JP2008244762A - Ｉｐネットワークの帯域管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＶｏＩＰネットワークにおいて、ネットワーク設計値を超えて呼をアサインすると、既存通話チャネルに対して、遅延が生じたりパケット落ちが生じたりして音切れを起こすなどの影響を与える。
【解決手段】発呼がある度に、呼制御機能部５１で制御パケット内の音声コーデック情報を参照し、新たに発呼したチャネルで使用する帯域を把握し、使用帯域計算部５５で現在使用中の帯域に新たに発呼したチャネルで使用する帯域を足し合わせ、必要帯域を計算する。帯域比較部５６でユーザにより任意に制限帯域を設けておき、必要帯域と制限帯域を比較し、必要帯域が制限帯域を越えているようであれば、新たに発呼したチャネルでの通話は行わないようにする。リアルタイムに回線輻輳時の帯域管理が行え、既存通話チャネルに影響を与えないシステムが構築可能となる。
【選択図】図２

Description

この発明はＩＰネットワークでの音声通話の使用帯域を管理するＩＰネットワークの帯域管理装置に関するものである。

近年、ＩＰ（Internet Protocol）を利用したデータ系ネットワークにおける通信の急激な普及に伴い、インターネットを利用した電話サービスであるＶｏＩＰ（Voiceover IP）も実現されている。最近普及の進んでいるＩＰ電話は、従来の電話に相当するものをＶｏＩＰとシグナリングを組合せてインターネット上で実現したものである。しかし、ＩＰはベストエフォート型の通信プロトコルであり、ＩＰネットワーク上で伝送されるパケットのリアルタイム性は必ずしも保証されていない。一方、ＶｏＩＰで伝送される音声パケットには伝送品質が要求され、伝送遅延やパケットの欠落を出来るだけ少なくする必要がある。即ち、使用チャネル数が増えて使用回線帯域がネットワーク設計値の回線帯域を超えた場合、今まで正常に通話中であったチャネルでも遅延が生じたり、パケット落ちによる音切れを起こすなど通信品質に影響を与える。そこで、ＶｏＩＰネットワークでの音声通信は、回線が輻輳する場合の音声通話のＱｏＳ（Qualityof Service）の確保が課題であった。

このような課題を解決するため、音声系とデータ系を統合したＩＰネットワークにおいては、入力されるパケットのＩＰソースアドレス、ＴＣＰ／ＩＰ、ＲＴＰ、ＵＤＰの各ポート番号、およびＴＯＳ値などの少なくとも１つのパラメータに基づき、音声呼パケットか否かを識別し、音声呼パケットであると識別された時、ネットワークの伝送路が有する空き通信帯域と音声呼パケットの所要帯域とに基づき、音声呼パケットが伝送路を通過可能かの判定を行って、通過可能と判定された時のみ、音声呼パケットを伝送することによって一定の通信品質を保つようにしたものが知られている。（例えば、特許文献１参照）

また、ＩＰネットワーク上の音声トラヒックの伝送帯域を保証する音声トラヒック帯域保証システムとして、ＶｏＩＰ端末から発呼要求を受信すると、呼制御装置からトラヒック管理装置に発識別番号と着識別番号（電話番号、ＵＲＬ、ＩＰアドレスなど）を通知し、トラヒック管理装置はこれら発着識別番号、内部に記憶しているＩＰネットワークの伝送経路、及び伝送経路における音声トラヒックに使用可能な伝送帯域及び使用中の伝送帯域を基に、当該呼への音声トラヒックへの伝送帯域の割当可否を判断し、割当が許可された場合には、呼制御装置へ割当可能を通知してＶｏＩＰ端末の発呼を許可するようにして、伝送帯域を保証するようにしたものも知られている。（例えば、特許文献２参照）

特開２００１−２８５３４２号公報 特開２００３−３４８１３７号公報

このような従来装置においては、まず特許文献１に示されるものでは、音声呼パケットか否かを識別しているだけであり、ＶｏＩＰでは各端末で使用されるコーデックは一定でない為、マルチレートでの音声コーデック情報を有したＩＰネットワークではリアルタイムに対応することができない。
また特許文献２に示されるものでは、呼制御装置は、当該呼に呼識別番号を割当て、発識別番号と着識別番号により内部に記憶しているデータベースから契約者情報を読み出して当該呼に使用するコーデック情報、および着ＩＰアドレスを得て、トラヒック管理装置に送り、トラヒック管理装置は、コーデック情報、および発ＩＰアドレスと着ＩＰアドレスから当該呼の音声トラヒックに必要な伝送帯域を求め、音声トラヒックに必要な伝送帯域分の空きがあるかを判断している。このように帯域管理にリソースを多く取られると、スペックの低いマシンで処理する場合、処理負荷が問題となっていた。

この発明は、このような従来の課題を解決するもので、制御パケット内の音声コーデック情報に基づいて帯域管理することにより、マルチレートでの音声コーデック情報を有したＩＰネットワークでもリアルタイムに帯域管理することができ、また過去の音声コーデック情報を基にＱｏＳ制御することにより処理負荷を低減したＩＰネットワークの帯域管理装置を提供することを目的とするものである。

