专利名称：网关装置和方法以及程序的制作方法
技术领域：
本发明主张日本国专利申请特愿2009-004048号(2009年1月9日申请)的优先权，该申请的全部记载内容通过引用的方式编入记载到本说明书中。本发明涉及一种网关，尤其涉及配置于移动高速网络或IMS(IPMultimedia Subsystem, I P多媒体子系统)网络与移动线路交换网络之间，将基于移动高速网络或IMS 网络的VoIP语音通信和基于移动线路交换网络的语音通信相互连接起来的一种网关装置、方法和程序。
背景技术：
目前，在搭载了第三代 W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址)技术、CDMA (Code Division Multiple Access，码分多址)技术的便携式电话终端以及移动网络中，音频电话正在使用移动线路交换网络以及线路交换的协议来进行各项服务。另一方面，随着移动网络的高速和大容量技术的研究开发，移动网络趋向基于IP 实现进一步高速化和大容量化，目前，已经在普及HSDPA(High Speed Downlink Packet Access，高速下行链路分组接入)、HSPA (High Speed Packet Access，高速分组接入)、EVD0 Rev. A、EVDO Rev. B 等。今后的趋势是导入能够进行更高速的传送，且下行方向的目标为100Mbps (Mega bits/sec)、上行方向的目标为50Mbps以上的LTE(Long Term Evolution，长期演进)、 EPC(Evolved Packet Core，演进分组核心)、UMA(Ultra Mobile Access，超移动接入)、移动WiMax等。并且，在所述传输方式中，预期音频电话将进化到基于IP的VoIP (Voice over IP, 网络电话)。专利文献1公开了一种不同种网络之间的连接网关，该网关用于将第一网络和使用与上述第一网络不同的信号格式的第二网络进行连接，其中，连接在上述第一网络的终端与连接在上述第二网络的终端进行通信时，将上述第一网络使用的信号转换成上述第二网络使用的信号，该网关具备将上述第二网络使用的信号转换成上述第一网络使用的信号的转换部、检测出包含上述转换部对信号进行转换的转换时间或转换的数据量中的至少任意一个的转换处理信息的检测部、以及与上述第一网络或上述第二网络中的至少任意一个相连接，且将上述转换处理信息发送到上述第一网络或上述第二网络的计费系统的网络连接部，上述转换部基于呼叫连接的信号化的呼叫处理信号、基于音频编解码器的音频信号以及基于图像编解码器的图像信号中的至少任意一个进行转换。专利文献2公开了一种网间互联器，其不影响现有的系统，作为用于实现将3G(第三代)的CS (线路交换)终端直接收容于IMS网以及用于实现承载协议转换的结构，具有 用于接收IuUP(Iu User Plane)协议的信号的IuCS接口部、将IuUP协议的信号转换成 RFC3267协议的信号的协议转换部、发送RFC3^7协议信号的Mb接口部，以及一种网间互联器，其具有用于接收RFC3267协议信号的Mb接口部、将RFC3267协议的信号转换成IuUP协议的信号的协议转换部以及发送IuUP协议信号的IuCS接口部。现有技术文献专利文献1 日本特开2004-222009号公报专利文献2 日本特开2008-205698号公报下面，将对本发明的相关技术进行分析。在从音频电话过渡到基于IP的VoIP的时期，例如在今后要普及的LTE、EPC上工作的VoIP终端和在现有的线路交换网络工作的终端同时存在，所以需要将现有的基于线路交换网络的音频电话和基于LTE、EPC等移动高速网络的VoIP相互连接起来。然而，不存在能够实现这种连接的网关装置，相互连接也难以实现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现连接于移动线路交换网络的终端与连接于移动高速网络的终端之间的相互连接，并能够确保无论采取何种组合都能够实现音频电话的网关装置、方法和程序。