JP3980562B2

JP3980562B2 - Ｓｉｐ通信制御装置

Info

Publication number: JP3980562B2
Application number: JP2004004317A
Authority: JP
Inventors: 純一郎黒木; 和仁林; 高穂柴田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2024-01-09
Also published as: JP2005198181A

Description

本発明は、SIP通信制御装置に関し、特に、同じネットワークに属する端末間でSIPメッセージの送受信を行うときに、アドレス体系が異なるネットワークに属するSIPサーバを経由するような場合に適用して有効な技術に関するものである。

従来、IPネットワーク上で電話の呼設定や、インターネットを介した音声や映像等のメディアの伝達を行うマルチメディアサービスを実現するプロトコルとしてSIPがある（たとえば、非特許文献１，非特許文献２を参照）。

前記SIPは、複数の端末間で音声や映像等のメディアの伝達（送受信）を行うときの伝達の開始や終了といったシグナリングに用いられる。そして、前記メディアは、リアルタイムに音声や動画を送受信するためのプロトコルであるRTP（Real-time Transport Protocol）で伝達される（たとえば、非特許文献３を参照）。

また、前記SIPのメッセージには、一般に、SDP（Session Description Protocol）によるセッション記述が含まれている（たとえば、非特許文献４を参照）。前記セッション記述には、セッション作成者、すなわちメディアを受信する端末のIPアドレスや、メディアを受信する場所を示すPort番号が含まれている。そのため、たとえば、社内LANやVPNのようにアドレス体系がプライベートIPアドレスのネットワーク内の端末が、アドレス体系がグローバルIPアドレスのSIPサーバを経由して前記SIPのメッセージを送受信するときには、NAT装置によるネットワークレイヤのアドレス変換に加えて、前記SIPのメッセージにSDPで記述されたIPアドレスやPort番号の変換を行う必要がある。

前記SIPのメッセージにSDPで記述されたIPアドレスやPort番号を変換する方法としては、たとえば、ALG(Application Level Gateway)機能を備えたSIP通信制御装置をNAT装置と連携させて変換する方法が提案されている（たとえば、非特許文献５を参照）。
M.Handley, H.Schulzrinne, E.Schooler, J.Rosenberg、"SIP:Session Initiation Protocol"、[online]、March 1999、[平成１５年１２月２４日検索]、インターネット<URL : http://www.ietf.org/rfc/rfc2543.txt> J.Rosenberg, H.Schulzrinne, G.Camarillo, A.Johnston, J.Peterson, R.Sparks, M.Handley, E.Schooler、"SIP:Session Initiation Protocol"、[online]、June 2002、[平成１５年１２月２４日検索]、インターネット<URL : http://www.ietf.org/rfc/rfc3261.txt> H.Schulzrinne, GMD Fokus, S.Casner, R.Frederick, V.Jacobson、"RTP:A Transport Protocol for Real-Time Applications"、[online]、January 1996、[平成１５年１２月２４日検索]、インターネット<URL : http://www.ietf.org/rfc/rfc1889.txt> M. Handley, V. Jacobson、"SDP:Session Description Protocol"、[online]、April 1998、[平成１５年１２月２４日検索]、インターネット<URL : http://www.ietf.org/rfc/rfc2327.txt> P. Srisuresh, J. Kuthan, J. Rosenberg, A. Molitor, A. Rayhan、"Middlebox communication architecture and framework"、[online]、August 2002、[平成１５年１２月２４日検索]、インターネット<URL : http://www.ietf.org/rfc/rfc3303.txt>

しかしながら、前記従来の前記SIP通信制御装置では、前記ALG機能を利用して前記SIPのメッセージにSDPで記述されたIPアドレスやPort番号を変換するときに、前記SIPのメッセージのヘッダ部分とともに、全て一律の変換規則に従い変換している。そのため、前記SIPサーバ及びNAT装置を経由して端末が受信するSIPのメッセージでは、SDPで記述されている前記メディアの伝達を行うためのIPアドレスやPort番号が、前記SIPサーバが属するネットワークのアドレス体系に従った値になっている。その結果、前記RTPでメディアの伝達を行うときにも、前記SIPのメッセージと同じ経路で伝達される。

つまり、従来の方法では、前記メディアの伝達を行う端末同士、すなわち前記SIPのメッセージを発信した端末と受信した端末が同一のネットワークに属する場合でも、無条件で前記SIPサーバが属する他のアドレス体系のネットワークを経由して前記メディアの伝達を行うことになる。そのため、たとえば、伝送距離の増加や前記SIPサーバが属するネットワーク上のトラフィックの増加によるメディアの伝送遅延が起こりやすいという問題がある。

また、前記NAT装置は、同一のネットワーク内の端末間で送受信するメディアに対してもアドレス変換、すなわちカプセル化，デカプセル化をしなければならないので、前記NAT装置での処理の負荷が増大するという問題もある。

本発明の目的は、複数の端末間でアドレス体系が異なるネットワークに属するSIPサーバを経由してSIPのメッセージの送受信を行い、メディアの伝達を行うときに、前記メディアの伝送遅延を防ぐことが可能な技術を提供することにある。

本発明の目的は、複数の端末間でアドレス体系が異なるネットワークに属するSIPサーバを経由してSIPのメッセージの送受信を行い、メディアの伝達を行うときに、NAT装置にかかる負荷を軽減することが可能な技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。

