JP2003087300A

JP2003087300A - パケット伝送装置、通信システム及びパケット伝送方法

Info

Publication number: JP2003087300A
Application number: JP2001274414A
Authority: JP
Inventors: Masao Omoto; 政雄大元; Mikio Shimazu; 幹夫島津; Makoto Matsuoka; 誠松岡; Masayuki Kumazawa; 雅之熊澤; Hiroki Goto; 博喜後藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2003-03-20

Abstract

(57)【要約】【課題】データ通信時のポート番号が不定でも、Ｑｏ
Ｓ保証する。【解決手段】優先制御情報を記憶する優先制御情報記
憶手段４と、ネゴーシエーション時に使用される、特定
ポート番号を持つパケットを監視し、該当するパケット
のＩＰアドレスを抽出するパケット簡易検査手段６と、
抽出されたＩＰアドレスを持つパケットを監視し、該当
するパケットを、ＴＣＰ／ＵＤＰレベルにおいて解析
し、データ通信時のポート番号の情報を取得するパケッ
ト詳細検査手段８と、詳細検査結果に該当するパケット
の優先度を高優先度とする優先度設定手段９とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＱｏＳ（Ｑｕａｌ
ｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ：サービス品質）保証を
行う通信システム及びそれに使用されるパケット伝送技
術に関する。

【０００２】本発明において、ルータ、ゲートウエイ、
スイッチなど、パケット伝送を制御する機器を総称し
て、「パケット伝送装置」という。

【０００３】

【従来の技術】さて、一般的なＱｏＳ制御機能を持つパ
ケット伝送装置を用いて、優先制御を行う技術を、図１
１を参照して説明する。

【０００４】図１１は、従来の通信システムの構成図で
ある。図１１の例では、ＱｏＳネットワーク９０は、ル
ータ７０、８０、ＨＧＷ（ＨｏｍｅＧａｔｅｗａｙ）
３０１、３０２を、ノードとする。

【０００５】ルータ７０とＨＧＷ３０１は、アクセスネ
ットワークＮ１で接続され、ルータ７０とＨＧＷ３０２
は、アクセスネットワークＮ２で接続されている。これ
らのアクセスネットワークＮ１、Ｎ２においては、ＦＴ
ＴＨやｘＤＳＬ等を使用することが考えられる。そし
て、ルータ７０とルータ８０は、共用ネットワークＮ３
で接続されている。

【０００６】また、ＨＧＷ３０１は、配下端末６１を持
ち、配下端末６１は、ＶｏＩＰ通信と一般のデータ通信
（ＦＴＰ等）を同時に行えるようになっている。

【０００７】ここで一般に、ＶｏＩＰ通信のような、Ａ
Ｖ通信では、データがとぎれると、通信品質が大幅に劣
化するので、優先度を高くし、通信がとぎれにくいよう
に取り扱われる。

【０００８】一方、一般のデータ通信（ＦＴＰ等）で
は、ＡＶ通信ほど、即時性を要求されないので、優先度
を低くし、ＡＶ通信のパケットをより優先させるような
取り扱いが行われる。

【０００９】また、ＨＧＷ３０２は、配下端末として、
ＶｏＩＰ専用端末１２５を持つ。ＶｏＩＰ専用端末１２
５は、高優先度のＶｏＩＰ通信のみを行い、また、プラ
イベートＩＰアドレスを使用するものとする。

【００１０】そして、ＨＧＷ３０２は、ＶｏＩＰ専用端
末１２５の、プライベートＩＰアドレスとグローバルＩ
Ｐアドレスとを、相互に変換するＮＡＴ（Ｎｅｔｗｏｒ
ｋＡｄｒｅｓｓＴｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）機能を有す
る。

【００１１】さらに、ルータ８０は、他のネットワーク
（典型的には、インターネット）１００との接続点に位
置し、配下端末６１又はＶｏＩＰ専用端末１２５と通信
する、相手端末１０１が、このネットワーク１００に接
続している。

【００１２】（一般の配下端末と相手端末との通信）図
１１の例では、配下端末６１と相手端末１０１が、通信
を行う場合が、これに該当する。

【００１３】このとき、配下端末６１は、ＶｏＩＰ通信
と一般のデータ通信（ＦＴＰ等）を同時に行えるから、
ＨＧＷ３０１は、ＡＶ通信について、高い優先度を設定
し、一般のデータ通信については、通常の優先度を設定
して、パケットに優先度のラベル付けを行い、優先度に
応じた優先制御を行えばよい。

【００１４】（ＶｏＩＰ専用端末と相手端末との通信）
図１１の例では、ＶｏＩＰ専用端末１２５と相手端末１
０１が、通信を行う場合が、これに該当する。

【００１５】このとき、配下端末６１は、ＶｏＩＰのデ
ータしか出さないので、ＨＧＷ３０２は、全てのパケッ
トについて、高い優先度を設定し、パケットに優先度の
ラベル付けを行い、優先度に応じた優先制御を行えばよ
い。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】（一般の配下端末と相
手端末との通信）この場合、配下端末６１のように、Ｖ
ｏＩＰ通信（ＡＶ通信）と一般のデータ通信（ＦＴＰ）
を同時に行える端末において、送受信されるパケット
は、そのパケットの送信ポート番号、宛先ポート番号を
抽出し、そのポート番号を元にパケットの優先度を判定
する必要がある。

【００１７】しかしながら、ＶｏＩＰ（Ｈ．３２３）通
信のように、通信を開始する前のネゴシエーションの際
に使用するポート番号は、特定のポート番号に決まって
いるが、実際に通信をするときのポート番号は、毎回ラ
ンダムに決定され、そのポート番号は機器の仕様によ
り、一定しないものもある。

【００１８】このような場合、従来技術では、パケット
の優先度を判定することができず、ＱｏＳ保証ができな
いという問題点がある。

【００１９】そこで本発明は、ネゴーシエーション時と
実際のデータ通信時のポート番号が変更されても、Ｑｏ
Ｓ保証ができるパケット伝送装置及びその関連技術を提
供することを、第１の目的とする。

