通用接入系统 本发明总的来说涉及电信网、数据通讯网和广播网,特别涉及接入网。
接入网可以广义地定义为可以使连接到该接入网的终端获得某一网络业务的装置。接入系统本身被连接到业务提供网。例如在PSTN中,接入系统包括用户线与连接在各用户线每一端的设备组成的网络;例如用户一侧的电话和本地局一侧的终端单元。
本文献中接入系统定义为一种装置,它使得一个实体的业务可以被一个特定点即业务接入点(SAP)的另一个实体获得,并使用户利用其业务。本文中,接入系统是一种装置,与被接入的实体相分离,它使得一组用户可以获得一个或几个通信网络和/或一个或几个广播网的业务。这样,接入系统为许多不同的业务提供网提供一组业务接入点。
接入系统用于将一组业务提供网的业务接入点分配给适合于网络业务用户的一些地方。电信
专用接入
传统上,电信业务一直由垂直综合网(Vertically IntegratedNetworks)提供。网络设计者、网络组成部件和协议利用了它将提供的业务和业务环境的知识。例如PSTN设计成提供点到点双向连接,目地在于支持3.1kHz话音。网络设计不是为其它业务和业务环境。网络部件的这些结果就象智力拼图一样组合在一起。这些拼图难于再用于其它目的或新环境。
接入布局也用同样的方式集成。例如,PSTN的接入网被简单地看作该PSTN的扩展。假定每一终端用一对专用铜线连接,而且至少有一些控制信令由打开和/或闭合环路来传递。既然每一个业务接入点都有它自己的专用铜线,在该接入网中就根本不需要单独的地址域。
接入布局和网络的综合发展到这样的程度,以至于可以根据接入类型来划分垂直综合网;接入类型即接入协议,它是一种用于接入的终端类型和业务提供网提供的业务类型。有时终端自己就能识别业务网。例如电报装置就专用于电报网的电报业务。相似地,电话机专用于电话网而不能用于任何其它类型的网络。移动电话机用于接入移动电话业务,而不能用于PSTN,因为它的接入协议跟PSTN的接入协议不同。
除了模拟接入PSTN以外,还有例如X.25和X.21,它们是跟专用网连接的专用接入协议。
到PSTN和ISDN的接入网,例如V5标准,的最近发展经历了同样的历程。该接入布局专用于PSTN和I SDN的业务。还假定接入网的拥有者跟被接入网的拥有者一样。接入多于一个具有相同类型但不同所有权的网络的可能性看起来没有考虑在内。
如果我们来看移动电话网,有许多不同的模拟和数字接入类型。每一种网络都需要专用终端,该专用终端跟其它网络不兼容。不同网络提供基本上同类型的业务。由此可见,接入专用于网络和业务的组合,而不仅仅是业务本身。
综合业务网
长时间以来,发展了一些新技术,以提高传统接入基础设施的传输能力。它的一个实例是DSL(数字用户线),它是ISDN接入的传输协议,在传统铜质用户线上提供144kb/s的传输链路。其它调制技术,xDSL,已被拟定,或正拟定,它们在铜线上提供高达几Mb/s的对称或非对称速率。
最近二十年里,提出了象ISDN和B-ISDN的许多网络概念。它们的目的是只用一个网络和它自己的地址域提供传统上由不同网络提供的许多业务。
同样在这种情况下,采用了一种专用接入方法,例如对于ISDN(综合业务数字网),象由继承网(Legacy Networks)提供时曾经是单向接入的电话一样的业务,在综合的ISDN接入里采用了一种完全不同的方法接入。用户接入这些网络业务的方式仍然是专用的,但是业务范围更宽了,而且更易于增加新的业务。我们称接入综合业务网的这种方式为综合接入。在ISDN中采用了网络终端(NT),它连接许多终端。简单的NT仅仅将接入协议传递给那些终端,但也有更复杂的NT,例如具有传统专用自动交换机(PABX)的功能。
综合网曾被定义为一种具有它自己的专用接口,甚至面向终端的单独的均匀网络。需要新业务时,该综合网必须综合新的能力。新业务的增加传统上都按以下三个步骤进行。第一步,用一种与实施方案无关的方式描述新业务。第二步,定义支持新业务和加入网络的单元。这些单元分类到各功能组然后分配到物理单元。第三步是设计综合网内的协议。这最后一步意味着该综合网基本上是业务专用的。有可能但并非必要,当综合网增加新业务时,新的能力也需要综合进终端。
定义综合业务网时,并没有重视迁移问题(Migration issues)。迁移至少有两个方面。第一个是继承网(即现有网,它并不认可新网)和新网之间的关系。另一个是用户(及用户的设备)与业务之间的关系,这些业务过去通常由继承网用一种方式提供,但现在可以利用综合业务网的综合接入用另一种方式提供。
第二种关系基本上是用户不得不更换终端和其它通讯设备,并且多数情况下还包括他们的地址(例如电话号码),如果他们决定连接到这种网。有时还可能要增加适配器来复用这些终端,该适配器匹配到综合接入的接口。
第一类迁移按以下方式处理。把继承网看成一种东西,它打破综合网的一致性,并由互作用函数(Interworking Functions)处理,它尽可能好地将继承网业务映射到综合网业务。通过这种方式,新网的连接(即可寻址目标和能在其间运作的信息传递业务)可以扩展到继承网。这可能包括不同地址域间(例如因特网的IP地址和PSTN的E.164地址间)的地址转换,或者可能需要处理另一地址平面中地址的能力。后一种可能就是这种情形例如当PSDN(公用交换数据网)呼叫ISDN目标(E.164地址)时,PSDN根据X.121地址平面处理地址。
对关于综合接入的管理关系的共同认识是,象专用接入情形一样,它们是该网络的扩展,并被网络运行者拥有。数据通讯
传统数据通讯的控制结构,例如用X.25作为主接入协议的分组交换共用数据网(PSPDN),按跟PSTN完全一样的方式组织。X.25支持连接导向的通讯业务。连接协议是分层的,但到X.25网的接入基本上是专用的。
OSI模型(开放系统互连),其目的是区分不同的事务,并基于不同层提供给客户层的业务定义用于系统互连的体系结构。而OSI并未涉及到系统业务的接入。
