JP2005286530A

JP2005286530A - ルーター

Info

Publication number: JP2005286530A
Application number: JP2004095181A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Yahiro; 一夫八尋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】ＡＤＳＬなどに接続されたＩＰ電話機能とデータ通信機能とを有するルーター等のデータ通信装置においてＩＰ電話を行っているときにパソコンへ大量のダウンロードを行うと通信回線の帯域制限によりＩＰ電話の音声が欠落する。
【解決手段】ＩＰ電話を使用している時に音声の欠落を感じるかもしくはパケットの欠落を自動で感知した場合、データ通信のＴＣＰ／ＩＰのウインドウサイズを最小としてデータ通信の相手から来るパケットを最小とすることを特徴としたものであり、ＩＰ電話の音声パケットの欠落を防ぐ効果を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＰ電話とデータ通信が同時に通信されているときにＩＰ電話を優先するためのＶＯＩＰ音声優先方式に関し、ＩＰ電話優先機能を有するルーターに関するものである。

従来のＩＰ電話優先機能付ルーターにおいてはルーター内においてデータ通信パケットよりも音声パケットを優先している（例えば、特許文献１参照）。

図１３は従来のＩＰ電話優先機能付ルーターブロック図である。図１３において、１は通話先電話機、２は公衆交換網、３は公衆網ゲートウェイ、４はインターネット網、５はＩＰ電話機能付ルーター、６はＡＤＳＬや光ファイバーなどの通信回線、７はＩＰ電話優先機能付ルーターであり、８は通信回線６に接続するためのＷＡＮ接続部、９はアナログ信号を音声パケットに変換するＶＯＩＰ音声通話部、１０は電話機１１とＶＯＩＰ音声通話部９の間の信号を相互に変換するＳＬＩＣ部、１３はパソコンなどのデータ通信機器であり、１２はパソコン１３などのデータをやり取りするルーター部、２５は音声パケット優先並べ替え部である。

電話機１１から送られた音声はＶＯＩＰ音声通話部９で音声パケットにされ音声パケット優先並べ替え部２５に入る。またパソコン１３からのデータもルーター部１２を通り、音声パケット優先並べ替え部２５に入る。音声パケット優先並べ替え部２５から出たパケットは、ＷＡＮ接続部８を通り、通信回線６を通りインターネット網４を通ってＩＰ電話機能付ルーター５を介して電話機１に到達し通話ができる。また公衆網ゲートウェイ３を通り公衆交換網２を通って電話機１と通話することも可能である。通常は問題なく通話できるもののパソコン１３からの送出データが増えると通信回線６の帯域には制限があるため音声パケットが欠落してしまう。そのために音声パケット優先並べ替え部２５では音声パケットを優先に送出するようにしている。

図１４は音声パケット優先並べ替え部２５の原理図を説明したものである。図１４において１８はパソコン１３などから送られたデータパケットである。１７はＶＯＩＰ音声通話部からの音声パケットである。２６は音声パケット優先並べ替え部でパケットを合成され音声パケット優先となった送出パケットである。図１４のようにデータパケット１８より音声パケット１７が遅れて入ってきたとしても、音声パケット優先並べ替え部２５は音声パケット１７を優先し、音声パケット１７から先に送り出す。この結果パソコン１３などからのデータパケット１８が増えたとしても音声パケット１７が優先されるので音切れすることはない。

このようにして従来のＩＰ電話優先機能付ルーターは音声通話の品質を確保している。
特開２００３−０４６５６３号公報

従来のＩＰ電話優先機能付ルーターにおいてはＩＰ電話機能で音声パケットを送出する場合は有効である。しかし音声パケットが欠落する多くの場合は、ルーターの配下であるパソコンなどが大量のダウンロードを行っているときに、同じくルーターの配下であるＩＰ電話を使用すると、ＡＤＳＬなどの通信回線部分の帯域に制限があるため、ダウンロード方向の通信回線部分で欠落が起こる。このようにダウンロード方向の通信においては従
来のＩＰ電話優先機能付ルーターは、全く効果が無い。

本発明は、データ通信のＴＣＰ／ＩＰ通信において相手に送信データ量を指定するウィンドウサイズを小さな値に書き換えてデータ通信のダウンロードスピードを落とし、通話品質を確保することを主要な特徴とする。

