JP2009219076A - Ｉｐ電話システムにおけるゲートウェイルータおよび緊急呼の優先制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】輻輳が発生している場合やセッション数が処理能力の上限に達している場合であっても、緊急呼を優先的に接続させることが可能なＩＰ電話システム、そのゲートウェイルータおよび緊急呼優先制御方法を提供する。
【解決手段】
ＩＰ電話システムにおけるゲートウェイルータは、到着したセッション制御信号が緊急呼であるか否かを判定する判定手段（１０１，１０２）と、同時接続可能な数のセッションを緊急呼とそれ以外の一般呼との間で動的に割り当てることにより緊急呼のセッション制御信号の接続処理を優先する制御手段（１０７、１０８、１１１、１１２）と、を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明はＩＰ（Internet Protocol）ネットワークを利用するＩＰ電話システムに係り、特にそのゲートウェイルータおよび緊急呼の優先制御方法に関する。

ＩＰ電話の普及に伴って、多量の呼が発生したときの通信品質の確保や緊急呼／優先呼の取り扱いが問題となっており、その解決手段が種々提案されている。

たとえば特開２００６−２０３５９６号公報（特許文献１）に開示されたＩＰ電話システムは、予め登録された優先接続先への発信要求があると、呼制御管理装置が中継装置に指示して必要な専用帯域を確保することで迅速且つ確実な呼接続を達成しようとしている。

また、特開２００６−１８６８５５号公報（特許文献２）に開示されたＩＰ電話システムは、優先呼と一般呼とを分離し、それぞれ独立に帯域を確保し、さらに通常の呼制御サーバとは別の緊急呼／優先呼用の呼制御サーバへの経路設定を行うことで通話品質の安定化を図っている。

さらに、特開２００７−２４３５５７号公報（特許文献３）に開示されたＩＰ電話システムは、端末収容装置が通話呼の総数を監視し、総数が所定数に達すると新規通話呼の要求を拒否することで、同時に多数の通話セッションが確立された場合の音声品質の劣化を防止しようとしている。

特開２００６−２０３５９６号公報 特開２００６−１８６８５５号公報 特開２００７−２４３５５７号公報

しかしながら、上述した特許文献１および２で提案されたＩＰ電話システムでは、優先呼用の帯域が占有されてしまうと、それ以上優先呼を受けることができなくなる。また、特許文献３のＩＰ電話システムでは、通話呼の総数が所定数に達すると新規通話呼の要求が拒否されるので、新しい呼を受けることができなくなる。

このように、上述したＩＰ電話システムでは、ネットワークの輻輳が発生した時、あるいは呼処理サーバの処理可能セッション数が最大値に達した時、新しい呼を受けることができず、そのために警察署や消防署宛の緊急呼の発信ができない事態が発生する。

そこで、本発明の目的は、輻輳が発生している場合やセッション数が処理能力の上限に達している場合であっても、緊急呼を優先的に接続させることが可能なＩＰ電話システム、そのゲートウェイルータおよび緊急呼優先制御方法を提供することにある。

本発明による、ＩＰ電話システムにおけるゲートウェイルータは、到着したセッション制御信号が緊急呼であるか否かを判定する判定手段と、同時接続可能な数のセッションを緊急呼とそれ以外の一般呼との間で動的に割り当てることにより緊急呼のセッション制御信号の接続処理を優先する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明により、輻輳が発生している場合やセッション数が処理能力の上限に達している場合であっても緊急呼を優先的に接続させることが可能となる。

以下、電話の呼設定機能をＩＰネットワーク上で実現するためのプロトコルの一例としてＳＩＰ（session initiation protocol）を取りあげ、本発明の一実施形態によるＩＰ電話システムおよびそれに用いられるゲートウェイルータについて詳細に説明する。

