JP2006262118A - 中継装置、中継方法、および中継プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 リアルタイム通信の通信品質を高く維持する。
【解決手段】 少なくとも２つの内部ネットワークインタフェース部経由の通信を、外部ネットワークインタフェース部を介して中継する中継装置において、呼制御を実行する呼制御部と、呼制御の進行状況をもとに、リアルタイム通信の開始直前および終了直後のタイミングを検出するタイミング検出部と、通信帯域を管理する帯域割り当て管理部と、リアルタイム通信の開始直前のタイミングになると、それまで非リアルタイム通信帯域に割り当てていた通信帯域を、所定の最低限度通信帯域を残してリアルタイム通信帯域に割り当て、逆に、リアルタイム通信の終了直後のタイミングになると、それまでリアルタイム通信帯域に割り当てていた通信帯域を非リアルタイム通信帯域に割り当てる帯域割り当て制御部とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は中継装置、中継方法、および中継プログラムに関し、例えば、ＡＤＳＬ回線などを経由してＩＰ電話の機能を実現するブロードバンドルータなどに適用して好適なものである。

従来、リアルタイム通信と非リアルタイム通信のために同一の帯域資源（固定帯域伝送路の伝送帯域）を分配する技術として、下記の特許文献１に記載されたものがある。

特許文献１では、リアルタイム通信のためのデータ量が閾値以下のときには、前記伝送帯域を、リアルタイム通信と非リアルタイム通信に一定比率で割り当て、閾値以上のときには、リアルタイム通信に割り当てる伝送帯域の比率を増加させることにより、リアルタイム通信のオーバーフローを軽減しようとするものである。また、前記閾値を低く設定しておくことにより、オーバーフロー発生の可能性が生じた段階でオーバーフローアラーム信号を発生させ、リアルタイム通信に割り当てる伝送帯域の比率を増加させることができる。
特開２００４−２０８１２４号公報

しかしながら、上述した特許文献１の技術では、実際に、リアルタイム通信のためのデータ量が閾値以上になってから割り当てる伝送帯域の比率を変化させるため、オーバーフローを軽減できるとしても、リアルタイム通信の開始直後にはオーバーフローが発生する可能性が高い。リアルタイム通信がすでに始まってしまっている以上、どの程度の速度で、リアルタイム通信のためのデータ量が増減するかは通常、リアルタイム通信の内容などに依存して動的に決まるのであるから、前記オーバフローアラーム信号を用いたとしても、確実にオーバーフローの発生を防止することは難しい。

また、監視の対象がリアルタイム通信のためのデータ量だけなので、リアルタイム通信のためのデータ量が閾値より少なく非リアルタイム通信のためのデータ量が極めて多い場合や、非リアルタイム通信のためのデータ量がバースト的なトラフィックによって急増した場合などには、非リアルタイム通信のデータによって前記伝送帯域の大半が占有され、リアルタイム通信を行えなくなる可能性がある。

結局、前記特許文献１の技術では、リアルタイム通信の通信品質を高く維持することが難しい。

また、低価格化の要求水準が高いブロードバンドルータの場合、例えば、比較的低速なＣＰＵ（中央処理装置）を１つだけ搭載した構成となることが多いため、リアルタイム通信と非リアルタイム通信のあいだの資源の振分けの問題は、帯域資源（前記伝送帯域に対応）だけでなく、ＣＰＵなどの演算資源についてもそのまま当てはまる。すなわち、非リアルタイム通信のためにＣＰＵの処理能力が消費されてしまうと、ＣＰＵの割り当てを待つあいだリアルタイム通信の処理が遅れるから、それによってリアルタイム通信に遅延が発生する可能性が高まり、通信品質を高く維持することが難しくなる。

ブロードバンドルータを含むＶｏＩＰ通信システム１０のネットワーク構成は例えば図２に示すものとなる。

図２においては、ブロードバンドルータ１２の配下にあって非リアルタイム通信を行うパソコン１３〜１５と、リアルタイム通信を行う一般電話機１６とが、ブロードバンドルータ１２のＷＡＮポートＰＴ１側の伝送帯域と、ブロードバンドルータ１２のＣＰＵ（図示せず）を利用して、インターネット１１側の通信端末（図示せず）と通信することになる。

パソコン１３〜１５のうちパソコン１３と１４は、有線伝送路（有線ＬＡＮ）でブロードバンドルータ１２に接続され、パソコン１５は無線伝送路（無線ＬＡＮ）でブロードバンドルータ１２に接続されている。

かかる課題を解決するために、第１の本発明では、 少なくとも２つの内部ネットワークインタフェース部経由の通信を、外部ネットワークインタフェース部を介して中継する中継機能を持つ中継装置において、（１）前記内部ネットワークインタフェース部のうち少なくとも１つは、非リアルタイム通信のためのネットワークインタフェースであり、少なくとも他の１つは、呼制御の過程を伴うリアルタイム通信のためのネットワークインタフェースである場合、当該呼制御を実行する呼制御部と、（２）当該呼制御の進行状況をもとに、前記リアルタイム通信の開始直前および終了直後のタイミングを検出するタイミング検出部と、（３）前記外部ネットワークインタフェース部の通信帯域のうち、非リアルタイム通信のために割り当てる非リアルタイム通信帯域と、リアルタイム通信のために割り当てるリアルタイム通信帯域を管理する帯域割り当て管理部と、（４）前記リアルタイム通信の開始直前のタイミングになると、それまで前記非リアルタイム通信帯域に割り当てていた通信帯域を、所定の最低限度通信帯域を残して前記リアルタイム通信帯域に割り当て、逆に、前記リアルタイム通信の終了直後のタイミングになると、それまで前記リアルタイム通信帯域に割り当てていた通信帯域を非リアルタイム通信帯域に割り当てる帯域割り当て制御部とを備えたことを特徴とする。

