EP1723795A1 - Vorrichtung und verfahren zur vergeb hrung von ber ein pakentnetz gef hrten verbindungen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur vergeb hrung von ber ein pakentnetz gef hrten verbindungen

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Publication number
EP1723795A1
EP1723795A1 EP05716851A EP05716851A EP1723795A1 EP 1723795 A1 EP1723795 A1 EP 1723795A1 EP 05716851 A EP05716851 A EP 05716851A EP 05716851 A EP05716851 A EP 05716851A EP 1723795 A1 EP1723795 A1 EP 1723795A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
packets
connection
gateway
information
quality standard
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05716851A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl Lanzinger
Norbert LÖBIG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1723795A1 publication Critical patent/EP1723795A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04M2215/22—Bandwidth or usage-sensitve billing
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    • H04M2215/74—Rating aspects, e.g. rating parameters or tariff determination apects
    • H04M2215/7414—QoS

Definitions

  • Time-based billing is already widely known from TDM.
  • TDM channels are provided here, which are routed to the exchange. There is then the charge z. B. channel by channel for the duration of the connection. Faults are recognized immediately and the affected connections are triggered immediately. The charge is also stopped when the connection is triggered. This approach would be suitable for audio and video via TDM (the number of channels determines the quality and fee), but it cannot be used in the packet network.
  • the user data stream is preferably routed outside the switching center directly between the subscribers involved.
  • Network failures that interrupt this user data stream are generally not immediately recognized in the packet-based switching centers that control the connection.
  • the billing therefore continues even though the user data stream has already been interrupted.
  • the connection can therefore only be triggered or the charging stopped, if the network fault is revealed by the signaling.
  • a signaling path that is disturbed at the same time as the useful data path rarely occurs because signaling data and useful data are routed via different paths and connection sections.
  • a loss of signaling in a stable conversation state cannot be recognized without further measures, since in this state i.a. no signaling messages are exchanged.
  • the loss of the user data transmission leads to detection in the end devices or the devices close to the end devices, which then inform the packet-based switching center via signaling. However, this can be delayed and is not certain since the signaling path could also be disturbed.
  • the charge is preferably provided via fiat rate or event-related (query of a proxy for establishing a connection).
  • the invention has for its object to show a way how can be provided efficiently for a time-based billing in a packet network.
  • the invention is achieved on the basis of the features specified in the preamble of claim 1 by the characterizing features.
  • the particular advantage of the invention is that the user data stream transmitted between two subscribers is carried over an IP gateway.
  • the user data streams of a connection comprising several user data streams are recorded separately in the IP gateway. This allows errors and network faults that lead to the interruption or termination of the user data stream to be recognized quickly and reliably and to be billed with the high accuracy known from conventional switching technology (e.g. Is or 500 ms). With this concept there is therefore an exact time-based charging of a packet-based
  • IP IP Connection
  • the outlay for such a configuration can be kept very low.
  • existing charging interfaces and postprocessing methods e.g. connection-by-section identification of video / audio shares in the individual connection statement
  • FIG. 1 shows a network configuration with media gateways and media gateway controllers, and an IP gateway
  • media gateways MG A (media gateway on the A side) and MG B (media gateway on the B side) are provided.
  • both media gateways should be designed as set-top boxes, which are connected on the subscriber side to the subscriber terminals A, B.
  • the two media gateways or set-top boxes MG A and MG B are each controlled by call control servers or media gateway controllers MGC A, MGC B using a protocol P.
  • a protocol known per se, such as the MGCP, H.323 or SIP protocol, can be used as the control protocol P here. Both controllers exchange information via a known interoffice signaling protocol.
  • the signaling information relevant for the connection between the two subscriber terminals A, B integrated into the connection is routed via the two set-top boxes and the two media gateway controllers (signaling connection).
  • two media gateway controllers are shown. However, this number is not a mandatory requirement for the invention, several media gateway controllers can be used in the same way as a single media gateway controller.
  • the bearer connection Carrying user data (bearer connection) via an IP gateway IPGW (looping in).
  • the bearer connection carries audio useful data in the case of a pure audio connection and audio and video useful data in the case of a video connection. In the latter case it is e.g. B. two user data streams in the context of a connection, as indicated in Fig. 1.
  • the user data stream is thus carried indirectly between the packet-based end points (set-top boxes) MG A and MG B.
  • the user data is transmitted using the Real Time Protocol RTP and the Real Time Control Protocol RTCP.
  • the IP gateway IPGW is also used by the charging media gateway controller MGC A using a protocol known per se, e.g. B. H.248 controlled.
  • the media gateway controller MGC A on the A side should preferably be assigned the function of the charging controller.
  • CDR Chip Data Records
  • CDR are generated here in the soapy controller for the undisturbed connection process. They contain the required accuracy (e.g. billing to the exact ls) and have a sequence of information elements that document the beginning, end and type (audio, video, possibly bandwidth, possibly codec) of the connection section. Additional information such as changing the type property (e.g. audio ⁇ -> video) during a connection is also recorded. Additional information about the quality of the connection, the specification of the connection time, bandwidth / volume of the audio and the video carrier can be provided in the IP gateway IPGW as CDR or via the signaling to the charging media gateway controller.
  • a connection request originating from subscriber terminal A is communicated to subscriber terminal B via the two media gateway controllers MGC A and MGC B. If the subscriber terminal B accepts the call, the bearer connection is switched bidirectionally (ie back and forth) between the media gateway MG A and the IP gateway IPGW and between the IP gateway IPGW and the media gateway MG B.
  • the billing is now started in the IP gateway.