図１（Ａ）はＩＰ電話システムの一般的な構成を示すネットワーク図であり、図１（Ｂ）はＩＮＶＩＴＥ要求のヘッダ部の一例を示す図である。ここでは、ＩＰ電話端末１０により発信されたセッションを確立するための制御信号（ＩＮＶＩＴＥ要求）がゲートウェイルータ１１、ＳＩＰサーバ１４およびゲートウェイルータ１２を通して相手側のＩＰ電話端末１３に到達するものとする。

ゲートウェイルータ１１および１２は、ＩＰ電話端末が発信したＩＮＶＩＴＥ要求をＳＩＰサーバ１４へ転送する他に、既にセッションを管理する機能および確立されたセッションでのＩＰ電話端末間の音声データを集約する機能などを有する。ＩＮＶＩＴＥ要求は、図１（Ｂ）に例示されるように、そのヘッダ部に“To:… ”という形式で宛先が記載されている。

既に述べたように、災害時などでは、多数のＩＰ電話端末から呼が発生しゲートウェイルータを通して多く制御信号がＳＩＰサーバ１４へ送信されることが想定される。この場合、ＳＩＰサーバ１４がセッション処理能力の上限に達すると、新しい呼のセッションを確立することが不可能になる。

本実施形態によるＩＰ電話システムでは、ＩＰ電話端末からの制御信号がゲートウェイルータを通過することに注目し、ゲートウェイルータにおいて緊急呼の優先接続制御を行う。次に述べるように、ゲートウェイルータは、ＩＰ電話システムの最大同時接続数を超えないように、設定するセッションの数を制限するとともに、ＩＰ電話端末が発信した制御信号から緊急呼であるかどうかを判別し、緊急呼である場合は、緊急呼をより優先度の低い一般呼より優先して接続処理を行う。以下、具体的に説明する。

１．ゲートウェイルータの構成
図２は本発明の一実施形態によるゲートウェイルータの制御信号処理に関する機能的構成を示すブロック図である。ここでは、制御信号の処理に関連する制御系の機能的構成を図示しており、メモリを除く機能的構成はＣＰＵ等のプログラム制御プロセッサ上でプログラムを実行することで実現することができる。

まず、ゲートウェイルータにはセッション振分部１０１、緊急呼参照テーブル１０２および受信キュー１０３が設けられ、受信キュー１０３には緊急呼一時保管部１０４および一般呼一時保管部１０５が設けられている。セッション振分部１０１は、ＩＰ電話端末から発信したすべての制御信号を緊急呼参照テーブル１０２を参照しながら緊急呼および一般呼の２つの種類に振り分ける。すなわち、緊急呼の制御信号であれば、緊急呼一時保管部１０４へ出力し、一般呼の制御信号であれば一般呼一時保管部１０５へ出力する。

緊急呼参照テーブル１０２には、予め優先度が高い緊急呼／優先呼の識別情報が登録されている。たとえば警察署宛の１１０番や消防署宛の１１９番などの緊急を要する制御信号の宛先が登録されており、セッション振分部１０１は受信したＩＮＶＩＴＥ要求の宛先（図１（Ｂ）参照）を見て、登録された緊急呼であるか、それ以外の一般呼であるかを判定する。

ただし、緊急呼一時保管部１０４でも一般呼一時保管部１０５でも受け入れ限度を超える場合は、受信したＩＮＶＩＴＥ要求の受入を拒否して混雑通知部１０６によって混雑状況をユーザに通知する。

セッションセレクタ１０７は、緊急呼一時保存部１０４および一般呼一時保管部１０５から呼を選択してセッションを確立させるが、後述するように、緊急呼一時保存部１０４の呼を優先的に選択してセッションを確立させる。こうして、緊急呼および一般呼のセッションはそれぞれセッション管理部１０８の優先セッション１０９および一般セッション１１０として管理される。

さらに、セッション数監視部１１１は、セッションセレクタにより選択されたセッション数をカウントし、ゲートウェイルータの同時接続可能な最大セッション数に到達したか否かを判定する。ここで、同時接続可能な最大セッション数は、接続している緊急呼セッション数と一般呼セッション数との合計数である。接続しているセッション数がゲートウェイルータの同時接続可能セッション数に達すると、セッション数監視部１１１は、その旨を緊急呼優先制御部１１２へ出力する。

