Cisco 7200VXR を使用した VoIP/VoFR の終端

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Cisco 7200 は、企業またはサービス・プロバイダのネットワーク・エッジで VoIP（Voice over IP）または VoFR（Voice over Frame Relay）の集約が可能なマルチサービス・ルータです。時分割多重（TDM）対応音声ポート・アダプタ PA-VXC-2TE1+ および PA-VXB-2TE1+ の出現により、Cisco 7200VXR では、公衆電話交換網（PSTN）または構内交換機（PBX）に対する VoIP または VoFR を終端できます。本資料では、これらのポート・アダプタの機能およびそのマルチサービス VoIP ソリューションとの関連について説明します。

図 1：Cisco 7200VXR によって置換可能なセントラル・サイトにおける従来のルータのスタック


これ以降で説明

これまで、Cisco 7200 または Cisco 7500 ルータ により VoFR トラフィックをセントラル・サイトで集約する場合でさえ、PBX または PSTN に対する VoIP トラフィックを終端するにはセントラル・サイトに 3810 または 3600 ルータのスタックが必要でした。これは、多数のルータおよびセントラル・サイトへの多数の着信リンクを意味しました。Cisco 7200VXR の高密度、高帯域幅インターフェースを使用すると、ルータの数および着信リンクの数をわずか 1 つにできます。それでも、VoIP/VoFR トラフィックがセントラル PBX または PSTN に搬送される前に、その VoIP/VoFR トラフィックを終端する音声ゲートウェイは必要です。Cisco 7200 向けに新しくリリースされた音声ポート・アダプタ（PA-VXC-2TE1+）を使用すると、ディジタル T1 または E1 を使用して 7200VXR をセントラル・サイト PBX または PSTN に直接接続できます。

PA-VXC-2TE1+ は、ボードに 30 個の DSP（ディジタル信号プロセッサ）を搭載した、TDM（時分割多重）対応 2T1/E1 音声ポート・アダプタ（PA）です。これらの DSP では、コーデック圧縮、音声アクティビティ検出、および VoIP の呼のパケット化機能といったルーチン機能が実行されます。Cisco 7200VXR のようなセントラル・オフィス集約ルータに 1 つまたは複数の音声ポート・アダプタが実装されている場合、終端（VoIP/VoFR の PCM（パルス符号変調）への変換）が可能になり、Cisco 7200VXR から PBX または PSTN に直接接続できます。¹

30 個の DSP がボードに搭載された音声ポート・アダプタでは、複雑さが高度または中度のコーデックを使用して、音声チャネルを圧縮できます。30 個の DSP では、複雑さが高度なコーデック（G.723 など）の 60 チャネル、または複雑さが中度なコーデックの 120 チャネルを圧縮できます。複雑さが中度な例には、G.729a、G.728、または G.726 があります。最低の許容ビット・レートは、5.3 kbps で G.723.1 です。

表 1 に、各音声ポート・アダプタによって処理可能なコールの数を示します。左側の列には、Cisco 7200 に使用できる 2 つの音声ポート・アダプタがリストされています。2 つめの列には、T1/E1 音声コールの数がリストされています。たとえば、48/60 とは、複雑さが高度なコーデックが使用される場合、最高 2 つの T1 音声または 2 つの E1 音声を完全に処理する音声 PA の能力を指します。

PA-VXC-2TE1+ は、TDM（時分割多重）対応音声ポート・アダプタですが、このポート・アダプタは、これまでの Cisco 7200 シリーズ・ルータのような TDM ではないプラットフォームでも使用できます。ただし、これは、ルータのシャーシにおいて TDM スイッチングの利点がなくなります。

稠密度の要件が低いまたは DSP ファームの必要がないルータには、シスコでは、複雑さが高度な音声の最大 24 チャネル、または複雑さが中度または低度な音声コールの 48 チャネルをサポートする PA-VXB-2TE1+ と呼ばれる音声ポート・アダプタの 12 DSP バージョンを用意しています。E1 リンクでは通常 E1 あたり 30 コールが扱われるため、これは T1 ソリューションに適しています。

