网吧IP电话超市系统运行方法 【技术领域】
本发明涉及一种公用电话通信系统运行方法，尤其是一种基于'的公用电话通信系统运行方法，属于通信技术领域。
背景技术
随着电话普及率的提高和无线通信的迅速发展，从表面上看，公用电话市场似乎受到制约。但事实上，一方面公用电话已遍布全国各城市机场、车站、宾馆、商业中心、院校等公共场所及主要繁华街道，极大地方便了用户的使用，另一方面我国为数众多、不常使用电话通信的中低收入人群一直是公用电话巨大的潜在用户。即使在广州、上海这样的大城市，由大量的流动人口以及学生等群体组成的公用电话消费群体依然十分庞大。因此，最近一种被称为“IP超市”的公用电话经营模式正席卷大江南北。
所谓“IP超市”就是以超级市场的方式来管理公共电话亭。一般“IP超市”中都有几部甚至几十部电话机，用户进入“IP超市”可以直接在指定的电话机上任意打电话，最终在收银台(IP超市一般都设有计算机管理的集中计费系统)统一结账。由于采用IP接入，话费低廉，而且用户可以连续任意使用，比一般的公共电话、IC电话等都要方便。对于经营者而言，可以把公话业务规模化经营，由于采用计算机系统，使管理人力和成本较低，有积极的经营动力。
现有IP超市的实现方式有两种：一种直接放置IP网关，将语音信号转为IP信号进入IP网，传输到目的地网关，再转入本地PSTN网，最后到达目标电话(参见图1)；另一种不安装IP网关，而是放置小交换机(电话分拨器)接到电信运营商闲置的E1接口上，再通过骨干网关接入IP网(参见图2)。目前较多IP超市都采用后面一种方式。以上两种实现方式需购买网关或小交换机以及计费计算机系统等，一般投资一个中等规模的IP超市约在50万左右。此外，对于运营商来说，无论采用上述何种方案都需要数据专线接入到IP超市，因此投资费用较大。
【发明内容】
本发明的目地在于：提出一种不仅运行经济，而且投资低廉、实现容易的网吧IP电话超市系统运行方法，从而迎合公用电话通信市场发展的需求，为运行商和广大公用电话用户带来更多便利。
申请人注意到：目前在我国宽带普及率最高、最贴近网民的公共服务场所就是网吧。如果能把宽带数据接入和IP超市的经营模式结合，其前景将非常光明。
国内已明文规定，大中城市的网吧经营需要50台以上服务终端，而这些网吧的网络接入方式98％以上均采用了宽带接入，一些条件较好的更采用光纤高速接入，具有非常好的带宽资源。 网吧的PC机都是处理能力足够强的多媒体计算机，并且已经连成局域网络，因此只要结合相应的软件技术，立刻就能成为高质量的IP电话终端。
在此认识基础上，申请人提出如下“网吧IP电话超市系统运行方法”解决方案：该系统包括网吧端设施和目的端设施
网吧端设施包括
——主叫计算机软话机(SOFTPHONE)
——软交换服务器(SWITCH)
——网址转换器(NAT)
——位于网吧防火墙外的语音隧道服务器(iShuttle)
主叫计算机软话机通过数据线接软交换服务器，软交换服务器通过数据线接网址转换器，网址转换器通过宽带接入国际互联网；同时主叫计算机软话机还通过数据线连接位于网吧放火墙外的语音隧道服务器，语音隧道服务器通过宽带接入国际互联网。目的端设施包括
——IP网关
——局端管理计费装置
——交换机
——被叫IP电话或用户话机
IP网关的一端接国际互联网，另一端通过数字中继线接交换机，交换机接被叫IP电话或通过PSTN网接被叫用户话机，局端管理计费装置接IP网关。
该系统运行步骤如下：
(1)主叫计算机软话机首先与语音隧道服务器(iShuttle)建立控制连接；语音隧道服务器为该主叫计算机分配收、发端口并建立收、发端口和主叫计算机的映射关系，使语音隧道服务器的IP地址和端口成为主叫计算机软话机与外部被叫电话通话的建立和维持所使用的地址。
(2)主叫计算机软话机拨打被叫电话号码，呼叫信息通过数据线传递到软交换服务器，发起呼叫请求。
(3)软交换服务器把接收到的主叫和被叫数据信息通过数据线送往管理计费服务器。
(4)管理计费服务器将主叫数据信息与自身数据库中相应的存储数据进行比较认证，并将通过比较认证的结果数据信息返回给软交换服务器。
(5)软交换服务器将通过认证的主叫计算机软话机拨打的被叫电话号码数据信息经网址转换器进入互联网，传输到被叫IP电话网关(即运营商IP电话网关)，发起呼叫。
(6)被叫IP电话网关通过交换机接续被叫电话，被叫电话摘机后，语音隧道服务器(iShuttle)在通过外部网络与被叫电话联系的同时，利用映射表完成与主叫计算机软话机交换数据信息，从而使主叫计算机软话机与被叫电话接通，双方互通语音数据信息。
