实现语音互通的epon系统、局端设备及方法

专利名称：实现语音互通的epon系统、局端设备及方法
技术领域：
本发明涉及EPON系统,特别是涉及一种实现内部语音互通的EPON系统、 局端设备及方法。
背景技术：
如图1所示，典型的EPON系统由光线路终端(OLT)、无源光分路器/耦合 器(ODN)和光网络单元(ONU)组成。EPON系统使用波分复用(WDM)技术，同 时处理双向信号传输，上、下行信号分别用不同的波长。OLT(Optical Line Terminal)放置在中心局端(CO， Central Office),可以是一个L2交换机或者 L3路由器。它分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能。ONU 放置在用户侧， 一般ONU的下行方向连接综合接入设备(IAD)。目前EPON 系统中ONU下挂IAD设备的方式有两种 一是ONU内置IAD板； 一是ONU 外挂IAD板，IAD主要是把语音模拟信号转换成IP包，以IP包的形式在PON 内传送或者把EPON系统中传输的语音IP包还原成模拟信号传送到用户电话， 最终实现EPON系统中的语音业务。IAD可以采用H.248，MGCP， SIP或H.323 协议实现IP话音。
基于以太网的无源光网络(EPON)是一个点到多点的光接入网，具有很 高的性价比，能够为终端用户提供可靠的数据、话音和视频业务，并能够提供 高达1Gbit/s的上下行带宽，这一带宽能够适应现在及将来IO年内用户对带宽 的需求。EPON系统采用复用技术，支持更多的用户，每个用户可以享受到更大的带宽。但是，由于电信运营商要求EPON系统内部不同用户之间数据业务 互相隔离，以便于用户的管理和维护，因此，同一个OLT下的用户由于EPON 系统中点到多点结构决定了用户直接点对点的数据相互隔离，这就造成该OLT 下所有ONU下挂的IAD设备语音流无法直接互通，所以需要外置媒体服务器 或在三层协议上实现语音流互通。
不论在EPON里语音以何种协议实现，它们都有一个共同点呼叫控制和 承载控制分离，呼叫控制包括呼叫链路的拆建和各种呼叫流程的处理。MGC 平台只负责呼叫控制信令的处理，并不负责承载控制也就是语音流的通路的建 立以及传送。所以用户和MGC平台之间只需建立控制信道专门传送控制信令。 按照国际标准协议，在呼叫链路建立成功后，双方从呼叫控制信令中获取对方 联系地址和传输端口 。语音流根据对方的地址和端口直接建立语音流通道进行 点对点的传送，它不必经过MGC平台或者其他的第三方。
由前面的介绍可以知道，如果用户在不同的OLT下，语音包被打包成IP 包在IP网络上直接传送到对方，实现语音功能。应电信运营商要求在同一个 OLT中数据相互隔离，自然无法点对点的传输，语音流也是如此。
对于解决OLT下语音隔离的问题，普遍的方法是创建通话的第三方进行 语音流的转发，我们称之为媒体代理。媒体代理往往附属在MGC平台上。语 音流不是直接传送到对方而是由媒体代理负责转发。这种方法可以解决同一个 OLT下语音包传送的问题。语音流首先送到媒体代理，媒体代理根据收到的包 来确定语音包的目的地址，并进行转发，如图2所示；
基于成本和使用率的考虑，往往几个局端会共用一个媒体代理，这样在技 术上可以解决二层隔离的问题，前期投资小。但这也造成环境复杂且对应的是多个局端，所以技术上实现难度大，开发周期长，成本高。在这样环境下，一
个EPON系统内的电话，语音流通常不止是出了局端再绕回来而是会出一个城 市再转发回来，相当于打了一个长途。IP网络又是面向无连接的，不承担包的 转发一定成功，语音质量和安全系数当然得不到保证。在业务量达到高峰的时 候，语音流由于其具有最高优先级和要求小的延时和抖动势必会占用大量的上 联带宽资源，那么数据业务的丢包率不可避免的增加，甚至很有可能造成主干 网络的瘫痪。为了避免这种情况的发生，把媒体代理下放到每个局端甚至局端 内部也不失为一个好的办法。可是首先在成本上，运营商就不会接受。其次媒 体代理下放到地方，使用率上也不划算，为了一小部分的内部语音业务增加一 个代理，资源比较浪费。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决EPON系统中同一 PON端口内部实现 语音互通在技术上实现难度大，开发周期长，成本高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种实现内部语 音互通的EPON系统局端设备，包括主控盘，所述主控盘包括至少一个VoIP 模块和与之相匹配设置的ARP代理模块，所述VoIP模块用于连接多个IAD，所 述ARP代理模块用于连通源IAD和目的IAD。
