基于互联网协议传输语音的网关及其控制方法

摘要

基于互联网协议传输语音(VoIP)的网关,它包括外部交换局接口(FXO)、外部交换站接口(FXS)以及VoIP处理器。VoIP网关的控制装置把VoIP网关设置到TANDEM(中继与ENM(听和说))模式或者独立模式(standalone)。在TANDEM模式中,VoIP网关把呼入从VoIP处理器传送到FXO并把呼出从FXS传送到VoIP处理器。在独立模式中,VoIP网关把呼入从VoIP处理器传送到FXS并把呼出从FXS传送到VoIP。

说明书

                       技术领域

本发明一般涉及经一种基于互联网协议传输语音(VoIP)的网关系统，具体地涉及一种VoIP网关，此网关支持只带有一个外部交换局接口(FXO)的传统专用小交换机(PBX)或键控电话系统上的VoIP呼叫，以及该网关的控制方法。

                       背景技术

基于互联网协议传输语音(VoIP)的网关系统把从公共电话交换网(PSTN)中接收到的语音和传真数据经过实时压缩和协议转换后传送到互联网协议(IP)网络。而且，内置在VoIP网关系统中的VoIP板卡把用于PSTN的音频数据格式转换为用于IP网络中的数据格式。也就是说，具有在互联网上实现电话呼叫的VoIP网关功能的VoIP板卡支持H.323 V3协议。

外部交换局接口(FXO)，一般以板卡形式实现的，提供用于交换机的局线接口。外部交换站接口(FXS)，也是一般以板卡的形式实现的，提供用户线接口。VoIP处理器，也是一般以板卡形式实现的，把从PSTN接收到的音频数据转换为用于IP网络的数据。以媒体网关控制板卡(MGCB)形式存在的一个控制装置控制FXO、FXS和VoIP处理器，由此，全面地控制VoIP网关(VG)的操作。

组成VoIP网络的VoIP网关被连结到传统专用小交换机(PBX)或者键按电话系统上的数字接口(E1/T1)或模拟接口(FXO、FXS或E&M)上。当VoIP网关连接到用户线E1或T1的时侯使用E1/T1接口，一种安装在控制装置上的板卡。E1或T1线是公知的分别支持2.048Mbps和1.544Mbps传输速率的高速数据线。而接口E1/T1或E&M提供同时支持发送和接收功能的双向服务，支持单向服务的FXS和FXO接口在提供服务上具有局限性。也就是说，当假设每个FXS和FXO能够提供一个8端口的服务时，因为呼入数是8并且呼出数也是8，总共提供了16个信道。可是，能够用于呼出的信道数被限制为8个。即，不可能使用全部16个信道用于呼出。而且，当某处使用只有FXO的传统PBX或键控电话系统的时候，为了使用上述接口管理VoIP网络，传统PBX或键控电话系统必须进行扩展或变换。

VoIP网络包括具有FXO和FXS的公共传统PBX或键控电话系统。支持发送和接收二种功能的E1/T1数字接口(或中继)或者E&M模拟接口通过VoIP网关构建VoIP网络与传统PBX或键控电话系统的连接。在接口是使用FXS和FXO的情况下，FXS支持接收功能，同时FXO支持发送功能。因此，具有FXS和FXO的传统PBX或键控电话系统是被连接到VoIP网关的FXO和FXS上来完成VoIP服务。

然而，当传统PBX或键控电话系统只有FXO时，它不能同时支持发送和接收两种功能。这是因为FXO和FXS是单方向的。例如，当在第一区域中的用户在包括FXO/FXS模拟接口的VoIP网络中使用键控电话系统的FXO试图发送呼叫到VoIP网关的FXS时，呼叫建立信号被转换为VoIP包并被传送到位于第二区域的VoIP网关。该发送到VoIP网关的FXO的呼叫在传统PBX的FXS处完成。因此，如果在第二区域中的PBX或键控电话系统没有FXO，被传送的呼叫不能完成。

支持直接拨入(DID)拨号功能的传统PBX和键控电话系统能够如同呼入是被端接在FXO一样地操作。然而，为了使VoIP网关传送VoIP呼入到FXO，需要一种能够向FXS传送VoIP呼入的功能，此功能给不带有FXO的传统PBX或键控电话系统提供接口。而且，为了向VoIP网关中恰当的FXS发送呼叫，从主叫方接收来的数字必须进行翻译以便适合被叫方。

                        发明内容

因此，本发明的目的是提供一种基于互联网协议传输语音(VoIP)的网关，用来支持在一种只具有一个外部交换局接口(FXO)的交换机上的实现VoIP呼叫，比如在传统专用小交换机(PBX)或键控电话系统上，以及此网关的控制方法。

