专利名称：下一代网络中提供pstn/isdn业务的媒体网关的制作方法
1.通过本发明应解决哪个技术问题？在当今的基于线路交换原理的语音网(PSTN/ISDN)中，本地交换中心和转接交换中心既承担连接控制，又承担有用信道控制(例如对讲连接、三方连接、声音的馈入)。
下一代网络(Next Generation Network，简称NGN)是基于分组的(例如ATM或IP作为传输层)，并且不仅是为语音传输设计的，而且是为数据传输设计的。它们按照连接控制和有用信道控制分离的原理来工作。不同于在当今的TDM网中，在这些网络中将分离的网络元件用于连接控制(呼叫和信令控制)和用于有用信道控制 (载体(Bearer)或媒体控制)。媒体网关控制器(MGC)承担连接控制，这些媒体网关控制器(MGC)借助媒体网关控制协议(MGCP)(目前有MGCP或H.248可供使用)与控制有用信道的媒体网关(MG)进行通信。信令在媒体网关控制器中终止(terminieren)。
NGN中的媒体网关控制器通过信令协议(例如BICC协议)类似于PSTN/ISDN的交换中心(例如7号信令)来彼此进行通信。
网络元件(MGC和MG)在物理上和在正常情况下也是在地点上分离的。地点上分离可能意味着，MG和控制它的MGC彼此相距好几百公里，或者甚至于通过卫星线路来彼此进行通信。在通常情况下，一个媒体网关控制器承担多个媒体网关的连接控制。按照当今NGN体系结构理解(主从概念)的媒体网关在没有媒体网关控制器的情况下没有能力独立接通连接，或作出涉及连接控制的其他决策。
图1展示了当今PSTN/ISDN网的原理。
图2展示了在按照当今NGN理解的下一代网络中语音通信的原理的实例。
通过连接控制和有用信道控制在物理上和地点上的分离及其通过媒体网关控制器和媒体网关进行的处理，产生下述问题-由于信令消息的剧烈增多的涌现量以及由于由距离决定的较大的信令延迟时间所引起的性能损失，-在分组网或控制的媒体网关控制器的故障情况下，用户线路或连接线路的有限的可使用性，-时间准确的连接计费的问题。
1.1由于信令消息的剧烈增多的涌现量以及由于由距离决定的较大的信令延迟时间所引起的性能损失与传统的电话体系结构相比较，在用户端口的连接控制和有用信道控制分离的情况下，可以在媒体网关控制器和媒体网关之间交换用于同步地控制有用信道的、明显更大数量的时间关键的信令消息。因此例如在ISDN用户的情况下，首先必须通过安全协议向控制器发送由终端设备所接收的信令消息。然后媒体网关控制器执行信令消息的分析处理，并且借助控制协议委托媒体网关接通例如呼叫音。随着拨号信息的接收，首先将该拨号信息重新向控制器传输，直至该控制器委托关断声音为止。在模拟的用户的情况下，在接收和转交各个拨号数字时产生更大的消息流。
用于呼叫建立的、在MG和MGC之间所交换的大量消息(与这些消息通过外部接口经过潜在大的距离的传输相结合)可能导致在连接建立时可显著觉察到的延迟。该延迟一方面在实施像接通代码接收机那样的时间关键的任务时起着限制功能的作用，而另一方面可能导致，在NGN中不再能够遵守外部用户信令接口的现有的时间要求。
1.2有限的网络可使用性-在网络的故障情况下或在媒体网关控制器失效时没有建立连接的可能性由于完全缺少本地的连接控制以及因此由于对媒体网关控制器的完全的依赖性，所以在媒体网关控制器失效时或在MG和MGC之间的信令由网络干扰所决定而中断时，媒体网关没有能力接通用户连接在其上的有用信道。这就是说，媒体网关控制器的失效总是意味着，所有由其控制的具有所有用户端口和连接线路端口的媒体网关的失效。在此情况下紧急呼叫也不再可能。因为一个媒体网关控制器通常控制多个媒体网关，所以很多的端口可能遭受这种失效。
1.3时间准确的计费由于连接控制和有用信道控制的分离，可能导致时间准确的计费采集问题，因为在媒体网关中接通有用信道，但是在媒体网关控制器中执行时间戳采集。
2.迄今曾如何解决该问题？
所述的技术问题迄今是未知的，并且作为将下一代网络的标准化的功能片断(Funktionssplitt)用于提供传统电话业务(模拟PSTN/ISDN)的后果而产生。
在定义传统接入网时，对于TDM网而言，出现了在采用纯粹的主从原理时有限地可比较的问题。在此，接入网通过V5接口连接到TDM开关上，其中，TDM开关作为主设备工作，而接入网作为从设备工作。