上述方案中，所述主控盘上设有至少一个用于连接多个IAD的VoIP盘， 所述VoIP模块和ARP代理模块设置在所述VoIP盘上。
本发明还提供了一种实现语音互通的EPON系统，包括0LT、 0DN和0NU, 所述0DN连接0LT和0NU，所述0NU上连接有若干IAD，所述0LT上设有至少 一个VoIP模块和与之相匹配设置的ARP代理模块，所述VoIP模块用于连接多个IAD，所述ARP代理模块用于连通源IAD和目的IAD。
上述实现内部语音互通的EPON系统中所述0LT上设有至少一个用于连接 多个IAD的VoIP盘，所述VoIP模块和ARP代理模块设置在所述VoIP盘上。
进一步地，实现内部语音互通的EPON系统中还包括媒体网关控制器MGC， MGC通过互联网络连接到OLT的上联端口上。
其中，所述IAD内置于ONU中或外接在ONU的FE端口上。
本发明还提供了一种EPON系统实现语音互通的方法，包括以下步骤
A、 源IAD发起呼叫目的IAD的语音呼叫请求；
B、 二者按正常的语音信令流程创建呼叫链路；
C、 源IAD发出ARP请求报文寻找目的IAD的MAC地址；
D、 VoIP盘收到源IAD发出的ARP请求报文后判断目的IAD的MAC地 址和源IAD的MAC地址是否在同一个OLT内；如果目的IAD的MAC地址 和源IAD的MAC地址在同一个OLT内，则VoIP盘中的ARP代理模块应答 自己的MAC地址以及目的IAD的IP地址给源IAD，源IAD收到ARP应答包 后更新自己的ARP列表，于是源IAD和目的IAD之间的语音流经过VoIP盘 上的ARP代理模块转发后实现系统内部语音互通；如果目的IAD的MAC地 址和源IAD的MAC地址不在同一个OLT内，VoIP盘不应答此ARP报文，源 IAD和目的IAD直接按正常的呼叫流程进行通话，也就是说语音流直接点对点 的在源IAD和目的IAD之间传送。
上述EPON系统实现语音互通的方法中，EPON系统中的网管服务器上配 置有用于不同VLAN的IAD之间需要转换的VLAN配置，该配置可以是单层的 VLAN转换或QINQ模式的VLAN转换，源IAD发给目的IAD的报文经过上述配置好的VLAN转换规则转换以后转发到目的IAD。
进一步地，在上述EPON系统实现语音互通的方法中，VoIP盘上的APR 代理只接收并解析下行IAD发上来的ARP报文和特定VLAN内的ARP报文， 因此，从OLT上联口发送进来的任何数据包都不会到达VoIP盘，从而保证VoIP 盘的ARP代理和转发功能不会影响到OLT外部设备和EPON系统内除语音业 务之外的其他业务的正常工作。
本发明，在EPON系统内部实现ARP代理功能，系统内用户通话直接由 APR代理实现语音流环回，使得EPON系统内RTP流不需要出系统就可以实 现互通，不需增加网络流量、占用网络资源，也不会因为环境的问题致使语音 质量差，同时本发明不会影响各种VOIP语音用户和其他平台之间的用户的正 常联系。


图1为现有的EPON系统结构的示意图2为现有EPON系统应用媒体代理MGC实现语音转发的示意图； 图3为本发明的实现语音互通的EPON系统结构示意图； 图4为本发明的EPON系统实现语音互通的方法流程图； 图5为现有的以H.248协议建立链路的流程图。
具体实施例方式
本发明提供了实现语音互通的EPON系统、局端设备及方法，在不需要媒 体代理的前提下在VoIP盘增加一个ARP代理功能实现了 EPON系统内部语音互 通的功能。
本发明中，实现语音互通的局端设备包括主控盘，该主控盘上设有至少一个VoIP模块和与之相匹配设置的ARP代理模块，所述VoIP模块用于连接多个 IAD，所述ARP代理模块用于连通源IAD和目的IAD。作为本发明的一种实现方 案，主控盘上设有至少一个用于连接多个IAD的VoIP盘，所述VoIP模块和ARP 代理模块设置在所述VoIP盘上，多个综合接入设备IAD通过ONU连接在VoIP 盘上，多个综合接入设备IAD之间通过ARP代理模块实现语音互通。
