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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Telekommunikationssysteme
im Allgemeinen und auf ein optimiertes fehlertolerantes H.323-System
im Besonderen.
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Die
Empfehlung H.323 der International Telecommunications Union (ITU)
beschreibt eine Reihe von Geräten
und Protokollen für
die Multimedia-Kommunikation über
paketvermittelte Netze. Bei den vier Komponenten, die in dieser
Spezifikation definiert sind, handelt es sich um Clients (auch als
Terminals, Endgeräte
oder Endpunkte bezeichnet), Mehrpunktsteuerungseinheiten (Multipoint
Control Units, MCU), Gateways und Gatekeeper. Anordnungen dieser
Art werden im Artikel von Toga, J. et. al. mit dem Titel "ITU-T Standardization
Activities For Interactive Multimedia Communications On Packet-Based
Networks: H.232 And Related Recommendations", veröffentlicht in "Computer Networks
and ISDN Systems" von
North Holland Publishing, Amsterdam (NL), Bd. 31, Nr. 3 v. 11. Febr.
1999 (11.02.1999), S. 205-223,
XP000700319 ISSN:0169-7552, beschrieben.
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Die
H.323-Empfehlung sieht eine Trennung der H.225.0-Signalisierungs-, H.245-Steuerungs- und
Medienkanäle
vor. Üblicherweise
erfolgt die Weiterleitung der H.225.0-Anrufsignalisierung und der H.245-Anrufsteuerung über einen
Gatekeeper, während
die Medienkanäle
(d. h. Audio, Daten und/oder Video) direkt zwischen den Endpunkten "geroutet" werden. Soll beispielsweise
eine Verbindung zwischen zwei Clients eingerichtet werden, übermittelt der
Client des rufenden Teilnehmers eine Nachricht an den Gatekeeper,
der die Adresse des Empfängers auflöst und entsprechende
Signalisierungsnachrichten an den Anrufer und an den Empfänger übermittelt.
Sobald die Signalisierungs- und die Steuerkanäle eingerichtet worden sind,
werden die Medienkanäle
zwischen den Endpunkten eingerichtet. Ein Medienkanal verläuft direkt
zwischen diesen Endpunkten. Der H.225.0-Signalisierungskanal und der H.245-Anrufsteuerungskanal
sind außerdem
für das Auslösen der
Verbindung zuständig.
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Fällt der
Gatekeeper aus irgendeinem Grund aus, wird dies an den Endpunkten
registriert, da in diesem Fall die Verbindung zwischen den Endpunkten
und dem (Client-seitig normalerweise als TCP-Socket dargestellten)
Gatekeeper getrennt wird. Wird erkannt, dass der H.245-Anrufsteuerungskanal
geschlossen wurde, müssen
die Endpunkte gemäß H.323-Empfehlung
die Verbindung auslösen und
die Medienkanäle
schließen.
Dies ist erforderlich, damit bei Wiederherstellung des Gatekeepers keine
ausstehenden Medienverbindungen aktiv sind, die dem Gatekeeper nicht
bekannt sind. Auf diese Weise wird verhindert, dass eine Verbindung
im Netzwerk permanent aufrechterhalten wird. Durch Einsatz des Bandbreiten-Managements
wird verhindert, dass netzwerkseitig mehr Verbindungen hergestellt
werden als das Netzwerk abwickeln kann.
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Bekanntermaßen sind
zwar redundante Reserve-Gatekeeper verfügbar, die den Betrieb anderer Gatekeeper
verfolgen; diese Systeme ermöglichen jedoch
nicht die Erhaltung bestehender Verbindungen. In diesen Fällen gehen
die bestehenden Verbindungen verloren und müssen die H.323-Client-Terminals
erneut angemeldet werden und erneut einen Verbindungsaufbau einleiten,
wobei Lastspitzen auftreten können,
die das Netzwerk und den Gatekeeper übermäßig belasten. Des weiteren
kann die Kommunikation zwischen den Gatekeepern Verarbeitungskapazitäten belegen
und das System belasten.
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Die
H.323-Empfehlung sieht eine direkte Signalisierung zwischen den
Endpunkten vor. Ist endpunktseitig die Transportadresse eines Zielpunkts bekannt,
können
die H.225.0-Call-Signalisierungs- und die H.245-Steuerungskanäle direkt
zwischen den Endpunkten eingerichtet werden. Allerdings stehen bei
direkter Signalisierung nicht alle Leistungsmerkmale zur Verfügung, die
ein Benutzer von einer modernen Telefonanlage erwartet, beispielsweise Umlegen/Rufweiterleitung
oder Bandbreitenkontrolle.
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Diese
Nachteile älterer
Patente können
zum Großteil
durch ein System und ein Verfahren gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung überwunden
werden.
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Die
Erfindung ist durch die unabhängigen Ansprüche definiert,
auf die hiermit konkret verwiesen wird. Weitere vorteilhafte Funktionen
und Leistungsmerkmale werden ausführlich in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Insbesondere
zeichnen sich die gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgeführten
H.323-Client-Terminals durch Redundanzüberwachungsschichten aus, die
eine redundante H.225.0-Anrufsignalisierung und H.245-Anrufsteuerung
im direkten Signalisierungsbetrieb ermöglichen, während der Signalisierungsverkehr
der Primärverbindung über den Gatekeeper
abgewickelt wird.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
wird zunächst
eine primäre
Verbindung über
den Gatekeeper eingerichtet und im Rahmen des Austauschs von Terminalfähigkeiten
(Capability Exchange) festgestellt, ob die Redundanzüberwachungsschichten
vorhanden sind; ist dies der Fall, werden über diese Redundanzüberwachungsschichten
die Signalisierungs- und die Steuerungskanäle direkt zwischen den Kommunikationsendpunkten
eingerichtet. Allerdings erkennen die Redundanzüberwachungsschichten die bestehende
Primärverbindung,
daher werden keine Medien- oder Nutzkanäle für die redundante Direktsignalisierung
eingerichtet. Fällt
der Gatekeeper aus, bleiben die Medienkanäle erhalten und erkennen die
Redundanzüberwachungsschichten,
dass die Signalisierung über
die direkten Signalisierungs- und Steuerungskanäle abgewickelt werden muss.
