JP2008178060A

JP2008178060A - 冗長化ゲートウェイシステム

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Publication number: JP2008178060A
Application number: JP2007197425A
Authority: JP
Inventors: Ken Masuya; 謙桝屋; Koichi Kihara; 弘一木原; Koichi Yamazaki; 宏一山崎; Takashi Ishiguro; 高詩石黒; Yasuhiro Tazoe; 靖宏田副; Junji Arai; 淳治新井; Takeshi Shimomura; 武下村
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd; Oki Comtec Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd; Oki Comtec Ltd
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2027-07-30
Also published as: JP4308287B2

Abstract

【目的】複数系に多重化構成されたゲートウェイ装置において系切替に起因して発生するデータ通信の瞬断を最大限回避すると共に、系切替以前における通信状態を維持し通信品質の低下を回避可能な冗長化ゲートウェイシステムを提供する。
【構成】本発明による冗長化ゲートウェイシステムは、受信されるパケットの複製を生成することでゲートウェイ装置の複数に同一内容のパケットを供給し、該パケット毎に当該パケットに付されている識別情報に応じた共通書込みポインタを生成する。該複数のゲートウェイ装置の各々は、供給されたパケット毎に対応する共通書込みポインタに従って当該パケットを自身が備えるジッタバッファに書込むと共に、書込まれたパケットを該ジッタバッファから順次に読み出してＴＤＭ信号を生成する。該複数のゲートウェイ装置のうちのいずれか１が選択的に切り換えられて、該１のゲートウェイ装置により生成されるＴＤＭ信号のみがＴＤＭ網に供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数系に多重化構成される複数のゲートウェイ装置を含み、パケット網と電話網の如きＴＤＭ網との間で音声データ通信や映像データ通信の如きデータ通信を行う冗長化ゲートウェイシステムに関する。

一般に、パケットネットワークと電話網とを相互に接続し音声データを中継するゲートウェイ装置は、電話網から受信した音声信号をエンコーダにより符号化した後にRTP（Real-time Transport Protocol）に基づくパケット化を施してパケットネットワークに送信する機能を有する。また、これとは逆にパケットネットワークから受信した音声パケットをデコーダにより復号した後に電話網に送信する機能を有する。また、ゲートウェイ装置は、その故障の発生によるユーザの通信に対する影響を抑えるために、二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、二つのゲートウェイ装置のうち一つを運用系に設定し、他の一つを待機系に設定する二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、運用系と待機系装置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の方法が考案されている。

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ー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ゲートウェイ装置では、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、通話の無瞬断を達成することはできない。開示の方法では、パケットネットワークに送信するRTPセッション情報のタイムスタンプ値及びシーケンスナンバーを引き継ぐことがないため、受信装置においてRTPパケットのタイムスタンプ値及びシーケンスナンバーの不連続が検出されることにより通話の瞬断が発生することになることが避けられない。また、パケットネットワークから受信したデータを音声処理したのち音声データを電話網に出力する処理について運用系と待機系の処理同期を取ることができないことから、系切替において通話の瞬断や重複が発生することになる。また、新運用系装置は、旧運用系装置の状態にかかわらず初期状態からの動作となるため、新運用系の状態が旧運用系の状態と同等の状態に復旧するまでには通話品質の低下が避けられない。例えば、旧運用系のジッタバッファ中に滞留していたパケットが廃棄されてその間通話が途切れたり、新運用系のエコーキャンセラにおける最適化制御がリセットされることでエコーを正しく除去できる状態になるまでに500msから800ms程度の時間が必要となったりして、この間の通話に違和感を与えてしまう。

本発明の目的は、複数系に多重化構成されたゲートウェイ装置において系切替に起因して発生するデータ通信の瞬断を最大限回避すると共に、系切替以前における通信状態を維持し通信品質の低下を回避可能な冗長化ゲートウェイシステムを提供することである。

請求項１に係る冗長化ゲートウェイシステムは、パケット網とＴＤＭ網との間で多重構成される複数のゲートウェイ装置を含み、該パケット網から供給される複数のパケットに対して該ゲートウェイ装置によってＴＤＭ変換処理を行い、得られるＴＤＭ信号を該ＴＤＭ網に供給する冗長化ゲートウェイシステムであり、該パケットの複製を生成することで該ゲートウェイ装置の複数に同一内容のパケットを供給する同一パケット供給手段と、該パケット毎に、当該パケットに付されている識別情報に応じた共通書込みポインタを生成する共通書込みポインタ生成手段と、該複数のゲートウェイ装置のうちのいずれか１を選択的に切り替えて、該１のゲートウェイ装置から得られるＴＤＭ信号のみを該ＴＤＭ網に供給する選択供給手段と、を含み、該複数のゲートウェイ装置の各々は、少なくとも１つのジッタバッファと、該ジッタバッファの読み出しポインタを生成する手段と、供給されたパケット毎に当該パケットに対応する共通書込みポインタに従って当該パケットを該ジッタバッファに書込むと共に、書込まれたパケットを該ジッタバッファから該ジッタバッファ読み出しポインタに従って順次に読み出して該ＴＤＭ変換処理に供するジッタバッファ制御手段と、を含むことを特徴とする。

請求項５に係る冗長化ゲートウェイシステムは、多重構成される複数のパケット網と１つのＴＤＭ網との間で多重構成される複数のゲートウェイ装置を含み、該パケット網から供給される複数のパケットに対して該ゲートウェイ装置によってＴＤＭ変換処理を行い、得られるＴＤＭ信号を該ＴＤＭ網に供給する冗長化ゲートウェイシステムであって、
該パケット毎に当該パケットに付されている識別情報に応じた共通書込みポインタを生成する共通書込みポインタ生成手段と、該複数のゲートウェイ装置のうちのいずれか１を選択的に切り替えて、該１のゲートウェイ装置から得られるＴＤＭ信号のみを該ＴＤＭ網に供給する選択供給手段と、を含み、該複数のゲートウェイ装置の各々は、少なくとも１つの受信バッファと、少なくとも１つのジッタバッファと、該ジッタバッファの読み出しポインタを生成する手段と、該パケット網の何れか１のみから供給されたパケットを取り込み、これを複製することで同一内容のパケットを生成し、これを自身以外の他のゲートウェイ装置に供給する同一パケット供給手段と、自身のゲートウェイ装置が取り込んだパケットと自身以外から供給されたパケットとの双方を該受信バッファに順次書込むと共に読み出す受信バッファ制御手段と、該受信バッファから先に読み出されたパケットを有効なパケットとしつつ後に重複して読み出された同一内容のパケットを無効なパケットとして破棄することで、有効なパケットのみを該ジッタバッファに供給する有効パケット供給手段と、該有効パケット供給手段により供給されたパケット毎に、当該パケットに対応する共通書込みポインタに従って当該パケットを該ジッタバッファに書込むと共に、書込まれたパケットを該ジッタバッファから該ジッタバッファ読み出しポインタに従って順次に読み出して該ＴＤＭ変換処理に供するジッタバッファ制御手段と、を含むことを特徴とする。

本発明による冗長化ゲートウェイシステムによれば、複数系に多重化構成されたゲートウェイ装置において系切替に起因して発生するデータ通信の瞬断を最大限回避すると共に、系切替以前における通信状態を維持し通信品質の低下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。尚、本実施例では「ポインタ」の用語を情報の保持位置を画定するアドレスに相当する意味で用いている。
＜第１の実施例＞
図１は、本発明の実施例を示し、冗長化ゲートウェイシステムを含む全体の構成を示している。本発明による冗長化ゲートウェイシステムは、パケット網であるパケットネットワーク70とＴＤＭ網である電話網60との間に設けられ、複数系をなす多重化構成された少なくとも２つのゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20と、制御部50と、ＴＤＭ交換部30と、２つのパケットインタフェース部40及び41とを含む。

ゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20は同一の内部構成を有する。ゲートウェイ装置10は、パケット選択部100と、IP処理部101と、RTP/RTCP処理部102と、ジッタバッファ制御部103と、ジッタバッファ104と、音声処理部105と、TDM処理部106とから構成されている。同様にして、ゲートウェイ装置20は、パケット選択部200と、IP処理部201と、RTP/RTCP処理部202と、ジッタバッファ制御部203と、ジッタバッファ204と、音声処理部205と、TDM処理部206とから構成されている。

パケット選択部100及び200の各々は、受信パケット交絡線PLを介してパケットネットワークインタフェース部40及び41の双方に相互に接続され、パケットネットワークインタフェース部40及び41は、制御部50により予めパケットネットワーク70との接続に必要な物理アドレスやIPアドレスを設定されパケットネットワーク70にそれぞれ接続されている。冗長構成としていることから、パケットネットワークインタフェース部40及び41のうちで運用系のパケットネットワークインタフェース部のみが選択的に切り換えられてパケットネットワーク70に対してパケットの送受信を行う。

また、パケットネットワークインタフェース部40及び41は、受信したパケットを複製する機能を有し、接続されているパケット選択部100及びパケット選択部200の双方に同一内容のパケットを出力する。パケット選択部100及び200は、運用系のパケットネットワークインタフェース部からのパケットを選択し、IP処理部101及びIP処理部201に出力する。

以下、ゲートウェイ装置10及び20の両系内部の接続関係を同時に説明する。従って、１つのゲートウェイ装置内のある構成要素は、「系間に跨がって」等の注記の無い限り原則として当該ゲートウェイ装置内の他の構成要素に接続されることを前提として以下説明する。

IP処理部101及びIP処理部201は、それぞれRTP/RTCP処理部102及びRTP/RTCP処理部202に接続され、RTP/RTCP処理部102及びRTP/RTCP処理部202のうちパケットネットワーク70からのデータは、それぞれジッタバッファ104及びジッタバッファ204に供給され、電話網60からのデータはそれぞれ音声処理部105及び音声処理部205を介して供給される。また、RTP/RTCP処理部102及びRTP/RTCP処理部202はジッタバッファ制御部103及びジッタバッファ制御部203に接続されている。

ジッタバッファ動作の同期化のために、ジッタバッファ制御部103及びジッタバッファ制御部203は系間に跨がって相互に接続され、本発明による冗長化ゲートウェイシステムにおいて共通に用いられる書込みポインタWP及び読み出しポインタRPを何れか一方から他方に供給することができる。また、RTP/RTCP処理の同期化のためにRTP/RTCP処理部102及びRTP/RTCP処理部202は系間に跨がって相互に接続され、タイムスタンプTS及びシーケンスナンバーSNを何れか一方から他方に供給することができる。本実施例における運用では、書込みポインタWP及び読み出しポインタRP並びにタイムスタンプTS及びシーケンスナンバーSNは、運用系ゲートウェイ装置から待機系ゲートウェイ装置に供給される。

音声処理部105及び音声処理部205は、TDM処理部106及びTDM処理部206にそれぞれ接続されている。TDM処理部106及びTDM処理部206は、TDM交換部30にそれぞれ接続されており、制御部50は、ゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20及びTDM交換部30にそれぞれ接続され、TDM交換部30は、電話網60に接続されている。また、音声処理タイミング同期化のためにタイミング信号生成部301は、TDM処理部106及びTDM処理部206、音声処理部105及び音声処理部205、ジッタバッファ制御部103及びジッタバッファ制御部203、RTP/RTCP処理部102及びRTP/RTCP処理部202にそれぞれ接続されている。

ゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20は、冗長構成をなし、制御部50からの切替信号に応じた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ゲートウェイ装置（例えば、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パケットネットワーク70にパケットネットワークインタフェース部を介して接続される。２つのゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20は、運用系及び待機系の設定に関わらず常にTDM交換部30に接続されている。TDM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60に接続されている。

制御部50は、TDM交換部30、ゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20、パケットネットワークインタフェース部40及び41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50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、系切替信号を送信する。また予め、制御部50は、ゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20に、音声データのRTPパケットサイズ等のパケット化情報などのRTPセッション情報を送出して保持せしめる。また系切替時に制御部50はゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20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50は、運用系または待機系ゲートウェイ装置に対して、受信パケットの正常性を判断するためや送信パケットの組立てのために必要な物理アドレスやIPアドレスを設定してパケットネットワーク70との通信可能状態を形成する。

TDM交換部30は、電話網60に接続されてその網伝送方式を終端し、電話網60からのTDM信号から抽出される音声データをゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20の両方に供給する機能を備える。TDM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60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し且つ冗長化システムにおいて共通の処理タイミング信号S1を生成し、これをゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20の両方の各部に常に供給する。

TDM処理部106及びTDM処理部206は、TDM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、処理タイミング信号S1を基準としたタイミングで音声処理部105及び音声処理部205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105及び音声処理部205は、TDM処理部106及びTDM処理部206からの音声データを、エコー消去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及びRTP/RTCP処理部202に供給する機能を備える。該音声データは、チャネル毎に、処理タイミング信号S1の周期（例えば10ms）毎に集積された音声データである。該音声データは、処理タイミング信号S1の周期もしくはその周期整数倍もしくはその周期を基準として分割された周期ごとに音声処理が施される。該音声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及びRTP/RTCP処理部202に供給される。

RTP/RTCP処理部102及びRTP/RTCP処理部202は、音声処理部105及び音声処理部205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及びIP処理部201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及びRTP/RTCP処理部202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TS及びシーケンスナンバーSNを決定する機能と、運用系に設定されたゲートウェイ装置のRTP/RTCP処理部と待機系に設定されたゲートウェイ装置のRTP/RTCP処理部の間で、これらを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TS及びシーケンスナンバーSNがそのヘッダ部に格納される。

IP処理部101及びIP処理部201は、RTP/RTCP処理部102及びRTP/RTCP処理部202から供給されるRTPパケットを入力とし、制御部50からのパケット化情報に従ってIPパケットを生成して、これをパケットネットワークインタフェース部40及びパケットネットワークインタフェース部41に向けて出力する機能を備える。

２つのゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20は、TDM交換部から同一のTDM信号の供給を共通して受けると共に、該TDM信号を基準とした処理タイミング信号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、ゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20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パケットネットワーク70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ゲートウェイ装置のみパケットネットワークインタフェース部を介してパケットネットワーク70と通信可能状態にあることから、運用系に設定されたゲートウェイ装置からのIPパケットがパケットネットワーク70に伝送され、待機系に設定されたゲートウェイ装置からのIPパケットは、接続されるパケットネットワークインタフェース部にて破棄される。

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処理タイミング信号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ているものとして示されている。ここで、運用系及び待機系のゲートウェイ装置の両方に処理タイミング信号S1が供給されている。この処理タイミング信号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、この処理タイミング信号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、１つのチャネル分の音声データ毎に、タイムスタンプ値TS及びシーケンスナンバーSN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。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、運用系と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。
＜パケット化における動作概要＞
図４は、電話網60から受信したTDM信号内の音声データを音声処理したのちパケット化してパケットネットワークに出力する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TS及びシーケンスナンバーSN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、ゲートウェイ装置10が待機系から運用系に設定され、ゲートウェイ装置20が運用系から待機系に設定されたとする（ステップＳ１）。ゲートウェイ装置10のRTP/RTCP処理部102は、音声処理部105から供給される音声データをRTP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TS及びシーケンスナンバーSNを決定する（ステップＳ２）。タイムスタンプ値TS及びシーケンスナンバーSNは、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ゲートウェイ装置20が決定していたタイムスタンプ値TS及びシーケンスナンバーSN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TS及びシーケンスナンバーSNをタイムスタンプ値TS及びシーケンスナンバーSNとして、待機系のゲートウェイ装置20のRTP/RTCP処理部202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タイムスタンプ値TS及びシーケンスナンバーSN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、待機系のゲートウェイ装置20のRTP/RTCP処理部202は、やはり、音声処理部205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201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TS及びシーケンスナンバーSN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SNが用いられる。RTP/RTCP処理部202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TS及びシーケンスナンバーSN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202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。なお、タイムスタンプ値TS及びシーケンスナンバーSN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タイムスタンプ値TS及びシーケンスナンバーSNを送出する必要がない。