本発明は、２つ以上の端末及び２つ以上のNAT（Network Address Translation）装置が属する第１ネットワークの前記端末が、前記第１ネットワークのアドレス体系と異なるアドレス体系の第２ネットワークに属するSIP（Session Initiation Protocol）サーバを経由して前記第１ネットワークあるいは他のネットワークに属する端末との間でSIPメッセージの送受信を行うときに、前記NAT装置と連携して前記SIPメッセージに含まれるSDP（Session Description Protocol）のアドレス及びPort番号の変換を制御するALG（Application Level Gateway）機能を有するアドレス等変換手段を備えるSIP通信制御装置であって、前記第１ネットワークの端末から前記NAT装置を介して前記SIPサーバにSIPメッセージを送信するときに、前記NAT装置から転送されたSIPメッセージを解析し、前記端末が属するネットワークの情報を管理する経路情報管理手段、及び前記SIPメッセージに含まれるSDPの変換前の情報を管理するSDP情報管理手段を備え、前記アドレス等変換手段は、前記SIPサーバを経由して送信されたSIPメッセージを前記NAT装置を介して前記第１ネットワークの端末に送信するときに、前記経路情報管理手段により前記SIPメッセージを発信した端末が属するネットワークを特定する手段と、前記SIPメッセージを受信する端末が属するネットワークを特定し、前記SIPメッセージを発信した端末が属するネットワークと比較する手段と、前記SIPメッセージを発信した端末が属するネットワークと受信する端末が属するネットワークが同一の場合に、前記SIPメッセージに含まれる前記SDPの情報を、前記SDP情報管理手段で管理する変換前の情報に再変換する手段とを備えることを最も主要な特徴とする。

本発明のSIP通信制御装置は、端末から発信されたSIPメッセージをSIPサーバに送信するために前記NAT装置でIPアドレスの変換（カプセル化）をするときに、前記NAT装置と連携して、前記SIPメッセージを発信した端末が属するネットワーク情報及びSDP情報を取得し、管理する。一方、前記SIPサーバをから送信されたSIPメッセージのIPアドレスをNAT装置で変換するときに、前記SIPメッセージを解析し、管理しているネットワーク情報を参照して、前記SIPメッセージを発信した端末が属するネットワークを特定する。そして、前記SIPメッセージを発信した端末と受信する端末が同一のネットワークに属している場合は、前記SIPメッセージのSDP情報を、管理している元のSDP情報に逆変換して受信する端末に転送する。このようにすると、前記端末が前記アドレス体系の異なるネットワークに属するSIPサーバを経由して送信された前記SIPメッセージを受信したときに、前記SIPメッセージを送信した端末が同一のネットワークに属していれば、受信したSIPメッセージのSDPで記述されたIPアドレス及びPort番号は、前記各端末が属するネットワークのアドレス体系で記述されている。そのため、音声や映像等のメディアを伝達するときに、前記SIPサーバが属するネットワークを経由することなく前記ネットワーク内でルーティングさせることができる。その結果、伝送距離の増加やSIPサーバが属するネットワーク上のトラフィックの増加によるメディアの伝送遅延を防ぐことができる。また、前記各端末が属するネットワーク内でルーティングさせることができるので、メディアを伝達するときに前記NAT装置でIPアドレスを変換する必要がない。そのため、前記NAT装置にかかる負荷を低減することができる。

以下、本発明について、図面を参照して実施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

本発明のSIP通信制御装置は、端末から発信されたSIPメッセージのIPアドレスをNAT装置で変換（カプセル化）するときに、前記NAT装置と連携して、前記SIPメッセージを発信した端末が属するネットワークの情報及び変換前のSDPの情報を取得し、管理する。また、アドレス体系が異なるネットワークから送信されたSIPメッセージのアドレスをNAT装置で変換（デカプセル化）するときに、前記NAT装置と連携して、前記SIPメッセージを発信した端末が属するネットワークを特定する。そして、前記SIPメッセージを発信した端末と受信する端末が同一のネットワークに属している場合は、前記SIPメッセージに含まれるSDPで記述された部分を、変換前のSDP情報に逆変換することで、前記SIPメッセージを発信した端末と受信する端末が同一のネットワークに属している場合のメディアの伝達の遅延や、NAT装置の負荷を低減する。

図１は、本発明による一実施例のSIP通信制御装置を用いた通信ネットワークシステムの概略構成を示す模式図である。
図１において、１１は第１VPN、１１ａは第１端末、１１ｂは第２端末、１２は第２VPN、１２ａは第３端末、２ａは第１NAT装置、２ｂは第２NAT装置、２ｃは第３NAT装置、３はGlobalネットワーク、３ａはSIPサーバ、４はSIP通信制御装置、５はゲートウェイ装置（GW装置）、６は電話網、６ａは電話交換機、６ｂは電話機である。

本発明に係る前記SIP通信制御装置および前記NAT装置が用いられるネットワークシステムは、たとえば、図１に示すように、端末１１ａ，１１ｂ，１２ａ及びNAT装置２ａ，２ｂ，２ｃを備えるVPN(Virtual Private Network)等のプライベートネットワーク１１，１２と、SIPサーバ３ａを備える管理IP網等のGlobalネットワーク３とからなり、前記VPN１１，１２の各端末１１ａ，１１ｂ，１２ａは前記NAT装置２ａ，２ｂ，２ｃのいずれかを介して前記SIPサーバ３ａと接続されている。そして、前記VPN１１，１２のうち、少なくとも１つのVPN１１は、図１に示したように、２台以上のNAT装置２ａ，２ｂを備えている。また、全てのNAT装置２ａ，２ｂ，２ｃは、前記SIP通信制御端末４に接続されている。またこのとき、前記SIPサーバ３ａは、たとえば、図１に示したように、GW装置５を介して、既存の電話網６に配置された電話交換機６ａ，電話機６ｂへと接続されていてもよい。

