KR20010023613A

KR20010023613A - 전기통신 시스템

Info

Publication number: KR20010023613A
Application number: KR1020007002262A
Authority: KR
Inventors: 더트넬스티븐
Original assignee: 내쉬 로저 윌리엄; 브리티쉬 텔리커뮤니케이션즈 파블릭 리미티드 캄퍼니
Priority date: 1997-09-04
Filing date: 1998-08-14
Publication date: 2001-03-26
Also published as: NZ502914A; WO1999012329A1; EP1010314A1; CN1281045C; DE69821628D1; JP2001515314A; US6584098B1; CN1269940A; KR100543645B1; CA2301005C; CA2301005A1; DE69821628T2; AU8741498A; AU740602B2; EP1010314B1

Abstract

본 발명은 전기통신 시스템에서 통화의 경로를 설정하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 패킷화된 음성 및 다른 지연-불허용 트래픽, 예를들어 "인터넷"상에서의 전송을 위한 음성 통화, 그러한 접속이 사용가능한 경우 회로-스위치 접속을 통한 전송을 운반하는 시스템이 개시되어 있으며, 패킷 데이터 네트워크(52)를 통해 들어오는 패킷들은 게이트웨이 노드(60)에 의해 음성 특성을 가지는 것으로 식별되고 패킷 네트워크(50) 대신 브리지(61)상으로 터미널(21)로 회로-스위치 네트워크(28,24,23)로 이동을 변환하는데, 이것은 상기 패킷 네트워크(50)상의 부하를 감소시키며 이것은 회로-스위치 네트워크보다는 음성-타입 통화레 덜 적합하며, 반대 방향에서는, 터미널(21)에 의해 발생된 적절한 패킷이 터미널(21) 자체의 제어하에 또는 터미널이 있는 네트워크의 인터페이스(23)하에서, 게이트웨이 노드(60)의 제어하에 또는 자율적으로 회로-스위치 네트워크(24,28)에 의해 게이트웨이 노드(60)로 경로설정이 되기도 하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기통신 시스템{TELECOMMUNICATIONS SYSTEM}

본 발명은 전기통신 시스템, 특히 음성(voice)과 데이터(data) 모두를 운반할 수 있는 전기통신 시스템에 관한 것이다.

많은 다양한 종류의 트래픽을 운반하는 전기통신 시스템이 개발되어 오고 있다. 본 발명의 목적을 위해서, 이러한 시스템들은 두 개의 전화 시스템 그룹으로 나눌 수 있는데, "회로-스위치(circuit-switched)" 와 "패킷-스위치(packet-switched)"로 알려진 두 타입이다.

회로-스위치 시스템에서는, 소스와 목적지 사이의 접속은 통화가 시작되면서 이루어지고, 통화가 진행되는 동안, 그 통화의 특정 사용 역할을 한다. 이 역할을 하는 소스는 완전한 물리적 전화선일 수 도 있으나, 본 시스템의 대부분에서는 시분할 다중화 시스템내의 타임슬롯 및/또는 (무선)주파수-분할 또는 (광)파장-분할 다중화에서의 스펙트럼의 할당 부분일 수 있다.

패킷-스위치 시스템에서는, 한 지점에서 다른 지점으로 전송될 데이터는 각각 별개로 처리되는 짧은 엘리먼트(패킷으로 알려진)로 형성되고, 그 개개의 패킷의 전송 시간에서 네트워크 자원의 가능성에 따라 경로설정이 된다. 이것으로 각각의 많은 수의 데이터 메시지가, 네트워크의 레그(leg)상에서 다른 통화의 패킷을 인터리빙(interleaving)함으로서, 어떠한 특정 레그에 걸쳐 동시에 보내어 질 수 있게 된다. 또한 전체 메시지를 위한 어느 하나의 경로상에 충분한 용량이 없는 경우에, 그 네트워크의 다른 부분에 의해 상기 데이터의 다른 부분(즉, 다른 패킷)을 경로설정하는 것도 가능해진다. 각각의 데이터 패킷에는 패킷의 목적지를 나타내는 개개의 시그널링 오버헤드가 운반되어서, 네트워크의 각 노드에서 패킷이 그의 최종 목적지를 향하여 경로설정될 수 있게 한다. 데이터 패킷에는 시퀀스 번호도 운반되어서, 완전한 메시지 내부의 위치를 식별하여 수신측이 수신단에서 올바른 순서로 그 패킷을 재-조립할 수 있고, 패킷이 올바르게 도달했는지 여부를 알수 있게 해준다.

도 11에 설명되어 있는 바와 같은 "TCP/IP"(전송 제어 프로토콜/인터넷 프로토콜)와 같은 다양한 트랜잭션 프로토콜이 존재하고 있는데, 도 11에는 개개 패킷에서 보여지는 헤더가 도시되어 있다. 앞부분의 인터넷 프로토콜(IP) 헤더(110)(보통 20 바이트)는 목적지, 소스, 및 사용될 프로토콜 등의 정보를 한정한다. 이어서, 표시된 전송 프로토콜, 이 경우에는 "TCP(전송 제어 프로토콜)"에 따라 다른 헤더 정보(111)가 따라온다. 이것은 20 바이트로 구성되는데, 여기엔 사용될 파일 전송 프로토콜 - 예를들어, SMTP(Small Message Transfer Protocol), FTP(File Transfer Protocol) 또는 HTTP(HyperText Transfer Protocol) 등을 나타내는 정보가 포함되어 있다. 더 다른 헤더 정보(112)가 이어져서 상기 표시된 프로토콜을 특정한다. 상기 패킷의 나머지는, "페이로드(115)"로 알려진, 전달될 정보로 구성되어 있다.

국제 특허출원 WO95/31060 및 미국 특허 5729544 등을 통해서, TCP 헤더(111)내에 표시된 메시지 전송 프로토콜에 따라 메시지를 패킷화 하기 위한 회로-스위치 또는 패킷-스위치 경로설정을 선택하는 것이 알려져 있다. 이것은 패킷-스위치될 "SMTP" 프로토콜을 사용하여 메시지를 단축시킬 수 있게 하고, 반면에 "FTP" 프로토콜을 사용하여 큰 컴퓨터 파일과 같은 긴 메시지를 회로-스위치 경로상에서 전송할 수 있게 해준다. 회로-스위치 링크를 설정하는데 필요한 더 많은 처리량은, 개개의 패킷을 전송하는데 요구되는 것과는 반대로, 회로-스위치 링크용 처리만이 한번에 행해져야 한다는 사실로서 오프셋된다.

그러나, 이러한 동작은 전송될 데이터의 정보량을 무시하고 있다. 정보량의 어느 타입은 본질적으로 회로-스위칭에 더 적합하고, 다른 타입은 패킷-스위칭에 더 적합하다. 특히, 이들 정보는 크게 두 개의 그룹으로 분류할 수 있는데, 본 명세서에서는 이것을 "지연-불허용 (delay-intolerant)" 트래픽 및 "훼손-불허용 (corruption-intolerant)" 트래픽으로 언급한다.

종래의 대화식 전화는 "지연-불허용" 이다. 이 분류에는 라이브 비디오 링크 등과 같은 트래픽 타입도 포함된다. 그러한 통화를 위해서, 소스로부터 목적지까지의 이동을 위해 상기 트래픽에서 취해지는 시간은 가능한한 일정하고 짧은 것이 중요하다. 이 요구는 데이터를 완성하는 것보다 더 중요하다. 예를들어, 디지털화된 음성 신호는, 이를 듣는 사람의 입장에서 볼 때는 신호에 상당한 리던던시(redundancy)가 있고, 상기 음성 신호의 일부 디지털 정보의 손실은 수신단에서 허용가능한 신호의 품질을 계속 제공하는 한 허용될 수 있다. 그러나, 전송의 지연은, 특히 일정하지 않은 경우에는, 대화를 매우 어렵고 곤란하게 만들수 있다.

반대로, 텍스트, 숫자로 된 데이터, 그래픽 등을 나타내는 디지털 데이터 신호는 소스로부터 목적지까지 걸리는 데이터의 시간 차이 부분의 길이가 상당히 변화가능하게 전송될 수 있다. 어느 경우에서는 신호의 다른 부분들이 데이터가 전송된 순서와 동일한 순서로 도달하지 않은 그러한 차이량에 의해 지연되기도 하지만, 원래 데이터는, 전송된 순서를 계산할 수 있다면 다시 구성될 수 있다. 이것은 각각의 패킷에 위치 라벨을 붙여 시퀀스내의 위치를 나타냄으로써 이루어진다. 그러한 전송에서는, 데이터의 완성이 목적지로 이동하는데 걸리는 시간보다 더 중요하며, 본 명세서에서는 이것은 "훼손-불허용"으로 언급한다.

훼손-불허용 데이터는 패킷-스위칭 시스템을 통해 운반되는데 적합하다. 이 시스템은 각각의 패킷을 자기-포함 엔티티(self-containted entity) 및 전 속도에 걸쳐 우선순위를 가지는 전송 안정성으로 전송하여, 개개의 패킷의 손실이 일어나지 않게 한다. 만일 그러한 손실이 발생하면, 위치 라벨의 시퀀스내의 갭(gap)으로 이를 식별할 수 있고, 재전송을 요청할 수 있다.

