CN1949781A - 用于在电信网络中建立紧急通信的系统和方法 - Google Patents

用于在电信网络中建立紧急通信的系统和方法 Download PDF

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Abstract

用于在网际协议(IP)通信网络(1)中建立语音通信或数据通信的系统和方法，该网络包括网关(13，23)和至少一个呼叫服务器(15，24)。在网关(13)和呼叫服务器(14)之间的通信链路中发生故障的情况下，该网关通过端对端通信链路发起用于通过与节点(40)的备选通信链路来建立通信的备选信令过程，所述节点适于将通信重定向到目的地终端(21，43)。

Description

用于在电信网络中建立紧急通信的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于建立语音通信和/或数据通信的系统和方法，特别地，本发明涉及在电信网络中建立紧急呼叫或紧急数据通信。更加特别地，本发明涉及将紧急语音呼叫或紧急数据传输从发生故障的信令路径重定向到可用的、无故障的信令路径。
背景技术
电信网络的最新发展提供了通过因特网进行电话呼叫的可能性，这一般被称为因特网电话。特别地，语音信号在因特网上的传输一般被称为基于IP的语音(voice over IP)，或简称为VoIP(其中IP代表网际协议)。在VoIP呼叫中，信号从语音环境的网络传播到IP环境的网络，并且反之亦然。在下文中，术语“IP网络”被用来指任意使用网际协议的网络，无论其涉及例如所谓的万维网之类的全局网络，还是涉及诸如局域网之类的具有有限范围的网络。
然而，需要注意的是，在本说明书中，VoIP通信不应被解释为局限于仅对语音信号进行传送。本领域普通技术人员应该认识到还能在VoIP通信中传送数据。因此这里对VoIP的任何引用都被解释为包括这两种类型的传输。
当语音通过IP网络传播时，需要以分组的形式来传送语音信号。这种形式的传输被称为“分组模式”，它适于通过诸如因特网之类的分组网络而进行通信，这与传输语音信号的常规模式不同，常规模式被称为“电路模式”，它被用于诸如所谓的公共交换电话网络(PSTN)之类的常规电话网络中。
同样，传统地使用电路交换网络(即以电路模式)来传输的数据传输，诸如使用调制解调器或综合业务数字网络(ISDN)的传输，如今也能通过IP网络来传输。
当语音或数据从IP网络传送到PSTN或ISDN或者反方向传送时，为了保持通信的有效性，需要将电路模式的传输转换成分组模式，或者进行反方向的转换。该转换通常通过接口来完成，接口可以是硬件设备和/或软件程序，被称为“媒体网关”。
媒体网关也被用来将PSTN或者ISDN终端(诸如模拟电话、调制解调器和ISDN设备)连接到IP网络。这种网关通常被称为“接入网关”。
在下文中，为了简化描述，媒体网关或接入网关都将被称为“网关”。因此一般而言，网关在使用不兼容的协议的网络之间提供了连通性，如以上的例子所述。
用于以上目的的网关通常与“呼叫服务器”进行通信。呼叫服务器是一种在现代网络(例如，下一代网络)中实现呼叫控制的软件应用，在现代网络中分组传输被用来承载语音或多媒体流。在本说明书中术语“呼叫服务器”被用作可以涵盖不同环境和产品的通用术语。举一个非限制性的例子来说，呼叫服务器可以是在本领域内公知的Megaco/H.248媒体网关控制器；还可以使用其它公知的类型，只要其操作在本发明的范围内。总之，呼叫服务器提供了集中的呼叫智能。
在VoIP通信中，始终保持呼叫服务器和网关之间的主/从关系，以便确保对呼叫进行信令控制和连接管理。
