CN1572091A - 在经面向分组网络进行虚拟中继时控制通信量的方法 - Google Patents

在经面向分组网络进行虚拟中继时控制通信量的方法 Download PDF

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Abstract

在通过基于IP的网络的虚拟中继的情况下提供连接相关的质量数据。借助于这些数据降低IP网络中与来源相关或者路径相关的通信量，以把现有的和新连接的语音质量保持在足够高的水准。

Description

在经面向分组网络进行虚拟中继时控制通信量的方法
“虚拟中继”应理解为在“普通”电话网络(PSTN或者ISDN)的两个用户之间通过分组交换网络譬如IP网络的电话连接或传真连接的传输。在此由网关承担从电话网络到分组交换网络的过渡或者反方向的过渡，所述的网关经普通PCM段连接在电话网络上并且把语音信号转换成分组。通过所谓的媒介网关控制器(MGC)对网关进行控制，所述的媒介网关控制器处理和转发从电话网络发来的信令报文(例如ISUP报文)。在此也可以有多个MGC也涉及在连接中。也就是每个连接的控制在MGC中，所述网关实质上从MGC获得为占据或者放开一定的PCM端口的控制指令。例如可以用MGCP或者MEGACO(媒介网关控制协议)作为控制协议。在图1中示出了关于虚拟中继的概况。
视具体内容不同而定义“业务质量”(QoS)，也称业务优值，并且因此相应地用不同的尺度分析。测度业务质量的尺度的公知例子是最大可传输信息量(带宽)、传输的信息量、没有被传输的信息量(损失率)、在一定的情况下被平均的传输中的时延(传输延迟)、在一定的情况下被平均的与此外通常的每两个信息传输之间的间距的偏差(延迟抖动、到达间隔时间)，或者根本不能够传输的信息数量(阻塞率)。
尽管通过采用64kbps容量的固定信道可以保证数字电话网络的良好语音质量，然而分组交换网络还不能为语音传输提供足够的质量，此外还要过分设计这种网络，使得随时都可以容纳出现的通信量。在虚拟中继的情况下，语音质量具有特殊意义，因为不应使用户注意到与线路交换网络相比的质量差别。对于用户不存在相对于线路交换电话而言的直接增值。
不同的标准化任务组譬如在IETF中正在研究多种确保分组交换网络中传输质量的方法。例如说明只把分组以不同的优先权等级划分(DiffServ方案)，其中语音有极高的优先权。然而这种方法还没有被大规模实施。此外，尽管采用这种方法在分组交换网络中还是由于过载或者硬件故障而出现瓶颈，这会损害多个连接的语音质量。
采纳虚拟中继的重要之处在于，这样地响应过载和硬件故障：使得不会持久地影响客户主观感受到的语音。
公知地在分组交换网络中出现传输质量下降时，通过在MGC或者在前面的PSTN/ISDN交换局中人工去除来自某一来源或者发向某一目标的通信量。分组交换网络的营运商为此采集关于连接质量的数据(如果可能)，并且把数量提供给MGC或者电话网络中的交换局的营运商。这因此导致(带有一定的时延)用于遏制通信量的措施。如果语音质量改善了以后再重新人工地取消所述的遏制机制。这种方法在出现故障时承担较大的延迟时间。如果不能够使交换网络的营运商得到QoS数据。就只能够基于测试连接或者客户投诉采取适当的措施。
本发明的任务是改善前述的现有技术。
该任务通过权利要求书中对本发明的说明得以完成。
本发明提议，在分组交换网络中对两个网关之间的连接测量传输质量的当前状态，并且在差的质量时遏制经一定的网关至网络的通道并且在一定的情况下转向其它网关，以能够如此减轻过载或者出故障的通道或者路径。这导致使客户主观和客观地感觉到语音质量。
本发明的一个方面在于，在虚拟中继的情况下通过基于IP的网络提供连接相关的质量数据，并且借助于这些数据在起源方面或者路径方面减少和可能地使IP网络中通信量改变方向，以此把当前的和新的连接的语音质量保持到足够高的QoS水平。