  • the two media gateways MG A and MG B and the IP gateway (IPGW) now ensure that regardless of the type of connection, the coding method and the packet length, RTP / RTCP packets with a specified minimum interval of z. B. 100 ms are transmitted. This minimum distance should be configurable.
  • the MG A, MG B and the TP gateway thus determine the integrity of the user data stream as long as IP packets of the user data stream arrive at this minimum distance.
  • RTP packets in a definable minimum time interval is for voice connections i. a. fulfilled and no additional requirement.
  • a packet is generated even if this would not be necessary due to the "Silence Supression" feature in the audio stream, still image transmission in the video stream, missing input signal or also due to the coding method used or the packet length used.
  • the media gateways MG A and MG B monitor the arrival of the aforementioned IP packets at a guaranteed minimum interval in order to check the quality of the through-connected RTP carriers.
  • IP gateway IPGW now determines that there is no IP packet within the minimum distance, after waiting for a protection time Ti (eg 200 ms) the connection is defined as inactive and the packet transfer to the opposite side and in the reverse direction is set. In addition, a corresponding fee ticket is immediately written and handed over to the Media Gateway Controller MGC A.
  • a protection time Ti eg 200 ms
  • the absence of the IP packets can also be determined in the same way by the two media gateways MG A and MG B. In this case, the packet transfer in the reverse direction is stopped and the signaling to the assigned media gateway controller MGC A or MGC B is initiated. This initiates the termination of the connection concerned.
  • the termination signaling can be defined by a defined amount
  • Protection time ⁇ 2 is delayed in the media gateways (e.g. 2 s).
  • the regular triggering of the connection from subscriber terminal A or B thus leads to the detection of the interruption of the RTP stream in the IP gateway IPGW and in the media gateways MG A and MG B.
  • the protection time T 2 the usual procedure for disconnecting the connection takes place ( Call Flow), which is not associated with an increased signaling load.
  • the Fee information can be specified online via signaling between IPGW and MGC A or offline during postprocessing in the billing center by directly including the information from the IP gateway.
  • the charge information is specified with information identifying the connection and stored in the IP gateway. This information can also be transferred to a device different from the charging controller MGC A for evaluation.
  • the configuration according to the invention tolerates the failure of various devices without major repercussions on the charging:
  • the failure of one of the media gateways MG A or MG B leads to the termination of the RTP / RTCP packet transfer in the IP gateway IPGW.
  • the termination is signaled by the opposite side, i.e. GW A, GW B.
  • Exact charge information is available in the IP gateway. Since the charge information in the IP gateway can be determined very precisely, the charge information possibly recorded in parallel in the controller can be specified online by signaling or offline via separate CDRs of the IP gateway.
  • the simultaneous failure of the two media gateways MG A and MG B also leads to the termination of the RTP / RTCP packet transfer in the IP gateway. In this case, too, exact charge information is determined in the IP gateway. After the A or B side is available again, the termination is revealed by signaling the media gateways and by immediately notifying the IP GW to the call control server. Since the charge information in the IP gateway can be determined very precisely, the charge information possibly recorded in parallel in the controller can be specified online by signaling or offline via separate CDRs of the IP gateway.
  • Temporary isolation of the charging media gateway controller (regardless of whether MGC A or MGC B) does not result in the user data streams being interrupted. Even if it is triggered after the malfunction, it looks as if there had been no malfunction before. If the triggering occurs during the fault, the information is provided at the latest by the Media Gateway MG A or MG B or via the IP Gateway after availability by repeating the trigger signal or by another protocol-specific message. Precise charge information is available in the IP gateway. If necessary, the charge information can be specified online by signaling or offline via separate CDRs of the IP gateway.
  • a loss of communication between the charging media gateway controller and the IP gateway leads to the triggering of the affected connections. This is necessary because the case could arise in which the charge information is no longer available in the IP gateway and the signaled "On Hook" messages from the media gateway controller MG A or MG B have been lost.
  • IP gateway High-frequency monitoring via signaling exchange is only required for the IP gateway, but not for each of the media gateways. However, since the IP gateway is actually a larger gateway, i.a. no additional signaling and network load.
  • FIG. 1 shows the configuration and method according to the invention in detail. It is assumed here, for example, that after subscriber input during a call made via TDM exchanges, the terminal controls a new call over the IP network. This second call continues the first call and allows further features, such as. B. Additional video phone sections of the connection.
  • both a pure voice connection and a voice + video connection can be established.
  • the subscriber can switch between audio and audio + video transmission as desired.
  • exact billing as for the TDM call is mandatory.
  • the operator should be able to charge the various services (eg audio, video) differently.
  • SIP Session Initiation Protocol
  • SIP devices SIP user A, SIP user B
  • a media call control protocol is used to control the IP gateway.
  • H.248 protocol should preferably be used here.
  • the Call Control Server MGC A or MGC B Media Gateway Controller
  • the signaling messages between the subscriber and the switching computer are routed via the SIP proxy server.
  • the switching computers MGC A or MGC B have an upstream unit PCU which is responsible for the IP interface and the handling of the IP protocols. Furthermore, they have a switching core system that can control not only IP but also TDM switching technology and has an introduced charging interface. The interface between the PCU and the core system uses an internal protocol.
  • a call is made according to the following procedure:
  • a SIP Invite message with SDP information (audio codecs) is sent from the subscriber (SIP user A) to the PCU unit. After the A-side unit PCU has received an invite message, it creates the resources for the new call via Megaco in the IP gateway (add with two new ephemeral terminations). The SDP data on the A side are immediately transferred to the IP gateway. The IP gateway also receives a call reference, which it uses for fee tickets for this connection.
  • the SDP data IP address and port
  • IP gateway After determining the B side in the core system and accepting the
  • the invite is acknowledged by the B side with a SIP: 200ok message.
