TWI403123B - 網路語音交換系統與語音封包路由方法 - Google Patents

Description

網路語音交換系統與語音封包路由方法

本發明為一種網路語音交換系統與語音封包路由方法，特別是指利用資料庫所記載的網路語音交換機的群組與電信費用的資訊，實現一種可自動配置的網路語音交換系統架構。

由網路語音交換器組成的系統主要是處理語音通訊的交換作業，將原本運作於公共交換電話網路(PSTN)的語音訊號利用網路傳遞，將語音訊號載於網路封包中，在特定應用中，更可傳遞影像訊號。

習知應用網路傳遞語音訊號的方式，主要是利用VoIP的網路語音處理裝置，將傳統在公共交換電話網路上傳遞的類比訊號，轉換為數位訊號，訊號載於網路封包上，利用網際網路傳遞語音內容。相對VoIP處理裝置，習知技術更發展出專門處理網路語音封包的網路語音交換機。

可參閱第一圖顯示的具轉換語音封包功能之局線交換機(中華民國專利第569604號，公告於西元2004年1月1日)，圖中揭露一種具轉換語音封包的用戶電話交換系統(PBX)，主要特徵是提供處理類比/數位訊號轉換的VoIP處理介面102，其設於局線交換機1的中央控制單元100與通話交換單元13的共線線路106間，使得電話內線線路104可搭接至局線線路108，包括後端處理局線訊號的局線處理單元111至局線113；電話內線線路104包括連接的各話機101可選擇使用VoIP線路，也就是透過VoIP處理介面102連接至網路裝置14，傳遞語音訊號至網際網路10或是其內部網路12。

上述VoIP處理介面102主要是提供處理來往經網路裝置14與局線交換機1的語音封包，將各話機101的類比信號處理為語音封包而送至網際網路，亦可由網際網路接收語音封包，順利整合網路電話於此局線交換機1中。

然習知技術更提供有純粹應用在網路上的網路語音交換機，通常此類交換機係架構於電腦系統上，利用網路封包承載語音訊息(VoIP)，除了運作於純網路語音交換系統下，更能透過VoIP閘道器執行數位類比訊號轉換，將語音轉送至公共交換電話網路。

網路語音交換系統的系統配置相當的繁瑣，其中設定包括各網路語音交換機所屬群組、各分機許可權設定、外線撥號優化等，這些設定不僅要求操作人員對於系統架構有相當的瞭解，同時要求操作人員具有較好的VOIP系統知識，加深了其使用的難度和企業的運營成本。基於此背景，本發明提出一種可實現自動配置(Auto_provision)的網路語音交換機的架構，透過自動擷取資料庫內容、集成各端費用與群組關聯，達到降低撥號線路優化並降低企業運行成本的目的。

根據實施例，網路語音交換系統主要架構在由複數個網路語音交換機組成的網路上，網路語音交換機互相以網路連接形成一或多個群組，同一個群組的網路語音交換機具有相同的群組首碼，其中該網路語音交換系統將複數個網路語音交換機區分為一核心層級(core)的網路語音交換機，與一非核心層級(non-core)的網路語音交換機。

網路語音交換系統包括一資料庫，用於儲存系統中的來往數據，記載有複數個網路語音交換機對應之群組訊息與各語音電信服務訊息，並儲存透過常駐程式擷取之各網路語音交換機的狀態。系統管理者可透過管理介面遠端存取此網路語音交換系統中各網路語音交換機。

網路語音交換系統即根據上述資料庫中所記錄的各群組訊息與各語音電信服務訊息，常駐程式更新網路語音交換機中中繼連線表和費用表，以產生或更新一撥號路由表，於接收語音通訊指令後，能根據撥號路由表執行一自動路由程序。

本發明提出應用於上述網路語音交換系統的語音封包路由方法，先初始化具有複數個網路語音交換機的網路語音交換系統，初始化程序包括由網路語音交換系統向一動態分配位址伺服器請求一文件伺服器位址，並請求其中系統配置文件，透過解析系統配置文件後取得資料庫與一網路管理系統之存取權限，由資料庫取得各交換機之分佈資訊與各網路語音交換機資訊。接著，各交換機取得網路語音交換系統之首碼、各群組首碼與複數個分機號碼，根據訊息，完成一自動路由配置，並建立、儲存一預設撥號路由表。