因特网概念,它也有一种分层结构,根本上不同于综合业务网概念,后者源于电信领域。因特网不是垂直综合的,但提供了一个基于IP的连接网,它可以被任何应用使用。IP网提供一种非连接(connect-less)业务。IP网并不提供连接业务。IP网里没有“附加业务”类型,而在垂直综合网里这很常见。
接入IP网可以使用任意链路,永久、半永久或动态的(即交换的),它们都能传递IP信息包。这些链路通常由不同的代理提供,例如PSTN运行者,或提供租用线的人。广播网
第三类网络是广播网,它们主要是播发许多电视和/或无线电广播频道的点到多点或点到任意点网络。
广播网常常没有地址。取而代之,终端都连接在一个以太网上,开路以太网,例如陆地或卫星电视广播,或者闭路以太网,例如有线电视。
为了约束特定电视频道的播发,例如只让付费用户观看,需要使用机顶盒(STB)。STB可以被寻址并管理以对付费频道进行解码。传统的广播网是模拟的。然而,广播网的最新发展却包括了数字标准的引入,例如数字视频广播(DVB)和数字音频广播(DAB)。这种网络不仅可以进行无线电广播或播发电视频道,还可以将其它种类的信息发布到几个或一个目的地。覆盖网
一种不同类型的接入是利用另一网络的透明业务。在此情形下,被接入的实体没有它自己完整的接入基础设施,即它的地理覆盖是不完全的。该网络的用户按地理区域分布,并且由于经济的原因该网络没有覆盖用户所在地。取而代之被接入的实体正在使用另一网络的连接业务(一个接入网)来建立用户终端和被接入网业务接入点(SAP)之间的连接。这就是覆盖接入概念。终端的实体于是可以跟被接入的网络通讯,并使终端的其它实体获得该网络的业务。用这种方式,被接入网络的SAP可以分配到能接入到接入网的所有地方。
这种接入例如在因特网里是常见的,它常常用28.8kb/s的调制解调器和因特网业务提供商的调制解调器组之间的连接实现接入。它也经常是到公用交换数据网的一种接入方法,这由ITU-T建议X.28来规范。它还可以用于接入信息业务(例如可视图文业务和电话银行<Bank on Phone>)。
覆盖接入概念是递归性的,可以重复多次。设想用调制解调器连接到用户线的一台PC(个人计算机)和用调制解调器组连接到PSTN的因特网业务器。该PC可以用调制解调器通过PSTN建立起到调制解调器组的连接,并通过该因特网业务器接入因特网。在IP网上,PC机的应用程序可以到达允许接入ISDN/PSTN的网关。这是覆盖接入的概念递归性的一个实例。对不同接入网的所有权没有要求。它们当然可以与被接入网有不同的所有权。通用无线电接入网
本申请人的PCT/SE96/00510涉及支持终端可移动性、可以接入不同网络的基于无线电的接入网。终端使用这些普通网络终端使用的同样的信令协议跟它们的业务网络通讯。万一终端没有无线电接口,它们可以连接到一个有无线电接口的终端适配器。信令由通用接入网透明地传递。
在许多方面本发明中这种优选的跟被建议的不同。没有适配单元,被接入网的业务被透明地传递到连接的终端。更进一步,上述引用的文献局限于无线电接入网。业务网络的协议终止于终端。所有业务网的协议不得不在终端终止。这意味着终端必须专用于所有将到达的业务网络。相关技术基于IP的接入网
本申请人最近提出的专利申请,PCT/SE97/00968、PCT/SE97/00969和PCT/SE97/00970,涉及到利用IP作为内部连接协议的接入布局。其主要思想是在公用接入网上为用户提供至少一个电话网、至少一个基于IP的网络的接入。这些申请的主要部件是适配单元,叫做网络终端(NT),它们可以具有一个或多个电话接口(例如模拟的),和一个或多个到计算机的接口。到至少一个电话网和至少一个IP网的业务接入点都被一个IP网的连接业务的装置分配到NT。IP链路由任意合适的传输技术来承载,例如交换的调制解调器连接,或者用xDSL调制解调器增强的铜质接入线、光纤或CATV网络来承载。到被接入网的接入协议终止于在其它适配单元,命名的路由器和电话信关以及更多的通用业务专用协议在这些适配单元之间互相交换业务专用控制信息。
该发明基于只用IP作为连接技术,并且只涉及到PSTN/ISDN网络和IP网的接入。涉及到的终端仅有电话和PC。
【发明内容】
本发明的目的之一是利用一个共用接入系统提供到许多同一类型和几种不同类型的业务提供网的接入。为不同用户的单个请求提供一个能获得业务的容易适配也是本发明的一个目的。本发明的另一个目的是提供能接入新业务提供网的接入系统,它能提供新的业务和/或新接入协议,而对接入系统影响最小。本发明还有一个目的就是提供一个接入系统,它使得用户域变得可独立于接入网和业务提供网。更进一步,本发明应当提供为任何业务使用任意终端或终端组合的可能,只要终端有足够的能力。本发明又一个目的是提供一个接入系统,它能使用任何传输技术或其组合而不影响该业务接入系统其余部分的实施,提供平滑迁移有关传输技术的可能。本发明的再一个目的是提供一个接入系统,它能使用任何合适的连接技术或其组合,而不影响该业务接入系统其余部分的实施。以上涉及的所有目的都应当由一个接入系统来提供。
根据附加的权利要求以上目的都用一个通用接入系统来完成。
根据本发明的通用接入系统包括一个连接网、至少一个连接有至少一个业务提供网的接入适配器和至少一个至少连接有一个终端的网络终端。接入适配器终止业务提供网的接入协议。接入系统在连接网上将业务提供网的业务接入点透明地分配给网络终端。根据本发明的通用接入系统将不同的情况分开,业务提供网以及用户设备的不同情况跟接入布局的连接和传输方面区分开来。对被接入业务来说接入网是透明的。更进一步,在根据本发明网络终端的一个优选实施方案中,提供有应用,它们能连接业务提供网的分配的业务接入点和至少一个显示合适装置的虚终端。
本发明的许多实施方案将利用附图进行更详细的说明,其中
图1是根据本发明的一种通用接入系统的框图;
图2是根据本发明的一种通用接入系统的概念域图;
图3是根据本发明的业务接入点分配的框图;
图4是根据本发明的系统地址的框图;
图5说明虚终端的定义;