このように、前記SIPサーバ３ａが、前記各端末１１ａ，１１ｂ，１２ａが属するVPN１１，１２のアドレス体系と異なるアドレス体系のネットワークに配置されている場合、全ての端末間におけるメディアの通信を行う際のSIPシグナリングは、前記SIPサーバ３ａの属するGlobalネットワーク３を介して行われる。ここで、第１VPN１１の端末１１ａ，１１ｂと第２VPN１２の端末１２ａの間で、前記Globalネットワーク３を跨いで行う通信については、前記NAT装置及び前記SIP通信制御装置でIPアドレス，Port番号，SIPメッセージ内のIPアドレス，Port番号を変換するが、従来の方式ではSIPメッセージ中のSDPについてもSIPヘッダと同様にアドレス変換される。その結果として、RTPによるメディアの送受信を行う場合も、前記SIPシグナリングと同様に、常にGlobalネットワーク３ａを介して行われることになる。しかし、図１に示したような、第１端末１１ａと第２端末１１ｂのように同一のVPNに属する端末間でメディアの送受信を行うときには、Globalネットワーク３ａを介する必要は無い。さらに、メディアの通信経路を設定するときに、第１VPN１１に属する第１NAT装置２ａ及び第２NAT装置２ｂを介して、前記第１VPN１１の外を通る経路を設定することで、メディアの伝送遅延や、第１NAT装置２ａ及び第２NAT装置２ｂの負荷の増加が懸念される。

そこで、本発明の通信ネットワークシステムでは、前記SIP通信制御装置４を用いて、たとえば、第１VPN１１の端末が第２VPN１２の端末、あるいは前記電話機６ｂのようにネットワーク外の端末と通信する場合、前記メディア（RTP）はGlobalネットワーク３を介して伝達し、第１VPN１１の第１端末１１ａと第２端末１１ｂのように同一のネットワーク内にある端末間の通信する場合、前記メディア（RTP）はGlobalネットワーク３を介することなく、前記第１VPN１１内において設定された経路で送受信を行えるようにする。以下、図１に示した第１VPN１１内の第１端末１１ａと第２端末１１ｂの間でSIPメッセージの送受信、及びメディアの送受信を行う方法について説明する。

図２は、本実施例のSIP通信制御装置の概略構成及びSIPメッセージの送信手順を説明するための模式図である。また、図３は、前記SIP通信制御装置が保持するNAT情報管理テーブルの一例を示す図である。また、図２において、４０１はアドレス等変換手段、４０２はNAT情報管理手段、４０３は経路情報管理手段、４０４はSDP情報管理手段である。

本実施例のSIP通信制御装置４は、たとえば、図２に示すように、SIPメッセージのSDPのIPアドレス及びPort番号等を変換するALG機能を有するアドレス等変換手段４０１と、前記SIP通信制御装置４と接続されたNAT装置が属するネットワーク（VPN)の情報を管理するNAT情報管理手段４０２と、SIPメッセージを発信した端末が属するネットワークの情報を管理する経路情報管理手段４０３と、前記端末が発信した最初のSIPメッセージのSDP情報を管理するSDP情報管理手段４０４とを備える。また、前記NAT情報管理手段４０２は、信号（SIPメッセージ）がどのVPNに配置されたNAT装置を経由するかという経路の情報を把握するためのNAT情報管理テーブルを持ち、たとえば、図３に示すように、各NAT装置のID情報と属するネットワーク（VPN)の対応付けがあらかじめ設定されている。

そして、たとえば、図２に示すように、第１端末１１ａから第２端末１１ｂに対するINVITE(1)を発呼すると、前記INVITE(1)を受信した第１NAT装置２ａは、前記INVITE(1)を前記SIP通信制御装置４に転送する。このとき、前記SIP通信制御装置４では、前記アドレス等変換手段４０１において、前記INVITE(1)のSIPヘッダ及びSDPのIPアドレス及びPort番号を変換したINVITE(2)を生成し、前記第１NAT装置２ａに返却するが、その前に、まず、受信したINVITE(1)が第１NAT装置２ａから転送された信号であることを識別し、事前に設定しておいたNAT情報管理テーブルを参照して、前記INVITE(1)がどのVPNの端末から送信されたかを把握し、その情報を経路情報管理手段４０３に保持する。今の場合、前記INVITE(1)は前記第１NAT装置２ａから転送されたので、前記経路情報管理手段４０３は、前記INVITE(1)が前記第１VPN１１の端末から送信されたという情報を保持する。また、前記SIP通信制御装置４では、それと同時に、後にVPN内通信であると判定された場合にSDPを逆変換できるように、前記SDP情報管理手段４０４でアドレス変換前のSDP情報、すなわち前記INVITE(1)のSDP情報を保持する。また、経由するSIPサーバでCall-IDが変更される場合を考慮して、前記INVITE(1)のCall-IDを独自SIPヘッダとして付与する。これらの処理が完了すると、前記アドレス等変換手段４０１は、通常のSIPメッセージ内のアドレス変換処理を施したINVITE(2)を生成し、前記第１NAT装置２ａに返却する。