之後，將集成系統中之資訊、各網路語音交換機資訊與其群組關聯，根據各資訊更新撥號路由表。於接收一語音通訊指令後，將根據撥號路由表建立一中繼連線，以及執行一自動路由程序，達成連線。

應用網路語音交換器轉送語音內容通常可以達到節費的效果，而相關IP電話機亦可提供較廣泛的功能，包括傳遞影像、多方影音通話等。

根據本發明揭露的網路語音交換系統與語音封包路由方法，其中網路語音交換系統主要架構在由複數個網路語音交換機組成的網路上，網路語音交換機互相以網路連接形成一或多個群組。系統更包括一儲存系統中來往數據的資料庫，資料庫可以各種記錄媒體形式存在於各交換機中，或是為一獨立的資料庫伺服器。

資料庫記載各交換機資訊、狀態、群組、核心等級的資料庫，資料庫更記載各電信服務業者的電信費用、用戶資訊、用戶付費記錄(CDR)，與各交換機相關的中繼連線表(trunk table)等。其中特別記載有複數個網路語音交換機對應之群組訊息與各語音電信服務訊息，儲存透過常駐程式(daemon)擷取之各網路語音交換機的狀態。

所提供的語音封包路由方法即先自動獲取資料庫位址，如果從資料庫中獲取管理員授權的資訊，根據上述擷取自資料庫的資訊所規劃的撥號路由表(dialplan routing table)執行路由，撥號路由表記載系統中那些交換機之間要建立何種中繼連線，並包括撥打外線的時候，判斷通過系統中的哪一個交換機可以做到費用成本最小，能自動與相關網路語音交換機建立連線。根據撥號路由表，能對應資料庫中的相關費用資訊，計算出最優化的外線路徑，在用戶撥號時候，實現自動切換。

在管理人員方面，由於是透過網路實現的交換系統，能夠即時監控系統狀態，更新系統的上述撥號路由表，實現即時可靠通訊。更可透過記帳系統得知各用戶付費記錄，據以實現撥號費用的規劃與相關付費記錄。系統另提供管理人員可使用的待辦事項管理(todo list)，以降低管理員的管理難度。

第二圖顯示為本發明網路語音交換系統運作示意圖，示意圖中顯示有多部網路電話機201,202,203,204，可為設置分佈在同一個網域中的話機，透過其中多部網路語音交換機21,22,23,24,25相連；在另一實施例中，同樣可應用於廣域中，也就是多部網路電話機201,202,203,204分佈於不同的網域。

根據本發明實施例，由網路語音交換機21,22,23,24,25相連形成一個網路語音交換系統，各交換機於啟動時，會自動根據獲得的資料庫20位址連接到資料庫20，如圖中各交換機與資料庫20的連線，自動得到相關資訊，包括系統中各交換機的群組關聯、進入各電信服務網路中的通話費用或是各種電信費用、用戶資訊、分機資訊等，藉以得到優化過(optimized)的通話線路，記載於各自交換機內的撥號路由表中，優化線路可為通話費用最省的線路。此優化程序為定時更新，可於初始化程序中完成，或是根據接收的撥號需求進行更新。

根據圖中範例，用戶可由網路電話機201撥號，發出語音通訊指令，語音通訊指令包括了來源端資訊與目的端資訊，由該網域中的網路語音交換機21接收，此時可即時連線至資料庫20，或是根據其中儲存的撥號路由表，循優化線路傳遞語音訊號。此例中，根據撥號路由表判斷，語音內容將轉送至網路語音交換機23，此為優化過的線路，之後則再轉送至網路語音交換機25，以至到達目的端，此例為網路電話機202(實線)。