  • This 200ok message is used on the A-side as a criterion to start the audio charging.
  • the PCU unit sends a corresponding internal message to the core system.
  • the IP gateway IPGW is supplied with the SDP data on the B side and on the other hand it is set to Send — Receive. Monitoring of the RTP stream begins. If a further SIP: Invite message with SDP information (audio codecs plus video codecs) comes from a subscriber to the PCU unit and is acknowledged positively by the other side, this is again accepted with a SIP: 200ok message. The IP gateway is supplied with the new codec information. Simultaneously with the SIP: 200ok message, a message is sent on the A-side from the PCU unit to the core system, which indicates the use of the video service.
  • SIP Invite message with SDP information (audio) is handled analogously by the PCU unit. If the other side acknowledges positively and with SIP: 200ok the switching off of the video transmission is accepted, the unit informs PCU the core system with a message indicating the use of the pure audio service. The IP gateway is then supplied with the new codec information.
  • the billing is stopped on the A-side with the message SIP: Bye message from one side of the call.
  • the call is also triggered in the IP gateway (subtract of the two terminations). If there are no network faults, a charging accuracy of 500ms can be achieved, as is usually required by the network operators.
  • the failure of the A side in the RTP stream is noticed by the B side and reported to the PCU unit.
  • the call is triggered there.
  • the IP gateway also detects the absence of RTP packets from the A side and reports the exact duration of the connection to the PCU unit.
  • the failure of the B side is treated symmetrically to the failure of the A side.
  • Network faults that interrupt the communication of the PCU to the A and / or B side do not result in the call being triggered as long as the PCU unit is connected to the IP gateway and the latter reports no RTP fault. Any "on hook" messages are repeated by the end devices until the network error is remedied.
  • the exact time data on the duration of the RTP connection are determined on the IP gateway, saved and signaled to the PCU unit.
  • the IP gateway If the IP gateway detects a fault in the RTP current, it signals this to the PCU unit. The call is triggered and billed with sufficient accuracy.

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Abstract

Der Stand der Technik birgt das Problem, dass die Vergebührung von paketbasierten Verbindungen, über die Informationspakete geführt werden, zu ungenau ist. Die Erfindung löst dieses Problem, indem die Informationspakete zwischen Teilnehmerendeinrichtungen über eine, Mittel zur Qualitätskontrolle aufweisende zentrale Vorrichtung im Netz nach einem vorgegebenen Qualitätsstandard geführt werden, und dass die Vergebührung bei Verletzung dieses vorgegebenen Qualitätsstandards gestoppt wird.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zur Vergebuhrung von über ein Paketnetz geführten Verbindungen
Im Hinblick auf die breite Einführung der Video Telephonie wollen Betreiber von Telekommunikationsnetzen die von öffentlichen Telephonienetzen und TV-Kabelnetzen bekannte hohe Qualität und hohen Bedienungskomfort anbieten. Das ist jedoch über ein Internet Protokoll arbeitende Netze in der Regel nicht zu erzielen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, müssen Lösungen erarbeitet werden, die über Kabelmodem oder xDSL angebundene Set-top-Boxen mit TV—Geräten anstelle eines PC zurückgreifen. Damit ist der bequeme Umstieg von TDM nach IP mit der Option auf Video bestimmter Bandbreite in einfacher Weise quasi "von der Fernsehecke aus" möglich. Zusätzlich werden die Qualität des Service (Verfügbarkeit, Übertragungsqualität, Störungsfreiheit, usw.) und Sicherheitsaspekte gefordert, wie sie bereits vom öffentlichen Netz her bekannt sind. Von besonderem Interesse in diesem Zusammenhang ist für den Kunden die von öffentlichen Fernsprechnetzen bekannte, faire, detaillierte und nachvollziehbare Abrechnung, für deren Erstellung eine zeitbasierte Vergebuhrung zwingend erforderlich ist.
Eine zeitbasierte vergebuhrung ist bereits aus der TDM weit bekannt. Hier werden TDM-Kanäle bereitgestellt, die in die Vermittlungsstelle geführt werden. Dort erfolgt dann die Vergebuhrung z. B. kanalweise für die Dauer der Durchschaltung. Störungen werden so unmittelbar erkannt und die betroffenen Verbindungen sofort ausgelöst. Mit dem Auslösen der Verbindung wird auch die Vergebuhrung gestoppt. Dieser Ansatz wäre zwar für Audio und Video über TDM geeignet (die Anzahl der Kanäle bestimmt Qualität und Gebühr) , im Paketnetz ist er je— doch nicht verwendbar.
Dies liegt an dem Umstand, dass bei paketbezogenen Verbindungen, beispielsweise bei über iP-Netze geführten Verbindungen der Nutzdatenstrom vorzugsweise außerhalb der Vermittlungsstelle direkt zwischen den beteiligten Teilnehmern geführt wird. Netzausfälle, die diesen Nutzdatenstrom unterbrechen, werden in der Regel in den die Verbindung steuernden paketba- s-erten VermittD ungsstel len nicht unmittelbar erkannt. Die Vergebuhrung läuft also weiter, obwohl der Nutzdatenstrom bereits unterbrochen ist. Das Auslösen der Verbindung bzw. das Anhalten der Vergebuhrung kann daher nur erfolgen, wenn die Netzstörung über die Signalisierung offenbar wird. Ein zugleich mit dem Nutzdatenweg gestörter Signalisierungsweg kommt selten vor, da Signalisierungsdaten und Nutzdaten über unterschiedliche Wege und Verbindungsabschnitte geführt wer- den .