在以下各点中，在将接入网连接到TDM开关上时的问题与在采用NGN体系结构时的问题不同，a)空间上的分离通常是有限的，b)通过可安全地使用的消息信道来交换控制消息和信令消息，该消息信道的带宽是固定定义的，c)与媒体网关相比较，接入网关仅具有有限的有用信道控制，因为有用信道由TDM开关来管理。同样通过TDM开关来引导有用信道，并且在那里才执行施加声音或计费。
在那里已通过引入有条件的指令来解决时间关键的任务的处理问题。在那里有限的可使用性问题未曾解决。
3.您的发明以何种方式来解决所说明的技术问题？本发明规定了NGN的一种新的功能划分，该功能划分在图3中示出。选择一种代理-客户(Proxy-Client)措施来代替在NGN概念中所追求的严格的主从划分，即将连接控制的一部分集成到媒体网关中，而连接控制的其余部分、尤其是涉及中央控制任务和检查任务的那个部分仍旧保留在媒体网关控制器中。以下将根据本发明构成的媒体网关控制器称为网络中央控制设备，而以下将根据本发明构成的媒体网关称为智能接入网关。
在“主从”关系中，对连接的整个控制位于媒体网关控制器(＝主设备)处，而接入网关(＝从设备)仅向媒体网关控制器报告激发(Anreize)和事件，并且由该媒体网关控制器来执行涉及连接控制的指令，根据本发明与该“主从”关系相反地选择一种客户-代理措施。“智能接入网关”(＝客户)按照该措施终止所述的激发或事件(信令)，并且自己执行连接控制功能的一部分，尤其执行这种连接控制功能，这些连接控制功能不一定必须由网络中央控制设备(＝代理)来提供，而是可以直接由客户来提供，或者可以在参与连接的客户之间商定。
它委托网络中央控制设备中的一个来执行其余的部分，该网络中央控制设备要么自己来执行任务，要么代替网关来控制连接控制功能的进一步的执行。
智能接入网关(客户)自己执行的连接控制功能对于主叫用户(A)的客户或被叫用户(B)的客户来说是诸如以下的功能-施加拨号声音(A)*-接受拨号信息(A)*-通过FSK在模拟的用户处显示主叫用户的呼叫号码(B)*-在“用户占线”时呼叫重复(A和B)-在伙伴之间商定，哪一方承担通话费用(A和B)-计费数据采集(A和/或B)*-向用户终端设备方向传输在计费方的计费信息(A和B)-交换连接转接所需的端点数据(IP地址端口号、编译码器信息等等)(A和B)*-管理三方会议(A或B)-在代理失效时，通向所选出的固定管理的目标(例如紧急呼叫号码)的通话的自主路由选择(A或B)首先通过承担这种可供本地处理使用的连接控制功能来获得本发明的大的优点，这些连接控制功能是时间关键的(在上述的功能中用星(*)来标记了时间关键的功能)。
通过如上所述地由接入网关来承担连接控制功能，在连接控制的领域中，网络中央控制设备(媒体网关控制器，代理)的任务减少为需要中央数据基的功能、诸如呼叫路由选择、整理计费信息，以及减少为某些特性的协调，这些特性可以分布到多个客户上(例如集中式用户交换机(Centrex))。
所以网络中央控制设备在下文中也称为特征和路由控制代理(请参阅图3)。
除了所述的连接控制功能之外，智能接入网关还承担信令(用户线路信令和连接线路信令)的终止，并且像已经迄今那样执行有用信道控制。
在所述的分工中，有利地在智能接入网关中存储和管理用户数据。
通过本发明同样地解决了所有三个已经列举的问题范围。
3.1性能损失的问题通过连接控制的本地分量，直接在智能接入网关中通过连接控制和有用信道控制之间的内部接口发送调节所有的有用信道的信令。可以无延迟地实现信令消息的分析，并且立即申请提供必要的资源。因此不产生时间关键的延迟。用于特征控制的消息在其数量方面是较少地和不可比拟地时间关键的。同样的内容适用于呼叫路由选择。
3.2有限的网络可使用性的问题通过本地的连接控制和在智能接入网关中存在的用户端口的知识，网关能够对所有存在的用户端口执行至少一种有限制的连接控制，如果在网络中有一个替代的路由代理可供使用，该路由代理不必具有关于存在的用户的任何知识，则不必与特征和路由代理进行通信。
通过用于紧急作业的固定路由的本地设置，在不存在路由代理的情况下也可以向所连接的紧急呼叫中心呼叫。
3.3时间准确的计费问题直接且时间准确地在智能接入网关中实现必要的计费数据的采集，因为时间戳和有用信道的转换都在智能接入网关中执行，而不可能出现通过外部传输网的延迟。
