支持多種終端的通用型網關及網關與終端間的通訊方法
2023-10-09 08:21:34 2
專利名稱：支持多種終端的通用型網關及網關與終端間的通訊方法
技術領域：
本發明涉及網關，特別涉及到一種支持多種終端的通用型VoIP網關及網關與終端間的通訊方法。
背景技術：
語音編解碼是IP語音通訊的重要基礎，當前主要的編解碼方式有G.711、G.721、G.728、G.723.1、G.729、G.726、CDMA QCELP、長期預測的規則脈衝激勵編碼(RPE-LTP)、增強全速率(EFR)、自適應多速率(AMR)等語音編解碼方式。它們有不同的編碼效率，並且習慣地用於不同設備的語音編解碼，如G.711、G.728、G.723、G.726、G.729常用於網絡電話的語音編解碼，CDMA QCELP用於以IS-95為基礎的CDMA系統中，EFR用於GSM規範06.60中，AMR定義於GSM06.90系統中，同時它也是許多第三代無線通訊系統的語音編解碼方式。
當前實現的各種通訊設備只是固定支持其中的一種或幾種編解碼方式，或可以固定完成語音編解碼的轉換。這樣就對終端的網絡接入以及設備之間的互操作產生了很大的影響，在當今各種通訊設備相互融合、相互滲透的情況下，這種影響尤為重要；比如說行動電話只能通過GSM、GPRS、CDMA或其他3G移動通訊網絡接收話音服務，支持CDMA QCELP、GSM EFR、GSM AMR語音編解碼方式；當前IP網絡主要為固定的終端提供話音服務，如通常意義上的VoIP電話或寬帶電話，或通過無線區域網路的AP(Access Point)為少量移動終端提供話音服務，如WLAN手機或藍牙手機提供IP語音服務，但它們只支持G.711、G.721、G.728、G.723.1、G.726、G.729語音編解碼方式，不能為移動通訊網絡中的移動終端提供語音服務；許多公司開始了將移動通訊網和普通無線網絡的語音服務在移動終端上作融合，使得新型的移動終端既可以工作在移動通訊網，又可以在無線區域網上工作。
但現有網關所支持的語音編解碼方式有限，對於某些特定的語音編解碼方式現有網關不能支持，例如CDMA QCELP、GSM EFR、GSM AMR等。而這將會影響對移動通訊網和無線區域網實現雙重接入的移動終端的使用範圍，因此希望可以提供一種與新型移動終端配合使用的新型網關。
此外，由於現有網關功能上的限制，現有的VoIP系統的編解碼方式是端到端的，即通話的兩終端必須支持相同的語音編解碼方式，這就限制了其它語音編碼方式終端的VoIP實現，不利於實現各種終端之間的互聯互通。提供一種可以對普通模擬電話、有線和/或無線區域網內的軟終端實現VoIP接入服務的真正意義上的通用網關具有廣泛的應用前景，該通用網關特別支持可在移動通訊網和無線區域網實現雙重接入的新型行動電話終端。
發明內容
本發明的目的是克服現有網關支持的語音編解碼方式數量有限，現有網關所在的VoIP系統中通話終端的語音編解碼方式必須相同的缺陷，提供一種支持多種終端的通用型VoIP網關，該網關支持當前所有的語音編解碼方式；以及提供一種網關與終端間的通訊方法。
本發明提供了一種支持多種終端的通用型VoIP網關，實現了對現有所有語音編解碼方式相互間的轉換，包括共享存儲器1，網絡處理器2，外部接口；其特徵在於，還包括數位訊號處理器3；共享存儲器1掛接在網絡處理器2和數位訊號處理器3的共享的數據總線、地址總線和控制總線上，共享存儲器1用於臨時存儲語音數據，網絡處理器2和數位訊號處理器3通過它進行數據交換；網絡處理器2用於實現網絡的接入與路由功能，上面連有多個接口，通過這些接口，實現網關與外部的數據通訊；數位訊號處理器3與共享處理器1和網絡處理器2數據連接。