Hinzu kommt, dass ein Signalisierungsverlust im stabilen Gesprächszustand ohne weitere Maßnahmen nicht erkennbar ist, da in diesem Zustand i.a. keine Signalisierungsnachrichten aus- getauscht werden. In der Regel führt der Verlust der Nutzdatenübertragung zur Erkennung in den Endgeräten oder den end- gerätenahen Einrichtungen, die dann über Signalisierung die paketbasierten Vermittlungsstelle informieren. Dies aber kann verzögert erfolgen und ist nicht sicher, da der Signalisie- rungsweg zugleich gestört sein könnte.
Aus diesen Gründen ist bei paketbasierten Verbindungen, bei denen der Nutzdatenstrom zwischen den Teilnehmern bzw. ihren Endgeräten direkt über das Paketnetz geführt wird, die Verge- bührung vorzugsweise über Fiat Rate oder ereignisbezogen (Abfrage eines Proxys zum Verbindungsaufbau) vorgesehen. Obwohl dieser Ansatz sehr einfach und für Paketnetze geeignet ist, kann hierbei von einer exakten Vergebuhrung im Hinblick auf Ze- dauer/ Volumen /Qualität nicht gesprochen werden.
Es ist daher beim Stand der Technik vorgeschlagen worden, bei direkter Führung des Nutzdatenstroms zwischen den Teilnehmern bzw. den Endgeräten über das Paketnetz die Vergebuhrung zeitbasiert in dem A-seitigen Vermittlungsknoten vorzunehmen. Je- der durchgeschaltete Port wird zyklisch auf signalisierungs- mäßige Verfügbarkeit durch den A- und B-seitigen Vermittlungsknoten geprüft. Als typischer zyklischer Wert werden 20s genommen. ird auf Nichtverfügbarkeit für eine durchgeschaltete Verbindung erkannt, so wird die Verbindung ausgelöst, um die Vergebuhrung zu stoppen. Obwohl auch dieser Ansatz sehr einfach und für Paketnetze geeignet ist, wird eine exakte Vergebuhrung im Hinblick auf Zeitdauer/ Volumen / Qualität hiermit nicht erreicht. Ferner erweist sich hier als gravierender Nachteil die Polling-Last der Vermittlungsknoten und des Netzes. Volumen und Qualität der Verbindung werden nicht berücksichtigt .
Als Folge dieser Problematik ergibt sich eine Übervergebüh- rung für den Teilnehmer in Ausfallsituationen und im Stö- rungsfalle. Über den Einzelverbindungsnachweis hat dieser a— ber die Möglichkeit, die Exaktheit der Vergebuhrung in einfacher Weise zu überprüfen. Eine etwaige Übervergebührung einer durch den Kunden bewusst gestörten Verbindung wird im zugehörigen Einzelverbindungsnachweis des Netzbetreibers offenbar. Dies kann zu Beschwerden beim Netzbetreiber bis hin zu
Rechts Streitigkeiten zwischen Kunde und Netzbetreiber führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie für eine zeitbasierte Vergebuhrung in einem Paket- netz effizient bereitgestellt werden kann.
Die Erfindung wird ausgehend von dem im Oberbegriff von Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen durch die kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der zwischen zwei Teilnehmern übertragene Nutzdatenstrom über ein IP Gateway geführt wird. Hierbei werden die Nutzdatenströme einer mehrere Nutzdatenströme umfassenden Verbindung separat im IP Gateway erfasst. Damit können Fehler oder Netzstörungen, die zur Unterbrechung oder Abbruch des Nutzdatenstroms führen, schnell und sicher erkannt und mit von der herkömmlichen Vermittlungstechnik bekannt hohen Genauigkeit (z.B. Is oder 500 ms) vergebührt werden. Mit diesem Konzept ist somit eine exakte zeitbasierte Vergebuhrung einer paketbasierten
Verbindung (IP) gegeben. Über- oder Untervergebührungen einer IP Verbindung können vermieden werden. Damit ergibt sich sowohl für den Betreiber als auch den Kunden der Vorteil einer fairen Vergebuhrung zu beider Zu riedenheit .
Ferner besteht durch die Realisierung der Erfindung die Möglichkeit der Erfassung aller vergebührungsrelevanten Informationen (Audio, Video, Bandbreite, RTCP Qualitätsparameter, usw.). Damit kann beispielsweise auch ein Wechsel der Eigen- Schäften der Verbindung (z. B. von Audio nach Audio plus Video) vergebührungsmäßig unterstützt/ ausgewiesen werden. Einzelgebührennachweise können ferner mit exakten Informationen über dienstbezogene Zeitintervalle, Bandbreite/ Codec Information erstellt werden. Ebenso können Qualitätskriterien be- rücksichtigt werden.
Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass der Aufwand für eine derartige Konfiguration sehr klein gehalten werden kann. So kann auf vorhandene Vergebührungsschnittstellen und Verfahren der Nachverarbeitung (z. B. Verbindungsabschnittsweises Ausweisen von Video/ Audio Anteilen im EinzelVerbindungsnachweis) ohne weiteres aufgesetzt werden. Dies betrifft beispielsweise die von TDM-VermittlungsSystemen bekannten Schnittstellen zu einem Billing Center.
Durch Steuerung des IP Gateways von der A-seitigen oder der B-seitigen peripheren Einrichtung des vergebührenden Call Control Servers her hat dieser begrenzten Mehraufwand bei der Signalisierung. Demgegenüber steht jedoch ein deutlich reduzierter Transfer von Signalisierungsnachrichten aufgrund des Wegfalls der Polling-Last des A- bzw. B-seitigen vermitt- lungsknotens zur Vermeidung der Vergebuhrung von nicht mehr existierenden Verbindungen nach einer Isolation von Vermittlungsknoten und Teilnehmereinrichtungen. Darüber hinaus können auch alle die Fehlerfälle vermieden werden, in denen durch Ausbleiben der Signalisierung zur Beendigung des Rufs (durch den A- oder B-Teilnehmer) die Vergebuhrung einer nicht mehr existenten Verbindung im Paketnetz fortgesetzt wird (Verlorenes "On Hook") .