Im Direktsignalisierungsbetrieb werden nicht verfügbare Funktionen
auf der Benutzerschnittstelle des Client-Terminals gegebenenfalls "ausgeblendet" (und können somit
nicht aufgerufen werden).
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Darüber hinaus
sind die Redundanzüberwachungsschichten
gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung so konfiguriert, dass bei Aktivität festgestellt
wird, ob ein Reserve-Gatekeeper verfügbar ist, und gegebenenfalls
versucht wird, die primäre Signalisierungsverbindung über diesen
Reserve-Gatekeeper wiederherzustellen. Sobald die Anrufsignalisierungs-
und Anrufsteuerungskanäle über den
neuen primären
Gatekeeper eingerichtet worden sind, wird die Direktsignalisierung
wieder zum Sekundärmodus;
Funktionen, die während
der Umstellungsphase deaktiviert waren, stehen jetzt wieder zur Verfügung.
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Ein
H.323-Client-Terminal gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung arbeitet mit primären und sekundären H.323-Steuereinheiten oder Zustandsmaschinen.
Die primäre
Steuereinheit übermittelt
Signalisierungsnachrichten an einen Gatekeeper und veranlasst die
sekundäre
Steuereinheit, ihrerseits eine Nachricht mit einer entsprechenden Kennung
direkt an die Redundanzüberwachungsschicht
des anderen Endpunkts zu übermitteln.
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Die
primäre
Steuereinheit setzt den Verbindungsaufbau über standardmäßige H.323-Protokolle fort.
Während
die sekundäre Steuereinheit
Signale direkt von dem anderen Terminal empfängt, prüft sie den Status der Verbindung
zur primären
Steuereinheit. Verläuft
die Anrufsignalisierung an der primären Steuereinheit normal, werden
keine weiteren Maßnahmen
getroffen. Fällt
die Anrufsignalisierung über den
primären
Gatekeeper aus, übernimmt
die sekundäre
Steuereinheit die Abwicklung der Kommunikation. Nach Übernahme
der Kommunikation durch diese Steuereinheit versucht die sekundäre Steuereinheit
gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung, über
den Gatekeeper einen neuen primären Anrufsignalisierungs-
und Anrufsteuerungskanal herzustellen.
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Zum
besseren Verständnis
werden im Folgenden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung ausführlich
beschrieben. Hierzu wird Bezug genommen auf die folgenden Abbildungen:
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1 stellt schematisch ein
H.323-System gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung dar;
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2A-2C zeigen ein H.323-Terminal mit einer
Redundanzüberwachungsschicht
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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3 stellt schematisch den
Signalfluss gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung dar;
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4A-4C zeigen den Systembetrieb gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung in Form von Ablaufdiagrammen;
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5 zeigt schematisch den
Signalfluss gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung; und
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6 illustriert in einem Ablaufdiagramm den
Systembetrieb gemäß der in 5 dargestellten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Bezug
nehmend auf die Abbildungen zeigt 1 in
einem Diagramm ein Beispiel für
ein H.323-Telekommunikationssystem (100) gemäß einer
Ausführung
der -vorliegenden Erfindung. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen,
dass die Erfindung nachfolgend im Hinblick auf ein H.323-Netzwerk
beschrieben wird, die Erfindung jedoch gleichermaßen auf
jedes beliebige Netzwerk anwendbar ist, in dem getrennte Medien-
und Signalisierungskanäle
zum Einsatz kommen, beispielsweise MGCP (Media Gateway Control Protocol),
SIP+ (Protokoll für
die Kommunikation zwischen mobilen Erdfunkstellen), SGCP, MEGACO
sowie allgemein alle "Sprache/Multimedia über IP"-Schemata. Ferner
sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung hier konkret am
Kontext von Sprachpaketen beschrieben wird, aber auch jegliche Form
von Multimedia-Informationen wie Video, Daten, Sprache in beliebigen
Kombinationen umfasst.
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Das
Telekommunikationssystem 100 beinhaltet ein lokales Netzwerk
(LAN, Local Area Network) oder paketvermitteltes Netz 101.
An besagtes LAN 101 können
diverse H.323-Terminals 102a, 102b, eine Multipoint
Control Unit (MCU) 104, ein H.323-Gateway 106,
ein primärer
H.323-Gatekeeper 108a, ein H.323-Reserve-Gatekeeper 108b,
ein LAN-Server 112 und eine Anzahl weiterer Geräte wie beispielsweise
Personal Computer (nicht in der Abbildung) angebunden sein. Die
H.323-Terminals 102a und 102b entsprechen der
H.323-Empfehlung, auf die hiermit verwiesen wird. Somit unterstützen die H.323-Terminals 102a und 102b die
H.245-Anrufsteuerungssignalisierung für die Aushandlung der Medienkanalnutzung,
Q.931 (H.225.0) für
Anrufsignalisierung und Verbindungsaufbau, H.225.0 RAS (Registration,
Admission and Status) sowie das RTP/RTCP für die fortlaufende Nummerierung
von Audio- und Video-Datenpaketen. Des weiteren können in
den H.323-Terminals 102a und 102b Audio- und Video-Codecs,
T.120-Datenkonferenzprotokolle und
MCU-Funktionen implementiert sein. Nähere Informationen zur H.323-Empfehlung
sind von der International Telecommunications Union zu beziehen.
