JP2005269434A - ＶｏＩＰ音声通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 音声接続装置の負荷状態に応じて呼負荷の分散を実現する。
【解決手段】 ゲートウェイ装置２１，３１〜３４はVoIPネットワーク１からの呼接続要求および音声パケットを終端して構内電話交換機に音声データを送出し、また構内電話交換機からの音声データをVoIPネットワークに音声パケットとして送出する。負荷監視部１２はゲートウェイ装置の負荷状態情報を受信することにより監視する。ゲートキーパ１３はゲートウェイ装置および一般電話機の電話番号とIPアドレスの対応を保持管理し、内部および外部からの呼接続要求に対して、その認証と許可を行ってVoIPネットワーク内の呼接続情報を管理するとともに、負荷監視部が保持する負荷状態情報により呼の分散処理を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明はVoIP音声通信システムに関する。

近年、企業内の音声ネットワークをデータネットワークに接続、統合し、１つの企業内ネットワークを構成するための技術として、VoIP（Voice Over IP）技術が利用されつつある。従来のVoIP音声通信システムの構成例を図５に示す（文献公知発明に係るものではない）。

図５において、VoIP音声通信ネットワーク（以下、「VoIPネットワーク」と記す）１は公衆網および専用線網等を用いて実現される。ゲートキーパ１３はVoIPネットワーク１の配下に存在するゲートウェイ装置２１，３１，３２，３３，３４および一般電話機２３，３６，３７の電話番号とIPアドレスの対応を保持管理し、内部および外部からの呼接続要求に対して、認証と許可を行い、VoIPネットワーク１内の呼接続情報を管理する。

ゲートウェイ装置２１はVoIPネットワーク１と構内電話交換機２２、ゲートウェイ装置３１，３２，３３，３４はVoIPネットワーク１と構内電話交換機３５にそれぞれ接続し、音声接続装置として機能する。これらのゲートウェイ装置はVoIPネットワーク１からの呼接続要求および音声パケットを終端し、構内電話交換機２２，３５に音声データを送出する。また、構内電話交換機２２，３５からの音声データをVoIPネットワーク１に音声パケットとして送出する。

構内電話交換機２２はゲートウェイ装置２１と一般電話機２３、構内電話交換機３５はゲートウェイ装置３１，３２，３３，３４と一般電話機３６，３７を接続し、一般電話機２３，３６，３７からの呼接続および一般電話機２３，３６，３７への呼接続を制御する。

VoIP技術を用いた呼の接続では、一般電話機２３からの呼接続要求を構内電話交換機２２を経由してゲートウェイ装置２１が受信する。呼接続要求を受信したゲートウェイ装置２１は、一般電話機２３から入力された接続先電話番号情報を基にゲートキーパ１３へ呼接続および電話番号からIPアドレスへの変換を要求する。

ゲートキーパ１３は、ゲートウェイ装置２１からの呼接続要求を許可するかの判断を行い、許可する場合には接続先電話番号情報から対応するゲートウェイ装置のIPアドレスを検索し、ゲートウェイ装置２１に呼接続要求の許可と接続先アドレスを通知する。

呼接続を許可し接続先がゲートウェイ装置３１である場合、ゲートウェイ装置３１のIPアドレスを取得したゲートウェイ装置２１は、VoIPのプロトコルに基づきゲートウェイ装置３１に接続要求を送信する。

このとき、ゲートウェイ装置２１からの接続要求を受信したゲートウェイ装置３１は、構内電話交換機３５に対して音声接続を通知する。構内電話交換機３５は、接続先電話番号に対応する一般電話機３６を呼び出す。着側において人手や電話機の自動応答を介して応答することにより、応答確認が一般電話機３６から構内電話交換機３５を経由して着信側のゲートウェイ装置３１に伝達され、VoIPのプロトコルに基づきゲートウェイ装置３１からゲートウェイ装置２１に伝達される。さらに、構内電話交換機２２を経由して発信側の一般電話機２３に応答確認が伝達され、ここに音声通話路が確立する。

このように、従来のVoIPネットワーク１での呼接続では、呼接続の許可および認証を行うゲートキーパ１３において、VoIPネットワーク内１での呼接続状態（接続呼数，通話状態，接続時間を含む）の管理および接続先の決定を行っている。

