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Die
Erfindung betrifft ein automatisches Umleiten des VoIP-Telefonverkehrs
bei Netzstörungen in ein Mobilfunk-Netzwerk.
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Gebiet der Erfindung:
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Unter
der IP-Telefonie, eine Kurzform für die Internet-Protokoll-Telefonie,
auch Internet-Telefonie oder Voice over IP (kurz VoIP) genannt,
versteht man das Telefonieren über Computernetzwerke, welche nach
Internet-Standards aufgebaut sind. Dabei werden für Telefonie
typische Informationen, d. h. Sprache und Steuerinformationen beispielsweise
für den Verbindungsaufbau, über ein auch für
Datenübertragung nutzbares Netz übertragen. Bei
den Gesprächsteilnehmern können sowohl Computer,
auf IP-Telefonie spezialisierte Telefonendgeräte, als auch über
spezielle Adapter angeschlossene klassische Telefone die Verbindung
ins Telefonnetz herstellen. Somit sind als VoIP-Endgeräte
die Adapter oder die IP-Telefonendgeräte anzusehen.
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Das
Telefonieren mit der IP-Telefonie kann sich für den Teilnehmer
genauso darstellen wie in der klassischen Telefonie. Wie bei der
herkömmlichen Telefonie teilt sich das Telefongespräch
hierbei in drei grundsätzliche Vorgänge auf. Diese
Vorgänge sind der Verbindungsaufbau, die Gesprächsübertragung und
der Verbindungsabbau. Im Unterschied zur klassischen Telefonie werden
bei VoIP aber keine dedizierten „Leitungen” durchgeschaltet,
sondern die Sprache wird digitalisiert und in kleinen Daten-Paketen
transportiert.
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Der
Auf- und Abbau von Rufen (Rufsteuerung) erfolgt über ein
von der Sprachkommunikation getrenntes Protokoll. Auch die Aushandlung
und der Austausch von Parametern für die Sprachübertragung
geschehen – über andere Protokolle als die der Rufsteuerung.
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Um
in einem IP-basierten Netz eine Verbindung zu einem Gesprächspartner
herzustellen, muss die aktuelle IP-Adresse des gerufenen Teilnehmers innerhalb
des Netzes bekannt sein, jedoch nicht notwendigerweise auf der Seite
des Anrufers. Geographisch feste Anschlüsse wie im Festnetz
(PSTN) gibt es in rein IP-basierten Netzen nicht. Die Erreichbarkeit
des Angerufenen wird, ähnlich wie in Mobilfunknetzen, durch
eine vorangegangene Authentifizierung des Gerufenen, und einer damit
verbundenen Bekanntmachung seiner momentanen Adresse, ermöglicht.
Insbesondere kann dadurch ein Anschluss unabhängig vom
Aufenthaltsort des Nutzers genutzt werden; dies bezeichnet man als
nomadische Nutzung.
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Aufgrund
z. B. von Ortswechsel des Teilnehmers, Wechsel des Users am gleichen
PC oder der dynamischen Adressvergabe beim Aufbau einer Netzwerkverbindung
ist eine feste Zuordnung von Telefonnummern zu IP-Adressen häufig
nicht möglich. Die allgemein angewandte Lösung
besteht darin, dass die IP-Telefonie-Teilnehmer bzw. deren Endgeräte
ihre aktuelle IP-Adresse bei einem Dienstrechner (Registrar) unter
einem Benutzernamen hinterlegen. Der Verbindungsrechner für
die Rufsteuerung, oder manchmal sogar das Endgerät des
Anrufers selbst, kann dann bei diesem Registrar die aktuelle IP-Adresse
des gewünschten Gesprächspartners über
den angewählten Benutzernamen erfragen und damit die Verbindung
aufbauen.
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Verbreitete
Signalisierungsprotokolle sind ohne Anspruch z. B. auf Vollständigkeit
SIP – Session Initiation Protocol, IETF RFC 3261
H.323 – Packet-based multimedia communications
systems, ein ITU-T-Standard IAX – Inter-Asterisk eXchange
protocol.
