JP5327335B2 - ゲートウェイ装置、携帯端末、携帯通信方法及びプログラム - Google Patents

ゲートウェイ装置、携帯端末、携帯通信方法及びプログラム Download PDF

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Description

［関連出願についての記載］
本発明は、日本国特許出願：特願２００９−２５３２８８号（２００９年１１月４日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、ゲートウェイ装置、携帯端末、携帯通信方法及びプログラムに関し、特に、モバイル高速網に接続される携帯端末とモバイル回線交換網に接続される携帯端末とを相互接続し、これらの間で音声通信を実現するためのゲートウェイ装置、携帯通信方法及びプログラムに関する。
現在、第３世代のＷ−ＣＤＭＡ技術を用いた携帯端末及びモバイルネットワークにおける音声電話は、回線交換（ＣＳ：Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ）方式に基いて実現されている。一方、モバイルコアネットワークのインターネットプロトコル（ＩＰ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）化の流れを受けて、回線交換をＩＰ化してＩＭＳ（ＩＰ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ）ネットワークに接続するＣＳＩＰ（Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｏｖｅｒ ＩＰ Ｎｅｔｗｏｒｋ）が登場している。回線交換側においては、ＩＳＵＰ呼制御信号と音声の圧縮符号化ビットストリームは、ＡＴＭベアラに基づいて送受信される。一方、ＩＭＳネットワーク側においては、セッション制御にはＳＩＰ信号を用い、音声の圧縮符号化ビットストリームは、ＲＴＰ（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットに格納して送受信される。
モバイルネットワークの高速化・大容量化の研究開発により、モバイルネットワークはＩＰをベースとして一層高速化・大容量化されると考えられる。実際、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）、ＨＳＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）、ＨＳＰＡ＋、ＥＶＤＯ（Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ−Ｄａｔａ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ（Ｏｎｌｙ）） Ｒｅｖ．Ａ、ＥＶＤＯ Ｒｅｖ．Ｂが、モバイル高速網としてすでに実用化されている。
さらに、下り方向１００メガビット／秒（Ｍｂｐｓ： Ｍｅｇａｂｉｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）、上り方向５０Ｍｂｐｓ以上を目指すＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）と、これを支えるＩＰバックボーンネットワークであるＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）とが、モバイル高速網として導入される予定である。
これらのＬＴＥ又はＥＰＣに接続される携帯端末においても、音声通信を継続してサポートしていく必要がある。ＬＴＥ及びＥＰＣにおける音声通信は、ＲＴＰパケットによるＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）音声通信である。また、ＬＴＥ区間においては、ネットワークの輻輳を検出した場合に、音声符号化のビットレートを変化させる機能が設けられる予定である。
なお、特許文献１において、パソコン端末向けのＲＳＳフィードによる情報配信サービスを、携帯通信端末に対しても不都合なく提供するために、ストリームメディアデータを疑似ストリーム化して配信する配信サーバ装置が記載されている。
また、特許文献２において、ネットワークやシステムの負荷変動があっても、実時間性を維持すると共に可能な限り品質も維持しつつ動的な送信レート調整が行えるようにしたストリーム配信装置が記載されている。
特開２００７−２５９１２８号公報 特開平１１−３４１０６３号公報
上記特許文献１及び２の全開示内容はその引用をもって本書に繰込み記載する。以下に本発明による分析を与える。
ＬＴＥ又はＥＰＣが導入された場合には、既存の携帯端末のすべてが、ＬＴＥ又はＥＰＣによるＶｏＩＰをサポートする携帯端末に置き換えられるまでの過渡期において、モバイルＬＴＥ／ＥＰＣ網と接続してＶｏＩＰ音声通信を行う携帯端末と、既存のモバイル回線交換網に接続して回線交換により音声通信を行う携帯端末とが混在することになる。したがって、モバイル回線交換網における音声通信と、モバイルＬＴＥ／ＥＰＣ網におけるＶｏＩＰ音声通信とを相互接続する必要がある。また、ｅＮｏｄｅＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ Ｎｏｄｅ Ｂ）装置がＬＴＥ区間におけるネットワークの輻輳を検出した場合には携帯端末に輻輳が生じた旨を通知し、携帯端末がかかる通知を受信したときには音声コーデックのビットレートを変更する要求をネットワークに送出するという、レートアダプテーション（Ｒａｔｅ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）機能が３ＧＰＰ（Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）において審議されている。
