CN1867010A - 下一代网络中大容量isdn接入系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及下一代网络技术，公开了一种下一代网络中大容量ISDN接入系统及其方法，使得媒体网关控制器的SCTP连接数量减少，处理效率提高。本发明中，在网络中增加了独立的IUA信令代理点，用于IUA信令汇聚和转换，把和大量媒体网关相连的SCTP连接上的IUA信令汇聚到和媒体网关控制器相连的少量的SCTP连接上，并且，对媒体网关模拟媒体网关控制器的功能，对媒体网关控制器模拟一个提供大量ISDN接口的媒体网关的功能。

Description

下一代网络中大容量ISDN接入系统及其方法
技术领域
本发明涉及下一代网络技术，特别涉及下一代网络中的ISDN接入技术。
背景技术
综合业务数字网(Integrated ServicesDigital Network，简称“ISDN”)是由数字传输和数字交换结合而成的数字化电信网，能在一对电话线上向用户提供多种业务，包括话音和非话音的多种业务。
目前在我国广泛应用的是“窄带综合业务数字网”(N-ISDN)，它可以实现以64kbit/s速率为基础的端到端数字连接，可以向用户提供两种标准化的接入服务：
一种叫基本速率接入(Basic Rate Access，简称“BRA”)，可以提供2B+D的速率，这里的B是64kbit/s的数字信道，可以传送电讯、数据等业务，D是16kbit/s的信令数字信道，是用来传送各种控制信号的，可以用来传送低速的遥测信号和分组交换的数据信息等。2B+D总共可提供144kbit/s的带宽。使用BRA的用户，可以在一对普通电话线上使用电话、传真、可视图文、数据通信等多种业务。最多可以连接8个终端，有3个终端可以同时使用。因此被称为“一线通”。
另一种叫一次群速率接入(Primary Rate Access，简称“PRA”)，可以提供30B+D的速率，这里的B和D都是64kbit/s的数字信道。30B+D的总带宽可达2048kbit/s。
ISDN协议的链路层是Q.921，网络层是Q.931。
传统的端到端的语音业务通常由电路交换网络，如公用电话交换网(Public Switched Telephone Network，简称“PSTN”)、公用陆地移动网络(Public Lands Mobile Network，简称“PLMN”)提供；而多媒体数据业务则通常由分组交换网络，如网间互联协议(Internet Protocol，简称“IP”)网络提供。随着通信技术的发展，所有业务共同承载在单一的数据网上正在逐步成为可能。利用数据网统一承载话音业务、数据业务、视频业务将给运营商带来革命性的转变。这种融合的趋势推动着不同类型的业务，不同的技术，不同的应用走向统一。下一代网络(Next Generation Network，简称“NGN”)正是在这种情况下提出的，并且在近年来得到了迅速的发展。
ITU-T于2004年2月给出的NGN的定义为：NGN是一个分组网络，它提供包括电信业务在内的多种业务，能够利用多种带宽和具有服务质量(Quality of Service，简称“QoS”)能力的传送技术，实现业务功能与底层传送技术的分离；它允许用户对不同业务提供商网络的自由接入，并支持通用移动性，实现用户对业务使用的一致性和统一性。
随着网络技术的发展，电信网络逐步融合到NGN构架中，ISDN业务也需要在NGN网络中提供。在NGN网络中提供ISDN业务的标准组网如图1所示。媒体网关处理Q.921后，通过IUA把Q.931消息传送到媒体网关控制器，媒体网关控制器进行ISDN信令业务处理，然后通过媒体网关控制协议(H.248/MGCP)控制媒体网关上的媒体资源进行通话。