그러나, 패킷-스위칭은 지연-불허용 통화 트래픽에는 적절하지 않다. 이것은 각각의 패킷이 같은 경로를 통해 동일한 시간량을 가진다는 확신이 없기 때문이라는 것이 첫째 이유이다. 다음으로, 그러한 트래픽은 보다 더 연속적인 특성을 지니는 경향이 있고 패킷-스위치 시스템의 간헐적으로 중단되는 특성으로 인해 적적하지 못하다. 통화를 패킷으로 나누는 것은,(각각의 패킷이 자신의 어드레싱 오버헤드를 가지는 것이 요구됨), 그 통화에 중요 데이터 오버헤드를 부가한다. 또한 시스템을 통한 각각의 패킷의 경로설정에 요구되는 오버헤드를 처리하는 처리량도 부가한다. 그러한 통화 트래픽의 타입을 위해, 종래 전화의 지점간 "회로-스위치" 시스템이 보다 적절한데, 그 이유는 그러한 시스템에서는 통화기간에 걸쳐 자원이 종단간의 역할을 하기 때문이다.

회로-스위치 시스템은 충분한 비접속 패킷-스위치 전송을 제공하지 못한다. 마찬가지로, 패킷-기반의 시스템이 전통적인 회로-스위치 전화 시스템 제공에서와 같은 동일한 서비스 품질를 가지고 지연-불허용 애플리케이션을 지원하는 것은 어렵다. 네트워크 운영자의 관점에서 본다면, 패킷-스위칭 시스템을 통한 훼손-불허용(지연-불허용) 통화 및 회로-스위칭 시스템을 통한 지연-불허용 통화의 경로설정을 하는 것이 보다 더 효과적이다. 그러나, 개개의 이용자는 두 개의 전송타입 모두를 위한 하나의 터미널 접속을 사용하길 원할 수 있다. 앞서 종래 기술의 시스템에서는 사이즈가 큰 파일용으로 일반적으로 사용되는 프로토콜(예를들어, HTTP 및 FTP)와 작은 사이즈용으로 사용된 프로토콜(SMTP) 간의 차이만을 언급하였다. 이들은 그러한 파일의 정보량과는 관계가 없다. 특히, 이 프로토콜로는 음성 신호 또는 다른 지연-불허용 비트 스트림, 예를들어 컴퓨터상에서의 비트 스트림을 발생하는 것이 가능하며, 이것을 데이터 터미널을 통해 데이터 스트림으로 전송하는 것이 가능하다. 특정한 예로서, 음성과 비디오 메시지를 운반하기 위한 "인터넷"의 이용을 들 수 있다. 통신 시스템이 그러한 통화를 종래의 데이터 통화로 다루게 되면, 원격 종단에서 파악된 상기 음성 또는 화상 품질은 회로-스위치 보다는 패킷-스위치에서 더 어렵게 될 것이다. 따라서, 회로-스위치 시스템상에서 데이터를 처리하는 것은 패킷-스위칭에서 처리하는 것 보다 자원이 효과적이지 못하고 안정성도 낮다.

이용자 관점에서는, 지연-불혀용이든 훼손-불허용이든, 동일한 시스템상에서 모든 트래픽 타입을 운반할 수 있는 능력이 있는 것이 바람직하다. 이것은, 예를들면, 음성 메시지가 텍스트(데이터)를 지원하도록 하게한다. 또한, 이용자에게 두 개의 분리되는 접속 등을 가질 필요없이 모든 트래픽 타입을 위한 동일한 전기통신 접속을 사용할 수 있게도 해준다. 그러나, 지연-불허용 통화의 인식된 품질은 그러한 통화가 패킷-스위치인 경우에는 상당히 나쁘며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

따라서, 지연-불허용 애플리케이션을 인터넷 프로토콜상에서 구동시키게 하는 것이 현재 제안되고 있다. 그러한 애플리케이션의 하나로서, "User Datagram Protocol(UDP)"로 알려진 프로토콜을 사용하는 "Voice over IP(VoIP)"가 있으며, 도 12에 설명되어 있다. 여기서는 도 11을 통해 설명한 바와 같이, 앞에 있는 동일한 IP 헤더(110)를 사용하지만, 이 경우에는 UDP 헤더(113) 다음에 5 바이트가 따라온다. 페이로드(115)를 다룰 방식을 제어하는 다른 헤더 정보(114)가 따라오기도 한다. 이것은 TCP 프로토콜(112)(도 11)와는 다르며, 데이터가 포멧되는 방법(예를들어, 압축)을 나타낸다. 상기 헤더 정보(114)는 패킷의 우선순위를 나타낸다. 예를들어, "예약 프로토콜(RSVP)"이 포함되기도 하는데, 이것은 IP 라우터내의 버퍼 공간 역할로서 효과적이며 패킷에 우선순위를 부여하여 이들이 최우선으로 실행되도록 한다. 과도한 폭주 및 지연을 피하기 위해, "실시간 프로토콜(RTP)"도 제안되어 왔다. 여기엔 "시간 스탬프(time stamp)" 가 포함되어 있는데, 이것은 상기 "시간 스탬프"에서 표시된 시간 이후의 소정의 시간 이상에서 패킷이 도달하는 경우에는 이 프로토콜을 운반하는 어느 패킷이 처리되지 않고 버려지는지를 표시한다. 이들 두 프로토콜을 혼합하여 사용하는 것은 패킷-스위치 시스템내에서, 지연과 변형될 데이터 보전 사이의 균형이 지연-불허용 메시지에 보다 적절하게 해준다. 훼손-불허용 UDP 메시지는, 데이터 보전이 전송 속도에 걸쳐 우선순위를 가지기 위해, 이러한 프로토콜을 운반하지 않는 경우에서와 같이 영향을 받지 않는다.

비록 이들 프로토콜을 사용하는 것이 음성 신호 또는 다른 지연-불허용 신호로의 상당한 지연의 유발을 피할 수는 있으나, 중요한 여분의 처리 오버헤드가 요구되고, 회로-스위치 시스템의 사용과 비교해서 일부 품질의 손상이 있게된다. 따라서 그러한 통화는 만일 시스템 전부가 또는 일부가 종단간 접속(end-to-end connection)인 경우에는 회로-스위치 시스템상에서 운반되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 터미널과 패킷-스위칭 게이트웨이 사이의 훼손-불허용 또는 지연-불허용 통화를 위한 경로설정을 선택적으로 하여 훼손-불허용 통화는 패킷-스위칭 시스템에 의해 그리고 지연-불허용 통화는 회로-스위치 시스템에 의해 상기 패킷-스위치 게이트웨이로 또는 게이트웨이로부터의 경로설정을 하는 방법을 베공하는데, 통화 타입의 하나에 특정한 데이터 프로토콜의 존재 여부가 인식되며 상기 게이트웨이와 터미널간의 경로설정이 그에 따라 선택된다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 훼손-불허용 통화는 패킷-스위칭 시스템에 의해 그리고 지연-불허용 통화는 회로-스위치 시스템에 의해 패킷-스위치 게이트웨이로 또는 게이트웨일부터의 경로설정이 되도록 터미널과 패킷-스위칭 게이트웨이 사이의 훼손-불허용 및 지연-불허용 통화를 경로설정하는 장치가 제공되는데, 상기 통화의 데이터 패킷내에 포함된 데이터 프로토콜의 존재 여부를 인식하는 수단 및 상기 게이트웨이와 그에따른 터미널 사이의 통화를 경로설정하는 수단을 구비하고 있다.

따라서, 상기 패킷-스위치 시스템을 통해 수신된 전송은, 회로-스위칭 시스템에서는 적합하지는 않지만, 회로-스위치 경로를 통해, 사용가능하다면, 이동될 수 있다. 이러한 경로설정은 세션이 패킷 경로상으로 설정되는 경우 필요하게 되는 페이징 량을 감소할 뿐만 아니라 패킷 시스템의 라우터내에 필요한 복잡성도 줄여준다. 특히, 셀룰러 무선 패킷 통화에서는 각각의 패킷에 이동 유닛을 위치시키기 위한 분리 요청이 요구되는데, 회로-스위치 셀룰러 통화에서처럼 연속적인 위치 업데이트가 없다.

적절하게는, 상기 방법은 패킷화된 통화 설정 데이터를 인터셉트(intercept)하는 단계, 상기 프로토콜의 하나가 패킷-기반 통화로 통합되는지를 식별하는 단계, 및 그렇게 통합된 경우에는 패킷-기반 시스템으로부터 회로-스위치 시스템으로 통화를 스위칭하는 단계를 구비한다. 만일 회로-스위치 시스템상에서 상기 패킷-스위칭 게이트웨이에 의해 수신된 패킷이 동일한 회로-스위치 시스템에 의해 영향을 받은 다른 목적지로 정방향 전송인 경우에는, 그 통화는 상기 패킷-스위칭 게이트웨이를 통과하지 않고 목적지로 다시 지시를 받게하여 전반적으로 그 통화를 회로-스위치가 되게한다.