しかしながら、現状では、モバイルＬＴＥ／ＥＰＣ網に接続される新式の携帯端末と、モバイル回線交換網に接続される旧式の携帯端末との相互接続を可能にするためのゲートウェイ装置が存在していない。したがって、これらの新旧の携帯端末の間における音声通信の相互接続ができず、結果として、新式の携帯端末の普及が妨げられている。
また、仮に、ＬＴＥ区間における輻輳の検出により音声コーデックのビットレートを変更するレートアダプテーション機能が、モバイルＬＴＥ／ＥＰＣ網に接続される新式の携帯端末に搭載されていても、かかる機能は既存のモバイル回線交換網に接続される旧式の携帯端末には搭載されてない。このとき、ＬＴＥネットワークが輻輳し、新式の携帯端末の送出ビットレート及び受信ビットレートの少なくとも一方を変更したい場合においても、これらのビットレートを変更することができない。したがって、ＬＴＥ区間における輻輳が回避できず、ＬＴＥ区間でパケットロスが発生し、新式の携帯端末又は旧式の携帯端末において、受信した音声が途切れて音質が低下する。
そこで、モバイル高速網に接続される携帯端末と、モバイル回線交換網に接続される携帯端末との間における音質の低下を防ぐことが課題となる。本発明の目的は、かかる課題を解決するゲートウェイ装置、携帯端末、携帯通信方法及びプログラムを提供することにある。
本発明の第１の視点に係るゲートウェイ装置は、
モバイル高速網上のパケット転送装置とモバイル回線交換網上の無線基地局制御装置とをＩＭＳ網を介して接続するとともに、
音声のビットレートを変更するための要求信号を、前記パケット転送装置から受信した場合には、前記パケット転送装置または前記無線基地局制御装置から受信したパケットに格納された音声の圧縮符号化ビットストリームを、該要求信号において要求されたビットレートに変換して、前記無線基地局制御装置または前記パケット転送装置に送信する。
本発明によると、次の携帯通信方法が提供される。
本発明の第２の視点に係る携帯通信方法は、
ゲートウェイ装置によって、モバイル高速網上のパケット転送装置とモバイル回線交換網上の無線基地局制御装置とをＩＭＳ網を介して接続する工程と、
音声のビットレートを変更するための要求信号を、前記パケット転送装置から受信した場合には、前記パケット転送装置または前記無線基地局制御装置から受信したパケットに格納された音声の圧縮符号化ビットストリームを、該要求信号において要求されたビットレートに変換して、前記無線基地局制御装置または前記パケット転送装置に送信する工程とを含む。
本発明によると、次のプログラムが提供される。
本発明の第３の視点に係るプログラムは、
モバイル高速網上のパケット転送装置とモバイル回線交換網上の無線基地局制御装置とをＩＭＳ網を介して接続する処理と、
音声のビットレートを変更するための要求信号を、前記パケット転送装置から受信した場合には、前記パケット転送装置または前記無線基地局制御装置から受信したパケットに格納された音声の圧縮符号化ビットストリームを、該要求信号において要求されたビットレートに変換して、前記無線基地局制御装置または前記パケット転送装置に送信する処理とをコンピュータに実行させる。
本発明に係るゲートウェイ装置、携帯通信方法及びプログラムによると、モバイル高速網に接続される携帯端末と、モバイル回線交換網に接続される携帯端末との間における音質の低下を防ぐことができる。
本発明の第１の実施形態に係るゲートウェイ装置を設けた携帯通信システムのネットワーク構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るゲートウェイ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るゲートウェイ装置の構成を示すブロック図である。
本発明において下記の形態が可能である。第１の展開形態のゲートウェイ装置は、上記第１の視点に係るゲートウェイ装置であることが好ましい。
第２の展開形態として、前記モバイル高速網に接続された携帯端末から送信された音声のビットレートを変更するための要求信号を、前記パケット転送装置から受信した場合には、前記パケット転送装置から受信したパケットに格納された音声の圧縮符号化ビットストリームを、前記無線基地局制御装置に接続された携帯端末が送受信可能なビットレートに変換して、前記無線基地局制御装置に送信する、ゲートウェイ装置が提供される。
第３の展開形態として、前記モバイル高速網に接続された携帯端末に送信する音声のビットレートを変更するための要求信号を、前記パケット転送装置から受信した場合には、前記無線基地局制御装置から受信した音声の圧縮符号化ビットストリームを、該要求信号において要求されたビットレートに変換して、前記パケット転送装置に送信する、ゲートウェイ装置が提供される。
