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Die
Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Rufaufbau einer
Telekommunikationsverbindung.
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Neben
der so genannten „Circuit
Switched (CS) Domain” eines
auf dem 3rd Generation Partnership Project (3GPP) basierendem Mobilfunknetzes,
kann auch das so genannte ”IP
Multimedia Subsystem” (IMS) für Sprach-
und Videotelefonie genützt
werden, und ein so genanntes „Interworking” der betreffenden
Dienste, d. h. ein Verbinden der Dienste mittels einer geeigneten
Umwandlung der verwendeten Signalisierung und des verwendeten Transportformats
der Daten, zwischen IMS und der CS Domain ist erforderlich. Das
IMS wird neben den 3GPP „Global
System for Mobile Communications” (GSM) und „Universal
Mobile Telecommunications System” (UMTS) Zugangsnetzen auch
für andere
Zugangsnetze verwendet, beispielsweise „Wireless Local Area Network” (WLAN)
und „Digital
Subscriber Line” (DSL).
Gerade in diesen Szenarien ist zuerst zu erwarten, dass Sprach- und Videotelefonie über das
IMS erfolgen. Videotelefonie kann auch in einem öffentlichen Telefonnetz, d.
h. einem so genannten „Public
Switched Telephone Network (PSTN)”, genützt werden, wobei hier in der
Regel für
Transport und Signalisierung dieselben inband Videotelefonie spezifischen
Protokolle wie in der 3GPP CS Domain genützt werden. Auch vom PSTN ist
ein Interworking zum IMS erforderlich.
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In
der internationalen Patentanmeldung
WO 01/05109 A1 ist ein Verfahren und System
zum Austausch von Informationen zwischen Multimedia Netzwerk Knoten
veröffentlicht.
Hierbei geht es um die Übertragung
von Video-, Audio- und/oder Daten-Signalen zwischen Knoten eines
Multimedia Netzwerkes, im Besonderen um den Austausch von Steuerungsinformationen
zwischen den Knoten.
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In
der amerikanischen Patentanmeldung US 2004/0043793 A1 ist ein Mobiles
Kommunikationssystem, ein Bedienungs-Steuerungs-Verfahren, ein Metzwerkknoten und eine
drahtlose Steuerungseinrichtung hierfür veröffentlicht. Ein Sprach-Kommunikationsendgerät kann die
Voice über
IP Technologie in einen mobilen Kommunikationssystem mittels einer
Sprach-Kommunikationsschaltung
und einer Packet-Kommunikationseinrichtung
nutzen. Es wird eine Sprach-Kommunikationsfunktion
zu einer Packet-Übertragungs-Einrichtung hinzugefügt, um einen
Voice über
IP Funktion bei einer drahtlosen Verbindung zu erreichen.
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In
der internationalen Patentanmeldung
WO 2005/032164 A1 ist
ein Verfahren für
Intelligent Multimedia Anrufe veröffentlicht. Ein Verfahren zum
Einrichten und/oder für
die Steuerung eines Multimedia-Anrufs mit einem das Protokoll H.324
verwendenden Endgerätes
und einer leitungsvermittelnden Verbindung zwischen Endgerät und einem
Video Gateway unter Verwendung von DTMF Steuerungssignalen und dem
Protokoll H.245.
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In
der internationalen Patentanmeldung
WO 2005/112392 A2 ist
ein Verfahren zur Übertragung
von Video Signalen über
eine IP Verbindung veröffentlicht.
Hierbei empfängt
ein Gateway leitungsvermittelte Videosignale und setzt diese in
Packete um, die packetvermittelnd weiter übertragen werden.
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Bisher
ist lediglich ein Interworking zwischen IMS und CS Domain oder PSTN
nur für
Sprachtelefonie im Standard beschrieben. Die vorliegende Erfindung
betrifft das entsprechende Interworking von Videotelefonie. Ein
Bedarf dafür
ist abzusehen, da sowohl in der 3GPP CS Domain wie auch in IMS,
hier besonders für Zugangsnetze
wie WLAN oder DSL, bzw. neu entstehende Netz-Zutrittsmöglichkeiten
(z. B. Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX),
Videotelefonie an Bedeutung gewinnt.
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Das
Interworking zwischen IMS und einem CS Netzwerk, also einem PSTN
oder einer 3GPP CS Domain, ist ab 3GPP Release 6 nur für reine
Sprachtelefonie in 3GPP TS 29.163 spezifiziert.
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Gemäß TS 29.163
erfolgt das Interworking der so genannten „Call-Control” Signalisierung
in der so genannten „Media
Gateway Control Function” (MGCF).
Das Interworking der Nutzverbindung, also das Weiterreichen und
Umpacken sowie nötigenfalls
das Transkodieren der Nutzdaten, erfolgt in der so genannten „Internet
Multimedia – Media
Gateway” (IM-MGW).
Die MGCF kontrolliert die IM-MGW mittels des von der ITU-T standardisierten
H.248 Protokolls über
die so genannte „Mn” Schnittstelle,
wie in 3GPP TS 29.332 weiter beschrieben wird.
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Im
CS Netz wird Bearer Independent Call Control (BICC) oder ISDN User
Part (ISUP) zur Call-Control Signalisierung verwendet. In jenem
Fall, wenn die Call-Control Signalisierung getrennt von den Transportverbindungen
geführt
werden, wird diese Methode auch als ”out-of-band” Signalisierung
bezeichnet. In weiterer Folge besteht auch die Möglichkeit innerhalb der Transportverbindung
Signalisierungs-Meldungen auszutauschen, welche als ”in-band” Signalisierungen
bezeichnet werden. Im Falle von ISUP wird Time Division Multiplex
(TDM) als Transport im CS Netzwerk genützt, und im Falle von BICC
Pakettransport mittels Internet Protocol (IP) oder Asynchron Transfer
Modus (ATM). Die Aushandlung, ob reine Sprachtelefonie oder Videotelefonie
verwendet wird, kann für
ISUP während
des Call-Control Signalisierung zum Aufbau des Gesprächs mittels
der so genannten ISUP ”UDI
Fallback” Prozedur
erfolgen. Für
BICC kann diese Aushandlung mittels dem in 3GPP TS 23.172 standardisierten „Service
Change and UDI Fallback” (SCUDIF)
erfolgen, der auch während des
Gesprächs
einen Wechsel zwischen Sprachtelefonie und Videotelefonie ermöglicht.
