JP5538357B2 - Ｕｍａにおけるメディアゲートウェイの優先的なルーティングの回線割当て技術 - Google Patents

Description

本発明は、呼回線が優先的にルーティングされるように１つまたは複数の呼サーバを介した呼のモニタリングおよびプロビジョニングに関する。優先的なルーティングは、呼の負荷のバランスを保ち、機器を最大限に活用するように、呼サーバのキューのスループットのバランスを保つ働きをする。

無線電話サービスのプロバイダは、着呼および発呼をルーティングするためにアクセス回線のプロビジョニングを行わなければならない。無線ソフトスイッチ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｏｆｔ Ｓｗｉｔｃｈ、ＷＳＳ）のようなルーティング装置を介した呼のスループットを最適化するには、回線および中継回線（ｔｒｕｎｋ）の利用量を最大にし、回線接続時間を最小にする回線選択アルゴリズムを実装する必要がある。このような最適化のための既存の解決法は、トップダウン（Ｔｏｐ−Ｄｏｗｎ）選択、ボトムアップ（Ｂｏｔｔｏｍ−Ｕｐ）選択、最大アイドル（Ｍｏｓｔ−Ｉｄｌｅ）選択、および最小アイドル（Ｌｅａｓｔ−Ｉｄｌｅ）選択のような標準的な回線選択アルゴリズムを含んでいる。

こうした解決法は、回線の選択をいくらか最適化するが、これらは複数のメディアゲートウェイを利用することを考慮に入れていない。回線選択アルゴリズムにおいてメディアゲートウェイを考慮に入れないことから、異なるメディアゲートウェイの間でリソースの負荷が固定され、柔軟性を欠き、不均衡となっている。これは、ライセンス不要モバイルアクセス（Ｕｎｌｉｃｅｎｓｅｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ａｃｃｅｓｓ、ＵＭＡ）のリソースに関するインターネット電話（ＩＰ）の不均衡な負荷を含むことができる。

呼処理における最大スループットのためにメディアゲートウェイの帯域幅の利用が最適化されることが可能であるシステムおよび方法が必要とされている。さらに、複数のメディアゲートウェイにわたって呼処理の負荷のバランスを保つことが、ネットワーク内のシステム容量を最大にする。

メディアゲートウェイの優先的ルーティングは、次の回線の選択の際に特定のメディアゲートウェイに優先権を与えるという単純概念であり、呼が多くの可能なパスのうちのいずれかを採用することができるマルチメディアゲートウェイのソフトスイッチにおいて、着信回線と同じメディアゲートウェイ上の発信回線が優先して選択され、したがって１つが利用可能である場合、２つのサイドをブリッジするためにメディアゲートウェイ上でさらなるベアラポートを使用する必要をなくす。相互接続の代わりに、同じ機能がソフトスイッチとネットワークの残部との間のベアラインタフェースにプロビジョニングされることが可能である。

この解決法の基本的な考えは、各呼の呼処理について各メディアゲートウェイの帯域幅の利用を監視することである。これは、ＷＳＳが着信割当てを処理するとき、着信呼に最も空いているメディアゲートウェイを選択することである。他の場合では、着信呼を処理するソースメディアゲートウェイを認識すること、および、同じ呼の発信側を処理するために同じメディアゲートウェイを選択するよう試みることであり、そのような方法全てで、内部の相互接続のために貴重なポートを使用することを最小限にする。この解決法は、ＷＳＳもまたメディアゲートウェイの相互接続を知的に削減し、内部の相互接続とは対照的に事業者がネットワークアクセスに対する同じ数のメディアゲートウェイリソースのより高いパーセンテージを確保し、事実上ネットワーク内のシステム容量を最大にすることを可能にするという点で既存の解決法とは異なる。

