JP4865042B2 - セッション・ボーダ・コントローラ内でトランスコーディング・リソースを割り当てるための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は電気通信の分野に関し、より詳細には、次世代ネットワークのセッション・ボーダ・コントローラ内でトランスコーディング・リソースを割り当てるための方法および関連装置に関する。

現在、電気通信業界は、音声電話トラフィックを搬送するために本来設計および最適化された従来の回路交換ネットワークから、音声およびデータ通信の両方を効果的にサポートできるようになるパケット・ベース・ネットワークへと様変わりしつつある。

次世代ネットワーク（ｎｅｘｔ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ：ＮＧＮ）は、狭帯域音声電話サービスおよび広帯域マルチメディア・サービスの両方を提供するために、新しい制御、管理、および信号技法を使用するパケット・ベース・ネットワークである。

ＮＧＮは、新しいネットワークのネットワークモデルおよびアーキテクチャを定義する、いくつかの標準化機関で説明されてきた。これらの標準化機関には、ＩＭＳ（ＩＰマルチメディア・サブシステム）を有する３ＧＰＰ、ＴＩＳＰＡＮ（Ｔｅｌｅｃｏｍｓ ＆ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ＆ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｆｏｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を有するＥＴＳＩ、およびアーキテクチャの側面を定義するＭＦＳがある。

ＮＧＮにある一般概念は、すべての情報はパケットを介して伝送され、パケットはそのタイプ（データ、音声など）に応じてラベルをつけられ、サービスの質（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ：ＱｏＳ）およびセキュリティ目的のために、トラフィック管理装置によって別々に処理されるということである。メディア・ゲートウェイは、ＮＧＮと公衆交換電話ネットワーク（ｐｕｂｌｉｃ ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ：ＰＳＴＮ）との間のボーダで使用される装置である。

現在、次世代ネットワーキングでは、音声伝送のための異なるプロトコルが使用されている。これらのプロトコルには、Ｇ７１１、Ｇ７２９、Ｇ７２３、Ｇ７２６、およびＡＭＲ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｕｌｔｉ−Ｒａｔｅ）があり、すべて異なる音声コーデックを使用している。したがって、異なるＮＧＮ間の相互接続ポイントでは、ピアリング・ネットワーク内で使用されている異なるプロトコル間を変換するために、トランスコーディングを実行するゲートウェイが必要である。このようなゲートウェイは、一般にセッション・ボーダ・コントローラ（ｓｅｓｓｉｏｎ ｂｏａｒｄｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＳＢＣ）と呼ばれる。標準化によりＳＢＣは２つの部分、すなわち、トラフィック変換のためのメディアＳＢＣと、信号プロトコルの変換のための信号ＳＢＣとに分割された。

そのような変換は、一般的にデジタル信号プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：ＤＳＰ）を用いて実行される。ＤＳＰは、リアルタイム・デジタル信号処理のために特に設計された専用マイクロプロセッサである。しかし、ＤＳＰは比較的高価であり、メディア・ゲートウェイの価格を著しく上げることになる。したがって、ＤＳＰリソースを経済的に利用することが望ましい。

現在、既存のゲートウェイは、たとえば移動型ネットワークと固定型ネットワークとの間の１００％のトランスコーディングを実行するので完全な１００％のＤＳＰ容量を備えているか、トランスコーディングを全く実行しないかのどちらかである。

１００％未満のトランスコーディング能力を有するメディア・セッション・ボーダ・コントローラを提供することが望ましいだろう。しかし、これにより、インストールされたＤＳＰ容量がすべて使用中の場合、アイドル状態のリンクがブロックされる状況につながることがある。この場合、たとえトランスコーディングを必要としないサービスであっても、さらなるサービスはもはや不可能になる。これは、たとえば、ピアリング・ネットワークのプロバイダまたは利用者がいくつかのリンクを構成したが、ＤＳＰリソースが並列セッションの量を処理できない場合、容認できないことがある。

したがって、本発明の目的は、１００％のトランスコーディング・リソースは必要としないが、ＤＳＰリソースの枯渇のためにさらなるサービスがブロックされる状況を避ける、次世代ネットワークのための方法および関連するメディア・セッション・ボーダ・コントローラを提供することである。