Sowohl „UDI
Fallback” wie
SCUDIF nützen
out-of-band Signalisierung. Daneben ist es für ISUP wie BICC möglich, die
genannten Prozeduren nicht zu verwenden, und einen Call-Aufbau nur
für Videotelefonie
zu versuchen, und im Falle, dass Videotelefonie nicht unterstützt wird,
den Call-Aufbau abzubrechen. Im Gegensatz zur optionalen Verhandlung
zwischen Sprache und Video erfolgt die Verhandlung der für Videotelefonie
verwendeten Sprach und Video-Codecs ”in-band”, nachdem bereits vorher Videotelefonie
ausgewählt
und eine entsprechende Transportverbindung (engl. „Bearer”) aufgebaut
wurde. Für
Videotelefonie wird in dem CS-Netwerk eine so genannte BS30 Datenverbindung
mit 64 kbyte/s Bandbreite verwendet. Innerhalb dieser Datenverbindung
wird die von der ITU-T standardisierte Protokollsuite H.324 verwendet,
wobei in der 3GPP CS Domain die für den Mobilfunk angepasste
Variante H.324M ausgewählt
wird. Nach dem Aufbau der Datenverbindung wird hierbei die Konfiguration
der Multimedia-Verbindung inband über das von der ITU-T standardisierte
H.245 Protokoll ausgehandelt, besonders der verwendete Video-Codec
und Sprach-Codec und die Details der jeweiligen Codec Konfiguration.
Sprache und Video werden mittels des H.223 Protokolls in dieselbe
Transportverbindung gemultiplext. Für die 3GPP CS Domain beschreibt
TS 26.110 die Verwendung der Protokollsuite H.245 weiter, wobei insbesondere
die so genannte H.324M Konfiguration ausgewählt wird.
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Die
wichtigsten Abläufe
beim Aufbau einer 3G-324M Verbindung (engt. ”session”) sind die folgenden:
- 1. Nach dem Start der ISUP oder BICC Rufaufbausignalisierung,
erfolgt die Reservierung der notwendigen Ressourcen welche für den gewünschten ”Bearer” benötigt werden
und in weiterer Folge der Aufbau der Transportverbindung.
- 2. Start der ”in-band” Verhandlung.
Zunächst
Verhandlung welcher H.223 ”Multiplexer
Level” für diese Transportverbindung
zu verwenden ist.
- 3. Erkennung des leitenden Endgerätes welches die Multistream-Verbindung
eröffnet
mittels H.245 Verhandlung, falls notwendig. Diese Funktion ist nur
dann notwendig falls es zu einem Konflikt im Zusammenhang beim Öffnen eines
bidirektionalen logischen Kanals (= logical channel) kommt. Diese
Funktion wird als ”Master
or Slave determination” (MSD)
bezeichnet.
- 4. Mittels so genannter „Terminal
Capability Set” H.245
Nachrichten werden die Fähigkeiten
des die Nachricht sendenden Endgeräts übertragen. Solche Meldungen
werden unabhängig
von beiden Endgeräten
gesendet. Diese beschriebenen Fähigkeiten
beinhalten folgende Informationen: Audio und Video Codec und deren
spezifischen Eigenschaften bzw. dessen Ausprägungen. Funktionaler Umfang
des Multiplexers, im Detail welcher Adaptions-Layer unterstützt wird
(z. B. ”simple” (= einfach)
oder ”nested” (= verschachtelt) multiplexing)
und dessen mobil spezifische Erweiterungen.
- 5. Aufbau von ”logischen” Kanälen je Mediastrom
mittels H.245 Signalisierung. Ab diesem Zeitpunkt, entweder mit
MSD oder ohne, ist das Endgerät
bzw. die IM-MGW dazu bereit, ”logical
channels” zu öffnen, um den
Austausch von Sprach-, und/oder Video-Nutzdaten zu ermöglichen.
Bei dem Erstellen eines bidirektionalen ”logical channel” wird die
Kanalnummer (= channel number) und die endgültigen zu verwendeten ”media capabilities” festgelegt.
- 6. Definition der Multiplexeigenschaften mittels H.245.
- 7. Start der Übermittlung
von Video, Audio/Sprache oder Daten.
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Im
IMS erfolgt die Aushandlung für
Videotelefonie ”out-of-band” mit Hilfe
des so genannten „Session Description
Protocol” (SDP),
IETF RFC 2327, das mittels des so genannten „Session Initiation Protocol” (SIP), IETF
RFC 3261, transportiert wird. Hierbei ist die Aushandlung, ob Sprachtelefonie
oder Videotelefonie verwendet wird, mit der Aushandlung der Verwendeten
Codecs verbunden, und erfolgt vor oder während des Aufbaus der Bearer.
Es wird der so genannte SDP „offer-answer” Mechanismus
gemäß RFC 3264
verwendet. Hierbei schickt der Anbieter in der SDP „offer” Nachricht
eine Liste von unterstützten
Codecs. Nach Erhalt dieser Nachricht schickt der Antwortende eine
SDP „Answer” Nachricht,
die diejenigen Codecs aus der Liste enthält, die auch er unterstützt und
benutzen will. Der Antwortende darf keine Codecs angeben, die nicht
in der Liste der SDP „offer” enthalten
waren. Im Gegensatz zur CS-Domain werden für Sprache und Video zwei getrennte
Transportverbindungen (engl. „Bearer”) genützt, die
jeweils das so genannte „Real
Time Transport Protocol” (RTP),
IETF RFC 3550, verwenden. Für
das 3GPP IMS über
das General Packet Radio Service (GPRS) Zugangsnetz beschreibt 3GPP
TS 26.235 die für
Videotelefonie zu verwendenden Codecs.