然而，就服务的可用性变得依赖于呼叫服务器是否正确地工作而言，上述做法会带来缺点。如果呼叫服务器发生故障或不可到达，服务就会中断。为了避免这种由于呼叫服务器的故障而导致的服务中断，一种公知的解决方案是使用在电信网中引入的一个或多个次级呼叫服务器，以便在主呼叫服务器发生故障时暂时替代该主呼叫服务器。然而，尽管在网络中安装了次级呼叫服务器，仍会出现无法联系上这些呼叫服务器中的任何一个呼叫服务器(无论是主呼叫服务器还是次级呼叫服务器)的情形。例如，在使得电信网络的一部分可能变得与所有的服务器分离的自然灾害的情况下，就可能会出现这种情形。在这种情形中，即使从中发起呼叫的本地网络没有被破坏，正常情形下将通过主呼叫中心或次级呼叫中心来控制的呼叫也会由于这部分网络与相应的呼叫服务器完全分离而不能被建立。这意味着甚至不能建立紧急呼叫或紧急数据传输，而在正常条件下考虑到服务的可用性，紧急呼叫或紧急数据传输被赋予了优先权。
因此在主呼叫服务器和次级呼叫服务器不可用的情况下，希望提供一种解决方案，以便至少能够建立紧急通信。
发明内容
以上的目的通过使用本发明所提出的解决方案来达到，根据本发明，在失去网关和呼叫服务器之间的联系的情况下，例如基于SIP(信号发起协议)或任意其它合适的协议，在网关和紧急服务之间发起端对端信令过程，以便通过可用的通信路径将某些类型的通信重定向。有待重定向的通信的类型可以由网络运营商或服务提供商或者由任意适当的网络管理实体来确定。例如，诸如政府线路(government line)之类的优先订户有可能能够发送和接收语音呼叫或数据通信。
为简单起见，在本说明书中语音呼叫或数据通信都将被称为“通信”，并且紧急语音呼叫或紧急数据通信都将被称为“紧急通信”。
这种紧急通信可以基于紧急拨号模式来建立，以便获得特定的响应或服务，诸如紧急服务。
相应地，本发明的一个目的是提供一种用于在网际协议(IP)通信网络中建立语音通信或数据通信的方法，该网络包括网关以及至少一个呼叫服务器，其特征在于该方法包括以下步骤：
-检测网关和所述至少一个呼叫服务器之间的通信链路的不可用性；
-在网关处发起用于通过与节点的备选通信链路来建立通信的备选信令过程，所述链路是端对端通信链路；以及
-通过所述备选通信链路建立通信。
本发明的另一个目的是提供一种基于网际协议的语音(VoIP)通信网络，该网络包括网关，该网关连接到至少一个呼叫服务器的网关，适于与所述至少一个呼叫服务器建立第一信令过程，该网络的特征在于该网关通过端对端通信链路进一步连接到节点，并且适于在所述第一信令过程不可用时发起用于通过与所述节点的所述端对端通信链路来建立通信的备选信令过程。
本发明的又一个目的是提供一种用于基于网际协议的语音(VoIP)通信网络中的网关单元，该网关连接到至少一个呼叫服务器，适于与所述至少一个呼叫服务器建立信令过程，其特征在于该网关通过端对端通信链路进一步连接到节点，并且适于发起用于通过与所述节点的所述端对端通信链路建立通信的备选信令过程。
本发明的又一个目的是提供一种节点，该节点通过端对端通信链路与本发明的网关协作，并且适用于响应于由所述网关发起并通过所述端对端通信链路接收的信令过程而建立到目的地终端的通信。
在以下的描述以及在权利要求书中，将结合附图更加详细地说明本发明的这些特征和另外的特征。
附图说明
图1是实现本发明的解决方案的示例性实施例的电信网络的示例性表示。
图2是根据本发明由网关执行的或针对网关执行的用于建立紧急通信的过程的主要步骤的例子的流程图表示。
图3是表示构成用于本发明中的网关的主要模块的示例性实施例的框图。
具体实施方式
图1示出了可以实现VoIP通信的电信网络1的例子。需要注意的是，图1中示出的网络1可以包括多个不同类型的网络，诸如IP网络12或31和电路模式的网络，电路模式的网络诸如PSTN网络22。这种网络的操作的基本原理是本领域普通技术人员公知的。然而，为清楚起见，这里仍提供了简短描述。
如前所述，VoIP涉及在IP网络上传送语音，并且可能的话也传送数据。为了达到这一点，语音可以从语音网络环境传播到IP网络环境。在使用既有语音设备的情况下，该既有语音设备可以直接连接到提供对IP网络的访问的网关。
图1示出了比如说在用户终端11处的主叫方和比如说在目的地终端21处的被叫方都位于各自的语音网络环境中的情形。然而，本领域普通技术人员应当认识到，为了实现本发明，主叫方或被叫方可以位于语音网络环境和IP网络环境的其它类型的组合中。主叫方和被叫方还可以都适于接收语音呼叫或数据传输。