第三圖則顯示本發明網路語音交換系統實施例之另一示意圖，此示意圖顯示由複數個網路語音交換機303,304,305,306,307,308,309,310,311與網路電話機321,322,323,324,325,326,327組成的網路語音交換系統3，網路語音交換系統3另透過一閘道302(可為路由器)連接資料庫30與終端電腦301。

根據實施例，複數個網路語音交換機303,304,305,306,307,308,309,310,311將區分為一個以上的群組，同一個群組的網路語音交換機具有相同的群組首碼(prefix)，相同群組首碼定義為同一網路，這在設計分機與轉接上提供較有效率的設計，特別是各交換機內的路由表。

網路語音交換系統3更將複數個網路語音交換機區分為一核心層級(core)的網路語音交換機，與一非核心層級(non-core)的網路語音交換機。此例中，網路語音交換機305,307,309定義為核心層級的交換機，此類交換機可連線任何系統內的交換機；網路語音交換機303,304,306,308,310,311則屬於非核心層級的交換機，通過此類交換機的語音內容將會轉送至核心層級的交換機。

接著，根據路由策略，處於核心層級的網路語音交換機和整個系統3中的每一個網路語音交換機都會有邏輯上的中繼連線關係(trunk)，這使得此系統3具有未來擴展系統的能力；而非核心層級相對於核心層級的交換機，其只能和核心層級的交換機及同一個群組中的交換機建立中繼連線，這類階層關係使得各交換機有不同的角色，能方便管理，在語音路由上能更有效率。

資料庫30儲存著網路語音交換系統3的所有資料，包括系統3內每一個網路語音交換機303,304,305,306,307,308,309,310,311對應的群組資訊，更包括各語音電信服務訊息與儲存各網路語音交換機的狀態。語音電信服務訊息尤其包括運行於公共交換電話網路的資訊，如各電信服務商的通話費用、用戶資訊、用戶付費記錄(CDR)。

對於整個網路語音交換系統3而言，資料庫30還需要存儲各個網路語音交換機的事實狀態，狀態由設置在各個網路語音交換機上的常駐程式來負責維護和執行相關的動作，包括如更新系統3的中繼連線(Trunk)表和費用表等。

網路語音交換系統3的系統核心則需集成各網路語音交換機內常駐程式的資訊、撥號路由策略與語音交換的事務。應用上，特別在設計網路語音交換系統3時，各網路語音交換機與各終端網路電話機皆為即插即用，當系統3有任何改變時，將動態調整資料庫30內的各交換機資訊、撥號路由表、分機表等。在一實施例中，系統中更包括一網路管理系統，提供管理介面，讓系統管理者能夠透過終端電腦301執行遠端存取，包括管理各網路語音交換機，與資料庫內容維護。

根據第三圖，該複數個網路語音交換機303,304,305,306,307,308,309,310,311互相以網路連接組成網路語音交換系統3，透過閘道302連接的資料庫30則儲存系統3中的數據，網路語音交換系統3即根據資料庫30中所記錄的各群組訊息與各語音電信服務訊息產生針對各交換機的撥號路由表，當系統接收語音通訊指令後，能夠根據撥號路由表執行自動路由程序。

圖示中的網路語音交換系統3包括有多個交換機群組，其中的網路語音交換機303,304,305,306,307,308,309,310,311可交互連線。而網路語音交換機303,304,305為一個群組，有同樣的群組首碼，比如，網路電話機321與網路電話機324屬於同一個交換機群組，分機號碼的設計則為同一個群組。更者，網路語音交換機306,307,308為一個群組，有同樣的群組首碼，其終端網路電話機325,327屬於此群組；網路語音交換機309,310,311為一個群組，有同樣的群組首碼，網路電話機322,323,326為中端設備。

當有用戶於其一網路電話機321欲發話至另一個網路電話機327，由網路電話機321產生一語音通訊指令，其中至少記載來源端資訊與目的端資訊，網路電話機321所連接的網路語音交換機303將根據語音通訊指令所載之訊息與其於資料庫30所取得的各群組、各交換機資訊與其撥號路由表，產生一優化的路由線路。比如，網路語音交換機303將判斷語音封包將轉送至哪一個網路語音交換機，判斷後即建立與下一個網路語音交換機的中繼連線，相關資訊亦同時傳遞。

