一种电话网络及在电话网中交换媒体包的方法

摘要

本发明涉及一种通信架构，允许对其中的通信路径进行分析和控制。该通信架构包括分组交换网络、电路交换网络、接入点和节点，在请求时向终端设备提供子路径特征信息。所述终端设备根据本发明通过通信架构向目的地终端设备发送测试包，获取包含分流子路径特征的回应应答，并对获取的信息进行分析。根据对这些通信路径的分析，所述终端设备自动或根据用户通过用户接口输入的指令选择一条或多条通信路径进行语音或数据包交换。在选择了一条或多条通信路径后，所述终端设备控制语音或数据包沿所选通信路径传送。为实现此目的，所述终端设备在每个语音或数据包的包头中加入控制命令，引导接入点和节点沿所选路径传送这些语音或数据包。

说明书

技术领域

本发明涉及通信系统，更具体地说，涉及分组和电路交换通信网络中的路径分析和控制。

背景技术

公共交换电话网和互联网电话语音通信设备的应用非常广泛。公共交换电话网电话语音通信设备利用固定电话或无绳电话来与远端终端通话，而蜂窝电话利用蜂窝网络和公共交换电话网来与远端终端通话。在多数情况下，语音包在两台或多台电话设备间进行交换，这些设备使用任意的可用通信路径。

互联网语音通信利用计算机和互联网接入来与远端终端通话。互联网语音通信设备包括个人计算机或笔记本计算机、耳机和话筒或专门的互联网电话。通常，互联网电话允许使用者呼叫远端的台式计算机、无线或蜂窝电话。此外，其他终端设备如个人计算机、服务器、机顶盒、手持数据/通信设备、客户端设备等使用任意的可用互联网通信路径来交换数据包。

在设备间的所有语音或数据交换过程中，通信路径的绝大部分对用户而言始终都是不可见的。这样做的原因在于可使终端设备、接入点和互联网服务提供商不参与数据包的传送。为克服可能的故障，对网络内部进行了冗余设计，因此，互联网骨干网中便存在许多可能的进出路径。

这样一来，终端设备、接入点或互联网服务提供商设备以及相关链路发生的单个故障便可使一条路径失效。上网高峰期在各个接入点和节点出现的网络拥塞问题经常导致某条路径上出现不期望见到的延迟，并增加了误码率。类似的问题还出现在某条路径具有带宽限制或低信号强度限制时。此外，在当前的互联网系统中，语音、视频和/或数据传输中并未提供服务质量(QOS)以及吞吐量保证。

与本发明将要介绍的系统相比，现有和传统方法的限制和弊端对本领域的技术人员来说将更加清晰。

发明内容

本发明提供的设备和操作方法将结合下面的附图说明、发明内容和权利要求进行详细描述。

本发明提供了一种可对通信路径进行分析和控制的通信网络。该网络由分组交换架构组成，该架构包括骨干网、第一终端设备和第二终端设备。第一终端设备通过至少第一接入点通信连接到分组交换网络，第二终端设备通过至少第二接入点通信连接到所述分组交换网络。第一终端设备向分组交换架构发送测试包以确定分流子路径，并且选择一条第一终端设备和第二终端设备之间的通信路径，该选择的通信路径包括至少一条所确定的分流子路径。作为对发送测试包的响应，接入点、分组交换架构中的各节点以及第二终端设备向第一终端设备返回回应应答。第一终端设备分析收到的回应应答，选择一条通信路径，并沿所选择的通信路径执行与第二终端设备之间将要进行的所有通信。为实现此目的，第一终端设备在语音、其他媒体或数据包的包头中插入控制指令，这些控制指令将引导每个接入点或节点将这些数据包沿选择的路径传送。在另一实施例中，在通过分组交换架构交换数据包有效载荷时，第一终端设备和第二终端设备几乎不施加分流和汇聚限制。所有分流和汇聚的第一有效载荷数据包，除了那些到达第一终端设备或第二终端设备的目的地的之外，都将被节点和接入点丢弃。

本发明还提供了一种终端设备，包括多个互联网接口电路、多个公共交换电话网接口电路、用户接口电路、同时通信连接到所述互联网接口和所述用户接口电路的处理电路，以及存储有路径分析和路径控制软件的存储单元。通过发送第一测试包，所述处理电路对通信路径的分流和汇聚进行分析，并且通过对通信路径的分析，所述处理电路选择一条通信路径。

本发明提供了一种电话网络，包括：

分组交换网络架构，所述分组交换网络架构包括骨干网、第一接入点和第二接入点；

通过至少所述第一接入点通信连接到所述分组交换网络的第一终端设备；

通过至少所述第二接入点通信连接到所述分组交换网络的第二终端设备，；

所述第一终端设备与所述分组交换网络架构交互，以确定所述骨干网中的分流子路径；

所述第一终端设备选择其与所述第二终端设备之间的至少一条通信路径，所选择的通信路径包括至少一条所确定的分流子路径。

优选地，所述第一终端设备与所述分组交换网络架构之间的交互包括发送至少一个测试包。

优选地，所述发送至少一个测试包导致分流子路径特征的传送。

优选地，所述第一终端设备至少部分地基于所述传送的分流子路径特征选择所述至少一条通信路径。

优选地，所述第一终端设备与所述分组交换网络架构之间的交互包括通过所述第一接入点发送至少一个数据包，并且由所述骨干网在检测到所述分流子路径后对所述至少一个数据包进行复制。

优选地，所述至少一个数据包包括语音包，所述语音包的包头指引所述复制过程。

优选地，所述第一终端设备选择的所述至少一条通信路径包括第一通信路径和第二通信路径，所述第一通信路径包括第一分流子路径，所述第二通信路径包括第二分流子路径。

优选地，所述分组交换网络对有效载荷数据包进行复制，以便通过所述第一通信路径和所述第二通信路径两者进行传送复制的副本。

优选地，所述发送至少一个测试包的过程周期性的重复进行。

优选地，所述发送至少一个测试包的过程发生在呼叫建立之前。

优选地，所述发送至少一个测试包在检测到通信匮乏时进行。

优选地，所述发送至少一个测试包由所述第一终端设备的用户发起。

优选地，用户控制所述第一终端设备选择所述至少一条通信路径。

优选地，所述第二终端设备至少协助所述第一终端设备选择所述至少一条通信路径。

优选地，在所述第一终端设备处，所有有效载荷数据包组成有效载荷数据包序列，所述第二终端设备根据从所述第一通信路径和所述第二通信路径收到的有效载荷数据包副本重新生成所述有效载荷数据包序列。