後に再度系切替が実行された場合には、交替してゲートウェイ装置10が運用系から待機系に設定され、ゲートウェイ装置20が待機系から運用系に設定されたとする（ステップＳ６）。ゲートウェイ装置20のRTP/RTCP処理部202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）。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可能となる。
＜TDM信号化における動作概要＞
図１を再び参照して、パケットネットワークから受信したパケット内の音声データを音声処理したのちTDM信号化して電話網に出力する処理に関して運用系と待機系の処理同期を取る動作概要について説明する。図１において、冗長化構成とされているゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20は、ゲートウェイ装置10を運用系とし、ゲートウェイ装置20を待機系とした例とする。

パケットネットワーク70からの到着パケットはパケットネットワークインタフェース部40に入力される。パケットネットワークインタフェース部40は、入力されたパケットを運用系パケット選択部100に出力するとともに、入力されるパケットを複製し、受信パケット交絡線PLを用いて待機系パケット選択部200に対して同じパケットを出力する。パケットネットワークインタフェース部40及びパケットネットワークインタフェース部41は、かかるゲートウェイ装置と同時に系切り替えを行わないものとし、常時、パケットネットワーク70からの入力パケットを運用系パケット選択部100及び待機系パケット選択部200双方に対して出力する。

IP処理部101及びIP処理部201は、運用系に設定されているパケット選択部100及びパケット選択部200から入力されたIPパケットの中から、自冗長化ゲートウェイシステム宛に到着したパケットのみを選択し、RTP/RTCP処理部102及びRTP/RTCP処理部202に出力する。RTP/RTCP処理部102及びRTP/RTCP処理部202は、入力されたパケットのうちタイムスタンプ及びシーケンスナンバーSNを、ジッタバッファ制御部103及びジッタバッファ制御部203に出力し、音声データをジッタバッファ104及びジッタバッファ204に出力する。

ジッタバッファ104及びジッタバッファ204への書込みは、パケットネットワークでの到着揺らぎ、及びパケット入れ替りが発生した状態のままで入力される。次にジッタバッファ104及びジッタバッファ204の読み出しは、処理タイミング信号S1を基準とした音声処理タイミングに合ったタイミングで音声処理部105及び音声処理部205に出力する。音声処理部105及び音声処理部205では、エコー消去処理のためのデータ生成や符号化・復号処理などの音声処理が行われ、処理タイミング信号S1を基準としたタイミングで音声データをTDM処理部106及びTDM処理部206に出力する。TDM処理部106及びTDM処理部206は、音声処理単位タイミングにまとめられている音声データを、音声サンプリングタイミングをフレームタイミングとした時分割多重データとしてTDM交換部30に出力する。TDM交換部30は、制御部50からの入力信号を基にゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20からのTDM信号のうち、運用系ゲートウェイ装置のTDM信号を電話網60に出力する。また、待機系ゲートウェイ装置のTDM信号はTDM交換部30において破棄される。
＜ＴＤＭ信号化における動作詳細＞
図５〜図８を参照して冗長化ゲートウェイシステムの詳細な動作について以下説明する。ここで、処理タイミング信号S1と、処理タイミング番号#1〜#11と、ジッタバッファ104及びジッタバッファ204へのデータ入力タイミングとは、図５〜図８に示された場合で同じタイミングであるとする。また、ジッタバッファ104及びジッタバッファ204は、巡回型バッファとして動作するものとする。

図５は、ジッタバッファ104及びジッタバッファ204の書込み動作概要を示している。RTP/RTCP処理部102及びRTP/RTCP処理部202へは、パケットネットワークでの到着揺らぎまたはパケット入れ替りが発生した状態で入力され、ジッタバッファ104及びジッタバッファ204へも同様な状態でデータ入力される。ジッタバッファ104及びジッタバッファ204は、そのメモリ領域を音声処理単位ごとに分割し、この領域毎にポインタ（アドレス）を付加して管理するものとし、これにより読み出し時のバッファ管理を容易なものとしている。以下、説明の容易性から、入力される１パケットを１音声処理単位とし、ジッタバッファ104及びジッタバッファ204を８つの領域とした場合の記述とする。

運用系のジッタバッファ制御部103は、RTP/RTCP処理部102からパケットの識別情報としてタイムスタンプ及びシーケンスナンバーSNを受信し、それ以前に受信したパケット識別情報のタイムスタンプ及びシーケンスナンバーSNとの比較結果により運用系ジッタバッファ104の書込みポインタ（ライトポインタ）を決定する。ここに、書込みポインタは、ジッタバッファ内のデータ順が連続したものとなるように決定される。このことで読み出し時のポインタを連続した値とすることができ、読み出し制御を容易にすることができる。

図５に示されるチャートにおいて、処理タイミング番号#5の直後に入力されるデータはそのシーケンスナンバーSNがSN=15となっており、前回入力されたデータのシーケンスナンバーSN=13から連続した値となっていない。このことは、パケットネットワーク70において、パケットの廃棄またはパケット順番の入替りが発生したことを表している。

この場合、運用系ジッタバッファ104の書込みについてパケットのシーケンスナンバーSN順に連続して書込むことを想定したうえで、その入力データを書込み可能な空き領域がある場合、前回入力されたパケットとの間に位置するデータの書込み領域を空けたポインタ値を書込みポインタとして決定し書込みを行う。従ってこの場合、処理タイミング番号#5の直後に入力されるデータの書込みポインタWPは、前回入力されたデータの書込みポインタ値WP=6に1加算したWP=7とならず、WP=0となり、SN=14の書込み領域としてWP=7の領域を空けたポインタ値を決定している。続いて入力されるデータはSN=16であり、WP=1となる。続く入力データはSN=14であり、この場合、その入力パケットが運用系ジッタバッファ104から既に読み出された後のタイミングのパケットでない場合に書込み可能と判断し、書込みポインタをWP=7に決定し書込みを行う。

以上の動作の結果、ジッタバッファ104内には、データ順が連続した状態で書込まれる。運用系で決定した書込みポインタは、同時に待機系に転送され、待機系ジッタバッファ204の書込みポインタとして決定する。このように書込みポインタを運用系から待機系に転送することで、運用系ジッタバッファ104と待機系ジッタバッファ204のデータ書込み状態を完全に一致させることが可能となる。

図６は、ジッタバッファ104及びジッタバッファ204の読み出し動作概要を示している。ジッタバッファ104及びジッタバッファ204は、パケットネットワーク70で発生するパケットの到着揺らぎ、及びパケットの入れ替りを吸収するために必要な所定量のパケットを溜めて動作させ、その読み出しデータが連続したデータ列となるように動作させる。従って、通話開始時は、書込みポインタWPに対して読み出しポインタRPは、ジッタバッファ104内に溜めておくべき所定量分のポインタ値を隔てて決定され動作する。

