WO2011055721A1 - 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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Definitions

  • the present invention relates to a gateway device, a portable terminal, a portable communication method, and a program, and in particular, interconnects a portable terminal connected to a mobile high-speed network and a portable terminal connected to a mobile circuit switching network, and voices between them.
  • the present invention relates to a gateway device, a mobile communication method, and a program for realizing communication.
  • CS circuit switched
  • CSIP Circuit Switched over IP Network
  • IMS IP Multimedia Subsystem
  • the ISUP call control signal and the voice compression coded bit stream are transmitted and received based on the ATM bearer.
  • a SIP signal is used for session control, and a voice compression-encoded bit stream is stored in an RTP (Real-time Transport Protocol) packet and transmitted / received.
  • the R & D for speeding up and increasing the capacity of mobile networks is expected to increase the speed and capacity of mobile networks based on IP.
  • HSDPA High Speed Downlink Access
  • HSPA High Speed Packet Access
  • HSPA + High Speed Packet Access
  • EVDO Evolution-Data Optimized (Only)
  • Rev. A EVDO Rev. B has already been put into practical use as a mobile high-speed network.
  • LTE Long Term Evolution
  • EPC Evolved Packet Core
  • Voice communication in LTE and EPC is VoIP (Voice over IP) voice communication using RTP packets. Also, in the LTE section, a function to change the bit rate of speech coding when network congestion is detected is planned to be provided.
  • Patent Document 1 describes a distribution server device that distributes stream media data in a pseudo stream in order to provide an information distribution service using an RSS feed for a personal computer terminal to a mobile communication terminal without any inconvenience. Yes.
  • Patent Document 2 describes a stream distribution apparatus that can perform dynamic transmission rate adjustment while maintaining real-time characteristics and maintaining quality as much as possible even when there is a change in network or system load. ing.
  • JP 2007-259128 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-341063
  • Patent Documents 1 and 2 The entire disclosure of Patent Documents 1 and 2 is incorporated herein by reference. The analysis according to the invention is given below.
  • the objective of this invention is providing the gateway apparatus, portable terminal, portable communication method, and program which solve this subject.
  • the gateway device is: The packet transfer device on the mobile high-speed network and the radio base station control device on the mobile circuit switching network are connected via the IMS network, When a request signal for changing the audio bit rate is received from the packet transfer apparatus, the compressed compression bit stream of the audio stored in the packet received from the packet transfer apparatus or the radio base station control apparatus Is converted to the bit rate requested in the request signal and transmitted to the radio base station control device or the packet transfer device.
  • the following mobile communication method is provided.
  • the mobile communication method is: Connecting the packet transfer device on the mobile high-speed network and the radio base station control device on the mobile circuit switching network via the IMS network by the gateway device; When a request signal for changing the audio bit rate is received from the packet transfer apparatus, the compressed compression bit stream of the audio stored in the packet received from the packet transfer apparatus or the radio base station control apparatus Is converted to the bit rate requested in the request signal and transmitted to the radio base station control device or the packet transfer device.
  • the program according to the third aspect of the present invention is: Processing for connecting a packet transfer device on a mobile high-speed network and a radio base station controller on a mobile circuit switching network via an IMS network;
  • a request signal for changing the audio bit rate is received from the packet transfer apparatus, the compressed compression bit stream of the audio stored in the packet received from the packet transfer apparatus or the radio base station control apparatus Is converted into the bit rate requested in the request signal and transmitted to the radio base station control device or the packet transfer device.
  • the gateway device the mobile communication method, and the program according to the present invention, it is possible to prevent deterioration in sound quality between the mobile terminal connected to the mobile high-speed network and the mobile terminal connected to the mobile circuit switching network.
  • FIG. 1 shows the network structure of the portable communication system which provided the gateway apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the structure of the gateway apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the structure of the gateway apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.
  • the gateway device according to the first development form is preferably the gateway device according to the first aspect.
