调制解调器中继聚合器设备的制作方法

专利名称：调制解调器中继聚合器设备的制作方法
技术领域：
本公开涉及调制解调器中继(modem relay)，更具体地，涉及将出口网关与远程访问服务器相组合的调制解调器中继设备。
背景技术：
国际电信联盟(ITU)正在批准用于分组网络上调制解调器会话的新标准，该标准被称为因特网协议上的调制解调器(modem over InternetProtocol，V.MoIP)。应该注意，该标准实际上可以应用于所有分组网络，不仅仅是IP。
调制解调器中继在入口网关处端接物理层和链路层纠错/检错协议，并可以通过分组网络向出口网关发送压缩数据。呼叫的第一分支(leg)在调制解调器和入口网关之间发生，在入口网关处调制器信号被转换为分组。呼叫的第二分支通过数据网络将数据分组发送至出口网关。出口网关与远程访问服务器之间的呼叫的最终分支将分组数据再调制为调制解调器信号，并将该调制解调器信号发送至远程访问服务器。
通常，出口网关在网关处端接物理层，并且具有处理器，该处理器处理出口网关与远程访问服务器之间的再调制和连接。

发明内容
本发明的一个实施例是一种网络设备，其至少具有一个端口以接收网络上的调制解调器(modem over network)信号。路由器路由与从聚合器(aggregator)接收的网络上的调制解调器信号相关联的数据。聚合器解压缩网络上的调制解调器信号，并将与这些信号相关联的数据直接发送至路由器。
与该网络设备通信的入口网关与客户调制解调器协商，而不需要等待来自该网络设备的调制解调器响应音调。入口网关已经将调制解调器试图连接的网络地址标识为这样的网络设备，或者在呼叫建立期间被通知了该情况。然后入口网关将与呼叫相关联的数据路由至该网络设备。
网络设备接收指示存在进入的数据网络上的调制解调器呼叫，并与入口网关通信。然后，该网络设备就好象是远程访问服务器一样路由数据。


通过参考附图阅读本公开，可以最好地理解本发明，其中图1示出了根据现有技术的使用调制解调器中继的网络的实施例。
图2示出了根据现有技术的使用调制解调器中继的网络的实施例。
图3示出了根据本发明实施例的使用调制解调器中继的网络的实施例。
图4示出了根据本发明实施例的执行调制解调器中继的方法的一个实施例的流程图。
图5示出了根据本发明实施例的执行调制解调器中继的方法的一个实施例的流程图。
图6示出了根据本发明实施例的能够进行调制解调器中继聚合的网络设备的框图。
具体实施例方式
图1示出了根据现有技术的能够在网络上传输调制解调器信号的网络示例。客户调制解调器10向入口网关12拨号。入口网关12然后连接到出口网关16，出口网关16基于入口网关提供的信息向远程访问服务器(RAS)18拨号。在使用诸如H.323、会话发起协议(SIP)或者媒体网关控制协议(MGCP)之类的带外(out-band)信令的呼叫建立期间，两个网关都进行对它们的能力的协商。一旦网关的能力被获知，则调制解调器开始协商。通常，应答调制解调器(RAS)发送应答音调以启动调制解调器物理层训练。
入口网关12接受调制解调器音调信号，然后将它们转换为分组数据，并通过网络14将它们传输至出口网关16。出口网关16然后通过再调制将数据再转换回调制解调器音调，并将这些音调传输至远程访问服务器(RAS)18。然后以相反的方向执行该过程，以帮助调制解调器10与远程访问服务器(RAS)18之间的呼叫建立和协商。
在当前正在发展的调制解调器中继ITU标准中，物理层和链路层纠错/检错协议在入口网关处被端接。出口网关可以执行纠错/检错，并将数据再调制为与RAS18通信所必需的调制音调。
在根据现有技术的当前实施方式的另一个实施例中，出口网关和远程访问服务器被组合为一个设备，称为调制解调器中继聚合器(MRA)20。MRA20拥有数字信号处理器22，其生成并提供与客户调制解调器10通信所必需的调制解调器响应音调。但是，可以配备这样的MRA其不需要数字信号处理器或者与客户调制解调器的任何调制解调器物理层协商。
如从图3可以看到的，客户调制解调器30将调制解调器音调传输至入口网关32，入口网关32将这些音调转换为分组数据，并将其通过网络34传输至MRA36。由于配备了MRA，在呼叫建立阶段期间可以进行信息交换，其中在该呼叫建立阶段中，入口网关确定用户想要获得访问的远程访问服务器实际上是MRA。或者，入口网关在接收到来自试图连接到RAS地址的调制解调器的任何呼叫之前，可能已经知道了与该RAS地址相关联的MRA的存在。
在任一情形中，如果入口网关具有这样的信息连接的末端是MRA，则入口网关32可以在本地进行调制解调器协商，并且与客户调制解调器30协商，而不需要接收来自MRA36的任何调制解调器响应音调。一旦调制解调器协商完成，入口网关经由网络34将信息路由至MRA36，就好像该MRA目前就是客户调制解调器正在试图连接的RAS。然后，MRA就像RAS那样路由来自客户调制解调器的数据。为了便于这里的讨论，该数据将被称为“与网络上的调制解调器呼叫相关联的数据”，因为被以RAS身份的MRA路由的数据来自客户调制解调器，该客户调制解调器“认为”自己被连接到了RAS，就如同例如图1所示的现有技术实施方式中的情形。