本発明のルーターは、ダウンロード方向の通信が混んでいても、音声パケットの欠落を防ぐことができるという顕著な作用効果、利点がある。

本発明の第１の発明は、インターネット網に接続するＷＡＮ接続部と、前記ＷＡＮ接続部からの音声パケットを通常の音声信号に変換するＶＯＩＰ音声通話部と、ＶＯＩＰ音声通話部からの音声信号と電話機を接続する接続部と、切り替え信号を受信する切り替え信号受信部と、前記ＷＡＮ接続部と配下のクライアントからのデータ通信を交換するルーター部と、前記ＷＡＮ接続部と前記ルーター部との間にある切り替えスイッチと、前記切り替えスイッチによって切り替えられたとき動作するＴＣＰ／ＩＰウィンドウサイズ書き換え部とを有するルーターであって、前記切り替え信号受信部が切り替え信号を受信した場合、前記切り替えスイッチを前記ＴＣＰ／ＩＰウィンドウサイズ書き換え部経由に切り替え、前記ＴＣＰ／ＩＰウィンドウサイズ書き換え部によってウィンドウサイズを小さくして、受信するデータ通信の量を減らし、ＩＰ電話による音声の欠落を防ぐように制御することを特徴とするルーターとしたものであり、ルーターに接続された他のパソコン等によるデータ通信によってＩＰ電話による音声通話が妨げられるのを防ぐことができる。

本発明の第２、第３の発明は、ＴＣＰ／ＩＰウィンドウサイズ書き換え部にＡＣＫコマンド遅延部を置き換えまたは追加するものでありルーター部とＷＡＮ部のデータ通信のＡＣＫを遅延し、データ通信のスピードを落としてＶＯＩＰ電話を優先することを特徴とするＩＰ電話優先機能付ルーターとしたものであり、ルーターに接続された他のパソコン等によるデータ通信によってＩＰ電話による音声通話が妨げられるのを防ぐことができる。

本発明の第４の発明は、切り替えスイッチおよびＴＣＰ／ＩＰウィンドウサイズ書き換え部は遮断スイッチでありルーター部とＷＡＮ部のデータ通信を完全に遮断し、通信をＩＰ電話のみにするものであり、ルーターに接続された他のパソコン等によるデータ通信によってＩＰ電話による音声通話が妨げられるのを防ぐことができる。

本発明の第５、第６の発明は、切り替え信号受信部をパケットロス測定部に置換し、音声パケットの欠落率を自動的に測定し、一定水準以上の欠落率を感知したら切り替えスイッチまたは遮断スイッチを切り替え、ＩＰ電話による音声通話優先動作を自動で行うこととしたものであり、ユーザーが自ら操作することなく自動的にルーターに接続された他のパソコン等によるデータ通信によってＩＰ電話による音声通話が妨げられるのを防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図１２を用いて説明する。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、各図に基づいて説明する。

図１は本発明の実施の形態１におけるＩＰ電話優先機能付きルーターブロック図である。以下、図１にしたがって説明する。図１において１は通話先電話機、２は公衆交換網、
３は公衆網ゲートウェイ、４はインターネット網、５はＩＰ電話機能付ルーター、６はＡＤＳＬや光ファイバーなどの通信回線、７はＩＰ電話優先機能付ルーターであり、８は通信回線６に接続するためのＷＡＮ接続部、９はアナログ信号を音声パケットに変換するＶＯＩＰ音声通話部、１０は電話機１１とＶＯＩＰ音声通話部９の間の信号を相互に変換するＳＬＩＣ部、１３はパソコンなどのデータ通信機器であり、１２はパソコン１３などのデータをやり取りするルーター部、１４は電話機１１からのフラッシュ信号やＤＴＭＦ信号を受信する切り替え信号受信部、１５は切り替えスイッチ、１６はウィンドウサイズ書き換え部である。図１においてユーザーは図１３の従来の技術のように電話機１と電話機１１の間で通話をしている。通話をしている間にパソコン１３がダウンロードを開始すると、データがインターネット網４から通信回線６を通って流れ始め、音声パケットと通信回線６に入るところで衝突し欠落を起こす。ユーザーは音声に欠落を感じたら、電話機１１からフック信号もしくはＤＴＭＦ信号または両方の組み合わせで切り替え信号受信部１４に切り替え信号を送る。なお切り替え信号受信部１４に入る信号はＩＰ電話優先機能付ルーター７の表面にあるスイッチの信号でも良い。切り替え信号受信部１４は切り替え信号を受信したら、切り替えスイッチ１５を通常位置からウィンドウサイズ書き換え部１６経由に切り替える。ウィンドウサイズ書き換え部１６は、ウィンドウサイズを小さな値に書き換えてＴＣＰ／ＩＰ通信によるデータ通信の速度を落とし、音声通話の欠落を防ぐ。