更に、ジッタバッファ104及びジッタバッファ204へは前述の通りそのデータ順が連続したものとなるように書込まれているため、次の処理タイミングの読み出しポインタ（リードポインタ）は、処理タイミングS1に合わせてデータが読み出される毎に１加算されるように決定している。運用系ゲートウェイ装置10で決定された読み出しポインタは、同時に待機系ゲートウェイ装置20に転送され、待機系ジッタバッファ204の読み出しポインタとして決定する。このように読み出しポインタを運用系ゲートウェイ装置10から待機系ゲートウェイ装置20に転送することで、運用系ジッタバッファ104と待機系ジッタバッファ204の出力データ内容を完全に一致させることが可能となり、また、運用系ジッタバッファ104及び待機系ジッタバッファ204の読み出しを処理タイミング信号S1に合わせて読み出すことで、運用系ゲートウェイ装置10においてジッタバッファ104から出力されるデータタイミングと、待機系ゲートウェイ装置20においてジッタバッファ204から出力されるデータタイミングとを完全に同期化することが可能となる。

図６の下部を参照すると、運用系ジッタバッファ104及び待機系ジッタバッファ204内のデータ滞留の様子が示されている。処理タイミング番号を図５のそれと合わせて参照することで運用系ジッタバッファ104及び待機系ジッタバッファ204の書込みと読み出しデータ状態と、各ポインタの動作状態を明確にできる。

図７は、両系間で書込みポインタ及び読み出しポインタの転送を行わない場合の動作を示している。ここで、運用系ゲートウェイ装置10の動作中に待機系ゲートウェイ装置20を保守者が組み込んだとする。処理タイミング信号S1、処理タイミング番号、ジッタバッファ104及びジッタバッファ204への入力データタイミングは、上記した図５及び図６に示された場合と同じであるとする。また、パケットネットワーク70で発生するパケットの到着揺らぎやパケットの入替りを吸収するために必要な所用量を４パケット分とし、ジッタバッファ104及びジッタバッファ204は、初期データとして無音データが設定されているものとする。

先ず、処理タイミング番号#1のタイミングで待機系ゲートウェイ装置20が組み込まれて動作開始したとする。待機系ゲートウェイ装置20において、処理タイミング番号#1の直後に入力されるデータ（シーケンスナンバーSN=10）は、バッファ初期の書込みポインタWP=0から書込まれる。続いて入力されるデータは、上記した書込み動作同様に動作する。処理タイミング番号#2から#4の間にバースト的にデータが入力され、処理タイミング#4の時点で、パケットネットワークで発生するパケットの到着揺らぎやパケットの入替りを吸収するために必要な所用量（４パケット）を満たしていることから、処理タイミング番号#5からデータの読み出しを開始する。

一方、運用系ゲートウェイ装置10において、処理タイミング番号#1の直後に入力されるデータ（シーケンスナンバーSN=10）は、途中の書込みポインタWP=3から書込まれ、処理タイミング番号#6において読み出しを開始されている。

結果として、運用系ジッタバッファ104出力データと、待機系ジッタバッファ204出力データがずれることになり、この状態で運用系ゲートウェイ装置10と待機系ゲートウェイ装置20の系切替が実行されると、１つの音声処理単位分のデータ欠落が発生することになる。

図８は、両系間で書込みポインタ及び読み出しポインタの転送を行う場合の動作を示している。ここで、運用系ゲートウェイ装置10の動作中に待機系ゲートウェイ装置20を保守者が組み込んだとする。処理タイミング信号S1、処理タイミング番号、ジッタバッファ104及びジッタバッファ204への入力データタイミングは、上記した図５、図６及び図７に示された場合と同じであるとする。

処理タイミング番号#1のタイミングで待機系ゲートウェイ装置20が組み込まれて動作開始した場合、処理タイミング番号#1の直後に入力されるデータ（シーケンスナンバーSN=10）は、運用系から転送され受信した書込みポインタWP=3からバッファに書込まれる。続いて入力されるデータは、該書込み動作同様に動作する。処理タイミング番号#2から#4の間にバースト的にデータが入力され、処理タイミング#4の時点で、該パケットネットワークで発生するパケットの到着揺らぎやパケットの入替りを吸収するために必要な所用量を満たしていることから、処理タイミング番号#5からデータの読み出しを開始する。この時、運用系ゲートウェイ装置10から転送されて受信した読み出しポインタはRP=2であり、該初期データの無音データを待機系ジッタバッファ204から出力する。処理タイミング番号#6の読み出しポインタはRP=3であり、先に書込まれたシーケンスナンバーSN=10のデータが読み出され、運用系ジッタバッファ104と待機系ジッタバッファ204の出力データ内容は完全に一致する。

また、パケットネットワークインタフェース部40及びパケットネットワークインタフェース部41により、受信したパケットを複製し、接続されているパケット選択部100及びパケット選択部200の双方に同一内容のパケットを出力することにより、音声処理部105及び音声処理部205におけるエコー消去処理において、運用系と待機系の両方で通話セッションに最適なエコー消去処理のための最適化条件が保持される。
＜第１の実施例における作用効果の説明＞
以上の第１の実施例において、本発明による冗長化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処理の一連処理が、二重化冗長構成とされたゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20の両方で行われ、両系において完全に同期した同一パケットをパケットネットワーク70に出力することが可能となる。

また、両系間でタイムスタンプ値TS及びシーケンスナンバーSN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TS及びシーケンスナンバーSNが連続した値とすることが可能となる。パケットネットワーク70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、通信上の瞬断による影響を被ることがない。

また、パケットネットワーク70から受信したパケットを運用系と待機系の両方で共有し、タイミング信号生成部301で生成した処理タイミング信号S1に合わせてジッタバッファ制御を行うと共に、運用系ジッタバッファ104と待機系ジッタバッファ204の書込みポインタ及び読み出しポインタの転送によるジッタバッファ制御を行うことにより、運用系ジッタバッファ104と待機系ジッタバッファ204との間において出力データ内容の一致化並びに出力タイミングの同期化が可能となる。これにより、電話網60に対して冗長構成にある複数のゲートウェイ装置10及び20から完全に同期した同一音声データを電話網60に出力することが可能となる。従って、冗長化装置の運用系切り替えにおいて音声データの瞬断や重複の影響を被ることがない。

また、運用系と待機系の両方で通話セッションに最適なエコー消去処理のための最適化条件を保持することで、エコー消去処理を正常にエコー消去できる状態にするまでに必要な時間を割愛することができ通話の違和感による影響を被ることがない。
＜第１の実施例の変形例＞
以上の実施例においては、ゲートウェイ装置10及び20にとって外部のTDM交換部30においてTDM信号のクロックを基準とした処理タイミング信号を生成するタイミング信号生成部301を設けられたが、ゲートウェイ装置10及び／または20内にかかる機能を設けることとしてもよい。

また、かかる処理タイミング信号がTDM交換部30から両系のゲートウェイ装置に供給される形態が示されたが、TDM交換部30から両系のゲートウェイ装置1020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。

また、基準となる処理タイミング信号S1は、TDM信号のクロックを基準として生成されたが、ゲートウェイ装置1020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よい。

また、第１の実施例においては、ジッタバッファ104及びジッタバッファ204を音声処理単位ごとに領域分割し、この領域毎に、パケットに付されているシーケンス番号に応じたポインタを付加して管理し、書込みポインタ及び読み出しポインタを運用系から待機系に転送して出力データの同期を取るように実施したが、このシーケンス番号に変えてパケットに付されているタイムスタンプに応じたポインタを付加することで管理し、書込みポインタ及び読み出しポインタを運用系から待機系に転送して出力データの同期を取るように実施してもよい。

