架构在专用介质上的接入网的制作方法

专利名称：架构在专用介质上的接入网的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个网络终端和一个基于IP的接入网络。网络节点提供了多种通信业务，如电话，视频，数据，多媒体的立即接入，同时也包括互连网提供的业务。在接入网中，IP被用作多路复用和传输技术。数据在接入线路上的传输速度受到的是所使用的传输技术的限制；而不是通常的公共交换电话网络PSTN的限制。
相关技术传统的对PSTN的接入使用的是由每个用户用两根分开的铜线的线路所构成的铜线网络，这两根铜线被称为接入线或用户线。接入线支持3.1KHZ电话，且在本地局或在远程交换组中端接。作为物理介质，这一对铜线可以支持高得多的带宽，但传统的本地局只能支持64Kb/S或其倍数的流的业务。
ISDN(综合业务数字网)使用了相同类型的铜线，但使用DSL(数字用户线)调制技术，它能提供144kb/s(2B+D)。但是，ISDN需要完全新的网络解决方案。
传统的从用户家庭接入互连网的方法是，使用拨号连接到一个互连网服务器的调制解调器组合。连接建立在PSTN中，信息是通过连接以IP包(使用互连网协议组件的包)的形式来进行交换的。在接入线的用户端，一台电话和一台PC(个人计算机)连接着一个调制解调器。该调制解调器被用来提供数字数据的发送。由于PSTN比特速率的限制，调制解调器发送和接收的数据限定在大约30Kb/s。
这种已知的接入互连网的方法是缓慢的，它需要花30秒的时间来建立连接。连接一旦建立起来后，因为IP业务量的突发特性，它的带宽的利用通常很差。在传输大量数据时，尤其是诸如WWW页面的图形信息时，由于调制解调器至调制解调器所提供的最高64kb/s数据连接的有限带宽，速度也很慢。进一步说，当建立了连接后，就不再能接收输入呼叫，也不能再发出输出呼叫。
从网络的角度看，以上接入互连网的方法有严重的问题。PSTN的规划是对通信流量的某些特征做了假设，即假设了在用户/接入线上的流量的平均值和每一个呼叫持续时间的平均值。PSTN网是一个集中网络，本地局的外出中继的数目可以是用户/接入线数的四分之一。通过拨号调制解调器进行的互连网接入则有完全不同的流量模型。例如它的呼叫持续时间比普通电话呼叫的平均时间要长得多，如果通过PSTN的互连网接入是非常频繁的话，就需要对交换电话网络进行重新规划。
拥有ISDN业务的用户可以通过一个或两个B信道接入互连网。如果一个B信道用于互连网接入，那么用户还可以通过另一个B信道接听呼入电话。然而，这种已知的接入方法，与拨号调制解调器的方法一样，对网络规划有同样的负面影响。
目前在铜线接入技术领域有迅速的发展。参阅参考文献[1]。很多不同的调制解调器的技术得到了发展，如VDSL(甚高比特速率数字用户线)可以在长达几百米的铜线对上在双方向都提供20Mb/s的速率。ADSL(非对称数字用户线)根据铜线对的长度可提供1.5-9Mb/s的下行和至少16-640Kb/s的上行传输。然而这些技术都假设和以前一样要提供PSTN接入，在用于数据通信时应该用比PSTN接入更宽的带宽。
PSTN(ISDN)接入网的最新发展包括在本地局与接入网之间的标准接口V5.1和V5.2。这些标准允许引入与本地局相连的接入节点。
接入节点也可以通过数字PABX(专用自动小交换机)接口与PSTN连接，以及通过PRI(基本速率接口)与ISDN连接。V5接口、PRI和PABX接口提供单个或多个64Kb/s的承载业务。
一项以前已知的技术允许在同一条电话线上同时进行互连网接入和电话接入，它要求使用DSVD(在单线上进行语音和数据的数字化同时传输)调制解调器。
一项用于在同一条电话线上同时进行互连网接入和电话接入的新技术包括了一个电话倍增器，这在下面

图1和参考文献[2]中进行描述。
电话倍增器可以使与模拟电话网相连接的用户接入一个基于IP的通信服务，同时仍然能在互连网上冲浪的同时接听呼入电话和打出电话。
在图1中电话倍增器1与PSTN2和互连网3相连。在用户侧，调制解调器4与PSTN2、标准模拟电话5以及PC6相连。电话倍增器包括一个调制解调器组合7，它与PSTN2、互连网3以及电话服务器9相连。
当一个用户A通过与PSTN拨号连接相连的调制解调器组合7接入互连网时，电话5不能使用。在他/她的PC上，用户可以利用IP的连接和复用特性与别的PSTN用户进行通信。拨号接通的线可以携带IP包的复用流，包括(a)互连网上网和(b)电话呼叫。携带语音的IP包由电话服务器9向PSTN进行接收/发送。电话控制信号在电话服务器9和PC上运行的电话应用程序10之间交换。如果PC有声音功能，这用包括耳机和麦克风的头戴式受送话器来表示，用户A可以完成与别的ISDN或PSTN用户之间的语言谈话。用户可以在PC6上拥有一个新的软件电话另一项用于在同一条电话线上同时进行互连网接入和电话接入的新技术采用了上述的电话倍增原理，但补充了在用户端采用了图2和参考文献[3]中说明的IP调制解调器。图1中所示的由PC6提供的IP功能被集成到调制解调器12中，因此这种调制解调器被称为IP调制解调器。
