Die Netzwerke der nächsten Generation (Next Generation Net- work, abgekürzt NGN) sind paket-basiert (z. B. ATM oder IP als Transport Ebene) und sind sowohl für den Transport von Spra- che als auch von Daten konzipiert. Sie arbeiten nach dem Prinzip der Separierung von Verbindungs-und Nutzkanalsteue- rung. In diesen Netzen werden, anders als in heutigen TDM Netzen, getrennte Netzelemente zur Verbindungssteuerung (Call und Signaling Control) und zur Nutzkanalsteuerung (Bearer o- der Media Control) verwendet. Die Verbindungssteuerung über- nehmen Media Gateway Controller (MGC), welche mittels eines Media Gateway Control Protokolls (MGCP), derzeit stehen MGCP oder H. 248 zur Verfügung, mit den Media Gateways (MG) kommu- nizieren,. welche die Nutzkanäle steuern. Die Signalisierung wird im Media Gateway Controller terminiert.

Die Media Gateway Controller im NGN kommunizieren untereinan- der über ein Signalisierungsprotokoll (z. B. BICC-Protokoll) analog zu den Vermittlungsstellen des PSTN/ISDNs (z. B. #7- Signalisierung).

Die Netzelemente (MGC und MG) sind physikalisch und im Nor- malfall auch örtlich getrennt. Örtlich getrennt kann bedeu- ten, dass ein MG und sein steuernder MGC viele hundert Kilo-

meter auseinander stehen oder sogar über Satellitenstrecken miteinander kommunizieren. Ein Media Gateway Controller über- nimmt im Regelfall die Verbindungssteuerung für mehrere Media Gateways. Ein Media Gateway nach heutigem NGN- Architekturverständnis (Master-Slave Konzept) ist ohne Media Gateway Controller nicht in der Lage Verbindungen eigenstän- dig zu schalten oder andere Entscheidungen bezüglich der Ver- bindungssteuerung zu treffen.

Abbildung 1 zeigt das Prinzip der heutigen PSTN/ISDN Netze.

Die Abbildung 2 zeigt das Beispiel für das Prinzip der Sprachkommunikation in Netzen der nächsten Generation nach heutigem NGN Verständnis.

Durch die physikalische und örtliche Trennung der Verbin- dungs-und Nutzkanalsteuerung und ihre Behandlung durch den Media Gateway Controller und das Media Gateway entstehen nachfolgend beschriebene Problempunkte : - Performanceverlust durch stark vermehrtes Aufkommen von Signalisierungsnachrichten und durch größere, entfer- nungsbedingte Signalisierungsverzögerungszeiten - Eingeschränkte Verfügbarkeit der Teilnehmer-oder Ver- bindungsleitungen im Fehlerfall des Paketnetzes oder des steuernden Media Gateway Controllers - Probleme mit zeitgenauer Vergebührung von Verbindungen 1.1 Performanceverlust durch stark vermehrtes Aufkommen von Signalisierungsnachrichten und durch größere, entfernungsbe- dingte Signalisierungsverzögerungszeiten Im Vergleich zur. klassischen Telefonarchitektur sind bei ge- trennter Verbindungs-und Nutzkanalsteuerung für Teilnehmer- anschlüsse eine deutlich größere Anzahl zeitkritischer Signa- lisierungsnachrichten zur synchronen Steuerung des Nutzkanals zwischen Media Gateway Controller und Media Gateway auszutau- schen. So müssen die vom Endgerät empfangenen Signalisie-

rungsnachrichten im Falle z. B. eines ISDN Teilnehmers zu- nächst über ein gesichertes Protokoll zum Controller gesandt werden. Der Media Gateway Controller führt dann die Auswer- tung der Signalisierungsnachrichten durch und beauftragt das Media Gateway mittels des Kontrollprotokolls zur Anschaltung z. B. des Ruftones. Mit Empfang der Wahlinformation wird diese zunächst wieder zum Controller übertragen, bis dieser die Ab- schaltung des Tones beauftragt. Eine noch größere Nachrich- tenflut wird im Fall eines analogen Teilnehmers erzeugt beim Empfang und Weitergabe der einzelnen Wahlziffern.

