专利名称：基于ngn的大型综合接入网关系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种接入网关系统，尤其涉及一种基于NGN的大型综合接入网关系统。
背景技术：
接入的综合化是网络建设经济性、用户业务需求多样性和网络演进融合化的必然要求。随着业务的类型越来越多，如果对不同的业务采用分离的接入手段，显然是不经济、不合理的，也难以快速满足用户对话音、数据、视频等多种业务的综合需求。总的来说，综合接入有如下好处降低建网成本，降低运行维护成本，优化与简化网络结构，快速提供业务并能向用户提供“一站式”全业务接入服务，是NGN的重要组成部分。
狭义上的NGN(Next Generation Network，下一代网络，就是以软交换为呼叫控制核心、在分组交换网上提供实时语音和多媒体业务的网络，即软交换网络。)软交换网络中的综合接入设备可以根据其应用环境和容量的不同来区分，一类是位于局端的大容量的综合接入网关(Access Gateway，简称AG)，可以向用户或用户驻地网提供POTS(Plain Old Telephone Service，基本电话业务)、ISDN(Integrated Services Digital Network，综合数字业务网)、V5、DSL(Digital Subscriber Loop，数字用户环路)、LAN(Local area Network，局域网)、DDN(Digital Data Network，数字数据网)、FR(FrameRelay帧中继)等各类业务接入接口；另一类是位于用户驻地的小容量的综合接入设备(Integrated Access Device，简称IAD)，主要是向用户提供POTS与以太网业务接入接口。无论是AG还是IAD都需要接受软交换的业务控制，所以必须具有业务控制层的功能，支持MGCP/H.248、SIP、H.323等控制协议。
现有的AG能够实现用户侧语音和传真等信号到分组网络媒体的转换，包括接入控制和业务处理两个部分。接入控制部分是整个AG的核心，完成如下功能资源控制和汇报功能、维护和管理功能、IP语音的QoS(quality of service，网络服务质量)管理功能等。业务处理部分完成如下功能语音处理及呼叫处理等。在软交换网络中，软交换设备管理该网段所有的AG。随着软交换接入终端数目的增加，并行处理的AG数目也在增加，但是每个AG中的接入控制只为本设备服务，对硬件来说是个浪费。此外还带来了诸多管理的局限对设备升级时必须同时对该软交换设备下所有的AG进行单台升级，浪费大量的人力物力资源；不易做到多台AG冗余备份；软交换设备要对多台AG进行配置管理；控制和语音并没有真正分离；出现故障无法定位等。总之，随着接入终端数目的增加，现有的AG难以支持电信级的大规模应用。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述现有技术存在的缺点和不足，提供一种成本低、容量大的适用于电信级大规模应用的基于NGN的大型综合接入网关系统。
本发明的目的是这样实现的一、基于NGN的大型综合接入网关系统本发明位于软交换网络接入层，采用如图1所示的网络拓扑结构。
具体地说，如图2，本发明包括软交换设备0、控制子系统1、呼叫子系统2、用户终端3、上行IP承载网4.1和下行IP承载网4.2；控制子系统1由主控制模块1.1和备控制模块1.2组成，其载体可以是工控机、普通PC机或其它；呼叫子系统2由一个以上地位均等的接入设备模块2.1组成；控制子系统1上行通过上行IP承载网4.1采用H.323、MGCP(Media GatewayControl Protocol，媒体网关控制协议)、H.248或SIP(Session InitiationProtocol，会晤开始协议)与软交换设备0进行连接通信；控制子系统1下行通过下行IP承载网4.2采用自定义控制管理协议与呼叫子系统2交互信令，呼叫子系统2通过双绞线接入用户终端3。
二、基于NGN的大型综合接入网关系统通信流程本通信流程是呼叫子系统2中所有的控制指令都由控制子系统1发送，控制子系统1和软交换设备0交互所有的控制指令。
控制子系统1和呼叫子系统2通过自定义控制传输协议进行通信，该协议的协议数据单元PDU(Protocol Data Unit)由两部分组成PDU头和PDU体；PDU头包括了协议标志、版本、长度、序列号、编码、加密方式，PDU体由名字值对组成，支持的管理命令类型有事件上报Notify和事件更改Indicate；Notify呼叫子系统2向控制子系统1报告呼叫子系统2中发生事件；Indicate控制子系统1修改呼叫子系统2中各业务盘的特性、事件和信号。
