CN1941783B - 智能边界单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种IP网络(1)的边界单元(20、21、22)，所述边界单元(20、21、22)包括控制装置(30)，以交换关于与所述边界单元联系的一个或多个管理域(1至7)能解析的地址的信息，其中至少一个域(1至7)包括软交换机(10)、服务呼叫会话控制功能单元(15)和/或媒体服务器(11)，由此，所述控制装置(30)还能执行软交换机、服务呼叫会话控制功能单元和/或媒体服务器的功能。

Description

智能边界单元
技术领域
本发明涉及一种网络服务和网络资源优化，具体涉及一种智能边界单元。
背景技术
相对于现存的PSTN电信***，下一代网络(NGN)将包括多种新设备，例如软交换、媒体网关控制器、媒体网关、SIP电话、SIP代理，等等(PSTN：公共交换电话网；SIP：会话起始协议)。用于NGN的边界单元，例如IMS，是接入网与核心网之间的网关(IMS：IP多媒体子***；IP：互联网协议)。边界单元也称作边界会话控制器，通常负责VoIP网络中的信令业务和媒体业务(VoIP：基于互联网协议的话音)。
边界单元支持对通过IP网络边界的实时互动通信-话音、视频和多媒体会话的控制。边界单元的传统功能是防火墙/NAT(应用识别)、服务等级协定担保、QoS、会话和媒体复制，以及用于合法拦截的路由选择(NAT：网络地址转换；QoS：服务质量)。
专用边界会话控制器与防火墙一同使用，从而实现去向和来自受防护企业网的VoIP呼叫。公用VoIP服务提供商使用边界会话控制器，以允许使用来自专用网络的VoIP协议，其中所述专用网络具有采用了NAT的互联网连接。
SIP环境中的NAT遍历是SIP呼叫成功穿过两个网络之间的边界处的NAT装置的能力。如果要在公用网络中部署NAT装置，则NAT装置遍历问题是SIP以及其它VoIP协议必须解决的问题。NAT装置为位于其后的客户机创建了单独的地址范围，即SIP呼叫建立消息包含的、在公用网络中无法解析的地址。
边界会话控制器具有这样的潜力，即能够为VoIP提供与当今PSTN所提供的相同的普遍性、质量和安全性，只是IP使得以更加灵活、有效且经济的方式成为可能。
在大多数国家中，发起紧急呼叫包含拨打与呼叫者所在的当前地区无关的独特电话号码，所述电话号码，例如在大多数欧洲国家是1-1-2或者在美国是9-1-1。电话提供商建立了紧急呼叫到适当的本地援助机构，例如最近的警察局的自动路由选择。如今，大多数VoIP服务具有有限的紧急呼叫能力，产生了服务差距。此外，如果IP核心的呼叫会话控制器例如由于地震和***而出现故障，就不能引发紧急呼叫。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的边界单元。
本发明的目的通过IP网络的边界单元来实现，所述边界单元包括控制装置，以交换关于地址的信息，所述地址是与所述边界单元联系的一个或多个管理域能解析的，其中至少一个域包括软交换机或服务呼叫会话控制功能单元和/或媒体服务器，由此，控制装置进一步可执行软交换机或S-CSCF功能单元和/或媒体服务器的功能(S-CSCF：服务呼叫会话控制功能)。
本发明的基本思想是从集中式IP网络呼叫控制实体收回大量IP呼叫控制，并且将这些控制功能分配给分散的边界单元，因此向边界单元增加本地呼叫控制。本发明提供一种边界单元，其能够提高网络性能、网络容量和网络可用性。
因此，根据本发明的智能边界单元包括如上所述传统的边界单元的任务以及附加的呼叫控制的新任务。
本发明关于网络性能的非常重要的优点是高可用性。甚至在由于线路中断或实体故障不能接入中心呼叫控制实体的情况下，仍可能发送或接收紧急呼叫。
