【技術分類】

　１−２−３　プロトコル拡張(H248、megaco、sigtrain、機能拡張、大規模対応化など)

　３−１−１　VoIPゲートウエイ、メディアゲートウエイ、レジデンシャルゲートウエイ

【技術の名称】

　IP電話用のプロトコル

【技術内容】

　IP電話用のプロトコルGLP（Gateway Location Protocol）がIETFで検討されている。

　IP網内にロケーションサーバ（LS）が管理するゾーンを形成し、各ゾーン内のゲートウエイ（GW）に自分の属性情報を登録させる。LSはGWに関して接続可能な電話番号エリア、IPアドレス、プロトコル条件などのスタティック情報と、空き回線容量、装置状態などのダイナミック情報を生成する。

　電話網から着信があると、GWは着電話番号と属性を指定してLSに着信GWを問い合わせる。LSは該当するGWを通知する。以後、当該GW間で呼の制御と音声パケットの通信が行われる。呼ごとの接続遅延を短縮するため、各LSは接続可能な全GWの情報を持っていることを前提とする。

　GLPトラフィックを削減するため、ダイナミック情報の変化を、装置の故障・輻輳による一時的な状態変化と長時間におよぶ変化とに分け、一時的な変化はGLPによる通知の対象外とする。LSの選択に従い着側GWに呼の設定メッセージを送信した発側GWは、タイマー監視により着側GWの装置の故障を検出した場合、LSに故障を通知する。LSは着側GWに監視信号を送信して応答がなければ着側GWを故障とみなし、以後のGW問い合わせへの応答からそのGWを除外する。LSは定期的に監視信号を当該GWに送信し、GWが応答して回復が検出された場合はGWの状態を更新して選択の対象とする。

　この手順に着側GWの輻輳と設定データの誤りを種々の開放理由表示で検出することにより、一時的な故障・輻輳の影響を最小化してGLPトラフィックを削減することができる。

【図】

　図１　IP電話システム構成

　出典：「IP電話システムにおけるゲートウエイ管理プロトコルの検討」、「1999年電子情報通信学会総合大会講演論文集　B-7-94」、（1999年３月８日）、岩間江津子、畔柳幹介著、電子情報通信学会発行、203頁　図１　IP電話システム構成

【応用分野】

　IP電話

【出典／参考資料】

　「IP電話システムにおけるゲートウエイ管理プロトコルの検討」、「1999年電子情報通信学会総合大会講演論文集　B-7-94」、（1999年３月８日）、岩間江津子、畔柳幹介著、電子情報通信学会発行、203頁

【技術分類】

　１−２−３　プロトコル拡張(H248、megaco、sigtrain、機能拡張、大規模対応化など)

【技術の名称】

　簡便、高品質のIP電話

【技術の内容】

　シグナリングプロトコルNOTASIP（Nothing Other Than A Simple Internet Phone）に基づくIP電話システムと資源予約プロトコルSRSVP（Simple Resource ReSerVation Protocol）との連携により、サーバなどの中継装置や複雑なプロトコルを必要としないVoIPを構築することができる。

　（１）プロトコルNOTASIPによるIP電話システム

　発呼側、着呼側の端末は、着呼受け付け用のIPアドレス、ポート番号、受け入れ可能なストリーム内容（音声エンコーディングなど）を任意の方法で公開する。発呼側は着呼側のポートに指定されたストリームを送信し、着呼側はセッション確立後、その旨発呼側に通知する。発呼側はストリームの内容を着呼側のデータに切り換える。エンド−エンド間のみでセッションが確立され、通信内容のフォーマットを当事者間で自由に決定することができる。

　（２）QoS

　安定して高品質な通話環境を得るには有料のQoSが必要であり、少なくともQoSパラメータとしてストリーム内容による帯域と許容できる遅延時間をユーザが欲する時点で保証されることが望ましい。

　（３）SRSVP

　通話する一方の端末が有料のQoS保証手続を開始し、受信側は送信側へQoSパラメータを含まないメッセージを送信し、これを受けた送信側はQoSパラメータを含めたパスメッセージを受信側に送信する。受信側はパスメッセージ内のQoSを確認し、QoSを含めたメッセージを送信側へ送る。これを受け取った送信側はパスメッセージを再び送信し、受信側がこれを受け取り資源の予約が完了する。