图3为本发明的实现语音互通的EPON系统示意图，如图3所示，本发明 中，实现语音互通的EPON系统包括，局端设备0LT、 0DN和光网络单元(0NU， Optical Network Unit)， OLT提供面向无源光网络的光纤接口 ，并管理下属的 ONU设备，包括主控盘且通过0DN连接并管理远端的OUN设备，主控盘上设 有至少一个VoIP模块和与之相匹配设置的ARP代理模块，作为本发明的一种 实现方案，主控盘上设有至少一个VoIP盘，该VoIP盘为语音控制盘，提供语 音业务的控制并管理远端IAD设备，IAD上电后会向VoIP盘注册，VoIP盘负 责管理并配置其下所有的IAD设备。综合接入设备IAD可以内置于光网络单元 0NU中或外接在0NU的FE接口上，其中VoIP盘上设有ARP代理模块。这样， 多个综合接入设备IAD之间可以通过ARP代理模块实现语音互通。
本发明中，EPON系统实现语音互通的方法，包括以下步骤，如图4所示
A、 源IAD (IAD1)发起呼叫目的IAD (IAD2)的语音呼叫请求；
B、 二者按正常的语音信令流程创建呼叫链路，参见图5;
C、 源IAD (IAD1)发出ARP请求报文寻找目的IAD (IAD2)的MAC 地址；即IAD 1向媒体网关控制器MGC发起呼叫IAD2的请求，依据正常的语 音呼叫流程建立呼叫链路后，从MGC呼叫控制信令中获取IAD2的IP地址；其 中0LT、 MGC、 ONU、 IAD连接图如图3所示，无论是EP0N内部电话还是EPON外部电话均需要通过MGC完成，MGC用于完成呼叫控制信令，语音流根据呼叫 控制信令中获取的对方的地址和端口直接建立语音流通道进行点对点的传送， 本发明解决的是在MGC完成呼叫控制信令后的语音流传输问题；
D、 VoIP盘收到源IAD (IAD1)发出的ARP请求报文后检查自己的ARP 列表中是否存在该目的IAD (IAD2)的MAC地址和对应的IP地址；如果VoIP 盘在自己的ARP列表中找到IAD2的IP地址和对应的MAC地址，即VoIP盘知 道IAD2和IAD1在同一个EPON系统局端设备内，VoIP盘中的ARP代理模块就 会应答自己的MAC地址以及目的IAD( IAD2)的IP地址给源IAD( IADl)， 源IAD( IAD1)收到ARP应答包后更新自己的ARP表，于是源IAD( IAD1) 发给目的IAD ( IAD2)的报文经过VoIP盘的ARP代理模块转发后到达目的 IAD ( IAD2)，从而实现系统内部语音互通；如果VoIP盘在自己的ARP列表 中没有找到目的IAD ( IAD2)的IP地址和对应的MAC地址，即VoIP盘知道 目的IAD ( IAD2)和源IAD ( IAD1)在同一个EPON系统局端设备内，VoIP 盘不应答此ARP报文，源IAD ( IAD1)和目的IAD ( IAD2)直接按正常的 呼叫流程进行通话，也就是说语音流直接点对点的传送到该EPON系统局端设 备外的IAD设备。
本发明基于千兆以太网的无源光网络(EPON)将以太网与PON的优势相结 合，实现了低成本、远距离的高速接入。EPON系统中二层隔离虽然解决了广 播风暴的问题但是内部的语音却也相同的被隔离独立不能正常的通话，虽然现 在MGC平台附属的媒体代理能够解决这个问题，却由于环境的复杂而无法保 证语音的质量。本发明提供的技术方案，在EPON系统内部实现ARP代理功 能，EPON系统内用户通话直接由系统内部APR代理实现语音流环回，使得EPON系统内RTP流不需要出系统，就可以实现互通，不需增加网络流量，占 用网络资源，也不会因为环境的问题致使语音质量差。
同时本发明不会影响各种VOIP语音用户和其他平台之间的用户的正常联 系，各种VOIP语音协议的共同点是承载与控制相独立，虽然控制信令各不相 同但是语音流都是点对点的直接发送RTP包。在本发明中，EPON系统内部解 决二层隔离的问题和控制信令没有关系，只和RTP包的转发有关，所以这个 方案可以支持各种VOIP的协议同时在EPON系统中的运行，因此一个EPON 系统设备内部可以连接不同协议的VOIP语音用户。
本发明中，EPON系统中的网管上配置好不同VLAN的IAD之间需要转换的 VLAN配置，可以配置单层VLAN转换和QINQ模式VLAN转换，源IAD发给目的 IAD的报文经过上述配置好的VLAN转换规则转换以后转发到目的IAD。因此， VoIP盘除了具备ARP的代理功能外，还负责数据包的转发，转发中除了修改 MAC地址外还要进行VLAN标签的修改，这样可以实现同一 OLT下属于不同 VLAN的IAD之间的互通，包括单层VLAN和QINQ模式。而且，EPON设 备通过设置端口隔离和业务VLAN，即APR代理只接收并解析下行IAD发上 来的ARP报文和特定VLAN内的ARP报文，因此，从OLT上联口发送进来 的任何数据包都不会到达VoIP盘，从而保证VoIP盘的ARP代理和转发功能 不会影响到OLT外部设备和EPON系统内除语音业务之外的其他业务的正常 工作。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作 出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保 护范围之内。