第４の展開形態のゲートウェイ装置は、前記パケット転送装置によって送信された前記要求信号を、前記ＩＭＳ網上のセッション制御装置を介して受信してもよい。
第５の展開形態のゲートウェイ装置は、前記要求信号を受信した場合には、前記パケット転送装置又は前記セッション制御装置に承諾の通知をすることが好ましい。
第６の展開形態のゲートウェイ装置は、前記要求信号が、前記モバイル高速網において輻輳が発生した場合に、前記モバイル高速網に接続された携帯端末によって送信されたものであることが好ましい。
第７の展開形態によると、モバイル高速網における輻輳の発生は、モバイル高速網上のｅＮｏｄｅＢ装置によって検出されるようにしてもよい。
第８の展開形態のゲートウェイ装置は、前記輻輳の発生が、ＥＣＮ−ＣＥ（Ｅｘｐｌｉｃｉｔ Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ−Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄ）情報において、前記ｅＮｏｄｅＢ装置から携帯端末に通知されるようにしてもよい。
第９の展開形態のゲートウェイ装置は、前記要求信号が、ＲＦＣ（Ｒｅｑｕｅｓｔ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｅｎｔｓ）３２６７のコーデックモードリクエスト（ＣＭＲ：Ｃｏｄｅｃ Ｍｏｄｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ）に格納されるようにしてもよい。
第１０の展開形態のゲートウェイ装置は、前記モバイル高速網が、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）又はＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）を含むことが好ましい。
第１１の展開形態によると、モバイル高速網に接続されることにより、モバイル回線交換網に接続された携帯端末との間で、上記のゲートウェイ装置を介して音声通信を行う、携帯端末が提供される。
第１２の展開形態の携帯通信システムは、前記ゲートウェイ装置と、前記モバイル高速網に接続された携帯端末とを備えていることが好ましい。
第１３の展開形態の携帯通信方法は、上記第２の視点に係る携帯通信方法であることが好ましい。
第１４の展開形態として、前記モバイル高速網に接続された携帯端末から送信された音声のビットレートを変更するための要求信号を、前記パケット転送装置から受信した場合には、前記パケット転送装置から受信したパケットに格納された音声の圧縮符号化ビットストリームを、前記無線基地局制御装置に接続された携帯端末が送受信可能なビットレートに変換して、前記無線基地局制御装置に送信する工程を含む、携帯通信方法が提供される。
第１５の展開形態として、前記モバイル高速網に接続された携帯端末に送信する音声のビットレートを変更するための要求信号を、前記パケット転送装置から受信した場合には、前記無線基地局制御装置から受信した音声の圧縮符号化ビットストリームを、該要求信号において要求されたビットレートに変換して、前記パケット転送装置に送信する工程を含む、携帯通信方法が提供される。
第１６の展開形態のプログラムは、上記第３の視点に係るプログラムであることが好ましい。
第１７の展開形態として、前記モバイル高速網に接続された携帯端末から送信された音声のビットレートを変更するための要求信号を、前記パケット転送装置から受信した場合には、前記パケット転送装置から受信したパケットに格納された音声の圧縮符号化ビットストリームを、前記無線基地局制御装置に接続された携帯端末が送受信可能なビットレートに変換して、前記無線基地局制御装置に送信する処理をコンピュータに実行させる、プログラムが提供される。
第１８の展開形態として、前記モバイル高速網に接続された携帯端末に送信する音声のビットレートを変更するための要求信号を、前記パケット転送装置から受信した場合には、前記無線基地局制御装置から受信した音声の圧縮符号化ビットストリームを、該要求信号において要求されたビットレートに変換して、前記パケット転送装置に送信する処理をコンピュータに実行させる、プログラムが提供される。
なお、上記プログラムはコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されていてもよい。
本発明によると、モバイル回線交換網に接続して回線交換による音声通信を行う携帯端末と、モバイル高速網（例えばモバイルＬＴＥ／ＥＰＣ網）に接続してＶｏＩＰ通信を行う携帯端末との間における相互接続が可能となる。
また、本発明のゲートウェイ装置によると、モバイル高速網に接続される新式の携帯端末が、ＬＴＥ区間における輻輳の通知に基づいて音声コーデックのビットレートを変更するレートアダプテーション機能を有している場合に、ビットレートを変更した新式の携帯端末からの圧縮符号化ビットストリームを受信することができる。さらに、本発明のゲートウェイ装置によると、変更後のビットレートに応じて変換された圧縮符号化ビットストリームを新式の携帯端末に送信することができる。これにより、ＬＴＥ区間における輻輳を回避することができ、パケットロスの発生を防ぐとともに、新式の携帯端末又は旧式の携帯端末において、受信した音声が途切れて音質が低下するのを防ぐことができる。