その後、前記INVITE(2)は、たとえば、前記第１NAT装置２ａでカプセル化した後、前記SIPサーバ３ａを経由して着信先の第２端末１１ｂと接続された第２NAT装置２ｂへと転送される。前記INVITE(2)を受信した第２NAT装置２ｂは、前記INVITE(2)を前記SIP通信制御装置４に転送する。このとき、前記INVITE(2)がカプセル化されているならば、前記第２NAT装置２ｂでデカプセル化してから転送する。そして、前記SIP通信制御装置４は、前記INVITE(2)の独自SIPヘッダからCall-IDを取得し、前記経路情報管理手段４０３で保持している経路に関する情報を参照して、前記INVITE(2)が第１VPN１１の端末から送信されたことを把握する。また、それと同時に、前記INVITE(2)が前記第２NAT装置２ｂから転送されたことより、INVITE(2)を発信した端末（第１端末１１ａ）と受信する端末（第２端末１１ｂ）がともに第１VPN１１に属しており、同一VPN内での通信であると判断する。そして、同一VPN内で通信であると判断すると、前記アドレス等変換手段４０１は、前記SDP情報管理手段４０３を検索して、前記INVITE(2)の元のSDP情報、すなわちINVITE(1)のSDPを取得し、前記INVITE(2)のSDP情報を前記INVITE(1)のSDP情報に逆変換したINVITE(3)を生成し、前記第２NAT装置２ｂに返却する。

前記INVITE(3)を受信した第２NAT装置２ｂは、それを前記第２端末１１ｂに送信する。つまり、前記第２端末１１ｂは、アドレス変換されていないSDP情報が記述されたINVITE(3)を受信するので、メディア(RTP)を第１端末１１ａに送信するときには、Globalネットワーク経由でなく、同一VPN内経由で送信することになる。また、前記INVITE(3)を受信した後、前記第２端末１１ｂから、たとえば、180 Ringing や 200 OK 等の応答メッセージを第１端末１１ａに送信するときも、前記SIP通信制御装置４において、前記INVITEを送信するときと同様の処理を行うことで、前記第１端末１１ａは、アドレス変換されていないSDP情報が記述された応答メッセージを受信することができる。この結果、第１端末１１ａと第２端末１１ｂの間でメディアを伝送する経路を、同一VPN内経由でルーティングさせることが可能となる。

次に、同一VPN内での通信の一例として、図２に示した第１端末１１ａと第２端末１１ｂで通信を行う場合のSIP通信制御装置の詳細な処理について説明する。

図４乃至図１６は、同一VPN内の端末間での通信の一例を説明するための模式図であり、図４は通信のシーケンスを示す図、図５は第１端末が発信した最初のINVITE(1)の一例を示す図、図６はアドレス等変換手段で行う処理手順の一例を示すフロー図、図７（ａ）は経路情報管理テーブルの一例を示す図、図７（ｂ）はSDP情報管理テーブルの一例を示す図、図７（ｃ）はINVITE(2)の一例を示す図、図８は第２NAT装置で受信したINVITE(2)の一例を示す図、図８（ｂ）はINVITE(3)の一例を示す図、図９は第２端末から第１端末に応答メッセージを送信したときのメッセージの経路を示す図、図１０は第２端末が発信した最初の応答メッセージの一例を示す図、図１１（ａ）は経路情報管理テーブルの一例を示す図、図１１（ｂ）はSDP情報管理テーブルの一例を示す図、図１１（ｃ）は200 OK(2)の一例を示す図、図１２（ａ）は第１NAT装置で受信した200 OK(2)の一例を示す図、図１２（ｂ）は200 OK(3)の一例を示す図、図１３（ａ）は不要となった経路情報を削除する例を示す図、図１３（ｂ）は不要となったSDP情報を削除する例を示す図、図１４（ａ）はメディアの送受信を開始したときの経路情報管理テーブルの一例を示す図、図１４（ｂ）はメディアの送受信が開始されたときのSDP情報管理テーブルの一例を示す図、図１５はメディアの送受信を行っているときのネットワークの状態を示す図、図１６（ａ）は不要となった経路情報を削除する例を示す図、図１６（ｂ）は不要となったSDP情報を削除する例を示す図である。

本実施例のSIP通信制御装置を備える通信ネットワークシステムにおいて、同一の第１VPN１１に属する第１端末１１ａと第２端末１１ｂの間でのメディアの送受信は、おおまかに見ると、図４に示すようなシーケンスに沿って行われる。

また、以下の説明では、前記第１VPN１１のアドレス体系における前記第１端末１１ａのIPアドレス及びPort番号はそれぞれ192.168.0.1，10000であり、第２端末１１ｂのIPアドレス及びPort番号はそれぞれ192.168.0.2，20000であるとする。また、前記第１NAT装置２ａには、前記第１端末１１ａのIPアドレス及びPort番号を192.168.0.1，10000から前記Globalネットワーク３のアドレス体系に合わせた130.0.0.1，15000に変換するような設定が施されているとする。同様に、前記第２NAT装置２ｂには、前記第２端末１１ｂのIPアドレス及びPort番号を192.168.0.2，20000から130.0.0.2，25000に変換するような設定が施されているとする。また、前記第１NAT装置２ａ及び第２NAT装置２ｂと属するVPNを対応づける情報は、すでに前記NAT情報管理手段４０２に登録されているとする。

