JP2006500799A - 次世代ネットワークにおけるpstn/isdnサービスの提供のためのメディアゲートウエイ - Google Patents

次世代ネットワークにおけるpstn/isdnサービスの提供のためのメディアゲートウエイ Download PDF

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Abstract

次世代のパケットベースのネットワークは、コネクション制御とデータチャネル制御の分離を基本にして動作する。これらのネットワークでは、今日のTDMネットワークとは異なる別個のネットワーク要素がコネクション制御とデータチャネル制御に用いられ、その場合にデータチャネル制御に対するネットワーク要素はメディアゲートウエイと称され、コネクション制御に対するネットワーク要素はメディアゲートウエイコントローラと称される。コネクション制御とデータチャネル制御の物理的分離と場所的分離によって、到来するシグナリングメッセージの著しい増加と遠距離に起因するシグナリング遅延時間による性能ロスが特に問題となる。この問題は本発明により、コネクション制御の一部はメディアゲートウエイに組み入れられ、それに対してコネクション制御の残りの部分、特に中央制御及び監視タスクに関する部分は、従来と同じくメディアゲートウエイコントローラに残される。

Description

本発明は、次世代ネットワークにおけるPSTN/ISDNサービスの提供のためのメディアゲートウエイに関している。
1.どのような技術的問題が本発明によって解決されるべきか
回線交換技術に基づいて今日の音声ネットワーク(PSTN/ISDN)では、市内交換局とトランジット交換局がコネクション制御とデータチャネル制御の両方を取り扱っている(例えば2パーティコネクション、3パーティコネクション、音声規定など)。
次世代ネットワーク(Next Generation Network ; 以下では単にNGNとも称す)はパケットベースであって(例えばATMやトランスポートレイヤとしてのIP)、音声とデータ両方の伝送のために構想されている。このネットワークは、コネクション制御とデータチャネル制御の分離に基づいて動作する。この次世代ネットワークでは、今日のTDMネットワークとは異なって、別個のネットワーク要素がコネクション制御(コール・アンド・シグナリングコントロール)とデータチャネル制御(ベアラ/メディアコントロール)に用いられる。コネクション制御は、メディアゲートウエイコントローラ(MGC)が扱っている。これはメディアゲートウエイコントロールプロトコル(MGCP)を用いており、データチャネルを制御しているメディアゲートウエイ(MG)との通信に対しては現在ではMGCP若しくはH.248規格が入手可能である。シグナリングは、メディアゲートウエイコントローラにおいて終端する。
NGNのメディアゲートウエイコントローラ(MGC)は、PSTN/ISDNの交換局に類似して(例えばN0.7 Signaling)シグナリングプロトコル(例えばBICCプロトコル)を介して相互に通信する。
ネットワーク要素(MGC及びMG)は物理的に及び通常のケースでは場所的にも分離している。この場所的な分離の意味は、メディアゲートとその制御すべきメディアゲートウエイコントローラが数百キロも離れて、あるいは衛星通信区間を介して相互に通信し得ることを含む。メディアゲートウエイコントローラは、原則として複数のメディアゲートウエイに対するコネクション制御を扱っている。今日のNGNアーキテクチャ(マスタ−スレーブコンセプト)に従ったメディアゲートウエイは、メディアゲートウエイコントローラなしで独立してコネクションをスイッチできる立場になく、あるいはコネクション制御についての他の決定が下されなければならない。今日のPSTN/ISDN網の基本形態は図1に示されている。
図2には、今日のNGNアーキテクチャに沿った次世代ネットワークの音声通信に関する基本形態の一例が示されている。コネクション制御とデータチャネル制御の物理的及び場所的分離と、メディアゲートウエイコントローラ及びメディアゲートウエイによるそれらの処理によって以下に述べる問題点が生じる。:
−到来するシグナリングメッセージの著しい増加と遠距離に起因するシグナリング遅延時間による性能ロス
−パケット交換網若しくは制御すべきメディアゲートウエイコントローラのエラー時における加入者回線網ないし接続回線網の限定利用度