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Darüber hinaus
enthalten gemäß der hier
beschriebenen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die H.323-Terminals 102a und 102b so
genannte Redundanzkontrolleinheiten 111a und 111b (auch
als "Redundanzüberwachungsschichten" bezeichnet), die
jeweils wiederum aus einer primären bzw.
sekundären
Steuerungseinheit 110a, 110b bzw. 110c, 110d (üblicherweise
als gekoppelte Zustandsmaschinen ausgeführt) bestehen. Diese Redundanzkontrolleinheiten 111a und 111b unterstützen H.323-Signalisierung
sowohl über
den primären Gatekeeper 108a als
auch direkt untereinander. Außerdem
versuchen die Redundanzkontrolleinheiten 111a bzw. 111b in
einer Ausführungsform
der Erfindung, bei Ausfall des primären Gatekeepers 108a eine
neue primäre
Gatekeeper-Verbindung über
den Reserve-Gatekeeper 108b herzustellen. Aufgabe der Einheiten 111a bzw. 111b ist
die Bereitstellung eines Systems mit zwei Signalisierungs- (sowie
zwei Steuerungs-)kanälen,
jedoch nur einem Medien- bzw. Nutzkanal, der ausschließlich der
primären
Verbindung zugewiesen ist, wie an späterer Stelle noch ausführlicher
beschrieben. Zu beachten ist, dass neben der hier dargestellten
Ausführung
mit einem Reserve-Gatekeeper 108b auch Ausführungsformen gänzlich ohne
oder mit mehreren Reserve-Systemen möglich sind. 1 ist in diesem Sinne lediglich
als Beispiel zu betrachten.
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Entsprechend
einer spezifischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt 2A ein
logisches Diagramm einer H.323-Schnittstelle zum LAN 101.
Zu beachten ist hierbei, dass die Redundanzüberwachungsschicht 111 zwar
als Netzwerkschicht dargestellt ist, üblicherweise aber als eine oder
mehrere gekoppelte Zustandsmaschine(n) realisiert ist, durch die
das H.323-Protokoll implementiert werden kann. Die Schnittstelle
umfasst ein Netzwerk-Terminal/-Gerät 102 einschließlich einer
Redundanzüberwachungsschicht 111 gemäß der vorliegenden
Erfindung sowie eine Schnittstelle 13 zu einem paketvermittelten
Netz, die mit dem Netzwerk-Terminal 102 verbunden ist.
Wie nachstehend noch näher
erläutert
nutzt das Netzwerk-Terminal 102 das in der ITU-T H.323-Empfehlung
spezifizierte Protokoll. Die Netzschnittstelle 13 verbindet
das Netzwerk-Terminal 102 mit dem LAN 101. H.323-basierte
Terminals/Geräte
und sonstige Systeme wickeln Sprach-, Video- und/oder Datenverkehr
in Echtzeit ab. Es muss darauf hingewiesen werden, dass es sich
bei H.323 um eine Rahmenempfehlung handelt, die eine Reihe von Einzelempfehlungen
zur multimedia-gestützten
Kommunikation einschließlich Telefonie über LAN
umfasst. Das Netzwerk unterstützt
sowohl paketvermittelte Netze auf Basis des TCP/IP-Protokolls (Transmission
Control Protocol/Internet Protocol) als auch Netzwerke mit IPX (Internet Packet
Exchange) über
Ethernet, Fast Ethernet und Token Ring.
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Das
H.323-Terminal 102 ist mit einem Video-Ein-/Ausgang (E/A) 28,
einem Audio-E/A 212, einer Datenendeinrichtung 40 und
einer Systemsteuerungs-Bedienoberfläche SCUI (System Control User Interface) 20 verbunden.
Außerdem
beinhaltet das Netzwerk-Terminal 102 eine H.225.0-Schicht 24,
einen Audio-Coder/Decoder (Codec) 14 und ggf. einen Video-Codec 15 sowie
eine T.120-Datenaustauschschicht 19. Die Audio-E/A-Schnittstelle
bzw. -Karte 212, die in dem standardmäßigen H.323-Gerät enthalten
sein kann, stellt die Verbindung zu dem Audio-Codec 14,
etwa einem G.711-Codec, her, so dass Audio-Signale kodiert bzw.
dekodiert werden können. Der
an die H.225.0-Schicht 24 gekoppelte Audio-Codec 14 kodiert
die Audio-Signale in Übertragungsrichtung
und dekodiert die eingehenden Signale. Obwohl der Audio-Codec nach
dem G.711-Standard für alle
H.323-Terminals obligatorisch ist, können für die Kodierung und Dekodierung
von Sprache auch andere Audio-Codecs, beispielsweise G.728, G.729, G.723.1,
G.722 und MPEG1, eingesetzt werden. Dabei ist G.723.1 ein bevorzugter
Codec, da er eine ausreichend niedrige Bitrate aufweist, die die
Aufrechterhaltung der Link-Bandbreite gewährleistet, insbesondere bei
Netzwerkverbindungen mit niedrigerer Geschwindigkeit.
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Die
Video-E/A-Schnittstelle bzw. -Karte 28, die ebenfalls Bestandteil
des standardmäßigen H.323-Geräts sein
kann, stellt die Verbindung zu einem Video-Codec 15 her,
beispielsweise einem H.261-Codec
zum Kodieren und Dekodieren von Videosignalen. Der Video-Codec 15 kodiert
Videosignale in Übertragungsrichtung
und dekodiert eingehende Signale. Für H.323-Terminals mit Video-Unterstützung ist
der H.261-Codec obligatorisch, jedoch werden ggf. auch andere Codecs,
etwa H.263, unterstützt.
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Die
SCUI-Schnittstelle 20 stellt die Signalisierung und Flusssteuerung
für einen
ordnungsgemäßen Betrieb
des H.323-Terminals 102 bereit. Insbesondere übernimmt
besagte SCUI 20 die Anrufsignalisierung und -steuerung.
Mit der SCUI 20 verbunden ist eine Redundanzüberwachungsschicht 111 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Besagte Redundanzüberwachungsschicht 111 umfasst
ein Paar Steuerungsschichten 11a und 11b sowie
eine Arbitrierungsschicht 29 (Arbitration Layer). Die primäre Steuerungsschicht 11a ist
für den
Gatekeeper-Modus konfiguriert, die sekundäre Steuerungsschicht für den Direktmodus
(ohne Routing über
den Gatekeeper). Bei den Steuerungsschichten 11a und 11b handelt
es sich um standardmäßige Steuerungsschichten
des H.323, entsprechend sind darin die Q.931-Schichten 16a und 16b,
die H.225.0 RAS-Schichten 17a und 17b sowie die H.245-Schichten 18a und 18b enthalten.
