CN1541488A - 路由系统中随路信令回传所用的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供一种配合不具有专用7号信令系统信令的网络使用的开放网络网关系统，其具体方式为：将经由第一通信线路(125)接收到的随路信令与第二通信线路(130)上的个别媒体信道相关联，并将随路信令以线路监测信令和记发器信令的形式嵌入媒体流中，以及利用公共电话交换网线路监测驱动器(350)来监视和操作线路监测信号并与公共电话交换网拨号管理器(360)接口。然后将随路信令回传到媒体网关控制器，以便处理和操作数据连接。

Description

路由系统中随路信令回传所用的系统和方法

发明领域

本发明提供了一种用于在开放网络网关路由系统中对非ISDN格式的信号执行随路信令回传的系统和方法。

发明背景

由于当今电信业中数据和语音网络的融和，开放网络网关(ONG)路由系统必须提供对各种呼叫信号的处理(也称为“交换”)。但是，由于希望增加路由系统吞吐量且同时降低复杂性，驱使各公司继续朝效率和可扩展性方向努力。

过去，电话交换机和路由系统设计成单片电路系统，由于被调整为可处理大量连接，所以它们变得非常昂贵。但是，由于网络技术发展迅速，通过漫长的周期来分摊这种系统的成本不再可行，对运营商而言，要保持竞争力就需要在性能和功能上快速更新。此外，运营商现在更加不愿将他们的命运系于单个供应商，而更愿意选择模块化的基于开放协议和标准的系统体系结构。

诸如因特网工程任务组(IETF)、国际电信联盟(ITU)、多服务交换论坛(MSF)以及国际软交换协会(ISC)等组织已经开始开发满足这些需要的体系结构和协议。这些开发工作适逢语音网和数据网的汇合，以及对更大更高级路由系统(如可以使各种形式的媒体适合通过IP网络传输的开放网络网关)的需求的不断增长。

7号信令系统(SS7)因其效率、可扩展性以及所支持的功能而成为大型数据网络中呼叫管理的首选信令协议。SS7提供执行支持公众交换电话网(PSTN)的呼叫建立、计费、路由选择和信息交换功能的带外信令的体系结构。在SS7信令不可用的服务区，由于与ONG系统相关联的信号软件协议的兼容性，大多数ONG路由系统可以容易地处理综合业务数字网(ISDN)的信号。但是，在世界上还在采用模拟电话的欠发达地区，有可能不提供ISDN信令。相反，这些公众交换电话网采用不能容易地与ONG软件协议集成的随路信令(CAS)。

目前，诸如网络接入系统(NAS)之类的路由系统正用于采用各种呼叫管理信令的网络中。这种系统通常包括嵌入式硬件和软件模块，这些硬件和软件模块实现用于标识、路由和处理呼叫信号的复杂算法。这些路由系统必须支持在市场范围内采用的所有信令协议，或者必须制造为和/或配置为满足某些局部市场的独特需求。此外，处理复杂的呼叫信号通常消耗宝贵的资源，从而降低了路由系统的整体性能。网络接入系统及类似设备的复杂性大大地增加了相关的开发、制造和维护成本。所需的是一种降低路由系统复杂性的方法。

随着对个人网络的需求增长，必须增加额外的容量。例如，随着经济和社会的联系日益密切，必须增加网络接入节点来适应业务量和客户量的日益增长。但是，单片路由系统的可扩展性不好，因为每个增加的接入节点要复制其中复杂的呼叫信令子系统。虽然可以通过在多个系统上进行分布处理来增强业务处理，但是因为呼叫管理具有集中式特性以及需要访问通用数据库，所以通常会受到不利影响。在现有技术中，需要一种可容易地扩展路由系统配置的方法。

世界范围内采用了许多种不同类型的呼叫信令协议。即便当广大的地理区域内采用了通用协议，不同的国家和地区也常常采用须经公认机构认证的国家修改版。大多数发达国家都采用SS7信令，它是通过开放网关(ONG)系统实现的首选协议。

这种系统通常经过优化，便于使用SS7信令。如果未采用SS7，则增加的开销使处理速度更慢，从而使ONG系统的吞吐量降低。在现有技术中，需要一种为不具有专用SS7信令的网络提供ONG系统的方法。

发明概要

本发明涉及随路信令回传的方法。该方法通常包括经由第一通信链路接收通信数据的步骤。该方法还包括判断所接收的通信数据是否支持SS7信令的步骤。判断所接收的通信数据是否支持SS7信令的步骤还包括标识媒体信道或随路子信道中是否存在CAS信令协议标识符。如果所接收的通信数据不支持SS7信令，该方法还包括执行这样一组步骤：将建立(setup)消息发送到DMS1服务接口，将DMS1信号转换为Q.931消息，以及将这种消息回传到信令站。在一个实施例中，Q.931消息与ISDN Q.921用户适配层兼容。

经由第一通信链路接收通信数据的步骤可以由公共电话交换网的线路监测驱动器来执行。此外，经由第一通信链路接收通信数据的步骤还包括根据规定的线路监视程序监视和控制通过第二T1成帧器来访问的ABCD信令比特。

在另一个实施例中，经由第一通信链路接收通信数据的步骤可以包括接收SETUP_IND(建立指示)信号。经由第一通信链路接收通信数据的步骤还包括根据规定的地址注册程序来进行的步骤。此外，如果需要DSP资源来完成音检测和生成，则经由第一通信链路接收通信数据的步骤还包括分配这种DSP资源。

在另一个实施例中，经由第一通信链路接收通信数据的步骤包括接收SETUP_CONF(建立配置)信号的步骤。经由第一通信链路接收通信数据的步骤还包括通过在第二T1线路上生成闪烁开始(wink-start)或延迟拨号(delay-dial)信号来确认线路占用。此外，如果规定采用拨号脉冲注册，则PSTN线路监测驱动器监视ABCD信令并利用INFO_IND(信号指示)信号将地址数字报告给PSTNDM。