さらなる例示的実施形態では、ＵＭＡに適用されるとき、上記の優先的ルーティング原理は、次のように理解され、拡大される必要がある。ネットワーク内には、場合によっては異なる都市に分布されるが、同じ呼サーバによって制御される複数のメディアゲートウェイがある。ＵＭＡ中継回線群（黒い実線）は、一般にすべてのメディアゲートウェイからのＩＰチャネルを含むことによってプロビジョニングされ、例えば複数の都市など複数のサービスエリアのために働くことができる。

この新しい解決法の主な利点は、統合されたＷＳＳ／ＵＮＣがさらなるメディアゲートウェイを追加することによってトラフィック需要に従って拡大することを可能にすること、およびすべてのメディアゲートウェイの間で呼をプールまたは分配するために呼サーバにその回線選択アルゴリズムを自動的に調整させることである。この機能は、異なるメディアゲートウェイの構成を可能にし、しかもネットワークエンジニアリングからの手動による介入をほとんど必要としない。

本発明のある実施形態と一致するシステムの接続の図である。 本発明のある実施形態と一致するＷＳＳ内のトラフィック経路の図である。 本発明のある実施形態と一致する相互接続選択パターンの図である。 本発明のある実施形態と一致するマスターおよびゲートウェイの空き回線のリストの図である。 本発明のある実施形態と一致するＵＭＡ中継回線群の優先的なルーティングを容易にする図である。 本発明のある実施形態と一致する発信の優先的ルーティングフローの流れ図である。 本発明のある実施形態と一致する着信の優先的ルーティングフローの流れ図である。 本発明のある実施形態と一致するライセンス不要モバイルアクセス（Ｕｎｌｉｃｅｎｓｅｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）のルーティングフローの図である。

例示的実施形態では、呼がスイッチに入った後に、優先的処置が適用され、構成およびルーティングルールに基づいて発信ルートが決定され、呼が出ていく用意ができる。着信回線の選択は、前のスイッチによってすでに行われている。呼がスイッチを出るために使用する発信回線および中継回線群のみが、現在のスイッチによって決定される。呼を運び入れるおよび運び出す物理的ベアラ設備は、そのそれぞれがあらかじめ設定されたルートの一部である、論理的「中継回線群」にグループ化される。優先的ルーティング技術は、各中継回線群が現在のソフトスイッチによって制御されるメディアゲートウェイからのベアラ設備で構成されることを必要とする。同じ中継回線群の中の回線の分配は、長期間にわたってすべてのトラフィックパターンに統計的に用意されるように、すべてのメディアゲートウェイにわたって均等であるべきである。

図１については、この図は、ルーティング呼サーバとして無線ソフトスイッチ（ＷＳＳ）１００を含んでいる統合された通信ネットワークを示している。１人の加入者から別の加入者への呼を完了するために、サービスを求める要求が集約ポイント１１６において無線装置（例えば１０４など）から受信される。サービスの要求は集約され、統合されたＷＳＳ／ＵＮＣ呼サーバ１００のような呼サーバへ送信される。呼は、呼サーバ１００内にプロビジョニングされた中継回線および回線セットを介して着信回線から発信回線へ接続される。呼は、呼サーバ１００内で適切にルーティングされ、無線送信ポイント１２０に渡されて、別の無線加入者（例えば１２４など）の最終的な宛先へ到達する。

図２については、この図は、第１の無線メディアゲートウェイ（ＷＭＧ−１）２１２と第２の無線メディアゲートウェイ（ＷＭＧ−２）２１６との間に相互接続がプロビジョニングされた、統合されたＷＳＳ／ＵＮＣ呼サーバ１００を介して呼を確立するための例示的実施形態を示している。この実施形態では、回線セットＡ１ ２０４およびＡ２ ２０８は、中継回線群−Ａ ２００の一部であり、回線セットＢ１ ２２４およびＢ２ ２２８は中継回線群Ｂ ２３２の一部である。

