JP2008511206A - 管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ方法およびアーキテクチュア - Google Patents

Abstract

本発明の一実施形態および方法による、インターネットを介したメディアの接続性とトランスポートを管理するために公衆通信事業者が使用するための管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ・ネットワークが開示される。

Description

関連出願

（関連出願の相互参照）
本出願は、係属中の先行の２００４年８月１８日に出願された米国仮特許出願第６０／６０２５８０号「ＭＡＮＡＧＥＤ ＭＯＢＩＬＥ ＶＯＩＣＥ ＯＶＥＲ ＩＮＴＥＲＮＥＴ ＰＲＯＴＯＣＯＬ（ＶｏＩＰ）ＯＶＥＲＬＡＹ ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ」の優先権を主張するものであり、同特許を、その全体が記載されているかのように参照により本明細書に組み込む。

本発明は、一般には、ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）の分野に関し、より詳細には、公衆通信事業者が使用するための管理されたモバイルＶｏＩＰオーバーレイ・アーキテクチュアおよび方法に関する。

公衆通信事業者は、価格と機能の両方に関して、ピアツーピア・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ：Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）サービスの競争圧力に直面している。通信事業者は、ＶｏＩＰ技術をその将来の製品やサービス戦略に含めるために多大な努力を注いできたが、現在の公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）インフラストラクチャ上のＶｏＩＰの技術的課題および幅広い支持、ならびにボイス・オーバー・インターネットのパラダイムの将来について懸念している。

従来のＰＳＴＮインフラストラクチャは、最小限の知性（すなわち電話セット）を用いて端末に提供される完全に管理された、責任サービスを伴った、非常に組織化されたインテリジェント・ネットワークに基づくものである。それとは正反対に、ＶｏＩＰは、サービスが非常にインテリジェント端末（すなわちパーソナル・コンピュータまたは他のデジタル・デバイス）やアプリケーション・サーバによって施される、余計なサービスを省いた、ノンプロヴィジョン型の管理されていないネットワークであると喧伝されている。その２つの極端間の差は非常に根本的なものなので、ほとんどの公衆通信事業者がＶｏＩＰサービスをその顧客に提供することに消極的であった。

したがって、インターネット（または他の任意のパケット交換網）を介した音声などのメディアの接続性とトランスポートを管理し、ＰＳＴＮとパケット交換サービス（ＶｏＩＰなど）のようなサービスの世界における根本的な差を埋める必要性が生じている。

上記内容に鑑みて、公衆通信事業者が使用するための管理されたモバイルＶｏＩＰオーバーレイ・アーキテクチュアおよび方法を開発することが望ましい。

簡潔には、本発明の一実施態様は、インターネットを介したメディアの接続性とトランスポートを管理するために公衆通信事業者によって使用される管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ・ネットワークを含む。このネットワークは、インターネット上に配置され、複数の基地局を含む、分散された１組のアプリケーション・サービス・ノードと、インターネット上に位置し、オーバーレイ・ネットワークにアクセスする複数のＶｏＩＰ端末とを含み、複数のＶｏＩＰ端末のうちの１つが複数の基地局のうちの１つを掴み、ＶｏＩＰ端末が掴んでいる選択された基地局が「ポータル基地局」であり、掴んでいるＶｏＩＰ端末が、複数のＶｏＩＰ端末のうちの別の１つと会話するためとバックエンド・サービスにアクセスするために「ポータル基地局」を介してだけ通信し、「ポータル基地局」が、オーバーレイ・ネットワークに対してＶｏＩＰ端末２０の唯一の入口点と通信プロキシである。

インターネットを介した音声などのメディアの接続性とトランスポートを管理し、ＰＳＴＮなどのサービスとＶｏＩＰなどのパケット交換サービスとの間の根本的な差を埋めるため公衆通信事業者が使用するための管理されたモバイルＶｏＩＰオーバーレイ・アーキテクチュア（本文献では「オーバーレイ・アーキテクチュア」と称される）について本明細書で述べる。この新しいアーキテクチュアは、完全に管理されたＶｏＩＰに基づくものである（公衆通信事業者が、だれ（またはどのユーザ）が、「基地局」や「コア・スイッチ」と呼ばれるアプリケーション・サーバ・ノードを含むオーバーレイ・ネットワークまたはシステム交換網に入り得るか決定する。このＶｏＩＰ交換網は、既存のインターネットの上に重ね合わせることができる。

本明細書で提示される諸実施形態は一般に音声ＶｏＩＰ端末やインターネットを参照しているが、本発明は他の端末のタイプ、公衆および私設の両方のパケット交換網を介したビデオ、メッセージング、データを含めた他のメディア、ならびに公衆通信事業者間などのネットワーク間の相互接続の管理に同様にうまく適用できることを認識されたい。

次に図１を参照すると、本発明の一実施形態によるオーバーレイ・アーキテクチュア１０が示されている。オーバーレイ・アーキテクチュア１０は、全体に渡ってコア・スイッチ１４を有するインターネット（すなわちパケット交換網）１２を含むことが示されている。インターネット１２を介して、様々なサブネットワーク１６（サブネットワークの一例は企業ネットワークである）が、基地局１８を使用してＶｏＩＰ端末２０と通信する。こうした通信は一般にサービス・プロバイダ２２によって管理され、このサービス・プロバイダは基本的に、インターネットを介してサービスを、それを行う代金を課金しながら提供する。