この発明は、ＩＰネットワークに設定された制限帯域を超えないように帯域管理するＩＰネットワークの帯域管理装置おいて、ＩＰネットワークに接続された電話端末からの発呼がある度に、制御パケット内の音声コーデック情報を参照して、その発呼端末の使用コーデックを検出する呼制御機能部と、この呼制御機能部で検出された使用コーデックの値を加算してＩＰネットワークで必要な使用帯域を計算する使用帯域計算部と、この使用帯域計算部で計算された使用帯域と制限帯域とを比較し、使用帯域の値が制限帯域の値を超える場合は、新たな発呼を不許可とするよう呼制御機能部に指示し、使用帯域の値が制限帯域の値を超えない場合は、新たな発呼を許可するよう呼制御機能部に指示する帯域比較部とを備えたものである。

またこの発明は、ＩＰネットワークに設定された制限帯域を超えないように帯域管理する帯域管理装置おいて、ＩＰネットワークに接続された電話端末が使用中の音声コーデック情報を収集すると共に、使用中のチャネル数を検出する呼制御機能部と、この呼制御機能部で収集した音声コーデックからＩＰネットワークでもっとも高い頻度で使用されているコーデック情報を求め、制限帯域の値を高頻度の使用コーデック情報の値で割算してＩＰネットワークで使用可能な概算チャネル数を計算するチャネル数計算部と、このチャネル数計算部で計算された概算チャネル数と呼制御機能部で検出された使用中チャネル数とを比較し、使用中チャネル数が概算チャネル数を超える場合は、新たな発呼を不許可とするよう呼制御機能部に指示し、使用中チャネル数が概算チャネル数を超えない場合は、新たな発呼を許可するよう呼制御機能部に指示するチャネル数比較部とを備えたものである。

またこの発明は、ＩＰネットワークに設定された制限帯域を超えないように帯域管理する帯域管理装置おいて、ＩＰネットワークに接続された電話端末が使用中の音声コーデック情報を収集すると共に、使用中のチャネル数を検出する呼制御機能部と、この呼制御機能部で収集した音声コーデックからＩＰネットワークでもっとも高い頻度で使用されているコーデック情報を求め、この高頻度の使用コーデック情報の値と使用中のチャネル数を乗算してＩＰネットワークで使用可能な概算使用帯域を計算する概算使用帯域計算部と、この使用帯域計算部で計算された概算使用帯域と制限帯域を比較し、概算使用帯域が制限帯域を超える場合は、新たな発呼を不許可とするよう呼制御機能部に指示し、概算使用帯域が制限帯域を超えない場合は、新たな発呼を許可するよう呼制御機能部に指示する帯域比較部とを備えたものである。

この発明は、コーデックマルチレートに対応したＩＰネットワークにおいて、リアルタイムに回線輻輳時の帯域管理が行えるから、既存通話チャネルに影響を与えないシステムが構築可能となり、現在通話中の音声品質の劣化を招くこともなくなる。
また、過去の音声コーデックおよび使用チャネル数の統計情報を元に必要帯域またはチャネル数を概算するようにして帯域管理しているから、処理負荷の少ないシステムも実現可能となり、現在通話中の音声品質の劣化を招くこともなくなる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１におけるＩＰネットワークの帯域管理装置について図に基づき説明する。図１はこの発明を適用したＩＰネットワークの形態の一例を示す構成図、図２はこの発明の実施の形態１における機能ブロック図、図３および図４はこの発明の実施の形態１における動作を示すシーケンス図である。
図１において、ＩＰネットワーク１の幹線はルータ２によって互いに接続され、各ルータ２にはハブ３ａ、３ｂが接続されている。なお一般にルータ２はＩＰルータやそのＩＰルータを取り纏めるコアルータなどで構成され、ＩＰネットワーク１の網が構成されるが、この図１では単純化のため、２つのルータ２間に接続された１本のＩＰネットワーク１で示している。

ハブ３ａにはＩＰ電話端末４ａ〜４ｄが接続され、ハブ３ｂにはＩＰ電話端末４ｅ〜４ｈ（以下、ＩＰ電話端末４ａ〜４ｈを一般化して説明する時は、ａ〜ｈを省略する。）が接続されている。またハブ３ａにはこの発明の帯域管理装置５が接続され、ＶｏＩＰにおけるＩＰネットワーク１での音声通話で使用される伝送帯域を管理している。この帯域管理装置５は、ＩＰ電話端末４が通話を行う際に、その発呼情報を基に通話が可能かどうかを判断するもので、その構成については図２で詳細に説明する。
このような構成で、ハブ３ａ、ＩＰ電話端末４ａ〜４ｄ及び帯域管理装置５はある特定の地域Ａに配置され、ハブ３ａ、ＩＰ電話端末４ａ〜４ｄは地域Ａから遠く離れた地域Ｂに配置され、地域Ａに配置されたＩＰ電話端末４と地域Ｂに配置されたＩＰ電話端末４との間でＩＰネットワーク１を介して通話が行えるようになっている。