상기 게이트웨이는 통화가 전송될 목적지 터미널의 타입을 검출하고, 전송에 포함되는 프로토콜에서의 제1 동작모드 또는 그 목적지 타입에 따라 프로토콜이 제거되는 제2 동작모드를 선택할 수 있기도 하다.

상기 통화의 목적지는 통화의 제1 패킷의 어드레스 헤더를 통해 확인될 수도 있어서 스위치 회로가 게이트웨이와 목적지 사이에서 열릴수 있게 하고, 그래서 동일한 헤더가 있는 다음의 패킷이 상기 메시지의 끝까지 유지되는 동일한 회로상에서 유사하게 경로설정된다.

본 발명은, 음성과 데이터 트래픽 모두를 지원하도록 배열되는, GSM(Global System for Mobile Telephoy)으로 알려진 셀룰러 무선 시스템의 향상된 제안의 일부를 이룰 수 있다. 이 제안된 향상에서, 이동 유닛으로부터 "공간 인터페이스"를 통해 고정된 무선 기지국에 의해 수신된 신호들은 상기 이동 유닛에 의해 상기 기지국의 운용 시스템으로 확인되고 이들이 종래의 디지털화된 전화 신호 즉 "mobile-IP(Internet Protocol)" 데이터 신호인지에 따라 경로설정이 된다. 만일 이들이 전화 신호라면 이들은 종래의 셀룰러 무선 회로-스위치 시스템을 통해 운반된다. 만일 이들이 인터넷 프로토콜이라면 패킷-스위치 시스템, 특히 GPRS(General Packet Radio System)을 통해 경로설정이 된다. 비슷하게, 이동 노드용으로 예정된 음성 통화는 패킷 기반 통화에 의해 취해진 것과는 다르게 상기 기지국으로 경로설정될 수 있다. 이것은 GSM 네트워크가 적절한 이동 메카니즘을통해 이를 보냄으로써 패킷 기반과 회로-스위치 데이터 모두를 효과적으로 전송할 수 있게 해준다. 일부 자원들은 양 메카니즘을 위해, 상기 공간 인터페이스 및 GSM 의 기지국 제어기 모두를 통해 공유되며, 양 메카니즘은 가입자의 프로파일 정보 및 아이덴티티를 포함하는 홈 위치 레지스터(Home Location Register)를 질문할 수 있다.

본 발명의 적절한 실시예로 본 시스템으로의 게이트웨이 노드를 안내한다. 이 게이트웨이 노드는 패킷내의 셋-업 코드(set-up code)를 인터셉트하여 RTP 또는 RSVP 프로토콜이 있는지 여부를 확인한다. 패킷 내에 이러한 프로토콜 중 하나가 있으면, 게이트웨이는 패킷-기반 GPRS 로부터 상기 GSM 회로-스위치 시스템으로 스위치를 하여 패킷화된 음성 통화가 상기 회로 스위치 시스템상에서 운반될 수 있게 한다.

상기 게이트웨이 노드는 VoIP 를 사용하는 경우 상기 회로-스위치 GSM 시스템의 사용을 할 수 있게 하여, GPRS 시스템내에서 RSVP 및 RTP 프로토콜을 지원할 필요를 없애주고, 지연-불허용 통화를 상기 통화 경로설정의 GSM 일부 내부에 회로-스위치되도록 해준다.

상기 두 시스템간에 브리지를 제공함으로써, 이제 GSM 운용자는 네트워크로의 최소 변조로 통상의 대화(speech), 데이터(회로-스위치와 패킷-스위치 모두) 및 VoIP 를 지원할 수 있다.

첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 적절한 실시예를 더 설명하도록 하겠다.

도 1은 종래의 회로-스위치 디지털 전화 네트워크의 개략도를 설명하는 도,

도 2는 전형적인 패킷-스위치 데이터 네트워크를 개략적으로 설명하는 도,

도 3은 GSM 셀루러 무선 네트워크를 개략적으로 설명하는 도,

도 4는 GPRS(General Packet Radio System)을 개략적으로 설명하는 도,

도 5는 상기 GSM 셀루러 무선 시스템과 GPRS 네트워크 사이에 존재하는 인터페이스를 개략적으로 설명하는 도,

도 6은 본 발명에 따른 도 5의 인터페이스로의 변형을 개략적으로 설명하는 도,

도 7은 도 6의 게이트웨이 노드(60)의 기능적 소자의 개략적 표시도, 그리고

도 8, 9 및 10은 상기 게이트웨이의 동작 및 관련된 네트워크 소자를 보여주는 흐름도이다. 보다 자세하게는;

도 8은 게이트웨이 노드(60)에 의해 패킷 데이터 네트워크(52)로부터 수신된 패킷 데이터를 처리하는 절차의 단계를 보여주는 도,

도 9는 상기 게이트웨이 노드(60)가 게이트웨이 시그널링 노드(51)로부터 패킷 데이터를 수신하는 경우 동작되는 절차를 보여주는 도,

도 10은 패킷 데이터가 이동교환국(Mobile Switching Centre)(28)로부터 수신되는 경우 상기 게이트웨이 노드에 의해 수행되는 절차를 보여주는 도이며,

도 11 및 12는, 앞서 이미 설명한, IP/TCP 및 IP/UDP 용 패킷 헤더 프로토콜를 설명하는 도이다.

도 1은 간략화된 회로-스위치 전화 시스템을 보여주고 있다. 전화 핸드셋(1)은 아날로그 링크(31)에 의해 디지털 교환기(DLE)(2)로 연결되고, 디지털 네트워크(32)를 통해 시내교환기(2)로부터 디지털 주 교환기(DMSU)(3)으로 연결되는데, DMSU 는 다른 선로의 운영자(OLO)(4)를 통한 다른 전화선로로의 연결(33)을 제공한다. 일반적으로 다른 선로로의 연결(33)은 더 다른 DMSU, DLE 및 핸드셋(도시하지 않음)을 통해 이루어진다. 특별한 경우에 통화에 포함되는 두 핸드셋은 동일한 DLE 에 부착되거나, 또는 동일한 DMSU 에 부착된 여러 DLE 와 부착되어 그 계층내의 더 높은 레벨을 통해 진행하지 않고 적절한 레벨에서 접속이 이루어질 수 있다. 또한, DMSU(3)로의 부착은 부가가치 서비스 플랫폼(VASP)(6) 역할을 하는 더 다른 디지털 시내교환기(5)이다. 이것은 DMSU(3)를 상기 VASP(6)내의 번호 변환 프로그램에 따라 통화를 변환 및 경로설정하도록 지시하는 번호 변환과 같은 기능을 지원한다.

이러한 전통적인 회로-스위치 아키텍쳐에서는, 핸드셋이 통화를 시작하는 경우, 전용회로(32,33 등)가 DLE(2)(제1 핸드셋(1)과 연결된)사이에 제공되고, 상기 DLE 는 중간 DMSU(3)를 통해 제2 핸드셋과 연결된다. 상기 "회로"는, 일반적으로는, 시분할 다중화의 타임슬롯을 구비하기도 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 회로-스위치 시스템도 전화선(31a)과 연결된 무선 전화(즉, 핸드셋(7)이 무선링크(32)에 의해 기지국(8)과 연결됨), 또는 모뎀(11)을 통해 전화선(31b)과 연결된 컴퓨터 터미널(10) 등과 같은 다른 타입의 핸드셋을 지원할 수도 있다. 상기 모뎀(11)은 컴퓨터 터미널(10)에 의해 발생한 디지털 정보를 상기 아날로그 링크(31b)를 통해 DLE(2)로 전송하기에 적절한 소리 신호로 변환한다. DLE(2)에서는, 상기 모뎀(11)으로부터의 정보와 같은 디지털 정보를 나타내는 신호를 포함하여, 모든 아날로그 신호가 디지털화 되어 코어 네트워크(core network)에 걸쳐 전송된다.

비록 전통적인 전화 네트워크를, 모뎀(11)을 사용함으로서, 컴퓨터에서 발생된 펄스를 운반하는데 사용할 수 있기는 하지만, 그러한 사용에 최적화되지는 않는다. 이제 이러한 전통적인 전화 네트워크는 많은 특성을 통합하여 음성 신호의 전송을 최적화한다. 컴퓨터 모뎀 및 팩시밀리에서 발생된 톤(tone)은 그러한 네트워크를 통해 전송되도록 해야 한다. 따라서, 이 톤은 사람간의 대화와 같은 300㎐ 에서 4000㎐ 대역폭 내에 있어서 이들이 전송될 수 있어야 하고, 일반적으로 대화를 디지털화 하는데 사용되는 8㎑의 샘플링 레이트에 의해 훼손되지 않아야 한다. 더욱이, 이제 시스템은 사람의 대화 신호로부터 대화가 아닌 것 같은 소리 인터페이스를 제거하는 것으로 개발되고 있는데, 이것은 음성 회로상에서 데이터의 전송을 더욱 어렵게 만든다.