図１で、オーバーレイ・アーキテクチュア１０は、インターネット上に配置された、分散された１組のアプリケーション・サービス・ノードを含んでいる。これらのアプリケーション・サービス・ノードは、基地局１８またはコア・スイッチ１４である。基地局１８は理論的にはインターネット上のどこにでも配置できるが、一般にはサブネットワーク１６などの私設網とインターネットとの間の境界に、ほとんどの場合はファイヤウォール保護された企業ネットワークの「非武装地帯」に、または通信事業者のデータ・センタに配置される。同様に、コア・スイッチ１４は、インターネット上のどこにでも配置できるが、十分ゆとりのある伝送帯域幅があり、かつキャリア・グレード・セキュリティと保護がある通信事業者のコアインフラストラクチャ（中央オフィスなど）内に配置されるのが一般である。

ＶｏＩＰ端末２０は、端末−オーバーレイ・インターフェース（ＴＯＩ：Terminal-to-Overlay Interface）を介して基地局１８を通ってインターネット１２に接続する。基地局１８は、インターネットの内部に置かれたコア・スイッチ１４に接続する。コア・スイッチ１４はやはり他の基地局に接続され、他の基地局は、他のＶｏＩＰ端末に接続され、それによって情報のパケット交換ネットワーキング転送が完結する。ＶｏＩＰ端末２０は、常に基地局１８に接続されている。基地局１８とコア・スイッチ１４はネットワーク上で分散され、したがってオーバーレイ・ネットワーク１０が存在することができる。

インターネット上のどこかに置かれているＶｏＩＰ端末２０のどの端末も、多くの基地局１８のうちの１つを掴むだけでオーバーレイ・ネットワーク１０にアクセスすることができ、ＶｏＩＰ端末２０が掴んでいる選択された基地局１８は「ポータル基地局」と呼ばれる。一旦掴むと、掴んでいるＶｏＩＰ端末２０は、別のＶｏＩＰ端末２０と会話するため、およびいずれかのバックエンド・サービスにアクセスするために、「ポータル基地局」を介してだけ通信する。したがって、「ポータル基地局」は、オーバーレイ・ネットワーク１０に対して、ＶｏＩＰ端末２０の唯一の入口点と通信プロキシである。

掴んでいるＶｏＩＰ端末２０と「ポータル基地局」の間の通信経路は、ダイヤルアップ回線、高速私設網、仮想私設リンクまたは任意のインターネット接続などである。ＶｏＩＰ端末２０とその「ポータル基地局」の間で使用される通信プロトコルは、ＴＯＩと呼ばれる。ＴＯＩは、標準のセッション・イニシエーション・プロトコル（ＳＩＰ：Session Initiation Protocol）に基づく。

基地局１８とコア・スイッチ１４は一緒に、ＶｏＩＰ端末２０にサービスするためにアプリケーション・レベルのネットワークを形成し、それによって、図２に示された非常に重要な中間層サービスを提供する。これについて、以下でさらに詳しく述べる。基地局１８とコア・スイッチ１４の間の通信経路は、任意のインターネット接続とすることができるが、特別に備えられた伝送リンクとすることもできる。特別に備えられた伝送リンクは、トラフィック・ホットスポット間の十分な帯域幅を提供するのに特に有用である。

一般的にオーバーレイ・ネットワーク１０は２つのクラスのトランスポート・サービス、すなわち「メディア・ストリーミング」と「メッセージング」を提供するが、しかし、オーバーレイ・ネットワーク１０は、他のタイプのＶｏＩＰサービスを提供するために使用されてもよい。一般的なＶｏＩＰサービス（音声通話、音声メール・アクセス、ビデオ・オン・デマンドなど）は、「メディア・ストリーミング・トランスポート」を必要とする。一般的なテキスト／データ通信サービス（インスタント・メッセージング、電子メール、ショート・メッセージ・サービスなど）は、「メッセージング・トランスポート」を必要とする。オーバーレイ・ネットワーク１０によって提供されるすべてのハイレベルのサービスは、基本のトランスポート・サービスのうちの１つまたは両方に依存する。オーバーレイ・ネットワーク１０のもとで、すべてのＶｏＩＰユーザとすべてのバックエンド・サービスは、セッション・イニシエーション・プロトコル（ＳＩＰ）のユニバーサル・リソース・ロケータ（ＵＲＬ）によって識別される。したがって、ＶｏＩＰユーザの呼出しとバックエンド・サービスへのアクセスの両方が、基本のトランスポート・サービスのうちの１つまたは両方を使用してＳＩＰ ＵＲＬにアクセスすることに等価である。

動作中、他のＶｏＩＰ端末２０と通信するため、または管理されたオーバーレイ・ネットワーク１０上の任意のバックエンド・サービスにアクセスするために、ＶｏＩＰ端末２０は、まず「ポータル基地局」を選択し、それを掴まなければならない。「ポータル基地局」の選択は、ＶｏＩＰ端末２０のネットワーク位置に依存する。したがって、ＶｏＩＰ端末２０は、そのインターネット・プロトコル（ＩＰ）アドレスが変化する度に、またはそれがあるサブネットから別のサブネットにローミングするときにポータル選択のプロセスを経なければならない。サブネットは、ネットワークの他の部分とネットワーク・アドレスを共有するネットワークの一部であり、サブネット番号によって区別される。１つの例は、１つまたは複数のサブネットを含む企業ネットワークである。ＶｏＩＰ端末２０が、ネットワーク・アドレス変換を有するあるサブネットから、ネットワーク・アドレス変換をやはり有する別のサブネットに移動するとき、そのＩＰアドレスは同じであってもよいことに留意されたい。したがって、ＶｏＩＰ端末は、ポータル選択手順を開始するために、そのＩＰアドレス変更だけに依存すべきでない。