  • the packet transfer device A gateway that converts a compression-encoded bit stream of audio stored in a received packet into a bit rate that can be transmitted / received by a mobile terminal connected to the radio base station controller, and transmits the bit rate to the radio base station controller
  • the radio base station control device when a request signal for changing the bit rate of audio transmitted to a mobile terminal connected to the mobile high-speed network is received from the packet transfer device, the radio base station control device There is provided a gateway device that converts the compression-encoded bit stream of the audio received from the signal into the bit rate requested in the request signal and transmits the bit rate to the packet transfer device.
  • the gateway device of the fourth expansion form may receive the request signal transmitted by the packet transfer device via a session control device on the IMS network.
  • the gateway device of the fifth development form preferably notifies the packet transfer device or the session control device of acceptance.
  • the request signal is transmitted by a mobile terminal connected to the mobile high-speed network when congestion occurs in the mobile high-speed network.
  • the occurrence of congestion in the mobile high-speed network may be detected by an eNodeB device on the mobile high-speed network.
  • the gateway device may be configured such that the occurrence of congestion is notified from the eNodeB device to the mobile terminal in ECN-CE (Explicit Connection Notification-Congestion Experienced) information.
  • ECN-CE express Connection Notification-Congestion Experienced
  • the request signal may be stored in a codec mode request (CMR: Code for Mode Request) of RFC (Request for Comments) 3267.
  • CMR Code for Mode Request
  • RFC Request for Comments
  • the mobile high-speed network preferably includes LTE (Long Term Evolution) or EPC (Evolved Packet Core).
  • LTE Long Term Evolution
  • EPC Evolved Packet Core
  • a mobile terminal that performs voice communication with the mobile terminal connected to the mobile circuit switching network via the gateway device by being connected to the mobile high-speed network.
  • the mobile communication system according to the twelfth deployment includes the gateway device and a mobile terminal connected to the mobile high-speed network.
  • the mobile communication method according to the thirteenth embodiment is preferably the mobile communication method according to the second aspect.
  • the packet transfer device when a request signal for changing the bit rate of the voice transmitted from the portable terminal connected to the mobile high-speed network is received from the packet transfer device, the packet transfer device The step of converting the compression-encoded bit stream of audio stored in the received packet into a bit rate that can be transmitted / received by a mobile terminal connected to the radio base station controller, and transmitting the bit rate to the radio base station controller.
  • a portable communication method is provided.
  • the radio base station control device when a request signal for changing the bit rate of the voice transmitted to the mobile terminal connected to the mobile high-speed network is received from the packet transfer device, the radio base station control device There is provided a portable communication method including the step of converting the compression-encoded bit stream of the audio received from the signal into the bit rate requested in the request signal and transmitting the bit rate to the packet transfer apparatus.
  • the program in the sixteenth development form is preferably a program according to the third viewpoint.
  • the packet transfer device A process of converting a compression-encoded bit stream of audio stored in the received packet into a bit rate that can be transmitted / received by a mobile terminal connected to the radio base station controller, and transmitting the bit rate to the radio base station controller A program to be executed by a computer is provided.
  • the radio base station control device when a request signal for changing the bit rate of voice to be transmitted to a mobile terminal connected to the mobile high-speed network is received from the packet transfer device, the radio base station control device There is provided a program for causing a computer to execute a process of converting a compression-encoded bit stream of audio received from a signal into a bit rate requested in the request signal and transmitting the bit rate to the packet transfer apparatus.
  • a mobile terminal that connects to a mobile circuit switching network and performs voice communication by circuit switching and a mobile terminal that connects to a mobile high-speed network (for example, a mobile LTE / EPC network) and performs VoIP communication are mutually connected. Connection is possible.
  • a mobile high-speed network for example, a mobile LTE / EPC network
  • the gateway device of the present invention when a new portable terminal connected to the mobile high-speed network has a rate adaptation function for changing the bit rate of the voice codec based on the congestion notification in the LTE section.