また、第２の本発明では、少なくとも２つの内部ネットワークインタフェース部経由の通信を、外部ネットワークインタフェース部を介して中継する中継機能を使用する中継方法において、（１）前記内部ネットワークインタフェース部のうち少なくとも１つは、非リアルタイム通信のためのネットワークインタフェースであり、少なくとも他の１つは、呼制御の過程を伴うリアルタイム通信のためのネットワークインタフェースである場合、呼制御部が当該呼制御を実行し、（２）タイミング検出部が、当該呼制御の進行状況をもとに、前記リアルタイム通信の開始直前および終了直後のタイミングを検出し、（３）帯域割り当て管理部が、前記外部ネットワークインタフェース部の通信帯域のうち、非リアルタイム通信のために割り当てる非リアルタイム通信帯域と、リアルタイム通信のために割り当てるリアルタイム通信帯域を管理し、（４）帯域割り当て制御部が、前記リアルタイム通信の開始直前のタイミングになると、それまで前記非リアルタイム通信帯域に割り当てていた通信帯域を、所定の最低限度通信帯域を残して前記リアルタイム通信帯域に割り当て、逆に、前記リアルタイム通信の終了直後のタイミングになると、それまで前記リアルタイム通信帯域に割り当てていた通信帯域を非リアルタイム通信帯域に割り当てることを特徴とする。

さらに、第３の本発明では、少なくとも２つの内部ネットワークインタフェース部経由の通信を、外部ネットワークインタフェース部を介して中継する中継機能を持つ中継プログラムにおいて、コンピュータに、（１）前記内部ネットワークインタフェース部のうち少なくとも１つは、非リアルタイム通信のためのネットワークインタフェースであり、少なくとも他の１つは、呼制御の過程を伴うリアルタイム通信のためのネットワークインタフェースである場合、当該呼制御を実行する呼制御機能と、（２）当該呼制御の進行状況をもとに、前記リアルタイム通信の開始直前および終了直後のタイミングを検出するタイミング検出機能と、（３）前記外部ネットワークインタフェース部の通信帯域のうち、非リアルタイム通信のために割り当てる非リアルタイム通信帯域と、リアルタイム通信のために割り当てるリアルタイム通信帯域を管理する帯域割り当て管理機能と、（４）前記リアルタイム通信の開始直前のタイミングになると、それまで前記非リアルタイム通信帯域に割り当てていた通信帯域を、所定の最低限度通信帯域を残して前記リアルタイム通信帯域に割り当て、逆に、前記リアルタイム通信の終了直後のタイミングになると、それまで前記リアルタイム通信帯域に割り当てていた通信帯域を非リアルタイム通信帯域に割り当てる帯域割り当て制御機能とを実現させることを特徴とする。

本発明によれば、リアルタイム通信の通信品質を高く維持することができる。

（Ａ）実施形態
以下、本発明にかかる中継装置、中継方法、および中継プログラムを、ＶｏＩＰ通信システムに適用した場合を例に、実施形態について説明する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
本実施形態にかかるＶｏＩＰ通信システム２０の全体構成例を図５に示す。なお、当該ＶｏＩＰ通信システム２０中に、図示しないサーバ類（例えば、ＳＩＰサーバ、ＤＮＳサーバなど）が存在していてもよいことは当然である。

図５において、当該ＶｏＩＰ通信システム２０は、インターネット２１と、ブロードバンドルータ２２，２３と、パソコン２４，２６と、一般電話機２５，２７と、Ｗｅｂサーバ２８とを備えている。

インターネット２１はＯＳＩ参照モデルのネットワーク層でＩＰプロトコルが用いられる他のネットワーク（例えば、特定の通信事業者が運営するＩＰ網など）に置換可能であるが、ここでは、インターネットを想定する。

ブロードバンドルータ２２は、ＷＡＮポートＷＰ２２と、無線ＬＡＮポートＷＬ２２と、一般電話用ポート（アナログ収容回線）ＮＶ２２とを備えている。ＷＡＮポートＷＰ２２は、所定のアクセス回線を介してインターネット２１に接続されるポートである。例えば、ＡＤＳＬを含めｘＤＳＬの場合、アクセス回線としてＰＳＴＮ（加入電話網）のための銅線ケーブルを利用するので、当該ＷＡＮポートＷＰ２２は銅線ケーブルに接続されることになる。

無線ＬＡＮポートＷＬ２２には、無線伝送路を介してパソコン２４が接続されており、一般電話用ポートＮＶ２２には、ＶｏＩＰ非対応の一般電話機２５が接続されている。一般電話機２５には様々な種類があり、一般電話機２５の種類に応じて一般電話用ポートＮＶ２２の構成や機能も変化する。例えば、ＩＰ化されていないＰＨＳ端末なども一般電話機に含めることが可能であるが、ここでは主として、ＰＳＴＮ網に銅線ケーブルで接続され得る一般電話機を想定する。この場合、一般電話用ポートＮＶ２２は一般電話機２５と当該銅線ケーブルで接続される。この銅線ケーブルは、前記ＷＡＮポートＷＰ２２に接続される銅線ケーブルと同じ構造を持つものであってよい。

図５の例では、ブロードバンドルータ２２は有線ＬＡＮ用のポートを備えていないが、図２および図３に示すように、有線ＬＡＮ用のポートを備えていてもよいことは当然である。

有線ＬＡＮ用のポートも、無線ＬＡＮポートも、非リアルタイム通信のために用いられる点で同じであるが、実装レベルでみると、伝送路の品質およびこの品質に配慮した通信プロトコルの相違などに応じて、無線ＬＡＮポートを介した通信のほうが有線ＬＡＮ用のポートを介した通信よりも、ＣＰＵの処理能力の消費量が大きくなる傾向が強いといえる。例えば、ユーザ（例えば、Ｕ１）からみて同じ量のデータを送受するとき、有線ＬＡＮ用のポートよりも、無線ＬＡＮ用のポートのほうがＣＰＵの処理能力を多く消費する可能性が高い。