优选地，对所述分流子路径的确定包括通过包头字段限制分流的数量。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种互联网电话网络，包括：

分组交换网络架构，所述分组交换网络架构包括多个互联网节点，每个互联网节点具有多个输出端口；

第一终端设备，所述第一终端设备生成语音包序列并将其传送给所述分组交换网络，所述语音包序列包括多个数据包，且每个数据包包括有路径控制信息；

所述多个互联网节点中的第一互联网节点接收所述多个数据包中的一个数据包，并且根据所收到的数据包中的所述路径控制信息，所述第一互联网节点复制所述一个数据包，并将复制的副本发往所述第一互联网节点的多个输出端口中的至少两个输出端口；

第二终端设备，所述第二终端设备通信连接至所述分组交换网络，通过所述至少两个输出端口接收所述一个数据包的多个副本；

所述第二终端设备至少部分地根据收到的所述多个数据包中所述一个数据包的多个副本中的一部分重建所述语音包序列。

优选地，由所述第二终端设备进行的所述重建包括使用所述一个数据包的多个副本中的第一接收到的副本。

优选地，所述多个互联网节点中的第二互联网节点接收所述一个数据包的多个副本中的一个，并且根据收到的所述一个副本中的路径控制信息，所述第二互联网节点进一步复制所述一个副本，并将复制的副本发往所述第二互联网节点的多个输出端口中的至少两个输出端口。

优选地，所述多个互联网节点中的第三互联网节点禁止根据所述路径控制信息进行复制。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种第一终端设备和第二终端设备在电话网中交换语音包的方法，所述电话网包括具有多个输出端口的网络节点，所述方法包括：

由所述第一终端设备构建语音包，所述语音包中包括有子路径分流指令，用于控制网络节点通过其多个输出端口中的每个输出端口转发所述语音包的副本；

由所述第一终端设备向所述电话网发送所述语音包；

由所述第二终端设备从所述电话网接收所述语音包的副本；

由所述第二终端设备根据从所述电话网收到的所述语音包的多个副本中的一个副本的至少一部分，生成音频输出。

优选地，所述电话网包括互联网。

优选地，收到的所述语音包的多个副本中的所述一个副本包括所述语音包的多个副本中第一接收的副本。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种第一终端设备和第二终端设备在互联网中交换媒体包的方法，所述互联网包括具有多个输出端口的网络节点，所述方法包括：

由第一终端设备构建测试包，所述测试包中包括有分流指令，用于控制所述网络节点从其多个输出端口中的每个输出端口转发所述测试包的副本；

由所述第一终端设备向所述互联网发送所述测试包；

由所述第二终端设备从所述互联网接收所述测试包的副本；

至少部分地根据对所述测试包副本的分析在所述互联网中选择一条路径；

构建媒体包，所述媒体包中包括有路径指令，用于控制所述网络节点通过其多个输出端口中的一个输出端口经由所选择的路径转发所述媒体包。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种在互联网中由第一终端设备向第二终端设备发送媒体包的方法，所述互联网包括有网络节点，所述方法包括：

构建测试包，所述测试包中包括有控制所述网络节点的分流指令；

将所述测试包发往所述互联网；

作为对发送所述测试包的响应，从所述互联网接收多个路径特征；

基于所述路径特征选择路由路径；

构建媒体包，所述媒体包中包括有路由指令，用于控制所述网络节点通过所述路由路径转发所述媒体包；

将所述媒体包发往互联网。

优选地，所述测试包承载无有效载荷的数据。

优选地，所述测试包包括在先的媒体包。

本发明还提供了一种第一终端设备和第二终端设备在互联网中交换媒体包序列的方法，所述互联网包括具有多个输出端口的网络节点，所述方法包括：

由第一终端设备构建所述媒体包序列，其中的每个媒体包中包括有指令，用于控制所述网络节点通过其多个输出端口中的每个输出端口转发所述媒体包的副本；

由第一终端设备将所述媒体包发往互联网；

由第二终端设备从电话网接收所述媒体包序列中每个媒体包的副本；

由第二终端设备至少部分地根据收到的媒体包序列中每个媒体包的多个副本中的一部分来重建所述媒体包序列。

通过下面将要结合附图进行的对具体实施方式进行的介绍，本发明的特点和优势将更加明显。

附图说明

图1是本发明允许对路径进行控制的通信架构的结构示意图，图中描述了执行通信路径的分析、选择和控制的多个终端设备；

图2是本发明允许对路径进行控制的通信架构的另一结构示意图，图中描述了执行通信路径的分析、选择和控制的多个终端设备；

图3是根据图1和/或图2的实施例构建的终端设备电路的框图；

图4是图3所示的终端设备电路内存储器中详细内容的示意图；

图5是本发明终端设备在执行互联网通信路径的分析和选择的过程中所执行的用于分析、选择和控制通信路径的方法的流程图；

图6是本发明终端设备在执行图5所示的分析和选择互联网通信路径操作时所采用方法的流程图，其中详细展示了路径的分析过程；

图7是本发明终端设备在控制互联网通信路径时所采用方法的流程图；

图8A是在包括接入点(AP)和节点的通信架构中，在路径分析过程中，控制命令包在从第一终端设备到第二终端设备(支持/测试设备或老式设备)的流动过程实施例的示意图；

图8B是在通信架构中，在路径分析过程中，回应应答包在从支持/测试设备、节点或接入点(AP)到第一终端设备的流动过程实施例的示意图。

具体实施方式

图1是本发明允许对路径进行控制的通信架构105的结构示意图，图中描述了多个终端设备，这些终端设备可分析、选择和控制通信路径。在如图所示的允许对通信路径进行控制的通信架构105中，多个终端设备连接到该通信网络，这些设备包括固定电话183和191、个人计算机177、181和187、移动电话185、双模电话189和179。这些终端设备183、191、177、181、187、185、189和179通过接入点115到126通信连接到多个网络如公共交换电话网(PSTN)107、109或互联网服务提供商(ISP)131到145。此外，多个骨干网接入点(BAP)161到172将ISP 131到145通信连接到互联网骨干网核心(IB)151、153和154。桥接设备如桥接设备113将公共交换电话网通信地连接到骨干网接入点或互联网骨干网核心。