また、VoIP音声通信におけるゲートキーパ機能を用いた分散制御システムの一例が知られている（例えば、特許文献１参照）。この分散制御システムは、VoIPネットワークの帯域情報を監視して、新規呼の接続要求に対し品質の最も良い接続ルートを判断し、呼接続を制御することにより品質が良いと判断する装置に対して呼接続を行い呼の分散を実現するというものである。

また、VoIP音声通信におけるゲートキーパの負荷分散方法の一例が知られている（例えば、特許文献２参照）。この負荷分散方法は、H323ネットワーク上に存在する複数のゲートキーパにおいて、１つのゲートキーパが管理する登録ゲートウェイ数を振り分け平準化することにより、H323ネットワーク上のゲートキーパにおける処理負荷の分散を実現する。

特開2002-118648（第１頁ー第２頁、図１） 特開2002-51086（第１頁ー第５頁、図２）

ところで、現状の音声接続装置は様々な処理能力と収容音声数という特性を持ち、音声接続装置の負荷状態も様々である。しかしながら、上述の従来技術では、音声接続装置が自装置の負荷状態を示した情報をゲートキーパに通知する仕組みが存在しないため、ゲートキーパは音声接続装置の負荷状態を把握できず、負荷状態を考慮した接続先電話番号とIPアドレスの変換処理ができない。したがって、様々な特性を持った音声接続装置が存在するVoIPネットワークにおいて、負荷状態を考慮した呼制御を実現することができず、特定のゲートウェイ装置に呼負荷が集中する現象が発生し、ゲートウェイ装置の処理能力を超える呼負荷が発生するという問題点がある。

また、特許文献２記載の技術では、H323ネットワークに存在する個々のゲートキーパへ登録するゲートウェイの数をH323ネットワーク上で分散させることに着目しており、呼接続処理におけるゲートキーパの負荷を平準化させることができないという第１の問題点がある。その理由は、１つのゲートキーパに登録する個々のゲートウェイ装置の発呼数および接続時間は異なるが、呼接続処理時に行うゲートキーパの処理負荷およびゲートウェイの処理負荷を平準し、分散制御することへの考慮を欠いているからである。

また、H323ネットワークにおけるゲートウェイ装置のゲートキーパへの登録処理特有の手順を用いているため、ゲートウェイ装置の負荷分散処理には適用できないという第２の問題点がある。すなわち、H323ネットワーク上においてゲートウェイ装置のIPアドレスおよび電話番号はゲートキーパで保持管理を行うというH323勧告の手順上、個々のゲートウェイ装置は相互にIPアドレスおよび電話番号を共有したり記録保持せず、また呼接続時に個々のゲートウェイ装置の負荷情報の問合せを行うこともできないのである。

そこで、本発明の目的は、VoIPネットワーク上のゲートウェイ装置等VoIP音声通信接続装置を、その負荷状況に応じて呼接続の分散制御ができるVoIP音声通信システムを提供することにある。

本発明のVoIP音声通信システムは、VoIPネットワーク上で音声接続装置の負荷状態を監視する負荷監視部を設ける。VoIPネットワークにおいて番号変換および呼制御を行うゲートキーパと負荷監視部との間で情報を連携することを特徴としている。ゲートキーパはゲートウェイ装置の電話番号とIPアドレスを変換する機能を持ち、負荷監視部はVoIPネットワーク上のゲートウェイ装置の負荷状態を監視する機能を持つ。

従って、ゲートキーパと負荷監視部をネットワーク監視装置内に装備し、ゲートキーパで使用する番号変換テーブルと、負荷監視部が有する負荷情報とを識別情報としてのIPアドレスによって連携することにより、負荷状態に基き接続するゲートウェイ装置のIPアドレスを選択することが可能となる。

本発明のVoIP音声通信システムは、電話番号とIPアドレス情報の変換を行うゲートキーパが、接続先決定およびアドレス取得処理において、負荷状態監視部からの各ゲートウェイ装置の負荷状態を取得し、VoIPネットワーク上の各ゲートウェイ装置の負荷状態により、負荷の低いゲートウェイ装置に呼の接続を分散させる負荷分散処理を行う構成としたので、ゲートウェイ装置の個々の処理能力に応じた呼接続処理を実現できるという効果を奏する。