【００２０】（ＶｏＩＰ専用端末と相手端末との通信）
この場合、ＶｏＩＰ専用端末は、優先度が高いＡＶデー
タしか送受信しないのであるから、送信元ＩＰアドレス
及び送信先ＩＰアドレスが、グローバルＩＰアドレスで
あれば、アドレスのみに基づいて、優先度を決定するこ
とができる。

【００２１】配下端末が、ＶｏＩＰ専用端末１２５のよ
うに、プライベートＩＰアドレスを用いるものであり、
かつ、パケット伝送装置が、ＨＧＷ３０２のように、Ｎ
ＡＴ機能によって、プライベートＩＰアドレスとグロー
バルＩＰアドレスとを、相互に変換する場合、ＨＧＷ３
０２は、パケットの優先度を決定することができる。

【００２２】しかしながら、ＨＧＷ３０２を通過したパ
ケットは、全て１つのアドレス（通常、ＨＧＷ３０２の
グローバルＩＰアドレス）に変換されてしまうため、ル
ータ７０やルータ８０では、ＩＰアドレスのみによっ
て、そのパケットの優先度を判定することはできない。

【００２３】なぜなら、ＨＧＷ３０２が、ＶｏＩＰ専用
端末１２５の他に、低優先度のパケットを送受信する配
下端末を持つ場合もあり得るので、ＨＧＷ３０２のグロ
ーバルＩＰアドレスを持つことのみによって、パケット
の優先度が高優先度であると決めつけることはできない
からである。

【００２４】結局、従来技術では、ＶｏＩＰ専用端末と
相手端末との通信を行う場合、ＶｏＩＰ専用端末を配下
に持つ、パケット伝送装置が、ＮＡＴ機能で、アドレス
変換を行うと、ＱｏＳ保証ができないという問題点があ
る。

【００２５】そこで本発明は、高優先度パケットのみを
送受信する専用端末を配下に持ち、かつ、ＮＡＴ機能
で、アドレス変換を行う場合であっても、ＱｏＳ保証が
できるパケット伝送装置及びその関連技術を提供するこ
とを、第２の目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】第１の目的を達成するた
め、本発明のパケット伝送装置は、ＱｏＳネットワーク
のノードを構成し、配下端末と、このＱｏＳネットワー
クを経由して配下端末に接続する相手端末との間におけ
るパケット伝送を制御すると共に、パケットの優先度、
送信先ＩＰアドレス、送信元ＩＰアドレス及びポート番
号を含む優先制御情報を記憶する優先制御情報記憶手段
と、配下端末と相手端末との間でネゴーシエーション時
に使用される、特定ポート番号を持つパケットを監視
し、該当するパケットの送信先ＩＰアドレス及び送信元
ＩＰアドレスを抽出するパケット簡易検査手段と、抽出
された、送信先ＩＰアドレス及び送信元ＩＰアドレスを
持つパケットを監視し、該当するパケットを、ＴＣＰ／
ＵＤＰレベルにおいて解析し、データ通信時のポート番
号の情報を取得するパケット詳細検査手段と、パケット
簡易検査手段が抽出した、送信先ＩＰアドレス及び送信
元ＩＰアドレスを持ち、かつ、パケット詳細検査手段が
取得した、データ通信時のポート番号を持つ、パケット
の優先度が高優先度となるように、優先制御情報記憶手
段に優先制御情報を格納する優先度設定手段とを備え
る。

【００２７】この構成により、ネゴーシエーション時と
実際のデータ通信時のポート番号が変更されても、Ｑｏ
Ｓ保証ができるパケット伝送装置を実現できる。

【００２８】また、第２の目的を達成するため、本発明
のパケット伝送装置は、プライベートＩＰアドレスを使
用し、かつ、高優先度のパケットのみを送受信する配下
端末を持ち、ＱｏＳネットワークのノードを構成し、し
かも、このＱｏＳネットワークを経由して、この配下端
末と、この配下端末に接続する相手端末との間のパケッ
ト伝送を制御すると共に、パケットの優先度、送信先Ｉ
Ｐアドレス及び送信元ＩＰアドレスを含む優先制御情報
を記憶する優先制御情報記憶手段と、この配下端末の、
プライベートＩＰアドレスとグローバルＩＰアドレスと
を相互に変換するアドレス変換手段と、この配下端末に
係るパケットの優先度を高優先度とする優先制御情報
を、他のノードから参照できるように、優先制御情報記
憶手段に格納する優先度設定手段とを備える。

【００２９】この構成により、高優先度パケットのみを
送受信する専用端末を配下に持ち、かつ、ＮＡＴ機能
で、アドレス変換を行う場合であっても、ＱｏＳ保証が
できるパケット伝送装置を実現できる。

【００３０】

【発明の実施の形態】請求項１記載のパケット伝送装置
では、ＱｏＳネットワークのノードを構成し、配下端末
と、このＱｏＳネットワークを経由して配下端末に接続
する相手端末との間におけるパケット伝送を制御すると
共に、パケットの優先度、送信先ＩＰアドレス、送信元
ＩＰアドレス及びポート番号を含む優先制御情報を記憶
する優先制御情報記憶手段と、配下端末と相手端末との
間でネゴーシエーション時に使用される、特定ポート番
号を持つパケットを監視し、該当するパケットの送信先
ＩＰアドレス及び送信元ＩＰアドレスを抽出するパケッ
ト簡易検査手段と、抽出された、送信先ＩＰアドレス及
び送信元ＩＰアドレスを持つパケットを監視し、該当す
るパケットを、ＴＣＰ／ＵＤＰレベルにおいて解析し、
データ通信時のポート番号の情報を取得するパケット詳
細検査手段と、パケット簡易検査手段が抽出した、送信
先ＩＰアドレス及び送信元ＩＰアドレスを持ち、かつ、
パケット詳細検査手段が取得した、データ通信時のポー
ト番号を持つ、パケットの優先度が高優先度となるよう
に、優先制御情報記憶手段に優先制御情報を格納する優
先度設定手段とを備える。

【００３１】この構成により、ネゴーシエーション時と
データ通信時において、ポート番号が変化する場合にお
いても、パケットの優先制御を行え、ＱｏＳ保証ができ
る。

【００３２】請求項２記載のパケット伝送装置では、優
先制御情報記憶手段の優先制御情報を、ＱｏＳネットワ
ークを構成する他のノードへ通知する他ノード通知手段
を備える。

