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CN1360780A - 用于在多媒体网络节点之间交换信息的方法和系统 - Google Patents

用于在多媒体网络节点之间交换信息的方法和系统 Download PDF

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CN1360780A CN00810255.4A CN00810255A CN1360780A CN 1360780 A CN1360780 A CN 1360780A CN 00810255 A CN00810255 A CN 00810255A CN 1360780 A CN1360780 A CN 1360780A
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Abstract

本发明一般涉及多媒体网络中节点之间视频,音频和/或数据信号的传输,以及特别涉及这样的节点之间以能力信息的形式交换控制信息。本发明适于使用在节点能力的协商中,特别是在H.323和SIP多媒体网络中。本发明提供一种包括将多媒体能力信息逻辑映射为带内消息的带内能力协商或信令的方法和系统,以建立用于从第一网络到第二网络进行多媒体信息传递的格式。该带内消息可能是TFO(无串接操作)消息。

Description

用于在多媒体网络节点之间交换信息的方法和系统
发明领域
本发明涉及网络的互通，特别是通过电信网络的信息的互通。在一种形式中，本发明涉及多媒体网络和基于SS7公共信道信令电信网络的互通。
本发明一般涉及多媒体网络中节点之间视频，音频和/或数据信号的传输，以及特别涉及这样的节点之间以能力信息的形式交换控制信息。本发明适于在节点能力的协商中使用，特别是在H.323和SIP多媒体网络中，用于传输向外的信息流以及接收和处理向内的信息流，并且在下文结合实例应用描述本发明将是简单方便的。不过，应当理解，本发明并不局限于只在这种应用中使用。
发明背景
多媒体网络是指那些基于H.323，ITU-T H.323，基于分组的多媒体通信系统，和SIP，IETF RFC 2543会话起动协议的网络，并且它们具有在节点间协商能力的性能。
在本文说明书内容中，辞句“节点”是用来称呼用于接收和传输用户信息的端点终端，它还包括网络节点和在网络中处理这些信息交换的服务器以及相邻网络间网关。多媒体网络的能力交换程序意图通过使每一个节点传输、接收和解码消息流的能力为其他节点所知，来保证传输的多媒体信号只是那些可以被接收节点接收到和适当处理的信号。
因此H.323多媒体网络使用称作H.245的协议，ITU-T H.245，多媒体通信的控制协议，它使用开放逻辑信道和/或终端能力消息/结构在H.323端点或节点间交换节点所能支持的能力的信息。
类似地，由互联网工程任务组(IETF)来定义SIP(会话起动协议)。SIP多媒体体系结构的一部分是会话描述协议(SDP)，IETFRFC 2327会话描述协议。用来在SIP端点或节点(SIP服务器，SIP客户端等)间协商一个能力集合。
下面是一个能由多媒体协商协议进行协商的能力信息的示例：
音频(定义类型与方向-发送，接收，发送与接收)
视频(定义类型与方向-发送，接收，发送与接收)
数据(定义类型与方向-发送，接收，发送与接收)
加密
会议
安全
一旦节点间的协商发生，用户数据就以由协商确定的格式在节点间传输。这种协商可以发生在任何时间。例如，呼叫建立，在已建立的会话内等。
与上述多媒体协商不同的节点间协商的另一个例子是在包括移动节点或端点的现代通信网络中。图1图解了一个通信系统100，其中包括第三代公用陆地移动网络(PLMN)12，14，以及固定转接网络(PSTN/ISDN)13。该PLMN12，14能够在其核心网络中处理压缩话音流。这是性质上异步或同步的话音流编码，以及该话音流以典型8-16千比特/秒范围内的比特率传送和/或接收。在讨论移动节点间传输压缩的话音流时，为了说明现有的技术，我们现在将注意力转到与上述讨论的多媒体网络的更高层协议无关的更低的物理与访问层协议。