本发明从这样的事实出发，在通过IP网络传输有用数据，譬如语音时采用传输协议RTP(实时协议)。RTP和所属的控制协议RTCP(实时控制协议)提供了这样的可能性：在连接的两侧，也就是在参与的网关中的虚拟中继，收集和分析关于沿正向和反向质量。这些数据包含，例如被平均的发送和接收分组的延迟时间的值，或者丢失的分组数量的值。
本发明提出，网关采集连接的QoS数据并且在连接的末端向MGC发送。在MGC中从所有可能的来源和目标，也就是由MGC控制的的网关，和所有的与之进行信令报文交换的网关，构成一个阵列，如图2中示意性地示出。在此阵列中过渡地存储并且分析从各个网关发出的QoS数据(变通地还可以由网关已经进行数据的分析并且向MGC发送)。在对外来的MGC进行登记的情况下，汇集受外来MGC控制的网关的数据。视延迟时间的大小、丢失的分组的数量或者其它的QoS数据，可以对每个来源/目标关系确定QoS的不同限制。取决于求出的QoS等级这时可以确定对阵列的每个单个元或者对阵列作为整体确定措施(这刚好相应于从来源网关至目标网关的路径)。该措施确定，对一定的QoS等级应当拒绝多少从来源网关至目标网关的通信量。在阵列的对角线上录入与一定目标无关而针对一个网关的措施。由此可以在硬件失灵时在网关本身或者在网关的接入范围内把对该网关的通信量普遍地遏制。还可以利用得到的QoS等级产生报警或者通知，有针对性地向网络营运商提示QoS问题。
作为遏制措施，采用例如按百分比去除的通信量、临时阻断通信或者把通信量降低到确定的呼叫率(泄漏容器(leaky bucket))通过成功地遏制通信量使之可能在前设的交换局中进行重新进行路径查询并且从而把拒收的通信量通过其它的网关进入IP网络。
如果继续地采集和分析的QoS数据显示QoS已经得到改善，就自动地取消有可能安排的遏制措施。
通过所述的解决方案把从线路交换网络领域公知的遏制机制诸如按百分比对一个目标阻断通信与对分组交换特定的QoS概念相关联。分析现有的QoS数据和由此得到的对来源/目标关系的QoS损失用作为自动启动降低措施的触发器。
所述的方法的优点是，自动地针对连接来采集和分析QoS数据和自动遏制有关的通信量。由此可以在最短的时间内以一定的途径通过IP网络或者还有在网关的紧邻周围以目标无关的方式对QoS的降低作出反应。自动遏制通信量减轻了分组交换网络的有关线路段上的负载并且从而对稳定网络或者网络的一部分起作用。
因为RTP/RTCP通过IETF标准化为IP领域内的媒体流(例如语音)的传输协议，以该标准化相符的方式采集和传输QoS数据，不论是在技术上还是在经济上都是特别地有优点的。
根据客户的共鸣自动识别QoS问题和安排适当对策来对虚拟中继场景所有的供应商都享有高的优先权。
下面借助于附图中所示的实施例详细地说明本发明。在附图中：
图1用于实施本发明方法的安排，它构成为以核芯中的分组交换的IP网络(PN)并且在接入中的线路交换的电话网络(LN)的混合体。
图2虚拟中继的网关控制器(MGC)的QoS阵列的例子，所述阵列包含QoS特定的数据和用于降低虚拟中继场景中的网关(GW)之间的通信量的数据。
网关GW在每个连接的末端借助于MGCP或者MEGACO向所属的媒体网关控制器MGC发送QoS数据，譬如
-发送和接收的分组数，
-丢失的分组数，
-平均的抖动值，
-平均的分组延迟。
有利地为此既在MGCP也在MEGACO利用预见的可能性，从网关GW向所属的MGC传输有关质量的连接数据。MGC了解连接的来源和目标，并且把得到的QoS数据与较早得到的QoS数据相关联，所述较早得到的QoS数据同样被划分到该来源/目标关系。由此可以从确定的最小连接数出发统计说明从来源至目标的路径的质量。如果所得到的QoS值超过了极限值，可以自动地采取措施，所述措施遏制从有关的来源和目标之间的通信量。如果后来的得到的QoS值显示IP网络中情况改善了，就自动地取消或者整个使所述的通信量遏制失效。
有利地每个实施都给出与MGC的营运商选择对策的种类的可能性。
最后要强调，对本发明相关成分的说明原则上不理解为限制。对于本领域内普通技术人员尤其明显的是诸如“网关”或者“网关控制器”理解为功能上的而不是物理上的。从而它们例如还可以部分或者全部地用软件和/或通过多个物理的装置分布地实现。