上述技術方案中，所述的共享存儲器1還存有在網絡處理器2和數位訊號處理器3中運行的程序，這些程序在使用時從共享存儲器1上加載到網絡處理器2或數位訊號處理器3上進行操作。
上述技術方案中，所述的數位訊號處理器3根據原有的和將要轉換的語音編解碼方式從共享存儲器1中選擇和加載語音編解碼方式轉換程序，實現對各種語音編解碼方式的轉換。
上述技術方案中，網關與外部終端間通過信令確定通訊時的語音編解碼方式，網關在本地完成語音編碼方式的轉換，使通訊的終端能夠正常工作。
本發明提供的一種支持多種終端的通用型VoIP網關與終端間的通訊方法，包括如下步驟1)網關與終端之間基於信令的通訊過程，使雙方比較協商共同的語音編解碼方式；2)網關接收語音數據，根據語音數據原有的語音編解碼方式和要轉換到的新的編解碼方式選擇相關的語音編解碼方式轉換程序，實現語音數據的轉換；3)網關將轉換後的語音數據發送到終端，由終端做進一步處理。
本發明的優點在於1、實現了對現有的全部語音編解碼方式的支持，各種語音編解碼方式之間可以相互轉換，擴大了各種終端的使用範圍。
2、支持多種終端的接入，無論終端是哪種語音編解碼方式，都能應用在網關中。
3、通話的終端間可以具備不同的語音編解碼方式，既可實現多種終端在VoIP系統中的統一接入，又可以簡化終端設計，降低終端成本。
圖1為本發明的支持多種終端的通用型VoIP網關的結構圖。
圖2為本發明的支持多種終端的通用型VoIP網關的應用場景圖。
圖面說明1-共享存儲器2-網絡處理器3-數位訊號處理器具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明內容，結合裝置對本發明的方法進行詳細地描述。
本實施例的一種支持多種終端的通用型VoIP網關包括共享存儲器1，網絡處理器2和數位訊號處理器3；共享存儲器1掛接在網絡處理器2和數位訊號處理器3的共享的數據總線、地址總線和控制總線上，主要的功能之一是交換語音數據；網絡處理器2上連有多個接口，通過這些接口，實現網關與外部的數據通訊；數位訊號處理器3與共享處理器1和網絡處理器3數據連接。
共享存儲器1用於臨時存儲語音數據，語音數據在編解碼前後都存放在該存儲器中，共享存儲器1還存有在網絡處理器2和數位訊號處理器3中運行的相關程序，這些程序在使用時從共享存儲器1上加載到網絡處理器2或數位訊號處理器3上進行操作。
網絡處理器2用於實現網絡的接入與路由功能，它是常規一單晶片組成的。
數位訊號處理器3實現對各種語音編解碼方式的轉換，它是由市場上購買的單晶片組成的。
網關還有多個接口，在本實施例中，這些接口包括802.11b接入點，LAN接口，WAN接口，FXO接口，FXS接口。
802.11b接入點用於接收以802.11b協議編成的無線信號。
LAN接口用於網關與區域網之間的連接。
WAN接口用於網關與廣域網之間的連接。
FXO接口的作用是與普通模擬電話網絡相連接的標準接口。
FXS接口的作用是與普通模擬電話相連接的標準接口。
由於本發明的網關支持多種語音編解碼方式，而終端也可能有不止一種的語音編解碼方式，網關與終端之間有一個基於信令的通訊過程，使雙方比較協商共同的語音編解碼方式。信令是通過標準協議，如H.323，SIP、H.248或MGCP，或自定義協議(控制字)生成的一種控制欄位，信令中包含呼叫的發起方(可以是終端也可以是網關)的所有語音編解碼方式。呼叫的接收方接到信令後，回複本身所具有的語音編解碼方式。網關根據雙方的語音編解碼方式，在本地完成語音編解碼方式的轉換，即將本地接入的語音編碼數據轉換成遠端的語音編碼方式，保證語音通訊的正常進行。在實際應用中可能會有網關無法支持的新的語音編解碼方式，此時，網關要記錄這種方式，以備下次升級時使用，或將其上報到伺服器，實現語音編碼程序的動態加載。對新型語音編解碼方式的記錄在網絡處理器2中實現。