  • a new portable terminal connected to the mobile high-speed network has a rate adaptation function for changing the bit rate of the voice codec based on the congestion notification in the LTE section.
  • congestion in the LTE section can be avoided, packet loss can be prevented, and the received voice is interrupted and the sound quality can be prevented from being deteriorated in the new mobile terminal or the old mobile terminal.
  • FIG. 1 is a diagram showing a network configuration and a connection form of a mobile communication system provided with a gateway device 10 according to the present embodiment.
  • the mobile communication system includes a gateway device 10 and a radio base station control device 20 provided in a mobile circuit switching network 100, a CSCF device 70 provided in an IMS network 300, and a mobile LTE / EPC network 200.
  • S / P-GW device 30 and eNodeB device 40 and mobile terminals 50 and 60.
  • the mobile LTE / EPC network 200 is used as the mobile high-speed network.
  • HSPA or HSPA + can also be used as the mobile high-speed network.
  • the gateway device 10 includes a packet transfer device on the mobile LTE / EPC network 200 and a radio base station controller (RNC: Radio Network Controller) 20 on the mobile circuit switching network 100 via the IMS network 300. Interconnection of voice communication is realized between the mobile terminal 60 connected to the mobile LTE / EPC network 200 and the mobile terminal 50 connected to the radio base station controller 20 by being interconnected.
  • RNC Radio Network Controller
  • the call control signal between the gateway device 10 and the packet transfer device connected to the mobile LTE / EPC network 200 is an IP multimedia subsystem (IMS) and SIP (Session) used in VoIP. (Initiation Protocol) is used, and this is transferred by the bearer of LTE / EPC.
  • the voice signal between the gateway device 10 and the packet transfer device is transferred using a packet based on RTP / UDP / IP.
  • an S / P-GW Server / Packet data-Gateway
  • An xGSN device can also be used as the packet transfer device.
  • the voice signal between the gateway device 10 and the radio base station control device 20 on the mobile circuit switching network 100 is transferred using, for example, an IuUP (Iu U-Plane) protocol that is a circuit switching protocol.
  • IuUP Iu U-Plane
  • the mobile terminal 50 is a voice telephone terminal connected to the mobile circuit switching network 100.
  • the portable terminal 50 can use an existing voice telephone terminal as it is.
  • the portable terminal 50 is connected to the mobile circuit switching network 100 and transmits / receives a call control signal and a voice signal to / from the gateway apparatus 10 via the radio base station controller (RNC) 20.
  • RNC radio base station controller
  • the portable terminal 50 is equipped with an AMR (Adaptive Multi-Rate) audio codec as an audio codec, and transmits and receives a bit stream obtained by compressing and encoding an audio signal at a bit rate of 12.2 kbps.
  • AMR Adaptive Multi-Rate
  • the details of the AMR audio codec are defined in the TS26.090 standard of 3GPP (Third Generation Partnership Project).
  • the gateway device 10 transmits / receives, for example, an ISUP (Integrated Services Digital Network User Part) as a call processing signal used in the mobile circuit switching network 100 to and from the mobile terminal 50, and AMR compression encoded bits as voice data. Send and receive streams. Further, the gateway device 10 converts the above call processing signal into SIP in order to interconnect the mobile circuit switching network 100 and the IMS network 300, and the CSCF (Call Session Control Function, session control) device on the IMS network. To the S / P-GW apparatus 30 on the mobile LTE / EPC network 200 via the CSCF apparatus 70.
  • ISUP Integrated Services Digital Network User Part
  • the call control signal is tunneled by the S / P-GW apparatus 30 using the GTP (GPRS Tunneling Protocol) -C protocol, transmitted to the eNodeB apparatus 40, transmitted to the radio section by the eNodeB apparatus 40, and received by the mobile terminal 60.
