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CN101836406A - 用于在ip电话网络中支持模拟电话的系统 - Google Patents

用于在ip电话网络中支持模拟电话的系统 Download PDF

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CN101836406A CN200880112583.XA CN200880112583A CN101836406A CN 101836406 A CN101836406 A CN 101836406A CN 200880112583 A CN200880112583 A CN 200880112583A CN 101836406 A CN101836406 A CN 101836406A
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Abstract

本发明提供了一种无缝地集成POTS电话和IP电话的集成的VoIP电话。在一个实施例中，集成的VoIP电话包括会话初始协议(SIP)登记器、SIP会话边界控制(SBC)、SIP代理、SIP特征服务器、SIP-PSTN网关、用户接口和传统的VoIP电话中存在的VoIP电话功能。在一个实施例中，集成的VoIP电话包括一个或多个模拟电话适配器。其它例如FXS适配器的VoIP实体经由SIP SBC将它们自身向集成的VoIP电话进行登记。这些其它的实体表现为对集成的VoIP电话的扩展，并且外部网络将仅与集成的VoIP电话直接通信。

Description

用于在IP电话网络中支持模拟电话的系统
技术领域
本发明涉及通信，并且特别涉及网络电话(voice over InternetProtocol，“VoIP”)。
背景技术
通过增加通信速度、通信设备的范围以及这些设备发送和接收信息的平台，因特网从根本上改变了人们通信的方式。这种发展之所以成为可能，是因为因特网采用了使用公共协议(因特网协议，或IP)的开放网络体系结构来在网络上传输数据，其传输方式从根本上不同于信号传输电路切换服务(circuit-switched service)的方式。在IP网络中，数据被分割成包，并且在可以包括铜、光纤、同轴电缆或无线设备的一系列物理网络上传输。
已经在跨多种平台部署了依赖于IP连网的宽带服务，例如电子邮件、文件传输、万维网、点对点文件共享、即时消息、流媒体、在线游戏和网络电话(VoIP)，所述多个平台包括由传统电话公司、有线电视经营者、直播卫星(DBS)、视频程序提供商、无线提供商和甚至使用电力线的电力公司提供的平台。
在过去的几年中，VoIP服务经历了剧烈的和未曾预料的发展。VoIP服务也可以被称作IP电话通信、因特网电话通信、因特网语音、宽带电话通信、宽带电话和宽带语音。早期的点对点IP电话通信大部分都不成功，这部分归咎于早期IP网络的性质，其提供了有限的可靠性、较差的语音质量和支持与基于大规模嵌入电路切换的公共交换电话网络(PSTN)的有限集成。
具体地说，对于VoIP服务而言，可接受的质量、高速骨干网络和对这些网络的高速接入是最重要的。根据联邦通信委员会的定义，高速接入线路是指支持200Kbs或更高传输速率的线路。从1999年到2006年，根据联邦通信委员会的报告，美国的高速接入线路已经从1999年的仅2.8M条线路增加到2006年的64.6M条线路。此外，当前的增加速度保持在非常高的水平，其中在2006年上半年期间，高速线路的数量就从51.2M增加到64.6M，增幅达26％。
最近，至少部分地由于高速线路的显著增长，VoIP服务开始增长。根据Yankee Group，在2006年期间，采用VoIP的消费者达到了九百万用户以上，大约占美国家庭的百分之九，而这一数字在2005年是百分之四。显然，VoIP服务的增长还处于初期。对于持续增长和可接受性的主要阻碍是传统电话或普通电话(也称作简易老式电话业务，POTS)与基于IP的电话的集成。