根据本发明，提供一种网关装置，该网关装置用于经由IMS网络在移动高速网络与移动线路交换网络之间进行语音通信，其中从上述移动高速网络或上述IMS网络接收数据包，在判断为需要进行上述数据包的协议转换时进行上述数据包的协议转换，在判断为需要进行音频压缩编码方式的转换时，转换音频压缩编码方式之后，输出到上述IMS网络或上述移动线路交换网络，从上述移动线路交换网络或上述IMS网络输入线路交换协议或数据包，判断为需要上述协议时对上述协议进行转换，在判断为需要进行音频压缩编码方式的转换时，转换音频压缩编码方式之后转换为数据包，将转换后的数据包输出到上述 IMS网络或上述移动高速网络。根据本发明，提供一种网关方法，该方法用于经由IMS网络在移动高速网络与移动线路交换网络之间进行语音通信，在该方法中，从上述移动高速网络或上述IMS网络接收数据包，在判断为需要进行上述数据包的协议转换时进行上述数据包的协议转换，在判断为需要进行音频压缩编码方式的转换时，转换音频压缩编码方式之后，输出到上述IMS网络或上述移动线路交换网络，从上述移动线路交换网络或上述IMS网络输入线路交换协议或数据包并对协议进行转换，在判断为需要进行音频压缩编码方式的转换时，转换音频压缩编码方式之后转换为数据包，将转换后的数据包输出到上述IMS网络或上述移动高速网络。并且，根据本发明，提供一种程序，该程序在构成经由IMS网络在移动高速网络与移动线路交换网络之间相互进行语音通信的网关装置的计算机上执行以下处理从上述移动高速网络或上述IMS网络接收数据包，在判断为需要进行上述数据包的协议转换时进行上述数据包的协议转换，在需要进行音频压缩编码方式的转换时，转换音频压缩编码方式之后，输出到上述IMS网络或上述移动线路交换网络的处理；以及
从上述移动线路交换网络或上述IMS网络输入线路交换协议或数据包并对协议进行转换，在判断为需要进行音频压缩编码方式的转换时，转换音频压缩编码方式之后转换为数据包，将转换后的上述数据包输出到上述IMS网络或上述移动高速网络的处理。根据本发明，能够实现连接在移动线路交换网络的终端与连接在移动高速网络的终端之间的相互连接，并能够确保无论采取何种组合都能够实现音频电话。
图1是表示本发明的第一实施例的系统结构的图。
图2是表示本发明的第一实施例的网关装置的结构的图。
图3是表示本发明的第二实施例的网关装置的结构的图。
图4是表示本发明的第三实施例的系统结构的图。
图5是表示本发明的第四实施例的系统结构的图。
图6是表示本发明的第四实施例的网关装置的结构的框图。
附图标记的说明
110,410网关装置
120、125、150、155便携式终端
130、135移动线路交换网络
140移动高速网络
160呼叫控制部
170,250,450 转换部
172控制/分析部
175、200协议转换部
176分组部
180控制部
190音频转码器
290音频转码器/协议转换部
350,360 IMS 网络
具体实施例方式以下对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明的第一实施例的网关装置的网络结构与连接方式的图。图1中，便携式终端120为连接在移动线路交换网络的现有音频电话终端。便携式终端120连接在移动线路交换网络130，例如搭载AMR(Adaptive Multi-Rate,自适应多速率)音频编解码器并收发以12. 2kbps的比特率对音频信号进行压缩编码而得到的比特流。其中，AMR音频编解码器的详细参数例如可以参照3GPP(Third generation Partner Project，第三代合作伙伴计划)TS^. 090规格等。在移动线路交换网络130中，无线基站(NodeB)、无线网络控制器(RNC(Radio Network Controller，网络控制器))按照存储于IuUP(Iu User Plane)线路交换协议的形式收发AMR数据流。并且，作为呼叫处理信号输出移动线路交换网络中所使用的呼叫处理信号。其中，IuUP协议可以参照3GPP TS25. 415规格等。