PSTN/ISDN网络13通常对同步的64千比特/秒PCM编码的话音流操作，该话音流占用64千比特/秒的时隙。如果一个起始于PLMN12，14的呼叫穿越PSTN/ISDN网络13，换句话说，话音流从PLMN网络12经过PSTN/ISDN网络13，传递到终接PLMN14，话音流从其压缩格式转换为同步的PCM编码格式，然后再重新转换回其压缩格式。这是因为不能通过PSTN/ISDN或基于SS7的网络13来协商或信令另一种编解码器类型或带宽的使用。这示例于图1，其中PSTN/ISDN网络13不能允许GSM ARM的指示，以及因而需要默认的PCM编码。这样代码转换也是必需的。从这开始，任何移动方带宽效率的增益都将失去，因为编解码器格式间代码转换的使用降低了原始用户数据的质量。因而应尽可能避免代码转换。
随着移动电信网络的引入，压缩话音被带到了固定电信网络的边缘。移动网络中用户平面数据经过编解码器编码产生压缩话音。例如，GSM ARM和EFR编码。结果，需要一个更小的管道以支持更少的带宽。
其结果是，给定同样带宽量的网络能够处理更多的呼叫。
然而，当一个固定电信网络对接一个移动网络时，压缩的话音必须从压缩格式转换为固定网络的PCM格式。
为了减少当呼叫跨越PSTN/ISDN网络时在移动节点间进行的编解码器协商的问题，已经提出了一种解决方案，该方案在对接基于SS7技术的PSTN/ISDN网络时使用带内信令进行编解码器协商。一个已开发的称为无串接操作(TFO)协议，ETSI GSM 08.62允许移动网络节点通过带内通信信令与协商编解码器的类型以及通过网络的带宽。这也减少了对引起原始用户平面数据质量降低的代码转换的需要。
但是，当多媒体网络(如H.323和SIP)与基于SS7的电信网络对接时，仍然存在与上述描述的移动网络被一个PCM网络分隔所关联问题类似的未解决的问题，与移动/PCM网络接口不能进行编解码器协商不同，多媒体网络在会话跨越PCM网络时不能在节点间进行能力协商。
例如，用多媒体兼容协议如H.323和SDP信令的信息会丢失，这是因为SS7协议无法携带这样的信息。这样，节点/服务器/网关/媒体网关被强制进行导致质量下降的用户数据代码转换。
现有技术系统的另一个缺陷出现在系统中为多媒体会话协商中所要传输的能力信息的数量对于在移动/固定网络接口中传送编解码器信息TFO帧来说太大了。
尽管在PLMN/PCM网络接口的情形下TFO解决方案已经允许编解码器协商，但已经发现当前PLMN/PCM接口中带内编解码器协商的形式并不适合为传输通过PSTN/ISDN PCM网络的会话进行多媒体节点的能力协商所需信息的类型和数量。
本发明的一个目的是提供一个方法和系统用于通过一个固定或交换电信网络在多媒体网络节点间交换能力信息，它改善或克服现有技术中的一个或多个缺点。
本发明的另一个目的是使得多媒体网络中的节点能够通过一个固定或交换电信网络交换能力信息。
发明概述
本发明提供一种允许多媒体信息在基于第一技术的第一网络和基于第二技术的第二网络间传递的方法，通过允许第一和/或第二网络采用一种包括将多媒体能力信息逻辑映射为带内消息的带内能力协商或信令的方法，以建立用于从第一网络到第二网络进行多媒体信息传递的格式。
优选地，带内消息是TFO(无串接操作)消息。
优选地，多媒体信息还将从第二网络传递到基于第一技术或第三技术的第三网络，其中对从第二网络传递到第三网络的多媒体信息实现采用带内能力协商的步骤。
优选地，多媒体信息是用户平面信息，如压缩的音频流。
本发明还提供一种通信系统，该系统包括基于第一技术的第一网络，基于第二技术的第二网络，以及接口装置，该装置使第一网络和第二网络应用一种包括逻辑上映射多媒体能力信息为带内消息的带内方法以用信号通知和/或协商从第一网络向第二网络的多媒体信息传递。
优选地，带内消息是TFO(无串接操作)消息。
优选地，该系统还包括基于第一技术或第三技术的第三网络，以及将TFO应用到从第二网络传输到第三网络的多媒体能力信息的接口装置。