接続しているセッション数がゲートウェイルータの同時接続可能セッション数に達した状態で、緊急呼のＩＮＶＩＴＥ要求が受信キュー１０３にある場合、緊急呼優先制御部１１２は一般セッションの切断制御を開始する。後述するように、タイマ１１３により所定時間が経過した後、緊急呼優先制御部１１２はセッション管理部１０８へ指示して優先度が低い一般呼のセッションを切断し、セッションセレクタ１０７に指示して新しく到達した緊急呼を優先的に接続させる。

切断される一般セッションの選択基準は種々考えられるが、たとえば、一般セッションの中から最も接続している時間が長いセッションから順に（すなわち古い順に）切断するという基準を採用することができる。また、時間帯や地域などを指標として優先度を判定できるならば、より優先度の低い一般セッションを選択することも可能である。

なお、一般セッションを切断する前に、緊急呼優先制御部１１２は、切断通知部１１４により当該一般セッションを確立しているＩＰ電話端末へ事前の切断通知を行うことが望ましい。セッション管理部１０８は、セッションが切断あるいは終了した場合は、セッション数監視部１１１にフィードバックし、カウントしているセッション数を切断／終了したセッション数分だけ減少させる。

このようにして、災害時やネットワークの輻輳が発生した時に、到着した呼を緊急呼あるいは一般呼に振り分けることにより、優先度が高い警察署宛あるいは消防署宛の呼を優先的に選択してセッションを確立させることができる。また、セッション数を管理し、輻輳時に同時接続可能セッション数に達した場合でも、より優先度が低い一般呼を切断することで処理可能なセッション数を空けて、このセッション分を緊急呼に割り当てることで緊急呼を一般呼より優先的に接続することが可能となる。

次に、ＩＮＶＩＴＥパケットがゲートウェイルータに到着した場合の動作を図３および図４のフローチャートを参照しながら説明する。

２．振り分け動作
図３は図２に示すゲートウェイルータのセッション振分動作を示すフローチャートである。ここでは、一例として、緊急呼参照テーブル１０２に、緊急呼の宛先として警察署および消防署が予め登録されているものとする。

まず、ＩＰ電話端末１０がセッションを確立するためにＩＮＶＩＴＥパケットを送信し、それがゲートウェイルータ１１に到着したとする（ステップ２００）。ゲートウェイルータ１１のセッション振分部１０１は、到着ＩＮＶＩＴＥパケットの宛先部分を読み出し、緊急呼参照テーブル１０２を検索することで当該ＩＮＶＩＴＥパケットが緊急呼であるか一般呼であるかを判定する（ステップ２０１、２０２）。

到着ＩＮＶＩＴＥパケットの宛先が警察署宛あるいは消防署宛である場合（ステップ２０２：Ｙｅｓ）、セッション振分部１０１は受信キュー１０３の緊急呼一時保管部１０４の空き状況を確認する（ステップ２０３）。緊急呼一時保管部１０４が空いていれば（ステップ２０３：Ｙｅｓ）、セッション振分部１０１は到着ＩＮＶＩＴＥパケットを緊急呼一時保管部１０４に先入れ先出し方式（FIFO）で保管する（ステップ２０４）。

一方、セッション振分部１０１が緊急呼ではないと判定すると（ステップ２０２：Ｎｏ）、一般呼一時保管部１０５の空き状況を確認し（ステップ２０５）、空いていれば（ステップ２０５：Ｙｅｓ）、到着ＩＮＶＩＴＥパケットを一般呼一時保管部１０５に保管する（ステップ２０６）。