音声ポート・アダプタ上の DSP により、ファックス装置からのファックス・シグナリングを復調したり、そのファックス・シグナリングを IP データ・ネットワークでの伝送用に IP パケットに変換したりできます。これにより、ファックス伝送は、IP インフラストラクチャを通じて転送できます。この機能は、一般に、「Cisco ファックス・リレー」と呼ばれ、T.38 ファックス・リレーとは異なります。

PA-VXC-2TE1+ には、30 のオンボード DSP を使用して、最高 60 までの複雑さが中度なコール（DS0）をサポートする DSP キャパシティがあります。12 チャネル・プロセッシング機能（複雑さが中度な音声コーデックを使用）を完全に活用するため、シスコでは、オンボード DSP を装備せずに、その他のすべての点で旧 PA-VXC-2TE1+ に類似した新しい TDM 対応 2/4/8 マルチチャネル音声 PA（プロジェクト名「Chopin」）を導入します。

図 2：7200VXR の MIX バスを使用した、Chopin PA による現行の PA-VXC-2TE1+ の DSP リソースの共有

これは、Cisco 7200VXR の TDM 対応シャーシの大きな特長です。Cisco 7200VXR 上の MIX バスにより、TDM 対応（MIX 対応とも言う）ポート・アダプタ（必ずしも音声ポート・アダプタとは限らない）からの DS0 相互接続が可能になります。TDM 対応のマルチチャネル 2/4/8 T1/E1 ポート・アダプタは、このような場合に適切なアダプタです。²

同じ Cisco 7200VXR 上の PA-VXC-2TE1+ と組み合わせて TDM 対応 T1/E1 ポート・アダプタの PA-MCX ファミリを使用すると、Cisco 7200VXR の PA-VXC-2TE1+ 上のすべての DSP リソースを活用できます。これは、オンボード DSP リソースを持たない他の PA に対して、PA-VXC-2TE1+ の未使用 DSP リソースを DSP の「ファーム」として表示できる DSP ファームという機能を通じて使用できます。³DS0 相互接続は、Cisco 7200VXR 上で MIX バスを使用して実行できます。その豊富な機能に加え、Cisco 7200VXR には、TDM マルチプレクサのいくつかの機能が組み込まれています。シグナリングは、PA-MCX PA 上でローカルに終端され、圧縮機能のみが音声 PA の DSP ファームにオフロードされます。

6 スロット搭載の Cisco 7200VXR では、最高 6 つの PA-VXC-2TE1 を搭載でき、最高 12 の T1/E1 に相当する音声コールが終端できます。NPE-300 プロセッサを搭載した Cisco 7200VXR の場合、12 の T1/E1 相当の音声の終端により、中央演算処理装置（CPU）使用率は 70～75 パーセントとなります。しかし、実際には、ルータによる終端に選択した音声コールの総数は、同時に使用可能にするその他の付加価値サービス（QoS など）の数によって異なります。

従来、PBX は、アナログ専用回線を経由して接続されていました。ディジタル・リンクの出現により、PBX およびマルチプレクサから Centrex までのあらゆるものを含める用語、PINX（Private Integrated Services Network Exchange）が生まれました。

音声ゲートウェイにより PBX 間シグナリングを搬送できる次の 2 つの方法があります。

• 音声ゲートウェイ（この場合は Cisco 7200）がそのトンネルを調査しないポイントツーポイント・トンネル接続。これは、透過的共通チャネル信号（T-CCS）と呼ばれます。この利点は、独自の PBX 間シグナリングを転送する上で優れた方法であることです。欠点としては、音声ゲートウェイではコールが理解されないため、インテリジェントなスイッチ・コール・ルーティングのような機能を実行できません。Networked Mmail および Network ACD といった独自の機能をサポートするには、Q.931 への拡張をサポートする Nortel M1 PBX を所有されている場合を考慮してください。Cisco 7200 を介してこれらの機能に関連するシグナリングを搬送する場合、T-CCS を使用する必要があります。
• 音声ゲートウェイでのシグナリングの終端。ここでは、音声ゲートウェイではコールが理解されるので、実際にそのコールが正しい宛先にルーティングされます。発信者識別情報のような情報は、Q.SIG および ISDN（サービス総合ディジタル・ネットワーク）の 1 次群速度インターフェース（PRI）の場合、起点とする音声ゲートウェイから終点とする音声ゲートウェイに転送される場合があります。