如果规定采用信号音注册(tone registration)，则回传随路信令的方法可以包括检测DTMF信号音的步骤。此外，如果规定采用音注册，则随路信令回传的方法还包括根据规定的编号计划来收集地址数字。再者，当地址信息完整时，该方法还包括向DMS1服务接口发送SETUP_IND信号，构建建立消息以及将被叫和主叫号码一起传送给用户适配层。

执行将建立消息发送到DMS1服务接口，将DMS1信号转换为Q.931消息，以及将这种消息回传到信令站这样一组步骤的步骤是通过在DMS1服务接口与Q.921服务接口之间提供转换服务来完成的。此外，此步骤还包括接收DMS1信号，将所述信号转换为Q.931消息，以及将所述消息以DL_DATA_IND事件的形式传送给Q.921用户适配层。再者，此步骤还包括把从Q.921用户适配层以DL_DATA_REQ事件形式接收的Q.931消息转换为DMS1事件，并以信号形式将所述消息发送到PSTNDM。

在另一个实施例中，执行将建立消息发送到DMS1服务接口，将DMS1信号转换为Q.931消息，以及将这种消息回传到信令站这样一组步骤的步骤是由PSTN DM来完成的。此步骤包括等待经由DMS1服务接口而来的来自Q.921用户适配层的DMS1_PROCEED_REQ(DMS1进行请求)、DMS1_ALERTING_REQ(DMS1告警请求)和DMS1_ONNECT_REQ(DMS1连接请求)信号。此步骤还包括按需要生成呼叫进展音(call progress tone)，以及在接收到DMS1_CONNECT_REQ信号时，PSTN DM释放DSP资源并向PSTN线路监测驱动器发送呼叫接受信号。

在另一个实施例中，完成把建立消息发送到DMS1服务接口，将DMS1信号转换为Q.931消息，以及将这种消息回传到信令站的这样一组步骤的步骤是通过经由DMS1服务接口利用DMS1_CONNECT_CONF(DMS1连接配置)事件来发送呼叫连接完成信号来完成的，其中DMS1_CONNECT_CONF事件被转换为Q.931CONNECT ACKOWLEDGE(连接确认)消息并转发到Q.921用户适配层。

本发明还可以表述为涉及一种用于处理多种信号协议的数据通信系统。这种数据通信系统包括连接到第一通信网络和第二通信网络的路由系统。该路由系统包括用于建立和拆除媒体连接的媒体网关。该路由系统还包括根据CAS数据生成随路SS7信号的ISDN信令网关。该数据通信系统还包括用于解释和/或端接SS7信号的SS7信令网关。此外，数据通信系统还包括将SS7信令网关与第一通信网络相连接的第一SS7通信链路，第一SS7通信链路用于与第一通信网络的SS7信令消息的传送。最后，数据通信系统还包括将SS7信令网关与路由系统相连接的第二SS7通信链路，其中第二SS7通信链路用于向SS7信令网关传送由ISDN信令网关生成的SS7信令消息。

在所述数据通信系统的一个实施例中，公共电话交换网DM与硬件和固件子系统配合操作来实现和管理公共电话交换网CAS信令协议。此外，将所述路由系统连接到通信网的公共电话交换网接口可以包括固件模块形式的公共电话交换网线路监测驱动器，用于管理监测信令并通过通信总线与公共电话交换网DM通信。再者，将所述路由系统连接到通信网的公共电话交换网接口可以包括公共电话交换网线路监测驱动器，它直接与第二T1成帧器接口，以便监视和操作线路监测信号。

在另一个实施例中，数据通信系统被配置为支持由立刻开始(immediate start)、闪烁开始和延迟拨号延迟开始(delay-dial delaystart)所组成的集合中选择的一个或多个线路占用程序。

在另一个实施例中，数据通信系统被配置为按如下方式操作，一旦占用线路，则公共电话交换网DM通过检测和生成媒体流中的双音多频音来开始发记发器信令。此外，生成媒体流中的双音多频音包括按需要通过IPC链路向DSPRM请求DSP资源，以及由SMS经IPC链路交换原语而连接到拨号端点。此外，呼叫进展信号还可以利用同一个DSP来生成。在另一个实施例中，在将数据通信系统与通信网络相连接的路由系统内，公共电话交换网接口采用综合业务数字网DM所支持的呼叫控制原语。

在另一个实施例中，数据通信系统包括呼叫管理器，其操作与综合业务数字网DM和公共电话交换网DM所执行的信令类型无关。在另一个实施例中，数据通信系统被配置为将网络信令相关性(networksignaling dependency)受限于对应的拨号管理器。

发明的详细说明

本发明提供了一种用在ONG路由系统中对非ISDN格式信号执行随路信令(CAS)回传的系统和方法。本发明优点在于降低了路由系统的复杂性，并提供了一种易于扩展路由系统配置的方法。再者，本发明提供了一种为不具有专用SS7信令的网络提供ONG系统的方法。本发明的灵活之处在于使用户可以使用任意数量的信令协议，即R2、Robbed-bit、T1和P7，并且还允许在ONG模型中使用传统信令。

路由系统应用概述

图1显示路由系统应用100的概况，它包括路由系统105、第一T1线路125、第二T1线路135、因特网链路135、综合业务数字网(ISDN)115网络接口、公共电话交换网(PSTN)120网络接口以及因特网协议(IP)110网络接口。

路由系统105是一个信号处理装置，它对从一个目的地至另一个目的地的呼叫媒体信号进行交换、处理和路由。此外，路由系统105还通过第一T1线路125连接到ISDN115网络接口，通过第二T1线路130连接到PSTN120网络接口，以及通过以太网链路135连接到IP110网络接口。呼叫管理系统200是为阐明系统而示出的嵌入式呼叫处理系统，将在图2中予以详细说明。

所示的第一T1线路125为典型的通信线路实例。但是，也可以采用许多不同类型的通信线路，例如E1、DL2或T3。第一T1线路125由多达24个信道构成。多个信道可以承载有关特定呼叫信号的特定信息。其它的第一T1线路125信道承载数据和其它相关的信号信息。此外，第一T1线路125是常规的ISDN通信链路，用于将数字数据信号从ISDN网络接口115传送到路由系统105。第二T1线路130在配置和功能上类似于第一T1线路125。