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Im
Folgenden werden die auf Seiten der CS Domain und auf Seiten des
IMS für
Videotelefonie verwendeten Protokolle und Codecs nochmals zusammengefasst: CS
Netz (insbesondere 3GPP CS-Domain):
Call
Control: | BICC
oder ISUP.
Aushandlung zwischen reiner Sprachtelefonie und
Videotelefonie kann für
ISUP mittels ”UDI
Fallback” und
für BICC
mittels ”SCUDIF” erfolgen. |
Multimedia
Protocol suite: H.324M (H.324 Annex C):
Codec-Verhandlung: | H.245
inband Verhandlung über
den aufgebauten CS-Bearer mit 64 kbit/s |
Video-Codec: | Unterstützung von
H.263 vorgeschrieben
H.261 optional
MP4V-ES (simple video
profile level 0)optional |
Sprach-Codec: | Unterstützung von
NB-AMR vorgeschrieben
WB-AMR optional
G.723.1 empfohlen |
Transport: | Multiplexen
von Sprache und Video in einen Bearer gemäß H.223 Annex A + B |
IMS
(Codecs für
GPRS Zugangsnetz):
Call
Control: | SIP
Beinhaltet
sowohl Aushandlung zwischen reiner Sprachtelefonie und Videotelefonie,
wie auch Codec-Verhandlung. |
Codec-Verhandlung: | Vor Aufbau
des Bearers Out-of-band mittels SDP,
das in SIP transportiert
wird. |
Video-Codec: | Unterstützung von
H.263 vorgeschrieben,
H.264 optional,
MP4V-ES (simple
video Profile level 0) |
optional
Sprach-Codec: | Unterstützung von
NB-AMR und WB-AMR vorgeschrieben. |
Transport: | Zwei getrennte
RTP Bearer für
Sprache und Video unter Verwendung von unterschiedlichen so genannten
RTP ”Payload” Formaten: |
| Sprache: | Nb-AMR
+ WB-AMR: | IETF
RFC 3267 |
Video: | H.263: | IETF
RFC 2429 |
| H.264
(AVC): | IETF
RFC 3984 |
| MPEG-4: | IETF
RFC 3016 |
Synchronisation
von parallel RTP Medienströmen
erfolgt mittels so genannter RTP ”timestamps, die durch das ”Real Time
Control Protocol” (RTCP,
siehe IETF RFC 3550) ausgehandelt werden. |
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Neben
den oder an Stelle der hier angegeben Codecs können aber auch andere Codecs
von den Endgeräten
unterstützt
werden, insbesondere wenn die CS Endgeräte sich im PSTN befinden oder
die IMS Endgeräte
GPRS nicht als Zugangsnetz nutzen.
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Es
ist wünschenswert,
auf der CS-Seite und im IMS den gleichen Videocodec und wenn möglich auch den
gleichen Sprachcodec zu verwenden, um ein Transkodieren zu vermeiden.
Ein Transkodieren insbesondere des Videocodecs, aber in geringerem
Umfang auch des Sprachcodecs, würde
erhebliche Rechenleistung und Ressourcen in der IM-MGW erfordern.
Zudem würde
die Übertragung
verzögert
und die Qualität
des Bildes bzw. der Sprache verschlechtert. Wenn die erforderliche
Bandbreite für
die Codecs auf Seiten der CS-Domaine und dem IMS unterschiedlich
sind, würde
auf einer Seite zusätzliche
Bandbreite verwendet, ohne dass dadurch die Bild- oder Sprachqualität verbessern
würde.
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Dazu
ist es erforderlich, dass die MGCF und die IM-MGW geeignete Informationen
austauschen bezüglich
der Aushandlung der Sprach- und Videocodecs mittels H.245 und SIP/SDP
und bezüglich
des Aufbaus der Transportverbindung mittels H.223.
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Ein
Verfahren, zum Austausch geeignete Informationen bezüglich der
Aushandlung der Sprach- und Videocodecs mittels H.245 und des Aufbaus
der Transportverbindung mittels H.223 zwischen MGCF und IM-MGW ist
Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Dadurch wird ein Transkodieren
für Videotelefonie
weitgehend vermieden. Die MGCF und die IM-MGW verbinden ein CS Netz,
also einem PSTN oder einer 3GPP CS Domain, sowie ein IP Netz, das
SIP und SDP zur Aushandlung der Codecs verwenden, also beispielsweise dem
IMS.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es möglichst
effizient einen Aufbau einer geeigneten Telekommunikationsverbindung über ein
leitungsvermitteltes Netz und ein IMS Netz zu unterstützen und
eine Videotelefonie-Transcodierung möglichst zu vermeiden. Die Aufgabe
wird durch die unabhängigen
Patentansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Erfindungsgemäß befindet
sich der so genannte „H.245
Client”,
also die funktionale Einheit die das H.245 Protokoll terminiert,
in der IM-MGW. Der H.245 Client tauscht Informationen bezüglich der
Auswahl der Codecs und des Ablaufs des Rufaufbaus mit den für den so
genannten „Call
Control” zuständigen funktionalen Komponenten
in der MGCF aus, vorzugsweise mit der oder den funktionalen Komponente(n),
die auf der Seite des IMS für
die Behandlung des SIP und des SDP zuständig sind. Dazu wird das Protokoll
der „Mn” Schnittstelle
geeignet erweitert.
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Der
Kern der Erfindung ist der Folgende:
Beispielsweise wenn die
MGCF beim Rufaufbau aus der Call Control Signalisierung erkennt
oder vermutet, dass auf der CS Seite Videotelefonie gemäß des H.324
gewünscht
ist, weist die MGCF die IM-MGW an:
- • Die H.223
Verhandlung des sogenannten „Multiplex
Levels” eigenständig durchzuführen, und
- • Die
für den
Aufbau von H.324 Videotelefonie nötige H.245 Verhandlung durchzuführen, und
- • Die
MGCF zu informieren, sobald logische H.223 Kanäle mittels H.245 geöffnet werden,
Und
die IM-MGW führt
die entsprechenden Anweisungen aus.