また、以上の第１の実施例においては１パケットを１音声処理単位とする形態が示された。本発明の他の変形例として、入力されるパケットの音声パケット化周期（パケット長）が音声処理単位より長い場合に、音声処理単位に合わせて音声データを分割してポインタ管理したり、分割した音声データ毎に新たにタイムスタンプ値TSを付加して両系の同期化を実現してもよく、分割した音声データ毎に新たにシーケンスナンバーSNを付加して同期化を実現するなど新たな識別情報を付加して同期化を実現してもよい。一方、入力されるパケットの音声パケット化周期（パケット長）が音声処理単位より短い場合に、音声処理単位に合わせて音声データをまとめてポインタ管理したり、まとめた音声データ毎に新たにタイムスタンプ値TSを付加して同期化を実現したり、まとめた音声データ毎に新たにシーケンスナンバーSNを付加して同期化を実現するなど新たな識別情報を付加して同期化を実現してもよい。
＜第２の実施例＞
図９は、第２の実施例を示し、冗長化ゲートウェイシステムとこれに接続されるネットワークの構成を示している。ここで、冗長化ゲートウェイシステムは、現用と予備用の構成をなす冗長構成にあるパケット網であるパケットネットワーク160及びパケットネットワーク261とTDM綱である電話網50との間に設けられ、複数系をなす多重化構成された少なくとも２つのゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20と、制御部40と、TDM交換部30とを含む。

本第２の実施例においては、第１の実施例において用いた「運用系」と「待機系」の用語に代えて、「現用」と「予備用」の用語を用いている。これは、パケットネットワークとゲートウェイ装置からなる系の２つが同時に運用可能状態にあり、両系が同一内容のパケットを異なる経路にて並行して冗長処理する運用形態を前提としていることによる。

ゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20は、現用及び予備用の構成をなすパケットネットワーク160及びパケットネットワーク261に各々接続され、ゲートウェイ装置10はパケットネットワーク160に対して、ゲートウェイ装置20はパケットネットワーク261に対してパケットの送受信を行う。例えば、初期状態として、パケットネットワーク160を現用とし且つパケットネットワーク261を予備用とした構成したとすると、ゲートウェイ装置10が現用となり、ゲートウェイ装置20が予備用となる。

制御部40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出に基づく自動処理により系切替動作を行う。具体的には、制御部40は、ゲートウェイ装置10及び20に制御信号を供給し、ゲートウェイ装置10及び20の各々を択一的に現用または予備用に設定する。制御部40は、また、ゲートウェイ装置10及び20に対する予めの設定として、音声データのRTPパケット化におけるパケットサイズや通信宛先情報などのパケット化情報、並びにパケットネットワーク160及びパケットネットワーク261との接続に必要な物理アドレスやIPアドレスを設定する。

TDM交換部30は、電話網50に接続されると共に、現用及び予備用の設定に関わらず常に２つのゲートウェイ装置10及び20に接続されている。しかし、TDM交換部30は、制御部40からの設定により、ゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20のいずれかである現用ゲートウェイ装置の音声データを選択し、選択した音声データを電話網50に出力する。TDM交換部30は、また、タイミング信号生成部301を含み、ゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20の各々に共通してタイミング信号S1を供給する。

ゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20は同一の内部構成を有する。ゲートウェイ装置10は、パケットネットワークインタフェース部100と、IP処理部101と、RTP/RTCP処理部102と、自系受信バッファ103と、他系受信バッファ104と、受信バッファ制御部105と、ジッタバッファ制御部106と、ジッタバッファ107と、音声処理部108と、TDM処理部109とから構成されている。同様にして、ゲートウェイ装置20は、パケットネットワークインタフェース部200と、IP処理部201と、RTP/RTCP処理部202と、自系受信バッファ203と、他系受信バッファ204と、受信バッファ制御部205と、ジッタバッファ制御部206と、ジッタバッファ207と、音声処理部208と、TDM処理部209とから構成されている。

ゲートウェイ装置10は、パケットネットワークインタフェース部100によりパケットネットワーク160に対しパケットの送受信を行い、ゲートウェイ装置20は、パケットネットワークインタフェース部200によりパケットネットワーク261に対しパケットの送受信を行い、現用及び予備用の設定に関わらず常にそれぞれのパケットネットワークに対して通信可能状態を維持している。

パケットネットワークインタフェース部100及び200は、IP処理部101及び201にそれぞれ接続され、IP処理部101及び201はRTP/RTCP処理部102及び202にそれぞれ接続されている。RTP/RTCP処理部102及び202は自系受信パケットを複製する機能を有し、RTP/RTCP処理部102は自系受信バッファ103に接続されると共に受信パケット交絡線PLを介して他系受信バッファ204に接続され双方に同一内容のパケットを出力する。同様に、RTP/RTCP処理部202は自系受信バッファ203に接続されると共に受信パケット交絡線PLを介して他系受信バッファ104に接続され双方に同一内容のパケットを出力する。また、RTP/RTCP処理部102及び202は音声処理部108及び208にそれぞれ接続されている。

ジッタバッファ制御部106及び206は、系間に跨って相互に接続され、冗長化ゲートウェイシステムにおいて共通に用いられる書込みポインタWP及び読み出しポインタRPをいずれか一方から他方に供給することでジッタバッファ動作を同期化する動作を行う。

RTP/RTCP処理部102及び202は、系間に跨って相互に接続され、タイムスタンプTS及びシーケンスナンバーSNをいずれか一方から他方に供給することでRTP/RTCP処理を同期化する動作を行う。

ジッタバッファ107及び207は、音声処理部108及び208に接続され音声処理部108及び208は、TDM処理部109及び209に接続され、TDM処理部109及び209は、TDM交換部30にそれぞれ接続されている。制御部40は、ゲートウェイ装置10及びゲートウェイ装置20及びTDM交換部30にそれぞれ接続され、TDM交換部30は電話網50に接続されている。

尚、IP処理部101及び201と、RTP/RTCP処理部102及び202と、ジッタバッファ制御部106及び206と、ジッタバッファ107及び207と、音声処理部108及び208と、TDM処理部109及び209とのそれぞれは、第１の実施例におけると同様の機能を有する。これらは、TDM交換部30のタイミング信号生成部301からタイミング信号S1が供給され、タイミング信号S1に従った音声処理タイミングにて同期化した動作を行う。従って、ジッタバッファ動作、RTP/RTCP処理及び音声処理タイミングの同期に関わる動作は第１の実施例におけると同様である。

ゲートウェイ装置10に含まれる自系受信バッファ103と他系受信バッファ104は、受信バッファ制御部105に接続され、自系パケットネットワーク160からの音声データと受信パケット交絡線PLにより受信した他系パケットネットワーク261からの音声データを供給する。また、受信バッファ制御部105は、書込み及び読み出しの制御のために、自系受信バッファ103及び他系受信バッファ104に接続されている。

ゲートウェイ装置20に含まれる自系受信バッファ203と他系受信バッファ204は、受信バッファ制御部205に接続され、自系パケットネットワーク261からのデータと受信パケット交絡線PLにより受信した他系パケットネットワーク160からのデータを供給する。また、受信バッファ制御部205は、自系受信バッファ203及び他系受信バッファ204に接続され、これらの書込み及び読み出しを制御する。受信バッファ制御部105及び205は、また、ジッタバッファ制御部106及び206とジッタバッファ107及び207にそれぞれ接続され、これらに受信した音声データを供給する。受信バッファ制御部105及び受信バッファ制御部205は、系間に跨って相互に受信バッファ制御信号線CLを介して接続され、バッファポインタBPをいずれか一方から他方に供給することで自系受信バッファ103及び203並びに他系受信バッファ104及び204の同期化を行う。

図１０〜図１３は、第２の実施例における冗長化ゲートウェイシステムの動作が横軸を時間としたタイムチャート形式で示されている。これらの図面と共に図９のブロック図に示された構成要素を適宜参照しつつ冗長化ゲートウェイシステムの動作を以下説明する。

前提として、冗長化ゲートウェイシステムは、パケットネットワーク160及びパケットネットワーク261から同一パケットを並行して受信し、該パケットをTDM信号形式の音声データに変換して電話網50に出力する運用が行われるものとする。

