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JP2010021671A - メディア・ゲートウェイ装置、通信システム及びそれらに用いる冗長方法 - Google Patents

メディア・ゲートウェイ装置、通信システム及びそれらに用いる冗長方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 コストアップを最小限に抑えて、信頼性を二重化構成なみにすることが可能なメディア・ゲートウェイ装置を提供する。
【解決手段】 メディア・ゲートウェイ装置(1)は、少なくとも音声データのRTPパケット化及びRTPパケットの音声データへのメディア変換を行う現用系及び予備系のVoIP制御手段(VoIP制御部14〜17)と、VoIPのセッション確立に必要な情報をVoIP制御手段に設定する二重化構成の呼制御管理手段(呼制御管理部11,12)とを有する。メディア・ゲートウェイ装置は、現用系のVoIP制御手段の障害発生時に当該VoIP制御手段に設定された情報を呼制御管理手段により予備系のVoIP制御手段に設定する。
【選択図】 図1

Description

本発明はメディア・ゲートウェイ装置、通信システム及びそれらに用いる冗長方法に関し、特に既存の回線交換網とIP(Internet Protocol)網とをつなぐメディア・ゲートウェイ装置(MGW:Media Gateway)に関する。
本発明に関連するメディア・ゲートウェイ装置の冗長方法について図7及び図8を参照して説明する。図7及び図8において、メディア・ゲートウェイ装置4は、VoIP(Voice over Internet Protocol)制御部(#1〜#3)41〜43と、VoIP制御部(予備)44と、回線ITF(Interface)部(#0,#1)45,46とを備えている。
VoIP制御部(#1〜#3)41〜43及びVoIP制御部(予備)44は、Megaco(Megaco)終端機能、呼制御管理機能、VoIP機能[音声データのRTP(Real−time Transport Protocol)パケット化、RTPから音声データへのメディア変換、Codec変換、エコーキャンセラ等]を持っている。VoIP制御部(#1〜#3)41〜43は現用系として、VoIP制御部(予備)44は予備系として動作し、回線ITF部(#0,#1)45,46は回線交換網(図示せず)とのインタフェース機能を持っている。
VoIP制御部(予備)44は、全ての現用系のVoIP制御部(#1〜#3)41〜43のコンテキスト情報を持ち、MGC(Media Gateway Control)5から現用系のVoIP制御部(#1)41に対してMegacoプロトコルでセッション情報を更新するたびにVoIP制御部(予備)44のコンテキスト情報テーブルも更新する。
VoIP制御部(#1)41が障害時の処理概要を図8に示す。VoIP制御部(予備)44は、切替え動作時に自分の管理しているコンテキスト情報テーブルのVoIP制御部(#1)41の部分を読出し、ハードウェア[DSP(Digital Signal Processor)等]に設定をし、MGC5からの状態一致処理にてMGC5−VoIP制御部(予備)44間の完全同期を実施している。
尚、上記のようなメディア・ゲートウェイ装置としては、下記の特許文献1,2に記載の技術がある。特許文献1には、音声通信を確立するためのIP電話網において、呼制御を行うVoIPサーバであるCA(Call Agent:呼制御サーバ)と、音声データをIPパケットとして送受信するメディア・ゲートウェイ装置とを含むシステムが記載されている。
特許文献2には、固定電話網とIP網とを結ぶVoIP音声通信を提供するために、CAがメディア・ゲートウェイ装置を制御することによって、固定電話網とIP網との間の電話サービスを実現するシステムが記載されている。
特開2006−050250号公報 特開2005−333312号公報
しかしながら、上述した本発明に関連するメディア・ゲートウェイ装置では、呼制御管理部がN+1冗長構成(Nは2以上の整数)のVoIP制御部に含まれているため、VoIP制御部の障害とMGCからのMegaco受信とが競合すると、VoIP制御部(予備系)にコンテキスト情報が引き継げないという課題がある。この課題を克服するために、本発明に関連するメディア・ゲートウェイ装置では、MGCとの間で状態一致処理が必要になり、課題の解決に処理時間がかかるという問題がある。
また、本発明に関連するメディア・ゲートウェイ装置では、呼制御管理部(予備)に全ての現用系のVoIP制御部のコンテキスト情報を常時保持しておかなければならないため、VoIP制御部(予備)が現用系のVoIP制御部と共通な構成にできないという問題がある。あるいは、VoIP制御部(予備)を現用系のVoIP制御部と共通な構成にした場合には、現用系のVoIP制御部に必要以上の容量のメモリを搭載する必要がある。
