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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Telekommunikationssysteme und, insbesondere,
ein verbessertes System und Verfahren für die Sprache-über-IP-Systemverwaltung.
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Bisher
wurden Rechnernetze benutzt, um nur Dateninformationen zwischen
verschiedenen Rechnervorrichtungen zu übertragen. Heutige Rechnernetze
werden zunehmend dazu benutzt, um Rechnerdaten, Video-, Audio- und
Telefonieinformationen zu übertragen.
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Die
ITU-Empfehlung H.323 definiert ein Sprache-über-IP paketbasiertes Multimediakommunikationssystem.
Zu den Bestandteilen eines H.323-Systems gehören Endpunkte, Gatekeeper, Gateways
und Mehrpunkt-Konferenzeinheiten. Zu Endpunkten gehören Personalcomputer
mit IP-Telefoniefähigkeit,
IP-Telefone und sonstige Vorrichtungen. Gatekeeper funktionieren
als VoIP-Nebenstellenanlagen, die Rufe aufbauen und unterschiedliche Verwaltungsfunktionen
abwickeln. Gateways stellen eine Schnittstelle zwischen dem VoIP-Netz
und externen Netzen, wie zum Beispiel dem öffentlichen Telefonwählnetz (PSTN),
her. Mehrpunkt-Konferenzeinheiten funktionieren während Punkt-zu-Mehrpunkt-Konferenzen.
Obwohl definiert ist, dass sie gesonderte Funktionen haben, können die
Gatekeeper, Gateways und Mehrpunkt-Steuereinheiten auch in einem
einzelnen Server enthalten sein.
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Wie
erwähnt,
funktioniert der Gatekeeper, um die Kommunikation zwischen den Endpunkten und
anderen Netzvorrichtungen zu ermöglichen.
Insbesondere funktioniert der Gatekeeper als Lenkungs- und Authentifizierungskomponente.
Ein Datenbankmodul läuft
normalerweise auch auf demselben Server und bietet Datenbankdienste,
wie zum Beispiel das Laden des Unternehmensverzeichnisses, Anruf-
und Fehlerprotokollierung und Ähnliches. Wenn
sich im Betrieb ein Client-Endpunkt beim Gatekeeper anmeldet, lädt der Client
das Unternehmensverzeichnis vom Gatekeeper herunter. Der Endpunkt kann
dann die Informationen des Unternehmensverzeichnisses während der
Anrufe nutzen.
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Wie
daraus ermessen werden kann, vermehrt dies die Verarbeitungslast
des Servers. Dies kann insbesondere die Serverleistung während Spitzenverkehrszeiten
betreffen. Im schlimmsten Fall kann dies das gesamte H.323-System
zum Stillstand bringen. Zum Beispiel offenbart WO-A-00 757 44 einen
Gatekeeper, der seine eigene Last überwacht und auf Endpunkt-Anforderungen
für Rufverbindungen
reagiert, wenn eine Lastschwelle nicht überschritten wird.
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Es
besteht ein Bedarf als solches an einem verbesserten System und
Verfahren für
einen Endpunkt, der Datenbankinformationen, wie zum Beispiel ein
Unternehmensverzeichnis, herunterlädt. Weiterhin besteht Bedarf
an einem verbesserten System und Verfahren für das Herunterladen von Datenbankinformationen,
ohne die Leistung des Gatekeepers zu beeinträchtigen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Dieses
und andere Probleme nach dem bisherigen Stand der Technik werden
durch das erfindungsgemäße System
und Verfahren größtenteils bewältigt.
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Dementsprechend
sieht die Erfindung ein Telekommunikationssystem vor wie es in dem
unabhängigen
Anspruch 1 angeführt
worden ist. In einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren
vor wie es in Anspruch 6 angeführt
worden ist.