パケットネットワークインタフェース部100及び200は、パケットネットワーク160及びパケットネットワーク261からパケットを受信し、制御部40によりあらかじめ設定されている自系物理アドレス宛のパケットのみをそれぞれ受信し、IP処理部101及び201に受信したパケットを供給する。IP処理都101及び201は、供給されたパケットのうちで制御部40によりあらかじめ設定されている自系IPアドレス宛のパケットのみをそれぞれ受信し、必要に応じたヘッダ情報及びデータの正常性を確認して有効なパケットのみをRTP/RTCP処理部102及び202にそれぞれ供給する。

RTP/RTCP処理部102及び202は、供給されたパケットからパケット区別情報、すなわち、ポート番号、シーケンス番号、タイムスタンプ及び同期ソース識別子（SSRC）等の情報を抜き出し、これらとペイロード部分の音声データとを合わせて音声データを生成する。RTP/RTCP処理部102は、さらに、生成した音声データを自系受信バッファ103に供給すると共に、受信パケット交絡線PLを介して他系受信バッファ204に供給する。同様に、RTP/RTCP処理部202は、生成した音声データを自系受信バッファ203に供給すると共に、受信パケット交絡線PLを介して接続される他系受信バッファ104に供給する。
＜受信バッファの書込み動作＞
図１０を参照すると、自系受信バッファ103及び203と他系受信バッファ104及び204とに対する受信バッファ制御部105及び205の書込み動作が示されている。ここで、自系受信バッファ103及び203、他系受信バッファ104及び204並びに受信バッファ制御部105及び205はいずれも個々にポインタが割り当てられた４面のメモリ構成とする。実際のメモリ構成はネットワーク条件などにより決定されるべきである。

先ず、タイミングｔ０において、現用ゲートウェイ装置10のRTP/RTCP処理部102から自系受信バッファ103に入力された音声データ（SN=10）は、受信バッファ制御部105の書込みポインタ管理により、自系受信バッファ103のポインタ0に書込まれる。一方、同じ音声データ（SN=10）がRTP/RTCP処理部102から受信パケット交絡線PLを介して他系受信バッファ204に入力される。これと同時に現用ゲートウェイ装置10から予備用ゲートウェイ装置20に対して自系受信バッファ103の書込みポインタが転送される。これに応じて、予備用ゲートウェイ装置20の受信バッファ制御部205の書込みポインタ管理により、予備用ゲートウェイ装置20の他系受信バッファ204のポインタ0に音声データ（SN=10）が書込まれる。

次に、タイミングｔｌにおいて、自系受信バッファ103に入力された音声データ（SN=11）は、同様にして、自系受信バッファ103のポインタ1に書込まれ、他系受信バッファ204に入力された同じ音声データ（SN=11）は、同様にして、他系受信バッファ204のポインタ1に書込まれる。以降、同様な動作により、自系受信バッファ103と他系受信バッファ204に対して同じ音声データが同じポインタに書込まれる。

一方並行して、タイミングｔ０において、予備用ゲートウェイ装置20のRTP/RTCP処理部202から入力された音声データ（SN=10）も、自系受信バッファ203に供給されると共に受信パケット交絡線PLを介して他系受信バッファ104に供給されている。自系受信バッファ203に供給される音声データ（SN=10）は、予備用ゲートウェイ装置20の受信バッファ制御部205の書込みポインタ管理により、自系受信バッファ203のポインタ0に書込まれ、他系受信バッファ104に供給される音声データ（SN=10）は、現用ゲートウェイ装置10の受信バッファ制御部105の書込みポインタ管理により、他系受信バッファ104ポインタ0に書込まれる。以降、同様な動作がなされることは上記した現用ゲートウェイ装置10のRTP/RTCP処理部102から入力される音声データに対する動作と同様である。

但し、本第２の実施例では、各々の書込みポインタは現用ゲートウェイ装置10から予備用ゲートウェイ装置20に転送されるようにして、動作管理の統一性を図っている。すなわち、現用ゲートウェイ装置10の受信バッファ制御部105は、自系受信バッファ103及び他系受信バッファ104の書込みポインタを自身が決定して制御する。これに対して、予備用ゲートウェイ装置20の受信バッファ制御部205は、自系受信バッファ203及び他系受信バッファ204の書込みポインタを、現用ゲートウェイ装置10から転送された書込みポインタに従って制御する。
＜受信バッファの読み出し動作＞
図１１を参照すると、現用ゲートウェイ装置10の自系受信バッファ103と他系受信バッファ104とに対する受信バッファ制御部105による読み出し動作が示されている。ここで、自系受信バッファ103及び他系受信バッファ104の各々は、音声データを保持しているか否かが常に受信バッファ制御部105により監視され、保持している音声データがある場合はその都度読み出し動作を行うように制御される。読み出し対象バッファ及び読み出しポインタは現用ゲートウェイ装置10の受信バッファ制御部105により一元的に決定される。また、受信バッファの読み出し動作は、自系受信バッファ103及び他系受信バッファ104の両方から同時に読み出しが行われないように、読み出しイネーブル信号を用いて受信バッファ制御部105により制御される。図１１の中段には、自系受信バッファ103及び他系受信バッファ104に対する読み出しイネーブル信号と出力される音声データ列とが示されている。

先ず、タイミングｔ０の直後において、自系受信バッファ103に入力された音声データ（SN=10）は、自系受信バッファ103への書込み完了後に、受信バッファ制御部105により自系受信バッファ103に音声データが保持されていることが検出され、自系受信バッファ103から読み出されて受信バッファ制御部105に供給される。その後、他系受信バッファ104に入力された音声データ（SN=10）も、同様にして他系受信バッファ104から読み出されて受信バッファ制御部105に供給される。ここで、受信バッファ制御部105に供給される音声データは、パケットネットワーク160とパケットネットワーク261の両方から供給されることになることから、２倍のデータレート処理が必要になる。実際の回路では、データバス幅を逓倍する回路構成にすることで、処理レートを向上して対処する。

受信バッファ制御部105は、供給された音声データから、パケット区別情報、すなわち、ボート番号、シーケンス番号、タイムスタンプ及び同期ソース識別子（SSRC）等の情報を抜き出し、当該音声データが以前に供給された音声データと同一であるか否かを判別し、以前に入力された音声データであると判別した場合には、当該音声データを重複音声データとして廃棄する。ここで、過去に受信した音声データのうちでかかる判別に必要な以前の音声データとしては、パケットネットワーク160の到着揺らぎ時間を±α時間とし且つパケットネットワーク261の到着揺らぎ時間が±β時間であるとした場合に、現時点から少なくとも「α＋β＋バッファ読み出し時に遅延する最大時間」以前に受信した音声データが判別の対象となる。

図１１の下段には、受信バッファ制御部105における上記した廃棄処理の結果として出力される音声データが示されている。自系受信バッファ103または他系受信バッファ104のいずれか先に読み出された音声データのみが有効な音声データとして、後段のジッタバッファ107とジッタバッファ制御部106に供給される。