这种结构使得当一个互连网用户通过与IP调制解调器相连的PC进行互连网上网时，有可能同时使用标准模拟电话或PC上的电话应用程序进行拨号连接。
图2中的结构与图1中的类似。电话倍增器1与PSTN和互连网相连，它包含与图1中相同的单元。
通过IP调制解调器和互连网3之间的第一条IP链路13可以传送包含了与互连网上网有关的信息的IP包。该链路的一部分包括一条连接于IP调制解调器和PSTN之间的用户线14。在第二条IP链路15上，承载着数字化的、压缩了的语音的IP包在电话服务器和调制解调器组合之间来回传送。电话服务器在IP调制解调器的IP地址和用户A的电话号码之间建立一种动态关系。用户A的输入呼叫在PSTN中使用呼叫转发业务而被重定向到电话服务器。
这种结构将允许用户A使用普通的电话收发电话呼叫，同时在个人计算机上进行互连网的上网。这里也提供了一种类似参考文献[2]中的“软件电话”。由于调制解调器具有IP功能，它将可能通过家庭网络与其它的设备通信，例如电度表及类似的设备。
图3中所示的IP调制解调器包括一条用户线接口16、一个或多个电话接口17,18、至少一个PC接口19和可选的一个LAN接口20。另外还有一个IP复用/解复用器21和控制器22。一个可选应用程序23可以运行在IP调制解调器中，比如用户A用于查询电子邮箱的电子邮件查询器。IP复用/解复用器将IP包从用户线接口路由到它们的目的地PC，电话或LAN。控制器提供对IP调制解调器各项功能的控制。
参考文献[2]和[3]都提供了电话接入，同时IP话务可以被叠加在电话接入上。
有许多问题涉及传统电话和互联网在传统铜接入线上的接入电话倍增器和DSVD调制解调器都不能解决在使用交换式连接作为互连网接入时的低利用率的问题。也不能解决在交换的连接上许多长时间持续的互连网上网所带来PSTN网络拥塞的问题。
在模拟接入线上，64kb/s的带宽不能够用传统的接入方法来处理。本地局和接入网间的V5接口和PABX/PRI接口只能处理64kb/s的信道。可用的带宽没有利用好，因为没有应用IP的复用能力。
电话倍增器结构和DSVD调制解调器要求在接入线上对语音进行压缩，这会引入时延。在电话服务器中提供了传真支持，电话倍增器结构可以被用来发送传真消息。
发明概要本发明的目的是解决PSTN中的非集中式IP通信量的可用带宽的低利用率问题，而不必改变PSTN以使其适应互连网接入通信量的特性。
本发明的另一个目的是使得多于一个终端(诸如电话和个人计算机)连接到一条接入线上成为可能，并支持几个同时通信的会话。
本发明的另一个目的是允许一个用户接入到由不同网络运营者运营的几个不同的PSTN网络。
本发明的另一个目的是允许一个用户接入到由不同网络运营者运营的几个不同的IP网络。
根据本发明，提出了IP接入业务不应该使用交换式的PSTN连接。
根据本发明，在接入网中IP被用作传输协议。
根据本发明，对电话网络的接入和对IP网络的接入是在IP网络上提供的。对IP网络的接入是“总是接通的”。
与电话倍增器结构相比较，不用提供调制解调器组合。相反，每条用户线都由xDSL调制解调器端接。进一步地，用户线的带宽不再受交换连接/拨号连接带宽的限制。相反，它的接入线协议(比如xDSL)可以用来使接入线数字化，其中xDSL是DSL,HDSL,SDSL,VDSL或任何提供高比特速率的将来的数字用户线协议。语音不再需要压缩。支持xDSL协议的调制解调器可以用在接入线上。在接入网中不再需要声音级调制解调器。
附图简述图1是电话倍增器结构的框图，图2是电话倍增器结构中IP调制解调器的框图，图3是一个IP调制解调器的框图，图4是在一个远程交换组结构中的基于IP的接入节点，图5是类似图4的一个框图，图6是类似图4的一个框图，它允许接入到一些互连网、内部网和PSTN运营者，图7是连接在IP复用器上的远程交换的组群结构中的基于IP接入节点的框图，图8是PBX结构中基于IP的接入节点，图9是根据本发明的网络终端框图，图10是用在网络终端和接入节点中的语音话务量的不同的协议栈，以及图11是用于PC和互连网间IP业务量的不同的协议栈。
实施方案的详细描述在图4中，IP接入节点24在接口25上与互连网3相连，在接口26上与PSTN/ISDN 2相连，在接入线接口27上与用户或接入线14相连。作为这里使用的术语，接口这一求语指的是一个单元或单元组，它处理一个协议或协议栈。用户A将他/她的电话在第一电话线接口29处连接在网络终端(NT)28上。用户A有一台个人计算机(PC)在PC接口30处连接在网络终端上。
PC也可以通过一个下面将描述的当地LAN网络连接到一个网络终端上。
NT还具有一个用户线接口31。IP接入节点包括了一台IP接入服务器32、IP路由器8和电话服务器9。接入线接口27属于IP接入服务器。IP接入服务器包括一组独立的xDSL调制解调器。IP接入服务器还具有一个电话服务器接口33。包含了电话信息的IP包通过该接口被路由到该电话服务器或从该电话服务器被路由出来。单元32,9,8和28相互通信，它们使用属于一个接入网内部地址空间的IP包。
PSTN接口可以是一个V5.2接口。