Schließlich können Betrugsszenarien vermieden werden. Hier spielt der Aspekt eine Rolle, dass die in einer Verbindung beteiligten Teilnehmer die Paketadresse des jeweiligen Partners nicht mitgeteilt bekommen. Der Vorteil ist darin zu sehen, dass deswegen beide Teilnehmer auch keinen direkten Verbindungsaufbau unter Umgehung des für die ergebuhrung rele- vanten IP Gateways vornehmen können. Eine Verplombung der Set-Top-Boxen der angeschlossenen Teilnehmer ist damit wie dies beim Stand der Technik gelegentlich der Fall ist, ebenfalls nicht erforderlich.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines figürlich dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:
Fig 1 eine Netzkonfiguration mit Media Gateways und Media Gateway Controllern, sowie einem IP Gateway,
Fig 2 die Realisierung auf Basis von SIP und H.248 Protokoll In Fig. 1 ist eine Konfiguration gemäss der Erfindung aufgezeigt. Demgemäss sind Media Gateways MG A (Media Gateway der A-Seite) und MG B (Media Gateway der B-Seite) vorgesehen. Beide Media Gateways sollen gemäss vorliegendem Ausführungs- beispiel als Set-Top-Boxen ausgebildet sein, die teilnehmer- seitig mit den Teilnehmerendgeräten A, B verbunden sind. Die beiden Media Gateways oder Set-Top-Boxen MG A und MG B werden jeweils von Call Control Servern oder Media Gateway Control- lern MGC A, MGC B über ein Protokoll P gesteuert. Als Steuerprotokoll P kann hier ein für sich bekanntes Protokoll wie beispielsweise das MGCP, H.323 oder SIP Protokoll zur Anwendung gelangen. Beide Controller tauschen Informationen über ein an sich bekanntes Zwischenamtssignalisierungsprotokoll aus. Die für die Verbindung relevanten Signalisierungsinfor- mationen zwischen den beiden in die Verbindung eingebundenen Teilnehmerendgeräten A, B werden über die beiden Set-Top- Boxen und die beiden Media Gateway Controller geführt (Signa- lisierungsVerbindung) . Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel sind zwei Media Gateway Controller aufgezeigt. Diese Anzahl ist aber keine zwingende Vorraussetzung für die Erfindung, mehrere Media Gateway Controller können dabei ebenso verwendet werden, wie ein einziger Media Gateway Controller.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, die Verbindung für die
Nutzdaten (Bearerverbindung) über ein IP Gateway IPGW zu führen (Einschleifen) . Die Bearerverbindung führt im Falle einer reinen Audioverbindung Audio Nutzdaten und im Falle einer Videoverbindung Audio- und Videonutzdaten. In letzterem Fall handelt es sich z. B. um zwei Nutzdatenströme im Rahmen einer Verbindung, wie es in Fig. 1 angedeutet ist. Der Nutzdatenstrom wird damit indirekt zwischen den paketbasierten Endpunkten (Set-Top-Boxen) MG A und MG B geführt. Die Übertragung der Nutzdaten wird mit Hilfe des Real Time Protokolls RTP, und des Real Time Control Protokolls RTCP vorgenommen.
Das IP Gateway IPGW wird vom vergebührenden Media Gateway Controller MGC A ebenfalls über ein an sich bekanntes Protokoll z. B. H.248 gesteuert. Der Media Gateway Controller MGC A der A-Seite soll vorzugsweise die Funktion des vergebühren- den Controllers zugewiesen bekommen. Die Gebührentickets
(Call Data Records, CDR) werden für den ungestörten Verbindungsablauf hier im A- seifigen Controller erzeugt. Sie beinhalten die geforderte Genauigkeit (z. B. Vergebuhrung auf ls genau) und weisen eine Folge von Informationselementen auf, die Beginn, Ende und Typ (Audio, Video, ggf. Bandbreite, ggf. Codec) des Verbindungsabschnitts dokumentieren. Weitere Informationen wie beispielsweise der Wechsel der Typ- Eigenschaft (z. B. audio <-> video) während einer Verbindung werden ebenfalls erfasst. Ergänzende Information über Quali- tat der Durchschaltung, Präzisierung der Durchschaltungsdauer, Bandbreite/ Volumen der Audio und der Video-Träger kann im IP Gateway IPGW als CDR bereitgestellt werden oder über die Signalisierung dem vergebührenden Media Gateway Controller zukommen.
Ein vom Teilnehmerendgerät A ausgehender Verbindungswunsch wird dem Teilnehmerendgerät B über die beiden Media Gateway Controller MGC A und MGC B mitgeteilt. Nimmt das Teilnehmerendgerät B den Ruf an, wird die Bearerverbindung bidirektio- nal (d. h. Hin-und Rückrichtung) zwischen dem Media Gateway MG A und dem IP Gateway IPGW sowie zwischen dem IP Gateway IPGW und dem Media Gateway MG B geschaltet. Die Vergebuhrung wird nun im IP Gateway gestartet. Die beiden Media Gateways MG A und MG B sowie das IP Gateway (IPGW) stellen nun erfin- dungsgemäß sicher, dass unabhängig von der Art der Verbindung, dem Kodierverfahren und der Paketierungslänge RTP/ RTCP Pakete in einem festgelegten Mindestabstand von z. B. 100 ms übertragen werden. Dieser Mindestabstand soll konfigurierbar sein. Das MG A, MG B und das TP Gateway stellen damit solange in diesem Mindestabstand IP Pakete des Nutzdatenstromes eintreffen, die Intaktheit des Nutzdatenstromes fest.