集成服务数字网络Q.921用户适配(ISDN Q.921-User Adaptation，简称“IUA”)的协议栈如图2所示。IUA通过接口标识(interface id)区别一个媒体网关上的不同ISDN接入线路，多个接口可以构成一个IUA应用服务器(Application Server，简称“AS”)，一个AS可以有多个应用服务器进程(ASP)，应用服务器进程(ASP)是基于流控制传输协议(Stream ControlTransmission Protocol，简称“SCTP”)连接的。SCTP是对目前信令信息在IP网上传输所用的用户数据报协议(UDP)和传输控制协议(TCP)两种协议的进一步发展。它增强了UDP业务并提供数据报的可靠传输；同时还克服了TCP协议的某些局限性。SCTP协议可以在不能可靠传递数据报的分组网络(例如IP网)上运行，使数据报可靠传输。
媒体网关(Media Gateway，简称“MG”)上的ISDN接入线路上的信令可以通过一条或者多条流控制传输协议(Stream Control TransmissionProtocol，简称“SCTP”)连接传送到媒体网关控制器(Media GatewayController，简称“MGC”)。媒体网关上的IUA部分叫做信令网关(SignalingGateway，简称“SG”)，媒体网关控制器上的IUA部分叫做应用服务器进程(ASP)。应用服务器进程(ASP)可以叫做IUA链路，IUA AS可以叫做IUA链路集。
媒体网关可以分为接入网关和住宅网关。接入网关提供大量的ISDN用户线，一般安装在局端；住宅网关安装在用户家里，提供少量满足家庭使用的ISDN用户线。随着宽带接入技术的发展，家庭宽带接入越来越普遍，住宅网关的数量会越来用多。在住宅网关应用模型下，每个住宅网关都需要和媒体网关控制器建立用于IUA的SCTP链路，媒体网关控制器需要支持大量的SCTP链路。而且住宅网关的每条SCTP链路上平时由于没有话务量，没有有效利用。而媒体网关控制器主要处理能力应该用于处理业务，管理维护大量的利用率低的SCTP链路极大消耗了媒体网关控制器的能力。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种下一代网络中大容量ISDN接入系统及其方法，使得媒体网关控制器的SCTP连接数量减少，处理效率提高。
为实现上述目的，本发明提供了一种下一代网络中大容量ISDN接入系统，包含媒体网关控制器和与其通过媒体网关控制协议连接的多个媒体网关，还包含信令代理点，分别通过IUA链路和所述媒体网关、媒体网关控制器连接，用于将与各所述媒体网关之间的IUA链路汇聚到与所述媒体网关控制器之间的IUA链路，并在所述媒体网关控制器和所述媒体网关之间进行IUA信令转换。
其中，所述信令代理点与各所述媒体网关之间IUA链路数的总和，大于所述信令代理点与所述媒体网关控制器之间的IUA链路数。
此外，所述信令代理点包含：
第一模块，通过IP接口和各所述媒体网关连接，用于模拟媒体网关控制器和各所述媒体网关交互；
第二模块，通过IP接口和所述媒体网关控制器连接，用于模拟媒体网关和所述媒体网关控制器交互，所模拟的媒体网关所接入的ISDN线路是与该信令代理点相连的所有媒体网关所接入的ISDN线路的合集；
节点互通功能模块，用于进行各所述媒体网关上独立分配的ISDN线路接口标识和该信令代理点统一分配的ISDN线路接口标识之间的相互映射，以及两边IUA链路或链路集状态的转换。
此外，所述节点互通功能模块中，两边IUA链路或链路集状态的转换包含：
将所述信令代理点和媒体网关间的IUA链路中断事件转换为Q.921拆链指示上报给所述媒体网关控制器。
此外，所述节点互通功能模块中，两边IUA链路或链路集状态的转换包含：
将所述信令代理点和媒体网关控制器间的IUA链路的中断事件转换为Q.921拆链请求下发给所述媒体网关，或者主动拆除和所述媒体网关的流控制传输协议连接。
本发明还提供了一种下一代网络中大容量ISDN接入方法，应用于上文所述的系统，所述方法至少包含以下步骤：
当信令代理点收到来自媒体网关的消息时，模拟媒体网关控制器对该消息进行处理；
所述信令代理点将所述消息中的ISDN线路接口标识转换成本信令代理点统一分配的ISDN线路接口标识；
