专利名称：在基于分组的网络中从已建立的媒体路径切换到新媒体路径的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及分组交换网络中的无缝媒体流切换。
电信已经向基于分组的通信发展。分组交换网络是这样的网络，在这种网络中称为分组的数据单元基于每个分组中所包含的目的地址通过网络进行路由。分组交换网络是无连接网络，其中数据流中的每个分组独立于该数据流中的其他分组被路由到目的地。对于相同数据流中的不同分组而言，完全可以通过不同的路线来路由到目的地。相反，电路交换网络、例如传统电话系统是面向连接的网络，其中在连接的持续时间内物理路径被获得并且专用于网络中两个端点之间的单一连接。
术语“IP承载语音”(VoIP)表示通过使用互联网协议(IP)的分组交换网络提供语音/音频业务。包括ITU-TH.323和会话发起协议(SIP)的许多国际数据网络标准都支持VoIP。
H.323是通过本身引用用于语音编码、呼叫建 、信令、数据传送、以及除了指定这些事情之外的其他领域的具体协议来支持VoIP的协议栈。例如，实时控制协议(RTCP)所管理的实时协议(RTP)被用于实际数据传输。
虽然H.323是完整的协议族，但SIP是单个模块并说明如何建立VoIP会话。SIP仅仅处理会话的建立、管理和终止。诸如RTP/RTCP之类的其他协议被用于数据传送。SIP是应用层协议，并且可以运行在用户数据报协议(UDP)或传输控制协议(TCP)之上。
在某些情况下，有必要或希望在分组交换网络中的两个端点之间重新路由媒体流。例如，在现有技术系统中，使用H.323暂停和重新路由特征、H.323扩展的快速连接特征或SIP提供/应答特征来实现重新路由媒体流。这些特征中没有一个特征提供无缝的有效负载切换方法。使用所有这些特征来在两个端点之间重新路由有效负载流，这导致有效负载流在被重新连接之前的短时间内被中断。这可能导致分组丢失。
本发明的实施例目的在于减轻该问题。
根据本发明，提供一种用于在基于分组的网络中为了在第一和第二端点之间所传输的分组而从已建立的媒体路径切换到新媒体路径的系统，该方法包括向第一端点发送指令，指示第一端点建立用于接收从第二端点通过新媒体路径所发送的分组的新接收信道；向第二端点发送指令，指示第二端点配置发送信道以通过新媒体路径发送分组，以便在第一端点的新接收信道上进行接收；并且其中在一段时间间隔内，第一端点同时在其新接收信道和已建立的接收信道上监控分组，所述已建立的接收信道被配置用于接收从第二端点通过已建立的媒体路径所发送的分组。
根据本发明，还提供一种用于在基于分组的网络中当为了从第二端点向第一端点所发送的分组而从已建立的媒体路径切换到新媒体路径时操作第一端点的方法，所述方法包括建立用于接收从第二端点通过新媒体路径所发送的分组的新接收信道，并且在一段时间间隔内同时在新接收信道和已建立的接收信道上监控分组，所述已建立的接收信道被配置用于接收从第二端点通过已建立的媒体路径所发送的分组。
本发明的上述和更多特征在所附的权利要求中被详细阐述，并且连同其优点一起将在考虑下列参照附图所给出的本发明示例性实施例的详细描述时变得更为清晰，其中
图1～9示出体现本发明的第一分组交换网络；图10示出消息流图；图11示出另一个消息流图；图12～20示出第二分组交换网络；图21示出另一个消息流图。
现在转向附图中的图1，通信系统1包括第一VoIP端点2、第二VoIP端点3和专用分支交换机(PBX)4。在该实施例中，第一VoIP端点2和第二VoIP端点3都是IP电话、例如西门子optiPoint(RTM)400 IP电话。PBX 4的交换矩阵5是时分复用(TDM)电路交换矩阵，并且PBX 4例如可以是西门子HiPath(RTM)4000系统。第一VoIP端点2和第二VoIP端点3可以各自经由(未示出的)基于IP的局域网(LAN)连接到PBX 4上。