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Die
Teilnehmer besitzen bei SIP eine SIP-Adresse (ähnlich einer
E-Mail-Adresse) im Uniform-Resource-Identifier-Format (URI-Format),
wie zum Beispiel „sip:12345@beispielserver.de”.
Endgeräte müssen sich einmalig während
der Startphase bei einem ihnen zugewiesenen SIP-Server (Registrar)
registrieren. Zum Aufbau einer Verbindung schickt das Endgerät
des Anrufers eine Nachricht an den Server, der unter dem Domainnamen „beispiel-server.de” bekannt
ist (siehe auch DNS).
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Dieser
Verbindungswunsch wird durch den Server an das Endgerät
des Angerufenen weitergeleitet. Sofern diese Nachricht dort verarbeitet
werden kann, schickt das Endgerät eine entsprechende Nachricht
zurück an den Server, der diese an den Anrufer weiterleitet.
Zu diesem Zeitpunkt klingelt das Endgerät des Angerufenen,
der Anrufer hört ein Freizeichen.
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Eine
direkte Kommunikation zwischen den beiden Endgeräten hat
bis jetzt noch nicht stattgefunden. Im Rahmen dieses Austauschs
zum Aufbau einer Session werden zwischen den Endgeräten
alle relevanten Informationen über Eigenschaften und Fähigkeiten
ausgetauscht. Für das eigentliche Telefongespräch
ist der Server nicht mehr notwendig, die Endgeräte senden
sich ihre Daten direkt zu, d. h., der Datenaustausch im Rahmen des
Gespräches läuft am Server/Registrar vorbei. Für
die Übertragung dieser Daten in Echtzeit wird üblicherweise
das Real-Time Transport Protocol (RTP) eingesetzt.
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Zur
Beendigung des Gesprächs sendet eines der Endgeräte
eine SIP-Nachricht an den Server, der diese an den anderen Teilnehmer
weitergibt. Beide Endgeräte beenden dann die Verbindung.
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Zur
Adressierung des Teilnehmers gibt es unterschiedliche Rufnummernsysteme,
von IP-Adressen, SIP-Adressen, DNS-Adressen über Telefonnummer,
die mittels Telephone Number Mapping (ENUM) im Internet nachgeschlagen
werden.
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Herkömmliche
Ortsrufnummern werden über ein Gateway angesprochen. So
können VoIP-Anbieter über eigene Gateways freie
Telefonnummern aus dem Nummernvorrat der Ortsnetze erhalten und
an ihre Kunden vergeben. Darüber sind ihre Kunden dann
auch aus dem herkömmlichen Telefonnetz zu erreichen.
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Aufgrund
der einheitlichen Netzwerkstruktur, die VoIP bietet, stellen aus
Kostengründen immer mehr Unternehmen aber auch Privatpersonen
ihre Telefonanschlüsse auf „Voice over IP” (VoIP)
um. Das reduziert den Aufwand für die Netz-Infrastruktur auf
eine Datenleitung, da Internet und Telefon physikalisch dieselbe
Leitung nutzen.
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Im
Falle eines Netzausfalls, ist der Nutzer aber komplett von seinen
Kommunikationsmitteln abgeschnitten. Er ist weder per E-Mail, noch
telefonisch erreichbar. Ein solcher Totalausfall wirkt sich bei
VoIP also weit dramatischer aus als bei getrennten Netzen, wo nach
menschlichem Ermessen nur eines der beiden Kommunikationsmittel
ausfiel.
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Überblick über die Erfindung:
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Aufgabe
der Erfindung ist, neben anderen Aufgaben, die Bereitstellung eines
Verfahrens und einer Vorrichtung zur redundanten Kommunikation.
