JP3899463B2

JP3899463B2 - 音声通信システムおよび外縁ルータ

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Publication number: JP3899463B2
Application number: JP2003037016A
Authority: JP
Inventors: 隆史坂倉; 和則岡田; 正博黒田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2023-02-14
Also published as: JP2004248068A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は音声通信システム、音声通信方法、通信端末、ルータおよび外縁ルータに関し、特に、ＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）網等を使用した音声の通信技術等に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットの急速な普及と大容量化により、インターネットで使用されるＩＰパケットによる音声通信、いわゆるＶｏＩＰ（ＶｏｉｃｅｏｖｅｒＩＰ）が使用されるようになってきた。ユーザーはインターネット接続さえできれば、インターネットは無料で利用できるので、極めて安価に通話をすることができる。
【０００３】
また、回線交換網を構築、維持管理する費用に比べ、ＩＰ網の構築は安価にできるため、インターネットとは独立してＩＰ網を構築し、安いインフラコストを武器に、新規の長距離通信業者が参入してきている。
【０００４】
インターネットの普及に並行し、無線による移動通信の発展も、また顕著である。携帯電話が普及し、当初音声だけであったサービスから、データ通信が行なわれるようになってきた。今後、更にデータ通信の比重が高まることが予想されており、無線システムにおいても、システムのＩＰ網化が予想されている。
【０００５】
ＩＰ化により、データと音声の混在ネットワークが実現でき、通信インフラの維持コストは下がる。しかしながら、回線交換網が確実に通信帯域の確保を行なえるのに対し、ＩＰ網はパケット交換網であるので、網の混雑によるパケット遅延の問題が指摘されている。ＩＰ網はルータと呼ばれる中継局によって構成されるが、ルータに処理能力を越えてパケットが集中すると、パケット配信遅延が大きくなり、さらには、パケット配信が行なわれぬまま、パケット消失が発生する。
【０００６】
特に、音声をデータ化し、連続した小さなＩＰパケットとして送受信するＶｏＩＰの場合、パケット遅延の影響は深刻である。一般に、音声が相手に届くまでの遅延時間が２００ｍｓｅｃを越えると、普通の会話が難しいと言われている。多くのＶｏＩＰ製品の場合、２００ｍｓｅｃ程度のマージンでＩＰパケットのバッファリングを行なって、パケット遅延の揺らぎを吸収するが、このマージンを越えて遅延したパケットは捨てられて、欠落したパケット分のタイムフレームは雑音として扱われる。
【０００７】
ルータ負荷が上がっても、音声の様な遅延耐性のないパケット送信が行なえるよう、いくつかの方式が提案されており、予め経由するルータで帯域確保行なうＲＳＶＰ（ＲｅｓｏｕｒｃｅＲｅｓｅｖａｔｉｏｎＳｅｔｕｐＰｒｏｔｏｃｏｌ）や、ＩＰパケットに処理優先度を与えるＤｉｆｆｓｒｖ（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅｓ）などが知られているが、むしろ、十分な処理能力のルータを配置することによる問題解決が図られている。
【０００８】
遅延に対応するため、半二重に音声通話を制約する考え方もある。通話を交互に行なうことを使用者が理解することで、使用者が全二重に比べはるかに大きな音声の遅延に耐えられると考えられる。従来の半二重通信としては、例えば、半二重音声パケットを複数の無線局を中継させる伝送方式が知られており、これでは、無線機の数がタイムスロットの数より大きく、無線機相互の間隔が一定以上離れた区間で同一位相のタイムスロットを繰り返して使うようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−３６９１６号公報（第５頁、図５）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上、インターネットの発展を背景に、ＩＰでの音声通信を行なうＶｏＩＰが普及しつつあるが、通信帯域の保証に課題があり、課題解決の試みがなされていることを説明した。また、有線のみならず、無線システムにおいても、そのＩＰ化が検討されていることを説明した。
