JP2010114598A - パケット処理装置、プログラム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 送信側通信装置から受信側通信装置にデータ送信を行う際に、送信データ量を低減することができる。
【解決手段】 本発明は、送信側通信装置から送出されたパケットを処理して受信側通信装置に向けて送出するパケット処理装置に関する。そして、パケット処理装置は、処理対象パケットについて、データ量を削減する処理を行うパケット処理手段と、処理済の処理対象パケットを、受信側通信装置に向けて送出するパケット送出手段とを有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パケット処理装置、プログラム及び方法に関し、例えば、リアルタイムのデータが挿入されたパケットの中継を行う装置に適用し得る。

ＩＰネットワークを介して、音声や映像などデータをリアルタイムに送受信を行う際には、ＩＰ電話などの、リアルタイム性が求められる通信では、ネットワークの輻輳などによるパケット損失によって、品質が劣化する可能性がある。このような品質劣化を防ぐものとしては、従来特許文献１、２に示すシステムがある。

特許文献１に記載されたシステムでは、送信端末がパケットの損失を検出すると、送信レートの低いコーデックに切り替えることで品質を確保しようとしている。

特許文献２に記載されたシステムでは、送信端末が同一パケットを複数送信することで、パケット損失が発生しても、複数パケットのうち一つでも受信できていれば品質を劣化することがないとしている。
特開２００８−９９２６１号公報 特開２００７−６０３４５号公報 ＩＥＴＦ ＲＦＣ３５５０

しかしながら、特許文献１に記載のシステムでは、ネットワークでパケットの損失が発生して、送信端末が送信レートを下げるまでは、パケットが損失し続けてしまうという問題点があった。また、端末がコーデックを切り替える機能は、端末の処理負荷が増大してしまうという問題点があった。

また、特許文献２に記載のシステムでは、同一パケットを複数送信するため、複数分の帯域を消費してしまうため、さらなる輻輳を引き起こしてしまう問題点があった。また、パケット到着間隔のずれ（ジッタ）が増大してしまい、品質を確保することは困難であるという問題点があった。

そのため、送信側通信装置から受信側通信装置にデータ送信を行う際に、送信データ量を低減することができるパケット処理装置、プログラム及び方法が望まれている。

第１の本発明のパケット処理装置は、（１）送信側通信装置から送出されたパケットを処理して受信側通信装置に向けて送出するパケット処理装置において、（２）処理対象パケットについて、データ量を削減する処理を行うパケット処理手段と、（３）上記パケット処理手段により処理済の処理対象パケットを、上記受信側通信装置に向けて送出するパケット送出手段とを有することを特徴とする。

第２の本発明のパケット処理プログラムは、（１）送信側通信装置から送出されたパケットを処理して受信側通信装置に向けて送出するパケット処理装置に搭載されたコンピュータを、（２）処理対象パケットについて、データ量を削減する処理を行うパケット処理手段と、（３）上記パケット処理手段により処理済の処理対象パケットを、上記受信側通信装置に向けて送出するパケット送出手段として機能させることを特徴とする。

第３の本発明のパケット処理方法は、（１）送信側通信装置から送出されたパケットを処理して受信側通信装置に向けて送出するパケット処理方法において、（２）パケット処理手段、パケット送出手段を有し、（３）上記パケット処理手段は、処理対象パケットについて、データ量を削減する処理を行い、（４）上記パケット送出手段は、上記パケット処理手段により処理済の処理対象パケットを、上記受信側通信装置に向けて送出することを特徴とする。

送信側通信装置から受信側通信装置にデータ送信を行う際に、送信データ量を低減することができる。

（Ａ）主たる実施形態
以下、本発明によるパケット処理装置、プログラム及び方法の一実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

（Ａ−１）実施形態の構成
図２は、この実施形態の通信システム１の全体構成を示すブロック図である。

通信システム１では、送信側の通信装置２１から、受信側の通信装置２２へ、図２に示すように、ＩＰ網Ｎ１、パケット処理装置１０、ＩＰ網Ｎ２を介してパケット送信を行っているものとする。