無線伝送路を介して無線ＬＡＮポートＷＬ２２に接続される前記パソコン２４は、無線ＬＡＮカードを装着した通常のパソコンであってよい。このパソコン２４自体が、通信アプリケーションとしてリアルタイム通信に対応したＩＰ電話用のソフトウエアなどを用いる構成もあり得るが、ここでは、非リアルタイム通信に対応した通信アプリケーションを用いるものとする。非リアルタイム通信に対応した通信アプリケーションには、例えば、ＦＴＰ、メールなど様々なものがあり得るが、ここでは、Ｗｅｂを想定する。この場合、パソコン２４を利用するユーザＵ１は、パソコン２４に搭載したＷｅｂブラウザを利用してＷｅｂサーバ２８にアクセスし、パソコン２４上にＷｅｂページを画面表示させる。

有線伝送路（前記銅線ケーブル）を介して一般電話用ポートＮＶ２２に接続された一般電話機２５はユーザＵ２によってＶｏＩＰ通信のために利用される。本実施形態で注目するのは、前記パソコン２４によるＷｅｂアクセスと、一般電話機２５によるＶｏＩＰ通信が同時並列的に発生するケースである。

ＶｏＩＰ通信時に、インターネット２１経由で当該ブロードバンドルータ２２と通信し得るブロードバンドルータ２３のほうは、必ずしもブロードバンドルータ２２と同じ機能を持つものである必要はないが、本実施形態では同じ機能を持つものと仮定する。

この場合、ブロードバンドルータ２３のＷＡＮポートＷＰ２３は前記ＷＡＮポートＷＰ２２に対応し、無線ＬＡＮポートＷＬ２３は前記無線ＬＡＮポートＷＬ２２に対応し、一般電話用ポートＮＶ２３は前記一般電話用ポートＮＶ２２に対応するので、その詳しい説明は省略する。

また、ブロードバンドルータ２３配下のパソコン２６は前記パソコン２４に対応し、一般電話機２７は前記一般電話機２５に対応するので、その詳しい説明は省略する。一般電話機２７はユーザＵ３によって利用され、パソコン２６はユーザＵ４によって利用される。

ここでは、一般電話機２７のユーザＵ３と、一般電話機２５のユーザＵ２がインターネット２１経由のＶｏＩＰ通信を行う場合を想定する。なお、ＶｏＩＰ通信を行うためには、通常、呼制御メッセージの中継などを行う呼制御サーバが必要であるが、図５上は省略してある。

前記ブロードバンドルータ２２の内部構成は例えば図１に示す通りであってよい。前記ブロードバンドルータ２３の内部構成もこれと同じである。

（Ａ−１−１）ブロードバンドルータの内部構成例
図１において、当該ブロードバンドルータ２２は、ＷＡＮ通信部３０と、無線ＬＡＮ通信部３１と、一般電話通信部３２と、制御部３３と、記憶部３４と、呼制御部３５と、資源割り当て管理部３６と、切り替えタイミング判定部３７と、ＶｏＩＰ処理部３８とを備えている。

このうちＷＡＮ通信部３０は前記ＷＡＮポートＷＰ２２を有する部分で、インターネット２１側との通信を処理する。当該ＷＡＮ通信部３０は、インターネット２１側からグローバルＩＰアドレスの割り当てを受け、ＩＰプロトコルを処理する機能を持つ。

無線ＬＡＮ通信部３１は、前記無線ＬＡＮポートＷＬ２２を有する部分で、無線ＬＡＮの通信プロトコルを処理する。無線ＬＡＮの通信プロトコルには、赤外線を用いるものなど様々なものが含まれ得るが、ここでは一例として、電波を用いるＩＥＥＥ８０２．１１ａを想定する。ＩＥＥＥ８０２．１１ａは伝送媒体アクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡを用い、最大伝送帯域５４Ｍｂｐｓに対応する。

一般電話通信部３２は前記一般電話用ポートＮＶ２２を有する部分で、一般電話機のために例えばＰＳＴＮ網上で用いられるものと同じ通信プロトコルを処理する。一般電話機２５自体は、ＩＰプロトコルを処理することができず、音声コーデックの機能なども持たないため、一般電話機２５を用いてＶｏＩＰ通信を行うには、ブロードバンドルータ２２内でこれらの機能を提供するＶｏＩＰ処理部３８を利用する必要がある。

呼制御部３５は、ＶｏＩＰ通信のための呼制御を実行する部分である。ＶｏＩＰ通信のための呼制御プロトコルにはＩＴＵ−Ｔ勧告Ｈ．３２３など様々なものがあり得るが、ここでは、ＳＩＰプロトコルを想定する。

制御部３３は、ハードウエア的には当該ブロードバンドルータ２２のＣＰＵ（中央処理装置）に相当し、ソフトウエア的にはＯＳ（オペレーティングシステム）などの各種プログラムに相当する部分である。

記憶部３４はハードウエア的には、揮発性記憶手段（ＲＡＭなど）や、不揮発性記憶手段（ＲＯＭやハードディスクなど）によって構成される記憶資源であり、ソフトウエア的には、各種のファイルがこの部分に含まれ得る。前記ＯＳなどのプログラムファイルもこのようなファイルの一つとして実現し得るから、その物理的な実体は、この記憶部３４に位置する。リアルタイム通信のためのパケットを一時的に格納するバッファは、例えば当該記憶部３４上に確保された一定サイズの記憶領域として実現することができる。

なお、上述した呼制御部３５やＶｏＩＰ処理部３８も含め構成要素３５〜３８の機能は実際のブロードバンドルータ製品では主としてソフトウエア的に実現される得るが、その場合、構成要素３５〜３８が機能を発揮するためには、ＣＰＵとしての制御部３３の処理能力を必要とする。

前記資源割り当て管理部３６は、リアルタイム通信と非リアルタイム通信のあいだで、資源（ＷＡＮポートＷＰ２２の伝送帯域およびＣＰＵなどの処理能力）の割り当てを管理する部分である。本実施形態では、通常状態ではこの資源のほとんどを非リアルタイム通信のために割り当てておき、リアルタイム通信の開始直前のタイミングになると、資源のほとんどをリアルタイム通信のために割り当て、リアルタイム通信の終了直後のタイミングになると、資源のほとんどを非リアルタイム通信のために割り当てる通常状態に復帰する。

