JP2008211821A

JP2008211821A - 時刻同期データの伝送方法

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Publication number: JP2008211821A
Application number: JP2008075518A
Authority: JP
Inventors: Juergen Quittek; クイテックユーゲン; Cristian Cadar; カダークリスチャン
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2022-11-12
Also published as: JP4623325B2; DE10230248A1

Abstract

【課題】技術的にシンプルで、コスト効率の良い、高品質をもった時刻同期データ伝送方法を明確にすることを目的とする。
【解決手段】端末間での接続がＳＩＰサーバを用いて確立されており、ＳＩＰプロトコルがその接続を確立するために用いられている場合で、少なくとも二つの端末間でネットワーク、特にインターネット上で、時刻同期データ、特に音声データ及び映像データを伝送するための本願発明に係る方法は、ＳＩＰサーバが接続及び／又は端末等を分析し、かつ、時刻同期データの伝送を最適化するための理想的な帯域幅を決定するという分析に基づいてなされている。
【選択図】なし

Description

本発明は、端末間の接続がＳＩＰプロトコル及び少なくとも一つのＳＩＰサーバを用いてセットアップされる少なくとも二つの端末を介するネットワーク、特にインターネット上での、特に音声及び映像の時刻同期データを伝送するための方法に関するものである。

ネットワーク、特にインターネット上での、音声データのような時刻同期データを伝送するための方法は重要性が増している。その理由は、この方法によれば企業ばかりでなく個人利用者も電話通話における経費節約が可能だからである。特にインターネットプロトコルを用いたネットワーク上の二つの端末間における電話通話を可能とするために、発呼の設定及び解除を信号で伝送する手段が必要である。ＳＩＰ（Session Initiation Protocol）はこのような目的に用いられるプロトコルの一つである。このプロトコルはＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）によって標準化されている。発呼者（電話をかける者：caller）は、端末を用いて呼を設定するためのＳＩＰメッセージを送信する。このメッセージは、発呼者が呼を設定する着呼者（発呼者からの呼を受ける者：callee）に通知される。この後、前記着呼者の端末は、例えば呼出が開始されたという他のＳＩＰメッセージによって前記発呼者の端末に呼び出し音を出し、通知が行われる。前記着呼者は、呼出を受けるように端末を操作すると、前記端末は、時刻同期データ例えば音声信号又は映像信号の伝送を開始することができるように他のＳＩＰメッセージを前記発呼者の端末に送信する。また、ＳＩＰプロトコルは、接続解除の信号通知にも利用される。

実際の音声接続を確立すること及び、時刻同期音声データを符号化し送信することは、ＳＩＰによってサポートされていない。例えば，接続の種類、使用するデータ伝送の種類、音声データの符号化方法の種類について取り決めを行うことによって端末は互いに伝達しあう。端末特性の情報交換を含める限りにおいて、ＳＩＰは接続の確立をサポートする。この端末特性には、端末がサポートする音声符号化の種類、音声トラヒックが送信されるべき各端末のアドレス及び、他のいくつかの端末の具体的な特性が含まれる。ＳＩＰの他の機能として、現在の場所における前記着呼者を見つけられる。

発呼者から前記着呼者への最初のメッセージは、典型的には直接着呼者端末には送信されず、ＳＩＰサーバに送信される。ＳＩＰサーバは通常ＳＩＰプロキシサーバとして実現される。このサーバでは、サービス運用会社“ＸＹＺ”が、アドレス“sip://customer@xyz.de”を顧客の一人に提供する。その後、その顧客は、運用会社“ＸＹＺ”から提供されたＳＩＰプロキシサーバで現在の端末を登録することができる。この現在の端末は、仕事先の電話、自宅の電話、携帯電話、その他ＳＩＰで可能な電話であってもよい。その後、発呼者の端末は、アドレス”sip://customer@xyz.de”に最初のメッセージを送信する。そこで、前記ＳＩＰプロキシサーバはこのメッセージを顧客登録された端末に転送する。前記ＳＩＰサーバはまた、逆方向に顧客端末の応答を転送する。

なお上述の従来技術としては、以下の先行技術文献（例えば、“Differentiated Services”に関しては非特許文献１、“ＲＳＶＰ”に関しては非特許文献２、及び“ＳＩＰ”に関しては非特許文献３を参照）が知られている。