【図】

　図１　NOTASIPの概要

　出典：「QoSを保証した高品質のIP電話システム」、「情報処理学会研究報告　Vol.2000　No.29　(DPS-102)」、（2000年３月22日）、北川卓郎、藤川賢治、池田克夫著、情報処理学会発行、104頁　図１　NOTASIP

【応用分野】

　IP電話

【出典／参考資料】

　「QoSを保証した高品質のIP電話システム」、「情報処理学会研究報告　Vol.2000　No.29　(DPS-102)」、（2000年３月22日）、北川卓郎、藤川賢治、池田克夫著、情報処理学会発行、103頁〜108頁

【技術分類】

　１−２−３　プロトコル拡張(H.248、megaco、sigtrain、機能拡張、大規模対応化など)

　２−２−２　PSTN(電話網)との相互接続

　３−１−１　VoIPゲートウエイ、メディァゲートウエイ、レジデンシャルゲートウエイ

　３−２−１　ソフトスイッチ、メディアゲートウエイコントロール、シグナリングゲートウエイ、IP-PBX等の構成方式、課金制御

【技術の名称】

　広域VoIP網

【技術内容】

　VoIP(Voice over IP)を既存電話網と接続する際、電話番号とIPアドレス変換、コネクション設定などの制御を行う必要がある。MGC(Media Gateway Controller)を置いてIPネットワークから制御系を分離し、番号変換や管理はGK(Gate Keeper)を用いる。

　GKの配置によってMGCのメッセージ処理量が変わる。GKをMGCと分離して集中的に番号管理する分離型およびGKとMGCを一体にして分散して番号管理する一体型がある。分離型処理はMG-MGC間にMEGACOとH.323を使用し、IP端末はH.323を用いてMGC/MGと通信し、PSTN側のMG-MGC間でMEGACOを用いる。MGCとPSTN網はSS7網で接続する。ConferrenceIDの生成、IPアドレスの取得、コネクションの設定、切断の処理が呼毎に必要となる。１コール当たりで46メッセージがMGCのネットワークボードで処理される。一方、一体型では、MGCとGK間の通信が無くなりネットワークボードで処理されるメッセージ量は減少し、１コール当たりで30メッセージとなる。

　ネットワークボードのメッセージ処理に限界があるので、MGCに要求される呼処理能力が高くなるとボード搭載数を増やす必要がある。ネットワークボードの搭載数は一体型の方がGK分離型よりも少なくでき、要求処理能力に比例して差が拡大する。

【図】

　図1　MGCとMGを用いたVoIPとPSTNの接続

　図は、�鞄�立技術情報サービスにおいて、出典を参考として再構成いたしました。

【応用分野】

　VoIP電話

【出典／参考資料】

　「広域VoIP網における呼制御メッセージ量の評価」、「2000年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会講演論文集　B-6-18」、（2000年９月７日）、中井康平、高谷直樹、増田悦夫著、電子情報通信学会発行、18頁

【技術分類】

　１−２−３　プロトコル拡張(H.248、megaco、sigtrain、機能拡張、大規模対応化など)

　２−２−２　PSTN(電話網)との相互接続

　４−２−１　応用サービス提供基盤（APIなど）

【技術の名称】

　INAPインターフェース

【技術内容】

　代表的な電話網とIP網の連携パターンは、

　・電話網からIP網へのアクセス、

　・IP網を利用した電話サービスの高度化、

　・電話とIP電話の相互接続、

　の３つがある（図１）。

　電話とIP電話の相互接続に関して、高度INとIP網の連携を実現するために、

　（１）IP網におけるSCFアクセス機能の配備、

　（ａ）SCFアクセス機能を配備するノード

　（ｂ）SCFアクセス機能配備ノードにおける基本呼状態モデルの策定

　（２）SCFとIP網間プロトコル規定

　（３）高度INとIP網の連携に伴うSCF機能の拡張

　の明確化が必要である。

　（１）（ａ）で、「ルーティングオプションを限定せず、フルスペック高度INサービスを提供する場合」は、GKとMGC双方への配備が有力であり、「限定して提供する場合」には、GK配備または、MGC配備がよい。（ｂ）SCFアクセス機能配備ノードとしては、MGCとGKである。MGCにおける基本呼状態モデルは、電話網におけるBCSM流用が可能である。MGCにSCFアクセス機能を配備した場合の整合性や今後の機能拡張を考慮すると、RAS送受信に関する呼状態モデルを新規に規定することが望ましい。