在本发明中可实现如下呼叫业务需求①本地用户接口模块2.1.3呼叫本地模拟中继模块2.1.2；②本地用户接口模块2.1.3呼叫本地用户接口模块2.1.3；③本地用户接口模块2.1.3呼叫本地IP；④本地或远端模拟中继模块2.1.2呼叫本地IP；⑤本地或远端模拟中继模块2.1.2呼叫本地用户接口模块2.1.3；⑥远端用户接口模块2.1.3呼叫本地用户接口模块2.1.3；⑦远端用户接口模块2.1.3呼叫本地模拟中继模块2.1.2。
在所有的呼叫业务中，本地用户接口模块2.1.3呼叫本地模拟中继模块2.1.2、本地或远端模拟中继模块2.1.2呼叫本地用户接口模块仍然是完全依靠PSTN网来实现，没有经过软交换来实现，其它业务呼叫均通过软交换网实现。
整个接入网关系统的呼叫流程说明如图3所示，有文字的箭头线表示发送方给接收方发送信令，无文字的箭头线表示接收方收到信令后给发送方返回一个收到信令。MGC(Media Gateway Controller，媒体网关控制器)表示软交换设备0。在此呼叫中我们假设1、接入网关系统已向软交换设备0成功注册；2、用户1在控制子系统的1侧，用户2在控制子系统的2侧。
其中，控制子系统1和控制子系统2可以是同一个控制子系统，呼叫子系统1和呼叫子系统2可以是同一个呼叫子系统。
本通信流程说明如下依次为A、B、C、D……X、Y；
A-用户1摘机；B-呼叫子系统1检测到主叫用户摘机，上报给控制子系统1；C-控制子系统1向MGC上报摘机事件；D-MGC给控制子系统1下发号码表和拨号音事件；E-控制子系统1给呼叫子系统1下发拨号音命令；F-呼叫子系统1给用户1放拨号音；G-用户1拨号；H-呼叫子系统1向控制子系统1上报被叫号码；I-控制子系统1检查收到的号码符合拨号计划，向MGC上报被叫号码；J-MGC向控制子系统2发被叫号码让被叫振铃；K-MGC向控制子系统1发回铃音事件；L-控制子系统2向呼叫子系统2发振铃事件，让用户2振铃；M-控制子系统1向呼叫子系统1发消息，让用户1听回铃音；N-呼叫子系统2给用户2放振铃音；O-呼叫子系统1给用户1放回铃音；P-用户2摘机；Q-呼叫子系统2向控制子系统上报用户2摘机；R-控制子系统2向MGC上报用户2摘机；S-MGC向控制子系统2发消息让用户2停放振铃音；T-MGC向控制子系统1发停放所有音事件；U-控制子系统2让呼叫子系统2停放振铃；V-控制子系统1让呼叫子系统1停放所有音；W-呼叫子系统2停止用户2端振铃音；X-呼叫子系统1停止用户1端停所有音；Y-用户1和用户2通话。
本发明和现有组建的大型接入系统相比较，具有以下优点和积极效果①在已有的中型接入设备AG中，每台AG上都有一个系统控制模块，在组建大型接入系统的各个AG的系统控制模块只能为本设备使用，不能共享，造成很大的资源浪费，同时带来管理方面的很多问题。采用本发明后，呼叫子系统2所有接入设备模块2.1都使用同一个控制子系统1，仅仅使用2个控制模块就能实现现有系统控制模块的功能，在组建大型接入系统网络时可节省大量硬件资源，降低系统成本。
②在已有组建的大型接入系统中，一台软交换设备0控制多台AG，对多台AG进行配置管理，版本升级和冗余备份时需对所有的AG进行操作，出现故障不易定位；而本发明中的软交换设备0只需管理一个控制子系统1，对其中的主控制模块1.1和备控制模块1.2进行升级备份，出现故障时只需定位控制子系统1的流程即可。
③在已有组建的大型接入系统中，信令流和语音流均由AG发出，没有做到真正的控制和语音分离；而本发明中的软交换设备0和控制子系统1之间的信令通过控制通道进行交互，接入设备终端的语音流通过数据通道传输，真正实现了控制和语音的分离。
总之，采用本发明后，系统进行升级和冗余备份时只需操作控制子系统1，实现简单；所有控制指令都由控制子系统1转发，接入设备所有消息都向控制子系统1上报，易定位设备故障；由于成本低、配置灵活、管理方便，可作为下一代网络软交换的多业务接入层设备系统使用。
图1-本发明的网络拓扑结构图；图2-本发明的整体结构方框图；图3-本发明的工作流程图；图4-主控制模块结构方框图；图5-接入设备模块结构方框图。
其中0-软交换设备。
1-控制子系统，1.1-主控制模块，1.1.1-核心控制模块，1.1.2-板卡适配模块，1.1.3-协议模块，