ポータルを選択するための方法は、参考文献ＩＥＴＦ ＲＦＣ３２６１「ＳＩＰ：セッション・イニシエーション・プロトコル」に開示された標準のＳＩＰ ＲＥＧＩＳＴＥＲ方法に基づくものであり、同特許の内容を、その全体が記載されているかのように参照により本明細書に組み込む。ポータル選択に加えて、この方法は、図２を参照してさらに詳細に論じる「プレゼンス、位置」と「キープ・アライブ」サービスをも提供する。こうしたサービスは、ＶｏＩＰ端末がオーバーレイ・ネットワーク１０との接続を連続的に維持するのに重要である。

それぞれのＶｏＩＰ端末２０は、まず（ＳＩＰレジスタ、アウトバウンドＳＩＰプロキシ）対のリストを用いて構成される。このリストは、ユーザ入力、ドメイン・ネーム・サーバ（ＤＮＳ）または他の外部手段によって取得できる。ポータルを選択するために、ＶｏＩＰ端末は、リストを上方へと進み、それが特定のＳＩＰレジスタにうまく登録できるかどうか検証する。成功すると、それは、ＳＩＰレジスタとアウトバウンドＳＩＰプロキシの特定の対をそのＳＩＰ構成として使用し、それに応じて任意の標準ＳＩＰオペレーションを実施する。成功しない場合は、それは、リスト上の次の対をチェックする。ＶｏＩＰ端末は、適切なポータルを検出できないでリストを使い切る場合は、「オーバーレイ接続の失敗」をＶｏＩＰユーザに宣言する。ＶｏＩＰ端末２０が特定のＳＩＰレジスタが適切かどうか判断するための方法について、図４を参照して以下で論じる。

図１のオーバーレイ・ネットワーク１０のオーバーレイ・アーキテクチュアのいくつかの具体的な利点がある。１つの利点は、それが管理されないピアツーピアＶｏＩＰモデルを管理されたサービス・モデルに変えることである。したがって、通信事業者は、管理された説明責任のあるやり方でエンドユーザにサービスを提供することができる。エンドユーザもまた、それ自体のサービスをロールするのでなく、信頼できる通信事業者からの信頼できるサービスを享受することができる。

第２に、オーバーレイ・アーキテクチュアは、ＰＳＴＮ発呼、音声メール、ショート・メッセージ・サービス（ＳＭＳ）メッセージングなどのバックエンド・サービスに接続することができるアダプタを追加することを可能にし、したがって、ＶｏＩＰ端末２０に対してそれらのサービスへの経路を提供するのと同時に、バックエンド・サービスからオーバーレイ・ネットワーク１０とＶｏＩＰ端末２０の複雑さが見えないようにする。この解決策のモジュール的な性質によって、これらのサービスが増分的に、バックエンド・サービスへの変更なしにまたは最小限の変更を伴って追加される。

第３に、オーバーレイ・アーキテクチュアによって提供されるプレゼンスと位置サービスは、モバイルＶｏＩＰ端末２０がある場所から別の場所に移動し、同じ電話番号またはアドレスで依然として到達できるようにする。この自動提供（ａｕｔｏ−ｐｒｏｖｉｓｉｏｎｉｎｇ）サービスによって、ＶｏＩＰ端末２０の構成とパラメータの自動更新が可能になる。サービス・バックボーンは、インターネット上に重ね合わせることができ、したがって、インターネットによって提供されるようなグローバルなサービス・エリアを提供する。これは、グローバルに移動するＶｏＩＰ端末をサポートするのに特に重要である。さらに、オーバーレイ・アーキテクチュアの基地局１８とコア・スイッチ１４の調整能力を用いて、ＶｏＩＰ端末は、その位置に関係なく同じサービスに依然としてアクセスすることができる。

第４に、このアーキテクチュアは、オーバーレイ・ネットワーク１０が最小の１ノード・オーバーレイ・ネットワークから開始し、顧客ベースやトラフィックの増加につれてネットワークを拡大することができる増分配置を可能にする。

第５に、ＴＯＩは、既存の標準プロトコルに基づくものであり、したがって、このアーキテクチュアは、複数のベンダによって構築されたＶｏＩＰ端末２０をサポートすることができる。

第６に、オーバーレイ・ネットワーク１０のアーキテクチュアによれば、すべてのＶｏＩＰ端末２０は、適切に定義された入口点（すなわち基地局１８）を経由してオーバーレイ・ネットワーク１０に加わらなければならない。オーバーレイ・アーキテクチュアは、認証、許可、課金管理機能を可能にするディレクトリとデータベース・サービスを提供し、それによって、オーバーレイ・ネットワーク１０に加わろうと試みるＶｏＩＰ端末２０のための管理されたサービスが作成される。さらに、オーバーレイ・ネットワーク１０への意図的な侵入と非意図的な侵入の両方が検出され、防止され、記録される。最後に、呼制御メッセージとメディア・ストリームの両方が、これらの入口点を通って流れる。したがって、このアーキテクチュアは固有に音声傍受をサポートすることができる。一方、音声傍受は、ピアツーピア・モデルのもとでは事実上不可能である。

第７に、このアーキテクチュアは呼とメディアの両方のルーティングを管理するので、ポリシーに基づくサービス品質（ＱｏＳ）ルーティングを実施することができる。これもやはり、既存のインターネットを介したピアツーピア・モデルのもとでは不可能である。

ＰＳＴＮネットワークとのインターフェースの観点から、オーバーレイ・アーキテクチュアは、ＶｏＩＰ端末２０と、通信事業によって提供されるバックエンド・サービスとの間の非常に重要な中間層サービスを形成する。図２は、図１のオーバーレイ・ネットワーク１０の多層サービス・アーキテクチュアを示している。図２に、本発明の一実施形態に従ってクライアント層３０、中間層サービス３２、バックエンド・サービス３４が示されている。