图6说明根据本发明的网络终端中应用的角色;
图7说明连接网中包括无线电通信的接入系统;
图8说明包括移动电话网作为业务提供网的接入系统;
图9说明一种接入系统,其中PSTN是由移动电话接入的;
图10说明一种接入系统,其中GSM网是由模拟电话和读卡机接入的;
图11说明一种用网络浏览器接入因特网的接入系统;
图12说明一种接入系统,其中模拟电话通过因特网电话方式进行通讯;以及
图13说明一种接入系统,它允许将无线电节目传输到一对扬声器。
在下文中要使用一些专业词汇,其中一些具有特定含义。为避免误解,下面给出一些术语的定义。
接入系统使一个实体能够使用另一个实体的业务。因此,它能将一个接入点分配给一个或几个业务提供网。接入系统可以是透明的,即独立于可以提供的业务。它也可以是专用的,即系统设计中利用了支持何种业务的知识。
业务是代理实体给使用实体施加的有用影响。业务的这种非常笼统抽象的定义可以用于电信。基本的电信业务就是将信息实时地远距离传递(实时是指外部过程使用业务的时限需求)。因此电信业务涉及由电信网(代理实体)根据用户(使用实体)要求完成信息的远距离传递(施加有用影响)。然而,本文中术语“业务”不应当局限于传统的电信业务。
业务接入点是在那里可以获得业务的那些点。提供电信业务的实体通常是一个网络,即分布式的共享资源业务于几个用户。从用户的观点来看,网络是一组分布式的业务接入点,其中网络提供的业务可以通过一确定组业务原型(Primitive)来获得。对于电话网情形,业务接入点经常是“用户线”的终点,那里可以连接一个终端。对于ISDN情形,业务接入点位于网络终端。
根据它们提供的业务类型,网络可以是专用的。电信网的最简单形式是连接网。连接网的特征在于一组传递业务和一组根据地址平面寻址的业务接入点。传递业务可以在业务接入点之间传递信息,或者是点到点、或者是点到多点、或者是多点到多点。连接业务,即连接网提供的业务,可以是连接导向的也可以是非连接的。在前一种情形,建立、监视和解除连接的控制业务,都是连接业务的一部分。在两种情况下,网络都需要路由选择能力。仅仅提供连接常常是不够的。直接对用户或一个应用而不是使用的业务接入点进行寻址可能会更方便。例如通用个人电信(UPT)业务提供一个个人号码,它可以用于呼叫该用户,而该用户可能使用不同网络的不同业务或不同业务接入点,甚至使用不同的地址平面。这种支持用户间通讯的装置叫做通讯业务。为提供通讯业务,连接业务是必要的。传统网络,象PSTN和ISDN,都支持这两种业务类型。
术语“业务提供网”在本文中表示一个网络,它提供通讯和/或连接业务。它们可以或者是综合了通讯和连接业务的网络,或者它们只提供通讯业务,或者仅仅提供连接业务。
接入网是一种特殊的连接网,它们(更适合为透明的)提供业务接入点,在那里用户可以获得业务提供网的通讯业务和/或连接业务。换言之,接入网提供从单个用户的专用资源到业务提供网的共享资源之间的过度。传统上,接入网专用于特定类型的网络,并属于同一管理域。
网络域表示根据某种原则对网络的划分。本文中,该原则或者是所有权(不同的管理域),或者是业务类型。
流是(连续或有限的)传送中的有序数组。连续流的例子有音频流和视频流,有限流的例子有传送中的静止图像、文档和文件,或者是信息,可能还包括控制原型。
装置是处理流的布局的一种抽象,它对一个流或一些流完成某些业务。这可能意味着流的产生、流的表述、流的转换和流的内容的储存。流的处理装置用一种抽象的方式模拟成一组漏(sink)(它们吸收流)、源(它们产生流)和吸收了的流和产生的流之间的关系。
物理装置是装置的实现。物理装置具有它实现方式所确定的特性和能力。物理装置的例子有摄像机,它被表述为视频流的源,和话音压缩器,它改变话音流的表述。
从NT应用的观点,终端是装置的集合,它们为某种目的而被综合。例如,电话,其目的是作为电话业务的用户接口(即相隔一定距离的人之间的实时话音通信),它是四个装置的集合:一个用于产生3.1kHz的话音流,一个用于表述该流,一个用于产生送往业务提供实体(通常是PSTN)的控制信息和一个用于表述从业务提供实体来的控制信息的装置。
物理终端是物理装置集合的综合(特性和能力取决于装置的实施方法)。例如,电话的四个装置可以按如下方法实现:一个麦克风产生3.1kHz的话音流,一个接收器接收该流并将其表述为声音,控制信息由叉簧信令和键盘产生,最后来自该网络的控制信息被接收器表述为音调(另一选择是控制信息在显示器上的可视表述)。
虚终端指的是从驻留于终端的应用的观点来看的装置的集合。虚终端可以包括映射不同物理终端能力的装置。从虚终端的观点,它们只是装置,不是终端的一部分。“虚终端”和“物理终端”的抽象程度不同。采用虚终端的概念有两个目的。第一个目的是产生同一程度的抽象,使得可以将特定应用的终端用相同方式表述。第二个目的是用一种不太受限的方式处理能获得的处理流的装置,从而可以按某些方式使用物理终端的能力,它们最初并非用于这些方式。虚终端和物理终端之间可以有一个一一对应的关系。
没有应用软件的PC本身只是一个能力相当有限的终端。例如具有IP通讯能力的PC只是被看成IP信息包的一个源和漏。然而,PC和与它相连的外设可以看成由硬件和软件的能力,特别是它的通讯能力,定义的终端的一个平台。PC可以运行程序为例如电话、视频表示和交互式多媒体实现终端。
电信系统分析中一个重要的划分是从概念上区分控制方面和流方面。这是指分析和描述电信系统时控制信息本身并没有被当作流。但从特定的观点来看,当控制信息的语义并非如此时,例如从通讯的观点来看,控制信息又可以看成流。此时控制信息可以按照处理其它流的方式处理,即有源有漏,并且它们可以由传输业务来承载。从接入网的观点来看,送往被接入网的控制信息跟其它流完全一样。
象终端、装置、虚终端和SAP等一样的实体在网络终端里被表述为抽象的和/或物理的实体,它们可以被其它实体如应用所使用。