以太网链路135是常规的通信链路，用于将信号数据从路由系统105传送到IP110网络接口。

呼叫管理系统

图2显示呼叫管理系统(CMS)200的框图，呼叫管理系统200包括呼叫管理器(CM)205、DSP资源管理器(DSPRM)210、拨号管理子系统(DMS)300、端点管理子系统(EMS)400以及交换管理子系统(SMS)500。高速数字总线(如PCI总线)245使DMS300、EMS400和SMS500的硬件部件互连。

进程间通信(IPC)链路215、IPC链路220以及IPC链路225分别将呼叫管理器205与DMS300、EMS400以及SMS500互连起来。IPC链路230和IPC链路235分别将DSPRM210与DMS300和EMS400互连起来。CMS200所用的所有IPC链路均是完全用软件来实现的基于消息的进程间通信链路。只有控制信息通过IPC链路传送，具体地来说，媒体信号都不通过这些链路传送。

CM205是位于CMS200内的软件模块，它是到达路由系统应用100或从路由系统应用100发起的所有电路交换呼叫的中央呼叫代理。利用DMS300、EMS400和SMS500的服务，CM205基于由路由系统105处理的适合于媒体传送的指令来建立、维护和拆除交换电路。

DMS300是实现适用于ISDN115网络接口和PSTN120网络接口的呼叫信令协议的硬件和软件模块。

在工作时，由DMS300在第一T1线路125和第二T1线路130上接收呼入信号，并对其进行分析和合法性检查，必要时，将其重新格式化并经IPC链路215转发到CM205以作进一步的处理。接收呼叫请求的拨号端点被标识到CM205，CM205然后根据所提供的信令信息和系统的当前状态判断是接受还是拒绝该呼叫请求。基于消息的信号返回到DMS300，然后重新格式化并利用适当的T1线路转发到ISDN115网络接口或PSTN120网络接口。在DMS300和CM205之间可能需要多次信令交换，才能完整地建立一次呼叫。

电路交换呼叫的入口点或出口点在本文中称为“拨号端点”。在图2所示的实例中，拨号端点标识第一T1线路125或第二T1线路130，以及承载媒体负荷的T1信道(即拨号端点标识CMS200内媒体流的一个端点)。

继续参考图2，如果CM205选择接受来自DMS300的呼叫请求，则它必须判断如何利用内部表和数据库条目来路由该呼叫。在某些情况下，可以将媒体流交换到不同的T1线路和信道，以输出到另一个路由系统。而更常见的情况是，端接媒体流并将其转换为可由路由系统105进行处理的格式。例如，如果路由系统应用100是网络接入系统(NAS)，则必须利用数字调制解调器或高级数据链路控制器(HDLC)将媒体流转换为点到点协议(PPP)分组流。如果路由系统应用100是基于IP的语音(VoIP)网关，则必须利用相应的编解码器(codec)将媒体流转换为实时传输协议(RTP)分组流。在大多数情况下，会为此目的分配数字信号处理器(DSP)。端接媒体流的DSP或HDLC控制器资源被称为“终端端点”。

EMS400是位于CMS200内的硬件和软件模块，负责分配、维护和撤销终端端点。当CM205需要某种类型的终端端点时，会利用IPC链路220向EMS400发送基于消息的信号。EMS400确定所请求的终端端点的类型，分配适当的资源，并利用IPC链路220返回它的标识。随着呼叫建立过程推进，在CM205和EMS400之间交换后续的基于消息的信令，用以配置终端端点，并修改和监视它的操作。在呼叫断开期间发送最终的基于消息的信号，以释放终端端点，并将分配的资源返还给可用资源池。

SMS500是位于CMS200内的硬件和软件模块，负责在拨号端点与终端端点或在两个拨号端点之间建立可以让媒体流通过的路径。一般来说，此路径由在全局时分多址(TDM)互连总线(为SMS500的组成部分)上传送的脉冲编码调制(PCM)信道构成。CM205在适当时间经由IPC链路225向SMS500发送基于消息的信号，以连接或断开这些端点。

DSPRM210是位于CMS200内的软件模块，它负责维护物理和逻辑的DSP资源池，将逻辑DSP分布(profile)映射到物理DSP上，以及将逻辑DSP资源分配给需要它们的呼叫管理实体。例如，当EMS400需要可由逻辑DSP资源予以满足的某种类型的终端端点时，就通过IPC链路235向DSPRM210发送基于消息的信号。逻辑DSP的标识通过同一IPC链路返回给请求方。当EMS400不再需要DSP资源时，会交换类似的基于消息的信号。

DSPRM210还可以提供DSP资源给DMS300，以用作某种PSTN信令协议的音频生成器和检测器。这些资源用于在呼叫建立和拆除序列过程中生成和检测地址注册和呼叫进展信号。分配和释放DSP资源的请求通过IPC链路230来传送。建立和释放DSP和拨号端点之间路径的请求由DMS300通过IPC链路240发送给EMS500。

上述讨论的实例属于通过DMS300向CM205提供呼入。CM205也可以经由DMS300发起呼出。在此情况下，呼叫建立信号的信息流与前者相反。CM205、EMS400和SMS500之间的交互操作基本相同。

拨号管理子系统

图3显示DMS300的框图，它包括ISDN拨号管理器(ISDNDM)355、PSTN拨号管理器(PSTNDM)360以及各种硬件和固件子系统。后面的硬件和固件子系统驻留在以机械和电气方式连接到高速数字总线(如PCI总线)245的功能卡上，这些子系统可以在不断电且不影响系统其余部分的情况下从DMS300上拆除并用类似的功能卡予以替代。ISDNDM355和PSTNDM360与CM205一起驻留在亦连接到高速数字总线(如PCI总线)245的控制卡上。