컴퓨터 데이터를 전송하는데 사용되는 경우 전화 네트워크에서의 더 다른 문제점은 컴퓨터 데이터가 패킷-스위칭 기술에 더 적합한, 불연속적인 형태로 전송되려는 경향이 있다는 것이다. 그러나, 회로-스위치 시스템에서는, 선로(32,33)는 통화를 통해 계속 열려있을 필요가 있다. 더욱이, 회로-스위치 통화가 최적화 되는 음성 통화에는 대화용으로 최적화된 시스템상에서 운반되는 경우에는 상대적으로 느린 레이트에서 데이터가 전송되는 것을 요구하는 상대적으로 좁은 대역폭만이 요구된다. 패킷-스위치 시스템에는 일반적으로 높은 대역폭이 있으며, 매우 높은 순간 데이터 레이트를 운반할 수 있다.

도 2는 IPv4(인터넷 프로토콜 버전 4) 표준에 따른 패킷 데이터 네트워크를 개략적으로 보여주고 있다. 도 1의 회로-스위치 배열에서와 같이, 이용자(10)는 고정된 액세스 아날로그 선로(31)를 가지고 디지털 시내교환기(2)와 연결된다. 이용자는 인터넷 서버(12a)로 전화를 걸 수 있다. DLE 가 보통 그 통화를 처리하는데, 즉 모뎀을 통해 아날로그 신호를 디지털화 하여 통상적인 음성 통화를 하게한다. 이제 이러한 디지트는 인터넷 PSTN 노드(12a) 에서 패킷화 된다. 여기서 상기 데이터 메시지는 다수의 각각의 패킷으로 나뉘는데, 각각에는 상기 메시지의 최종 목적지를 나타내는 어드레스 헤더가 앞쪽에 있게된다. (각각의 패킷에는 패킷이 각자 전송되는 어드레스가 필요하다.) 다음으로 각각의 패킷이 라우터(13)로 교대로 전송되는데, 주어진 지형학적 상태, 토폴로지 상태, 및 네트워크 용량을 고려하여 패킷의 최종 목적지에 가장 적합한 경로가 선택된다. 모든 패킷이 동일한 경로로 포워드될 필요는 없다. 각각의 패킷은 각 라우터에서 다음(13,14,15) 라우터로 이동한다. 각각의 패킷을 위해, 각각의 라우터는 패킷을 수신하고, 다른 라우터로의 링크상의 현재 용량 등의 경로설정 테이블내에 저장된 정보 및 패킷상의 어드레스 헤더에 따라 이를 다음 라우터로 보낼지를 결정한다. 패킷은 패킷화된 데이터를 직접 다룰 수 있는 전용 인터넷 리스선로(17)와 연결된 터미널(19b)로 경로설정되기도 한다. 대안적으로, 패킷은 패킷을 PCM 포멧으로 변환시키는 더 다른 인터넷 PSTN 노드(12b)로 경로설정되기도 하고, 통상의 디지털화된 음성 통화를 상기 목적지 터미널(19a) 역할을 하는 디지털 시내교환기(DLE)(18)로 경로설정이 되기도 한다. 이러한 경우에, 디지털 포멧은, 사람의 대화를 위해서는, 상기 DLE(18)내의 아날로그 형태로 다시 변환되어 터미널(19a)로 이동되어야 한다. 터미널(19a)에서, 모뎀은 아날로그 신호를 디지털로 재변환하고, 상기 패킷은 그의 IP 어드레스를 포함하여 처리된다. 만일 패킷이 도달하지 않았거나 버퍼될 수 없다면, 이미 언급한 TCP 프로토콜과 같은 상위 프로토콜을 통해 비슷한 레벨상으로 재전송을 요청할 필요가 있을 수 있다.

도 3은 전형적인 셀룰러 무선 아키텍처를 보여주고 있다. 음성(20) 또는 데이터(21) 중 어느 하나를 위해 구성된 이동 터미널은 기지국 제어기(BSC)(23)와의 링크를 제공하는 베이스 송수신국(22)과 무선 통신을 하기도 한다. 상기 기지국 제어기(23)는 상기 무선 인터페이스(30)를 상기 이동 터미널(20,21)과 제어하고, "VMSC(Visitor Mobile Switching Centre)"로 불리는 이동 교환국(24)와의 고정 링크(29)가 있다. 상기 이동 교환국(24)와 관련되는 것은 VLR(Visitor Location Register)(25)이다. 이 레지스터(25)는 상기 이동 교환국(24)에 의해 현재 처리되는 셀룰러 핸드셋에 관련된 데이터를 저장한다. 상기 VLR(25)는 상기 HLR(26)으로 레지스터된 각각의 셀룰러 무선 이용자와 관련된 데이터의 영구 저장기가 잇는 HLR(26)으로부터 데이터를 수신한다. 이 데이터는 MSC(24)가 각각의 셀룰러 핸드셋(20)과의 접촉이 이루어지는 때 VLR(25)로 전송된다. HLR(26)와 VLR(25) 사이의 통신은 MAP(mobile application part)(27)로 알려진 애플리케이션 프로토콜을 통해 이루어진다. 다른 운영자 및 다른 네트워크와의 상호접속은, 이동통화 대 고정통화, 및 이동통화 대 다른 이동통화를 가능하게 하는 상호접속은 게이트웨이 MSC(GMSC)(28)에 의해 수행된다.

사용가능한 무선 자원량이 제한됨으로 인해 그리고 터미널이 이동한다는 사실로 인해, 네트워크는 통화 폭주로 인해, 또는 터미널이 송신기의 범위를 벗어나기 때문에 터미널로의 채널 할당을 변화시켜야 하는 경우도 있다. 그러한 채널의 강제된 변화를 핸드오버(handover)라 부른다. 핸드오버 배열은 패킷-기반 시스템과 회로-스위치 시스템간에 약간 차이가 있다. 패킷 기반 시스템에서는 애플리케이션이, 모든 패킷이 그들의 올바른 최종 목적지에 도달했음을 제공하는 "접촉" 내의 어느 브레이크(break)를 알지못하고서 핸드오버내에 지연이 발생할 수 있다. 음성 및 다른 지연-불허용 애플리케이션을 위해서는 그러한 브레이크는 관찰할 수 없을 정도로 최소한으로 유지되어서 핸드오버가 부드럽게 일어나도록 해야한다.

데이터 메시지를 위해서는, 이동 유닛으로 전송된 각각의 패킷은, 상기 이동 유닛이 지금 어느곳에 있는냐를 설정하는데 필요한 페이징(paging) 및 다른 기능들이 필요로 하면서, 간단한 셀룰러 통화가 가능하게 된다. (대부분의 경우에서는 상기 메시지의 앞의 패킷과 동일한 위치가 되는 것은 물론이다.) 상기 통화는 각각의 패킷이 그렇게 된 다음 클리어되고, 더 다른 패킷이 전송될 때 새로운 통화가 이루어져야 한다. 이것은 각 패킷의 전송에 지연을 더하게 되지만, 패킷간 자원을 내놓는다. 두번째 패킷이 상기 첫번째와는 다른 채널상으로 전송되어도 좋고, 만일 상기 이동 유닛이 상기 앞의 패킷 이후로 이동했다면, 새로운 위치에서 상기 새로운 패킷을 위한 통화를 자동적으로 설정하는 위치 업데이트 절차가 있게될 것이다. 반대로, 회로-스위치 통화에서는, 위치 사이의 핸드오버는 접촉이 상기 첫번째에서 잃어버리게 되긴 전 두번째 기지국에서 이루어지고, 접속이 연속되도록 관리되어야 한다.

도 4에 도시된 바와같이, 이동인터넷프로토콜 버전4(MIPv4)는 오리지널 IP 어드레스를 캡슐화하는 패킷의 재지시를 한다. 이것은 "반-영구적" 이동성이 있는 경우에 기초하며, 여기서 터미널(34)은 세션간에서만 서로 한 곳에서 다른 곳으로 이동할 수 있어, 핸드오버 및 자원 관리제어를 할 필요가 없게된다. 이것은 목적지 DLE(18a)(어드레스에 의해 정의됨)과 관련된 "홈 에이젼트(Home Agent)"(12b)에 의해 행해진다. 상기 홈 에이젼트(12b)는 상기 터미널(34)에, 방문한 서버(12c)의 일시적인 어드레스 주의("Care of" Address(CoA))를 할당하고, 상기 홈 에이젼트(12b)에 도달하는 패킷들이 이 "국외" 서버(12c)상으로 포워드되도록 배열한다. 상기 패킷이 그 국외 서버에 도달하면, 헤더가 벗겨지고 그 패킷은 터미널(34)로 내려간다. 상기 홈 노드(12b)에 의해서보다는 상기 전송 노드(12a)와 "국외" 수신 노드(12c) 상의 직접 경로에서 있게 되는 것이 바람직한데: 상기 전송 노드 및 국외 노드(12a 및 12c)는 상기 터미널(10 및 21)이 동일한 DLE 에 의해 현재 사용중이라면 하나이어도 좋고 동일해도 좋다. 이것으로 인해 "트럼본(tromboning)" 이 있게되는데: 이용자-특정 중간지점(이 경우에서는 서버(12b))을 통과하는 지점간의 불필요한 우회 경로가 설정되는 것이다. 이것을 피하기 위해 상기 홈 에이젼트(12b)는 상기 첫번째 패킷을 수신하는 즉시 해당 (전송)노드(12a)에 현재의 어드레스 "주의"를 돌려보내기 위해 배열되기도 한다. 이것은 이어지는 패킷이 원래의 대응 노드(12a)에서 상기 CoA 로 캡슐화되도록 하고, 상기 홈 에이젼트(12b)를 통해(상기 첫번째를 통해서가 아니라) 패킷을 전송할 필요를 없애준다.