【００１１】
さて、現在のＩＰ網による通信事業者は、十分に余裕のあるシステムを提供することで、ＩＰによる遅延時間や通信帯域保証の問題を回避している。しかしながら、トラフィックの増大が発生する災害発生時などに、システムが機能することは困難なことが予想される。例えば、１９９５年の阪神淡路大震災時は通常の５０倍のトラフィックが発生した。また、災害時には通常時にも増して、行政、警察、消防、医療関係等の緊急通信が確実にサービスされることが求められる。
【００１２】
回線交換システムの場合は、入呼制限等の手段で、緊急通信用の回線を確保する、あるいは、通話時間に制限を設けて、より公平に利用者に回線を与えるという運用が可能であるが、ＩＰ網の場合、接続の管理は端末同士で行なわれ、ＩＰ網側での接続管理は難しいという技術的課題があった。
【００１３】
また、過負荷状態で、ＶｏＩＰによる送受信を行なうと、遅延の揺れが激しくなり、音声通信として用をなさなくなるという技術的課題があった。
【００１４】
本発明はかかる技術的課題を解決するもので、ＩＰ網等の情報通信網を利用した音声通信においてトラフィックリソースを的確に管理できる音声通信技術を提供することを目的とする。
【００１５】
また、本発明は、ＩＰ網等の情報通信網を利用した音声通信において、パケット遅延の揺れが激しい状態にあっても良好な音声通信を利用可能ならしめる音声通信技術を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る音声通信システムは、有線通信媒体また無線通信媒体を複数の径路制御装置を介して接続して構成されるインターネットプロトコルによる情報通信網と、前記情報通信網に接続される複数の通信端末とを含み、複数の前記通信端末間にて音声通信を行う音声通信システムであって、前記径路制御装置は、前記情報通信網における通信負荷を計測する計測手段と、前記通信負荷の大小に応じて、前記通信端末へ制御メッセージを送信する送信手段とを有し、前記通信端末は前記制御メッセージに応じて、通信抑止、または半二重通信、全二重通信のいずれかに切り替える通信制御機能を備え、複数の前記径路制御装置は、前記情報通信網の外縁に接続され配下に前記通信端末が接続される第１径路制御装置と、前記外縁に接続されない第２径路制御装置とからなり、前記第２径路制御装置からの前記制御メッセージを前記第１径路制御装置は受け取り、前記制御メッセージに従って、前記通信端末からの前記情報通信網への情報転送制御を行ない、前記第１径路制御装置は、前記通信端末から受信した複数の第１半二重音声通信パケットを統合して、欠損がなくなるようなよりサイズの大きな第２半二重音声通信パケットとして前記情報通信網に送信する機能を備えるようにしたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態について説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１である音声通信システムが適用される情報通信網の構成の一例を示す概念図である。
【００１８】
本実施の形態では、情報通信網の一例として、インターネットプロトコルを用いるＩＰ網１００を例にとって説明する。また、本実施の形態のＩＰ網１００にはＩＰバージョン６が適用されている。
【００１９】
本実施の形態のＩＰ網１００は複数の外縁ルータ（第１径路制御装置）１０３および外縁ルータ（第１径路制御装置）１０４と、それ以外のルータ（第２径路制御装置）１０２と、これらを接続する有線通信媒体１００ａから構成されている。ルータ１０２の制御インタフェースにはシステム管理者が操作する制御端末１０１が接続されている。外縁ルータ１０３、外縁ルータ１０４は、それぞれ、無線基地局１０５と無線基地局１０６に接続されている。
【００２０】
無線基地局１０５と無線基地局１０６の各々の配下には、たとえば無線通信端末からなるＩＰ端末（通信端末）１０７、ＩＰ端末（通信端末）１０８が電波等の無線媒体１００ｂを介して接続されており、無線ＬＡＮに採用されているＣＳＭＡ／ＣＡ型のＭＡＣ機能を備えた無線システム上にて無線基地局１０５および無線基地局１０６の各々を経由してＩＰ網１００上でＩＰ通信を行なう。ページング／シグナリング機構が無線システムには施されており、個々のＩＰ端末１０７，１０８は、互いに相手端末のＩＰアドレスを指定して呼出を行なうことができる。
【００２１】
図２は本実施の形態における各ルータの機能構成の一例を示す概念図である。外縁ルータ１０３，１０４も、ルータ１０２も機能構成に差はない。