RFC 2475 An Architecture for Differentiated Service. S. Blake, D. Black, M. Carlson, E. Davies, Z. Wang, W. Weiss. December 1998. (Updated by RFC3260) (Status: INFORMATIONAL) (2-1) RFC 2205 Resource ReSerVation Protocol (RSVP) -- Version 1 Functional Specification. R. Braden, Ed., L. Zhang, S. Berson, S. Herzog, S.Jamin. September 1997. (Format: TXT=223974 bytes) (Status:PROPOSED STANDARD) (2-2) RFC 2210 The Use of RSVP with IETF Integrated Services. J. Wroclawski. September 1997. (Status: PROPOSED STANDARD) RFC 3261 SIP: Session Initiation Protocol. J. Rosenberg, H. Schulzrinne, G. Camarillo, A. Johnston, J. Peterson, R. Sparks, M. Handley, E.Schooler. June 2002. (Obsoletes RFC2543) (Updated by RFC3265) (Status: PROPOSED STANDARD)

よく知られた基本的なインターネット上での時刻同期データの伝送方法に関し、サービス品質（Quality of Service：以下ＱｏＳと称する。）、例えば利用帯域幅及び接続のパケット遅延に対する保証が与えられないという問題が生ずる。このことは、音声伝送の質の悪化を導く。その理由は、第１に、符号化された音声を含むパケットが、それらが送信されたものとは異なった順序で到達してしまうからであり、第２に、そのパケットが伝送中に欠落するというダメージを受けてしまうからであり、第３に、そのパケットは大きな遅延を伴って伝送されてしまうからである。これによって、音声又は映像のような時刻同期データに関してはＱｏＳが低下してしまう。時刻同期サービス、特にインターネット電話がこれまで広く普及していない理由の一つとして、ＱｏＳの欠如が挙げられる。又、ＳＩＰは、これまで時刻同期データ伝送に対するＱｏＳをサポートする機構を何も組み込んでいなかった。

基本的なインターネットの拡張によって“IntServ：Integrated Service”或いは“DiffServ：Differentiated Service”と呼ばれるインターネット接続に対するＱｏＳがサポートされるが、それは付加的な信号伝達及びネットワーク管理機構を要求するＱｏＳを提供するため、ＳＩＰに基づいて信号伝達されるＩＰ電話又は映像伝送とこれらの方法を統合することは、大きな技術改革となる。統合することインターネット電話の普及を増大させるが、これまでその利用はかなり限定されていた。

この統合方法について既存の提案は、通信端末自身が、ＳＩＰとは独立な他の信号伝達手段を用いて前記通信端末の発呼に対する資源を予約することを試みるというアイデアに基づいている。一例として、“Integrated Service”におけるＲＳＶＰ（Resource reservation Protocol）がある。

しかしながら、既存のＱｏＳを提供するシステムは高い頻度で発生する予約要求を処理することはできないため、このアプローチはユーザーの増加に対して拡張性がない。

それゆえ、本発明は、技術的にシンプルで、コスト効率の良い、高品質をもった時刻同期データ伝送方法を明確にすることを目的とする。

本発明の時刻同期データの伝送方法は、端末間においてＳＩＰ（Session Initiation Protocol）サーバを使用して接続が確立され、ＳＩＰプロトコルがその接続を確立させるために利用されている場合で、少なくとも２つの端末間で、ネットワーク上で、音声データ及び映像データを含む時刻同期データを伝送する方法において、前記ＳＩＰサーバは、分析に基づいて理想帯域幅が時刻同期データの伝送を最適化するために決定されるように、前記接続及び前記端末を分析することを特徴とする。

本発明によれば、技術的にシンプルで、コスト効率の良い、高品質をもった時刻同期データ伝送方法を提供できる。

この方法は、ＳＩＰサーバが接続及び／又は端末を分析し、この分析に基づいて、時刻同期データの伝送を最適化するための理想的な帯域幅が決定されるという方法で考案され、開発されている。充分なＱｏＳを達成するために、端末及び／又はネットワークに対して拡張は必要としないが、要求されたＱｏＳは、接続、特に信号伝達のために交換されたＳＩＰメッセージ及び／又は端末が分析できるようにＳＩＰサーバを拡大することによって、簡単かつ経済的に達成することができる。この分析に基づいて、かつ符号化法及び復号化法の知識をもって、時刻同期データの伝送を最適化するための最適な帯域幅が決定される。

それゆえ、データ伝送に対する充分なＱｏＳは、かなり経済的で、端末又はネットワークの拡張性を付加することなく達成することができる。かなり有利な点としては、接続及び又は端末の分析に基づいてＱｏＳを保証するために時刻同期データの伝送のための帯域幅の予約がなされるということである。帯域幅予約は機能追加によって拡張されるＳＩＰサーバによって行なわれる。データ伝送速度が予約された帯域幅内である限り、ＱｏＳはデータ伝送中のデータ損失に関して保証される。特に音声及び映像伝送に関しては、この方法は好ましいＱｏＳを保証する。