为实现上述的和其它的目的，这里提供了一种基于互联网协议传输语音(VoIP)的网关，它由外部交换局接口(FXO)、外部交换站接口(FXS)和VoIP处理器组成。VoIP网关的控制装置设置VoIP网关为TANDEM(中继和ENM(听和说))模式或独立模式。在TANDEM模式中，VoIP网关把呼入从VoIP处理器发送到FXO，并把呼出从FXS发送到VoIP处理器。在独立模式中，VoIP网关把从VoIP处理器来的呼入发送到FXS并把从FXS来的呼出发送到VoIP。

                        附图说明

通过参照结合附图的下列详细以后，由于其变得比较好理解，对本发明更完整的了解及其许多附带的优点将是显而易见的，并且其中：

图1是表示基于互联网协议传输语音(VoIP)的网关的结构方框图；

图2是表示使用外部交换局接口(FXO)和外部交换站接口(FXS)的VoIP网关的结构示意图；

图3是表示本发明应用于由仅有FXO的键控电话或专用小交换机(PBX)组成的VoIP网络的第一种典型应用结构图。

图4是表示按照本发明的一个实施例的VoIP网关的模式设置程序的流程图；

图5是表示按照本发明的一个实施例的VoIP网关的控制操作过程的流程图；

图6是表示本发明的V_oIP路由选择表；

图7是表示本发明应用于由仅有FXO的键控电话或专用小交换机(PBX)组成的VoIP网络的第二种典型应用结构图。

                      具体实施方式

下面将参考附图对本发明的优选实施例加以说明。在图中，相同的部件用相同的标号表示。

图1是VoIP网关的结构框图，一般以板卡的形式实现的外部交换局接口(FXO)51，提供一种对交换机的局线接口。外部交换站接口(FXS)52，同样地以板卡形式实现的，提供分机线接口。VoIP处理器54，也是以板卡的形式实现的，把从PSTN收到的音频数据转换成用于IP网络的数据。以媒体网关控制板(MGCB)形式存在的控制装置53控制FXO 51、FXS 52和VoIP处理器54，由此全面控制VoIP网关(VG)的整个的工作过程。

用来构成VoIP网络的VoIP网关与专用小交换机(PBX)或键控电话系统的数字接口(E1/T1)或模拟接口(FXO、FXS或E&M)相连接。当VoIP网关被连接到分机线E1或T1的时候，使用E1/T1接口，一种安装在控制装置53上的板卡。E1线和T1线是公知的分别支持2.048Mbps和1.544Mbps传输速率的高速数据线。虽然E1/T1或E&M接口提供一种支持发送和接收两种功能的双向服务，但支持单向服务的FXO和FXS接口只能提供有限的服务。即，当假设每个FXS和FXO接口能够提供8端口服务，因为呼入数目是8个，且呼出的数目也是8个，一共支持16个信道。然而，呼出信道限制为8个。因此，不可能使用全部16个信道用于呼出。同样，当使用的传统PBX或键控电话系统只有FXO时，传统PBX或键控电话系统必须被扩展或变换，以便使用上述接口管理VoIP网络。

图2是VoIP网络的示意图，包括具有FXO 42和FXS 41的公共传统PBX或键控电话系统KP。支持发送和接收两种功能的E1/T1数字接口(或中继线)或E&M模拟接口将VoIP网络与传统PBX或键控电话系统KP通过VoIP网关VGa连接。在接口使用FXS和FXO的情况下，FXS接口支持接收功能，同时FXO接口支持发送功能。因此，具有FXS 41和FXO 42二者的传统PBX或键控电话系统是被连接到VoIP网关VGa的FXO 51a和FXS 52b上的，如图2所示，由此来完成VoIP服务。

然而，当传统PBX或键控电话系统KP只有FXO接口时，它不能同时支持发送功能和接收功能。这是因为FXO 51和FXS 52a是单向的。例如，当在第一区域内的用户TEL1试图利用在包含FXO/FXS模拟接口的VoIP网络中的键控电话系统KP的FXO 42向VoIP网络中的VoIP网关VGa的FXS 52b发送呼叫时，呼叫建立信号被转换为VoIP包并被传送到第二区域中的VoIP网关VGb。被发送到VoIP网关VGb FXO 53b的呼叫端接到传统PBX的FXS 61上。因此，如果在第二区域中的PBX不具有FXS，或如果第二区域中的键控电话系统不具备FXO，被发送到的呼叫就不能够进行端接。

支持直接拨入(DID)拨号功能的传统PBX和键控电话系统能够如同呼入是被端接到FXO一样工作。然而，为了使VoIP网关向FXO转送VoIP呼入，需要一种将VoIP呼入转送到FXS的功能，以此为不带有FXO的传统PBX或键控电话系统提供接口。同样，为了传送呼叫到适当的VoIP网关的FXS，从主叫方接收到的数字必须被转换以便与被叫方相匹配。