网络终端支持IP，且在功能上类似于上文中所述和[3]中的IP调制解调器，不同的是，它不用语音级调制解调器，而是使用能支持高比特速率的业务流的调制解调器，例如上文所提及的任一xDSL协议。
在用户A的网络终端和IP接入服务器之间将会有一个“总是接通”的IP连接。这就消除了上文所述的问题，即PSTN上拨号互连网接入的长期工作和可用带宽的低利用率的问题。互连网接入业务流将不进入PSTN，使PSTN上拥塞的危险将不存在。在接入网络中，IP协议的复用能力可以被应用，IP业务可以被非常容易地集中。
在具有网络终端和基于IP的接入节点的情况下，用户线上的比特流业务并不受PSTN的限制。相反，所使用的传输技术和用户线的长度成为可达到的比特速率的限制条件。长度越短，达到的比特速率越高。
在以IP作为在用户线上的复用技术的基础上，语音和数据可以用IP包的形式在用户线上传送。由于可用的带宽比传送电话呼叫的语音要宽得多，语音不需要压缩。
图4中只显示了一个网络终端与IP接入服务器相连。在实际情况下，与许多不同用户相关的不同的网络终端被连接到IP接入服务器。这种情况下IP接入服务器具有与所连接的网络终端相同数量的接入线接口。这在IP接入服务器中以没有标号的接口符号表示。
寻址机制如下文参照图7将阐述的，用户A可以接入几个互连网运营者的网络，互连网-OP1，互连网-OP2，和几个PSTN运营者的网络，PSTN-0P1,PSTN-OP2。进一步，用户A的网络终端可以设有第二个电话接口34和额外的终端设备接口35，一个当地LAN或第二台PC可以连接到该设备接口35上。
不同设备和接口的寻址方法将在下文中参考图7被阐述。
地址映射和路由地址映射在本发明中起重要作用。具有几个不同业务提供者的每种业务网络的这种结构会给出几个地址空间，因此不可能按内部地址来使用。
一个IP地址可以指示一个接口和接口后面的端口。通常一个端口指定一种应用。
网络终端28具有一个内部IP地址(内部指的是在接入网之内，即IP地址不被接入网以外所知)，进一步，为NT28定义了几个端口，每个端口被赋予一种应用(驻留在NT中)，它们可以通过IP来访问。例如，图10中所示的网络终端中的电话应用52，它通过NT28的IP地址和唯一的端口号来寻址。支持单个设备(例如一个串口或一个模拟电话接入)的不同的接入被看作是各种应用，所以用端口号来寻址。与LAN连接的设备具有它们自己的内部IP地址。如果它们想经过一个外部IP网络，比如互连网3来通信，则它们同时还需要一个外部IP地址。
与电话业务用户有关的电话号码被关联到一个或多个具有处理电话能力的设备上(连接到NT28)。这些设备可以是模拟或数字电话机。
在接入网络中，例如在有对于该目的地的输入呼叫的情况下，只要能对NT28和电话应用52寻址就足够了。这是通过将外部电话号码(或号码的其它表示形式)映射到NT28的内部地址上，以及电话应用52的端口号上。通过应用协议上承载的信息，电话应用52便可知道呼叫的目的地。电话应用52存有与目的地相关的电话接口信息。
NT28中的电话应用52与电话服务器9中的电话应用67通信，电话服务器9具有相似的地址。电话服务器9的IP地址包含一个端口地址。电话服务器9中的电话应用67可以依次对所需电话网络的相应的接口寻址，这样的电话网络如图7中的45或46。
在与外部IP网络(如互连网)通信时，可以应用一种通道技术。对此可有几种处理方法。参见图11。我们假设通道84在PC6和IP路由器8之间延伸，该路由器处理图7中外部网络42,43的接口。所有的经过通道送到IP路由器8的包是要去往同一个外部IP网络的，例如外部IP网络43。PC 6有一个内部IP地址和一个外部IP地址。
在这种情况下，一个从外部IP网络到达IP路由器8并且对PC 6上的一个应用寻址(通过一个具有端口号码的外部IP地址)的IP包被以下文阐述的方法来处理。外部IP地址被映射到PC 6的内部IP地址，该地址包括一个端口号码，指示处理该通道协议的一个应用。该IP包接着被置入一个新的具有内部IP地址的IP封包中，并经过接入网路由到目的PC 6。
一个从PC 6送往外部地址的IP包，被按相同的方法用内部IP地址进行通道化处理，该内部地址指向一个处理通道协议的应用。通道识别出该IP包要指向哪一个接口。
在NT28被用于业务处理之前，它必须先被进行配置，以便例如能支持地址映射。NT被提供以路由器8和/或电话服务器9的内部地址，以及与所请求的使用的接入可能性有关的数据，即NT配置。该配置可能性将在下文中讨论。当NT5被安装在接入网中后，必须通知IP路由器8和电话服务器9。因此，电话服务器9要被告知关于它的存在以及相关的内部IP地址、NT28电话应用的端口号和相应的电话号码或数字或等价的号码(例如电话服务器中的端口号)。类似地，IP路由器8则要被告知以内部IP地址和NT28的IP应用的端口地址以及相应的一个或多个外部IP地址。在使用通道协议的情况下，PC的内部地址必须已知。NT28必须据此配置。例如，一个电话号码是与接口的号码相关的。