−接続に対する時間的に正確な課金の提供の問題。
1.1到来するシグナリングメッセージの著しい増加と遠距離に起因するシグナリング遅延時間による性能ロス:
従来のテレフォンアーキテクチャと比較すると、加入者端末に対する分離されたコネクション制御とデータチャネル制御のもとでは、メディアゲートウエイコントローラとメディアゲートウエイの間でデータチャネルの同期制御のために、時間に限りのあるタイムクリティカルな大量のシグナリングメッセージが交換されなければならない。そのため例えばISDNの加入者のケースにおいては端末により受信されたシグナリングメッセージはまず、保護されたプロトコルを介してコントローラに送信されなければならない。その後でメディアゲートウエイコントローラがシグナリングメッセージの評価を実施し、制御プロトコルを用いてゲートウエイに交換接続を担わせる(例えば呼出し音)。アドレスシグナル情報の受信によりこの情報がまず再びコントローラに伝送され、これがトーン信号のターンオフまで続けられる。さらに大量のメッセージは、アナログ方式の加入者端末のケースで個々のダイヤル数字が受信され転送される場合に生じる。呼出しを構築する際にMGとMGCの間で交換される大量のメッセージは、外部インターフェースを介して潜在的要素としての遠距離も加わってこれらのメッセージの伝送に伴い接続形成の際の著しく顕著な遅延を引き起す。このような遅延は、一方では、例えばコード受信器の交換接続のような、時間に限りのあるタイムクリティカルなタスクの実施の際に、機能制限に作用し、他方では、NGNにおける外部加入者シグナリングインターフェースで生じた時間要求がもはや維持できなくなることにもつながる。
1.2パケット交換網若しくは制御すべきメディアゲートウエイコントローラのエラー時における加入者回線網ないし接続回線網の限定利用度:
市内交換局の完全なエラーと共にメディアゲートウエイコントローラの完全な依存性によって、メディアゲートウエイはメディアゲートウエイコントローラの故障の際若しくはネットワークに起因するMGとMGC間のシグナリングの中断の際には、それらに接続された加入者のデータチャネルをスイッチできなくなる。つまりメディアゲートウエイコントローラの故障は常に、全ての加入者端末と接続端末と共にそれに制御されている全てのメディアゲートウエイの故障を意味する。そのようなケースでは、緊急読出しももはや不可能である。通常は1つのメディアゲートウエイコントローラが、複数のメディアゲートウエイを制御しているので、非常に多くの端末がこの種の故障の影響を受ける。
1.3正確な時間での課金:
コネクション制御とデータチャネル制御の分離によって、課金の正確な時間の把握の問題が生じ得る。なぜならメディアゲートウエイのデータチャネルは、切替えられるからである。但し時関スタンプの検出はメディアゲートウエイコントローラ内で実施される。
2. これらの問題はこれまではどのように解決されてきたか:
前述した技術的な問題はこれまでは公知ではなく、次世代のネットワークにおいて従来型の電話サービスを提供するために標準化された機能分割の適用の結果として生じている(PSTN/ISDNのコピー)。純粋なマスタ−スレーブ方式適用の際の限られた範囲で比較可能な問題は、従来型のアクセスネットワークを確定する時のTDMネットワークに対して発生する。このケースでは、アクセスネットワークがV5インタフェースを介してTDMスイッチに接続される。その場合このTDMスイッチはマスタとして動作し、アクセスネットワークはスレーブとして動作する。アクセスネットワークのTDMスイッチへの接続の際の問題は、NGNアーキテクチャの適用の際の問題と以下の点において異なっている。:
a)空間的な分離が通常は制限される
b)制御メッセージとシグナリングメッセージは保護下で得られるメッセージチャネルを介して交換され、その帯域幅は固定的に定められる
c)メディアゲートウエイに比べてアクセスゲートウエイは制限されたデータチャネル制御しか有さない。なぜならデータチャネルはTDMスイッチによって管理されているからである。同様にデータチャネルは、TDMスイッチを介して供給され、そこにおいて初めてトーンが生成されたり課金が実施される
時間的制約の伴うタスクの処理の問題は、そこにおいて条件付命令の導入によって解決される。限定利用度の問題は、そこでは解決されない。
3. どのような手法で本発明は前述されてきた技術的問題を解決しているか