まず、図４に示したように、前記第１端末１１ａから第２端末１１ｂに対して発呼されたINVITE(1)は、第１NAT装置２ａで受信される。このとき、前記INVITE(1)のSIPヘッダ及びSDPに記述されたIPアドレス及びPort番号は、図５に示すように、前記第１VPN１１のアドレス体系に沿って記述されている。そのため、前記第１NAT装置２ａは、受信したINVITE(1)を前記SIP通信制御装置４に転送し、前記SIPヘッダ及びSDPに記述されたIPアドレス及びPort番号を前記Globalネットワーク３のアドレス体系に沿った記述に変換させる（STEP1)。

前記INVITE(1)を受け取った前記SIP通信制御装置４のアドレス等変換手段４０１では、まず、図６に示すように、NAT装置から転送されたSIPメッセージを解析し、独自SIPヘッダが記述されているか判定する（ステップ４０１ａ，４０１ｂ）。いま、転送されたSIPメッセージは、図５に示したようなINVITE(1)であり、独自SIPヘッダは無い。前記独自SIPヘッダが無い場合は、図６に示すように、転送されたSIPメッセージからそのメッセージを発信した端末が属するVPNを特定し、経路情報を前記経路情報管理手段４０３に設定するとともに、前記SIPメッセージのSDP情報を前記SDP情報管理手段４０４に設定する（ステップ４０１ｃ）。このとき、前記ステップ４０１ｃでは、まず、たとえば、図３に示したようなNAT情報管理テーブルを参照して、前記INVITE(1)を転送した第１NAT装置２ａが第１VPN１１に属し、前記INVITE(1)が前記第１VPN１１に属する第１端末１１ａから発信されたSIPメッセージであると識別する。そして、たとえば、図７（ａ）に示すような、前記経路情報管理手段４０３が持つ経路情報管理テーブルに、前記INVITE(1)のCall-ID，メソッド種別，NAT装置，属するVPNの情報を登録する。また、前記経路情報管理テーブルへの登録が済んだら、前記INVITE(1)のSDP情報を収集し、たとえば、図７（ｂ）に示すような、前記SDP情報管理手段４０４が持つSDP情報管理テーブルに、前記INVITE(1)のCall-ID，SDP情報を登録する。

前記経路情報及びSDP情報の登録が済んだら、次に、前記INVITE(1)から収集したCall-IDを独自SIPヘッダとして前記INVITE(1)に挿入するとともに、前記INVITE(1)のSIPヘッダ及びSDPのIPアドレス及びPort番号を変換したINVITE(2)を生成し、前記第１NAT装置２ａに返却する（ステップ４０１ｄ，４０１ｅ）。このとき、生成されるINVITE(2)は、たとえば、図７（ｃ）に示すように、P-N-KEY というCall-IDを記述した独自SIPヘッダが挿入されており、前記第１VPN１１のアドレス体系で記述されていたIPアドレス及びPort番号が192.168.0.1，10000から130.0.0.1，15000に変換されている。

返却された前記INVITE(2)を受け取った前記第１NAT装置２ａは、たとえば、前記INVITE(2)をカプセル化して前記SIPサーバ３ａへと送信する。そして、送信された前記INVITE(2)は、前記SIPサーバ３ａを経由して、前記第２NAT装置２ｂで受信される。前記第２NAT装置２ｂは、受信した前記INVITE(2)を前記SIP通信制御装置４に転送する（STEP2）。このとき、前記INVITE(2)がカプセル化されている場合は、前記第２NAT装置２ｂでデカプセル化してから前記SIP通信制御装置４に転送する。またこのとき、本実施例では、前記SIPサーバ３ａがB2BUA（Back To Back User Agent）として動作し、前記第２NAT装置２ｂで受信したINVITE(2)は、たとえば、図８（ａ）に示すように、Call-IDが変更されているとする。

前記第２NAT装置２ｂから転送された前記INVITE(2)を受信した前記SIP通信制御装置４は、前記アドレス等変換手段４０１で、まず、図６に示したように、受信したINVITE(2)を解析し、独自SIPヘッダがあるか判定する（ステップ４０１ａ，４０１ｂ）。いま、前記INVITE(2)には独自SIPヘッダがあるので、その場合は、前記独自SIPヘッダから、元のINVITE(1)のCall-IDを取得する（ステップ４０１ｆ）。

前記元のINVITE(1)のCall-IDを取得したら、次に、前記経路情報管理手段４０３が持つ経路情報管理テーブルを参照し、前記Call-IDを取得と対応づけられたVPN情報から前記INVITE(1)を発信した第１端末１１ａが属するVPNが第１VPN１１であると特定する（ステップ４０１ｇ）。

前記INVITE(1)を発信した端末が属するVPNを特定したら、次に、前記NAT情報管理手段４０２が持つNAT情報管理テーブルを参照して、前記INVITE(2)を転送した第２NAT装置２ｂ、すなわち前記INVITEを受信する第２端末１１ｂが属するVPNを特定する（ステップ４０１ｈ）。

前記INVITE(1)を発信した端末が属するVPN及びINVITE(2)を受信する端末が属するVPNを特定したら、次に、前記各VPN情報を比較し、同じVPNに属しているか判定する（ステップ４０１ｉ，４０１ｊ）。このとき、前記各端末が同じVPNに属しているのであれば、前記独自SIPヘッダから取得した元のCall-IDをキー情報として、前記SDP情報管理手段４０４が持つ前記SDP情報管理テーブルを検索し、元のINVITE(1)のSDP情報を収集する。そして、図８（ｂ）に示すように、前記INVITE(2)のSDP情報を、収集したINVITE(1)のSDP情報に置き換えたINVITE(3)を生成し、第２NAT装置２ｂに返却する（ステップ４０１ｋ，４０１ｅ）。またこのとき、前記INVITE(3)では独自SIPヘッダは不要となるため、SIPメッセージから削除する。