所述信令代理点模拟媒体网关，将转换过接口标识的消息发送给媒体网关控制器。
本发明还提供了一种下一代网络中大容量ISDN接入方法，应用于上文所述的系统，所述方法至少包含以下步骤：
当信令代理点收到来自媒体网关控制器的消息时，模拟媒体网关对该消息进行处理；
所述信令代理点将所述消息中的ISDN线路接口标识转换成该消息所对应的媒体网关中独立分配的ISDN线路接口标识；
所述信令代理点模拟媒体网关控制器将转换过接口标识的消息发送给相应媒体网关。
所述方法还包含以下步骤：
信令代理点监测其与媒体网关之间的IUA链路是否发生中断，如果是则将中断事件转换为Q.921拆链指示上报给媒体网关控制器。
所述方法还包含以下步骤：
信令代理点监测其与媒体网关控制器之间的IUA链路是否中断，如果是则将中断事件转换为Q.921拆链请求下发给媒体网关，或者主动拆除和媒体网关的流控制传输协议连接。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，在网络中增加了独立的IUA信令代理点，用于IUA信令汇聚和转换，把和大量媒体网关相连的SCTP连接上的IUA信令汇聚到和媒体网关控制器相连的少量的SCTP连接上，并且，对媒体网关模拟媒体网关控制器的功能，对媒体网关控制器模拟一个提供大量ISDN接口的媒体网关的功能。
这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即因为进行了IUA信令汇聚，媒体网关控制器只需要维护少量和信令代理点之间的SCTP连接，而且这少量的SCTP连接对应的是信令代理点和大量媒体网关之间的众多SCTP连接，空闲概率大大降低，所以媒体网关控制器的SCTP连接的利用率得到了提高，媒体网关控制器的处理效率也得到了提高。
本发明对媒体网关和媒体网关控制器都不需要作任何改动，只要在网络中增加一个信令代理点，并通过IUA接口和媒体网关、媒体网关控制器连接即可，所以便于对已有网络进行改造，可以保护运营商前期的投资。
附图说明
图1是NGN网络中提供ISDN业务的标准组网结构图；
图2是IUA的协议栈结构图；
图3是根据本发明的一个实施例的NGN中大容量ISDN接入系统结构图；
图4是根据本发明的一个实施例的IUA信令代理点功能模块和协议栈示意图；
图5是根据本发明的一个实施例的IUA信令代理点对上行消息的处理流程图；
图6是根据本发明的一个实施例的IUA信令代理点对下行消息的处理流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
先从网络结构上对本发明进行说明，如图3所示，本发明在原有媒体网关控制器和媒体网关间，加入一个独立的IUA信令代理点。新加入的IUA信令代理点一方面通过IUA接口和各媒体网关相连，另一方面通过IUA接口和媒体网关控制器相连。媒体网关控制器通过H.248/MGCP控制各媒体网关上的媒体资源。
这个IUA信令代理点负责汇聚媒体网关的IUA链路，然后集中到和媒体网关控制器连接的少量的IUA链路上。由于H.248/MGCP信令基于用户数据报协议(User Datagram Protocol，简称“UDP”)传送，不会因为网关的增多而增加连接，所以H.248/MGCP信令还是在媒体网关控制器和媒体网关之间直接交互，不需要汇聚。
IUA信令代理点实现的功能包括：
第一、IUA信令汇聚，把和大量媒体网关相连的SCTP连接上的IUA信令汇聚到和媒体网关控制器相连的少量的SCTP连接上。因为进行了IUA信令汇聚，媒体网关控制器只需要维护少量和信令代理点之间的SCTP连接，而且这少量的SCTP连接对应的是信令代理点和大量媒体网关之间的众多SCTP连接，空闲概率大大降低，所以媒体网关控制器的SCTP连接的利用率得到了提高，媒体网关控制器的处理效率也得到了提高。
