为组6、7、8以及将一个网关5严格分配到这些组中每一个。下面将参考图3所示的示例，对连接的建立进行说明，在该示例中初始终端1a经由网关5a建立连接。初始终端1a拨打目的地终端1b的目录号码。首先，网关5a通过存储在初始终端1a中的IP地址列表被选择，到网关5a的连接被建立，并且从那里经由双向连接20被向前路由到系统控制17。系统控制17包括呼叫控制软件19和数据流控制18，根据本发明其表示一个新的功能单元(媒体流控制，MSC)。
初始终端1a的IP地址被发送到数据流控制MSC 18并在此根据MSC地址表被转换成分配给始终端1a的伪硬件地址。该伪硬件地出和传统硬件地址具有相同的格式，但是在与该硬件地址相关联的交换分机中不存在物理端口。
下面的表1为MSC地址表的示例。
    IP地址     (伪)硬件地址
    123.456.789.11     HWA1
    123.456.789.12     HWA2
    123.456.789.13     HWA3
    123.456.789.14     HWA4
    123.456.789.15     HWA5
    123.456.789.16     HWA6
    123.456.789.17     HWA7
    123.456.789.18     HWA8
    123.456.789.19     HWA9
表1
左列包含IP地址，在右列中列出了相关联的伪硬件地址。
初始终端1a的伪硬件地址在建立消息(第一连接建立消息)中作为发送者地址被发送到呼叫控制19。与传统硬件地址的情况类似，通过伪硬件地址，呼叫控制19能够读取初始终端1a的配置数据。
根据目录号码方案，确定与所拨打的目的地终端1b的目录号码相关联的硬件地址，在所述目录号码方案中每个IP终端1a的目录号码被分配一个伪硬件地址。如果像此示例中那样，该地址是伪硬件地址，则进行中的建立不被发送到组件，而是被发送到数据流控制MSC 18。
下面的表2为目录号码方案的示例。
    目录号码     (伪)硬件地址
    4711(组6的第一终端)     HWA1
    4712(组6的第二终端)     HWA2
    4713(组6的第三终端)     HWA3
    5030(组7的第一终端)     HWA4
    5191(组7的第二终端)     HWA5
    5274(组7的第三终端)     HWA6
    6123(组8的第一终端)     HWA7
    5456(组8的第二终端)     HWA8
    5789(组8的第三终端)     HWA9
表2
表2的左列包含组6的第一、第二、第三终端1、组7的第一、第二、第三终端1、组8的第一、第二、第三终端1的目录号码，在右列中指示了相关联的伪硬件地址。
数据流控制MSC 18能够在表1和下面描述的网关分配表(表4)的帮助下，通过初始终端1a的发送者伪硬件地址，确定所分配的网关5a，并且能够在下面描述的网关负载表(表3)的帮助下确定网关5a是否还有一些空闲(可切换)信道。
下面的表3是数据流控制MSC 18中的网关负载表的示例。
    网关     可用信道     空闲信道
    V1     30     20
    V2     30     24
    V3     30     10
表3
对于每个网关5，列出了空闲信道的数目，并且优选地列出了可用信道的数目。
下面的表4是数据流控制MSC 18中的网关分配表的示例。
    IP地址     网关
    123.456.789.11     V1
    123.456.789.12     V1
    123.456.789.13     V1
    123.456.789.14     V2
    123.456.789.15     V2
    123.456.789.16     V2
    123.456.789.17     V3
    123.456.789.18     V3
    123.456.789.19     V3
表4
对于每个IP地址，网关5被列出，当然，由此，分配不一定要是可逆地明确的。
通过上述的表，数据流控制MSC 18能够确定网关5a是否具有空闲(可切换)信道。如果有的话，则建立消息将会被传递给网关5a，如果没有的话，则将通过相同的表来确定哪个网关5具有最低的负载，即，最大数目的空闲信道。然后建立消息将被发送到该网关。在表3和图3的示例中，网关5a共有30个可用信道，其中的20个仍空闲。如上所述的，为了避免双重代码转换，因此交换分机4和目的地终端1b之间的连接通过该网关5a被处理，因为它具有足够的空闲容量。仅在网关5a被完全利用之后，才会搜索备选网关。被发送到网关5a的建立消息包含有目的地终端1b的IP地址，该IP地址由MSC通过目的地(1b)的伪硬件地址确定(参见表1)。网关5b利用该IP地址建立到终端1b的连接。