터미널(34)이 새로운 국외 에이젼트(12c)의 도메인으로 이동하게 되면, 상기 터미널(21)로부터의 요구로 새로운 CoA 가 할당된다. 이것은 상기 국외 에이전트(12c)에 의해 방송된 "광고" 신호를 분석하여 이루어진다. 만일 이 신호가 그 광고와 다르다면, 터미널(34)은 현재대로 등록되고, 터미널(34)은 상기 국외 에이젼트(12c)로부터 새로운 CoA 를 자동적으로 요청하는데, 그리고 자신의 홈 에니젼트(12b)로 되돌아간다. 상기 광고 신호는 결정이 있기 전에 3개 까지의 연속 에러를 허용하는 1㎐ 의 최대 주파수에서 방송된다(따라서 등록이 성공적으로 되기 까지 3초의 시간이 걸린다).

앞서 언급한 시나리오에서, 상기 이동 터미널(34)은 홈 에이젼트(12b)에 있게되고 IP 어드레스는 변화하지 않고 정상적으로 패킷을 송수신한다. 만일 터미널이, 네트워크(18c)상의, 다른 "국외" 에이젼트(12c) 영역 밖으로 이동하게 되면, 상기 이동 유닛(34)은 이 네트워크(18b)상에서 등록을 하여 CoA 를 획득하고, 이것은 상기 홈 에이젼트(12b)로 보고된다. 일단 등록이 있게되면 터미널(34)은 마치 자신의 홈 에이젼트(18a)내에 있는 것처럼 패킷을 수신할 수 있다(상기 홈 에이젼트(12b)에 의해 포워드되거나 또는 앞서 설명한 "트럼본" 을 피하기 위해 재지시됨).

이동 터미널로부터의 패킷의 전송은 모든 라우터가 어느 IP 어드레스를 식별할 수 있는 것처럼 그러한 터미널에 의한 수신보다 라우터(12b,12c)가 현재 그 터미널을 사용하고 있을 때마다 더욱 직접적으로 이루어지며, 이것으로 통화를 올바른 목적지로 향하게 전송하는 능력을 가지게 된다.

GPRS 에서는 이동 IP 와 유사한 메카니즘을 사용하지만, 도 5에 도시한 바와 같이, 사실상 GSM 회로-스위치 메카니즘상에서의 오버레이 네트워크가 된다. 이것은 두 개의 전용 라우터인 GPRS IP 라우터(50,51)와 IP 백본 네트워크(52)로 구성된다. 서빙 GPRS 지원 노드(SGSN)(50)는, 기지국 제어기(23)에 의해, 상기 이동 유닛(21)과 연결되고, 동일한 방식으로 VMSC(24)가 연결된다. 상기 서빙 GPRS 지원 노드(50)에는 자신의 경로설정 테이블내에 터미널의 아이덴티티가 포함되어 있는데, 이 테이블은 상기 터미널(21)이 네트워크로 등록되는 때 삽입된다. 게이트웨이 GPRS 지지 노드(GGSN)(51)로 알려진 두번째 노드에는 SGSN 의 아이덴티티가 포함되어 있어서 터미널(21)용 다른 패킷 데이터 네트워크(OPDN)(52)로부터 도달하는 모든 패킷의 헤더를 캡슐화한다. 기본적인 수행 기능은 앞서 설명한 이동 IP 의 홈 에이젼트/국외 에이젼트 라우터(12a,12b,12c)와 유사하다.

도 5에는 GSM 셀룰러 무선 시스템 및 일반 패킷 무선 서비스(GPRS) 사이의 관계도 보여주고 있다. 이 시스템에서는, 패킷 시스템(50)으로 전송되는 메시지에 다른 아이덴티티가 부여되고, 이들 메시지가 회로-스위치 시스템(24)으로 전송된다. 상기 홈 위치 레지스터(26)는 이동 애플리케이션 부분(MAP)를 경유해 VMSC(24)로부터 정보를 전송하여 상기 이동 유닛의 위치를 알려준다. 상기 패킷 메카니즘을 위한 위치내의 어느 변화는 SGSN(50)과 GGSN(51) 사이에서 직접 업데이트된다.

GPRS 메카니즘의 도입은 전송될 무언가가 있는 때에만 자원을 할당하면서, 데이터 전송을 지원하는 무접속을 제공한다. 또한 최대 76.8 kbit/s 까지의 사용가능한 요구 대역폭(자원이 허용하는)을 제공하기도 한다. 이것은 기본적으로 인터넷 프로토콜에 기반을 둔 상기 GSM 네트워크(24,25,28)과 상기 기지국 및 제어국(22,23)의 네트워크를 공유하는 오버레이 무접속 네트워크이다. 이것은 MAP 프로토콜을 경유하여 상기 GSM 노드(VMSC(24) 및 HLR(26))와의 상호접속을 한다. 상기 노드(VMSC(24) 및 SGSN(50)) 사이의 선택적인 상호접속은 두 시스템간의 통상적인 경우에, 위치 업데이트와 페이징과 같은 그 내부에서 반복될 수 있는 최적화 기능들을 허용한다. GPRS 제안에는 게이트웨이 GPRS(GGSN)(51) 및 HLR(26) 사이의 접속(네트워크-초기화된 내용 제어를 허용함)이 있는 GPRS 네트워크를 요구하지 않는다. 그러한 제어가 제공되지 않는다면, 터미널이 이미 GPRS 등록을 수행하지 않은 경우 GPRS 네트워크에서 도달하는 패킷은 간단히 버려진다. 회로-접속 시스템(4)에 의해 수신된 접속 지향 대화 및 데이터는 표준 GSM 능력(24,25,28)을 사용하게 된다. 패킷 데이터 네트워크(52)에 의해 수신된 무접속 데이터는 GPRS 능력을 사용하게 된다. 상기 GPSN(50) 및 VMSC(24)에서 보안 및 이동성 절차(security and mobility procedure)가 수행되며, HLR(26)에 더 다른 대화에 의해 추가의 요청된 정보가 제공될 수 있다. GPRS 는 요청이 있는 경우 공중 인터페이스상으로 자원을 할당하기만 함으로써 파일 및 메시지 데이터 타입을 위한 효과적인 전송 메카니즘을 제공한다. 이것은 더 많은 가입자 또는 더 많은 자원의 사용을 위한 제공에 이론적 퍼텐셜을 제공한다. 효과적으로 GSM 운영자는 이제 하나에 두 개의 서브-네트워크, 즉 패킷 전용 네트워크(GPRS)(50,51,52) 및 회로-스위치 전용 네트워크(종래의 GSM)(24,25,28,29)를 가지게 되고, 상기 기지국(22,23)의 네트워크 및 상기 홈 위치 레지스터(26) 등의 설비를 공유한다.

현재 인터넷상에서 음성 통화를 전송하는 개발이 진행되고 있다. 이것은 회로-스위치 통화에 의해 사용되는 것과 비슷한 자원 역할을 하는 "ReSerVation Protocol"(RSVP) 의 도입으로 인하여 이러한 것이 가능할 수 있다. 다른 인터넷 프로토콜, 예를들어 "RTP" 프로토콜이 "Voice over IP" 통화내에 존재하기도 한다. RTP 프로토콜은 개개의 패킷에 타임 스탬프를 새겨 미리결정된 시간 이상으로 전송이 지연되는 경우에는 수신 터미널이 이를 버리도록 하여 나중의 패킷이 보다 즉시 처리되도록 해준다. 이러한 프로토콜은 음성 통화를 인식하는데 사용되기도 하지만, IP 라우터가 이미 자원을 마련해 두기 위해 RSVP 프로토콜을 인식할 필요가 있기 때문에 RSVP 프로토콜이 적절하다. 이것은 터미널에서 사용되기만 하는 것과 같이 RTP 프로토콜을 인식할 필요가 없다. (RTP 프로토콜 없이 RSVP 프로토콜을 전송함으로써 시스템의 오용을 방지하는 검사로서 두 프로토콜 모두를 인식하도록 라우터를 배열하여 "지연-불허용" 및 "훼손-불허용" 사이의 균형을 혼란스럽게 하기도 한다.)

패킷-기반 시스템은 원래가 사람의 대화를 전송하는데는 효과적이지 못하다. 본 발명은 회로-스위치(대화에 효율적임) 시스템 및 패킷-스위치(데이터에 효율적임) 시스템 모두에 액세스가 가능한 경우 대화를 회로-스위치 시스템으로 스위치되게 해준다.