また、前記各端末が同じVPNに属していない場合は、前記INVITE(2)のSDPは変更せず、前記独自SIPヘッダのみを削除したINVITE(3)を前記第２NAT装置２ｂに返却する（ステップ４０１ｌ，４０１ｅ）。このようにして、前記第２端末１１ｂは、SDP情報のIPアドレス及びPort番号が第１VPN１１のアドレス体系で記述されたINVITE(3)を受信することができる。

前記第２端末１１ｂが前記INVITE(3)を受信した場合、通常は、たとえば、前記INVITE(3)を受信し、呼び出し中であることを第１端末１１ａに知らせる応答メッセージ（180 Ringing）を返信するが、ここでは、そのシーケンスを省略し、次に、前記第２端末１１ｂのユーザが呼び出しに応じて電話にでたことを前記第１端末１１ａに知らせる応答メッセージ（200 OK）を返信するシーケンスを説明する。

前記第２端末１１ｂから前記第１端末１１ａに対して発信された応答メッセージ（200 OK）は、図９に示すように、前記第１端末１１ａから前記第２端末１１ｂにINVITEを送信したときと逆の経路で送信される。つまり、前記第２端末１１ｂから発信された200 OK(1)は、まず、前記第２NAT装置２ｂで受信され、前記SIP通信制御装置４に転送される。このとき、前記200 OK(1)のSIPヘッダ及びSDPのIPアドレス及びPort番号は、たとえば、図１０に示したように、前記第１VPN１１のアドレス体系で記述されているので、前記INVITE(1)をINVITE(2)に変換するときと同様の手順で、前記経路情報管理テーブルへの登録及びSDP情報管理テーブルへの登録を行う。前記経路情報管理テーブルへの登録及びSDP情報管理テーブルへの登録を行うと、前記各テーブルは、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すようになる。そして、前記各テーブルへの登録が済んだら、前記200 OK(1)のCall-IDを独自SIPヘッダとして挿入するとともに、SIPヘッダ及びSDPのIPアドレス及びPort番号を変換した200 OK(2)を生成し、前記第２NAT装置２ｂに返却する（STEP3）。このとき、生成される前記200 OK(2)は、たとえば、図１１（ｃ）に示すように、P-N-KEY というCall-IDを記述した独自SIPヘッダが挿入されており、第１VPNのアドレス体系で記述されていたIPアドレス及びPort番号が192.168.0.2，20000から130.0.0.2，25000に変換されている。

返却された前記200 OK(2)を受け取った前記第２NAT装置２ｂは、たとえば、前記200 OK(2)をカプセル化して前記SIPサーバ３ａへと送信する。そして、送信された前記200 OK(2)は、前記SIPサーバ３ａを経由して、前記第１NAT装置２ａで受信される。前記第１NAT装置２ａは、受信した前記200 OK(2)を前記SIP通信制御装置４に転送する（STEP4）。このとき、前記200 OK(2)がカプセル化されている場合は、前記第１NAT装置２ａでデカプセル化してから前記SIP通信制御装置４に転送する。また、本実施例では、前記SIPサーバがB2BUA（Back To Back User Agent）として動作することを想定しているので、前記第１NAT装置２ａで受信した200 OK(2)は、図１２（ａ）に示すように、Call-IDが元の値、すなわち前記INVITE(1)のCall-IDの値に戻されている。

前記200 OK(2)を受け取った前記SIP通信制御装置４では、前記アドレス等変換手段４０１において、前記INVITE(2)をINVITE(3)に変換したときと同様の手順で、前記200 OK(2)を変換した200 OK(3)に生成し、前記第１NAT装置２ａに返却する。いま考えている例では、前記第２端末１１ｂと第１端末１１ａが同一の第１VPN１１に属しているので、前記第１NAT装置２ａに返却された200 OK(3)のSDPは、図１２（ｂ）に示すように、前記200 OK(1)のSDPに逆変換されている。

なお、本実施例のような基本的な通話においては、INVITEとそれに対する200 OKの通過経路は同一となるが、不在転送、応答後転送など、着信先端末までINVITEが送信され、そこで転送処理が起動した場合は、INVITEと同一の経路で200 OKが返却するとは限らない。そこで、VPN内通信であるか否かの判定を信号毎に行うことで、より多くのサービスシーケンスに対応することが可能となる。

以上のような手順で、前記第１端末１１ａが応答メッセージ（200 OK）を受信すると、今度は、図４に示したように、前記第１端末１１ａから第２端末１１ｂに対してACKが送信される。前記ACKを送信するときも、基本的な処理手順は前記INVITEを送信するときと同様であり、前記第１端末１１ａから発信されたACK(1)を、前記第１NAT装置２ａ及び前記SIP通信制御装置４でACK(2)に変換するが、ここでは、リソースを有効活用するために、たとえば、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、前記INVITEを送信するときに収集した経路情報及びSDP情報を前記各管理テーブルから削除する（STEP5）。

また、前記SIP通信制御装置４は、前記ACK(1)を受信した時点で、前記200 OK(1)から収集した経路情報も不要であるが、ACK(1)を受信した時点で削除すると、たとえば、前記第２端末１１ｂから200 OKが再送された場合に、同一VPN内か否かの判定が行えない。そのため、同一VPN内での通信であった場合に適切な逆変換ができないという不具合が生じる。そこで、前記ACK(1)を受信した時点では、INVITEから収集した経路情報及びSDP情報のみを削除する。