到达NT的输入业务参看图4。对目的地A的输入电话呼叫被电话服务器的PSTN接口接收。电话服务器对来话进行数字化，将数字化后的语音打成包，提供一个呼叫识别标志，并最后将其打入IP包，向IP包中提供NT的内部IP地址和电话应用52的端口号，如图10所示。IP包被送至IP接入服务器，并将它们转发至NT。NT检查IP包的目的地址，同时电话应用52将IP包转发至电话接口，在接口处IP包被拆包，并进行D/A转换。产生模拟声音信号，并发送到电话机。
参考图10，下文中将阐述与来话相关的控制信号。
如果有输入IP的业务到达PC或任何其它连接到网络终端或网络终端的应用的设备中，从互连网来的IP包将到达IP路由器，路由器检查外部IP地址，检查它的映射表并识别出IP包应该转发去到的内部地址。然后，IP路由器通过IP接入服务器将IP包发送到目的NT。NT接着检查外部IP并将IP包转发到它们相应的接口，它在这时一个是PC接口。
如果有从PSTN来的输入电话呼叫，同时有从互连网来的输入IP包，从两个源来的IP包在IP接入服务器中被复用，它们被从接入服务器经过用户线传送到网络终端。网络终端将IP包解复用，并将解复用后的IP包发送到它们相应的目的地。
从NT的输出业务参考图11，下文将阐述输出电话话务的控制信号。
参考图4。在输出方向的从电话来的语音在NT中经过A/D转换。NT将数字化的语音打包，提供一个呼叫识别标志，将其装入IP包，并向IP包提供电话服务器的内部地址。该IP包被IP接入服务器接收，该服务器检查它们的目的地并将其发送至电话服务器，在那里IP包被拆包，并经过D/A转化。转化的结果是模拟声音信号，它们经适当的信道被发送至PSTN。
一个电话可以有几个外部地址。
从NT输出的IP包在涉及电话呼叫时用电话服务器的内部地址和它的电话应用来进行标记，而在涉及互连网上网时，IP包被用IP路由器的内部地址来进行标记。IP接入服务器将检查IP包的内部地址，并据此对它们进行路由。如果它们被路由到IP路由器，IP路由器将检查例如通道标识，并将其转发至它们的目的地。如果它们被接续到电话服务器，电话服务器将检查它们的呼叫标识，并且在解包和D/A转换之后，将语音接续到相应的PSTN连接。
在电话会话的同时，网络终端会用互连网进行上网。如下文中将要解释的那样，网络终端有一个具有路由能力的IP复用器/解复用器。该设备将来自不同应用和/或终端的信息复用到同一个到IP服务器的PPP连接上，并将收到的IP解复用，再把IP包转发到各自的目的地。网络终端将输入的IP包从互连网转发到运行在PC上的应用，它在图中没有显示，并将含有电话语音信息的IP包转发到电话应用。
图4中用户A可以使用互连网语音业务，即从普通的电话上与其它连接在互连网上的用户交换语音信息。
NT在网络终端被用于业务处理之前，它必须用IP接入服务器、IP路由器和电话服务器的内部IP地址进行配置。它还用关系到用户A的用户数据进行配置。举例来讲，用户数据包括用户A的IP接入用户名称和口令。
当网络终端被激活时，驻留的IP功能就被激活。特别是，在网络终端和IP接入服务器之间带有PPP(点对点协议)链路的xSDL连接被建立起来。该连接是“总是接通”的。在PPP链路上，网络终端将自身注册到IP接入服务器上，而IP接入服务器现在可以为IP消息确定到网络终端的路由，该IP消息具有作为其目的地的网络终端的IP地址。同时，网络终端在电话服务器注册。
IP接入服务器IP接入服务器包含了用于端接用户线上使用的传输协议的设备，例如xDSL调制解调器。它还包括用于端接NT和IP接入服务器之间的链路协议的设备。它还包括用于端接IP接入服务器和IP路由器之间的链路上的链路协议的设备。IP接入服务器除了它的由IP协议提供的复用/解复用功能外还具有路由功能，利用这种功能，包含电话信息(语音和控制信号)的IP包按照它们的内部地址被引导往/来于电话服务器之间，而包含互连网信息的IP包则按照它们的内部地址被引导往/来于IP路由器之间。
IP接入服务器一般为几百个网络终端服务。
IP接入服务器物理上与电话服务器连接，例如通过一个LAN，这在图上没有表示。这些连接是永久的，即它们不是建立在逐个呼叫基础上的。在这些连接上，语音是用IP协议来传送的。
IP路由器IP路由器包括了一个IP应用，该应用为IP应用处理外部IP地址或其等价标号与内部IP地址和端口号之间的关系。
IP路由器具有一个IP应用软件。
电话服务器电话服务器包括一个中央控制器、一个PSTN接入处理器、一个IP打包/解包单元、一个IP处理器和一个地址映射单元。在从中央控制器来的控制下，接入处理器接收进入呼叫和发送外出呼叫，将外部PSTN地址映射到用户A的电话的内部地址，并提供与IP接入服务器的连接。PSTN接入处理器将从NT接收到的含有IP包的语音转换为异步的语音信号，它们是被发送到PSTN的，而从PSTN来的语音信号则经过相反的处理。
图5中的网络终端装有第二个电话接口34和一个额外的终端设备接口35。外加的电话36和37与第二个电话接口相连接。一个额外的PC或一个LAN(局域网)可以连接在这个额外的终端设备接口上。第二个电话接口被赋予一个外部PSTN地址和一个内部地址。
如图4的说明中所述，电话可以有几个外部地址。一个外部地址可以与几个电话有关。