1.1.4-网管模块，1.1.5-网络接入模块；1.2-备控制模块。
2-呼叫子系统，2.1-接入设备模块，2.1.1-语音管理模块，2.1.2-模拟中继模块，2.1.3-用户接口模块。
3-用户终端，3.1-电话机， 3.2-传真机。
4.1-上行IP承载网，4.1-下行IP承载网。
5-本地交换机。6-PSTN网。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例详细说明一、控制子系统1(一)控制子系统1主要功能1、响应软交换设备0下发的命令，并根据软交换设备0命令向呼叫子系统2发相应的控制指令；2、响应呼叫子系统2的接入请求事件，并及时上报软交换设备0。
(二)主控制模块1.1如图4，主控制模块1.1包括核心控制模块1.1.1，板卡适配模块1.1.2，协议适配模块1.1.3，网管模块1.1.4，网络接入模块1.1.5，分为上层、中层和底层1、上层是核心控制模块1.1.1，管理呼叫子系统2中所有的业务模块，呼叫子系统2中所有的控制命令都由核心控制模块1.1.1发送。
2、中层包括板卡适配模块1.1.2，协议适配模块1.1.3和网管模块1.1.4；1)板卡适配模块1.1.2处理呼叫子系统2中业务模块的中断请求，向核心控制模块1.1.1上报呼叫子系统2中各个物理终端状态，同时转发核心控制模块1.1.1对呼叫子系统2的控制命令；2)协议模块1.1.3完成与软交换设备0的通信，向核心控制模块1.1.1上报软交换设备0对各终端的控制请求，和核心控制模块1.1.1交互各终端的信息(如物理终端的状态、媒体终端的信息)；3)网管模块1.1.4只和核心控制模块1.1.1进行配置参数交互，参数包括各层的统计信息和状态；3、底层是网络接入模块1.1.5，提供控制子系统1和呼叫子系统2、软交换设备之0间通信接口；核心控制模块1.1.1通过网络接入模块1.1.5采集到业务盘事件后将事件有选择地通知协议模块1.1.3。
(三)主控制模块1.1主要功能通过以太网接口接收呼叫子系统2每个接入设备模块2.1中的用户接口模块2.1.3或模拟中继模块2.1.2的呼叫请求，并将请求消息形成软交换指令上报给软交换设备0。
1、接收软交换设备0发送的协议信令，先转换成自定义控制传输协议指令然后转发给呼叫子系统2中对应接入设备模块2.1的业务模块和语音管理模块2.1.1；2、负责整个接入设备模块2.1的故障、性能、配置管理，包括业务流量的收敛、信流管理和提供本地网管接口。
(四)备控制模块1.2主要功能控制子系统1中主控制模块1.1和备控制模块1.2结构完全相同，备控制模块1.2作为主控制模块1.1的冗余备份使用，只有在主控制模块1.1出现故障时才启动备控制模块1.2。
二、呼叫子系统2(一)呼叫子系统2主要功能1、接收用户终端3呼叫请求，并将请求告知控制子系统1；2、响应控制子系统1下发命令；3、对音频或视频信号解压缩；4、在语音管理模块2.1.1上进行IP信息包和语音信号的转换。
(二)接入设备模块2.1
如图5，接入设备模块2.1包括语音管理模块2.1.1，模拟中继模块2.1.2和用户接口模块2.1.3；其中模拟中继模块2.1.2和用户接口模块2.1.3数目为1个或多个，语音管理模块2.1.1数目为1个；所有的语音管理模块2.1.1、模拟中继模块2.1.2和用户接口模块2.1.3全部经由下行IP承载网4.2连接到控制子系统1，用户接口模块2.1.3通过双绞线连接用户终端3(电话机3.1或传真机3.2)，模拟中继模块2.1.2通过本地交换机5连接到PSTN电话网6。
1、语音管理模块2.1.1主要功能解释主控制模块1.1下发的信令，按照信令要求建立语音管理模块2.1.1与用户接口模块2.1.3或模拟中继模块2.1.2时隙交叉通路。
1)对音频信号压缩和解压缩；2)将TDM(Time Division Multiplexing，时分多路)语音信号转换成RTP(Real-time Transport Protocol，实时传输协议)包在以太网上传送，或是将RTP包转换成TDM语音信号通过时隙交叉通路传送给用户接口模块2.1.3或模拟中继模块2.1.2。
2、模拟中继模块2.1.2主要功能提供PSTN网5连接接口。
1)用于铃流检测、模拟摘机和信号音的产生；2)通过以太网接口将摘机请求发给控制子系统1，根据控制子系统1返回信令产生相应的信号音。