まず、この図１のシステム構成において、この発明の動作を簡単に説明する。
今、ＩＰ電話端末４ｂとＩＰ電話端末４ｆ、ＩＰ電話端末４ｄとＩＰ電話端末４ｈが通話中に、ＩＰ電話端末４ａがＩＰ電話端末４ｅに対して新たに発呼したとする。この場合、ＩＰ電話端末４ａからの新規呼（ＩＮＶＩＴＥ＝招待）を帯域管理装置５が受け取ると、帯域管理装置５はＩＮＶＩＴＥ内のＳＩＰ（Session Initiation Protocol）ヘッダに含まれるＳＤＰ（Session Description Protocol）メッセージから、この呼が使用する音声コーデック情報を読み取る。ＳＩＰはインターネット上で音声を交換するためのセッションを確立するために必要なシグナリングの１つで、ＩＰ電話では最も標準化されたシグナリング・プロトコルである。
図７は新規呼における制御パケットのフレーム構成図を示す。制御パケットはＳＩＰヘッダ、ＳＤＰヘッダの他にＩＰヘッダおよびＵＤＰ（User Datagram Protocol）ヘッダを有する。

帯域管理装置５は、読み取った音声コーデック情報と現在管理している通話中の呼が使用している総帯域を基に、ＩＰネットワーク１の制限帯域内でＩＰ電話端末４ａからの新規呼をアサイン（許可）するか否かを判断する。通話中の総帯域が制限帯域を超えないような場合は許可可能として、ＩＰ電話端末４ａとＩＰ電話端末４ｅとの新規呼の接続を行う。通話中の総帯域が制限帯域を超えるような場合は許可不可として、ＩＰ電話端末４ａからの新規呼の接続は行わない。
こうして、ＩＰネットワーク１のＱｏＳ確保のため、新規呼を接続する際にＩＰネットワーク１に設定した制限帯域以上になる場合には新規呼を許可しないようにして、現在通話中の音声品質の劣化を防ぐようにする。

次に、図２の機能ブロック図に基づいて、この発明の帯域管理装置の構成を説明する。図２において、ＩＰネットワーク１に直接またはハブを介して接続された帯域管理装置５と、この帯域管理装置５に対して制限帯域や帯域管理方式を設定するユーザ管理装置６とで構成されている。ユーザ管理装置６はＩＰネットワーク網を運営管理している会社から一部の回線を借りて専用の回線として使用する企業（ユーザ）などに設置されるものである。したがってここで説明するＩＰ電話端末４や帯域管理装置５は回線を借りている企業が専用使用するものである。

帯域管理装置５は、ＩＰネットワーク１に接続される呼制御機能部５１を有している。この呼制御機能部５１はＳＩＰサーバ機能を有し、ＳＩＰのレジストリサーバー機能、プロキシサーバー機能により、ＩＰ電話端末４からの端末登録要求や、新規呼設定要求を受け付け管理する。ＳＩＰでは新規呼設定要求はＩＮＶＩＴＥ（招待）メッセージと呼ばれ、ＩＮＶＩＴＥメッセージ内のＳＤＰメッセージから、新規呼で用いようとする音声コーデック情報を読み取る事が可能となる。音声コーデック情報とは、６４ｋｂｐｓ（G.711 PCM）や８ｋｂｐｓ（G.729 CS-ACELP）などであり、ここから音声情報の伝送速度（ビットレート）が分かる。したがって、呼制御機能部５１はＩＰ電話端末４からの発呼がある度に、その発呼信号に含まれている制御パケットから発呼端末が使用する音声コーデック情報を検出している。また、呼制御機能部５１では、現在通話が行われている呼数（処理中のチャネル数）も把握している。

ユーザ管理装置６に接続されたユーザ入力部５２では、ユーザからの帯域管理方法の方式選択（以下に述べるリアルタイム方式、条件学習方式）と制限帯域情報を受け付け、選択された方式を方式選択部５３へ出力し、制限帯域を制限帯域記憶部５４へ出力する。ここで、制限帯域はユーザが占有して使用可能な伝送帯域のことで、その入力は、ＩＰネットワーク設計値を超えないようユーザがユーザ管理装置６から任意に変更できる。このように制限帯域をユーザが任意に変更できるようにする理由は、回線の使用頻度が少ないときは制限帯域を小さく設定して、通信費用を安くするためであり、逆に、回線の使用頻度が高くなる場合は制限帯域を大きく設定して、回線の輻輳状態が続いて通話が繋がらないような状態を防ぐためである。

方式選択部５３は、ユーザ入力部５２から出力された帯域管理方法の方式を、呼制御機能部５１へ出力するもので、呼制御機能部５１では、選択された方式により出力するデータが異なる。
まず、ユーザ入力部５２にてリアルタイム方式が選択された場合について説明する。このリアルタイム方式は、ＩＰ電話端末４からの発呼の度にＩＰネットワーク１で使用可能な帯域をリアルタイムに計算して帯域管理するものである。リアルタイム方式が選択された場合、呼制御機能部５１は受信した制御パケットから音声コーデック情報の使用コーデックａ（64kbps、8kbpsなど）を使用帯域計算部５５へ出力する。