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Vorzugsweise
konfiguriert die MGCF die IM-MGW entsprechend mittels so genannter
H.248 „Add” oder „Modify” Nachrichten,
beispielsweise wenn sie die für
die Behandlung des gemultiplexten H.223 Protokolls zuständige so
genannte „Termination” einrichtet.
Vorzugsweise fügt
die MGCF in diese Nachrichten ein oder mehrere neu zu standardisierende
so genannte H.248 „Signals” ein, die
ausdrücken,
dass die H.223 und/oder H.245 Verhandlung durchgeführt werden
soll.
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Um
eine Benachrichtigung über
den Aufbau von logischen H.223 Kanälen zu verlangen, nützt die MGCF
vorzugsweise ein dazu neu zu standardisierendes so genanntes H.248 „Event”, das die
MGCF vorzugsweise in dieselbe H.248 Nachricht einfügt. Wenn
im Folgenden ein logischer H.223 Kanal mittels H.245 Signalisierung
geöffnet
wird, nützt
die IM-MGW erfindungsgemäß eine so
genannte H.248 „Notify” Nachricht,
in der sie das neu definierte „Event” angibt.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die IM-MGW in der Benachrichtigung über das Öffnen eines
logischer H.223 Kanals den ausgewählten Codec sowie die so genannte „logical
Channel Number” angibt, vorzugsweise
als Parameter des bei der Benachrichtigung verwendeten Events. Die
MGCF diese Information erfindungsgemäß, um die IM MGW so zu konfiguriert,
dass die den Medienstrom zwischen der Seite des CS Netzes und der
Seite des IMS durchreicht. Die MGCF gibt für beide Seiten an, welche Codecs
gewählt
wurden. Auf der Seite des CS Netzes ist gemäß bestehenden H.248 Standard
die Angabe „logical
Channel Number” erforderlich.
Wenn auf beiden Seiten derselbe Codec in derselben Konfiguration
gewählt
wurden, braucht die IM-MGW keinen Transkoder verwenden.
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Es
ist vorteilhaft wenn die IM-MGW die MGCF auch benachrichtigt, wenn
die H.223 Verhandlung des Multiplex Levels” beendet ist bzw. wenn diese
Verhandlung fehlgeschlagen ist. Die MGCF kann am Ausbleiben der
Benachrichtigung feststellen oder mit Hilfe einer Fehlermeldung
feststellen, dass die CS-seitige
Transportverbindung nicht oder noch nicht für Videotelefonie genützt wird
und darauf in der Call-Control Signalisierung reagieren, beispielsweise
durch Umkonfigurieren des Rufs auf einen anderen Dienst wie Sprachtelephonie oder
Beenden der Verbindung.
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Um
eine Benachrichtigung über
das Ergebnis der H.223 Verhandlung des Multiplex Levels” zu verlangen,
nützt die
MGCF vorzugsweise ein dazu neu zu standardisierendes so genanntes
H.248 „Event”, das die MGCF
vorzugsweise ebenfalls in die H.248 Nachricht zum Starten der H.223
Verhandlung einfügt.
Wenn im Folgenden die Verhandlung beendet ist, nützt die IM-MGW erfindungsgemäß eine so genannte H.248 „Notify” Nachricht,
in der sie das neu definierte „Event” angibt.
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Im
Falle eines Rufaufbaus von Seiten des CS Netzes in Richtung des
IMS kann es vorkommen, dass der Verbindungsaufbau vom IMS zu einem
anderen MGCF weitergeleitet wird. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn
die MGCF die IM-MGW so konfiguriert, dass sie den BS30 Datendienst
transparent weiterreicht, zum Beispiel unter Verwendung des so genannten „Clearmode” Codecs,
IETF RFC 4040. Die MGCF handelt mittels der mit der anderen MGCF
ausgetauschten SIP/SDP Signalisierung den transparenten Transport
des Datendienstes aus. In einer Ausführungsform konfiguriert die
MGCF die IM MGW zunächst
nur für
den BS30 Service, und schaltet die Datenverbindung noch nicht durch.
Sobald die MGCF von der Seite des IMS Signalisierung bezüglich der
ausgewählten
Codecs erhält,
kann die MGCF erkennen, ob es sich um Videotelefonie handelt, und
konfiguriert in diesem Fall die IM-MGW so, dass sie die Inband H.223
Aushandlung startet. Falls dagegen ein transparenter Transport ausgewählt wird,
ist keine Umkonfiguration der IM-MGW erforderlich.
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Die
IM-MGW führt
die H.245 Prozeduren zur so genannten „Master Slave Determination” vorzugsweise
selbstständig
durch.
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In
einer einfachen Ausführungsform
sendet und empfängt
die IM-MGW auch die so genannten H.245 „Terminal-Capability Set” Nachrichten
selbstständig.
Diese beinhaltet Informationen unter anderem über unterstütze Audio und Video Codecs
und deren spezifischen Eigenschaften sowie über den funktionaler Umfang des
Multiplexers, (z. B. welcher Adaptions-Lager unterstützt wird,
die unterstütze
Verschachtelungstiefe des Multiplexings, also so genanntes „simple” oder „nested” Multiplexing
und Angaben über
mobil spezifische Erweiterungen). Die IM-MGW gibt in der gesendeten „Terminal-Capability
Set” Nachricht
vorkonfigurierte Werte an, die ihre eignen Fähigkeiten wiederspiegeln.
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In
einer einfacheren Ausführungsform
wird auf die Übermittelung
von Codecs zwischen der MGCF und der IM-MGW verzichtet, und MGCF
und IM-MGW sind so konfiguriert, dass sie die selben Sprach-und-VideoCodecs
in der SIP/SDP out-of-band Verhandlung auf Seiten des IMS bzw. in
der H.245 Inband Verhandlung auf Seiten des CS Networks auswählen. Diese
Ausführungsform
kann ausreichend sein, weil gemäß 3GPP TS
26.235 und TS 26.110 die selben Sprach- und Videocodecs in der CS
Domäne
und dem IMS unterstützt werden
müssen.