以下に挙げるこれらおよび他の目的は、動的なトランスコーダ・リソース管理を有するセッション・ボーダ・コントローラによって達成される。

特に、セッション・ボーダ・コントローラ内でトランスコーディング・リソースを割り当てるために、本発明は、
ある着呼について、トランスコーディングが必要かどうか決定するステップと、
前記セッション・ボーダ・コントローラ内のアイドル状態のトランスコーディング・リソースの量を決定するステップと、
前記セッション・ボーダ・コントローラによってサポートされるアイドル状態のトランクの数に依存するしきい値を決定するステップと、
アイドル状態のトランスコーディング・リソースの残量が、前記しきい値より多い場合は前記着呼にトランスコーディング・リソースを割り当て、そうでない場合は前記呼を拒否するステップとを提案する。

本発明によるセッション・ボーダ・コントローラは、
少なくともあらかじめ定められた数のトランクに対応する入出力容量を有する入出力手段と、
着呼または発呼接続内のパケット化された音声の移送のために使用される、異なるタイプの音声コーデック間を変換するように構成されたデジタル信号処理手段であって、限られた処理容量を有する前記デジタル信号処理手段と、
アイドル状態の処理容量の総量が、アイドル状態のトランクの数に依存するしきい値を下回る場合、前記デジタル信号処理手段のアイドル状態の処理容量を決定して、コーデック変換を必要とするリソース消費接続を拒否するように構成された制御手段とを備える。

トランスコーダ・リソース管理機能により、ネットワーク・トランスコーダ・リソースはオーバブッキングできなくなる。これにより、リソース不足のためにネットワークがブロックされることを防ぐことになる。

動的なトランスコーディング管理により、トランスコーディングを用いてネットワーク・インタフェースを構成する方法がわかり、ピアリング・パートナーと交渉すべきことがわかるので、顧客満足につながることになる。本発明は、高価なＤＳＰリソースのための装置コストを削減するための、重要な諸利点も提供する。

次に、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。

トランスコーディングが必要とされることになる次世代ネットワークの例を示す図である。 セッション・ボーダ・コントローラを示すブロック図である。 リソース管理機能を示すフローチャートである。

本発明を適用できる簡略化したネットワークが、図１に概略的に示されている。第１キャリア・ネットワーク１および第２キャリア・ネットワーク２は、第３ネットワーク３を介して相互接続されている。３つのネットワークはすべて次世代ネットワークであり、ボイス・オーバＩＰ（ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ：ＶｏＩＰ）技術、または他の何らかの適切なパケット・フォーマットを使用して、音声サービスのパケット化された移送をサポートする。

本発明の目的のために、キャリア・ネットワーク１および２が、たとえば、他のライセンスを受けたオペレータ（Ｏｔｈｅｒ Ｌｉｃｅｎｓｅｄ Ｏｐｅｒａｔｏｒ：ＯＬＯ）と呼ばれるローカル・オペレータのメトロ・ネットワーク、すなわち民間企業ネットワークでありうるのに対し、たとえば国営法人のバックボーン・ネットワークでありうる、ネットワーク３の機能と能力に焦点を置く。

第１メディア・セッション・ボーダ・コントローラ４は、ネットワーク１をネットワーク３に接続し、第２メディア・セッション・ボーダ・コントローラ５は、ネットワーク２をネットワーク３に接続する。信号メッセージは、ネットワーク３内の信号セッション・ボーダ・コントローラ６に送られる。信号セッション・ボーダ・コントローラは、時にソフトスイッチと呼ばれることもある。信号セッション・ボーダ・コントローラ６は、ネットワーク３を介して確立されるべき接続のためのパスを選択して、選択されたパスに沿ってメディア・セッション・ボーダ・コントローラ４および５、ならびにルータおよびスイッチなどの他の関連装置を構成する。

ＩＰネットワークを介する音声サービスの移送に適切なプロトコルは、たとえば、リアルタイム・トランスポート・プロトコル（Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ：ＲＴＰ）である。信号セッション・ボーダ・コントローラ６との通信のために使用されうる適切な信号プロトコルには、たとえばＭｅｇａｃｏとＳＩＰがある。

デジタル・ネットワークを介してアナログ音声を転送するために、音声信号をデータ・ストリームに符号化する必要がある。反対に、受信機側で、対応する復号が必要である。この符号化および復号化処理は、コーデックと呼ばれる。コーデックという用語は、時に、この符号化／復号化を実行する装置、またはアルゴリズムに用いられることもある。