使用帯域計算部５５は、呼制御機能部５１から出力されたＩＰ電話端末４の使用コーデックに基づき、現在ＩＰネットワーク１で使用されている累計使用コーデックｎ（Mbps）の値と新たに発呼があったＩＰ電話端末４の使用コーデックａ（kbps）の値を加算（ｎ＋ａ）してＩＰネットワークで必要な使用帯域ｂ（Mbps）を計算するものである。累計使用コーデックｎ（Mbps）は、呼制御機能部５１より出力された通話中の音声コーデック情報の値（64kbps、8kbpsなど）をインクリメント（加算）し、使用帯域計算部５５のバッファに算出結果（使用帯域）を保持することで求めることができる。使用帯域計算部５５で計算された使用帯域ｂ（Mbps）は帯域比較部５６へ出力する。使用帯域計算部５５では、呼制御機能部５１より音声コーデック情報が出力されるたびに、上記処理を繰り返す。

帯域比較部５６は、ユーザ入力部５２より出力され制限帯域記憶部５４に記憶されている制限帯域ｃ（Mbps）が入力されており、この制限帯域ｃ（Mbps）の値と使用帯域計算部５５から出力された使用帯域ｂ（Mbps）の値とを比較する。比較した結果、制限帯域の値を使用帯域の値が越えるようであれば、呼制御機能部５１に対して新規呼をアサイン（許可）しないように帯域制限の指示を行う。制限帯域の値が使用帯域の値を超えないようであれば、新規呼をアサイン（許可）するよう指示をする。
このようにリアルタイムに回線輻輳時の帯域管理を行うことにより、既存通話チャネルに影響を与えないシステム構築が可能となる。

次に、ユーザ入力部５２にて条件学習方式が選択された場合について説明する。この条件学習方式は、ＩＰネットワーク１で既に使用している過去の統計情報を基に必要帯域を概算計算する機能で帯域管理するものである。条件学習方式が選択された場合、呼制御機能部５１は、すでに通話中のＩＰ電話端末４が使用している音声コーデック情報をチャネル数計算部５７に、通話中のチャネル数（呼数）をチャネル数計算部５８へ出力する。
チャネル数計算部５７は、各ＩＰ電話端末４が使用中のコーデックを呼制御機能部５１より収集する事により、そのＩＰネットワーク１で最も高い頻度で使用されているコーデックｄ（kbps）を求め、制限帯域記憶部５４に記憶されている制限帯域ｃ（Mbps）の値を、上記高頻度の使用コーデックである音声コーデック情報ｄ（kbps）の値で割算（ｃ／ｄ）する事により、そのネットワークで使用可能な概算チャネル数を計算する。チャネル数計算部５７で計算した概算チャネル数はチャネル数比較部５８へ出力する。

チャネル数比較部５８は、呼制御機能部５１から出力された現在ＩＰネットワーク１で使用中のチヤネル数（呼数）と、チャネル数計算部５７から出力された概算チャネル数とを比較し、使用中のチャネル数が使用可能な概算チャネル数を越えるかどうか判断する。比較した結果、使用中のチャネル数が使用可能な概算チャネル数を越えるようであれば、呼制御機能部５１に対して新規呼をアサイン（許可）しないように帯域制限の指示を行う。使用中のチャネル数が使用可能な概算チャネル数を越えないようであれば、新規呼をアサイン（許可）するよう指示をする。
このような条件学習機能を用いる事により、発呼の度に帯域計算することや計算した使用帯域と制限帯域を比較する必要がなくなる為、処理負荷を低減する事が可能となる。

次に図２のブロック構成図における帯域管理装置の動作を図３および図４に基づき説明する。図３はリアルタイム方式の帯域管理のシーケンス図を、図４は条件学習方式の帯域管理のシーケンス図を示す。
まず、リアルタイム方式の帯域管理のシーケンスを示す図３について説明する。図３において、ステップＳＴ１では、ユーザ入力部５２から方式選択部５３にユーザが選択した帯域管理方式が送られ、ステップＳＴ２では、ユーザ入力部５２から制限帯域記憶部５４に制限帯域が送られる。なお、制限帯域記憶部５４に送られた制限帯域は制限帯域記憶部５４に記憶されと共に、その制限帯域は帯域比較部５６に送られる。ステップＳＴ３では、方式選択部５３に送られた選択方式が呼制御機能部５１に送られ、ここでは呼制御機能部５１ではリアルタイム方式が選択される。