3、用户接口模块2.1.3主要功能1)提供接口来接收用户终端3的呼叫请求，经模数转换后将请求信令的PCM(Pulse Code Modulation，脉码调制)信号通过语音管理模块2.1.1上的网络代理发送给主控制模块1.1；2)根据主控制模块1.1返回的信令与语音管理模块2.1.1建立时隙交叉通路；3)实施用户终端3的建立和拆除；各接入设备之间只有控制子系统1发连接命令时相应的模拟中继模块2.1.2、用户接口模块2.1.3、语音管理模块2.1.1才建立时隙交叉通路传送语音信息流。
权利要求
1.一种基于NGN的大型综合接入网关系统，包括软交换设备(0)、用户终端(3)、上行IP承载网(4.1)和下行IP承载网(4.2)；其特征在于还包括控制子系统(1)、呼叫子系统(2)；控制子系统(1)由主控制模块(1.1)和备控制模块(1.2)组成；呼叫子系统(2)由一个以上地位均等的接入设备模块(2.1)组成；控制子系统(1)上行通过上行IP承载网(4.1)采用H.323、MGCP、H.248或SIP与软交换设备(0)进行连接通信；控制子系统(1)下行通过下行IP承载网(4.2)采用自定义控制管理协议与呼叫子系统(2)交互信令，呼叫子系统2通过双绞线接入用户终端(3)。
2.按权利要求1所述的基于NGN的大型综合接入网关系统，其特征在于控制子系统(1)中主控制模块(1.1)和备控制模块(1.2)结构完全相同，备控制模块(1.2)作为主控制模块(1.1)的冗余备份使用，只有在主控制模块(1.1)出现故障时才启动备控制模块(1.2)。
3.按权利要求1所述的基于NGN的大型综合接入网关系统，其特征在于主控制模块(1.1)包括三层功能模块上层是核心控制模块(1.1.1)，管理呼叫子系统(2)中所有的业务模块，呼叫子系统(2)中所有的控制命令都由核心控制模块(1.1.1)发送的；中层包括板卡适配模块(1.1.2)、协议模块(1.1.3)和网管模块(1.1.4)；板卡适配模块(1.1.2)处理呼叫子系统(2)中业务模块的中断请求，向核心控制模块(1.1.1)上报呼叫子系统(2)中各个物理终端状态，同时转发核心控制模块(1.1.1)对呼叫子系统(2)的控制命令；协议模块(1.1.3)完成与软交换设备的通信，向核心控制模块(1.1.1)上报软交换设备对各终端的控制请求，和核心控制模块(1.1.1)交互各终端的信息；网管模块(1.1.4)只和核心控制模块进行配置参数交互，参数包括各层的统计信息和状态；底层是网络接入模块(1.1.5)提供控制子系统(1)和呼叫子系统(2)、软交换设备(0)之间通信接口；核心控制模块(1.1.1)通过网络接入模块(1.1.5)采集到业务盘事件后将事件有选择的通知协议模块(1.1.3)。
4.按权利要求1所述的基于NGN的大型综合接入网关系统，其特征在于每个接入设备(2.1)由1个语音管理模块(2.1.1)、1个或多个模拟中继模块(2.1.2)、1个或多个用户接口模块(2.1.3)组成；语音管理模块(2.1.1)经由IP承载网4采用自定义控制传输协议和控制子系统相连(1)，用户接口模块(2.1.3)通过双绞线连接用户终端(3)，模拟中继模块(2.1.2)通过本地交换机(5)连接到PSTN网(6)。
5.一种基于NGN的大型综合接入网关系统的通信流程，其特征在于呼叫子系统(2)中所有的控制指令都由控制子系统(1)发送，控制子系统(1)和软交换设备(0)交互所有的控制指令；依次为A、B、C、D……X、Y。
全文摘要
本发明公开了一种基于NGN的大型综合接入网关系统，涉及一种大型综合接入网关系统。本发明包括软交换设备(0)、控制子系统(1)、呼叫子系统(2)、用户终端(3)、上行IP承载网(4.1)和下行IP承载网(4.2)；控制子系统(1)上行通过IP上行IP承载网(4.1)采用H.323、MGCP、H.248或SIP与软交换设备(0)进行连接通信；控制子系统(1)下行通过下行IP承载网(4.2)采用自定义控制管理协议与呼叫子系统(2)交互信令；呼叫子系统(2)通过双绞线接入用户终端(3)。采用本发明后，系统进行升级和冗余备份时只需操作控制子系统，实现简单；易定位设备故障；由于成本低、配置灵活、管理方便，可作为下一代网络软交换的多业务接入层设备系统使用。
文档编号H04L12/28GK1953429SQ20061012478
公开日2007年4月25日 申请日期2006年10月16日 优先权日2006年10月16日
发明者汪昭银, 阳丹 申请人:武汉市中光通信公司