クライアント層３０の構成要素の一例として、ＰＣソフトフォン３６、パーソナル・データ・アクセス（ＰＤＡ）ソフトフォン３８、ＷｉＦｉハードフォン４０が示されている。クライアント層３０は、図１の多数の様々なＶｏＩＰ端末２０の例を表している。

バックエンド・サービス３４は、サービスと構造の例として、公衆ＰＳＴＮゲートウェイ４２、音声メッセージ・システム４４、ショート・メッセージ・センタ４６とを含むことが示され、かつシステムはバックエンド・サービス３４によって提供される。バックエンド・サービス３４は、図１の通信事業者または付加価値サービス・プロバイダ２２によって提供される一連のサービスを表している。たとえば、ＰＳＴＮ発呼、ショート・メッセージング、音声メール、音声会議がサービスとして提供される。ＶｏＩＰ端末２０が図１のグローバル・インターネット１２を介して直接にバックエンド・サービス３４にアクセスしようとする場合、（ａ）インターネットの複雑さ、（ｂ）ＶｏＩＰ端末２０の多様性、（ｃ）バックエンド・インフラストラクチャの複雑さのせいで、多くの問題が存在する。オーバーレイ・アーキテクチュアの中間層のサービス３２は、これらのすべての問題に対処し、通信事業者が、その現在のバックエンド・インフラストラクチャの能力を超えた拡張サービスを提供することを可能にするように設計されている。このオーバーレイ・アーキテクチュアは、非常に重要なすべての中間層サービスを実施するための分散型設計である。

中間層サービス３２は、ユーザ・データベース・マネージャ・モジュール４８と、認証・許可・課金管理モジュール５０と、リモート管理サービス・モジュール５２と、ディレクトリおよび自動提供サーバ５４と、プレゼンスおよび位置サービス５６と、ネットワーク・アクセス変換（ＮＡＴ：Network Access Translation）／ファイヤウォール・トラバーサル・サーバ５８と、呼ルーティングおよびメディア・スイッチング・モジュール６０と、機能サービス・モジュール６２と、ＰＳＴＮアダプタ６４と、音声メッセージ・アダプタ６６と、ショート・メッセージ・アダプタ６８とを含むことが示されている。

図２で、中間層サービス３２は、図示されていないが、クライアント層３０およびバックエンド・サービス３４と通信し、本発明の一実施形態によれば、上記で列挙したモジュールや他のサービスまたは構造を含む。

中間層サービス３２のユーザ・データベース・マネージャ・モジュール４８は、ユーザのデータベースのすべてを管理する。それぞれのユーザは一般に、識別番号または値をそれに関連付けており、それに従って、マネージャ・モジュール４８は、各ユーザがどのサービスを受ける権利があるかに関する情報や、ユーザに関する他のタイプの情報を保持する。モジュール５０は、ユーザの識別情報を検証することによってユーザを認証し、許可するためのものであり、モジュール５２は、ＶｏＩＰエンドポートに関するプロファイルを保持する。

要するに、図２の中間層サービス３２は、クライアント層３０、３６〜４０のデバイスのいずれか１つまたはすべてなど、それに接続されたデバイスが異なる場所でローミングしまたは置かれることを、デバイスがそれを介して接続されている基地局のアドレスを提供してこれらのデバイスを異なる基地局を介してルーティングすることによって可能にする。

機能サービス・モジュール６２は、呼転送、キャッチフォンなど、電話サービス機能を行うためのものである。呼ルーティングおよびメディア・スイッチング・モジュール６０は、図１のオーバーレイ・ネットワーク１０内の異なる基地局とルータへルーティングし、スイッチングする。モジュール５８は、多くの私的アドレスが数個の公的アドレスを共有するために使用される。モジュール５６は、インスタント・メッセージング・モジュールであり、このインスタント・メッセージング・モジュールもまた、ユーザがネットワーク内でそれを介して通信しているデバイスのインターネット・プロトコル・アドレスを知ることによってネットワーク内のデバイスを突き止める。モジュール６８は、ショート・メッセージングが行われ、それをルーティングすることを助ける。モジュール６６は、音声メッセージングが行われることを可能にし、モジュール６４は、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）との通信を行うためのものである。モジュール６８は、一般にＡＴ＆Ｔなどの通信事業者によって提供されるバックエンド・サービス３４のショート・メッセージ・センタ４６と通信する。同様に、モジュール６６はバックエンド・サービス３４の音声メッセージ・システム４４と通信し、モジュール６４はバックエンド・サービス３４の公衆ＰＳＴＮゲートウェイ４２と通信する。

図３は、本発明の例示的な一実施形態による、図１のオーバーレイ・ネットワーク１０の接続性のハイレベル概念図を示している。

図３に示すように、インターネット１００は、互いに接続され、基地局１８２に接続されたコア・スイッチ１４０、１４２を含んでいる。基地局１８２は、図ではＶｏＩＰ端末２０４に接続されている。ＶｏＩＰ端末２０２は、図ではインターネット１００に、また非武装地帯（ＤＭＺ）ネットワーク１０６を通って基地局１８０に接続されている。ＤＭＺネットワーク１０６は、一般に企業ネットワークによって、私設網とインターネットなどの公衆網の両方にアクセスする必要があるサービスを求めて使用される領域であり、このサービスの一例は、それらが完全にではないがいくらか保護されているメール・サーバである。インターネット１００は、図ではネットワーク・ルータ１０４に接続されており、このネットワーク・ルータ１０４は、図では私設網１０２に接続されており、この私設網１０２はＶｏＩＰ端末２００に接続されている。基地局１８０は、図ではＴＯＩを使用してＤＭＺネットワーク１０６を通ってＶｏＩＰ端末２００に接続されている。同様に、図では基地局１８０は、ＴＯＩを使用してＤＭＺネットワーク１０６を通ってＶｏＩＰ端末２０２に接続されている。図では基地局１８０は、オーバーレイ内部インターフェース（ＯＩＩ：overlay internal interface）を使用してネットワーク・ルータ１０４、ＤＭＺネットワーク１０６を通ってコア・スイッチ１４０に接続されている。図ではコア・スイッチ１４０は、ＯＩＩを使用してコア・スイッチ１４２に接続されており、図では基地局１８２は、ＴＯＩを使用してＶｏＩＰ端末２０４に接続されている。基地局１８２は、図２のバックエンド・サービス３４など、バックエンド・サービスを含むことが示されている。同様に、コア・スイッチ１４２は、図２のバックエンド・サービス３４などのバックエンド・サービスを含むことが示されている。