参考图1,一种通用接入系统,总括表示为1,根据本发明包括实现接入网的一个连接网10,它能够利用地址平面在选定的连接网的端口之间用一种透明的方式传递信息。应当指出,连接网10是透明的,但整个接入系统1没必要如此。许多网络终端20被连接到连接网10,而网络终端20自己又都被连接到许多终端30。在一个网络终端20中终端30的类型是可变的,终端30的类型和数目对不同的网络终端20可以不同。许多接入适配器40连接在连接网10和许多业务提供网50之间。所有接入适配器40和网络终端20都与连接网10的至少一个地址相关连。
接入适配器40终止或桥接被接入业务提供网50的接入协议。对于网络终端20和接入适配器40之间的每一个特定通讯,使用一组特定的业务原型。对于每一业务可以使用一组特定的业务原型,适合于例如电话、数据通讯或相应地视频。网络终端20还包括应用,它们可以在终端30可以使用前增强业务。
根据本发明的通用接入系统1支持不同情况的划分。参考图2,通用接入系统1被表示为分立的域(实线)和功能实体(虚线)。
首先,从接入布局将不同的业务提供网50分开到业务提供域60。业务提供域包括被接入的业务提供网50和接入适配器40中依赖于业务的装置,包括它们与业务提供网的通信。
第二,用户域61中的东西,包括终端30和网络终端20中依赖于终端的装置以及通讯装置,例如物理终端和网络终端之间的局域网(LAN)。用户域还包括网络终端中的依赖于业务的装置。
第三,用户域和业务提供域通过接入网域互相联系,在连接域62和传输域63中被分开。
接入网络域中的实体角色,它被连接域62和传输域63分开,是桥接用户域61中的实体和业务提供域62中的实体。对接入网络域的要求是业务原型,包括控制和流原型的,都可以在用户域的选定的网络终端20和业务提供域里的接入适配器40之间透明地传递。每一个实体必须能够同时交换属于不同通讯对话的原型。
连接域62包括至少一个连接网,能够在它的任意端口,点到点或点到多点,间传递信息。在每一个端口,跟不同目标通讯的对话可以被同时支持。如何提供连接业务不是用户即网络终端的使用实体和接入适配器关心的事。但是不同的连接技术需要不同的适配方式来将连接网适配到使用实体。可能的连接技术是ATM、IP、帧中继和具有多路技术的电路交换网。
传输域提供一个有限的传输业务。它提供到连接域的链路。链路可以在点之间,点到点或点到多点,传输信息。这是连接网的唯一要求。不同的传输技术可能需要不同的适配方式来适应使用实体。
域之间的事务的严格划分是允许每一域中独立技术发展的重要工具。更进一步,接入网络域提供的透明性允许所讨论的跟使用用户域61和业务提供域60之间的业务相关联,接入网络域可以被抽象开。
用户域61区域有它自己的技术发展,从商业的观点看它强烈地依赖于消费市场。这通过将每一个终端30、与网络终端20通讯的装置隐藏在一个抽象的壳后来进一步支持,该壳使得终端30从网络终端20里的应用的观点来看尽可能地等同。例如,在用户域61以外模拟电话和数字电话之间的差别根本不必是可见的,只要两种电话都有产生一组控制请求和表述给用户的一组控制信息的相同能力。网络终端20里的通讯应用不关心这种差别。每一终端都跟它的确定的协议通讯。标准通讯方案用于连接终端和网络终端。对网络终端的应用来说这些协议也是隐藏的。
将接入网络域分成两部分使得在任意现有或将来的传输网络和物理媒介上使用任意现有或将来的连接网成为可能。接入网还可以由多于一个的连接和传输网络构成。根据本发明,现有连接网的类型,例如ATM网、IP网、帧中继网、数字广播网和宽带无线电网,都能很容易地作为通用接入系统的连接网。任意特定连接网的能力都可能限制其可以接入的业务,例如由于带宽或其它品质约束。
还有,连接网不关心传输域的特定链路是如何提供的。链路也不关心其它链路是如何连接的。链路可以由任意连接网或通讯网络提供,它们具有在需要的点之间传输信息的能力。链路也可以由多种传输技术之任意一个来提供,该技术可以使用许多媒介中一个合适的传输媒介。
为了提供一条单一链路(从连接网的观点),可以使用许多传输技术和物理媒介,以及许多连接技术。
可以接口到网络终端的传输协议有铜线xDXL、CATV同轴电缆上的DECT、CATV同轴电缆上的IEEE 802.14、从天线来的同轴电缆上的DVB和DAB和电线上的IEEE 802.3。可以考虑许多其它的物理媒介,例如配备高频调制的光纤和电力电缆。
当最高数据量在网络终端间传输时,不同方向的通信采用不同的接入网是有益的。当网络终端从业务提供网接收大量数据但只产生少量控制信令时,就可以利用铜线技术来传输网络终端的低密度数据,而往网络终端传输的大量数据则可以利用例如卫星数字广播系统。
使连接和传输相互独立增加了接收连接或传输网络迁移以及在该区域接收新技术的灵活性和能力。
接入网10对业务提供网50的被接入业务来说也是透明的,以下将详细描述。
通用接入系统1的一个主要原理是对接入几个网络业务的透明支持。一种主要方式是分配业务接入点(SAP)。SAP的特征在于地点和该点提供的业务。可以把业务描述成一组双向业务原型(处理传递信息的流业务,和控制流传递业务的控制信息)。图3描述分配SAP的原理,其中在另一地方也能获得业务原型。业务提供网50的SAP 72被业务提供网50的标准接入协议70,例如V5或PSTN/ISDN的某种PABX协议和因特网的IP,在接入链路74的传输业务上分配给接入适配器40。标准协议70终止于接入适配器40。接入适配器40的终止装置取出业务提供网50的业务原型,并形成一组业务接入点72。如果这些SAP是静态的或可以按要求产生,从SAP分配的观点来看它就不重要。每个业务提供网50的业务的用户有至少一个SAP 72,它是通过接入系统1连接的。在这些SAP,可以获得业务提供网的业务原型。对于一种特定的业务原型,不同的网络可能用不同的业务原型组来表述它们的业务。万一来自同种类型的不同网络的一组SAP要分配给相同网络终端,而且每一个这种相似业务的业务原型不同,那么对于一个应用来说事情就复杂了。在接入适配器中,因此提供有业务适配装置73,用于将业务提供网50表示的业务原型映射到选定的合适的对接入系统来说共同的业务原型组。