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Ein
besseres Verständnis
der Erfindung wird erzielt, wenn die folgende detaillierte Beschreibung
in Zusammenhang mit den folgenden Zeichnungen berücksichtigt
wird.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
ein Blockschaltbild eines beispielhaften Telekommunikationssystems
nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein Blockschaltbild eines beispielhaften Gatekeepers nach einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
ein Blockschaltbild eines beispielhaften Sprache-über-IP-Endgeräts nach
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
ein Ablaufdiagramm, das die Signalisierung für eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung darstellt und
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5 ist
ein Diagramm, das die Signalisierung für den Betrieb einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
spezifischer Ausführungsformen
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Es
werden nun die Zeichnungen betrachtet und insbesondere 1,
welche ein Diagramm zeigt, das ein beispielhaftes H.323-Telekommunikationssystem 100 nach
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt. Es sei angemerkt, dass die
Erfindung, wenngleich sie hier im Hinblick auf ein H.323-Netz beschrieben
wird, gleichermaßen
für Netze,
wie MGCP (Media Gateway Control Protocol), SIP+ (Inter MGS Protocol),
SGCP, MEGACO und, im Allgemeinen, für jedes Sprache- oder Multimedia-über-IP-Modell
tauglich ist. Weiterhin sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung,
wenngleich sie insbesondere in Zusammenhang mit Sprachpaketen beschrieben
ist, die Nutzung von beliebigen Multimediainformationen, wie Video,
Daten, Sprache oder einer Kombination daraus, umfasst. Ein beispielhaftes
generisches H.323-System ist das von Siemens erhältliche HiPathTM-4000-System.
Es sollte angemerkt werden, dass es sich bei der Empfehlung H.323
um eine Regenschirmempfehlung handelt, die Multimediaverbindungen,
einschließlich
Telefonie-über-LAN-Verbindungen,
vorsieht. Das Netz kann das paketvermittelte Übertragungskontrollprotokoll/Internetprotokoll
(TCP/IP), den Internet-Paketaustausch (IPX) über-Ethernet, Fast-Ethernet
und Token-Ring-Netze einschließen.
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Das
Telekommunikationssystem 100 beinhaltet ein lokales Netz
(LAN) oder Paketnetz 101. An das LAN 101 können unterschiedliche
H.323-Endgeräte 102a, 102b und
unterschiedliche Server, wie eine Mehrpunkt-Steuereinheit (MCU) 104,
ein H.323-Gatgeway 106, ein H.323-Gatekeeper 108, ein
LAN-Server 112 sowie eine Vielzahl anderer Vorrichtungen,
wie Personalcomputer (nicht gezeigt) und Telefonieeinrichtungen,
gekoppelt sein. Die H.323-Endgeräte 102a, 102b sind
kompatibel mit der H.323-Empfehlung. Die H.323-Endgeräte 102a, 102b unterstützen folglich
die H.245-Kontrollsignalisierung für die Verhandlung der Medienkanalnutzung,
Q.931 (H.225.0) für
Rufsignalisierung und Rufaufbau, H.225.0 Registrierung, Zulassung
und Status (RAS) und RTP/RTCP für
die Ablaufsteuerung von Audio- und Videopaketen. Die H.323-Endgeräte 102a, 102b können darüber hinaus
Audio- und Video-Codecs,
T.120-Datenkonferenzprotokolle und MCU-Fähigkeiten implementieren. Weitere
Einzelheiten zur H.323-Empfehlung sind von der Internationalen Fernmeldeunion
erhältlich;
die Bezugnahme auf die H.323-Empfehlung meint selbige in ihrer Gänze ein,
als wäre
sie hier vollständig
aufgeführt.
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Der
Gatekeeper 108 enthält,
wie weiter unten ausführlicher
erörtert
wird, einen Lastmonitor 2002, gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Lastmonitor 2002 überwacht
die Serverlast und informiert einen Gatekeeper-Controller bei Erhalt einer Datenbankanforderung,
ob die Last über
einer zuvor bestimmten Schwelle liegt oder ob sie diese überschreiten
könnte.
Ist dies der Fall, sendet der Gatekeeper 108 eine abgelehnte
Anforderung oder ein ähnliches
Signal an den anfordernden Endpunkt zurück. Alternativ dazu kann der
Gatekeeper 108 die Anforderung einfach ignorieren. "Last" kann sich auf die
Verarbeitungslast, die Speicherbenutzung oder jedes andere beliebige
Kriterium zur Beurteilung von Systemressourcen beziehen.