在该例子中，第一VoIP端点2和第二VoIP端点3具有在它们自己之间建立的双向语音连接。该语音连接的信令路径6和有效负载路径7穿过PBX 4。如上所述，PBX 4具有TDM交换矩阵5，并且因此PBX4装备有线路卡网关(未示出)，用于将在PBX 4处接收到的IP信令和IP有效负载流转换成TDM格式以便传输穿过PBX 4、以及随后转换回IP格式以便从PBX 4传输走。
有效负载路径7通过PBX 4从IP流到TDM流以及随后再次回到IP流的转换增加了语音连接的等待时间和抖动。这是不受欢迎的。在本发明的该实施例中，在第一VoIP端点2和第二VoIP端点3之间的语音连接变得稳定之后，建立避开PBX 4的新有效负载路径8，并中断最初的有效负载路径7。这在图2中被示出。
现在参考图3～10，将描述建立新有效负载路径8的过程。为了简单起见，贯穿此过程且继续通过PBX 4的信令路径6在图3～9中没有被示出。
最初的有效负载路径7包括正向有效负载路径7a和反向有效负载路径7b。第一VoIP端点2使用发送信道S1-A通过正向有效负载路径7a向第二VoIP端点3的接收信道R1-B发送其有效负载。在这方面，信道可以被认为是通过相应端点的IP地址和被用于发送或接收数据的端口号来定义的。第二VoIP端点3使用发送信道S1-B通过反向有效负载路径7b向第一VoIP端点2的接收信道R1-A发送其有效负载。从第一VoIP端点2所发送的有效负载在PBX 4处在接收信道R1-PBX上被接收，并且从PBX 4处在发送信道S1-PBX上被发送。从第二VoIP端点3所发送的有效负载在PBX 4处在接收信道R2-PBX上被接收，并且从PBX 4处在发送信道S2-PBX上被发送。
为了启动新有效负载路径8的建立，在步骤100中，PBX 4向第二VoIP端点3发送请求，以指示第二VoIP端点3提供附加的接收信道R2-B。在步骤101中，第二VoIP端点3建立附加的接收信道R2-B，并向PBX 4回送消息，以便将接收信道R2-B已被建立通知PBX 4。在这一点上，第二VoIP端点3同时侦听接收信道R1-B和R2-B。然后，在步骤102中，PBX 4向第一VoIP端点2发送消息，以便将第二VoIP端点3的接收信道R2-B已被建立通知第一VoIP端点2。作为响应，第一VoIP端点2重新配置它的发送信道S1-A，以便开始在避开PBX 4的新正向有效负载路径8a上向第二VoIP端点3的新接收信道R2-B发送其有效负载。然后，在步骤103中，第一VoIP端点2向PBX 4回送消息，以便将发送信道S1-A已被重新配置并且发送信道S1-A正在向新接收信道R2-B发送有效负载通知PBX 4。在步骤104中，PBX 4向第二VoIP端点3发送消息，指示第二VoIP端点3关闭最初的接收信道R1-B，于是第二VoIP端点3关闭最初的接收信道R1-B。
然后在步骤105中，PBX 4向第一VoIP端点2发送请求，指示第一VoIP端点2提供附加的接收信道R2-A。在步骤106中，第一VoIP端点2建立附加的接收信道R2-A，并向PBX 4回送消息，以便将接收信道R2-A已被建立通知PBX 4。在这一点上，第一VoIP端点2同时侦听接收信道R1-A和R2-A。然后，在步骤107中，PBX 4向第二VoIP端点3发送消息，以便将第一VoIP端点2的接收信道R2-A已被建立通知第二VoIP端点3。作为响应，第二VoIP端点3重新配置它的发送信道S1-B，以便开始在避开PBX 4的新反向有效负载路径8b上向第二VoIP端点2的新接收信道R2-A发送其有效负载。然后，在步骤108中，第二VoIP端点3向PBX 4回送消息，以便将发送信道S1-B已被重新配置以及发送信道S1-B正在向新接收信道R2-A发送有效负载通知PBX 4。在步骤109中，PBX 4向第一VoIP端点2发送消息，指示第一VoIP端点2关闭最初的接收信道R1-A，于是第一VoIP端点2关闭最初的接收信道R1-A。
图11示出用于实现本发明实施例的可以利用H.460.6从PBX 4向第一VoIP端点2和第二VoIP端点3发送的替代消息流。
为了能够使有效负载分组在旧的和新的有效负载路径上同步，例如，如果对于穿过网络的语音分组而言存在不同的消息传递持续时间，则接收端点必须能够对接收到的分组进行重新排序。