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Gelöst
wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung und ein Verfahren mit
den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
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Um
ein automatisches Umleiten einer VoIP-Kommunikation zu ermöglichen,
wird die Kommunikation, von einem Sender an einen VoIP-Empfänger,
durch ein Netzmanagement-System überwacht.
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Das
Netzmanagement-System leitet im Falle der nicht Erreichbarkeit des
VoIP-Empfängers über die IP-Datenverbindung die
VoIP-Kommunikation über ein Gateway auf ein mobiles Endgerät
in einem mobilen Funknetzwerk um, dessen Telefonnummer in Relation
zu der VoIP-Kommunikation hinterlegt ist.
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Um
die mobilen Endgeräte-Telefonnummern zu verwalten, ist
jeder VoIP-Telefonnummer eine eigene mobile Telefonnummer zugeordnet.
Es können natürlich auch Wählregeln vorhanden
sein, in denen festgelegt wird, welche Telefonnummern in welcher Reihe
anzurufen sind. So ist es zum Beispiel möglich, dass Telefonnummern,
die Durchwahlen ermöglichen, mit einem Asterix (Ersetzungszeichen)
versehen sind, so dass alle Anrufe dann auf ein mobiles Endgerät
in einem mobilen Endgeräte-Netz, wie dem D-Netz oder UMTS-Netz,
umgeleitet werden.
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Dieser
Telefonnummern, und gegebenenfalls Wählregeln, werden in
einer zentralen Datenbank, in der die Abbildung der Telefonnummer
zur IP-Adresse des VoIP-Empfängers hinterlegt ist, hinterlegt.
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Auch
wenn das Netzmanagementsystem ein einheitliches System sein kann,
das Gatway, der Router, der Registrar und andere Komponenten einheitlichen
in einem Gerät verkörpert, so ist es wahrscheinlicher,
dass das Netzwerkmanagementsystem ein übergeordnetes System
ist, das Zugriff auf die einzelnen Komponenten wie Router, Gateways
und Registrar hat. Aufgrund der oftmals bestehenden Netzwerkstrukturen,
wird es nahe liegend, eine zusätzliche Funktion durch ein
zusätzliches Gerät zu implementieren, das Zugriff
auf die bereits bestehenden Komponenten wie Gateways, Router und
Registrar hat. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass es sich
auch um ein kombiniertes Gerät handelt, das Teile oder
die gesamten Komponenten beinhaltet.
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Ein
Registrar hat die Funktion, dass sich die Teilnehmer an einem zentralen
Server anmelden, um so die IP-Adresse einem Namen (dem SIP-Namen, der
Telefonnummer) zuzuordnen, so dass Personen miteinander kommunizieren
können, ohne dass die IP-Adresse des Empfängers
bekannt sein muss. Vielmehr kontaktiert der Anrufer einen Registrar
(in der Regel den der durch seinen Provider zugeordnet wurde, wobei
Registrare miteinander verbunden sein können) und erfährt
somit die IP Adresse des Empfängers.
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Zurückkommend
auf die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform
die Datenbank durch einen VoIP-Registrar verwaltet, in der auch
die Telefonnummer des mobilen Endgerätes abgelegt ist.
Weiterhin weist der Registar Mittel auf, um regelmässig
Informationen über den Zustand des VoIP-Empfängers
zu erhalten, so dass diese vom Netzmanagement-System erlangt werden
können. Da sich das VoIP-Endgerät regelmäßig
beim Registrar, auch SIP-Server genannt, anmeldet, ist dieses System
in Kenntnis der IP-Adresse und des Zustandes des Endgerätes.