予約する必要な帯域を非常に簡単に決定するためその分析で、時刻同期データ伝送に対する前記接続及び／又は前記端末及び／又は使用される符号化方法及び／又は使用される復号化方法が決定される。使用される符号化方法及び／又は使用される復号化方法は、これらの方法がＳＩＰメッセージにおいて明示的に言及しているので、非常に簡単である。さらに非常に簡単という点において、その帯域幅の予約はＱｏＳ管理システムを用いて行うことができるということである。そのＱｏＳ管理システムはＳＩＰサーバと分離することが可能で、前記ＳＩＰサーバからの予約要求を受ける。ＱｏＳ管理システムは、例えば、帯域ブローカーとして考案され、又はＱｏＳサーバとも呼ばれる。帯域ブローカーは、ネットワークの個々の装置に対する予約を転送するという複雑な役割を担う。異なる装置間に複数の接続が確立されていると仮定すると、異なる接続に対するこれらの帯域幅予約は、好ましくはＳＩＰサーバによって少なくとも一つのトラヒック中継線（traffic trunk）に集約される。これはネットワークにおける上記した方法の拡張性（scalability）を達成するためである。

高い適応性に関して、トラヒック中継線の帯域幅は接続によって必要とされる実際の帯域幅より大きく選択され得る。これにより、帯域管理システムで追加帯域幅を要求することなく、すばやく確立すべき新しい接続に帯域幅を与えることが可能である。

効果的な帯域幅の予約に関して、トラヒック中継線は、２つのエンドポイント間、特にアクセスルータ間又はエッジルータ間における予約を集約することができる。アクセスルータとエッジルータは、多くの端末をインターネットに接続できる装置である。

確立されるべき新しい接続に関する高い適応性に関して、第１及び第２の端末間の新しい接続は、少なくとも２つのエンドポイントを介して、各トラヒック中継線にマップされる。この中継線は２つのエンドポイント間の既存のトラヒック中継線である。このことは、関連する動作ばかりでなく接続確立のための新しいトラヒック中継線の設定をしなくてよいことを示す。

仮に、新しい接続に要求される帯域幅が、中継線の許容できる帯域幅を超えるならば、良質のＱｏＳを保証するため、ＳＩＰサーバは新しい接続の確立を拒絶することができる。これは既存の接続のＱｏＳが品質劣化しないことを保証する。

上述したことと二者択一的ではあるが、仮に、確立されるべき新しい接続の要求される帯域幅が、中継線の許容できる帯域幅を超えるならば、関係するトラヒック中継線に対する追加帯域幅を予約することができる。これにより、わずかな接続だけが拒絶され、多くのケースにおいて接続が確立されることが保証される。

コストの効率化に関しては、仮に接続によって要求された帯域幅が前記予約された帯域幅より著しく小さければ、ＳＩＰサーバはトラヒック中継線に対する予約された帯域幅を減じる（reduce）ことができる。

適応性に関して、特にＳＩＰサーバによる全てのエンドポイント間における帯域幅の予約は、いずれかの接続が確立する前に行なわれる。

本発明に係る方法が利用される場合、端末は（何らかの制限をもっているが）、使用するためのＳＩＰサーバを自由に選択できる。このＳＩＰサーバは一般にＳＩＰプロシキサーバとして実現されている。サービスプロバイダーは、上記した方法によりＱｏＳを提供するＳＩＰサーバと上記した機能を有しない従来のＳＩＰサーバの異なる二つのＳＩＰサーバを提供できる。この場合、サービスプロバイダーは、ＱｏＳ保証をもつ接続に対して高い価格を課金し、一方、ＱｏＳ保証を要求しないユーザーに対しては、低価格又は無料でＱｏＳ保証のない接続が提供される。

次に、本発明の他の実施の形態について述べる。特に、分析するＳＩＰサーバの選択、ＳＩＰメッセージ、変更するトラフィック中継線のための資源の予約に関する。ＳＩＰサーバはＳＩＰ通信メッセージを転送する際に伴う一連のＳＩＰサーバの中から選抜され得る。トラヒック中継線に対する予約及び予約の変更は、資源について実際に観測された使用度合いに基づいている。

他の実施の形態は、ＳＩＰサーバに対する端末によって使用される符号化法及び復号化法のＱｏＳ要求の明示的な信号伝達である。この目的に対して、例えばＳＩＰプロトコルの拡張が定義され、使用される。これは、端末の特性、特に、接続における要求されたＱｏＳパラメータを決定するために使用される符号化方法に関して、ＳＩＰサーバはもはやＳＩＰメッセージを分析する必要がないことを示している。その代わりに、信号を伝達するためのＳＩＰ拡張機能を使用する端末から直接これらのパラメータを受け取る。