  • GTP GPRS Tunneling Protocol
  • the SIP control signal transmitted from the portable terminal 60 is received by the eNodeB 40 via the wireless section, tunneled and transferred by the S / P-GW apparatus 30 using GTP-C, and is transmitted as a SIP signal by the CSCF apparatus 70.
  • the SIP call control signal transmitted from the CSCF device 70 is received by the gateway device 10, converted into ISUP or the like, output to the radio base station control device 20, and received by the portable terminal 50 via the radio section.
  • the 12.2 kbps AMR compressed audio bitstream transmitted from the mobile terminal 50 is received by the radio base station controller 20 via the radio section, and the radio base station controller 20 receives the IuUP It is stored in the protocol frame and transferred to the gateway device 10.
  • the IuUP protocol is defined in the 3GPP TS25.415 standard or the TS26.102 standard.
  • the gateway device 10 takes out the AMR bit stream stored in the IuUP protocol frame, stores it in the payload of the RTP packet, and transmits the S / R on the mobile LTE / EPC network 200 via the IMS network 300 as the RTP / UDP / IP packet. Transfer to the P-GW apparatus 30.
  • the S / P-GW apparatus 30 receives the RTP / UDP / IP packet, adds a GTP-U header to the payload portion of the RTP packet, tunnels it as a GTP-U / UDP / IP packet, and forwards it to the eNodeB apparatus 40 To do.
  • the eNodeB device 40 extracts the payload portion of the GTP-U packet and transmits it as an RTP packet to the mobile terminal 60 via the wireless section.
  • the portable terminal 60 receives the RTP packet, extracts the AMR bit stream, reproduces the sound by performing AMR decoding.
  • the description is omitted.
  • the gateway device 10 of the present embodiment has a function of changing the AMR transmission / reception bit rate from the mobile terminal 60 when the mobile LTE / EPC network 200 detects traffic congestion in the LTE section.
  • AMR is fixed at 12.2 kbps. Therefore, the voice transcoder of the gateway device 10 converts the bit rate in accordance with the change of the bit rate of the mobile terminal 60. This can be realized as follows.
  • SDP it describes in the SDP that it has the ability to convert the AMR bit rate using SIP / SDP, and notifies each other between the mobile terminal 60 and the gateway device 10 by using the offer / answer process of SDP. Specifically, an ecn-capable-rtp offer on the SDP is delivered from the portable terminal 60 to the gateway device 10, while the gateway device 10 returns an answer with the ecn-capable-rtp written in the SDP. . By this process, it is confirmed between the portable terminal 60 and the gateway device 10 that they have the ability to change the AMR bit rate.
  • the eNodeB device 40 When the eNodeB device 40 detects congestion in the LTE section of the mobile LTE / EPC network 200, the eNodeB device 40 sets and transmits an ECN-CE (Explicit Connection Notification-Congestion Experienced) flag in the IP header of the packet to be transmitted to the mobile terminal 60.
  • ECN-CE Exlicit Connection Notification-Congestion Experienced
  • the mobile terminal 60 determines that congestion has occurred in the LTE section of the mobile LTE / EPC network 200, and the AMR bit For example, the rate is decided to be lowered from 12.2 kbps to 7.95 kbps, and the change of the bit rate and the changed bit rate are described in an adaptation request signal and transmitted to the gateway apparatus 10.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the gateway device 10A (gateway device 10 in FIG. 1) according to the present embodiment.
  • the gateway device 10A includes a call control / conversion unit 11 and a conversion unit 12A.
  • the conversion unit 12A includes a control / analysis unit 14, a protocol disassembly / assembly unit 15, a voice transcoder unit 16A, and a packet transmission / reception unit 18A.
  • the call control / conversion unit 11 receives a SIP call control signal from the CSCF device 70 on the IMS network 300, converts it into an ISUP signal for mobile circuit switching, and controls the radio base station control device 20 on the mobile circuit switching network 100. Send to. Further, after confirming that no adaptation request signal has been received from the CSCF device 70, the control / analysis unit 14 is instructed to start communication with the assigned channel.