Somit ist die SCUI 20 über
die Arbitrierungsschicht 29 mit der H.245-Schicht 18 verbunden,
also dem Mediensteuerungsprotokoll, das den Austausch von Terminalfähigkeiten
(Capability Exchange), das Öffnen
und Schließen
von logischen Kanälen,
die Abfrage des bevorzugten Übertragungsmodus,
Flusssteuerungsnachrichten und diverse andere Kommandos und Anweisungen
ermöglicht.
Darüber
hinaus ist die SCUI 20 über
die Arbitrierungsschicht 29 mit dem Q.931-Protokoll verbunden,
das Aufbau, Abbau und Steuerung von H.323-Sitzungen definiert. Weiterhin ist
die SCUI 20 über
die Arbitrierungsschicht 29 mit dem H.225.0 RAS-Protokoll (Registration,
Arbitration and Status) verbunden, das definiert, wie H.323-Einheiten
auf H.323-Gatekeeper zugreifen, um unter anderem die Adressumsetzung
durchzuführen,
so dass die H.323-Endpunkte über einen
H.323-Gatekeeper andere H.323-Endpunkte lokalisieren können. Die H.225.0-Schicht 24,
die aus der Q.931-Schicht 16a bzw. 16b abgeleitet
wird, bildet das Protokoll für
die Herstellung einer Verbindung zwischen zwei oder mehr Terminals
und setzt die übertragenen
Video-, Audio-, Daten-, Signalisierungs- und Steuerungs-Datenströme in Nachrichten
um, die für
die Kommunikation über
die Netzschnittstelle 13 (beispielsweise paketvermitteltes
Netz 101) verwendet werden. Weiterhin extrahiert die H.225.0-Schicht 24 aus
den Nachrichten, die von der Netzschnittstelle kommen, die empfangenen
Video-, Audio-, Daten-, Signalisierungs- und Steuerungs-Datenströme, leitet
die Signalisierungs- und Steuerungsinformationen an die entsprechende
Steuerungsschicht 11a bzw. 11b sowie die Medienströme an die
entsprechende Audio-, Video- bzw. Datenschnittstelle weiter.
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Daraus
folgt, dass eine H.323-Netzwerkkonfiguration aus einer Reihe unterschiedlicher
Geräte bestehen
kann. So kann beispielsweise das Netzwerk ein Terminal beinhalten,
das einen an ein LAN angeschlossenen Benutzer in die Lage versetzt,
mit anderen Benutzern im LAN zu kommunizieren, oder ein Terminal, über das
ein Anrufer im LAN einen Teilnehmer im öffentlichen Netz anrufen kann,
und/oder ein Terminal, das als Adapter für die Kommunikation über eine
drahtlose Amtsleitung mit Hilfe eines drahtlosen Telefons dient.
Darüber
hinaus kann das Gerät ggf.
Leistungsmerkmale nach den H.450.x-Empfehlungen implementieren.
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Die
Arbitrierungsschicht 29 gemäß der vorliegenden Erfindung übergibt
an die SCUI 20 einen einzigen Signalisierungsfluss. Wenn
sowohl die Steuerungsschicht 11a als auch 11b ordnungsgemäß arbeitet,
wählt die
Arbitrierungsschicht 29 die primäre Zustandskontrollmaschine
bzw. Steuerungsschicht aus. Ist die Steuerungsschicht 11a nicht
verfügbar,
weil der Gatekeeper ausgefallen ist, benutzt die Arbitrierungsschicht 29 die
betriebsbereite sekundäre
Zustandsmaschine 11b, die im Direktmodus (also nicht über den
Gatekeeper) arbeitet. Dies ist in den 2B und 2C schematisch dargestellt.
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Die
Arbitrierungsschicht 29, die in 2B dargestellt ist, empfängt die
H.225.0-Anrufsignalisierung und die H.245-Anrufsteuerung über die
Leitungen 33 und 35 von den primären und
sekundären
Zustandsmaschinen SM1 und SM2. Außerdem empfängt die Arbitrierungsschicht 29 auf
den Leitungen 37 und 39 Statussignale von den
Zustandsmaschinen SM1 bzw. SM2, die angeben, ob diese Einheiten (und
damit auch der Gatekeeper und andere Endpunkte, von denen sie Signale
empfangen) ordnungsgemäß arbeiten.
Wenn beide Zustandsmaschinen aktiv sind, übernimmt die Arbitrierungsschicht 29 die
H.225.0- und die H.245-Signalisierung der Zustandsmaschine SM1,
bei der das Routing über
den primären
Gatekeeper erfolgt, und leitet diese an die SCUI 20 weiter. 2C zeigt eine Situation,
in der die primäre
Zustandsmaschine SM1 nicht betriebsbereit ist, weil der Gatekeeper,
von dem sie die Signalisierung empfangen hat, ausgefallen ist. In
diesem Fall erfasst die Arbitrierungsschicht 29 das Statussignal
auf Leitung 37 und schaltet um auf die H.323-, H.225.0- und H.245-Signalisierung
von der (direkt angeschlossenen) Zustandsmaschine SM2, die über die
Leitung 39 den aktiven Status signalisiert.
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Darüber hinaus
kann das in 2A dargestellte
Terminal 102 in einer Umgebung eingesetzt werden, in der
nur ein Teil der Terminals vergleichbar ausgestattet ist. Das heißt, dass
nicht alle H.323-Client-Endpunkte
notwendigerweise über
eine Redundanzüberwachungsschicht 111 verfügen müssen. Das Vorhandensein
einer Redundanzüberwachungsschicht 111 wird
im Zuge des Verbindungsaufbaus festgestellt. Diese Schicht wird
nur genutzt, wenn beide Clients entsprechend ausgerüstet sind.
Ist dies nur bei einem der Clients der Fall, geht das System standardmäßig in einen
normalen Betriebsmodus ohne redundante Absicherung über die
Zustandsmaschine SM1. Auf diese Weise erlaubt die vorliegende Erfindung
in vorteilhafter Weise, Redundanz und Fehlertoleranz nur für bestimmte
Clients oder Client-Gruppen in einem System zu realisieren.
