支持数字电路倍增技术的下一代网络系统及其通信方法

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

数字电路倍增设备(Digital Circuit Multiplication Equipment，简称DCME)能够实现数字电路倍增技术，达到将一定数量的64kbit/s PCM编码的干线信道集中在更少的传输信道中进行传输的目的，由于其特性，DCME设备一般用在传输距离较长，传输通道建设投资大的国际局间的连接上。ITU-T的Q.50对国际局和DCME设备之间的信令进行了定义。其连接如图2所示，包括国际局1、国际局2、数字电路倍增设备1和数字电路倍增设备2，其中，国际局和数字电路倍增设备之间采用Q.50信令。

在Q.50信令中，主要定义了两类信令，第一类是呼叫相关消息；第二类是DCME和ISC之间的传输资源管理(Transmission Resource Management，简称TMR)和维护消息。

1.呼叫相关消息：

1)呼叫相关消息包括占用请求、占用证实、释放、释放证实。在DCME设备中定义了两种基本连接类型，分别为3.1kHz音频与语音以及64k不受限。由于不同的连接类型，DCME设备的处理方式不一样，例如对于64k不受限就不能进行压缩，因此在每次呼叫过程中都需要交换设备指示本次占用或者释放的类型，DCME设备也需要根据实际的通路占用情况，回送相应的证实消息，例如64Kbit/s占用请求、64Kbit/s占用证实、释放64Kbit/s、释放64Kbit/s证实。

2)由于ISC的中继电路是和DCME设备对接，与通常占用电路机制不同的是ISC不能认为和DCME设备之间有空闲电路时就能占用空闲电路发起呼叫，因为此时并不能保证本端的DCME设备和对端局的DCME设备之间有空闲的传输通路。ISC需要先通过发送占用请求给本端DCME设备，由DCME设备确认有通路可用，发送占用证实消息给ISC后，ISC才可以发送呼叫信令消息，例如ISUP的初始地址消息(IAM)。同样在释放呼叫时，交换设备除了发送通常的信令释放消息，例如ISUP的释放消息(REL)外，交换设备还必须给DCME设备发送释放消息。只有收到对端交换局发送的释放完成(RLC)以及本端DCME设备发送的释放证实消息后，才能认为此电路空闲。

2.传输资源管理和维护消息

在Q.50中要求交换设备和DCME设备间支持传输资源管理消息，提供动态过负荷控制(Dynamic Load Control，简称DLC)功能。DCME设备根据自身和对端DCME间传输通路占用情况，向交换设备实时上报传输资源管理消息，交换设备对此进行相应处理。例如DCME设备上报给交换设备某中继无64Kbit/s通路可用后，则此后对64Kbit/s的呼叫就不能通过此中继，如果去往目的局还有别的中继可选，则交换设备可选择其他中继，否则释放呼叫。此后如果有64Kbit/s通路可用，DCME设备上报给交换设备有64Kbit/s通路可用，则交换设备才可以从此中继上发起承载业务类型为64Kbit/s的呼叫。维护消息主要是由DCME设备上报电路或者设备退出或者进入服务，由交换设备对此进行相应处理。

在传统的电路交换领域中，DCME设备的接入方式已在附图2中示出。在已有的下一代网络接入PSTN/ISDN网络的框架基础上，考虑到接入DCME设备的要求，本发明提出的下一代网络接入DCME设备的框架如图3所示。其中，中继网关通过DCME设备连接到对方交换机。中继网关与DCME设备之间采用Q.50信令，中继网关与软交换之间采用H.248协议。Q.50信令在中继网关上终结，由中继网关完成相应的Q.50信令和H.248协议消息之间的转换。由于随路信令中信令和语音都在话路中传送，因此在接入随路信令时，只需中继网关，不需信令网关。

图4示出了下一代网络中没有接入DCME设备时，一个完整的ISUP汇接呼叫及释放流程。在实际应用中软交换和交换机之间的No.7信令消息需要通过信令网关以及信令转接点进行转换或者转发，为更清楚地表示两者之间的关系，在该流程中不再明示中间的转换以及转发过程，对于No.7信令消息直接由软交换发给交换机或者反之，通信的过程包括以下步骤：

(401)主叫交换机发送初始地址消息(IAM)给软交换；

(402)软交换对呼叫进行鉴权，对被叫号码进行分析，成功后发送Add消息给主叫中继网关，要求主叫中继网关创建一个新的关联(context)，并在关联中加入入局中继的终结点(termination)和RTP终结点(RTP termination)，其中RTP的Mode设置为只接收(Receiveonly)，并设置相应的媒体类型；