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Darüber hinaus
beinhalten die H.323-Endgeräte 102a, 102b auch
Lastmonitore 113 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Wie weiter unten detaillierter erklärt wird, fordern die Endpunkte 102 im
Betrieb Zugang zum Gatekeeper an; wird die Anforderung wegen der
Last auf dem Gatekeeper 108 abgelehnt, senden die Endpunkte 102 eine
Anforderung an jeden mithörenden
Endpunkt. Die Endpunkte, welche die Meldung erhalten, prüfen ihre
eigenen Lastmonitore. Ist deren Last ausreichend niedrig, reagieren
sie und liefern die angeforderten Datenbankinformationen.
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2 ist
ein Blockschaltbild eines beispielhaften Gatekeepers nach einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt, enthält der Gatekeeper 108 einen
Controller 2000, einen Lastmonitor 2002 und ein
Datenbankmodul 2004.
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Der
Controller 2000 implementiert Gatekeeper-Dienste der H.323-Empfehlung,
wie weiter unten detaillierter erklärt wird, mit Bezug auf die
Endpunkte 102. Zusammengefasst regelt der Controller 2000 die
Interaktionen des Gatekeepers mit anderen Netzvorrichtungen, einschließlich des
Rufaufbaus und der Rufsignalisierung. Darüber hinaus wickelt der Controller 2000 Endpunktanforderungen
zur Registrierung und für
den Datenbankzugriff ab. Der Lastmonitor 2002 funktioniert
nach den Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung, um die Gatekeeper-Last zu überwachen
und ein Signal oder Signale 2006 an den Controller 2000 zu
liefern, wenn diese Last eine zuvor bestimmte Schwelle überschritten
hat. Hat die Last die Schwelle überschritten,
antwortet der Controller 2000 auf die Endpunkt-Anforderungen,
wobei auf die hohe Last auf dem Server hingewiesen wird. Ist die
Last niedriger, antwortet der Controller 2000 mit einem
Quittierungssignal oder -signalen und sendet die Datenbankinformationen
an den anfragenden Endpunkt.
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3 stellt,
in Übereinstimmung
mit einer besonderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, ein logisches Diagramm einer H.323-Schnittstelle
dar, die normalerweise in Endpunkten 102a, 102b zum
LAN 101 vorhanden ist. Die Schnittstelle 10, die
in einem Netzabschluss 102 vorhanden sein kann, beinhaltet
eine Lastüberwachungseinheit 113 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung und eine Paketnetzschnittstelle 13.
Der Netzabschluss 102 benutzt das Protokoll der ITU-T-H.323-Empfehlung.
Die Netzschnittstelle 13 koppelt den Netzabschluss 102 an
das LAN 101. H.323-Endgeräte/-vorrichtungen
und -einrichtungen übertragen
Sprache, Video und/oder Daten in Echtzeit. Die H.323-Endgeräteschnittstelle 10 ist
an eine Videoeingangs/-ausgangs (E/A-)Schnittstelle 28, eine
Audio-E/A-Schnittstelle 212, eine Dateneinrichtungsschnittstelle 40 und
eine Systemsteuerungs-Benutzerschnittstelle
(SCUI) 20 gekoppelt. Der Netzabschluss 102 enthält weiterhin
eine H.225.0-Schicht 24, einen Audio-Codierer/-Decodierer (Codec) 140 (z.
B. durch die Implementierung von G.711, G.728, G.729, G. 723.1,
G.722) und kann einen Video-Codec 15 (z. B. durch die Implementierung
von H.261, H.263) und eine T.120-Datenschnittstellenschicht 19 enthalten.
Die Audio-E/A-Schnittstelle oder -Karte 212, die Teil der
Standard-H.323-Vorrichtung sein kann, ist mit dem Audio-Codec 14,
wie zum Beispiel dem G.711-Codec, verbunden, um Audiosignale zu
codieren und zu decodieren. Der Audio-Codec 14 ist an die H.225.0-Schicht 24 gekoppelt.