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3 zeigt die Signalisierung
bei Betrieb einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Hinzuweisen ist hier auf die Tatsache,
dass die Abbildung die Signalisierungswege als Direktverbindungen
darstellt, obwohl die Signalisierung üblicherweise über das
LAN 101 abgewickelt wird. Wie dargestellt sind an das LAN 101 ein
Gatekeeper GK1 und ein Paar Client-Terminals, d. h. die Endpunkte
Client 1 und Client 2, angeschlossen. Besagte Endpunkte Client 1
und Client 2 beinhalten die Redundanzüberwachungsschichten 111a bzw. 111b gemäß der vorliegenden
Erfindung sowie die Client-Anwendungen 102a und 102b.
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Wenn
Client 1 eine Verbindung zu Client 2 herstellt, sendet er eine H.225.0
Setup-Nachricht mit einem weltweit eindeutigen Anrufkennzeichen
(GUId, Globally Unique Call Identifier) über den Signalisierungsweg 302 an
seinen primären
Gatekeeper GK1. Hierdurch wird der Gatekeeper GK1 veranlasst, über den
Signalisierungsweg 304 eine H.225.0 Setup-Nachricht an
den Endpunkt Client 2 zu senden. Client 2 antwortet über Signalisierungsweg 304,
woraufhin die Verbindung in der standardmäßigen Weise eingerichtet wird.
Anschließend
wird der Medienkanal 310 für die Nutzdaten direkt zwischen
den beiden Endpunkten eingerichtet. Der H.323-Verbindungsaufbau beinhaltet darüber hinaus
den Austausch von Terminalfähigkeiten
(Capability Exchange), was den Endpunkten die Möglichkeit gibt festzustellen,
ob an beiden Enden eine Redundanzüberwachungsschicht vorhanden
ist. Danach sendet der Endpunkt Client 1 über den Signalisierungsweg 306 eine
direkte, d. h. nicht über
den Gatekeeper laufende H.225.0 Setup-Nachricht an den Endpunkt
Client 2. Diese H.225.0 Setup-Nachricht enthält dieselbe GUId, die auch
für den
Aufbau der Verbindung über
den Gatekeeper GK1 benutzt wurde. Dabei muss jedoch beachtet werden,
dass die GUId nicht identisch sein muss, solange sie in einer bekannten
Weise auf die ursprüngliche
GUId bezogen ist. Der Endpunkt Client 2 erkennt die GUId als Kennung
einer Backup-Verbindung und akzeptiert sie. Allerdings veranlassen die
Clients 1 und 2 in Folge dieser zweiten H.225.0 Setup-Nachricht
keinerlei weitere Verbindungsaufbauaktionen (d. h., es wird kein
separater Medienkanal eingerichtet). Da die Redundanzüberwachungsschichten
und die zugehörigen
Arbitrierungsschichten 29 vorhanden sind, erkennen die
Client- Anwendungen
lediglich, dass ein einzelner Signalisierungskanal und ein Strom
von Medien-Datenpaketen eingeht. Hingegen ist das Vorhandensein
des redundanten direkten Signalisierungskanals für die Client-Anwendungen nicht
erkennbar.
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Ist
der Gatekeeper GK1 während
der gesamten Dauer der Verbindung verfügbar, sendet der Endpunkt-Client
desjenigen Benutzers, der die Verbindung auslöst, standardmäßige Auslösungsnachrichten
an den Gatekeeper GK1 und direkt an den anderen Endpunkt. Der Gatekeeper
GK1 löst
die Verbindung aus, indem er Verbindungsauslösungsnachrichten an den anderen
Endpunkt-Client sendet und den Signalisierungs- und den Steuerungskanal schließt. Ebenso
werden die direkten Signalisierungs- und Steuerungskanäle geschlossen.
Der Abbau der Verbindung (sowie die Beendigung zugehöriger Funktionen)
an den Endpunkt-Clients erfolgt auf der Redundanzüberwachungsschicht 111a bzw. 111b basierend
auf der primären
Auslösungsnachricht.
Die Client-Anwendung muss nicht über
die Auslösung
der sekundären
Steuerungssignale informiert werden. Die Auslöseinformationen werden von
der primären
Zustandsmaschine oder Steuerungsschicht per SCUI 20 über die
Arbitrierungsschicht 29 an die Client-Anwendung weitergeleitet.
Gleichzeitig stellt die Arbitrierungsschicht 29 sicher,
dass an der sekundären
Zustandsmaschine der Signalisierungs- und der Steuerungskanal ordnungsgemäß geschlossen werden.
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Fällt während einer
Verbindung der Gatekeeper GK1 aus, wird der entsprechende Signalisierungskanal
(über die
Wege 302 bzw. 304) zwischen den Endpunkten Client 1 und
Client 2 geschlossen. An den Endpunkten wird der Gatekeeper-Ausfall
beispielsweise als Schließen
des TCP-Socket erkannt. Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der Medien- oder Nutzkanal 310 aufrechterhalten
und auf den direkten (d. h. nicht über den Gatekeeper verlaufenden)
sekundären
Signalisierungskanal 2 (über Weg 306) umgeschaltet.
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Die
Funktionsweise dieser Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist aus den Ablaufdiagrammen in 4A–4C deutlich
ersichtlich. Hier versucht der Endpunkt Client 1 (siehe 4A) in einem Schritt 402 eine
Verbindung zu einem anderen Endpunkt, Client 2, herzustellen. Dazu
sendet der Endpunkt Client 1 bzw. dessen primäre Zustandsmaschine – bzw. Steuerungseinheit – 110a eine ARQ- Nachricht (AdmissionRequest)
an den Gatekeeper GK1. Wenn Gatekeeper GK1 ordnungsgemäß arbeitet,
sendet er daraufhin in einem Schritt 404 eine ACF-Nachricht
(AdmissionConfirm) an Client 1, die von der primären Zustandsmaschine 110a empfangen
wird. Diese ACF-Nachricht enthält
eine Signalisierungskanaladresse des Gatekeepers GK1. In einem Schritt 406 antwortet
die primäre
Zustandsmaschine 110a, indem sie eine H.225.0 Setup-Nachricht
an den Gatekeeper GK1 sendet, die eine GUId zur eindeutigen Kennzeichnung
der Verbindung enthält.