接入适配器还提供接入网适配装置71,它将业务原型适配到由连接域提供的传输业务。接入适配器中这样的通讯适配装置可以例如包括分段/组合和速率适配。还有,接入网适配装置71可以提供控制接入网的连接业务,和将分布式SAP及它的不同部件与接入适配器中相应的SAP和它的相应部件唯一地关联起来的装置。连接业务将它的工作分配给网络终端里相应的接入网络适配装置71,这和接入适配器里提取传输的业务原型并在分配的SAP处提供给使用实体的那一个相似。用同样的方法,被提供了分配的SAP的业务原型由接入网络适配装置71适配并由连接业务传输给接入适配器。既然接入网络10能够支持任何网络终端20和任何接入适配器40之间的连接业务,就有可能将任何连接网50的SAP 72分配给任何网络终端20。几个SAP 72可以提供给一个和同样的网络终端20。事实上,特定业务提供网的SAP只分配给属于那个特定业务提供网的用户的网络终端。
然而,接入概念是递归的,它的意思是任何通讯业务都能用于接入另一通讯或连接业务。图12给出了这样一个例子,它说明如何在IP网络上提供符合H.323标准的电话业务。这样,IP网的SAP由提供通讯业务的协议应用程序TCP和UDP使用,H.323协议则利用该应用程序从而为电话业务提供SAP。这样,任何被接入的网络上可以获得的业务,也都可以在网络终端获得。
SAP的分配应该这样来进行,使得原始的SAP唯一地确定被分配的SAP。这要求分配SAP的实体能够将涉及到的连接业务接入点关联到那一地址。
需要特别注意与IP接入相联系的SAP。IP网的SAP仅由源和漏定义,它们可以释放和接收IP信息包。使用IP SAP的应用可以是例如IP路由器。
作为IP上的应用程序,例如TCP和UDP,通过引入网络终端里的其它协议,任何可以利用这些协议获得的其它业务,都能获得分配给网络终端的接入点。这就是分配例如包括有邮箱的POP业务器的方式。
接入系统可以支持桥接,通过桥接业务提供网的协议在接入系统上桥接到连接到该网络终端的实体。协议于是并不终止于接入系统,但业务提供网协议的实体在接入系统的主要部分透明地传递。在网络终端的一个终端接口可以最终得到它们。业务提供网协议几乎可以是任何类型,例如接入协议,如PABX接入协议或V5.2接入协议,或者内部协议,如连接无线电基站的移动协议。于是可以连接远端单元,如PABX到特定网络。还可以通过该接入系统将业务提供网的远端单元连接到网络的其它部分。然而此时,失去了灵活性,远端单元只连接到一个业务提供网。这种远端单元的例子有无线电基站、电话网的一个小中心局、一个PABX和部分内部网。
通用接入系统的一个重要方面就是地址的处理。这被示意性地表示在图4中。每一个接入的业务提供网50有它自己的共用地址空间。这些地址84为网络用户所知道和使用。接入网10没有必要拥有一个共用地址空间。更好的情况是它只有一个内部地址空间。既然目标是由这样的业务提供网的地址来寻址的,接入系统1就必须能把接入网的内部地址82、83上的外部地址84映射到一个终端、一组终端或一个应用。
地址映射分两步进行。第一步是将业务提供网84(例如PSTN或因特网)的地址映射到网络终端83的地址。这是接入网运行者的职责。第二步是将地址映射到用户域中一个(或多个)可寻址实体的地址82,例如网络终端20的一个端口,或连接到网络终端20的LAN的一个端口,或PC上的一个应用。该映射是网络终端20的拥有者的职责。
地址映射由保持门功能(Gatekeeper functionality)控制。第一个保持门80处理第一个映射步骤。最好能在接入系统级得到,即它作为共用资源可以被所有接入适配器40获得。第一个保持门80能在接入网10中将外部地址84映射到内部地址83。或者,第一个保持门可以被分配给不同的接入适配器,使得每一接入适配器只能接入到与特定接入适配器的业务提供网相关联的保持门功能。
第二个保持门81包括在每一个网络终端20。该保持门81在网络终端20内跟踪特定的地址82,而且最好可以被网络终端20的拥有者重新配置。实现它的一个简单方法是使用PC上的网络浏览器,它能直接地跟保持门81的配置装置通讯。
一个特定的可寻址实体30可以跟属于同类型网络甚至不同类型网络的几个地址84关联。例如,一台有电话应用的PC可以跟多于一个PSTN号码的地址和IP地址相关联。
一个特定的外部地址84也可以涉及成为一体的几个可寻址实体30和同样的用户域。例如,PSTN电话号码可以对模拟电话、局域网的数字电话和PC里的电话应用进行寻址。进来的呼叫于是被第一个保持门80接至正确的网络终端20,在那里第二个保持门81支持的电话应用负责选择可寻址实体30。进来的呼叫能够,例如,在这些目标或它的一个子集上报警。这样的第二个保持门81功能包括在网络终端的应用里。
流处理装置多数情况下专用于那一类流。摄像机是射频流的源,麦克风是音频流的源。视频流在屏幕或屏幕上的一个窗口上表示。因此屏幕是该流的漏。音频流用例如扬声器表示。还有更一般的源和漏,例如存储器,它可以同时用作任意类型具有数字表述的流的源和漏。用户跟网络相互作用的控制信息也可以看作有限流。流处理装置还可以转换流,例如从一种表示到另一种。物理终端的功能于是可以在终端接入点,TAP(类似于SAP),的网络终端看见并获得。藏于TAP后的东西并不直接关心网络终端和其中的应用。
象SAP概念一样,TAP概念也可以递归应用。例如,PC可以支持H.323电话应用,而它被转至TCP/UDP,后者又被转至IP。如果这些协议终止于NT,电话TAP就是可见的。(比较图12)
下面说明在网络终端里如何描述和表示物理终端。通常,需要尽可能抽象地描述,即应当去除尽可能多的细节。抽象的程度会随着需要多少能力是可见的而变化。
电话于是可以描述成一组抽象装置:3.1kHz音频流的漏(表示受话器),3.1kHz音频流的源(表示麦克风)。流的表示是基本的。还有一组流出的控制信息,以及一组流进的控制信息。控制信息专用于业务。然而模拟电话产生事件,例如摘机,当电话空闲时它可以解释为呼出请求,而当电话在为呼入报警时可以解释为应答。