对于这种集成挑战的现有解决方案是有问题的。一种方法是使用POTS电话到VoIP的适配器，称作FXS适配器。不幸的是，当使用FXS适配器时，所有的传统电话都必须连接到该适配器，并且网络上不能共存有独立的VoIP电话。另一种方法是部署IP公共分组交换机(IP Public Branch Exchange，IP PBX)。该方法同样有问题，并且还是更加昂贵的替代方案，对于住宅用户没有经济吸引力。
人们需要的是成本有效的系统和方法，这种系统和方法支持将现有POTS电话和IP电话无缝地集成，以拨打和接收VoIP呼叫。
发明内容
本发明提供了一种将POTS电话和IP电话无缝地集成的集成的VoIP电话。在一个实施例中，集成的VoIP电话包括会话初始协议(SIP)登记器(registrar)、SIP会话边界控制(SBC)、SIP代理、SIP特征服务器、SIP-PSTN网关、用户接口和传统VoIP电话中的VoIP电话通信功能。在一个实施例中，集成的VoIP电话包括一个或多个模拟电话适配器。其它VoIP实体(例如FXS适配器)通过SIPSBC将其自身向集成的VoIP电话进行登记。这些其它的实体表现为对集成的VoIP电话的扩展，并且外部网络将仅直接与集成的VoIP电话进行通信。
在实施例中，集成的VoIP电话支持非常多的增强特征。集成的VoIP电话可以登记多个电话号码(实际上是SIP通用资源标识符，URI)并且执行特色振铃(distinctive ringing)和子集路由(subsetrouting)等。此外，集成的VoIP电话能允许特定终端(即VoIP扩展)的DID(直接向内拨号)，其中仅有终端的一个子集能对指定的输入请求(inbound request)进行振铃，和/或集成的VoIP电话允许分支代理(forking proxy)功能基于输入请求使VoIP/POTS终端的全部或子集进行振铃。
当用户外出时，集成的VoIP电话能禁止登记或者执行振铃抑制。此外，集成的VoIP电话允许用户指定基于呼叫者ID信息的特色振铃、设置时间个性化和转发、以及基于呼叫者ID信息的个性化语音邮件提示。在其它实施例中，集成的VoIP电话能把多个用户登记到载体登记器(carrier registrar)并且向一些或所有终端提供唯一的指示。集成的VoIP电话还能向VoIP和POTS线路提供扩展寻址(extensionaddressing)。这可以通过VoIP电话上的多个FXS端口或通过连接到FXS端口的所有POTS站的唯一的振铃声调而实现。
下面参照附图详细描述本发明的进一步实施例、特征和优点，以及本发明各种实施例的结构和操作。
附图说明
作为说明书的一部分而包含于此的附图例示本发明，并且与描述一起进一步用于解释本发明和原理并且使得本领域技术人员能够制作和使用本发明。
图1是例示将IP电话连接到IP语音网络的方法的电话网络的一部分的图示。
图2是例示将模拟电话连接到IP语音网络的方法的电话网络的一部分的图示。
图3是例示使用VoIP PBX将IP电话和模拟电话经由相同的局域网连接到IP语音网络的方法的电话网络的一部分的图示。
图4是例示根据本发明示例性实施例的将IP电话和模拟电话经由相同的局域网连接到IP语音网络的方法的电话网络的一部分的图示。
图5是根据本发明示例性实施例的IP电话的图示。
图6是例示根据本发明示例性实施例的将IP电话和模拟电话经由相同的局域网连接到IP语音网络的电话网络的一部分的图示。
图7是根据本发明示例性实施例的IP电话的图示。
下面将参照附图描述本发明。在附图中，相似的附图标号表示相同或功能相似的元件。此外，附图标号最左边的一位或多位数字表示该附图标号首次出现的附图。
具体实施方式
虽然这里参照具体应用的例示性实施例描述了本发明，但是应当理解本发明不限于此。接触到本发明提供的教导的本领技术人员应当认识到其范围内的附加的修改、应用和实施例，并且认识到本发明具有重要用途的附加的领域。
图1例示了典型的VoIP系统100。如图1所示，VoIP电话110与允许用户经由VoIP网络170拨打和接收呼叫的手持电话120。VoIP电话110直接连接到LAN(局域网)130。LAN 130连接到路由器/调制解调器160，路由器/调制解调器160连接到VoIP网络170。路由器/调制解调器160可以为DSL(数字用户线)调制解调器、有线电视调制解调器或FiOS调制解调器，并且具有用于接收来自VoIP网络170的包(packet)的公共IP地址(例如public_domain.com)。