【００３３】この構成により、優先制御情報の通知を受
けた、他のノードと、このパケット伝送装置において、
優先制御情報を共用できる。このため、この他のノード
は、この優先制御情報を適用できる範囲で、その配下に
ある端末の監視を行う必要がなくなり、この他のノード
の負担が大幅に軽くなる。

【００３４】請求項３記載のパケット伝送装置では、Ｑ
ｏＳネットワークは、他のネットワーク及び／または他
のアクセス網との接続点に位置する、エッジノードを持
ち、他ノード通知手段は、優先制御情報記憶手段の優先
制御情報を、このエッジノードへ通知する。

【００３５】この構成により、優先制御情報の通知を受
けた、エッジノードは、この優先制御情報を適用できる
範囲で、その配下にある端末の監視を行う必要がなくな
り、エッジノードの負担を大幅に削減することができ
る。特に、エッジノードが、インターネットなどの大規
模な網への接続点に位置するときに、負担軽減の実益が
大きい。

【００３６】請求項４記載のパケット伝送装置では、パ
ケット詳細検査手段は、パケット簡易検査手段が送信先
ＩＰアドレス及び送信元ＩＰアドレスを抽出した後一定
時間だけＴＣＰ／ＵＤＰレベルにおける解析を行う。

【００３７】この構成により、詳細な解析を一定時間に
限定することにより、無駄な解析を排除して、パケット
伝送装置の負担を軽減できる。

【００３８】請求項５記載のパケット伝送装置では、配
下端末と相手端末は、ＶｏＩＰにて接続しており、か
つ、パケット詳細検査手段は、パケット簡易検査手段が
抽出した、送信先ＩＰアドレス及び送信元ＩＰアドレス
を持つパケットが、ＲＴＣＰパケットであるかどうかを
検討し、ＲＴＣＰパケットであるとき、このＲＴＣＰパ
ケットから、データ通信時のポート番号の情報を取得す
る。

【００３９】この構成により、ＲＴＣＰパケットから、
データ通信時のポート番号を、簡単かつ正確に取得する
ことができる。

【００４０】請求項６記載のパケット伝送装置では、Ｑ
ｏＳネットワークは、Ｄｉｆｆｓｅｒｖドメインを構成
する。

【００４１】この構成により、ある共通のルールに従
い、優先制御を行うＤｉｆｆｓｅｒｖドメインにおい
て、優先制御情報の通知を受けた、他のノードは、この
優先制御情報を適用できる範囲で、その配下にある端末
の監視を行う必要がなくなり、この他のノードの負担を
大幅に削減することができる。

【００４２】請求項７記載のパケット伝送装置では、優
先制御情報は、優先的に通知される。

【００４３】この構成により、優先制御情報を、速やか
に、他のノードへ通知できる。

【００４４】請求項８記載のパケット伝送装置では、優
先制御情報は、ＱｏＳネットワークに接続された認証サ
ーバによる認証を受ける。

【００４５】この構成により、例えば、ユーザ又は悪意
の第三者によって、不正に改竄された優先制御情報を排
除でき、信頼度の高い優先制御を実施できる。なお、認
証サーバは、優先制御情報を、認証できるように参照で
きれば十分であり、どのような位置に配置されていても
差し支えない。

【００４６】請求項９記載のパケット伝送装置では、プ
ライベートＩＰアドレスを使用し、かつ、高優先度のパ
ケットのみを送受信する配下端末を持ち、ＱｏＳネット
ワークのノードを構成し、しかも、このＱｏＳネットワ
ークを経由して、この配下端末と、この配下端末に接続
する相手端末との間のパケット伝送を制御すると共に、
パケットの優先度、送信先ＩＰアドレス及び送信元ＩＰ
アドレスを含む優先制御情報を記憶する優先制御情報記
憶手段と、この配下端末の、プライベートＩＰアドレス
とグローバルＩＰアドレスとを相互に変換するアドレス
変換手段と、この配下端末に係るパケットの優先度を高
優先度とする優先制御情報を、他のノードから参照でき
るように、優先制御情報記憶手段に格納する優先度設定
手段とを備える。

【００４７】この構成により、パケット伝送装置が、高
優先度パケットのみを送受信する専用端末を配下に持
ち、かつ、ＮＡＴ機能で、プライベートＩＰアドレスと
グローバルＩＰアドレスの間において、アドレス変換を
行う場合であっても、他のノードが、優先制御情報を参
照することにより、優先制御を行えるものであり、Ｑｏ
Ｓ保証ができる。

【００４８】次に、図面を参照しながら、本発明の実施
の形態を説明する。（実施の形態１）以下の説明では、ＶｏＩＰ（Ｈ．３２
３）に対応する例を取り上げるが、ネゴーシエーション
時とデータ通信時で、使用するポート番号が変化しうる
ものであれば、本形態は、同様に適用できる。

【００４９】さて図１に示すように、本形態のパケット
伝送装置は、ＨＧＷ５０として使用され、次の要素を備
える。

【００５０】まず、制御手段１は、図１の各要素を制御
する。

【００５１】ＱｏＳ送受信手段３は、下流側ポート３１
と上流側ポート３２を持ち、パケットの送受信を行う。
下流側ポート３１は、配下端末へ接続され、上流側ポー
ト３２は、上流側へ接続される。

【００５２】また、ＱｏＳ送受信手段３は、スケジュー
ラ、キュー、シェーパ等を備えて構成され、パケットの
優先制御を行う機能を持ち、ＱｏＳを保証する通信を行
えるようになっている。

【００５３】優先制御情報記憶手段４は、図２に例示す
る構造の、優先制御情報を記憶する、メモリ等から構成
される。この優先制御情報は、パケットの優先度、送信
先ＩＰアドレス、送信元ＩＰアドレス及びポート番号を
含む。