接著，下一個網路語音交換機根據所接收之資訊，並同樣根據資料庫30的資訊與撥號路由表建立至再下一個網路語音交換機的連線，經多個轉送程序，最後到達網路電話機327。期間經過的交換機將根據其中優化路線規劃出訊號傳遞的路線，特別考慮其中經過的複雜線路與電信服務產生的費用，將可達到節費的效果。

第四圖顯示本發明網路語音交換系統中資料集成之實施例示意圖。上述各網路語音交換機內執行一常駐程式，用以集成網路語音交換系統之資訊、各網路語音交換機資訊與其群組關聯，並記錄各網路語音交換機的運作狀態。常駐程式週期性地發出資訊請求，根據資料庫內容，將據以定時更新各網路語音交換機根據資料庫內容所建立群組間或是交換機間的中繼連線表和各電信服務業者的費用表。本發明所提出的撥號路由表即根據中繼連線表與費用表而產生。

圖中顯示，網路電話機48啟動時，在初始化程序中先連線至一自動配置伺服器46，請求一網路位址(如IP位址)與所屬群組資訊，各網路電話機將於初始化程序中分屬特定交換機群組，根據自動配置伺服器46所提供資訊，連線至所屬群組之網路語音交換機。撥號時，即由網路語音交換系統41中所屬群組的交換機接收訊號，執行自動路由程序。

圖中網路語音交換系統41包括有複數個網路語音交換機，各交換機透過常駐程式42對資料庫45發出請求，各交換機因此可以由資料庫45取得資訊。系統管理者可透過管理伺服器47管理、維護上述自動配置伺服器46與資料庫45。

資料庫45中載有用戶資訊，在一實施例中，資料庫45連接至一網路管理系統(networking management system,NMS)43，網路管理系統43負責各用戶許可權登錄管理、待辦事項(todo list)44處理，並管理各網路語音交換機和分機電話用戶的相關資訊，網路管理系統提供一管理介面，系統管理者能透過管理介面遠端存取網路語音交換系統，亦可透過網路管理系統43進行添加、刪除、更新各分機資訊。

上述待辦事項44由各網路語音交換機，或是各網路電話機產生，主要是通知系統管理員某個交換機或者網路電話機需要授權。甚至一些系統的異常資訊也可在待辦事項44中顯示出來，供管理員維護。

應用於上述網路語音交換系統實現了一種語音封包路由方法，可參考第五圖描述的流程。

步驟開始，先經過系統初始化完成連線。當用戶透過一網路電話機撥號，即產生包括有來源端資訊與目的端資訊的語音通訊指令，先由所屬群組的網路語音交換機接收此語音通訊指令(步驟S501)，該網路語音交換機將自動由系統配置檔取得資料庫位址(步驟S503)，經授權後(步驟S505)，如步驟S507，交換機取得所屬交換機群組訊息與各語音電信服務訊息，各交換機即據以更新撥號路由表(步驟S509)，根據語音通訊指令、上述各群組資訊與路由表建立連線(步驟S511)。藉此，無論是處理內線或是外線訊號，系統中各交換機因為可以自動取得資料庫之資訊，能夠快速判斷較佳的路線，經過程中多數個交換機自動路由的功能，能夠達成優化的撥號連線。

第六圖則顯示在執行上述語音封包路由方法前的初始化步驟，步驟開始時，先經過系統初始化，包括各端裝置，包括網路語音交換機與終端網路電話機，透過動態主機設定協定(DHCP)獲得網路位址，並完成連結。此時，系統同時向動態主機設定協定伺服器(DHCP server)請求文件伺服器(file server)的位址(步驟S601)，並於其中獲得一系統配置檔(system provision file)。

初始化時，系統先由文件伺服器請求系統配置檔(步驟S603)，其中至少記載資料庫與網路管理伺服器的資訊，經系統解析系統配置文件(步驟S605)，可得出其中記載的資訊，包括網路位址與登錄資料庫的授權資料，比如密碼。藉此，系統中各交換機取得資料庫、網路管理系統的存取權限，並自動連線(步驟S607)。