优选地，该网络可能是PLMN网络、多媒体网络或基于SS7的网络中的一个或多个。
基本上，已经认识到问题在于目前用于移动/固定SS7网络接口的带内编解码器协商的形式不适合于协商通过固定SS7网络多媒体会话的能力，本发明是由通过逻辑上映射多媒体能力信息到带内消息来解决此问题而引起的。该消息依次提供用于在各自节点之间多媒体通道内传送能力信息的通信信道。本发明的一个步骤是认识到现有的TFO帧尺寸和结构不足以传输多媒体网络能力协商所需的所有信息。
换句话说，本发明通过映射多媒体能力信息到现有带内消息来克服现有技术应用TFO协议的不足。对于“逻辑映射”我们的意思是映射多媒体能力信息到TFO消息格式以及然后通过从连续帧和/或PCM采样窃取比特而将该TFO消息嵌入到连续的TFO帧和/或PSTN/ISDN网络中一个或多个64千比特/秒链路的现有PCM采样中。
因为TFO在与移动网络对接时提供一种带内能力协商的手段，所以本发明，以一种首选的形式，试图将TFO的使用扩展到多媒体网络(即，H.323和SIP)和基于SS7的电信网络之间的接口。
整个说明书中，对于“信息”我们的意思是指数据、话音、视频和/或任何其他可电子传送的信息形式。本发明的一种首选形式涉及音频或话音流的传送。
在本说明书中，多媒体网络是指通过使用呼叫/会话控制和/或能力协商而允许控制和传输不同类型媒体的网络，这些媒体包括但不局限于音频，视频，数据或不同类型的数据传输，固定和移动的。例如基于H.323，基于SIP的多媒体网络。
采用一种形式，本发明可以驻留在多媒体网络和使用带内信令的传统电信网络之间的一个接口中。
本发明的一个方面是提供一种方法用于在第一多媒体网络的第一节点和第二多媒体网络的第二节点之间交换能力信息，该第一和第二多媒体网络被一个固定或交换的电信转接网络分隔，通过该网络传输该第一和第二节点之间的能力信息，该方法包括的步骤有：
从该第一多媒体网络向该固定或交换电信网络传输一个控制消息，该消息包含意图用来管理该第二节点的操作的能力信息，
在该第一多媒体网络和该固定或交换电信网络之间的接口上，将该能力信息映射到带内信令消息用于在该固定或交换电信网络内的一个承载信道中传输，以及
在该固定或交换电信网络和该第二多媒体网络之间的接口上，从该带内信令消息内移去该能力信息以便传输到该第二节点。
这样，第一和第二多媒体网络节点之间控制消息的交换(其特别允许端-端能力协商)能够通过如那些基于SS7的传统电信网络和基于呼叫控制但不依赖下面的用户平面传输的新电信网络，如载体独立呼叫控制(BICC)网络，得以执行。因此可以消除代码转换器的使用，从而造成更高语音质量和对网络资源更为有效的使用。
优选地，带内信令消息符合GSM无串接操作(TFO)带内信令协议。该带内信令消息可能是一个TFO消息。
在一个实施方案中，该能力信息包括特征为所述节点中一个或多个节点传输或接收信息流的能力的信息。
第一和第二多媒体网络中至少一个的操作可能基于ITU-T建议H.323。另一种选择，第一和第二多媒体网络中至少一个的操作可能基于IETF RFC2543会话起动协议。
该固定或交换电信网络的操作可能基于ITU-T7号信令系统建议。
本发明另一方面提供一种系统用于在第一多媒体网络的第一节点和第二多媒体网络的第二节点之间交换能力信息，该第一和第二多媒体网络被一个固定或交换的电信转接网络分隔，通过该网络传输该第一和第二节点之间的能力信息，该系统包括：
用于从该第一多媒体网络传输包含能力信息的控制消息到该固定或交换电信网络的装置，该控制消息用来管理该第二节点的操作，
用于在该第一多媒体网络和该固定或交换电信网络之间的接口上映射该能力信息到带内信令消息以便在该固定或交换电信网络内承载信道中传输的装置，以及
用于在该固定或交换电信网络和该第二多媒体网络之间的接口上从该带内信令消息内移去该能力信息以便传输到该第二节点的装置。
该能力信息映射和移动装置可能由一个或多个网关，媒体网关，速率适配器单元或将该第一和第二多媒体网络互连到固定或交换电信网络的互通单元来提供。