从网络接口可见,传统的模拟电话可以表示为一个受话器,即3.1kHz音频流的漏,一个麦克风,即另一个3.1kHz音频流的源。流的表示是一个幅度调制电流,但这一知识可以保留在表示物理电话的对象内。另一种可能是编码解码器总是被连在电话接入上。此时,流被表示为根据某个标准编码的8000八位位组每秒。电话也可以发出一组控制信息:摘机、挂机、R键(或闪断),数字0~9,和字符*及#。它可以接收一组音频信息,和振铃信号。音调信息被传送给音频流的漏。
用同样的方式,一部GSM电话可以被表示为一个受话器和一个麦克风。流的表示是一个13kb/s的数字话音,但这一知识可以保留在代表物理GSM电话的对象内。还有接入协议给出的一组控制原型。这些原型与电话业务相关联,但跟PSTN业务比还有额外的原型。例如,移动电话可以开机和关机,而根据这一协议可以发送终端和用户的身份(GSM中用SIM卡来代表)。在该系统中通过在网络终端安置一个小型基站接口就可以使用GSM电话。
所以,从网络终端的观点来看,物理GSM电话的TAP看起来不同于模拟电话的TAP。但是模拟电话可以变成一个虚移动电话,移动电话可以看成一个虚普通电话。
具有TCP/IP通讯能力的PC本身是一个源和数据通讯的终点。PC还可以装备多媒体能力,例如摄像机、麦克风、扬声器和屏幕上的视频表示。装有网络浏览器的PC也可以与任何网络业务器相互作用,并提供业务器支持的任何类型的控制原型。上述PC的TAP于是有可能不但作为PC TAP而且作为模拟电话或GSM电话的TAP来解释,只要考虑部分能力。
如果一对扬声器和相应的驱动器连接到网络终端,那么任何应用需要表示音频信息时都可以接入它。这样的系统于是可以表示为例如两个音频漏,它们可以接收15kHz的音频流。还可能有一组控制原型,例如用于音量控制。
读卡机存储一些信息,它可以作为任意应用的数据。该卡可以是例如GSM SIM卡或信用卡。
虚终端是对网络终端应用来说可见的实体。象物理终端一样,虚终端包括一组装置和一组控制原型。但是,这些装置可以是分离的,例如属于不同的物理终端。此时,是虚终端将这些分离的终端综合进一种东西,它从通讯应用的观点看是一个综合终端。
既然物理终端是可寻址的实体,而不是它们个别的装置,我们就也需要这一层次的描述。通过物理终端的TAP可以获得虚终端的装置。
从网络接口看,传统的模拟电话可以被它的TAP表示为受话器,即3.1kHz音频流的漏,和一个麦克风,即另一3.1kHz音频流的源。电话还可以发出一组专用于电话业务的控制信息。这里根据用于电路模型连接控制的ISDN接入协议一个子集的业务原型被用作实例。到终端的控制信息是例如报警、连线、拆线、建立和开始拨号,并且来自终端的控制信息是例如报警、连线、拆线、忙和建立。
图5示意性地表示物理终端和虚终端之间的连接。三个物理终端90A、90B和90C包括许多装置A~G。三个物理终端的目的是用于不同的业务,因此包括不同组装置A~G。定义了三个虚终端91A、91B和91C,它们能够处理由物理终端90A处理的业务。虚终端91A里,来自物理终端90A的装置A~D被选来构成虚终端,它是物理终端90A的装置的完整集合。因此有一个一一对应的关系。用于完成物理终端90A的相同业务的虚终端91B包括物理终端90B的装置A~D,在这里它不是物理终端90B的装置的完整集合。虚终端91C中,装置D选自物理终端90A,装置A和B选自物理终端90B,装置C选自物理终端90C。这样,一个全新的虚终端产生了,它与所有现有物理终端都没有一一对应的关系。
因此,可以通过组合支持以上特性的装置来定义一个虚电话。因而可以用GSM电话的装置或多媒体PC来定义一个虚电话。甚至可以从不同的物理终端选择装置,它们一起能实现以上特性。一个有点奇异的例子是组合作为音频流的漏的住宅LAN上的扬声器、作为音频流源的GSM电话上的麦克风和PC上的网络浏览器用于处理控制信息,成为可以从网络终端接入的虚模拟电话。
业务原型可以由虚终端实体产生,或者实际上可以是来自物理终端的控制信息的变换。例如,如果模拟电话给出摘机信号,这根据条件可以解释为呼出请求信号,也可以解释为拆线信号。
虚移动电话可以用电话业务原型的扩展集来描述。差别是移动电话可以开机和关机(或在基站业务区以内或以外),这需要一对信息。还有,移动电话有一个终端身份作为属性,还有一个用户身份,例如相应于SIM(用户身份模块)卡能连接到移动电话上。
控制信息至少包括虚电话给定的那组控制信息。此外,还需要信息在和不在。前一个假定载有SIM卡里的信息,当终端在工作或进入基站业务区时发出。当基站发现电话根本不在时发出另一个信息(或根据相似判据发出)。
一台虚收音机具有一个或两个音频流的接收器,和用于例如信道选择和调整音频流表述的一组控制原型,象音量控制和左右扬声器的均衡。
虚终端或TAP具有SAP一样的分配问题。物理终端通过某种接入布局连接到网络终端,例如铜线或住宅LAN(用无线电或导线作为物理媒介)。传输协议上的链路协议将终端的接入点载入网络终端。任何类型的链路布局都可以满足,只要它具有必须的多路技术能力和流传输品质。
网络终端里,特定网络的SAP可以直接捆绑在物理终端或虚终端的TAP上。例如电话可以用以下方式永久地指配给PSTN SAP,从PSTN的呼入总是接入该电话,从该电话的呼出总是接入该PSTN,话音流被透明地传递。于是涉及该特定终端时整个接入系统对PSTN业务来说是透明的。但如果几个网络都在提供同样的业务,可以在网络终端里引入一组应用来增强不同网络的业务。应用可以使用专用于该应用的虚终端的一组TAP,并能获得一组SAP的业务。简单的电话应用可以包括呼出的网络选择功能,即为呼出选择特定网络的能力。它还可以包括呼入的目标设置功能,即从一个特定的地方拨一个特定的电话号码时应该让哪一个虚终端报警。它还可以包括内部呼叫和其它特性。