根据图1所示的方案，用户终端11通过网关13连接到实现分组模式连通性的第一IP网络12，网关13一方面连接到第一IP网络12，另一方面连接到最终用户终端11。如前所述，网关用作IP网络12与最终用户终端11的语音环境之间的接口。IP网络12接着连接到中间设备，诸如本领域公知的用于将分组传输路由到适当的目的地的路由器。在图1的例子中，路由器14将传输从IP网络12路由到路由器32，路由器32接着将传输路由到IP网络31。
IP网络31通过网关23进一步连接到电路模式的网络22，在此例中为PSTN。电路模式的网络22以本领域中公知的方式通过本地交换机26提供了到该通信最终发往的目的地终端21的连通性。
在图1的例子中，呼叫服务器15被配置为控制通过网关13传递的呼叫业务或数据传输，并且另一个呼叫服务器24被配置为控制通过网关23传递的呼叫业务或数据传输。
呼叫服务器15和呼叫服务器24可以位于任意方便的位置，例如在IP网络31或IP网络12或任意其它位置之中。然而，呼叫服务器需要与以相应的网关作为进入接口的电路模式网络之间的连通性。在图1中，将呼叫服务器24示出为通过连接25和本地交换机27与电路网络22连接。
以上关于图1的描述是对典型的下一代网络(NGN)中的常规VoIP配置的一般表示，在正常的、无故障的情况下，可以在网络的两个端点之间建立通信，也就是建立从用户终端11到目的地终端21的通信。
然而，通信在网关13和呼叫服务器15之间被中断的情况有可能会发生。由于该中断，不能再在两个端点之间建立通信。为了对该中断进行恢复，网络可能已经准备好使用次级呼叫服务器(图中未示出)。然后，次级呼叫服务器将代替主呼叫服务器15的功能，以便提供与网关13的连通性，并从而确保进行呼叫或建立通信的可能性。
然而，在例如因为主呼叫服务器和次级呼叫服务器所处的网络被完全地或部分地损坏，因此主呼叫服务器和次级呼叫服务器都变得不可用的情形下，该常规的配置变得无能为力。因此，不但不能建立普通呼叫，而且也不能建立紧急通信。
根据本发明，基于端对端配置在网关13和节点40之间提供了链路。本领域公知，端对端配置提供了从一个端点到另一个端点的直接控制通信，而无需经过中间呼叫服务器。在网关13和节点40之间建立的链路优选地是逻辑链路，然而还可以采用诸如基于对电缆或光纤连接的使用的物理链路之类的其它类型的链路。
因此在图1所提供的例子中，在常规的传输路径发生故障的情况下，由于链路的出现，网关13直接在无需任何其它中间呼叫服务器介入的情况下与节点40通信。在网关13和节点40之间建立逻辑链路的情况下，该链路是根据诸如SIP之类的任意已知的合适协议来建立的。因此，在网关13和呼叫服务器15(以及可能存在的次级呼叫服务器)之间的通信被中断的情况下，该中断不会影响到节点40，并且因此网关13保持着与节点40的连通性。这就实现了以选择性的方式通过在网关13和节点40之间建立的链路进行呼叫或建立通信。
节点40可以基于构成网络中通信线路的接合点、分支或集中点的任意资源来配置，这些资源诸如服务器、集中器(concentrator)、前端处理器、路由器或类似设备。然后，节点40可以被配置为将呼叫或数据通信重定向到紧急通信预定要去往的端点。从节点40对通信进行重定向可以用各种不同的方式来进行。其中一种方式可以是使用到目的地网络中的方便的点的端对端链路。在图1中这种重定向的一个例子由节点40和呼叫服务器24之间的链路41来表示。
作为备选，重定向可以通过使用节点40和通信的目的地终端之间的中间实体来间接地进行。中间实体可以是根据每个应用的特定需求来选择的受分组模式支持的网络和受电路模式支持的网络的任意组合。中间实体连接到目的地终端，在这种备选情况中，通信将要被导向该目的地终端。