【００５４】そして、この例では、ＶｏＩＰ（Ｈ．３２
３）に対応するため、ポート番号は、ネゴーシエーショ
ン時の送信先ポート番号、ネゴーシエーション時の送信
元ポート番号、データ通信時の送信先ポート番号、デー
タ通信の送信元ポート番号の、４つのフィールドから構
成される。

【００５５】また、この例では、優先度は、高い優先度
を示す”ＥＦ（ＥｘｐｅｎｄｉｔｅｄＦｏｒｗａｒｄ
ｉｎｇ）”と、低い優先度を示す”ＢＥ（ＢｅｓｔＥ
ｆｆｏｒｔ）”の、２種類を使用する。

【００５６】ここで、このように、２種類の優先度のみ
を使用する際には、高い優先度を持つもののみを、優先
制御情報記憶手段４に格納し、優先制御情報記憶手段４
に格納されていないパケットは、全て低い優先度を持つ
ものとして、取り扱うこともできる。

【００５７】さらに、３種類以上の優先度を用いる場合
にも、本発明は、同様に適用できる。

【００５８】ポート番号記憶手段５は、配下端末と相手
端末との間で、ネゴーシエーション時に使用される、特
定ポート番号を記憶する。ここで、本明細書で取り上げ
る例では、この特定ポート番号は、ＶｏＩＰ（Ｈ．３２
３）では、「１７２０」という一定値である。なお、機
器の仕様によっては、他の値（例えば、１７００〜１７
４０のうちの、一定値）が使用されることもある。勿
論、このような場合にも、本発明は同様に適用できる。

【００５９】パケット簡易検査手段６は、ＱｏＳ送受信
手段３を通過するパケットを簡易検査する。即ち、パケ
ット簡易検査手段６は、配下端末と相手端末との間で、
ネゴーシエーション時に使用される特定ポート番号（１
７２０）を持つパケットを監視する。

【００６０】そして、パケット簡易検査手段６は、この
パケットが見つかったら、アドレス記憶手段７をクリア
して、そのパケットの送信先ＩＰアドレス及び送信元Ｉ
Ｐアドレスを抽出して、アドレス記憶手段７に格納す
る。

【００６１】パケット詳細検査手段８は、アドレス記憶
手段７に格納された、送信先ＩＰアドレス及び送信元Ｉ
Ｐアドレスを持つパケットを監視し、該当するパケット
を詳細検査する。

【００６２】即ち、パケット詳細検査手段８は、該当す
るパケットを、ＴＣＰ／ＵＤＰレベルにおいて解析し、
該当するパケットが、データ通信時のポート番号の情報
を持つものであるかどうかを、検討する。

【００６３】ここで、ＶｏＩＰ（Ｈ．３２３）では、こ
の情報を持つパケットは、ＲＴＣＰ（Ｒｅａｌｔｉｍｅ
ＴｒａｎｓｐｏｒｔＣｏｎｔｏｒｏｌＰｒｏｔｏ
ｃｏｌ）パケットである。

【００６４】したがって、本例では、パケット詳細検査
手段８は、ＴＣＰ／ＵＤＰレベルにおける詳細な解析を
行い、該当するパケットが、ＲＴＣＰパケットであるか
どうかを検討する。そして、ＲＴＣＰパケットが見つか
ったら、ＲＴＣＰパケットからデータ通信時のポート番
号の情報を取得する。

【００６５】因みに、ＲＴＣＰパケットが使用するポー
ト番号は、データ通信時のポート番号に「１」を加えた
ものであるため、パケット詳細検査手段８は、ＲＴＣＰ
パケットのポート番号から「１」を引いたポート番号
を、データ通信時のポート番号とする。

【００６６】優先度設定手段９は、パケット簡易検査手
段６が抽出した、送信先ＩＰアドレス及び送信元ＩＰア
ドレス（アドレス記憶手段７に格納されている）を持
ち、かつ、パケット詳細検査手段８が取得したデータ通
信時のポート番号（ＲＴＣＰパケットのポート番号から
「１」を引いた値）を持つ、パケットの優先度が、高優
先度（”ＥＦ”）となるように、優先制御情報記憶手段
４に優先制御情報を格納する。

【００６７】時間計測手段１０は、パケット簡易検査手
段６による詳細検査の経過時間を計測する。この経過時
間を計測するのは、パケット詳細検査手段８による詳細
な解析が、必要以上に長くなって、処理負担が重くなら
ないようにするためである。

【００６８】このため、制御手段１は、パケット詳細検
査手段８が詳細検査を開始すると、時間計測手段１０に
時間計測を指示し、一定時間が経過すると、時間計測手
段１０の時間計測を終了させると共に、パケット詳細検
査手段８の詳細な検査を終了させる。

【００６９】他ノード通知手段１１は、優先制御情報記
憶手段４の優先制御情報が更新されると、ＱｏＳ送受信
手段３を介して、新しい優先制御情報を、ＱｏＳネット
ワークを構成する、他のノードへ通知する。

【００７０】この通知のために使用される、パケット
は、高い優先度（”ＥＦ”）とされる。これは、速やか
に、他のノードへ新しい優先制御情報を通知するためで
ある。

【００７１】これにより、他のノードは、本発明のパケ
ット伝送装置から、優先制御情報を取得でき、取得した
優先制御情報に基づいて、優先制御を行える。特に、上
流側の他のノードへ通知すると、このノードの負担軽減
の効果が高い。

【００７２】次に、図３〜図５を用いて、本形態のパケ
ット伝送装置の動作を説明する。

【００７３】図３に示しているように、この動作は、パ
ケット簡易検査手段６を中心とする簡易検査（ステップ
１００）と、パケット詳細検査手段８を中心とする詳細
検査（ステップ２００）と、その後のデータ通信との、
３つのステップからなる。

【００７４】まず、簡易検査は、図４に示すように行わ
れ、この過程において、配下端末と相手端末は、ネゴー
シエーションを行う。

【００７５】ステップ１０１において、制御手段１は、
ＱｏＳ送受信手段３にパケットが入力されるのを待つ。
パケットが入力されると、制御手段１は、パケットをパ
ケット簡易検査手段６に渡す。

【００７６】すると、ステップ１０２において、パケッ
ト簡易検査手段６は、受け取ったパケットから、送信先
ＩＰアドレス及び送信元ＩＰアドレスと、ポート番号を
抽出する。