（実施形態１）
本発明の第１の実施形態に係るゲートウェイ装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るゲートウェイ装置１０を設けた携帯通信システムのネットワーク構成と接続形態を示す図である。図１を参照すると、携帯通信システムは、モバイル回線交換網１００に設けられたゲートウェイ装置１０及び無線基地局制御装置２０と、ＩＭＳ網３００に設けられたＣＳＣＦ装置７０と、モバイルＬＴＥ／ＥＰＣ網２００に設けられたＳ／Ｐ−ＧＷ装置３０及びｅＮｏｄｅＢ装置４０と、携帯端末５０及び６０とを有する。
ここでは、一例として、モバイル高速網として、モバイルＬＴＥ／ＥＰＣ網２００を用いる。なお、モバイル高速網として、ＨＳＰＡ又はＨＳＰＡ＋を用いることもできる。本実施形態のゲートウェイ装置１０は、モバイルＬＴＥ／ＥＰＣ網２００上のパケット転送装置と、モバイル回線交換網１００上の無線基地局制御装置（ＲＮＣ：Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２０とをＩＭＳ網３００を介して相互接続させ、モバイルＬＴＥ／ＥＰＣ網２００に接続された携帯端末６０と無線基地局制御装置２０に接続された携帯端末５０との間で、音声通信の相互接続を実現する。
ここで、ゲートウェイ装置１０とモバイルＬＴＥ／ＥＰＣ網２００に接続されたパケット転送装置との間の呼制御信号は、ＩＰマルチメディアサブシステム（ＩＭＳ：ＩＰ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ）及びＶｏＩＰで使用されるＳＩＰ（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を使用し、これをＬＴＥ／ＥＰＣのベアラで転送する。また、ゲートウェイ装置１０とパケット転送装置との間の音声信号は、ＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰによるパケットを用いて転送する。ここでは、一例として、パケット転送装置として、Ｓ／Ｐ−ＧＷ（Ｓｅｒｖｉｎｇ／Ｐａｃｋｅｔ ｄａｔａ−Ｇａｔｅｗａｙ）装置を用いる。なお、パケット転送装置として、ｘＧＳＮ装置を用いることもできる。
ゲートウェイ装置１０とモバイル回線交換網１００上の無線基地局制御装置２０との間の音声信号は、一例として、回線交換のプロトコルであるＩｕＵＰ（Ｉｕ Ｕ−Ｐｌａｎｅ）プロトコルを用いて転送する。
携帯端末５０は、モバイル回線交換網１００に接続される音声電話端末である。携帯端末５０は既存の音声電話端末をそのまま使うことができる。携帯端末５０は、モバイル回線交換網１００に接続され、無線基地局制御装置（ＲＮＣ）２０を介して、ゲートウェイ装置１０との間で呼制御信号と音声信号を送受信する。
携帯端末５０は、一例として、音声コーデックとしてＡＭＲ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｕｌｔｉ−Ｒａｔｅ）音声コーデックを搭載し、音声信号を１２．２ｋｂｐｓのビットレートで圧縮符号化して得られたビットストリームを送受信するものとする。なお、ＡＭＲ音声コーデックの詳細は、３ＧＰＰ（Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）のＴＳ２６．０９０規格に規定されている。
ゲートウェイ装置１０は、携帯端末５０との間で、モバイル回線交換網１００で使用される呼処理信号として、例えば、ＩＳＵＰ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｓｅｒ Ｐａｒｔ）を送受信し、音声データとしてＡＭＲ圧縮符号化ビットストリームを送受信する。また、ゲートウェイ装置１０は、モバイル回線交換網１００とＩＭＳ網３００とを相互接続するために、上記の呼処理信号をＳＩＰに変換し、ＩＭＳ網上のＣＳＣＦ（Ｃａｌｌ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ、セッション制御）装置７０に出力し、ＣＳＣＦ装置７０を経由してモバイルＬＴＥ／ＥＰＣ網２００上のＳ／Ｐ−ＧＷ装置３０に出力する。呼制御信号は、Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置３０によりＧＴＰ（ＧＰＲＳ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）−Ｃプロトコルでトネリングされて、ｅＮｏｄｅＢ装置４０に送信され、ｅＮｏｄｅＢ装置４０により無線区間に送信され、携帯端末６０で受信される。
逆方向として、携帯端末６０から送出されたＳＩＰ制御信号は、無線区間を介してｅＮｏｄｅＢ４０で受信され、Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置３０をＧＴＰ−Ｃでトネリング転送されて、ＣＳＣＦ装置７０でＳＩＰ信号として受信される。ＣＳＣＦ装置７０から送信されたＳＩＰによる呼制御信号は、ゲートウェイ装置１０によって受信され、ＩＳＵＰ等に変換されて無線基地局制御装置２０に出力され、無線区間を介して携帯端末５０によって受信される。