通信システム１では、送信側の通信装置２１から、受信側の通信装置２２へ、ＩＰネットワークを介して、音声や映像などデータをリアルタイムに送信を行う際には、ＲＴＰ（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のプロトコルを使用して音声や映像データを送信し、ＲＴＣＰ（ＲＴＰ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のプロトコルを使用して通信制御データを送信する。ＲＴＣＰは、例えば、送信側が送信したパケット数などの通知や、受信側が受信したデータの品質情報などを通知するのに使用される。

通信装置２１、通信装置２２については、例えば、既存のネットワーク装置やネットワーク端末などを適用することができ、その種類は限定されないものである。また、ＩＰ網１、ＩＰ網２については、例えば、既存ＩＰネットワークなどを適用することができ、その種類は限定されないものである。

図１は、この実施形態のパケット処理装置１０の機能的構成を示すブロック図である。

パケット処理装置１０は、通信装置２１から通信装置２２に向けて送出されたパケットを処理して、通信装置２２へ向けて送出するものであり、パケット処理装置１０、パケット受信部１１、輻輳監視部１２、パケット処理部１３、パケット送信部１４を有している。

パケット処理装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ハードディスクなどのプログラムの実行構成、及び、他の通信装置と通信をするためのインタフェースを有する装置（１台に限定されず、複数台を分散処理し得るようにしたものであっても良い。）に、実施形態のパケット処理プログラム等をインストールすることにより構築しても良く、その場合でも機能的には上述の図１のように示すことができる。

パケット受信部１１は、外部の通信装置からパケットを受信するインタフェースの機能を担っている。図１においては、パケット受信部１１は、通信装置２１から通信装置２２に向けて送出されたパケットを受信すると、そのパケットを、輻輳監視部１２に与える。

輻輳監視部１２は、パケット処理装置１０において入出力されるパケットを監視して、トラヒック量を計測し、そのトラヒック量の履歴などに基づいて、パケット処理装置１０が輻輳状態であるか否かを判定する。また、輻輳監視部１２は、パケット受信部１１から与えられたパケットを、パケット処理部１３に与える。

輻輳監視部１２において、輻輳の判定には、例えば、パケット送信部１４での送信可能物理インタフェースの帯域（インタフェースが対応している最大通信速度）と、パケット受信部１１での現在の受信帯域の割合を用いるようにしても良い。例えば、パケット処理装置１０において、パケット受信部１１に入力されているトラヒックの帯域が、パケット送信部１４の物理インタフェースの帯域の６０％以上を占めるようになった場合に輻輳状態であると判定するようにしても良い。このように、パケット送信部１４での送信可能物理帯域と、パケット受信部１１での現在の受信帯域の割合に閾値を設けて輻輳状態か否かを判定しても良いし、具体的にパケット受信部１１での現在の受信帯域が５０Ｍｂｐｓなど数値を閾値として設けても良く、輻輳監視部１２における輻輳状態であるか否かの判定方法は限定されないものである。

パケット処理部１３は、輻輳監視部１２により、パケット処理装置１０において輻輳状態が発生していると判定された場合には、輻輳監視部１２から与えられたパケットについて、データ削減の処理を行って、パケット送信部１４に与える。

パケット処理部１３では、輻輳監視部１２から与えられたパケットが、処理対象のパケットであるか否かをまず判定し、処理対象のパケットである場合には所定の処理を施してからパケット送信部１４に与え、処理対象のパケットでないと判定した場合には、そのままパケット送信部１４に与える。以下、パケット処理部１３において処理の対象となるパケットを「処理対象パケット」と表す。

処理対象パケットでるか否かの判定には、例えば、ＩＰアドレス、ポート番号などのパケット識別条件を予め設定しておき、条件に一致するか否かで判定するようにしても良いし。または、受信したパケットを検査して判定するようにしても良い。

図１においては、パケット処理部１３は、ＲＴＣＰパケットのうち、特にパケットタイプ（以下「ＰＴ」という）が、ＳＲ（Ｓｅｎｄｅｒ Ｒｅｐｏｒｔ）、ＲＲ（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｒｅｐｏｒｔ）、ＳＤＥＳ（Ｓｏｕｒｃｅ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）のＲＴＣＰパケットを処理対象とする。各ＲＴＣＰパケットのパケットタイプは、例えば、各ＲＴＣＰパケットのヘッダ情報におけるＰＴ値を参照することにより識別可能である。