外縁ルータ１０３，１０４およびルータ１０２の各々は、制御インタフェース２０１、制御メッセージ送受信部２０２、許可・認可キー生成部２０３、優先アドレスデータベース２０４、負荷測定部２０５、キュー管理部２０６、認可キー・タイマチェック２０７、パケットフィルタ２０８を備えている。
【００２２】
制御インタフェース２０１は、ルータが接続されるＩＰ網１００に接続される制御端末１０１とのインタフェースプログラムである。制御インタフェース２０１は、管理者が操作する制御端末１０１からのコマンドを受け付け、音声通話セッション数の制限等の制御を行なうことができる。
【００２３】
制御メッセージ送受信部２０２はＩＰ端末１０７，１０８へ向けて発する、通信抑止、全二重通信、半二重通信の利用勧告等の制御メッセージの送受信処理を行う。個々の外縁ルータ１０３，１０４、ルータ１０２がＩＰ端末１０７，１０８や他のルータへの制御メッセージを中継する時は、制御メッセージ送受信部２０２はメッセージを中継すると共に、自装置内への当該制御メッセージの取り込みを行なう。
【００２４】
ところで本実施の形態で用いる半二重通信の意味するところは、端末による音声パケット送受信を半二重的（送話または受話を交互に切り替えて実行）に運用することである。これにより、半二重通信は、全二重音声通信（送話および受話を同時並行に実行）に比較して大きな音声パケット遅延を許容することができる。
【００２５】
許可・認可キー生成部２０３はＩＰ端末１０７，１０８に音声通信セッションの許可を与え、音声通信パケットに付する認可キー（認可情報）の生成管理を行なう。
【００２６】
優先アドレスデータベース２０４は優先処理を行なうべきＩＰ端末１０７，１０８のＩＰアドレスを登録したデータベースであり、優先登録されたＩＰ端末に、優先的に音声通信セッションの許可を与える。
【００２７】
負荷測定部２０５は当該ルータの処理負荷を測定するものであり、後述するリアルタイムキューと通常キュー（非リアルタイムキュー）に分けて単位時間当たりの処理パケット数を計測する。特にリアルタイムキューにおいては、負荷測定部２０５は、その処理遅延時間も計測する。
【００２８】
キュー管理部２０６はリアルタイムキューと通常キューのそれぞれの管理を、動的または静的に与えられる管理ポリシーにより行なう。
【００２９】
認可キー・タイマチェック２０７はパケットに付された認可キーの照合、当該認可キーに与えられた有効期限をチェックする。認可キー照合に失敗した、あるいは、有効期限を過ぎた認可キーである場合、認可キー・タイマチェック２０７は、要求元のＩＰ端末１０７，１０８に通知し、当該パケットのキューイングを行なわない。
【００３０】
パケットフィルタ２０８はＩＰ網１００の使用目的にそぐわないＩＰパケットを事前に排除するためのフィルタである。
【００３１】
図３は本実施の形態によるＩＰ端末１０７，１０８の音声通信機能の構成例を示す概念図である。
ＩＰ端末１０７，１０８の各々は、制御ＧＵＩ３０１、ＳＩＰ制御部３０２、制御メッセージ処理部３０３、音声通信アプリケーション３０４、全二重・半二重音声パケット生成部３０５、全二重・半二重パケットバッファリング３０６、認可キー管理部３０７、パケット送受信機能３０８を備えている。
【００３２】
制御ＧＵＩ３０１はユーザが音声通信の可否のステータス情報を確認したり、半二重音声通信を選択した場合の通話ボタン制御の入力・表示を行なうＧＵＩ（ＧｒａｐｈｉｃａｌＵｓｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅ）である。
【００３３】
ＳＩＰ制御部３０２はＩＰを用いた音声通信セッションの制御を行なうＳＩＰ（ＳｅｓｓｉｏｎＩｎｉｔｉａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）制御アプリーケーションである。このＳＩＰ制御部３０２はサーバープログラムとして動作しており、ＩＰパケットによる音声通信要求の受付を行なう。また、本実施の形態の場合、当セッション制御手順には半二重音声通信をサポートするようにモード選択コマンドが追加され、拡張されている。
【００３４】
制御メッセージ処理部３０３は外縁ルータ１０３，１０４からの制御メッセージの処理を行う。すなわち、外縁ルータ１０３，１０４からの制御メッセージを受け取り、通信抑止、全二重通信、半二重通信等の音声通信のステートを管理する。音声通信アプリケーション３０４は、音声データの生成・再生、送受信制御を行なう。
【００３５】