可以在DMS300中安装多个功能卡，一个给定的功能块可以支持多条T1线路。为了简洁起见，图3只显示了个2条T1线路。在此情况下，该功能卡包括第一T1成帧器305、第二T1成帧器310、第一TDM交换器315、第二TDM交换器320、T1成帧控制器325、TDM交换控制器330、HDLC控制器335、HDLC驱动器345以及PSTN线路监测驱动器350。

工作时，在T1成帧控制器325的控制下，第一T1成帧器305和第二T1成帧器310与T1信号同步，检测T1帧以及分用TDM信道，随后将这些TDM信道路由到第一TDM交换器315以及第二TDM交换器320，第一T1成帧器305和第二T1成帧器310接着可选择性地将TDM信道切换到板内或板外资源。在本实例中，第一T1线路125连接到第一T1成帧器305，时隙16(基群速率ISDN115网络接口上的D信道)由第一TDM交换器315交换到HDLC控制器335。D信道上的链路接入协议(LAPD)帧可由HDLC控制器335提取，并可通过HDLC驱动器345来访问。

第一T1成帧器305和第二T1成帧器310还可以访问和操作T1比特流内承载的嵌入式操作信道。在本实例中，PSTN线路监测驱动器350访问并操作AB和ABCD比特。

ISDNDM355是实现ISDN信令协议层2和层3的软件模块，它管理如上述硬件子系统中那样实现的层1。层2的一般需求由ITU-T建议Q.921定义，层3的一般需求由ITU-T建议Q.931定义。但这些协议的大多数国家中心局交换机修改版都得到支持。ISDNDM355还包括隐藏了这些国家修改版所固有的许多特性的呼叫控制层，以便为其上的应用层提供通用接口。

ISDNDM355通过高速数字总线(如PCI总线)245接收和发送往来于HDLC驱动器345的LAPD分组。信息帧从LAPD分组流中提取，并转发到层3进行处理，而从层3接收的输出消息被插入到LAPD分组流中，随后通过第一T1线路125传送到ISDN115网络接口。识别所有Q.931呼叫状态的Q.931状态机对层3发生的事件排序。有效的事件被转发到ISDN呼叫控制层以便提交给客户应用，在本例中为通过IPC链路215转发给CM205。

DMS300所用的服务和表示接口基于国际电信联盟电信标准化部(ITU-T)建议Q.931中DSS1层3协议控制的规范描述语言(SDL)图表中出现的呼叫控制原语。在本例中，DSS1信息元素的重要参数经提取并重新格式化为固定长度的数据结构，CM205可更加容易和有效地解释这种数据结构(此表示接口在本文剩下部分中称为DMS1)：带DM是因为该表示接口用于访问拨号管理器，而带S1是因为该表示接口基于DSS1。DMS1基于消息，易于通过进程间通信链路(如IPC链路215a)来传送。

在不支持ISDN或不赞同ISDN费率的服务区中，采用的是传统的PSTN信令协议。在北美，可以组合使用夺位(robbed-bit)信令(RBS)以及区域1(R1)信令，而在北美以外的地区，广泛采用的是区域2(R2)信令。就ISDN的情况而言，这些信令协议有许多国家修改版(nationalvariant)。

RBS、R1和R2属于称为随路信令(CAS)的信令协议类，而ISDN的特征就是公共信道信令(CCS)。ISDN基于消息且通过专用信令信道来传送，而与ISDN不同，CAS信令要么在媒体信道本身(例如T1)中传送，要么在不同但是相关的子信道(如E1)中传送。CAS信令的特征在于它不容易与媒体路径相分离。

PSTN DM360是配合硬件和固件子系统来实现和管理上述PSTNCAS信令协议的软件模块。PSTN线路监测驱动器350是固件模块，它管理监测信令(即线路占用和线路释放)，并利用小型的明确定义的一组驱动器原语通过高速数字总线(如PCI总线)245与PSTN DM360进行通信。PSTN线路监测驱动器350直接与第二T1成帧器310接口，以对线路监测信号进行监视和操作。支持一系列线路占用程序，其中包括立刻开始、闪烁开始以及延迟拨号延迟开始。这些程序是表驱动的，以便适应国家和地区的差异。

一旦已占用中继(例如线路)，则PSTN DM360通过检测和生成媒体流中的双音多频(DTMF或MF)信号来启动记发器(地址)信令。这需要通过IPC链路230向DSPRM210请求得到的DSP资源，然后由SMS500经IPC链路240通过简单的原语交换将此DSP资源连接到拨号端点(媒体信道)。还可以利用同一个DSP来生成呼叫进展信号。参数化的DTMF和MF信号音表用于适应国家和地区差异。

本发明的一个至关重要的特征是，PSTN DM360通过采用ISDNDM355所支持的相同呼叫控制原语来隐藏来自CM205的PSTN信令。例如，在将任何指示信息发送到CM205之前，可能发生闪烁开始线路占用，之后是地址注册。当被叫和主叫号码已注册时，PSTN DM360才会格式化DMS1消息，并通过IPC链路215b向CM205发送呼叫建立(或整体)SETUP指示。支持重叠地址信令，但通常并不需要这样做，因为路由系统应用100通常端接而非交换呼入。其要点是，CM205的操作独立于ISDN DM355和PSTN DM360所执行的信令类型，以及网络信令的依赖性受限于对应的呼叫管理器。

端点管理子系统

图4显示EMS400的框图，它包括HDLC端点管理器(HDLC EM)435、调制解调器端点管理器(MEM)440、VoIP端点管理器(VoIP EM)445以及各种硬件和固件子系统。后面提及的硬件和固件子系统驻留在功能卡上，这些功能卡以机械和电气方式连接到高速数字总线(如PCI总线)245，并可以在不断电且不影响系统其余部分的情况下从EMS400上拆除并用相似的功能块来替换。HDLC EM435、MEM440和VoIP EM445与CM205共同驻留在一个控制卡上，该控制卡也连接到高速数字总线(如PCI总线)245。

