CN1457187A - Ip电话透过网络地址转换设备的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IP电话透过网络地址转换(NAT)设备的实现方法，该方法是：在用户服务器中建立共享IP地址的内部网络的网络地址转换映射表；共享IP地址的内部网络用户通过地址转换设备在用户服务器中注册，并建立信令通道和语音通道连接；当呼叫处理服务器收到相应的呼叫信令时，从用户服务器中获取内部网络用户的共享IP地址，并用该IP地址替换呼叫信令中的内部网络用户的地址。本发明通过使NAT内的设备和NAT外的设备通过“通道预占”技术，解决了IP电话单通或者双不通的问题。

Description

IP电话透过网络地址转换设备的实现方法

技术领域

本发明属于一种IP电话的实现方法，特别是IP电话透过网络地址转换(NAT)设备的实现方法。

背景技术

IP电话是利用IP网络完成语音通话的***，如图1所示，其中：GW为网关(Gateway)，它完成电信网络到IP网络的语音和信令的转换。随着IP电话的发展，目前主要使用的IP电话的协议有H.323、MGCP和SIP，这三种协议都可以完成IP网络上的语音信令处理。H.323协议应用较为广泛，SIP协议发展较快。IP网络的语音传送采用RTP/RTCP协议，这个协议是基于UDP的协议。

在目前的网络建设中，普遍存在着网络地址转换(Network AddressTranslation；NAT)设备，NAT主要有两个目的：一个目的是解决IP地址不够的问题；一个目的是屏蔽内部的网络结构。NAT一般用于企业内部和Internet之间。

NAT的实现原理：当报文穿过NAT由私网进入公网时，将报文的私网地址转换为NAT拥有的公网地址，但由于NAT拥有的公网地址也非常有限，所以目前的NAT设备大都采用替换IP地址和端口的方式，如图2所示，内部网络从10.0.0.2发送的报文被转换成公网地址192.69.1.1的报文，端口号为5001，内部网络从10.0.0.3发送的报文被转换成公网地址192.69.1.1的报文，端口号为5002，这样就可以同时完成很多内部网络到外部网络的映射。当NAT设备收到发往192.69.1.1的报文并且端口号为5002时，则把此报文发送到内部网络的10.0.0.3。这样就达到了内部网络和外部网络自由通讯的目的。

但在使用IP电话***时，内部网络用户会遇到下列问题：当内部网络用户在向公网的用户发起呼叫的时候，会出现单通；公网的用户向位于内部网络中的用户发起呼叫时，通话无法建立。这里的原因是由于IP电话中的信令和语音处理是分离的，通话之前首先建立信令通道，当内部网络用户向公网用户建立信令通道请求，会正常建立，但信令中携带的语音端口为内部网络的IP地址，当公网用户直接把语音发送给内部网络的IP地址，报文无法正确发送到达，这样就产生了内部网络用户听不到公网用户的声音，但公网用户能够听到内部网络用户的声音。当公网用户向内部网络用户发起建立信令通道请求，由于目的地址为内部网络的IP地址，建立通道请求就无法完成，呼叫无法建立。

目前针对此问题有两种解决方法：

1：ALG(Application Layer Gateway)：通过在NAT设备上增加额外的IP电话信令处理模块的方法叫做ALG，其原理为NAT设备检测收到的报文，当发现为IP电话的信令报文时，直接修改报文中的内容，把内部网络的地址替换成公网的相应地址。

2：NCB(NAT Control Bridge)：通过增加一个额外的设备来控制NAT设备的方式叫做NCB，其原理为增加一个设备，上需要发起IP电话呼叫时，先通知整个设备，然后整个设备再通知NAT建立相应的内部语音和公网语音的映射关系，映射关系建立后就可以完成正常通话了。

上述的两种方法都需要在NAT增加额外的设备或功能，而目前绝大多数的设备又不具备上述的两项功能，这样在实际使用时需要改动网络结构，因此，其工作量大、成本高，而且在很多情况下无法实现。

发明内容

本发明的目的在于给用户提供一个方便的手段，使得仅仅通过对终端设备进行相应的修改，就能够使得内部网络用户和公网用户能够自由的使用I P电话，而不需要增加任何网络设备。

本发明的实现方法包括下述步骤：

在用户服务器中建立共享IP地址的内部网络用户的网络地址转换映射表；共享IP地址的内部网络通过地址转换设备在用户服务器中注册，并建立信令通道和语音通连接；当呼叫处理服务器收到相应的呼叫信令时，从用户服务器中获取内部网络用户共享的IP地址和端口号，并用该IP地址替换呼叫信令中的原内部网络用户地址。

根据根据上述方案：可通过管理程序提供的界面对用户服务器中的网络地址转换映射表进行动态地修改；网络地址转换映射表为共享的IP地址及端口号与网络内用户的IP地址及端口号之间的一一对应关系表；当内部网络在启动或需要呼叫时时通过地址转换设备在用户服务器中注册；所述的信令通道为两个传输控制协议(TCP)通道和两个用户数据报协议(UDP)通道。