  • control / analysis unit 14 Since the control / analysis unit 14 receives the communication start instruction from the call control / conversion unit 11 and does not receive the adaptation request signal, the AMR bit rate is 12.2 kbps between the portable terminal 60 and the portable terminal 50. And the audio transcoder unit 16A is instructed to perform through processing without performing conversion. The control / analysis unit 14 instructs the protocol disassembly / assembly unit 15 to disassemble / assemble the IuUP protocol.
  • the packet transmitting / receiving unit 18A receives the RTP / UDP / IP packet storing the 12.2 kbps AMR compression-encoded bitstream from the S / P-GW apparatus 30 and outputs the RTP / UDP / IP packet to the voice transcoder unit 16A.
  • the voice transcoder unit 16A receives the instruction from the control / analysis unit 14 and passes through the conversion process, and through-processes the 12.2 kbps AMR compression-encoded bitstream and outputs it to the protocol decomposition / assembly unit 15.
  • the protocol disassembly / assembly unit 15 stores the 12.2 kbps AMR compression-encoded bitstream input from the voice transcoder unit 16A in the payload portion of the IuUP frame format, and transmits the IuUP frame to the radio base station controller 20.
  • the call control / conversion unit 11 receives an ISUP signal from the radio base station control device 20, converts it to SIP / SDP, and transmits it to the S / P-GW device 30 via the CSCF device 70. To do.
  • the S / P-GW apparatus 30 tunnels the received SIP / SDP signal using the GTP-C protocol and transfers it to the eNodeB apparatus 40.
  • the eNodeB device 40 extracts the SIP / SDP signal from the GTP-C packet and transmits it to the mobile terminal 60 via the LTE radio section.
  • the portable terminal 60 receives the SIP / SDP signal and controls the session and the voice transmission / reception.
  • the protocol decomposition / assembly unit 15 receives the IuUP frame protocol from the radio base station controller 20, reads the 12.2 kbps AMR compression-encoded bit stream stored in the payload, Output to the coder unit 16A.
  • the voice transcoder unit 16A passes through the 12.2 kbps AMR-compressed encoded stream and sends it to the packet transmitting / receiving unit 18A.
  • the packet transmission / reception unit 18A stores the 12.2 kbps AMR compression-encoded bitstream in the payload of the RTP packet and sends it to the S / P-GW apparatus 30.
  • RTP payload format RFC3267 of IETF (Internet Engineering Task Force) can be used.
  • the operation when the eNodeB device 40 detects congestion in the LTE section will be described.
  • the call control / conversion unit 11 of the gateway device 10 receives the ECN-capable-rtp based on SIP / SDP from the mobile terminal 60 via the CSCF device 70, the ECN-capable-rtp is set in the SDP as an answer. It is described and transmitted to the S / P-GW apparatus 30 via the CSCF apparatus 70.
  • the call control / conversion unit 11 when the call control / conversion unit 11 receives the adaptation request signal from the portable terminal 60 via the CSCF device 70, the call control / conversion unit 11 reads the change information of the AMR bit rate included in the adaptation request signal, and performs communication. It is output to the control / analysis unit 14 together with the start instruction.
  • the change in the AMR bit rate is, for example, a change from 12.2 kbps to 7.95 kbps.
  • the call control / conversion unit 11 further transmits an ack signal to the S / P-GW apparatus 30 via the CSCF apparatus 70.
  • the control / analysis unit 14 receives the communication start instruction and the change information of the AMR bit rate, and if both the uplink direction and the downlink direction are changes from 12.2 kbps to 7.95 kbps, an audio transcoder is necessary. Therefore, the audio transcoder unit 16A is instructed to transcode and convert from 12.2 kbps to 7.95 kbps.
  • the voice transcoder unit 16A receives a communication start instruction, a transcoding instruction, and a conversion instruction regarding the bit rate, activates the AMR transcoder in both directions, and converts the bit rate from 12.2 kbps to 7.95 kbps. Perform the conversion.