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In
einem Schritt 408 leitet der Gatekeeper GK1 die H.225.0
Setup-Nachricht an den Endpunkt Client 2 bzw. an dessen primäre Zustandsmaschine oder
Steuerungseinheit 110c weiter. Als Reaktion darauf tauscht
die primäre
Zustandsmaschine 110c des Client 2 in einem Schritt 410 ARQ-/ACF-Nachrichten
mit dem Gatekeeper GK1 aus. In einem Schritt 412 sendet
die primäre
Zustandsmaschine 110c von Endpunkt Client 2 an den Gatekeeper
GK1 H.225.0 Alert- und Connect-Nachrichten,
sobald der Anruf in den verbundenen Zustand übergeht. Der Gatekeeper GK1
wiederum leitet in einem Schritt 414 diese Alert- und Connect-Nachrichten
weiter an die primäre
Zustandsmaschine 110a von Endpunkt Client 1. Die Alert-
und Connect-Nachricht enthält
die H.245 Steuerungskanaladresse des Gatekeepers, die in einem Schritt 415 für die Einrichtung
des H.245-Steuerungskanals benutzt wird. In einem nächsten Schritt 416 erfolgt
ein Austausch der Fähigkeiten
nach H.245 (Capability Exchange). Schritt 417 beinhaltet
die Einrichtung des Medienkanals zwischen den Endpunkten Client
1 und Client 2. Im Rahmen des Capability Exchange werden die zu
verwendenden Kodierungsalgorithmen und ähnliche Informationen ausgetauscht.
Außerdem
beinhaltet dieser Capability Exchange gemäß der vorliegenden Erfindung
in einem Schritt 418 den Austausch von Informationen darüber, ob
die beiden Seiten über
eine Redundanzüberwachungsschicht 111 verfügen oder nicht.
Verfügt
einer der beiden Endpunkte nicht über eine Redundanzüberwachungsschicht 111,
setzt das System in einem Schritt 419 den Verbindungsaufbau ganz
normal über
den Gatekeeper und ohne redundante Absicherung fort, wobei an der
nicht redundant ausgelegten Seite als "primäre" Zustandsmaschine die
einzige vorhandene Zustandsmaschine verwendet wird. Wird in Schritt 418 dagegen
festgestellt, dass beide Endpunkte mit einer Redundanzüberwachungsschicht
ausgestattet sind, veranlasst die primäre Zustandsmaschine 110a in
einem Schritt 420 ein Signal zur Aktivierung der sekundären Zustandsmaschine 110b.
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In
einem Schritt 421 sendet die sekundäre Steuerungseinheit 110b an
den Gatekeeper GK1 eine ARQ-Nachricht, in der der Aufbau einer Direktverbindung
zu Endpunkt Client 2 angefordert wird. In Schritt 422 antwortet
der Gatekeeper GK1 mit einer ACF-Nachricht an den Endpunkt Client
1, die dort von der sekundären
Zustandsmaschine 110b empfangen wird. Diese ACF-Nachricht
enthält
eine Signalisierungskanaladresse von Endpunkt Client 2. Auf diese
ACF-Nachricht hin
sendet die sekundäre
Zustandsmaschine 110b in einem Schritt 423 direkt
an Endpunkt Client 2 eine H.225.0 Setup-Nachricht, in der die GUId
(aus den Schritten 402 bis 417) enthalten ist.
In einem Schritt 424 empfängt der Endpunkt Client 2 diese
H.225-0 Setup-Nachricht
und stellt fest, dass sie sich auf eine bestehende Verbindung (die
in Schritt 402 bis 417 aufgebaute Verbindung) bezieht.
Hierdurch wird die primäre
Zustandsmaschine 110c an Endpunkt Client 2 veranlasst,
ein Signal zu senden, das die sekundäre Zustandsmaschine 110d aktiviert,
um die eingegangene H.225.0 Setup-Nachricht zu verarbeiten. Als Reaktion
auf die H.225.0 Setup-Nachricht
tauscht in Schritt 425 die sekundäre Zustandsmaschine 110d an
Endpunkt Client 2 ARQ-/ACF-Nachrichten mit dem Gatekeeper GK1 aus.
Danach sendet die sekundäre
Zustandsmaschine 110d des Endpunkts Client 2 eine H.225.0 Connect-Nachricht
an die sekundäre
Zustandsmaschine 110b von Endpunkt Client 1, um den sekundären Anruf
in den verbundenen Zustand zu versetzen. Anschließend tauschen
in einem Schritt 427 die Clients 1 und 2 H.245-Nachrichten
mit Informationen zu den Terminalfähigkeiten aus.
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In
einem Schritt 428 tauschen die Endpunkte Client 1 und Client
2 H.245-Nachrichten zur Master/Slave-Bestimmung sowie weitere erforderliche H.245-Nachrichten
aus. In Schritt 430 jedoch stellen die beiden Endpunkte
Client 1 und Client 2, d. h. speziell deren Redundanzüberwachungsschichten 111b bzw. 111d,
anhand der ursprünglich
beim Verbindungsaufbau angegebenen GUId-Kennungen fest, dass die
Signalisierung redundant abgesichert ist, weshalb kein Medienkanal
eingerichtet wird. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass
die sekundäre
Direktsignalisierung jederzeit nach Feststellung der GUId und Abruf
der Adresse von Client 2 über
die primäre
Verbindung oder durch Austausch von ARQ-/ACF-Nachrichten realisiert
werden kann. Mithin hat 4A lediglich
Beispielcharakter.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann der ARQ-/ACF-Austausch nach Schritt 420 unterbleiben.
In diesem Fall kann zwischen den sekundären Steuerungseinheiten 110b und 110d eine
direkte Verbindung hergestellt werden, ohne den Gatekeeper GK1 einzubeziehen.
Entsprechend entfallen die Schritte 421, 422 und 425.