以这种方式，不需要MRA生成调制解调器响应音调，并且所以在MRA中不需要DSP。除了设备的这种简化之外，不需要调制解调器响应过程就可工作的MRA消除了在呼叫辨别或初始调制解调器训练期间可能发生的任何延迟或分组丢失。因为在调制解调器30与MRA36之间建立的线路中只有一个调制解调器连接，所以这还可以提供更快速的调制解调器连接。
图4以流程图的形式示出了在MRA处连接呼叫的过程的一个实施例。在步骤40，在MRA时，MRA接收与入口网关交换的控制信号中的网络上的调制解调器信号。因为不需要生成调制解调器响应音调，所以可以不必对这些信号响应。网络上的调制解调器信号可以是用于MRA与客户调制解调器之间的呼叫建立的初始信号，或者它们可以是发起呼叫的其他信号。
如果入口网关还没有认识到出口网关/RAS组合已经被MRA取代，或者还没有认识到MRA将不会提供调制解调器响应音调，则在步骤42，MRA可以发送标识信号，该标识信号通知入口网关关于MRA的特性。然后，这将引起入口网关不需要等待来自MRA或RAS的调制解调器响应音调就执行调制解调器协商。一旦呼叫建立已经完成，则在步骤44，入口网关和MRA可以可选地协商呼叫参数，例如最优数据压缩参数。然后在步骤46，MRA开始路由来自客户调制解调器的数据，以RAS的身份工作。
图5示出了使用MRA从入口网关连接呼叫的过程的一个实施例。在步骤50，入口网关接收来自客户调制解调器的呼叫。如上所述，入口网关可能已经认识到客户调制解调器正在连接的RAS实际上是MRA。或者，可以在呼叫建立期间向入口网关通知该情况。在第一种情形中，入口网关可以在步骤52执行可选过程确定呼叫应该被路由至的合适MRA。这可以使用DNIS(被叫号码识别服务)实现，其中入口网关将被叫号码与多个MRA中的一个相关联。在第二种情形中，入口网关可能需要确定出口网关是MRA，如步骤54所示。
但是，这两个过程都不是必需的。入口网关可能已经认识到调制解调器正在试图连接的RAS是MRA，并且可以在步骤56开始调制解调器协商，而不需要对合适的MRA的任何确定。一旦调制解调器协商完成，则在步骤58，入口网关将与该呼叫相关联的数据路由至MRA。然后MRA将如RAS般工作，并相应地路由数据。所有这些被完成而不使用或不需要当直接路由数据时将涉及的DSP。
DSP可以由较低廉的方案替代，例如FPGA(现场可编程门阵列)或诸如RISC(精简指令集)处理器之类的通用处理器。FPGA的优点是可以以硬件实现明确定义的算法，这些算法执行诸如V.42bis和V.44之类的数据压缩，并创建比DSP更快、支持更多会话且更为低廉的方案。诸如RISC处理器之类的通用处理器的优点是它是端接PPP协议栈的较低廉的方法。
如在图6中可以看到的，MRA的一个实施例被示出。MRA36包括至少一个端口60，通过该端口接收数据网络上的调制解调器信号。如图6所示，数据网络上的调制解调器针对于因特网协议(IP)，可以是IP上的语音(VoIP)或IP上的调制解调器(MoIP)。但是，本发明的应用并不局限于IP，因为本发明可以被应用于任何分组网络。同样，这些具体类型的呼叫都将被包括在“数据网络上的调制解调器”呼叫的描述中。
当呼叫首次出现时，信道被认为是VoIP(IP上的语音)呼叫。信道处于音频模式，并且其使用RTP(实时传输协议)。V.MoIP标准规定了两种方法来通过分组网络传输调制解调器信号。一种方法是调制解调器中继，其使用称作SPRT(简单分组中继传输)的不同的传输协议。因此，即使调制解调器中继使用相同的VoIP信道，它也具有使用SPRT的不同的协议栈。第二种方法称作VBD(语音频带数据)，其中信道使用RTP，并且使用适合诸如G.711下的调制解调器信号的编解码器通过分组网络传输调制解调器信号。因此VBD与音频模式相似。但是，需要使用某些特定语音设置以可靠地传输调制解调器信号，例如使用固定抖动缓冲。实质上，调制解调器中继使用与VoIP呼叫相同的体系结构，但是使用不同的传输协议，这些传输协议被最优设计以通过分组网络传送调制解调器信号。
在VoIP信道被用于传送VBD模式中的信号的示例中，不在网关处端接调制解调器信号。使用RTP协议，在调制解调器信号通过VoIP信道时，网关传输这些调制解调器信号。如果使用调制解调器中继，则在网关处端接物理层和链路层纠错。然后网关使用协议SPRT来传送调制解调器数据通过分组网络。
第二端口68可以被用来与如下网络通信该网络路由与数据网络上的调制解调器呼叫相关联的数据。实际上，它可以是同一个端口，但是为了容易理解，在这里它们被图示为两个独立端口。聚合器64可操作以接收网络上的调制解调器信号，并端接调制解调器或语音呼叫，然后将与该呼叫相关联的数据直接传送至路由器66，而不需要任何调制解调器协商。然后路由器相应地路由数据。在端接呼叫时，聚合器不响应调制解调器信号，就如同带有DSP的MRA一样，而是如果必要的话，可以发送这样的信号该信号指示入口网关应该处理该活动。