便携式终端150表示基于IP的连接于移动高速网络140(例如LTE、EPC、UMA, HSDPA, HSPA或移动WiMax等)的VoIP音频终端。便携式终端150例如搭载AMR音频编解码器，例如以12. 2kbps (千比特/秒)的比特率对音频信号进行压缩编码来生成比特流。进而将上述比特流存储到RTP(Real-time Transport Protocol，实时传送协议)生成RTP数据包之后连接到移动高速网络140，依据 UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)/IPQnternet Protocol，互联网协议)收发RTP数据包。其中，对AMR比特流进行RTP分组时，需要RTP负载格式，就此而言，可以参照例如 IETF(the Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组)RFC3267 规格。 并且，这种VoIP终端的功能的详细参数可以参照3GPP TS26. 114的规格。网关装置110同时与移动线路交换网络130以及移动高速网络140连接，并将两者之间的语音通信相互连接起来。即通过同时转换与呼叫控制信号和音频数据相关的协议，实现相互连接。具体地说，网关装置Iio在移动高速网络140例如为EPC或LTE时，与 PGW或PDN-GW(Packet Data Network Gateway，分组数据网络网关)等之间交换呼叫控制信号和数据包。在与移动线路交换网络130之间，与MSC(Mobile Switching Center，移动交换中心)等之间交换呼叫控制信号和音频信号。其中，PDN-GW的详细参数例如可以参照 3GPP TS23. 401 的规格。图2是表示本实施例的网关装置110的结构的图。参照图2，网关装置110包括呼叫控制部160和转换部170。转换部170包括控制/分析部172、协议转换部175和分组部 176。首先，对移动线路交换网络130与移动高速网络140之间的相互连接进行说明。图2中，呼叫控制部160从移动高速网络140接收呼叫控制信号(例如SIP (Session Initiation Protocol，会话初始化协议)以及 SDP(Session Description Protocol，会话描述协议))，转换成线路交换的呼叫控制信号后输出到移动线路交换网络130。并且，进行逆向转换，将从移动线路交换网络130输入的线路交换的呼叫控制信号例如转换成SIP 或SDP信号并输出到移动高速网络140。其中，关于SIP和SDP例如分别可以参照IETF RFC3261 和 RFC2327 等。呼叫控制部160在从移动线路交换网络130输入的包含于呼叫控制信号的信息、 从移动高速网络140输入的包含于SIP或SDP的信息之中，选择必要信息，对应每个信道 (线路)输出到搭载在转换部170的控制/分析部172。控制/分析部172比较从呼叫控制部160输入的每个信道的上述信息，判断是否需要进行协议转换，在不需要进行转换时将指定进行何种转换的转换信息对应每个信道输出到协议转换部175。协议转换部175从移动线路交换网络130输入IuUP线路交换协议，读取存储在上述协议的音频的压缩编码比特流。其中，设定为用AMR压缩编码的比特流。进而，从控制/分析部172对应每个信道输入上述转换信息，在需要进行协议转换时，根据转换信息例如对应每个信道建立由IETFRFC3267规定的RTP负载格式报头之后将上述AMR压缩编码比特流存储到有效负载部分。其中，由于包含于AMR压缩音频编码比特流的帧类型信息表示比特率，因而转换成RFC3^7的编解码模式请求(CMR)信息。
进而，用RFC3267将八位位组列和其他必要的参数设定为预先设定的设定值。分组部176从协议转换部175输入RTP负载格式信息，存储到RTP数据包之后，输出 RTP/UDP/IP。反方向(从移动高速网络到移动线路交换网络方向)的连接按照与上述说明相反的路径进行转换，进行移动高速网络140与移动线路交换网络130之间的相互连接。在上述的实施例中，用于生成音频的压缩编码比特流的音频编解码器除了上述的 AMR以外，还可以使用AMR-WB、G. 711等其他公知的编解码器。并且，将控制/分析部172配置于转换部170之中，但也可以配置于呼叫控制部 160之中。进而，呼叫控制部160和转换部170还可以是各自独立的单元。在形成这种结构的情况下，呼叫控制部160与转换部170之间的控制信号的交换例如可以使用ITU-T H. 248MEGAC0 协议。并且，在将网关装置110与移动线路交换网络130连接时，还可以构成为连接到用于将线路交换网络与IMS (IP Multimedia core network Subsystem，IP多媒体核心网子系统)网络间相互连接的ICS(IMS Centralized Service，IMS集中服务)网关装置的线路交换侧。