Q.SIG は、PINX 間シグナリングの規格として登場しました。データ・ルータが音声ゲートウェイになるにつれ、データ・ルータによる他の種類のシグナリング間での Q.SIG のサポートが必要になっています。⁴ Q.SIG サポートに関係があるのは、Cisco 7200 音声ゲートウェイにて T-CCS に関係がある Siemens Cornet NQ のようなシグナリングを終端および解釈する必要があるときに、Siemens Cornet シグナリングを透過的に転送したい場合です。

現在、E1 チャネル連携シグナリング（CAS）と同様に、T1 CAS のサポートがあります（いくつかのバリエーションあり）。本年後半には、T-CCS および R2 シグナリングのサポートとともに、PRI Q.931 が、ネットワーク側および Q.SIG の PRI Q.931 同様に、サポートされる見込みです。

接続トランクは、パケット化された音声 DS0 を相互接続する能力です。ここまで、PA-VXC-2TE1/PA-VXB-2TE1 上または Cisco 7200VXR のシャーシ上での MIX ケイパビリティの機能としての DS0 の相互接続を見てきました。接続トランクでは、これをさらに一歩進化し、これらのような同一音声 DS0 のパケット化されたバージョンを相互接続します。

図 3：接続トランクのアプリケーション

図 3 に、接続トランクの一般的なアプリケーションを示します。この場合、実際には、「Alpha」という名前のルータを Cisco 7200VXR、「Beta」という名前のルータを Cisco 3660 にできます。LHS PBX に接続された T-1 が故障する状況の場合、「busy out monitor」と呼ばれるオプションを設定していれば、ビジー・バック信号をリモート 3600 上の T-1 ポートに渡すことができます。⁵

他に接続トランクが適用されるのは、多数の Cisco 2600/3600 ルータが支店に設置され、1 台の Cisco 7200VXR がヘッドエンドに設置されている場合があります。E&M ポートがリモート・サイトで使用できない場合にコールを PSTN に反転する要件の場合、2600/3600 とセントラル・サイトの Cisco 7200VXR 間に接続トランクが構成できます。

他方、T-CCS は、Cisco 7200VXR 経由で 2 つの PBX 間で D チャネル・シグナリングを搬送する能力のことです。これらの 2 つの機能は、有効な「専用回線交換」ソリューションを提供するために組み合わせて使用されます。

図 4：透過的共通チャネル信号（T-CCS）向けのアプリケーション

企業カスタマが物理的な電話回線より多くの電話番号を必要とする場合、その企業カスタマは、自社の PBX につなげるために、地域電話会社または LEC（Local Exchange Carrier）から一続きの電話番号を借りるか、はるかに少ない物理的な電話回線（トランク回線）を借りることができます。PBX への受信コール数が物理的なトランク回線数を超えると、その発信者は、ビジー信号を受け取り、メッセージを残すか後ほど電話をかけなおします。このアプリケーションでは、暫定の音声ゲートウェイ（この場合、Cisco 7200 音声ゲートウェイ）による直通社内電話（DID）のサポートが必要です。T-CAS に対するシスコのサポートでは、7xxx 音声ゲートウェイに DID サポートが導入されています。

G.729 コーデックにより、音声コールを 8 kbps に圧縮できます。ただし、VoIP ネットワークではヘッダベースのオーバヘッドがかかり、24 kbps に引き上げられます。帯域幅を節約する目的で、RFC 2508 に準拠した RTP ヘッダ圧縮（CRTP）により、G.729 圧縮コールあたり 12 kbps だけが使用されます。

図 5：CRTP による、RTP ヘッダの 40 バイトから 2 または 4 バイトへの圧縮

ただし、CRTP はヘッダ全体（RTP、UDP、および IP）を圧縮するため、コールのパスに沿ったすべてのルータは、次のホップ・ルーティングを判別するために、ヘッダを復元する必要があることを意味します。これにより、スケーラビリティ上の問題と効率の悪さが生じます。このうちの一部に取り組むため、シスコでは、高速パス内で CRTP を実行する機能を導入しました。⁶改良をわかりやすく示すと、従来のプロセス交換 CRTP では、Cisco 7200VXR を通じて最高 98 の双方向 RTP セッションが可能です。ファースト・スイッチング CRTP では、このキャパシティは、300 の双方向 RTP セッションに増えます。より新しい開発では、同じルータを介して最高 780 の RTP セッションが可能になります。⁷

