DE602005001500T2

DE602005001500T2 - Stauhandhabung in einem paketkommunikationssystem

Info

Publication number: DE602005001500T2
Application number: DE602005001500T
Authority: DE
Inventors: Michael K. Olathe BUGENHAGEN; Jack E. Leawood BROWN; Robert B. Leawood DIANDA
Original assignee: Sprint Communications Co LP
Current assignee: Sprint Communications Co LP
Priority date: 2004-01-26
Filing date: 2005-01-25
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2025-01-26
Also published as: EP1709781B1; DE602005001500D1; ATE366024T1; CA2554416A1; WO2005074231A1; US20050163126A1; EP1709781A1; CA2554416C; US7522607B2

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kommunikationssysteme, insbesondere auf die Überlastungsbehandlung in einem Paketkommunikationssystem.
2. Darlegung des Problems
Telefonnetzwerke können aus einer Vielzahl von Gründen überlastet sein. Ein Grund für eine Überlastung im Telefonnetzwerk können Probleme mit einem Umschalter im Netzwerk oder mit einer oder mehrerer Ressourcen in einem Umschalter sein. Ein anderer Grund für eine Überlastung in einem Telefonnetzwerk kann ein Ereignis mit massenhaften Verbindungen sein, wie z. B. der Ticketverkauf für ein Konzert, eine Anrufaktion im Radio, eine Naturkatastrophe usw. Während eines Ereignisses mit massenhaften Verbindungen können Tausende von Verbindungen durch einen bestimmten Umschalter des Telefonnetzwerks gehen. Umschalter verfügen über eine begrenzte Kapazität und das hohe Aufkommen von Verbindungen während eines Ereignisses mit massenhaften Verbindungen kann den Umschalter überfordern.
Herkömmliche Telefonnetzwerke sind in der Lage, Überlastungen zu behandeln, indem sie über Umschalter im Netzwerk verfügen, die miteinander in Verbindung stehen. Angenommen, ein Ursprungsumschalter sendet eine SS7-Nachricht zum Verbindungsaufbau für eine Verbindung zu einem Zielumschalter. Weiterhin angenommen, dass der Zielumschalter gerade überlastet ist und die Verbindung nicht ordnungsgemäß behandeln kann. Als Antwort auf den Empfang der Nachricht zum Verbindungsaufbau bearbeitet der Zielumschalter ein Prioritätsbit der Nachricht zum Verbindungsaufbau, um festzustellen, ob die Verbindung eine Verbindung mit hoher Priorität ist. Ist die Verbindung eine Verbindung mit hoher Priorität, dann versucht der Zielumschalter, die Verbindung herzustellen. Ist die Verbindung keine Verbindung mit hoher Priorität, dann kann der Zielumschalter den Verbindungsversuch aufgeben, wenn er bereits eine SS7-Überlastungsnachricht gesendet hat, oder eine SS7-Überlastungsnachricht an den Ursprungsumschalter senden. Als Antwort auf die Überlastungsnachricht blockiert der Ursprungsumschalter Ver bindungen, die an den Zielumschalter gerichtet sind. Der Ursprungsumschalter bietet außerdem eine Verbindungsbehandlung für die blockierten Verbindungen, wie z. B. das Abspielen einer Melodie oder einer Nachricht.
In einem herkömmlichen Telefonnetzwerk wie diesem gelten der Ursprungsumschalter und der Zielumschalter nicht als Endgeräte oder als Geräte des Endnutzers. Die Umschalter befinden sich im Besitz der Telefongesellschaft und/oder werden von dieser gesteuert, und nicht vom Endnutzer, wie z. B. einem Kunden der Telefongesellschaft. Der Endnutzer kann im Besitz eines Telefons oder Computers sein, die als Endgerät gelten können. Da jedoch die Umschalter keine Endgeräte sind, findet das Blockieren der Verbindungen nicht in einem Endgerät statt. Außerdem empfangen Endgeräte im Telefonnetzwerk keine SS7-Signale, und demzufolge empfangen sie auch nicht die Überlastungsnachricht von einem überlasteten Umschalter.
Um größere Bandbreiten und verbesserte Merkmale zur Verfügung zu stellen, wurden Paketnetzwerke für Sprach- und Datenkommunikation eingeführt. Angenommen, ein Anrufer möchte eine Sprachverbindung über ein Paketnetzwerk unter Verwendung eines SIP-Telefons (Session Initiation Protocol) herstellen. Zur Herstellung der Verbindung sendet das SIP-Telefon eine Aufforderungsnachricht an eine Gateway-Steuereinheit. Als Antwort auf die Aufforderungsnachricht antwortet die Gateway-Steuereinheit auf das SIP-Telefon, wie z. B. mit einer Netzwerkadresse des Ziels der Verbindung.
In Paketnetzwerken treten Probleme auf, wenn sich die Gateway-Steuereinheit in einem Überlastungszustand befindet. Befindet sich die Gateway-Steuereinheit in einem Überlastungszustand, dann können Aufforderungsnachrichten, die an die Gateway-Steuereinheit gesendet werden, ignoriert, aufgegeben oder gelöscht werden. Erhalt das SIP-Telefon nach einer Zeitspanne keine Antwort von der Gateway-Steuereinheit, dann sendet das SIP-Telefon nochmals die Aufforderungsnachricht an die Gateway-Steuereinheit. Dieses nochmalige Senden der Aufforderungsnachricht verschlimmert das Überlastungsproblem in der Gateway-Steuereinheit noch zusätzlich.
Werden die Aufforderungsnachrichten ignoriert, kann darüber hinaus das SIP-Telefon still bleiben und keine Verbindungsbehandlung für den Endnutzer des SIP-Telefons bieten. Dann würde der Endnutzer nicht den Status der Verbindung erfahren.
Es treten weiterhin Probleme auf, wenn das SIP-Telefon versucht, eine Notverbindung herzustellen, wie z. B. einen Notruf über 911. Wenn das SIP-Telefon eine Aufforderungsnachricht für einen Notruf sendet und die Gateway-Steuereinheit überlastet ist, dann ist die Gateway-Steuereinheit nicht in der Lage, auf die Aufforderungsnachricht vom SIP-Telefon zu antworten, selbst wenn die Aufforderungsnachricht für einen Notruf ist. Leider sind gegenwärtig Aufforderungsnachrichten nicht als Notruf oder Nachrichten mit hoher Priorität gekennzeichnet. Da die Aufforderungsnachrichten nicht markiert sind, ist die Gateway-Steuereinheit nicht in der Lage, Prioritäten für die Nachrichten festzusetzen. Die einzige Möglichkeit für die Gateway-Steuereinheit, festzustellen, dass die Aufforderungsnachricht vom SIP-Telefon für einen Notruf ist, ist die Aufforderungsnachricht tatsächlich zu bearbeiten. Die Gateway-Steuereinheit muss möglicherweise die Aufforderungsnachricht bis zu den gewählten Ziffern bearbeiten, um den Status der Verbindung als Notruf festzustellen. Die Bearbeitung der Aufforderungsnachricht verbraucht wertvolle Ressourcen in der Gateway-Steuereinheit. Wenn die Gateway-Steuereinheit bereits überlastet ist, dann ist es unwahrscheinlich, dass die Gateway-Steuereinheit in der Lage sein wird, die Aufforderungsnachricht zu bearbeiten. Unglücklicherweise kann es passieren, dass Aufforderungsnachrichten für Notrufe in den aktuellen Paketnetzwerken ignoriert werden, wenn sich die Gateway-Steuereinheit im Zustand der Überlastung befindet.
Eine gegenwärtige Methode, die Überlastung in einem Paketnetzwerk zu behandeln, ist die Reduzierung der Betriebsbelastung eines Signalsystems, wie z. B. einer Gateway-Steuereinheit, was auch als Lastabwurf bekannt ist. Ein Beispiel für ein Verfahren des Lastabwurfs wird im US-Patent 6.650.619 dargestellt. Obwohl der Lastabwurf vorübergehend dazu beitragen kann, die Betriebsbelastung einer Gateway-Steuereinheit zu reduzieren, kann der Lastabwurf möglicherweise nicht ausreichen, um die Überlastung in einem Paketnetzwerk wirksam zu behandeln.