網關與終端建立連接後，語音數據在網關中有一個轉換流程，考慮到通用性，語音數據在本實施例網關中的一般轉換流程為外部語音數據(也包含FXS或FXO的語音數據)通過網絡處理器2的網絡接口進入網關，網絡處理器2和數位訊號處理器3以主從方式共享數據總線、地址總線和控制總線，網絡處理器2將這些語音數據臨時存放在共享存儲器1，數位訊號處理器3從共享存儲器1中選擇並加載相關的語音編解碼方式轉換程序，運行該程序對共享存儲器1中的語音數據進行編解碼方式的轉換。數位訊號處理器3實現了語音編解碼方式的轉換以後，將新編碼的語音數據發送到共享存儲器1、並通知網絡處理器2發送轉換後的語音數據。網絡處理器2根據轉換後的新的語音編解碼方式，選擇網絡接口將語音數據發送出去。
在網關中實現了語音數據編解碼方式轉換並將相關數據發送出去後，終端接收到語音數據，此時的語音數據編解碼方式是終端所支持的，因此終端可以對語音數據直接進行處理，將其轉換為聲音信號。
由上述的語音數據的轉換流程可見，無論終端是何種語音編解碼方式，只要網關支持該終端的語音編解碼方式，則無論通話的兩終端的語音編解碼方式是否相同，兩終端間都可以進行通話，克服了使用現有網關時通話的兩終端必須支持相同的語音編解碼方式所造成的終端使用的局限性。
在本發明網關所在的範圍內，對於各種終端，無論其是何種語音編解碼方式，都可以實現語音通訊。因此，在本發明網關廣泛應用的情況下，終端可以只選用一種最簡單的語音編解碼方式，這樣就簡化了終端的設計，降低了終端成本。
如圖2所示，為本發明的網關的一個應用場景。移動終端A在本發明網關的附近，移動終端A要與遠處的終端B進行通訊。移動終端A發出建立聯繫的請求以後，本發明的網關通過信令與終端B進行協商，選擇終端B所能夠支持的一種語音編解碼方式。然後網關將移動終端A所發送的語音數據的編解碼方式轉換為終端B支持的語音編解碼方式，然後將轉換後的語音數據通過網際網路和/或其他通訊網絡傳送到終端B處，終端B可以直接對語音數據做進一步的處理。語音數據從終端B傳送到移動終端A的過程與之相類似。其中，終端B可以是任何的語音通訊終端，如移動終端，普通模擬電話、普通模擬電話網絡等。
本實施例的網關可以實現語音數據多種方式的傳送。
1、語音數據通過廣域網進行VoIP通訊。
網絡處理器2通過802.11b接入點接收到RPE-LTP編碼方式的語音數據，網絡處理器2將這些語音數據臨時存放在共享存儲器1中，同時給數位訊號處理器3發送處理請求信號，請求對語音數據進行編解碼方式的轉換，數位訊號處理器3接到請求後，視自身是否忙碌，做相應的應答，若忙，則發阻塞信號給共享存儲器1，使數據在共享存儲器1中繼續等待，若空閒，則發請求信號給共享存儲器1，請求共享存儲器1將語音數據送入數位訊號處理器3中，以進行進一步的處理。語音數據進入數位訊號處理器3後，數位訊號處理器3根據語音數據的現有編碼方式(RPE-LTP編碼方式)及其要轉換到的編碼方式(G..711)從共享存儲器1中選擇並加載相關的語音編解碼方式轉換程序，利用該程序將RPE-LTP編碼方式轉換到G..711方式。轉換結束以後，以G..711方式編碼的語音數據被傳送到網絡處理器2，網絡處理器2將數據打包，選擇WAN接口傳入Internet中。反向過程類似。
2、語音數據通過區域網進行VoIP通訊。
