Un sistema para la transmisión de dígitos multifrecuencia de tono doble ("DTMF") a través de una red de conmutación de paquetes,

comprendiendo el sistema: un cliente (410) dispuesto para originar los dígitos DTMF para su transmisión posterior sobre la red de conmutación de paquetes (440); un servidor (420) dispuesto para recibir los dígitos DTMF; y caracterizado por: - un generador multifrecuencia de tonos secuenciales (460) localizado entre el cliente (410) y la red de conmutación de paquetes (404) que está dispuesto para recibir los dígitos DTMF del cliente (410), codificar cada dígito DTMF correspondiente como una secuencia de una primera señal de frecuencia y una segunda señal de frecuencia dispuestas una después de la otra sustancialmente para ocupar la franja de tiempo del dígito DTMF y la franja de tiempo del intervalo entre dígitos respectivamente y transmitir la secuencia a través de la red de conmutación de paquetes (440); y - un receptor multifrecuencia de tonos secuenciales (470) dispuesto entre la red de conmutación de paquetes (440) y el servidor (420) y dispuesto para recibir la secuencia transmitida por el generador multifrecuencia de tonos secuenciales (460) y reconstruir un dígito DTMF a partir de la secuencia correspondiente para su transmisión posterior al servidor (420)

ANTECEDENTES

Campo técnico

La invención se refiere a la señalización por tonos, y en particular, a la señalización por tonos sobre redes de conmutación de paquetes. En particular, pero no exclusivamente, la invención se refiere a la señalización por tonos en 5 redes basadas en IP que usan un protocolo de voz sobre Internet (VoIP).

Descripción de la técnica relacionada

Un procedimiento común de la señalización por tonos usa el sistema de Multifrecuencia de Doble Tono (DTMF). El DTMF se diseñó para su uso en redes telefónicas públicas conmutadas (PSTN) y se usa para el envío de comandos a sistemas de conmutación o equipos de telefonía relacionados. También, se usa la DTMF para permitir que 10 terminales remotos compartan la información a través de los sistemas telefónicos.

Usualmente, el DTMF usa ocho señales de frecuencia diferentes divididas en frecuencias del grupo alto y frecuencias del grupo bajo. Las señales de frecuencia se transmiten en pares compuestos de una frecuencia del grupo alto y una del grupo bajo para representar 16 símbolos diferentes (los números “0-9”, los caracteres “*” y “#” y las letras “A, B, C, D”). Por ejemplo, el número “1” se transmite como una composición de la frecuencia de 1209 Hz del grupo alto 15 y de la frecuencia de 697 Hz del grupo bajo (de aquí en adelante denominado como “un dígito DTMF”) seguido por un intervalo entre dígitos. El número “3” es una combinación de 1477 Hz y 697 Hz y así sucesivamente.

Las frecuencias del sistema DTMF se eligieron específicamente para impedir que los armónicos se detecten incorrectamente por un receptor como alguna otra frecuencia DTMF, no transmitida.

En un receptor, se realizan normalmente varias comprobaciones sobre una señal entrante para identificar una 20 señal como un dígito DTMF. Esas comprobaciones son:

i. Se debe detectar energía de una frecuencia del grupo bajo y una frecuencia del grupo alto.

ii. La energía de todas las otras frecuencias del grupo bajo y todas las otras del grupo alto deben estar ausentes o menores de 55 dBm.

iii. La energía de la única frecuencia del grupo bajo y de la única del grupo alto debe persistir durante al menos 25 50 milisegundos.

iv. Debe haber un intervalo entre dígitos de al menos 45 milisegundos en el que no haya energía detectada de cualquiera de las frecuencias DTMF. El ciclo de utilización mínimo (intervalo de tono e intervalo entre dígitos) es de 100 milisegundos.

v. El receptor debería recibir los dígitos DTMF con una fuerza de señal de al menos -25 dBm y no más de 0 30 dBm.