【００７７】そして、ステップ１０３において、パケッ
ト簡易検査手段６は、抽出したポート番号が、「１７２
０」であるかどうかチェックする。「１７２０」でなけ
れば、ステップ１０１へ戻る。

【００７８】「１７２０」であれば、このパケットは、
ネゴーシエーション時のパケットであり、ステップ１０
４にて、優先度設定手段９は、パケット簡易検査手段６
が抽出した、送信先ＩＰアドレス、送信元ＩＰアドレス
及びポート番号を持つ、パケットの優先度を”ＥＦ”と
し、優先度設定手段９は、この優先制御情報を、優先制
御情報記憶手段４に格納する（ステップ１０５）。

【００７９】そして、ステップ１０６にて、制御手段１
は、更新された優先制御情報を、他のノードへ通知する
ように、他ノード通知手段１１へ指示を出し、他ノード
通知手段１１は、優先制御情報記憶手段４の優先制御情
報を、ＱｏＳ送受信手段３を介して、他のノードへ通知
する。この通知に使用されるパケットの優先度は、上述
したように、”ＥＦ”とされる。

【００８０】そして、ステップ１０７にて、パケット簡
易検査手段６が抽出した、送信先ＩＰアドレス及び送信
元ＩＰアドレスは、アドレス記憶手段７に格納され、こ
の送信先ＩＰアドレス及び送信元ＩＰアドレスを持つ、
パケットが、次の詳細検査（ステップ２００）の対象と
される。

【００８１】図５に示すように、詳細検査は、次のよう
に行われる。まず、ステップ２０１にて、制御手段１
は、パケット詳細検査手段８の詳細検査が開始される
と、時間計測手段１０に時間計測を開始させる。

【００８２】そして、ステップ２０２において、制御手
段１は、ＱｏＳ送受信手段３にパケットが入力されるの
を待つ。パケットが入力されると、制御手段１は、パケ
ットをパケット詳細検査手段８に渡す。

【００８３】すると、ステップ２０３において、パケッ
ト詳細検査手段８は、受け取ったパケットから、送信先
ＩＰアドレス及び送信元ＩＰアドレスと、ポート番号を
抽出する。

【００８４】そして、ステップ２０４において、パケッ
ト詳細検査手段８は、抽出した、送信先ＩＰアドレス及
び送信元ＩＰアドレスが、アドレス記憶手段７に格納さ
れているかどうかチェックする。格納されていなけれ
ば、ステップ２０９へ処理が移る。

【００８５】格納されていれば、ステップ２０５におい
て、パケット詳細検査手段８は、このパケットを、ＴＣ
Ｐ／ＵＤＰレベルで詳細に解析する。

【００８６】ステップ２０６において、この解析の結
果、このパケットがＲＴＣＰパケットであれば、ステッ
プ２０７へ処理が移り、そうでなければ、ステップ２０
９へ処理が移る。

【００８７】ステップ２０７では、このパケットは、Ｒ
ＴＣＰパケットであり、データ通信時のポート番号の情
報を持っている。したがって、パケット詳細検査手段８
は、ＲＴＣＰパケットのポート番号から「１」を引いた
値を、データ通信時のポート番号とし、この値を優先度
設定手段９へ渡す。

【００８８】すると、優先度設定手段９は、ステップ２
０３にて抽出された、送信先ＩＰアドレス、送信元ＩＰ
アドレスを持ち、かつ、この値のポート番号を持つ、パ
ケットの優先度を”ＥＦ”とし、優先度設定手段９は、
この優先制御情報を、優先制御情報記憶手段４に格納す
る。

【００８９】そして、ステップ２０８にて、制御手段１
は、更新された優先制御情報を、他のノードへ通知する
ように、他ノード通知手段１１へ指示を出し、他ノード
通知手段１１は、優先制御情報記憶手段４の優先制御情
報を、ＱｏＳ送受信手段３を介して、他のノードへ通知
する。この通知に使用されるパケットの優先度は、上述
したように、”ＥＦ”とされる。

【００９０】これにより、データ通信時における、この
種のパケットは、優先的に伝送され、ＱｏＳを保証でき
る。

【００９１】一方、ステップ２０９では、制御手段１が
時間計測手段１０に経過時間の報告を求める。そして、
この経過時間ｔが、予め設定された一定時間ｔｍａｘを
こえていない間、詳細検査が継続される。この経過時間
ｔが一定時間ｔｍａｘをこえると、詳細検査は打ち切ら
れ、処理負担が軽減される。

【００９２】次に、図６を用いて、配下端末５１と相手
端末１０１の通信例を説明する。

【００９３】時刻ｔ０において、配下端末５１と相手端
末１０１が接続するに先立ち、図４の簡易検査が開始さ
れる。

【００９４】時刻ｔ１において、配下端末５１は、相手
端末１０１と接続するため、ネゴーシエーションを求め
るパケットを、相手端末１０１へ送信する。このパケッ
トのポート番号は、「１７２０」であるため、図４のス
テップ１０３からステップ１０４へ処理が進む。

【００９５】そして、このパケットの優先度は、”Ｅ
Ｆ”として、優先制御情報記憶手段４に格納されると共
に、このパケットの送信先ＩＰアドレス及び送信元ＩＰ
アドレスを持つ、パケットが詳細検査の対象となり、図
５の詳細検査が開始される。

【００９６】時刻ｔ２、ｔ３において、相手端末１０１
は、配下端末５１との間で、ＲＴＣＰパケットを送受信
し、データ通信時のポート番号を決定しようとする。

【００９７】このとき、図５のステップ２０６、２０７
を経由し、データ通信時のポート番号が優先制御情報記
憶手段４に格納される。

【００９８】そして、時刻ｔ４以降は、このポート番号
を使用する、実際のデータ通信が行われる。勿論、この
データ通信にかかるパケットは、優先的に伝送され、Ｑ
ｏＳが保証される。