図１１においては現用ゲートウェイ装置10の動作が説明されたが、予備用ゲートウェイ装置20の動作も基本的には同様に行われる。但し、予備用ゲートウェイ装置20における自系受信バッファ203と他系受信バッファ204の読み出しに際しては、前述した現用ゲートウェイ装置10の自系受信バッファ103及び他系受信バッファ104に対して受信バッファ制御部105が決定した読み出し対象バッファ及び読み出しポインタが受信バッファ制御信号線CLを介して受信バッファ制御部205に送信されている。受信バッファ制御部205はかかる読み出し対象バッファ及び読み出しポインタの受信に応じて、他系受信バッファ204及び自系受信バッファ203に対する読み出し動作を、現用ゲートウェイ装置10の読み出し動作に同期して制御する。この場合、現用ゲートウェイ装置10の自系受信バッファ103の読み出しポインタが予備用ゲートウェイ装置20の他系受信バッファ204の読み出しポインタに置き換えられた上で他系受信バッファ204に対する読み出しが行われ、現用ゲートウェイ装置10の他系受信バッファ104の読み出しポインタが予備用ゲートウェイ装置20の自系受信バッファ203の読み出しポインタに置き換えられた上で自系受信バッファ203に対する読み出しが行われる。以上の動作により、現用ゲートウェイ装置10内のジッタバッファ制御部106及びジッタバッファ107と予備用ゲートウェイ装置20内のジッタバッファ制御部206及びジッタバッファ207とには、完全に同期した同一の音声データが供給されることになる。

図１２を参照すると、現用ゲートウェイ装置10の運用中に予備用ゲートウェイ装置20が新たに組み込まれた場合に受信バッファ制御信号線CLによる受信バッファの書込み／読み出しポインタの「転送を行わない場合」の動作が示されている。ここで、現用ゲートウェイ装置10の自系受信バッファ103内に読み出しされていない音声データ（SN=19）が保持されている状態で予備用ゲートウェイ装置20が組み込まれるものとする。

先ず、タイミングｔ１０直後において、入力された音声データ（SN=20）は、現用ゲートウェイ装置10の自系受信バッファ103のポインタ2に書込まれる。同様に受信パケット交絡線PLを介して先程組み込まれた予備用ゲートウェイ装置20の他系受信バッファ204にも音声データ（SN=20）は入力されて初期ポインタ0に書込まれる。

音声データ（SN=20）の書込み完了後に、自系受信バッファ103及び他系受信バッファ204から音声データ読み出しが行われる場合、現用ゲートウェイ装置10においては、先に自系受信バッファ103に保持していた音声データ（SN=19）が読み出される。一方、予備用ゲートウェイ装置20においては、音声データ（SN=20）が読み出されることになる。すなわち、現用ゲートウェイ装置10内のジッタバッファ制御部106及びジッタバッファ107と予備用ゲートウェイ装置20内のジッタバッファ制御部206及びジッタバッファ207とには、完全に同期した同一の音声データが供給されないことになる。結果として、第１の実施例に説明したジッタバッファの同期化ができなくなる。

図１３を参照すると、現用ゲートウェイ装置10の運用中に予備用ゲートウェイ装置20が新たに組み込まれた場合に受信バッファ制御信号線による受信バッファの書込み／読み出しポインタの「転送を行う場合」の動作が示されている。ここで、図１２の場合と同様に、現用ゲートウェイ装置10の自系受信バッファ103内に読み出しされていない音声データ（SN=19）が保持されている状態で予備用ゲートウェイ装置20が組み込まれるものとする。

先ず、タイミングｔ１０直後において、入力された音声データ（SN=20）は、現用ゲートウェイ装置10の自系受信バッファ103のポインタ2に書込まれる。同様に受信パケット交絡線PLを介して先程組み込まれた予備用ゲートウェイ装置20の他系受信バッファ204にも、受信バッファ制御信号線CLを介して入力された書込みポインタ値2に準じて、入力された音声データ（SN=20）がポインタ2に書込まれる。

音声データ（SN=20）の書込み完了後に、自系受信バッファ103及び他系受信バッファ204から音声データ読み出しが行われる場合、現用ゲートウェイ装置10においては、先に自系受信バッファ103に保持していた音声データ（SN=19）が読み出される。一方、予備用ゲートウェイ装置20においては、転送された読み出しポインタ値1に準じて、ポインタ1の空き領域を読み出すことになるが、音声データが書込まれていない場合に出力される音声データを無音データとすることで、後段の音声処理部208には何ら影響のないデータが供給される。

次に、自系受信バッファ103から音声データ（SN=20）が読み出される場合、他系受信バッファ204からも音声データ（SN=20）が読み出されることになる。すなわち、現用ゲートウェイ装置10内のジッタバッファ制御部106及びジッタバッファ107と予備用ゲートウェイ装置20内のジッタバッファ制御部206及びジッタバッファ207とには、完全に同期した同一の音声データが供給されることになる。結果として、第１の実施例において説明した如き、ジッタバッファ107及びジッタバッファ207を各々制御するジッタバッファ制御部106及び206と、音声処理部108及び208と、TDM処理部109及び209とが基準タイミング信号ｓｌに応じて完全に同期して処理を行うことができる。
＜第２の実施例における作用効果の説明＞
以上の第２の実施例において、ゲートウェイ装置10及び20は、第１の実施例に説明された構成に一部替えて、冗長構成にあるパケットネットワーク160とパケットネットワーク261に対して共に通信可能状態を形成し、ゲートウェイ装置10及び20の各々が、他系が受信したパケットを含めた全てのパケットから重複しない一連の有効なパケットを抽出して共通に保持する。

第１の実施例の構成では、パケットネットワーク160とパケットネットワーク261とが冗長構成にあってこれらが系切替される場合には、かかる系切替と冗長構成にあるゲートウェイ装置の系切替とのタイミングになお差異を生じてパケットの欠落を回避し得ない。これに対して、本第２の実施例における構成では、冗長構成にあるパケットネットワーク160及びパケットネットワーク261を含めた系切替においても、受信パケットの欠落を起こすことがなく無瞬断系切替が可能となる。

また、ゲートウェイ装置10及び20の各々が、他系が受信したパケットを含めた全てのパケットから一連の有効なパケットを抽出して共通に保持することから、冗長構成にあるパケットネットワーク160及びパケットネットワーク261の系切替と、冗長構成にあるゲートウェイ装置10及び20の系切替とを分けて実行することが可能となる。このため、特殊なネットワークスイッチ装置を用いることなく容易に無瞬断系切替が可能となる。かかる作用はゲートウェイ装置の保守性が向上するのみならず、パケットネットワークの現用また予備用如何をゲートウェイ装置側に意識させる必要がないためにパケットネットワークの保守性も大きく向上する。
＜第２の実施例の変形例＞
以上第2の実施例においては、受信バッファ制御部105において受信バッファから供給された音声データから、パケット区別情報、すなわち、ボート番号、シーケンス番号、タイムスタンプ及び同期ソース識別子（SSRC）等の情報を抜き出し、当該音声データが以前に供給された音声データと同一であるか否かを判別し、以前に入力された音声データであると判別した場合には、当該音声データを重複音声データとして廃棄するようにしたが、ジッタバッファ制御部106及び206にかかる機能を設けることとしてもよい。

ジッタバッファ制御部106及び206において受信バッファから供給された音声データから、パケット区別情報、すなわち、ボート番号、シーケンス番号、タイムスタンプ及び同期ソース識別子（SSRC）等の情報を抜き出し、当該音声データが以前に供給されジッタバッファに書き込まれた音声データと同一であるか否かを判別し、以前にジッタバッファに書き込まれた音声データであると判別した場合には、当該音声データを重複音声データとして判断してジッタバッファの書込みイネーブル信号を非書込み状態に制御するなどで実現してもよい。

以上の実施例においては、電話機を収容し音声処理を行うゲートウェイ装置を例にして説明したが、音声のみならずパケットネットワークを用いてデータ通信を行う冗長化ゲートウェイシステムにおいて無瞬断系切替を必要とする場合に広く利用可能である。

また、以上の実施例においては、IPプロトコル上で転送を行う通信形態を例にして説明したが、用いる転送プロトコルはIPプロトコルに限らず、ATM(Asynchronous Transfer Mode)やFR(Frame Relay)等の他のパケットプロトコルの場合でも本発明は適用可能である。