しかし、より長期のソリューションは、CRTP の圧縮および復元が、ルータのセントラル・プロセッサから Cisco 7200VXR の PXF（Parallel Express Forwarding）ベースの NSE-1 のようなハードウェア加速コンポーネントにオフロードできるような、ハードウェア加速 CRTP です。

図 6：Cisco 7200VXR での CRTP 性能

図 6 では、NDR は ドロップなしレート（No-Drop-Rate）、すなわちトラフィックをパケットの廃棄なしで持続できるレートを指しています。CRTP は、ポイントツーポイント・プロトコル（PPP）のような中間層が導入されるような場合、非同期転送モード（ATM）ネットワーク上でも使用できます。こうして、ATM AAL-5 の PPP に対して CRTP を利用できます。

従来から、「ヘアピン」という用語は、コールを発信されてきた方向に送信する能力を指します。Cisco 7200VXR のシステム・レベルでは、音声ポート・アダプタ PA-VXC-2TE1+ の 1 つの T1 上で入ってくる音声 DS0 を受け取り、それを同一音声ポート・アダプタ上の 別の T1 に相互接続できます。たとえば PBX などの着信、送信コールを再ルーティングしたり、それを元の PSTN に送信したりできるという概念です。

Cisco 7200VXR では、シャーシ上での TDM スイッチングをサポートしているため、第 1 音声ポート・アダプタ上の T1 から音声 DS0 を相互接続し、それを別の音声ポート・アダプタ上の T1 に接続できます。すなわち、TDM スイッチとして 7200VXR のシャーシを使用できます。

図 7：同一音声ポート・アダプタ上にある T1 間の TDM ヘアピン

従来の Cisco 7200 のような非 VXR シャーシでは、最初の T1 から（同一音声 PA 上の）2 つめの T1 まで音声 DS0 を相互接続する同じ結果が最終的には得られますが、これはより高い層、一般的には VoIP ダイヤルピアで達成されます。

今後、TDM ヘアピンは、IP ネットワーク内の輻輳の検出に基づいてアクティブになる場合があります。

VoIP over ATM（AAL5）を実行するには、Cisco PA-A3 を使用し、音声トラフィックに対する遅延を少なくするように、この PA のキュー制限をオンにします。これは、PA-A3 ATM Deluxe ポート・アダプタまたは ATM（IMA）PA 向け逆多重化を実装した Cisco 7200VXR を使用するセントラル・サイトに接続される場合に、リモート・オフィス Cisco 3810、Cisco 2600、および Cisco 3600 間で相互作用するシスコ独自のソリューションです。

図 8：FRF.11 を使用した Voice Over AAL5

ここで、データが AAL5 トラフィック上の FRF.11 と同じ VC 上にないように注意してください。言い換えると、リモート・オフィスとセントラル・サイト間に 2 つの VC を、1 つはデータの搬送用、もう 1 つは音声トラフィックの搬送用に設置する必要があります。このソリューションでは、ATM によって提供される安定した音声 QoS（Quality of Service）に依存できる利点があります。

CVM 2.0 は、Cisco 1750、Cisco 2600、Cisco 3600、Cisco AS5300、および Cisco 7200 を含む音声ゲートウェイの全範囲を集中管理するために使用できます。⁸ 管理機能には、7200 音声ゲートウェイ上でダイヤル・プランを管理する能力、およびナンバリングの観点から問題を単純化するために音声ポートを提供する機能が含まれます。

図 9：CiscoWorks2000 Cisco Voice Manager のユーザ・インターフェース

結論として、Cisco 7200VXR は、セントラルサイト PBX への音声を終端するだけでなく、音声トラフィック（VoIP、VoFR、および VoATM）をセントラル・サイトで集約できる多用途の TDM 対応プラットフォームです。VoIP トラフィックに対応した CRTP の拡張、および音声に対応した QoS の拡張に特長があります。キャリア SS7 ネットワークにより相互接続を実現する、より新しい開発が進行中のなか、Cisco 7200VXR は、サービス・プロバイダおよび企業のお客様に理想的な OC-3 レベル接続プラットフォームとなります。

さらに詳細な情報は、Ravi Prakash（mailto:rprakash@cisco.com）までお問い合わせください。