通过根据本发明的新功能性，智能边界单元具有无需用户信息就能进行本地交换的能力。智能边界单元将用户注册信息高速缓存到软交换或S-CSCF。当链路中断时或者在要减小软交换或S-CSCF的负载的情况下，能利用所述信息进行本地呼叫，而无需软交换或S-CSCF。因此，本地呼叫提供了改善的网络可用性。
用于呼叫控制的媒体资源简单通告功能可以优化网络资源，并且是如上所述的本地呼叫控制所必需的。
智能边界单元为NGN提供诸如IMS的益处，用于不同网络的无缝连接、网络资源的优化、网络容量的提高以及具有本地呼叫控制功能的网络可用性的改善。
智能边界单元能支持需要分布式网络、模块化网络功能和高性能的大型NGN部署。智能边界单元提供了允许在VoIP网络上处理紧急呼叫的解决方案。
其它优点通过由附属的权利要求书所指示的本发明实施例来实现。
根据本发明的优选实施例，边界单元的控制装置适于处理源自接入网且被发送到IP网络的紧急呼叫。因此，紧急呼叫的处理变得与IP网络的软交换、S-CSCF或媒体服务器的可用性无关。
根据本发明的优选实施例，控制装置适于在根据第三代合作伙伴计划的IP多媒体子***中提供代理呼叫会话控制功能。P-CSCF(代理CSCF)起到代理接收、内部处理和转发SIP消息的作用。P-CSCF也可以充当UA(用户代理)，即在非正常情况下，可以中断和重建SIP事务。P-CSCF的功能例如：会话控制，即将进入的SIP消息转发至I-CSCF(询问CSCF)或S-CSCF或UA；QoS；紧急呼叫支持；对要收费的呼叫的监控和协议拟定；SIP消息的验证、压缩和解压缩。
优选地，控制装置适于高速缓存IP网络用户的用户注册数据。所述控制装置确定起始终端的地址，并且在存储装置中触发对所述地址以及各种其他数据的存储，所述各种其他数据例如日期和时间、指定了终端的数据、通信协议，等等。
在优选实施例中，控制装置适于执行本地呼叫会话控制。在所述边界单元中集成了本地交换功能。借助于由所述边界单元高速缓存的用户注册信息，例如在失去与S-CSCF的连接的情况下，可以由边界单元来自动控制和处理本地呼叫。因此，边界单元能起到独立的本地交换作用，而无需远程节点。
根据本发明的另一优选实施例，控制单元适于执行集成的媒体资源功能，例如，播放呼叫通告或声音。如果遇到通告的触发事件，则边界单元从数据库检索对应于所述触发事件的通告，并且开始向造成触发事件的呼叫者重播该通告。通过将媒体资源功能集成到边界单元中，优化了网络资源。
电信数据在通过电信线路发送之前被编码，并且在到达目的端点之前被解码。所使用的编解码器(编码/解码器)可以取决于域中所使用的VoIP技术。当从一个域向另一个域发送电信数据时，必须对数据的编解码器进行协调，从而使得所述数据的编码符合目的域的编码。优选地，控制装置适于执行编解码器协调。通过编解码器协调，提供不同网络的无缝连接。
优选地，控制装置适于建立与在IP网中的呼叫相关的呼叫详细记录(CDR)。换句话说，出于计费和管理的目的，边界单元适于编辑成功的呼叫和失败的呼叫事件。这样，例如有可能提供基于计费的RTP流式传输(RTP：实时传输协议)。
允许主机以连续流向另一主机发送数据的一类传输层数据通信业务称作面向连接的通信。在这种类型的传输中，可以保证所有数据都将以与发送时相同的顺序被传递到另一端，并且没有重复。最常见的面向连接通信协议的例子是传输控制协议(TCP)。根据本发明的另一优选实施例，控制装置适于交换有关通过IP网提供的面向连接通信服务的信息。
无连接网络的例子是数据网，其中数据以分组传播。常见的无连接通信协议的例子是互联网协议(IP)和用户数据报协议(UDP)。根据另一优选实施例，控制装置接收必须通过IP网络传送的流媒体数据，特别是VoIP数据。
附图说明