Übersicht über die Lösung
Die Erfindung trägt zur Lösung des oben genannten Problems durch die Umsetzung der Überlastungsbehandlung und Prioritätsbehandlung in einem Paketkommunikationssystem bei. Das Paketkommunikationssystem umfasst ein Kommunikationsendgerät, das mit einem Verbindungsbearbeitungssystem über ein Paketnetzwerk kommuniziert. Angenommen, ein Endnutzer möchte eine Verbindung mit Hilfe des Kommunikationsendgeräts herstellen. Um die Verbindung aufzubauen, sendet das Kommunikationsendgerät eine Verbindungsanforderungsnachricht an das Verbindungsbearbeitungssystem. Die Verbindungsanforderungsnachricht weist einen Kopfsatz auf, der die Prioritätsinformationen für die Verbindung enthält. Die Prioritätsinformationen können angeben, dass die Verbindung ein Notruf ist (ein Notruf über 911), eine Verbindung des Noffalltelefonservice der Regierung (GETS) usw. Weiterhin angenommen, dass sich das Verbindungsbearbeitungssystem in einem Zustand der Überlastung befindet. Das Verbindungsbearbeitungssystem empfängt die Verbindungsanforderungsnachricht und bearbeitet die Prioritätsinformationen im Kopfsatz der Verbindungsanforderungsnachricht, um festzustellen, ob die Verbindungsanforderungsnachricht für eine Verbindung mit hoher Priorität ist. Ist die Verbindungsanforderungsnachricht für eine Verbindung mit hoher Priorität, dann kann das Verbindungsbearbeitungssystem versuchen, die Verbindung herzustellen. Ist die Verbindungsanforderungsnachricht nicht für eine Verbindung mit hoher Priorität, dann sendet das Verbindungsbearbeitungssystem eine Antwortnachricht, die den Überlastungszustand im Verbindungsbearbeitungssystem angibt. Als Antwort auf den Empfang der Antwortnachricht blockiert das Kommunikationsendgerät die Verbindungen, die vom Verbindungsbearbeitungssystem bearbeitet werden sollen. Das Kommunikationsendgerät bietet dem Endnutzer außerdem eine Verbindungsbearbeitung, so dass der Endnutzer über den Status der Verbindung informiert ist.
Es ist von Vorteil, dass das Paketkommunikationssystem in der Lage ist, die Überlastung im Verbindungsbearbeitungssystem proaktiv zu behandeln. Indem dem Kommunikationsendgerät eine Antwortnachricht zur Verfügung gestellt wird, die den Zustand der Überlastung des Verbindungsbearbeitungssystems angibt, vermeidet das Kommunikationsendgerät, dass mehrfach Verbindungsanforderungsnachrichten an das Verbindungsbearbeitungssystem gesendet werden (wie z. B. Aufforderungsnachrichten), was die Bearbeitungsbelastung für das Verbindungsbearbeitungssystem verringert. Das Kommunikationsendgerät kann außerdem den Endnutzer über den Status der Verbindung informiert halten, anstatt dass der Endnutzer im Stich gelassen wird, weil die Verbindungsanforderungsnachricht abgewiesen wurde.
Ein weiteres wichtiges Merkmal des Paketkommunikationssystems ist, dass den Verbindungen eine Priorität zugewiesen werden kann, ohne dass diese tatsächlich durch das Verbindungsbearbeitungssystem bearbeitet werden mussten. Durch das Platzieren der Prioritätsinformationen im Kopfsatz der Verbindungsanforderungsnachricht kann das Verbindungsbearbeiturigssystem schnell den Kopfsatz der empfangenen Nachricht durchsuchen, um die Verbindungen mit hoher Priorität herauszufiltern. Wenn es sich in einem Zustand der Überlastung befindet, kann das Verbindungsbearbeitungssystem die Verbindungen mit hoher Priorität in einer kurzen Bearbeitungszeit herausfinden und versuchen, die Verbindungen mit hoher Priorität herzustellen. Gleichzeitig blockieren die Kommunikationsendgeräte einige oder alle der Verbindungen mit niedrigerer Priorität.
Die Erfindung kann weitere Ausführungsformen als die im Folgenden beschriebenen umfassen.
Beschreibung der Zeichnungen
Gleiche Bezugszeichen stellen in allen Zeichnungen das gleiche Element dar.
1A stellt ein Schaltungsnetzwerk nach dem Stand der Technik dar.
1B ist ein Signalgabeschema, das den Verbindungsaufbau in dem Schaltungsnetzwerk der 1A nach dem Stand der Technik veranschaulicht.
2A veranschaulicht ein Paketnetzwerk nach dem Stand der Technik.
2B ist ein Signalgabeschema, das den Verbindungsaufbau in dem Paketnetzwerk der 2A nach dem Stand der Technik veranschaulicht.
2C ist ein Signalgabeschema, das den Verbindungsaufbau in dem Paketnetzwerk der 2A nach dem Stand der Technik veranschaulicht, wenn sich eine Gateway-Steuereinheit im Zustand der Überlastung befindet.
3A veranschaulicht ein Paketkommunikationssystem in einem Beispiel der Erfindung.
3B ist ein Signalgabeschema, das den Verbindungsaufbau in dem Paketkommunikationssystem der 3A in einem Beispiel der Erfindung veranschaulicht.
4A veranschaulicht ein weiteres Paketkommunikationssystem in einem Beispiel der Erfindung, das über eine Überlastungsbehandlung verfügt.
4B ist ein Signalgabeschema, das den Verbindungsaufbau in dem Paketkommunikationssystem der 4A in einem Beispiel der Erfindung veranschaulicht.
5A veranschaulicht ein weiteres Paketkommunikationssystem in einem Beispiel der Erfindung, das über eine Überlastungsbehandlung verfügt.
5B ist ein Signalgabeschema, das den Verbindungsaufbau in dem Paketkommunikationssystem der 5A in einem Beispiel der Erfindung veranschaulicht.
6 veranschaulicht ein Paketkommunikationssystem in einem Beispiel der Erfindung, das selektiv die Verbindungen blockiert.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Schaltungsnetzwerk nach dem Stand der Technik 1A–1B
1A stellt ein Schaltungsnetzwerk 100 nach dem Stand der Technik dar, das zu einem besseren Verständnis der Erfindung beiträgt. Das Schaltungsnetzwerk 100 umfasst einen Ursprungsumschalter 102, der mit einem Zielumschalter 104 verbunden ist. Ein anrufender Teilnehmer 106 wird mit dem Ursprungsumschalter 102 verbunden. Ein angerufener Teilnehmer 108 wird mit einem Zielumschalter 104 verbunden. Der Ursprungsumschalter 102 und der Zielumschalter 104 umfassen jeweils Tandemumschalter. Es können weitere Umschalter im Schaltungsnetzwerk 100 verbunden sein, die aus Gründen der Kürze nicht dargestellt werden.
Die Umschalter 102 und 104 kommunizieren über die Signalgabeverbindungen 110 und die Grundstromverbindungen 111. Die Grundstromverbindungen 111 transportieren die Nutzerkommunikation, wie z. B. die Sprache oder Daten für eine Verbindung, und werden als durchgehende Linien dargestellt. Die Signalgabeverbindungen 110 transportieren die Verbindungssignalgebung, wie z. B. Nachrichten über die Anfangsadresse (IAM), die Nachricht über die Vervollständigung der Adresse (ACM) oder andere SS7-Signalnachrichten, und werden als gepunktete Linien dargestellt.
Die Umschalter 102 und 104 sind Bestandteile, die sich im Besitz einer lokalen Telefongesellschaft, eines Telefonfemgesprächsunternehmens oder eines anderen Trägers befinden und von diesen verwaltet werden. Der anrufende Teilnehmer 106 ist in der Lage, gegen eine Gebühr auf den Umschalter 102 zuzugreifen, aber der angerufene Teilnehmer 106 steuert nicht den Umschalter 102. Das SS7-Signal ist zwischen den Umschal tern 102 und 104 und wird nicht an den anrufenden Teilnehmer 106 und den angerufenen Teilnehmer 108 weitergeleitet.