Ｕ−ｐｌａｎｅの音声信号については、携帯端末５０から送信された１２．２ｋｂｐｓのＡＭＲ圧縮音声ビットストリームは、無線区間を介して無線基地局制御装置２０で受信され、無線基地局制御装置２０においてＩｕＵＰプロトコルフレームに格納されてゲートウェイ装置１０に転送される。ここで、ＩｕＵＰプロトコルは、３ＧＰＰのＴＳ２５．４１５規格又はＴＳ２６．１０２規格に規定されている。
ゲートウェイ装置１０は、ＩｕＵＰプロトコルフレームに格納されたＡＭＲビットストリームを取り出して、ＲＴＰパケットのペイロードに格納し、ＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰパケットとしてＩＭＳ網３００を介してモバイルＬＴＥ／ＥＰＣ網２００上のＳ／Ｐ−ＧＷ装置３０に転送する。Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置３０は、ＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰパケットを受信し、ＲＴＰパケットのペイロード部分にＧＴＰ−Ｕヘッダを付加し、ＧＴＰ−Ｕ／ＵＤＰ／ＩＰパケットとしてトネリングし、ｅＮｏｄｅＢ装置４０に転送する。ｅＮｏｄｅＢ装置４０は、ＧＴＰ−Ｕパケットのペイロード部分を取り出し、ＲＴＰパケットとして無線区間を介して携帯端末６０に送信する。携帯端末６０は、ＲＴＰパケットを受信してＡＭＲビットストリームを取り出し、ＡＭＲデコードして音声を再生する。なお、携帯端末６０から携帯端末５０へのデータの流れに関しては、上記の接続を逆にたどればよいため、説明を省略する。
本実施形態のゲートウェイ装置１０は、モバイルＬＴＥ／ＥＰＣ網２００がＬＴＥ区間においてトラヒックの輻輳を検出した場合に、携帯端末６０からのＡＭＲの送受信ビットレートを変更する機能を有する。一方、携帯端末５０は回線交換による既存の携帯端末であるため、ＡＭＲは１２．２ｋｂｐｓに固定されている。そこで、ゲートウェイ装置１０の音声トランスコーダは、携帯端末６０のビットレートの変更にあわせてビットレートの変換を行う。これは、次のようにして実現することができる。
ＳＩＰ／ＳＤＰを用いてＡＭＲビットレートを変換させる能力があることをＳＤＰに記載し、ＳＤＰのオファー／アンサープロセスを用いることにより、携帯端末６０とゲートウェイ装置１０との間で互いに通知しあう。具体的には、ＳＤＰ上におけるｅｃｎ−ｃａｐａｂｌｅ−ｒｔｐのオファーが携帯端末６０からゲートウェイ装置１０に届けられ、これに対して、ゲートウェイ装置１０はＳＤＰにｅｃｎ−ｃａｐａｂｌｅ−ｒｔｐを記載してアンサーを返す。このプロセスにより、互いにＡＭＲのビットレートを変化させる能力があることを、携帯端末６０とゲートウェイ装置１０との間で確認する。
ｅＮｏｄｅＢ装置４０は、モバイルＬＴＥ／ＥＰＣ網２００のＬＴＥ区間での輻輳を検出すると、携帯端末６０に送信するパケットのＩＰヘッダにＥＣＮ−ＣＥ（Ｅｘｐｌｉｃｉｔ Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ−Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄ）フラグを立てて送信する。携帯端末６０は、ｅＮｏｄｅＢ装置４０から受信したパケットのＩＰヘッダにＥＣＮ−ＣＥフラグが立っている場合には、モバイルＬＴＥ／ＥＰＣ網２００のＬＴＥ区間における輻輳が発生したものと判定し、ＡＭＲのビットレートを、例えば、１２．２ｋｂｐｓから７．９５ｋｂｐｓに下げることを決定し、ビットレートの変更と変更後のビットレートをアダプテーション要求（Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ）信号に記載してゲートウェイ装置１０に送信する。
図２は、本実施形態に係るゲートウェイ装置１０Ａ（図１のゲートウェイ装置１０）の構成を示すブロック図である。図２を参照すると、ゲートウェイ装置１０Ａは、呼制御・変換部１１及び変換部１２Ａを有する。変換部１２Ａは、制御・解析部１４、プロトコル分解・組立部１５、音声トランスコーダ部１６Ａ及びパケット送受信部１８Ａを有する。
まず、ＬＴＥ区間が輻輳していない場合の動作を説明する。呼制御・変換部１１は、ＩＭＳ網３００上のＣＳＣＦ装置７０からＳＩＰ呼制御信号を受信し、これをモバイル回線交換のＩＳＵＰ信号に変換し、モバイル回線交換網１００上の無線基地局制御装置２０に送信する。さらに、ＣＳＣＦ装置７０からアダプテーション要求信号を受信していないことを確認した上で、割り当てられたチャネルに対する通信開始を制御・解析部１４に指示する。
制御・解析部１４は、呼制御・変換部１１から通信開始指示を受信し、アダプテーション要求信号を受信していないため、ＡＭＲのビットレートは携帯端末６０と携帯端末５０との間で１２．２ｋｂｐｓで一致しているものと判定し、音声トランスコーダ部１６Ａに対して、変換を行わずにスルー処理を行うように指示する。また、制御・解析部１４は、プロトコル分解・組立部１５に対し、ＩｕＵＰプロトコルの分解・組み立てを指示する。