在图4中所示的另一个的示例中，由初始终端1a选择的网关5a的容量被完全利用。因此，它拒绝系统控制17关于建立连接的请求。系统控制17开始进一步尝试其它的网关5。在图4所示的示例中，网关5b具有最低的负载，即，最大数目的空闲信道。因此，建立消息被发送到该网关。
如果所有网关5的容量都被完全利用，则连接建立将会被中断。否则，将会经由按照上述方法所发现的第一个可用网关来建立连接。
因此，为了增大整个系统对于每个IP终端的可用性，以及以这种方式提高IP电话连接的语音质量，根据本发明，初始终端和第一网关之间的连接的建立通过IP地址列表被实现，第一网关和第二网关之间的连接被交换分机的系统控制建立，第二网关和目的地终端之间的连接被第二网关实现，由系统控制进行的第一网关和第二网关之间的连接的建立包括确定交换分机的多个网关中具有多余流量处理容量的网关并将该网关定义为第二网关。
图1：
1、IP终端
2、IP网络(LAN)
3、IP终端与LAN间的连接
4、交换分机
5、交换分机中的网关，5a和5b活动网关
6、第一组IP终端
7、第二组IP终端
8、第三组IP终端
9、硬件连接IP终端-网关，9a活动硬件连接
10、硬件连接网关-IP终端，10a活动硬件连接
11、切换矩阵
12、具有切换矩阵的网关的链路“输入”
13、具有切换矩阵的网关的链路“输出”
14、不具有代码转换的网关中的内部环路
15、伪硬件连接初始终端-网关，15a活动伪硬件连接
16、伪硬件连接网关-初始终端，15a活动伪硬件连接
17、系统控制
18、数据流控制
19、呼叫控制
20、双向连接网关-数据流控制

Claims (8)

1.用于经由交换分机(4)的多个网关(5)之一在局域网络(2)中的多个IP终端(1)中的初始终端(1a)和目的地终端(1b)之间建立IP电话连接的方法，具有以下步骤：
在所述初始终端(1a)和第一网关(5a)之间建立连接，所述初始终端(1a)通过IP地址列表从所述多个网关(5)中选择所述第一网关(5a)，
检验所述第一网关(5a)是否具有任何多余的流量处理容量，并且如果所述第一网关(5a)具有多余的流量处理容量，则
在所述第一网关(5a)和所述目的地终端(1b)之间建立连接。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
如果发现所述第一网关(5a)不具有任何多余的流量处理容量，则搜索所述交换分机(4)的具有多余流量处理容量的第二网关(5b)，
通过所述交换分机(4)的系统控制单元(17)建立所述第一网关(5a)和所述第二网关(5b)之间的连接，以及
建立所述第二网关(5b)和所述目的地终端(1b)之间的连接。
3.根据权利要求2所述的方法，具有以下步骤：
确定所述初始终端(1a)和所述目的地终端(1b)的IP地址，并分别将其转换成作为所述网关(5)的函数的伪硬件地址，以及，
根据所述初始终端或所述目的地终端的伪硬件地址连接所述系统控制单元(17)中的切换矩阵(11)中的输入和输出。
4.根据权利要求3所述的方法，其中
所述IP地址是通过所述系统控制单元(17)中的数据流控制单元(18)被转换成伪硬件地址的，并且
所述第一和所述第二网关(5a，5b)的多余流量处理容量是由数据流控制单元(18)来确定的。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中
所述伪硬件地址具有与传统硬件地址相同的格式。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其中
所述伪硬件地址作为发送者的地址被发送到呼叫控制单元(19)，并且经由该地址，所述初始终端的配置数据被所述呼叫控制单元(19)注册。
7.用于经由交换分机(4)的多个网关(5)之一在局域网络(2)中的多个IP终端(1)中的初始终端(1a)和目的地终端(1b)之间建立IP电话连接的交换分机中的控制系统，其包括：
数据流控制单元(18)，用于分别将初始终端(1a)或目的地终端(1b)的IP地址转换成伪硬件地址，用于确定所述初始终端所选择的网关是否具有任何多余流量处理容量；如果该网关具有多余流量处理容量，通过该网关连接到目的地终端；如果该网关不具有多余流量处理容量，搜索交换分机的另一具有多余流量处理容量的网关，以及
呼叫控制单元(19)，用于当数据流控制单元(18)搜索到交换分机的另一具有多余流量处理容量的网关时，通过切换矩阵中的输入和输出连接上述的两个网关，以建立所述初始终端和目的地终端之间的连接。
8.根据权利要求7所述的控制系统，其中
所述数据流控制单元(18)包括具有IP地址和伪硬件地址之间的分配的媒体流控制地址表，所述伪硬件地址具有与传统硬件地址相同的格式。
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