【００９９】次に、図７を参照して、本形態によるパケ
ット伝送装置を用いた、ネットワークの構成例を説明す
る。

【０１００】図７は、本発明の実施の形態１における通
信システムの構成図である。図７の例では、ＱｏＳネッ
トワーク９０は、ルータ７０、８０、ＨＧＷ５０、６０
を、ノードとする。ここで、ＨＧＷ５０、６０は、本形
態のパケット伝送装置である。

【０１０１】ルータ７０とＨＧＷ６０は、アクセスネッ
トワークＮ１で接続され、ルータ７０とＨＧＷ５０は、
アクセスネットワークＮ２で接続されている。これらの
アクセスネットワークＮ１、Ｎ２においては、ＦＴＴＨ
やｘＤＳＬ等を使用することが考えられる。そして、ル
ータ７０とルータ８０は、共用ネットワークＮ３で接続
されている。

【０１０２】また、ＨＧＷ６０は、配下端末６１を持
ち、配下端末６１は、ＶｏＩＰ通信と一般のデータ通信
（ＦＴＰ等）を同時に行えるようになっている。同様
に、ＨＧＷ５０は、配下端末５１を持ち、配下端末５１
は、ＶｏＩＰ通信と一般のデータ通信（ＦＴＰ等）を同
時に行えるようになっている。

【０１０３】さらに、ルータ８０は、他のネットワーク
（典型的には、インターネット）１００との接続点に位
置し、配下端末５１、６１と通信する、相手端末１０１
が、このネットワーク１００に接続している。

【０１０４】つまり、ルータ８０は、エッジノードであ
り、ネットワーク１００とＱｏＳネットワーク９０との
間におけるパケット伝送をＱｏＳ保証しなければならな
い。

【０１０５】ここで、ネットワーク１００がインターネ
ットなどのように、膨大な規模のネットワークであると
き、ルータ８０の負担は、非常に大きい。

【０１０６】ところが、上述したように、本形態のパケ
ット伝送装置は、その配下の端末に関する優先制御情報
を持っており、それをこのエッジノードに通知（矢印参
照）する機能を有する。

【０１０７】これにより、ルータ８０は、ＨＧＷ５０、
ＨＧＷ６０から得た優先制御情報を活用して、パケット
の優先制御を行える。その結果、ルータ８０の処理負担
を、大幅に軽減できることは、容易に理解されよう。

【０１０８】つまり、ＱｏＳネットワークにおいて、配
下端末にかかる優先制御情報を、共有することにより、
ＱｏＳ保証のための処理負担が大幅に軽減されるのであ
る。

【０１０９】また、図７に示しているように、本形態で
は、ＱｏＳネットワークに接続される、認証サーバ１１
０は、優先制御情報の認証を行う。

【０１１０】この認証によって、ユーザ又は悪意の第三
者によって、不正に改竄された優先制御情報を排除で
き、優先制御の信頼性を向上できる。

【０１１１】そして、図示しているように、認証サーバ
１１０は、優先制御情報を参照できれば十分であるか
ら、どのような位置に配置しても良い。

【０１１２】例えば、ＱｏＳネットワーク９０の内部に
認証サーバ１１０を配置しても良いし、認証サーバ１１
０は、ネットワーク１００を経由して、ＱｏＳネットワ
ーク９０に接続するようにしても良い。

【０１１３】（実施の形態２）本形態は、ＶｏＩＰ専用
端末と相手端末との通信において、ＶｏＩＰ専用端末を
配下に持つ、パケット伝送装置が、ＮＡＴ機能で、アド
レス変換を行う場合であっても、ＱｏＳ保証できる技術
に関する。

【０１１４】つまり、図９に示すように、本形態のパケ
ット伝送装置である、ＨＧＷ１２０は、プライベートＩ
Ｐアドレスを使用し、かつ、高優先度のパケットのみを
送受信するＶｏＩＰ専用配下端末１２５を持つ。

【０１１５】さて図８は、本発明の実施の形態２におけ
るパケット伝送装置のブロック図である。図中、実施の
形態１における構成要素と同様の構成要素については、
同一符号を付することにより、説明を省略する。

【０１１６】図８において、アドレス情報記憶手段１２
１は、メモリなどからなり、ＨＧＷ１２０の配下端末の
それぞれについて、プライベートＩＰアドレスとグロー
バルＩＰアドレスを関連付けて記憶している。

【０１１７】アドレス変換手段１２２は、アドレス情報
記憶手段１２１が記憶する情報に基づいて、その配下端
末の、プライベートＩＰアドレスとグローバルＩＰアド
レスとを相互に変換する。つまり、ＨＧＷ１２０は、Ｎ
ＡＴ機能を持つ。

【０１１８】優先度設定手段１２３は、ＶｏＩＰ専用端
末１２５に係るパケットの優先度を高優先度とする優先
制御情報を、他のノードから参照できるように、優先制
御情報記憶手段４に格納する。

【０１１９】なお、ＨＧＷ１２０は、高優先度のパケッ
トのみを送受信する、ＶｏＩＰ専用端末１２５に加え
て、配下端末６１のような配下端末を持つようにしても
良い。この場合には、優先度設定手段１２３は、ＶｏＩ
Ｐ専用端末１２５については、全て”ＥＦ”の優先度を
付与し、その他の端末については、是々非々で、優先度
を付与するようにすると良い。

【０１２０】また、図８の例では、他ノード通知手段１
１が、他のノードへ優先制御情報を通知することによ
り、他のノードが、優先制御情報を参照できるようにな
っている。

【０１２１】本形態では、ＨＧＷ１２０が、ＶｏＩＰ専
用端末１２５を配下に持ち、かつ、ＨＧＷ１２０がＮＡ
Ｔ機能で、プライベートＩＰアドレスとグローバルＩＰ
アドレスの間において、アドレス変換を行う。

【０１２２】しかしながら、ＨＧＷ１２０が所有する優
先制御情報は、図９に示しているように、他のノード
（ルータ８０）に通知され、この他のノードは、優先制
御情報を参照できる。

【０１２３】より具体的には、ＨＧＷ１２０は、ＶｏＩ
Ｐ専用端末１２５のプライベートＩＰアドレスと、グロ
ーバルＩＰアドレスと、ＶｏＩＰ専用端末１２５と通信
するパケットのポート番号とを、容易に知ることができ
る。