外加的终端设备接口被赋予一个外部IP地址和一个内部IP地址。内部的IP地址与IP接入服务器、IP路由器和电话服务器通信。在电话服务器中新的外部PSTN地址被映射到网络终端的IP地址上。在网络终端中，新的外部PSTN地址被映射到第二个电话接口上。在IP路由器中，新的外部IP地址被映射到终端设备接口上。在网络终端中，新的外部IP地址被映射到终端设备接口上。
网络终端提供了电话5,36和37之间的内部通信。每一个NT的电话接口被在网络终端上运行的电话应用程序所使用，如图10中所示。电话应用必须知道第一和第二电话接口的外部和内部地址。连接在第一个电话接口上的电话可以与连接在第二个电话接口上的电话进行通信，反之亦然。用这种方法，网络终端提供了内部通信。还有，运行在PC上的电话应用可以通过网络终端与两个电话中的任何一个通信。在优选实施方案中，电话应用被设计为当有输入呼叫时，在使用与第一个电话接口有关的外部PSTN地址作为输入呼叫的目的地址时，就向电话5发送振铃信号，而使用与第二个电话接口有关的外部PSTN地址而作为输入呼叫的目的地址时，就向电话36,37发送振铃信号。
在几个网络终端连接在同一个IP接入服务器的情况下，经过电话服务器上的电话应用，将可以在连接到不同网络终端的电话设备之间完成电话呼叫。这种情况下，没有建立在PSTN里的连接。
如果LAN连接在终端设备接口上，运行在网络终端上的IP应用可以用作连接着不同设备的本地LAN的一个简单的路由器，上述的每个设备都支持TCP/IP协议。上述的设备可以是例如电度表，水表，防盗警报，电子热辐射器和类似的设备。
如果还有一台PC连接在终端设备接口35上，该PC可以与PC 6通过网络终端通信。
网络结构图4和图5中所示的IP路由器以一条线连接到IP接入服务器。所示的IP接入服务器也通过一条线连接到电话服务器上。在实际情况下，每条上述的线代表了一条线路或一个网络结构。
IP接入服务器、IP路由器、电话服务器可以通过一个LAN互连。
图6中，IP复用器38连接在IP接入节点和网络终端28以及一些另外的网络终端39,40之间。网络终端39类似于网络终端28，且被另一个用户B使用。网络终端40也类似于网络终端28，被另一个用户D使用。通过将IP复用器靠近网络终端，使用铜双绞线的距离被减少，因而VDSL可以被用作网络终端和IP复用器之间的传输协议。在IP复用器和IP接入服务器之间可以使用光缆或使用几对线路的传输技术。
每个额外的网络终端和它的相应的接口都以对网络终端28所作说明的方式给定了外部和内部地址。每个IP地址被IP接入服务器、IP路由器和可能还有电话服务器所知晓。IP路由器也执行上述的把外部IP地址映射到内部地址的功能。IP接入服务器一般可以为几百个网络终端服务。
图5中，接入网包括网络终端、IP复用器和IP接入节点。在接入网络用户A,B和C之间，可以通过电话服务器来通信，而不需用PSTN或互连网。当用户A想呼叫用户B时，他/她拨打用户B的电话号码。当电话服务器接收到数字时，它们在电话服务器的映射表中被识别出，并作为接入网中的目的地。该呼叫便被转发到用户B，而不用经过公共PSTN网络。
图6中所示的IP接入服务器连接在一个IP复用器上。它也可在图示的未加标号的接口上连接到IP复用器和/或下一个网络终端。
图7与图5类似，不同之处是IP路由器有一个另外的接口41和互连网的部分42相连，上述互连网由网络运营者OP2运营，它区别于网络运营者OP1,OP1是运营另一个互连网部分43的。电话服务器也有另外的PSTN接口44，连接到PSTN的部分45，这部分PSTN由PSTN网络运营者OP2运营，它区别于PSTN运营者OP1,OP1是运营PSTN的另一部分46的。用户A现在有可能选择用任何一个网络运营者来分别作互连网上网和电话呼叫。
上文解释了用户具有选择用任何一个网络运营者来分别作互连网上网和电话呼叫的可能性。这种选择可以用两种方法来完成。一种方法是用业务提供者提供给用户A的信息来配置相应的IP路由器和电话服务器。当用户A拨叫一个外部PSTN地址时，电话服务器就选择与所存储信息相对应的那个PSTN接口。当用户A在微机上开始一次互连网上网时也使用类似的过程。第二种方法是在每次分别开始互连网上网和电话呼叫时，都分别进行网络运营者的选择。这时用户A提供外部的IP地址或是代表它的一个编码。这种编码应该容易合成，例如在拨叫的电话号码中集成。例如，用户A拨出如下序列123456*1以用来呼叫运营者1运营的PSTN网络部分46的电话号码123456，当他想呼叫运营者2运营的PSTN网络部分45的电话号码234567时，他就拨出序列234567*2。当用户A想在PC机上进行互连网上网时，使用类似的过程。
通过示例方法互连网应用可以支持对互连网运营者OP1的选择。另一个选择网络运营者的可能性是在用户A的网络终端里包括至少一部分选择过程。这样，选择就可以自动执行，对网络运营者的选择可以基于不同的参数，例如一个星期中的哪一天、长途或短途呼叫等。
在图8中IP接入节点位于一个公司的接入网络中并局限在用户交换机PBX47附近。这种情况下电话服务器拥有一个PBX接口48。用户A,B,C在此情况下各拥有相应的网络终端。与各自的网络终端的电话接口29相连的电话形成了PBX的分机。分机号码构成了PBX自己的地址空间。PBX的外部号码的处理与公共电话号码一样。
