JP2007243646A - 冗長化ＶｏＩＰゲートウェイシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ＶｏＩＰゲートウェイ装置の系切替に起因する音声通信の中断や瞬断を出来る限り回避する冗長化ＶｏＩＰゲートウェイシステムを提供する。
【解決手段】電話網とＩＰ網との間に多重構成されている複数のＶｏＩＰゲートウェイ装置を含み、該電話網から到来するＴＤＭ信号に含まれる音声データに対して、該ＶｏＩＰゲートウェイ装置によって音声符号化処理及びパケット化処理が施され、生成されるパケットを該ＩＰ網に供給する冗長化ＶｏＩＰゲートウェイシステムであり、該ＴＤＭ信号のフレームクロック周期の整数倍周期を有する基準タイミング信号を生成し、該複数のＶｏＩＰゲートウェイ装置の全てに、該音声データと該基準タイミング信号とを共通に供給し、該ＶｏＩＰゲートウェイ装置のうちの１から得られるパケットのみを、該ＩＰ網に選択的に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、公衆加入者電話網の如き電話網とＩＰ（Internet Protocol）網との間に多重冗長化構成される複数のＶｏＩＰ（Voice over IP）ゲートウェイ装置を含む冗長化ＶｏＩＰゲートウェイシステムに関する。

一般に、ＩＰ網と電話網との間で音声データを中継するＶｏＩＰゲートウェイ装置は、電話網から受信した音声信号をコーデックにより符号化したのち、ＲＴＰ（Realtime Transport Protocol）に基づくパケット化を施してＩＰ網に送信する機能を有する。また、ＶｏＩＰゲートウェイ装置は、その故障の発生によるユーザの通話に対する影響を抑えるために２重化以上の多重冗長化した構成にされることが多い。

例えば、２つのＶｏＩＰゲートウェイ装置のうちの１つを運用系に設定し、他の１つを待機系に設定する２重化冗長構成においては、運用系に故障が発生した場合や装置保守作業が必要な場合、運用系と待機系との系切替が行われる。かかる系切替に際して、通信の中断が発生しないようにするために、両系の装置間でＲＴＰ／ＲＴＣＰパケット化に関する情報の如き各種の運用情報を引き継ぐ必要がある。

特許文献１に開示される方法は、運用系と待機系とを切り替える際、運用系から待機系へタイムスタンプ及びシーケンスナンバに関する情報以外のRTP/RTCPセッション情報及びコネクティビティ情報を転送している。これにより、運用系に切り替わったＶｏＩＰ装置では、ＩＰ端末から送信されてくるRTPパケットに設定されたパラメータ値を初期値としてデコード動作を開始することができ、音声無中断で運用系と待機系とを切り替えることができるとしている。
特開２００５−５７４６１号公報

しかしながら、従来の技術においては、なお音声無中断を完全に達成することはできない。開示の方法では、RTP/RTCPセッション情報及びコネクティビティ情報の如き運用情報のみが運用系から待機系に転送され、待機系はこの運用情報を基にしてデコード動作を再開するものであって、切替が始まって初期化の後に音声デコードか再開される迄の間にはなお音声パケットの欠落や不連続が発生し、音声通信の中断や瞬断を完全に回避することができなかった。

本発明の目的は、ＶｏＩＰゲートウェイ装置の系切替に起因する音声通信の中断や瞬断を出来る限り回避する冗長化ＶｏＩＰゲートウェイシステムを提供することである。

本発明による冗長化ＶｏＩＰゲートウェイシステムは、電話網とＩＰ網との間に多重構成されている複数のＶｏＩＰゲートウェイ装置を含み、該電話網から到来するＴＤＭ信号に含まれる音声データに対して、該ＶｏＩＰゲートウェイ装置によって音声符号化処理及びパケット化処理が施され、生成されるパケットを該ＩＰ網に供給する冗長化ＶｏＩＰゲートウェイシステムであり、該ＴＤＭ信号のフレームクロック周期の整数倍周期を有する基準タイミング信号を生成する基準タイミング信号生成手段と、該複数のＶｏＩＰゲートウェイ装置の全てに、該音声データと該基準タイミング信号とを共通に供給する共通信号供給手段と、該ＶｏＩＰゲートウェイ装置のうちの１から得られるパケットのみを、該ＩＰ網に選択的に供給する系切替手段とを含み、該複数のＶｏＩＰゲートウェイ装置の全ては、該基準タイミング信号の周期毎に該音声データを集積し、集積して得られる集積音声データ毎に該音声符号化処理及びパケット化処理を施して１つのパケットを生成することを特徴とする。