ＰＣ、無線機器、ＰＤＡまたは８０２．１１モデム、その他の類似の機器が、図１〜３の実施形態を使用することができる。

図４は、上述したように図１のＶｏＩＰ端末２０のうちの１つがポータル基地局を選択するときに実施される諸ステップのフローチャートを示している。これらのステップは基本的に、ＶｏＩＰが図１のオーバーレイ・ネットワーク１０への接続をそれを介して確立する基地局を選択するために実施するプロセスの一例を提供している。選択される基地局は、ＶｏＩＰ端末がそれが最初に接続を確立したときに位置していたのと異なる領域でローミングしまたは位置するならば、また弱い信号が存在しているためにそうする理由がある場合は、後のある時点で別の基地局に変更されることに留意されたい。

図４の諸ステップによれば、ＶｏＩＰ端末は基地局を選択し、それへの信号が十分に強い場合はインターネットを介して通信が開始し、継続するが、しかし、信号が弱い場合は、別の基地局が選択され、同じプロセスが続く。基地局のいずれに対しても強い信号が検出されない場合は、ＶｏＩＰは脱落する。ＶｏＩＰ端末によって受信される様々な応答があり、これらの応答は、業界で設定された規格に準拠しており、ＶｏＩＰ端末が理解し、それに応じて判断を行うことに留意されたい。これらの応答の一部について、以下で論じる。

ステップ１０００で、（ＳＩＰレジスタ、ＳＩＰアウトバウンド・プロキシ）対のリストが取得される。次いで、ステップ１００２で、第１の対が選択され、その後にステップ１００４で、ＳＩＰレジスタ要求が、選択されたアドレス、すなわち基地局１８内に置かれたＳＩＰレジスタのアドレスに送信され、ステップ１００４の後、ステップ１００５で、ＳＩＰタイマが開始される。次いで、ステップ１００６で、ＳＩＰ応答が受信されたかどうか判断される。そうである場合は、このプロセスはステップ１０１４に続き、応答が受信されない場合は、このプロセスは１００８に進み、この時点で、ＳＩＰ応答タイマが時間切れかどうか判断され、そうである場合は、このプロセスはステップ１０１２に続き、そうでない場合は、このプロセスは１００６で再開する。

１００６でＳＩＰ応答が受信されたと判断される場合は、次いで１０１４で、ＳＩＰ応答が適切であるかどうか判断され、適切でない場合は、このプロセスはステップ１０１２で再開し、そうでない場合は、次のステップはステップ１０１５であり、接触される基地局がＶｏＩＰ端末にとっての現在のポータル基地局として指定される（ＶｏＩＰ端末によって記憶される）。最後にステップ１０１６で、このプロセスは、標準のＳＩＰ認証手順に進む。

ステップ１０１２で、このプロセスは、単に次のステップに続き、ステップ１０１８で次の対を選択し、次いでステップ１０２０で、その次の対が取得されるかどうか判断され、そうである場合は、このプロセスはステップ１００４で再開し、そうでない場合は、このプロセスはステップ１０２２に進み、「オーバーレイ接続の失敗」に関する宣言が行われる。

要約すると、図１のＶｏＩＰ端末２０のうちの１つが、特定のＳＩＰレジスタに標準のＳＩＰレジスタ要求を送信する。ＶｏＩＰ端末で、３つの結果が生じる。
（ｉ）ＳＩＰレジスタから「ＳＩＰ ４０１無許可」応答などの受入れ可能な応答を受信する。
（ii）ＳＩＰレジスタから「ＳＩＰ ４０３禁止」応答などの受入れ不可能な応答を受信する。
（iii）（標準のＳＩＰタイムアウト機構に基づき）ＳＩＰレジスタから応答を受信しない。
これらの場合についてＶｏＩＰ端末が取る措置は、以下の通りである。
（ｉ）（このＳＩＰレジスタが適切であることを意味する）このＳＩＰレジスタに関連するポータル基地局を記憶し、このＳＩＰレジスタに対して認証するための標準のＳＩＰ認証手順へと進む。
（ii）（このＳＩＰレジスタが不適切または使用不可能であること、あるいは他のエラー状態であることを意味する）リストを上方へと進み、その次のＳＩＰレジスタの使用を試みる。
（iii）（このＳＩＰレジスタが使用できない状態であり、またはその応答がファイヤウォールによってブロックされていることを意味する）リストを上方へと進み、その次のＳＩＰレジスタの使用を試みる。
適切なＳＩＰレジスタが検出されると、関連のアウトバウンドＳＩＰプロキシが、すべてのＳＩＰ通信について使用される。

ＳＩＰ登録は好ましくはＶｏＩＰ端末２０によって実施され、このＶｏＩＰ端末が活動中であり、存在していることが定期的な間隔で継続してオーバーレイ・ネットワーク１０に知らされる。さらに、ＳＩＰ登録要求内に含まれるネットワーク位置によって、ＶｏＩＰ端末のネットワーク・アドレスへのどんな変化についてもオーバーレイ・ネットワーク１０に知らせることもできる。