  • the RTP packet is received from the packet transmission / reception unit 18A, the 7.95 kbps AMR bit stream stored in the RTP packet is converted into 12.2 kbps, and output to the protocol disassembly / assembly unit 15.
  • the protocol disassembly / assembly unit 15 stores the 12.2 kbps AMR bitstream received from the voice transcoder unit 16 ⁇ / b> A in the payload portion of the IuUP circuit switching protocol frame and transmits it to the radio base station controller 20.
  • the codec mode request (CMR: Codec Mode Request) of the RFC3267 RTP payload format header is read, and based on this, an IuUP circuit switching protocol frame is assembled, and the AMR compressed encoded stream is converted into the RAB SubFlow of the IuUP payload part. And is transmitted to the radio base station controller 20 on a circuit-switched bearer.
  • the protocol disassembly / assembly unit 15 converts the IuUP protocol frame received from the radio base station control device 20 into the RFC3267 protocol. Specifically, first, the 12.2 kbps AMR compression-encoded bitstream stored in the RAB (Radio Access Bearer) SubFlow of the payload portion of the IuUP protocol frame is read and output to the audio transcoder unit 16A.
  • RAB Radio Access Bearer
  • the voice transcoder unit 16A receives a communication start instruction and a transcoding instruction from the control / analysis unit 14, and the 12.2 kbps AMR compression-encoded bit stream received from the protocol decomposition / assembly unit 15 is 7.95 kbps. The data is converted and output to the packet transmitting / receiving unit 18A.
  • the packet transmitting / receiving unit 18A constructs an RTP payload format header defined by IETF RFC3267 for the 7.95 kbps AMR compression-encoded bitstream, and then stores the AMR bitstream in the RTP payload portion.
  • the protocol disassembly / assembly unit 15 converts this frame type information into RFC3267 codec mode request (CMR: Codec Mode Request) information. Convert. Further, the protocol disassembly / assembly unit 15 sets octet alignment and other parameters necessary for setting RFC3267 to predetermined values.
  • the packet transmitting / receiving unit 18A transmits an RTP / UDP (User Datagram Protocol) / IP packet to the S / P-GW apparatus 30 on the mobile LTE / EPC network 200 via the IMS network 300.
  • RTP Resource Transfer Protocol
  • UDP User Datagram Protocol
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the gateway device 10B (gateway device 10 in FIG. 1) according to the present embodiment.
  • the gateway device 10B includes a call control / conversion unit 11 and a conversion unit 12B.
  • the conversion unit 12B includes a control / analysis unit 14, a protocol disassembly / assembly unit 15, a voice transcoder unit 16B, and a packet transmission / reception unit 18B.
  • the operations of the constituent elements denoted by the same reference numerals as those of FIG. 2 are the same as the operations of the constituent elements of FIG.
  • the bit rate is changed to, for example, 7.95 kbps in the AMR speech codec of the mobile terminal 60.
  • An RTP packet in which the bit rate (7.95 kbps) after the change is described in the CMR field of the RTP payload format defined in RFC3267 and an AMR compression-encoded bitstream of 7.95 kbps is stored in the RTP payload is 60, and is received by the gateway device 10 via the eNodeB device 40 and the S / P-GW device 30.
  • the packet transmitting / receiving unit 18B of the gateway device 10 receives the RTP packet from the packet transfer device 30, confirms the CMR field of the RTP payload format unit, and recognizes that the AMR bit rate is 7.95 kbps. Further, the packet transmitting / receiving unit 18B reads the AMR compression-encoded bit stream from the RTP payload unit, and outputs the bit rate information and the AMR compression-encoded bit stream to the audio transcoder unit 16B.