(403)主叫中继网关为所需Add的RTP分配资源RTP1，并向软交换发送应答Reply消息，其中包括该RTP1的IP地址，采用的媒体类型和RTP端口号等；

(404)软交换选择一个空闲的被叫中继电路，向被叫中继网关发送Add消息，要求在被叫中继网关创建一个新的关联(context)，在关联中加入出局中继的终结点(termination)和RTP终结点(RTP termination)，其中Mode设置为收发方式(SendReceive)，并设置远端RTP地址及端口号、媒体类型等；

(405)被叫中继网关为所需Add的RTP分配资源RTP2，并向软交换发送应答Reply消息，其中包括该RTP2的IP地址，媒体类型和RTP端口号等；

(406)软交换收到被叫中继网关的正确响应后向被叫交换机发送初始地址消息(IAM)；

(407)软交换接收被叫交换机的地址全消息(ACM)；

(408)软交换向主叫交换机发送ACM消息；

(409)软交换向主叫中继网关发送Modify消息，设置远端RTP地址及端口号、媒体类型等；

(410)主叫中继网关向软交换返回应答Reply消息；

(411)被叫应答，软交换接收被叫交换机的应答消息(ANM)；

(412)软交换向主叫中继网关发送Modify消息，将其RTP Mode修改为SendReceive；

(413)主叫中继网关向软交换返回应答Reply消息；

(414)软交换向主叫交换机发送ANM消息，双方开始通话；

(415)主叫释放呼叫时，主叫交换机发送REL消息给软交换；

(416)软交换向主叫中继网关发送Subtract消息，释放主叫中继和RTP；

(417)软交换向被叫中继网关发送Subtract消息，释放被叫中继和RTP；

(418)主叫中继网关向软交换返回应答Reply，其中上报呼叫的媒体流统计信息；

(419)软交换向主叫交换机发送释放完成消息(RLC)；

(420)被叫中继网关向软交换返回应答Reply，其中上报呼叫的媒体流统计信息；

(421)软交换向被叫交换机发送释放消息(REL)；

(422)被叫交换机向软交换发送释放完成消息(RLC)，呼叫结束。

如图5所示，为本发明在接入DCME设备后，ISUP汇接呼叫信令消息处理流程，包括以下步骤：

(501)主叫交换机发送初始地址消息(IAM)给软交换；

(502)软交换对呼叫进行鉴权，对被叫号码进行分析，成功后发送Add消息给主叫中继网关，要求主叫中继网关创建一个新的关联(context)，并在关联中加入入局中继的终结点(termination)和RTP终结点(RTP termination)，其中RTP的Mode设置为只接收(Receiveonly)，并设置相应的媒体类型；

(503)主叫中继网关为所需Add的RTP分配资源RTP1，并向软交换发送应答Reply消息，其中包括该RTP1的IP地址，采用的媒体类型和RTP端口号等；

(504)软交换在选择中继发起去话时，需增加判断此中继是否与DCME设备相连，如果是，软交换需根据自身数据库保存的相应中继当前支持的承载业务类型(此信息通过DCME设备上报的传输资源管理消息获得)以及主叫要求的承载业务类型，判断选定的中继当前是否可支持主叫所要求的承载业务，如果不支持则需选择别的中继或路由，直至无路由可选则释放呼叫。如果支持，软交换向被叫中继网关发送Add消息，要求在被叫中继网关创建一个新的关联(context)，在关联中加入出局中继的终结点(termination)和RTP终结点(RTPtermination)时，还需在中继终结点的本地控制描述符(LocalControlDescriptor)中增加属性dcme/usedtype，携带当前呼叫的承载业务类型，例如数据或者语音；

(505)被叫中继网关收到Add消息后，被叫中继网关需要根据dcme/usedtype携带的承载类型，例如数据或者语音，发送Q.50的相应连接类型占用请求给DCME设备，例如64Kbit/s占用请求，3.1kHz音频与语音占用请求；

(506)DCME设备收到消息后，确认有相应通路可用，回送相应的占用证实消息；

(507)被叫中继网关收到DCME设备的正常占用证实消息，例如64Kbit/s占用证实，3.1kHz音频与语音占用证实消息后，为所需Add的RTP分配资源RTP2后，向软交换发送应答Reply消息，其中包括该RTP2的IP地址，媒体类型和RTP端口号等；