도 6 및 도 7은 앞서 설명한 시스템에서의 인터페이스를 제공하는 본 발명을 설명하고 있는데, 음성 통화를 인터넷과 회로-스위치 접속 사이에서 스위치되도록 해준다. 도 6은 본 발명에 따른 도 5에 도시된 시스템의 수정을 보여주는데, 게이트웨이 노드(60)가 게이트웨이 GPRS 지지 노드(GGSN)(51)에 삽입되어 있고, 도 7은 도 6에 도시된 상기 게이트웨이 노드(60)의 기능 소자들을 설명하고 있다. 이 노드(60)는 패킷 데이터 네트워크(50,51,52)와 셀룰러 스위칭 시스템(24,28) 사이의 브리지(61)에 액세스를 제공한다. 셀룰러 이용자(20,21)로 전송된 패킷 데이터 통화를 위해서 상기 게이트웨이 노드(60)는 자원 보류를 하기위한 요청을 식별하고(RSVP 프로토콜을 사용), 인터넷상에서 음성과 같은 지연-불허용 통화를 나타낸다. 만일 이 프로토콜이 상기 게이트웨이 노드(60)에 의해 식별되면, 통화는 셀룰러 음성 네트워크(28)의 고정 부분상에서의 전송을 위해, 상기 브리지 링크(61)상의 게이트웨이 이동 교환국(GMSC)(28)로 전송된다. HLR 이 질문을 받고 그 통화는 '정상' 회로-스위치 통화로 설정되어 회로-스위치 데이터 또는 인터넷 대화로 설정된다. 그러면 통화는 VMSC(24)로 경로설정이 되고, 다음으로 BSC(23), BTS(22) 및 최종적으로 핸드셋(21)으로 경로설정이 된다.

종래 패킷-스위치 메시지용으로서, VoIP 를 구동하는 이동 데이터 핸드셋(21)에 의한 수신을 위해 헤더 프로토콜이 사용되기도 한다. 대안적으로, 본 발명은 그 설비를 통상의 음성 터미널(20)로 직접 전송되게 한다. 이 경우, 게이트웨이 노드(60)는 목적지 타입을 검출하는데, 상기 IP 어드레스(목적지를 식별하기 위해 사용한 다음)를 포함하여 상기 패킷 헤더를 제거하기 위해 배열되고, BSC(23)에서 음성 부호화가 있게한다. 따라서 상기 음성 터미널(20)에 의해 처리될 수 있는 형태내에서 상기 음성 메시지를 전송할 수 있다.

RSVP 를 사용하는 터미널-발신 데이터-통화를 위해, 데이터 통화는 상기 RSVP 프로토콜을 캡슐화하면서 발생된다. 경로설정의 제어는 상기 터미널(21), 기지국(23), 또는 게이트웨이 노드(60)에 의해 수행되기도 한다.

만일 경로설정이 상기 터미널(21)에 의해 수행되는 경우에는, 터미널(21)은 상기 통화를, ITU 표준 E.164 에 따른 게이트웨이 노드의 지점 코드 어드레스(디렉토리 번호 또는 등가)를 사용하여, 통상의 회로-스위치 통화가 게이트웨이 노드(60)로 전송될 것 처럼 BSC(23)로 보낸다. BSC(23)는 통상의 회로-스위치 통화와 같이, 상기 통화를 VMSC(24)로 경로설정을 하여 GMSC(28) 및 게이트웨이 노드(60)로 경로설정이 되게 한다. 상기 게이트웨이 노드(60)는 상기 지점 코드 어드레스를 GGSN의 IP 어드레스로 번역한다. 그다음 패킷은 GGSN(51)로 이동된다. 상기 GGSN 은 이 캡슐화된 IP 헤더를 제거하여 의도된 IP 목적지 어드레스를 꺼집어 낸다. 다음으로 GGSN(51)은 정상적으로 경로설정 및 처리될 IP 네트워크(52)로 상기 패킷을 전송한다. 상기 GGSN/GN 관계가 GGSN 의 경로설정 테이블에 부가되어 더 다른 패킷이 도달하는 경우 이들을 이동시킨다. 이동 유닛을 부여함으로써, 패킷을 어디로 전송하는지에 대한 결정, GSC(23), VMSC(24), SGSN(50) 및 GGSN(51)내의 부가된기능에 대한 요구는 제거된다.

대안적으로, 상기 BSC(23) 자신이 RSVP 프로토콜을 식별하고 이들이 포함된 패킷을 인터셉트하고 이들을 SGSN(50)이 아니라 VMSC(24)에 의해 회로-스위치 통화처럼 상기 게이트웨이 노드(60)로 경로설정을 하기위해 구성되기도 한다. 이것은 표준 이동 데이터 터미널을 사용할 수 있게 해주는데, 이것으로 상기 RSVP 프로토콜을 포함하는 패킷을 전송하지만, BSC 레벨에서 네트워크 기반구조의 수정이 필요한 것은 아니다.

세번째 가능성이 있는 배열로서, 상기 게이트웨이 노드(60)를 패킷 네트워크(SGSN(50))를 거쳐 수신된 패킷을 인터셉트하고 상기 기지국에 명령을 하여 회로-스위치 네트워크(24,28)상의 동일한 소스로부터의 어떠한 다음 패킷들을 거부하도록 배열한다. 이것은 게이트웨이 노드(60)의 추가 기능에 집중되며 표준 VoIP 터미널 및 기지국 제어기와 호환되긴 하지만, 원래 어드레스 데이터를 판독하기 위해 상기 게이트웨이 노드가 상기 패킷을 디컴파일(decompile)할 것을 요구한다. 또한 게이트웨이 노드(60)는 적어도 하나의 패킷이 상기 패킷-스위치 경로(50,61)에 의해 전송될 때 까지 상기 회로-스위치 경로(29,24,28,61)에 의해 통화를 전환하는 동작을 할 수 없다는 것에도 주의하라.

도 7은 게이트웨이 노드(60)의 다양한 기능 소자들 사이의 관계를 자세히 보여주고 있는 개략적 다이어그램이다. 도시된 게이트웨이 노드(60)에는 다른 네트워크(52)로부터 들어오는 것 뿐만 아니라, 앞서 설명한 바와 같이, SGSN(50)에 의해서 터미널(21)로부터 수신된 패킷-스위치 음성 통화를 재지시하는 수단이 포함되어 있다.

종래의 프로세서-기반 기술에서와 같이, 다양한 기능 소자들이 일반적 목적의 컴퓨터내의 소프트웨어에 내재되어 있어도 좋다. 더욱이, 어느 기능들은 시스템의 한 지점 이상에서 발생되며, 명백한 물리적 소자내에 내재될 필요는 없다.

게이트웨이 노드(60)는 상기 패킷 데이터 네트워크(52)(도 6)로 또는 로부터 패킷화된 신호를 처리할 수 있고, 이들을 게이트웨이 지지 노드(51), 및 거기서부터 상기 패킷 스위치 시스템(50)을 통하게 하거나 또는 상기 이동 교환국(28)으로 적절하게 지시할 수 있다. 또한 신호를 상기 게이트웨이 지지 노드(51)로부터 및 상기 이동 교환국(28)으로부터 상기 패킷 데이터 네트워크(52)로 공급할 수도 있다.

패킷 데이터 네트워크(52)로부터 도달하는 패킷 신호들은 입력(70)에서 게이트웨이 노드로 들어가고 헤더 확인 소자(71)에 의해 가장 먼저 조사받는다. RSVP 프로토콜을 운반하는 패킷들은 헤더 확인 소바(71)에 의해 식별되는데, 경로설정 소자(72)를 제어하여 이러한 프로토콜이 있는 모든 패킷은 출력(73)으로 향하게 한다. RSVP 프로토콜이 없는 패킷들은 종래의 GPRS 방식으로 정방향(onward) 전송을 위한 게이트웨이 GPRS 지지 노드(51)로 공급되는 출력(74)으로 향하게 된다.

이어서 출력(73)으로 경로설정된 패킷은 어드레스-모니터링 소자(75)에 의해 감시된다. 상기 어드레스-모니터링 소자(75)는 첫번째 패킷의 어드레스를 판독하고, 가장 근처에 있는 GMSC(28)의 지점 코드로 상기 헤더를 캡슐화한다. 그러면 GMSC 는 통상의 회로-스위치 통화에서 처럼, HLR(26)에 질문을 할 수 있다. 이 초기 패킷에는 터미널 설비의 능력에 관한 정보가 있을 수 있는데, 이것은 목적지 터미널이 음성 터미널(20) 또는 데이터 터미널(21)을 식별하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 상기 어드레스 모니터(75)는 HLR(26)으로부터 그러한 정보를 검색하고 HLR(26)내의 목적지 어드레스(이용자 번호)에 대응하는 설비 아이덴티티(EIN)를 사용한다. 만일 상기 터미널 설비가 어드레스 모니터(75)에 의해 음성 능력 애플리케이션 구동(VoIP 등)을 가지는 것으로 결정되거나, 또는 회로-스위치 데이터 설정을 요구하면, 어드레스 모니터(75)는 그 설정에 "데이터" 라벨을 붙이고 그 설정은 통상의 GSM 회로-스위치 데이터 통화로서 배열된다. 만일 터미널 설비에 통상의 GSM 음성 애플리케이션 구동만이 있다면, 상기 어드레스 모니터(75)는 그 설정에 "음성" 라벨을 붙이고 헤더 정보가 전송전에 헤더 제거 유닛(77)에 의해 제거되도록 한다. 이 경우, 상기 패킷은 통상의 GSM 음성 통화와 같이 BSC(23)에서 음성 부호화 된다.