1B ist ein Signalgabeschema, das den Verbindungsaufbau in dem Schaltungsnetzwerk der 1A nach dem Stand der Technik veranschaulicht. Die Nachrichten im Signalgabeschema veranschaulichen Signalnachrichten für die Herstellung einer Verbindung, wie z. B. SS7-Nachrichten. Zu Beginn sendet der anrufende Teilnehmer 106 eine gewählte Nummer für die Verbindung an den Umschalter 102. Der Umschalter 102 bearbeitete die gewählte Nummer und generiert eine Verbindungsaufbaunachricht, wie z. B. eine IAM. In diesem Beispiel legt der Umschalter 102 fest, dass die Verbindung durch den Umschalter 104 weitergeleitet werden muss, um den angerufenen Teilnehmer 108 zu erreichen. Somit sendet der Umschalter 102 die Verbindungsaufbaunachricht an den Umschalter 104. Die an den Umschalter 104 gesendete Verbindungsaufbaunachricht enthält ein Prioritätsbit. Der Prioritätsbit gibt an, ob die Verbindung ein Notruf über 911 oder ein anderer Notruf ist, ein GETS-Ruf usw.
Für dieses Beispiel wird weiterhin angenommen, dass der Umschalter 104 einer Überlastung unterliegt. Als Antwort auf den Empfang der Verbindungsaufbaunachricht bearbeitet der Umschalter 104 das Prioritätsbit der Verbindungsaufbaunachricht, um festzustellen, ob die Verbindung eine Verbindung mit hoher Priorität ist. Wenn die Verbindung eine Verbindung mit hoher Priorität ist, dann versucht der Umschalter 104, die Verbindung herzustellen (nicht dargestellt). Wenn die Verbindung keine Verbindung mit hoher Priorität ist, dann sendet der Umschalter 104 eine Überlastungsnachricht an den Umschalter 102. Als Antwort auf die Überlastungsnachricht blockiert oder unterbricht der Umschalter 102 die Verbindungen, die an Umschalter 104 gerichtet sind. Der Umschalter 102 bietet außerdem eine Verbindungsbehandlung für die blockierten Verbindungen, wie z. B. das Abspielen einer Melodie oder einer Nachricht an den anrufenden Teilnehmer 106.
Obwohl das Schaltungsnetzwerk 100 in der Lage ist, proaktiv die Überlastung in den Umschaltern durch Blockieren oder Unterbrechen der Verbindung zu behandeln, kann wegen der zusätzlichen Bandbreite, die durch das Paketkommunikationssystem geboten wird, ein Paketkommunikationssystem für bestimmte Sprach- und Datenanwendungen anstatt des Schaltungsnetzwerks 100 verwendet werden.
Paketkommunikationsnetzwerk nach dem Stand der Technik – 2A–2C
2A veranschaulicht ein Paketkommunikationssystem 200 nach dem Stand der Technik, um zu einem besseren Verständnis der Erfindung beizutragen. Das Paketkommunikationssystem 200 umfasst SIP-Telefone (Session Initiation Protocol) 201–203, das IP-Netzwerk (Internetprotokoll) 206, die Medien-Gateways 208–209, die Gateway-Steuereinheit 210 und das Telefon 216. Jedes der SIP-Telefone 201–203 ist mit dem IP-Netzwerk 206 verbunden. Die Medien-Gateways 208–209 und die Gateway-Steuereinheit 210 sind ebenfalls mit dem IP-Netzwerk 206 verbunden. Die Gateway-Steuereinheit 210 ist mit den Medien-Gateways 208–209 verbunden. Das Telefon 216 ist mit dem Medien-Gateway 208 verbunden.
Angenommen, das SIP-Telefon 201 stellt eine VoIP-Verbindung (Voice over Internet Protocol) zum Telefon 216 her. Das SIP-Telefon 201 muss mit der Gateway-Steuereinheit 210 kommunizieren, um festzulegen, wohin die Pakete für die VoIP-Verbindung zu leiten sind. 2B ist ein Signalgabeschema, das den Verbindungsaufbau in dem Paketkommunikationssystem 200 nach dem Stand der Technik veranschaulicht. Zu Beginn sendet das SIP-Telefon 201 eine Aufforderungsnachricht an die Gateway-Steuereinheit 210. Als Antwort auf die Aufforderungsnachricht sendet die Gateway-Steuereinheit 210 eine Probenachricht an das SIP-Telefon 201. Die Probenachricht umfasst einen Statuscode (100) im Kopfsatz der Nachricht. In SIP umfasst der Statuscode eine dreistellige Zahl, die einen unterschiedlichen Status oder einen unterschiedlichen Typ der Nachricht angibt. Zum Beispiel ist in SIP ein 1xx-Code für Informationsnachrichten, ein 2xx-Code ist für Erfolgsnachrichten, ein 3xx-Code für umgeleitete Nachrichten, ein 4xx-Code für Fehlermeldungen des Clienten, ein 5xx-Code für Fehlermeldungen des Servers und ein 6xx-Code für allgemeine Fehlermeldungen.
Die Gateway-Steuereinheit sendet dann eine Klingelnachricht an das SIP-Telefon 201. Die Klingelnachricht umfasst ebenfalls einen Statuscode (180) im Kopfsatz der Nachricht. Die Gateway-Steuereinheit 210 sendet die Klingelnachricht, wenn sie versucht, das Telefon 216 anzuklingeln. Wenn die Gateway-Steuereinheit 210 in der Lage ist, die Verbindung mit dem Telefon 216 herzustellen, dann sendet die Gateway-Steuereinheit 210 eine OK-Nachricht an das SIP-Telefon 201. Die OK-Nachricht beinhaltet einen Statuscode (200) im Kopfsatz der Nachricht. Als Antwort auf die OK-Nachricht sendet das SIP-Telefon 201 eine ACK-Nachricht an die Gateway-Steuereinheit 210. Das SIP-Telefon 201 kann nun mit dem Telefon 216 kommunizieren.
Wenn die Gateway-Steuereinheit 210 feststellt, dass das Telefon 216 die Verbindung beendet hat, dann sendet die Gateway-Steuereinheit 210 eine BYE-Nachricht an das SIP-Telefon 201. Als Antwort auf die BYE-Nachricht sendet das SIP-Telefon 201 eine OK-Nachricht (200) an die Gateway-Steuereinheit 210. Die Verbindung ist damit beendet.
Es können Probleme auftreten, wenn die Gateway-Steuereinheit 210 überlastet wird. Gateway-Steuereinheiten 210 sind in der Lage, mit einer bestimmten Kapazität zu arbeiten oder so und so viele Anfragen zu bedienen. Unter normalen Umständen kann eine Gateway-Steuereinheit 210 zum Beispiel in der Lage sein, zehn Verbindungen pro hundert Nutzer pro Sekunde zu bearbeiten. Die Grenzen der Kapazität der Gateway-Steuereinheit 210 können aufgrund der Prozessoren in der Gateway-Steuereinheit 210, der Protokollstapel oder Warteschlangen in der Gateway-Steuereinheit 210 oder aus anderen Gründen auftreten. Während eines Ereignisses mit massenhaften Verbindungen kann die Anzahl der Verbindungen die Kapazität der Gateway-Steuereinheit 210 weit übersteigen und die Gateway-Steuereinheit 210 in den Zustand der Überlastung versetzen.
Die Gateway-Steuereinheit 210 kann ebenfalls überlastet werden, wenn eine oder mehrere Ressourcen in der Gateway-Steuereinheit 210 ausfallen oder einem Problem ausgesetzt sind. Wenn zum Beispiel ein Prozessor oder ein Speicherbauteil in der Gateway-Steuereinheit 210 ausfällt, dann kann sich die Kapazität der Gateway-Steuereinheit 210 verringern und die Gateway-Steuereinheit 210 in einen Zustand der Überlastung versetzen.
Wenn eine Gateway-Steuereinheit 210 überlastet wird, dann kann es passieren, dass Nachrichten, die an die Gateway-Steuereinheit 210 gesendet werden, ignoriert, aufgegeben oder gelöscht werden. 2C ist ein Signalgabeschema, das den Verbindungsaufbau im Paketkommunikationssystem 200 nach dem Stand der Technik veranschaulicht, wenn sich eine Gateway-Steuereinheit 210 überlastet ist. Angenommen, zu Beginn versuchen das SIP-Telefon 201 und das SIP-Telefon 202, eine Verbindung herzustellen. Das SIP-Telefon 201 sendet eine Aufforderungsnachricht and die Gateway-Steuereinheit 210 und das SIP-Telefon 202 sendet eine Aufforderungsnachricht and die Gateway-Steuereinheit 210. Da sich die Gateway-Steuereinheit 210 in einem Zustand der Überlastung befindet, ist die Gateway-Steuereinheit 210 nicht in der Lage, auf die Aufforderungsnachrichten von den SIP-Telefonen 201–202 zu antworten. Die Aufforderungs nachrichten werden ignoriert. Wenn die Aufforderungsnachrichten ignoriert werden, kann es sein, dass die SIP-Telefone 201–202 still bleiben und keinerlei Verbindungsbehandlung dem Endnutzer bieten. Der Endnutzer kennt möglicherweise nicht den Status der Verbindung.