通过阅读以下结合附图的本发明优选实施例的详细描述，将更好地理解本发明的进一步的特性和优点，其中：
图1是具有边界单元的电信***的框图；
图2是根据本发明的边界单元的框图。
具体实施方式
图1示出了NGN通信网100，该网络基于由IP核心网1表示的分布式IP网络。
该通信网100的结构分为两个主要部分，即控制平面和传输平面，控制平面负责控制通信***的用户之间的通信连接，传输平面负责相关媒体流的传输。传输平面可以由各种不同类型的物理网络形成，例如ATM网络或经由普通第3层IP协议层链接的MPLS网络(ATM：异步传输模式；MPLS：多协议标签交换)。
通信网100的控制平面包含各种媒体网关、接入网关和负责对通过通信网100的媒体流进行交换和路由选择的交换节点。这些媒体网关支持在两个或多个连接到通信网100的终端之间的似流通信(stream-like communication)，例如话音、传真或视频通信。另外，这些媒体网关可以在公共电话交换网和基于IP的网络之间提供话音和传真连接的无缝工作。
接入网2至7通过边界单元20、21、22连接到IP核心网1。边界单元20将接入网2和3与IP核心网1连接。接入网2和3包括IP PBX网络2和宽带(BB)接入网3(IP PBX：互联网协议专用分支交换)。边界单元21将接入网4和5与IP核心网1连接，其中接入网4和5包括IP PBX网络4和宽带接入网5。边界单元22将接入网6和7与IP核心网1连接，其中接入网6和7包括IP PBX网6和BB接入网7。
电信端点(未示出)可以是经由线路和诸如DSL线缆调制解调器的调制解调器连接到接入网2至7的电话机、IP电话机、3G蜂窝电话机、IP软话机、公司所有PBX和IP PBX、台式PC、WiFi接入PC，等等。IP电话终端是执行IP电话代理的IP电话机或计算机。例如，这些终端是执行SIP代理的SIP电话机或计算机。另外，IP电话终端可以是经由住宅网关、集成接入装置(IAD)或嵌入式媒体终端装置(eMTD)与通信网1连接的终端设备。这样的住宅网关提供LAN或无线LAN环境与ISDN接口之间的连接。这样的集成接入装置或嵌入式媒体终端装置提供LAN或无线LAN环境与DSL线缆调制解调器之间的连接。另外，所述IP电话终端可以经由专用网络的接入节点或接入网关连接到通信网1。
边界单元20、21、22可以被物理分离为信令和媒体单元。边界单元是基于IMS核心建立汇聚网络的基本部分。边界单元20、21、22位于IP核心网1的边缘，用于在信令和媒体流流进出IP网1时控制信令和媒体流。企业网2、4和6可以通过可能被集成到边界单元20、21、22中的NAT/放火墙来防护IP核心网1。
IP网络1进一步包括软交换机10、媒体服务器11、归属用户服务器13、I-CSCF14，以及S-CSCF15。软交换机10是结合IP电话技术的呼叫控制服务器，由IETF和ITU-T(IETF：互联网工程任务组；ITU-T：国际电信联盟——电信标准化组)支持。软交换机10用于***体网关。其工作与采用H.232和SIP协议的呼叫信令无关，并且用于建立VoIP连接。媒体网关控制的背景在RFC2705中详细描述。
软交换机10和S-CSCF15由一台或几台互连的计算机、运行在该硬件平台上的软件平台、以及由***平台所执行的若干应用程序组成，所述***平台由硬件平台和软件平台形成。通过分别在软交换机10和S-CSCF15的硬件平台上执行所述软件组件，提供了软交换机10和S-CSCF15的功能性。
对于网络用户的注册，通过呼叫控制装置10至15，特别地与HSS13合作，来确定并且处理IP电话终端的IP地址。终端数据至少包括IP电话终端的IP地址。优选地，这些数据还包括其它用户注册信息。例如，这些终端数据包括终端描述符，所述终端描述符确定了终端和与IP电话终端通信必须使用的通信协议的类型。另外，用户数据被传送给软交换机10和/或S-CSCF15。