(508)软交换收到被叫中继网关的正确响应后向被叫交换机发送初始地址消息(IAM)；

(509)软交换接收被叫交换机的地址全消息(ACM)；

(510)软交换向主叫交换机发送ACM消息；

(511)软交换向主叫中继网关发送Modify消息，设置远端RTP地址及端口号、媒体类型等；

(512)主叫中继网关向软交换返回应答Reply消息；

(513)被叫应答，软交换接收被叫交换机的应答消息(ANM)；

(514)软交换向主叫中继网关发送Modify消息，将其RTP Mode修改为SendReceive；

(515)主叫中继网关向软交换返回应答Reply消息；

(516)软交换向主叫交换机发送ANM消息，双方开始通话；

(517)主叫释放呼叫时，主叫交换机发送REL消息给软交换；

(518)软交换向主叫中继网关发送Subtract消息，释放主叫中继和RTP；

(519)软交换向被叫中继网关发送Subtract消息，释放被叫中继和RTP；

(520)主叫中继网关向软交换返回应答Reply，其中上报呼叫的媒体流统计信息；

(521)软交换向主叫交换机发送释放完成消息(RLC)；

(522)被叫中继网关收到Subtract消息后，发送释放消息给DCME设备，释放消息中指定本次释放的连接类型，例如释放64Kbit/s等；

(523)DCME设备发送释放证实消息给被叫中继网关；

(524)被叫中继网关收到消息后，释放相应资源后发送Reply给软交换，其中上报呼叫的媒体流统计信息；

(525)软交换向被叫交换机发送释放消息(REL)；

(526)被叫交换机向软交换发送释放完成消息(RLC)，呼叫结束。

上述只是以最为复杂的No.7信令的ISUP汇接呼叫为例来进行详细说明。本发明提出的方法对No.7信令的TUP呼叫同样有效。同时由于在接入DCME设备时，只影响被叫端的呼叫流程，对主叫端的呼叫流程不需特殊考虑，因此上述示例中的主叫协议或信令并不局限于ISUP，TUP等，也可以为H.248，MGCP或者SIP等。

由于Q.50不仅用于局间采用No.7信令的情形，也用于采用随路No.5信令的情形，如图6所示，为No.5信令接入DCME设备的呼叫流程。由于主叫侧协议可以有多种，因此不再列出主叫端的流程，以下对被叫端的流程进行详细说明：

(601)软交换在选择中继发起去话时，需判断此中继是否与DCME设备相连，如果是，软交换需根据自身数据库保存的相应中继当前支持的承载业务类型(此信息通过DCME设备上报的传输资源管理消息获得)以及主叫要求的承载业务类型，判断选定的中继当前是否可支持主叫所要求的承载业务，如果不支持则需选择别的中继或路由，直至无路由可选则释放呼叫。如果支持，软交换向被叫中继网关发送Add命令，要求在被叫中继网关创建一个新的关联(context)，在关联中加入出局中继的终结点(termination)和RTP终结点(RTPtermination)时，还需在中继终结点的本地控制描述符(LocalControlDescriptor)中增加属性dcme/usedtype，携带当前呼叫的承载业务类型，例如数据或者语音，发送给被叫中继网关；

(602)被叫中继网关收到Add消息后，根据dcme/usedtype携带的承载类型，例如数据或者语音，发送Q.50的相应连接类型占用请求给DCME设备，例如64Kbit/s占用请求，3.1kHz音频与语音占用请求；

(603)DCME设备收到消息后，确认有相应通路可用，回送相应的占用证实消息；

(604)被叫中继网关收到DCME设备的占用证实消息，例如64Kbit/s占用证实，3.1kHz音频与语音占用证实消息，为所需Add的RTP分配资源RTP2后，向软交换发送应答Reply消息，其中包括该RTP2的IP地址，媒体类型和RTP端口号等；