本発明による冗長化ＶｏＩＰゲートウェイシステムによれば、ＴＤＭ信号のフレームクロック周期の整数倍周期を有する基準タイミング信号に同期した音声符号化処理及びパケット化処理が、多重冗長化構成された複数のＶｏＩＰゲートウェイ装置により行われ、複数の系において完全に同期した同一パケット出力がなされる。これにより、ＶｏＩＰゲートウェイ装置の系切替に起因する音声通信の中断や瞬断を回避することができる。

本発明の実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例を示し、本発明による冗長化ＶｏＩＰゲートウェイシステム を含む全体の構成を示している。冗長化ＶｏＩＰゲートウェイシステム１は、系切替部６０と、ＶｏＩＰゲートウェイ装置１０及びＶｏＩＰゲートウェイ装置１１と、制御部２０と、ＴＤＭ処理交換部３０とを含む。ＶｏＩＰゲートウェイ装置１０及びＶｏＩＰゲートウェイ装置１１は、冗長化構成をなし、制御部２０からの切替信号に応じた系切替部６０の切替動作により各々が択一的に運用系または待機系に設定される。運用系に設定されたＶｏＩＰゲートウェイ装置（例えば、ＶｏＩＰゲートウェイ装置１０）のみが、ＶｏＩＰ技術によるＩＰ電話サービスが提供されるＩＰ網１０に系切替部６０を介して接続される。２つのＶｏＩＰゲートウェイ装置１０及びＶｏＩＰゲートウェイ装置１１は、運用系及び待機系の設定に関わらず常にＴＤＭ処理交換部３０に接続されている。ＴＤＭ処理交換部３０は、公衆加入者電話網の如き、音声をＴＤＭ信号にて伝送する通常の電話網４０に接続されている。

制御部２０は、ＴＤＭ処理交換部３０、系切替部６０、ＶｏＩＰゲートウェイ装置１０及びＶｏＩＰゲートウェイ装置１１にそれぞれ接続され、これら各部の動作を制御する機能を備える。制御部２０は、システム障害または保守業務のために系切替要求が発生した場合に、外部からの指令操作または障害検知に基づく自動処理により、系切替信号を系切替部６０に送信する。また予め、制御部２０は、ＶｏＩＰゲートウェイ装置１０及びＶｏＩＰゲートウェイ装置１１に、音声データのＲＴＰパケットサイズ及び送出間隔、ＩＰ網５０に送出するＩＰパケットサイズ及び送出間隔を含むパケット化情報を送出して保持せしめる。また系切替時に、制御部２０は、ＶｏＩＰゲートウェイ装置１０及びＶｏＩＰゲートウェイ装置１１に系切替信号を送出して、運用系または待機系にその動作を変更する。さらに、制御部２０は、運用系に設定されるべきＶｏＩＰゲートウェイ装置に対しては、ＩＰ網２０との接続に必要な物理アドレスやＩＰアドレスを送出する。これにより、運用系に設定されるＶｏＩＰゲートウェイ装置は、ＩＰ網２０との接続に必要な物理アドレスやＩＰアドレスを設定してＩＰ網との通信可能状態を形成する。

ＴＤＭ処理交換部３０は、電話網４０に接続されてその網伝送方式を終端し、電話網４０からのＴＤＭ信号から抽出される音声データをＶｏＩＰゲートウェイ装置１０及びＶｏＩＰゲートウェイ装置１１の両方に供給する機能を備える。ＴＤＭ処理交換部３０はタイミング信号生成部３０１を含む。タイミング信号生成部３０１は、電話網４０から供給されるＴＤＭ信号のフレームクロック周期の整数倍周期を有する基準タイミング信号Ｓ１を生成し、これをＶｏＩＰゲートウェイ装置１０及びＶｏＩＰゲートウェイ装置１１の両方の各部に常に供給する。

ＶｏＩＰゲートウェイ装置１０は、ＩＰ処理部１０１と、ＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部１０２と、音声処理部１０３と、ＴＤＭ処理部１０４とを含み、これら各部がタンデム状に順次接続されている。同様に、ＶｏＩＰゲートウェイ装置１１は、ＩＰ処理部１１１と、ＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部１１２と、音声処理部１１３と、ＴＤＭ処理部１１４とを含み、これら各部がタンデム状に順次接続されている。ＶｏＩＰゲートウェイ装置１０及びＶｏＩＰゲートウェイ装置１１は同一の構成を有すると共に内蔵する各部は対応するもの同士で同一の機能を備えることから、ＶｏＩＰゲートウェイ装置１０の各部についてのみ以下説明する。