图2中，呼叫控制部160和转换部170(控制/分析部172、协议转换部175和分组部 176)的处理和功能也可以通过在构成网关装置110的计算机上运行的程序实现。接着，对本发明的第二实施例进行说明。图3是表示本发明的第二实施例的结构的图。图3中，与图2相同的单元使用相同的参考标记。图3中，与图2相同的参考标记的单元，其动作与图2相同，故省略说明。参照图3，搭载于便携式终端120和便携式终端150的音频编解码器相互不同，因而网关装置110除了进行协议的转换之外还转换音频编码方式。控制部180分析从呼叫控制部160输入的信息，在各信道不仅仅进行协议转换，还向协议转换部200和音频转码器190发出转换指示，以进行音频编码方式的转换。音频转码器190基于来自控制部180的转换指示，进行音频编码方式的转换。其中，假设在移动线路交换网络130侧的便携式终端120搭载有AMR，在移动高速网络140侧的便携式终端150搭载有G. 711。在这种情况下，音频转码器190进行AMR与G. 711之间的音频压缩编码方式的转换。协议转换部200基于来自控制部180的转换指示，进行协议的转换。例如，针对移动线路交换网络130侧转换为IuUP线路交换协议，针对移动高速网络140侧转换为RTP协议等。此外，就G. 711而言，不需要RTP负载格式，对RTP报头写入用于识别G. 711的预先设定好的有效负载类型编号。在本发明的第二实施例中，用于生成音频的压缩编码比特流的音频编解码器除了上述的AMR和G. 711以外，还可以使用其他公知的编解码器。并且，将控制部180配置于转换部250之中，但也可以配置于呼叫控制部160之中。进而，呼叫控制部160和转换部250还可以是各自独立的单元。在形成这种结构的情况下，呼叫控制部160与转换部250之间的控制信号的交换例如也可以使用ITU-T H. 248MEGAC0 协议。
并且，在连接网关装置110与移动线路交换网络130时，还可以构成为连接到用于将线路交换网络与IMS(IP Multimedia core network Subsystem, IP多媒体核心网子系统)网络间相互连接的ICS(IMS Centralized Service，IMS集中服务)网关装置的线路交换侧。图3中，呼叫控制部160和转换部250(控制部180、协议转换部200、音频转码器190 和分组部176)的处理和功能可以通过在构成网关装置110的计算机上运行的程序实现。接着，对本发明的第三实施例进行说明。图4是表示本发明的第三实施例的系统结构的图。图4中，与图1相同的单元使用相同的参考标记。图5中，省略与图1动作相同的单元的说明。参照图4，移动高速网络140与IMS (IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统) 网络350相互连接，便携式终端155除了进行VoIP语音通信之外，同时还享有IMS的各种多媒体服务。形成这种结构的情况下，网关装置110与移动线路交换网络130以及IMS网络350 两者连接，将线路交换网络与IMS网络之间相互连接起来。此外，网关装置110的动作与图 2或图3所示的网关装置相同。接着，对本发明的第四实施例进行说明。图5是表示本发明的第四实施例的结构的图。图5中，与图4相同的单元使用相同的参考标记。图5中，省略与图4动作相同的单元的说明。在图5的系统中，移动高速网络140和移动线路交换网络135各自同时连接于IMS 网络360。在移动线路交换网络1；35中，配置有用于ICS(IMS Centralized Service，IMS集中服务)的网关装置(未图示)，该网关装置连接于IMS网络360。便携式终端125构成为不仅仅进行基于线路交换的语音通信，还能享有各种IMS 服务。网关装置410配置于IMS网络360。图6是表示网关装置410的结构的图。图6中，与图3相同的单元使用相同的参考标记。图6中，与图3相同的参考标记的单元进行的动作与图3相同，故省略说明。在图6的结构中，由于网关装置410的两侧的协议为RTP，因而其本身不需要进行转换，但音频压缩编码方式在便携式终端125和便携式终端155不同的情况(例如便携式终端125为AMR，便携式终端155为G. 711等)下，基于来自控制部180的转换信息(音频压缩编码方式的转换、协议转换)，在音频转码器/协议转换部四0中除了进行音频压缩编码方式的转换之外，还要进行面向AMR的RTP负载格式与面向G. 