另一种备选的情形可以是这样一种情形，其中主叫方和被叫方都位于同一个网络中，而呼叫服务器在不同的网络中。可能经常出现这种情形的情况是，通信预定用于诸如消防队之类的位于与主叫方邻近的地理位置上的本地紧急服务，而呼叫服务器所处的网络却不在与紧急服务相同的地理区域中。这种情形由目的地终端43示意性地表示，假设目的地终端43与主叫方用户终端11和网关13在同一个网络中。如前所述，呼叫服务器15连接到不同的网络31。在这种情况下，在发生故障的情况下，网关13通过端对端链路与节点40通信，然后节点40将通信定向到目的地终端43，该目的地终端43可能直接连接到节点40的(如图所示)，或通过网关连接到节点40(图中未示出)。
利用以上的布置，并参照图2所示的过程，采取以下步骤来建立紧急通信。
i-在步骤100中，网关13收到传输通信的请求。
ii-在步骤101中，网关13检查网关13和呼叫服务器14之间的控制链路的状态(表明了正在传输的信令的质量)；在上述控制链路可用的情况下，如通常已知的那样建立通信。这在图2中由从步骤101到步骤102的箭头来表示。
iii-如果上述控制链路不可用，并假设网络可以可选地包括次级呼叫服务器，则网关13检查该网关13和次级呼叫服务器之间的控制链路的状态，如步骤103所示。如果到次级呼叫服务器的控制链路可用，则网关13与次级呼叫服务器建立控制关联，并且如通常已知的那样建立通信。这由从步骤103到步骤102的箭头来表示。如果与次级呼叫服务器的控制链路不可用，则对其它次级呼叫服务器重复上述过程，直到找到可用的控制链路，在这种情况下，如通常已知的那样使用可用的链路来建立通信。对上述过程的这种重复在图2中以简化的方式通过步骤103中的写有“是否任意链路的状态都正常？”唯一的一个模块来表示。这个模块应解释为表明对网络中的多个次级呼叫服务器或甚至所有的次级呼叫服务器来说对该过程的重复都是必需的。如上所述，次级呼叫服务器是作为一种可选的特征而出现在网络中的。因此，图2中的步骤103表示了这种可选的情形。然而，如果没有次级呼叫服务器，该过程就从步骤101直接进行到步骤104，如虚线108所示。
iv-如果所有上述链路都不可用，则如步骤104所示，网关13检查呼入呼叫请求的类型。如果呼入呼叫请求不属于紧急类型，则不建立通信，并且操作结束，如从步骤104到步骤105的箭头所示。
v-如果通信属于紧急类型，则如步骤106所示，网关13通过到节点40的备选链路发起备选信令过程，由此建立的链路是端对端通信链路。
vi-在步骤107中，节点40将紧急通信重定向到要求的目的地终端，该目的地终端是紧急通信预定要发送的目标。
需要注意的是，仅仅是以示例性方式给出上述过程，并且本发明不应解释为局限于上述过程。本领域普通技术人员应当意识到，可以应用备选的过程，只要这些过程同样在本发明的范围之内。特别地，过程中所采取的步骤的执行顺序可以改变。例如，可以在步骤100之后并且在步骤101之前执行步骤104。
上述过程可以例如通过使用包括在网关13中或包括在具有与网关13的双向连通性的独立单元中的一个或多个常规的处理器来执行。可以用本领域普通技术人员已知的合适方式来对该处理器进行编程，以便执行所需的控制并生成适当的命令。
图3示出了根据本发明的网关13的主要组件的框图。如图所示，可以使用由参考标号11一般地示出的不同类型的用户终端来通过订户线路接口111与网关13通信，这些用户终端诸如POTS(普通老式电话系统)单元、计算机或传真机。
网关13包括两个主要的功能模块131和134。信令和控制功能由模块131执行，以便在正常的、无故障的工作条件下提供与呼叫服务器15的信令接口或者在紧急条件下提供与端对端节点40的信令接口。另一方面，模块134执行数字信号和分组处理的任务，以便处理来自订户线路接口的信号，并将它们封装在要传送到网络的分组中。数字信号和分组处理模块134的功能在本领域是公知的，因此没有必要对其进行详细描述。