根据本发明的一个实施例，互联网协议语音(VoIP)网关具有与图1所示相同的结构。但是，其中控制装置53控制外部交换局接口(FXO)51，外部交换站接口(FXS)52和VoIP处理器54具体的控制过程是不同的。这正是本发明的核心。

根据本发明实施例的VoIP网关能够运行于独立模式，如同在公知的TANDEM(中继和ENM(听和说))模式中一样。即，VoIP网关能够即可运行于独立模式也可运行于TANDEM模式。两种模式是根据用户的外部指令来加以确定的。独立模式被定义为支持基于只具有FXO接口的传统专用小交换机(PBX)或键控电话系统的VoIP呼叫。

图3是表示本发明的应用于只具有FXO的键控电话系统或传统PBX的VoIP网络的第一种典型应用结构图。

如图3所示，在只有FXO 42的传统PBX或键控电话系统(在下文，键控电话系统)KP1中，FXO 42接口被连接到VoIP网关VGc的FXS 52c上，其连接方法与普通VoIP网关的连接方法是不同的。因此，为了把由第二区域中的用户电话TE2始发的呼叫发送到第一区域中的VoIP网关VGd的FXS 52c上，以便把它发送到键控电话系统KP1上，第一区域中的VoIP网关VGc的模式必须被设置为与第二区域中的V_oIP网关VGd的模式不同。也就是说，第二区域中的VoIP网关VGd必须被设置为TANDM模式，而第一区域中的VoIP网关VGc必须被设置为独立模式。

在TANDEM模式中，呼入是从VoIP处理器54d传送到FXO 51d(E1/T1或E&M)，而呼出是从FXS 52d传送到VoIP处理器54d。具体地说，在第二区域中电话用户TEL2试图建立呼叫，这个呼叫是通过传统PBX的FXO 62连接到VoIP网关VGd的FXS 52d上。这个呼叫被转换为VoIP呼叫并通过网络到达第一区域中的VoIP网关VGc。此时，第一区域中的VoIP网关VGc是处于独立模式。

在第一区域中的VoIP网关VGc把一个来自VoIP处理器54c的VoIP呼入传送到FXS 52c，并然后传送到键控电话系统KP1的FXO 42，以便在第一区域和第二区域中的用户TEL1和TEL2之间能够分别建立VoIP呼叫。为了把VoIP呼入发送到VoIP网关VGc的FXS 52C上，VoIP呼入必须端接到FXS的指定号码(与分机号码一致的)。因此，需要执行从第二区域中的VoIP网关VGd向第一区域中的VoIP网关VGc的FXS 52c传送呼叫的数字转换。这是因为第一区域中的VoIP网关VGc的具体的FXS号码与键控电话系统KP1的实际的用户号码是不同的。

图4是表示根据本发明的实施例的VoIP网关的模式设置程序的流程图。参照图4，控制装置53C在键控电话系统接通电源或重新引导的基础上完成初始化过程。据此，在步骤4a到4c中，控制装置53C检查是否有插件板(板卡)存在，并根据检查结果把VoIP网关VGc设置到TANDEM模式或独立模式。具体地说，控制装置53C在步骤4a确认是否存在FXS。当FXS存在时，控制装置53C在步骤4b中确认是否存在FXO。当FXO存在时，在步骤4d中VoIP网关被设置到TANDEM模式。当在步骤4b中确认FXO不存在时，控制装置53C在步骤4c中确定是否存在E1/T1/PRI。当E1/T1/PRI存在时，VoIP网关VGc在步骤4d中被确定到TANDEM模式。当E1/T1/PRI不存在时，VoIP网关VGc在步骤4e中被设置到独立模式。

如图3所示的VoIP网关VGc，由于键控电话系统KP1只有FXO42，它只需要FXS 52C。因此，FXO或E1/T1/PRI是不存在的。于是，在模式设置步骤中VoIP网关VGc是被设置到独立模式。

然而，对于VoIP网关VGd，由于传统PBX同时具有FXS61和FXO62，VoIP网关VGd必须包括FXO 51d和FXS 52d。因此，在模式设置步骤中VoIP网关VG是被设置到TANDEM模式。

图5是表示本发明的实施例的VoIP网关的控制操作过程的流程图。将对VoIP网关被设置为独立模式时的操作过程加以描述。为方便起见，假设图例中的VoIP网关VGc是以这种方式工作的。在呼入的情况下，VoIP网关VGc按照步骤5a+步骤5b+步骤5c+步骤5e+步骤5f的顺序进行工作。

当始发一个随机呼叫时，VoIP网关VGc的控制装置53c在步骤5a中检测该呼叫。控制装置53c在步骤5b检查所发起的呼叫是否是呼入。如图3所示，呼入被从对方的用户电话TEL2上发送出来并经过公共交换电话网(PSTN)、传统PBX和VoIP网关VGd的VoIP处理器54d而被接收到。