本発明は、ネットワークにおいてＱｏＳを保証した時刻同期データ伝送のための統合的なＳＩＰ信号の転送のため、技術的に実行可能で拡張可能な方法を提供する。好ましくは、ＱｏＳパラメータは、ＳＩＰメッセージがＳＩＰサーバによって転送される間、当該ＳＩＰメッセージの分析から引き出される。

本発明の有利な点は、ＱｏＳ保証を提供するためにＳＩＰプロトコルの拡張が不要ということである。個々の接続に対する資源予約は、ＳＩＰサーバによってトラヒック中継線に集約される。これらのトラヒック中継線は、その中継線の既に観測された使用度合いに適合し得る。本発明に係るこの方法は、大規模なインターネット電話ネットワークを構築するために使用することができる拡張性の高い方法である。この新たな技術は、ＳＩＰサーバのみの拡張で済むため、比較的少ない投資で実現できる。また、端末の変更も必要ない。

Claims

端末間においてＳＩＰ（Session Initiation Protocol）サーバを使用して接続が確立され、ＳＩＰプロトコルがその接続を確立させるために利用されている場合で、少なくとも２つの端末間で、ネットワーク上で、音声データ及び映像データを含む時刻同期データを伝送する方法において、
前記ＳＩＰサーバは、分析に基づいて理想帯域幅が時刻同期データの伝送を最適化するために決定されるように、前記接続及び前記端末を分析することを特徴とする時刻同期データの伝送方法。
請求項１記載の時刻同期データの伝送方法において、
接続及び端末の前記分析に基づき、前記時刻同期データの伝送に関する帯域幅の予約がサービス品質を保証するためになされることを特徴とする時刻同期データの伝送方法。
請求項１又は２記載の時刻同期データの伝送方法において、
前記分析で、前記接続、前記端末、使用される符号化方法、及び使用される復号化方法の特性が決定されることを特徴とする時刻同期データの伝送方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の時刻同期データの伝送方法において、
前記ＳＩＰサーバによる帯域幅の予約は、ＱｏＳ（Quality of Service）管理システムを用いることによって行われることを特徴とする時刻同期データの伝送方法。
請求項１〜４のいずれかに記載の時刻同期データの伝送方法において、
前記ＳＩＰサーバによる異なる接続に対する帯域幅の予約は、少なくとも一つのトラヒック中継線（traffic trunk）に集約されることを特徴とする時刻同期データの伝送方法。
請求項５に記載の時刻同期データの伝送方法において、
前記トラヒック中継線の帯域幅は、実際に必要な帯域幅より大きいものが選択されることを特徴とする時刻同期データの伝送方法。
請求項５又は６に記載の時刻同期データの伝送方法において、
２つのエンドポイント間（アクセスルータ間又はエッジルータ間）における帯域幅の予約が前記トラヒック中継線に集約されることを特徴とする時刻同期データの伝送方法。
請求項７に記載の時刻同期データの伝送方法において、
接続が確立されている間、少なくとも２つのエンドポイントを介して第１及び第２の端末間で確立される新しい接続は対応するトラヒック中継線にマップされることを特徴とする時刻同期データの伝送方法。
請求項８に記載の時刻同期データの伝送方法において、
追加接続について要求される帯域幅が前記トラヒック中継線の残っている利用できる帯域幅を超えるならば、前記追加接続は前記ＳＩＰサーバによって拒絶されることを特徴とする時刻同期データの伝送方法。
請求項４又は８に記載の時刻同期データの伝送方法において、
追加接続について要求される帯域幅がトラヒック中継線の残っている利用できる帯域幅を超えるならば、ＳＩＰサーバは、ＱｏＳ管理システムを用いて、特に影響を受けたトラヒック中継線に対して帯域幅の追加を要求することを特徴とする時刻同期データの伝送方法。
請求項５〜１０のいずれかに記載の時刻同期データの伝送方法において、
接続によって必要な帯域幅が前記予約された帯域幅より著しく小さければ、前記ＳＩＰサーバは当該予約された帯域幅を減じることを特徴とする時刻同期データの伝送方法。
請求項１〜１１のいずれかに記載の時刻同期データの伝送方法において、
前記ＳＩＰサーバによってサービスを受ける全てのエンドポイント間の帯域予約は接続確立前に行われることを特徴とする時刻同期データの伝送方法。