さらに、本発明に関連するメディア・ゲートウェイ装置では、VoIP制御部の現用系と予備系との間で、常時同期のための処理や、そのための機能が必要になり、音声パケットを中継するVoIP制御部に余計な負荷がかかるという問題がある。
つまり、本発明に関連するメディア・ゲートウェイ装置では、VoIP制御部に搭載されているVoIP用DSPが高価であり、製品の価格競争力を上げるために、このVoIP制御部に、二重化構成ではなく、N+1重化構成を採用するのが一般的である。
N+1重化切替えでは、全ての現用系の情報を、予め予備系に持っておく必要があり、現用系では情報が更新される度に予備系に情報を転送している。この予備系への情報転送前及び転送中に現用系が障害になってしまうと、予備系が持っている情報と現用系の情報とが不一致になってしまう可能性がある。この場合、唯一正確な情報を保持していた現用系が障害で、メディア・ゲートウェイ装置内での情報修正ができず、MGCからの状態一致化処理(Auidit)に頼るしかなく、現用系の情報を正確に引き継ぐまでにかなりの時間を要している。
また、本発明に関連するメディア・ゲートウェイ装置では、予備系に全ての現用系の情報を持つ必要があるので、予備系において現用系に比べて多くのメモリ容量が必要で、このことから予備系専用の装置を準備するか、現用系と予備系とを共通装置にするために、現用系としては不必要な容量のメモリを搭載する必要があり、コストアップ要因となっている。尚、上記の特許文献1,2には、メディア・ゲートウェイ装置の冗長構成について言及されていないので、上述した問題を解決することはできない。
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、コストアップを最小限に抑えて、信頼性を二重化構成なみにすることができるメディア・ゲートウェイ装置、通信システム及びそれらに用いる冗長方法を提供することにある。
本発明によるメディア・ゲートウェイ装置は、少なくとも音声データのRTP(Real−time Transport Protocol)パケット化及びRTPパケットの音声データへのメディア変換を行う現用系及び予備系のVoIP(Voice over Internet Protocol)制御手段と、
VoIPのセッション確立に必要な情報を前記VoIP制御手段に設定する二重化構成の呼制御管理手段とを備え、
前記現用系のVoIP制御手段の障害発生時に当該VoIP制御手段に設定された情報を情報前記呼制御管理手段により前記予備系のVoIP制御手段に設定している。
本発明による通信システムは、上記のメディア・ゲートウェイ装置を含むことを特徴とする。
本発明によるメディア・ゲートウェイ装置の冗長方法は、少なくとも音声データのRTP(Real−time Transport Protocol)パケット化及びRTPパケットの音声データへのメディア変換を行う現用系及び予備系のVoIP(Voice over Internet Protocol)制御手段と、VoIPのセッション確立に必要な情報を前記VoIP制御手段に設定する二重化構成の呼制御管理手段とを配設し、
前記現用系のVoIP制御手段の障害発生時に当該VoIP制御手段に設定された情報を情報前記呼制御管理手段により前記予備系のVoIP制御手段に設定している。
本発明は、上記のような構成及び動作とすることで、コストアップを最小限に抑えて、信頼性を二重化構成なみにすることができるという効果が得られる。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、本発明によるメディア・ゲートウェイ(MGW:Media Gateway)装置の概要について説明する。本発明によるメディア・ゲートウェイ装置では、呼制御管理部をVoIP(Voice over Internet Protocol)制御部から分離し、その呼制御管理部を二重化構成にすることで、障害発生時に正確な情報を現用系から予備系に引き継ぐこと、及び現用系から予備系への切替え時間を短縮し、無音時間を短くすることを特徴としている。
本発明によるメディア・ゲートウェイ装置では、MGC(Media Gateway Control)によってMegacoプロトコル[RFC(Request For Comments)3015、ITU−T(International Telecommunication Union−Telecommunication Standarduzation Sector) H.248]にて制御されることで、メディア変換を実施する。