ステップＳＴ４では、ＩＰ電話端末４から新たに接続の発呼があり、その制御パケットのＩＮＶＩＴＥメッセージ内のＳＤＰメッセージから、新規呼で用いようとする音声コーデック情報を呼制御機能部５１で読み取る。ステップＳＴ５では、呼制御機能部５１で読み取った新規呼で使用する音声コーデック情報ａ（kbps）を使用帯域計算部５５に送る。ステップＳＴ６では、使用帯域計算部５５が、現在ＩＰネットワーク１で使用中の帯域、即ち累計使用コーデックｎ（Mbps）の値と、新たに発呼したチャネルで使用する帯域、即ち新規呼が使用する音声コーデック情報ａ（kbps）の値を加算（ｎ＋ａ）してＩＰネットワークで必要な使用帯域ｂ（Mbps）を計算し、帯域比較部５６に送る。

ステップＳＴ７では、帯域比較部５６にて、使用帯域計算部５５で計算された使用帯域ｂ（Mbps）の値と、制限帯域記憶部５４から送られた制限帯域ｃ（Mbps）の値とを比較し、ＩＰ電話端末４からの新規呼をアサイン（許可）するか否か（不許可）を判断する。比較した結果、使用帯域の値が制限帯域の値を越えるようであれば、新規呼をアサインしない（不許可）ように呼制御機能部５１に対して帯域制限の指示を行う。使用帯域の値が制限帯域の値を超えないようであれば、新規呼をアサイン（許可）するよう呼制御機能部５１に対して指示をする。
ステップＳＴ８では、呼制御機能部５１は、帯域比較部５６からの指示に基づいて、発呼があったＩＰ電話端末４に対し、新規呼をアサイン（許可）する場合はＯＫの信号を、アサインしない（不許可）場合は、Ｂｕｓｙの信号をそれぞれ出し、ＩＰ電話端末４の接続の可否を行なう。

ステップＳＴ９では、別のＩＰ電話端末４から新たに接続の発呼があり、その制御パケットのＩＮＶＩＴＥメッセージ内のＳＤＰメッセージから、新規呼で用いようとする音声コーデック情報を呼制御機能部５１が読み取るもので、ステップＳＴ４と同様なものである。以下、ステップＳＴ１０からステップＳＴ１３までは、ステップＳＴ５からステップＳＴ８までと同様な動作を行なう。またステップＳＴ１４からステップＳＴ１８までも、別のＩＰ電話端末４から新たに接続の発呼があった場合の動作で、ステップＳＴ４からステップＳＴ８と同様な動作を行なう。

このようにリアルタイム方式の帯域管理の場合は、ＩＰ電話端末４からの発呼がある度に、制御パケット内の音声コーデック情報（ＳＩＰヘッダのＩＮＶＩＴＥ内のＳＤＰメッセージより取得）を参照し、新たに発呼したチャネルで使用する帯域を把握し、次に現在使用中の帯域に新たに発呼したチャネルで使用する帯域を足し合わせ、必要帯域を計算する。そしてユーザにより任意に制限帯域を設けておき、計算した必要帯域と比較し、必要帯域が制限帯域を越えているようであれば、新たに発呼したチャネルでの通話は行わないようにする。こうして、リアルタイムに回線輻輳時の帯域管理が行え、既存通話チャネルに影響を与えないシステムが構築可能となる。

次に、条件学習方式の帯域管理のシーケンスを示す図４について説明する。図４において、ステップＳＴ１では、ユーザ入力部５２から方式選択部５３にユーザが選択した帯域管理方式が送られ、ステップＳＴ２では、ユーザ入力部５２から制限帯域記憶部５４に制限帯域が送られる。なお、制限帯域記憶部５４に送られた制限帯域は制限帯域記憶部５４に記憶されと共に、その制限帯域はチャネル計算部５７に送られる。ステップＳＴ３では、方式選択部５３に送られた選択方式が呼制御機能部５１に送られ、ここでは呼制御機能部５１では条件学習方式が選択される。

ステップＳＴ４では、ＩＰ電話端末４から新たに接続の発呼（９９コール目）があり、その制御パケットのＩＮＶＩＴＥメッセージ内のＳＤＰメッセージから、新規呼で用いようとする音声コーデック情報を呼制御機能部５１で読み取る。ステップＳＴ５では、呼制御機能部５１で読み取った使用中の音声コーデック情報ａ（kbps）をチャネル計算部５５に送る。ステップＳＴ６では、使用中のチャネル数（呼数）をチャネル数計算部５８へ出力する。
ステップＳＴ７では、チャネル数計算部５７において、呼制御機能部５１より収集した各ＩＰ電話端末４が使用中のコーデックの中で、そのＩＰネットワーク１で最も高い頻度で使用されているコーデックｄ（kbps）を求め、制限帯域記憶部５４から送られた制限帯域ｃ（Mbps）の値を、上記高頻度の使用コーデックである音声コーデック情報ｄ（kbps）の値で割算（ｃ／ｄ）する事により、そのネットワークで使用可能な概算チャネル数を計算し、チャネル数比較部５８へ出力する。ここでは概算チャネル数が１００と計算されている場合について説明する。