　（２）では、新規インターフェースとなるRASとINAPインターワークに焦点を絞り、INAPインターフェース拡張が提案されている。これにより、２つの要求条件：（ア）H.323の基本呼処理のルーティングオプションをDRCとしてARQを高度INにインターワークすることと、（イ）GKからDRCで要求されて、その後SCPからGKに対して、高度INサービスを実行中の状況でのイベント発生を報告するためEDPの設定が必要な場合、H.225をGKに受信する必要があり、GRCに変更すること、を満たし、他サービスを考慮した汎用的なサービス展開が期待できる。

【図】

　図１　IP網と電話網（高度IN）連携に関する動向

　出典：「高度INとIP網の連携方式に関する検討　−VoIP付加サービス制御法―」、「電子情報通信学会技術研究報告　100,153(SSE2000 42-49)」、（2000年６月22日）、長竹幸輝、坂井博、野原龍男、高見一正著、電子情報通信学会発行、２頁　図１　IP網と電話網（高度IN）連携に関する動向

【応用分野】

　CTI、コールセンタ、CRM

【出典／参考資料】

　「高度INとIP網の連携方式に関する検討　−VoIP付加サービス制御法―」、「電子情報通信学会技術研究報告　100,153(SSE2000 42-49)」、（2000年６月22日）、長竹幸輝、坂井博、野原龍男、高見一正著、電子情報通信学会発行、１頁〜６頁

【技術分類】

　１−２−３　プロトコル拡張（H.248、megaco、sigtrain、機能拡張、大規模対応化など）

　３−２−１　ソフトスイッチ、メディアゲートウエイコントローラ、シグナリングゲートウエイ、IP-PBX等の構成方式、課金制御

【技術の名称】

　IPネットワーク

【技術内容】

　キャリアの回線サービスが非常に多様化し、もっとも注目を集めるIPサービスで、今後利用が広がるボイス・テクノロジー関連製品が紹介されている。

　データ系のみであれば、現状のコストで将来のトラフィック増にも十分耐えられるネットワークが構築できる。リアルタイム性はあまり必要でなく、混雑時には品質（速度）を下げて帯域をシェアすることで安価な通信を実現できる。

　音声は混雑しているからといって時間がかかってしまっては、会話が成立しない。音声はつながったのちも、一定の品質（伝送帯域）を確保する必要がある。ここにVoIPの課題がある。

　No.7共通線信号方式を採用し、これまでのPBXの使い勝手をそのままIPネットワークに適用できるIPトランクが提供される。プロトコルにはSS7を採用し、アプリケーションはSS7、Dchの双方をサポートすることにより、既設のユーザの切り替えを容易にできる。

　同時に発売されるゲートウエイは、音声回線の接続を、ODやTTC-2Mのインターフェースで行うため、標準的なPBXに接続可能である。大規模なPBXネットワークにおいても共通線信号を用いた多様な機能が、IPネットワークでも実現できる。

　当面PBX間の接続にはS27を利用し、IPトランクは、H.323プロトコルの改定にあわせて対応予定である。小規模な拠点間の通信には、H.323プロトコルが向いており、対応VoIPゲートウエイが提供される。

　また、中継局で音声に戻す必要がなく、高品質な音声通信ができるSVC対応の、ATMネットワークが提供される。

【図】

　図１　CX8000IPトランクを用いた、PBXIPネットワーク

　図は、�鞄�立技術情報サービスにおいて、出典を参考として再構成いたしました。

【応用分野】

　IP電話

【出典／参考資料】

　「従来のPBXのつかいやすさそのままにIPネットワークへの移行が可能」、「コンピュータ＆ネットワークLAN　18,2」、（2000年２月）、日立製作所著、オーム社発行、20頁〜22頁