711的RTP报头之间的转换。在本实施例中，用于生成音频的压缩编码比特流的音频编解码器除了上述的AMR 和G.711以外，还可以使用其他公知的编解码器。并且，将控制部180配置于转换部450之中，但还可以配置于呼叫控制部160之中。进而，呼叫控制部160和转换部450可以是各自独立的单元。在形成这种结构的情况下，呼叫控制部160与转换部450之间的控制信号的交换例如可以使用ITU-T H. 248MEGAC0协议。图6中，呼叫控制部160和转换部450 (控制部180、分组部176和音频转码器/协议转换部四0)的处理和功能可以通过在构成网关装置410的计算机上运行的程序实现。
根据上述的各实施例，能够得到如下的作用效果。根据本发明的网关装置，也可以实现连接在移动线路交换网络的便携式终端与连接在移动高速网络的VoIP终端之间的相互连接，并且无论采取何种组合都不用改造便携式终端，实现语音通信的相互连接。进而，即使在便携式终端之间音频的压缩编码方式不同的情况下，也能够通过用网关装置转换音频压缩编码方式，从而不用改造便携式终端，而能够实现语音通信的相互连接。进而，即使移动高速网络和移动线路交换网络中的至少一方连接在IMS网络的情况下，也能够通过本发明的网关装置经由IMS网络实现移动线路交换网络与IMS网络之间的相互连接，并实现终端之间的语音通信的相互连接。此外，在这种情况下IMS网络侧的终端除了进行语音通信之外还能够享有基于IMS的各种服务。此外，上述的专利文献的各公布内容通过引用结合在本说明书中。在本发明的全部公开(包括权利要求书)的范围内，进而基于其基本的技术原理，可对实施方式乃至实施例进行变更和调整。并且，还可以在本发明的保护范围内对各种公开单元进行多种组合乃至选择。即应当指出对于本发明技术领域的技术人员来说，可以根据包括权利要求在内的全部分开内容、技术原理，做出若干变形和修正。
权利要求
1.一种网关装置，该网关装置用于经由IMS网络在移动高速网络与移动线路交换网络之间进行语音通信，其特征在于，具备从上述移动高速网络或上述IMS网络接收数据包，在判断为需要进行上述数据包的协议转换时进行上述数据包的协议转换，在判断为需要进行音频压缩编码方式的转换时，在转换音频压缩编码方式之后，输出到上述IMS网络或上述移动线路交换网络的单元；以及从上述移动线路交换网络或上述IMS网络输入线路交换协议或数据包并进行协议转换，在判断为需要进行音频压缩编码方式的转换时，转换音频压缩编码方式之后转换为数据包，并将转换后的数据包输出到上述IMS网络或上述移动高速网络的单元。
2.根据权利要求1所述的网关装置，其特征在于，该网关装置配置于上述移动线路交换网络与上述IMS网络之间， 上述移动高速网络经由上述IMS网络与上述网关装置相连接。
3.根据权利要求1所述的网关装置，其特征在于， 上述网关装置的两侧设定为上述IMS网络，上述移动线路交换网络经由一侧的上述IMS网络与上述网关装置相连接， 上述移动高速网络经由另一侧的上述IMS网络与上述网关装置相连接。
4.根据权利要求1或2所述的网关装置，其特征在于， 具备呼叫控制部和转换部，上述转换部包括控制部、协议转换部、音频转码器和分组部，上述呼叫控制部将从上述移动线路交换网络输入的呼叫控制信号的预定信息，和从上述移动高速网络或IMS网络输入的呼叫控制信号的预定信息对应每个信道输出到上述转换部的上述控制/分析部，上述控制部比较从上述呼叫控制部输入的每个信道的上述信息，判断是否需要进行协议转换和音频编码方式的转换，在需要进行转换时，将下达转换指示的信息对应每个信道输出到上述协议转换部和音频转码器，上述协议转换部从上述控制部输入用于对各个信道进行转换指示的信息，在需要进行协议转换时进行协议转换，上述音频转码器基于来自上述控制部的用于进行转换指示的信息，进行音频编码方式的转换，上述分组部从上述协议转换部输入有效负载格式信息，进行分组并输出到上述移动高速网络或上述IMS网络。
5.根据权利要求3所述的网关装置，其特征在于， 具备呼叫控制部和转换部，上述转换部包括控制部、音频转码器/协议转换部和分组部，在终端之间的音频编码方式不同的情况下，上述音频转码器/协议转换部基于来自上述控制部的转换指示，除了进行音频压缩编码方式的转换还进行数据包的负载格式、数据包的报头信息的转换，通过上述分组部进行分组并输出到上述IMS网络。