次にウィンドウサイズ書き換え部１６の作用について述べる。図２はＡＣＫによる通信プロトコル図である。データの信頼性を確保するためには図２のようにデータを順次送り、そのデータがチェックサムや順番号等で確認できたらＡＣＫを返す。

しかしＡＣＫが返ってくるのを毎回待っていたら送信に時間がかかってしまう。図３はウィンドウサイズによる通信プロトコル図であり、図３のようにＡＣＫを待たないである程度の量のデータを送信するのがＴＣＰのプロトコルである。このときどれだけの量のデータを送信側が送ってよいかはウィンドウサイズ（ＲｅｃｅｉｖｅＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）Ｓｉｚｅ）として規定されている。一般的にはＲＷＩＮと略されることが多い。このウィンドウサイズ（ＲＷＩＮ）を使用してのプロトコルを示したのが図４である。

図４はＴＣＰ／ＩＰのウィンドウサイズによる通信プロトコル図である。図４においてＡＣＫにはウィンドウサイズ（ＲＷＩＮ）を６４ＫＢＹＴＥに指定されているので、送信側は６４ＫＢＹＴＥまでＡＣＫを待つことなく送信してよい。図５は通信回線における音声パケットの欠落を示す図である。図５において１７は音声パケット、１８はデータパケット、６はＡＤＳＬ等の通信回線である。１９は通信回線上のパケットである。データパケット１７と音声パケット１８に対し、通信回線６の帯域が十分無い場合、これらのパケットが合成されて通信回線に載せられると、載せきれないパケットが当然欠落する。このようにして発生した音声パケット欠落を示したのが通信回線上のパケット１９である。

図６はウィンドウサイズを書き換えた場合の通信プロトコル図である。図６において受信側はパソコン１３、送信側はサーバーとする。パソコン側はＡＣＫにウィンドウサイズ（ＲＷＩＮ）を６４ＫＢＹＴＥと指定して送信している。このＡＣＫパケットはウィンドウサイズ書き換え部１６を通った時点で例えばＲＷＩＮ＝１ＫＢＹＴＥに書き換えられたとする。送信側はこのＡＣＫを受信するとこれを超えるパケットは次のＡＣＫを受信するまで送信できないので１ＫＢＹＴＥのパケットを送信した時点で次のＡＣＫが来るのを待つ。このようにして図４の通常のＴＣＰ／ＩＰによる通信と比較してデータパケットの送信量は非常に減ることとなる。図７は通信回線におけるデータパケットと音声パケットの合成図である。図７において２０は通信回線上の欠落を有しないパケットである。データパケット１８はウィンドウサイズ書き換え部１５によってデータ量を減らされているので音声パケット１７と通信回線６に載せられても、帯域に余裕があるので欠落しない。したがって通信回線上の欠落を有しないパケット２０のように欠落なしで通信することができ
る。

このようにしてウィンドウサイズ書き換え部１６によってＴＣＰ／ＩＰ通信のデータ量を減らすことによって音声の欠落を防ぐことができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図８は、本発明の実施の形態２におけるＩＰ電話優先機能付きルーターブロック図である。図８において１は通話先電話機、２は公衆交換網、３は公衆網ゲートウェイ、４はインターネット網、５はＩＰ電話機能付ルーター、６はＡＤＳＬや光ファイバーなどの通信回線、７はＩＰ電話優先機能付ルーターであり、８は通信回線６に接続するためのＷＡＮ接続部、９はアナログ信号を音声パケットに変換するＶＯＩＰ音声通話部、１０は電話機１１とＶＯＩＰ音声通話部９の間の信号を相互に変換するＳＬＩＣ部、１３はパソコンなどのデータ通信機器であり、１２はパソコン１３などのデータをやり取りするルーター部、１４は電話機１１からのフラッシュ信号やＤＴＭＦ信号を受信する切り替え信号受信部、１５は切り替えスイッチ、１６はウィンドウサイズ書き換え部、２１はＡＣＫ遅延部である。

図８においてＡＣＫ遅延部２１においてはウィンドウサイズ書き換え部１６から出てきたＡＣＫパケットをここで遅延させることにより、データの通信量を減らす。

図９は、ＡＣＫ遅延の場合の通信プロトコル図である。図９に示すようにＡＣＫ遅延部２１によってＡＣＫを意図的に遅延させて送ることにより、送信側が次のパケットを送ってくるのを遅らせることができる。