图2示出了边界单元(BE)20的组成部分。BE20将IP网络1与接入网2和3连接。由接口装置51至53提供网络1至3与BE20的连接。接口51连接BE20与IP网络1。接口52和53连接BE20与接入网2和3。
BE20还包括控制装置30、存储器装置40、呼叫控制器60以及常规任务装置70。控制装置30包括紧急呼叫控制功能单元31、本地呼叫控制功能单元32、代理呼叫控制功能单元33、通告功能单元34、编解码器协调功能单元35、注册功能单元36，以及CDR功能单元37。
存储器装置40包括若干存储装置41、42、43。存储装置41是用于本地高速缓存注册信息的高速缓冲存储器。存储装置42是用于CDR的存储器，而存储装置43是用于呼叫通告记录的存储器。
常规任务装置70包括NAT装置71、媒体代理/复制装置72以及QoS装置73。由装置71至73提供的功能是边界单元执行的常规任务。常规功能71至73适于与智能边界单元20的新功能协作。
控制装置30的呼叫控制功能单元31至37适于互相通信。通告功能单元34、注册功能单元36，以及呼叫详细记录功能单元37适于将数据存储到存储器装置40的相应存储装置41、42、43中，并且从其中取出数据。
如果在接入网2和3的任何一个中，通过拨打紧急号码发起了紧急呼叫，那么所述紧急呼叫经接口52和53中的一个被传送到呼叫控制器60，并且被转发到控制装置30的适当功能单元，即紧急呼叫控制功能单元31。紧急呼叫控制功能单元31适于例如通过参考保存在存储器装置40中的数据库，确定目的路径，并且将所述紧急呼叫转发到接入网2至8的任何一个中的目的地。要检索相应的交换信息并不需要联系软交换机10或S-CSCF 15。BE20在独立的过程中进行所需的交换。
例如，地震毁坏了接入网3与IP核心网1之间的连接。中心核心区域的功能不再可用。某人想要使用连接到接入网3的电话呼叫警察。此人的紧急呼叫被BE20接收到，并且被转发到被呼叫的警察局。
本地呼叫控制功能单元32和代理呼叫控制功能单元33适于提供本地和代理呼叫会话控制，所述本地和代理呼叫会话控制通常由IP核心网络1的专用CSCF实体14、15提供(CSCF：呼叫会话控制功能)。
CSCF是由3GPP进行标准化的IMS中的功能实体(3GPP：第3代合作伙伴计划)。这样，CSCF是3GPP UMTS参考架构版本5或其后的一部分(UMTS：通用移动电信***)。CSCF的任务之一是执行用于SIP会话控制、SIP会话管理以及与控制业务和资源分配的其它网络实体进行协作的信令操作。因此，CSCF作为SIP代理、SIP服务器和SIP注册器来工作。
在例如网络1的IP核心网络中，用于控制通过IP网络的呼叫业务的CSCF有三类：P-CSCF、I-CSCF14和S-CSCF15。P-CSCF是对于用户的在IMS中的第一联系点。用户的URL指示家庭服务提供商，使得注册消息能够被转发到归属网络I-CSCF14。对于去向移动网络的用户或目前位于其它网络的服务区域的漫游用户的所有连接，I-CSCF14是所述移动网络中的初始认证联系点。I-CSCF14也起SIP注册器的作用。S-CSCF15为用户执行会话控制服务，提供呼叫智能和商务逻辑。当用户被认证和批准时，由归属网络中的S-CSCF15传递服务。
智能边界单元20适于提供本地呼叫控制所需的CSCF的所有功能。特别地，将P-CSCF的功能实现到智能边界单元20中。智能边界单元20还适于对经IP核心网1的长距离呼叫执行预处理。特别地，BE20可能适于接管NGN环境中的软交换10机的功能，和/或3GPP IMS架构中的S-CSCF的功能。