Die große Anzahl der ausgetauschten Nachrichten zwischen MG und MGC für einen Rufaufbau, verbunden mit der Übertragung dieser Nachrichten über eine externe Schnittstelle über po- tentiell große Entfernungen können zu erheblichen merkbaren Verzögerungen beim Verbindungsaufbau führen. Die Verzögerun- gen wirken zum Einem beim Ausführen zeitkritischer Aufträge, wie das Anschalten des Code Receivers, funktionseinschränkend und können zum Anderen dazu führen, dass bestehende Zeitan- forderungen der externen Teilnehmersignalisierungsschnitt- . stelle in einem NGN nicht mehr eingehalten werden können.

1.2 Eingeschränkte Netzverfügbarkeit-Keine Möglichkeit ei- nes Verbindungsaufbaus im Fehlerfall des Netzes oder bei Aus- fall des Media Gateway Controllers Durch das vollständige Fehlen einer lokalen Verbindungssteue- rung, und damit durch die völlige Abhängigkeit vom Media Ga- teway Contraller,--ist ein Media Gateway nicht in der Lage bei Ausfall des Media Gateway Controllers oder bei einer netzstö- rungsbedingten Unterbrechung der Signalisierung zwischen MG und MGC, die an ihm angeschlossenen Nutzkanäle der Teilnehmer zu schalten. Das heißt, der Ausfall eines Media Gateway Cont- rollers bedeutet immer den Ausfall aller von ihm kontrollier- ten Media Gateways mit allen Teilnehmer-und Verbindungslei- tungsanschlüssen. Es ist in diesem Fall auch kein Notruf mehr möglich. Da ein Media Gateway Controller in der. Regel mehrere

Media Gateways kontrolliert, können sehr viele Anschlüsse von einem derartigen Ausfall betroffen sein.

1.3 Zeitgenaue Vergebührung Durch die Trennung der Verbindung-und Nutzkanalsteuerung kann es zu Problemen der zeitgenauen Erfassung der Vergebüh- rung kommen, da der Nutzkanal im Media Gateway geschaltet wird, die Zeitstempelerfassung aber im Media Gateway Control- ler durchgeführt wird.

2. Wie wurde dieses Problem bisher gelöst ? Die dargestellten technischen Probleme sind bisher nicht be- kannt und ergeben sich als Folge der Verwendung des standar- disierten Funktionssplitt für die Netze der nächsten Genera- tion zur Bereitstellung der klassischen Telephoniedienste (Nachbildung des PSTN/ISDN).

Eingeschränkt vergleichbare Probleme bei der Verwendung eines reinen Master-Slave Prinzips treten für TDM Netze bei der De- finition von klassischen Access Networks auf. Hierbei ist das Access Network über die V5 Schnittstelle an einen TDM Switch angeschlossen, wobei der TDM Switch als Master und das Access Network als Slave arbeitet.

Das Problem-bei der Anbindung eines Access Networks an einen TDM Switch weicht in folgenden Punkten von den Problemen bei der Verwendung der NGN Architektur ab, (a) die räumliche Trennung ist normalerweise begrenzt, (b) die Kontroll-und Signalisierungsnachrichten werden über ein gesichert verfügbaren Nachrichtenkanal ausge- tauscht, dessen Bandbreite fest definiert ist, (c) ein Access Gateway hat verglichen mit einem Media Gateway nur eine eingeschränkte Nutzkanalkontrolle, da

der Nutzkanal vom TDM Switch verwaltet wird. Der Nutzka- nal wird ebenso über den TDM Switch geführt und erst dort wird das Anlegen von Tönen oder die Vergebührung durchgeführt.

Das Problem der Behandlung zeitkritischer Aufträge wurde dort durch die Einführung von bedingten Anweisungen gelöst. Das Problem der begrenzten Verfügbarkeit wurde dort nicht gelöst.