【技術分類】

　１−２−３　プロトコル拡張(H.248、megaco、sigtrain、機能拡張、大規模対応化など)

　２−２−２　PSTN(電話網)、モバイル網との相互接続

　３−１−１　VoIPゲートウエイ、メディァゲートウエイ、レジデンシャルゲートウエイ

　３−２−１　ソフトスイッチ、メディアゲートウエイコントロール、シグナリングゲートウエイ、IP-PBX等の構成方式、課金制御

【技術の名称】

　PSTN・IP統合網のNGC、MG間通信制御方式

【技術内容】

　インターネット網IP(Internet Protocol)と既存電話網PSTN(Public Switched Telephone Network)を融合する次世代ネットワークにおいて、MGを制御するMGC(Media Gateway Control)、ベアラ転送を行うMG(Media Gateway)の通信制御方式を検討した。この統合網アーキテクチャ（図１参照）はベアラ転送系ノードと制御系ノードの分離により、新サービスに対応し易い構成であるが、内部の信号のやり取りが機能別にネットワーク上に分割することでその信号がネットワークを介して行われMGC-MG間の通信量が多くなり制御量が増大する。MGC-MG間の通信制御方式としてDiffserv方式と、拡張RSVPと周期パケットを用いる方式を提案し、通信遅延およびMGC-MG間の信頼性の観点から後者が有効なことを示した。MGC-MG間を制御するプロトコルはメディアゲートウエイ制御プロトコルMEGACO(Media Gateway Control Protocol)が主として検討されている。

　DiffservはIETFで標準化されたプロトコルで、通過するトラフィックに対し優先度を設定する。MEGACOパケットに優先付けし、この優先度をIPヘッダのTOSフィールドに付与しIP網へ送出する。RSVPはIPパケットのルーティング経路に沿って必要な帯域（リソース）を予約するプロトコルである。MGで受付けた呼数を常にMGCに情報転送すると制御が複雑となり、情報が増大する。そこで一定の時間間隔において、周期的にパケットをMGC-MG-MGCに転送し、このパケットのRTT(Round Trip Time)を観測してMGの呼受付数を推定し、MGC-MG間のトラフィック状態を知ることができ、ノード間の制御のロバスト性を保つことができる。

　これらの比較検討の結果、制御面C-planeがユーザ面U-planeと独立の場合はDiffserv方式が有効であり、同じネットワーク上に存在する場合は、拡張RSVPと周期パケット監視を行った方式がシステムの信頼性確保の上で有効であることを示した。

【図】

　図１　PSTN・IP統合網アーキテクチャ

　出典：「PSTN・IP統合網におけるMGC、MG間通信制御方式の検討」、「電子情報通信学会技術研究報告　Vol.100　No.394　SSE2000-156」、（2000年10月20日）、高谷直樹、増田悦夫著、電子情報通信学会発行、20頁　図１　PSTN・IP統合網アーキテクチャの一例

【応用分野】

　VoIP電話

【出典／参考資料】

　「PSTN・IP統合網におけるMGC、MG間通信制御方式の検討」、「電子情報通信学会技術研究報告　Vol.100　No.394　SSE2000-156」、（2000年10月20日）、高谷直樹、増田悦夫著、電子情報通信学会発行、19頁〜24頁

【技術分類】

　１−２−３　プロトコル拡張（H.248、megaco、sigtrain、機能拡張、大規模対応化など）

【技術の名称】

　IP網上での制御信号転送プロトコル

【技術の内容】

　VoIPサービスにおいてVoIP端末−GK間などのプロトコルとしてのH.225/H.245、MG制御用としてのH.248は、トランスポートプロトコルとしてTCPを用い、SG-MGC間のプロトコルとしてのISUPはSCTPを用いている。