なお、以下の説明において、パケットタイプがＳＲのＲＴＣＰパケットを「ＲＴＣＰ−ＳＲパケット」、パケットタイプがＲＲのＲＴＣＰパケットを「ＲＴＣＰ−ＲＲパケット」、パケットタイプがＳＤＥＳのＲＴＣＰパケットを「ＲＴＣＰ−ＳＤＥＳパケット」と表す。

そして、パケット処理部１３は、通信装置２１と通信装置２２のデータ送信に影響を与えない範囲で、ＲＴＣＰ−ＳＲパケット、ＲＴＣＰ−ＲＲパケット、ＲＴＣＰ−ＳＤＥＳパケットの一部のデータを削除する処理を行い、処理後のパケットを、パケット送信部１４に与える。

図４は、ＲＴＣＰ−ＳＲパケットのフォーマットの例について示した説明図である。

例えば、規格上（ＲＦＣ３５５０；非特許文献１参照）は、ＲＴＣＰ−ＳＲパケットとして最低限必要な内容は、上述の図４に示すヘッダ部と送信者情報部であるので、この２つの部分を最低限残して、その他のデータを削除する処理を行うようにしても良い。

図５は、ＲＴＣＰ−ＲＲパケットのフォーマットの例について示した説明図である。

例えば、規格上（ＲＦＣ３５５０；非特許文献１参照）は、ＲＴＣＰ−ＲＲパケットとして最低限必要な内容は、上述の図５に示すヘッダ部のみであるので、ヘッダ部を最低限残して、その他のデータを削除する処理を行うようにしても良い。

図６は、ＲＴＣＰ−ＳＤＥＳパケットのフォーマットの例について示した説明図である。

例えば、規格上（ＲＦＣ３５５０；非特許文献１参照）は、ＲＴＣＰ−ＳＤＥＳパケットとして最低限必要な内容は、ヘッダ部と、最低限必要なＳＤＥＳアイテムであるＣＮＡＭＥ（Ｃａｎｏｎｉｃａｌ Ｎａｍｅ）のみであるので、その２つの要素を最低限残して、その他のデータを削除する処理を行うようにしても良い。

図７は、処理前ＲＴＣＰパケットのフォーマットの例について示した説明図であり、図８は、図７に示すＲＴＣＰパケットを処理した後（一部削除後）のＲＴＣＰパケットのフォーマットの例について示した説明図である。

一般的なＩＰ電話端末などが、送信するＲＴＣＰパケットは、図７で示されるように、受信レポートブロックが１個のＲＴＣＰ−ＳＲパケットに、複数のＳＤＥＳアイテムが含まれるＲＴＣＰ−ＳＤＥＳパケットが連結されて送信される。

パケット処理部１３では、中継するＲＴＣＰパケットのパケットサイズを削減するため、図７に示すパケットを、図８に示すように、規格上（ＲＦＣ３５５０；非特許文献１参照）最低限必要なデータ以外を削除する。

また、パケット処理部１３は、図７、８に示すように、処理前はＲＴＣＰ−ＳＲパケットであったものを、送信者情報と受信レポート部を削除し、パケット種別をＲＴＣＰ−ＲＲパケットに変更するようにしても良い。上述の通り、ＲＴＣＰ−ＲＲパケットは、最低限必要な内容は、上述の図５に示すヘッダ部のみで、ＲＴＣＰ−ＳＲパケットとして最低限必要な内容は、上述の図４に示すヘッダ部と送信者情報部であるため、ＲＴＣＰ−ＲＲパケットの方が、最低限必要なデータ量が少ない。なお、規格上（ＲＦＣ３５５０；非特許文献１参照）は、ＲＴＣＰ−ＲＲパケットのみでも、通信装置２１から通信装置２２へＲＴＰパケット送信を行うことは可能である。

パケット送信部１４は、外部の通信装置へ向けてパケットを送出するインタフェースの機能を担っている。図１においては、パケット送信部１４は、パケット処理部１３かあら与えられたパケット を、通信装置２２に向けて送出する。