本发明通过在IP电话的用户服务器、呼叫处理服务器和PC软件进行少量的修改，使得在不对NAT设备进行任何改动的情况下，内部网络用户和公网用户能够正常使用IP电话的所有业务。因此，本发明具有易实现和改动，而且投资成本极低。

附图说明图1为IP电话基本组网图；图2为网络用户通过NAT设备连接到Internet的示意图；图3为NAT工作原理图；图4为NAT组网方式实现本发明技术方案的示意图；图5为在H.323环境中IP电话透过NAT的技术方案示意图；

具体实施方式

在IP电话中有PC to Phone、Phone to PC、PC to PC、Phone to Phone，其中PC to Phone和Phone to PC较为典型，本实施例以内部网络的PC用户和公网的Phone用户进行IP电话会话为例进行说明。

IP电话中的PC to Phone和Phone to PC的应用环境根据采用的协议不同所采用的设备也不同，H.323、SIP、MGCP每个协议都对应相应的设备。但他们的具备结构是完全类似的，这些设备可简化成两个设备：用户服务器和呼叫处理服务器，用户服务器完成用户的注册和相关的管理，呼叫处理服务器完成用户的语音信令处理。

如图3所示：内部网络的PC启动后先与用户服务器之间建立一个TCP通道，进行认证，认证通过后向用户服务器发起一个TCP连接和两个UDP连接，TCP连接用于传送信令，图中用SIG表示；UDP连接用于产生语音，图中用RTP和RTCP表示。当呼叫处理服务器收到相应的呼叫信令后，就从用户服务器获取SIG、RTP、RTCP共享的IP地址，以代替原来填写的地址，这样就会使得所有会话信令中使用的地址都是公网的地址，不管是发起呼叫还是接收呼叫，都可以自由的进行通话。

由于NAT具备地址映射功能，当它收到SIG、RTP、RTCP报文后，它会转发到正确的内部网络的PC上。这样就不需要NAT设备进行任何改动，只需要在IP电话的用户服务器、呼叫处理服务器和PC软件上进行上述修改即可。

图4以IP电话的H.323协议为例，来介绍本发明在H.323协议环境下的具体实现方式。

在H.323协议中，用户服务器和呼叫处理服务器为一个设备：网守(GK)，当PC启动后，向网守进行注册，注册成功后，建立一个TCP通道和两个UDP通道，TCP通道用于产生H.225信令，UDP通道用于传送RTP和RTCP报文，当电话用户发起呼叫时，网关向网守发起信令呼叫，网守根据预先建立的H.225信令通道向PC发出呼叫建立请求信令，目的地址为NAT上登记的公网地址，NAT设备完成公网到内部网络的PC的地址转换和报文转发；当PC接受呼叫后，网守通知网关PC的RTP和RTCP在NAT上登记的公网地址，然后网关就把RTP和RTCP报文发送到NAT设备上，NAT设备完成公网到内部网络的PC的地址转换和报文转发。这样PC和电话用户就能够自由的通话。

PC to PC以及Phone to Phone的解决方案与PC to Phone和Phone to PC原理相同。

本发明通过在呼叫发起前先在终端和用户服务器之间预占用信令和语音通道，当呼叫处理服务器收到IP电话信令，把原有通道信息改写为预占用通道，使内部网络用户和公网用户能够正常使用IP电话的所有业务。

Claims (7)

1、一种IP电话透过网络地址转换设备的实现方法，其特征在于包括下述步骤：

在用户服务器中建立共享IP地址的内部网络用户的网络地址转换映射表；

共享IP地址的内部网络用户通过地址转换设备在用户服务器中注册，并建立信令通道和语音通道连接；

当呼叫处理服务器收到相应的呼叫信令时，从用户服务器中获取内部网络用户共享的IP地址，并用该IP地址替换呼叫信令中的内部网络用户地址。

2、根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于：可通过管理程序提供的界面对用户服务器中的网络地址转换映射表进行动态地修改。

3、根据权利要求1或2所述的实现方法，其特征在于：网络地址转换映射表为共享的IP地址及端口号与网络内用户的IP地址及端口号之间的一一对应关系表。

4、根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于：当内部网络用户在启动或需要呼叫时通过地址转换设备在用户服务器中注册。

5、根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于：呼叫处理服务器通过与用户服务器的信息交互完成网络地址转换设备内部用户和外部用户的IP电话互通。

6、根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于注册时进一步包括：内部网络用户先与用户服务器之间建立一个(TCP)通道，并经该通道进行认证，认证通过后再向用户服务器发出一个传输控制协议(TCP)通道连接请求和两个用户数据报协议(UDP)通道连接请求。

7、根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于：所述的信令通道为两个传输控制协议(TCP)通道和两个(UDP)通道。

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