全二重・半二重音声パケット生成部３０５は、現時点で適用されている、全二重か半二重の音声通信モードに従って、音声データパケットの生成を行なう。生成された音声データパケットは、後述の、認可キー管理部３０７のルータから与えられる認可キー付与コントロールを経て、パケット送受信機能３０８に渡される。
【００３６】
パケット送受信機能３０８では音声データパケットを受け取ると、全二重・半二重パケットバッファリング３０６により、適用されている音声通信モードによって、遅延揺らぎの吸収が行なわれる。
【００３７】
次に、本実施の形態１の動作について説明する。
ユーザがＩＰ端末１０７またはＩＰ端末１０８において、制御ＧＵＩ３０１から音声通信を利用しようとすると、音声通信アプリケーション３０４は図４のフローチャートに示す論理で動作する。
【００３８】
まずステップＳＴ４０１の音声通信ステータスのチェックが行なわれる。音声通信ステータスは、現時点で、該端末がその配下にいる外縁ルータから供給される。ＩＰ網の状態により通信抑止／全二重／半二重のステートを与える。最新の状態が通信抑止であったならば（ステップＳＴ４０２）ユーザーに通信不能とのエラー報告をし処理を終了する（ステップＳＴ４１０）。
【００３９】
更にステップＳＴ４０３で全二重通信が許可されているかどうかをチェックする。全二重通信が許可されているならば、ステップＳＴ４０４で全二重音声通信セッションの確立を後述の図５に示すプロトコルで試みる。セッションが確立できたならば（ステップＳＴ４０５）、ステップＳＴ４０６で通信を実行する。
【００４０】
半二重通信のみ許可されている場合は、ユーザの意志決定に従って、半二重音声通信のセッション確立をステップＳＴ４０７で試みる。セッションが確立できたならば（ステップＳＴ４０８）、半二重音声通信セッションをステップＳＴ４０９で実行する。
【００４１】
全二重音声通信セッションの確立手順の一例を図５のフローチャートを用いて説明する。今、ＩＰ端末１０７がＩＰ端末１０８に発呼しようとしている。ＩＰ端末１０８の認可キー管理部３０７はＩＰパケットヘッダ中の優先度をリアルタイムとして、認可キーなしに、セッション開始要求パケットをステップＳＴ５０１で送付する。
【００４２】
図６のフローチャートはＩＰ端末１０８とＩＰ端末１０７の中継路にある、本実施の形態によるパケット制御機構が機能するルータ１０２で実行される論理の一例である。今、ＩＰ端末１０７からのセッション開始要求パケットを受け取ると、ステップＳＴ６０１で負荷状態や、システム管理者の操作により設定される制限状態かどうかをチェックする。十分に余裕のある状態であれば、そのままリアルタイムキューにキューイングされ、該パケットはルータ１０２を通過する。ただし、リアルタイムキューに未登録の優先パケットをキューイングする時は、セッションの登録が行なわれる。
【００４３】
制限ありの状態であると、ルータ１０２はさらに当該パケットが優先パケットであるかをチェックする（ステップＳＴ６０２）。優先パケットでなければ、遅延時間の保証をしない非リアルタイムキューにキューイングする（ステップＳＴ６０９）。非リアルタイムキューにキューイングされたパケットは遅延はするものの、必ず送出される。遅延要件のない当該キューでも処理できないほど負荷が高い場合は、ルータ１０２はメッセージの送信抑止メッセージをブロードキャストする。負荷計測とステータスメッセージ送出については後述する。
【００４４】
さらにステップＳＴ６０３で当該パケットに認可データ（認可キー）が付されているかをチェックする。認可データがなければ、ステップＳＴ６０６で認可登録処理を実行する。ルータ１０２はパケット送信拒否通知をステップＳＴ５０２で当該発呼側のＩＰ端末１０７に送信する。ＩＰ端末１０７のパケット送受信機能３０８は、自身のＩＰアドレスと認可データを用いて、優先パケット送信許可要求メッセージを再送する（ステップＳＴ５０３）。
【００４５】
ルータ１０２の認可登録処理は、ＩＰ端末１０７からの送信許可要求メッセージを受け取ると、送信許可要求メッセージに格納されているＩＰアドレスと認可データから、優先アドレスデータベース２０４を検索し、認可データが優先アドレスデータベース２０４内の登録情報と合致し、かつ予め与えられている該ＩＰ端末の優先順位が、現在適用されている通信制限レベルにあって、認可すべきものであったならば、認可を発行した時刻のタイムスタンプデータと共に、生成した認可データを登録し、認可データを該ＩＰ端末１０７にステップＳＴ５０４で送信する。
【００４６】