在图9中的方块图显示了网络终端提供各种功能。设备控制功能49用来控制它下面显示的各种功能模块。对于电话接口29和34有两个电话接口功能50和51。每一个电话接口功能提供一个普通的模拟接口，它可以检测电话机的控制信号，如摘机、挂机、拍叉、DTMF信号。每一个电话接口也产生铃信号和信号音。另外，每一个电话接口将模拟语音转换成数字语音，并将它放入输出的IP包中。输入的携带来自PSTN语音信息的IP包进行相反的操作，即从数字语音转换成模拟语音。
对于PC接口30和终端设备接口35也有相应的PC接口功能和LAN接口功能54。这两个接口都支持IP包的交换。每一个接口使用IP和PPP协议，并将在下面描述。如图4中描述，LAN上可连有多台PC机。
调制解调器55为用户线接口31提供用户线接口功能。调制解调器使用数字流业务，如ADSL。
图中也有电话应用52，另外还有一个或多个应用处理56，例如一个电子邮件查询应用程序。
在网络终端中的可寻址单元可以通过IP的复用和传输能力进行通信，图中标注为IP复用/去复用器57。
参考图10。电话服务器9包括一个电话应用67。这个电话应用67用来与NT28中的电话应用52进行通信，在两个实体中创立事例间的关系(呼叫)，也就是说，电话应用52,67处理电话应用中电话号码或等价号码和本地地址、端口号之间的关系。电话应用52,67也处理电话信令，即处理特殊业务协议，如电话的控制协议。
图10更详细解释了接入网如何处理电话应用。基本原则是内部通信由IP完成，包括从NT28到电话服务器9或相反方向。相应地，系统提供一个IP域，在这里面各单元间用IP进行通信。或许还应该注意整个通信在调制解调器和链路的协议的上一层次上进行。
在电话服务器9上的电话应用67与PSTN2进行通信。这最好采用用于控制信令72a和语音传输72b的传统协议。在电话服务器9上的电话应用67与在NT28上的电话应用52采用内部应用程序专用的协议进行通信，它可以是例如V5.2或别的用于电话的协议。在这种通信中，语音由语音处理协议71,62和在电话服务器9、NT28上的UDP(用户数据报协议)69,60进行控制，形成的包在IP域58中通信。与之平行的控制信令由控制协议70,61和IP域58上的TCP(传输控制协议)68,59进行处理。
接下来NT9中的电话应用52与已经连接的电话5和使用它们的用户进行通信，用户正通过模拟电话接口使用电话63的模拟电话协议。在这里语音和控制信令也是分离的，语音使用UDP64d和编码解码器(CODEC)65，而控制信令使用TCP65和控制协议66。也有可能不用IP58而用别的方式来进行电话应用52与NT28中相应接口之间的通信，但IP58被认为是最可取的解决方案。
参考图11。IP路由器8包括一个IP应用81。这个IP应用是用来为用于IP应用处理外部IP地址或其等价编码和本地地址、端口号之间的关系的。
图11解释了接入网如何与IP应用81,79共同工作。在这个例子中，IP通信的外部地址与内部地址(在下面将进一步描述)的地址映射可以使用例如管道技术进行解决，这种技术在本领域内是已知的。有几种已知的管道协议83,82以及已知的在路由器8和PC6之间建立管道的过程，因此将不再赘述。然而，在这种情况下，管道是一种机制，它利用IP作为协议58，在两点之间传送IP包。这里IP是作为别的IP包中的数据而传送的。两层IP的地址空间是不一样的。一般来说，较低的IP层58与内部IP地址相关联，而较高的IP层79,81与外部IP地址相关联。当通信终止于NT28时，也有相应的管道协议和可用的IP(未列出)。当一个用户想要通过模拟电话接入互连网电话功能时，这或许有用。
可选方案在上面的描述中，IP在接入网中用作为一种复用技术。IP包也在IP接入服务器和IP路由器之间交换，也在IP接入服务器和电话服务器之间交换。在另一种可选方案中，IP包增加了一个依据标记交换协议的头。这项工作在IP路由器、电话服务器和网络终端中完成。IP包现在可以使用标记进行传输。在IP接入服务器中，标记包被复用，这时使用标记作为复用技术。标记包根据标记协议或专门定义的协议进行传输。
在上文描述了本发明与PSTN相连时的应用。在另外的方案中使用了ISDN。同样，也描述了本发明与互连网相连时的应用。在可选方案中，本发明可以使用于一个企业内部网或任何一个基于IP的网络。
在一个典型安装中，网络终端是一块卡，它安装在用户家中，设在用户线13附近的墙上。
如果ADSL作为一种调制解调器技术使用，在最大长度约6公里的双绞铜用户线上可以获得8Mb/s的下行比特流和500Kb/s上行比特流。如果用户线更短的话，可以获得更高的比特速率。如果使用VDSL可以在最大距离几百米的双绞铜线13上获得20Mb/s的双向比特流。因此，通过将基于IP的接入节点10在物理上安排在距离网络终端15适当的位置上，便可以获得所指明范围的带宽。安排在这样位置上的基于IP的接入节点10可以作为PSTN2中中心交换局的一种远程交换群。