接入点115到126允许终端设备183、191、177、181、187、185、189和179访问互联网服务提供商127和133提供的互联网功能。本发明的终端设备183、191、177、181、187、185、189和179可具备单模功能，这使得他们仅连接到PSTN服务提供商107、109，或仅连接到互联网服务提供商131到145，并使用分组交换网和公共交换电话网二者之一进行通信。或者，如图所示，终端设备191、185和189还可具备双模功能，这使得他们可同时连接到PSTN服务提供商如107和109以及互联网服务提供商如131到145，并使用分组交换网或公共交换电话网进行通信。终端设备183、191、177、181、187、185、189和179中的每一个都包含至少一个处理电路、多个通信接口以及内置的存储器，这些将结合图3和图4进行进一步的描述。

通信架构105下层的网络通过结合使用多个网络节点及其多个端口在终端设备183、191、177、181、187、185、189和179之间提供多条可用路径。例如，终端设备183和191之间的第一条可用路径涉及AP 125、ISP 138、BAP167、IB 154、IB 153(通过两条可能链接中的一条)、BAP 162(通过两条可能链接中的一条)以及AP 118(通过两条可能链接中的一条)。另一条可用路径涉及AP 126、ISP 140、BAP 169、IB 152、IB 151(通过两条可能链接中的一条)、BAP 161(通过两条可能链接中的一条)、BAP 162、ISP 132以及AP118。此外，还存在可能与其他路径进行汇聚或未进行汇聚的其他可能路径。同任何终端设备一样，终端设备183和191(及其所使用的通信应用软件)进行了改进，以用于识别这些可用路径，获取与这些路径有关的路径特征，并从这些路径中选出一条或多条来支持语音、其他媒体和数据交换。每一台终端设备还适用于与未改进的终端设备(即老式设备)相兼容。

在汇聚于目的地终端设备之前，起始于发起终端设备的路径可在网络架构中的任意节点不断分流(在每个网络节点)。为进行分流，接收数据包的网络节点通过其多个输出端口发送该数据包的副本。分流过程包括通过至少两个或多个输出端口发送该数据包的副本，而不是仅仅通过一个输出端口。根据数据包内的分流指令，分流过程包括通过下列端口发送数据包副本：1)测试包包头中指定的两个或多个端口；2)除接收该数据包的端口以外的所有端口；3)只通过那些指向目的地、且经由本地路由表指出的端口，该本地路由表支持对应根节点或目的地地址的多条上行和/或下行路由路径条目。为控制循环(或进行控制)以及过度的输出(fan-out)，可使用多种类型的自由度限制方法。例如，每个副本都可在其包头中指出不允许再次复制，例如通过在复制计数字段中填入“0”来实现。类似地，可加入复制计数，并每复制一次计数递减。一但达到0，将不再进行复制。这种复制计数和递减机制可仅添加到主数据包中，也可添加到分流副本中。

随着测试包(带有或未带有通常的数据有效载荷)通过网络架构105从发起终端设备传送到目的地设备，所有网络节点都对路径特征收集和传送指令作出响应，无论他们在分流过程中是否处于活跃状态。如上所述，根据所使用的指令，路径特征可添加到测试包中，也可通过单独的一个或多个数据包返回发起终端设备和/或发往目的地终端设备。目的地终端设备也可通过响应特征指令，返回给发起终端设备来参与到这一过程中来。部分路径特征包括每条路径及分流子路径中各个网络节点的标识。通过对所有这种特征进行分析，发起终端设备和目的地终端设备可单独或一同作出路径决策。其他网络节点也可作出路径决策，其过程可有发起终端设备和目的地终端设备的参与，也可没有。

测试包可定期发送，用于确认选中的路径，以及重新选择路径。测试包还可在数据包交换会话开始时或数据包交换会话开始前发送。在正在进行的媒体流或数据交换过程中，可将任意一个或多个有效载荷数据包用作测试包，只需在其中加入测试命令(例如分流和特征收集指令)即可。

一旦选择了一条或多条路径，后面的数据包均将配置路由信息，用于指示从多条可用路径中选出的特定路径。网络架构105根据提供的路由信息传送该数据包。对于有效载荷路由，可针对每个数据包从可用的路径中同时选择多条路径。选择使用多条路径是出于多种原因的，如提高总体服务质量。例如，为随机寻址以及消除延迟，目的地终端设备可使用准确到达的多个数据包中的第一个数据包，而丢弃有错和后面到达的数据包。或者，可使用最先到达的两个或多个包来确认或生成一个准确的数据包。一个数据包序列，例如语音流，可以以数据包为基础，使用选择的不同路径传送，每个数据包使用一条路径。目的地终端设备或任意其他支持的网络节点可根据收到的数据包来重建该数据包序列。

处理电路结合通信接口和存储器一起，可对通信路径进行分析和控制，这具体表现为从已选好的通信路径中选择出一条通信路径，并通过该路径建立通信。本发明介绍的终端设备183、191、177、181、187、185、189和179不仅可进行语音通信，还可进行任何类型的媒体和数据通信，如计算机文件传输以及视频和文本传输。在任何涉及语音、其他媒体和/数据通信的情况中，终端设备都能选择出一条或多条通信路径，并使用这些路径进行语音、其他媒体和数据的传输。

终端设备可在某些情况下执行路径分析，如发起通话前，当用户发起路径分析过程时，或在语音通信过程中检测到数据包中的错误时。类似地，在视频、文本和数据通信中，可在沿指定通信路径传输的数据包中检测到错误时、在传送一组数据包之前或当用户发起路径分析过程时执行路径分析。

语音或数据通信可发生在任意两台设备之间，例如，在第一终端设备和第二终端设备之间。尽管下面将要讲述的路径分析、路径选择和路径控制主要介绍第一终端设备和第二终端设备之间的语音或其他媒体和数据包交换，但并不限于两台终端设备，也适用于三台以上的终端设备进行的信息交换过程中。此外，终端设备也并非仅限于图中展示的这些设备，还可包括其他设备如服务器、手持音频/视频游戏和娱乐设备。