具体的には、リアルタイム通信の開始直前のタイミングになると、無線ＬＡＮの最大伝送帯域をそれまでの５４Ｍｂｐｓから６Ｍｂｐｓに変化させ、リアルタイム通信の終了直後のタイミングになると、当該６Ｍｂｐｓから元の５４Ｍｂｐｓに戻す。もちろん、この最大伝送帯域の変化に合わせて、ＣＰＵの処理能力の割り当ても行われる。

なお、リアルタイム通信の開始直前から終了直後までの期間（ほぼリアルタイム通信の実行中の期間に対応）でも、６Ｍｂｐｓは無線ＬＡＮのために割り当てられるため、通信速度は遅くなるものの、Ｗｅｂアクセスを維持するために必要な最低限度の資源は確保されており、前記パソコン２４のユーザＵ１は、Ｗｅｂアクセスを継続することが可能である。

前記切り替えタイミング判定部３７は、前記リアルタイム通信の開始直前のタイミングおよび終了直後のタイミングに対応する各タイミングの到来を検出、判定する部分である。この検出は、前記呼制御部３５が前記ＳＩＰサーバを経由して対向する通信装置（ここでは、ブロードバンドルータ２３）の呼制御部とやり取りする呼制御メッセージを監視することによって実行する。

具体的に、いずれの呼制御メッセージの検出をもって前記開始直前のタイミングとしたり、終了直後のタイミングとしたりするかについては様々な変形が可能であるが、ここでは、次のような方法を用いる。

すなわち、自ブロードバンドルータ２２が、呼設定を要求するＳＩＰメッセージであるＩＮＶＩＴＥメッセージを送信する発側である場合には、自ブロードバンドルータ２２が当該ＩＮＶＩＴＥメッセージを送信したタイミングを、前記開始直前のタイミングとし、逆に着側である場合には、他ブロードバンドルータ２３からＩＮＶＩＴＥメッセージを受信したタイミングを前記開始直前のタイミングとする。

また、自ブロードバンドルータ２２側から、呼を終了するＳＩＰメッセージであるＢＹＥメッセージを送信する場合には、自ブロードバンドルータ２２がＢＹＥメッセージを送信したタイミングまたは当該ＢＹＥメッセージを受信した他ブロードバンドルータ２３が２００ＯＫメッセージを返送し、当該２００ＯＫメッセージを自ブロードバンドルータ２２が受信したタイミングを前記終了直後のタイミングとし、逆に、他ブロードバンドルータ２３がＢＹＥメッセージを送信する場合には、自ブロードバンドルータ２２が当該ＢＹＥメッセージを受信したタイミングまたは当該ＢＹＥメッセージに対する応答メッセージである２００ＯＫメッセージを送信したタイミングを、前記終了直後のタイミングとする。ここでは、必要に応じて、ブロードバンドルータ２２を自ブロードバンドルータと呼び、ブロードバンドルータ２３を他ブロードバンドルータと呼ぶものとする。

以下、上記のような構成を有する本実施形態の動作について図４の動作シーケンスを参照しながら説明する。

図４の動作シーケンスは、Ｓ１０〜Ｓ２５の各ステップを備えている。

なお、図４は、前記ＢＹＥメッセージに関しては、次のケースに対応している。

すなわち、ＢＹＥメッセージを送信する側の自ブロードバンドルータ２２は、当該ＢＹＥメッセージに対する２００ＯＫメッセージを他ブロードバンドルータ２３から受信したタイミングを前記終了直後のタイミングとし、ＢＹＥメッセージを受信する側の他ブロードバンドルータ２３は、当該ＢＹＥメッセージを受信したタイミングを前記終了直後のタイミングとする。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
上述した通常状態においては、自ブロードバンドルータ２２中の前記資源はそのほとんどが非リアルタイム通信のために割り当てられている。通常状態にリアルタイム通信のために割り当てる資源を厳密に０とできる可能性もある。通常状態においてリアルタイム通信との関連で確保しておく必要のある資源は、呼制御に関するもののみであり、無線ＬＡＮのために前記最大伝送帯域５４Ｍｂｐｓが割り当てられている。この点は、他ブロードバンドルータ２３でも同じである。

ＶｏＩＰによる音声通信自体は必ずリアルタイム通信であるが、ＳＩＰによる呼制御用の通信は、製品の仕様などにより、リアルタイム通信となることもあり、非リアルタイム通信となることもあり得る。ＯＳＩ参照モデルのトランスポート層で再送制御の機能を持たないＵＤＰなどの通信プロトコルを用いる場合には、ＳＩＰによる通信もリアルタイム通信とみることができるが、再送制御の機能を持つＴＣＰなどの通信プロトコルを用いる場合には、ＳＩＰによる通信は非リアルタイム通信とみることができる。

前記通常状態において、ユーザＵ２が一般電話機２５をオフフックして着信先の電話番号（着信先電話番号）をダイヤルすると（Ｓ１０，Ｓ１１）、この着信先電話番号を含むＩＮＶＩＴＥメッセージが自ブロードバンドルータ２２の呼制御部３５から送信される（Ｓ１２）。ここでは、当該着信先電話番号は一般電話機２７の電話番号であるものとする。

当該ステップＳ１２が実行されると、資源割当変更処理が実行され（Ｓ１３）、それまでの通常状態で非リアルタイム通信のために割り当てられていた資源のほとんどが、これから開始される可能性の高いリアルタイム通信のために確保される（Ｓ１３）。この時点で、非リアルタイム通信に残された最大伝送帯域は、６Ｍｂｐｓである。なお、ステップＳ１３をステップＳ１２の直前に処理してもよいことは当然である。