本発明は、NGNに対する新たな機能分割を目論んだものであり、これは図3に示されている。ここではNGN構想の中で用いられた厳密なマスタ−スレーブ分割の代わりに、プロキシークライアントアプローチが選択されており、つまりコネクション制御の一部がメディアゲートウエイ内に統合される。それに対してコネクション制御の残りの部分、詳細には中央制御/モニタリングタスクが従来のようにメディアゲートウエイコントローラ内に残される。以下の明細書では、本発明に従って構成されるメディアゲートウエイコントローラをセントラルネットワークコントローラと称し、本発明によって構成されるメディアゲートウエイは、インテリジェントアクセスゲートウエイと称する。
“マスタ−スレーブ”の関係とは異なって、全ての制御はメディアゲートウエイコントローラ(=マスタ)を介して存在しており、アクセスゲートウエイ(=スレーブ)は、メディアゲートウエイコントローラに対する事象(イベント)のみを報告し、このコントローラからのコネクション制御に関する命令を実行する。本発明によればクライアントプロキシアプローチが選択される。このアプローチによれば、インテリジェントアクセスゲートウエイ(=クライアント)は、前述した事象(シグナリング)を終端させ、コネクション制御機能自体の一部を実施する。特にそのようなコネクション制御機能は必ずしもセントラルネットワークコントローラ(=プロキシ)によって実施される必要はないが、その代わりにクライアントによって直接提供でき、あるいはコネクションに係るクライアント間で取り決められる。
インテリジェントアクセスゲートウエイ(クライアント)自体で実施されるコネクション制御機能は、起呼加入者(A)側クライアントないしは被呼加入者(B)側クライアントに対して以下の機能である。:
−ダイヤルトーンの生成(A)*
−アドレス信号情報の受入れ(A)*
−アナログ加入者の場合のFSKを介した起呼加入者の読出しナンバーの表示(B)*
−“加入者話中”における再呼出し(A及びB)
−どちらの側が呼出し料金を負担するかについてのパートナー間の取り決め(A及びB)
−課金データの記録(A及び/又はB)*
−課金された側の加入者端末への課金情報の伝送(A及び/又はB)
−直通接続に対する所要の終端ポイントデータ(IPアドレス、ポートナンバー、コーデック情報など)の交換(A及びB)*
−アドオンサードパーティコンファレンスコールの管理(A及びB)
−プロキシエラー時の選択された固定の管理側宛先に対する呼出しのオートノマスコールルーティング(A若しくはB)。
本発明の大きな利点は、とりわけそのようなローカル処理を受入れるタイムクリティカルなコネクション制御機能の採用によって得られる(前述した機能においては、タイムクリティカルな要素に星印“ * ”が付けられている)。
前述のアクセスゲートウエイによるコネクション制御機能の採用は、コネクション制御領域において、セントラルデータベースを必要とする機能(例えばコールルーティング、課金情報提供など)や複数のクライアントに分配可能な所定の特徴的機能(例えばセントレックス)の整合調整に対するセントラルネットワークコントローラ(メディアゲートウエイコントローラ、プロキシ)のタスクを低減させる。それ故にセントラルネットワークコントローラは、以下では特徴的機能及びルート制御プロキシとも称する(図3参照)。
前述したコネクション制御機能の他に、インテリジェントアクセスゲートウエイは、シグナリングのターミネーション(終端作業)を引き受け(加入者回線シグナリング及び接続回線シグナリング)、既にこれまでに既述してきたデータチャネル制御も実施する。加入者データは、前述の作業割当てのもとでは有利にはインテリジェントアクセスゲートウエイに記憶され管理される。
本発明によれば、既に前述した3つの問題領域の全てを同じように解決する。
3.1 性能ロスの問題
ローカルコネクション制御要素によって、全てのデータチャネル設定が直接インテリジェントアクセスゲートウエイにおいて内部インターフェースを介してコネクション制御とデータチャネル制御の間でシグナリングされる。シグナリングメッセージの評価は、遅延なしに行え、所要資源の提供が直ちに要求できる。特徴的機能制御メッセージは、その数において比較的僅かであり、比肩しうるほどタイムクリティカルではない。同じことはコールルーティングにも当て嵌まる。
3.2 制限される回線網利用度の問題