パケット送受信部１８Ａは、Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置３０から１２．２ｋｂｐｓのＡＭＲ圧縮符号化ビットストリームが格納されたＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰパケットを受信し、音声トランスコーダ部１６Ａに出力する。音声トランスコーダ部１６Ａは、制御・解析部１４からの指示を受けて変換処理をスルーし、１２．２ｋｂｐｓのＡＭＲ圧縮符号化ビットストリームをスルー処理してプロトコル分解・組立部１５に出力する。プロトコル分解・組立部１５は、音声トランスコーダ部１６Ａから入力した１２．２ｋｂｐｓのＡＭＲ圧縮符号化ビットストリームをＩｕＵＰフレームフォーマットのペイロード部に格納し、ＩｕＵＰフレームを無線基地局制御装置２０に送信する。
ＬＴＥ区間が輻輳してない場合の逆方向の説明を行う。Ｃ−Ｐｌａｎｅでは、呼制御・変換部１１は、無線基地局制御装置２０からＩＳＵＰ信号を受信し、これをＳＩＰ／ＳＤＰに変換してＣＳＣＦ装置７０を介してＳ／Ｐ−ＧＷ装置３０に送信する。Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置３０は、受信したＳＩＰ／ＳＤＰ信号をＧＴＰ−ＣプロトコルでトネリングしてｅＮｏｄｅＢ装置４０に転送する。ｅＮｏｄｅＢ装置４０は、ＧＴＰ−ＣパケットからＳＩＰ／ＳＤＰ信号を取り出して、ＬＴＥ無線区間を介して携帯端末６０に送信する。携帯端末６０は、ＳＩＰ／ＳＤＰ信号を受信してセッションの制御及び音声の送受信の制御を行う。
Ｕ−Ｐｌａｎｅでは、プロトコル分解・組立部１５は、無線基地局制御装置２０からＩｕＵＰフレームプロトコルを受信し、ペイロードに格納されている１２．２ｋｂｐｓのＡＭＲの圧縮符号化ビットストリームを読み出して、音声トランスコーダ部１６Ａに出力する。音声トランスコーダ部１６Ａは、１２．２ｋｂｐｓのＡＭＲ圧縮符号化ストリームをスルーし、パケット送受信部１８Ａに送出する。パケット送受信部１８Ａは、１２．２ｋｂｐｓのＡＭＲ圧縮符号化ビットストリームをＲＴＰパケットのペイロードに格納し、Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置３０に送出する。ここで、ＲＴＰペイロードフォーマットとして、一例として、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）のＲＦＣ３２６７を用いることができる。
次に、ｅＮｏｄｅＢ装置４０がＬＴＥ区間での輻輳を検出した場合の動作を説明する。ゲートウェイ装置１０の呼制御・変換部１１が、携帯端末６０からのＳＩＰ／ＳＤＰによるＥＣＮ−ｃａｐａｂｌｅ−ｒｔｐをＣＳＣＦ装置７０を介して受信した場合には、アンサーとして、ＳＤＰにＥＣＮ−ｃａｐａｂｌｅ−ｒｔｐを記載してＣＳＣＦ装置７０を介してＳ／Ｐ−ＧＷ装置３０に送信する。
次に、呼制御・変換部１１が、ＣＳＣＦ装置７０を介して携帯端末６０からアダプテーション要求信号を受信した場合には、アダプテーション要求信号に含まれているＡＭＲのビットレートの変化情報を読み出し、通信開始指示とともに制御・解析部１４に出力する。ここで、ＡＭＲのビットレートの変化は、一例として、１２．２ｋｂｐｓから７．９５ｋｂｐｓへの変化であるとする。呼制御・変換部１１は、さらに、ＣＳＣＦ装置７０を介してＳ／Ｐ−ＧＷ装置３０にａｃｋ信号を送信する。
制御・解析部１４は、通信開始指示とＡＭＲビットレートの変化情報を受け、上り方向及び下り方向のいずれも１２．２ｋｂｐｓから７．９５ｋｂｐｓへの変化である場合には、音声トランスコーダが必要なため、音声トランスコーダ部１６Ａに対して、トランスコーディングを指示するともに、１２．２ｋｂｐｓから７．９５ｋｂｐｓへの変換を指示する。
音声トランスコーダ部１６Ａは、通信開始指示、トランスコーディングの指示、及び、ビットレートに関する変換指示を受け、両方向ともにＡＭＲトランスコーダを起動し、ビットレートの変換として、１２．２ｋｂｐｓから７．９５ｋｂｐｓへの変換を実施する。パケット送受信部１８ＡからＲＴＰパケットを受信し、ＲＴＰパケットに格納された７．９５ｋｂｐｓのＡＭＲビットストリームを１２．２ｋｂｐｓに変換し、プロトコル分解・組立部１５に出力する。
プロトコル分解・組立部１５は、音声トランスコーダ部１６Ａから受信した１２．２ｋｂｐｓ ＡＭＲビットストリームに対し、ＩｕＵＰ回線交換プロトコルフレームのペイロード部に格納して、無線基地局制御装置２０に送信する。具体的には、ＲＦＣ３２６７ ＲＴＰペイロードフォーマットヘッダのコーデックモードリクエスト（ＣＭＲ：Ｃｏｄｅｃ Ｍｏｄｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を読み出し、これに基づいて、ＩｕＵＰ回線交換プロトコルフレームを組み立てて、ＡＭＲ圧縮符号化ストリームをＩｕＵＰペイロード部のＲＡＢ ＳｕｂＦｌｏｗに格納し、回線交換ベアラに載せて無線基地局制御装置２０に送信する。
次に、逆方向の説明を行う。プロトコル分解・組立部１５は、無線基地局制御装置２０から受信したＩｕＵＰプロトコルフレームをＲＦＣ３２６７プロトコルに変換する。具体的には、まずＩｕＵＰプロトコルフレームのペイロード部のＲＡＢ（Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｂｅａｒｅｒ） ＳｕｂＦｌｏｗに格納されている１２．２ｋｂｐｓのＡＭＲの圧縮符号化ビットストリームを読み出し、音声トランスコーダ部１６Ａに出力する。