この実施の形態においては、ウィンドウサイズの変更と、ＡＣＫ遅延処理を一緒のプロセスで行っているが、ＡＣＫ遅延単独でも十分な効果を得ることができる。

更に、ウィンドウサイズの変更とＡＣＫ遅延処理を一緒のプロセスで行えば、送信側と受信側のデータパケットおよびＡＣＫパケット送信スピードが速く、また複数のパソコンが複数のデータリンクを張り、実施の形態１のウィンドウサイズ書き換えだけでは十分なデータの通信速度低下ができないときに追加的に行うことができる。このＡＣＫ遅延部２１を追加することによって、さらにデータ通信のスピードを抑えることができ、音声の欠落を防ぐことができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図１０は本発明の実施の形態３におけるＩＰ電話優先機能付きルーターブロック図である。

図１０において、１は通話先電話機、２は公衆交換網、３は公衆網ゲートウェイ、４はインターネット網、５はＩＰ電話機能付ルーター、６はＡＤＳＬや光ファイバーなどの通信回線、７はＩＰ電話優先機能付ルーターであり、８は通信回線６に接続するためのＷＡＮ接続部、９はアナログ信号を音声パケットに変換するＶＯＩＰ音声通話部、１０は電話機１１とＶＯＩＰ音声通話部９の間の信号を相互に変換するＳＬＩＣ部、１３はパソコンなどのデータ通信機器であり、１２はパソコン１３などのデータをやり取りするルーター部、１４は電話機１１からのフラッシュ信号やＤＴＭＦ信号を受信する切り替え信号受信部、２２は切断スイッチである。

図１０においてユーザーは通話先電話機１から切り替え信号受信部１４に切り替え信号を送り、切り替え信号受信部１４は切断スイッチ２２を切断の方に変更してルータ部１２とＷＡＮ接続部８の間の通信を完全に遮断する。このようにすることによって、パソコン
１３などが接続していたデータ通信も完全に切れて通信回線６の帯域を全て音声通話に使用することができる。この形態は実施の形態１のウィンドウサイズ書き換え及び実施の形態２のＡＣＫ遅延によっても効果がないときに使用することができる。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図１１は本発明の実施の形態４におけるＩＰ電話優先機能付ルーターブロック図である。図１１において１は通話先電話機、２は公衆交換網、３は公衆網ゲートウェイ、４はインターネット網、５はＩＰ電話機能付ルーター、６はＡＤＳＬや光ファイバーなどの通信回線、７はＩＰ電話優先機能付ルーターであり、８は通信回線６に接続するためのＷＡＮ接続部、９はアナログ信号を音声パケットに変換するＶＯＩＰ音声通話部、１０は電話機１１とＶＯＩＰ音声通話部９の間の信号を相互に変換するＳＬＩＣ部、１３はパソコンなどのデータ通信機器であり、１２はパソコン１３などのデータをやり取りするルーター部、１５は切り替えスイッチ、１６はウィンドウサイズ書き換え部である。２３はパケットロス測定部である。

図１２はパケットの欠落率測定原理図である。パケットロス測定部２３は常に音声パケットの欠落を監視している。音声パケットで正常に受信できたものと欠落したものをパケットに含まれる順番号で計算し、欠落率を算出する。図１２の例においては２０個のパケットの内、４番目と、９番目、１６番目のパケットが欠落しているので合計３個のパケットが欠落しており、結果として欠落率は１５％となっている。この欠落率があらかじめ定められた一定の値を超えたときに切り替え信号を送出し、データ通信の通信量の低減をはかる。

この形態はユーザーがなんら操作することなく、自動的に音声優先の切り替えを行うことができるものである。

本発明は、ＩＰ電話機能を有するルーターにおいてＩＰ電話による通話とデータ通信が同時に通信されているときにＩＰ電話による通話を優先するための音声パケット優先方式に関するものであり、ダウンロード方向の通信が混んでいても、音声品質を確保できるという今までにない利点がある。

本発明の実施の形態１におけるＩＰ電話優先機能付きルーターブロック図ＡＣＫによる通信プロトコル図ウィンドウサイズによる通信プロトコル図ＴＣＰ／ＩＰのウィンドウサイズによる通信プロトコル図通信回線における音声パケットの欠落を示す図ウィンドウサイズを書き換えた場合の通信プロトコル図通信回線におけるデータパケットと音声パケットの合成図本発明の実施の形態２におけるＩＰ電話優先機能付きルーターブロック図ＡＣＫ遅延の場合の通信プロトコル図本発明の実施の形態３におけるＩＰ電話優先機能付きルーターブロック図本発明の実施の形態４におけるＩＰ電話優先機能付きルーターブロック図パケットの欠落率測定原理図従来のＩＰ電話優先機能付ルーターブロック図音声パケット優先並べ替え部の原理図