权利要求
1、实现语音互通的EPON系统局端设备，包括主控盘，其特征在于所述主控盘包括至少一个VoIP模块和与之相匹配设置的ARP代理模块，所述VoIP模块用于连接多个IAD，所述ARP代理模块用于连通源IAD和目的IAD。
2、 如权利要求1所述的实现语音互通的EPON系统局端设备，其特征在 于所述主控盘上设有至少一个用于连接多个IAD的VoIP盘，所述VoIP模块和 ARP代理模块设置在所述VoIP盘上。
3、 实现语音互通的EPON系统，包括0LT、 ODN和0NU，所述0DN连接 OLT和0NU，所述ONU上连接有若干IAD，其特征在于所述0LT上设有至少一个 VoIP模块和与之相匹配设置的ARP代理模块，所述VoIP模块用于连接多个IAD, 所述ARP代理模块用于连通源IAD和目的IAD。
4、 如权利要求3所述的实现语音互通的EPON系统，其特征在于所述OLT 上设有至少一个用于连接多个IAD的VoIP盘，所述VoIP模块和ARP代理模块 设置在所述VoIP盘上。
5、 如权利要求3或4所述的实现语音互通的EPON系统，其特征在于还 包括媒体网关控制器MGC， MGC通过互联网络连接到OLT的上联端口上。
6、 如权利要求5所述的实现语音互通的EPON系统，其特征在于所述IAD 内置于ONU中或外接在ONU的FE端口上。
7、 EPON系统实现语音互通的方法，其特征在于包括以下步骤A、 源IAD发起呼叫目的IAD的语音呼叫请求；B、 二者按正常的语音信令流程创建呼叫链路；C、 源IAD发出ARP请求报文寻找目的IAD的MAC地址；D、 VoIP盘收到源IAD发出的ARP请求报文后判断目的IAD的MAC地 址和源IAD的MAC地址是否在同一个OLT内；如果目的IAD的MAC地址 和源IAD的MAC地址在同一个OLT内，则VoIP盘中的ARP代理模块应答 自己的MAC地址以及目的IAD的IP地址给源IAD，源IAD收到ARP应答包 后更新自己的ARP列表，于是源IAD和目的IAD之间的语音流经过VoIP盘 上的ARP代理模块转发后实现系统内部语音互通；如果目的IAD的MAC地 址和源IAD的MAC地址不在同一个OLT内，VoIP盘不应答此ARP报文，源 IAD和目的IAD直接按正常的呼叫流程进行通话，也就是说语音流直接点对点 的在源IAD和目的IAD之间传送。
8、 如权利要求7所述的EPON系统实现语音互通的方法，其特征在于， EPON系统中的网管服务器上配置有用于不同VLAN的IAD之间转换的VLAN配 置，该配置可以是单层的VLAN转换或QINQ模式的VLAN转换，源IAD发给目 的IAD的报文经过上述配置好的VLAN转换规则转换以后转发到目的IAD。
9、 如权利要求7所述的EPON系统实现语音互通的方法，其特征在于， VoIP盘上的APR代理只接收并解析下行IAD发上来的ARP报文和特定VLAN 内的ARP报文，因此，从OLT上联口发送进来的任何数据包都不会到达VoIP 盘，从而保证VoIP盘的ARP代理和转发功能不会影响到OLT外部设备和 EPON系统内除语音业务之外的其他业务的正常工作。
全文摘要
本发明公开了一种实现内部语音互通的EPON系统、局端设备及方法。局端设备包括主控盘，其上设有至少一个VoIP模块和与之相匹配设置的ARP代理模块，上述局端设备、ODN和ONU组成EPON系统，OLT通过ODN连接并管理远端的OUN设备并通过VoIP模块和ARP代理模块控制并管理远端的IAD设备，系统内部多个综合接入设备IAD之间通过ARP代理模块实现语音互通。本发明提供的上述设备和方法，在不需要媒体代理的前提下在VoIP盘增加一个ARP代理功能实现了EPON系统内部语音互通的功能，解决了EPON系统使用媒体代理技术实现同一PON系统内部语音互通难度大、开发周期长、成本高的问题。
文档编号H04Q11/00GK101568049SQ20091014366
公开日2009年10月28日 申请日期2009年6月1日 优先权日2009年6月1日
发明者伟 汪, 王建军, 王文超, 超 贺 申请人:烽火通信科技股份有限公司