vi. La fuerza de la energía de la frecuencia del grupo alto debe ser de -8 dBm a +4 dBm con relación a la fuerza de la energía de la frecuencia del grupo bajo cuando se mide en el receptor. Este desequilibrio en el nivel de transmisión es conocido como el „giro‟ y algunos equipos receptores puede que no reciban correctamente las señales en donde no se implemente correctamente el „giro‟. 35

vii. El receptor debe detectar y decodificar correctamente el DTMF a pesar de la presencia del tono de llamada, incluyendo el caso extremo en el que se envíe el tono de llamada a 0 dBm (lo que puede ocurrir en bucles extremadamente largos). Por encima de 600 Hz cualesquiera otras señales detectadas por el receptor deben estar al menos -6 dB por debajo de la fuerza de la señal de las frecuencias del grupo bajo para una correcta detección del dígito. 40

Los valores anteriores son aquellos publicados para compatibilidad con ANSI T1.401-1988.

Se han empleado varios sistemas DTMF por varias organizaciones de comunicación en de las redes telefónicas públicas conmutadas (PSTN). Tal sistema 100 se muestra en la Figura 1. Como se puede ver, el sistema comprende un dispositivo cliente 110, un dispositivo servidor 120 y una PSTN 130 que conecta el cliente 110 y el servidor 120 mediante las conexiones 130a y 130b respectivamente. El DTMF experimenta pocos problemas a través 45 de las PSTN.

La Figura 2 ilustra un sistema diferente 101 en el que se sustituye la PSTN 130 por una red de conmutación de paquetes 140, por ejemplo una red basada en IP tal como una red de área local (LAN) o el Internet. Se dispone un

adaptador telefónico analógico (ATA) 150 para digitalizar los datos de audio analógico recibidos de un teléfono analógico a través de un conector 150a para la transmisión por medio de la conexión digital 140a a través de la red de conmutación de paquetes 140. El servidor 120 se conecta a su vez a la red de conmutación de paquetes 140 mediante una conexión digital 140b, típicamente una conexión Ethernet.

Una red de conmutación de paquetes usa un procedimiento de comunicaciones en el que los paquetes de 5 datos se encaminan entre nodos a través de enlaces de datos compartidos con otro tráfico. En cada nodo de la red, los paquetes se ponen en cola o almacenan, dando como resultado un retardo variable. Esto contrasta con el otro paradigma principal, la conmutación de circuitos (ejemplificado por la PSTN), que establecen un número limitado de tasa de bits constante y un retardo constante de las conexiones entre nodos para su uso exclusivo durante la duración de la comunicación. 10

El ATA 150 funciona para conectar uno o más teléfonos analógicos estándar a la red de conmutación de paquetes. En la práctica, el ATA 150 toma normalmente la forma de una pequeña caja que tiene un adaptador de potencia, un puerto Ethernet para la conexión a Internet 140 y un conector telefónico analógico estándar. El ATA comunica con un servidor de VoIP remoto (no mostrado) a través de la red de conmutación de paquetes usando un protocolo tal como los H.323, SIP, MGCP, SCCP o IAX y codifica y decodifica la señal de voz usando un codec de voz 15 tal como los G.7111, G.729, GSM, iLBC u otros.

Sin embargo, se presentan problemas de fiabilidad y rendimiento con el sistema 101 cuando el cliente 110 y el servidor 120 desean comunicar usando la DTMF. Este problema se agrava cuando se usa comunicación DTMF de velocidad relativamente alta (esto es, velocidades mayores que la que se produce mediante el uso de la marcación del número de teléfono, o la introducción de un código personal para el acceso a una cuenta de banco, etc.). Los 20 problemas se deben principalmente al ATA 150, por ejemplo:

i. El tipo exacto, y por ello el rendimiento, del ATA 150 es impredecible debido a que es suministrado normalmente por un proveedor telefónico de VoIP correspondiente;

ii. Los ATA 150 conocidos son normalmente lentos para gestionar los datos DTMF;

iii. Los ATA 150 conocidos normalmente sólo envían DTMF y no están configurados para recibir y decodificar 25 señales DTMF;

iv. Los ATA 150 conocidos simplemente pueden digitalizar los dígitos DTMF como audio digital; o

v. Los ATA 150 conocidos pueden codificar cada dígito DTMF y enviar un mensaje de red codificado.