前記ＩＮＶＩＴＥメッセージはＩＰパケットに収容された状態でインターネット２１上を図示しないルータによって伝送されて、前記ＳＩＰサーバに届けられ、ＳＩＰサーバにおけるアドレス解決などの処理を受ける。アドレス解決では、前記着信先電話番号に対応するＩＰアドレスが特定される。この処理を経て、前記ＩＮＶＩＴＥメッセージは、前記着信先電話番号に対応するＩＰアドレスを宛先ＩＰアドレスとするＩＰパケットに収容されて再度、インターネット２１に送出される。この着信先電話番号に対応するＩＰアドレスは他ブロードバンドルータ２３のＷＡＮポートＷＰ２３に割り当てられたＩＰアドレスであるため、当該ＩＰパケットはインターネット２１上のルータによって他ブロードバンドルータ２３まで届けられる。

このＩＮＶＩＴＥメッセージを受信すると、他ブロードバンドルータ２３でも、それまでの通常状態で非リアルタイム通信のために割り当てられていた資源のほとんどが、これから開始される可能性の高いリアルタイム通信のために確保され（Ｓ１４）、自ブロードバンド２２側へ試行中を示す１００Ｔｒｙｉｎｇメッセージを返送し（Ｓ１５）、一般電話機２７にＲｉｎｇメッセージ（呼び出し信号）を送信するとともに（Ｓ１６）、呼出音（ベル）を鳴らしたことを伝えるため１８０Ｒｉｎｇｉｎｇメッセージを自ブロードバンドルータ２２側へ送信する。前記Ｒｉｎｇメッセージを受信すると一般電話機２７は呼出音を鳴らすので、ユーザＵ３が一般電話機２７の近傍にいる場合には一般電話機２７の受話器を手に取ってオフフックすることにより、呼び出しに応える（Ｓ１８）。

他ブロードバンドルータ２３がこのオフフックを検知すると、自ブロードバンドルータ２２側へ２００ＯＫメッセージを送信する（Ｓ１９）。２００ＯＫメッセージはリクエストが成功したことをリクエストを送信した側へ伝えるための応答メッセージである。このケースで、当該リクエストに当たるのは、呼設定を要求するステップＳ１２のＩＮＶＩＴＥメッセージである。

当該２００ＯＫメッセージを受信した自ブロードバンドルータ２２は、一般電話機２５と一般電話通信部３２を接続する銅線ケーブルの極性を反転させるとともに（Ｓ２０）、当該２００ＯＫメッセージを受信したことを伝えるためにＡＣＫメッセージを他ブロードバンドルータ２３に送信する（Ｓ２１）。

このあと、通話状態となり、一般電話機２５を利用するユーザＵ２と一般電話機２７を利用するユーザＵ３が、ＶｏＩＰ通信による通話を行う。通話の内容は動的に変化してリアルタイム性がその品質に重要な影響を与えるため、再送制御を行わないリアルタイム通信によって実現される必要がある。この時点ではすでに、前記ステップＳ１３およびＳ１４により、自他のブロードバンドルータ２２，２３内でリアルタイム通信のためにほとんどの資源が確保されているから、たとえ同時並列的にＷｅｂアクセスなどの非リアルタイム通信を行うユーザＵ２，Ｕ４が存在しても、リアルタイム通信の品質は高く維持することができる。非リアルタイム通信に多くの資源を割り当てていることにより、リアルタイム通信のための資源が不足して、リアルタイム通信のパケットが前記バッファのオーバーフローによって失われるということが起こらないからである。

通話状態は、ユーザＵ２またはＵ３のいずれかが先にオンフックすることによって終了するが、図４の例では、一般電話機２５を利用するユーザＵ２のほうが先にオンフックしたため、ステップＳ２２で、自ブロードバンドルータ２２から呼の終了を要求するＢＹＥメッセージが送信されている。このＢＹＥメッセージを受信すると、他ブロードバンドルータ２３は、資源の割当状況を前記通常状態に復元し（Ｓ２３）、２００ＯＫメッセージを返送する（Ｓ２４）。

自ブロードバンドルータ２２は当該２００ＯＫメッセージを受信すると、資源の割当状況を前記通常状態に復元する（Ｓ２５）。

通常状態では、上述したように、自他のブロードバンドルータ２２，２３内の資源のほとんどは非リアルタイム通信のために割り当てられ、例えば、無線ＬＡＮでは、再び、最大伝送帯域５４Ｍｂｐｓの通信が可能となる。

なお、自ブロードバンドルータ２２が実行する前記ステップＳ２５は、ステップＳ２２の直前または直後に実行するようにしてもよい。同様に、他ブロードバンドルータ２３が実行するステップＳ２３も、ステップＳ２４の直後に実行するようにしてもよい。

一方、前記ステップＳ１３、Ｓ１４を実行するタイミングは大きく変更することが可能である。

すなわち、前記ステップＳ１３は図４上でステップＳ１９とＳ２０のあいだにあたるタイミングＳＰ１で実行してもよく、ステップＳ１４は、ステップＳ１９とＳ２１のあいだにあたるタイミングＳＰ２で実行してもよい。

図４の例では、他ブロードバンドルータ２３側の一般電話機２７のユーザＵ３が呼び出しに応えてオフフックしているが、実際には、呼び出し時にユーザＵ３が一般電話機２７の近傍にいない等の理由で、オフフックしない可能性もある。オフフックしなければ呼の設定が行われず、リアルタイム通信も開始されないが、それにもかかわらず、非リアルタイム通信に割り当てられる資源が前記最低限度に制限されるのは資源の実質的な利用効率が低下することを意味する。

前記ステップＳ１３をタイミングＳＰ１で実行し、ステップＳ１４をタイミングＳＰ２で実行すれば、真にリアルタイム通信が実行されるときにのみ、リアルタイム通信のための資源の確保が行われるため、資源の実質的な利用効率を高く維持することができる。

なお、タイミングＳＰ１はステップＳ２０とＳ２１のあいだ等に変更してもよく、タイミングＳＰ２はステップＳ１８とＳ１９のあいだ等に変更してもよい。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、本実施形態によれば、リアルタイム通信が開始される直前に、リアルタイム通信のための資源を確保し、リアルタイム通信が終了した直後にその資源を解放して非リアルタイム通信に割り当てるため、リアルタイム通信の内容（例えば、データ量の増加速度など）に依存することなく、リアルタイム通信の通信品質を高く維持することが可能である。