第二、IUA信令转换，对于媒体网关，IUA信令代理点模拟成现有标准组网中的媒体网关控制器，对于媒体网关控制器，IUA信令代理点模拟成现有标准组网中的媒体网关，这个媒体网关提供大量的ISDN接口。换句话说，在媒体网关的角度，IUA信令代理点和标准的媒体网关控制器没有区别，媒体网关和IUA信令代理点的交互方式和与媒体网关控制器的标准交互方式完全相同。在媒体网关控制器的角度，IUA信令代理点就是一个接入着大量ISDN线路的媒体网关。当然这个媒体网关是虚拟的，它所接入的ISDN线路是IUA信令代理点所连接的所有媒体网关所接入的ISDN线路的合集。IUA信令代理点使媒体网关和媒体网关控制器相互“看不到”对方，这是通过IUA信令的转换来实现的。
从网络结构可以看出，本发明对媒体网关和媒体网关控制器都不需要作任何改动，只要在网络中增加一个信令代理点，并通过IUA接口和媒体网关、媒体网关控制器连接即可，所以便于对已有网络进行改造，可以保护运营商前期的投资。
上面讲了网络结构，下面对IUA信令代理点的现实方式进行具体说明。图4示出了IUA信令代理点的功能模块和协议栈。
IUA信令代理点主要由IUA ASP模块、IUA SG模块和节点互通功能(NIF)模块构成。IUA ASP模块面对媒体网关一侧，通过底层的IP接口和媒体网关相连。IUA SG模块面对媒体网关控制器一侧，通过底层的IP接口和媒体网关控制器相连。NIF模块在IUA ASP模块和IUA SG模块之间通过一些转换实现信令汇聚的功能。下面介绍具体的各模块的具体功能。
IUA ASP模块用于模拟媒体网关控制器的功能和媒体网关交互。该模块使得IUA信令代理点对媒体网关表现为一个标准的媒体网关控制器。
IUA SG模块用于模拟媒体网关的功能和媒体网关控制器交互。该模块使得IUA信令代理点对媒体网关控制器表现为一个接入着大量ISDN线路的标准媒体网关。
NIF模块用于实现信令汇聚，具体完成如下功能：
第一，进行每个媒体网关上的独立分配的接口标识(interface ID)和IUA信令代理点统一分配的接口标识(interface ID)间的相互映射。媒体网关上的接口标识是对每一个ISDN线路分配的，也就是说该媒体网关上接入了一个ISDN线路就会有一个接口标识，IUA信令代理点上的接口标识是对该IUA信令代理点上所有接入的ISDN线路分配的，当然在物理上这些ISDN线路是并不是直接接入到该IUA信令代理点的，而是通过媒体网关间接地接入到该IUA信令代理点的。因为IUA信令代理点要对媒体网关控制器表现为一个标准的媒体网关，所以必须对这些ISDN线路统一地分配接口标识。
第二，实现了两边IUA链路/链路集状态的转换，做到透明无缝的IUA信令转换。IUA链路/链路集状态的转换可以有许多种，这里举两个例子：例一、将监测得到的IUA信令代理点和媒体网关间的IUA链路中断事件转换为Q.921拆链指示上报给媒体网关控制器；例二、将监测得到的IUA信令代理点和媒体网关控制器间的IUA链路的中断事件转换为Q.921拆链请求下发给媒体网关，或者主动拆除和媒体网关的SCTP连接。上面的两个例子是关于断链的，熟悉本领域的普通技术人员可以知道，IUA链路/链路集状态的转换还可以是关于链路恢复的等等。
上面说明了IUA信令代理点的实现，下面再从上行(媒体网关到媒体网关控制器)和下行(媒体网关控制器到媒体网关)两个方向说明IUA信令代理点对信令消息的处理方法：
图5示出了IUA信令代理点对上行消息的处理流程。
在步骤510中，当信令代理点收到来自媒体网关的消息时，模拟媒体网关控制器对该消息进行处理。处理的具体方法和现有的标准媒体网关相同，这里不作详细说明了。
此后进入步骤520，IUA信令代理点将消息中的ISDN线路接口标识转换为本IUA信令代理点统一分配的ISDN线路接口标识。
此后进入步骤530，IUA信令代理点模拟媒体网关，将转换过接口标识的消息发送给媒体网关控制器。
图6示出了IUA信令代理点对下行消息的处理流程。
在步骤610中，当IUA信令代理点收到来自媒体网关控制器的消息时，模拟媒体网关对该消息进行处理。具体的处理方式和现有的标准媒体网关控制器相同，这里不作详细说明了。