また、本発明によるメディア・ゲートウェイ装置では、現用系のVoIP制御部と予備系のVoIP制御部とでN+1冗長構成(Nは2以上の整数)となっており、これらVoIP制御部の他に、回線インタフェース部と呼制御管理部とスイッチ(SW;Switch)とを備えている。
これらVoIP制御部は、内部にVoIP用のDSP(Digital Signal Processor)を搭載し、回線交換網側から回線インタフェース(ITF;Interface)部経由で受信した音声データをRTP(Real−time Transport Protocol)パケット化、あるいはその逆にRTPを回線交換網側の音声データへのメディア変換、Codec変換、エコーキャンセラ等の機能と、RTPを送受信するIP(Internet Protocol)網とのインタフェース機能を持つ。回線インタフェース部は、回線交換網とのインタフェース機能を持つ。
呼制御管理部は、MGCからのMegacoプロトコルを受信して呼処理情報を管理し、VoIPのセッション確立に必要な情報をVoIP制御部に設定する機能と、VoIP制御部の冗長制御機能とを持つ。
スイッチは、メディア・ゲートウェイ装置内の呼制御管理部、VoIP制御部、回線インタフェース部が互いに通信するための通信機能、スイッチング機能を持つ。
レイヤ2スイッチ(L2SW;Layer 2 Switch)は、現用系のVoIP制御部に障害が発生して予備系のVoIP制御部に切替えた場合、故障したVoIP制御部のIPアドレスを引き継いでサービスを継続できるようにするためのレイヤ2スイッチの機能を持つ。
このように、本発明では、呼処理に必要な情報を二重化構成である呼制御管理部にて行うことによって、N+1冗長構成のVoIP制御部の障害切替え時に無音時間を最小し、かつ現用系の情報を予備系に対して正確に引き継がせることができる。
本発明は、Megaco終端機能及び呼処理機能をVoIP制御部から切り離し、その呼処理機能を持つ呼処理制御部を二重化構成で配置することによって、VoIP制御部のN+1冗長構成による価格メリットを維持しつつ、非完全同期というN+1冗長構成のデメリットを解消し、かつ冗長切替えによる無音時間の短縮を可能にする。
図1は本発明の第1の実施の形態によるメディア・ゲートウェイ装置の構成を示すブロック図である。図1において、メディア・ゲートウェイ装置(MGW)1は、呼制御管理部11,12と、スイッチ13と、VoIP制御部14〜16と、VoIP制御部(予備)17と、回線インタェース(ITF)部18,19とから構成されている。
呼制御管理部11,12は、MGC2に接続され、VoIP制御部14〜16及びVoIP制御部(予備)17は、レイヤ2スイッチ(L2SW)3を介してIP網100に接続され、回線インタェース部18,19は回線交換網200に接続されている。
回線インタフェース部18,19は、回線交換網200とのインタフェース機能を持つ。VoIP制御部14〜16及びVoIP制御部(予備)17は、IP網100とのインタフェース機能と、VoIP機能(音声データのRTPパケット化、RTPから音声データへのメディア変換、Codec変換、エコーキャンセラ等)を持つ。
呼制御管理部11,12は、MGC2との間でMegaco通信を行い、呼処理制御機能と、VoIP制御部14〜16及びVoIP制御部(予備)17、回線インタフェース部18,19の冗長管理機能とを持つ。スイッチ13は、メディア・ゲートウェイ装置1内の通信を行うためのスイッチ機能を持つ。
図2〜図6は本発明の第1の実施の形態によるメディア・ゲートウェイ装置1の動作を示す図である。これら図1〜図6を参照して本発明の第1の実施の形態によるメディア・ゲートウェイ装置1における冗長構成について説明する。
図2を参照すると、メディア・ゲートウェイ装置1におけるMGC2からMegacoで設定され、VoIPセッション確立に必要なコンテキスト(Context)情報の通信ルートが示されている。MGC2からのMegacoは、呼制御管理部(#0,#1)11,12で終端する。呼制御管理部(#0,#1)11,12は2重化構成で、MGC2との通信は現用系側のみで行われる。
呼制御管理部(#0,#1)11,12は、MegacoからVoIPのセッション確立に必要なコンテキスト情報をVoIP制御部(#1〜#3)14〜16及びVoIP制御部(予備)17に設定し、回線交換網200とIP網100との間での音声通話を可能にする。呼制御管理部(#0,#1)11,12間は、現用系と予備系との間でコンテキスト情報の同期を行うためのルートを有している。
図3を参照すると、メディア・ゲートウェイ装置1におけるMGC2からMegaco受信時の動作を示している。呼制御管理部(#0)11は、現用系で動作時にMegacoを終端し、コンテキスト情報を音声通信確立のため、VoIP制御部(#1)14に設定する。