Nachdem jedes der SIP-Telefone 201–202 eine Zeitlang gewartet hat, sendet jedes der SIP-Telefone 201–202 nochmals eine Aufforderungsnachricht an die Gateway-Steuereinheit 210. Da sich die Gateway-Steuereinheit 210 in einem Zustand der Überlastung befindet, ist die Gateway-Steuereinheit 210 nicht in der Lage, auf die Aufforderungsnachrichten der SIP-Telefone 201–202 zu antworten, und die Aufforderungsnachrichten werden ignoriert. Nachdem jedes der SIP-Telefone 201–202 nochmals eine Zeitlang gewartet hat, sendet jedes der SIP-Telefone 201–202 erneut eine Aufforderungsnachricht an die Gateway-Steuereinheit 210. Dieses nochmalige Senden der Aufforderungsnachricht verschlimmert das Überlastungsproblem in der Gateway-Steuereinheit 210 zusätzlich.
Nehmen wir weiterhin an, dass das SIP-Telefon 203 versucht, eine Notrufverbindung herzustellen, wie zum Beispiel einen Notruf über 911. Das SIP-Telefon 203 sendete eine Aufforderungsnachricht an die Gateway-Steuereinheit 210. Da sich die Gateway-Steuereinheit 210 in einem Zustand der Überlastung befindet, ist die Gateway-Steuereinheit 210 nicht in der Lage, auf die Aufforderungsnachricht des SIP-Telefons 203 zu antworten, selbst wenn die Aufforderungsnachricht für eine Notrufverbindung ist. Unglücklicherweise sind die Aufforderungsnachrichten gegenwärtig nicht als Notrufnachrichten oder Nachrichten mit hoher Priorität gekennzeichnet. Da die Aufforderungsnachrichten nicht gekennzeichnet sind, ist die Gateway-Steuereinheit 210 nicht in der Lage, Prioritäten für die Nachrichten festzusetzen. Die einzige Möglichkeit für die Gateway-Steuereinheit 210, festzustellen, dass die Aufforderungsnachricht vom SIP-Telefon für einen Notruf ist, ist die Aufforderungsnachricht tatsächlich zu bearbeiten. Die Gateway-Steuereinheit 210 muss möglicherweise die Aufforderungsnachricht bis zu den gewählten Ziffern bearbeiten, um den Status der Verbindung als Notruf festzustellen. Die Bearbeitung der Aufforderungsnachricht verbraucht wertvolle Ressourcen in der Gateway-Steuereinheit 210. Wenn die Gateway-Steuereinheit 210 bereits überlastet ist, dann ist es unwahrscheinlich, dass die Gateway-Steuereinheit 210 in der Lage sein wird, die Aufforderungsnachricht zu bearbeiten. Unglücklicherweise kann es passieren, dass Aufforderungsnachrichten für Notrufe ignoriert werden, wenn sich die Gateway-Steuereinheit 210 im Zustand der Überlastung befindet.
Nachdem wiederum jedes der SIP-Telefone 201–203 eine Zeitlang gewartet hat, sendet jedes der SIP-Telefone 201–203 nochmals eine Aufforderungsnachricht an die Gateway-Steuereinheit 210. Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis die SIP-Telefon 201–203 aufhören, Aufforderungsnachrichten zu senden, oder die Gateway-Steuereinheit 210 nicht mehr überlastet ist und die Aufforderungsnachrichten bearbeiten kann.
Wie vorhergehend veranschaulicht wird, können gegenwärtige Paketkommunikationssysteme die Überlastung in Gateway-Steuereinheiten nicht effektiv behandeln. Aufforderungsnachrichten für Verbindungen können durch eine überlastete Gateway-Steuereinheit ignoriert werden. Dies kann insbesondere ein Problem werden, wenn Aufforderungsnachrichten für Notrufverbindungen oder Verbindungen mit höherer Priorität an eine überlastete Gateway-Steuereinheit gesendet werden.
Paketkommunikationssystem – 3A–3B,
3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B und 6 sowie die folgende Beschreibung stellen spezifische Beispiele der Erfindung dar, um den Kennern der Technik zu erläutern, wie man am besten Gebrauch von der Erfindung macht. Für die Zwecke der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung wurden einige herkömmliche Aspekte der Erfindung vereinfacht oder ausgelassen. Die Kenner der Technik werden den Wert der Variationen dieser Beispielen erkennen, die in den Bereich der Erfindung fallen. Die Kenner der Technik werden erkennen, dass die im Folgenden beschriebenen Merkmale in verschiedener Art und Weise kombiniert werden können, um mehrere Variationen der Erfindung zu bilden. Das führt dazu, dass die Erfindung nicht auf die spezifischen Beispiele beschränkt ist, die im Folgenden beschrieben werden, sondern nur durch die Ansprüche und deren Entsprechungen.
3A veranschaulicht ein Paketkommunikationssystem 300 in einem Beispiel der Erfindung. Das Paketkommunikationssystem 300 umfasst ein Kommunikationsendgerät 302, ein Paketnetzwerk 304 sowie ein Verbindungsbearbeitungssystem 306. Das Kommunikationsendgerät 302 und das Verbindungsbearbeitungssystem 306 werden zum Paketnetzwerk 304 gekoppelt. Es können weitere Geräte oder Systeme im Paketkommunikationssystem 300 vorhanden sein, die aus Gründen der Kürze nicht dargestellt werden.
Das Kommunikationsendgerät 302 umfasst ein beliebiges Gerät, System oder Bauteil, das von einem Endnutzer oder einer Endeinheit gesteuert wird, welche die Kommunikationen in ein Protokoll umwandelt, das vom Paketnetzwerk genutzt wird. Beispiele für Kommunikationsendgeräte 302 umfassen eine VoIP-Telefon, ein Computersystem, das eine VoIP-Anwendung betreibt, ein Leitungs-Gateway usw. Das Kommunikationsendgerät 302 wird vom Endnutzer oder der Endeinheit gesteuert, es wird nicht vom Service-Provider gesteuert. Ein lokaler Umschalter, der zum Beispiel POTS-Service für ein Haus bietet, ist kein Kommunikationsendgerät nach der hierin enthaltenen Definition, da der lokale Umschalter von der Telefongesellschaft gesteuert wird und nicht vom Endnutzer.
Das Paketnetzwerk 304 umfasst ein beliebiges Netzwerk oder Netzwerke, die Pakete für die Kommunikation transportieren. Das Paketnetzwerk 304 kann viele Protokolle für die Kommunikation verwenden, wie z. B. Internetprotokoll (IP), Asynchroner Übertragungsmodus (ATM), Rahmenweiterleitung, SIP, Media-Gateway-Control-Protokoll (MGCP), Signalisierungs-Gateway-Control-Protokoll (SGCP), H.248, H.322 usw.
Das Verbindungsbearbeitungssystem 306 umfasst ein beliebiges Gerät, System oder Bauteil, dass einen Verbindungsaufbau oder den Aufbau einer Sitzung über das Paketnetzwerk 304 ermöglicht. Beispiele für ein Verbindungsbearbeitungssystem 306 umfasst eine Gateway-Steuereinheit, einen SIP-Server oder ein SIP-Proxy.
3B ist ein Signalgabeschema, das den Verbindungsaufbau in dem Paketkommunikationssystem 300 in einem Beispiel der Erfindung veranschaulicht. Zu Beginn sendet das Kommunikationsendgerät 302 eine Verbindungsanforderungsnachricht für eine Verbindung. Ein Beispiel für eine Verbindungsanforderungsnachricht ist eine Aufforderungsnachricht für SIP oder ein anderes Protokoll. Die Verbindungsanforderungsnachricht weist einen Kopfsatz auf, der die Prioritätsinformationen für die Verbindung enthält. Die Prioritätsinformationen können angeben, dass die Verbindung eine Notrufverbindung (ein 911-Notruf), eine GETS-Verbindung usw. ist.