(605)软交换向被叫中继网关发送Modify消息，要求被叫中继网关发送占用信号，同时要求被叫中继网关检测占用确认信号；

(606)被叫中继网关发送占用信号给被叫交换机；

(607)被叫中继网关发送Reply消息给软交换；

(608)被叫交换机发送占用确认信号给被叫中继网关；

(609)被叫中继网关发送Notify消息给软交换，告知软交换已收到了占用确认信号；

(610)软交换发送应答Reply消息给被叫中继网关；

(611)软交换发送Modify消息给被叫中继网关，消息中携带主叫用户类别指示，被叫号码等，同时让被叫中继网关检测应答等信号；

(612)被叫中继网关发送Reply消息给软交换；

(613)被叫中继网关发送被叫号码等给被叫交换机；

(614)被叫应答，被叫交换机发送应答消息给被叫中继网关；

(615)被叫中继网关发送Notify消息给软交换，告知软交换被叫应答；

(616)被叫中继网关发送应答确认消息给被叫交换机；

(617)软交换发送Reply消息给被叫中继网关，同时告知主叫被叫已应答，至此双方开始通话；

(618)主叫释放呼叫，软交换向被叫中继网关发送Subtract消息，释放被叫中继和RTP；

(619)被叫中继网关收到Subtract消息后，发送释放消息给DCME设备，释放消息中指定本次释放的连接类型，例如释放64Kbit/s等；

(620)DCME设备发送释放证实消息给被叫中继网关；

(621)被叫中继网关收到消息后，释放媒体后发送Reply消息给软交换，其中上报呼叫的媒体流统计信息；

(622)被叫中继网关发送前向拆线消息给被叫交换机；

(623)被叫交换机发送前向拆线证实消息给被叫中继网关，至此呼叫结束。

在Q.50中要求交换设备和DCME设备间支持传输资源管理消息，提供动态过负荷控制功能。DCME设备需根据传输通路占用情况，向交换设备实时上报传输资源管理消息，例如64Kbit/s通路可用，64Kbit/s通路不可用，3.1kHz音频与语音可用，3.1kHz音频与语音不可用等，交换设备对此需进行相应处理。由于Q.50信令在中继网关上进行终结，而中继网关与软交换之间采用的是H.248协议，因此需要由中继网关将Q.50的传输资源管理消息转换成H.248协议消息后，上报给软交换做相应处理。在H.248协议中，ServiceChange用于媒体网关向媒体网关控制器报告一个终结点或者一组终结点将要退出服务或者返回服务，也可以用于媒体网关向媒体网关控制器进行注册，还可以用于媒体网关向媒体网关控制器报告一个终结点的能力已经改变。对于传输资源管理消息，本发明扩展了H.248的ServieeChange消息，在其中定义新的Method类型：X-DCME，表示本次ServiceChange为修改中继的承载业务类型，同时定义相应的X-TYPE，表示承载类型的变化，其值为64Kbit/s通路可用，64Kbit/s通路不可用，3.1kHz音频与语音可用，3.1kHz音频与语音不可用等。如图7所示，为传输资源管理消息的处理流程，包括以下步骤：

(701)中继网关注册到软交换时，根据此前保存的DCME设备上报的各中继的承载业务类型的变化情况，向软交换发送ServiceChange消息，通知软交换，相应中继支持的承载业务类型。ServiceChange消息中的Method为X-DCME，表示本次ServiceChange为修改中继的承载业务类型，X-TYPE携带相应中继的承载业务类型，例如64Kbit/s通路可用，3.1kHz音频与语音可用；

(702)软交换收到该消息后，将中继支持的承载业务类型保存起来，以用于附图5所示的步骤(504)以及附图6所示的步骤(601)判断使用，并发送Reply消息给中继网关；

(703)此后DCME设备会根据传输通路占用情况，不断上报传输资源管理消息，例如64Kbit/s通路不可用，3.1kHz音频与语音不可用等；

(704)中继网关收到消息后，转换成ServiceChange消息发送给软交换，消息中的Method为X-DCME，表示本次ServiceChange为修改中继的业务能力，同时X-TYPE携带承载业务发生的变化；

(705)软交换收到该消息后，将中继支持的承载业务类型保存起来，以用于附图5所示的步骤(504)以及附图6所示的步骤(601)判断使用，并发送Reply消息给中继网关；

(706)中继网关发送相应的传输资源管理证实消息给DCME设备。

对于DCME设备发送的维护消息，例如退出服务，进入服务等，同样需由中继网关完成Q.50和H.248之间相应消息的转换。由于H.248协议的ServiceChange消息本身就可用于媒体网关向媒体网关控制器报告一个终结点或者一组终结点将要退出服务或者返回服务，因此需要中继网关将维护消息转换成对应的ServiceChange消息，发送给软交换。如图8所示，其处理过程为：

(801)在维护期间，DCME设备发送退出服务消息，通知中继网关相应电路退出服务；

(802)中继网关将此消息转换成H.248的ServiceChange注销消息，发送给软交换；

(803)软交换收到消息后，保存相应信息，发送Reply消息给中继网关；

(804)中继网关发送退出服务证实消息给DCME设备；

(805)在维护期间，DCME设备发送进入服务消息，通知中继网关相应电路或者DCME设备进入服务；

(806)中继网关将此消息转换成H.248的ServiceChange注册消息，发送给软交换；

(807)软交换收到消息后，保存相应信息，发送Reply消息给中继网关；

(808)中继网关发送进入服务证实消息给DCME设备。

本发明利用H.248协议来转换Q.50信令，通过中继网关实现相应信令的转换，充分利用了下一代网络中呼叫控制和承载连接分离的机制以及成熟的组网方案，使得DCME设备在下一代网络中也能无缝接入，使下一代网络支持数字电路倍增技术，极大地满足了运营商对于DCME设备接入的要求。