동일한 어드레스를 위해 이어지는 패킷에 HLR(26)과의 더 다른 상호작용을 필요하지 않다. 어드레스는 어드레스 모니터(75)에 의해 확인되고, 패킷은, 요청에 다라 유지되거나 제거된 헤더 정보를 가지고, 이미 설정된 회로-스위치 접속상으로 전송된다.

도 7에 도시된 게이트웨이 노드(60)도 게이트웨이 이동 교환국(28)으로부터 들어오는 패킷을 처리하기 위해 구성되기도 한다. GMSC 로부터 패킷을 수신하는 즉시 게이트웨이 노드(60)는 게이트웨이 노드의 지점 코드를 전송 유닛(76)내의 GGSN(51)의 지점 코드로 번역하고, 그 어드레스를 헤더상에 놓는다. 이것은 전송을 더 빠르게 하도록 이 정보를 저장(cache)한다. GGSN(51)은 이 패킷을 수신하고 캡슐화된 헤더를 벗겨내고, 터미널에 의해 전송된 원래 목적지 IP 어드레스를 식별하고, 이를 그에따라 경로가 설정될 IP 네트워크상으로 포워드시킨다.

만일 패킷이 그 이후 도달된 동일한 이동 교환국(28)에 의해 사용된 목적지로 어드레스 된다면, 어드레스 모니터링 소자(75a)는 제2 경로설정 소자(78)에 명령을 전송하여 그 패킷 백(packet back)을 상기 이동 교환국(28)으로 재-경로설정하게 한다. 만일 이것이 첫번째의 그러한 패킷이라면, 상기 제1 어드레스 모니터(75)의 명령하에 목적지로의 회로-스위치 접속의 생성이 필요하고, 적절하게 헤더 제거 유닛(75)내의 헤더 정보를 제거할 필요도 있다. 어드레스 모니터(75a)도 재지시 유닛(79)에게 상기 이동 교환국(28)에게 명령을 하게하여 패킷이 지시될 회로로 패킷이 도달하는 회로로부터 직접 접속을 설립하도록 만들어도 좋다. 이것은 이어지는 패킷들이 특정 접속이 상기 이동 교환국(28)으로 경로설정이 되기만 하는 "트럼본" 되는 것, 즉 이동 교환국(28)으로부터 게이트웨이 노드(61)로의 경로가 설정되는 것을 피하게 해준다. 이 재지시 기능은 어드레스 모니터(75a)가 헤더 정보의 제거가 필요없는 목적지 터미널을, 그러한 제거가 헤더 제거 유닛(77)에 의해 계속 되어야 하는 패킷과 같이 식별하는 경우에 수행되기만 할 수 있다.

이제 본 발명의 동작을 자세하게 설명하도록 한다. 먼저, 음성 통화가 인터넷상에서 운반되는 경우 사용되는 표준 인터넷 프로토콜 헤더를 설명한다. 시스템의 패킷-스위칭 특성으로 야기되는 문제를 줄이기 위해 인터넷상에서 있게되는 음성 전송의 사용을 위해 두 개의 프로토콜이 제공된다. 첫째로, 예약 프로토콜(RSVP)이 제공된다. 이것은 그 통화의 사용을 위해 경로가 식별되어야 하는, 그래서 모든 패킷이 동일한 경로를 가지게 되도록하는 패킷 스위칭 네트워크를 나타낸다. 일반적으로, 이것은 통화에 절대적 예약을 부여한다기 보다는 우선권을 줄 뿐이다. 그러나 그럼에도 불구하고 이것은 모든 패킷이 동일한 경로상으로 경로설정이 되어 비슷한 지연을 가지게 되는 것을 보장한다. 두번째로, 시간 스탬프 즉 "실시간 프로토콜"(RTP)이 제공된다. 이것은 어느 주어진 패킷이 어느 제한된 기산안에 전송되지 않으면 그 터미널에서 버려지도록 배열된다. 음성 통화에서는 이것은, 모든 패킷이 데이터가 훼손되지 않는 다면 수신되어야 하는, 특정 패킷의 손실이 통상의 통화내에서보다 훨씬 덜 중요한 것으로서, 채택가능한 것이다. 이 두 프로토콜 모두 특정한 지연 강제내에서 패킷 네트워크상으로 전송될 수 있는 적절한 품질의 음성 통화를 보장하기 위해 병렬로 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 RSVP 프로토콜을 사용하였다.

도 6에 도시된 배열에서, 게이트웨이 노드(60)는 다른 패킷-스위치 네트워크(52)상으로 수신된 개개의 수신되는 패킷들을 판독하고, RSVP 프로토콜을 위해 이들을 조사하고, 그리고 그러한 패킷들을 셀룰러 네트워크의 회로-스위치 측상의 회로-스위치 접속으로 경로설정을 한다. 그러한 통화의 첫번째 패킷도 상기 홈 위치 레지스터(26)이 통화의 목적지를 식별하게 하며, 무선 채널(30)을 포함하여 게이트웨이 MSC(28)와 이용자(21)간의 스위치된 회로를 열어놓는다. 그러면 동일한 헤더를 가지는 이어지는 모든 패킷들은 같은 회로상으로 비슷하게 경로설정이 되는데, 메시지의 끝이 미리결정된 "엔드(end)" 프로토콜, 또는 미리결정된 구간의 주기 내의 어느 패킷의 부존재에 의해 식별될 때 까지 계속된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 패킷이 패킷 데이터 네트워크(52)로부터 수신되는 경우(단계 80) 게이트웨이 노드(60)는 가장 먼저 헤더 정보를 판독하고 RSVP 프로토콜이 있는지를 식별한다. 만일 없으면, 그 패킷은 통상의 GSM/GPRS 시스템에서와 같이 GPRS 노드(50)로 전송된다(단계 83).

다음으로 관련 프로토콜이 확인되면, 그 패킷은 어드레스 모니터(75)로 경로설정이 되는데, 여기서 상기 헤더내의 어드레스 정보가 판독된다(단계 84). 그리고 패킷은 이동 교환국(28)로 포워드된다. 그리고나서 그 어드레스를 위해 도달하는 더 다른 패킷들이 그 '통화'를 위해 할당된 회로로 자동적으로 스위치되도록 게이트웨이 노드(60)내에 관계를 배정한다. GMSC(28)는 이 통화를 마치 회로-스위치 통화(데이터 또는 음성 중 하나)로 처리한다.

애플리케이션 타입 및 터미널 능력 구동에 관한 정보는 상기 초기 패킷 자체 및 HLR 내에 저장된 터미널 아이덴티티 내에서 사용가능하다. 상기 통화는 데이터(요구된 헤더 정보, 즉 터미널 구동 VoIP 로 변화하지 않음) 또는 음성(헤더 정보가 제거되고 음성이 BSC 에서 부호화 됨)으로 분류된다.

상기 회로-스위치 접속이 일단 설정되고(단계 86) 목적지 설비 시리얼 번호(ESN)가 상기 홈 위치 레지스터(26)으로부터 호출되면(단계 87) 그 목적지 ESN 이 저장된다. 이것은 상기 홈 위치 레지스터(26)로 더 다른 기준 없이, 그 헤더 정보를 제거(단계 89)하는 곳에 대해 이어지는 패킷을 위해 결정(단계 88)을 허용한다. 터미널-발신 패킷을 위해, 상기 터미널(21)은 RSVP 프로토콜의 존재 또는 그렇지 않는 경우에 따라, 회로-스위치 또는 패킷-스위치 메카니즘을 위한 요구가 있는지를 결정하기도 한다. 대안적으로, 기지국 제어기(23)를 상기 RSVP 프로토콜이 검출되면 회로-스위치 경로에 의해 데이터 통화가 지시되도록 배열하여도 좋다. 도 9는 패킷 정보가 GMSC(28)에 의해 터미널(21)로부터 수신되는 경우, 게이트웨이 노드(60)에 의해 수행되는 세번째 가능성을 설명하고 있는데, 여기서는 터미널(21)로부터 게이트웨이 노드(60)까지 회로-스위치 접속을 게이트웨이 노드 자신이 설정하게 한다. 이것은 종래의 터미널 및 셀룰러 기반시설을 사용할 수 있다.

SGSN(50)으로부터 패킷이 수신되는 경우(단계 91) 헤더 정보는 헤더 확인 유닛(71a)에 의해 판독되고(단계 92), 가장 가까이 있는 GGSN(51)이 더해진다(번역기(76)). 다음으로 패킷은 자신의 GGSN 어드레스를 제거하는 GGSN(51)로 포워드되고, 그 패킷을 통상의 방법으로 올바른 목적지 패킷 데이터 네트워크(52)로 전송한다(단계 94).