图6简要表示网络终端的应用。网络终端20里有相应于不同业务提供网的许多SAP 72。SAP 72的特征在于它们的业务原型组。网络终端20里还有虚终端或物理终端91的许多TAP,这些TAP的特征在于它们的业务原型组。网络终端20里的许多应用100是SAP 72组和TAP 91组的连接链路。应用100因此可以使用SAP 72的业务原型提供的任何业务,将它增强并通过任意TAP 91的业务原型提供给用户,该TAP 91对应于覆盖SAP 72的被用业务原型的一组装置。
应用100专用于一种特定类型的业务,还可能例如支持电话、IP、多媒体或电视分配。其它更多的专门应用或应用组合也是可能的。
更进一步,网络终端中的应用100也能设置成包括它自己的业务。应用100于是可以通过可以获得的SAP 72跟业务提供网50通讯,而不跟任何虚终端发生关系。一个电信实例可以是在网络终端20里包括电话应答应用和传真邮箱功能。同样,特定业务可以提供给虚终端的用户而不接入SAP 72。这里一个电信领域的例子是涉及相同网络终端20的虚电话间内部呼叫的可能,例如使用普通电话作为本地电话。
从应用的观点来看,SAP和TAP的结构相似。它们都有能被应用使用的一组业务原型。因此有可能一个应用通过TAP也使用基于终端能力的“业务”。
应当指出应用没有必要驻留于网络终端。通过定义一个API(应用程序接口),它是一组控制原型,该API原型可以用与SAP分配相同的方式在别的地方获得。
在本发明的概念里可移动性和移动网络需要更多的注意。接入网的连接业务可以由无线接入网11提供,即此时网络终端拥有一个无线接口21(如图7所示)。网络终端20于是能在覆盖区里移动。如果无线接入网支持漫游,这一区域可以很大。如果网络还支持切换,那么当它在蜂窝网的小区间移动时,网络终端仍然可以获得所有的接入了的业务。
移动网也可以是传输域的一部分,并提供到连接网的连接。特别是连接网络终端的链路可以由无线接入网提供。此时,连接网可以看见固定链路,而不了解该链路的可移动性。当然同上述情形一样,NT也可以在覆盖区里移动。
移动网也可以用不同的方式连接成业务提供网。接入适配器可以作为基站(或基站控制器或相应实体)与移动网之间的接口。连接到网络终端20的用户于是可能看起来是任何已知终端的用户。如果支持跟GSM里一样级别的安全和鉴权,那么用户就可以从例如一个普通模拟电话接入GSM网。此时,接入系统和业务提供网之间的协议不是传统的接入协议,而是移动网的内部协议。
参考图8,移动电话也可以通过一个小型基站接口22连接到网络终端。利用虚终端概念,移动电话31可以看起来是一个普通电话,用于接收来自固定网的呼叫和向固定网发出呼叫。它的功能就象无绳电话一样。
通过将移动网络协议跟基站利用接入系统进行透明的桥接,基站也可以连接到NT。在这种情况下,AA不终止协议,而是把协议实体通过接入网传递给NT,在那里协议实体被透明地传递给接口。通过这种方式,在NT的终端那头可以获得到基站的普通接口,在那里可以连接上基站,从而扩展了特定的移动网。这种桥接类型也可以用于其它分布式网络实体。
网络终端的应用可以获得广播网的业务。这可以用多于一种的方法来实现。一种方法是将广播网连接到网络终端。该网络终端可能拥有从卫星天线、或陆地广播网、或共用天线网来的一个入口。网络终端于是具有解码器、机顶盒和网络终端的功能。所有允许的频道都可以在网络终端获得,并能在任意合适的终端上表示。
另一个方案也是可能的,它使用接入网系统的结构。接入系统中在接入适配器处可以获得一组电视和无线电频道,在这一点用户可以请求获得一个特定的电视或无线电频道。于是将建立起连接,频道被分配到这种连接。广播应用于是将频道分配给需要的虚终端,它于是成为一种视频类终端。广播网应用需要一个协议来跟源的接入适配器来通讯。
用同样的方法,可以处理视频点播,以及其它能提供例如音乐点播的业务。
下面给出许多实例,强调本发明丰富的可能实施方案。实例一
第一个实例考虑从一个物理移动电话到PSTN网的呼出。参考图9,有一个用移动电话202实现的虚电话201,202可以跟基站203通信,203是网络终端20的接口,在那里移动电话204的表示终止它的接入协议。在系统的另一头,接入适配器40被连接到PSTN网205。移动电话202跟网络终端20里的移动电话对象204通信,使用的是标准的无线电接入协议。当物理终端202工作时,就通知网络终端20里的移动电话对象204。
事先配置好了网络终端20以便允许移动电话202被用于去往和来自PSTN 205的呼叫。对于可以把移动电话202用作终端的每一个应用206~208,可能有虚终端201、209和210。虚终端201、209和210因此是专用的。
当从移动电话202发出呼叫请求时,第一个问题是选择哪一个业务提供者。(假定此时当该移动电话202的对话被初始化时自动选择电话应用206。否则第一步选择应用206~208。)给出地址的第一个字符可能是业务提供者的选择器。必须分析第一个字符,作为结果确定一个外部业务提供器。第一个保持门于是给出相应接入适配器的内部地址(即属于连接网地址空间的那个地址)。
首先,在网络终端20和所选业务提供者的接入适配器40之间建立了一条信号路径,作为用户和该专用业务提供者之间关系的一部分。该信号路径可以用于请求专用信令路径用于专用对话。如同其它地方描述的一样,网络终端20中的电话应用206和接入适配器40之间建立起信令关系。这可能包括向连接网申请专用连接的请求。还建立了传递关系(连接)(可能包括向连接网请求另一个连接),包括64kb/s的源、64kb/s的漏,它们都按例如A-定律编码。信令关系和双向流传递关系对应于业务接入点211。
现在,电话应用206可以发送一个建立信息给接入适配器40,后者发送一个合适的信息给PSTN 205。假定返回的信息为需要的目的地是可以获得并空闲的,而且报警已经开始。接入适配器就发送报警信息给电话应用206,206将报警发给虚电话对象201,201则将报警发送给移动电话对象204。移动电话对象204发送相应信号给电话202,202则在显示器上显示。(如果终端是一个模拟电话,就应该已经从网络终端20发送了一个音调)。