　一方、公衆網上でのトランスポートプロトコルは、共通線網ではMTP2、ATM SVC網ではSSCOPを核とするSAALが用いられている。SAALは信頼性が高く低遅延の転送が可能な転送プロトコルとしての実績がある。

　制御信号プロトコルとしてのTCPは、シーケンス番号、再送方式、フロー制御の面でSAALを凌駕する性能を持っている。しかし、信頼性の面ではSAALに及ばない。VoIPにおいて信頼性の高いネットワークを構築するためには、TCPに以下が必要である。

　トランスポート機能のサイレンス故障を短縮するために、キープアライブの間隔を短くする必要がある。リトリーブ機能を保有しないような上位レイヤの設計が必要である。送信側−受信側のネットワーク間帯域を確認する必要がある。接続異常時の再送過多を判断して接続を切断する仕組みが必要である。

　また、UDPは音声や動画像をリアルタイムに送信するためのプロトコルだが、制御信号を転送するにはTCPに相当するフロー制御、再送処理を上位レイヤに備える必要がある。

　将来、CR-LDP、RSVP-TEといったQoS技術が普及すれば、SCTPにプルービング機能を持たせる必要がある。

【図】

　図１　トランスポートプロトコルの比較

　図は、�鞄�立技術情報サービスにおいて、出典を参考として再構成いたしました。

【応用分野】

　IP電話

【出典／参考資料】

　「IP網における制御信号転送プロトコルの評価」、「2001年電子情報通信学会総合大会講演論文集　B-7-199」、（2001年３月７日）、松田隆男、平野美貴著、電子情報通信学会発行、332頁

【技術分類】

　１−２−３　プロトコル拡張（H.248、megaco、sigtrain、機能拡張、大規模対応化など）

　３−１−１　VoIPゲートウエイ、メディアゲートウエイ、レジデンシャルゲートウエイ

　３−２−１　ソフトスイッチ、メディアゲートウエイコントローラ、シグナリングゲートウエイ、IP-PBX等の構成方式、課金制御

【技術の名称】

　回線管理

【技術の内容】

　VoIPの網機能分担において有望なのはCA/MGアーキテクチャである。CA (Call Agent) が呼を制御し、MG (Media Gateway) が通話路を制御する。CA/MG間のプロトコルにはマルチベンダ用のインターフェースであるH.248を適用する。以上を前提にCAにおけるMG-PSTNノード間の回線の管理方式を検討する。

　図１に既存の電話回線状態の遷移モデルを示す。H.248ではMGの各回線を物理終端として論理化しCAからの制御を可能としているので、図１の各状態を次のように対応させることができる。「未実装」は物理終端が未実装である状態。「増設閉塞」はMGに物理終端が増設され、CAにServiceChange(Restart) が通知されるが、物理終端が呼処理に使用されない状態（未実装）。「運用」は「増設閉塞」から保守者コマンドによりCAからAdd（H.248コマンド）され呼を処理できる状態。「保守閉塞」は「運用」状態から保守者コマンドによりCAからSubstract（H.248コマンド）され呼処理を停止した状態。「障害閉塞」は回線が故障している状態で、MGからの故障通知により終端の状態がout of service（休止中：OOS）である。この状態での物理終端への試験はCAが規制する。「障害／保守閉塞」は故障回復および試験が実施可能な状態であり、この状態はCAにおける管理上の遷移で、MGの状態は「障害閉塞」と変わらない。

　「障害・保守閉塞」状態は終端のOOS状態に相当し、MGによっては故障回復後の運用前試験が実施できないと想定される。そこで、この状態での試験の実施を禁止することとする。試験を実施できないのは保守ノウハウの継承の点で問題はあるが、故障回復通知を受けて「保守閉塞」状態に移行して試験を実現できるので保守手順に実質的な影響はないと考えられる。

【図】

　図１　既存網の回線状態

　図は、�鞄�立技術情報サービスにおいて、出典を参考として再構成いたしました。

【応用分野】

　IP電話

【出典／参考資料】

　「回線管理方式に関する一考察」、「2001年電子情報通信学会総合大会講演論文集B-6-119」、（2001年３月７日）、矢島学、中村宏之著、電子情報通信学会発行、127頁