3. In welcher Weise löst Ihre Erfindung das angegebene tech- nische Problem ? Die Erfindung sieht eine neue Funktionsaufteilung für NGN vor, die in Abbildung 3 dargestellt ist. Anstelle der im NGN- Konzept verfolgten strickten Master-Slave Aufteilung wird ein Proxy-Client Ansatz gewählt, d. h. es wird ein Teil der Ver- bindungssteuerung in das Media Gateway integriert, während der übrige Teil der Verbindungssteuerung, insbesondere derje- nige, der zentrale Steuerungs-und Kontrollaufgaben betrifft, nach wie vor im Media Gateway Controller verbleibt. Der er- findungsgemäß ausgestaltete Media Gateway Controller wird nachfolgend als netzzentrale Steuerungseinrichtung bezeichnet und das erfindungsgemäß ausgestaltete Media Gateway wird nachfolgend als Intelligent Access Gateway bezeichnet.

Im Gegensatz zu einer"Master-Slave-Beziehung, in der die gesamte Kontrolle über eine Verbindung beim Media Gateway Controller (=Master) liegt und ein Access Gateway (=Slave) nur Anreize und Ereignisse zum Media Gateway Controller mel- det und von diesem Befehle bezüglich der Verbindungssteuerung ausführt, wird erfindungsgemäß ein Client-Proxy Ansatz ge- wählt. Nach diesem Ansatz terminiert der"Intelligent Access Gateway" (=Client) die genannten Anreize bzw. Ereignisse (Signalisierung) und führt einen Teil der Verbindungssteue- rungsfunktionen selbst durch, insbesondere solche Verbin-

dungssteuerungsfunktionen, die nicht unbedingt von einer netzzentralen Steuerungseinrichtung (=Proxy) bereitgestellt werden müssen, sondern direkt von einem Client erbracht bzw. zwischen den an einer Verbindung beteiligten Clients ausge- handelt werden können.

Für die Durchführung des übrigen Teils beauftragt er eine der netzzentralen Steuerungseinrichtungen, die den Auftrag entwe- der selbst durchführt oder deren weitere Durchführung anstel- le des Gateways steuert.

Bei den Verbindungssteuerungsfunktionen, die der Intelligent Access Gateway (Client) selbst durchführt, handelt es sich für den Client des rufenden Teilnehmers (A) bzw. Client des gerufenen Teilnehmers (B) um Funktionen wie - Wählton anlegen (A) * - Wahlinformation aufnehmen (A) * - Anzeige der Rufnummer des rufenden Teilnehmers über FSK bei analogen Teilnehmern (B) * - Anrufwiederholung bei"Teilnehmer besetzt" (A und B) - Aushandeln zwischen den Partnern welche Seite für die Gesprächskosten aufkommt (A und B) - Gebührendatenerfassung (A und/oder B) * - Gebühreninformation auf der vergebührenden Seite zum Teilnehmerendgerät hin übertragen (A oder B) - Austausch der erforderlichen Endpunktdaten (IP-Addresse Port-Nummer, Codec-informationen, etc. ) für das Durch- schalten von Verbindungen (A und B) * - Dreierkonferenz verwalten (A oder B) - Autonomes Routen von Gesprächen zu ausgewählten fest ad- ministrierten Zielen (z. B. Notrufnummern) bei Ausfall des Proxies (A oder B) Ein großer Vorteil der Erfindung wird vor allem durch die Ü- bernahme von solchen der lokalen Bearbeitung zugänglichen Verbindungssteuerungsfunktionen erzielt, die zeitkritisch sind (Bei den obengenannten Funktionen sind die zeitkriti- schen mit einem Stern (*) markiert).