在信令和控制模块131中有两个功能子模块。子模块132适于利用给定的协议1(例如Megaco/H.248或任意其它合适的协议)以主/从模式与呼叫服务器15建立控制关联，其中网关13承担“从”的角色，而呼叫服务器15用作“主”。第二个子模块133涉及紧急条件下的操作，即如上所述的当无法到达任何所提供的呼叫服务器时的操作。因此，子模块133用于与紧急节点40建立端对端关联，紧急节点40例如是使用SIP或其它合适协议的任意合适的服务器。
从中发起通信的用户终端11可以是使得可以进行语音呼叫的任意已知设备，诸如POTS电话或者连接到调制解调器或ISDN设备的计算机或传真机。
通信预定要到达的被叫方终端21或43可以是：适于接收以电路模式传送的语音呼叫的任意已知设备，诸如POTS单元；或者适于接收以话带(voiceband)数据传送的数据传输的任意已知设备，诸如数字计算机；或者适于接收语音和数据传输的任意已知设备，诸如ISDN设备。
节点40可以包括编制好的指令，以便执行以下的操作：
-一旦在网关13和节点40之间发起备选信令过程，如果目的地终端连接到40(图1中节点40和目的地终端43之间的链路)，则节点40直接与目的地终端建立通信；或者
-一旦在网关13和节点40之间发起备选信令过程，节点40就自动地通过预先建立的路由将紧急通信重定向到被叫方网关，或重定向到能够将通信传送到被叫方目的地终端的任意其它的中间实体；或者
-一旦在网关13和节点40之间发起备选信令过程，节点40就通过适当的软件并基于预先建立的标准来选择路由，可通过该路由将通信重定向到被叫方网关，或重定向到能够将通信传送到被叫方目的地终端的任意其它的中间实体。
预先建立的标准可以例如基于使网络的资源占用最小化或基于所请求的紧急服务的类型。
可以基于例如SIP(信号发起协议)或任意其它合适的协议来发起端对端通信。
网关13和节点40之间的通信可以属于任意已知的类型。例如，网关可以发送一条信息，其中指明应当接收该紧急通信的目的地终端。在IP环境中，这通常通过包括目的地的所谓统一资源标识(URI)来实现，URI可以具有不同的格式，诸如“名称@主机”格式。作为备选，通信可以基于对目录号(directory number)的使用。用于执行通信的又一个备选方案可以是使网关13包括关于紧急通信的性质的指示的方案。例如，预定用于消防队的紧急通信可以具有特定的指示，节点40可以将该指示与和诸如警察局、救护车服务等其它目的地有关的其它指示区分开。因此，节点40将基于所提供的指示来对通信进行重定向。
节点40可以是尤其适于维持与网关13的端对端链路的独立节点。作为备选，如前面所讨论过的，节点40可以形成与网关13所连接的网络所不同的另一网络的一部分。在这种情况下，节点40优选地被配置为一旦收到紧急通信就基于预先建立的优先级标准对其进行重定向。
需要注意的是，尽管本发明所提出的方案原则上是针对进行紧急通信而考虑的，但本发明不应解释为仅限于此类通信。因此，这里所提出的解决方案同样适用于出于任意特定原因和具有任意本质的希望使用网关(13)和节点(40)之间的端对端链路来对通信进行重定向的情形。
容易认识到，特别是在由于对网络的损坏而不能建立紧急通信时，本发明所提出的解决方案在VoIP网络的可靠性级别方面提供了实质性的改善。

Claims (15)

1.一种用于在网际协议(IP)通信网络(1)中建立语音通信或数据通信的方法，所述网络包括网关(13，23)，所述网关(13，23)适于与至少一个呼叫服务器(15，24)建立主/从关系，其特征在于所述方法包括以下步骤：
-检测所述网关(13)和所述至少一个呼叫服务器(14)之间的通信链路的不可用性；
-在所述网关(13)处发起用于通过与节点(40)的备选通信链路来建立通信的备选信令过程，所述链路是端对端通信链路；以及
-通过所述备选通信链路建立通信。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：