为了允许端点对分组进行重新排序，可以实现分组计数器，例如，EP-A向R1-B发送编号为17的分组，然后向R2-B切换发送编号为18的分组。在R1-B上接收分组17之前，EP-B在R2-B上接收分组18。因为EP-B知道所接收的最后一个分组是编号为16的分组，所以EP-B能够按正确的顺序对分组进行重新排序。
这种同步方法的实现可以按照例如利用静音插入描述符(SID)(如果支持SID)和RTP报头中的标志位的多种方法来进行。如众所周知的那样，SID帧被插入到音频流中，以便在静止周期期间包括“舒适的噪声”。在上述例子中，在新媒体流的建立之后SID帧的紧接着的出现可被用作切换的同步点。SID帧将在切换到新的有效负载路径之前在旧的有效负载路径上被插入。在新的有效负载路径上，在有效负载分组的传输开始以前，也将发送SID帧。这将允许接收端点使两个有效负载流同步。
替代地，包含诸如时间戳和分组序列号以及明确地标识音频分组的源的源描述(SDES)项之类的统计信息的实时协议控制协议(RTCP)发送方报告(SR)可以被用于计算切换到新媒体路径的同步点。
其他这种专有协议扩展也可被用于此目的。
现在将根据图12～22描述本发明的另一实施例。
首先转向图12，通信系统20包括VoIP端点21、无线局域网(WLAN)用户终端22、第一WLAN接入点23、第二WLAN接入点24以及WLAN控制器25。在该实施例中，第一VoIP端点21又是IP电话、例如西门子optiPoint(RTM)400 IP电话。
在该例子中，VoIP端点21和WLAN用户终端22具有在它们自己之间建立的双向语音连接。WLAN用户终端22正在由第一WLAN接入点23为其服务。面向连接的信令路径26在VoIP端点21和WLAN控制器25之间、以及经由第一WLAN接入点23在WLAN控制器25和WLAN用户终端22之间延伸。有效负载路径27经由第一WLAN接入点23在VoIP端点21和WLAN用户终端22之间延伸。
在本发明的该实施例中，WLAN用户终端22从由第一WLAN接入点23服务的区域移动到由第二WLAN接入点24服务的区域。发生WLAN用户终端22从第一WLAN接入点23到第二WLAN接入点24的切换。在切换期间，新的有效负载路径28经由第二WLAN接入点24在VoIP端点21和WLAN用户终端22之间建立，并且建立新的面向连接的信令路径29，该新的面向连接的信令路径在WLAN控制器25和第二WLAN接入点24之间以及在第二WLAN接入点24和WLAN用户终端22之间延伸。VoIP端点21和WLAN控制器25之间的信令路径的面向连接的支路(leg)可以保持不变。这在图13中被示出。除了WLAN控制器25和WLAN用户终端22之间的(穿过WLAN接入点23或WLAN接入点24的)面向连接的信令路径之外，还存在位于WLAN控制器25与WLAN接入点23和24之间的连接较少的信令路径，从而允许WLAN控制器和接入点通信。这允许第二WLAN接入点24通知WLAN控制器25WLAN用户终端已经到达了所覆盖的服务区。为简单起见，该信令路径在图中被省略。
现在参考图14～22，将描述建立新的有效负载路径28的过程。为简单起见，在图14～20中没有示出非信令路径。
最初的有效负载路径27包括正向有效负载路径27a和反向有效负载路径27b。VoIP端点21使用发送信道S1-A通过正向有效负载路径27a向第一WLAN接入点23的接收信道R1-AP1发送其有效负载。第一WLAN接入点23使用发送信道S2-AP1用无线电(over the air)利用正向有效负载路径27a向WLAN用户终端22的接收信道R1-B发送接收到的有效负载。WLAN用户终端22使用发送信道S1-B用无线电利用反向有效负载路径27b向第一WLAN接入点23的接收信道R2-AP1发送其有效负载。第一WLAN接入点23使用发送信道S1-AP1通过反向有效负载路径27b向VoIP端点21的接收信道R1-A发送该接收到的有效负载。