作为电话应用的一个修改，下列情况是可能的如果电话5有一个来话，并且无人应答，则应用程序可以设计为将给这个电话的振铃信号连接至第二个电话接口。如果这时对呼叫有应答，那么电话应用程序在内部将该呼叫重定向到第二个接口。
在可选方案中，当来话的目的地是第一个电话接口或第二个电话接口时，电话应用可以设计为将振铃同时发送给电话5,36,37。
电话接口29和34这里是作为传统的模拟电话接口来描述的。当然，可以使用很多其它的传统电话接口。例如，DECT接口(欧洲数字无绳电话)。可以使用数字电话而不是模拟电话5,36,37。这种数字电话还可以连接到一个与终端设备接口35相连的本地LAN上，或连接到电话接口29,24上。然而，它们不能象模拟电话那样进行级联。如果连接到接口29,34上，则模拟电话接口必须用传统的数字电话协议进行替换。
在图4和图5中，接入节点24被作为一个整体单元来显示。它也可以作为一个分布式单元来实施。
在图4和图5中电话服务器9为一个IP接入服务器32服务。也可以让一个电话服务器9为几个IP接入服务器服务。
在图4和图5中IP路由器为一个IP接入服务器32服务，也可以让IP路由器为几个IP接入服务器服务。
在图4和图5中只有一个IP路由器与互连网相连，也可能有许多IP路由器通过一个中间网络连接到一个基于IP的网络。
在图4和图5中只有一个电话服务器连接到PSTN。也可能有多个电话服务器通过中间网络连接到PSTN。
在图4和图5中只有一个电话服务器连接到个IP接入服务器。也可能有多个IP接入服务器连接到电话服务器。
网络终端可以有多于一个的外部IP地址，从而便允许网络终端用它自己进行外部通信。
ADSL论坛，铜线接入技术的概要介绍(可以在网址http://www.adsl.com/general_tutorial.html得到)[2]瑞典专利申请9602212-4，申请日1966年6月4日[3]瑞典专利申请9604409-4，申请日1966年11月29日
权利要求
1．在一个接入网络上对多种不同的通信业务网络中的业务提供接入的一种方法，其特征在于使用IP协议作为内部复用和传输机制。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于所述的多种通信业务网络包括至少一种电话业务网络。
3．根据权利要求2的方法，其特征在于所述的多种通信业务网络包括至少一种基于IP的网络。
4．根据权利要求2或3的方法，其特征在于在与接入网络相连的网络终端中提供IP协议处理。
5．根据权利要求4的方法，其特征在于通过与一个IP接入服务器相连的电话服务器完成对所述电话网络的接入，IP接入服务器又与所述接入网络终端的用户线相连。
6．根据权利要求4或5的方法，其特征在于通过通过与一个IP接入服务器相连的IP路由器完成对所述基于IP的网络的接入，IP接入服务器又与所述接入网络终端的用户线相连。
7．根据权利要求5或6的方法，其特征在于在所述的电话服务器和所述的IP路由器中，外部地址和接入网络的IP地址的相关联。
8．根据权利要求4到7中任何一项的方法，其特征在于允许在同一个网络终端上同时进行电话和数据通信上网。
9．根据权利要求4到8中任何一项的方法，其特征在于在同一个网络终端上对多于一个的电话会话提供同时的接入。
10．根据权利要求9的方法，其特征在于所述的在同一个网络终端上的同时的电话会话使用不同的电话业务网络。
11．根据权利要求4到10中任何一项的方法，其特征在于在同一个网络终端上提供对于多于一个数据通信会话的同时接入。
12．根据权利要求11的方法，其特征在于所述在同一网路终端上同时的数据通信会话可以接入不同的基于IP的网络。
13．根据权利要求4到12中任何一项的方法，其特征在于至少有一个连接到网络终端的可寻址单元与一个以上的外部地址有关。
14．根据权利要求4到13中任何一项的方法，其特征在于至少一个外部地址与连接在同一个网络终端上的多于一个可寻址单元有关。
15．根据权利要求4到14中任何一项的方法，其特征在于支持连接在同一个网络中的不同电话设备之间的内部电话呼叫。
16．根据权利要求4到15的中任何一项的方法，其特征在于支持连接在同一个网络中的不同计算机设备之间的内部数据通信。
17．根据前面所有权利要求中任何一项的方法，其特征在于向同一个网络终端的用户提供对不同电话业务网络的接入。
18．根据权利要求17的方法，其特征在于在每一个呼叫的基础上选择一个所希望的电话业务网络。
19．根据前面所有权利要求中任何一项的方法，其特征在于向同一个网络终端的用户提供对不同的基于IP网络的接入。
20．根据权利要求19的方法，其特征在于在每一次上网的基础上选择一个所希望的基于IP的网络。
21．根据前面所有权利要求中任何一项的方法，其特征在于支持连接到同一个接入节点的不同电话设备之间的内部电话呼叫。
22．根据前面所有权利要求中任何一项的方法，其特征在于支持连接到同一个接入节点的不同计算机之间的内部IP会话。
23．一个网络终端，它提供在一个接入网上对多种不同通信业务的各个网络的业务接入，其特征在于使用IP协议作为内部复用和传输机制的装置，上述网络终端提供给在接入网络的用户端，所述网络终端使用IP作为内部复用和传输机制。