在呼叫建立期间，除了那些被发送以将设备标识为MRA的信号外，聚合器64还可以与入口网关通信来交换控制信号。例如，这些可以通过使用带内(in-band)信令、H.323或H.248 Megaco(媒体网关控制)格式消息、媒体网关控制协议(MGCP)消息或会话发起协议(SIP)消息来执行。例如，聚合器可以是现场可编程门阵列(FPGA)，或者专用集成电路(ASIC)。
对MRA处的DSP的去除简化了网络设备硬件的需求，而这可以产生更低的成本。如前所述，对MRA的当前实施方式所必需的调制解调器协商信号的去除消除了呼叫建立期间的延迟和分组丢失的可能，使得连接更迅速地完成。
这样，虽然扼要描述了用于调制解调器中继聚合器的方法和装置的具体实施例，但是并不意味着可以认为这些具体参考是对本发明范围的限制，本发明的范围只由所附权利要求限定。
权利要求
1.一种网络设备，包括端口，用于接收网络上的调制解调器信号；路由器，用于路由与所述网络上的调制解调器信号相关联的数据；和聚合器，用于解压缩所述网络上的调制解调器信号，并将与所述信号相关联的数据直接发送至所述路由器。
2.根据权利要求1所述的网络设备，其中，所述聚合器还包括现场可编程门阵列。
3.根据权利要求1所述的网络设备，其中，所述聚合器还包括专用集成电路。
4.根据权利要求1所述的网络设备，其中，所述设备还包括用于路由来自所述路由器的信号的第二端口。
5.根据权利要求1所述的网络设备，其中，所述聚合器还将点对点协议帧解帧，其中所述点对点协议帧被接收作为与所述网络上的调制解调器信号相关联的数据。
6.一种提供调制解调器中继的方法，所述方法包括从入口网关接收网络上的调制解调器信号；向所述入口网关发送标识信号，通知所述入口网关不必进行调制解调器协商；以及直接路由与所述网络上的调制解调器信号相关联的数据。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括与所述入口网关协商最优数据压缩。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述网络上的调制解调器信号还包括使用带内信令的控制消息。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述网络上的调制解调器信号还包括使用H.323的控制消息。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述网络上的调制解调器信号还包括使用会话发起协议的控制消息。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，所述网络上的调制解调器信号还包括使用媒体网关控制协议的控制消息。
12.根据权利要求6所述的方法，其中，所述网络上的调制解调器信号还包括使用H.248媒体网关控制的控制消息。
13.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括使用被叫号码识别服务以将所述呼叫路由至网络设备。
14.一种提供调制解调器连接的方法，所述方法包括接收来自客户调制解调器的呼叫；执行与客户调制解调器的调制解调器协商，而不从调制解调器中继聚合器接收任何调制解调器音调；以及将数据传输至出口网关。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述方法还包括使用被叫号码识别服务以标识合适的调制解调器中继聚合器。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述方法还包括在执行调制解调器协商之前，确定端接设备是调制解调器中继聚合器。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，确定所述端接设备是调制解调器中继聚合器的步骤还包括交换使用带内信令的控制消息。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，确定所述端接设备是调制解调器中继聚合器的步骤还包括交换使用会话发起协议的控制消息。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，确定所述端接设备是调制解调器中继聚合器的步骤还包括交换使用H.323的控制消息。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，确定所述端接设备是调制解调器中继聚合器的步骤还包括交换使用媒体网关控制协议的控制消息。
21.根据权利要求16所述的方法，其中，所述网络上的调制解调器信号还包括使用H.248媒体网关控制的控制消息。
全文摘要
本发明公开了一种网络设备。该网络设备至少具有一个端口以接收网络上的调制解调器信号。路由器路由与从聚合器接收的网络上的调制解调器信号相关联的数据。聚合器解压缩网络上的调制解调器信号，并将与这些信号相关联的数据直接发送至路由器，而不需要依靠数字信号处理器。
文档编号H04L12/28GK1672366SQ03818300
公开日2005年9月21日 申请日期2003年7月30日 优先权日2002年7月30日
发明者斯科特·安东尼·博因顿, 亚历克斯·乌尔基索, 文森特·托德·格罗夫 申请人:思科技术公司