例如，用户拨打了未注册的电话号码时向电话用户播放的呼叫通告，也能由BE20提供。为此，通告功能单元34能访问呼叫通告存储装置43，以检索适合当前情况的呼叫通告。例如，当拨打了未注册号码时，通告功能单元34适于识别错误，检索适当的呼叫通告并且触发重播对呼叫发起者的呼叫通告。
从不同VoIP网络发起的电话呼叫可能以不同的码被编码。因此，在两个接入网之间的呼叫转发需要编解码器协调。这个任务由编解码器协调功能单元35完成。编解码器协调功能单元35适于识别来自源网的呼叫编码所用的码，以及目的网络中所需的码。因此，编解码器协调功能单元35提供两个不同码之间的编解码器协调。
智能边界单元20也适于通过高速缓存用户注册信息来接管归属位置寄存器(HLR)的功能。上述以及通常处理和存储在呼叫控制装置10至15中的用户注册和登记数据由边界单元20进行高速缓存。这个任务由注册功能单元36完成。注册功能单元36适于拦截承载注册信息的信令业务，对呼叫者进行注册并且将注册信息存储到注册信息存储装置41中。
在互联网电话技术中，呼叫详细记录是包括有关电话呼叫的信息的数据记录，例如呼叫的发起地址和目的地址、呼叫的开始时间和结束时间、呼叫的持续时间、呼叫进行的时刻、通过网络添加的任何长途费或运营商服务费，以及呼叫的其它细节。
智能边界单元20也适于通过记录CDR信息保存CDR。这个任务由CDR功能单元37完成。CDR功能单元37适于监听承载诸如源地址、目的地址的呼叫信息的信令业务，从而添加日期和时间信息，并且将这些信息片断存储到CDR存储器42中以便以后访问。

Claims (11)

1.一种IP网络(1)的边界单元(20、21、22)，所述边界单元(20、21、22)包括控制装置(30)，以交换关于地址的信息，所述地址是与所述边界单元联系的一个或多个管理域(1至7)能解析的，其中至少一个域(1至7)包括软交换机(10)、以及服务呼叫会话控制功能单元(15)和媒体服务器(11)中的至少一个，其特征在于：所述控制装置(30)进一步适于执行软交换机、服务呼叫会话控制功能单元和媒体服务器的一种或多种功能，所述控制装置(30)还适于通过参考保存在所述边界单元(20、21、22)的存储器装置(40)中的数据库转发紧急呼叫，而不需要联系所述软交换机(10)或所述服务呼叫会话控制功能单元(15)。
2.根据权利要求1的边界单元，其特征在于，所述控制装置(30)适于处理在所述IP网络(1)中执行的紧急呼叫。
3.根据权利要求1的边界单元，其特征在于，所述控制装置(30)适于提供在根据第三代合作伙伴计划的IP多媒体子网中的代理呼叫会话控制功能。
4.根据权利要求1的边界单元，其特征在于，所述控制装置(30)适于对所述IP网络(1)用户的用户注册进行高速缓存。
5.根据权利要求1的边界单元，其特征在于，所述控制装置(30)适于进行本地呼叫会话控制。
6.根据权利要求1的边界单元，其特征在于，所述控制装置(30)适于执行用于播放声音和/或呼叫通告的集成媒体资源功能。
7.根据权利要求1的边界单元，其特征在于，所述控制装置(30)适于执行编解码器协调。
8.根据权利要求1的边界单元，其特征在于，所述控制装置(30)适于建立与在所述IP网络(1)中执行的呼叫相关的呼叫详细记录。
9.根据权利要求1的边界单元，其特征在于，所述控制装置(30)适于交换关于通过所述IP网络(1)提供的面向连接通信服务的信息。
10.根据权利要求1的边界单元，其特征在于，所述控制装置(30)接收必须通过所述IP网络(1)传送的流媒体数据。
11.根据权利要求10的边界单元，其特征在于，所述流媒体数据是基于IP的话音数据。
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