Für dieses Beispiel nehmen wir an, dass sich das Verbindungsbearbeitungssystem 306 in einem Zustand der Überlastung befindet. Ein Überlastungszustand bezieht sich auf einen Zustand, bei dem das Verbindungsbearbeitungssystem 306 bereits überlastet ist oder sich der Überlastung nähert. Das Verbindungsbearbeitungssystem 306 empfängt die Verbindungsanforderungsnachricht und verarbeitet die Prioritätsinformationen im Kopfsatz der Verbindungsanforderungsnachricht, um festzustellen, ob die Verbindungs anforderungsnachricht für eine Verbindung mit hoher Priorität ist. Wenn die Verbindungsanforderungsnachricht für eine Verbindung mit hoher Priorität ist, dann kann das Verbindungsbearbeitungssystem 306 versuchen, die Verbindung herzustellen. Wenn die Verbindungsanforderungsnachricht nicht für eine Verbindung mit hoher Priorität ist, dann sendet das Verbindungsbearbeitungssystem 306 eine Antwortnachricht, die den Zustand der Überlastung im Verbindungsbearbeitungssystem 306 angibt. Die Antwortnachricht kann den Zustand der Überlastung mit einem Überlastungscode im Kopfsatz der Antwortnachricht angeben.
Als Antwort auf die Antwortnachricht blockiert das Kommunikationsendgerät 302 die Verbindungen, die durch das Verbindungsbearbeitungssystem 306 bearbeitet werden sollen. Blockieren der Verbindung in diesem Sinne umfasst Verbindung unterbrechen, Verbindungen kappen oder eine beliebige andere Methode zum Abweisen oder Stoppen einer bestimmten Anzahl von Verbindungen. Das Kommunikationsendgerät 302 bietet außerdem eine Verbindungsbehandlung für den Endnutzer der blockierten Verbindung, so dass der Endnutzer über den Status der Verbindung informiert wird. Auf der Grundlage dieser Offenlegung werden Kenner der Technik verstehen, wie vorhandene Paketkommunikationssysteme modifiziert werden können, um das Paketkommunikationssystem 300 wie hier beschrieben umzusehen.
Das Paketkommunikationssystem 300 behandelt günstigerweise die Überlastung im Verbindungsbearbeitungssystem 306, indem das Kommunikationsendgerät 302 die Verbindungen blockiert und dadurch die Anzahl der Verbindungsanforderungsnachrichten an das Verbindungsbearbeitungssystem 306 reduziert. Das Paketkommunikationssystem 300 weist Verbindungen außerdem Prioritäten zu, indem Prioritätsinformationen im Kopfsatz der Verbindungsanforderungsnachricht eingeschlossen werden. Das Verbindungsbearbeitungssystem 306 kann somit schnell die Priorität jeder Nachricht ohne umfangreiche Bearbeitung ersehen und Notrufverbindungen sowie andere Verbindungen mit hoher Priorität an die Spitze der Warteschlange setzen.
Ein weiteres Paketkommunikationssystem mit Überlastungsbehandlung – 4A–4B
4A veranschaulicht ein Paketkommunikationssystem 400 in einem Beispiel der Erfindung, das über eine Überlastungsbehandlung verfügt. Das Paketkommunikationssystem 400 umfasst SIP-Telefone 401–403 (Session Initiation Protocol), eine Internetprotokoll-Netzwerk 406 (IP) und eine Gateway-Steuereinheit 410. Jedes der SIP-Telefone 401–403 ist mit dem IP-Netzwerk 406 verbunden. Die Gateway-Steuereinheit 410 ist ebenfalls mit dem IP-Netzwerk 406 verbunden. Es kann viele weitere Systeme oder Geräte im Paketkommunikationssystem 400 geben, die aus Gründen der Kürze nicht dargestellt werden.
4B ist ein Signalgabeschema, das den Verbindungsaufbau im Paketkommunikationssystem 400 in einem Beispiel der Erfindung veranschaulicht. Angenommen, zu Beginn versuchen die SIP-Telefone 401–402 Verbindungen aufzubauen. Das SIP-Telefon 401 sendet eine Aufforderungsnachricht an die Gateway-Steuereinheit 410, und das SIP-Telefon 402 sendet eine Aufforderungsnachricht an die Gateway-Steuereinheit 410. In weiteren Beispielen können die SIP-Telefone 401–402 eine andere Art von Nachricht zur Verbindungsherstellung senden. Gleichzeitig führt die Gateway-Steuereinheit 410 kontinuierlich eine Belastungskontrollfunktion aus, um den Status der Gateway-Steuereinheit 410 zu überwachen. Die Gateway-Steuereinheit 410 verfügt über eine spezielle Bearbeitungsschwelle, wie zum Beispiel die Anzahl der Verbindungen pro Sekunde. Die Belastungskontrollfunktion bestimmt, ob die Gateway-Steuereinheit 410 die Schwelle erreicht hat oder sich dieser Schwelle nähert (wie z. B. 80 % der Bearbeitungsschwelle), und bestimmt weiterhin, ob sich die Gateway-Steuereinheit 410 im Zustand der Überlastung befindet. Der Überlastungszustand kann aufgrund des Ausfallens des Prozessors in der Gateway-Steuereinheit 410, dadurch, dass die Protokollstapel oder Warteschlangen in der Gateway-Steuereinheit 410 voll werden, oder aus anderen Gründen auftreten.
Als Antwort auf die Feststellung, dass sich die Gateway-Steuereinheit 410 im Zustand der Überlastung befindet, reagiert die Gateway-Steuereinheit 410 in anderer Weise als bei früheren Gateway-Steuereinheiten. Wenn zuvor der Protokollstapel in einer früheren Gateway-Steuereinheit voll war, dann hat die Gateway-Steuereinheit nach dem Stand der Technik die Aufforderungsnachricht ausfallen lassen. In diesem Beispiel reagiert die Gateway-Steuereinheit 410 auf die Aufforderungsnachrichten der SIP-Telefone 401–402 mit einer negativen Bestätigungsnachricht (NACK). Die NACK-Nachricht weist einen Kopfsatz auf, der einen Überlastungscode enthält, welcher den Überlastungszustand der Gateway-Steuereinheit 410 angibt. Der Überlastungscode kann ein 7xx-Code sein, der gegenwärtig in SIP nicht verwendet wird.
Als Antwort auf die NACK-Nachricht blockiert jedes SIP-Telefon 401–402 alle Verbindungen, die durch die Gateway-Steuereinheit 410 behandelt werden sollen. Ein Blockie ren der Verbindungen fand zuvor nicht in den Endgeräten, wie z. B. SIP-Telefonen statt. Blockieren der Verbindung in diesem Sinne umfasst Verbindung unterbrechen, Verbindungen kappen oder eine beliebige andere Methode zum Abweisen oder Stoppen einer bestimmten Anzahl von Verbindungen. So kann Blockieren der Verbindung zum Beispiel bedeuten, dass ein bestimmter Prozentsatz der Verbindungsversuche blockiert wird. Blockieren der Verbindung kann auch bedeuten, dass ein Verbindungsversuch alle x Sekunden zugelassen wird.
Jedes SIP-Telefon 401–402 führt ein Blockieren der Verbindung als Antwort auf die Bearbeitung des Überlastungscodes in der NACK-Nachricht aus. Der tatsächliche Überlastungscode kann die SIP-Telefone 401–402 über die Art des auszuführenden Blockierens der Verbindung informieren. So kann zum Beispiel ein Überlastungscode das SIP-Telefon 401 anweisen, jeweils 9 von 10 Verbindungen zu blockieren. Ein anderer Überlastungscode kann das SIP-Telefon 401 anweisen, jeweils 4 von 5 Verbindungen zu blockieren.