在需要进行路径分析时，第一终端设备的处理电路构建一个或多个测试包，如回应复制命令包，该测试包中包含有用于路径分流和/或路径特征收集和报告的指令。该测试包可包含或不包含有效载荷数据。该测试包可发往互联网中的任意一个或多个网络节点和/或另一终端节点。无论将该测试包发往何处，互联网中收到该测试包的每个网络节点都会判断自己是否是该测试包中指令的目标，若是，则执行所请求的任务。

具体而言，除目的地路由地址外，测试包的包头中还包括：1)指令所指向的目标网络节点的网络地址，即某个特定网络节点、多个特定网络节点或收到该测试包的所有网络节点的网络地址；2)一个或多个分流指令；3)一个或多个路径特征收集和报告指令。分流指令将由目标网络节点编译为将数据包复制入该目标网络节点可用的某些或所有分流子路径。路径特征包括在选择穿过互联网的路径时可能用到的任何特征，例如误码率、信号强度、带宽限制、服务质量、当前和历史承载量、整条路径中的节点数量和连接成本等。

随后，处理电路将该测试包通过通信接口发往例如第二终端设备。如图所示，一台典型的终端设备可包括多个通信接口，每个通信接口均连接至ISP和公共交换电话网服务提供商两者或其一的接入点。精选节点(以下将结合图8A和图8B进行描述)从汇聚点之前的每个节点处收集分流子路径特征。也就是说，该精选节点收集经过各个分流节点的所有先后到达的命令包，并将此信息复制到回应复制命令包的数据字段中，返回给第一终端设备进行分析。

当测试包如回应复制命令包的路径特征和分流指令到达一个节点，该节点将收集其他信息中的分流子路径特征，并直接返回给发起终端设备，或复制到测试包中，然后进一步通过一条或多条分流子路径转发。在随后的精选节点或第二终端设备处，这些汇聚在一起的、通过各条路径先后到达的测试包将收集在一起进行本地处理，或返回给第一终端设备进行路径分析处理。老式的电话可能无法执行路径分析例程，此处该精选节点和第二终端设备(老式设备)的接入点将会如上所述进行路径分析操作。

分流指令可以也可不限制子路径的复制，这里称为“自由度限制”。可知的是，将数据包复制到所有支持到目的地址的路径的可用输出端口的指令可能会导致有太多的副本通过太多的子路径传送。为解决这一问题，可使用自由度限制来控制在路径分析过程中每个节点处的分流数量。此外，每个节点处与误码率有关的信息还可为第一终端设备提供一种分析方法。还可在到达第二终端设备的路径的某些段(子路径)，如第一终端设备到接入点之间，或接入点和第二终端设备之间的路径段中，应用信号强度。例如，通信路径其中一段上的低信号强度可能会导致高误码率。此外，路径中某些段上的带宽限制还可能在与第二终端设备之间的语音或数据传输过程中引入延迟。

发送例如回应复制命令包以及从所述精选节点、接入点或第二终端设备获取返回包的过程一旦完成，第一终端设备的处理电路就开始对获取的回应应答信息进行分析。如果有必要使用统计分析，则处理电路会发送多个回应复制命令包，获取响应的回应应答，并将它们存储于存储器中用于分析。获取的回应应答可包含一些信息，如沿每条到达第二终端设备的通信路径中各节点的地址信息、时间延迟信息、因网络拥塞丢失数据包的相关信息、有关非对称路径(半双工)的信息、路径中的潜在障碍点信息、每次调频通路的可用带宽和大小的信息。该处理电路还可根据回应应答中的信息，计算每条通信路径的使用成本。

为语音或数据包在第一终端设备和第二终端设备之间的交换选择一条或多条通信路径，可在路径分析完成后立即执行，或基于存储的路径分析信息来进行。该一条或多条通信路径的选择可设置为手动或者自动进行。在手动选择模式下，向用户提供可视听的路径分析呈现界面，并提供按键以根据语音或数据包交换的总体服务质量或以误码率、信号强度、带宽和/或成本为基础选择通信路径。语音或数据包交换的总体服务质量还包括分流子路径特征的特征标准。在自动选择模式下，这些标准可由终端设备的制造商预先设定，或者由用户对语音或数据包交换的总体服务质量阀值、误码率、信号强度、带宽和/或成本进行设定。

此外，在语音或数据包的包头中插入路径控制命令指令(或包头路由控制加强信息)，用于对通信路径进行控制，也就是将数据路由至一条或多条选中的路径上。这些路径控制命令由处理电路根据路径分析以及一条或多条通信路径的选择结果进行设置。这些命令将控制接入点、互联网服务提供商，以及互联网骨干网核心中的各节点沿选中的通信路径传送语音或数据包。

与第一和第二终端设备之间语音和数据包的发送和接收相关的一条或多条通信路径的选择和控制操作，可由第一终端设备或第二终端设备独自完成。或者，该控制操作可基于第一终端设备和第二终端设备的相互协作来进行。例如，从第一终端设备发往第二终端设备的语音或数据包可由第一终端设备控制，而返回的数据流可由第二终端设备控制。

展示给用户的可视听路径分析结果包括图形化显示和/或通过声音展示。图形显示可利于用户选择用于在第一终端设备和第二终端设备之间传送语音或数据的通信路径。该图形化显示可展示与可用通信路径有关的下列路径分析信息：(a)以图形化方式显示通过每个通信接口到达第二终端设备的通信路径的总的分流和汇聚情况；(b)以数值和图形化方式显示每条通信路径的服务质量指数(QOS Index)；(c)对于每条通信路径，在其服务质量指数(QOS指数)低于质量阀值时给出提示；(d)显示每条通信路径中每一段的信号强度；(e)显示每条通信路径中每一段的带宽限制；(f)显示每条通信路径的使用成本。或者，该可视化的展示过程还可以表格形式给出，以便于进行比较。此外，在手动选择模式下，用户接口可提供一些用户键来选择想要的通信路径。