音声トランスコーダ部１６Ａは、制御・解析部１４から通信開始の指示とトランスコーディングの指示を入力し、プロトコル分解・組立部１５から受信した１２．２ｋｂｐｓのＡＭＲ圧縮符号化ビットストリームを７．９５ｋｂｐｓに変換し、パケット送受信部１８Ａに出力する。
パケット送受信部１８Ａは、７．９５ｋｂｐｓのＡＭＲ圧縮符号化ビットストリームに対し、ＩＥＴＦ ＲＦＣ３２６７で規定されているＲＴＰペイロードフォーマットヘッダを構築した上で、ＲＴＰペイロード部分に前記ＡＭＲビットストリームを格納する。
ここで、ＡＭＲ音声圧縮符号化ビットストリームに含まれるフレームタイプ情報はビットレートを表すため、プロトコル分解・組立部１５は、このフレームタイプ情報をＲＦＣ３２６７のコーデックモードリクエスト（ＣＭＲ：Ｃｏｄｅｃ Ｍｏｄｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ）情報に変換する。さらに、プロトコル分解・組立部１５は、ＲＦＣ３２６７の設定で必要なオクテットアラインその他のパラメータを予め定められた値に設定する。
パケット送受信部１８Ａは、ＲＴＰ／ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰパケットを、ＩＭＳ網３００を経由してモバイルＬＴＥ／ＥＰＣ網２００上のＳ／Ｐ−ＧＷ装置３０に送信する。
（実施形態２）
本発明の第２の実施形態に係るゲートウェイ装置について、図面を参照して説明する。図３は、本実施形態に係るゲートウェイ装置１０Ｂ（図１のゲートウェイ装置１０）の構成をブロック図である。図３を参照すると、ゲートウェイ装置１０Ｂは、呼制御・変換部１１及び変換部１２Ｂを有する。変換部１２Ｂは、制御・解析部１４、プロトコル分解・組立部１５、音声トランスコーダ部１６Ｂ及びパケット送受信部１８Ｂを有する。図３において図２の構成要素と同一の符号が付された構成要素の動作は、同一の符号が付された図２の構成要素の動作と同一であるため、説明を省略する。
図３においては、携帯端末６０でＥＣＮ−ＣＥを検出してＡＭＲ音声符号化のビットレートを変更する場合、携帯端末６０のＡＭＲ音声コーデックにおいて、例えば、ビットレートを７．９５ｋｂｐｓに変更する。変更後のビットレート（７．９５ｋｂｐｓ）をＲＦＣ３２６７で規定されるＲＴＰペイロードフォーマットのＣＭＲフィールドに記載した上で、ＲＴＰペイロードに７．９５ｋｂｐｓのＡＭＲ圧縮符号化ビットストリームを格納したＲＴＰパケットは、携帯端末６０から送信され、ｅＮｏｄｅＢ装置４０及びＳ／Ｐ−ＧＷ装置３０を経由して、ゲートウェイ装置１０によって受信される。ゲートウェイ装置１０のパケット送受信部１８Ｂは、パケット転送装置３０からＲＴＰパケットを受信し、ＲＴＰペイロードフォーマット部のＣＭＲフィールドを確認してＡＭＲのビットレートが７．９５ｋｂｐｓであると認識する。さらに、パケット送受信部１８Ｂは、ＲＴＰペイロード部からＡＭＲ圧縮符号化ビットストリームを読み出し、ビットレート情報及びＡＭＲ圧縮符号化ビットストリームを音声トランスコーダ部１６Ｂに出力する。
音声トランスコーダ部１６Ｂは、ビットレート情報及びＡＭＲ圧縮符号化ビットストリームを入力し、ＡＭＲ圧縮符号化ビットストリームのビットレートが７．９５ｋｂｐｓであることを認識した上で、１２．２ｋｂｐｓのＡＭＲ圧縮符号化ビットストリームに変換し、プロトコル分解・組立部１５に出力する。
上記の第１及び第２の実施形態において、音声トランスコーダ部１６Ａ、１６Ｂとして、フルデコーダとフル再エンコーダを組み合わせたタンデム型トランスコーダを用いてもよいし、ＡＭＲ圧縮符号化ビットストリームを一部のみデコードし一部のみ再エンコードする非タンデム型トランスコーダを用いてもよい。前者と比較して、後者の場合には、処理遅延及び処理量を削減することができる。
上記の第１及び第２の実施形態において、音声の圧縮符号化ビットストリームの生成に使用する音声コーデックとして、前記したＡＭＲ以外にＡＭＲ−ＷＢ、Ｇ．７１１等の公知のコーデックを用いることもできる。
また、パケット転送装置３０から送受信される、音声圧縮符号化ストリームを格納するプロトコルとして、ＧＴＰ−Ｕ（ＧＰＲＳ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ．Ｕｓｅｒ）のような公知のプロトコルを用いることもできる。
また、上記の第１（又は第２）の実施形態において、変換部１２Ａ（又は１２Ｂ）に設けられた制御・解析部１４は、呼制御・変換部１１に設けることもできる。さらに、呼制御・変換部１１と変換部１２Ａ（又は１２Ｂ）は、分離して別個の装置において実現することもできる。かかる構成を採用する場合には、呼制御・変換装置１１と変換部１２Ａ（又は１２Ｂ）との間の制御信号の送受信には、例えば、ＩＴＵ−Ｔ Ｈ．２４８ ＭＥＧＡＣＯ（Ｍｅｄｉａ Ｇａｔｅｗａｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）プロトコルを用いることができる。
さらに、音声トランスコーダ部１６Ａ（又は１６Ｂ）は、ゲートウェイ装置１０Ａ（又は１０Ｂ）とは別個の装置において実現することもできる。
また、モバイル高速網としては、ＬＴＥ又はＥＰＣのみならず、ＨＳＰＡ、ＨＳＰＡ＋、ＨＮＢ（Ｈｏｍｅ ＮｏｄｅＢ）、ＨｅＮＢ（Ｈｏｍｅ ｅ−ＮｏｄｅＢ）、ＷｉＭａｘ等を用いることもできる。