24．根据权利要求23的网络终端，其特征在于它是一个xDSL调制解调器。
25．根据权利要求23的网络终端，其特征在于至少有一个对终端单元的接口。
26．根据权利要求24的网络终端，其特征在于至少有一个电话接口、一个电话应用和/或其它应用。
27．根据权利要求24或25的网络终端，其特征在于至少有一个PC/LAN接口。
28．根据权利要求24或25的网络终端，其特征在于上述多个通信业务网络包括至少一个电话业务网络。
29．根据权利要求24或25的网络终端，其特征在于上述多个通信业务网络包括至少一个基于IP的网络。
30．一个接入网，包含多条用户线、至少一个网络终端和一个网络节点，每个网络终端具有(I)一个用户线接口和至少一个用于连接用户通信设施的接口，该网络节点具有一个电话网络接口，该接入网的特征在于，所述网络节点包含以下部分一个IP接入服务器，一个IP路由器，该路由器与IP接入服务器相连，并具有IP网络接口，一个电话服务器，该服务器与IP接入服务器相连，且与所述电话网络接口相连，所述的多个网络终端与所述IP接入服务器在由IP接入服务器所提供的接入线接口处相连。
31．根据权利要求30的接入网，其特征在于在每个网络终端的用户线接口提供了一个高速调制解调器，且在IP接入服务器的上述接入线接口提供相对应数量的相应的高速调制解调器，每个所述的高速调制解调器提供从140KBPS到约20M BPS及以上的高比特速率，该调制解调器使用从一个协议组中选择的一种xDSL协议，该协议组包括DSL协议、HDSL协议、VDSL协议、ADSL协议、SDSL协议和任何将来的高速率数字用户线协议。
32．根据权利要求31的接入网，其特征在于，所述IP接入服务器包括一个提供140KBPS到约20M BPS及以上的高比特速率的高速调制解调器。
33．根据权利要求31的接入网，其特征在于具有几个输入和一个输出的IP复用器，所述网络终端通过相应的用户线与所述输入相连，所述输出与所述IP接入服务器相连。
34．根据权利要求33的接入网，其特征在于在每个网络终端的用户线接口提供了一个高速调制解调器，且在IP复用器的输入提供相对应数量的相应的高速调制解调器，每个所述的高速调制解调器提供从140KBPS到约20M BPS及以上的高速比特速率，该调制解调器使用从一组协议组中选择的一种xDSL协议，该协议组包括DSL协议、HDSL协议、VDSL协议、ADSL协议、SDSL协议和任何将来的高速率数字用户线协议。
35．根据权利要求30的接入网，其中有几个基于IP的网络，其特征在于所述IP路由器具有几个IP网络接口，其中每个接口分别与所述几个IP网络之一相连。
36．根据权利要求30的接入网，其中有几个交换式电话网络，其特征在于所述的电话服务器具有几个电话网络接口，每个接口分别与所述电话业务网络相连。
37．一个网络节点，在提供至少一个电话网络的业务的同时提供至少一个基于IP网络业务的用户线接入，其特征在于具有多个用户线接口的IP服务器，一个与IP接入服务器相连的IP路由器，它通过IP接口与所述基于IP网络中的各个网络分别相连，一个与IP接入服务器相连的电话服务器，它通过若干电话接口与所述电话网络中的各个网络分别相连，所述IP接入服务器使用IP作为内部复用和传输机制。
38．根据权利要求37的网络节点，其特征在于所述电话服务器的电话接口之一与PBX相连，所述PBX又与所述电话网络之一相连。
39．一个电话服务器，用于在接入网上提供对电话网络业务的接入，其特征在于电话服务器连接到一个IP接入服务器，该服务器又与所述接入网的电话网络终点相连，所述电话服务器包括使用IP协议作为内部复用和传输机制的装置。
40．根据权利要求39的电话服务器，其特征在于所述电话服务器接入到多于一个电话网络中。
41．根据权利要求39的电话服务器，其特征在于它包括了一个电话应用程序。
42．根据权利要求39到41的任何一项的电话服务器，其特征在于用于将外部电话号码与内部IP地址相关的装置。
43．用于在接入网上对基于IP网络的业务提供接入的IP路由器，其特征在于所述IP路由器与一个IP接入服务器相连，该服务器又与所述接入网相连，所述IP路由器进一步包括使用IP协议作为内部复用和传输机制的装置。
44．根据权利要求43的IP路由器，其特征在于它具有对多于一个基于IP网络的接入。
45．根据权利要求44的IP路由器，其特征在于它具有与所述基于IP网络通信的IP应用。
46．根据权利要求45的IP路由器，其特征在于用于将外部电话号码与内部IP地址相关联的装置。
全文摘要
本发明涉及接入网中的网络终端(28)和IP接入节点(24)。网络终端提供了多种通信业务的立即接入,这些业务例如是电话、视频、数据、多媒体,同时也包括互连网提供的业务。在接入网中,IP被用作内部复用和传输技术。数据在接入线路上的传输速度受到所使用的调制解调技术的限制;而不是通常的公共交换电话网络的限制。几个终端可以被连接到同一条接入线路上。
文档编号H04N7/24GK1221533SQ97195228
公开日1999年6月30日 申请日期1997年6月3日 优先权日1996年6月4日
发明者I·特拜, A·汉森 申请人:艾利森电话股份有限公司