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In
einer alternativen Ausführungsform
tauscht die IM-MGW jedoch Informationen bezüglich der unterstützen Codecs
mit der MGCF aus:
In einer vorteilhaften Ausführungsform
teil die MGCF der IM-MGW
mit, welche Codecs die IM-MGW in der gesendeten „Terminal-Capability Set” Nachricht
angeben soll, und teilt jeweils auch die Details der Codec-Konfiguration
mit. Vorzugsweise wählt
die MGCF hierfür
Codecs aus, die sie auf Seiten des IMS aus der SIP/SDP Signalisierung
erhalten hat. In einer Ausführungsform
berücksichtigt
die MGCF bei der Auswahl auch, welche Codecs an der IM-MGW unterstützt werden.
Die MGCF besitzt entweder konfiguriertes Wissen über diese Fähigkeiten, oder sie fragt diese
Fähigkeiten
mittels einer so genannten H.248 „AuditCapabilities” Nachricht
bei der IM-MGW ab. In einer alternativen Ausführungsform entfernt die IM-MGW
diejenigen der von der MGCF empfangenen Codecs, die sie selbst nicht
unterstützt,
bevor sie die Codecs in einer „Terminal-Capability Set” Nachricht
sendet.
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Die
MGCF gibt die Codecs vorzugsweise in einer „Add” oder „Modify” Nachricht als Parameter des „Signals” an, das
die IM-MGW anweist, die H.245 Verhandlung durchzuführen.
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Die
MGCF kann die Codecs schon angeben, wenn sie die IM-MGW anweist,
die H.245 Verhandlung zu beginnen, oder aber in einer getrennten
H.248 Nachricht zu einem späteren
Zeitpunkt, beispielsweise wenn sie entsprechende Information in
ein SIP Nachricht erhält.
Falls die MGCF die Codecs erst zu einem späteren Zeitpunkt angeben will,
weist sie die MGCF vorzugsweise an, auf diese Nachricht zu warten.
Dazu benützt
die MGCF vorzugsweise einen speziellen Parameter des „Signals”, das die
IM-MGW anweist, die H.245 Verhandlung durchzuführen. Falls die MGCF keine
Codecs gesendet hat und die MGCF nicht zum Warten aufgefordert hat,
sendet die IM-MGW eine „Terminal-Capability
Set” Nachricht
mit vorkonfigurierten Werten.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
teilt die IM-MGW der MGCF auch mit, welche Codecs sie in einer „Terminal-Capability Set” Nachricht
empfangen hat, und gibt dabei jeweils auch die detaillierte Konfiguration
des Codecs an. Vorzugsweise teilt die IM-MGW empfangene Codecs,
die sie selbst nicht unterstützt,
der MGCF jedoch nicht mit. Die MGCF reicht diese Information vorzugsweise
mittels SIP/SDP zum Terminal auf Seiten de IMS weiter.
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Um
eine Benachrichtigung über
die empfangenen Codecs zu verlangen, nützt die MGCF vorzugsweise ein
dazu neu zu standardisierendes so genanntes H.248 „Event”, das die
MGCF vorzugsweise in dieselbe H.248 Nachricht einfügt, in der
sie die IM-MGW anweist,
die H.245 Verhandlung zu beginnen. Wenn die IM-MGW im Folgenden Terminal-Capability
Set” Nachricht
empfängt,
nützt die
IM-MGW erfindungsgemäß eine so
genannte H.248 „Notify” Nachricht,
in der sie das neu definierte „Event” angibt,
und die Codecs als Parameter dieses Events angibt.
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In
einer Ausführungsform öffnet die
IM-MGW nach Austausch der H.245 „Terminal-Capability Set” Nachrichten
und Abschluss der H.245 „Master
Slave Determination” selbstständig logische
H.223 Kanäle,
so sie nach Ausgang der Master Slave Determination dafür zuständig ist.
Dabei wählt
die IM-MGW aus der Schnittmenge der in den „Terminal-Capability Set” Nachrichten übermittelten
Codecs geeignete Codecs, vorzugsweise jeweils einen Sprachcodec
und einen Videocodec, und öffnet
dann mittels so genannter H.245 „Open logical Channel” Nachrichten
die Kanäle.
Wie oben beschrieben informiert die IM-MGW die MGCF über das öffnen der
Kanäle.
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In
einer alternativen Ausführungsform
weist die MGCF die IM-MGW
an, die logischen Kanäle
für bestimmte
Codecs aufzubauen, vorzugsweise in dem sie die Codecs als spezielle
Parameters eines geeigneten neu zu standardisierenden Signals innerhalb
einer H.248 „Modify” Nachricht
angibt. Falls die MGCF ein solches Signal verwenden will, weist
sie die MGCF vorzugsweise an, auf diese Nachricht zu warten. Dazu
benützt die
MGCF vorzugsweise einen speziellen Parameter des „Signals”, das die
IM-MGW anweist, die H.245 Verhandlung durchzuführen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
informiert die IM-MGW die MGCF auch, wenn die Inband-Aushandlung
mittels H.245 fehlgeschlagen ist, beispielsweise weil keine übereinstimmenden
Fähigkeiten
gefunden wurden, die eine Übertragung
von Videotelefonie erlaubt hätten.
Falls die Inband Verhandlung nicht erfolgreich war, kann die MGCF
entweder den Call abbauen, oder aber einen Rückfall zu Sprache anstoßen, wobei die
MGCF auf CS Seite den so genannten „Service Change and UDI Fallback” (SCUDIF),
3GPP TS 23.172, verwenden kann, und auch auf der IMS-Seite einer
SIP/SDP Codec-Renegotiation mittels einer SIP re-INVITe Nachricht.
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Die
MGCF kann die IM-MGW entweder bereits beim ersten Konfigurieren
der so genannten „Terminations” oder aber
nach Benachrichtigung über
eine erfolgreiche Inband-Aushandlung anweisen, die Verbindung durchzuschalten.