Jedes SIP-Telefon 401–402 kann als Antwort auf eine NACK-Nachricht ein Blockieren der Verbindung durch einen Wechsel zu einem anderen Wählmuster ausführen. Zum Beispiel kann ein SIP-Telefon 401 ein Standardwählmuster unter normalen Bedingungen nutzen. Das Standardwählmuster ermöglicht es einem Endnutzer, eine beliebige Nummer auf dem SIP-Telefon 401 zu wählen. Als Antwort auf eine NACK-Nachricht kann das SIP-Telefon 401 zu einem Wählmuster des Blockierens von Verbindungen übergehen. Das Wählmuster des Blockierens von Verbindungen kann die Herstellung von Verbindungen nicht zulassen, mit Ausnahme der Nummern "911", „0" oder einer Regierungsnummer. Das verwendete Wählmuster zum Blockieren von Verbindungen kann dem Überlastungscode (7xx) im Kopfsatz der NACK-Nachricht entsprechen.
Jedes SIP-Telefon 401–402 bietet außerdem eine Verbindungsbehandlung für den Endnutzer, um diesen über den Status der Verbindung zu informieren. Die Verbindungsbehandlung kann die Wiedergabe des Besetztzeichens für den Endnutzer umfassen. Die Behandlung der Verbindung kann außerdem die Wiedergabe einer Aufzeichnung oder Nachricht umfassen, die angibt, dass das Netzwerk besetzt oder überlastet ist.
Nochmals Bezug nehmend auf 4B, während die Gateway-Steuereinheit 410 sich immer noch im Überlastungszustand befindet, sendet das SIP-Telefon 401 eine Aufforderungsnachricht für eine Verbindung mit hoher Priorität an die Gateway-Steuereinheit 410. Die Aufforderungsnachricht weist einen Kopfsatz auf, der einen Prioritätscode umfasst, welcher die Verbindung mit einer hohen Priorität angibt. Nach dem Stand der Technik enthielten die Aufforderungsnachrichten keine Prioritätscodes. Die Gateway-Steuereinheiten nach dem Stand der Technik mussten die Aufforderungsnachrichten bearbeiten und auf die gewählte Nummer sehen, um Verbindungen mit hoher Priorität zu identifizieren. Dies ist außerordentlich ineffizient.
Der Prioritätscode im Kopfsatz der Aufforderungsnachricht kann ein 7xx-Code sein. Eine Verbindung mit hoher Priorität kann eine Notrufverbindung sein, wie z. B. eine Verbindung über 911, eine GETS-Verbindung, eine Verbindung an die Vermittlung (0) usw. Als Antwort auf die Aufforderungsnachricht, die einen Prioritätscode aufweist, der eine Verbindung mit hoher Priorität angibt, versucht die Gateway-Steuereinheit 410, die Verbindung herzustellen, obwohl sie sich im Zustand der Überlastung befindet. Günstigerweise kann die Gateway-Steuereinheit 410 Nachrichten Prioritäten der Bearbeitung zuweisen, und zwar auf der Basis der Prioritätsinformationen im Kopfsatz. Die Gateway-Steuereinheit 410 muss nicht jede Aufforderungsnachricht bis zur gewählten Nummer verarbeiten, um Verbindungen mit hoher Priorität zu erkennen, dies kann auf der Basis einer flüchtigen Durchsuchung des Kopfsatzes geschehen.
Die Gateway-Steuereinheit 410 kann weitere Nachrichten als mit hoher Priorität betrachten, zusätzlich zu den Aufforderungsnachrichten, die einen Prioritätscode aufweisen. Zum Beispiel wird einer Freigabenachricht eines beliebigen der SIP-Telefone 401–403 oder eines beliebigen anderen Geräts eine hohe Priorität zugewiesen. Da eine Freigabenachricht der Trennung einer Verbindung dient, kann die Gateway-Steuereinheit 410 dazu beitragen, die Überlastung zu mildern, indem Verbindungen getrennt werden.
Wenn das SIP-Telefon 403 versucht, eine Verbindung aufzubauen, dann sendet das SIP-Telefon 403 eine Aufforderungsnachricht an die Gateway-Steuereinheit 410. Wie bereits erwähnt, führt die Gateway-Steuereinheit 410 kontinuierlich eine Belastungskontrollfunktion aus, um den Status der Gateway-Steuereinheit 410 zu überwachen. Wenn die Belastungskontrollfunktion feststellt, dass sich die Gateway-Steuereinheit 410 wieder unterhalb der Bearbeitungsschwelle befindet, dann legt die Gateway-Steuereinheit 410 fest, dass sie sich nicht mehr im Zustand der Überlastung befindet. Als Antwort auf die Feststellung des normalen Zustands der Gateway-Steuereinheit 410 sendet die Gateway-Steuereinheit 410 eine Nachricht, die angibt, dass die Gateway-Steuereinheit 410 sich nicht mehr im Zustand der Überlastung befindet. Als Antwort auf die Nachricht, die angibt, dass sich die Gateway-Steuereinheit 410 nicht mehr im Zustand der Überlastung befindet, beenden die SIP-Telefone 401–402 das Blockieren von Verbindungen und kehren zum Normalbetrieb zurück.
Ein weiteres Paketkommunikationssystem mit Überlastungsbehandlung – 5A–5B
5A veranschaulicht ein Paketkommunikationssystem 500 in einem Beispiel der Erfindung, das über eine Überlastungsbehandlung verfügt. Das Paketkommunikationssystem 500 umfasst ein Call-Center 505, ein IP-Netzwerk 506 und eine Gateway-Steuereinheit 510. Das Call-Center 505 umfasst die Telefone 501–503, die mit einem Leitungs-Gateway 504 gekoppelt sind. Das Leitungs-Gateway 504 ist mit dem IP-Netzwerk 506 verbunden. Die Gateway-Steuereinheit 510 ist ebenfalls mit dem IP-Netzwerk 506 verbunden. Es kann viele weitere Systeme oder Geräte im Paketkommunikationssystem 500 geben, die aus Gründen der Kürze nicht dargestellt werden.
5B ist ein Signalgabeschema, das den Verbindungsaufbau im Paketkommunikationssystem 500 in einem Beispiel der Erfindung veranschaulicht. Angenommen, zu Beginn versucht das Telefon 501 eine Verbindung aufzubauen. Das Telefon 501 sendet eine Nachricht zum Verbindungsaufbau an das Leitungs-Gateway 504. Die Nachricht zum Verbindungsaufbau kann die gewählte Nummer enthalten. Als Antwort auf die Nachricht zum Verbindungsaufbau generiert das Leitungs-Gateway 504 eine Aufforderungsnachricht und sendet diese Aufforderungsnachricht an die Gateway-Steuereinheit 510. In weiteren Beispielen kann das Leitungs-Gateway 504 eine andere Art von Nachricht zur Verbindungsherstellung senden.
Gleichzeitig bestimmt die Gateway-Steuereinheit 510 wie zuvor beschrieben, ob sie sich im Zustand der Überlastung befindet. Als Antwort auf die Feststellung, dass sich die Gateway-Steuereinheit 510 im Zustand der Überlastung befindet, reagiert die Gateway-Steuereinheit 510 in anderer Weise als bei früheren Gateway-Steuereinheiten. Wenn zuvor der Protokollstapel in einer früheren Gateway-Steuereinheit voll war, dann hat die Gateway-Steuereinheit nach dem Stand der Technik die Aufforderungsnachricht ausfallen lassen. In diesem Beispiel reagiert die Gateway-Steuereinheit 510 auf die Aufforderungsnachrichten des Leitungs-Gateways 504 mit einer negativen Bestätigungsnachricht (NACK). Die NACK-Nachricht kann einen Kopfsatz aufweisen, der einen Überlastungscode enthält, welcher den Überlastungszustand der Gateway-Steuereinheit 510 angibt.
Der Überlastungscode kann ein 7xx-Code sein, der gegenwärtig in SIP nicht verwendet wird.
Als Antwort auf die NACK-Nachricht blockiert das Leitungs-Gateway 504 alle Verbindungen, die durch die Gateway-Steuereinheit 510 behandelt werden sollen. Ein Blockieren der Verbindungen fand zuvor nicht in den Endgeräten, wie z. B. Leitungs-Gateway 504 statt. Wie in 5B dargestellt, empfängt das Leitungs-Gateway 504 nach dem Erhalt der NACK-Nachricht Informationen zum Aufbau von Verbindungen von den Telefonen 502–503. Das Leitungs-Gateway 504 führt ein Blockieren der Verbindung für die Verbindungsversuche der Telefone 502–503 sowie den früheren Verbindungsversuch vom Telefon 501 aus. Blockieren der Verbindung in diesem Sinne umfasst Verbindung unterbrechen, Verbindungen kappen oder eine beliebige andere Methode zum Abweisen oder Stoppen einer bestimmten Anzahl von Verbindungen.