具有专用IP地址(例如private_domain.com)的服务登记器设备140也连接到LAN 130。当源地址(source address)和目的地地址(destination address)的包经过路由器/调制解调器160时，NAT(网络地址转换)设备150重写源地址和目的地地址的包，使得服务登记器设备140可以接收源地址和目的地地址的包。服务登记器设备140管理VoIP电话110的访问信息。即，当收到来自VoIP电话110的登记请求时，服务登记器设备140把唯一的地址(1234@private_domain.com)提供给VoIP电话110。该地址作为VoIP电话110的电话号码。当VoIP系统100采用会话初始协议(Session Initiation Protocol，SIP)时，该唯一的地址被称作SIP URI(通用资源标识符)。有关SIP的进一步信息，参见例如IETF的“RFC3261：SIP：Session Initiation Protocol”，其公开的内容通过引用而包含于此。
图2是例示将模拟电话连接到IP语音网络的方法的电话网络200的一部分的图示。在图2中，POTS/模拟电话220连接到模拟电话适配器(“ATA”)，诸如例如FXS(外部交换站)适配器210。FXS适配器210提供POTS连接和以太网(Ethernet)连接。FXS适配器210把POTS通信转换为以太网通信。利用FXS适配器210，POTS电话220可以连接到局域网(“LAN”)130。FXS适配器210的例子包括由Cisco、Linksys和Motorola制造的FXS适配器。FXS适配器210按照类似于图1中的VoIP电话110的方式操作，其向服务登记器140发送登记请求并且接收唯一的地址。
在一些情况下，用户可以具有VoIP电话110并且想要使传统POTS电话220与VoIP服务一起工作。当用户尝试将VoIP电话110和FXS适配器210连接到相同的LAN 130时，VoIP电话110和FXS适配器210各自向服务登记器设备140进行登记。当多个VoIP电话110、多个FXS适配器210、或者VoIP电话110和FXS适配器210的组合中的每一个进行登记时，LAN 130上的服务登记器设备140和NAT设备150将不允许这些设备具有共享的地址。因此，FXS适配器210和VoIP电话110不能与VoIP系统100或200中的共享号码共存。从而，POTS电话不能与VoIP电话集成。
图3是例示使用VoIP专用分组交换(private branch exchange，PBX)将POTS电话和VoIP电话连接到相同的局域网的方法的电话网络300的一部分的图示。当VoIP PBX 310连接到LAN 130时，VoIPPBX 310允许VoIP电话110和FXS适配器210向服务登记器140进行无冲突地登记。如图3所示，VoIP PBX 310允许VoIP 110和FSX210是彼此的扩展。即，FXS适配器210是1234@private_domain.com处的扩展-1，VoIP电话是1234@private_domain.com处的扩展-2。注意，一些VoIP PBX 310允许VoIP电话110和FXS适配器210直接连接。虽然运行VoIP PBX 310将允许每个FXS适配器210和每个VoIP电话110对自身进行登记，但是在家庭中运行VoIP PBX 310并不方便或者对于绝大多数用户并不总是实际的解决方案。
图4是例示根据本发明示例性实施例的经由相同的局域网把IP电话和模拟电话连接到IP语音网络的方法的电话网络400的一部分的图示。电话网络400允许多个VoIP实体(包括：ATA(例如FXS适配器)和VoIP电话)在LAN上共存。电话网络400包括：上面描述的诸部件，LAN 130、NAT 140、路由器/调制解调器160、VoIP网络170、FXS适配器210和POTS电话220。参照附图1-3中对这些部件的描述。
电话网络400还包括集成的VoIP电话410和手持电话420。在示例性的实施例中，手持电话420使用Wi-Fi或DECT(数字增强无绳通信)协议与集成的VoIP电话410无线地通信。
集成的VoIP电话410使得其它VoIP实体能将它们自身向集成的VoIP电话410进行登记，从而消除了关于网络200确认的冲突以及与网络300相关的成本和方便性问题。