本発明のVoIP音声通信システムは、VoIPネットワークからの呼接続要求および音声パケットを終端して構内電話交換機に音声データを送出し、また構内電話交換機からの音声データをVoIPネットワークに音声パケットとして送出する音声接続装置と、音声接続装置の負荷状態情報を受信することにより監視する負荷監視部と、音声接続装置および一般電話機の電話番号とIPアドレスの対応を保持管理し、内部および外部からの呼接続要求に対して、その認証と許可を行ってVoIPネットワーク内の呼接続情報を管理するとともに、負荷監視部が保持する負荷状態情報により呼の分散処理を行うゲートキーパとを備えたことを特徴とするものである。

ゲートキーパがVoIPネットワーク上の音声接続装置から発呼および番号変換要求を与えられると、接続先番号を基に接続先の候補となる音声接続装置の負荷情報取得要求を負荷監視部に行う。この時、負荷監視部に負荷情報が存在しない音声接続装置があるときは、負荷監視部はその音声接続装置に対して負荷情報取得要求を送出する。

負荷監視部からの負荷情報取得要求を受信した音声接続装置は、使用可能な入出力インターフェース数と、自装置内部の呼接続負荷と呼接続以外の負荷情報を勘案した負荷情報取得応答を負荷監視部に対して送出する。負荷情報取得応答を受信した負荷監視部は、負荷情報取得要求に対する応答としてゲートキーパに対して、取得した負荷情報を含む負荷情報取得応答を送出する。

負荷情報取得応答を受信したゲートキーパは、該負荷情報取得応答に含まれる装置負荷情報を基に接続先候補となる音声接続装置のうち最も負荷の低い音声接続装置を接続先として決定する。接続先の音声接続装置を決定したゲートキーパは、発側の音声接続装置に対して接続先である音声接続装置のIPアドレスを含む番号変換解決を送出する。接続先のIPアドレス情報を取得した音声接続装置は相手先の音声接続装置と接続する。

図１は、本発明のVoIP音声通信システムの第１実施例を示す。図１において、VoIPネットワーク１は公衆網および専用線網等を用いて実現される。ゲートキーパ１３は、VoIPネットワーク１の配下に存在するゲートウェイ装置２１，３１，３２，３３，３４および一般電話機２３，３６，３７の電話番号とIPアドレスの対応を保持管理し、内部および外部からの呼接続要求に対して、その認証と許可を行い、VoIPネットワーク１内の呼接続情報を管理する。

ゲートウェイ装置２１は、VoIPネットワーク１と構内電話交換機２２、ゲートウェイ装置３１，３２，３３，３４はVoIPネットワーク１と構内電話交換機３５にそれぞれ接続し、音声接続装置として機能する。これらのゲートウェイ装置は、VoIPネットワーク１からの呼接続要求および音声パケットを終端し、構内電話交換機２２，３５に音声データを送出する。また、構内電話交換機２２，３５からの音声データをVoIPネットワーク１に音声パケットとして送出する。

構内電話交換機２２はゲートウェイ装置２１と一般電話機２３、構内電話交換機３５はゲートウェイ装置３１，３２，３３，３４と一般電話機３６，３７を接続し、一般電話機２３，３６，３７からの呼接続および一般電話機２３，３６，３７への呼接続を制御する。

ネットワーク監視装置１１は、負荷監視部１２および上述のゲートキーパ１３を備えており、VoIPネットワーク１上に存在するゲートウェイ装置２１，３１，３２，３３，３４を監視する。負荷監視部１２は、VoIPネットワーク１に存在するゲートウェイ装置２１，３１，３２，３３,３４の負荷状態をゲートウェイ装置２１，３１，３２，３３，３４からの負荷情報を受信することにより監視する。

図２を参照すると、図１に示したネットワーク監視装置１１の詳細が示されている。図２において、ゲートキーパ１３は、番号変換テーブル１５によって、ゲートウェイ装置２１，３１，３２，３３，３４の番号１００とIPアドレス１０１を管理する。