ＴＤＭ処理部１０４は、ＴＤＭ処理交換部３０から供給されるＴＤＭ信号からチャネル毎の音声データを集積し、これを基準タイミング信号ｓｌを基準としたタイミングで音声処理部１０３に出力する機能を備える。該ＴＤＭ信号は、図２に示されるように、複数チャネルの音声データが時分割多重された信号であり、１つのチャネルの音声データは１つの通話セッションで伝送される音声データである。本実施例は、該ＴＤＭ信号からチャネル毎に音声データを集積しパケット化する集積タイミングを、該ＴＤＭ信号のフレームクロック（整数倍）のタイミングに同期させている。

音声処理部１０３は、ＴＤＭ処理部１０４からの音声データを、エコー処理や圧縮符号化処理等の音声処理を施してＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部１０２に供給する機能を備える。該音声データは、チャネル毎に、基準タイミング信号ｓｌの周期（例えば５ｍｓｅｃ）毎に集積された音声データである。該音声データは、基準タイミング信号ｓｌの周期毎に音声符号化処理が施される。該音声符号化処理により得られる音声データは、所定のＲＴＰパケットサイズにて、該サイズに合わせた所定の間隔でＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部１０２に供給される。

ＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部１０２は、音声処理部１０３から供給される音声データをＲＴＰパケットにパケット化して、ＩＰ処理部１０１に供給する機能を備える。該音声データは、チャネル毎に、ＲＴＰパケットサイズ単位で取り込まれる。ＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部１０２は、また、ＲＴＰパケットのヘッダ部に設定されるべきチャネル単位のタイムスタンプ値及びシーケンスナンバー値を決定する機能と、これらを他系のＶｏＩＰゲートウェイ装置１１のＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部１０２との間で相互に送受信する機能を備える。パケット化により得られるＲＴＰパケットは、チャネル単位の音声データがそのペイロード部に格納され、前述のタイムスタンプ値及びシーケンスナンバー値がそのヘッダ部に格納される。

ＩＰ処理部１０１は、ＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部１０２から供給されるＲＴＰパケットからＩＰパケットを生成して、これをＩＰ網５０に向けて送出する機能を備える。生成されたＩＰパケットは、ＲＴＰパケットが制御部２０からのパケット化情報に従ったサイズでパケット化され、該パケット化情報に従った送出間隔にてＩＰ網５０に向けて送出される。

２つのＶｏＩＰゲートウェイ装置１０及びＶｏＩＰゲートウェイ装置１１は、ＴＤＭ処理交換部３０から同一のＴＤＭ信号の供給を共通して受けると共に、該ＴＤＭ信号を基準とした基準タイミング信号Ｓ１に同期した処理をその各部において実行する。その結果、ＶｏＩＰゲートウェイ装置１０及びＶｏＩＰゲートウェイ装置１１の両方からのＩＰパケットは、全く同一且つ略同一間隔にてＩＰ網５０に向けて送出される。実際には、前述のように、運用系に設定されたＶｏＩＰゲートウェイ装置のみ系切替部６０を介してＩＰ網５０と通信可能状態にあることから、運用系に設定されたＶｏＩＰゲートウェイ装置からのＩＰパケットがＩＰ網５０に伝送され、待機系に設定されたＶｏＩＰゲートウェイ装置からのＩＰパケットは、系切替部６０への入力端にて破棄される。

図３は、運用系及び待機系の各々における音声データ及びパケットの入出力のタイミングを示している。本図では、説明の容易性から全てのチャネルにおいて基準タイミング信号ｓ１の周期毎に１つのＲＴＰパケット及び１つのＩＰパケットが生成されるものとして示されている。

ここで、運用系及び待機系のＶｏＩＰゲートウェイ装置の両方に基準タイミング信号Ｓ１が供給されている。この基準タイミング信号Ｓ１のクロック毎に、運用系及び待機系の音声処理部に複数のチャネル分の音声データが入力される。同様にして、この基準タイミング信号Ｓ１のクロック毎に、運用系及び待機系のＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部に複数のチャネル分の音声データが入力される。