インテリジェントアクセスゲートウエイにおけるローカルコネクション制御と加入者コネクション(端末)の知識によって、このゲートウエイは、既存の加入者に関する知識を何も有する必要のない代替ルートプロキシがネットワーク内で入手可能な場合に、特徴的機能及びルートプロキシとの通信の必要性なしで、全ての既存の加入者端末に対して少なくとも1つの限定的なコネクション制御を実行できる。緊急時モードに対する固定のルートの局所的導入によって、接続すべき緊急コールセンタへの読出しは既存のルートプロキシなしで可能となる。
3.3 正確な時間的課金の問題
必要な課金データはインテリジェントアクセスゲートウエイにおいて正確なタイミングで直接記録される。なぜならタイムスタンピイングもデータチャネルのスイッチングもインテリジェントアクセスゲートウエイにおいて実施されるからであり、それによって外部トランスポートネットワークにわたり遅延は何も生じない。高められた課金データのさらなる処理に対しては、当該コネクションに係るデータが直接か若しくは特徴的機能及びルートプロキシを介して上位の課金処理システムに送信される。
4. 従来の機能アプローチとの本発明の比較
本発明によるNGN構造は、組み合わされたデータチャネル制御とコネクション制御の従来の機能アプローチ要素の採用によって生じる。従来の機能制御の要素は、アクセスゲートウエイの制御のためのセントラルコールサーバーのアプローチの維持のもとで、コネクション制御とデータチャネル制御の全てのタイムクリティカルな過程の正確な制御を可能にする。大規模なセントラルコールサーバ(これは場所的にネットワーク全体に分散されるアクセスゲートウエイから比較的距離をあけて分離させることも可能である)を使用するオプションでは、このアーキテクチャを用いることによって非常に有利となる。なぜならトランスポートネットワーク内の伝播遅延がもはや設計基準とはならないからである。
5. 本発明の実施例
インテリジェントアクセスゲートウエイ(IAGW)のマークは、アクセスゲートウエイ上の包括的な読出し制御機能の存在である。パートナーがわかった後では、コネクション制御に対して、2つのインテリジェントアクセスゲートウエイ間の通信に対する2つの基本的なオプションが存在する。:
−一方のインテリジェントアクセスゲートウエイ(クライアントA)ともう一方のインテリジェントアクセスゲートウエイ(クライアントB)の間の全てのメッセージが基本的にプロキシを通過し、そこからさらに内容の解釈なしで宛先に転送される
−クライアントAがプロキシからクライアントBの宛先アドレスを通知された後では、これらのクライアントは相互に直接通信する。基本的な通信関係は、図4に示されている。
5.1 インテリジェントアクセスゲートウエイ
インテリジェントアクセスゲートウエイのアプローチは最初に、hiA7600の開発と共にプロダクトラインSURPASSにおいて実現される。この場合コネクションエージェント(CoX)の機能(これはメディアゲートウエイ上でコネクションの確立と解除のためのシーケンスを制御する)は、メディアゲートウエイコントローラからメディアゲートウエイ自体へ移行する。インテリジェントアクセスゲートウエイhiA7600は、特徴的機能及びルート制御プロキシhiQ9200によって制御される。MGCとMGの間のメッセージ交換は、プロプラエタリアクセスゲートウエイ制御プロトコルを介して行われる。なぜなら標準のプロトコルMGCPとH.248が、所期の機能分割に対しては標準化されてなく、データチャネル制御だけに使用されているからである。しかしながら将来的なバージョンにおいては、クライアントプロキシプロトコルとしてもSIPプロトコルが利用され得る。
図5には、従来のNGNアプローチとhiA7600によって実現されるアプローチのアーキテクチャの比較が示されている。この図5では、新たなNGNアプローチにおいてメディアゲートウエイに対する呼制御機能がどのようにシフトされたのかと、外部H.248/MGCPインターフェースが前記の章の中で述べられた対応する利点の全てを有する内部システムインターフェースにどのようにしてなるのかが明らかにされている。hiA7600は、中核部分として呼制御プロセッサを含んでいる。このプロセッサは、IP−TDMの仲介を制御し、実行している。この呼制御プロセッサは同時に基本コネクション制御とデータチャネル制御に対する制御ソフトウエアを含んでいる。アクセス制御プロトコルを用いて、特徴的機能及びルート制御プロキシhiQ9200とのメッセージ交換が行われている。hiQ9200は、ルーティングと特徴的機能の処理を実施している。その他にこの制御プロキシは、特徴的機能の処理のために、ないしは異なる制御プロキシにポートが割当てられている場合の呼出し処理のための2つの制御プロキシ間の通信のために、さらなる特徴的機能制御プロキシに対して移出されなければならない全てのアクションを制御している(ルーティングに対して各hiA7800はそのポートと共にコントローラに割当てられており、このコントローラを介してアクセスされ、占有状態に関する情報を得ることができる)。