当被呼叫的目标应答时,就从PSTN/ISDN 205收到一个指示。接入适配器发送连接给电话应用206,206则把包括和实际的SAP建立话音连接指令的连接发送给虚电话对象201,虚电话对象201发送带有建立话音连接请求的连接给移动电话对象204。移动电话对象204注意到移动电话202的话音编码不符合64kb/s的A-定律编码。在这种情况下,包括了在A-定律和GSM编码之间的码变换器。移动电话对象204于是发送连线给移动电话202。实例二
第二个实例考虑从模拟电话到GSM网的呼出,见图10。该实例中虚电话是一个虚移动电话221,它用一个模拟电话222和一个读卡机223实现。读卡机可以通过例如LAN连接,但模拟电话却是用传统的专用电线接口连接。读卡机223必须配备有效的SIM卡224,虚电话才能工作。GSM网225通过接入适配器40连接。
当有人将一张SIM卡224插入读卡机223时虚电话对象221开始工作,223通知虚移动电话221。然后,信息在通过GSM电话应用226发送给GSM网225。当卡被取走时,不在信息就被发送给跟GSM网225接口的AA。
为了简单起见,假定GSM电话有一个专门应用。当然,也可能有使用所有种类电话网络业务的应用。
当有人使用模拟电话222时,第一件事是选择一个应用。这可以通过一串数字后接一个#号完成,它意味着移动电话。同时,结合这一专门应用226时与该电话222相关联的虚终端对象221被指出。这用也包括目标地址的建立信息来完成。如果在读卡机223中插入有效SIM卡224,该对话就可以继续。SIM卡224表示移动网络205。建立信息被发送给接入适配器40。这种情形下的信令跟前面实例中的基本一样。实例三
第三个实例描述因特网246的一个网络浏览器,参考图11。PC 245连接在LAN 244上的NT 20,LAN的MAC协议243发送一个IP TAP 242,即TAP,它被看作是IP信息包的漏和源。在这种情况下,虚终端是透明的——没有任何必要进一步抽象IP TAB 242。IP应用240在SAP 241和TAP 242之间传递IP信息包。剩下的问题是为这一对话选择ISP。这可以通过例如用网络接口用一种方式事先配置路由表,使得所有来自该处的信息包全部发往特定的SAP 241,241可能总是在网络终端。实例四
第四个实例介绍从模拟电话到因特网电话。因特网电话必须有使用IP地址的IP网上的电话协议。如图12,模拟电话222连接到网络终端20,在网络终端20里定义了一个虚电话对象201。普通电话应用206处理虚电话对象201的TAP的连接。因特网266的SAP 262分配给网络终端20。IP应用270利用因特网SAP 262来收集IP信息包。IP应用配置成认可这是一个因特网电话,并将它转至电话应用206。在该实例中假定使用了H.323协议263。该协议可以在TCP 265和UDP 264上运行(TCP上的控制信息,和UDP上的话音流)。于是在H.323实体263的顶层提供了电话SAP 261,它处理电话控制原型和64kb/s的话音流(例如用A-律编码的)。如果需要控制原型映射和流转换,那么这就由H.323实体263完成。这样,从电话应用206的观点,IP电话几乎跟其它类型的电话完全一样。主要差别是地址。实例五
包括第五个实例是为了说明以上概念的灵活性,而并不因为它是一种可能的结构。
例五中考虑给连接到住宅LAN的扬声器提供收音机程序,见图13。虚收音机280包括扬声器系统,表示为两个15kHz的音频漏281、282,和用于频道选择控制装置的键盘电话283。我们假定有一个连接到电视播发中心284的接入适配器40。可以获得一组电视频道,还有一组无线电广播频道。通过控制协议可以选择任何频道。
为了将电话283用作电话应用286的控制装置,必须在电话283和应用286之间建立一种关系。提起手机后,电话283必须选择收音机应用286,283首先跟电话应用206通信。可以从电话应用206启动应用选择器289,因为很可能多数情况下用户是想用电话283打电话,并且我们假定电话应用206是电话283的默认应用。收音机应用286由例如一个码后跟#号来选择。虚收音机280由被使用的控制装置283暗示。随后可以用一个数字加#号来选择频道。收音机应用286要求到CATV数据转发器284的双向信令信道,和一个单向连接,用于传递从接入适配器40到网络终端20的与所选频道相关的流。收音机应用286然后通知虚收音机对象280进来的流,虚收音机对象280指令扬声器对象290跟音频流源连接。音频流变到扬声器281、282要求的流(例如改变表示或变换到一个单一流)由扬声器对象290控制。
当电话手机放回电话叉簧时终止这一对话。
在以上陈述中,网络终端被描述成一个单元。然而,如同本领域的技术人员所了解的一样,网络终端应当理解为一个功能单元。所以,网络终端可以包括一个也可以包括几个物理单元,而且几个网络终端或其中部分可以包括在一个物理单元里。一个和同样的网络终端可以因此用许多物理单元来实现。
用相似的方式,接入适配器“单元”也应当看成一个功能单元,而不是一个物理单元。于是很明显,对本领域的技术人员来说,在一个或同样的物理单元里可以安装几个接入适配器,一个接入适配器也可以包括物理上分布到几个物理单元的部分。一个为几个业务提供网处理接入适配器功能的物理单元,可以因此被看成几个包括在一个物理单元的接入适配器。
该发明的总的贡献是它为接入到所有类型通讯网方案提供了一个框架,考虑了对接入网有意义的传输技术和连接技术的诸多方面,也考虑了终端和住宅LAN方案的诸多方面以及可用网络的不同成分。这给用户提供了很好的灵活性并使平等接入方案成为可能。
应当指出,即使多数实例涉及传统电话通讯,本发明也可以用于相关通讯领域并包括一般的电信、数据通讯、视频和多媒体信息以及电视和无线电广播。