Durch die genannte Übernahme von Verbindungssteuerungsfunkti- onen durch die Access Gateways reduziert sich die Aufgabe der netzzentralen Steuerungseinrichtungen (Media Gateway Control- ler, Proxy) auf dem Gebiet der Verbindungssteuerung auf Funk- tionen, welche eine zentrale Datenbasis benötigen, wie bei- spielsweise das Call Routing, das Aufbereiten von Vergebüh- rungsinformationen, und auf die Koordination von bestimmten Features, die sich auf mehrere Clients verteilen können (z. B.

Centrex).

Die netzzentrale Steuerungseinrichtung wird daher im folgen- den auch als Feature and Route Control Proxy bezeichnet (sie- he Abbildung 3).

Außer den genannten Verbindungssteuerungsfunktionen übernimmt der Intelligente Access Gateway die Terminierung der Signali- sierung (Teilnehmerleitungssignaliserung und Verbindungslei- tungssignalisierung) und führt wie bereits bisher die Nutzka- nalsteuerung durch.

Die Teilnehmerdaten werden bei der genannten Arbeitsteilung vorteilhafterweise im Intelligent Access Gateway gespeichert und verwaltet.

Durch die Erfindung werden alle drei bereits angeführten Problembereiche gleichermaßen gelöst.

3.1 Problem des Performanceverlusts Durch die-lok-alen Anteile der Verbindungssteuerung werden al- le Nutzkanaleinstellungen direkt im Intelligenten Access Ga- teway über ein internes Interface zwischen der Verbindungs- und der Nutzkanalsteuerung signalisiert. Die Auswertung der Signalisierungsnachrichten kann ohne Verzögerung erfolgen und sofort die Bereitstellung der erforderlichen Ressourcen bean- tragt werden. Damit entstehen keine zeitkritischen Verzöge- rungen. Nachrichten zur Feature Steuerung sind in ihrer An- zahl geringer und nicht vergleichbar zeitkritisch. Gleiches gilt für das Call Routing.

3.2 Problem der eingeschränkten Netzverfügbarkeit Durch die lokale Verbindungssteuerung und die Kenntnis der vorhandenen Teilnehmeranschlüsse im Intelligenten Access Ga- teway ist das Gateway in der. Lage zumindest eine einge- schränkte Verbindungssteuerung für alle vorhandenen Teilneh- meranschlüsse durchzuführen, ohne mit dem Feature and Route Proxy kommunizieren zu müssen, wenn ein alternativer Route Proxy im Netz zur Verfügung steht, welcher keinerlei Kennt- nisse über vorhandene Teilnehmer haben muss.

Durch die lokale Einrichtung einer festen Route für den Not- betrieb sind Rufe zu angeschlossenen Notrufzentralen ohne ei- nen vorhandenen Route Proxy möglich.

3.3 Problem der zeitgenauen Vergebührung Die Erfassung der notwendigen Vergebührungsdaten erfolgt un- mittelbar und zeitgenau im Intelligenten Access Gateway, da sowohl der Zeitstempel wie auch die Schaltung des Nutzkanals im Intelligentem Access Gateway durchgeführt wird, ohne dass Verzögerungen über ein externes Transportnetz auftreten kön- nen.

Zur weiteren Verarbeitung der erhobenen Gebührendaten werden diese verbindungsbezogenen Daten dann entweder direkt oder über den Feature und Route Proxy an ein übergeordnetes Gebüh- rennachbearbeitungssystem geschickt.

4. Vergleich der Erfindung mit traditionellem Funktionsansatz Die erfindungsgemäße NGN-Struktur entsteht durch Übernahme von Elementen des traditionellen Funktionsansatzes der kombi- nierten Nutzkanal-und Verbindungssteuerung. Die Elemente der traditionellen Funktionskontrolle erlauben die präzise Steue-

rung aller zeitkritischen Vorgänge der Verbindungs-und Nutz- kanalkontrolle, unter Beibehaltung des Ansatzes eines zentra- len Call Servers zur Steuerung von Access Gateways. Die Mög- lichkeit des Einsatzes eines großen zentralen Call Servers, welcher örtlich auch über eine größere Entfernung von den im Netz verteilten Access Gateways getrennt sein kann, wird mit dieser Architektur stark begünstigt, da Laufzeitverzögerungen im Transportnetz hiermit kein Dimensionierungskriterium mehr sind.