各交換機經授權成功後，交換機存取資料庫，從資料庫獲得所需資訊，包括取得系統分佈資訊、交換機群組和本機預設配置資訊(步驟S609)，並同時取得系統首碼、各群組首碼、分機號碼(步驟S611)。接著如步驟S613，執行撥號對應演算，也就是依據系統由資料庫所獲得的資訊，各交換機判斷經優化的路線，完成自動配置(步驟S615)，各交換機產生撥號路由表(步驟S617)，並儲存至記憶體(步驟S619)。

期間，若系統中交換機並未獲得授權，可參閱第四圖，相關請求內容將先暫存於待辦事項中，待以後執行。此時，交換機即利用當中預設的配置資訊完成初始化，同樣達成自動配置。但此時，此交換機可能無法連線到整個網路語音交換系統上。

上述網路管理系統(NMS)是提供系統管理者維護與管理整個系統的服務，上述待辦事項的設計也是提供給系統管理者一個方便的提醒。在管理過程中，系統管理者可先選擇其中的關於特定交換機的請求自動配置的記錄(上述未被授權的事件)，可主動為此交換機添加群組資訊和外線設置以及內部分機號碼，然後向系統提交更改即可。由於本發明提出的網路語音交換系統有一個定時的請求資訊的機制(即輪循，Polling)，故會在下一個輪循週期中獲取存儲在資料庫的系統的狀態表中，按照相關定義的狀態執行相關的動作，包括更新系統的撥號路由表、更新系統的分機資訊等。

根據初始化後的系統狀態，應用本發明網路語音交換系統的語音封包路由方法流程圖可參考第七圖，經初始化網路語音交換系統(步驟S701)後，網路語音交換系統將集成系統資訊、各交換機資訊與其群組關聯(步驟S703)。如圖所示，透過資料庫所集成的資訊可包括電信費用、用戶資訊、收費記錄、交換機狀態、中繼連線表等，並能定期更新，請參閱虛線指示。根據步驟S703所獲得的資訊，系統完成備置後，系統內各交換機仍會定時更新其中所儲存的撥號路由表(步驟S705)。

此時，當系統接收一語音通訊指令(步驟S707)，接收指令的交換機根據其中撥號路由表與指令內容建立中繼連線(步驟S709)，根據語音通訊指令執行一自動路由程序(步驟S711)，與另一端，包括網路電話機、一般處於公共交換電話網路的類比式語音電話機等，達成連線(步驟S713)。

綜上所述，網路語音交換系統與應用該系統之路由方法可透過一端資料庫所儲存的系統資訊，包括交換機分佈、群組關聯、電信服務業者的費用、用戶資訊，建立一撥號路由表，撥號路由表提供每個語音封包經優化的路由線路，經自動路由手段，可達到節費、高封包轉送效率的效果。

惟以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖示內容所為之等效結構變化，均同理包含於本發明之範圍內，合予陳明。