  • the audio transcoder unit 16B receives the bit rate information and the AMR compression-encoded bit stream, recognizes that the bit rate of the AMR compression-encoded bit stream is 7.95 kbps, and then uses the 12.2 kbps AMR compression code. It is converted into a converted bit stream and output to the protocol disassembly / assembly unit 15.
  • a tandem transcoder combining a full decoder and a full re-encoder may be used as the audio transcoder units 16A and 16B, or a part of the AMR compression-encoded bit stream may be used.
  • a non-tandem transcoder that only decodes and re-encodes only a part of it may be used. Compared with the former, in the latter case, the processing delay and the processing amount can be reduced.
  • AMR-WB As an audio codec used for generating an audio compression-encoded bit stream, AMR-WB, G.
  • a known codec such as 711 can also be used.
  • GTP-U GPRS Tunneling Protocol. User
  • GTP-U GPRS Tunneling Protocol. User
  • control / analysis unit 14 provided in the conversion unit 12A (or 12B) may be provided in the call control / conversion unit 11. Furthermore, the call control / conversion unit 11 and the conversion unit 12A (or 12B) may be separated and realized in separate devices.
  • control signal transmission / reception between the call control / conversion device 11 and the conversion unit 12A (or 12B) is, for example, ITU-T H.264. 248 MEGACO (Media Gateway Control) protocol can be used.
  • the voice transcoder unit 16A (or 16B) can be realized in a device separate from the gateway device 10A (or 10B).
  • HSPA High-speed Packet Control
  • HSPA + High Speed Packet Access +
  • HNB Home NodeB
  • HeNB Home e-NodeB
  • WiMax Wireless Fidelity
  • each unit of the call control / conversion unit 11 and the conversion unit 12A (or 12B) of the gateway device 10A (or 10B) is a computer executed on a computer constituting the gateway device 10A (or 10B).
  • the function may be realized by a program.
  • Radio base station controller (RNC) ) 30 S / P-GW device 40 eNodeB (evolved Node B) device 50, 60 Mobile terminal 70 CSCF device 100 Mobile circuit switching network (mobile circuit switching network) 200 Mobile LTE / EPC network (Mobile LTE / EPC network) 300 IMS network (IMS network)

Abstract

　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。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、パケット転送装置から受信した場合には、パケット転送装置または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、要求信号において要求されたビットレートに変換して、無線基地局制御装置またはパケット転送装置に送信する。

Description

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
［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 (18)

  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ことを特徴と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ことを特徴とする、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ことを特徴とする、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ことを特徴とする、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ことを特徴とする、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ことを特徴とする、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ことを特徴とする、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ことを特徴とする、請求項７に記載のゲートウェイ装置。
  9. 　前記要求信号は、ＲＦＣ（Ｒｅｑｕｅｓｔ　ｆｏｒ　Ｃｏｍｍｅｎｔｓ）３２６７のコーデックモードリクエスト（ＣＭＲ：Ｃｏｄｅｃ　Ｍｏｄｅ　Ｒｅｑｕｅｓｔ）に格納されることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のゲートウェイ装置。
  10. 　前記モバイル高速網は、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）又はＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ　Ｐａｃｋｅｔ　Ｃｏｒｅ）を含むことを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のゲートウェイ装置。
  11. 　前記モバイル高速網に接続されることにより、前記モバイル回線交換網に接続された携帯端末との間で、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のゲートウェイ装置を介して音声通信を行うことを特徴とする携帯端末。
  12. 　請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のゲートウェイ装置と、
    　請求項１１に記載された携帯端末とを備えていることを特徴とする携帯通信システム。
  13. 　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ことを特徴とする携帯通信方法。
  14. 　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ことを特徴とする、請求項１３に記載の携帯通信方法。
  15. 　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ことを特徴とする、請求項１３に記載の携帯通信方法。
  16. 　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ことを特徴とするプログラム。
  17. 　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ことを特徴とする、請求項１６に記載のプログラム。
  18. 　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ことを特徴とする、請求項１６に記載のプログラム。
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