この例示的な実施形態では、トラフィックは常に、１つの中継回線群２００を通じて２つのメディアゲートウェイＷＳＳ １００に入り、別の中継回線群２３２を出ていく。図２は、呼がＷＳＳ呼サーバ１００を通ってルーティングされるときに採用することができる４つの可能な異なるパスを示している。回線セットＡ１ ２０４から回線セットＢ１ ２２４および回線セットＡ２ ２０８から回線セットＢ２ ２２８へのパスは、これらが相互接続リソースの割当てを必要としないので、常に好まれる。論理中継回線群Ａ ２００および論理中継回線群Ｂ ２３２はともに、ＷＭＧ−１ ２１２上にもＷＭＧ−２ ２１６上にも回線セットを含むようにプロビジョニングされなければならないことが必要条件である。

ほとんどの場合、着信する接続要求を処理するメディアゲートウェイは、前のネットワークエンティティによって命令され、したがって事業者がプロビジョニングの必要条件に従ったと仮定すると、ＷＳＳ１００は発信側を処理するために同じメディアゲートウェイを選択することができなければならない。例えば、好ましいルーティングでは、着信の要求が回線セットＡ１ ２０４に届き、ＷＭＧ−１が回線セットＡ１ ２０４および回線セットＢ１ ２２４のためにプロビジョニングされる場合、呼スループットを最大にし、要求のための接続時間を最小にする好ましいルーティングは、この呼を回線セットＡ１ ２０４から回線セットＢ１ ２２４までＷＭＧ−１ ２１２を介してルーティングすることである。ＷＳＳ１００もまた着信ＷＭＧを選択するときはいつでも、同様に発信側で同じメディアゲートウェイ上で回線を取得する成功率を増大させる方法でそうすることができなければならない。

図３については、中継回線群Ｔ ３２８のような中継回線群のための割当て方法が適用される前に、メディアゲートウェイに基づいた、空き回線の分離が行われる。実際には、各メディアゲートウェイが、それぞれのキューを分類され、中継回線群３２８の中のそれぞれの回線で満たされている。こうしたゲートウェイの特定のキュー（３１６、３２０、３２４）は、中継回線群Ｔ ３２８用の既存の「マスターキュー」に加えたものである。例えば、この例示的実施形態では、中継回線群Ｔ ３２８の中に回線を有する３つの異なるメディアゲートウェイ（３００、３０４、３０８）があり、３つの別個のキュー（３１６、３２０、３２４）を生じ、それぞれが中継回線群Ｔ ３２８の構成に基づいた回線ＩＤの降順に回線を含んでいる。

相互接続リソースのチェックは単に、相互接続がプロビジョニングされていることを確認する限り動作し、相互接続リソースが相互接続を行うのに十分な帯域幅を有するかどうかを判断しようとしない。これは、意図的に２つの理由のためである：第１に、相互接続リソースは、異なるタイプからなり、そのうちの１つはＡＴＭであり、その帯域幅は、実際のゲートウェイの接続が試みられるまでわからない。第２に、相互接続リソースからの実際の回線割当ては、別々のトランザクションの中で行われることが可能である。帯域幅の状態は、中継回線群３２８が検索されたときから相互接続が割り当てられる時間までに急速に変化する可能性がある。

３つのキューのうちのどれが次の発信回線を得られるかは、呼がどこに着信するかによる。次の６つの呼が、リストＭＧ−１ ３００、ＭＧ−２ ３０４、ＭＧ−３ ３０８、ＭＧ−１ ３００、ＭＧ−２ ３０４、ＭＧ−３ ３０８で着信すると仮定すると、中継回線群Ｔ ３２８から選択される発信回線の順序は、ルックアップアルゴリズムによって規定されるように、１０、８、９、７、５、６となる。