下面的描述将更加详细地提到本发明的各种特征。为了有利于对本发明的理解，在描述中参照了附图，其中在一个优选实施方案中说明多媒体网络节点间能力信息交换的方法和系统。可以理解的是本发明并不局限于这个优选实施方案。
在图中：
图1是两个PLMN移动网络的示意图，由PSTN/ISDN固定转接网络将这两个网络互连；
图2是两个多媒体网络的示意图，这两个网络分别基于H.323和SIP标准，由PSTN/ISDN固定转接网络将这两个网络互连；
图3图解了一个TFO帧，该帧用于通过PSTN/ISDN转接网络从图2所示的一个多媒体网络向其他网络传输用户信息；
图4图解将图3的TFO帧插入到图2所示PSTN/ISDN网络中传输的8位PCM采样中；
图5图解了一个TFO消息，该消息用于通过PSTN/ISDN转接网络从图2所示的一个多媒体网络到其他网络的能力信息的带内信令；以及
图6图解图2所示两个多媒体网络端点之间通过PSTN/ISDN网络进行能力协商程序的一部分。
现在参照图2，其中总地说明了一个包含第一多媒体网络22，第二多媒体网络23和PSTN/ISDN网络24的电信系统20。该PSTN/ISDN网络24是用于传输话音业务的一个交换网络，而多媒体网络22和23都被设计用于每一个网络内节点25，27之间的视频、音频和数据信息流的传输，而不仅仅是通常地支持电话服务。可以理解的是，多媒体网络22和23的操作可能是基于相同或不同的建议或操作模式。
在这个例子中，第一多媒体网络22的操作是基于ITU-T建议H.323，该建议描述了用于提供服务质量(QoS)有保证的局域网(LAN/WAN)上的多媒体通信(话音，视频和数据)的终端、设备和服务。该H.323网络22包括多个H.323终端，如图1所示的25。H.323终端25是局域网22的一个端点，与其他H.323终端、网关、或多点控制单元一起提供实时、双向通信。这个通信由前面所提两个网络节点25，27之间的控制、指示、音频、运动彩色视频图片和/或数据组成。一个节点可能提供仅仅语音、语音和数据、语音和视频、或语音、数据和视频。H.323网关26作为局域网26上的一个端点被提供，以及用于LAN26上的H.323终端和其他形成ISDN/PSTN网络24一部分的ITU节点之间的实时、双向通信。
同样，SIP多媒体网络23包括多个SIP终端，如图1所示的27。该SIP终端27是SIP网络23内的一个端点。该SIP协议是一个应用层控制(信令)协议，该协议允许创建、修改和终止SIP网络23内一个或多个节点间的会话。这些会话包括多媒体会议、互联网电话呼叫和多媒体分发。SIP网关28将SIP网络23和PSTN/ISDN网络24互连在一起，目的是为了能够进行SIP网络23中的SIP终端和形成ISDN/PSTN网络24一部分的ITU节点之间的实时、双向通信。
H.323网络22内的终端使用ITU-T建议H.245来交换信息消息以及程序，在通信开始或过程中在两个或多个这类终端之间使用它们进行带内协商。该消息覆盖接收和传输能力以及来自接收终端的模式优先选择、逻辑信道信令，及控制和指示。指定确认的信令程序以保证可靠的视听和数据通信。在为终端之间通信期间而建立的控制信道上，在H.323终端之间交换H.245信息。
SIP网络23内的终端使用SDP交换类似的信息消息。SDP描述了两个或多个终端之间的多媒体会话并用于传送会话宣告、会话邀请和其他形式的多媒体会话启动。通用的使用模式是通过一个宣告分组的定期组播要宣告的一个多媒体会话，该宣告分组由会话宣告协议(SAP)报头和描述多媒体会话的文本净荷组成。
在PSTN/ISDN网络24中用64千比特/秒链路传送用户信息。不过，为了使H.323网络22中的一个或多个节点与SIP网络23中的一个或多个节点交换多媒体信息，用来在多媒体会话过程中管理这类节点中一个或多个操作的能力信息，通过网络24在该64千比特/秒链路内作为一个带内信令消息被传输。该带内信令消息可能符合GSMTFO带内信令协议。虽然这个协议是发展用来使无需对语音信号执行串接编码就可以在GSM网络中进行移动到移动的呼叫，但已经惊奇地发现它适于在本发明的环境中使用。