그러나, 헤더 확인 유닛(71a)이 RSVP 요청이 있는 것으로 확인하면(단계 93), IP 헤더로부터 IP 원래 어드레스를 판독한다. 이 정보를 사용하여, HLR(26)로부터 발신 터미널의 MSISDN(디렉토리 번호)의 등가를 검색하고, IP 원래 어드레스를 사용하여, 그 패킷상으로 상기 어드레스를 캡슐화한다. 이것은 회로-스위치 시스템의 소자(23,24,28)가 마치 통화를 통상의 회로-스위치 GSM 통화처럼 설정하도록 하게 해준다(단계 95). 그러면 상기 초기 패킷은 통상적인 방법으로 GGSN(51)에 의해 포워드되지만, 이어지는 패킷들은 상기 회로-스위치 경로로부터 브리지 링크(61)를 통해 도달하는데, 지금부터 도 10을 참고하여 그 처리를 설명하도록 한다.

도 10은 게이트웨이 이동 교환국(28)로부터 패킷의 수신하는 즉시 게이트웨이 노드(60)의 기능을 설명하고 있다. 이 경로를 통해 수신된 어느 패킷이 지연-불허용 회로-스위치 메시지의 일부를 형성하는 것이 좋다. 상기 메시지의 초기 패킷에 응답하여(도 9를 참고로 앞서 설명한 처리에 의해), 또는 BSC(23)이나 터미널(21)에 의해 전환되어온 상기 회로-스위치 시스템 및 링크(61)에 의해 경로가설정되는 유일한 패킷 타입이 있다. 일단 링크(61)를 통해 패킷이 수신되면(단계 101) 두번째 어드레스 모니터(75a)는 패킷내의 헤더 정보로부터 어드레스를 판독한다(단계 102). 만일 패킷이 예정된 어드레스가 브리징 링크(61)에 의해 접속이 되는 게이트웨이 노드와 같이 동일한 이동 교환국(28)에 의해 현재 사용중이 아니라면, 패킷은 패킷 데이터 네트워크(52)로 간단히 전송된다(단계 104). 그러나, 동일한 이동 교환국(28)이 그 어드레스를 사용하면, 그 통화는 이동 교환국(28)으로 되돌아가게 경로설정이 된다. 패킷 데이터 네트워크(52)로부터 패킷이 수신되므로, 그 패킷의 정방향 전송 전에 많은 처리가 수행된다. 이러한 단계들에서 도 8과 동일한 곳에는, 같은 참고번호를 사용하였다. 먼저, 어드레스 모니터(75)는 홈 위치 레지스터(26)로부터 목적지 터미널의 시리얼 번호를 검색한다(단계 87). 이 시리얼 번호가 음성 터미널의 번호와 일치하면(단계 88), 헤더 제거 유닛(77)에 의해 헤더 정보가 제거되고(단계 89) 그 패킷은 음성 터미널(20)로 정방향 전송을 위해 상기 이동 교환국(28)으로 전송된다(단계 90). 이어지는 패킷들도 제거될 헤더 정보를 요구하게 되고, 따라서 단계 101, 102, 103, 87, 88, 89 및 90 의 절차에 의해 처리될 필요가 있게된다. 대안적으로, 게이트웨이 노드(60)를 채택하여 HLR(26)의 명령하에 헤더 정보가 주어진 목적지로 모든 패킷으로부터 제거되도록 하여도 좋다.

설비 시리얼 번호가 음성 터미널(20)에 속하는 것으로 식별되지 않으면, 게이트워이 노드는, 이동 애플리케이션 포트(27)에 의해, GMSC(28)에 명령을 하여 통화를 목적지 이동 유닛(21)으로 가게 경로설정을 하기도 한다(단계 105). 이것은 통화를 계속 회로-스위치 통화로 되게하고, 통화의 "트럼본"화(즉, 동일한 브리지 링크(61)상으로 되돌려 전송하기 위해 노드(60)만을 위한 브리지 링크(60)상의 신호의 경로설정)를 피하게 한다. 그러면 첫번째 패킷은 데이터 터미널(21)로의 정방향 전송을 위해 이동 교환국(28)으로 되돌아가게 전송된다(단계 105,90). 그러나, 이동 교환국(28)이 이들을 상기 목적지 터미널로 향하게 경로설정을 하도록 명령을 받는 것과 같이, 이어지는 패킷에는 상기 게이트웨이 노드(60)가 포함되지는 않는다.

Claims

터미널과 패킷-스위칭 시스템간의 훼손-불허용 또는 지연-불허용 통화 타입을 상기 훼손-불허용 통화는 패킷-스위치 시스템에 의해 그리고 상기 지연-불허용 통화는 회로-스위치 시스템에 의해 상기 패킷-스위치 게이트웨이로 또는 게이트웨이로부터 경로설정이 되도록 경로를 선택하고, 상기 통화 타입의 하나에 특정되는 데이터 프로토콜의 존재여부가 인식되며 상기 게이트웨이와 터미널간의 경로설정이 그에따라 선택되는 것을 특징으로 하는 경로설정 선택 방법.
제 1 항에 있어서,

패킷화된 통화 설정 데이터를 인터셉트 하는 단계, 상기 프로토콜의 하나가 상기 패킷-기반 통화내에 통합되는지를 식별하는 단계, 및 만일 그렇게 통합되는 경우에는 패킷-기반 시스템으로부터 회로-스위치 시스템까지 상기 통화를 스위칭하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

만일 회로-스위치 시스템상에서 상기 패킷-스위칭 게이트웨이에 의해 수신된 패킷이 동일한 회로-스위치 시스템이 사용중인 다른 목적지로 정방향 전송인 경우에는, 상기 통화는 상기 패킷-스위칭 게이트웨이를 통과하지 않고 상기 목적지로 재지시되어 회로-스위치로 통화가 계속되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 게이트웨이는 상기 통화가 전송될 목적지 터미널의 타입을 검출하고, 상기 목적지 타입에 따라 상기 프로토콜이 상기 전송에서 유지되는 제1 동작모드 또는 상기 프로토콜이 제거되는 제2 동작모드를 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 통화의 목적지는 상기 통화의 첫번째 패킷의 어드레스 헤더로부터 식별되며, 스위치 회로는 상기 게이트웨이와 상기 목적지 사이에서 열려있고, 그리고 동일한 헤더가 있는 이어지는 패킷들은 동일한 회로상에서 비슷하게 경로설정이 되어 그 메시지의 끝까지 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
터미널과 패킷-스위칭 게이트웨이 사이의 훼손-불허용 통화 및 지연-불허용 통화의 경로설정하는 장치에 있어서, 훼손-불허용 통화는 패킷-스위칭 시스템에 의해 그리고 지연-불허용 통화는 회로-스위치 시스템에 의해 상기 패킷-스위치 게이트웨이로 또는 게이트웨이로부터의 경로설정이 되도록 경로설정을 하고, 상기 통화의 데이터 패킷내에 포함된 데이터 프로토콜의 존재여부를 인식하는 수단, 및 상기 게이트웨이와 상기 터미널간의 통화를 그에따라 경로설정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 6 항에 있어서,

패킷화된 통화 설정 데이터를 인터셉트하고 상기 프로토콜의 하나가 상기 패킷-기반 통화내에 통합되는지를 식별하는 수단, 및 패킷-기반 시스템으로부터 회로-스위치 시스템까지 그러한 프로토콜을 통합하는 통화를 스위칭하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

전기통신 터미널의 일부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

패킷-스위칭 게이트웨이의 일부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 9 항에 있어서,

목적지가 회로-스위치 시스템과 동일한 시스템이 사용한 다른 목적지인 회로-스위치 시스템상에서 수신된 패킷을 식별하는 수단, 및 상기 패킷-스위칭 게이트웨이를 통과하지 않고 상기 목적지로 그러한 패킷을 전송하여 회로-스위치에서 통화가 계속되게하는 재지시 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

상기 게이트웨이에는 통화가 전송될 목적지 터미널의 타입을 검출하는 수단, 및 상기 검출된 목적지 타입에 따라 상기 프로토콜이 상기 전송에서 유지되는 제1 동작모드, 또는 상기 프로토콜이 제거된 제2 동작모드를 선택하는 수단이 포함되어있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 9 항, 제 10 항, 또는 제 11 항에 있어서,

통화의 첫번째 패킷의 어드레스 헤더로부터 통화의 목적지를 식별하는 수단, 상기 게이트웨이와 상기 목적지 사이의 스위치 회로를 여는 수단, 상기 메시지의 구간을 위해 상기 회로를 유지하는 수단, 및 동일한 회로에 걸쳐 동일한 헤더를 가지는 이어지는 패킷의 경로설정을 하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
첨부된 도면을 참고로 충분히 설명된 것을 특징으로 하는 통화-경로설정 장치.
첨부된 도면을 참고로 충분히 설명된 것을 특징으로 하는 통화-경로설정 방법.