图5提供了根据本发明示例性实施例的集成的IP电话410的功能性框图。集成的VoIP电话410包括：SIP登记器510、SIP SBC 520，SIP代理530，SIP特征服务器540、SIP-PSTN网关550、用户接口560和IP语音模块570。
SIP登记器510与服务登记器140的相似之处在于SIP登记器510管理VoIP实体的访问信息。在图4的例子中，SIP登记器510管理集成的VoIP电话410和FXS适配器210的登记信息。在示例性实施例中，SIP登记器是能够使用可获得的商用或开源产品(例如，Asterisk)实现的软件。
SIP SBC 520是接收来电请求并且对其进行相应处理的B2BUA(back-to-back user agent，背对背用户代理)。通过处理登记请求并且将登记请求发送到SIP登记器510，SIP SBC 520允许VoIP实体将它们自身向集成的VoIP电话410进行登记。在示例性实施例中，VoIP实体表现为对集成的VoIP电话410的扩展，并且VoIP网络170将仅与集成的VoIP电话410进行通信。这允许现有的POTS电话220作为对集成的VoIP电话410的扩展而无缝地集成。当LAN 130上有多个VoIP电话时，每个VoIP电话将经由集成的VoIP电话410进行登记。可以使用选择算法来在VoIP的同位体(peer)中确定这种电话。在示例性实施例中，SIP SBC 520是可以使用可获得的商业或开源产品实现的软件。
SIP代理530可以实际上是应用层路由器。SIP代理530作出SIP消息转发的决定并且把消息向下游转发到其它SIP网络元件(其它代理、UA(用户代理)等)。典型地，代理将仅仅向消息增加其‘Via：’并且将消息向前发送。希望进行响应的下游元件通过解开‘Via：’头堆叠(header stack)而进行响应。但是，SIP代理530包括分支代理功能。
分支代理功能提供了确定多个下游实体应当接收SIP消息、有效地将消息流‘分支’成多个下游支流(leg)的能力。分支的用途是使得单个输入(inbound)的INVITE能产生多个输出(outbound)的INVITE。这将导致多个SIP终端进行‘振铃(ring)’或报警。一个示例是：如果一个呼叫到达1234@private_domain.com，则代理‘振铃’1234-1@private_domain.com和1234-2@private_domain.com。当用户应答1234-2@private_domain.com时，代理使得对该会话产生‘普通’信令并且对其它终端(例如，该例子中的1234-1@private_domain.com)发出CANCEL消息。
此外，SIP代理530可允许特定终端(即VoIP扩展)的DID(直接向内拨号)振铃，其中仅有终端的一个子集对指定的输入请求进行振铃和/或允许分支代理功能基于输入请求对VoIP/POTS终端的全部或子集进行振铃。对于实际登记的VoIP端点和伪VoIP端点(即POTS)，将人工产生SIP信令取代哑客户端(dumb client)。在可替换实施例中，可以为本地POTS端口使用MGCP或MEGACO(媒体网关控制协议)。
SIP特征服务器540是提供呼叫相关特征的功能，所述呼叫相关特征包括：呼叫等待、呼叫转发、上次呼叫回拨等。SIP-PSTN(公共交换电话网络)网关550允许集成的VoIP 410连接到PSTN。
用户接口560允许用户启用/禁用VoIP电话410上的功能。例如，在默认配置中，家庭中的每个传统POTS电话充当VoIP扩展，用户接口530允许用户启用/禁用该功能。当用户外出时，用户接口560允许用户禁用登记或执行振铃抑制。这在用户在家庭之外接收来电时是有用的。此外，用户接口550允许用户指定基于呼叫者ID信息的特色振铃、设置时间个性化和转发，以及基于呼叫者ID信息的个性化语音邮件提醒。
用户接口550提供给用户以下选择：进行特定终端的DID(直接向内拨号)振铃；或者执行“全部振铃/在应答时取消除应答终端之外的所有终端的振铃”的分支代理功能。即，仅有特定的扩展将基于输入的请求而进行振铃。在这种情况中，VoIP电话仅执行单个登记。