Sobald die MGCF das IMS-MGW anweist, den Video-Call durchzuschalten,
vergleicht das IMS-MGW die Einstellungen für den Video-Codec und den Sprach-Codec,
um zu entscheiden, ob Transcoding für das Video-Signal und/oder
das Sprach-Signal notwendig ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der
Zeichnung. Dabei zeigt:
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1 eine
Netzwerkkonfiguration,
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2 ein
Block Diagramm der Schlüssel-Komponenten,
-
3 das
Prinzip des Interworking zu einer Ausführungsform und
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4 den
Kontext für
einen Video-Call.
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1 zeigt
eine typische Netzwerkkonfiguration. Es ist die Netzwerkkonfiguration
dargestellt, die nötig ist,
damit ein mit der 3GPP CS Domäne
verbundenes mobiles Endgerät
MS1 mit einem mit dem IMS verbundenen mobilen Endgerät MS2 kommunizieren
kann. Die CS Domäne
ist mit Hilfe einer „Media
Gateway Control Function” (MGCF)
und einer IMS Media Gateway (IM-MGW) mit dem IMS verbunden. Die
MGCF kontrolliert die IM-MGW mittels des von der ITU-T standardisierten
H.248 Protokolls über
die so genannte „Mn” Schnittstelle.
Auf Seiten der CS Domäne
befinden sich im Kernnetz so genannte „Mobile Switching Center”(MSC)-Server,
die über
BICC Signalisierung miteinander und mit der MGCF kommunizieren.
Sie Kontrollieren jeweils CS MGWs. Die CS MGW sind untereinander
und mit der IMS MGW über
die so genannte „Nb” Schnittstelle
verbunden. Für
Videotelephonie wird der so genannte „BS30” Datentransportdienst (engl.
Bearer Service”)
verwendet. MS1 ist mittels eines so genannten Radiozugangsnetzes,
beispielsweise eines UTRAN, mit einem MSC Server einer CS MGW verbinden.
Aus Seiten des IMS kommuniziert die MGCF mit Hilfe des SIP Call
Control Protokolls mit so genannten „call session control functions” (CSCF),
die die Signalisierung über
den Gateway GPRS support node” (GGSN)
und ein Radiozugangsnetzes, beispielsweise eines UTRAN, zum mobilen
Endgerät
MS2 weiterreichen. Daten werden von der IMS Media Gateway über die
Mb Schnittstelle zum GGSN transportiert, der sie durch sie ebenfalls über das
Radiozugangsnetz zum MS weitergereicht.
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2 zeigt
ein Block Diagramm der Schlüssel-Komponenten.
Es sind funktionale Schlüsselkomponenten
in MGCF und IM-MGW dargestellt. Erfindungsgemäß befindet sich der so genannte „H.245
Client”,
also die funktionale Einheit die das H.245 Protokoll terminiert,
in der IM-MGW und tauscht mittels des H.248 Protokolls über die „Mn” Schnittstellen
Informationen bezüglich
der Auswahl der Codecs und des Ablaufs des Rufaufbaus mit den für den so
genannten „Call
Control” zuständigen funktionalen
Komponenten in der MGCF aus, vorzugsweise mit der oder den funktionalen
Komponente(n), die auf der Seite des IMS für die Behandlung des SIP und
des SDP zuständig
sind. Erfindungsgemäß werden
von der CS Seite innerhalb des H.223 Protokolls empfangene H.245
Nachrichten vom H.223 Multiplexer an den „H.245 Client” weitergereicht.
Erfindungsgemäß tauscht
der H.245 Client auch Informationen bezüglich des H.223 Protokolls
mit dem H.223 Multiplexer/Demultiplexer aus. In der IM-MGW werden
so genannte „Media
streams” für Audio
und Video getrennt behandelt. Abhängig von den auf IMS Seite
und CS Seite ausgewählten
Audio- und Videocodecs und den Details ihres Transportformats in
diesen Netzen kann wahlweise ein transparentes Weiterreichen der
Daten, ein so genanntes „Re-Framing”, d. h.
eine einfache Änderung
des Transportforma tes, oder aber ein vollständige Umwandlung der Daten
zwischen verschiedenen Codecs mittels eines so genannten Transkoders
erforderlich sein. Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, Transkodieren
besonders für
Videocodecs weitgehend zu vermeiden.
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3 (Prinzip
des Interworking) stellt mit Hilfe des Signalisierungsverlaufs das
Prinzip des Interworkings zwischen der H.245 Signalisierung und
auf der CS Seite und der H.248 Signalisierung zwischen MGCF und
IM-MGW dar.
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Die
Signalisierungs-Schritte sind im Einzelnen wie folgt:
- 1. Die MGCF beschließt,
auf der CS Seite eine H.324 Verbindung für Videotelephonie einzurichten.
Zunächst
konfiguriert die MGCF die physikalische so genannte „Termination” auf Seite
des CS Netzes. Für Pakettransport
generiert die MGCF dazu eine neue Termination in einem neuen so
genannten H.248 „context” mit Hilfe
eines H.248 „Add” Befehls.
Für TDM-Transport
kann die MGCF statt dessen eine bestehende Termination, die eine
festen Zeitschlitz in einer physikalischen Leitung darstellt, in
einen neuen Context verschieben. Die Termination bekommt einen so
genannten H.248 „stream” zugewiesen.
- 2. Die IM-MGW richtet die Termination entsprechend ein und gibt
die Identifier der T1 für
die Termination und C1 für
den Context zurück.
- 3. Die CS-seitige Transportverbindung wird aufgebaut.