EMS400中可以安装多个功能卡，这些功能卡可以与DMS300集成。为了简洁起见，所示的EMS400为非集成子系统。此外，由于该子系统管理终端端点，所以它可能更适合于使用标签终端端点管理子系统。为了简洁起见，省去词汇“终端”，而由上下文隐含。

包括EMS400的硬件和固件的划分包括第一DSP阵列405、第二DSP阵列410、第一TDM交换器415、第二TDM交换器420、DSP阵列控制425以及TDM交换器控制430。为了简洁起见，只显示了两个DSP阵列，但也可能存在许多阵列。

EMS400的基本任务是管理终端端点池。这包括根据所需的服务类型将可用的端点动态地分配给呼叫、配置该端点以提供所需服务、在呼叫接通的同时使端点维持在工作状态以及当呼叫最终终止时释放该端点。在某些情况下，端点是可以执行特定类型服务的分立设备(如HDLC成帧器)。但一般而言，终端端点由从DSPRM210获得的DSP构成。在本例中，EMS400必须将适当的固件装入到DSP中，以便提供期望的服务。

终端端点的功能是将媒体流转换成可由路由系统105加以处理的格式。如果路由系统应用100是网络接入系统(NAS)，则终端端点通常将媒体流转换为成帧的PPP分组流。在此情况下，媒体流可以是格式化为如下格式的不受限制的数字信息：同步HDLC帧、异步V.110速率自适应字符或按照业界标准如V.90、V.34或V.32等进行调制的调制解调器信号。另一方面，如果路由系统应用100是VoIP网关，则必须设置终端端点，以利用各种语音压缩标准把以脉冲编码调制(PCM)方式编码的语音转换成RTP分组。

CM205根据从呼叫建立信息、内部路由选择表、外部授权服务器以及拨号端点的类型得到的某种标准来选择适当的端点管理器。HDLCEM435处理包含分立HDLC的传统设备，而MEM440利用DSP(数字调制解调器V.110或HDLC)处理任何类型的NAS数据呼叫。VoIP EM445处理所有VoIP和基于IP的传真(FoIP)呼叫。所有三个端点管理器利用IPC链路220a、220b和220c与它们的客户端CM205通信。MEM440和VoIP EM445分别利用IPC链路235b和235c与DSPRM210通信。只有控制信息通过IPC链路来传送，具体地来说，任何媒体信号均不通过这些链路来传送。

CM205利用独立于DMS300所用呼叫建立信令类型的专用服务接口与EMS400通信。虽然EMS400可以在媒体流上生成呼叫进展信号或检测DTMF数字，但这仅在CM205的控制下进行且所用方式与对ISDN或PSTN信令协议的任何直接解释无关。

交换管理子系统

图5显示SMS500的框图，它包括交换管理器(SM)510和H-MVIP TDM互连总线505。SM510通过IPC链路225与CM205通信，且通过高速数字总线(如PCI总线)245连接到DMS300和EMS400。

H-MVIP TDM互连总线505是业界标准，它是基于多厂商集成协议(MVIP)的高容量TDM总线。全容量配置的H-MVIP TDM互连总线505可以支持多达3072个64千比特/秒时隙，这些时隙安排为12个双向流，每个流由128个时隙构成。

SM510通过在IPC链路225上传送的简单控制原语为CM205提供交换服务。当接到相应指令时，SM510将指示的拨号端点与指示的终端端点相连接，或者在某些情况下，与另一个拨号端点相连接。具体方式为：在源TDM交换器(例如第一TDM交换器315或第二TDM交换器320)上将适当时隙分出到H-MVIP TDM互连总线505上所选流中的可用时隙上，然后将此时隙插入到目的TDM交换器(例第一TDM交换器415或第二TDM交换器420)上的期望时隙中。当不再需要连接时，CM205指示SM510释放该连接。

SM510还可以为PSTN DM360(图3)提供交换服务，以便在呼叫建立过程中临时连接DSP，用于生成和检测信号音以支持PSTN信令协议。在此情况下，通过IPC链路240来传送控制原语。

开放网络网关

图6是基于分解的交换机的IETF/ITU-T模型的开放网络网关(ONG)600的示意图。开放网络网关600包括SS7信令网关(SG)605、媒体网关控制器(MGC)610、媒体网关(MG)615、流控制传输协议(SCTP)链路620、媒体网关控制协议(MGCP)链路625、信令链路630以及回传链路635。MGC610可以控制一个以上的媒体网关，但为简洁起见，只显示了一个媒体网关。

SS7信令网关605是包含端接信令链路630的软件协议的硬件模块，它从PSTN120网络接口接收非随路的SS7信令消息。SS7是首选的PSTN信令协议，因为它在世界上多数发达国家中均可用，并拥有可扩展性、稳健性以及支持非常大的可靠网络所必需的服务功能。ISDN用户部分(ISUP)信令消息利用消息传送部分(MTP)层1、2和3通过信令链路630来传送。

利用IETF的Sigtran工作组开发的MTP层3用户适配(M3UA)和SCTP，将SS7信令网关605接收到的ISUP信令消息通过SCTP链路620转发到MGC610。SCTP在常规用户数据报协议(UDP)链路上的多个流中提供可靠的、序列化的分组传送。SCTP提供了传输控制协议(TCP)的可靠性，同时避免了它的许多局限。

MGC 610是包含软件协议的硬件模块，它通过SCTP链路620连接到SS7信令网关605，以及通过MGCP链路625连接到MG615。MGC610执行复杂的软件功能，以对从SS7信令网关605接收的呼叫信号作适当的路由和处理，它是ONG600的首要呼叫代理。MGC610确定MG615上的目的端点，并通过MGCP链路625来传送MGCP消息而建立网络连接。或者，如果MG615支持H.248协议，则MGC610可以采用H.248协议。H.248是由IETF的Megaco工作组和ITU-T的第16研究组共同开发的。

MG615是包含软件协议的硬件模块，它通过MGCP链路625连接到MGC610并受其控制。MG615还通过T1线路130连接到PSTN120网络接口，以及通过以太网链路135连接到IP110网络接口。通常，MG615会有许多连接到PSTN120网络接口的T1线路；为简洁起见，只显示了一条T1线路。