一个实施例中，第一终端设备是固定互联网电话191，尝试与第二终端设备即蜂窝电话185进行通信。固定互联网电话191包括多个通信接口，同时与互联网接入点118、119和公共交换电话网109相连。同样地，该蜂窝电话也包括多个通信接口，与互联网接入点116、117和公共交换电话网107相连。在发生路径分析时，如用户在与蜂窝电话185开始通信之前发起路径分析，固定互联网电话191的处理电路构建回应复制命令包，并通过通信架构105将其发往蜂窝电话。固定互联网电话191的通信接口与PSTN 109、接入点118、119通信连接，因此，第一步，回应复制命令包通过对应的通信链路如WLAN和/或LAN链路到达PSTN 109、接入点118和119。

接入点118将所有的必要信息，如IP地址、日期-时间戳、分流子路径特征、前一通信链路的信号强度复制到数据字段中，并将其沿分别连接的ISP如ISP 132和133发送出去。所述分流子路径特征包括所连接节点的IP地址、到所连接节点的通信链路的信号强度和带宽限制。同一过程在ISP 132和133处重复进行。回应复制命令包会经过ISP 133、BAP 162、BAP 163和BAP 164到达IB 153和154。最后，通过IB 151和152、ISP 143和142、BAP 172和接入点116和117，回应复制命令包到达蜂窝电话185。

在到达蜂窝电话185前，接入点116和117收集汇聚(先后到达的)的所有回应复制命令包，并将它们发回固定互联网电话191。同样地，蜂窝电话185如果具有通信路径控制功能，也可返回汇聚的回应复制命令包(回应应答信息)。如果与此相反，蜂窝电话185是老式话机，则它可能无法返回回应应答信息。此外，精选节点(以下将结合图8A和8B进行介绍)也将回应应答信息返回给固定互联网电话191，该精选节点可以是位于通信路径中的任意ISP，或位于IB 151到154中。若构建的回应复制命令包不包含自由度限制，则回应复制命令包将分流到非必须的接入点和节点上，在一些不进行汇聚的节点上，这些包将被丢弃。

最后，固定互联网电话191从精选节点、汇聚点和蜂窝电话185处收集所有的回应应答信息，并对其进行分析。根据这些信息，便可构建通信路径图，并以视听方式通过固定互联网电话的用户接口给出视听呈现以及QOS指数、成本指数和其他信息。用户可手动选择通信路径，或在自动模式下，处理电路会根据预先设置的标准选择一个或多个通信路径进行通信。在与蜂窝电话185进行了信息交换后，选择过程也结合蜂窝电话185的参与进行。在通信路径选择完成后，固定互联网电话191构建路径控制命令指令，并将其插入到每个交换的语音包的包头中，使得该语音包沿期望的通信路径发送。在另一实施例中，第一终端设备可以是正在尝试从服务器下载文件的个人计算机181，其通信路径的分析、选择和控制与前述实施例中的对应过程相似。

图2是本发明允许对路径进行控制的通信架构的另一结构示意图，图中描述了多个终端设备，这些终端设备可分析、选择和控制通信路径。该通信架构包括带有多个节点261-272的互联网骨干网249，以及PSTN骨干网，该PSTN骨干网包括的众多设备中，有交换载体(IXC)241-243和245。在该通信架构205内，多个服务提供商支持多个终端设备，使得有多条分组交换网络路径和多条电路交换电话网路径可用。

在尝试进行语音或数据包交换前，每个终端设备分析可用的通信路径，并基于几个因素如服务质量和成本，自动或通过用户交互操作来选择和控制一条或多条路径。具体来说，每个终端设备207、209、211、213、215或217均具有两个或多个选择，以用于建立并维持与任何其他终端设备207、209、211、213、215和217之间的通信路径。起始于第一终端设备的每条通话路径，其上行路径流经：a)接入点219、221或223其中之一；b)蜂窝服务提供商网络231中的一个接入点(未示出)；c)有线PSTN(公共交换电话网)服务提供商网络233中的接入点(未示出)。从这些设备开始，每条路径继续经过服务提供商网络例如互联网服务提供商网络225、227和229、有线PSTN服务提供商网络233，或蜂窝服务提供商网络231中的一个，以及桥接设备235或237，到达互联网骨干网249或PSTN骨干网247，完成该路径的上行部分。

在开始该路径的下行部分之前，可能需要使用桥接设备进入支持第二终端设备的网络骨干网。例如，通话路径在互联网骨干网249和PSTN骨干网247之间通过桥接设备235得以延续。此后，对于下行部分，呼叫路径会从互联网骨干网249或PSTN骨干网247：a)连接到互联网服务提供商网络225、227和229，进而连接到接入点219、221；b)通过桥接设备235或237连接到蜂窝服务提供商网络231其中之一；c)连接到有线PSTN服务提供商网络233。此后，通话路径继续延续，并终止于第二终端设备。

对于第一和第二终端设备之间的每次语音或数据包交换而言，都会用到两条通话路径。第一条路径从第一终端设备向第二终端设备传送语音或数据包。第二条路径从第二终端设备向第一终端设备传送语音或数据包。第一和第二路径可以是相同的路径，也可不同。

互联网骨干网249、PSTN骨干网247、蜂窝服务提供商网络231和有线PSTN服务提供商网络233可提供多个节点，来构建穿梭其间的一条或多条路径。例如，互联网骨干网249由路由器和交换机261-272(设备或“节点”)搭建而成，这些设备一同形成了数据包在互联网传送的路由骨干网。如图所示，接入点219、221和223支持有线局域网(LAN)、无线局域网(WLAN)以及有线或无线点到点链路。无线传输信号强度、误码率、噪音、WLAN/LAN负载、WLAN/LAN带宽，转发延迟、服务保证以及连接成本是典型需要考虑的与这些路径节点有关的信息。有线和无线(蜂窝)电路交换接入点即蜂窝服务提供商网络231和有线PSTN服务提供商网络233，也需要考虑这些因素。互联网服务提供商225、227和229也存在类似甚至更多的问题。除链路成本外，所有前述因素在这里统称为“服务质量问题”。

穿过互联网骨干网249的路径包括多个节点261-272(例如交换机和路由器)，用于提供穿过互联网骨干网249的内部路径。这就是说，语音或数据包或者通过互联网服务提供商网络225、227和229、以及接入点219、221和223到达第二终端设备，或者通过桥接设备235和237到达第二终端设备。与通话路径的其他部分一样，互联网骨干网249也会引入更多的服务质量问题。例如，在通话路径的这一段，语音或数据包可能丢失、延迟或在重传过程中错误地重建。桥接设备235和237也会引入其他服务质量问题，蜂窝服务提供商网络231和有线PSTN服务提供商网络233也同样如此。可为通话路径的每个方向构建一系列总体服务质量指数，尽管一个方向已经足够。总体路径成本也被计算出来。