ステップＳＴ８では、チャネル数比較部５８において、呼制御機能部５１から収集した現在ＩＰネットワーク１で処理中のチヤネル数（呼数）と、チャネル数計算部５７で計算された概算チャネル数とを比較し、処理中のチャネル数が使用可能な概算チャネル数を越えるかどうか判断する。そして比較判断した結果、処理中のチャネル数が使用可能な概算チャネル数を越えるようであれば、新規呼をアサインしない（不許可）ように呼制御機能部５１に対して帯域制限の指示を行う。処理中のチャネル数が使用可能な概算チャネル数を越えないようであれば、新規呼をアサイン（許可）するよう呼制御機能部５１に対して指示をする。

ステップＳＴ９では、ステップＳＴ４でのＩＰ電話端末４からの新たな接続の発呼は９９コール目であるのに対し、概算チャネル数は１００で、処理中のチャネル数は概算チャネル数を越えないので、呼制御機能部５１は、チャネル数比較部５８からの指示に基づいて、発呼があったＩＰ電話端末４に対し、新規呼をアサイン（許可）するＯＫの信号を出す。こうして、ＩＰ電話端末４の発呼は回線接続される。

ステップＳＴ１０では、別のＩＰ電話端末４から新たに接続の発呼（１００コール目）があり、その制御パケットのＩＮＶＩＴＥメッセージ内のＳＤＰメッセージから、新規呼で用いようとする音声コーデック情報を呼制御機能部５１で読み取るもので、ステップＳＴ４と同様に動作するものである。以下、ステップＳＴ１１からステップＳＴ１４までは、ステップＳＴ５からステップＳＴ８までと同様な動作を行ない、ステップＳＴ１５では、ステップＳＴ１０でのＩＰ電話端末４からの新たな接続の発呼は１００コール目であるのに対し、概算チャネル数は１００で、処理中のチャネル数は概算チャネル数を越えないので、ステップＳＴ９と同様に、呼制御機能部５１はチャネル数比較部５８からの指示に基づいて、発呼があったＩＰ電話端末４に対し、新規呼をアサイン（許可）するＯＫの信号を出す。

ステップＳＴ１６では、別のＩＰ電話端末４から新たに接続の発呼（１０１コール目）があり、ステップＳＴ１６からステップＳＴ２０まではステップＳＴ４からステップＳＴ８までと同様な動作を行なう。ステップＳＴ２１では、ステップＳＴ１６でのＩＰ電話端末４からの新たな接続の発呼は１０１コール目であるのに対し、概算チャネル数は１００で、処理中のチャネル数は概算チャネル数を越えるので、呼制御機能部５１はチャネル数比較部５８からの指示に基づいて、発呼があったＩＰ電話端末４に対し、新規呼をアサインしない（不許可）Ｂｕｓｙの信号を出す。こうしてＩＰ電話端末４は回線接続されないよう帯域制限を受ける。

なお上記した図４のシーケンスでは、新規呼が発生する間に通話中の呼が切断される（通話が終わる）ケースは考慮していないが、通話が終わる場合にも呼制御機能部５１より使用するコーデックと処理中のチャネル数（呼数）を通知することにより、チャネル数計算部５７及びチャネル数比較部５８が保持している情報を再計算することにより、より正確な帯域管理が行なえる。
以上のようにこの発明の実施の形態１においては、ＩＰ電話端末４からの発呼の度に逐次制御パケット内の音声コーデック情報を参照するリアルタイム性を追求するか、過去の統計情報を元に計算する処理負荷低減を追及するかは、ユーザにより任意に選択可能とすることで、ＩＰネットワークにおいて最適な帯域管理が行なえる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２におけるＩＰネットワークの帯域管理装置について図５に基づき説明する。図５はこの発明の実施の形態２における機能ブロック図である。
図５において、ＩＰネットワーク１に直接またはハブを介して接続された帯域管理装置５と、この帯域管理装置５に対して制限帯域や帯域管理方式を設定するユーザ管理装置６とで構成されている点は図２に示す実施の形態１と同じである。また帯域管理装置５は、リアルタイム方式の帯域管理装置と条件学習方式の帯域管理装置の２つの帯域管理装置を設けている点も実施の形態１と同じである。

しかし、この発明の実施の形態２における帯域管理装置は、条件学習方式の帯域管理装置が実施の形態１と異なる。リアルタイム方式の帯域管理装置は実施の形態１と同じにつき、図２と同じ符号を付してその説明を省略する。
図５において、条件学習方式の帯域管理装置は、概算使用帯域計算部５９と帯域比較部６０とで構成されている。概算使用帯域計算部５９は、呼制御機能部５１から収集した各ＩＰ電話端末４が使用中の音声コーデック情報より、そのＩＰネットワーク１で最も高い頻度で使用されているコーデックｄ（kbps）を求め、また呼制御機能部５１から収集した通話中のチャネル数（呼数）ｅと上記高頻度使用コーデックｄ（kbps）の値から、式ｆ＝ｄ＊ｅにより概算使用帯域ｆ（Mbps）を計算する。この計算は所定周期毎に行い、その出力を帯域比較部６０に送る。