Die Generierung von RTP Paketen in einem definierbaren zeitlichen Mindestabstand ist für Sprachverbindungen i. a. erfüllt und keine Zusatzforderung. Es wird selbst dann ein Paket generiert, wenn dies wegen des Leistungsmerkmals "Silence Supression" im Audio-Strom, Standbildübertragung im Video- Strom, fehlendem Eingangssignal oder auch aufgrund des verwendeten Kodierverfahrens oder der verwendeten Paketierungs- länge nicht notwendig wäre. Neben dem IP Gateway IPGW überwachen die Media Gateways MG A und MG B im Sinne einer Quali- tätskontrolle der durchgeschalteten RTP Träger das Eintreffen der zuvor genannten IP Pakete im garantierten Mindestabstand.
Wird nun vom IP Gateway IPGW das Ausbleiben eines IP Paketes innerhalb des Mindestabstandes estgestellt, wird nach Abwar- ten einer Schutzzeit Ti (z. B. 200 ms) die Verbindung als inaktiv definiert und der Pakettransfer zur Gegenseite und in die Rückrichtung eingestellt . Ferner wird umgehend ein entsprechendes Gebührenticket geschrieben und dem Media Gateway Controller MGC A übergeben.
Das Ausbleiben der IP Pakete kann in gleicher Weise auch von den beiden Media Gateways MG A und MG B festgestellt werden. In diesem Fall wird der Pakettansfer in die Rückrichtung gestoppt, und es erfolgt die Signalisierung an den zugeordneten Media Gateway Controller MGC A oder MGC B. Dieser initiiert den Abbau der betroffenen Verbindung.
Zur Reduktion der Signalisierungslast in Controller und Netz im Rahmen normaler Beendigung eines Calls durch A- oder B- Seite kann die Abbruchsignalisierung um eine definierte
Schutzzeit τ2 in den Media Gateways (z. B. 2 s) verzögert erfolgen. Das reguläre Auslösen der Verbindung von Teilnehmerendgerät A oder B führt also zur Erkennung des Abbruchs des RTP-Stroms im IP Gateway IPGW und in den Media Gateways MG A und MG B. Durch Vorsehen der Schutzzeit T2 erfolgt aber dennoch der übliche Ablauf des Verbindingsabbbaus (Call Flow) , womit keine erhöhte Signalisierungslast verbunden ist. Die Gebühreninformation kann online über Signalisierung zwischen IPGW und MGC A bzw. offline im Rahmen der Nachverarbeitung im Billing Center durch direktes Einbeziehen der Informationen des IP Gateways präzisiert werden. Die Präzisierung der Gebühreninformation erfolgt mit einer die Verbindung identifizierenden Information, die im IP Gateway gespeichert ist. Diese Information kann zur Auswertung ebenso an eine von dem vergebührenden Controller MGC A verschiedene Einrichtung transferiert werden.
Die Konfiguration gemäss der Erfindung toleriert den Ausfall verschiedener Einrichtungen ohne größere Rückwirkungen auf die Vergebuhrung:
Der Ausfall eines der Media Gateways MG A oder MG B führt zum Abbruch des RTP/ RTCP Pakettransfers im IP Gateway IPGW. Im folgenden wird der Abbruch von der jeweiligen Gegenseite, also GW A, GW B, signalisiert. Eine exakte Gebühreninformation liegt im IP Gateway vor. Da die Gebühreninformation im IP Gateway sehr genau ermittelt werden kann, kann die im Controller eventuell parallel erfasste Gebühreninformation online durch Signalisierung bzw. offline via separaten CDRs des IP Gateways präzisiert werden.
Der gleichzeitige Ausfall der beiden Media Gateways MG A und MG B führt ebenfalls zum Abbruch des RTP/ RTCP Pakettransfers im IP Gateway. Auch in diesem Fall wird eine exakte Gebühreninformation im IP Gateway ermittelt. Der Abbruch wird nach Wiederverfügbarkeit der A— oder B—Seite durch Signalisierung der Media Gateways und durch sofortige Notifizierung des IP GW dem Call Control Server offenbar. Da die Gebühreninformation im IP Gateway sehr genau ermittelt werden kann, kann die im Controller eventuell parallel erfasste Gebühreninformation online durch Signalisierung bzw. offline via separaten CDRs des IP Gateways präzisiert werden.
Eine temporäre Isolation des vergebührenden Media Gateway Controllers (unabhängig ob MGC A oder MGC B) führt nicht zum Abbruch der Nutzdatenströme. Auch wenn nach der Störung ausgelöst wird, wirkt dies, als hätte es davor keine Störung ge- geben. Erfolgt das Auslösen während der Störung, so erfolgt die Information spätestens vom Media Gateway MG A oder MG B oder über das IP Gateway nach Wiederverfügbarkeit durch Wiederholung des Auslösesignals oder durch eine andere protokollspezifische Meldung. Exakte Gebühreninformationen liegen im IP Gateway vor. Die Gebühreninformation kann ggf. online durch Signalisierung bzw. offline via separaten CDRs des IP Gateway präzisiert werden.
Ein Kommunikationsverlust zwischen dem vergebührenden Media Gateway Controller und dem IP Gateway führt zum Auslösen der betroffen Verbindungen. Dies ist notwendig, da der Fall eintreten könnte, in dem die Gebühreninformation im IP Gateway nicht mehr verfügbar ist und die signalisierten "On Hook" Meldungen vom Media Gateway Controller MG A oder MG B verlo- ren wurden.