5. Ausführungsbeispiel (e) der Erfindung Das Kennzeichen eines Intelligenten Access Gateways (IAGW) ist die Existenz einer umfassenden Call Control Funktion auf dem Access Gateway. Nachdem die Partner bekannt sind, gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten der Kommunikation zwischen 2 IAGWs zur Verbindungssteuerung : - Alle Nachrichten zwischen dem einen IAGW (Client A) und dem anderen IAGW (Client B) werden grundsätzlich über den Proxy geführt und von diesem ohne Interpretation des Inhalts an das Ziel weitergeleitet.

- Nachdem Client A vom Proxy die Zieladresse des Client B mitgeteilt wurde, kommunizieren diese direkt miteinan- der. Nur wenn im weiteren Verlauf besondere zentrale Features für die Verbindung benötigt werden, wird der Proxy zeitweise in die Kommunikationsbeziehung mit ein- geschlossen.

Diese grundsätzlichen Kommunikationsbeziehungen sind in Ab- bildung 4 dargestellt.

5.1 Intelligentes Access Gateway

Der Ansatz eines Intelligent Access Gateways wird in der Pro- duktlinie SURPASS mit der Entwicklung des hiA 7600 erstmals realisiert. Hierbei wandert die Funktion des Connection A- gents (CoX), welche die Verbindungsauf-und abbauabläufe auf dem Media Gateway steuert, vom Media Gateway Controller auf das Media Gateway selbst.

Das Intelligent Access Gateway hiA 7600 wird von dem Feature and Route Control Proxy hiQ 9200 gesteuert. Der Meldungsaus- tausch zwischen dem MGC und dem MG erfolgt über ein proprie- täres Access Gateway Control Protokoll, da die standardisier- ten Protokolle MGCP und H. 248 nicht für den angestrebten Funktionssplitt standardisiert wurden und rein der Nutzka- nalsteuerung dienen. In zukünftigen Versionen kann aber als Client-Proxy Protokoll ebenfalls das SIP-Protokoll verwendet werden.

Abbildung 5 zeigt einen Vergleich der Architekturen mit kon- ventionellem NGN-Ansatz mit dem Ansatz den der hiA 7600 rea- lisiert : In Abbildung 5 ist deutlich erkennbar, wie im neuen NGN- Ansatz die Call Control Funktion auf das Media Gateway ver- schoben ist und die externe H. 248/MGCP Schnittstelle zu ei- ner systeminternen Schnittstelle wird mit allen damit verbun- denen Vorteilen, welche in den obigen Kapiteln beschrieben wurden. Der hiA 7600 enthält als Kernstück einen Call Control Prozessor, welcher die IP-TDM Mediation steuert und durch- führt. Der Call Control Prozessor enthält gleichzeitig die Steuerungssoftware für die Basisverbindungs-und die Nutzka- nalsteuerung. Mittels des Access Control Protokolls erfolgt der Nachrichtenaustausch mit dem Feature and Route Control Proxy hiQ 9200, welcher das Routing und die Featurebehandlung durchführt. Daneben steuert der Control Proxy alle Aktionen, welche zu weiteren Feature Control Proxys ausgeführt werden müssen zur Featurebehandlung, bzw. die Kommunikation zwischen

zwei Control Proxys zur Behandlung des Rufes, wenn die An- schlüsse verschiedenen Control Proxys zugeordnet sind (Für das Routing ist jeder hiA 7600 mit seinen Anschlüssen einem Controller zugeordnet über den er erreichbar ist und der Wis- sen über die Belegungszustände hat).

Abbildung 6 zeigt zunächst das Netzbild für einen solchen Ba- sic Call, bei dem dem Control Proxy beide Anschlüsse zugeord- net sind.

Abbildung 7 zeigt den zu Abbildung 6 gehörigen Fluss der Sig- nalisierungsnachrichten für den genannten Basic Call.