因此，路径分析结果提供针对每条路径的总体QOS和成本，这样便利于通信路径的选择和控制。路径分析的结果将通过一个或几个简单易懂的服务质量(QOS)指示展现给用户。与此同时，也同样会显示成本信息。通过服务质量指示和成本信息，所使用的终端设备的用户便可选择一条通信路径，并允许终端设备控制该通信路径，即沿选中的通信路径路由数据包。上述指示和成本信息可在终端设备的屏幕上显示出来。

图3是依据本发明图1和/或图2的通信架构实施例构建的终端设备电路的示意图。如图所示的终端设备电路307支持有线和无线互联网电话、有线公共交换电话网电话以及蜂窝电话，并可至少部分的对应本文提到的任一终端设备。其他实施例中，本发明的终端设备的组件数量可能多于或少于图中所示的设备，其功能也可能少于或多于图中所示的设备，并且除了语音包交换外，还可采用数据包交换功能。换句话说，如图所示的终端设备仅仅是提供本发明所介绍设备的一部分可能功能和结构的一个示例。

终端设备305的终端设备电路307可以是进行语音或数据包交换的两个或多个终端设备电路中的任意一个，并且该电路可部分或完全集成到图1所示的任意终端设备、服务器或手持设备中。终端设备电路307通常包括处理电路309、存储器311、用户接口317和通信接口323。这些组件通过系统总线、专用通信路径或其他直接或间接通信路径中的一个或多个彼此通信地连接。在不同实施例中，主处理电路309可以是微处理器、数字信号处理器、状态机、专用集成电路、现场可编程门阵列或其他处理电路。存储器511可以是随机访问存储器、只读存储器、闪存、磁盘驱动器、光驱或可用于存储计算机指令和数据的其他类型存储器。该存储器内包括有路径分析313和路径控制315程序，用于支持本发明所描述的功能。

用户接口317包括显示器、音频接口和键盘接口。音频接口可包括话筒、麦克风和/或手持机以及无线耳机接口。用户接口317的显示器可以是传统LCD显示器、LED显示器、触摸屏或其他显示器。用户接口317的无线耳机接口可以是WPAN接口如蓝牙接口，合适的无线耳机接口或其他无线接口。用户接口317的手持机使得用户可与桥接电话的组件交互，并包括话筒和麦克风。该手持机可相对于终端设备305的其他组件而移动。用户接口317的键盘接口使得用户可通过键盘输入的方式与另一客户端设备或支持服务器通信。在其他实施例中，麦克风和话筒可替代手持机。终端设备是无线手机时便是这样一种情况。

通信接口323包括有线公共(电路)交换电话网接口327、蜂窝电话网接口333、有线互联网接口331、无线互联网接口329和处理电路325。有线公共交换电话网接口327支持到公共交换电话网的有线连接。蜂窝电话网接口333支持到蜂窝网络的无线连接。有线互联网接口331连接到分组交换网如企业内部网和互联网。无线互联网接口329通过如无线局域网(WLAN)以无线方式连接到分组交换网。处理电路325可作为如图所示的独立单元存在于通信接口323中，也可以作为一部分存在于每个接口327、333、331和329中。

处理电路309和处理电路325其中之一或者二者共同对语音或数据包交换前和/或交换过程中的路径分析、路径选择和路径控制操作进行管理。在执行这些操作的过程中，处理电路309和/或325确定何时进行路径分析以及执行路径分析应用程序313中的逻辑。一旦路径分析操作完成，分析结果将存储到存储器311中，并且处理电路309和/或325可在需要时使用这些分析结果。处理电路309和/或325随后通过用户使用键盘接口进行的交互操作，或自动基于通信路径服务质量和/或成本考虑，获取路径选择控制信号，以进行语音或数据包交换。根据这些路径选择控制信号，或预先编写的自动路径选择指令，处理电路309和/或325使得公共交换电话网接口327和/或333以及分组交换网络接口329和/或331选择一条通信路径。然后，处理电路309和/或325在每个语音或数据包的包头中插入路径控制命令指令，以沿选择的通信路径路由该语音或数据包。

处理电路309和/或325通过向通信架构中发送回应复制命令包，从节点和子路径的众多特征中确定互联网通信路径的分流子路径特征。处理电路309和/或325随后根据内嵌在路径分析应用程序313中的逻辑对从多个接入点、节点以及目的地终端设备处收到的回应响应进行分析。如果预先进行了设置，处理电路309和/或325还可请求通信架构中的服务器在互联网通信路径分析过程中提供帮助。此外，处理电路309和/或325还可通过从PSTN服务器获取信息来生成分流子路径特征以及PSTN路径的其他路径特征。这些特征经过调整后可与互联网服务特征进行比较，例如，生成该PSTN路径或路径一部分的QOS因子，来与互联网路径或路径一部分的QOS因子进行比较。与此同时，每条路径的成本信息，无论是PSTN还是互联网整条或者部分路径，均可计算出来。

图4是图3所示本发明终端设备电路中存储器中详细内容的示意图404。具体来说，存储器411包含的众多内容中，包括执行路径分析、选择以及通信路径控制的例程和/或应用程序，可自己执行，也可与其他终端设备或服务器进行交换。存储在存储器411中的上述例程和/或应用程序包括路径分析应用程序413、路径控制应用程序425以及发送和接收路径控制应用程序441。路径分析应用程序413进一步包括回应复制命令包程序415、误码分析程序417、信号强度分析程序419以及带宽分析程序421。路径控制应用程序425进一步包括包头路由控制增强程序427、自由度控制程序429以及用户选择界面程序431和自动路径选择程序433。同样，发送和接收路径控制应用程序441进一步包括发送路径控制程序443、接收路径控制程序445，用于控制与其他设备447交换时的发送路径和与其他设备449交换时的接收路径，以及与老式设备451通信时控制通信路径。处理电路通过执行这些例程和/或应用程序，可使终端设备可对通信路径进行分析、选择和控制。