上述のように、デジタル電話のために、現在いくつかの異なるコーデックが使用されている。公衆交換電話ネットワークＰＳＴＮにおける主要なコーデックはＧ７１１であるが、様々な異なるコーデックが、公衆および私的ネットワークにおける移動体通信およびＶｏＩＰサービスに使用されている。

本発明によれば、メディア・セッション・ボーダ・コントローラ４および５は、それぞれ、顧客ネットワーク１および２へのインタフェース７および８で、１組の異なる音声コーデックをサポートする。好ましい実施形態では、少なくともコーデックＧ７１１、Ｇ７２９、およびＧ７２３がサポートされる。

したがって、ゲートウェイ４および５は、異なるコーデック間の変換を実行できるＤＳＰを備える。異なる音声コーデック間のこのような変換はトランスコーディングとも呼ばれ、当技術分野では、符号化された音声データ・ストリームのリアルタイム・トランスコーディングを実行する方法が一般的に知られている。

ゲートウェイ４および５は、１００％未満のＤＳＰリソースを備える。言い換えれば、ゲートウェイ４および５が有するＤＳＰリソースは、ゲートウェイが同時に処理できるすべての音声呼のトランスコーディングを実行するために必要なＤＳＰリソースより少ない。

したがって、本発明は、リソース消費がより少ない接続のためにリソースを保持しながら、ゲートウェイ内のＤＳＰリソースを常時監視して、トランスコーディングを必要とするリソース消費接続を拒否する、制御インスタンスを導入することを提案する。

メディア・セッション・ボーダ・コントローラのブロック図が、図２に示されている。セッション・ボーダ・コントローラ２０は、それぞれ第１および第２ネットワークに接続するための、第１インタフェース２１および第２インタフェース２２を有する。これらのインタフェースは、たとえばギガビット・イーサネット（登録商標）・インタフェースでよく、一度に何百もの音声呼、ならびにビデオおよびマルチメディアなどの他のタイプのメディアを含む、データ・トラフィックを送受信できる。

いくつかのＤＳＰ ２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、２つのインタフェース２１、２２間を接続する。ＤＳＰは並列に動作し、コントローラ２４によって制御される。ＤＳＰ ２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、トランスコーディング、ならびに特定のメディア・タイプに応じて必要とされうる他のシグナル処理機能を実行するようにプログラムされる。ＤＳＰが処理できる呼の数は、それぞれのケースで実行する必要があるトランスコーディング動作に依存するが、ＤＳＰは複数の音声呼を並列に処理できることは明らかである。

この実施形態は、送受信されたデータ・ストリーム上で並列に動作する３つのＤＳＰを示す。これらは利用可能なＤＳＰリソースを表す。コントローラ２４はＤＳＰリソースを常時監視して、どのＤＳＰがどの音声呼を処理するか編成する。

本発明は、３つのＤＳＰの使用に限定されず、より多くのＤＳＰ、または単一のＤＳＰで実行されうることは明らかである。

セッション・ボーダ・コントローラ２０が有するＤＳＰリソースは、最大数の呼のトランスコーディングを並列に実行するために必要なＤＳＰリソースより少ないので、アイドル状態の処理容量の総量が特定のしきい値を下回る場合、コントローラ２４は動的なリソース管理を提供して、トランスコーディングを必要とするリソース消費接続を拒否する。このしきい値は動的であり、そのとき供給される呼数に依存する。時々、ゲートウェイ２０によってより多くの呼が供給され、したがって、さらなる呼のために利用可能な空き回線容量が少ない場合、ＤＳＰは間違いなくより多忙であり、したがってしきい値は供給される呼がより少ない場合よりも低く設定される。

好ましい実施形態では、１）トランクが接続される数、および、２）以下で「クレジット」と呼ばれる、ＤＳＰリソースのための測定、の２つのパラメータが導入される。

それぞれのコーデックは、実行された場合に消費する、特定のあらかじめ定められた量のクレジットを表し、それぞれの確立された接続は、この接続のために使用されるコーデックに対応するクレジット量だけ、アイドル状態のＤＳＰリソースの総量を減らす。アイドル状態のリソースの総量が、アイドル状態のトランクの数に依存するしきい値を下回る場合、接続は拒否される。

この実施形態では、メディア・セッション・ボーダ・コントローラは、コーデックＧ７１１、Ｇ７２９、およびＧ７２３をサポートする。Ｇ７１１は１クレジットに、Ｇ７２９は３クレジットに、およびＧ７２３は４クレジットに対応する。