Das Leitungs-Gateway 504 bietet außerdem eine Verbindungsbehandlung für die Telefone 501–503, um die Endnutzer der Telefone 501–503 über den Status der Verbindungen zu informieren. Die Verbindungsbehandlung kann die Wiedergabe des Besetztzeichens für den Endnutzer umfassen. Die Behandlung der Verbindung kann außerdem die Wiedergabe einer Aufzeichnung oder Nachricht umfassen, die angibt, dass das Netzwerk besetzt oder überlastet ist.
Dann versucht das Telefon 503 einen Notruf über 911 aufzubauen, während sich die Gateway-Steuereinheit 510 noch immer im Zustand der Überlastung befindet. Als Antwort auf die 911-Verbindung generiert das Leitungs-Gateway 504 eine Aufforderungsnachricht für eine Verbindung mit hoher Priorität. Die Aufforderungsnachricht weist einen Kopfsatz auf, der einen Prioritätscode umfasst, welcher die Verbindung mit einer hohen Priorität angibt. Der Prioritätscode kann auch ein 7xx-Code sein. Nach dem Stand der Technik enthielten die Aufforderungsnachrichten keine Prioritätscodes. Die Gateway-Steuereinheiten nach dem Stand der Technik mussten die Aufforderungsnachrichten bearbeiten und auf die gewählte Nummer sehen, um Verbindungen mit hoher Priorität zu identifizieren, was ineffizient ist.
Das Leitungs-Gateway 504 sendet dann die Aufforderungsnachricht an die Gateway-Steuereinheit 510. Als Antwort auf die Aufforderungsnachricht, die einen Prioritätscode aufweist, der eine Verbindung mit hoher Priorität angibt, versucht die Gateway-Steuereinheit 510, die Verbindung herzustellen, obwohl sie sich im Zustand der Überlas tung befindet. Günstigerweise kann die Gateway-Steuereinheit 510 Nachrichten Prioritäten der Bearbeitung zuweisen, und zwar auf der Basis der Prioritätsinformationen im Kopfsatz. Die Gateway-Steuereinheit 510 muss nicht jede Aufforderungsnachricht bis zur gewählten Nummer verarbeiten, um Verbindungen mit hoher Priorität zu erkennen, dies kann auf der Basis einer flüchtigen Durchsuchung des Kopfsatzes geschehen.
Paketkommunikationssystem mit selektivem Blockieren von Verbindungen – 6
6 veranschaulicht ein Paketkommunikationssystem 600 in einem Beispiel der Erfindung, das selektiv die Verbindungen blockiert. Das Paketkommunikationssystem 600 umfasst ein Hotel 602, ein IP-Netzwerk 606 und eine Gateway-Steuereinheit 610. Das Hotel 602 umfasst Zimmertelefone 621, Telefone am Empfang 622, Radtelefone 623, Sicherheitstelefone 624 und ein Leitungs-Gateway 628. Jedes der Telefone 621–624 ist mit dem Leitungs-Gateway 628 gekoppelt. Im Hotel 602 kann es noch viele andere Telefone geben, die nicht in 6 dargestellt werden. Das Leitungs-Gateway 628 ist mit dem IP-Netzwerk 606 verbunden. Die Gateway-Steuereinheit 610 ist ebenfalls mit dem IP-Netzwerk 606 verbunden. Es kann viele weitere Systeme oder Geräte im Paketkommunikationssystem 600 geben, die aus Gründen der Kürze nicht dargestellt werden.
Das Leitungs-Gateway 628 ermöglicht ein selektives Blockieren von Verbindungen. Das selektive Blockieren von Verbindungen kann auf der Basis „pro Telefon" geschehen. Angenommen, ein Gast im Hotel 602 versucht, unter Verwendung eines der Zimmertelefone 621 eine Verbindung aufzubauen. Der Gast wählt eine Nummer am Telefon 621, und das Telefon 621 sendet eine Information zum Verbindungsaufbau an das Leitungs-Gateway 628. Die Information zum Verbindungsaufbau enthält die gewählte Nummer. Als Antwort auf die Information zum Verbindungsaufbau generiert das Leitungs-Gateway 628 eine Aufforderungsnachricht und sendet diese Aufforderungsnachricht über das IP-Netzwerk 606 an die Gateway-Steuereinheit 610.
Die Gateway-Steuereinheit 610 bestimmt kontinuierlich, wie zuvor beschrieben, ob sie sich im Zustand der Überlastung befindet. Als Antwort auf die Feststellung, dass sich die Gateway-Steuereinheit 610 im Zustand der Überlastung befindet, reagiert die Gateway-Steuereinheit 610 auf die Aufforderungsnachricht des Leitungs-Gateways 628 mit einer negativen Bestätigungsnachricht (NACK). Die NACK-Nachricht kann einen Kopfsatz aufweisen, der einen Überlastungscode enthält, welcher den Überlastungszustand der Gateway-Steuereinheit 610 angibt.
Als Antwort auf die NACK-Nachricht blockiert das Leitungs-Gateway 628 selektiv die Verbindungen, die durch die Gateway-Steuereinheit 610 behandelt werden sollen. Zum Beispiel kann das Leitungs-Gateway 628 den Telefonen im Hotel 602 Priorität zuweisen. Das Leitungs-Gateway 628 kann jeweils eine von 100 Verbindungen von den Zimmertelefonen 621 zulassen, jeweils eine von 10 Verbindungen von den Telefonen am Empfang 622, kann keine Verbindungen von den Badtelefonen 623 zulassen und jede Verbindung von den Notruftelefonen 624.
Das Leitungs-Gateway 628 bietet außerdem eine Verbindungsbehandlung für die Telefone 621–623, deren Verbindungen blockiert wurden, um die Endnutzer der Telefone 621–623 über den Status der Verbindungen zu informieren. Die Verbindungsbehandlung kann die Wiedergabe des Besetztzeichens für den Endnutzer umfassen. Die Behandlung der Verbindung kann außerdem die Wiedergabe einer Aufzeichnung oder Nachricht umfassen, die angibt, dass das Netzwerk besetzt oder überlastet ist.
Wenn das Leitungs-Gateway 628 während dieses Zeitraums des selektiven Blockierens von Verbindungen eine Verbindung mit hoher Priorität von einem der Telefone 621–624 empfängt, dann versucht das Leitungs-Gateway 628 die Verbindung herzustellen, obwohl sich die Gateway-Steuereinheit 610 im Zustand der Überlastung befindet. Obwohl zum Beispiel nur jeweils 1 von 100 Verbindungen von den Zimmertelefonen 621 hergestellt wird, wird das Leitungs-Gateway 628 versuchen, eine 911-Notrufverbindung von einem beliebigen der Zimmertelefone 321 herzustellen.
Das Leitungs-Gateway 628 kann außerdem ein selektives Blockieren von Verbindungen auf der Basis „pro Nutzer" durchführen. Die Nutzer können über eine Identifikationsnummer identifiziert werden. Den Sicherheitskräften in Hotel 602 kann eine spezielle ID-Nummer zugewiesen werden, und das Leitungs-Gateway 628 blockiert keine Verbindungen, die von den Sicherheitskräften hergestellt werden. Anderen Angestellten im Hotel 602 können andere ID-Nummern zugewiesen werden, und das Leitungs-Gateway 628 blockiert jeweils 1 von 10 Verbindungen, die durch die Angestellten hergestellt werden. Gästen im Hotel 602 kann eine weitere ID-Nummer zugewiesen werden, und das Leitungs-Gateway 628 blockiert jeweils 1 von 100 Verbindungen, die von den Gästen hergestellt werden.
Durch die Ausführung des selektiven Blockierens von Verbindungen ist das Leitungs-Gateway 628 in der Lage, Verbindungen, die an die Gateway-Steuereinheit 610 gehen, Prioritäten zuzuweisen. Wenn sich die Gateway-Steuereinheit 610 im Zustand der Überlastung befindet, filtert das Leitungs-Gateway 628 die Verbindungen auf der Seite des Endnutzers des Netzwerks und reduziert damit die Bearbeitungsbelastung für die Gateway-Steuereinheit 610.