また、呼制御管理部(#0)11に障害が発生した時のために、予備系側の呼処理制御部(#1)12にも、呼制御管理部(#0)11と同様に、コンテキスト情報を設定し、呼制御管理部(#0)11(現用系)と呼制御管理部(#1)12(予備系)との同期を行う。
図4を参照すると、メディア・ゲートウェイ装置1における障害発生前の回線交換網200とIP網100との間の音声通信例を示している。図5を参照すると、メディア・ゲートウェイ装置1における現用系として使用されていたVoIP制御部(#1)14に障害が発生した場合の呼制御管理部(#0)11の動作を示している。図6を参照すると、メディア・ゲートウェイ装置1における系切替え後の回線交換網200とIP網100との間の音声通信例を示している。
次に、図1に示すメディア・ゲートウェイ装置1の各機能の動作について、図2〜図6を参照して説明する。
図2には、VoIPセッション確立に必要なコンテキスト情報の通信ルートを示している。図3には、図2に示す通信ルートを使用した、コンテキスト情報設定動作を示している。図3において、MGC2から受信したMegacoを呼制御管理部(#0)11(現用系)にて終端する。
呼制御管理部(#0)11は、音声通信をさせるVoIP制御部(#1)14をハントし、音声通信に必要なコンテキスト情報をVoIP制御部(#1)14に設定する。本実施の形態による呼処理制御部には、信頼性を向上させるために二重化方式[呼制御管理部(#0)11、呼制御管理部(#1)12]を採用している。
現用系の呼制御管理部(#0)11は、予備系の呼制御管理部(#1)12と同期をとるために、VoIP制御部(#1)14への設定と同様に、呼制御管理部(#1)12にもコンテキスト情報の設定を行う。コンテキスト情報テーブルは、各装置が管理しているコンテキスト情報を表しており、VoIP制御部(予備)17のコンテキスト情報は、空の状態である。
VoIP制御部(#1)14と回線インタフェース部(#0)18を使用したIP網100と回線交換網200との間の音声通信を実施中に(図4参照)、VoIP制御部(#1)14で障害が発生した場合の動作について図5を参照して説明する。
図5において、VoIP制御部(#1)14にて障害が発生した場合[図5の(1)]、呼制御管理部(#0)11は、各機能部に対して実施しているヘルスチェックにてその障害発生を検出する[図5の(2)]。
呼制御管理部(#0)11は、VoIP制御部(#1)14の障害を検出すると、自回路内に保持しているコンテキスト情報テーブルから、VoIP制御部(#1)14の情報を読出し[図5の(3)]、VoIP制御部(予備)17に通知する[図5の(4)]。呼制御管理部(#0)11は、回線インタフェース部(#0)18に対して、送信先をVoIP制御部(#1)14からVoIP制御部(予備)17への切替えを指示する[図5の(5)]。
VoIP制御部(予備)17では、呼制御管理部(#0)11から通知された、VoIP制御部(#1)のコンテキスト情報を、空のコンテキスト情報テーブルに設定する[図5の(6)]。これによって、VoIP制御部(予備)17では、VoIP制御部(#1)14のIP網100向けIPアドレスを引き継ぎ、自らのMAC(MAC)アドレスをレイヤ2スイッチ3にMAC学習させ[図5の(7)]、VoIP制御部(#1)14からVoIP制御部(予備)17への切替処理を終了する。
その後に、本実施の形態では、図6に示したように、VoIP制御部(予備)17がVoIP制御部(#1)14に代わって現用系となり、回線インタフェース部(#0)18と通信し、音声通信サービスを継続する。
このように、本実施の形態では、VoIP制御部だけではN+1冗長のために、現用系と予備系とでの完全同期ができない(現用障害時に予備系へ情報が引き継げない可能性がある)が、VoIP制御部の系切替動作時、呼制御管理部からコンテキスト情報を設定するので、完全同期することができる。
また、本実施の形態では、VoIP用DSPを搭載しており、システム内で一番高価なVoIP制御部を、二重化ではなく、N+1冗長のままにしているので、これまでに比べて信頼性は向上しても、コストアップを抑えることができる。
さらに、本実施の形態では、呼制御管理部をVoIP制御部から切り離して二重化し、それらの呼制御管理部にて全てのVoIP制御部のコンテキスト情報を管理しているので、VoIP制御部(予備)には、切替動作時に必要最低限のコンテキスト情報の設定で済み、かつ切り替え後の状態一致処理が不要となるため、現用系と予備系との切替時間を短縮することができる。
つまり、本実施の形態では、上記のように、呼制御管理部をVoIP制御部から切り離して二重化し、それらの呼制御管理部にて全てのVoIP制御部のコンテキスト情報を管理することによって、コストアップを最小限に抑えて、信頼性を二重化構成なみにすることが可能となる。