Für die Kommunikation zwischen den Intelligenten Access Gate- ways kommen, wie vorher bereits erwähnt, die zwei folgenden Varianten in Frage.

- Proxy-Variante a) : Alle Nachrichten zwischen zwei Intel- ligenten Access Gateways (Clients) werden grundsätzlich über den Proxy geführt - Proxy-Variante b) : Nur Feature-und Routingbezogene An- fragen werden von einem Intelligenten Access Gateway (Client) zum Proxy geschickt. Die restliche Kommunikati- on zur Verbindungssteuerung läuft direkt zwischen den beteiligten Clients.

Im vorliegenden Beispiel (hiA 7600) wird die Proxy-Variante a) verwendet. Alle Signalisierungsnachrichten-auch diejeni- gen, die direkt zwischen den Access Gateways ausgetauscht werden könnten-laufen somit über den Proxy, werden jedoch nicht auf dem Proxy bearbeitet (siehe Abbildung 7).

Aus dem Nachrichtenfluss in Abbildung 7 ist des weiteren fol- gendes ersichtlich : Die Teilnehmersignalisierung (MFC, DSS1, etc) wird am Intel- ligent Access Gateway terminiert. Die für die Durchführung

des Digit Processing und Routing, ebenso wie fürs Feature Handling, notwendigen Informationen werden über das Proxy- Client Protokoll, im Falle des hiA 7600 über ACP, zum Proxy gesendet.

Im Falle von SS7-signalisierten Verbindungsleitungen, bei de- nen die Signalisierungskanäle gemeinsam mit den Verbindungs- leitungen auf dem Intelligent Access Gateway terminiert wer- den, werden MTP und SCCP nicht von dem Intelligent Access Ga- teway bearbeitet. Nur die höheren SS7 user parts (z. B. ISUP) werden auf dem Intelligent Access Gateway bearbeitet. Im Fal- le des hiQ 9200 ist die Bearbeitung der unteren Schichten des SS7 Protokolls Aufgabe des im Control Proxy hiQ 9200 integ- rierten Signaling Gateways.

Abbildung 8 zeigt das Netzbild für einen solchen Basic Call, bei dem nur der eingangsseitige Access vom Control Proxy ge- steuert wird.

Abbildung 9 zeigt den zu Abbildung 8 gehörigen Signalisie- rungsfluss.

Der ausgangsseitige Anschluß kann von einem anderen Control Proxy gesteuert werden, aber auch von einem Media Gateway Controller. Die Kommunikation zwischen den Kontrollern er- folgt mittels BICC, wie hier dargestellt, oder SIP-T.

Da der Control Proxy die Funktionalität des Interworkings enthält und mittels BICC und SIP-T zwei standardisierte Net- work-Network Interface Protokolle unterstützt, ist ein Zusam- menwirken der unterschiedlichen NGN Architekturen für die Ac- cess Control innerhalb eines Netzes möglich.

5.2 SIP Access Client Der Ansatz eines Intelligenten Access Gateway entspricht der von SIP verfolgten Funktionsaufteilung und ermöglicht damit die Einbindung des Access Gateways in die SIP Welt. Das Ac-

cess Control Protokoll wird durch das standardisierte SIP Protokoll ersetzt (siehe Abbildung 10). Mittels SIP Signali- sierung wird eine Session zu einem SIP Proxy aufgebaut. Der SIP Proxy liefert die nötigen Informationen zur Lokalisierung des B-Teilnehmers. Der unterstützte Featureumfang für die Teilnehmer hängt von den unterstützten Features innerhalb der SIP Domain ab.

Abbildung 11 zeigt den Meldungsfluss zwischen Clients und Proxy unter Verwendung von SIP.

Über das Intelligente Access Gateway ist der Anschluss aller herkömmlichen Teilnehmeranschlüsse (PSTN, ISDN) an eine SIP Domain möglich. Damit ergibt sich eine kostengünstige und hoch verfügbare Lösung für die PSTN/ISDN Anbindung.