Por ejemplo, la Figura 3 muestra cómo un ATA 150 de ejemplo podría gestionar una secuencia DTMF 300a. En este caso, la Figura 3a ilustra la secuencia DTMF 300a, que comprende un primer dígito DTMF 310a que 30 representa el número „3‟ seguido de un segundo dígito DTMF 330a que representa el número ‟1‟. Cada dígito DTMF 310a, 330a tiene una duración de 80 milisegundos y cada dígito está seguido por un espacio entre dígitos de 80 milisegundos 320a, 340a.

En el ejemplo de la Figura 3, el ATA 150 se configura para transmitir los dígitos DTMF fuera de la banda. La salida 300b del ATA 150 se muestra en la Figura 3b. El ATA 150 se configura para detectar cada dígito DTMF e 35 intervalo entre dígitos y para sustituir los datos DTMF analógicos con dígitos DTMF reconstruidos generados localmente. En este ejemplo, el ATA 150 detecta que está presente un dígito DTMF 50 milisegundos después del comienzo del dígito y así parte del dígito DTMF original 310a se transmite por el ATA 150. Entonces el ATA 150 toma unos 10 milisegundos adicionales, dando como resultado el espacio 320b, para conmutar del analógico al modo DTMF localmente generado, después de cuyo tiempo generó un dígito DTMF de periodo fijo de 200 milisegundos 330b, 40 borrando de ese modo el segundo dígito DTMF 330a en la secuencia DTMF original... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para la transmisión de dígitos multifrecuencia de tono doble (“DTMF”) a través de una red de conmutación de paquetes, comprendiendo el sistema:

un cliente (410) dispuesto para originar los dígitos DTMF para su transmisión posterior sobre la red de conmutación de paquetes (440); 5

un servidor (420) dispuesto para recibir los dígitos DTMF; y

caracterizado por:

un generador multifrecuencia de tonos secuenciales (460) localizado entre el cliente (410) y la red de conmutación de paquetes (404) que está dispuesto para recibir los dígitos DTMF del cliente (410), codificar cada dígito DTMF correspondiente como una secuencia de una primera señal de frecuencia 10 y una segunda señal de frecuencia dispuestas una después de la otra sustancialmente para ocupar la franja de tiempo del dígito DTMF y la franja de tiempo del intervalo entre dígitos respectivamente y transmitir la secuencia a través de la red de conmutación de paquetes (440); y

un receptor multifrecuencia de tonos secuenciales (470) dispuesto entre la red de conmutación de paquetes (440) y el servidor (420) y dispuesto para recibir la secuencia transmitida por el generador 15 multifrecuencia de tonos secuenciales (460) y reconstruir un dígito DTMF a partir de la secuencia correspondiente para su transmisión posterior al servidor (420).

2. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el sistema (400) comprende una pluralidad de redes (400, 401, 402) y el cliente (410) es capaz de elegir una de entre la pluralidad de redes (400, 401, 402) por la que enviar los datos y enviar los dígitos DTMF o la secuencia codificada según sea apropiado a través de la red elegida. 20

3. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el sistema (400) se configura de modo que el cliente (410) y el servidor (420) realizan una rutina de inicio de la comunicación en un momento predeterminado y se configura para provocar una alarma si la rutina de inicio de la comunicación no tiene éxito.

4. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el sistema (400) se configura para conmutar a una de la pluralidad de redes (400, 401, 402) para establecer una rutina de inicio de la comunicación con 25 éxito.

5. El sistema de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la red que proporciona una conexión con éxito se establece como la red por defecto y las comunicaciones futuras se encaminan principalmente a través de la red por defecto.

6. Un aparato para la codificación de un símbolo para la transmisión a través de una red de conmutación de 30 paquetes (440), comprendiendo el aparato (460): un módulo receptor dispuesto para recibir un símbolo para la codificación desde una fuerte externa;

caracterizado por:

un módulo de codificación dispuesto para codificar el símbolo como una secuencia de una primera señal de frecuencia (510) y una segunda señal de frecuencia (520) dispuesta una después de la otra para ocupar 35 sustancialmente la franja de tiempo de un dígito multifrecuencia de doble tono “DTMF” (310a) y una franja de tiempo del intervalo entre dígitos (320a) respectivamente y un módulo de salida dispuesto para producir la secuencia para la transmisión sobre la red de conmutación de paquetes (440).