運用系において、各チャネル分の音声データ毎に、タイムスタンプ値及びシーケンスナンバーが決定される。図示されるように、チャネルＣｈ０についてタイムスタンプ値ＴＳ＝１００とシーケンスナンバーＳＮ＝１０とが決定されている。各チャネル毎のタイムスタンプ値ＴＳ及びシーケンスナンバーＳＮは、運用系のＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部から待機系のＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部に送信される。運用系及び待機系のＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部の両方は、これら同一のタイムスタンプ値ＴＳ及びシーケンスナンバーＳＮをＲＴＰヘッダに格納し、音声データをＲＴＰペイロード部に格納してＲＴＰパケットを出力する。ＲＴＰパケットは、運用系及び待機系の両方においてＩＰパケット化されてＩＰ処理部より出力される。

図４は、運用系及び待機系の各々におけるＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部の動作概要を示している。両系のＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部は互いにタイムスタンプ値及びシーケンスナンバーを交換する処理を行うことから、運用系と待機系で異なる動作が行われる。

先ず、ある時点で系切替が実行され、ＶｏＩＰゲートウェイ装置１０が待機系から運用系に設定され、ＶｏＩＰゲートウェイ装置１１が運用系から待機系に設定されたとする（ステップＳ１）。

ＶｏＩＰゲートウェイ装置１０のＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部１０２は、音声処理部１０３から供給される音声データをＲＴＰパケットにパケット化して、ＩＰ処理部１０１に供給する処理を行う。このＲＴＰパケットへのパケット化に際して、該ＲＴＰパケットのヘッダ部に格納されるべきタイムスタンプ値及びシーケンスナンバーを決定する（ステップＳ２）。タイムスタンプ値及びシーケンスナンバーは、ＶｏＩＰゲートウェイ装置１０が待機系に設定された期間において、以前に運用系であったＶｏＩＰゲートウェイ装置１１が決定していたタイムスタンプ値及びシーケンスナンバーに連続するように決定される。

次に、ＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部１０２は、決定したタイムスタンプ値及びシーケンスナンバーをタイムスタンプ値信号ＴＳ及びシーケンスナンバー信号ＳＮとして、待機系のＶｏＩＰゲートウェイ装置１１のＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部１１２に向けて送出する（ステップＳ３）。次いで、ＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部１０２は、ＲＴＰパケットを生成し、そのペイロード部に音声データを格納すると共に、そのヘッダ部に先に決定したをタイムスタンプ値及びシーケンスナンバーを格納することでＲＴＰパケット化処理を行う（ステップＳ４）。 一方、待機系のＶｏＩＰゲートウェイ装置１１のＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部１１２は、やはり、音声処理部１１３から供給される音声データをＲＴＰパケットにパケット化して、ＩＰ処理部１１１に供給する処理を行う。この時、ＲＴＰパケットへのパケット化に際して、該ＲＴＰパケットのヘッダ部に格納されるべきタイムスタンプ値及びシーケンスナンバーは、運用系のＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部１０２から送出されるタイムスタンプ値ＴＳ及びシーケンスナンバーＮＳが用いられる。ＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部１１２は、ＲＴＰパケットを生成し、そのペイロード部に音声データを格納すると共に、そのヘッダ部に運用系にて決定したタイムスタンプ値及びシーケンスナンバーを格納することでＲＴＰパケット化処理を行う（ステップＳ５）。

以上の運用系のＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部１０２の処理（ステップＳ２〜ステップＳ４）と、待機系のＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部１１２の処理（ステップＳ５）は、ＲＴＰパケットの生成毎に繰り返される。尚、シーケンス番号及びタイムスタンプは連続した値をとるため、場合によっては必ずしも毎回、運用系から待機系に対してシーケンス番号及びタイムスタンプを送出する必要がないことに注意を要する。

後に再度系切替が実行された場合には、交替してＶｏＩＰゲートウェイ装置１０が運用系から待機系に設定され、ＶｏＩＰゲートウェイ装置１１が待機系から運用系に設定されたとする（ステップＳ６）。ＶｏＩＰゲートウェイ装置１１のＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部１１２は、前述のステップＳ２〜Ｓ４と同様の処理を行う（ステップＳ７及びＳ８）。

以上の実施例において、本発明による冗長化ＶｏＩＰゲートウェイシステムを用いることにより、ＴＤＭ信号のフレームクロックを基準としたタイミングにて、ＴＤＭ処理、音声処理、ＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理及びＩＰ処理の一連の処理が、２重化冗長構成とされたＶｏＩＰゲートウェイ装置１０及びＶｏＩＰゲートウェイ装置１１の両方により行われる。これにより、両系において完全に同期した同一パケット出力がなされる。