若實現語音通訊的外部移動終端在同一區域網中，則通過區域網可以實現移動終端與其它終端的互聯，即語音數據可以通過區域網進行VoIP通訊。語音數據通過區域網進行VoIP通訊與通過廣域網進行VoIP通訊相比，有其自身的特點外部的移動終端可以通過網關的802.11b的接入點與其它終端實現互聯。
外部移動終端間的互聯可以分為兩種情況1)若兩個外部移動終端的語音編解碼格式相同，則語音數據進入網關以後不需要數位訊號處理器3進行語音編解碼方式的轉換，語音數據進入網絡處理器2以後選擇相應的語音數據通道，直接將語音數據輸出。
2)若兩個外部移動終端的語音編解碼格式不同，網絡處理器2通過802.11b接入點接收語音數據，並存入共享存儲器1，在數位訊號處理器3中做語音編解碼格式的轉換，轉換後的語音數據選用相應的語音數據通道發送給同一區域網中的外部移動終端。
上面的實施例描述了兩種可能的語音數據傳送情況，根據具體的語音編解碼方式可以對實施例中的相關接口做相應調整。
在本發明的實施例中，無線區域網標準都採用了802.11b，對於802.11a和802.11g等其他無線區域網標準，本發明同樣適用。
權利要求
1.一種支持多種終端的通用型VoIP網關，實現對現有所有語音編解碼方式相互間的轉換，包括共享存儲器(1)，網絡處理器(2)，外部接口；其特徵在於，還包括數位訊號處理器(3)；共享存儲器(1)掛接在網絡處理器(2)和數位訊號處理器(3)的共享的數據總線、地址總線和控制總線上，共享存儲器(1)用於臨時存儲語音數據，網絡處理器(2)和數位訊號處理器(3)通過它進行數據交換；網絡處理器(2)用於實現網絡的接入與路由功能，上面連有多個接口，通過這些接口，實現網關與外部的數據通訊；數位訊號處理器(3)與共享處理器(1)和網絡處理器(2)數據連接。
2.根據權利要求1所述的支持多種終端的通用型VoIP網關，其特徵在於，所述的共享存儲器(1)還存有在網絡處理器(2)和數位訊號處理器(3)中運行的程序，這些程序在使用時從共享存儲器(1)上加載到網絡處理器(2)或數位訊號處理器(3)上進行操作。
3.根據權利要求1所述的支持多種終端的通用型VoIP網關，其特徵在於，所述的數位訊號處理器(3)根據原有的，和將要轉換的語音編解碼方式從共享存儲器(1)中選擇和加載語音編解碼方式轉換程序，實現對各種語音編解碼方式的轉換。
4.一種支持多種終端的通用型VoIP網關與終端間的通訊方法，包括如下步驟1)網關與終端之間基於信令的通訊過程，使雙方比較協商共同的語音編解碼方式；2)網關接收語音數據，根據語音數據原有的語音編解碼方式和將要轉換到的新的編解碼方式選擇相關的語音編解碼方式轉換程序，實現語音數據的轉換；3)網關將轉換後的語音數據發送到終端，由終端做進一步處理。
全文摘要
本發明涉及一種支持多種終端的通用型VoIP網關及網關與終端間的通訊方法，該網關包括共享存儲器，網絡處理器，外部接口和數位訊號處理器；共享存儲器用於臨時存儲語音數據，網絡處理器和數位訊號處理器通過它進行數據交換；網絡處理器用於實現網絡的接入與路由功能，上面連有多個接口，通過接口，實現網關與外部的數據通訊；數位訊號處理器實現對語音編解碼方式的轉換。本發明的優點支持現有的全部語音編解碼方式，特別是基於信令對各種語音編解碼方式相互轉換；支持多種語音終端的接入；通話的終端可以具備不同的語音編解碼方式，既可實現多種終端在VoIP系統中的統一接入，又可以簡化終端設計，降低終端成本。
文檔編號H04L12/66GK1783855SQ200410096158
公開日2006年6月7日 申請日期2004年11月30日 優先權日2004年11月30日
發明者王勁林, 張武, 曾學文, 倪宏, 王玲芳, 李挺屹 申請人:中國科學院聲學研究所