加えて、本実施形態では、リアルタイム通信が行わる時点ではすでに、非リアルタイム通信のために割り当てる資源を、前記最低限度（例えば、前記最大伝送帯域６Ｍｂｐｓに対応）に制限しているため、非リアルタイム通信の内容によってバースト的なトラフィックの急増が発生したとしても、そのトラフィックは、当該最低限度の範囲内に制限され、リアルタイム通信に影響を与えることはない。この点も、リアルタイム通信の通信品質を高く維持することに寄与する。

さらに、本実施形態では、真にリアルタイム通信が実行されるときにのみ、リアルタイム通信のための資源の確保を行って（例えば、前記タイミングＳＰ１，ＳＰ２を採用するケース）、資源の実質的な利用効率を高く維持することも可能である。

（Ｂ）第２の実施形態
以下では、本実施形態が第１の実施形態と相違する点についてのみ説明する。

（Ｂ−１）第２の実施形態の構成および動作
本実施形態にかかるＶｏＩＰ通信システム４０の全体構成例を図６に示す。

図６において、図５と同じ符号を付与した構成要素２１〜２８の機能は基本的に第１の実施形態と同じなので、その詳しい説明は省略する。

本実施形態は、前記自ブロードバンドルータ２２の一般電話用ポートＮＶ２２と一般電話機２５のあいだにＰＢＸ（構内交換機）４１が配置されている点が第１の実施形態と異なる。

この位置にＰＢＸ４１が配置されたことにより、自他のブロードバンドルータ２２，２３間でやり取りされる呼制御メッセージが変化し、第１の実施形態の図４に対応する動作シーケンスは、図７の通りとなる。なお、図７は、図４と異なり、他ブロードバンドルータ２３がＩＮＶＩＴＥメッセージを送信する発信側、自ブロードバンドルータ２２がＩＮＶＩＴＥメッセージを受信する着信側となっている。

図７の動作シーケンスは、Ｓ３０〜Ｓ５３の各ステップによって構成されている。

このうちステップＳ３０は前記ステップＳ１０に対応し、ステップＳ３１は前記ステップＳ１１に対応し、ステップＳ３２は前記ステップＳ１２に対応し、ステップＳ３４は前記ステップＳ１５に対応し、ステップＳ３６は前記ステップＳ１６に対応し、ステップＳ３８は前記ステップＳ１４に対応し、ステップＳ３９は前記ステップＳ１３に対応し、ステップＳ４１は前記ステップＳ１８に対応し、ステップＳ４３は前記ステップＳ１９に対応し、ステップＳ４４は前記ステップＳ２０に対応し、ステップＳ４５は前記ステップＳ２１に対応し、ステップＳ４８は前記ステップＳ２２に対応し、ステップＳ４９は前記ステップＳ２５に対応し、ステップＳ５２は前記ステップＳ２４に対応し、ステップＳ５３は前記ステップＳ２５に対応するので、その詳しい説明は省略する。

また、自ブロードバンドルータ２２とＰＢＸ４１のあいだで実行されるステップＳ３３，Ｓ３５，Ｓ４２，Ｓ４７，Ｓ５０は、Ｎｏ．７共通線信号方式のＩＳＤＮユーザ部（ＩＳＵＰ）における呼制御メッセージの授受を示している。

このうちステップＳ３３のＩＡＭ（Initial Address Message）は、着信先電話番号を授受するためのアドレスメッセージ（アドレス信号）を示し、ステップＳ３５のＡＣＭ（Address Comlete Message）は、着信先の選択に必要な情報をすべて受信したことを通知するためのアドレス完了メッセージ（アドレス完了信号）を示し、ステップＳ４２のＡＮＭ（ANswer Message）は呼び出しに対して応答したことを伝える応答メッセージ（応答信号）を示し、ステップＳ４７のＲＥＬ（Release Message）は呼の解放を要求する呼解放メッセージ（呼解放信号）を示し、ステップＳ５０のＲＬＣ（Release Complete Message）は呼の解放が終了したことを伝える解放終了メッセージ（解放終了信号）を示す。

なお、図７のステップＳ４６とＳ５１は、図４で図示を省略していた各一般電話機２５，２７のオンフックを示している。

また、ＳＩＰメッセージの１つであるステップＳ３７の１８３ＳｅｓｓｉｏｎＰｒｏｇｒｅｓｓメッセージは、呼の進捗状況についての情報を伝えるメッセージである。

図４と比べた図７の特徴は、当該ステップＳ３７の１８３ＳｅｓｓｉｏｎＰｒｏｇｒｅｓｓメッセージの送受の直後に、自他のブロードバンドルータ２２，２３が資源をリアルタイム通信に割り当てるステップＳ３８，Ｓ３９を実行し、当該ステップＳ３８，Ｓ３９で確保された資源を用いて、ＰＢＸ４１がステップＳ４０で送信するＲＢＴ（リングバックトーン：呼出音）をリアルタイム通信によって伝送する点にある。これにより、ＲＢＴの通信品質を高く維持することができる。

当該ステップＳ４０の実行時点では、まだ着信先の一般電話機２５がオフフックされていないため、当該ステップＳ４０は図４に示したタイミングＳＰ１やＳＰ２よりも早いタイミングで実行されることになる。当該ステップＳ４２はまた、図４に図示したステップＳ１３，Ｓ１４よりも遅いタイミングで実行されることになる。これにより、自他のブロードバンドルータ２２，２３内の資源の実質的な利用効率を高く維持しながら、通話状態となる前にＰＢＸ４１が送信するＲＢＴを、高い通信品質で発呼側の一般電話機２７のユーザＵ３に聴取させることが可能となる。