当确定始发的呼叫是呼入时，控制装置53c在步骤5e中检查VoIP网关是否被设置到TANDEM模式。当确认VoIP网关VGc没有被设置到TANDM模式时，控制装置在步骤53C在步骤5e中确认VoIP网关VGc是否被设置成独立模式。当确认VoIP网关VGc是被设立成独立模式时，程序继续进行到步骤5f，在这里控制装置53c把通过VoIP处理器54c接收到的呼叫传送到FXS52c。输出到FXS 52c的呼叫被传送到键控电话机(KTS)。

在呼出的情况下，VoIP网关VGc的工作顺序为步骤5a+步骤5b+步骤5g。当在步骤5b中确认发起的呼叫不是呼入，因为该呼叫是从键控电话KP1传送到FXS52c的呼出，流程继续进行到步骤5g，在这里控制装置53c通过VoIP处理器54c发送呼出到互联网。

下面将对被设置于TANDEM模式时VoIP网关的工作过程加以说明。图2中的两个VoIP网关VGa和VGb以及图3的VoIP网关VGd都是以这种方式工作的。在呼入状态下，VoIP网关VGa、VGb和VGd按照步骤5a+步骤5 b+步骤5c+步骤5d的次序进行工作。在呼出状态下，V_oIP网关VGa、VGb和VGd按照步骤5a+步骤5b+步骤5g的顺序进行工作，如同VoIP网关是处于独立模式时一样。

图6是表示本发明的VoIP路由选择表。图6中的VoIP路由选择表是进行数字转换的，用来翻译传输到VoIP网关VGc的FXS 52c的数字，此网关与图3中的VoIP网络中只具有FXO的键控电话系统或传统PBX KP1相连接。

图7是表示本发明应用于只具有FXO的键控电话系统或传统PBX的VoIP网络的第二种典型应用结构图。

参考图7，属于一个区域(网关)的用户数是8个。每个用户具有从201到208的分机号码。尽管在不同区域中的用户具有相同的分机号码，用户分别所属的区域是用IP表加以区别的(见图6)。本发明的实施例中，所有的在第一区域中的用户1100至1199的IP表是1，并且IP表的实际地址是168.219.79.140。在第三区域中的用户1000至1099的IP表都是0，并且IP表的实际地址是168.219.80.100。

如图7所示，只具有FXO的键控电话系统KP_1和KP_2分别连接到处于独立模式下的VoIP网关VGc和VGe上。当第二区域中的用户TEL2试图呼叫第一区域中的用户时，在第一区域中的用户的电话号码是1100、1101、------到1199中的一个。由于键控电话系统KP_1只具有FXO 42_1，键控电话系统KP_1必须与第一区域中的VoIP网关的VGc的FXS 52c相连接。因此，为了端接VoIP呼入到FXS52c而不旁路该VoIP呼入到在第一区域中的VoIP网关VGc的FX0 51c中，VoIP网关VGc的状态被切换到独立模式。

参考图6，因为工作在独立模式下的VoIP网关VGc的FXS号码是201、202、---和208(8端口FXS的情况下)，由第二区域中的用户电话TEL2发出的电话号码(数字)必须被转变成FXS号码，以便VoIP网关VGc能够发送呼叫到FXS 52c。为了完成这个任务，在第二区域内的VoIP网关VGd把从主叫方接收到电话号码1100，1101，---1199转换成相应的FXS 52C的分机号码201，202，---208，如图6。

在一个交换局其总部设在第二区域而其分局在第一区域和第三区域的情况下，且第一区域的用户电话号码与第三区域的用户电话号码没有重叠时，在第二区域的用户试图与第一区域或第三区域中的用户建立通话时，通过使用在第二区域中的VoIP路由选择表，可以根据如图6所示的各自的存取码有效地把E.164变换到IP地址。

在图6中，当第三区域或第一区域的用户试图与第二区域中的用户建立通话时，在第二区域中的用户是TEL2，VoIP网关VGd与同时具有FXO 61和FXS 62的传统PBX相连接。因此，VoIP网关VGd工作于TANDEM模式。所以不需要数字的变换。

如上所述，依据本发明，VoIP网关能够根据需要工作于TANDEM模式或独立模式。因此，可以容易地实现VoIP网关系统。也就是说，在使用只支持FXO的传统PBX或键控电话系统的情况下，通过设置VoIP网关到独立模式可以支持FXS接口而不需要增加其它设备，所以，可以提高VoIP网关的效率并降低费用。

尽管，已经对本发明的优选实施例加以了说明，本专业的技术人员应当理解为本发明不应局限于所描述的优选实施例。而是在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种修改。