（Ａ−２）実施形態の動作
次に、以上のような構成を有するこの実施形態のパケット処理装置１０におけるパケット処理の動作（実施形態のパケット処理方法）を説明する。

図３は、パケット処理装置１０におけるパケット処理に係る動作を示したフローチャートである。

まず、パケット受信部１１により、通信装置２１から通信装置２２に向けて送出されたパケットが受信され、輻輳監視部１２に与えられる（Ｓ１０１）。

そして、輻輳監視部１２では、パケット受信部１１から与えられたパケットが、さらにパケット処理部１３に与えられる。また、輻輳監視部１２では、パケット処理装置１０において入出力されるトラヒック量の履歴等に応じて、パケット処理装置１０において通信の輻輳状態が発生しているか否かが判定され、輻輳していると判定された場合には、後述するステップＳ１０３から動作し、輻輳していないと判定された場合には、後述するステップＳ１０５から動作する（Ｓ１０２）。

上述のステップＳ１０２において、輻輳状態であると判定された場合には、パケット処理部１３では、輻輳監視部１２から与えられたパケットが処理対象パケットであるか否かが判定される。そして、パケット処理部１３では、輻輳監視部１２から与えられたパケットが、処理対象パケットであると判定された場合には、一部のデータを削除する処理が行われ、処理済のパケットが、パケット送信部１４に与えられ（Ｓ１０４）、処理対象パケットではないと判定された場合には特に処理は行われずにそのままパケット送信部１４に与えられる。

一方、上述のステップＳ１０２において、輻輳状態ではないと判定された場合には、パケット処理部１３では、輻輳監視部１２から与えられたパケットがそのまま、パケット処理部１３に与える。

パケット処理部１３からパケットが与えられると、パケット送信部１４から、そのパケットが、通信装置２２に向けて送出される（Ｓ１０５）。

（Ａ−３）実施形態の効果
この実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。

パケット処理装置１０において、輻輳時に処理対象パケットであるＲＴＣＰパケットの一部を削除して送出することで、送信するデータ量を低減し、その分の帯域を有効利用し輻輳を回避することができる。例えば、輻輳している状況下での、緊急時などの優先呼のための帯域確保に利用できる。

また、通信装置２１と通信装置２２の間の通信を中継するパケット処理装置１０で、パケット処理を実行できるため、通信装置側の負荷を低減させることや、通信装置側に機能追加をさせる必要がないなどの効果を奏する。

また、パケット処理部１３では、上述の図７、図８に示すように、ＲＴＣＰ−ＳＲパケットをＲＴＣＰ−ＲＲパケットに変更しているが、ＲＴＣＰ−ＲＲパケットの方が、最低限必要なデータ量を少ないため、さらに送信するデータ量を削減することができる。

（Ｂ）他の実施形態
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。

（Ｂ−１）上記の実施形態では、パケット処理装置１０が受信したＲＴＣＰパケットのデータの一部を削除するとしたが、予めパケット処理装置に必要なデータを記憶しておき、輻輳時には受信ＲＴＣＰパケットは廃棄し、記憶していたデータでパケットを送信することで、パケット処理装置の処理負荷を軽減するようにしても良い。

例えば、パケット処理装置１０が、上述の図８に示すように、パケットごとに挿入されるデータが異なるデータ（例えば、タイムスタンプなど）を有していない場合には、毎回同じ内容のパケットを通信装置２２に送出しつづけることになるため、毎回通信装置２１から受信したパケットを処理して送出するのではなく、予め登録しているパケットを送出するようにしても、通信装置２１から通信装置２２へのパケット送信に影響はない。

（Ｂ−２）上記の実施形態においては、パケット処理装置１０に輻輳監視部１２を設けて、輻輳状態であると判定された場合にのみ、パケット処理部１３によるパケット処理を行っているが、輻輳監視部１２を省略して、常にパケット処理を行うようにしても良い。

また、パケット処理部１３によるパケット処理を行うか否かを、ユーザの操作に応じて切替えるようにしても良いし、時間帯によって処理を行うか否かを変更するようにしても良い。