多媒体话音、音频和/或数据信号通过PSTN/ISDN网络24以TFO帧的形式传输，图3说明了TFO帧的一个例子。TFO帧依赖每一个多媒体网络22和23中端点所用编解码器而具有固定尺寸和长度，在图3的TFO帧10中，帧的长度为320比特。该TFO帧10包括头两个八位字节中的同步比特，和装入该帧承载的信息净荷的21个控制比特C1到C21。应当理解图中所示的帧结构仅仅是图示而已，电信领域中的技术人员可以容易地考虑到各种其他帧结构。
该TFO帧10由映射到PSTN/ISDN网络24中的一个或多个64千比特/秒链路的PCM采样的一个或多个比特的信道所携带。所占用的比特数目将依赖通过PSTN/ISDN网络24传输的多媒体信息流的传输速率。例如，如果该多媒体信息流以16千比特/秒的速率传输，该TFO帧10就可能被映射到PCM采样的两个最低有效比特，正如图4中PCM采样流20所表现的。
TFO消息在同一个64千比特/秒链路上领先且平行于TFO帧传输。TFO消息(图5说明了它的一个例子)提供通信信道用于在多媒体信息通道内在多媒体网络22和23中各自的端点之间传送能力信息。图5中的TFO消息30包括报头、命令块和可能地一个或多个扩展块。该报头，在这个例子中，包括一个20-比特长序列H1到H18(包括两个“0”比特)。该命令块，引用为CB1到CB200，标识通过PSTN/ISDN网络24在多媒体节点间发送的能力信息。扩展块，这儿引用为E1到E20，扩展TFO消息30的命令块的尺寸。
该TFO消息30可以通过和一个TFO帧10一起(嵌入)被发送，或被插入到PCM采样流20中而在64千比特/秒链路上传输。在后面的情形下，TFO消息30可能通过用TFO消息的一个比特替换每第16个顺序的PCM采样来实现在PCM采样流20的LSB内的转送。
现在将参照图6描述在H.323网络22中的H.323端点25和SIP网络23中的SIP端点27之间交换能力信息的一个例子。在建立端点25和27之间的多媒体会话之前，端点25可能作用以保证端点27能够接收和正确处理其打算传输到端点27的视频、音频和/或数据信息流。在这种情形下，端点25传输包含关于其传输和接收能力的信息在内的终端能力集40。该终端能力集40包括标记终端能力集特例的序列号，以便可以识别来自端点27的相应响应，还包括表明所使用H.245建议版本的协议识别符，以及能力表项，用于描述在这种情形下发送和接收使用G.723.1加密的音频的端点25的能力。
终端能力集40通过H.323网络22传送到H.323网关26，该网关作用以将终端能力集40映射到TFO消息41。该TFO消息41具有TFO_REQ_L(编解码器G7231)结构，表示该消息的来源是有TFO能力的设备以及G.723.1音频编解码器是端点25所使用的编解码器。于是该TFO消息41作为带内消息通过PSTN/ISDN网络24在64千比特/秒链路内传输。
一旦由SIP网关28接收到，包含在TFO消息41中的信息被移去并映射到SAP消息42中。因此，创建了协议版本、拥有者会话标识符、会话名称和连接信息并将这些信息放置在打算给端点27的SAP消息中。而且，来自TFO消息41的信息能够被映射到时间会话活动域、会话描述域—发送接收(对应于H.245消息40中传输的接收和传输音频能力)-以及媒体宣告域—音频端口传输G7231(对应于H.245消息40中传输的G7231音频)。
本发明允许通过基于SS7的传统电信网络和基于载体独立呼叫控制(BICC)的新电信网络进行端到端的能力协商。本领域的技术人员将理解对本发明的范围内的、这里描述的结构可以有许多的变化，修改和/或增加。

Claims (23)

1.一种允许多媒体信息在基于第一技术的第一网络和基于第二技术的第二网络之间传递的方法，该方法包括的步骤有：
允许第一和/或第二网络采用一种包括将多媒体信息逻辑映射为带内消息的带内能力协商或信令的方法，以建立用于从第一网络到第二网络进行多媒体信息传递的格式。