メディアゲートウェイの回線キューが空いているとき、この回線がそのメディアゲートウェイに相互接続されている場合、検索される回線は、マスターキュー４００の先頭からである。例えば、７番目の呼は、ＭＧ−２ ３０４に着信するが、そのキューは現在空いており、そこでマスターキューからのＭＧ−３ ３０８の回線３が、これはＭＧ−１ ３００の回線４と違って、ＭＧ−３ ３０８とＷＭＧ−２ ３０４との間の相互接続パスを有するので選択される。

第２の検索が依然として好適な回線を得られない場合、回線割当装置は、同じ方向の残りのＭＧキューを周期的に繰り返し、それによって、着信呼がすでにすべてのメディアゲートウェイにランダムに分配されていると仮定すると、時間とともに利用可能なメディアゲートウェイの間で負荷を統計的に等しく分割する。

図４については、この図は、優先的ルーティングの回線割当て表の例示的実施形態を示している。中心では、ルーティングは、各メディアゲートウェイ用の別個の空き回線リスト（４０４、４０８、４１２）、および中継回線群３２８全体用のマスターリスト４００を保有することからなる。優先的ルーティングアルゴリズムは、任意の２つのメディアゲートウェイの間の利用可能な相互接続機能の持続される一覧表を保有する。合わせて、空き回線リストは、２種類の選択順を保持しており、１つは割当て方法の事業者の選択に従うものであり、１つは同じ事業者の割当て方法を使用してメディアゲートウェイに従って分類されたものである。このルーティング方法は、回線割当装置がアルゴリズムにおいて様々な時間に空き回線に瞬時にアクセスできるようにする。ある回線が空き状態になると、これは格納されたマスターリスト４００と格納されたメディアゲートウェイの特定のリスト（４０４、４０８、４１２）の両方に追加される。回線割当装置が次の利用可能な回線を探すとき、メディアゲートウェイのリスト（４０４、４０８、４１２）が最初にチェックされ、その後マスターリスト４００がチェックされる。

図５については、ライセンス不要モバイルアクセス（Ｕｎｌｉｃｅｎｓｅｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ａｃｃｅｓｓ、ＵＭＡ）に適用されるとき、優先的ルーティングの原理は理解され、拡張される必要がある。ネットワーク内には、場合によっては異なる都市に分散されているが、同じ呼サーバによって制御される複数のメディアゲートウェイがある。この図は、ＵＭＡ中継回線群が一般にどのようにプロビジョニングされているかを示している。

例示の実施形態では、ＵＭＡ中継回線群は、呼サーバ１００によって制御されるすべてのメディアゲートウェイからのＩＰチャネルを含むように作成されている。各メディアゲートウェイ（５２４、５２８）は、ＣＧＩまたはＵＮＣセキュリティゲートウェイ（例えば５１６）のような位置識別子がプロビジョニングされ、それと関連付けられる必要がある。都市Ａ５００からの着信ＵＭＡ呼に対してＩＰチャネルが割り当てられるとき、ＵＭＡシグナリングによって、ＣＧＩ５０４もしくはＵＮＣセキュリティゲートウェイ５１６、または両方が、識別されることが可能である。これは、この呼が呼サーバ１００によって発信された場所に最も近いメディアゲートウェイの識別につながる。この呼に対する回線割当ての残りは、一部図７に記載するように着信の優先的ルーティングに続く。

ＩＰチャネルが発信ＵＭＡ呼に割り当てられるとき、着信側から取得されるメディアゲートウェイ識別子は、メインドライバになる。この呼に対する回線割当ての残りは、一部図６に記載するように発信の優先的ルーティングに続く。