（Ｂ−３）上記の実施形態においては、パケット処理部１３では、例えば、図７のようなＲＴＣＰパケットの一部を削除して、最低限必要なデータのみを残して図８のように加工処理をしているが、通信装置２１と通信装置２２の間の通信の内容に応じて、他のデータも残すように処理しても良い。図８に示した例は、パケット処理部１３において、最低限残す必要のあるデータであり、その他のデータ（例えば、ＲＴＰタイムスタンプや、送信パケット数など）を残すように処理してもよい。すなわち、最低限残す必要のあるデータが残されていれば、削除するデータの数や組み合わせは限定されないものである。

また、通信装置２１と通信装置２２の間で通信されるデータによっては、最低限必要なデータの内容が変わる場合もある。例えば、ＲＴＣＰ−ＳＲパケットにおいて、ＲＴＰタイムスタンプや、送信パケット数などなどのデータを最低限残す必要がある場合には、それらのデータを残す処理を、パケット処理部１３が行うようにしても良い。

（Ｂ−４）上記の実施形態においては、パケット処理装置は単体の装置として記載したが、例えば、ネットワーク間に配置されたルータやスイッチなどのゲートウェイ装置に搭載するようにしても良いし、送信側の通信装置に搭載するようにしても良い。

（Ｂ−５）上記の実施形態においては、ＲＴＣＰ−ＳＲパケットをＲＴＣＰ−ＲＲパケットに変更する処理を行う例について説明した（上述の図７、８参照）が、ＲＴＣＰ−ＳＲパケットのままデータを一部削除して送信するようにしても良いことは当然である。

実施形態に係るパケット処理装置の機能的構成を示すブロック図である。 実施形態に係る通信システムの全体構成を示すブロック図である。 実施形態に係るパケット処理装置におけるパケット処理に係る動作を示したフローチャートである。 ＲＴＣＰ−ＳＲパケットのフォーマットの例について示した説明図である。 ＲＴＣＰ−ＲＲパケットのフォーマットの例について示した説明図である。 ＲＴＣＰ−ＳＤＥＳパケットのフォーマットの例について示した説明図である。 実施形態に係る処理前ＲＴＣＰパケットのフォーマットの例について示した説明図である。 実施形態に係る処理後（一部削除後）のＲＴＣＰパケットのフォーマットの例について示した説明図である。

符号の説明

１…通信システム、２１…通信装置、２２…通信装置、Ｎ１、Ｎ２…ＩＰ網、１０…パケット処理装置、１１…パケット受信部、１２…輻輳監視部、１３…パケット処理部、１４…パケット送信部。

Claims (6)

1. 送信側通信装置から送出されたパケットを処理して受信側通信装置に向けて送出するパケット処理装置において、
   処理対象パケットについて、データ量を削減する処理を行うパケット処理手段と、
   上記パケット処理手段により処理済の処理対象パケットを、上記受信側通信装置に向けて送出するパケット送出手段と
   を有することを特徴とするパケット処理装置。
2. 上記パケット処理手段は、通信制御データが挿入された通信制御パケットを、処理対象パケットとしてデータ量を削減する処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のパケット処理装置。
3. 上記パケット処理手段は、通信制御パケットから、上記送信側通信装置から上記受信側通信装置へのパケット送信に影響を与えないデータの一部又は全部を削除する処理を行うことを特徴とする請求項２に記載のパケット処理装置。
4. 当該パケット処理装置が、輻輳状態であるか否かを判定する輻輳判定手段をさらに有し、
   上記パケット処理手段は、上記輻輳判定手段により、輻輳状態と判定されているときのみ、処理対象パケットについて処理を行う
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のパケット処理装置。
5. 送信側通信装置から送出されたパケットを処理して受信側通信装置に向けて送出するパケット処理装置に搭載されたコンピュータを、
   処理対象パケットについて、データ量を削減する処理を行うパケット処理手段と、
   上記パケット処理手段により処理済の処理対象パケットを、上記受信側通信装置に向けて送出するパケット送出手段と
   して機能させることを特徴とするパケット処理プログラム。
6. 送信側通信装置から送出されたパケットを処理して受信側通信装置に向けて送出するパケット処理方法において、
   パケット処理手段、パケット送出手段を有し、
   上記パケット処理手段は、処理対象パケットについて、データ量を削減する処理を行い、
   上記パケット送出手段は、上記パケット処理手段により処理済の処理対象パケットを、上記受信側通信装置に向けて送出する
   ことを特徴とするパケット処理方法。

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