为了进一步处理所征收的计费数据，于是要么直接地，要么通过特征和路由代理将这些涉及连接的数据发送到上级的计费后续处理系统上。
4.本发明与传统的功能措施的比较通过采用组合有用信道控制和连接控制的传统功能措施的元件来形成本发明的NGN结构。在保留用于控制接入网关的中央呼叫服务器的措施的情况下，传统功能控制的元件允许精确地控制连接控制和有用信道控制的所有时间关键的过程。使用该体系结构极有利于采用大的中央呼叫服务器的可能性，因为传输网中的传播时间延迟因此而不再是设计准则(Dimensionierungskriterium)，该中央呼叫服务器在地点上也可以是经过较大的距离而与分布在网络中的接入网关分开。
5.本发明的实施例智能接入网关(IAGW)的特征是接入网关上广泛的呼叫控制功能的存在。在伙伴已知之后，基本上在用于连接控制的两个IAGW之间有两种通信可能性-基本上通过代理来管理在一个IAGW(客户A)和另一个IAGW(客户B)之间的所有消息，并且由该代理在不解释内容的情况下转送到目标上。
-在代理已将客户B的目标地址通知了客户A之后，这些客户彼此直接进行通信。只有当在其它的进程中需要连接的特别的中央特征时，才将代理暂时地一起纳入通信关系中。
图4中示出了这些基本的通信关系。
5.1智能接入网关随着hiA 7600的开发在产品线(Produktlinie)SURPASS中首次实现了智能接入网关的措施。在此连接代理(CoX)的功能从媒体网关控制器移动到媒体网关本身上，该功能控制在媒体网关上的连接建立和拆除过程。
智能接入网关hiA 7600由特征和路由控制代理hiQ 9200来控制。通过专有(proprietaer)的接入网关控制协议来实现MGC和MG之间的信号交换，因为标准化的协议MGCP和H.248未曾针对所追求的功能片断被标准化，而纯粹地用于有用信道控制。但是在未来的版本中同样可采用SIP协议作为客户-代理协议。
图5展示了具有常规NGN措施的体系结构与hiA 7600所实现的措施的比较。
在图5中可以明显看出，呼叫控制功能在新的NGN措施中如何移动到媒体网关上，以及外部的H.248/MGCP接口如何变成系统内部的接口，并且具有所有与此相连接的、在以上章节中已阐述的优点。hiA 7600含有作为核心件的呼叫控制处理器，该呼叫控制处理器控制和执行IP-TDM中介(Mediation)。呼叫控制处理器同时含有用于基本连接控制和有用信道控制的控制软件。借助接入控制协议来实现与特征和路由控制代理hiQ 9200的消息交换，该特征和路由控制代理hiQ 9200执行路由选择和特征处理。除此之外，控制代理控制所有的行动，这些行动必须在其它的特征控制代理处实施以便进行特征处理，或者如果将端口分配给了不同的控制代理，控制代理则控制用于处理呼叫的在两个控制代理之间的通信(将每个具有其端口的hiA 7600分配给控制器以用于路由选择，通过该控制器可以联系上它，并且该控制器具有关于占用状态的信息)。
图6首先展示了这种基本呼叫的网络图，其中给控制代理分配了两个端口。
图7展示了属于图6的所述基本呼叫的信令消息流。
像以前已经提及的那样，对于智能接入网关之间的通信可以考虑以下两种变型方案-代理变型方案a)原则上通过代理来管理在两个智能接入网关(客户)之间的所有消息，-代理变型方案b)由智能接入网关(客户)向代理发送仅涉及特征和路由选择的询问。其余用于连接控制的通信直接在参与的客户之间进行。
在本实例(hiA 7600)中采用了代理变型方案a)。因而所有的信令消息(甚至可以直接在接入网关之间交换的那些信令消息)流经代理，但是不在代理上进行处理(请参阅图7)。
此外可以从图7中的消息流中看出以下的内容用户信令(MFC，DSS1等等)在智能接入网关上终止。通过代理-客户协议、在hiA 7600的情况下通过ACP向代理发送对于执行数字处理和路由选择、同样对于特征处理而言必要的信息。
在发送SS7信令的连接线路的情况下，在这些连接线路中在智能接入网关上将信令信道与连接线路一起终止，MTP和SCCP不由智能接入网关来处理。在智能接入网关上仅处理更高的SS7用户部分(例如ISUP)。在hiQ 9200的情况下，SS7协议的低层的处理是集成在控制代理hiQ 9200中的信令网关的任务。