図6には、2つのポートが制御プロキシに割当てられている場合の基本呼出しに対するネットワーク構成が示されている。
図7には、前述の図6に所属する基本呼出しに対するシグナリングメッセージストリームが示されている。
インテリジェントアクセスゲートウエイ間の通信に対しては、以下に述べる2つの変化例が問題となる。:
−プロキシ変化例a)2つのインテリジェントアクセスゲートウエイ(クライアント)間の全てのメッセージは基本的にプロキシを通過する
−プロキシ変化例b)特徴的機能とルーティングに関する問合せのみ一方のインテリジェントアクセスゲートウエイ(クライアント)からプロキシに送信される。コネクション制御に対する残りの通信は、関与しているクライアント間で直接実行される。
当該の実施例(hiA7600)においては、プロキシ変化例a)が適用される。全てのシグナリングメッセージ(アクセスゲートウエイの間で直接交換され得るものも含む)は、プロキシを通過するが、但しプロキシ上では処理されない(図7参照)。
図7のメッセージストリームからは、さらに以下のことが明らかである。:
加入者シグナリング(MFC,DSS1など)は、インテリジェントアクセスゲートウエイにおいて終端される。ディジット処理やルーティングだけでなく特徴的機能処理にも必要な情報は、プロキシクライアントプロトコル(hiA7600のケースではACP)を介してプロキシに送信される。
SS7シグナリング方式による接続回線のケースでは(この場合はシグナリングチャネルが接続回線と共にインテリジェントアクセスゲートウエイ上で終端される)、MTPとSSCPはインテリジェントアクセスゲートウエイによって処理されない。より上位のSS7ユーザーパート(例えばISUP)のみがインテリジェントアクセスゲートウエイで処理される。hiQ9200のケースでは、SS7プロトコルの下位層の処理は、hiQ9200制御プロキシ内に統合されているシグナリングゲートウエイのタスクである。
図8は、入力側アクセスのみが制御プロキシによて制御されている基本呼出しに対するネットワーク構成図である。図9は、図8に所属するシグナリングストリームを示した図である。
出力側の接続は、他の制御プロキシによって制御可能であるが、メディアゲートウエイコントローラによっても制御可能である。コントローラ間の通信は、図に示されているBICCやSIP−Tによって行われる。
制御プロキシは、相互作用の機能を含んでおり、BICCやSTI−Pを用いて2つの標準化されたネットワーク間インターフェースプロトコルにサポートされているので、アクセス制御に対して異なるNGNアーキテクチャが1つのネットワーク内で相互作用可能である。
5.2 アクセスクライアント
インテリジェントアクセスゲートウエイのアプローチは、SIPによって追従される機能分割に相応し、それによってアクセスゲートウエイをSIPの世界に統合させ得る。アクセス制御プロトコルは、標準化させれたSIPプロトコルによって置換えられる(図10参照)。SIPシグナリングを用いることにより、SIPプロキシに対するセッションが構築される。このSIPプロキシはB加入者のロケーティングに必要な情報を供給する。加入者に対してサポートされる特徴的機能の範囲は、SIPドメインの中でサポートされている特徴的機能に依存する。
図11は、SIP呼制御プロトコルを用いたクライアント/プロキシ間のメッセージストリームを示した図である。
インテリジェントアクセスゲートウエイを介して、従来型の全ての加入者端末(PSTN,ISDN)のSIPドメインへの接続が可能である。それによりPSTN,ISDNコネクションに対する低コストで可用性の高い解決手段が得られる。