また、両系間でタイムスタンプ値及びシーケンスナンバーを交換することで、これらの値の同一性及び連続性が保証される。これにより、系切替が発生した場合にも、タイムスタンプ値及びシーケンスナンバーが連続した値とすることが可能となる。ＩＰ網を介した通信相手側の受信装置においてもパケットの不連続を検出することがなく、音声通信上の中断や瞬断による影響を被ることがない。
＜変形例＞
以上の実施例においては、ＶｏＩＰゲートウェイ装置外のＴＤＭ処理交換部において、ＴＤＭ信号のクロックを基準とした基準タイミング信号を生成するタイミング信号生成部が設けられたが、ＶｏＩＰゲートウェイ装置内にかかる機能を設けることとしても良い。

また、かかる基準タイミング信号がＴＤＭ処理交換部から両系のＶｏＩＰゲートウェイ装置に供給される形態が示されたが、ＴＤＭ処理交換部から両系のＶｏＩＰゲートウェイ装置に供給されるＴＤＭ信号自体に処理タイミングを与える信号を盛り込むことで両系における一連の処理が完全に同期して行われるようにしても良い。

さらに、該基準タイミング信号は、ＴＤＭ信号のクロックを基準とした生成されたが、ＶｏＩＰゲートウェイ装置内部または外部から供給される任意の周期を有する基準タイミング信号を用いて、両系における一連の処理が完全に同期して行われるようにしても良い。

本発明の実施例を示し、本発明による冗長化ＶｏＩＰゲートウェイシステムを含む全体の構成を示すブロック図である。 ＴＤＭ信号の構成を示すチャート図である。 運用系及び待機系の各々における音声データ及びパケットの入出力のタイミングを示すチャート図である。 運用系及び待機系の各々におけるＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部の動作概要を示すシーケンス図である。

符号の説明

１ 冗長化ＶｏＩＰゲートウェイシステム
１０、１１ ＶｏＩＰゲートウェイ装置
２０ 制御部
３０ ＴＤＭ処理交換部
４０ 電話網
５０ ＩＰ網
６０ 系切替部
１０１、１１１ ＩＰ処理部
１０２、１１２ ＲＴＰ／ＲＴＣＰ処理部
１０３、１１３ 音声処理部
１０４、１１４ ＴＤＭ処理部
３０１ タイミング信号生成部
ＴＳ タイムスタンプ値信号
ＳＮ シーケンスナンバー信号
Ｓ１ 基準タイミング信号

Claims (4)

1. 電話網とＩＰ網との間に多重構成されている複数のＶｏＩＰゲートウェイ装置を含み、前記電話網から到来するＴＤＭ信号に含まれる音声データに対して、前記ＶｏＩＰゲートウェイ装置によって音声符号化処理及びパケット化処理が施され、生成されるパケットを前記ＩＰ網に供給する冗長化ＶｏＩＰゲートウェイシステムであって、
   前記ＴＤＭ信号のフレームクロック周期の整数倍周期を有する基準タイミング信号を生成する基準タイミング信号生成手段と、
   前記複数のＶｏＩＰゲートウェイ装置の全てに、前記音声データと前記基準タイミング信号とを共通に供給する共通信号供給手段と、
   前記ＶｏＩＰゲートウェイ装置のうちの１から得られるパケットのみを、前記ＩＰ網に選択的に供給する系切替手段と、を含み、
   前記複数のＶｏＩＰゲートウェイ装置の全ては、前記基準タイミング信号の周期毎に前記音声データを集積し、集積して得られる集積音声データ毎に前記音声符号化処理及びパケット化処理を施して１つのパケットを生成することを特徴とする冗長化ゲートウェイシステム。
2. 前記複数のＶｏＩＰゲートウェイ装置の全ては、前記ＴＤＭ信号のチャネル毎に、前記音声データを集積することを特徴とする請求項１記載の冗長化ゲートウェイシステム。
3. 前記パケットに格納されるべきタイムスタンプ値及びシーケンスナンバーを含むヘッダ情報を前記パケット毎に決定する単一のヘッダ情報決定手段を含み、
   前記複数のＶｏＩＰゲートウェイ装置は、前記ヘッダ情報を共通に用いて前記パケット化処理をなすことを特徴とする請求項１記載の冗長化ゲートウェイシステム。
4. 前記基準タイミング信号生成手段は、前記ＴＤＭ信号のフレームクロック周期の整数倍周期を有する基準タイミング信号に代えて、任意の周期を有する基準タイミング信号を生成することを特徴とする請求項１記載の冗長化ゲートウェイシステム。

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