Ein hochfrequentes Überwachung per Signalisierungsaustausch ist nur noch für das IP Gateway erforderlich, nicht aber für jedes der Media Gateways. Da das IP Gateway de facto jedoch ein größeres Gateway ist, fällt hierfür i.a. keine zusätzliche Signalisierungs- und Netzlast an.
Je nach Netzbetreiber besteht die Forderung, dass zwar die Vergebuhrung im Falle einer Störung anzuhalten ist, nicht a— ber ein Auslösen der Verbindung in Richtung des fernen Endes erfolgen soll. Diese Forderung wird durch eine Konfiguration und ein Verfahren gemäss Fig. 1 erfüllt. Wird dagegen gefordert, dass im Falle einer Störung unbedingt auszulösen ist, so kann dieser Forderung durch Auslösen im IP Gateway bei I— solation vom Call Controller entsprochen werden. Eine alternative Steuerung ist durch Administration oder Konfigurationsparameter erreichbar. In Fig. 2 sind erfindungsgemäße Konfiguration und Verfahren im Detail aufgezeigt. Hierbei wird beispielhaft davon ausgegangen, dass nach Teilnehmereingabe während eines über TDM- Vermittlungsstellen geführten Rufs vom Endgerät gesteuert ein neuer Ruf über das IP-Netz aufgebaut wird. Dieser zweite Ruf setzt den ersten Ruf fort und erlaubt weitere Leistungsmerkmale, wie z. B. zusätzliche Videotelephonieabschnitte der Verbindung. In diesem zweiten Ruf kann sowohl eine reine Sprachverbindung als auch eine Sprach- + Videoverbindung aufgebaut werden. Der Teilnehmer kann beliebig zwischen Audio- und Audio- + Video-Übertragung wechseln. Für diese IP Verbindungen ist eine exakte Vergebuhrung wie für den TDM Ruf zwingend erforderlich. Insbesondere soll der Betreiber die ver- schiedenen Dienste (z. B. Audio, Video) unterschiedlich ver- gebühren können .
Als Signalisierungsprotokoll zum Teilnehmer wird das Standardprotokoll SIP verwendet. Als Teilnehmerendgeräte werden SIP Endgeräte (SIP user A, SIP user B) verwendet. Zur Steuerung des IP Gateways wird ein Media Call Control Protokoll verwendet. Hierbei soll das H.248 Protokoll vorzugsweise zum Einsatz gelangen. Der Call Control Server MGC A oder MGC B (Media Gateway Controller) ist als Vermittlungsrechner ausge- bildet. Diesem ist ein SIP Proxy Server vorangeschaltet. Die Signalisierungsnachrichten zwischen Teilnehmer und Vermittlungsrechner werden über den SIP-Proxy Server geleitet.
Die Vermittlungsrechner MGC A oder MGC B weisen eine vorgela- gerte Einheit PCU auf, die für die IP Schnittstelle und die Abhandlung der IP Protokolle zuständig ist . Ferner weisen sie ein Vermittlungs-Core System auf, das nicht nur IP sondern auch TDM Vermittlungstechnik steuern kann und über eine eingeführte Vergebührungsschnittstelle verfügt . Die Schnittstel- le zwischen PCU und Core-System nutzt ein internes Protokoll.
Die Vergebuhrung soll vorzugsweise A-seitig erfolgen. Ein Ruf wird gemäss folgendem Ablauf vergebührt:
Eine SIP: Invite Nachricht mit SDP Information (Audio Codecs) wird vom Teilnehmer (SIP user A) zur Einheit PCU gesendet. Nachdem die A-seitige Einheit PCU eine Invite-Nachricht erhalten hat legt sie über Megaco im IP Gateway die Ressourcen für den neuen Ruf an (Add mit zwei neuen ephemeral Terminati- ons) . Die SDP Daten der A-Seite werden sofort dem IP Gateway übergeben. Außerdem erhält das IP Gateway eine Call Referen- ce, die es für Gebührentickets dieser Verbindung verwendet.
Die Verhandlung der SDP-Daten (IP Adresse und Port) erfolgt zur B-Seite mit den Daten, die das IP Gateway zurückliefert. Nach Ermittlung der B-Seite im Core System und Annahme des
Rufs von der B-Seite wird das Invite von der B Seite mit einer SIP:200ok Nachricht quittiert. Diese 200ok Nachricht wird auf der A-Seite als Kriterium verwendet, die Audio- Vergebührung zu starten. Die Einheit PCU sendet dem Core- System eine entsprechende interne Nachricht.
Das IP Gateway IPGW wird zum einen mit den SDP Daten der B- Seite versorgt und zum anderen auf Send—Receive eingestellt . Die Überwachung des RTP Stroms beginnt . wenn eine weitere SIP: Invite Nachricht mit SDP Information (Audio Codecs plus Video Codecs) von einem Teilnehmer zur Einheit PCU kommt und von der Gegenseite positiv quittiert wird, so wird das wiederum mit einer SIP:200ok Nachricht akzeptiert. Das IP Gateway wird mit der neuen Codec-Information versorgt. Gleichzei— tig mit der SIP:200ok Nachricht wird A-seitig eine Nachricht von der Einheit PCU zum Core-System geschickt, die die Benutzung des Video-Dienstes anzeigt.
Eine weitere SIP: Invite Nachricht mit SDP Information (Audio) wird von der Einheit PCU analog behandelt. Wenn die Gegenseite positiv quittiert und mit SIP:200ok das Ausschalten der Video-Übertragung akzeptiert wird, verständigt die Einheit PCU das Core-System mit einer Nachricht, die die Benutzung des reinen Audio—Dienstes anzeigt. Das IP Gateway wird dann mit der neuen Codec-Information versorgt.