したがって、本発明は、公衆通信事業者が図１のオーバーレイ・ネットワーク１０などのインフラストラクチャに管理されたサービスを持ち込むことを可能にし、それによって収益がもたらされ、ユーザへのサービスの向上が可能となる。

オーバーレイ・アーキテクチュアのもとでは、ＶｏＩＰユーザとサービスの両方が、一般的なＳＩＰ ＵＲＬによって識別されることを思い出されたい。ＶｏＩＰユーザを識別するＳＩＰ ＵＲＬは「ユーザ・アドレス」と呼ばれ、サービスを識別するＳＩＰ ＵＲＬは「サービス・アクセス・ポイント」と呼ばれる。構造的には同じであるが、「ユーザ・アドレス」と「サービス・アクセス・ポイント」の間には重要な違いがある。「ユーザ・アドレス」は、中央の管理当局によって明確に割り当てられる。一方、「サービス・アクセス・ポイント」は、ユーザに依存したアドレスである。

オーバーレイ・アーキテクチュアのもとでは、呼を行い、バックエンド・サービスにアクセスするための方法は、２つの基本的なステップに減少する。第１のステップは、発呼者のＳＩＰ ＵＲＬ、「ユーザ・アドレス」または「サービス・アクセス・ポイント」また使用されるトランスポート・サービスの判断を含む。これは、市内電話帳または場所固有のディレクトリ・サービス、またはネットワーク全体のディレクトリ・サービスによって行われる。第２のステップは、第１のステップで判断されたＳＩＰ ＵＲＬを用いて適切なトランスポート・サービスにアクセスすることを含む。

「メディア・ストリーミング」と「メッセージング」の両方のトランスポート・タイプにアクセスするために、ＶｏＩＰ端末は、標準化されたＳＩＰベースのプロトコルを使用することができる。「メディア・ストリーミング」のトランスポート・サービスでは、ＶｏＩＰ端末は、標準のＳＩＰプロトコルを使用することができる。「メッセージング」のトランスポート・サービスでは、ＶｏＩＰ端末は、参考文献ＩＥＴＦ ＲＦＣ３４２８「Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＳＩＰ）Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｆｏｒ Ｉｎｓｔａｎｔ Ｍｅｓｓａｇｉｎｇ」で定義された規格に準拠したインスタント・メッセージング・プロトコルのためのＳＩＰ拡張を使用することができる。この標準化されたオープンな手法を用いることによって、オーバーレイ・ネットワーク１０は、様々な製造元によって構築された幅広い範囲のＶｏＩＰ端末２０を国ごとにまた世界規模でサポートすることができる。

メッセージ・トランスポートとメディア・ストリーミング・サービスの基本要素
オーバーレイ・ネットワーク１０のオーバーレイ・アーキテクチュアはＶｏＩＰ端末２０に２つの基本的なタイプのトランスポート・サービスを提供するが、使用される基礎のインターネット・トランスポート・プロトコルは、ユーザ・データグラム（ＵＤＰ：User Datagram）、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ：Transmission Control Protocol）またはトランスポート層セキュリティ（ＴＬＳ：Transport Layer Security）などである。したがって、２つのタイプのサービスの信頼性と安全性は、どのネットワーク・プロトコルが使用されるかによって変化する。

メッセージングでは、それぞれのメッセージはＳＩＰメッセージ形式でパッケージ化され、ＳＩＰメッセージ・プロトコルを使用してＶｏＩＰ端末からその「ポータル」に送られる。しかし、ＵＤＰが使用される場合は、メッセージは、送信エラーの影響を受けることがあり、プライバシーはない。ＴＣＰが使用される場合は、送信エラーは問題ではないが、プライバシーは依然として欠如している。ＴＬＳが使用される場合、送信エラーとプライバシーの両方とも問題ではない。メッセージが「ポータル」に到達すると、このメッセージを宛先に送り届けることは、宛先の「ユーザ・アドレス」または「サービス・アクセス・ポイント」に従って行われる。メッセージがＶｏＩＰ端末に送信されているインスタント・メッセージである場合、そのメッセージは、初期「ポータル」から宛先「ポータル」に、また最終的には宛先ＶｏＩＰ端末に、ストア・アンド・フォワードのやり方で送り届けられる。しかし、この送り届けは、リアルタイムでないことがあり、保証されていないことさえある。メッセージがＶｏＩＰユーザに送信されている電子メールである場合、メッセージは、宛先のＶｏＩＰユーザの電子メール・ボックス（実際にはバックエンド・サービスである）に確実に送り届けられる。

「メディア・ストリーミング」では、制御／シグナリングは、ＳＩＰプロトコルを介して行われる。「ポータル」は、ＶｏＩＰ端末からメディア・ストリーミング要求を受信すると、ＳＩＰ ＩＮＶＩＴＥ要求内で指定された宛先への「信号経路」と「メディア経路」を判断し確立する。「信号経路」と「メディア経路」は大部分は、互いに独立している。しかし、両方のルートの第１の区間は常に、ＶｏＩＰ端末とその「ポータル」の間である。したがって、あらゆる呼制御と、メディア・ストリーミング・プロトコル・データ・ユニットは、「ポータル」を通って流れる。この場合もやはり、使用されるインターネット・トランスポート・プロトコルに応じて、このＳＩＰ呼制御／シグナリングの信頼性と安全性は変化する。

メッセージとメディアの傍受
国の安全性や法執行のため、ほとんどの国は、ＶｏＩＰサービス・プロバイダに任意の会話とメッセージを傍受する能力を提供するよう求めている。オーバーレイ・ネットワーク・アーキテクチュアは、この固有の能力を有する。