メディア・セッション・ボーダ・コントローラは１０００個のトランクのために構成され、合計１５００クレジットに対応するＤＳＰリソースを有すると仮定する。このような数字は、たとえば、ピアリング・ゲートウェイのオペレータ間の契約において同意できるので、メディア・セッション・ボーダ・コントローラはそれに従って必要な大きさにされる。

残りのクレジット量がアイドル状態のトランクの量より多い、または同量である限り接続が許可されるという規則に従って、コントローラがＤＳＰリソースを割り当て、接続要求を拒否する。

この規則の下で、キャリアはたとえばＧ７２９コーデックを用いて２００個の接続を使用できる。これは、２００×３クレジット＝６００クレジット量を消費することになる。したがって、キャリアは残り９００クレジットと、８００個のアイドル状態のトランクを有する。

たとえば、キャリアは、Ｇ７２９コーデックを用いて３００個の接続を確立しようとすることがある。これは、３００×３クレジット＝９００クレジット量を消費する。したがって、キャリアは７００個のアイドル状態のトランク以外は、残り６００クレジットを有する。したがって、アイドル状態のトランクの数は、残りのクレジットの量より多い。これは規則に反するので、最後の接続はコントローラによって拒否されることになる。

キャリアがＧ７２３コーデックを用いて２００個の接続を確立しようとする場合、同じことが起こる。Ｇ７２３を用いて２００個のチャネルを使用することは２００×４クレジット＝８００クレジットを必要とし、８００個のアイドル状態のトランク対６００個の残りのクレジットとなり、規則に反する。

トランクおよびクレジットは、ピアリング・ネットワーク・オペレータによって同意できるパラメータである。インタフェース容量およびＤＳＰリソースは慎重に構成され、契約の一部である。

このような契約では、それに従ってＤＳＰリソースが割り当てられて、接続要求が拒否される、規則が同意されうる。たとえば、オペレータは、有するクレジットと同じくらい多くの接続を受け入れたい場合がある。この状況下では、クレジットが利用可能である限り接続は拒否されないことになるが、その代償として、クレジットが使い果たされるため、アイドル状態のトランクは使用できない。

クレジットおよびトランクの数、ならびに規則は、本発明の非限定的な例に過ぎないことは明らかである。オペレータの実際のニーズに応じて、他の多くの規則を選択できる。

より一般的な意味では、クレジットの「代価」は以下のように定義できる：
０クレジット：両方のピアリング・キャリアが同じコーデックをサポートする、透過的、メディア不可知接続。ここでは、メディア不可知は、トーン検出、コンフォート・ノイズ生成、ファックス復調（Ｔ．３８）などの、メディア・コンテンツの検出および処理が発生しないであろうことを意味する。
１クレジット：両方のピアリング・キャリアが同じコーデックをサポートする、透過的だが、メディアが認識している接続。ＤＳＰは、メディア・ストリームにトーン検出、静寂抑制、コンフォート・ノイズ生成（音声のみ）、ファックス復調（Ｔ．３８）、テキスト・オーバＩＰなどの、検出および／または処理機能を実行する。
＞１クレジット：両方のピアリング・キャリアが同じコーデックをサポートしない、トランスコードされた接続。代価は選択されたコーデックに依存する。

これは、メディア不可知の透過的接続のために、たとえもはや利用可能なＤＳＰリソースがない場合でも、このような呼が確立されうることを意味する。

別の見解は、コントローラ２４の機能は、簡単にするために図示したように、メディア・セッション・ボーダ・コントローラ内に実装されうる。次いで、コントローラ２４が、メディア・セッション・ボーダ・コントローラ４、５の内部ホスト・プロセッサ内に実装されることになる。

第１の代替よりもさらに好まれる代替実施形態では、コントローラ機能２４は、メディア・セッション・ボーダ・コントローラ４、５を制御する信号セッション・ボーダ・コントローラ内、すなわち、図１のソフトスイッチ６内に実装されうる。