Er codiert Audiosignale zur Übertragung
und decodiert empfangene Signale. Obwohl es sich bei dem G.711-Codec
um den verbindlichen Codec für
ein H.323-Endgerät
handelt, können
auch andere Audio-Codecs,
wie zum Beispiel G.728, G.729, G.723.1, G.722 und MPEG-1-Audio,
benutzt werden, um Sprache zu codieren und zu decodieren. G.723.1
ist ein bevorzugter Codec wegen seiner angemessen niedrigen Bitrate,
wodurch die Verbindungsbandbreite erhalten werden kann, insbesondere
bei Netzverbindungen mit niedrigerer Geschwindigkeit.
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Die
Video-E/A-Schnittstelle oder -Karte 28, die Teil der Standard-H.323-Vorrichtung
sein kann, ist mit einem Video-Codec 15,
wie zum Beispiel dem H.261-Codec, verbunden, um Videosignale zu
codieren und zu decodieren. Der Video-Codec 15 codiert Videosignale
zur Übertragung
und decodiert empfangene Signale. H.261 ist der verbindliche Codec
für H.323-Endgeräte, die
Video unterstützen,
wenngleich andere Codecs, wie zum Beispiel H.263, ebenfalls unterstützt werden
können.
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Die
Systemsteuerungs-Benutzerschnittstelle (SCUI) 20 stellt
die Signalisierungs- und Flusssteuerung für den einwandfreien Betrieb
des H.323-Endgeräts 102 bereit.
Insbesondere werden Rufsignalisierung und -steuerung durch die SCUI 20 abgewickelt.
Die Steuerungsschicht 111 beinhaltet eine Konfigurationskontrolleinheit 113 gemäß der vorliegenden
Erfindung, kann andererseits aber eine Standard-H.323-Steuerungsschicht
sein und demzufolge eine Q.931-Schicht 16, eine H.225.0-RAS-Schicht 17 und
eine H.245-Schicht 18 enthalten. Demzufolge bildet die
SCUI 20 eine Schnittstelle zur H.245-Schicht 18,
die das Medienkontrollprotokoll ist, das den Austausch von Fähigkeiten,
das Öffnen
und Schließen
von logischen Kanälen,
Moduspräferenz-Anfragen,
Flusssteuerungsmeldungen und andere unterschiedliche Befehle und
Anweisungen gestattet. Die SCUI 20 bildet auch eine Schnittstelle zum
Q.931-Protokoll, das den Aufbau, den Abbruch und die Steuerung von
H.323-Kommunikationssitzungen definiert. Die SCUI 20 bildet
darüber
hinaus eine Schnittstelle zum H.225.0-Registrierungs-, Zulassungs-
und Status- (RAS-) Protokoll, das festlegt, wie H.323-Instanzen
auf H.323-Gatekeeper
zugreifen können,
um, unter anderem, die Adressübersetzung
durchzuführen,
wodurch H.323-Endpunkte andere H.323-Endpunkte über einen H.323-Gatekeeper 108 orten
können.
Bei der H.225.0-Schicht 24, die von der Q.931-Schicht 16 abgeleitet
ist, handelt es sich um das Protokoll zur Herstellung einer Verbindung
zwischen zwei oder mehreren Endgeräten, und zudem formatiert sie
die übertragenen
Video-, Audio-, Daten-, Signalisierungs- und Kontrollströme in Meldungen
zur Kommunikation über
die Netzschnittstelle 13 (z. B. Paketnetz 101).
Die H.225.0-Schicht 24 ruft zudem die empfangenen Video-,
Audio-, Daten-, Signalisierungs- und Kontrollströme von den Meldungen ab, die
von der Netzschnittstelle eingegeben wurden, lenkt die Signalisierungs-
und Steuerungsinformationen an die Steuerungsschicht 11 und lenkt
die Medienströme
an die geeigneten Audio-, Video- und Datenschnittstellen.