ＩＰ端末１０７は、ルータ１０２からの認可データを受け取ると、改めてセッション開始要求パケットを認可データを付して、ＩＰ端末１０８に向けて送信する（ステップＳＴ５０５）。今回はステップＳＴ６０６において認可データありと判定され、かつ該タイムスタンプからの経過時間が、設定値の範囲内であるので（ステップＳＴ６０４）、該パケットはリアルタイムキューにキューイングされて（ステップＳＴ６０５）、ルータ１０２を通過する。
【００４７】
着信側のＩＰ端末１０８は該セッション開始要求パケットを受け取ると、ポート番号を要求元のＩＰ端末１０７に返送する（ステップＳＴ５０６）。ＩＰ端末１０８は付されてきた認可データをそのまま利用する。更にＩＰ端末１０７からのアクノリッジ（ＡＣＫ）メッセージ送信（ステップＳＴ５０７）を以って、全二重音声通信セッションが確立する。以後、ステップＳＴ５０８で音声通信データの相互交換が行なわれ、セッションの終了は、ユーザオペレーションにより、双方のＩＰ端末１０７，１０８上の音声通信アプリケーション同士により行なわれる（ステップＳＴ５０９）。
【００４８】
音声通信データの相互交換中に（ステップＳＴ５０８）、ルータ１０２での当該認可制限時間が経過した場合は（ステップＳＴ６０４）、ルータ１０２はパケット中にある送信元と送信先のＩＰアドレスに対し、パケット送信拒否通知を送信する（ステップＳＴ６０７、ステップＳＴ６０８）。ＩＰ端末１０７，１０８は、全二重音声通信セッション実行中にパケット送信拒否メッセージを受け取るとセッションの解消を行なう。
【００４９】
このように、本実施の形態によれば、ＩＰ網１００における負荷に大小に応じて、ルータ１０２から制御メッセージを個々のＩＰ端末１０７，１０８に送信し、ＩＰ端末１０７，１０８の側では、低負荷の場合には、全二重音声通信を行い、高負荷の場合には、半二重音声通信または通信抑止に切り替えることで、高負荷時に音声が聴き取り不能になる等の不具合を生じることなく、負荷変動に応じた最適な通信を行うことができる。
【００５０】
ここで、図１に示すように、制御端末１０１はルータ１０２にＩＰ接続されており、この制御端末１０１上には、ルータ１０２の制御インタフェース２０１に接続される、図７に示す制御ＧＵＩ７００をもつ制御アプリケーションが配置されている。該制御ＧＵＩ７００は接続先ルータ（この場合、ルータ１０２）の負荷状態を表示する負荷状態表示部７００ａ、ルータ１０２に現時点で設定されている負荷制限のための各種の閾値を表示する有効制限値表示部７００ｂ、及びその各種の閾値を設定する入力インタフェースを提供する設定部７００ｃからなっている。
【００５１】
該制御ＧＵＩ７００の負荷状態表示部７００ａは、定期的にルータ１０２の制御インタフェース２０１に負荷状態の問い合わせを行ない、制御インタフェース２０１はルータ１０２の負荷測定部２０５から負荷状態情報を得る。負荷測定部２０５は有効なリアルタイムセッション数と、非リアルタイムキューの長さの最近の平均値を報告する。負荷状態表示部７００ａにはリアルタイムセッションが３０あることと、パケットを廃棄せずに処理できるキューの長さを１とした非リアルタイムキューの長さ４０％が表示されている。
【００５２】
有効制限値表示部７００ｂには負荷制限のための閾値として、リアルタイムセッションが５０で制限が開始されることと、非リアルタイムキューは長さ８０％で制限されることが表示されている。ルータ１０２は、これら閾値により自身のステータスを変更し、これによって、ＩＰ端末１０７，１０８または外縁ルータ１０３，１０４へ向けての制御メッセージの送信や、通信の制限などを行なう。
【００５３】
システムの管理者は、制御端末１０１を介してルータ１０２の稼働状態をチェックするのみでなく、閾値や音声通信の時間制限、ルータ１０２の閉塞などをコントロールできる。すなわち、設定部７００ｃにはルータのリアルタイムキューの制限閾値と、非リアルタイムキューの制限閾値が設定できる。リアルタイムセッションの制限時間は設定部７００ｃで設定可能で、例えばチェックボックスにチェックした場合は、ルータ１０２の負荷状態を問わずルータ１０２を閉塞状態とすることができる。尚、設定部７００ｃにおいて制限時間は秒数で入力されるようになっており、−１は無制限を意味する。
【００５４】
システム管理者により、制御端末１０１を介してコントロールされている負荷制限閾値（有効制限値表示部７００ｂに表示された値）をもとに、ルータ１０２では、例えば１０秒間隔で定期的に図８のフローチャートに示す制御論理が実行される。ステップＳＴ８０１の負荷計測ではリアルタイムキューについては有効なセッション数で、その負荷を計測し、非リアルタイムキューについては、キューの長さを計測する。
【００５５】