Die Vergebuhrung wird A-seitig mit der Nachricht SIP:Bye Nachricht von einer Seite des Rufs gestoppt . Gleichzeitig wird im IP Gateway auch der Ruf ausgelöst (Subtract der zwei Terminations) . Wenn keine Netzstörungen vorliegen, kann damit eine Vergebührungsgenauigkeit von 500ms erreicht werden, wie sie üblicherweise von den Netzbetreibern gefordert wird.
Mit einer derartigen Konfiguration sowie einem derartigen Verfahren können Vergebührungsfehler bei Ausfällen vermieden werden :
So wird der Ausfall der A-Seite im RTP Strom von der B-Seite bemerkt und der Einheit PCU gemeldet. Dort wird der Ruf ausgelöst. Auch das IP Gateway stellt das Ausbleiben RTP Pakete von der A-Seite fest und meldet der Einheit PCU die genaue Dauer der Verbindung.
Der Ausfall der B-Seite wird symmetrisch zum Ausfall der A- Seite behandelt. Netzstörungen, die Kommunikation der PCU zur A-, und/ oder B-Seite unterbrechen, führen nicht zum Auslösen des Rufs, solange die Verbindung der Einheit PCU zum IP Gateway besteht und dieses keine RTP Störung meldet. Eventuelle "On hook" Nachrichten werden von den Endgeräten bis zur Behebung des Netzwerkfehlers wiederholt. Die genauen Zeitdaten über die Dauer der RTP Verbindung werden auf dem IP Gateway ermittelt, gespeichert und der Einheit PCU signalisiert.
Stellt das IP Gateway eine Störung des RTP Stroms fest, signalisiert es dies der Einheit PCU. Der Ruf wird mit ausreichender Genauigkeit ausgelöst und vergebührt.
Fällt die Verbindung PCU/ IP Gateway aus, so werden alle Rufe über dieses IP Gateway ausgelöst. Es kann sonst weder eine
exakte Vergebuhrung noch eine Verfügbarkeit der Bearerverbindung garantiert werden .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Vergebuhrung von über ein Paketnetz geführten Verbindungen, mit wenigstens zwei Teilnehmerendeinrich- tungen (A, B) , die wenigstens einen Nutzdatenstrom aus Informationspaketen austauschen, der nach erfolgtem Verbindungsaufbau vergebührt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationspakete von den wenigstens zwei Teilneh- merendeinrichtungen (A, B) nach einem vorgegebenen Qualitätsstandard übertragen werden, dass die Informationspakete über eine zentrale Vorrichtung (IPGW) im Netz geführt werden, die Mittel zur Qualitätskontrolle aufweist, und dass bei Verletzung des vorgegebenen Qualitätsstandards die Vergebuhrung gestoppt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene QualitatsStandard definiert ist durch die Übertragung der Informationspakete in einem zeitlichen Mindestabstand zwischen aufeinander folgenden Paketen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet, dass Informationspakete selbst dann übertragen werden, wenn dies wegen des Mangels an zu übertragenden Nutzdaten ("Silen- ce Supression") oder auch aufgrund eines verwendeten Kodier- und Paketierverfahrens nicht notwendig ist .
4. Verfahren nach Anspruch 1, bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine im vergebührenden Controller (MGC A) bereits für eine Verbindung vorhandene Gebühreninformation von der zentralen Vorrichtung präzisiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Präzisierung der Gebühreninformation über eine zwischen dem vergebührenden Controller (MGC A) und der zentralen Vorrichtung bestehende Signalisierungsschnittstelle erfolgt, die ein Media Gateway Control Protokoll benutzt.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Präzisierung der Gebühreninformation die Zeitdauer der Nutzdatenübertragung vom Erfüllen des Qualitats Standards bis zum Unterschreiten des Qualitätsstandards enthält sowie weitere vergebührungsrelevante Eigenschaften der Nutzdatenübertragung, wie Anzahl der Pakete, Paketlänge, Paketverlust- rate, Spitzendurchsatz usw. umfasst.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Vorrichtung bei Unterschreiten des Quali- tätsstandards zusätzlich den birektionalen Transfer von Informationspaketen des betroffenen NutzdatenStroms einstellt und dem vergebührenden Controller (MGC A) den mit Unterschreiten des Qualitätsstandards verursachten Abbruch der Nutzdatenübertragung signalisiert .
8. verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Teilnehmerendeinrichtungen (A, B) den Qualitätsstandard überwacht und bei Unterschreiten des Qualitäts- Standards zusätzlich den Transfer von Informationspaketen des betroffenen Nutzdatenstroms in Rückrichtung einstellt und in Richtung des zugeordneten Controllers (MGC A, MGC B) den Abbau oder die Modifikation der Verbindung signalisiert.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationspakete als IP Pakete, ATM Pakete oder Frame Relay Pakete ausgebildet sind.
10. Vorrichtung zur Vergebuhrung von über ein Paketnetz geführten Verbindungen, mit wenigstens zwei Teilnehmerendeinrichtungen (A, B) , die wenigstens einen Nutzdatenstrom aus Informationspaketen austauschen, der nach erfolgtem verbm- dungsaufbau vergebührt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Netz eine zentrale Vorrichtung (IPGW) mit Mittel zur Qualitätskontrolle angeordnet ist, über die die Informationspakete geführt werden und die das Unterschreiten eines vorge- gebenen Qualitatsstandards als Kriterium für das Stoppen der Vergebuhrung unterstützt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Vorrichtung als IP Gateway (IPGW) ausgebildet ist.
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