- 4. Die MGCF richtet gemäß bestehenden
H.248.1 und H.248.20 Standard eine spezielle logische H.248 Termination
zum Beschreiben des Multiplexen im selben Context C1 ein und drückt durch
den so genannten „Mux” Parameter
aus, dass das Multiplexing in Termination T1 beschrieben wird und
gemäß des H.223 Standards
geschieht. Sie beschreibt den Logischen Kanal des H.223 Protokolls,
der zur H.245 Signalisierung verwendet werden soll mittels einen
eigenen „streams” der so
genannten „logical
channel number” (LCN)
mit Wert O zugewiesen bekommt. Erfindungsgemäß weist die MGCF die IM-MGW
an, die H.223 Verhandlung des so genannten „MultiplexingLevels” zu beginnen,
vorzugsweise mittels eines neuen so genannten H.248 „signals”, das hier „H223Negotiation” genannt
wird.
Erfindungsgemäß weist
die MGCF die IM-MGW an, anschließend die H.245 Verhandlung
zu beginnen, vorzugsweise mittels eines neuen so genannten H.248 „signals”, das hier „H245Negotiation” genannt
wird. In einer Variante der Erfindung sind „H223Negotiation” und „H245Negotiation” zu einem
Signal zusammengefasst. Erfindungsgemäß weist die MGCF die IM-MGW
vorzugsweise auch an, der MGCF eine Nachricht zu schicken, so bald
die H.223 Verhandlung des so genannten „MultiplexingLevels” abgeschlossen
ist, vorzugsweise mittels eines neuen so genannten H.248 „events”, das hier „H223Establishment” genannt
wird. Erfindungsgemäß weist
die MGCF die IM-MGW auch an, der MGCF eine Nachricht mit auf der
CS Seite unterstützten
Codecs zu schicken, sobald die IM-MGW eine H.245 „Terminal
Capability Set” Nachricht
empfängt.
Vorzugsweise nützt
die MGCF dazu ein neues so genanntes H.248 „event”, das hier „H245Capabilities” genannt
wird. Erfindungsgemäß weist
die MGCF die IM-MGW auch an, der MGCF eine Nachricht mit dem ausgewählten Codec
und der zugehörigen
H.245 „logical
channel number” zu
schicken, sobald mittels H.245 ein logischer H.223 „channel” geöffnet wird.
Vorzugsweise nützt
die MGCF dazu ein neues so genanntes H.248 „event”, das hier „H245Channel” genannt
wird.
- 5. Die IM-MGW richtet die neue Termination entsprechend ein
und gibt den Identifier T2 zurück.
- 6. Die IM-MGW richtet die H.223 Verbindung ein verhandelt dabei
den MultiplexingLevel, im Beispiel 2.
- 7. Die IM-MGW teilt erfindungsgemäß der MGCF mit, dass die Verhandlung
des H.223 Multiplexing Levels abgeschlossen ist. Vorzugsweise nützt die
IM-MGW zur Benachrichtigung der MGCF eine so genannte H.248 „Notify” Nachricht
mit dem neuen Event „H223Establishment.
Die
MGCF kann die erhaltene Information nutzen, um festzustellen, ob
zum gegebenen Zeitpunkt eine Inband-H.245 Verhandlung möglich ist,
was vorteilhaft ist weil beispielsweise so genannte „early
Media” vor der
Vollendung des Rufaufbaus durch die Call-Control Signalisierung
auf der CS Seite je nach beteiligten Netzwerken durchgereicht oder
geblockt werden können.
Wenn über
einen längeren
Zeitraum keine H.223 Signalisierung empfangen wird, kann die MGCF
auch den Fehlerfall feststellen, dass sie irrtümlich Videotelefonie erwartet
hat.
- 8. Die MGCF bestätigt
den Erhalt der „Notify” Nachricht.
- 9. Die IM-MGW erhält
eine so genannte „Terminal
Capability Set” H.245
Nachricht, die mit einer so genannten „Master-Slave Determination” H.245 Nachricht kombiniert
sein kann. Die „Terminal
Capability Set” H.245
Nachricht enthält
unter Anderem Angaben zu den vom Terminal auf der Seite des CS Netzes
unterstützten
Sprach und Videocodecs und den Details ihrer Konfiguration.
- 10. Erfindungsgemäß reicht
die IM-MGW die erhaltene Information über die Codecs weiter. Vorzugsweise nützt die
IM-MGW dazu eine so genannte H.248 „Notify” Nachricht mit dem neuen Event „H245Capabilities”, das geeignete
Parameter zur Angabe der Codecs enthält, beispielsweise als SDP
oder in Form der so genannten H.248 „SDP equivalents” enkodiert.
In
einer vorteilhaften Variante der Erfindung löscht die IM-MGW von ihr nicht unterstütze Codecs,
bevor sie die Information an die MGCF weiterreicht.
- 11. Die MGCF bestätigt
den Erhalt der „Notify” Nachricht.
- 12. Die IM-MGW bestätigt
die „Terminal
Capability Set” H.245
Nachricht und die „Master-Slave
Determination” H.245
Nachricht.
- 13. Die MGCF weist die IM-MGW an, in der H.245 Verhandlung bestimmte
Codecs anzubieten, beispielsweise weil die MGCF entsprechende Informationen
innerhalb von SIP/SDP Nachrichten auf Seiten des IMS erhalten hat.
Es ist vorteilhaft, wenn die MGCF auch die vom IM-MGW unterstützten Codecs
berücksichtigt. Die
MGCF besitzt entweder konfiguriertes Wissen über diese Fähigkeiten, oder sie fragt diese
Fähigkeiten mittels
einer so genannten H.248 „AuditCapabilities” Nachricht
bei der IM-MGW ab.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung berücksichtigt
die MGCF die von der IM-MGW unterstützten Codecs nicht selbst, sondern
reicht alle in Frage kommenden Codecs an die IM-MGW. Die IM-MGW
löscht
dann selbst von ihr nicht unterstütze Codecs, bevor sie die Information
in H.245 Signalisierung weiterreicht.
Vorzugsweise nützt die
MGCF das neue so genannte H.248 „signal” „H245Negotiation” innerhalb
einer H.248 „Modify” Nachricht,
und gibt die Codecs als geeignete Parameter des „signals” an, beispielsweise als SDP
oder in Form der so genannten H.248 „SDP equivalents” enkodiert.