リアルタイムキューの有効なセッション数が閾値を越えていなければ（ステップＳＴ８０２）、さらに、現ステートが制限ステートであるかをチェックする（ステップＳＴ８０３）。制限ステートであれば、制限解除のメッセージを送出し（ステップＳＴ８０４）、現ステートを非制限ステートとする（ステップＳＴ８０５）。
【００５６】
リアルタイムキューの有効なセッション数が閾値を越えているが、非リアルタイムキューの負荷は閾値に満たない場合は（ステップＳＴ８０６）、半二重のセッションのみは許可する旨のメッセージを送出し（ステップＳＴ８０７）、リアルタイムセッションの制限ステートを登録する（ステップＳＴ８０８）。
【００５７】
さらに、非リアルタイムキューの負荷も閾値を超過していると、通信抑止のメッセージを送出し（ステップＳＴ８０９）、ステートとして抑止状態であることを登録する（ステップＳＴ８１０）。
【００５８】
このように本実施の形態によれば、制御端末１０１を介したシステム管理者の介入により、ＩＰ網１００等の情報通信網を利用した音声通信においてトラフィックリソースを随意に管理できる。
【００５９】
したがって、たとえば、優先アドレスデータベース２０４において、行政、警察、医療機関等のＩＰ端末１０７、ＩＰ端末１０８のアドレスに高い優先度を設定しておくことにより、災害時等においてトラフィックが急増した場合においても、一般の音声通信に優先して緊急の音声通信を確実に確保することが可能になる。
【００６０】
さらに、ここで図１に示すように、本発明を適用したＩＰ網１００において、有線ＩＰ網の外縁に配置されており、無線システムを接続する外縁ルータ１０３，１０４の動作につき説明する。すでに説明した、本発明によるルータ１０２からの制御メッセージの伝達は、ブロードキャストにより実現されている。該ＩＰ網１００に接続されている外縁ルータ１０３，１０４等は全て受信可能である。
【００６１】
外縁ルータ１０３，１０４での制御メッセージ受信処理を図９のフローチャートを用いて説明する。外縁ルータ１０３，１０４の制御メッセージ送受信部２０２はステップＳＴ９０１において制御メッセージの到着を待つ。そして、ＩＣＭＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＣｏｎｔｒｏｌＭｅｓｓａｇｅＰｒｏｔｏｃｏｌ）メッセージである制御メッセージを受け取ると、制御メッセージの内容が通信抑止要求かどうかをチェックする（ステップＳＴ９０２）。そうであれば、送信元のルータ１０２への通信をステップＳＴ９０３で抑止する。具体的には、該ルータアドレスを抑止状態として登録し、該ルータ１０２を経由するパケットはすべて破棄する。
【００６２】
ステップＳＴ９０４において制御メッセージによるステートを記録する。外縁ルータ１０３，１０４は定期的に配下の無線端末（ＩＰ端末１０７、ＩＰ端末１０８）に、該外縁ルータ１０３，１０４を経由するＩＰアドレスのマスク情報とともに、全二重、半二重、抑止の制御メッセージをＩＰｖ６ルータ広告の形態で、配信する。
【００６３】
すでに説明したように、ＩＰ端末１０７、ＩＰ端末１０８はこの外縁ルータ１０３，１０４から、ルータ広告の形態で供給される制御メッセージを受け取り、全二重通信、半二重通信、通信抑止のステート制御を行なう。
【００６４】
このように、本実施の形態によれば、ＩＰ網１００等の情報通信網を利用した音声通信においてトラフィックリソースを的確に管理できる。
【００６５】
次に、半二重音声通信適用時のＩＰ端末１０７、ＩＰ端末１０８、及び、各ＩＰ端末が接続する外縁ルータ１０３，１０４の動作につき説明する。改めて、ＩＰ音声通信において音声通信アプリケーションが半二重動作する意義を説明する。ＩＰによるリアルタイム音声通信の場合、遅延バッファ制御で救い切れなかったパケット、経路ルータでパケット落ちが発生した場合には欠損パケットとして扱わざるを得ず、音声は欠損パケット分、無音状態となる。
【００６６】
重要な会話におけるパケット欠損の影響は大きく、パケット欠損が発生しやすくなるトラッフィク増大が発生する緊急時はなおさらである。半二重通信はユーザに半二重制御と大きな通信遅延に耐えることを要求するが、受信する、１回の音声メッセージはそのインテグリティ（データの無欠落）が保証されており、大事な言葉の子音が飛んだために意味不明となるようなことは発生しない。
【００６７】
半二重通信時においては、トランシーバ利用時と同等にユーザがＩＰ端末１０７，１０８における送信（送話）および受信（受話）の切替を通話ボタンにより操作する。この通話ボタンはＩＰ端末１０７，１０８におけるハードウェア（特定の操作キー）またはＧＵＩによるソフトウェア表示の操作キーのいずれで実現してもよい。本発明を適用した実施の形態においては、送話者がＩＰ端末１０７，１０８の通話ボタンを押下している間に採取した音声データは一つのＩＰパケットとして生成され、ＩＰ網中を転送される。