本发明进一步的改进是，还包括网吧端管理计费装置。该管理计费装置通过数据线接软交换服务器，当上述技术方案的语音数据信息交流后，
(7)软交换服务器监控挂机信息，当通话双方的一方挂机时，软交换服务器产生包括本次通话的时间在内的话单数据信息，并将其发送给管理计费服务器。
(8)管理计费服务器依据软交换服务器的话单数据信息输出通话的准确费用，作为向用户收费的依据。
以上技术方案实现的在网吧使用IP电话必须解决的一个最重要的问题就是IP语音数据如何穿越防火墙/网址转换器(NAT)。
通常，网络的运营商和企业为了保护内部计算机不受外部网络的攻击影响，都部署了防火墙。这类防火墙可以限定进入网内的数据包类型和流量(这种限定可以基于源IP地址、目的IP地址或端口号等简单的规则)。更复杂些的规则(如：FTP、HTTP)的限定则需要在防火墙上分析OSI的高层协议，因此付出性能上的代价。在防火墙上设定信令流通过非常简单，例如要保证SIP的信令通过，只需在防火墙上开放5060端口即可；对于H.323协议，需要开放的端口为1718或1719(发向网守的RAS消息所用端口)、1720(呼叫信令消息所用端口)。但是这样的设定并不能完整地解决VoIP应用穿越防火墙的问题，主要原因是语音的媒体流需要通过RTP协议来传输，而传输所需要的源端口和目的端口是动态确定的。因此通过防火墙上的简单设定无法完成。
随着Internet的快速膨胀，IPv4地址空间将处于严重耗尽的境况。为解决这个问题，人们设计出了网址转换器(NAT)。NAT是置于两网间的边界，其功能是将外网可见的IP地址与内网所用的地址相映射，这样，每一受保护的内网可重用特定范围的IP地址(192.168.x.x)，而这些地址是不用于公网的。从外网来的含公网地址信息的数据包先到达NAT，NAT使用预设好的规则(其组元包含源地址、源端口、目的地址、目的端口、协议)来修改数据包，然后再转发给内网接受点。对于流出内网的数据包也须经过这样的转换处理。从安全性上来看，NAT提供了对外隐藏内网拓扑的一个手段，但也给VoIP应用带来巨大的麻烦。协议(H.323、SIP)消息包一般是在特定区段中内嵌IP地址和端口号，而不是放置在IP包头，这样如果仅仅使用NAT，协议里的IP和端口号不能指向正确的地方。虽然可以利用应用层网关(ALG)等类似的技术寻求解决方案，但是针对H.323这种采用的是ASN.1 PER编码格式的协议来说，需要支付非常高昂的代价。目前Internet上的主流语音通讯软件，Netmeeting、Net2Phone都不支持穿越防火墙和NAT。
据申请人了解，几乎所有的网吧都无例外地使用了NAT来使几十台PC共享1条宽带连接，在此环境条件下，通过Internet或者IP网络进行语音呼叫(以下简称VoIP)将无法正常工作。而提供宽带接入的运营商为了安全以及节省资源需要等多方面的考虑，往往在接入的局端也设置了NAT等设备。
国内市场上已公开销售的语音隧道服务器(例如北极星软件有限公司提供的iShuttle)采用虚拟代理和IP隧道等专利技术(申请号02137822)，为VoIP应用搭起了一道桥梁，使每一个客户的呼叫信令首先通过虚拟代理传送到语音隧道服务器iShuttle，再由该服务器转发到目的客户的计算机上。同样媒体流也通过此隧道技术进行传递，实现双方的通话。因此可以解决VoIP应用穿越防火墙/网址转换器(NAT)的问题。
本发明的技术方案中，将位于网吧防火墙之外的语音隧道服务器与系统中的其他硬件有机组合，并协调工作，即可巧妙借助语音隧道服务器和主叫计算机软话机的映射关系，使语音隧道服务器的IP地址和端口成为主叫计算机软话机与外部被叫电话通话的建立和维持所使用的地址。这样，位于网吧防火墙之外的语音隧道服务器即可以自由和外部网络联系，又可利用映射表实现和主叫计算机软话机的数据信息交换，从而起到了内、外语音信息交流的桥梁作用，使得网吧内的主叫计算机软话机可以畅通无阻地通过互联网与被叫电话建立通讯联系，合理而巧妙地解决了穿越放火墙的问题。
采用本方案建立IP超市后，网吧经营者只需安装系统软件就可以开展业务，不需要额外投资硬件设备和网络资源。因此投资经济，并且由于采用此方案具有更好的成本优势，因此可以在同等条件下给用户提供更优惠的价格，这对IP超市的主要定位客户是价格敏感型客户来说，极具竞争优势。
【附图说明】
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为现有IP超市实现方式一的系统示意图。
图2为现有IP超市实现方式二的系统示意图。
图3为本发明一个实施例的系统结构示意图。