帯域比較部６０では、概算使用帯域計算部５９で計算された概算使用帯域ｆ（Mbps）の値と、制限帯域記憶部５４からの制限帯域ｃ（Mbps）の値とを比較する。比較した結果、概算使用帯域の値が制限帯域の値を越えるようであれば、呼制御機能部５１に対して新規呼をアサイン（許可）しないように帯域制限の指示を行う。概算使用帯域の値が制限帯域の値を超えないようであれば、新規呼をアサイン（許可）するよう指示をする。
なおこの実施の形態２に使用される帯域比較部６０は、リアルタイム方式で使用される帯域比較部５６と同じ機能につき、帯域比較部６０と帯域比較部５６とを兼用にして１個で構成してもよい。

この実施の形態２における動作は、リアルタイム方式の帯域管理は図３に示すシーケンス図と同じにつき説明を省略する。条件学習方式の帯域管理は図６に示すシーケンス図の通りである。
以下、図６のシーケンス図について説明する。図６において、ステップＳＴ１からステップＳＴ３までは、図４にシーケンス図とほぼ同じであるが、制限帯域記憶部５４に記憶されている制限帯域は帯域比較部６０に送られる点が図４と異なる。

ステップＳＴ４では、ＩＰ電話端末４から新たに接続の発呼（９９コール目）があり、その制御パケットのＩＮＶＩＴＥメッセージ内のＳＤＰメッセージから、新規呼で用いようとする音声コーデック情報を呼制御機能部５１で読み取る。ステップＳＴ５およびステップＳＴ６では、呼制御機能部５１で読み取った通話中の音声コーデック情報ａ（kbps）及び通話中のチャネル数（呼数）を概算使用帯域計算部５９に送る。
ステップＳＴ７では、概算使用帯域計算部５９において、呼制御機能部５１より収集した各ＩＰ電話端末４が通話中のコーデックの中で、そのＩＰネットワーク１で最も高い頻度で使用されているコーデックｄ（kbps）を求め、また呼制御機能部５１から収集した通話中のチャネル数（呼数）ｅと上記コーデックｄ（kbps）の値から、式ｆ＝ｄ＊ｅにより概算使用帯域ｆ（Mbps）を計算し、その出力を帯域比較部６０に送る。

ステップＳＴ８では、帯域比較部６０において、概算使用帯域計算部５９で計算された概算使用帯域ｆ（Mbps）の値と、制限帯域記憶部５４からの制限帯域ｃ（Mbps）の値とを比較し、概算使用帯域の値が制限帯域の値を越えるかどうか判断する。比較判断した結果、概算使用帯域の値が制限帯域の値を越えるようであれば、新規呼をアサイン（許可）しないように呼制御機能部５１に対して帯域制限の指示を行う。概算使用帯域の値が制限帯域の値を超えないようであれば、新規呼をアサイン（許可）するよう呼制御機能部５１に対して指示をする。
ステップＳＴ９では、呼制御機能部５１は、帯域比較部６０からの指示に基づいて、発呼があったＩＰ電話端末４に対し、新規呼をアサイン（許可）する場合はＯＫの信号を、アサインしない（不許可）場合は、Ｂｕｓｙの信号をそれぞれ出し、ＩＰ電話端末４の接続の可否を行なう。

ステップＳＴ１０では、別のＩＰ電話端末４から新たに接続の発呼があり、その制御パケットのＩＮＶＩＴＥメッセージ内のＳＤＰメッセージから、新規呼で用いようとする音声コーデック情報を呼制御機能部５１が読み取るもので、ステップＳＴ４と同様なものである。以下、ステップＳＴ１１からステップＳＴ１５までは、ステップＳＴ５からステップＳＴ９までと同様な動作を行なう。またステップＳＴ１６からステップＳＴ２１までも、別のＩＰ電話端末４から新たに接続の発呼があった場合の動作で、ステップＳＴ４からステップＳＴ９と同様な動作を行なう。

このような条件学習機能を用いる事により、過去の情報を基に使用帯域の概算計算をするのでその計算は頻繁に行なう必要がなく、処理負荷を低減する事が可能となる。しかし使用帯域の見積もりが概算であるため、適切なＱｏＳ制御をするにはユーザ入力の制限帯域を低めに設定しておく必要がある。

実施の形態３．
上記した実施の形態１および実施の形態１では、リアルタイム方式の帯域管理装置と条件学習方式の帯域管理装置の２つの帯域管理装置を設け、ユーザがその方式を選択して使用する例を説明したが、実施の形態３はリアルタイム方式の帯域管理装置または条件学習方式の帯域管理装置のどちら一方の帯域管理装置を設け、ユーザが帯域管理装置を選択しなくてもよいようにしたものである。したがってこの実施の形態３の場合は図２の方式選択部５３も不要となる。
即ち、処理負荷は少し大きくなるが、リアルタイムに回線輻輳時の帯域管理を行いたい場合には、リアルタイム方式の帯域管理装置を設けて管理する。一方、帯域管理にリソースを多く取られると処理負荷が問題となる場合には、処理負荷の少ない条件学習方式の帯域管理装置を設けて管理する。このようにすることにより安価な帯域管理装置で現在通話中の音声品質の劣化を防ぐことができる。