2.权利要求1要求的方法，其中带内消息是TFO(无串接操作)消息。
3.权利要求1或2要求的方法，其中能力协商包括协议协商。
4.权利要求1、2或3要求的方法，其中多媒体信息还将从第二网络传递到基于第一技术或第三技术的第三网络，其中对从第二网络传递到第三网络的多媒体信息实现采用带内能力的步骤。
5.权利要求1到4中任何一个要求的方法，其中多媒体信息是用户平面信息，如压缩的音频流。
6.一种通信系统包括
基于第一技术的第一网络，
基于第二技术的第二网络，以及
接口装置，该装置使第一网络和第二网络能应用一个包括逻辑上映射多媒体能力信息为带内消息的带内方法以用信号通知和/或协商从第一网络向第二网络的多媒体信息传递。
7.权利要求6要求的系统，其中带内消息是TFO(无串接操作)消息。
8.权利要求6或7要求的系统，还包括基于第一技术或第三技术的第三网络，以及将TFO应用到从第二网络传输到第三网络的多媒体能力信息的接口装置。
9.权利要求6，7或8要求的系统，其中第三网络是PLMN网络或多媒体网络中的一个。
10.权利要求6到9中任何一个要求的系统，其中第二网络包括多个电信网络。
11.权利要求6到10中任何一个要求的系统，其中多媒体信息是用户平面信息，如压缩的音频流。
12.权利要求6到11中任何一个要求的系统，其中第一网络是多媒体网络。
13.权利要求6到12中任何一个要求的系统，其中第二网络是基于SS7的网络。
14.一种用于在第一多媒体网络的第一节点和第二多媒体网络的第二节点之间交换能力信息的方法，该第一和第二多媒体网络被一个固定或交换的电信转接网络分隔，通过该网络传输该第一和第二节点之间的能力信息，该方法包括的步骤有：
从该第一多媒体网络向该固定或交换电信网络传输一个控制消息，该消息包含意图用来管理该第二节点的操作的能力信息，
在该第一多媒体网络和该固定或交换电信网络之间的接口上，将该能力信息映射到带内信令消息以便在该固定或交换电信网络内的一个承载信道中传输，以及
在该固定或交换电信网络和该第二多媒体网络之间的接口上，从该带内信令消息内移去该能力信息以便传输到该第二节点。
15.权利要求14要求的方法，其中固定或交换电信网络基于SS7。
16.权利要求14要求的方法，其中固定或交换电信网络基于呼叫控制但不依赖下面的用户平面传输，如载体独立呼叫控制(BICC)网络。
17.权利要求15或16要求的方法，其中带内信令消息符合GSM无串接操作(TFO)带内信令协议。
18.权利要求17要求的方法，其中该带内信令消息是一个TFO消息。
19.权利要求14到18中任何一个要求的方法，其中能力信息包括特征为所述节点中传输或接收信息流一个或多个的能力的信息。
20.权利要求14到19中任何一个要求的方法，其中第一和第二多媒体网络中至少一个的操作是基于ITU-T建议H.323的。
21.权利要求14到20中任何一个要求的方法，其中第一和第二多媒体网络中至少一个的操作是基于IETF RFC 2543会话起动协议的。
22.一种用于在第一多媒体网络的第一节点和第二多媒体网络的第二节点之间交换能力信息的系统，该第一和第二多媒体网络被一个固定或交换的电信转接网络分隔，通过该网络传输该第一和第二节点之间的能力信息，该系统包括：
用于从该第一多媒体网络向该固定或交换电信网络传输一个控制消息的装置，该消息包含用来管理该第二节点的操作的能力信息，
用于在该第一多媒体网络和该固定或交换电信网络之间的接口上将该能力信息映射到带内信令消息以便在该固定或交换电信网络内的一个承载信道中传输的装置，以及
在该固定或交换电信网络和该第二多媒体网络之间的接口上从该带内信令消息内移去该能力信息以便传输到该第二节点的装置。
23.权利要求22要求的系统，其中能力信息映射和移去装置可能由一个或多个网关，媒体网关，速率适配器单元或将该第一和第二多媒体网络互连到固定或交换电信网络的互通单元来提供。
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