（Ｂ−２）第２の実施形態の効果
本実施形態によれば、ブロードバンドルータの配下にＰＢＸ（４１）が配置されたネットワーク構成においても、第１の実施形態の効果と同等な効果を得ることができる。

加えて、本実施形態では、ＰＢＸが送信するＲＢＴを、高い通信品質で、なおかつ、資源の実質的な利用効率を高く維持しながら、発呼側のユーザ（例えば、Ｕ３）に聴取させることが可能になる。

（Ｃ）他の実施形態
なお、上記第１および第２の実施形態では、非リアルタイム通信の例として無線ＬＡＮをあげたが、本発明は、無線ＬＡＮ以外の非リアルタイム通信を用いる場合にも適用できることは当然である。

また、無線ＬＡＮは、主として、ＯＳＩ参照モデルのデータリンク層以下の階層の機能に関する概念であり、リアルタイム通信か非リアルタイム通信かは、主として、ＯＳＩ参照モデルのトランスポート層以上の階層の機能に関する概念であるため、両者は排他的な関係にはない。したがって、例えば、無線ＬＡＮを用いてリアルタイム通信を行うことも、当然、原理的に可能である。

上記第１の実施形態にかかわらず、前記ステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ２５，Ｓ２３を実行するタイミングは様々に変更することが可能である。

例えば、ステップＳ１３をステップＳ１５の直後やステップＳ１７の直後に実行するようにしてもよい。この点は、上記第２の実施形態におけるステップＳ３８，Ｓ４９，Ｓ５３などについても同様である。

また、自他のブロードバンドルータ２２，２３の仕様は必ずしも同じである必要はない。例えば、自ブロードバンドルータ２２は上記第１の実施形態に対応するものとし、他ブロードバンドルータ２３は、従来のブロードバンドルータとしてもよい。この場合、他ブロードバンドルータ２３では、リアルタイム通信のために十分な資源を確保できない可能性があるが、少なくとも自ブロードバンドルータ２２では十分な資源を確保することができるため、例えば、他ブロードバンドルータ２３側で無線ＬＡＮが使用されていない場合や、５４Ｍｂｐｓより、はるかに小さな伝送帯域しか使用されていない場合には、高い品質のリアルタイム通信を行うことが可能となる。

さらに、自他のブロードバンドルータ２２，２３で前記ステップＳ１３やＳ１４などを実行するタイミングについても、特段、厳格な対応関係を規定しなくてもかまわない。例えば、ステップＳ１３は前記タイミングＳＰ１で実行し、ステップＳ１４は図４に図示した通り、ステップＳ１２とＳ１５のあいだで実行するようにしてもかまわない。この場合、他ブロードアバンドルータＳ２３側で資源の利用効率が低下する可能性が生じるものの、リアルタイム通信の通信品質を高く維持できるという効果は損なわれない。

なお、本発明は、ＡＤＳＬ以外のｘＤＳＬに適用できることは当然である。

また、前記ブロードバンドルータ２２，２３のＷＡＮポートに接続される伝送路は、必ずしも銅線ケーブルである必要はない。したがって、本発明は、ｘＤＳＬ以外のアクセス回線を用いる場合に適用することが可能である。

さらに、本発明は、ブロードバンドルータ以外の中継装置に適用できる可能性がある。したがって、当該中継装置が搭載するＣＰＵ（プロセッサ）の数は必ずしも１つである必要はないし、当該中継装置は、必ずしも、エンド端末（例えば、一般電話機２５やパソコン２４）とＷＡＮ（例えば、インターネット２１）を中継するものである必要もない。例えば、中継装置と中継装置を中継する中継装置にも本発明を適用できる可能性がある。

また、本発明は、上記第１および第２の実施形態で用いた以外の通信プロトコルに適用することができる。

例えば、ネットワーク層の通信プロトコルとしてＩＰプロトコルの代わりにＩＰＸプロトコルなどを用いることができる可能性がある。さらに、呼制御プロトコルとしてＳＩＰやＩＴＵ−Ｔ勧告Ｈ．３２３等以外の通信プロトコルを用いることができる可能性もある。

以上の説明でハードウエア的に実現した機能の大部分はソフトウエア的に実現することができ、ソフトウエア的に実現した機能のほとんど全てはハードウエア的に実現することが可能である。

第１および第２の実施形態で使用するブロードバンドルータの内部構成例を示す概略図である。 従来のＶｏＩＰ通信システムの構成例を示す概略図である。 ブロードバンドルータの一般的な機能を説明する概略図である。 第１の実施形態にかかるＶｏＩＰ通信システムの動作例を示すシーケンス図である。 第１の実施形態にかかるＶｏＩＰ通信システムの全体構成例を示す概略図である。 第２の実施形態にかかるＶｏＩＰ通信システムの全体構成例を示す概略図である。 第２の実施形態にかかるＶｏＩＰ通信システムの動作例を示すシーケンス図である。

符号の説明

１０，２０，４０…ＶｏＩＰ通信システム、１１，２１…インターネット、１２，２２，２３…ブロードバンドルータ、１３〜１５，２４，２６…パソコン、２８…Ｗｅｂサーバ、３０…ＷＡＮ通信部、３１…無線ＬＡＮ通信部、３２…一般電話通信部、３３…制御部、３４…記憶部、３５…呼制御部、３６…資源割当管理部、３７…切替タイミング判定部、３８…ＶｏＩＰ処理部、４１…ＰＢＸ。

Claims (5)