在步骤200中，第二WLAN接入点24向WLAN控制器25发送消息，通知WLAN控制器25WLAN用户终端22已经到达由第二WLAN接入点24所覆盖的服务区。然后，WLAN控制器25向第二WLAN接入点24发送Setup(建立)消息，请求在WLAN控制器25和代表WLAN用户终端22的WLAN接入点24之间建立通信会话。WLAN接入点24在步骤202中以Connect(连接)消息来响应，确认通信会话的建立。
然后，在步骤203中，WLAN控制器25请求WLAN接入点24增加用于通过新的正向有效负载路径28A从VoIP端点21的发送信道S1-A接收有效负载的新的接收信道R1-AP2。在步骤204中，WLAN接入点24指示WLAN用户终端22增加新的接收信道R2-B并准备在该信道上接收媒体。在步骤205中，WLAN用户终端22然后响应第二WLAN接入点24，确认新的接收信道的建立。接收到该确认，第二WLAN接入点24建立朝向WLAN用户终端22的接收信道R2-B的新的发送信道S2-AP2，以便建立新的正向有效负载路径28A。
在建立了新的接收信道R1-AP2和新的发送信道S2-AP2之后，在步骤206中，第二WLAN接入点24向WLAN控制器25发送消息，通知WLAN控制器25这些信道已被建立。在步骤207中，WLAN向VoIP端点21发送消息，请求VoIP端点21重新配置它的发送信道S1-A，以便向第二WLAN接入点24的接收信道R1-AP2发送有效负载，以进行从第二WLAN接入点24的发送信道S2-AP2到WLAN用户终端22的接收信道R2-B的正向传输。因此，VoIP端点21重新配置它的发送信道S1-A，并且有效负载在新的正向有效负载路径28A上被传输。
在步骤208中，VoIP端点21向WLAN控制器25发送消息，通知它发送信道S1-A已被重新配置，并且在步骤209中，WLAN控制器25向第一WLAN接入点23发送消息，请求第一WLAN接入点23关闭它的包括R1-AP1和S2-AP1的接收路径，第一WLAN接入点23执行该请求。此外，WLAN控制器25可以通知WLAN用户终端22关闭不再需要的接收信道R1-B，虽然这种步骤在图21中并没有被示出。
通常，关闭R1-AP1、S2-AP1和R1-B也可以被延迟，直到完整的有效负载路径成功建立，为了允许WLAN用户终端22停留在由第一WLAN接入点23服务的区域内，用户应该再次离开由第二WLAN接入点24服务的区域。
在步骤210中，WLAN控制器25向VoIP端点21发送消息，指示VoIP端点21建立新的接收信道R2-A。VoIP端点21建立新的信道，并且在步骤211中因此向WLAN控制器25发送消息以通知WLAN控制器25。在步骤212中，WLAN控制器25向第二WLAN接入点24发送消息，请求第二WLAN接入点24建立用于向VoIP端点21的接收信道R2-A发送有效负载的新的发送信道S1-AP2。然后，在步骤213中，WLAN接入点24创建接收信道R2-AP2，并向WLAN用户终端22发送消息，请求WLAN用户终端22重新配置它的发送信道S1-B，以便向第二WLAN接入点24的接收信道R2-AP2发送有效负载，以进行从接入点的发送信道S1-AP2向VoIP端点21的接收信道R2-A的正向传输。在这一时间点上，新的有效负载路径28在正向和反向方向上完整地被建立。在从WLAN用户终端22接收信道重新配置结果(步骤214)之后，WLAN接入点24向WLAN控制器25发送确认消息(步骤215)。在接收到该消息时，WLAN控制器25向VoIP端点21发送消息，请求VoIP端点21关闭最初的接收信道R1-A(步骤216)。WLAN控制器25然后向第一WLAN接入点23发送断开消息(步骤217)，第一WLAN接入点23以释放消息来应答(步骤218)。这关闭WLAN控制器25和代表WLAN用户终端22的第一WLAN接入点23之间的信令连接，然后切换完成。
根据第一实施例所述的同步方法中的任何一种也可以用于第二实施例。