前記SIP通信制御装置４から返却されたACK(2)を受け取った第１NAT装置２ａは、前記ACK(2)を前記SIPサーバ３ａに送信する。このとき、送信されたACK(2)は、前記SIPサーバ３ａを経由して前記第２NAT装置２ｂで受信される。そして、前記第２NAT装置２ｂは、受信した前記ACK(2)を前記SIP通信制御装置４に転送する。前記SIP通信制御装置４では、前記ACK(2)をACK(3)に変換して前記第２NAT装置２ｂに返却する（STEP6）。このとき、前記SIP通信制御装置４の経路情報管理手段４０３及びSDP情報管理手段４０４が持つ各管理テーブルは変更されず、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、前記第２端末１１ｂから応答メッセージ（200 OK）を送信したときに取得した経路情報及びSDP情報が保持されている。

そして、前記SIP通信制御装置４から返却されたACK(3)を、前記第２NAT装置２ｂから前記第２端末１１ｂに送信し、そのACK(3)を前記第２端末１１ｂが受信すると、前記第１端末１１ａと前記第２端末１１ｂの間で音声や映像等のメディアの送受信を行うことができるようになる。このとき、前記RTPによるメディアは、図１５に示すように、前記第１VPN１１内でルーティングされた通信経路により伝達することができるので、前記SIPサーバ３ａを経由することによる伝送遅延や、前記各NAT装置２ａ，２ｂの負荷の増大を防ぐことができる。

こうして、図１５に示したように、前記第１VPN１１内でルーティングされた通信経路で行ったメディアの送受信（通話）を終了するときには、たとえば、図４に示したように、前記第１端末１１ａから通信終了を通知するメッセージ（BYE）を送信する。このとき、前記第１端末１１ａから発信されたBYE(1)は、前記第１NAT装置２ａ及び前記SIP通信制御装置４でBYE(2)に変換してSIPサーバ３ａに送信し、前記SIPサーバ３ａ経由で前記BYE(2)を受信した前記第２NAT装置２ｂは、前記SIP通信制御装置４と連携して前記BYE(2)をBYE(3)に変換した後、前記第２端末１１ｂに転送する。

前記BYE(3)を受信した前記第２端末１１ｂは、それに対する応答メッセージ（200 OK）を前記第１端末１１ａに送信する。このとき、前記第２NAT装置２ｂが、前記第２端末１１ｂが発信した200 OK(1)を前記SIP通信制御装置４に転送すると、前記SIP通信制御装置４のアドレス等変換手段４０１は、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、前記経路情報管理手段４０３及び前記SDP情報管理手段４０４が持つ各管理テーブルに登録された、経路情報及びSDP情報を削除する。そしてその後、前記200 OK(1)を200 OK(2)に変換して前記第２NAT装置２ｂに返却する(STEP7)。

なお、本実施例では、正常シーケンスにおける経路情報および、変換前SDP情報の削除処理について説明したが、準正常シーケンスにおいてもSIP通信制御装置で従来機能として管理されている呼状態が削除されることを契機に、経路情報および、変換前SDP情報を削除すればよい。

前記返却された200 OK(2)を受け取った前記第２NAT装置２ｂは、その200 OK(2)をSIPサーバ３ａに送信する。そして、前記SIPサーバ３ａ経由で前記200 OK(2)を受信した第１NAT装置２ａは、前記200 OK(2)を前記SIP通信制御装置４に転送し200 OK(3)に変換する(STEP8)。このとき、前記SIP通信制御装置４では、前記第１端末１１ａと前記第２端末１１ｂの間での通信に関する経路情報及びSDP情報はすでに全て削除されているので、単純に200 OK(3)に変換して前記第１NAT装置２ａに返却する。そして、返却された200 OK(3)が前記第１NAT装置２ａから前記第１端末１１ａに転送されると、前記第１端末１１ａと前記第２端末１１ｂの間の通信は完全に終了する。

以上説明したように、本実施例のSIP通信制御装置４を用いた通信ネットワークシステムによれば、アドレス体系が異なるネットワーク３上のSIPサーバ３ａを経由してSIP通信を行う場合に、通信を行う端末同士が同一のネットワークに属していれば、メディアの送受信については、前記端末が属するネットワーク内のみで通信経路を設定することができる。そのため、メディアの伝送遅延や、NAT装置の負荷の増大を防ぐことができる。

以上、本発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはもちろんである。

例えば、前記実施例では、端末１１ａ，１１ｂが属するネットワークをVPN１１とし、前記SIPサーバ３ａが属するネットワークをGlobalネットワーク３として説明したが、これに限らず、メディアの送受信を行う端末が属するネットワークのアドレス体系と、前記SIPサーバが属するネットワークのアドレス体系が異なり、前記SIPサーバを経由してSIPメッセージの送受信をするようなネットワークシステムであれば、各ネットワークはどのような構成であってもよい。