6.根据权利要求1至5所述的网关装置，其特征在于，上述移动高速网络是包括 LTE(Long Term Evolution，长期演进)、EPC(Evolved Packet Core，分组核心演进)、 UMA(Ultra Mobile Access，超移动接入)、HSDPA(High Speed Downlink Packet Access,高速下行链路分组接入)、HSPA(High Speed Packet Access，高速分组接入)、WiMax (微波接入全球互通)中的至少一个的网络。
7.—种网关方法，该方法用于经由IMS网络在移动高速网络与移动线路交换网络之间进行语音通信，其特征在于，从上述移动高速网络或上述IMS网络接收数据包，在判断为需要进行上述数据包的协议转换时进行上述数据包的协议转换，在判断为需要进行音频压缩编码方式的转换时，在转换音频压缩编码方式之后，输出到上述IMS网络或上述移动线路交换网络，从上述移动线路交换网络或上述IMS网络输入线路交换协议或数据包并转换协议，在判断为需要进行音频压缩编码方式的转换时，转换音频压缩编码方式之后转换为数据包，将转换后的数据包输出到上述IMS网络或上述移动高速网络。
8.根据权利要求7所述的网关方法，其特征在于，上述移动高速网络是包括LTE(Long Term Evolution,长期演进)、EPC(Evolved Packet Core,分组核心演进)、UMA(Ultra Mobile Access，超移动接入)、HSDPA(High Speed Downlink Packet Access，高速下行分组接入)、HSPA (High Speed Packet Access，高速分组接入)、WiMax (微波接入全球互通) 中的至少一个的网络。
9.一种程序，其特征在于，使得构成经由IMS网络在移动高速网络与移动线路交换网络之间相互进行语音通信的网关装置的计算机执行以下处理从上述移动高速网络或上述IMS网络接收数据包，在判断为需要进行上述数据包的协议转换时进行上述数据包的协议转换，在需要进行音频压缩编码方式的转换时，转换音频压缩编码方式之后，输出到上述IMS网络或上述移动线路交换网络的处理；以及从上述移动线路交换网络或上述IMS网络输入线路交换协议或数据包并进行协议转换，在判断为需要进行音频压缩编码方式的转换时，转换音频压缩编码方式之后转换为数据包，将转换后的上述数据包输出到上述IMS网络或上述移动高速网络的处理。
10.根据权利要求9所述的程序，其特征在于，上述移动高速网络是包括LTE(Long Term Evolution,长期演进)、EPC(Evolved Packet Core,分组核心演进)、UMA(Ultra Mobile Access，超移动接入)、HSDPA(High Speed Downlink Packet Access，高速下行分组接入)、HSPA (High Speed Packet Access，高速分组接入)、WiMax (微波接入全球互通) 中的至少一个的网络。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种能够实现连接在移动线路交换网络的终端与连接在移动高速网络的终端之间的相互连接，无论采取何种组合都能实现音频电话的网关装置、方法和程序。本发明是一种用于经由IMS网络(350)在移动高速网络(140)与移动线路交换网络(130)之间进行语音通信的网关装置(100)，从移动高速网络(140)或IMS网络(350)接收数据包，判断为需要转换上述数据包的协议时，对上述数据包的协议进行转换，判断为需要转换音频压缩编码方式时，对音频压缩编码方式进行转换之后，输出到上述IMS网络或上述移动线路交换网络，从上述移动线路交换网络或上述IMS网络输入线路交换协议或数据包并对协议进行转换，判断为需要转换音频压缩编码方式时，转换音频压缩编码方式之后转换为数据包，将转换后的数据包输出到上述IMS网络或上述移动高速网络。
文档编号H04L29/06GK102273152SQ201080003892
公开日2011年12月7日 申请日期2010年1月8日 优先权日2009年1月9日
发明者小泽一范 申请人:日本电气株式会社