虽然已参照优选实施例这样描述了本发明，但应充分理解的是，所述实施例仅仅是示例性的，并且可以在不脱离如所附的权利要求中所述的本发明范围的情况下进行例如拥有适当知识和技能的人将想到的修改和变化。
权利要求
1.一种用于在基于分组的网络中为了在第一和第二端点之间所传输的分组而从已建立的媒体路径切换到新媒体路径的系统，该方法包括向所述第一端点发送指令，指示所述第一端点建立用于接收从所述第二端点通过所述新媒体路径所发送的分组的新接收信道；向所述第二端点发送指令，指示所述第二端点配置发送信道以通过所述新媒体路径发送分组，以便在所述第一端点的新接收信道上进行接收；并且其中在一段时间间隔内，所述第一端点同时在其新接收信道和已建立的接收信道上监控分组，其中所述已建立的接收信道被配置用于接收从所述第二端点通过所述已建立的媒体路径所发送的分组。
2.根据权利要求1的系统，所述系统此外还包括向所述第二端点发送指令，指示所述第二端点建立用于接收从所述第一端点通过所述新媒体路径所发送的分组的新接收信道；向所述第一端点发送指令，指示所述第一端点配置发送信道以通过所述新媒体路径发送分组，以便在所述第二个端点的新接收信道上进行接收；并且其中在切换期间的一段时间间隔内，所述第二端点同时在其新接收信道和已建立的接收信道上监控分组，其中所述已建立的接收信道被配置用于接收从所述第一端点通过所述已建立的媒体路径所发送的分组。
3.根据权利要求1或2的系统，其中，所述第一和第二端点中的至少一个是VoIP端点。
4.根据权利要求2的系统，其中，所述第一和第二端点中的任何一个都能够使经由其已建立的接收信道所接收的媒体分组与经由其新接收信道所接收的媒体分组同步到一个流中。
5.根据权利要求4的系统，其中，分组计数器被用于允许端点对媒体分组进行重新排序。
6.根据权利要求4的系统，其中，静音插入描述符(SID)帧的出现被所述第一和第二端点中的任何一个用作同步点，以便从所述已建立的媒体路径切换到所述新媒体路径。
7.根据权利要求4的系统，其中，所述第一和第二端点中的任何一个都将实时协议控制协议(RTCP)的发送方报告(SR)用于从所述已建立的媒体路径到所述新媒体路径的同步切换，其中所述发送方报告(SR)包括诸如时间戳和分组序列号以及源描述(SDES)之类的统计信息。
8.根据权利要求4的系统，其中，所述第一和第二端点中的任何一个都将专有RTP/RTCP增强用于从所述已建立的媒体路径到所述新媒体路径的同步切换。
9.根据权利要求1～6的系统，其中，所述端点支持RTP/RTCP以及SIP或H.323。
10.设备，包括用于实现权利要求1～9中的任一权利要求所述的系统的装置。
11.一种用于在基于分组的网络中当为了从第二端点向第一端点所发送的分组而从已建立的媒体路径切换到新媒体路径时操作第一端点的方法，所述方法包括建立用于接收从所述第二端点通过所述新媒体路径所发送的分组的新接收信道，并且在一段时间间隔内同时在所述新接收信道和已建立的接收信道上监控分组，所述已建立的接收信道被配置用于接收从所述第二端点通过所述已建立的媒体路径所发送的分组。
12.根据要求11的方法，其中，所述第一端点响应于接收到由网络控制器所发送的指令而建立所述新接收信道。
全文摘要
描述了一种用于在基于分组的网络中为了在第一和第二端点之间所传输的分组而从已建立的媒体路径切换到新媒体路径的系统。向第一端点发送指令，指示该第一端点建立用于通过新媒体路径接收从第二端点所发送的分组的新接收信道。向第二端点发送指令，指示该第二端点配置发送信道以通过新媒体路径发送分组，以便在第一端点的新接收信道上进行接收。在切换期间的一段时间间隔内，第一端点同时在其新接收信道和已建立的接收信道上监控分组，所述已建立的接收信道被配置用于通过已建立的媒体路径接收从第二端点所发送的分组。该系统有助于确保从已建立的媒体路径到新媒体路径的无缝切换。
文档编号H04L12/56GK101077029SQ200580025277
公开日2007年11月21日 申请日期2005年5月20日 优先权日2004年5月26日
发明者E·霍尔瓦思, K·克拉霍菲, K·韦勒, R·齐默曼 申请人:西门子公司