また、以上の実施例では、１つの音声チャネルについて説明したが、本発明による冗長化ゲートウェイシステムは、複数チャネルを処理するゲートウェイ装置に対しても適用可能である。

本発明の実施例を示し、冗長化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信号の構成例を示すチャート図である。両系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ある。 TDM信号をパケット化する動作概要を示すフローチャート図である。両系におけるジッタバッファの書込み動作概要を示すチャート図である。両系におけるジッタバッファの読み出し動作概要を示すチャート図である。両系間で書込みポインタ及び読み出しポインタの転送を行わない場合の動作を示すチャート図である。両系間で書込みポインタ及び読み出しポインタの転送を行う場合の動作を示すチャート図である。第２の実施例を示し、冗長化ゲートウェイシステムと接続されるネットワークの構成を示すブロック図である。自系受信バッファと他系受信バッファとに対する書込み動作について示すタイムチャートである。現用ゲートウェイ装置の自系受信バッファと他系受信バッファとに対する読み出し動作を示すタイムチャートである。予備用ゲートウェイ装置が新たに組み込まれる際に、受信バッファの書込み／読み出しポインタの「転送を行わない場合」の動作を示すタイムチャートである。予備用ゲートウェイ装置が新たに組み込まれる際に、受信バッファの書込み／読み出しポインタの「転送を行う場合」の動作を示すタイムチャートである。

符号の説明

10、20 ゲートウェイ装置
30 TDM交換部
40、41 パケットネットワークインタフェース部
50 制御部
60 電話網
70 パケットネットワーク
100 パケット選択部
101 IP処理部
102 RTP/RTCP処理部
103 ジッタバッファ制御部
104 ジッタバッファ
105 音声処理部
106 TDM処理部
200 パケット選択部
201 IP処理部
202 RTP/RTCP処理部
203 ジッタバッファ制御部
204 ジッタバッファ
205 音声処理部
206 TDM処理部
301 タイミング信号生成部
S1 処理タイミング信号
TS タイムスタンプ値
SN シーケンスナンバー
WP 書込みポインタ
RP 読み出しポインタ

Claims

パケット網とＴＤＭ網との間で多重構成される複数のゲートウェイ装置を含み、前記パケット網から供給される複数のパケットに対して前記ゲートウェイ装置によってＴＤＭ変換処理を行い、得られるＴＤＭ信号を前記ＴＤＭ網に供給する冗長化ゲートウェイシステムであって、
前記パケットの複製を生成することで前記ゲートウェイ装置の複数に同一内容のパケットを供給する同一パケット供給手段と、
前記パケット毎に、当該パケットに付されている識別情報に応じた共通書込みポインタを生成する共通書込みポインタ生成手段と、
前記複数のゲートウェイ装置のうちのいずれか１を選択的に切り替えて、前記１のゲートウェイ装置から得られるＴＤＭ信号のみを前記ＴＤＭ網に供給する選択供給手段と、
を含み、
前記複数のゲートウェイ装置の各々は、
少なくとも１つのジッタバッファと、
前記ジッタバッファの読み出しポインタを生成する手段と、
供給されたパケット毎に当該パケットに対応する共通書込みポインタに従って当該パケットを前記ジッタバッファに書込むと共に、書込まれたパケットを前記ジッタバッファから前記ジッタバッファ読み出しポインタに従って順次に読み出して前記ＴＤＭ変換処理に供するジッタバッファ制御手段と、
を含むことを特徴とする冗長化ゲートウェイシステム。
所定周期の共通処理タイミング信号を生成する処理タイミング信号生成手段を含み、前記複数のゲートウェイ装置の全ては、前記共通処理タイミング信号に同期して自身が備えるジッタバッファに対する書込み及び読み出し動作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。
前記処理タイミング信号生成手段は、前記所定周期として前記ＴＤＭ信号に同期した周期の共通処理タイミング信号を生成することを特徴とする請求項２記載の冗長化ゲートウェイシステム。
前記共通書込みポインタ生成手段及び前記読み出しポインタ生成手段は、前記複数のゲートウェイ装置の各々に備えられ、運用指令に応じた１つのゲートウェイ装置のみが前記書込みポインタ及び前記読み出しポインタを生成しつつこれを全てのゲートウェイ装置に共通して供給することを特徴とする請求項１又は２記載の冗長化ゲートウェイ装置。
多重構成される複数のパケット網と１つのＴＤＭ網との間で多重構成される複数のゲートウェイ装置を含み、前記パケット網から供給される複数のパケットに対して前記ゲートウェイ装置によってＴＤＭ変換処理を行い、得られるＴＤＭ信号を前記ＴＤＭ網に供給する冗長化ゲートウェイシステムであって、
前記パケット毎に当該パケットに付されている識別情報に応じた共通書込みポインタを生成する共通書込みポインタ生成手段と、
前記複数のゲートウェイ装置のうちのいずれか１を選択的に切り替えて、前記１のゲートウェイ装置から得られるＴＤＭ信号のみを前記ＴＤＭ網に供給する選択供給手段と、
を含み、
前記複数のゲートウェイ装置の各々は、
少なくとも１つの受信バッファと、
少なくとも１つのジッタバッファと、
前記ジッタバッファの読み出しポインタを生成する手段と、
前記パケット網の何れか１のみから供給されたパケットを取り込み、これを複製することで同一内容のパケットを生成し、これを自身以外の他のゲートウェイ装置に供給する同一パケット供給手段と、
自身のゲートウェイ装置が取り込んだパケットと自身以外から供給されたパケットとの双方を前記受信バッファに順次書込むと共に読み出す受信バッファ制御手段と、前記受信バッファから先に読み出されたパケットを有効なパケットとしつつ後に重複して読み出された同一内容のパケットを無効なパケットとして破棄することで、有効なパケットのみを前記ジッタバッファに供給する有効パケット供給手段と、
前記有効パケット供給手段により供給されたパケット毎に、当該パケットに対応する共通書込みポインタに従って当該パケットを前記ジッタバッファに書込むと共に、書込まれたパケットを前記ジッタバッファから前記ジッタバッファ読み出しポインタに従って順次に読み出して前記ＴＤＭ変換処理に供するジッタバッファ制御手段と、
を含むことを特徴とする冗長化ゲートウェイシステム。
所定周期の共通処理タイミング信号を生成する処理タイミング信号生成手段を含み、前記複数のゲートウェイ装置の全ては、前記共通処理タイミング信号に同期して自身が備えるジッタバッファに対する書込み及び読み出し動作をなすことを特徴とする請求項５記載の冗長化ゲートウェイシステム。
前記処理タイミング信号生成手段は、前記所定周期として前記ＴＤＭ信号に同期した周期の共通処理タイミング信号を生成することを特徴とする請求項６記載の冗長化ゲートウェイシステム。
前記共通書込みポインタ生成手段及び前記読み出しポインタを生成する手段は、前記複数のゲートウェイ装置の各々に備えられ、運用指令に応じた１つのゲートウェイ装置のみが前記書込みポインタ及び前記読み出しポインタを生成しつつこれを全てのゲートウェイ装置に共通して供給することを特徴とする請求項５又は６記載の冗長化ゲートウェイ装置。
前記ゲートウェイ装置の各々は、前記パケット毎に前記受信バッファに対する書込みポインタ及び読み出しポインタを生成する手段を含み、運用指令に応じた１つのゲートウェイ装置のみが前記受信バッファに対する書込みポインタ及び読み出しポインタを生成しつつこれを全てのゲートウェイ装置に共通して供給し、前記ゲートウェイ装置の全ての受信バッファ制御手段は、供給された書込みポインタ及び読み出しポインタに従って制御対象の受信バッファに対するパケットの書込みまたは読み出しを制御することを特徴とする請求項５又は６記載の冗長化ゲートウェイ装置。