- 14. Die IM-MGW sendet eine „Terminal Capability Set” H.245
Nachricht, in der Sie Angaben zu auf Seiten der IM-MGW unterstützten Fähigkeiten
zum Beispiel bezüglich
von H.223 Protokolloptionen macht, die von der MGCF in Nachricht
13 empfangenen Informationen bezüglich
der Codecs weiterreicht und auch den in Schritt 6 festgelegten H.223
MultiplexigLevel berücksichtigt.
Im Beispiel kombiniert die IM-MGW diese Nachricht mit einer „Master-Slave
Determination” H.245
Nachricht.
- 15. Die IM-MGW sendet eine Bestätigung der H.248 „Modify” Nachricht.
- 16. Die IM-MGW erhält
eine Bestätigung
der „Terminal
Capability Set” H.245
Nachricht und der „Master-Slave
Determination” H.245
Nachricht.
- 17. Die MGCF wählt
Codecs für
die Videotelefonie aus, wobei sie Informationen aus der SIP/SDP
Signalisierung auf Seiten des IMS sowie die in Nachricht 10 enthaltenen
Informationen bezüglich
des CS-seitigen Terminals berücksichtigt.
Vorzugsweise wählt
die MGCF erfindungsgemäß Codecs
aus, die sowohl auf Seiten des IMS wie des CS Netzes unterstützt werden,
um ein Transkodieren zu vermeiden.
Erfindungsgemäß weist
die MGCF die IM-MGW an, logische Kanäle für diese Codec(s) zu konfigurieren.
Vorzugsweise
nützt die
MGCF das neue so genannte H.248 „signal” „H245Selection” innerhalb
einer H.248 „Modify” Nachricht,
und gibt die Codecs als geeignete Parameter des „signals” an, beispielsweise als SDP oder
in Form der so genannten H.248 „SDP equivalents” enkodiert.
In
einer hier nicht dargestellten Variante der Erfindung verzichtet
die MGCF auf die endgültige
Auswahl der Codecs und überlässt diese
Entscheidung der IM-MGW. Die IM-MGW würde dann erfindungsgemäß aus der
Schnittmenge der in Nachrichten 9 und 13 erhaltenen Codecs sowie
der von ihr selbst unterstützten Codecs
auswählen.
- 18. Die MGCF sendet für
die in Nachricht 17 erhaltenen Codecs eine so genannte „Open Logical
Channel” H.245
Nachricht, in der sie die dem ausgewählten Codec entsprechenden
H.223 „logical
channel number” (LCN)
verwendet, die zuvor mittels der Terminal Capability Set” H.245
Nachrichten 9 oder 14 festgelegt wurde.
In einem hier nicht
dargestellten Fall kann es auch vorkommen, dass die die IM-MGW aus
dem CS Netz eine „Open
Logical Channel” H.245
Nachricht erhält.
In diesem Fall wurde im CS Netz aus den in der „Terminal Capability Set” Nachricht
14 angebotenen Fähigkeiten
ausgewählt.
- 19. Die IM-MGW bestätigt
die „Modify” Nachricht.
Sollte die IM-MGW nicht in der Lage sein, die geforderten logischen „channels” einzurichten,
beispielsweise weil sie der H.245 „Slawe” ist, teilt sie das vorzugsweise in
dieser Nachricht mit.
- 20. Die IM-MGW erhält
eine so genannte „Open
Logical Channel Ack” H.245
Nachricht.
- 21. Erfindungsgemäß informiert
die IM-MGW die MGCF, sobald ein logischer „channel mittels H.245 geöffnet wurde
und gibt dabei die verwendete die H.223 „logical channel number” sowie
den entsprechenden Codec weiter. Den Codec ermittelt die IM-MGW mit Hilfe der
in der entsprechenden „Open
Logical Channel” Nachricht
signalisierten „logical
channel number” und
den ihr zugeordneten Informationen in den „Terminal Capability Set” H.245
Nachrichten 9 oder 14.
Vorzugsweise nützt die IM-MGW dazu eine so
genannte H.248 „Notify” Nachricht
mit dem neuen Event „H245Channel”, das geeignete
Parameter zur Angabe der Codecs sowie der „logical channel number” enthält, beispielsweise
als SDP oder in Form der so genannten H.248 „SDP equivalents” enkodiert.
- 22. Die MGCF bestätigt
den Erhalt der „Notify” Nachricht.
- 23. Die MGCF weist die IM-MGW an, den logischen H.223 Kanal
einzurichten, der mit Hilfe der Nachrichten 21 bis 26 bereits über H.245
Signalisierung vereinbart wurde. Dazu sendet die IM-MGW einen H.248 „Modify” Nachricht
bezüglich
der Multiplexing Termination T2 in der sie einen neuen „stream
3” beschreibt,
wobei sie die LCN und den Codec wie in Nachricht 21 angibt.
- 24. Die IM-MGW sendet eine Bestätigung der H.248 „Modify” Nachricht.
- 25. Die MGCF weist die IM-MGW an, auf Seiten des IMS eine Termination
einzurichten, mit der stream 3 verbunden werden soll, so dass die
IM-MGW die auf Seiten des IMS oder des CS Netzes empfangenen steam
3 zugeordneten Daten an der jeweils anderen Seite weiterreicht.
Dazu sendet die IM-MGW einen H.248 „Add” Nachricht bezüglich Context
C1, und gibt darin an, dass „stream
3” befördert werden
soll und welcher Codec dafür
zu verwenden ist. Wenn in Nachricht 23 und 25 der selbe Codec angegeben
ist, erkennt die IM-MGW, dass kein Transkodieren erforderlich ist.
- 26. Die IM-MGW bestätigt
die „Modify” Nachricht.
- 27. Die Schritte 17 bis 26 werden auch durchgeführt, um
den „stream
4” für den Bearer
zum Transport der Sprache und den entsprechenden Sprachcodec für eine Termination
T4 zu konfigurieren.
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Der
H.248 Context für
einen Video-Call sieht also wie 4 gezeigt
aus.