7. Un aparato para la decodificación de un símbolo transmitido a través de una red de conmutación de paquetes (440), el aparato (470) caracterizado por: 40

un módulo receptor dispuesto para recibir una secuencia de una primera señal de frecuencia (510) y una segunda señal de frecuencia (520) dispuestas una después de la otra sustancialmente para ocupar una franja de tiempo de un dígito multifrecuencia de doble tono “DTMF” (310a) y una franja de tiempo del intervalo entre dígitos (320a) respectivamente, un módulo de decodificación dispuesto para decodificar la secuencia en el símbolo transmitido a través de la red de conmutación de paquetes (440) en uso por referencia a la primera y 45 a la segunda señales de frecuencia (520) y un módulo de salida para la producción del símbolo.

8. Un procedimiento de señalización por tonos a través de una red de conmutación de paquetes (440), comprendiendo el procedimiento las etapas de:

la recepción del símbolo para la transmisión a través de la red de conmutación de paquetes (440);

la codificación del símbolo como un primer y un segundo componentes de frecuencia (510, 520);

caracterizado por:

la disposición del primer y el segundo componentes de frecuencia (510, 520) uno después del otro en una secuencia para la transmisión a través de la red de conmutación de paquetes (440) sustancialmente para ocupar una franja de tiempo de un dígito multifrecuencia de doble tono “DTMF” 5 (310a) y una franja de tiempo del intervalo entre dígitos (320a) respectivamente;

la transmisión de la secuencia a través de la red de conmutación de paquetes (440);

la recepción de la secuencia; la decodificación de la secuencia en el símbolo transmitido a través de la red de conmutación de paquetes (440) en uso por referencia al primer y el segundo componentes de frecuencia (510, 520); y 10

la salida del símbolo.

9. Un procedimiento de señalización por tonos a través de una red de conmutación de paquetes (440), comprendiendo el procedimiento las etapas de:

la recepción de un símbolo para la transmisión a través de la red de conmutación de paquetes (440);

la codificación del símbolo como un primer y un segundo componentes de frecuencia (510, 520); 15

caracterizado por:

la disposición del primer y del segundo componentes de frecuencia (510, 520) uno después del otro en una secuencia para la transmisión a través de la red de conmutación de paquetes (440) sustancialmente para ocupar una franja de tiempo de un dígito multifrecuencia de tono doble “DTMF” (310a) y una franja de tiempo del intervalo entre dígitos (320a) respectivamente; y 20

la transmisión de la secuencia a través de la red de conmutación de paquetes (440).

10. Un procedimiento de señalización por tonos a través de una red de conmutación de paquetes (440), el procedimiento caracterizado por las etapas de:

la recepción a través de la red de conmutación de paquetes (440) de una secuencia que comprende un primer y un segundo componentes de frecuencia dispuestos uno después del otro sustancialmente para ocupar una 25 franja de tiempo de un dígito multifrecuencia de doble tono “DTMF” (310a) y una franja de tiempo del intervalo entre dígitos (320a) respectivamente;

la decodificación de la secuencia en un símbolo correspondiente por referencia al primer y al segundo componentes de frecuencia (510, 520); y

la emisión del símbolo. 30

11. El sistema, aparato o procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el símbolo es un símbolo DTMF estándar.

12. El sistema, aparato o procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que cada señal o componente de frecuencia es una frecuencia DTMF estándar.

13. El sistema, aparato o procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que la primera señal o 35 componente de frecuencia (510) es una de las frecuencias DTMF del grupo bajo y la segunda señal o componente de frecuencia (520) es una de las frecuencias DTMF del grupo alto.

14. El sistema, aparato o procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que la franja de tiempo del dígito DTMF (310a) y la franja de tiempo del intervalo entre dígitos (320a) duran cada uno desde aproximadamente 40 a 160 milisegundos. 40

15. El sistema, aparato o procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que la franja de tiempo del dígito DTMF (310a) y la franja de tiempo del intervalo entre dígitos (320a) es de aproximadamente 80 milisegundos.