MG615响应经MGCP链路625从MGC610接收到的指令，建立至远程目的地的网络连接。一旦建立了此连接，MG615就负责端接T1线路130上的随路媒体信道，根据MGC610的指示对媒体进行适配处理以便进行IP网络传输，并利用以太网链路135将适配的媒体向IP110网络接口上的正确目的地转发。因为多数复杂的呼叫控制功能都已转移到MGC610，所以MG615的任务得到相当的简化。此外，ONG600可在不于每个媒体网关中复制呼叫控制功能的情况下扩展成能够处理大量连接。为了提供可靠性和冗余度，MG615可以由一个以上的MGC610来控制。

某些服务区中采用随路SS7信令，通过承载媒体的相同T1线路来传送信令消息。在此情况下，MG615接收到的随路信令必须通过回传链路635回传到SS7信令网关605。为便于实现这一点，只需分出T1线路130上的SS7信令信道并将其插入到回传链路635(也是T1线路)上的时隙中。因为采用了分出和插入，所以MG615无需端接或解释任何SS7信令协议。

开放网络网关中的路由系统应用

图7是路由系统应用700的框图，它是开放网络网关600中作为媒体网关的路由系统应用100。路由系统105不变，但是CMS200为媒体网关系统(MGS)800所替代，而且增加了ISDN信令网关900。第二T1线路130将路由系统应用700连接到已配置为采用SS7信令的PSTN120网络接口。为了完整起见，显示了SS7信令网关605、MGC610、SCTP链路620、MGCP链路625、信令链路630以及回传链路635。此外，该示意图补充了连接ISDN115网络接口的第一T1线路125和新的SCTP链路705。

MGS800在开放网络网关600设备场景中执行媒体网关功能，下文将对此作更详细的讨论。

ISDN信令网关900在SS7信令不可用的服务区中或未升级的传统网络中提供ISDN信令回传。从体系结构的观点来看，ISDN信令网关900执行类似于ONG 600中SS7信令网关605的服务，不同之处在于它针对ISDN信令。再者，它不是外部模块，而是嵌入到MG615内。利用ISDN层2(Q.921)用户适配(IUA)以及流控制传输协议(SCTP)，ISDN信令网关900所接收到的ISDN信令消息通过SCTP链路705转发到MGC610。下文将更详细地讨论ISDN信令网关900。

媒体网关系统

图8更加详细地显示MGS800，以便可以将它与图2中的CMS200相联系。除CM205外，CMS200的所有部件也都出现在MGS800中，CM205为网关管理器(GM)805所替代。

MGS800的复杂性已降低。首先，CM205执行的许多复杂的程序已经移交给MGC610，GM805只响应通过MGCP链路625接收到的简单的MGCP(或H.248)指令，以便建立和拆除媒体连接。其次，不再需要DMS300来解释复杂的呼叫信号，因为这些信号直接通过信令链路630或间接通过回传链路635路由到SS7信令网关605。

GM805利用与CM205所用相同的控制原语，通过IPC链路810与EMS400通信，通过IPC链路815与SMS500通信。GMIP805无需与DMS300通信。DSPRM210、EMS400、SMS500以及高速数字总线(如PCI总线)245不变。

ISDN信令网关

图9显示ISDN信令网关900的框图，它包括SCTP传输服务905、ISDN Q.921用户适配层910、Q.921服务接口915、DMS1服务接口920、IPC链路925和IPC链路930。图9所示的其余部件已在上文中予以说明。

在不提供或不需要SS7信令的服务区中，ONG600必须支持ISDN信令协议或传统的PSTN信令协议。但是，为了使MG615上的负荷最小，将同样多的合理可行的信令回传到MGC610。此回传功能成为ONG600设备场景中另一种类型的信令网关，它正好嵌入到物理媒体网关中。

当采用ISDN信令协议时，它随第一T1线路125传送，并路由通过第一T1成帧器305、第一TDM交换器315、HDLC控制器335以及HDLC驱动器345，到达ISDN DM355。如上所述，ISDN DM355是软件模块，由多ISDN协议层和各协议层之间的基于标准的服务层构成。上一层利用明确定义的服务原语集访问下一层提供的服务。在本例中，层3协议控制(Q.931)利用Q.921服务层定义的原语来访问承载D信道信令消息的层2数据链路(Q.921)。

当ISDN信令被回传时，层3协议控制驻留在MGS610中，MGS610解释并处理通过SCTP链路705接收到的Q.931信令消息。承载这些信令消息的Q.921LAPD数据链路驻留并端接于MG615(即，ISDN信令网关900)中。因此，ISDN层2和ISDN层3之间的差异必须通过信令回传协议来桥接。IETF的Sigtran工作组开发了一组针对此目的的开放协议，而这些协议的软件实现包含在ISDN信令网关900中。

SCTP传输服务905是一个软件模块，它通过SCTP链路705为回传信令提供可靠的传输服务。此软件模块包含流控制传输协议(SCTP)的实现。在SCTP链路705的每一侧，必须有一个Q.921用户适配层。用户适配层910是驻留在ISDN信令网关900中该协议的软件实现。用户适配层910通过Q.921服务接口915将其自身插入到ISDN堆栈中，它是Q.921服务接口的客户端实现。Q.921服务接口915通过IPC链路925与ISDN DM355通信。因此，ISDN信令网关900接管ISDN信令信道的控制，而层3协议控制仍闲置于ISDN DM355中。

图9显示一种当ONG600通过第二T1线路130连接到PSTN120网络接口且SS7信令不可用时的CAS回传方法。

CAS信令与第二T1线路130上的个别媒体信道随路，并且以线路监测信令(如RBS)和记发器信令(如DTMF信号音)的形式嵌入媒体流中。PSTN线路监测驱动器350监视和操作线路监测信号，并通过高速数字总线(如PCI总线)245与PSTN DM360接口。媒体流中所承载的记发器信令通过第二TDM交换器320路由到H-MVIP TDM互连总线505上，最后通过第二TDM交换器420路由到第二DSP阵列410中的DSP资源(参见图5所示的SMS500)。PSTN DM360可以通过高速数字总线(如PCI总线)245访问DSP资源，它是对通过这些方式接收到的CAS协议信号的解释器和响应器。