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Bei
dieser Ausführung
wird im Anschluss an Schritt 420 in einem Schritt 423' von der sekundären Zustandsmaschine 110b eine
H.225.0 Setup-Nachricht mit der GUId der primären Verbindung (aus Schritt 402 bis 417)
unmittelbar an den Endpunkt Client 2 gesendet. In einem Schritt 424' empfängt der Endpunkt
Client 2 die H.225.0 Setup-Nachricht
und stellt fest, dass sie sich auf eine bestehende Verbindung (die
in Schritt 402 bis 417 aufgebaute Verbindung)
bezieht. Hierdurch wird die primäre
Zustandsmaschine 110c an Endpunkt Client 2 veranlasst,
ein Signal zu senden, das die sekundäre Zustandsmaschine 110d aktiviert,
um die eingegangene H.225.0 Setup-Nachricht zu verarbeiten. Danach werden
die Schritte 426, 427, 428 und 430 ausgeführt wie
weiter oben beschrieben.
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4B zeigt in einem Ablaufdiagramm
den Prozess zur Auslösung
einer Verbindung mit redundant abgesicherter Signalisierung. In
einem Schritt 440 wird der Verbindungsabbau durch den Benutzer an
Endpunkt Client 1 veranlasst. Natürlich kann die Auslösung aber
genauso auch vom Endpunkt Client 2 aus erfolgen. In einem Schritt 441 veranlasst
beispielsweise der Endpunkt Client 1 (d. h. speziell die Zustandsmaschine 110a)
den Abbau der Verbindung, indem ein H.245 endSession-Kommando an den
Gatekeeper GK1 gesendet wird. Gatekeeper GK1 wiederum sendet in
einem Schritt 442 das H.245 endSession-Kommando weiter an den Endpunkt Client 2.
Dieser Endpunkt Client 2 (bzw. dessen Zustandsmaschine 110c)
reagiert in einem Schritt 443 auf das empfangene endSession-Kommando
H.245, indem er (sie) ein eigenes H.245 endSession-Kommando an den
Gatekeeper GK1 sendet. Dieses Kommando H.245 leitet der Gatekeepe
r GK1 in einem Schritt 444 an den Endpunkt Client 1 weiter.
In Schritt 445 sendet der Endpunkt Client 1 eine
H.225.0 Release Complete-Nachricht an den Gatekeeper GK1, um den
Signalisierungskanal zu schließen.
In einem Schritt 446 übermittelt der
Gatekeeper GK1 diese Release Complete-Nachricht an den Endpunkt
Client 2. Anschließend
fordern in Schritt 447 die Endpunkte Client 1 und
Client 2 durch DRQ-Nachrichten (Disengage Request) den
Gatekeeper GK1 auf, die Bandbreite für die Primärverbindung freizugeben. Auf
diese DRQ-Nachrichten reagiert der Gatekeeper GK1 in Schritt 448 mit DCF-Nachrichten
(Disengage Confirm) an die Endpunkte Client 1 und 2.
In Schritt 449 wird die Medienverbindung ebenso geschlossen
wie die Signalisierungsverbindungen, die über die primären Zustandsmaschinen 110a und 110c abgewickelt
wurden.
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Parallel
hierzu übermittelt
der Endpunkt Client 1 (bzw. die Zustandsmaschine 110b)
auch ein endSession-Kommando an die sekundäre Zustandsmaschine 110d von
Endpunkt Client 2 (Schritt 450). In Schritt 452 sendet
die sekundäre
Zustandsmaschine 110d von Endpunkt Client 2 ein entsprechendes endSession-Kommando
an die sekundäre
Zustandsmaschine 110b von Endpunkt Client 1. Und schließlich sendet
die sekundäre
Zustandsmaschine 110b von Endpunkt Client 1 in einem Schritt 454 eine
Release Complete-Nachricht an die sekundäre Zustandsmaschine 110d von
Endpunkt Client 2 und schließt
danach die Signalisierungskanäle,
ohne jedoch weitere Maßnahmen
in Bezug auf den Medienkanal zu veranlassen.
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In 4C stellt das Diagramm den
Systembetrieb für
den Fall dar, dass ein Ausfall von Gatekeeper GK1 erkannt wird.
Hier fällt
in einem Schritt 462 der Gatekeeper GK1 aus. Dieser Gatekeeper-Ausfall wird
in einem Schritt 464 von der primären Zustandsmaschine 110a des
Endpunkts Client 1 erkannt, üblicherweise
als geschlossenes TCP-Socket.
Die Reaktion besteht darin, dass in Schritt 468 die primäre Zustandsmaschine 110a an
Endpunkt Client 1 die Signalisierung an Gatekeeper GK1 einstellt.
Die sekundäre
Zustandsmaschine 110b setzt jedoch die Signalisierung auf
dem direkten Weg mit der sekundären Zustandsmaschine 110d des
Endpunkts Client 2 fort. In einem Schritt 470 erkennt die
Arbitrierungsschicht 29, dass die primäre Zustandsmaschine 110a nicht betriebsbereit
ist, und setzt entsprechend die Sitzung über die sekundäre Zustandsmaschine 110b fort.
In Schritt 472 erhält
die sekundäre
Zustandsmaschine 110b die direkte Signalisierung mit der
sekundären Zustandsmaschine 110d von
Client 2 aufrecht. Die Arbitrierungsschicht 29 benachrichtigt
in Schritt 473 die Client-Anwendung, dass die primäre Zustandsmaschine SM1
(110a) ausgefallen ist. Als Reaktion darauf werden von
der Anwendung ggf. alle Funktionen und Leistungsmerkmale, die bei
einer Direktverbindung nicht zur Verfügung stehen, in einer bekannten
Weise "ausgeblendet" (und können somit
nicht aufgerufen werden). Ähnliche
Schritte werden auch am Endpunkt Client 2 ausgeführt. Auf diese Weise können die
Endpunkte die Verbindung entweder auslösen oder fortsetzen, ohne auf
einen neuen Gatekeeper warten zu müssen. Entscheidet sich beispielsweise
in einem Schritt 474 der Benutzer an Endpunkt Client 1
für das
Auslösen
der Verbindung, sendet die Zustandsmaschine 110b des Endpunkts Client
1 ein endSession-Kommando an den Endpunkt Client 2 (Schritt 475).