図６については、一例示的実施形態では発信の優先的ルーティングは、着信回線セットがすでに決定されたときに回線割当てを行う。回線割当モジュールは、ルーティング要求６００を受信し、メディアゲートウェイのリスト（４０４、４０８、４１２）およびマスターゲートウェイのリスト４００を調べて、ＭＧ内の発信回線セットの利用可能性を判定する６０４。現在のＭＧ内で回線セットが利用できる場合６０８、呼は同じＭＧ内の発信回線セットにルーティングされる６２０。同じＭＧ内に利用できる発信回線セットがない場合、回線割当装置は、相互接続表を調べて、現在のＭＧへの相互接続がプロビジョニングされた他のＭＧがあるかどうかを判定する６１２。利用できる第２のＭＧとの相互接続がある場合、呼は相互接続されたＭＧ内の発信回線セットにルーティングされる６２４。現在のＭＧに利用できる回線がなく、利用できる第２のＭＧへの相互接続がない場合、回線割当装置は呼サーバ内のＭＧの中で利用できる回線を求めてマスターリスト４００を調べる６１６。別のＭＧの中に利用できる回線セットがある場合、呼は利用できるＭＧの中の発信回線セットにルーティングされる６２８。回線割当装置が発信回線セットを通じて呼をルーティングすると、回線割当装置は、回線セットのこのような割当てによりＭＧリストおよびマスターリストがデクリメントされるようにする６３２。呼サーバ内のＭＧのいずれにも現在利用できる回線がない場合、回線割当装置は、リストのうちの１つの中で発信回線セットが解放されて、再び埋まるまで、ＭＧリストおよびマスターリストをスキャンし続ける。

図７については、着信の優先的ルーティングの例示的実施形態において、例えばソフトスイッチが基地局への回線マスターとして、または統合されたＷＳＳ／ＵＮＣとして動作するときは、ソフトスイッチ自体も着信回線を割り当てる。割当て時に、呼はメディアゲートウェイに着信していないので、明らかな、確立された優先権はない。このシナリオでは、回線割当装置によって使用されるアルゴリズムは異なる。

着信の優先的ルーティングについては、回線割当装置はプライマリルートのマップを保持し７００、これはユーザの構成に従ってトラフィックを搬送する可能性が高いルートとして（代替ルートまたは「バックアップ」ルートとは対照的に）画定される。システムレベルでは、各メディアゲートウェイは、呼がシステムに入るおよびシステムから出るとき上下する（ｇｏ ｕｐ ａｎｄ ｄｏｗｎ）可能性がある利用できるプライマリルートの合計を有する。例えば、時間ｔ１では、ＷＳＳ内のソフトスイッチの中の３つのメディアゲートウェイは、こうしたプライマリルートの合計、すなわち１０（ＭＧ１）、１２（ＭＧ２）、９（ＭＧ３）を有する。着信回線が選択されることになる場合、回線割当装置が発信の優先的ルーティング処理を使用して同じメディアゲートウェイ上の発信回線を選択する際に同様に成功する最良の機会は、ＭＧ２の着信回線が他のものより利用できるより多くのオプション／ルートを有し、したがって最も長いキューを有するので、これを選択することである７０４。プライマリルートは、最も長いキューを有するＭＧから選択される７０８。すべてのキューが等しい長さである場合、またはただ１つのキューが空き回線を有する場合、回線は第１の利用可能なキューから割り当てられる７１２。各回線選択の後に、キューは回線利用度の現在の状態を反映するためにデクリメントされる７１６。各回線選択の後に、プライマリルートは、これらが混雑していないかどうかを見るためにチェックされ７２０、次の着信選択に備えてプライマリルートの合計を減らす。回線が解放されると７２８、プライマリルートは、これがもはや混雑していないことを見るために再びチェックされ、こうしてプライマリルートの合計を増やす。回線はまず最も長いキューからこのように割り当てられ７２８、混雑を最小にする。