【００６８】
ところが、一般にＩＰ通信スタックにおいては、一つのデータ送信要求はＭＴＵ（ＭａｘｉｍｕｍＴｒａｎｓｆｅｒＵｎｉｔ）と呼ばれる、通信メディアにより規定される最大転送サイズに分割される。特に無線システムによっては、このＭＴＵが比較的小さく設定されている場合が多い。本実施の形態によるＩＰ端末１０７，１０８は、与えられた一つの音声メッセージをＩＰｖ６断片ヘッダを付して、分割して外縁ルータ１０３，１０４に送信する。
【００６９】
さて、本実施の形態によるＩＰ音声システムの有線のＩＰ網１００（有線通信媒体１００ａを用いた部分）には十分に大きなＭＴＵが適用されている。外縁ルータ１０３，１０４は、無線基地局１０５，無線基地局１０６と無線端末（ＩＰ端末１０７，１０８）からなる無線システムのＭＴＵに分割されたＩＰ端末１０７，１０８から当該パケット分割された音声メッセージを受け取ると、図１０のフローチャートに示す制御論理で、より大きなサイズの一つのＩＰパケットを再構成（統合）する。
【００７０】
ステップＳＴ１００１でＩＰパケットを受け取ると、ステップＳＴ１００２で半二重パケット、つまり、音声メッセージの断片パケットかどうかを判断する。事実上、断片パケットとして送信されるのは、半二重の音声メッセージだけであるので、断片パケット一律の処理としても良い。
【００７１】
断片パケットはステップＳＴ１００３でバッファリングされる。断片パケットの全てのバッファリングが終了したならば（ステップＳＴ１００４）、断片パケットを一つのＩＰパケットに再構成し（ステップＳＴ１００５）、次ホップの経路に転送する（ステップＳＴ１００６）。これにより半二重通信使用時には多少の遅延は発生するものの、ユーザは欠損のない音声メッセージを利用できる。
【００７２】
また、優先のＩＰ網１００およびその部分を構成する無線システムの各々における最適なサイズのＭＴＵの使用により、通信効率の向上が期待できる。
【００７３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＩＰ網１００を利用した音声通信において、ＩＰ網１００のトラフィック調整が可能になり、災害時等の急激にトラフィックが増加する状況においても、個々のＩＰ端末１０７，１０８における優先通信、通信品質の確保、公平な通信時間の分配が可能になる。
【００７４】
また、一部に、無線基地局１０５，無線基地局１０６および配下の無線通信端末からなるＩＰ端末１０７、ＩＰ端末１０８等で構成される、ＩＰによる無線システムを含むＩＰ網１００に適用されれば、より信頼性の高い移動通信システムを実現することができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、通信制御装置側の計測手段で通信網の通信負荷を計測し、送信手段がその負荷の大小に応じて端末側へ制御メッセージを送信し、端末側ではこの制御メッセージに応じて通信を切り替えるように構成したので、情報通信網を利用した音声通信において、トラフィックリソースを的確に管理でき、またパケット遅延の揺れが激しい状態にあっても良好な音声通信ができる。
また、第１径路制御装置は、通信端末から受信した複数の第１半二重音声通信パケットを統合して、欠損がなくなるようなよりサイズの大きな第２半二重音声通信パケットとして情報通信網に送信する機能を備えるように構成したので、ユーザは欠損のない音声を利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１である音声通信システムが適用される情報通信網の構成の一例を示す概念図である。
【図２】実施の形態１における各ルータの機能構成の一例を示す概念図である。
【図３】実施の形態１におけるＩＰ端末の音声通信機能の構成の一例を示す概念図である。
【図４】実施の形態１におけるＩＰ端末の音声通信機能の制御論理の一例を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１における音声通信セッションの確立手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態１におけるルータの音声通信機能の制御論理の一例を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態１である音声通信システムにおける制御端末の制御ＧＵＩの一例を示す概念図である。