なお、上記実施形態において、ゲートウェイ装置１０Ａ（又は１０Ｂ）の呼制御・変換部１１、変換部１２Ａ（又は１２Ｂ）の各部は、ゲートウェイ装置１０Ａ（又は１０Ｂ）を構成するコンピュータ上で実行されるコンピュータプログラムによって、機能を実現するようにしてもよい。
なお、上記の特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせ、ないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
１０、１０Ａ、１０Ｂ ゲートウェイ装置
１１ 呼制御・変換部
１２Ａ、１２Ｂ 変換部
１４ 制御・解析部
１５ プロトコル分解・組立部
１６Ａ、１６Ｂ 音声トランスコーダ部
１８Ａ、１８Ｂ パケット送受信部
２０ 無線基地局制御装置（ＲＮＣ）
３０ Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置
４０ ｅＮｏｄｅＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ Ｎｏｄｅ Ｂ）装置
５０、６０ 携帯端末
７０ ＣＳＣＦ装置
１００ モバイル回線交換網（モバイル回線交換ネットワーク）
２００ モバイルＬＴＥ／ＥＰＣ網（モバイルＬＴＥ／ＥＰＣネットワーク）
３００ ＩＭＳ網（ＩＭＳネットワーク）

Claims (10)

  1. モバイル高速網上のパケット転送装置とモバイル回線交換網上の無線基地局制御装置とをＩＭＳ網を介して接続するとともに、
    音声のビットレートを変更するための要求信号を、前記パケット転送装置から受信した場合には、前記パケット転送装置または前記無線基地局制御装置から受信したパケットに格納された音声の圧縮符号化ビットストリームを、該要求信号において要求されたビットレートに変換して、前記無線基地局制御装置または前記パケット転送装置に送信するゲートウェイ装置。
  2. 前記モバイル高速網に接続された携帯端末から送信された音声のビットレートを変更するための要求信号を、前記パケット転送装置から受信した場合には、前記パケット転送装置から受信したパケットに格納された音声の圧縮符号化ビットストリームを、前記無線基地局制御装置に接続された携帯端末が送受信可能なビットレートに変換して、前記無線基地局制御装置に送信する、請求項１に記載のゲートウェイ装置。
  3. 前記モバイル高速網に接続された携帯端末に送信する音声のビットレートを変更するための要求信号を、前記パケット転送装置から受信した場合には、前記無線基地局制御装置から受信した音声の圧縮符号化ビットストリームを、該要求信号において要求されたビットレートに変換して、前記パケット転送装置に送信する、請求項１に記載のゲートウェイ装置。
  4. 前記パケット転送装置によって送信された前記要求信号を、前記ＩＭＳ網上のセッション制御装置を介して受信する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のゲートウェイ装置。
  5. 前記要求信号を受信した場合には、前記パケット転送装置又は前記セッション制御装置に承諾の通知をする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のゲートウェイ装置。
  6. 前記要求信号は、前記モバイル高速網において輻輳が発生した場合に、前記モバイル高速網に接続された携帯端末によって送信される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のゲートウェイ装置。
  7. 前記モバイル高速網における輻輳の発生は、前記モバイル高速網上のｅＮｏｄｅＢ装置によって検出される、請求項６に記載のゲートウェイ装置。
  8. 前記輻輳の発生は、ＥＣＮ−ＣＥ（Ｅｘｐｌｉｃｉｔ Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ−Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄ）情報において、前記ｅＮｏｄｅＢ装置から携帯端末に通知される、請求項７に記載のゲートウェイ装置。
  9. ゲートウェイ装置によって、モバイル高速網上のパケット転送装置とモバイル回線交換網上の無線基地局制御装置とをＩＭＳ網を介して接続する工程と、
    音声のビットレートを変更するための要求信号を、前記パケット転送装置から受信した場合には、前記パケット転送装置または前記無線基地局制御装置から受信したパケットに格納された音声の圧縮符号化ビットストリームを、該要求信号において要求されたビットレートに変換して、前記無線基地局制御装置または前記パケット転送装置に送信する工程と、を含む携帯通信方法。
  10. モバイル高速網上のパケット転送装置とモバイル回線交換網上の無線基地局制御装置とをＩＭＳ網を介して接続する処理と、
    音声のビットレートを変更するための要求信号を、前記パケット転送装置から受信した場合には、前記パケット転送装置または前記無線基地局制御装置から受信したパケットに格納された音声の圧縮符号化ビットストリームを、該要求信号において要求されたビットレートに変換して、前記無線基地局制御装置または前記パケット転送装置に送信する処理と、をコンピュータに実行させるプログラム。
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