符号の説明

１通話先電話機
２公衆交換網
３公衆網ゲートウェイ
４インターネット網
５ＩＰ電話機能付ルーター
６通信回線
７ＩＰ電話優先機能付ルーター
８ＷＡＮ接続部
９ＶＯＩＰ音声通話部
１０ＳＬＩＣ部
１１電話機
１２ルーター部
１３パソコン
１４切り替え信号受信部
１５切り替えスイッチ
１６ウィンドウサイズ書き換え部
１７音声パケット
１８データパケット
１９通信回線上の欠落を有するパケット
２０通信回線上の欠落を有しないパケット
２１ＡＣＫ遅延部
２２切断スイッチ
２３パケットロス測定部
２４従来のＩＰ電話優先機能付ルーター
２５音声パケット優先並べ替え部
２６音声パケット優先となった送出パケット

Claims

インターネット網に接続するＷＡＮ接続部と、前記ＷＡＮ接続部からの音声パケットを通常の音声信号に変換するＶＯＩＰ音声通話部と、ＶＯＩＰ音声通話部からの音声信号と電話機を接続する接続部と、切り替え信号を受信する切り替え信号受信部と、前記ＷＡＮ接続部と配下のクライアントからのデータ通信を交換するルーター部と、前記ＷＡＮ接続部と前記ルーター部との間にある切り替えスイッチと、前記切り替えスイッチによって切り替えられたとき動作するＴＣＰ／ＩＰウィンドウサイズ書き換え部とを有するルーターであって、前記切り替え信号受信部が切り替え信号を受信した場合、前記切り替えスイッチを前記ＴＣＰ／ＩＰウィンドウサイズ書き換え部経由に切り替え、前記ＴＣＰ／ＩＰウィンドウサイズ書き換え部によってウィンドウサイズを小さくして、受信するデータ通信の量を減らし、ＩＰ電話による音声の欠落を防ぐように制御することを特徴とするルーター。
更にＡＣＫコマンド遅延部を有し、前記ルーター部と前記ＷＡＮ接続部の間のＴＣＰ／ＩＰデータ通信のＡＣＫを遅延し、データ通信のスピードを落としてＩＰ電話を優先することを特徴とする請求項１記載のルーター。
インターネット網に接続するＷＡＮ接続部と、前記ＷＡＮ接続部からの音声パケットを通常の音声信号に変換するＶＯＩＰ音声通話部と、ＶＯＩＰ音声通話部からの音声信号と電話機を接続する接続部と、切り替え信号を受信する切り替え信号受信部と、前記ＷＡＮ接続部と配下のクライアントからのデータ通信を交換するルーター部と、前記ＷＡＮ接続部と前記ルーター部との間にある切り替えスイッチと、前記切り替えスイッチによって切り替えられたとき動作するＡＣＫ遅延部とを有するルーターであって、前記切り替え信号受信部が切り替え信号を受信した場合、前記切り替えスイッチを前記ＡＣＫ遅延部経由に切り替え、前記ＡＣＫ遅延部によって、前記ルーター部と前記ＷＡＮ接続部の間のＴＣＰ／ＩＰデータ通信のＡＣＫを遅延し、受信するデータ通信の量を減らし、ＩＰ電話による音声の欠落を防ぐように制御することを特徴とするルーター。
インターネット網に接続するＷＡＮ接続部と、前記ＷＡＮ接続部からの音声パケットを通常の音声信号に変換するＶＯＩＰ音声通話部と、ＶＯＩＰ音声通話部からの音声信号と電話機を接続する接続部と、切り替え信号を受信する切り替え信号受信部と、前記ＷＡＮ接続部と配下のクライアントからのデータ通信を交換するルーター部と、前記ＷＡＮ接続部と前記ルーター部との間にある遮断スイッチとを有するルーターであって、前記切り替え信号受信部が切り替え信号を受信した場合、前記遮断スイッチを動作させ、前記ルーター部と前記ＷＡＮ接続部の間のデータ通信を遮断し、通信をＩＰ電話のみにすることを特徴とするルーター。
前記切り替え信号受信部は、パケットロス測定部であり、前記パケットロス測定部は音声パケットの欠落率を自動的に測定し、所定以上の欠落率を感知したら前記切り替えスイッチを切り替え、ＩＰ電話優先動作を自動的に行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のルーター。
前記切り替え信号受信部は、パケットロス測定部であり、前記パケットロス測定部は音声パケットの欠落率を自動的に測定し、所定以上の欠落率を感知したら前記遮断スイッチを動作させ、ＩＰ電話優先動作を自動的に行うことを特徴とする請求項４に記載のルーター。