緊急呼一時保管部１０４あるいは一般呼一時保管部１０５の受入れ可能スタックを超える場合は（ステップ２０３、２０５：Ｎｏ）、到着ＩＮＶＩＴＥパケットを受けられないので、混雑通知部１０６は混雑状況を当該ＩＮＶＩＴＥパケットの送信元のＩＰ電話端末へ通知し一旦接続要求を拒否する（ステップ２０７）。

３．緊急呼優先制御
図４は図２に示すゲートウェイルータの緊急呼優先制御を示すフローチャートである。ここでは、ＩＰ電話端末１０がセッションを確立するためにＩＮＶＩＴＥパケットを送信し、それがゲートウェイルータ１１に到着し、受信キュー１０３の緊急呼一時保管部１０４あるいは一般呼一時保管部１０５に蓄積されたとする（ステップ３００）。

セッションセレクタ１０７は、ＩＮＶＩＴＥパケットが受信キュー１０３に蓄積されると、まず優先度が高い緊急呼がある緊急呼一時保存部１０４を確認し（ステップ３０１）、緊急呼のパケットがあるか否かを判定する（ステップ３０２）。緊急呼のパケットがある場合は（ステップ３０２：Ｙｅｓ）、緊急呼優先制御部１１２はセッション数監視部１１１のカウント数からセッションをさらに確保することが可能かどうかを判定する（ステップ３０３）。

セッションの空きがある場合は（ステップ３０３のＹｅｓ）、緊急呼優先制御部１１２の制御により、セッションセレクタ１０７は緊急呼一時保存部１０４から緊急呼のＩＮＶＩＴＥパケットを取り出し（ステップ３０６）、ＳＩＰサーバ１４へ転送する（ステップ３０７）。ＩＮＶＩＴＥパケットがＳＩＰサーバ１４へ転送されると、ステップ３０１へ制御を戻す。

セッション数監視部１１１のカウント数が最大同時接続可能なセッション数に達してセッションの空きがない場合（ステップ３０３：Ｎｏ）、緊急呼優先制御部１１２はセッション管理部１０８に現在接続している一般呼のセッションがあるかどうかを確認する（ステップ３０４）。一般呼のセッションがある場合は（ステップ３０４のＹｅｓ）、緊急呼優先制御部１１２は、セッション管理部１０８に対して少なくとも１つの一般呼セッションを切断することを依頼する（ステップ３０５）。

一般呼のセッションが切断されると、セッションに空きが生じるので、緊急呼優先制御部１１２の制御により、セッションセレクタ１０７は緊急呼のＩＮＶＩＴＥメッセージを緊急呼一時保管部１０４から取り出し（ステップ３０６）、ＳＩＰサーバ１４へ転送する（ステップ３０７）。ＩＮＶＩＴＥパケットがＳＩＰサーバ１４へ転送されると、ステップ３０１へ制御を戻す。このように、一般呼のセッションを切断して緊急呼のセッションを確保することで、処理可能な数に上限があるセッションを動的に割り当て緊急呼の優先制御を実現できる。

一般呼のセッションが切断された場合、受信キュー１０３の一般呼一時保管部１０５の最上位スタックに当該切断された一般呼を保管しておけば、当該一般呼を再接続することも可能である。

なお、セッション数監視部１１１のカウント数が最大同時接続可能なセッション数に達し、そのすべてが緊急呼セッションである場合は（ステップ３０４：Ｎｏ）、ゲートウェイルータがこれ以上のセッションを確立させることが不可能であるから、新しい緊急呼を緊急呼一時保存部１０４で保留して、セッションが空くまで待機する。

それに対し、一般呼については、優先度が高い緊急呼が無いことを確認し（ステップ３０２：Ｎｏ）、一般呼一時保存部１０５に一般呼メッセージがあることを確認すると（ステップ３０８）、緊急呼優先制御部１１２はセッション数監視部１１１のカウント数からセッションをさらに確保することが可能かどうかを判定する（ステップ３０９）。セッションの空きがある場合（ステップ３０９：Ｙｅｓ）、セッションセレクタ１０７は一般呼一時保管部１０５からＩＮＶＩＴＥ パケットを取り出し（ステップ３１０）、ＳＩＰサーバ１４へ転送する（ステップ３０７）。ＩＮＶＩＴＥパケットがＳＩＰサーバ１４へ転送されると、ステップ３０１へ制御を戻す。