PSTN DM360是包含模拟Q.931呼叫状态的呼叫控制状态机的软件模块，它最初设计为通过IPC链路215b上的DMS1服务接口与CM205接口(参见图3所示的DMS300)。为了在ONG600设备场景中回传PSTN随路信令，DMS1服务接口920与PSTN DM360交换DMS1信令消息，并在这些消息与兼容ISDN Q.921用户适配层910的Q.931消息之间进行转换。因此，对MGC610而言，它仿佛被连接到真实的ISDN信令网关。

此回传方法不提供或支持某些ISDN辅助服务，因此重要的是应该对MGC610进行配置，以便根据号码分析不使用它们。但是，可以通过模拟ISDN信令回传以透明和无缝的方式提供对普通PSTN语音、传真调制解调器以及数据调制解调器呼叫的支持。

路由系统中的信令回传方法

图10是说明路由系统中信令回传方法1000的流程图，它包括如下步骤：

注意：参考图9中的ISDN信令网关900，该实例假定已规定了enbloc(整体)信令，以便简化如下说明。Enbloc是ISDN类型的信令，其中地址数字以一个或多个块的形式传输，每个块包含足够的地址信息，以使交换中心可以完成渐进式前向路由选择。

步骤1010：占用传输线路

在此步骤中，PSTN线路监测驱动器350根据规定的线路监测程序监视和控制通过第二T1成帧器310来访问的ABCD信令比特。当PSTN交换机占用该线路(即中继线)时，就向PSTN DM360发送SETUP_IND信号。

步骤1020：确认线路的占用

在此步骤中，PSTNDM360接收到SETUP_IND信号，并根据规定的地址注册程序进行处理。如果需要DSP资源来进行信号音的检测和生成，则由PSTN DM360分配一个资源，并利用SMS500将其连接到特定时隙(图8)。向PSTN线路监测驱动器350发送SETUP_CONF信号，以确认线路被占用。

步骤1030：监视传输线路

在此步骤中，PSTN线路监测驱动器350接收SETUP_CONF信号，并通过在第二T1线路130上生成闪烁开始或延迟拨号信号来确认线路占用。如果规定进行拨号脉冲注册，则PSTN线路监测驱动器350将继续监视ABCD信令，并利用INFO_IND信号将地址数字报告给PSTNDM360。在本实例中，假定规定进行DTMF信号音注册，并且PSTN线路监测驱动器350只监视线路的断开信号。

步骤1040：传送SETUP消息

在此步骤中，如果规定进行信号音注册，则PSTN DM360检测DTMF信号音，并根据规定的编号计划来收集地址数字。当地址信息收全时，PSTN DM360向DMS1服务接口920发送SETUP_IND消息，DMS1服务接口920然后构造Q.931SETUP消息，并将被叫和主叫号码一起传送给Q.921用户适配层910。

步骤1050：转换DMS1信号

在此步骤中，DMS1服务接口920在DMS1服务接口920和Q.921服务接口915之间提供转换服务。从PSTN DM360接收的DMS1信号被转换为Q.931消息，并以DL_DATA_IND事件的方式传送到Q.921用户适配层910，仿佛它是通过ISDN D信道上的LAPD数据链路接收到的。反过来，把从Q.921用户适配层910以DL_DATA_REQ事件形式接收的Q.931消息转换为DMS1事件，并以信号形式将所述消息传送到PSTN DM360。

步骤1060：发呼叫接受信号

在此步骤中，PSTN DM360等待通过DMS1服务接口920来自Q.921用户适配层910的DMS1_ROCEED_REQ、DMS1_ALERTING_REQ和DMS1_CONNECT_REQ信号，并按需要生成呼叫进展音。当接收到DMS1_CONNECT_REQ信号时，PSTN DM360释放DSP资源，并向PSTN线路监测驱动器350发送呼叫接受信号。

步骤1070：发呼叫完成信号

在此步骤中，PSTN DM360通过DMS1服务接口920利用DMS1_CONNECT_CONF事件来通知呼叫连接完成，DMS1_CONNECT_CONF事件转换成Q.931连接确认消息并转发到Q.921用户适配层910。

注意：呼出建立的过程以相似的方式进行，只是信号流的方向相反。例如，当Q.921用户适配层910通过SCTP传输服务905从MGC610接收到Q.931SETUP消息时，就通过DMS1服务接口920利用DL_DATA_REQ事件将其转发到PSTNDM360。DMS1服务接口920在将该Q.931消息转发到PSTN DM360之前，将其转换为DMS1_SETUP_REQ事件。利用DMS1服务接口920执行必需的Q.931消息和DMS1事件转换，呼叫建立继续进行。

呼叫断开可由电路的任何一端发起，就以上呼叫建立实例而言，通过ISDN信令网关900的信号流与预计的一样。

对Q.921数据链路管理进行了模拟，仿佛存在ISDN D信道。根据第二T1线路130、PSTN线路监测驱动器350和PSTN DM360的管理和操作状态来生成和处理数据链路建立和释放事件。例如，第二T1线路130上的永久信号丢失告警会导致将DL_RELEASE_IND事件发送到Q.921用户适配层910。还对终端端点标识符(TEI)的分配进行了模拟，虽然TEI通常不在PRI设备上进行分配，且通常缺省为零。

Claims (22)

1.一种用于随路信令回传的方法，所述方法包括如下步骤：

(a)经由第一通信链路接收通信数据；

(b)判断所述接收的通信数据是否支持SS7信令，所述步骤包括标识媒体信道或随路子信道中是否存在CAS信令协议标识符；

(c)如果所接收的通信数据不支持SS7信令，则完成包括如下步骤的一组步骤：

    (i)将建立消息传送到DMS1服务接口；以及

    (ii)将DMS1信号转换为Q.931消息，并将这种消息回传

到信令站。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述Q.931消息与ISDNQ.921用户适配层兼容。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1(a)由公共电话交换网线路监测驱动器来完成。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1(a)还包括根据规定的线路监测程序监视和控制通过第二T1成帧器访问的ABCD信令比特。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