Ferner könnten noch regelmäßige Verbindungskontakte
mit dem Endgerät, die durch den Registrar ausgelöst
werden, darüber Aufschluss geben, ob das VoIP-Endgerät
erreichbar ist. Hier sind z. B. Ping-Aufrufe denkbar. Das Netzwerkmanagementsystem
hat nun die Möglichkeit, über eine Schnittstelle
diese Daten abzurufen, um in Kenntnis zu sein, ob das VoIP-Endgerät
in der Lage ist, Daten zu empfangen. Es ist natürlich auch
denkbar, dass der Registrar so ausgebildet ist, dass er an das Netzwerkmanagementsystem
eine Meldung abgibt, wenn das VoIP-Endgerät nicht mehr
zu erreichen ist beziehungsweise für einen gewissen Zeitraum
nicht erreichbar war. Es ist natürlich möglich, dass
eine kurzfristige Nichterreichbarkeit gegeben ist, die sich dann
schnell wieder auflöst, so dass für diesen Fall
die Anrufe nicht unbedingt umgeleitet werden müssen. Vielmehr
wäre es von Vorteil, wenn eine gewisse Zeitperiode eingestellt
würde, über die ein Endgerät nicht erreichbar
sein muss, damit eine Umleitung erfolgt.
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Wenn
nun das Netzmanagementsystem erfahren hat, dass der Empfänger
nicht mehr erreichbar ist, so bedarf es eines Umleitens des VoIP-Verkehrs.
Grundsätzlich ist zu beachten, dass auch das Netzmanagementsystem
regelmäßig überprüfen kann,
ob der Empfänger erreichbar ist oder nicht. Dies kann dadurch
erreicht werden, dass das Netzmanagementsystem sich regelmäßig
vom Registrar die IP-Adressen abholt, um diese dann selbstständig zu überprüfen.
Auch kann die Zuordnung der Telefonnummer vom Registrar angefordert
werden oder auch von einer anderen Datenbank. Auch kann die Abfrage
ereignisgesteuert sein. So ist es denkbar, dass für den
Fall des Aufbauens einer Verbindung das Netzmanagementsystem erst
die Verfügbarkeit prüft und nicht permanent in
Zeitschleifen.
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Nachdem
nun festgestellt wurde, dass der Empfänger nicht mehr erreichbar
ist, muss das Netzmanagement-System den Verkehr umleiten. In einer möglichen
Ausführungsform wird ein Router angewiesen, die VoIP-Kommunikation,
die an eine Ziel-IP des VoIP-Routers gerichtet ist, auf das Gateway
umzulenken, das die Verbindung mit dem mobilen Endgerät
aufbaut, wobei das Netzmanagement-System dem Gateway ebenfalls die
Telefonnummer des mobilen Endgerätes mitteilt, an das die
Kommunikation gerichtet ist. In einer alternativen Ausführungsform, bei
der der Router in das Netzmanagementsystem integriert ist, wird
der Verkehr durch das Netzmanagementsystem selber umgeleitet. Grundsätzlich
kann das Netzmanagement-System natürlich auch als eine
Art Proxy fungieren, der vor den eigentlichen Empfängergeräten
angeordnet ist, so dass aufgrund der zentralen Anordnung ein Umleiten
des Verkehrs transparent erfolgen kann. Dies setzt jedoch voraus, dass
das Netzmanagementsystem beziehungsweise die Proxyfunktion einen sehr
hohen Durchsatz bereitstellt, da der gesamte Verkehr über
diesen Proxy zu laufen hat. In der alternativen Ausführungsform
werden lediglich die Router für einen bestimmten Datenverkehr
neu eingestellt und leiten nur diesen spezifischen Datenverkehr
um.
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Grundsätzlich
kann man beim Umleiten des Datenverkehrs zwei Ansätze berücksichtigen.
Der erste Ansatz geht davon aus, dass eine Verbindung bereits besteht
und während der Verbindung ein Ausfall des Endgerätes
auftritt. In der zweiten Situation besteht keine Verbindung, sondern
die Verbindung soll erst aufgebaut werden.
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Grundsätzlich
kann man alles auf den zweiten Fall reduzieren, denn wenn eine Verbindung
während eines Gespräches abbricht, so wählen
die Teilnehmer in der Regel den Empfänger erneut an, so dass
beim erneuten Anrufen eine neue Verbindung aufgebaut wird.