【具体实施方式】
实施例一
本实施例的网吧IP电话超市系统如图3所示，该系统的网吧端设施为若干台主叫计算机软话机SOFTPHONE(由网吧中原有的PC机担当)、软交换服务器SWITCH(本实施例中采用国产的SS300型)、网址转换器NAT(本实施例中采用国产的F220型)、语音隧道服务器iShuttle(本实施例采用北极星软件有限公司产的I50型)、网吧端管理计费装置(本实施例采用国产的AA800型)。其中主叫计算机软话机和管理计费装置分别通过数据线接软交换服务器，软交换服务器通过数据线接网址转换器，网址转换器通过宽带接入国际互联网。同时主叫计算机软话机还通过数据线连接位于网吧放火墙外的语音隧道服务器，语音隧道服务器通过宽带接入国际互联网。
该系统的目的端设施为IP网关(本实施例中采用国产8010型)、局端管理计费装置(本实施例采用国产3000型)、交换机(本实施例采用西门子公司S200型)、被叫IP电话或用户话机。其中IP网关的一端接国际互联网，另一端通过数字中继线接交换机，交换机接被叫IP电话或通过PSTN网接被叫用户话机，局端管理计费装置接IP网关。
系统运行时：
(1)主叫计算机软话机发起呼叫前，首先和语音隧道服务器(iShuttle)建立一条控制连接；并且语音隧道服务器为这个主叫计算机软话机分配两个可用端口，收、发各一个端口，并建立这两个端口和主叫计算机的映射关系；以后就用语音隧道服务器的IP地址和端口作为此后主叫计算机软话机与外部被叫电话通话的建立和维持所使用的地址，语音隧道服务器利用映射表负责和主叫计算机交换数据信息。
(2)主叫计算机软话机拨打被叫电话号码，呼叫信息通过数据线传递到软交换服务器，发起呼叫请求。
(3)软交换服务器把接收到的主叫和被叫数据信息通过数据线送往管理计费服务器。
(4)管理计费服务器将主叫数据信息与自身数据库中相应的存储数据进行比较认证，并将通过比较认证的结果数据信息返回给软交换服务器。
(5)软交换服务器将通过认证的主叫计算机软话机拨打的被叫电话号码数据信息经网址转换器/路由器进入互联网，传输到被叫IP电话网关(即运营商IP电话网关)，发起呼叫。
(6)被叫IP电话网关通过交换机接续被叫电话，被叫电话摘机后，语音隧道服务器在通过外部网络与被叫电话联系的同时，利用映射表完成与主叫计算机软话机交换数据信息，从而使主叫计算机软话机与被叫电话接通，双方采用国际标准的H.323或SIP协议互通语音数据信息。
(7)软交换服务器监控挂机信息，当通话双方的一方挂机时，软交换服务器产生包括本次通话的时间再内的话单数据信息，并将其发送给管理计费服务器。
(8)管理计费服务器依据软交换服务器的话单数据信息输出通话的准确费用，作为向用户收费的依据。
以上过程中所有涉及通话接续的协议均采用国际标准的H.323或SIP协议，当用户进行二次拨号时(如拨打分机号)，系统自动采用H.323协议中的带外传送DTMF(双音多频)信号的机制。
可以看出，本实施例通过位于网吧防火墙之外的语音隧道服务器与系统中其他硬件的有机组合、协调工作，借助语音隧道服务器和主叫计算机软话机的映射关系，使语音隧道服务器在和外部网络自如联系的同时，又利用映射表实现和主叫计算机软话机的数据信息交换，从而起到了内、外语音信息交流的桥梁作用，使得网吧内的主叫计算机软话机可以畅通无阻地通过互联网与被叫电话建立通讯联系，从而合理而巧妙地解决了穿越放火墙的技术难题。
其次，针对拨打电话时常需要2次拨号的问题，本实施例采用了H.323协议的带外传送DTMF信号的机制，这样解决了IP电话软件不能很好支持2次拨号(例如NetMeeting)的问题。因为电话2次拨号一般都采用双音频信号(DTMF)来发送号码，由于IP电话采用了语音压缩的技术，可能造成一定程度的失真，如果直接像传统电话一样在话路中传递DTMF信号很容易造成2次拨号失误。
另外，本实施例软件的配置具有锁定的功能，使得一般的用户只能使用而无法自己乱修改。用户端软件为界面简洁、使用方便的Windows软件，使一台普通的多媒体PC机变成IP电话。用户不需要培训就应该可以直接使用此软件拨打电话。并且，用户端软件在业务经营者的控制之下进行工作，只有业务经营者在管理控制面板上允许用户使用，用户才能通过此软件拨打电话。
总之，由于本实施例巧妙而妥善地解决了防火墙穿越、二次拨号等技术难题，因此可以在网吧中通过安装系统软件建立起IP电话超市，而无需额外投资硬件设备和网络资源。这样，可以在同等条件下给用户提供更优惠的通话价格，使网吧IP电话超市成为一种受到网吧经营者和广大用户欢迎的新型电信运营服务方式。