【０１２４】そして、これらの情報を、ＨＧＷ１２０
は、優先制御情報として、優先制御情報記憶手段４に格
納し、他ノード通知手段１１を用いて、他のノードであ
る、ルータ８０へ通知するものである。

【０１２５】ルータ８０は、この情報に基づいて、Ｖｏ
ＩＰ専用端末１２５宛のパケットを、具体的に特定する
ことができ、ネットワーク１００を経由するパケットで
あっても、パケットの優先制御を行える。

【０１２６】（実施の形態３）本形態は、実施の形態
１，２を、さらに汎用化したものである。図１０に示す
ように、ＱｏＳネットワークとして、Ｄｉｆｆｓｅｒｖ
ドメインが構成されている。

【０１２７】このネットワークは、ノード２０６〜２０
７の他に、エッジノード２０１〜２０５を有する。この
エッジノード２０１〜２０５として、実施の形態１又は
２のパケット伝送装置を用いる。なお、エッジノード２
０３は、さらにサブノード２１０，２１１を有し、この
サブノード２１０，２１１に、配下端末が接続されてい
る。

【０１２８】また、エッジノード２０５は、破線で囲ん
だ配下端末を持ち、これらの配下端末で優先制御情報に
変化があれば、直ちに、他のノード２０４へ通知する。

【０１２９】この場合でも、ネットワーク／アクセス網
２１２や、他のＤｉｆｆｓｅｒｖドメイン２１３（優先
度ルールが異なっていても差し支えない）への、接続点
に位置するノード２０４へ、優先制御情報を通知する
と、上流側のノードへの通知となるため、このノード２
０４の処理負担軽減の効果が高い。

【０１３０】また、上述したのと同様に、エッジノード
２０１〜２０５において、優先制御情報を共有すること
により、各ノードの処理負担軽減に役立つことが、容易
に理解されよう。

【０１３１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、ネゴーシ
エーション時とデータ通信時において、ポート番号が変
わっても、ＱｏＳ保証できる。

【０１３２】請求項２記載の発明によると、優先制御情
報を共用し、他のノードの負担を軽減できる。

【０１３３】請求項３記載の発明によると、エッジノー
ドの負担を大幅に削減することができる。特に、エッジ
ノードが、大規模な網への接続点に位置するときに、負
担軽減の実益が大きい。

【０１３４】請求項４記載の発明によると、無駄な解析
を排除して、パケット伝送装置の負担を軽減できる。

【０１３５】請求項５記載の発明によると、ＲＴＣＰパ
ケットから、データ通信時のポート番号を、簡単かつ正
確に取得できる。

【０１３６】請求項６記載の発明によると、他のノード
は、この優先制御情報を適用できる範囲で、その配下に
ある端末の監視が不要となり、この他のノードの負担を
大幅に軽減できる。

【０１３７】請求項７記載の発明によると、優先制御情
報を、速やかに、他のノードへ通知できる。

【０１３８】請求項８記載の発明によると、優先制御情
報の信頼性を向上できる。

【０１３９】請求項９記載の発明によると、ＮＡＴ機能
で、プライベートＩＰアドレスとグローバルＩＰアドレ
スの間において、アドレス変換を行う場合であっても、
他のノードが、優先制御情報を参照することにより、優
先制御を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるパケット伝送装
置のブロック図