この発明を適用したＩＰネットワークの形態の一例を示す構成図である。 この発明の実施の形態１における機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１のリアルタイム方式選択時おける動作を示すシーケンス図である。 この発明の実施の形態１の条件学習選択時における動作を示すシーケンス図である。 この発明の実施の形態２における機能ブロック図である。 この発明の実施の形態２の条件学習選択時における動作を示すシーケンス図である。 この発明のＩＰネットワークに使用される制御パケットの構成図である。

符号の説明

１：ＩＰネットワーク ２：ルータ
３ａ，３ｂ：ハブ ４：ＩＰ電話端末
５：帯域管理装置 ６：ユーザ管理装置
５１：呼制御機能部 ５２：ユーザ入力部
５３：方式選択部 ５４：制限帯域記憶部
５５：使用帯域計算部 ５６：帯域比較部
５７：チャネル数計算部 ５８：チャネル数比較部
５９：概算使用帯域計算部 ６０：帯域比較部

Claims (7)

1. ＩＰネットワークに設定された制限帯域を超えないように帯域管理する帯域管理装置おいて、上記ＩＰネットワークに接続された電話端末からの発呼がある度に、制御パケット内の音声コーデック情報を参照して、その発呼端末の使用コーデックを検出する呼制御機能部と、この呼制御機能部で検出された使用コーデックの値を加算して上記ＩＰネットワークで必要な使用帯域を計算する使用帯域計算部と、この使用帯域計算部で計算された使用帯域と上記制限帯域とを比較し、上記使用帯域の値が上記制限帯域の値を超える場合は、新たな発呼を不許可とするよう上記呼制御機能部に指示し、上記使用帯域の値が上記制限帯域の値を超えない場合は、新たな発呼を許可するよう上記呼制御機能部に指示する帯域比較部とを備えたＩＰネットワークの帯域管理装置。
2. ＩＰネットワークに設定された制限帯域を超えないように帯域管理する帯域管理装置おいて、上記ＩＰネットワークに接続された電話端末が使用中の音声コーデック情報を収集すると共に、使用中のチャネル数を検出する呼制御機能部と、この呼制御機能部で収集した音声コーデックから上記ＩＰネットワークでもっとも高い頻度で使用されているコーデック情報を求め、上記制限帯域の値を上記高頻度の使用コーデック情報の値で割算して上記ＩＰネットワークで使用可能な概算チャネル数を計算するチャネル数計算部と、このチャネル数計算部で計算された概算チャネル数と上記呼制御機能部で検出された使用中チャネル数とを比較し、上記使用中チャネル数が上記概算チャネル数を超える場合は、新たな発呼を不許可とするよう上記呼制御機能部に指示し、上記使用中チャネル数が上記概算チャネル数を超えない場合は、新たな発呼を許可するよう上記呼制御機能部に指示するチャネル数比較部とを備えたＩＰネットワークの帯域管理装置。
3. ＩＰネットワークに設定された制限帯域を超えないように帯域管理する帯域管理装置おいて、上記ＩＰネットワークに接続された電話端末が使用中の音声コーデック情報を収集すると共に、使用中のチャネル数を検出する呼制御機能部と、この呼制御機能部で収集した音声コーデックから上記ＩＰネットワークでもっとも高い頻度で使用されているコーデック情報を求め、この高頻度の使用コーデック情報の値と上記使用中のチャネル数を乗算して上記ＩＰネットワークで使用可能な概算使用帯域を計算する概算使用帯域計算部と、この使用帯域計算部で計算された概算使用帯域と上記制限帯域を比較し、上記概算使用帯域が上記制限帯域を超える場合は、新たな発呼を不許可とするよう上記呼制御機能部に指示し、上記概算使用帯域が上記制限帯域を超えない場合は、新たな発呼を許可するよう上記呼制御機能部に指示する帯域比較部とを備えたＩＰネットワークの帯域管理装置。
4. 請求項１に記載の帯域管理装置と請求項２に記載の帯域管理装置を備え、上記２つの帯域管理装置のうち、どちらの帯域管理装置を使用するかユーザによって選択切り替えできる方式選択部を有したＩＰネットワークの帯域管理装置。
5. 請求項１に記載の帯域管理装置と請求項３に記載の帯域管理装置を備え、上記２つの帯域管理装置のうち、どちらの帯域管理装置を使用するかユーザによって選択切り替えできる方式選択部を有したＩＰネットワークの帯域管理装置。
6. ＩＰネットワークに設定される制限帯域は、ユーザの管理装置によって任意に変更できるようにした請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載のＩＰネットワークの帯域管理装置。
7. 電話端末からの音声コーデック情報は、制御パケットのＳＩＰヘッダに含まれるＳＤＰメッセージより取得するようにした請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載のＩＰネットワークの帯域管理装置。

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