10．．．網際網路

12．．．內部網路

14．．．網路裝置

100．．．中央控制單元

102．．．VoIP處理介面

106．．．共線線路

104．．．電話內線線路

108．．．局線線路

101．．．話機

111．．．局線處理單元

113．．．局線

1．．．局線交換機

13．．．通話交換單元

201,202,203,204．．．網路電話機

20,30．．．資料庫

3．．．網路語音交換系統

21,22,23,24,25．．．網路語音交換機

301．．．終端電腦

302．．．閘道

321,322,323,,324,325,326,327．．．網路電話機

303,304,305,306,307,308,309,310,311．．．網路語音交換機

41．．．網路語音交換系統

42．．．常駐程式

43．．．網路管理系統

44．．．待辦事項

45．．．資料庫

46．．．自動配置伺服器

47．．．管理伺服器

48．．．網路電話機

步驟S501~S511　語音封包路由方法流程

步驟S601~S619　網路語音交換系統的初始化流程

步驟S701~S713　語音封包路由方法流程

第一圖顯示習知局線交換機應用於網路傳遞語音封包的示意圖；

第二圖顯示為本發明網路語音交換系統運作示意圖；

第三圖顯示為本發明網路語音交換系統實施例示意圖；

第四圖顯示本發明網路語音交換系統中資料集成之實施例示意圖；

第五圖顯示應用本發明網路語音交換系統的語音封包路由方法流程圖之一；

第六圖顯示本發明網路語音交換系統的初始化流程圖；

第七圖顯示應用本發明網路語音交換系統的語音封包路由方法流程圖之二。

3．．．網路語音交換系統

30．．．資料庫

301．．．終端電腦

302．．．閘道

321,322,323,,324,325,326,327．．．網路電話機

303,304,305,306,307,308,309,310,311．．．網路語音交換機

Claims (10)

1. 一種網路語音交換系統，包括：複數個網路語音交換機，該複數個網路語音交換機互相以網路連接，組成包括至少一個群組的該網路語音交換系統，同一個群組的該複數個網路語音交換機具有相同的群組首碼，其中該網路語音交換系統將複數個網路語音交換機區分為一核心層級的網路語音交換機，與一非核心層級的網路語音交換機；一資料庫，係儲存該網路語音交換系統中的數據，其中包括該複數個網路語音交換機對應之群組訊息與各語音電信服務訊息，並儲存該網路語音交換系統中各網路語音交換機的狀態；一管理介面，一系統管理者透過該管理介面遠端存取該網路語音交換系統中各網路語音交換機；其中，該網路語音交換系統根據該資料庫中所記錄的各群組訊息與各語音電信服務訊息，產生一撥號路由表，於接收一語音通訊指令後，根據該撥號路由表執行一自動路由程序。
2. 如申請專利範圍第1項所述之網路語音交換系統，其中該語音電信服務訊息包括各電信服務商的通話費用、用戶資訊與收費記錄。
3. 如申請專利範圍第1項所述之網路語音交換系統，其中該網路語音交換系統連接一網路管理系統，該網路管理系統提供該管理介面。
4. 如申請專利範圍第3項所述之網路語音交換系統，其中該系統管理者透過該網路管理系統管理該網路語音交換系統中各用戶權限與各分機電話之使用。
5. 如申請專利範圍第1項所述之網路語音交換系統，其中該各網路語音交換機安裝一常駐程式，用於記錄各網路語音交換機的運作狀態。
6. 如申請專利範圍第5項所述之網路語音交換系統，其中該常駐程式執行更新該網路語音交換機中一中繼連線表和一費用表，該撥號路由表更根據該中繼連線表與該費用表而產生。
7. 一種應用申請專利範圍第1項所述之網路語音交換系統之語音封包路由方法，該方法包括：初始化一具有複數個網路語音交換機的網路語音交換系統；集成該網路語音交換系統之資訊、各網路語音交換機資訊與其群組關聯；更新一撥號路由表，其中該撥號路由表係根據該網路語音交換系統中一資料庫中所記錄的各群組訊息與各語音電信服務訊息而產生；接收一語音通訊指令；根據該撥號路由表建立一中繼連線；以及根據該語音通訊指令執行一自動路由程序。
8. 如申請專利範圍第7項所述之語音封包路由方法，其中該撥號路由表內容係定時更新。
9. 如申請專利範圍第7項所述之語音封包路由方法，其中該語音通訊指令包括一來源端資訊與一目的端資訊。
10. 如申請專利範圍第7項所述之語音封包路由方法，其中該初始化該網路語音交換系統之步驟包括：該網路語音交換系統向一動態分配位址伺服器請求一文件伺服器位址；請求一系統配置文件；解析該系統配置文件；取得該資料庫與一網路管理系統之存取權限；取得該網路語音交換系統分佈資訊與各網路語音交換機資訊；取得該網路語音交換系統之首碼、各群組首碼與複數個分機號碼；完成一自動路由配置；以及儲存一預設撥號路由表。