Claims (19)

1.方法，用于在经面向分组的网络(PN)，尤其是IP网络，进行虚拟中继时的通信量控制，该方法具有以下自动进行的步骤：
-测取代表面向分组网络中的传输质量的当前质量数据，
-按照至少一个预定标准分析所述的质量数据，
-在不满足所述的标准时对于面向分组网络这样地控制通信量传输，使得保持网络中现有的传输质量并且把新的通信量流保持在足够高的QoS水平。
2.如权利要求1所述的方法，其中
所述的通信量控制包括：来源相关地和/或路径相关地降低到尤其是所确定的呼叫率，和/或使所述通信流改变方向和/或取消和/或暂时阻断通信流。
3.如以上权利要求之一所述的方法，其中
当没有使客户主观和客观上持续地感觉到传输质量时就达到了充分高的水平。
4.如以上权利要求之一所述的方法，其中
按传输的通信流单独测取质量数据。
5.如以上权利要求之一所述的方法，其中
借助于RTP协议测取质量数据。
6.如以上权利要求之一所述的方法，其中
在传输通信流时相应地收集所述的质量数据并且根据所述通信流的传输分析该质量数据。
7.如以上权利要求之一所述的方法，其中
收集面向分组网络的网关(GW)中的质量数据。
8.如上一权利要求所述的方法，其中
对所述网关中的质量数据进行分析和/或按照在至少一个该网关所属的网关控制器(MGC)中进行的传输对该质量数据进行分析。
9.如上一权利要求所述的方法，其中
在考虑一个阵列的条件下进行通信量控制，在所述的阵列中对于网络的所有来源和目标之间的每一个关系至少存储一个值，所述的值至少间接地代表在相应的来源和相应的目标之间的当前的传输质量。
10.如上一权利要求所述的方法，其中
在阵列的对角线上至少存储一个值，所述的值本身至少间接地代表在相应的来源和相应的目标之间的传输质量。
11.如上两个权利要求之一的方法，其中
在向网关控制器分配阵列时，来源和目标对应受该网关控制器以及其它所有与之交换信令报文的网关控制器的控制的网关。
12.如以上三个权利要求之一所述的方法，其中
至少间接地从所述值导出用于通信量控制的措施。
13.如以上权利要求之一所述的方法，其中
通过所述的措施确定取消多少从相应来源到相应目标的通信量。
14.如以上权利要求之一所述的方法，其中
传输质量越差就越持续地控制通信量。
15.如以上权利要求之一所述的方法，其中
在改善了此前被降低的传输质量以后就自动地重新取消已经存在的或者被引入的通信量控制。
16.如以上权利要求之一所述的方法，其中
在前置的交换局(LN)的通信量受控制的情况下，重新进行路径搜寻以确定替代的路径。
17.包含软件代码段的计算机程序产品，利用该程序产品由处理器实施上述方法权利要求之一的方法。
18.设备，尤其是网关或者网关控制器，包含至少一个用于实施如以上方法权利要求之一所述的方法的装置。
19.安排，尤其是面向分组的网络，所述安排包含至少一个设备和/或至少一个根据上述权利要求之一的计算机程序产品。
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