1. 少なくとも２つの内部ネットワークインタフェース部経由の通信を、外部ネットワークインタフェース部を介して中継する中継機能を持つ中継装置において、
   前記内部ネットワークインタフェース部のうち少なくとも１つは、非リアルタイム通信のためのネットワークインタフェースであり、少なくとも他の１つは、呼制御の過程を伴うリアルタイム通信のためのネットワークインタフェースである場合、当該呼制御を実行する呼制御部と、
   当該呼制御の進行状況をもとに、前記リアルタイム通信の開始直前および終了直後のタイミングを検出するタイミング検出部と、
   前記外部ネットワークインタフェース部の通信帯域のうち、非リアルタイム通信のために割り当てる非リアルタイム通信帯域と、リアルタイム通信のために割り当てるリアルタイム通信帯域を管理する帯域割り当て管理部と、
   前記リアルタイム通信の開始直前のタイミングになると、それまで前記非リアルタイム通信帯域に割り当てていた通信帯域を、所定の最低限度通信帯域を残して前記リアルタイム通信帯域に割り当て、逆に、前記リアルタイム通信の終了直後のタイミングになると、それまで前記リアルタイム通信帯域に割り当てていた通信帯域を非リアルタイム通信帯域に割り当てる帯域割り当て制御部とを備えたことを特徴とする中継装置。
2. 請求項１の中継装置において、
   発側となるときには、
   前記呼制御の過程でやり取りされる呼制御メッセージのうち、呼の設定を要求する呼設定メッセージを送信するタイミング、
   前記呼設定メッセージを送信し、対向する通信装置からその呼設定を許可する旨の応答メッセージが返送されてきたタイミング、または、
   前記通信装置が自中継装置と同様な中継機能を持つ他中継装置であり、なおかつ、その他中継装置の内部インタフェース部に構内交換機が接続されている場合、その構内交換機が前記呼設定メッセージに対応するアドレスメッセージに応えて返送したアドレスの完了を示すアドレス完了メッセージが他中継装置に届き、当該他中継装置がアドレス完了メッセージに応じて呼の進捗状況を伝える呼進捗状況メッセージを自中継装置に送信するとき、当該呼進捗状況メッセージを利用してリングバックトーンを伝送してくるケースでは、当該呼進捗状況メッセージを受信したタイミング、
   のいずれかを前記リアルタイム通信の開始直前のタイミングとすると共に、
   呼の終了または解放を要求する呼終了メッセージを送受信したタイミング、または、
   前記呼終了メッセージを送信し、前記通信装置からその呼終了を許可する旨の応答メッセージが返送されてきたタイミング、
   のいずれかを前記リアルタイム通信の終了直後のタイミングとすることを特徴とする中継装置。
3. 請求項１の中継装置において、
   着側となるときには、
   前記呼制御の過程でやり取りされる呼制御メッセージのうち、呼の設定を要求する呼設定メッセージを、対向する通信装置から受信したタイミング、
   前記呼設定メッセージを受信し、その呼設定メッセージを許可する旨の応答メッセージを送信したタイミング、または、
   自中継装置の内部インタフェース部に構内交換機が接続されている場合、その構内交換機が前記呼設定メッセージに対応するアドレスメッセージに応えて返送したアドレスの完了を示すアドレス完了メッセージが自中継装置に届き、自中継装置がアドレス完了メッセージに応じて呼の進捗状況を伝える呼進捗状況メッセージを前記通信装置に送信するとき、当該呼進捗状況メッセージを利用してリングバックトーンを伝送するケースでは、当該呼進捗状況メッセージを送信したタイミング、
   のいずれかを前記リアルタイム通信の開始直前のタイミングとすると共に、
   呼の終了または解放を要求する呼終了メッセージを送受信したタイミング、または、
   前記呼終了メッセージを受信し、その呼終了を許可する旨の応答メッセージを送信したタイミング、
   のいずれかを前記リアルタイム通信の終了直後のタイミングとすることを特徴とする中継装置。
4. 少なくとも２つの内部ネットワークインタフェース部経由の通信を、外部ネットワークインタフェース部を介して中継する中継機能を使用する中継方法において、
   前記内部ネットワークインタフェース部のうち少なくとも１つは、非リアルタイム通信のためのネットワークインタフェースであり、少なくとも他の１つは、呼制御の過程を伴うリアルタイム通信のためのネットワークインタフェースである場合、呼制御部が当該呼制御を実行し、
   タイミング検出部が、当該呼制御の進行状況をもとに、前記リアルタイム通信の開始直前および終了直後のタイミングを検出し、
   帯域割り当て管理部が、前記外部ネットワークインタフェース部の通信帯域のうち、非リアルタイム通信のために割り当てる非リアルタイム通信帯域と、リアルタイム通信のために割り当てるリアルタイム通信帯域を管理し、
   帯域割り当て制御部が、前記リアルタイム通信の開始直前のタイミングになると、それまで前記非リアルタイム通信帯域に割り当てていた通信帯域を、所定の最低限度通信帯域を残して前記リアルタイム通信帯域に割り当て、逆に、前記リアルタイム通信の終了直後のタイミングになると、それまで前記リアルタイム通信帯域に割り当てていた通信帯域を非リアルタイム通信帯域に割り当てることを特徴とする中継方法。
5. 少なくとも２つの内部ネットワークインタフェース部経由の通信を、外部ネットワークインタフェース部を介して中継する中継機能を持つ中継プログラムにおいて、コンピュータに、
   前記内部ネットワークインタフェース部のうち少なくとも１つは、非リアルタイム通信のためのネットワークインタフェースであり、少なくとも他の１つは、呼制御の過程を伴うリアルタイム通信のためのネットワークインタフェースである場合、当該呼制御を実行する呼制御機能と、
   当該呼制御の進行状況をもとに、前記リアルタイム通信の開始直前および終了直後のタイミングを検出するタイミング検出機能と、
   前記外部ネットワークインタフェース部の通信帯域のうち、非リアルタイム通信のために割り当てる非リアルタイム通信帯域と、リアルタイム通信のために割り当てるリアルタイム通信帯域を管理する帯域割り当て管理機能と、
   前記リアルタイム通信の開始直前のタイミングになると、それまで前記非リアルタイム通信帯域に割り当てていた通信帯域を、所定の最低限度通信帯域を残して前記リアルタイム通信帯域に割り当て、逆に、前記リアルタイム通信の終了直後のタイミングになると、それまで前記リアルタイム通信帯域に割り当てていた通信帯域を非リアルタイム通信帯域に割り当てる帯域割り当て制御機能とを実現させることを特徴とする中継プログラム。

Images