Von der sekundären
Zustandsmaschine 110d des Client 2 wird ein gleichartiges
Kommando zurückgegeben.
Ein ebensolcher Nachrichtenaustausch kann von der Zustandsmaschine 110d von
Client 2 veranlasst werden, wenn der Benutzer an Client 2 beschließt, die
Verbindung auszulösen.
In Schritt 476 sendet die Zustandsmaschine 110b eine
N.225.0 Release Complete-Nachricht an den Endpunkt Client 2. In
einem letzten Schritt 477 wird der Medienkanal geschlossen.
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5 stellt eine Weiterentwicklung
der vorliegenden Erfindung dar. Insgesamt ähnelt 5 der 3,
nur dass hier ein zusätzlicher
Gatekeeper GK2 enthalten ist, der als Reserve-Gatekeeper fungiert wie nachstehend
noch näher
erläutert.
Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass der Gatekeeper GK1 ausgefallen
ist, wobei jedoch der Medienkanal 310 weiterhin intakt
ist, und dass die Verbindung im Direktmodus über den redundanten oder sekundären Signalisierungs-
und Steuerungskanal 306 abgewickelt wird.
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Wie
weiter oben schon angesprochen besteht die Reaktion auf den erkannten
Ausfall des primären
Gatekeepers und die Fortführung
der Kommunikation über
den direkten Reserve-Signalisierungsweg darin, dass die Redundanzüberwachungsschicht 111a nach
einem anderen Gatekeeper sucht, der dann die Signalisierung von
der sekundären,
direkten Signalisierungsverbindung übernehmen kann. Die Zustandsmaschine 110a geht
hierzu wie üblich vor.
Sobald ein neuer Gatekeeper (hier speziell der Reserve-Gatekeeper
GK2) gefunden ist, sendet die Zustandsmaschine 110a über den
Signalisierungsweg 502 eine H.225.0 Setup-Nachricht an
den Gatekeeper GK 2. Diese Setup-Nachricht beinhaltet die GUId,
die ursprünglich
beim Aufbau der Verbindung über den
Gatekeeper GK1 vergeben wurde. Die H.225.0 Setup-Nachricht wird
von Gatekeeper GK2 über
den Signalisierungsweg 504 an den Endpunkt Client 2 übermittelt.
Die Zustandsmaschine 110c von Endpunkt Client 2 erkennt
die GUId und startet daraufhin einen ARQ/ACF-Austausch. Der Verbindungsaufbau
erfolgt nach dem standardmäßigen Verfahren,
jedoch wird kein neuer Medienkanal eingerichtet, sondern der bereits
bestehende Kanal für
die Signalisierung über
den Gatekeeper GK2 übernommen.
Danach dient die direkte Signalisierung zwischen den Zustandsmaschinen 110b und 110d wieder
nur als Reserveweg.
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Der
Betrieb der hier beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist in 6 anhand
eines Ablaufdiagramms anschaulich dargestellt. Speziell versucht
in einem Schritt 602 der Endpunkt Client 1, über einen
neuen primären
Gatekeeper einen Signalisierungskanal zum Endpunkt Client 2 einzurichten.
Der Endpunkt Client 1 respektive die zugehörige primäre Zustandsmaschine 110a sendet eine
ARQ-Nachricht (AdmissionRequest) an den Gatekeeper GK2. Arbeitet
dieser Gatekeeper GK2 ordnungsgemäß, reagiert er in einem Schritt 604 mit einer
ACF-Nachricht (AdmissionConfirm) an die primäre Zustandsmaschine 110a des
Endpunkts Client 1. Diese ACF-Nachricht enthält eine Signalisierungskanaladresse
des Gatekeepers GK2. In einem Schritt 606 sendet die primäre Zustandsmaschine 110a als Antwort
auf die ACF-Nachricht an den Gatekeeper GK2 eine H.225.0 Setup-Nachricht,
in der die GUId enthalten ist, welche bei Einrichtung der Verbindung über den
Gatekeeper GK1 zur Kennzeichnung der Verbindung vergeben wurde.
Diese Setup-Nachricht wird in Schritt 608 vom Gatekeeper GK2 an
die primäre
Zustandsmaschine 110c des Endpunkts Client 2 weitergeleitet.
Daraufhin erkennt die primäre
Zustandsmaschine 110c am Endpunkt Client 2 in Schritt 609,
dass die empfangene GUId die bereits zuvor aufgebaute Verbindung
bezeichnet, die auf dem direkten (also nicht über den Gatekeeper verlaufenden)
Signalisierungsweg beibehalten worden ist. In einem Schritt 610 tauscht
die primäre
Zustandsmaschine 110c von Endpunkt Client 2 ARQ/ACF-Nachrichten
mit dem Gatekeeper GK2 aus. In Schritt 612 sendet die primäre Zustandsmaschine 110a des Endpunkts
Client 2 H.225.0 Alert- und Connect-Nachrichten an den Gatekeeper
GK2. Gatekeeper GK2 wiederum übermittelt
diese Alert- und Connect-Nachrichten an die primäre Zustandsmaschine 110a des
Endpunkts Client 1 (Schritt 614).
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Besagte
Alert- und Connect-Nachricht beinhaltet die H.245 Steuerungskanaladresse
des Gatekeepers, mit deren Hilfe in Schritt 616 der H.245-Steuerungskanal
eingerichtet wird. Anschließend
wird die Steuerung des Medienkanals von der Arbitrierungsschicht 29 in
einem Schritt 618 an die primären Zustandsmaschinen 110a bzw.
110c übergeben.
Die Arbitrierungsschicht 29 benachrichtigt die Client-Anwendung über die
SCUI 20, dass der primäre
Signalisierungsweg wiederhergestellt wurde und die von der Verwendung
eines Gatekeepers abhängigen
Funktionen und Leistungsmerkmale wieder zur Verfügung stehen.