在触发路径分析的事件发生时(例如在呼叫另一终端设备或者与服务器进行数据交换前，通过用户接口收到控制信号)，处理电路将执行路径分析应用程序413。在这些事件发生时，路径分析应用程序413执行回应复制命令包程序，来构建回应复制命令包。通过执行程序415，路径分析应用程序413使得处理电路可构建适当的回应复制命令包，并将其发往目的地终端设备。构建的回应复制命令包包括一些指令，用于指示接入点、节点、精选节点和目的地终端设备返回包含与分流子路径特征、误码统计、子路径信号强度和子路径带宽有关的信息的回应应答。在从接入点、节点和目的地终端设备获得回应应答后，路径分析应用程序413进一步执行误码率分析程序417、信号强度分析程序419以及带宽分析程序421。这样一来，通过执行这三个程序，该路径分析应用程序便可构建出通信路径图以及分析结果，并通过视听方式展示给用户。

处理电路执行路径控制应用程序425，以可视听的方式向用户展示路径分析结果，方便用户选择通信路径。为实现此目的，路径控制应用程序425执行用户选择界面程序431。进一步，该应用程序将提示用户设定通信路径自动选择标准，并通过执行自动路径选择程序433，使用路径分析的结果自动选择路径。选定了一条或多条路径进行语音或数据包交换后，路径控制应用程序425执行路由控制加强程序427和自由度控制程序429。这些程序427、429基于对路径的选择构建适当的指令，以便之后将其插入到每个语音或数据包的包头中。

此后，发送和接收路径控制应用程序441执行发送路径控制程序443，在每个语音或数据包的包头中插入适当的路由控制增强指令。这些指令使得通信架构中的接入点和节点在从发送终端设备向目的地终端设备传送数据的过程中，沿选中的通信路径传送数据包。此后，处理电路执行接收路径控制程序445，向目的地终端设备或与其连接的接入点发送适当的路由控制增强指令。这些指令由目的终端设备或对应的接入点插入语音或数据包内，用于在返回路径中控制语音或数据包沿选中的路径路由。该程序445控制与其他设备449交换的接收路径以及与老式设备451通信的路径，可允许发送端终端设备与接收端终端设备或连接老式设备的接入点进行通信，并选择和控制发送和返回通信路径。

图5是本发明终端设备在执行互联网通信路径得分析和选择的过程中所执行的方法505的流程图。该方法505开始于开始步骤507，此时终端设备开始进行路径分析。在下一步骤509，终端设备通过通信架构向第二终端设备发送测试包(回应复制命令包)。第一终端设备发出的测试包经过通信架构中的接入点和节点，在每个接入点和节点处生成该测试包的副本，并在各种特征中收集分流子路径特征。

随后，在下一步骤511，该终端设备从通信架构中的多个精选节点接收测试包的副本。收到的数据包的数据字段中包括与每个节点的分流子路径特征有关的信息，如沿此通信子路径产生的延迟。此外，获取的数据包中还包含有其他信息，如子路径和节点的误码率、子路径信号强度和带宽限制。在下一步骤513，收到来自第二(目的地)终端设备的测试包副本。

在下一步骤515，分析通信路径的分流和汇聚情况。该分析可提供到达第二终端设备的所有可能的通信路径的拓扑图，并带有子路径信息如总体QOS、每条通信路径的总使用成本和误码率、每条子路径的带宽限制。一旦分析过程结束并展示给用户，便可根据这些分析结果在下一步骤517手动或自动地选择一条通信路径。该方法结束于下一步骤519。

图6是本发明终端设备在执行图5所示的分析和选择互联网通信路径操作时所采用方法的流程图605，其中详细的展示了路径的分析过程。方法605开始于开始步骤607，在下一步骤609，该终端设备确定进行路径分析和路径控制的时间点。该时间点可以是用户发起这一过程的时刻，或者语音包或数据包交换的初始时刻。在下一步骤611，该终端设备通过用户接口接收第二(目的地)终端设备的IP(互联网协议)地址或电话号码。在下一步骤613，该终端设备构建测试(回应复制命令)包，并将其发往第二终端设备，进行路径分析。该测试包还包含有关于自由度限制的信息，这样可使接收这些测试包的每个节点将分流操作限制在接下来的几个节点。那些接收到测试包但超出分流限制的节点将丢弃测试包，不对其进行任何操作。

在下一步骤615，该终端设备获取路径特征(回应应答)的副本，例如子路径特征、误码率、带宽限制和信号强度。这些回应应答只来自那些通过多条路径收集先后到达的测试包的节点，例如精选节点、目的地接入点和第二终端设备。在下一步骤617，该终端设备从目的地接入点和/或第二终端设备获取路径汇聚信息。

在下一步骤619，该终端设备根据上述获取的回应应答信息执行路径分析。如果有必要使用统计分析，则处理电路会发送多个回应复制命令包，并获取回应应答，然后将这些应答信息存储在存储器中用于分析。获取的回应应答可包含一些信息，如沿到达第二终端设备的每条路径上的节点地址、时间延迟信息、由于网络拥塞丢弃数据包的信息、有关非对称路径(半双工)的信息、路径中潜在障碍点的信息、每次调频通道的可用带宽和大小。处理电路还将根据回应应答中的信息计算每条路径的使用成本。

在下一步骤621，该终端设备向用户提供详细的视听化展示(以音频和图形形式，或以表格形式)，方便用户选择通信路径。在下一判断步骤623，终端设备确定是否启用了通信路径自动选择功能。若是，则该终端设备可不提供显示，只需显示出选择的路径。若否，则在下一步骤625，该终端设备通过用户接口接收用户的选择指令。如果在判断步骤623发现用户启用了通信路径自动选择功能，则步骤625的用户选择步骤将跳过。在下一步骤627，该终端设备选择一条通信路径，随后，本方法605结束于下一步骤629。

图7是本发明终端设备在控制互联网通信路径时所执行的方法705的流程图。该方法705开始于步骤707。在下一步骤709，该终端设备确定进行路径分析和路径控制的时间点，并根据接收设备的IP地址/电话号码生成回应复制命令包(测试包)。在下一步骤711，该终端设备通过互联网骨干网向接收设备发送回应复制命令包，用于进行路径分析，该数据包中包含有关于自由度的信息。这些回应复制命令包穿过接入点和节点，通过分流子路径最终汇聚于接收设备，在此过程中，每个节点将收集子路径特征。