图8展示了这种基本呼叫的网络图，其中控制代理仅控制输入侧的接入。
图9展示了属于图8的信令流。
输出侧的端口可以由另一个控制代理、但是也可以由媒体网关控制器来控制。借助BICC，如这里所示出的那样，或借助SIP-T来实现控制器之间的通信。
由于控制代理含有交互工作的功能，并且借助BICC和SIP-T来支持两个标准化的网络-网络的接口协议，所以对于一个网络之内的接入控制而言不同NGN体系结构的共同协作是可能的。
5.2SIP接入客户智能接入网关的措施相当于由SIP所追求的功能划分，并且因此能够实现将接入网关纳入到SIP世界中。由标准化的SIP协议来替换接入控制协议(请参阅图10)。借助SIP信令来建立通向SIP代理的会话。SIP代理提供用于定位B用户所需的信息。所支持的用户的特征范围取决于SIP域之内所支持的特征。
图11展示了在采用SIP的情况下在客户和代理之间的信号流。
通过智能接入网关可以将所有常规的用户端口(PSTN，ISDN)连接到SIP域上。因此产生了用于PSTN/ISDN连接的成本低的且高度可使用的解决方案。
权利要求
1.基于分组的通信网的媒体网关，具有-一个有用信道控制装置，其控制通信连接的有用信道，其特征在于，-一个终止装置，其终止通信连接的信令消息，-一个连接控制装置，所述连接控制装置自己执行通信连接的所述连接控制的一部分，并且委托网络中央控制设备来执行另一部分。
2.按权利要求1的媒体网关，其特征在于，所述连接控制装置执行所述连接控制的不一定必须在网络中央实施的所有功能。
3.按权利要求1的媒体网关，其特征在于，所述连接控制装置执行所述连接控制的不一定必须在网络中央实施的并且时间关键的所有功能。
4.按权利要求1至4之一的媒体网关，其特征在于，它含有一个存储和管理用户数据的管理装置。
5.按权利要求1至4之一的媒体网关，其特征在于，它在通信连接时执行计费数据采集。
6.按权利要求1至5之一的媒体网关，其特征在于，它采用接入控制协议以用于与所述网络中央控制设备的通信。
7.按权利要求1至5之一的媒体网关，其特征在于，它采用SIP协议以用于与所述网络中央控制设备的通信。
8.按权利要求1至7之一的媒体网关，其特征在于，它通过所述网络中央控制设备向另一个网关发送被确定是针对所述另一个网关的用于连接控制的消息。
9.基于分组的网络中的控制设备，具有一个连接控制装置，该连接控制装置为通信连接执行网络中央的连接控制功能，其特征在于，它接受媒体网关的用于执行所述连接控制功能的任务，并且要么自己执行，要么代替所述媒体网关来控制所述连接控制功能的进一步的执行。
10.用于在基于分组的网络中处理通信连接的方法，根据该方法-由媒体网关接收和分析来自用户线路和/或连接线路的信令消息，-随即由所述媒体网关自己来执行所述连接控制的一部分，并且委托网络中央控制设备来执行另一部分。
11.用于在基于分组的网络中处理通信连接的方法，根据该方法-由媒体网关接收和分析来自用户线路和/或发送非SS7信令的连接线路的信令消息，-在来自发送SS7信令的连接线路的信令消息中，在由包含中央信令网关功能的网络中央控制设备处理了位于用户部分之下的协议层之后，由媒体网关接收和分析用户部分，-随即由所述媒体网关自己来执行所述连接控制的一部分，并且委托网络中央控制设备来执行另一部分。
全文摘要
下一代的基于分组的网络按照连接控制和有用信道控制分离的原理来工作。不同于在当今的TDM网中，在这些网络中将分离的网络元件用于连接控制和用于有用信道控制，其中用于有用信道控制的网络元件称为媒体网关，而用于连接控制的网络元件称为媒体网关控制器。通过连接控制和有用信道控制的物理上和地点上的分离，由于信令消息的剧烈增多的涌现量和由于距离决定的较大的信令延迟时间而产生问题，尤其是性能损失的问题。根据本发明如下来解决这些问题，即将连接控制的一部分集成到媒体网关中，而将连接控制的其余部分、尤其是涉及中央控制和检查任务的那个部分仍旧保留在媒体网关控制器中。
文档编号H04M7/00GK1672433SQ03818214
公开日2005年9月21日 申请日期2003年7月10日 优先权日2002年7月29日
发明者K·哈克尔, W·赫尔德, H·鲁克斯图尔 申请人:西门子公司