此后进入步骤620，IUA信令代理点将消息中的ISDN线路接口标识转换成该消息所对应的媒体网关中独立分配的ISDN线路接口标识。该消息中的ISDN线路接口标识是在IUA信令代理点中统一分配的，如果不作转换直接发给媒体网关，媒体网关会无法正确识别。
此后进入步骤630，IUA信令代理点模拟媒体网关控制器将转换过接口标识的消息发送给相应媒体网关。
虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种下一代网络中大容量ISDN接入系统，包含媒体网关控制器和与其通过媒体网关控制协议连接的多个媒体网关，
其特征在于，还包含信令代理点，分别通过IUA链路和所述媒体网关、媒体网关控制器连接，用于将与各所述媒体网关之间的IUA链路汇聚到与所述媒体网关控制器之间的IUA链路，并在所述媒体网关控制器和所述媒体网关之间进行IUA信令转换。
2.根据权利要求1所述的下一代网络中大容量ISDN接入系统，其特征在于，所述信令代理点与各所述媒体网关之间IUA链路数的总和，大于所述信令代理点与所述媒体网关控制器之间的IUA链路数。
3.根据权利要求1或2所述的下一代网络中大容量ISDN接入系统，其特征在于，所述信令代理点包含：
第一模块，通过IP接口和各所述媒体网关连接，用于模拟媒体网关控制器和各所述媒体网关交互；
第二模块，通过IP接口和所述媒体网关控制器连接，用于模拟媒体网关和所述媒体网关控制器交互，所模拟的媒体网关所接入的ISDN线路是与该信令代理点相连的所有媒体网关所接入的ISDN线路的合集；
节点互通功能模块，用于进行各所述媒体网关上独立分配的ISDN线路接口标识和该信令代理点统一分配的ISDN线路接口标识之间的相互映射，以及两边IUA链路或链路集状态的转换。
4.根据权利要求3所述的下一代网络中大容量ISDN接入系统，其特征在于，所述节点互通功能模块中，两边IUA链路或链路集状态的转换包含：
将所述信令代理点和媒体网关间的IUA链路中断事件转换为Q.921拆链指示上报给所述媒体网关控制器。
5.根据权利要求3所述的下一代网络中大容量ISDN接入系统，其特征在于，所述节点互通功能模块中，两边IUA链路或链路集状态的转换包含：
将所述信令代理点和媒体网关控制器间的IUA链路的中断事件转换为Q.921拆链请求下发给所述媒体网关，或者主动拆除和所述媒体网关的流控制传输协议连接。
6.一种下一代网络中大容量ISDN接入方法，应用于权利要求1所述的系统，
其特征在于，所述方法至少包含以下步骤：
当信令代理点收到来自媒体网关的消息时，模拟媒体网关控制器对该消息进行处理；
所述信令代理点将所述消息中的ISDN线路接口标识转换成本信令代理点统一分配的ISDN线路接口标识；
所述信令代理点模拟媒体网关，将转换过接口标识的消息发送给媒体网关控制器。
7.一种下一代网络中大容量ISDN接入方法，应用于权利要求1所述的系统，
其特征在于，所述方法至少包含以下步骤：
当信令代理点收到来自媒体网关控制器的消息时，模拟媒体网关对该消息进行处理；
所述信令代理点将所述消息中的ISDN线路接口标识转换成该消息所对应的媒体网关中独立分配的ISDN线路接口标识；
所述信令代理点模拟媒体网关控制器将转换过接口标识的消息发送给相应媒体网关。
8.根据权利要求6或7所述的下一代网络中大容量ISDN接入方法，其特征在于，所述方法还包含信令代理点监测其与媒体网关之间的IUA链路状态的过程，
如果信令代理点监测到其与媒体网关之间的IUA链路发生了中断，则将中断事件转换为Q.921拆链指示上报给媒体网关控制器。
9.根据权利要求6或7所述的下一代网络中大容量ISDN接入方法，
其特征在于，所述方法还包含信令代理点监测其与媒体网关控制器之间的IUA链路状态的过程，
如果信令代理点监测到其与媒体网关控制器之间的IUA链路发生了中断，则将中断事件转换为Q.921拆链请求下发给媒体网关，或者主动拆除和媒体网关的流控制传输协议连接。
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