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Wie
oben erwähnt,
wird eine Lastüberwachungseinheit 113 in Übereinstimmung
mit den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung angepasst, um die Systemlast zu überwachen
und um es dem Endpunkt zu ermöglichen,
zu reagieren und Datenbankanforderungen von und für den Gatekeeper durchzuführen. Im
Betrieb meldet sich der Endpunkt 102 beim Gatekeeper 108 an,
wenn er angeschaltet wird. Anschließend fordert er Gatekeeper-Datenbankinformationen,
wie zum Beispiel das Unternehmensverzeichnis, an. Der Gatekeeper 108 prüft dann seine
Last und antwortet mit einer Quittierung und den Datenbankinformationen,
wenn sich die Last unter einer Schwelle befindet. Befindet sich
die Last über
der Schwelle, antwortet der Gatekeeper 108 mit einem BELASTET-Signal
oder ignoriert alternativ dazu die Anforderung. Der Endpunkt 102 empfängt das
BELASTET-Signal (oder ein Wartezeittaktgeber läuft ab) und gibt eine Meldung
im Netz aus, mit welcher die Informationen des Unternehmensverzeichnisses
von jedem verfügbaren
Endpunkt abgefragt werden. Zum Beispiel kann es sich bei dem Signal um
eine UDP-Sendeanforderung handeln.
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Ein
weiterer Endpunkt wird im Netz mithören und, bei Erhalt der Anforderung,
seinen Lastzustand prüfen.
Ist die Last ausreichend niedrig, dann wird der Endpunkt mit einer
Quittung ACK, einschließlich seiner
IP-Adresse, antworten. Die Endpunkte werden dann einen Kanal öffnen und
die gespeicherten Informationen des Unternehmensverzeichnisses austauschen. 4 ist
ein Diagramm, das den Betrieb einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung darstellt. Es werden ein Netz 101, wie zum Beispiel Ethernet
LAN, ein Gatekeeper 108 und H.323-Client-Endpunkte 102a, 102b gezeigt.
Zunächst
starten der Gatekeeper-Server 108 und die Client-Endpunkte
ihre Lastmonitore. Ein Client, wie zum Beispiel Endpunkt 102a,
meldet sich beim Gatekeeper-Server 108 an, beispielsweise über den
Austausch einer Gatekeeper-Anforderung. Bei 4000 fordert
der Endpunkt-Client 102a Datenbankinformationen, wie zum Beispiel
das Unternehmensverzeichnis, an. Der Gatekeeper-Server 108 prüft seinen
Lastmonitor 2002, um seine Last zu bestimmen. Stellt der
Lastmonitor 2002 fest, dass die Last zu hoch ist oder zu hoch
werden könnte,
sendet der Gatekeeper-Server 108 die
Gatekeeper-Lastmeldung LOADED bei 4002 zurück. Alternativ
dazu kann der Gatekeeper 108 die Anforderung einfach ignorieren.
Als Antwort gibt der Endpunkt-Client 102a eine Sende-UDP-Anforderung des
Unternehmensverzeichnisses REQ-CORP
an andere Endpunkte des Netzes 101 aus. In dem dargestellten
Beispiel empfängt
der Client-Endpunkt 102b das REQ-CORP-Signal und prüft als Reaktion seinen
Lastmonitor. Gibt sein Lastmonitor 113 an, dass er über ausreichende
Ressourcen zur Bereitstellung des Unternehmensverzeichnisses verfügt, dann
antwortet der Client-Endpunkt 102b dem Client-Endpunkt 102a mit
einem Quittierungsanforderungssignal ACK-REQ bei 4006.