(a)步骤1(a)还包括：

    (i)接收SETUP_IND信号；以及

    (ii)根据规定的地址注册程序来进行；

(b)如果需要DSP资源用于检测和产生信号音，则分配这种DSP资源。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

(a)步骤1(a)还包括：

    (i)接收SETUP_CONF信号；以及

    (ii)通过在第二T1线路上生成闪烁开始或延迟拨号信号

来确认线路占用；以及

(b)如果规定采用拨号脉冲注册，则PSTN线路监测驱动器利用INFO_IND信号监视ABCD信令，并将地址数字报告给PSTN DM。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于它还包括如下步骤：

(a)如果规定采用音频注册，则：

    (i)检测DTMF信号音；以及

    (ii)根据规定的编号计划来收集地址数字；以及

(b)当所述地址信息是完整的时，向DMS1服务接口发SETUP_IND信号；以及

(c)构造建立消息；以及

(d)将被叫和主叫号码全部传送给用户适配层。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1(c)通过如下步骤来完成：

(a)在DMS1服务接口和Q.921服务接口之间提供转换服务；

(b)接收DMS1信号，将所述信号转换为Q.931消息，并将所述消息以DL_DATA_IND事件的形式传送给Q.921用户适配层；

(c)把从Q.921用户适配层以DL_DATA_REQ事件形式接收的Q.931消息转换为DMS1事件，并将所述消息发送到PSTN DM。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1(c)由PSTN DM完成：

(a)等待经由DMS1服务接口920来自Q.921用户适配层的DMS1_PROCEED_REQ、DMS1_ALERTING_REQ以及DMS1_CONNECT_REQ信号；以及

(b)按需要生成呼叫进展音，当接收到所述DMS1_CONNECT_REQ信号时，PSTN DM释放DSP资源，并向PSTN线路监测驱动器发呼叫接受信号。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1(c)是通过DMS1服务接口以DMS1_CONNECT_CONF事件发呼叫连接完成信号，其中所述DMS1_CONNECT_CONF事件被转换为Q.931连接确认消息并转发到Q.921用户适配层。

11.一种用于处理多个信号协议的数据通信系统，它包括：

(a)连接到第一通信网络和第二通信网络的路由系统，此路由系统还包括：

    (i)用于建立和拆除媒体连接的媒体网关系统；

    (ii)用于根据CAS数据生成随路SS7信号的ISDN信令网

关；

(b)用于解释和/或端接SS7信号的SS7信令网关；

(c)将所述SS7信令网关与所述第一通信网络相连接的第一SS7通信链路，所述第一SS7通信链路用于与所述第一通信网络传送SS7信令消息；

(d)连接所述SS7信令网关与所述路由系统的第二SS7通信链路，所述第二SS7通信链路用于向所述SS7信令网关传送所述路由系统的所述ISDN信令网关生成的SS7信令消息。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于公共电话交换网DM与硬件和固件子系统配合工作，以实现和管理公共电话交换网CAS信令协议。

13.如权利要求11所述的系统，它包括将所述路由系统连接到所述第一通信网络或第二通信网络的公共电话交换网接口，

其特征在于：所述公共电话交换网络接口包括固件模块形式的公共电话交换网线路监测驱动器，它管理监测信令，并通过通信总线与公共电话交换网DM通信。

14.如权利要求11所述的系统，它包括将所述路由系统连接到所述第一通信网络或第二通信网络的公共电话交换网接口，

其特征在于：所述公共电话交换网络接口包括直接与第二T1成帧器接口的公共电话交换网线路监测驱动器，以监视和操作线路监测信号。

15.如权利要求11所述的系统，其特征在于所述系统配置为支持从立刻开始、闪烁开始以及延迟拨号延迟开始所构成的组中选择的一个或多个线路占用程序。

16.如权利要求11所述的系统，其特征在于所述系统配置为这样进行操作，一旦线路被占用，公共电话交换网DM则通过检测和生成媒体流中的双音多频信号来开始记发器信令，具体步骤为：

(a)按需要通过IPC链路向DSPRM请求DSP资源；以及

(b)由SMS经所述IPC链路通过原语交换连接到拨号端点。

17.如权利要求11所述的系统，其特征在于还利用所述同一DSP来生成呼叫进展信号。

18.如权利要求11所述的系统，它将所述路由系统连接到所述第一通信网络或第二通信网络；

其特征在于：所述公共电话交换网接口采用综合业务数字网DM所支持的呼叫控制原语。

19.如权利要求11所述的系统，其特征在于它包括呼叫管理器，所述呼叫管理器独立于综合业务数字网DM和公共电话交换网DM所执行的信令类型来进行操作。

20.如权利要求11的系统，其特征在于它配置为将网络信令相关性受限于对应的拨号管理器。

21.一种开放网络网关系统，用于连接电信网与基于分组的通信网，它包括：

用于处理和路由数据连接的媒体网关控制器；以及

连接到所述媒体网关控制器的媒体网关，所述媒体网关又包括：

经由第一通信链路从所述电信网络接收通信数据的装置；

用于判断所述接收的通信数据是否支持7号信令系统(SS7)信令的装置，所述装置还标识所述第一通信链路内媒体信道或随路子信道中是否存在CAS信令协议标识符；

对所述接收的通信数据不支持SS7信令的判定作出响应的装置，它又包括：

用于向DMS1服务接口传送建立消息的装置；以及

把从所述通信数据中接收到的DMS1信号转换为Q.931消息，并通过第二通信链路将所述Q.931消息传送到所述媒体网关控制器的装置。

22.如权利21所述的系统，其特征在于所述Q.931消息与ISDN9.921用户适配层兼容。

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