在下一步骤713，该终端设备从每个响应的接入点处接收回应复制命令包副本，其中包含有分流子路径特征、信号强度、误码率和带宽限制。在下一判断步骤715，该终端设备确定是否需要进行统计分析。统计分析需要上述信息的多个样本。若是，则终端设备重复执行步骤711和713几次，并每次操作后都在下一步骤717判断是否收集了足够多的样本。一旦收集到了足够的样本，则在下一步骤719，该终端设备根据收到的样本执行路径分析，并生成每条路径的QOS指数和成本指数。这些指数将帮助从收集到回应应答的各分流路径和节点中确定另一条路径。

在下一判断步骤721，该终端设备判断是否启用了路径自动选择功能。如未启用，则在下一步骤723，该终端设备向用户提供路径图(路径图的图形化显示)、QOS指数和成本指数，并通过用户接口接收用户对一条或多条路径的选择。如果经过步骤721的判断发现未启用路径自动选择功能，则该终端设备跳过步骤723。在下一步骤725，该终端设备选择一条或多条通信路径，并将此信息发往接收设备。随后，在下一步骤727，该终端设备生成并存储路径控制命令指令，然后在与接收设备进行通信的过程中将它们插入每个语音/数据包的包头中。本方法结束于下一步骤729。

图8A是在右接入点(AP)和节点组成的通信架构中，在路径分析过程中，控制命令包在从第一终端设备到第二终端设备(支持/测试设备或老式设备)的传送过程的实施例的示意图805。在实际应用中，用到的接入点、节点和子路径的数量可能远远多于图中所示。第一终端设备807包括子路径通信管理单元809，该单元进一步包括一个或多个路径管理模块。第一终端设备构建命令包(回应复制命令包)，并通过向与其相连的多个接入点813、815发送这些命令包来发起路径分析811。图中展示了两个接入点813、815，在实际应用过程中，接入点的数量也可增加或减少。

接入点813包括子路径复制包精选单元，通过该单元，接入点813可将子路径特征复制到命令包的数据字段中，并在步骤817将其发往多个连接的节点。图中仅展示了一个连接的节点819。同样，连接到第一终端设备807的另一接入点815也包括子路径复制包精选单元，以及基于包头的用于分流子路径的有限和无限复制路由单元。该用于分流子路径的有限(与自由度限制有关)和无线复制路由单元对收到的命令包进行复制，并将副本发往所连接的一些或全部节点。再次重申，图中仅展示了一个连接的节点819。类似的子路径复制包精选单元和/或基于包头的用于分流子路径的有限和无限复制路由单元可存在于所有节点819、123和827以及接入点813、815、831和837中。这些节点和接入点使得终端设备可收集并分析子路径特征。

步骤821中，节点819向精选节点823发送该命令包，并最后在步骤829路由给第二终端设备833。类似过程还发生在对到达老式设备841的通信路径进行分析和控制的过程中。但是，连接到老式设备841的接入点831可帮助第一终端设备807分析和控制通信路径。支持/测试设备839帮助第一终端设备803测试路径分析和控制功能。

图8B是在通信架构中，在路径分析过程中，回应应答包在从支持/测试设备、节点或接入点(AP)到第一终端设备的传送过程实施例的示意图。在实际应用中，用到的接入点、节点和分流子路径的数量可能远远多于图中所示。先后到达的回应复制命令包由各个接入点如937和931、精选节点如923以及第二(目的)终端设备933进行收集。

回应应答包的返回路径可从第二终端设备933，经由接入点937、精选节点923、节点919，以及接入点913，返回第一终端设备907。在这种情况下，回应应答包的数据字段包含第二终端设备933、精选节点923、节点919、接入点913和915的IP地址信息。此外，该数据字段内还包含子路径特征、误码率、带宽限制、信号强度等有关子路径的信息，这些子路径为从933到937、再从937到923、再从923到919，再从919到913，最后从913到达907的各段路径。在回应复制命令包从第一终端设备907发往第二终端设备933的过程中，该信息将在流经这些节点时复制到数据字段中。

回应应答包除了从第二终端设备933发往第一终端设备907外，还可从各个精选节点如精选节点923返回。在涉及老式设备如941时，设备941将不发送任何回应应答，而由其接入点931来提供这些回应应答。同样，在对从第一终端设备907到老式设备941的路径进行控制的过程中，接入点931将会在语音或数据包的包头中插入路径控制命令指示。

本领域的技术人员应当明白，本文所使用的术语“通信地连接”包含无线和有线连接、直接连接和经由另一组件、元件、电路或模块进行的间接连接。本领域的技术人员还应当明白，推定地连接(也就是通过推论得知一个元件连接到另一元件)包括两个元件之间以与上述“通信地连接”相同的方式进行的无线和有线的连接、直接和间接的连接。

本发明的描述过程还借助方法步骤的方式来描述特定功能的执行过程及其相互关系。为便于描述，文中对这些功能性模块和方法步骤的边界和顺序进行了专门的定义。只要恰当地执行这些功能及其关系，还可重新定义他们的边界和顺序。因此这些对边界和顺序的重新定义都将落入本发明的主旨和所声明的保护范围之中。

本发明的描述过程借助功能型模块来描述某些重要功能的执行过程。为便于描述，文中对这些功能性模块边界进行了专门的定义。只要恰当地执行这些功能，也可重新定义他们的边界。类似地，流程图中的步骤也是为描述某些重要功能而专门定义的。为将这些流程图的应用得到扩展，可重新定义流程图中模块的边界和顺序，同时，重新定义后，这些模块仍然完成原来的重要功能。这种对功能性模块和流程图步骤和顺序的重新定义也都将落入本发明的主旨和所声明的保护范围之中。

本领域的技术人员还可知，本文中的功能性模块和描述的其他模块、模组和组件可按图中的方式实现，也可使用进一步细分的组件、专用集成电路、执行特定软件的处理器及它们的任意组合来实现。

此外，为便于理解，本文借助实施例对本发明进行了详细的描述，但本发明并非仅限于这些实施例。显然，对于本领域的技术人员而言，可在本发明的主旨和范围内对本文内容进行修改，但这些修改仍然落入本发明的范围之内。