現行のPSTN/ISDN網のアーキテクチャ ローカルレイヤに対するNGNアーキテクチャ ローカルレイヤに対する新たなNGNアーキテクチャ 通信変化例を示した図 従来のNGNアプローチとhiA7600によって実現されるアプローチのアーキテクチャ比較図 制御プロキシに2つのポートが割当てられている場合の基本呼出しに対するネットワーク構成図 図6に属する基本呼出しに対するシグナリングメッセージの流れを示した図 入力側アクセスのみが制御プロキシによて制御されている基本呼出しに対するネットワーク構成図 図8に所属するシグナリングストリームを示した図 アクセスクライアントを示した図 SIPを用いたクライアント/プロキシ間のメッセージストリームを示した図

Claims (11)

  1. パケットベースの通信ネットワークのメディアゲートウエイであって、
    通信コネクションのデータチャネルを制御する、データチャネル制御手段を有している形式のメディアゲートウエイにおいて、
    通信コネクションのシグナリングメッセージを終端させる終端手段と、
    コネクション制御手段とを有しており、
    前記コネクション制御手段自身は、通信コネクションのコネクション制御の一部を実行し、その他の部分の実行に対してはセントラルネットワークコントローラに委ねられるように構成されていることを特徴とするメディアゲートウエイ。
  2. 前記コネクション制御手段は、必ずしもセントラルネットワークコントローラで実施される必要のない、コネクション制御機能の全てを実施する、請求項1記載のメディアゲートウエイ。
  3. 前記コネクション制御手段は、必ずしもセントラルネットワークコントローラで実施される必要がなくて、かつタイムクリティカルなコネクション制御機能の全てを実施する、請求項1記載のメディアゲートウエイ。
  4. 管理手段が含まれており、該管理手段は、加入者データを記憶して管理している、請求項1から3いずれか1項記載のメディアゲートウエイ。
  5. 通信コネクションに対する課金データが記録される、請求項1から4いずれか1項記載のメディアゲートウエイ。
  6. 前記セントラルネットワークコントローラとの通信に対してアクセス制御プロトコルが適用される、請求項1から5いずれか1項記載のメディアゲートウエイ。
  7. 前記セントラルネットワークコントローラとの通信に対してSIPプロトコルが適用される、請求項1から5いずれか1項記載のメディアゲートウエイ。
  8. 他のゲートウエイに対して定められているコネクション制御のためのメッセージが前記セントラルネットワークコントローラを介して他のゲートウエイに送信される、請求項1から7いずれか1項記載のメディアゲートウエイ。
  9. パケットベースのネットワークにおけるコントローラであって、
    コネクション制御のための手段を有しており、
    前記コネクション制御手段は、通信コネクションのためにネットワーク内で集中的にコネクション制御機能を実施する形式のコントローラにおいて、
    前記コントローラは、前記コネクション制御機能を実施するためのタスクをメディアゲートウエイから受信し、そのタスク自体を実行するか、若しくはメディアゲートウエイの代わりにさらなるタスクの実行を制御するように構成されていることを特徴とするコントローラ。
  10. パケットベースのネットワークにおける通信コネクションの処理のための方法において
    加入者回線及び/又は接続回線から到来するシグナリングメッセージが、メディアゲートウエイによって受信されて評価され、
    それによってメディアゲートウエイ自体によりコネクション制御の一部が実行され、その他の部分の実行に対しては、セントラルネットワークコントローラに委ねられるようにしたことを特徴とする方法。
  11. パケットベースのネットワークにおける通信コネクションの処理のための方法において
    加入者回線及び/又はSS7方式を用いないでシグナリングされている接続回線から到来するシグナリングメッセージを、メディアゲートウエイによって受信して評価し、
    SS7方式を用いてシグナリングされる接続回線から到来するシグナリングメッセージのケースでは、ユーザーパートがメディアゲートウエイによって受信されて評価され、その後で、下位にあるプロトコル層が、集中的なシグナリングゲートウエイ機能を含んでいるセントラルネットワークコントローラによって処理されており、
    それによってメディアゲートウエイ自体によりコネクション制御の一部が実行され、その他の部分の実行に対しては、セントラルネットワークコントローラに委ねられるようにしたことを特徴とする方法。
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