すべての制御、メッセージ、メディア・データがポータルを通って流れ、すべてのルーティングがオーバーレイ・ネットワークによって行われるので、オーバーレイ・アーキテクチュアは、傍受を複数のやり方で実施することができる。１つの便利なやり方は、傍受をポータルで実施することである。別のやり方は、傍受されている呼を、特別な傍受機能を備えたコア・スイッチ１４にルーティングすることである。

ユーザ・データベースとオーバーレイの管理
オーバーレイ・ネットワーク・アーキテクチュアのもとでは、ユーザ・データベースとネットワーク管理は、ネットワーク・オペレーション・センタ（ＮＯＣ：Network Operation Center）で集中的に行われる。図１のすべての基地局１８とコア・スイッチ１４は、ＮＯＣによってリモートで構成され、監視され、ＮＯＣによって管理される。リアルタイムと非リアルタイムの両方の管理機能が存在する。たとえば、ユーザＩＤ、パスワード、嗜好などの非リアルタイムのユーザ情報は、集中的に維持される。オーバーレイ・ネットワークの各ノードは、こうした情報を求めて中央データベース情報にアクセスすることができる。一方、プレゼンスと位置情報などのリアルタイムのユーザ情報は、「ポータル」によって取得され、モジュール４８によって管理されるデータベースなどの中央データベースに報告される。

図５は、ＶｏＩＰ接続の試行中に実施される諸ステップのハイレベル・フローチャートを示している。最初に、ステップ５００で、ＳＩＰ招待メッセージが、図１の端末２０のうちの１つなどのＶｏＩＰ端末から受信される。次いで、ステップ５０２で、メッセージが有効かどうかが判断され、有効でない場合は、ステップ５０４で接続が拒否され、そうでない場合は、プロセスはステップ５０６に続き、ＶｏＩＰ端末の認証のために顧客プロファイル・データベースがアクセスされる。次いで、ステップ５０８で、ＶｏＩＰ端末が認証されるかどうか判断される。認証されない場合は、このプロセスはステップ５０４に続き、そうでない場合は、このプロセスはステップ５１０に続き、この時点で、要求されたサービスが判断される。次いで、ステップ５１２で、ステップ５０８の認証されたＶｏＩＰサービスについてサービスが認証されるかどうか判断され、認証されない場合は、このプロセスはステップ５１４に続き、サービス拒否メッセージが送信され、そうでない場合は、このプロセスはステップ５１６に続き、要求されたサービスが使用可能かどうかが判断される。使用可能でない場合は、ステップ５１８で、サービス使用不可能のメッセージが送信され、使用可能である場合は、このプロセスは５２０に、また５２２の判断へと続く。

５２２で、バックエンド・サービスの要求があったかどうか判断され、そうである場合は、ステップ５２４で要求が、図２の適切なバックエンド・サービス・アダプタ６４〜６８に送信される。一方、５２２で、バックエンド要求が行われていないと判断される場合は、次のステップ５２６が実行され、宛先ＶｏＩＰ端末を求めて顧客データベースがアクセスされる。これは、図２のユーザ・データベース・マネージャ４８によって行われる。

次いで、５２８で、有効な宛先ＶｏＩＰ端末がアクセスされたかどうか判断され、それがアクセスされていない場合は、ステップ５３０で無効な宛先メッセージが送信され、そうでない場合は、ステップ５３２で、オーバーレイ・ネットワーク１０上で宛先ＶｏＩＰ端末が突き止められ、このプロセスは５３４に続く。５３４で、宛先ＶｏＩＰが突き止められるかどうか判断される。宛先ＶｏＩＰが突き止められていないと判断される場合は、宛先使用不可能メッセージが送信され、そうでない場合は、ステップ５３８で、宛先ＶｏＩＰ端末のポータル基地局１８への経路が判断され、次いでステップ５４０で、ステップ５３８で判断された経路を使用して発信元ＶｏＩＰ端末を宛先ＶｏＩＰ端末のポータル基地局を通って宛先ＶｏＩＰ端末に接続する試みが行われる。

次いで、５４２で、ステップ５４０の接続が成功であるかどうか判断され、成功でない場合は、宛先ＶｏＩＰ端末が使用中であることや、無応答であることなどを示すメッセージが送信され、そうでない場合は、ステップ５４６で、音声またはデータ接続が設定される。

本発明について特定の実施形態について述べたが、その代替物や修正物が当業者には明らかになるに違いないと見込まれる。したがって、特許請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲の範囲内に含まれものとしてこうしたすべての代替物および修正物を網羅していると解釈すべきものである。

本発明の一実施形態によるオーバーレイ・ネットワーク１０のアーキテクチュアを示す図である。 図１のオーバーレイ・ネットワーク１０の多層サービス・アーキテクチュアを示す図である。 本発明の例示的な一実施形態による、図１のオーバーレイ・ネットワーク１０の接続性のハイレベル概念図である。 図１のＶｏＩＰ端末２０のうちの１つがポータル基地局を選択するときに実施される諸ステップのフローチャートである。 ＶｏＩＰ端末からサービス要求を受信するときに基地局によって実施される諸ステップのフローチャートである。 ＶｏＩＰ端末からサービス要求を受信するときに基地局によって実施される諸ステップのフローチャートである。 ＶｏＩＰ端末からサービス要求を受信するときに基地局によって実施される諸ステップのフローチャートである。

Claims (20)