図３は、セッション・ボーダ・コントローラ２０内でリソースを割り当てるための方法のフローチャートを示している。

ステップ３１で、音声呼を求める呼要求が発生する。たとえば、ネットワーク１内のエンド・ユーザが、ネットワーク３内のエンド・ユーザに電話をかける。

ステップ３２で、ネットワーク１から来たゲートウェイ７への呼がトランスコーディングを必要とするかどうか決定する。

必要な場合、ステップ３３で、ゲートウェイ４が呼を供給する場合に残ることになる、ゲートウェイ４内のＤＳＰ容量を決定する。この残っている容量はＣで表される。

ステップ３４で、ゲートウェイ４が供給するように設計されたアイドル状態のトランクの数に依存する、しきい値Ｔを決定する。

ステップ３５で、残っている容量Ｃがしきい値Ｔより多いか、または同量かどうかを決定する。

多くもなく同量でもない場合、ステップ３６でその呼は拒否される。多いか同量である場合、ステップ３７で、必要なＤＳＰリソースを割り当て、ゲートウェイ４を介してその呼をネットワーク３に経路指定する。

その呼がステップ３２で決定されたトランスコーディングを必要としない場合、その呼も受け入れられ、ステップ３７で、必要なＤＳＰリソースを割り当てる。

任意選択で、アイドル状態のクレジットが利用可能かどうかを決定する、さらなるチェック３８を導入できる。この状況が発生するかどうかはしきい値Ｔを決定するために使用される規則に依存するため、このステップは任意である。

Claims (7)

1. パケット化された音声の移送をサポートするピアリング・パケット・ネットワーク（１、２、３）を相互接続するセッション・ボーダ・コントローラ（４、５、２０）内でトランスコーディング・リソースを割り当てる方法であって、
   ある着呼について、トランスコーディングが必要かどうか決定するステップと、必要である場合、
   該セッション・ボーダ・コントローラ（４、５、２０）内のアイドル状態のトランスコーディング・リソースの量を決定するステップと、
   リソースの割り当て後に該セッション・ボーダ・コントローラ（４、５、２０）に利用可能となるアイドル状態のトランクの数に依存する閾値を決定するステップと、
   リソース割当て後に残ることになるアイドル状態のトランスコーディング・リソースの該量が、該閾値より多い場合は、該着呼にトランスコーディング・リソースを割り当て、そうでない場合は、該呼を拒否するステップとを備える方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   トランスコーディング・リソースの該量が任意に選んだ装置内で測定され、該セッション・ボーダ・コントローラによってサポートされるそれぞれのコーデックが、処理のために必要なトランスコーディング・リソースの該量に対応する該装置の一定量を割り当てた方法。
3. 請求項１に記載の方法において、
   より多くのトランクが使用中であるほど、該閾値がより小さくなるような方法で該閾値が選択される方法。
4. 請求項１に記載の方法において、該閾値がアイドル状態のトランクの数の一次関数である方法。
5. パケット化された音声の移送をサポートするピアリング・ネットワーク（１、２、３）間で使用するためのセッション・ボーダ・コントローラ（４、５、２０）であって、
   少なくともあらかじめ定められた数のトランクに対応する入出力容量を有する入出力手段（２１、２２）と、
   着呼又は発呼接続内のパケット化された音声の移送のために使用される、異なるタイプの音声コーデック間を変換するように構成されたデジタル信号処理手段（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）であって、限られた処理容量を有するデジタル信号処理手段（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）と、
   該デジタル信号処理手段（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）のアイドル状態の処理容量を決定して、確立されるべき接続が、コーデック変換を必要とするリソース消費接続の場合であって、且つ、リソース割当て後に残ることになるアイドル状態の処理容量の総量が、リソースの割り当ての後に該セッション・ボーダ・コントローラ（４、５、２０）に利用可能となるアイドル状態のトランクの数に依存する閾値を下回る場合に、該着呼又は発呼接続を拒否するように構成された制御手段（２４）とを備える、セッション・ボーダ・コントローラ（４、５、２０）。
6. 請求項５に記載のセッション・ボーダ・コントローラにおいて、
   該デジタル信号処理手段が、Ｇ７１１、Ｇ７２９、Ｇ７２３、Ｇ７２６、及びＡＭＲのコーデックのリストのうちの少なくとも２つをサポートするように構成されたセッション・ボーダ・コントローラ。
7. 請求項５に記載のセッション・ボーダ・コントローラにおいて、
   該入出力手段（２１、２２）及び該デジタル信号処理手段（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）がメディア・セッション・ボーダ・コントローラ（４、５）内に実装されており、該制御手段（２４）が、該メディア・セッション・ボーダ・コントローラ（４、５）を制御する、別の信号セッション・ボーダ・コントローラ（６）内に実装されているセッション・ボーダ・コントローラ。

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