負荷監視部１２に含まれる負荷状態受信部１４は、ゲートウェイ装置２１，３１，３２，３３，３４からの負荷情報を取得し、IPアドレス１０１と１対１対応で負荷状態１０２として管理する。

次に、本装置による呼の負荷監視および負荷分散の動作について、図３に示す処理シーケンスを使用して説明する。

ゲートキーパ１３は、ゲートウェイ装置２１から発呼および番号変換要求SQ1を与えられると、接続先番号を基に番号変換テーブル１５のから接続先の候補となるゲートウェイ装置３１，３２，３３，３４の負荷情報取得要求SQ2を負荷監視部１２に行う。この時、負荷監視部１２に負荷情報が存在しないゲートウェイ装置（図３ではゲートウェイ装置３１としている）があるときは、負荷監視部１２はそのゲートウェイ装置に対して負荷情報取得要求SQ3を送出し、応答待ちのタイマーイベントを設定する。

負荷監視部１２からの負荷情報取得要求SQ3を受信したゲートウェイ装置３１は、使用可能な入出力インターフェース数と、自装置内部の呼接続負荷と呼接続以外の負荷情報を勘案した負荷情報取得応答SQ4を負荷監視部１２に対して送出する。

負荷情報取得応答SQ4を受信した負荷監視部１２は、負荷情報取得要求SQ2に対する応答としてゲートキーパ１３に対して、取得した負荷情報を含む負荷情報取得応答SQ5を送出する。しかし、一定時間内にゲートウェイ装置３１からの負荷情報取得応答SQ4を負荷監視部１２が受信しない場合は、応答待ちタイマーがタイムアウトし、負荷監視部１２は当該ゲートウェイ装置３１の負荷が高いと判断し、負荷情報取得応答SQ5に負荷情報(100%)を含める。

負荷情報取得応答SQ5を受信したゲートキーパ１３は、負荷情報取得応答SQ5に含まれる装置負荷情報を基に、接続先候補となるゲートウェイ装置のうち、最も負荷の低いゲートウェイ装置を接続先として決定する。この時、候補のうち最も負荷の低いゲートウェイ装置が複数存在する場合には、それらのゲートウェイ装置のいずかを選択し、接続先として決定することができる。

接続先のゲートウェイ装置（いま、ゲートウェイ装置３１とする）を決定したゲートキーパ１３は、発側のゲートウェイ装置２１に対して、接続先であるゲートウェイ装置３１のIPアドレスを含む番号変換解決SQ6を送出する。

接続先のIPアドレス情報を取得したゲートウェイ装置２１は、ITU-T H323プロトコルの手順に基づきゲートウェイ装置３１と接続し（SQ7）、ここにゲートウェイ装置２１とゲートウェイ装置３１の間で音声通話SQ8が実現する。

この時、ゲートウェイ装置３１では上述の呼および通話によって装置の負荷状態が変化するため、負荷状態変化通知SQ9を負荷監視部１２に送出する。負荷監視部１２の負荷状態受信部１４は負荷状態102の状態を負荷状態変化通知SQ9に基づき更新する。

つまり、次回の呼接続要求に対しては、負荷の軽い他のゲートウェイ装置（例えば、ゲートウェイ装置３２）に対して新たな呼接続要求を振り分けることにより、発呼側のゲートウェイ装置２１はゲートウェイ装置３２に対して接続および通話を行い、VoIPネットワーク１上の負荷分散が実現できる。

このように、上記実施例では個々のゲートウェイ装置から負荷状態を収集し、ゲートキーパ１３における番号変換処理時に負荷監視部１２で保持する負荷状態の情報を元に呼の分散処理を実現することができる。

さらには、本実施例では各ゲートウェイ装置の負荷を監視する負荷監視部１２が設けられているので、VoIPネットワーク１上のゲートウェイ装置における負荷状態の時系列の変化を計測し、VoIPネットワーク１の機器構成およびネットワーク構成の検討のための情報を収集することもできる。

図４は、本発明のVoIP音声通信システムの第２実施例を示す。この実施例は、VoIPネットワーク１の右側の部分が図１に示した実施例１と異なっている。すなわち、VoIPネットワーク１に接続されるゲートウェイ装置４１は、構内電話交換機４４を介して一般電話機４５と接続されているが、ゲートウェイ装置４２は、構内電話交換機を介さずに一般電話機４６と接続されている。また、IP電話機４３が音声接続装置としてVoIPネットワーク１に直接接続されている。