-在所述节点(40)处将通信重定向到目的地终端(21，43)，其中所述通信预定为被发送到所述目的地终端。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中检测通信链路的不可用性的步骤是通过检查所述网关(13)所连接的多个呼叫服务器或所有呼叫服务器的通信链路的状态来执行的。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述网关(13)检查请求传送的通信的类型，并且如果所述通信属于紧急类型则发起与节点(40)的备选信令过程。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中一旦在所述网关(13)和所述节点(40)之间发起备选信令过程，如果目的地终端(43)直接连到所述节点(40)，则所述节点(40)直接与所述目的地终端(43)建立通信。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中一旦在所述网关(13)和所述节点(40)之间发起备选信令过程，所述节点(40)就自动地通过预先建立的路由将所述紧急通信重定向到被叫方网关，或重定向到能够将所述通信传送到被叫方目的地终端的任意其它的中间实体。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中一旦在所述网关(13)和所述节点(40)之间发起备选信令过程，所述节点(40)就通过适当的软件并基于预先建立的标准来选择路由，通过该路由将所述通信重定向到被叫方网关，或重定向到能够将所述通信传送到被叫方目的地终端的任意其它的中间实体。
8.一种基于网际协议的语音(VoIP)通信网络(1)，所述网络包括网关(13，23)，所述网关(13，23)以主/从关系连接到至少一个呼叫服务器(15，24)，适于与所述至少一个呼叫服务器(15，24)建立第一信令过程，所述网络的特征在于：
所述网关(13)通过端对端通信链路进一步连接到节点(40)，并且适于在所述第一信令过程不可用时通过与所述节点(40)的所述端对端通信链路发起用于建立通信的备选信令过程。
9.根据权利要求8所述的网络，其中所述节点(40)适于将所述通信重定向到目的地终端(21，43)，其中所述通信预定为被发送到所述目的地终端。
10.根据权利要求9所述的网络，其中所述节点(40)具有与对应于所述目的地终端(21，43)的网关(13)的端对端连接，或具有与和所述目的地终端(21，43)连接的中间网元的连接。
11.一种用于基于网际协议的语音(VoIP)通信网络(1)中的网关单元，所述网关(13，23)连接到至少一个呼叫服务器(15，24)，适于与所述至少一个呼叫服务器(15，24)建立主/从信令过程，其特征在于所述网关(13)通过端对端通信链路进一步连接到节点(40)，并且适于发起用于通过与所述节点(40)的所述端对端通信链路建立通信的备选信令过程。
12.一种节点(40)，所述节点(40)通过端对端通信链路与权利要求11的网关协作，并且适于响应于由所述网关(13)发起并通过所述端对端通信链路接收的信令过程而建立到目的地终端(21，43)的通信。
13.根据权利要求12所述的节点，其中一旦在所述网关(13)和所述节点(40)之间发起备选信令过程，所述节点(40)就直接连接到所述目的地终端(43)并且适于直接与所述目的地终端(43)建立通信。
14.根据权利要求12所述的节点，其中一旦在所述网关(13)和所述节点(40)之间发起备选信令过程，所述节点(40)就适于自动地通过预先建立的路由将所述紧急通信重定向到所述目的地终端，或重定向到能够将所述通信传送到所述目的地终端的中间实体。
15.根据权利要求12所述的节点，其中一旦在所述网关(13)和所述节点(40)之间发起备选信令过程，所述节点(40)就适于通过适当的软件并基于预先建立的标准来选择路由，通过该路由将所述通信重定向到所述目的地终端，或重定向到能够将所述通信传送到所述目的地终端的中间实体。
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