本発明による一実施例のSIP通信制御装置を用いた通信ネットワークシステムの概略構成を示す模式図である。本実施例のSIP通信制御装置の概略構成及びSIPメッセージの送信手順を説明するための模式図である。前記SIP通信制御装置が保持するNAT情報管理テーブルの一例を示す図である。同一VPN内の端末間での通信の一例を説明するための模式図であり、通信のシーケンスを示す図である。同一VPN内の端末間での通信の一例を説明するための模式図であり、第１端末が発信した最初のINVITE(1)の一例を示す図である。同一VPN内の端末間での通信の一例を説明するための模式図であり、アドレス等変換手段で行う処理手順の一例を示すフロー図である。同一VPN内の端末間での通信の一例を説明するための模式図であり、図７（ａ）は経路情報管理テーブルの一例を示す図、図７（ｂ）はSDP情報管理テーブルの一例を示す図、図７（ｃ）はINVITE(2)の一例を示す図である。同一VPN内の端末間での通信の一例を説明するための模式図であり、図８は第２NAT装置で受信したINVITE(2)の一例を示す図、図８（ｂ）はINVITE(3)の一例を示す図である。同一VPN内の端末間での通信の一例を説明するための模式図であり、第２端末から第１端末に応答メッセージを送信したときのメッセージの経路を示す図である。同一VPN内の端末間での通信の一例を説明するための模式図であり、第２端末が発信した最初の応答メッセージの一例を示す図である。同一VPN内の端末間での通信の一例を説明するための模式図であり、図１１（ａ）は経路情報管理テーブルの一例を示す図、図１１（ｂ）はSDP情報管理テーブルの一例を示す図、図１１（ｃ）は200 OK(2)の一例を示す図である。同一VPN内の端末間での通信の一例を説明するための模式図であり、図１２（ａ）は第１NAT装置で受信した200 OK(2)の一例を示す図、図１２（ｂ）は200 OK(3)の一例を示す図である。同一VPN内の端末間での通信の一例を説明するための模式図であり、図１３（ａ）は不要となった経路情報を削除する例を示す図、図１３（ｂ）は不要となったSDP情報を削除する例を示す図である。同一VPN内の端末間での通信の一例を説明するための模式図であり、図１４（ａ）はメディアの送受信を開始したときの経路情報管理テーブルの一例を示す図、図１４（ｂ）はメディアの送受信が開始されたときのSDP情報管理テーブルの一例を示す図である。同一VPN内の端末間での通信の一例を説明するための模式図であり、メディアの送受信を行っているときのネットワークの状態を示す図である。同一VPN内の端末間での通信の一例を説明するための模式図であり、図１６（ａ）は不要となった経路情報を削除する例を示す図、図１６（ｂ）は不要となったSDP情報を削除する例を示す図である。

符号の説明

１１…第１VPN
１１ａ…第１端末
１１ｂ…第２端末
１２…第２VPN
１２ａ…第３端末
２ａ…第１NAT装置
２ｂ…第２NAT装置
２ｃ…第３NAT装置
３…Globalネットワーク
３ａ…SIPサーバ
４…SIP通信制御装置
５…ゲートウェイ装置（GW装置）
６…電話網
６ａ…電話交換機
６ｂ…電話機

Claims

２つ以上の端末及び２つ以上のNAT（Network Address Translation）装置が属する第１ネットワークの前記端末が、前記第１ネットワークのアドレス体系と異なるアドレス体系の第２ネットワークに属するSIP（Session Initiation Protocol）サーバを経由して前記第１ネットワークあるいは他のネットワークに属する端末との間でSIPメッセージの送受信を行うときに、前記NAT装置と連携して前記SIPメッセージに含まれるSDP（Session Description Protocol）のアドレス及びPort番号の変換を制御するALG（Application Level Gateway）機能を有するアドレス等変換手段を備えるSIP通信制御装置であって、
前記第１ネットワークの端末から前記NAT装置を介して前記SIPサーバにSIPメッセージを送信するときに、前記NAT装置から転送されたSIPメッセージを解析し、前記端末が属するネットワークの情報を管理する経路情報管理手段、及び前記SIPメッセージに含まれるSDPの変換前の情報を管理するSDP情報管理手段を備え、
前記アドレス等変換手段は、前記SIPサーバを経由して送信されたSIPメッセージを前記NAT装置を介して前記第１ネットワークの端末に送信するときに、前記経路情報管理手段により前記SIPメッセージを発信した端末が属するネットワークを特定する手段と、前記SIPメッセージを受信する端末が属するネットワークを特定し、前記SIPメッセージを発信した端末が属するネットワークと比較する手段と、前記SIPメッセージを発信した端末が属するネットワークと受信する端末が属するネットワークが同一の場合に、前記SIPメッセージに含まれる前記SDPの情報を、前記SDP管理手段で管理する変換前の情報に再変換する手段とを備えることを特徴とするSIP通信制御装置。
前記経路情報管理手段及び前記SDP情報管理手段は、前記SIPメッセージのCall-IDをキー情報として前記ネットワークの情報あるいは前記変換前のSDP情報と対応づけて管理する手段であり、
前記SIPメッセージを発信した端末が属するネットワークを特定する手段は、前記SIPメッセージのCall-IDをキー情報として前記経路情報管理手段を検索する手段であることを特徴とする請求項１に記載のSIP通信制御装置。
前記アドレス等変換手段は、前記SIPメッセージのSDPの情報を変換するときに、前記キー情報となる前記SIPメッセージのCall-IDを、独自SIPヘッダとして前記SIPメッセージに挿入する手段を備え、
前記SIPメッセージを発信した端末が属するネットワークを特定する手段は、前記SIPメッセージから取得した前記独自SIPヘッダをキー情報として前記経路情報管理端末を検索する手段であることを特徴とする請求項２に記載のSIP通信制御装置。