1. インターネットを介したメディアの接続性とトランスポートを管理するために公衆通信事業者が使用するための管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ・ネットワークであって、
   インターネット上に配置され、複数の基地局を含む、分散された１組のアプリケーション・サービス・ノードと、
   インターネット上に位置し、前記オーバーレイ・ネットワークにアクセスする複数のＶｏＩＰ端末と
   を備え、前記複数のＶｏＩＰ端末のうちの１つが前記複数の基地局のうちの１つを掴み、前記ＶｏＩＰ端末が掴んでいる前記選択された基地局がポータル基地局であり、前記掴んでいるＶｏＩＰ端末が、前記複数のＶｏＩＰ端末のうちの別の１つと会話するため、およびバックエンド・サービスにアクセスするために前記ポータル基地局を介してだけ通信し、前記ポータル基地局が前記オーバーレイ・ネットワークに対して前記ＶｏＩＰ端末２０の唯一の入口点と通信プロキシである管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ・ネットワーク。
2. 前記分散された１組のアプリケーション・サービス・ノードが複数のコア・スイッチをさらに含む請求項１に記載の管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ・ネットワーク。
3. 前記掴んでいるＶｏＩＰ端末と前記ポータル基地局の間の通信経路をさらに含む請求項１に記載の管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ・ネットワーク。
4. 前記通信経路が、ダイヤルアップ回線、高速私設網、仮想私設リンク、インターネット接続からなるグループのうちの１つのタイプである請求項３に記載の管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ・ネットワーク。
5. サブ・ネットワークをさらに含み、前記複数の基地局が前記サブ・ネットワークと前記インターネットの間の境界に配置される請求項１に記載の管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ・ネットワーク。
6. 前記コア・スイッチが前記公衆通信事業者のコア・インフラストラクチャ内に配置される請求項２に記載の管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ・ネットワーク。
7. 端末−オーバーレイ・インターフェース（ＴＯＩ）をさらに含み、前記複数のＶｏＩＰ端末が前記ＴＯＩを介して前記複数の基地局を通ってインターネットに接続する請求項１に記載の管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ・ネットワーク。
8. 異なるタイプのＶｏＩＰサービスを提供するために使用され、音声通話、音声メール・アクセス、ビデオ・オン・デマンドなどの一般的なＶｏＩＰサービスがメディア・ストリーミング・トランスポートを必要とする請求項１に記載の管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ・ネットワーク。
9. ２つのクラスのトランスポート・サービス、メディア・ストリーミング、メッセージングが提供される請求項１に記載の管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ・ネットワーク。
10. 前記複数のＶｏＩＰ端末を前記複数の基地局に接続するための非武装セグメント（ＤＭＺ）ネットワークをさらに含む請求項１に記載の管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ・ネットワーク。
11. ネットワーク・ルータをさらに含み、前記複数の基地局のうちの少なくとも１つが、前記ネットワーク・ルータを介して前記複数のコア・スイッチのうちの少なくとも１つに結合される請求項２に記載の管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ・ネットワーク。
12. 前記複数の基地局のうちの少なくとも１つを前記複数のコア・スイッチのうちの少なくとも１つに結合するためのＤＭＺネットワークをさらに含む請求項１１に記載の管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ・ネットワーク。
13. 前記ＤＭＺネットワークを介した前記結合がオーバーレイ内部インターフェース（ＯＩＩ）を使用する請求項１２に記載の管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ・ネットワーク。
14. 前記基地局のうちの少なくとも１つが、ＴＯＩを使用して前記ＶｏＩＰ端末のうちの少なくとも１つに結合される請求項１３に記載の管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ・ネットワーク。
15. 前記ネットワーク・ルータ、および前記複数のＶｏＩＰ端末のうちの少なくとも１つに結合された私設網をさらに含む請求項１４に記載の管理されたモバイル・ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）オーバーレイ・ネットワーク。
16. ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）端末とオーバーレイ・ネットワークの間の接続を確立するための方法であって、
    ＳＩＰレジスタ対のリストを取得すること、
    前記取得されたＳＩＰ対のリストから第１の対を選択すること、
    接続を確立しようとしているＶｏＩＰ端末が、選択されたアドレスにＳＩＰレジスタ要求を送信することであって、前記選択されたアドレスが、前記選択された第１の対によって定義された基地局内に位置するＳＩＰレジスタのアドレスであること、
    前記送信された要求に対する時宜を得たＳＩＰ応答が受信されたかどうか判断すること、
    時宜を得た応答が受信されたと判断すると、前記ＳＩＰ応答が適切かどうか判断すること、
    前記受信されたＳＩＰ応答が適切であると判断すると、前記接触された基地局を前記ＶｏＩＰ端末の現在のポータル基地局と指定すること
    を備える方法。
17. 前記送信ステップの後にタイマを開始することをさらに含む請求項１６に記載の接続を確立するための方法。
18. オーバーレイ・ネットワーク内で、発信元ＶｏＩＰ端末によって接続を確立するための方法であって、
    ＶｏＩＰ端末からＳＩＰ招待メッセージを受信すること、
    前記受信されたメッセージが有効かどうか判断すること、
    前記受信されたメッセージが有効でないと判断される場合は接続を拒否すること、そうでない場合は、
    宛先ＶｏＩＰ端末を突き止めるために顧客データベースにアクセスすること、
    前記オーバーレイ・ネットワーク上で有効な宛先ＶｏＩＰ端末を突き止めること、
    前記宛先ＶｏＩＰ端末のポータル基地局への経路を判断すること、
    前記判断された経路を使用して前記宛先ＶｏＩＰ端末のポータル基地局を介して前記発信元ＶｏＩＰ端末を前記宛先ＶｏＩＰ端末に接続すること、
    音声またはデータ接続を設定すること
    を備える方法。
19. 前記顧客を使用して前記宛先ＶｏＩＰ端末を認証するステップをさらに含む請求項１８に記載の接続を確立するための方法。
20. 有効な宛先ＶｏＩＰ端末がアクセスされたかどうか判断するステップをさらに含む請求項１８に記載の接続を確立するための方法。

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