ネットワーク監視装置１１は、VoIPネットワーク１上に存在するするゲートウェイ装置２１，４１，４２およびIP電話機４３を監視する。ゲートキーパ１３は、ゲートウェイ装置２１，４１，４２およびIP電話機４３に対する呼管理を行なう。負荷監視部１２は、ゲートウェイ装置２１，４１，４２およびIP電話機４３の負荷状態およびIP電話機４３からの負荷情報を受信することにより、これらを監視する。本実施例による呼の負荷監視および負荷分散の動作も、図３に示した処理シーケンスと変わるところがない。

したがって、VoIPネットワーク１に接続されているゲートウェイ装置４２に構内電話交換機を経由せず直結されている一般電話機４６、およびVoIPネットワーク１に直結されているIP電話機４３についても、VoIPネットワーク１に接続されているゲートウェイ装置４１に構内電話交換機４４を経由して接続されている一般電話機４５と同様に、本発明による効果を享受できる。

本発明によるVoIP音声通信システムの第１実施例を示す図 本発明におけるネットワーク監視装置の構成図 本発明による呼分散処理のシーケンス図 本発明によるVoIP音声通信システムの第２実施例を示す図 従来のVoIP音声通信システムの構成例を示す図

符号の説明

１ VoIPネットワーク
１１ ネットワーク監視装置
１２ 負荷監視部
１３ ゲートキーパ
１４ 負荷状態受信部
１５ 番号変換テーブル
２１ ゲートウェイ装置
３１〜３４ ゲートウェイ装置
２２，３５，４４ 構内電話交換機
２３，３６，３７ 一般電話機
４５，４６ 一般電話機
４１，４２ ゲートウェイ装置
４３ IP電話機

Claims (3)

1. VoIPネットワークからの呼接続要求および音声パケットを終端して構内電話交換機に音声データを送出し、また構内電話交換機からの音声データをVoIPネットワークに音声パケットとして送出する音声接続装置と、
   前記音声接続装置の負荷状態情報を受信することにより監視する負荷監視部と、
   前記音声接続装置および一般電話機の電話番号とIPアドレスの対応を保持管理し、内部および外部からの呼接続要求に対して、その認証と許可を行ってVoIPネットワーク内の呼接続情報を管理するとともに、前記負荷監視部が保持する負荷状態情報により呼の分散処理を行うゲートキーパとを備えたことを特徴とするVoIP音声通信システム。
2. 前記ゲートキーパがIPアドレスを媒体として前記負荷監視部から負荷状態情報を取得することを特徴とする請求項１に記載のVoIP音声通信システム。
3. ゲートキーパがVoIPネットワーク上の音声接続装置から発呼および番号変換要求を与えられると、接続先番号を基に接続先の候補となる音声接続装置の負荷情報取得要求を負荷監視部に行う段階と、
   この時、負荷監視部に負荷情報が存在しない音声接続装置があるときは、負荷監視部はその音声接続装置に対して負荷情報取得要求を送出する段階と、
   負荷監視部からの負荷情報取得要求を受信した音声接続装置は、自装置内部の呼接続負荷と呼接続以外の負荷情報を勘案した負荷情報取得応答を負荷監視部に対して送出する段階と、
   負荷情報取得応答を受信した負荷監視部は、前記負荷情報取得要求に対する応答としてゲートキーパに対して、取得した負荷情報を含む負荷情報取得応答を送出する段階と、
   負荷情報取得応答を受信したゲートキーパは、該負荷情報取得応答に含まれる装置負荷情報を基に接続先候補となる音声接続装置のうち最も負荷の低い音声接続装置を接続先として決定する段階と、
   接続先の音声接続装置を決定したゲートキーパは、発側の音声接続装置に対して接続先である音声接続装置のIPアドレスを含む番号変換解決を送出する段階と、
   接続先のIPアドレス情報を取得した音声接続装置は相手先の音声接続装置と接続する段階とを有することを特徴とするVoIP音声通信方法。
   

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