また、セッションの空きがない場合には（ステップ３０９：Ｎｏ）、ステップ３０１へ制御を戻す。すなわち、一般呼の場合、セッションに空きがなければ、緊急呼優先制御の下で空きが出てくるまで待機することになる。

４．実装例
図５は図２に示すゲートウェイルータの具体的な実装例を示すブロック図である。ここでは、ゲートウェイルータの動作全体を制御する制御部１２０がプログラム１２１を実行することで、上述した振分動作や緊急呼優先制御などの各種制御を実行する。なお、図２と同じ機能を有するブロックには同一参照番号を付して説明は省略する。

ゲートウェイルータはインターネットに代表されるＩＰネットワーク２０に接続してパケットの送受信を行うための送受信部１２２を有し、図１（Ａ）に示すように、発呼側のＩＰ電話端末１０からＩＮＶＩＴＥ要求を受信し、上述したセッション振分および緊急呼優先制御を実行する。当該ＩＮＶＩＴＥ要求が緊急呼でありセッション確保が可能であれば、ＳＩＰサーバ１４へ転送し、発呼側ＩＰ電話端末１０と着呼側ＩＰ電話端末１３との間にセッションを確立する。

５．効果
以上説明した本実施形態によるゲートウェイルータは次の効果を奏する。まず、受信キュー１０３の緊急呼一時保存部１０４にある緊急呼がすべて取り出されるまで一般呼一時保存部１０５が確認されないので、常時に緊急呼が優先的に確認されてセッションが確立される。その際、緊急呼が動的に取り出されるため、事前に緊急呼と一般呼の帯域を確保する必要がなく、緊急呼が到着した時に自動的に優先接続させることが可能となる。

また、ゲートウェイルータ内で確立しているセッション数が同時接続可能な最大セッション数に達した場合、接続されている一般呼のセッションが選択されて切断されるので、緊急呼を優先して接続させることが可能となる。

さらに、セッション振分部１０１が緊急呼参照テーブル１０２を参照することでＩＮＶＩＴＥパケットを振り分けるので、ＩＮＶＩＴＥパケットの内容により、警察署、消防署のみではなく、管理者が指定した病院宛の電話番号、政府機関宛の電話番号等を緊急呼として振り分けることができ、有効でフレキシブルな緊急呼の優先接続が可能となる。

本発明はＩＰ電話システムのゲートウェイルータに適用可能であり、たとえば次世代ネットワークにおけるセッション・ボーダ・コントローラ（ＳＢＣ：Session Border Controller）などに適用できる。

（Ａ）はＩＰ電話システムの一般的な構成を示すネットワーク図であり、（Ｂ）はＩＮＶＩＴＥ要求のヘッダ部の一例を示す図である。 本発明の一実施形態によるゲートウェイルータの制御信号処理に関する機能的構成を示すブロック図である。 図２に示すゲートウェイルータのセッション振分動作を示すフローチャートである。 図２に示すゲートウェイルータの緊急呼優先制御を示すフローチャートである。 図２に示すゲートウェイルータの具体的な実装例を示すブロック図である。

符号の説明

１０ ＩＰ電話端末
１１ ゲートウェイルータ
１２ ゲートウェイルータ
１３ ＩＰ電話端末
１４ ＳＩＰサーバ
２０ インターネット
１０１ セッション振分部
１０２ 緊急呼参照テーブル
１０３ 受信キュー
１０４ 緊急呼一時保管部
１０５ 一般呼一時保管部
１０６ 混雑通知部
１０７ セッションセレクタ
１０８ セッション管理部
１０９ 優先セッション
１１０ 一般セッション
１１１ セッション数監視部
１１２ 緊急呼優先制御部
１１３ タイマ
１１４ 切断通知部