【図８】実施の形態１におけるルータの制御論理の一例を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態１における外縁ルータの制御論理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態１における外縁ルータの制御論理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００ＩＰ網、１００ａ有線通信媒体、１００ｂ無線媒体、１０１制御端末、１０２ルータ、１０３外縁ルータ、１０４外縁ルータ、１０５無線基地局、１０６無線基地局、１０７ＩＰ端末、１０８ＩＰ端末、２０１制御インタフェース、２０２制御メッセージ送受信部、２０３許可・認可キー生成部、２０４優先アドレスデータベース、２０５負荷測定部、２０６キュー管理部、２０７認可キー・タイマチェック、２０８パケットフィルタ、３０１制御ＧＵＩ、３０２ＳＩＰ制御部、３０３制御メッセージ処理部、３０４音声通信アプリケーション、３０５全二重・半二重音声パケット生成部、３０６全二重・半二重パケットバッファリング、３０７認可キー管理部、３０８パケット送受信機能、７００制御ＧＵＩ、７００ａ負荷状態表示部、７００ｂ有効制限値表示部、７００ｃ設定部。

Claims

複数の径路制御装置を介して通信媒体を接続して構成される情報通信網と、前記情報通信網に接続される複数の通信端末とを含み、複数の前記通信端末間にて音声通信を行う音声通信システムであって、
前記径路制御装置は、前記情報通信網における通信負荷を計測する計測手段と、前記通信負荷の大小に応じて、前記通信端末へ制御メッセージを送信する送信手段とを有し、
前記通信端末は前記制御メッセージに応じて、通信抑止、半二重通信、全二重通信のいずれかに切り替える通信制御機能を備え、
複数の前記径路制御装置は、前記情報通信網の外縁に接続され配下に前記通信端末が接続される第１径路制御装置と、前記外縁に接続されない第２径路制御装置とからなり、前記第２径路制御装置からの前記制御メッセージを前記第１径路制御装置は受け取り、前記制御メッセージに従って、前記通信端末からの前記情報通信網への情報転送制御を行ない、
前記第１径路制御装置は、前記通信端末から受信した複数の第１半二重音声通信パケットを統合して、欠損がなくなるようなよりサイズの大きな第２半二重音声通信パケットとして前記情報通信網に送信する機能を備えたことを特徴とする音声通信システム。
前記径路制御装置は、システム管理者が操作する制御端末と接続される制御インタフェースを備え、前記制御端末を介した前記システム管理者の介入操作により、前記通信負荷の大小に応じた前記通信端末へ制御メッセージの送信による負荷制御が行われることを特徴とする請求項１記載の音声通信システム。
前記径路制御装置は、複数の前記通信端末間における通信開始に際して、前記通信端末に認可情報と共に通信許可を与え、前記認可情報が付されたパケットのみに当該径路制御装置の通過を許可する機能を備えたことを特徴とする請求項１記載の音声通信システム。
前記径路制御装置は、予め前記通信端末毎に付与されている優先度に応じて、前記通信許可を与える機能を備えたことを特徴とする請求項３記載の音声通信システム。
前記径路制御装置は、時限を設けて前記通信端末に前記通信許可を与える機能を備えたことを特徴とする請求項３記載の音声通信システム。
前記径路制御装置は、前記通信端末への前記制御メッセージ送信方法としてブロードキャストを用いる機能を備えたことを特徴とする請求項１記載の音声通信システム。
前記径路制御装置は、前記半二重通信のデータがバッファリングされる半二重通信用キューと前記全二重通信のデータがバッファリングされる全二重通信用キューとを分離して管理する機能を備えたことを特徴とする請求項１記載の音声通信システム。
ルータとともに通信媒体に介在して情報通信網を構成し、前記情報通信網を利用して音声通信を行う通信端末が接続される外縁ルータであって、
前記情報通信網における通信負荷の大小に応じた制御メッセージを前記ルータから受信し、当該制御メッセージに従って、前記音声通信における前記通信端末から前記情報通信網への情報転送制御を行う機能を含み、
前記情報通信網はＩＰ網であり、配下に無線基地局を持ち、前記無線基地局を経由して無線通信端末としての前記通信端末による前記ＩＰ網上での半二重音声通信または全二重音声通信が行われ、
前記通信端末から受信した複数の第１半二重音声通信パケットを統合して、欠損がなくなるようなよりサイズの大きな第２半二重音声通信パケットとして前記情報通信網に送信する機能を備えたことを特徴とする外縁ルータ。