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Betrachtet
man nun den Fall des Ausfalls des VoIP-Empfängers während
einer Kommunikation, so werden die IP-Pakete der VoIP-Kommunikation
an das Gateway umgeleitet, indem die IP-Pakete getunnelt werden
oder indem die Zieladresse durch die Adresse des Gateways ausgetauscht
wird, wobei im Vorfeld das Gateway über die Telefonnummer
des mobilen Endgerätes informiert wurde, damit eine Verbindung
aufgebaut werden kann. Zusätzlich ist es denkbar, dass
dem Teilnehmer in Sprachform mitgeteilt wird, dass sein Anruf automatisch
umgeleitet wird, und er nicht auflegen soll.
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Das
Tunneln oder das Umlenken der Pakete kann durch einen Router erfolgen,
der durch das Netzmanagement-System gesteuert wird.
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Betrachtet
man den Fall des Ausfalls des VoIP-Empfängers vor dem Aufbau
einer Kommunikation, so teilt der Registrar die IP-Adresse des Gateways
mit, wobei im Vorfeld das Gateway über die Telefonnummer
des mobilen Endgerätes informiert wurde, um dann eine Verbindung
aufzubauen. Es können auch die Informationen, die für
den Rufaufbau notwendig sind, im Datenstrom transparent ausgetauscht
werden. So kann die Telefonnummer des mobilen Endgerätes
eingetragen werden, und dann beim Rufaufbau die Daten weitergeleitet
werden.
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Durch
diesen Ansatz wird die telefonische Erreichbarkeit bei einem Netzausfall
in einem VoIP-System sichergestellt.
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Figuren Beschreibung:
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Im
Folgenden wird die Figur beschrieben, auf die die folgende Beschreibung
Bezug nimmt, ohne dabei beschränkend zu sein.
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1 zeigt
den Netzaufbau mit einem zentralen Netzmanagement-System
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Detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform:
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Ein
erfindungsgemäßes Kommunikationssystem, das VoIP
nutzt, wie es in 1 beschrieben wird, besteht
aus
- 1) einem zentralen Netzmanagement-System, das
sowohl an das Datennetz als auch an das Telefonnetz angeschlossen
ist,
- 2) dem physikalischen IP-Netz,
- 3) peripheren Netzkomponenten (z. B. Router, Patchpanel) und
- 4) den Endgeräten für VoIP-Telefonie und für
Datenkommunikation.
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Das
zentrale Netzmanagementsystem kann in regelmäßigen
Abständen Statusabfragen an die Endgeräte senden
(Polling), um ihren Status und damit ihre Funktionsbereitschaft
abzufragen. Ist keins der Endgeräte erreichbar, ist von
einer Netzstörung im physikalischen Netz oder in den peripheren
Netzkomponenten auszugehen. In diesem Fall ist die Erreichbarkeit
des Nutzers nicht sichergestellt.
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Wird
eine derartige Netzstörung detektiert, liest das Netzmanagement
die Mobilfunknummer des betroffenen Nutzers aus der Datenbank des
Netzmanagement-Systems aus und leitet temporär alle ankommenden
telefonischen Rufe zurück ins Telefonnetz auf das Mobilfunk-Endgerät
des betroffenen Nutzers um. Alle ankommenden Rufe erreichen damit
während des Netzausfalls per Mobilfunk den Nutzer. Als
Datenquelle für die Mobilfunk-Rufnummer kann in Unternehmen
vielfach die X.500-Datenbank herangezogen werden.
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Detektiert
das Netzmanagement-System wieder die Erreichbarkeit der Endgeräte,
wird die temporäre Rufumleitung gelöscht, so dass
die Rufe wieder auf dem VoIP-Telefon ankommen.
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Die
Realisierung des Ablaufs lässt sich komplett in der Software
des Netzmanagement-Systems abbilden. Die Ausfall-Umleitung bleibt
für den Nutzer unbemerkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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