【図２】本発明の実施の形態１における優先制御情報の
構造図

【図３】本発明の実施の形態１におけるパケット伝送を
示すフローチャート

【図４】本発明の実施の形態１におけるパケット伝送を
示すフローチャート

【図５】本発明の実施の形態１におけるパケット伝送を
示すフローチャート

【図６】本発明の実施の形態１におけるパケット伝送を
示すタイムチャート

【図７】本発明の実施の形態１におけるネットワーク構
成図

【図８】本発明の実施の形態２におけるパケット伝送装
置のブロック図

【図９】本発明の実施の形態２におけるネットワーク構
成図

【図１０】本発明の実施の形態３におけるネットワーク
構成図

【図１１】従来の通信システムの構成図

【符号の説明】

１制御手段３ＱｏＳ送受信手段４優先制御情報記憶手段５ポート番号記憶手段６パケット簡易検査手段７アドレス記憶手段８パケット詳細検査手段９優先度設定手段１０時間計測手段１１他ノード通知手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松岡誠大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者熊澤雅之大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者後藤博喜大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5K030 GA15 HA08 HB01 HB02 HB17 HD03 HD09 LE05 5K033 BA14 CB09 CB17 DB18 EC03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＱｏＳネットワークのノードを構成し、配
下端末と、このＱｏＳネットワークを経由して配下端末
に接続する相手端末との間におけるパケット伝送を制御
するパケット伝送装置であって、パケットの優先度、送信先ＩＰアドレス、送信元ＩＰア
ドレス及びポート番号を含む優先制御情報を記憶する優
先制御情報記憶手段と、配下端末と相手端末との間でネゴーシエーション時に使
用される、特定ポート番号を持つパケットを監視し、該
当するパケットの送信先ＩＰアドレス及び送信元ＩＰア
ドレスを抽出するパケット簡易検査手段と、抽出された、送信先ＩＰアドレス及び送信元ＩＰアドレ
スを持つパケットを監視し、該当するパケットを、ＴＣ
Ｐ／ＵＤＰレベルにおいて解析し、データ通信時のポー
ト番号の情報を取得するパケット詳細検査手段と、前記パケット簡易検査手段が抽出した、送信先ＩＰアド
レス及び送信元ＩＰアドレスを持ち、かつ、前記パケッ
ト詳細検査手段が取得した、データ通信時のポート番号
を持つ、パケットの優先度が高優先度となるように、前
記優先制御情報記憶手段に優先制御情報を格納する優先
度設定手段とを備えることを特徴とするパケット伝送装
置。
【請求項２】前記優先制御情報記憶手段の優先制御情報
を、ＱｏＳネットワークを構成する他のノードへ通知す
る他ノード通知手段を備えることを特徴とする請求項１
記載のパケット伝送装置。
【請求項３】ＱｏＳネットワークは、他のネットワーク
及び／または他のアクセス網との接続点に位置する、エ
ッジノードを持ち、前記他ノード通知手段は、前記優先
制御情報記憶手段の優先制御情報を、このエッジノード
へ通知することを特徴とする請求項２記載のパケット伝
送装置。
【請求項４】前記パケット詳細検査手段は、一定時間だ
けＴＣＰ／ＵＤＰレベルにおける解析を行うことを特徴
とする請求項１から３記載のパケット伝送装置。
【請求項５】配下端末と相手端末は、ＶｏＩＰにて接続
しており、かつ、前記パケット詳細検査手段は、前記パ
ケット簡易検査手段が抽出した、送信先ＩＰアドレス及
び送信元ＩＰアドレスを持つパケットが、ＲＴＣＰパケ
ットであるかどうかを検討し、ＲＴＣＰパケットである
とき、このＲＴＣＰパケットから、データ通信時のポー
ト番号の情報を取得することを特徴とする請求項１から
４記載のパケット伝送装置。
【請求項６】ＱｏＳネットワークは、Ｄｉｆｆｓｅｒｖ
ドメインを構成する請求項２から５記載のパケット伝送
装置。
【請求項７】前記優先制御情報は、優先的に通知される
請求項２、３記載のパケット伝送装置。
【請求項８】前記優先制御情報は、ＱｏＳネットワーク
に接続された認証サーバによる認証を受けることを特徴
とする請求項１から７記載のパケット伝送装置。
【請求項９】プライベートＩＰアドレスを使用し、か
つ、高優先度のパケットのみを送受信する配下端末を持
ち、ＱｏＳネットワークのノードを構成し、しかも、こ
のＱｏＳネットワークを経由して、この配下端末と、こ
の配下端末に接続する相手端末との間のパケット伝送を
制御するパケット伝送装置であって、パケットの優先度、送信先ＩＰアドレス及び送信元ＩＰ
アドレスを含む優先制御情報を記憶する優先制御情報記
憶手段と、この配下端末の、プライベートＩＰアドレスとグローバ
ルＩＰアドレスとを相互に変換するアドレス変換手段
と、この配下端末に係るパケットの優先度を高優先度とする
優先制御情報を、他のノードから参照できるように、前
記優先制御情報記憶手段に格納する優先度設定手段とを
備えることを特徴とするパケット伝送装置。
【請求項１０】前記優先制御情報記憶手段の優先制御情
報を、ＱｏＳネットワークを構成する他のノードへ通知
する他ノード通知手段を備えることを特徴とする請求項
９記載のパケット伝送装置。
【請求項１１】ＱｏＳネットワークは、他のネットワー
ク及び／または他のアクセス網との接続点に位置する、
エッジノードを持ち、前記他ノード通知手段は、前記優
先制御情報記憶手段の優先制御情報を、このエッジノー
ドへ通知することを特徴とする請求項１０記載のパケッ
ト伝送装置。
【請求項１２】ＱｏＳネットワークは、Ｄｉｆｆｓｅｒ
ｖドメインを構成する請求項１０から１１記載のパケッ
ト伝送装置。
【請求項１３】前記優先制御情報は、優先的に通知され
る請求項１０、１１記載のパケット伝送装置。
【請求項１４】前記優先制御情報は、ＱｏＳネットワー
クに接続された認証サーバによる認証を受けることを特
徴とする請求項９から１３記載のパケット伝送装置。
【請求項１５】請求項１から１４記載のパケット伝送装
置をノードとして有する通信システム。
【請求項１６】ＱｏＳネットワークのノードを構成し、
配下端末と、このＱｏＳネットワークを経由して配下端
末に接続する相手端末との間におけるパケット伝送を制
御するパケット伝送方法であって、パケットの優先度、送信先ＩＰアドレス、送信元ＩＰア
ドレス及びポート番号を含む優先制御情報を記憶するス
テップと、配下端末と相手端末との間でネゴーシエーション時に使
用される、特定ポート番号を持つパケットを監視し、該
当するパケットの送信先ＩＰアドレス及び送信元ＩＰア
ドレスを抽出するステップと、抽出された、送信先ＩＰアドレス及び送信元ＩＰアドレ
スを持つパケットを監視し、該当するパケットを、ＴＣ
Ｐ／ＵＤＰレベルにおいて解析し、データ通信時のポー
ト番号の情報を取得するステップと、抽出された、送信先ＩＰアドレス及び送信元ＩＰアドレ
スを持ち、かつ、取得された、データ通信時のポート番
号を持つ、パケットの優先度が高優先度となるように、
優先制御情報を設定するステップとを含むことを特徴と
するパケット伝送方法。
【請求項１７】優先制御情報を、ＱｏＳネットワークを
構成する他のノードへ通知するステップを含むことを特
徴とする請求項１６記載のパケット伝送方法。
【請求項１８】ＱｏＳネットワークは、他のネットワー
ク及び／または他のアクセス網との接続点に位置する、
エッジノードを持ち、優先制御情報を、このエッジノー
ドへ通知するステップを含むことを特徴とする請求項１
７記載のパケット伝送方法。
【請求項１９】一定時間だけＴＣＰ／ＵＤＰレベルにお
ける解析を行うことを特徴とする請求項１６から１８記
載のパケット伝送方法。
【請求項２０】配下端末と相手端末は、ＶｏＩＰにて接
続しており、かつ、抽出した、送信先ＩＰアドレス及び
送信元ＩＰアドレスを持つパケットが、ＲＴＣＰパケッ
トであるかどうかを検討し、ＲＴＣＰパケットであると
き、このＲＴＣＰパケットから、データ通信時のポート
番号の情報を取得するステップを含むことを特徴とする
請求項１６から１９記載のパケット伝送方法。
【請求項２１】ＱｏＳネットワークは、Ｄｉｆｆｓｅｒ
ｖドメインを構成する請求項１７から２０記載のパケッ
ト伝送方法。
【請求項２２】優先制御情報は、優先的に通知される請
求項１７、１８記載のパケット伝送方法。
【請求項２３】優先制御情報は、ＱｏＳネットワークに
接続された認証サーバによる認証を受けることを特徴と
する請求項１６から２３記載のパケット伝送方法。