Claims

Paketkommunikationssystem (300), das umfasst: ein Paketnetzwerk (304) und ein Kommunikationsendgerät (302), das mit dem Paketnetzwerk (304) gekoppelt ist und zum Senden einer Verbindungsanforderungsnachricht für eine Verbindung über das Paketnetzwerk (304) konfiguriert wurde, wobei die Verbindungsanforderungsnachricht einen Kopfsatz aufweist, der Prioritätsinformationen für die Verbindung enthält, sowie ein Verbindungsbearbeiturigssystem (306), das mit dem Paketnetzwerk (304) gekoppelt ist und zum Empfangen der Verbindungsanforderungsnachricht konfiguriert ist, wobei das Paketkommunikationssystem (300) dadurch gekennzeichnet ist, dass: das Verbindungsbearbeitungssystem (306) so konfiguriert ist, dass es die Prioritätsinformationen im Kopfsatz der Verbindungsanforderungsnachricht verarbeitet, um festzustellen, ob die Verbindungsanforderungsnachricht für eine Verbindung mit hoher Priorität gilt, und eine Antwortnachricht über das Paketnetzwerk (304) sendet, die einen Überlastungszustand im Verbindungsbearbeitungssystem (306) anzeigt, als Antwort auf die Feststellung, dass die Verbindungsanforderungsnachricht nicht für eine Verbindung mit hoher Priorität gilt; und das Kommunikationsendgerät (302) so konfiguriert ist, dass es die Antwortnachricht empfängt und als Antwort auf die Antwortnachricht die Verbindung blockiert für die Verbindungen, die vom Verbindungsbearbeitungssystem (306) bearbeitet werden.
Paketkommunikationssystem (300) nach Anspruch 1, wobei das Kommunikationsendgerät (302) so konfiguriert ist, dass es eine Verbindungsbehandlung für die blockierten Verbindungen bietet.
Paketkommunikationssystem (300) nach Anspruch 1, wobei die Antwortnachricht einen Kopfsatz aufweist, der einen Überlastungscode enthält, welcher den Überlastungszustand im Verbindungsbearbeitungssystem (306) angibt.
Paketkommunikationssystem (300) nach Anspruch 3, wobei das Kommunikationsendgerät (302) so konfiguriert ist, dass es die Verbindung blockiert als Antwort auf die Verarbeitung des Überlastungscodes.
Paketkommunikationssystem (300) nach Anspruch 1, wobei das Kommunikationsendgerät (302) so konfiguriert ist, dass es selektiv Verbindungen blockiert.
Paketkommunikationssystem (300) nach Anspruch 1, wobei das Verbindungsbearbeitungssystem (306) so konfiguriert ist, dass es eine Nachricht sendet, die angibt, dass das Verbindungsbearbeitungssystem (306) sich nicht mehr im Überlastungszustand befindet; und das Kommunikationsendgerät (302) so konfiguriert ist, dass es als Antwort auf die Nachricht, die angibt, dass sich das Verbindungsbearbeitungssystem (306) nicht mehr im Überlastungszustand befindet, aufhört, Verbindungen zu blockieren.
Paketkommunikationssystem (300) nach Anspruch 1, wobei das Verbindungsbearbeitungssystem (306) eine Gateway-Steuereinheit umfasst.
Paketkommunikationssystem (300) nach Anspruch 1, wobei das Verbindungsbearbeitungssystem (306) so konfiguriert ist, dass es feststellt, ob sich das Verbindungsbearbeitungssystem (306) im Überlastungszustand befindet.
Paketkommunikationssystem (300) nach Anspruch 1, wobei das im Paketnetzwerk (304) verwendete Protokoll ein Session Initiation Protokol (SIP) umfasst.
Paketkommunikationssystem (300) nach Anspruch 9, wobei die Verbindungsanforderungsnachricht eine Aufforderungsnachricht umfasst.
Paketkommunikationssystem (300) nach Anspruch 1, wobei das Kommunikationsendgerät (302) ein VoIP-Telefon (Voice over Internet Protocol) umfasst.
Paketkommunikationssystem (300) nach Anspruch 1, wobei das Kommunikationsendgerät (302) ein Computersystem umfasst, das eine VoIP-Anwendung (Voice over Internet Protocol) betreibt.
Paketkommunikationssystem (300) nach Anspruch 1, wobei das Kommunikationsendgerät (302) ein Leitungs-Gateway umfasst.
Paketkommunikationssystem (300) nach Anspruch 1, wobei die Prioritätsinformationen im Kopfsatz der Verbindungsanforderungsnachricht einen Prioritätscode umfasst, der angibt, ob die Verbindung eine Verbindung mit hoher Priorität ist.
Verfahren zur Bereitstellung einer Überlastungsbehandlung in einem Paketkommunikatiorisnetzwerk (300), wobei das Paketkommunikationsnetzwerk (300) umfasst: ein Kommunikationsendgerät (302), ein Paketnetzwerk (304) sowie ein Verbindungsbearbeitungssystem (306), wobei das Verfahren im Kommunikationsendgerät (302), das das Senden einer Verbindungsanforderungsnachricht für eine Verbindung über das Paketnetzwerk (304) zum Verbindungsbearbeitungssystem (306) umfasst, die Verbindungsanforderungsnachricht einen Kopfsatz aufweist, der die Prioritätsinformationen für die Verbindung enthält, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass im Verbindungsbearbeitungssystem (306) die Prioritätsinformationen im Kopfsatz der Verbindungsanforderungsnachricht bearbeitet werden, um festzustellen, ob die Verbindungsanforderungsnachricht für eine Verbindung mit hoher Priorität gilt, und über das Paketnetzwerk (304) eine Antwortnachricht gesendet wird, die einen Überlastungszustand im Verbindungsbearbeitungssystem (306) als Antwort auf die Fest stellung angibt, dass die Verbindungsanforderungsnachricht nicht für eine Verbindung mit hoher Priorität gilt; und im Kommunikationsendgerät (302) die Antwortnachricht empfangen wird und als Antwort auf die Antwortnachricht Verbindungen blockiert werden, die durch das Verbindungsbearbeitungssystem (306) bearbeitet werden sollen.
Verfahren nach Anspruch 15, das des Weiteren umfasst: Bereitstellen der Behandlung von blockierten Verbindungen im Kommunikationsendgerät (302).
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Antwortnachricht einen Kopfsatz aufweist, der einen Überlastungscode enthält, welcher den Überlastungszustand im Verbindungsbearbeitungssystem (306) angibt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Ausführung der Blockierung von Verbindungen, die durch das Verbindungsbearbeitungssystem (306) bearbeitet werden sollen, umfasst: Ausführen der Blockierung von Verbindungen als Antwort auf die Bearbeitung des Überlastungscodes.
Verfahren nach Anspruch 15, das des Weiteren umfasst: Ausführen des selektiven Blockierens von Verbindungen im Kommunikationsendgerät (302).
Verfahren nach Anspruch 15, das des Weiteren umfasst: Senden einer Nachricht im Verbindungsbearbeitungssystem (306), die angibt, dass das Verbindungsbearbeitungssystem (306) sich nicht mehr im Überlastungszustand befindet; und Beenden des Blockierens von Verbindungen im Kommunikationsendgerät (302) als Antwort auf die Nachricht, die angibt, dass sich das Verbindungsbearbeitungssystem (306) nicht mehr im Überlastungszustand befindet.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Verbindungsbearbeitungssystem (306) eine Gateway-Steuereinheit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, das des Weitern umfasst: Feststellen, ob sich das Verbindungsbearbeitungssystem (306) im Überlastungszustand befindet.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei ein im Paketnetzwerk (304) verwendetes Protokoll ein Session Initiation Protocol (SIP) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Verbindungsanforderungsnachricht eine Aufforderungsnachricht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Kommunikationsendgerät (302) ein VoIP-Telefon (Voice over Internet Protocol) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Kommunikationsendgerät (302) ein Computersystem umfasst, das eine VoIP-Anwendung (Voice over Internet Protocol) betreibt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Kommunikationsendgerät (302) einen Leitungs-Gateway umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Prioritätsinformationen im Kopfsatz der Verbindungsanforderungsnachricht einen Prioritätscode umfassen, der angibt, ob es sich bei der Verbindung um eine Verbindung mit hoher Priorität handelt.