Claims (11)

1. ＩＰ電話システムにおけるゲートウェイルータにおいて、
   到着したセッション制御信号が緊急呼であるか否かを判定する判定手段と、
   同時接続可能な数のセッションを緊急呼とそれ以外の一般呼との間で動的に割り当てることにより緊急呼のセッション制御信号の接続処理を優先する制御手段と、
   を有することを特徴とするゲートウェイルータ。
2. 前記制御手段は、既に接続されたセッション数が最大同時接続可能なセッション数である状態で、緊急呼のセッション制御信号が発生すると、既に接続された緊急呼以外のセッションのうち少なくとも１つを切断し、前記緊急呼のセッション制御信号の接続処理を優先することを特徴とする請求項１に記載のゲートウェイルータ。
3. 緊急呼のセッション制御信号と緊急呼以外のセッション制御信号とを別々に保管する受信キューを更に有し、
   前記制御手段は、前記受信キューに緊急呼のセッション制御信号が保管されている限り、緊急呼のセッション確立を優先することを特徴とする請求項１または２に記載のゲートウェイルータ。
4. 複数のＩＰ電話端末のセッションを接続するためのゲートウェイ装置における緊急呼優先制御方法であって、
   ＩＰ電話端末から到着したセッション制御信号が緊急呼であるか否かを判定し、
   前記ゲートウェイ装置で同時接続可能な数のセッションを緊急呼とそれ以外の一般呼との間で動的に割り当てることにより緊急呼のセッション制御信号の接続処理を優先する、
   ことを特徴とする緊急呼優先制御方法。
5. 既に接続されたセッション数が最大同時接続可能なセッション数である状態で、緊急呼のセッション制御信号が発生すると、既に接続された緊急呼以外のセッションのうち少なくとも１つを切断し、前記緊急呼のセッション制御信号の接続処理を優先することを特徴とする請求項４に記載の緊急呼優先制御方法。
6. 緊急呼のセッション制御信号と緊急呼以外のセッション制御信号とを別々に受信キューに保管し、
   前記受信キューに緊急呼のセッション制御信号が保管されている限り、前記受信キューから緊急呼のセッション制御信号を選択して緊急呼のセッション確立を優先する、
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の緊急呼優先制御方法。
7. 請求項１−３のいずれか１項に記載のゲートウェイルータを有するＩＰ電話システム。
8. 請求項４−６のいずれか１項に記載の緊急呼優先制御方法を実現するゲートウェイ装置を有するＩＰ電話システム。
9. 複数のＩＰ電話端末のセッションを接続するためのゲートウェイ装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムにおいて、
   ＩＰ電話端末から到着したセッション制御信号が緊急呼であるか否かを判定する機能と、
   前記ゲートウェイ装置で同時接続可能な数のセッションを緊急呼とそれ以外の一般呼との間で動的に割り当てることにより緊急呼のセッション制御信号の接続処理を優先する機能と、
   を実現するように前記コンピュータを機能させるプログラム。
10. 既に接続されたセッション数が最大同時接続可能なセッション数である状態で、緊急呼のセッション制御信号が発生すると、既に接続された緊急呼以外のセッションのうち少なくとも１つを切断し、前記緊急呼のセッション制御信号の接続処理を優先するように前記コンピュータを機能させることを特徴とする請求項９に記載のプログラム。
11. 複数のＩＰ電話端末のセッションを接続するためのゲートウェイ装置におけるセッション制御方法であって、
    ＩＰ電話端末から到着したセッション制御信号が緊急呼であるか否かを判定し、
    既に接続されたセッション数が最大同時接続可能なセッション数である状態で、緊急呼のセッション制御信号が発生すると、既に接続された緊急呼以外のセッションのうち少なくとも１つを切断し、
    空いたセッションを前記緊急呼のセッション接続処理に割り当てる、
    ことを特徴とするセッション制御方法。

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