图6是例示根据本发明示例性实施例的经由相同的局域网把IP电话和模拟电话直接连接到IP语音网络的可替换方法的电话网络600的一部分的图示。电话网络600包括集成的VoIP电话610，其包括集成的ATA适配器790，该集成的ATA适配器790允许POTS电话直接连接到VoIP电话610。图7中例示了集成的VoIP电话610。
图7提供了根据本发明的示例性实施例的集成的IP电话610的功能性框图。集成的VoIP电话610包括：SIP登记器510、SIP SBC520、SIP代理530、SIP特征服务器540、SIP-PSTN网关550、用户接口560和IP语音模块570。这些模块中的每一个都与关于集成的IP电话410描述的模块相似。此外，集成的IP电话610包括FXS适配器710，该FXS适配器710使得POTS电话直接连接到集成的IP电话610。
尽管上面已经描述了本发明的各种实施例，但是应当理解这些实施例只是作为示例给出，而不是进行限制。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员显然可以在其中进行各种形式和细节的修改。因此，本发明的范围和宽度不应当受到任何上述示例性实施例的限制，而应当根据下面的权利要求和它们的等价物进行限定。

Claims (14)

1.一种集成的因特网协议(IP)电话，该集成的因特网协议电话耦合到支持一个或多个模拟电话的模拟电话适配器，使得所述模拟电话起到集成的IP电话的虚拟扩展的作用，其中能够通过模拟电话和集成的IP电话在IP网络上拨打和接收网络电话(VoIP)呼叫，所述集成的IP电话包括：
登记器，所述登记器管理访问信令信息、接收来自模拟电话适配器的登记信息并且将模拟电话建立为集成的IP电话的扩展；
会话边界控制器，所述会话边界控制器基于所述登记信息控制IP网络、集成的IP电话和模拟电话适配器之间的信令信息；以及
语音IP模块，所述语音IP模块使得集成的VoIP电话能拨打和接收VoIP呼叫。
2.权利要求1的集成的IP电话，还包括特征服务器，所述特征服务器实现在集成的IP电话内和所述模拟电话之间的增强的特征。
3.权利要求2的集成的IP电话，其中所述集成的IP电话被配置为当用户外出时执行振铃抑制。
4.权利要求2的集成的IP电话，其中所述集成的IP电话被配置为允许用户指定基于来电呼叫标识符的特色振铃。
5.权利要求2的集成的IP电话，其中所述集成的IP电话被配置为允许用户指定基于来电呼叫标识符的个性化语音邮件提醒。
6.权利要求2的集成的IP电话，其中所述集成的IP电话被配置为允许用户设置如何至少部分地基于时间参数处理来电呼叫。
7.权利要求2的集成的IP电话，其中模拟电话网络中的模拟电话在IP网络上表现为会话初始协议(SIP)客户端。
8.一种耦合一个或多个模拟电话的集成的因特网协议(IP)电话，其中所述模拟电话和集成的IP电话能在IP网络上拨打和接收网络电话(VoIP)呼叫，所述集成的IP电话包括：
登记器，所述登记器管理访问信令信息、接收来自所述模拟电话的登记信息并且将所述模拟电话建立为所述集成的IP电话的扩展；
会话边界控制器，所述会话边界控制器基于所述登记信息控制所述IP网络、所述集成的IP电话和所述模拟电话之间的信令信息；
模拟电话适配器，所述模拟电话适配器使得模拟电话能直接耦合到所述集成的IP电话，使得所述模拟电话起到所述集成的IP电话的虚拟扩展的作用；以及
语音IP模块，所述语音IP模块使得集成的VoIP电话能拨打和接收VoIP呼叫。
9.权利要求8的集成的IP电话，还包括特征服务器，所述特征服务器实现集成的IP电话内和所述模拟电话之间的增强的功能。
10.权利要求8的集成的IP电话，其中所述集成的IP电话被配置为当用户外出时执行振铃抑制。
11.权利要求8的集成的IP电话，其中所述集成的IP电话被配置为允许用户指定基于来电呼叫识别符的特色振铃。
12.权利要求8的集成的IP电话，其中所述集成的IP电话被配置为允许用户指定基于来电呼叫识别符的个性化语音邮件提醒。
13.权利要求8的集成的IP电话，其中所述集成的IP电话被配置为允许用户设置如何至少部分地基于时间参数处理来电呼叫。
14.权利要求8的集成的IP电话，其中模拟电话网络中的模拟电话在IP网络上表现为会话初始协议(SIP)客户端。
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