図８については、一例示的実施形態において、ＵＭＡ加入者が、複数の物理的位置のうちの１つにいる場合がある。ＵＭＡは回線を求める信号を送り８００、信号はＷＳＳ呼サーバ１００で受信される。メディアゲートウェイは、ＣＧＩまたはＵＮＣセキュリティゲートウェイと関連付けられた特定の位置または位置のセットと関連付けられるように、位置識別子がプロビジョニングされている。位置識別子はＵＭＡ加入者の位置を提供し、呼サーバが呼の起点に最も近いメディアゲートウェイを識別できるようにする８０４。ＷＳＳ呼サーバ１００は次に、着信の優先的ルーティング（図７参照）によって着信回線の選択を行うように機能する８０８。着信回線セットが決定されると、ＷＳＳ呼サーバ１００は次に、発信の優先的ルーティング（図６参照）によって発信回線の選択を行うように機能する８１２。着信回線セットも発信回線セットも決定されると、ＷＳＳ呼サーバ１００は次に、回線割当てを完了するように機能し、ＵＭＡ加入者は接続される。

ある例示的な実施形態について記載したが、前述の説明に照らして当業者には、多くの代替形態、変更形態、置換形態、および変形形態が明らかになるであろう。

Claims (8)

1. 統合された呼サーバにおいて外部ネットワークのアクセス容量を最大にするための方法であって、
   前記呼サーバ内のすべての回線セットについてのマスター空きリストを保持することと、
   各無線メディアゲートウェイについての別個の空きリストを保持することと、
   第１の無線メディアゲートウェイで回線割当て要求を受信することと、
   前記統合された呼サーバに着信する呼用の着信の論理中継回線群を決定するために要求を調べることと、
   前記統合された呼サーバの中の複数の無線メディアゲートウェイについて呼回線の利用可能性を判定するために、マスター空きリストおよび別個の空きリストを調べ、複数の無線メディアゲートウェイのそれぞれが、ネットワークセキュリティゲートウェイと関連付けられた位置識別子と関連付けられる、ことと、
   前記複数の無線メディアゲートウェイのいずれかの間で利用可能な相互接続回線を判定するために相互接続構成表を調べることと、
   利用可能であれば、別個の空きリストに基づいて、着信論理中継回線群と同じ無線メディアゲートウェイの中にプロビジョニングされた発信論理中継回線群に、着信呼を接続することと、
   発信論理中継回線群が前記同じ無線メディアゲートウェイで利用できない場合、相互接続構成表に基づいて、前記統合された呼サーバ内の前記第１の無線メディアゲートウェイと第２の無線メディアゲートウェイとの間の相互接続の利用可能性を判定することと、
   マスター空きリストに基づいて、前記第２の無線メディアゲートウェイの中にプロビジョニングされた発信論理中継回線群に着信呼を接続することと
   を含み、
   前記接続が、前記統合された呼サーバに入ってくるすべての呼に対して着信論理中継回線群から発信論理中継回線群へ呼を接続するための時間およびコストを最小にするために、利用可能なメディアゲートウェイの間で統計的に等しく負荷を分ける、方法。
2. 前記呼サーバが、統合された無線ソフトスイッチ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｏｆｔ Ｓｗｉｔｃｈ、ＷＳＳ）／ライセンス不要モバイルアクセス（Ｕｎｌｉｃｅｎｓｅｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ａｃｃｅｓｓ、ＵＭＡ）ネットワークコントローラ（ＵＮＣ）の呼サーバである、請求項１に記載の方法。
3. 前記回線割当て要求が、前記ＷＳＳ／ＵＮＣの呼サーバ内の回線割当モジュールによって受信され、処理される、請求項１に記載の方法。
4. 相互接続された無線メディアゲートウェイが利用できないとき、前記着信論理中継回線群から前記発信論理中継回線群への呼接続が、いずれか２つの無線メディアゲートウェイ間の接続である、請求項１に記載の方法。
5. 前記着信および発信中継回線群のそれぞれが、複数の回線セットを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記リストが各トリガイベントに対して更新される、請求項１に記載の方法。
7. トリガイベントが、呼を完了するための回線セットの接続である、請求項６に記載の方法。
8. トリガイベントが、呼が完了したときの回線セットの解放である、請求項６に記載の方法。

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