本発明の第1の実施の形態によるメディア・ゲートウェイ装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の第1の実施の形態によるメディア・ゲートウェイ装置の動作を示す図である。 本発明の第1の実施の形態によるメディア・ゲートウェイ装置の動作を示す図である。 本発明の第1の実施の形態によるメディア・ゲートウェイ装置の動作を示す図である。 本発明の第1の実施の形態によるメディア・ゲートウェイ装置の動作を示す図である。 本発明の第1の実施の形態によるメディア・ゲートウェイ装置の動作を示す図である。 本発明に関連するメディア・ゲートウェイ装置の構成例を示すブロック図である。 本発明に関連するメディア・ゲートウェイ装置の動作を示す図である。
符号の説明
1 メディア・ゲートウェイ装置
2 MGC
3 レイヤ2スイッチ
11,12 呼制御管理部
13 スイッチ
14〜16 VoIP制御部
17 VoIP制御部(予備)
18,19 回線インタフェース部
100 IP網
200 回線交換網

Claims (11)

  1. 少なくとも音声データのRTP(Real−time Transport Protocol)パケット化及びRTPパケットの音声データへのメディア変換を行う現用系及び予備系のVoIP(Voice over Internet Protocol)制御手段と、
    VoIPのセッション確立に必要な情報を前記VoIP制御手段に設定する二重化構成の呼制御管理手段とを有し、
    前記現用系のVoIP制御手段の障害発生時に当該VoIP制御手段に設定された情報を前記呼制御管理手段により前記予備系のVoIP制御手段に設定することを特徴とするメディア・ゲートウェイ装置。
  2. 前記現用系のVoIP制御手段と前記予備系のVoIP制御手段とによりN+1冗長構成(Nは2以上の整数)としたことを特徴とする請求項1記載のメディア・ゲートウェイ装置。
  3. 前記VoIP制御手段は、少なくとも回線交換網側から受信した音声データのRTPパケット化及びRTPパケットの前記回線交換網側の音声データへのメディア変換を行うことを特徴とする請求項1または請求項2記載のメディア・ゲートウェイ装置。
  4. 前記呼制御管理手段は、MGC(Media Gateway Control)からのMegacoプロトコルを受信して呼処理情報を管理しかつVoIPのセッション確立に必要な情報を前記VoIP制御手段に設定することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか記載のメディア・ゲートウェイ装置。
  5. 前記呼制御管理手段は、前記VoIP制御手段の冗長制御を行うことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか記載のメディア・ゲートウェイ装置。
  6. 請求項1から請求項5のいずれかに記載のメディア・ゲートウェイ装置を含むことを特徴とする通信システム。
  7. 少なくとも音声データのRTP(Real−time Transport Protocol)パケット化及びRTPパケットの音声データへのメディア変換を行う現用系及び予備系のVoIP(Voice over Internet Protocol)制御手段と、VoIPのセッション確立に必要な情報を前記VoIP制御手段に設定する二重化構成の呼制御管理手段とを配設し、
    前記現用系のVoIP制御手段の障害発生時に当該VoIP制御手段に設定された情報を前記呼制御管理手段により前記予備系のVoIP制御手段に設定することを特徴とするメディア・ゲートウェイ装置の冗長方法。
  8. 前記現用系のVoIP制御手段と前記予備系のVoIP制御手段とによりN+1冗長構成(Nは2以上の整数)としたことを特徴とする請求項7記載のメディア・ゲートウェイ装置の冗長方法。
  9. 前記VoIP制御手段により、少なくとも回線交換網側から受信した音声データのRTPパケット化及びRTPパケットの前記回線交換網側の音声データへのメディア変換を行うことを特徴とする請求項7または請求項8記載のメディア・ゲートウェイ装置の冗長方法。
  10. 前記呼制御管理手段により、MGC(Media Gateway Control)からのMegacoプロトコルを受信して呼処理情報を管理しかつVoIPのセッション確立に必要な情報を前記VoIP制御手段に設定することを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか記載のメディア・ゲートウェイ装置の冗長方法。
  11. 前記呼制御管理手段により、前記VoIP制御手段の冗長制御を行うことを特徴とする請求項7から請求項10のいずれか記載のメディア・ゲートウェイ装置の冗長方法。
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