Bei 4008 stellen die Endpunkte 102a, 102b eine
Signalisierungsverbindung zur Übertragung
des Unternehmensverzeichnisses her. Bei 4010 empfängt der
Endpunkt 102a schließlich
das Unternehmensverzeichnis vom Endpunkt 102b. Die Betrachtung
von 5 ergibt ein detaillierteres Diagramm, das die
Signalisierung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt. Insbesondere werden ein Gatekeeper GK
und Client-Endpunkte A, B, C und D gezeigt. Im dargestellten Beispiel
meldet sich Client A an; die Clients B, C und D sind bereits beim
Gatekeeper GK angemeldet. Bei 502 nimmt Client A den Gatekeeper-Anforderungs-/Gatekeeper-Quittierungs- (GRQ/GCF-)
Austausch vor, um den Gatekeeper GK zu finden. Es sei angemerkt,
dass in anderen Systemen zusätzliche
Gatekeeper bereitgestellt werden können; in derartigen Fällen nehmen
Client A und ein ausgewählter
Gatekeeper einen weiteren Anmeldeanforderungs-/Anmeldebestätigungs- (RPQ/RCQ-) Austausch
(nicht gezeigt) vor. Nach seiner Anmeldung am Gatekeeper GK sendet
der Endpunkt-Client A
eine Datenbankanforderung, wie zum Beispiel eine Anforderung des
Unternehmensverzeichnisses, an den Gatekeeper GK bei 504.
Als Reaktion fragt der Gatekeeper GK bei 506 seinen Lastmonitor 2002 (2)
ab, um eine Last auf dem System festzustellen. Stellt der Lastmonitor
fest, dass die Last auf dem Gatekeeper über einer zuvor bestimmten
Schwelle liegt, dann sendet der Gatekeeper GK ein BELASTET-Signal
bei 508 zurück.
Als Reaktion versendet der Endpunkt-Client A ein Unternehmensverzeichnis-Anforderungssignal
REQ-CORP bei 510 an andere Endpunkte. Normalerweise weist
die Anforderung ein User-Datagram-Protocol- (UDP-) Format auf. Bei 512a, 512b, 512c prüfen die
Endpunkt-Clients B, C beziehungsweise D ihre Lastmonitore 113 (3),
um die Last zu bestimmen.
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In
dem dargestellten Beispiel senden beide Endpunkte, Client B und
Client C, eine Quittierung ACK bei 514, 516 zurück, wobei
sie angeben, dass sie ausreichende Ressourcen haben, um das Verzeichnis
zu liefern. Das Quittierungssignal ACK kann Informationen enthalten
wie zum Beispiel die IP-Adresse des antwortenden Endpunkts. Der
Endpunkt-Client D tut bei 518 in dem dargestellten Beispiel
nichts, da festgestellt wurde, dass die Last zu hoch ist.
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Da
mehr als ein Endpunkt mit einem Quittierungssignal ACK geantwortet
haben, wird der Endpunkt-Client A einen auswählen, wobei er ein vorbestimmtes
Kriterium nutzt. Nach einer Ausführungsform
wählt der
Endpunkt-Client A den ersten Endpunkt, der antwortet, aus. In dem
dargestellten Beispiel ist dies der Endpunkt-Client B. Folglich öffnen bei 520 der
Endpunkt-Client A und der Endpunkt-Client B einen Kanal. Dies kann
zum Beispiel eine Codec-Verhandlung, Master-Slave-Bestimmung und Ähnliches
beinhalten. Alternativ dazu kann es sich um eine einfache Socket-Verbindung
zwischen zwei Endpunkten mit einer Authentifizierung, die auf den Gatekeeper-Informationen
basiert, handeln. Bei 522 ist Endpunkt-Client C frei, da
seine Quittierung abgelaufen ist. Schließlich wird bei 524 der
Endpunkt-Client B das Unternehmensverzeichnis an den Endpunkt-Client
A senden. Es sei darauf hingewiesen, dass der Endpunkt Client C,
wenn keine Endpunkte auf das REQ-CORP-Signal geantwortet haben,
einen vorher festgelegten Zeitraum wartet, bevor er es, entweder
vom Gatekeeper oder vom Broadcast aus, erneut versucht.
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Es
wird beabsichtigt, dass die in obiger, detaillierter Beschreibung
beschriebene Erfindung nicht auf die hier dargelegte spezifische
Form beschränkt ist,
sondern auch solche Alternativen, Änderungen und Entsprechungen
abdeckt, die gerechtfertigterweise in den Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche aufgenommen
werden können.